JP2002151443A - 半導体素子の劈開装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した劈開力を得ることができ、効率良く
劈開を行なえる生産性の高い半導体素子の劈開装置を提
供する。 【解決手段】 平滑な表面を有し、水平方向に移動する
弾性部材１３ａと、上下方向に移動するとともに回転可
能なローラ６とを有し、劈開すべき位置に予めキズ５の
形成されたワーク２を前記弾性部材１３ａ上に配置し、
前記ローラ６を前記ワーク２に圧接して前記弾性部材１
３ａを移動させることにより、前記ワーク２を劈開して
チップ２Ａを得る半導体素子の劈開装置２０において、
偏芯カム１４が設けられ、前記ローラ６を回転可能に保
持し、前記偏芯カム１４の回転により上下方向に移動す
るステージ１１と、前記ステージ１１に配置された、前
記ローラ６の下端位置を調整可能に規定するストッパ
と、前記ステージ１１に配置された前記下端位置を検出
する変位センサ９と、前記弾性部材１３ａを水平方向に
移動する移動手段８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
装置に係り、特に、ウエハを劈開により細分化して、半
導体素子チップを得るのに好適な半導体素子の劈開装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばＧａＡｓ半導体レーザ素子
を形成する場合、その発光面を得るのに劈開加工を用い
ている。これは、結晶の特定の面方位に沿って、割れや
すい（劈開するという）という性質を利用し、平滑な破
断面を得るものである。

【０００３】以下、従来の半導体素子の劈開方法を、図
面を引用し説明する。図１は、従来例の半導体素子の劈
開装置を説明するための要部断面構成配置図である。ウ
エハを分割して得られる所定サイズのワーク１１１を、
樹脂からなる保護シート１０６と、同様に樹脂からなる
粘着性のある例えばＵＶシート１０７の間に挟みこむ。
ワーク１１１の劈開すべき劈開部１０４の位置には、微
小なスクライブキズがいれてある。保護シート１０６と
ＵＶシート１０７には、図示しない端部に張力Ｔが、両
側よりかけられている。

【０００４】スクライブキズを入れた位置を起点とする
劈開面に沿って、真直ぐなカッター１０５（以下、単に
カッターともいう）の稜線（図中、紙面に垂直方向に配
置されている）を、矢印ｆに示すように下方から突き上
げると、ワーク１１１に対しカッター１０５の刃を支点
として、張力Ｔに応じた下方への応力ｆ１及びｆ２が働
き、スクライブキズの部分が持ち上がり、このスクライ
ブキズの部分をきっかけに、カッター１０５の稜線方向
の劈開面に沿って劈開する。これにより、半導体素子チ
ップが得られる。ここで、ＵＶシート１０７は、強い粘
着力を有する粘着層を有しており、ＵＶ照射すると、こ
の粘着層が硬化し、粘着力が低下するシートである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の劈開方法を用いる劈開装置においては、（１）劈開
力は樹脂シートに加える張力に依存するので、不安定で
あり十分な大きさを得るのが困難であり、（２）カッタ
ー位置をワークのスクライブキズに合わせるときに、樹
脂シートを介して位置決めを行う必要があるので、位置
決め精度が悪く、劈開不良が出やすく、（３）劈開力は
樹脂シートの粘着力にも頼る方式のため、付着強度の高
い糊を用いた樹脂シートを使用する必要があり、このこ
とが、製品への糊残りの原因となり、不良の発生が引き
起こし、（４）１チップ毎に突き上げ作業が必要で、作
業時間がかかる、（５）スクライブキズとカッターの稜
線を合わせる必要があるので、同時に多数のワークをス
クライブキズに合わせて配置することは困難であり、作
業効率が悪い、という問題があった。

【０００６】そこで本発明は、上記課題を解決し、半導
体素子の劈開装置において、安定した劈開力を得ること
ができ、同時に複数のバー状ワークの劈開もでき、効率
良く劈開を行なえる生産性の高い半導体素子の劈開装置
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、第１の発明は、平滑な表面を有し、水平
方向に往復移動する弾性部材と、前記弾性部材の上方に
配置され、上下方向に往復移動するとともに回転可能な
ローラとを有し、劈開すべき位置に予めキズの形成され
た半導体ワークを前記弾性部材上に配置し、前記ローラ
を前記半導体ワークに圧接して前記弾性部材を移動させ
ることにより、前記半導体ワークを劈開して半導体チッ
プを得る半導体素子の劈開装置において、偏芯カムが設
けられ、前記ローラを回転可能に保持し、前記偏芯カム
の回転により上下方向に移動するステージと、前記ステ
ージに配置された、前記ローラの下端位置を調整可能に
規定するストッパと、前記ステージに配置された前記下
端位置を検出する変位センサと、前記弾性部材を水平方
向に移動する移動手段とを有することを特徴とする半導
体素子の劈開装置である。

【０００８】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記ローラの直径を１０ｍｍ以下とし、前記下端位
置を前記弾性部材表面から、前記ワークの厚さより４０
μｍから８０μｍ短い距離の位置とし、前記弾性部材を
ショアＡ硬度で６０度以上としたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。 ＜実施例＞図２は、本発明に係る半導体素子の劈開装置
の実施例を説明するための要部断面構成配置図である。
図３は、図２に示すローラとワークの配置の斜視図であ
る。図４は、搬送フレームに配置したワークを示す斜視
図であり、（ａ）は組み立て配置図を、（ｂ）は（ａ）
においてＡ部に示されるワークの拡大図である。図５
は、本発明による半導体素子の劈開装置の実施例を示す
概略構成図である。

【００１０】図４に示すように、劈開の対象となる例え
ばＧａＡｓ結晶からなるレーザー発光素子（個々に分離
されるとチップとなる）の多数形成された図示しない厚
さ８０μｍから１００μｍの半導体ウエハを、劈開面に
平行な図示しない切断線に沿って切断し、ワーク２を得
る。ワーク２はピッチ２００μｍから２５０μｍで配置
された多数のチップ２Ａを含むものであり、各チップ２
Ａの劈開線に沿って劈開されるべきものであり、この線
に沿って、たとえば端部から、スクライブキズ５を予め
付けてある（図４の（ｂ））。

【００１１】搬送フレーム４に張られた粘着性樹脂シー
ト３に、バー状のワーク２を複数本、平行に並べて貼り
付ける（図４の（ａ））。粘着性樹脂シート３として
は、薄く柔軟性の高い樹脂を、例えば、１００μｍから
１５０μｍの厚みを有する半導体用エキスパンドテープ
を用いる。次に、搬送フレーム４を、図示しないスクラ
イバーにセットし、最終チップサイズに合わせて、ワー
ク２の片面に、劈開のきっかけとなるスクライブキズ５
を入れる。

【００１２】キズ入れが終了したら、搬送フレーム４に
ワーク２を蔽って保護シート１をかぶせる。この保護シ
ート１としては、例えば厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム
を用いる。以上のように準備された搬送フレーム４を、
図５に示す劈開装置２０にセットする。

【００１３】次に、本実施例の劈開装置を説明する。図
５に示すように、劈開装置２０の基体１２には、水平面
を有し、水平方向（紙面上で左右方向）に所定距離往復
移動可能なテーブル８が装着されている。テーブル８の
移動は図示しない例えばステップモータにより行われ
る。テーブル８上には、平坦な面を有する弾性部材１３
ａを取り付けたホルダー１３が固定配置されている。弾
性部材１３ａは、厚さ５ｍｍ以上、ショアＡ硬度が６０
度以上の硬さを有するウレタンゴムより構成されてい
る。弾性部材１３ａの表面は平滑で、テーブル８の水平
面と平行になっている。

【００１４】弾性部材１３ａの左端（図５中では、テー
ブルが最も右に移動した状態を示している）の上部に
は、回転可能なローラ６が配置されている。ローラ６は
その直径が１０ｍｍ以下であり、例えばＳＵＳ３０４よ
り構成されている。ローラ６はホルダー７に回転可能に
保持されており、その回転軸は、テーブル８（すなわち
弾性部材１３ａでもある）の水平移動方向に対し直交し
ている（図５において、紙面に対し、垂直方向）。

【００１５】ホルダー７は上下に移動可能なステージ１
１の可動部１１ａに取り付けられており、ステージ１１
の固定部１１ｂは、基体１２に図示しない部材を介して
固定配置された側体１５に、固定・配置されている。ス
テージ１１の可動部１１ａには、図示しない軸にベアリ
ング１７が取り付けられており、ベアリング１７の下端
には、図示しないモータの回転軸１６に取りつけられた
偏芯カム１４（以下単にカムともいう）が接している。
モータは側体１５に固定配置されている。ここで、カム
１４の最大径部がベアリング１７と接するときには、ス
テージ１１の可動部１１ａひいてはローラ６が最も弾性
部材から離れた上方にあり、この状態からカム１４が１
８０度回転して、カム１４の最小径部がベアリング１７
に接するときには、ローラ６は最も下降する。

【００１６】ステージ１１の可動部１１ａと固定部１１
ｂとの間には、バネ１０により、常に可動部１１ａの下
方向に力がかけられている。ステージ１１の可動部１１
ａには、センサホルダ１８を介して変位センサ９が取り
付けられており、変位センサ９は、ステージ１１の固定
部１１ｂの上端との距離を検出しており、結局、ローラ
６と弾性部材１３との距離を検出するようになってい
る。

【００１７】一方、ステージ１１の可動部１１ａには、
ヘッドを下側に向けたマイクロメータが取り付けられて
おり、固定部１１ｂには、ヘッドを止めるストッパが取
り付けられており、可動部１１ａが移動する下方の位置
を設定している。その位置は、マイクロメータを調整す
ることによって変えられる。

【００１８】次に、本実施例の劈開装置による劈開動作
を説明する。まず、初期状態として、カム１４の最大径
部がベアリング１７に接触した状態で、ローラ６は、弾
性部材１３ａの上方で、最も高い位置に持ち上げられて
いる。テーブル８は右側に移動してある（図５）。

【００１９】次に、キズ５を付けられた所定のワーク２
が配列され、保護シート１をかぶせられた搬送フレーム
４を、保護シート１が下側になるようにして、弾性部材
１３ａ上に配置する。このとき、ローラ６の回転軸とワ
ーク２のキズ５の方向は、一致している。次に、弾性部
材１３ａをもつテーブル８と共に、ワーク２がローラー
６付近まで水平に移動する。

【００２０】次に、カム１４が１８０度回転して、カム
１４の最小径部とベアリング１７が接触し、ローラー６
が下降し、ワークを圧接する。このときローラ６の高さ
は、図示しないマイクロメータの設定によって位置決め
される。保護シート１の厚さは５０μｍであり、ワーク
２の厚さは８０μｍであり、粘着性樹脂の厚さは１２０
μｍであるので、図２に示すように、ｔは２５０μｍと
なるが、押付け量Ａが４０μｍから８０μｍになるよう
に、マイクロメータが調整される。すなわち、押付け量
が４０μｍの場合には、ローラ６と弾性部材１３ａの間
隔ｈ１が２１０μｍになるように設定されている。その
位置まで、ローラが下がると、弾性部材１３ａはへこむ
と同時に、ワーク２に反発力による圧力を加え、キズ５
より劈開が起こり、半導体素子のチップ２Ａが分離し、
このチップ２Ａは保護シート１と粘着性樹脂シート３の
間に保持される。

【００２１】その後、ローラ６はこの位置に保持されて
いて、テーブル８がさらに所定の速度で矢印ａ（図３、
図５）の方向に水平移動し、ローラー６がワーク２に圧
接され、次々とキズ５の近辺に達すると劈開を行い、ワ
ーク２からチップ２Ａを得る。このときキズ５を開くよ
うに、ローラ６から力が加わるので、良好な劈開が行わ
れる。テーブル８がワーク２の他端まで移動を終える
と、再びカム１４が１８０度回転してローラ６を持ち上
げ、テーブル８は初期位置にもどり、劈開して得られた
チップ２Ａを収容した搬送フレーム４ごと交換可能とな
る。

【００２２】搬送フレーム４の保護シート１側を上にし
て、保護シート１をはがせば、容易にチップ２Ａを取出
せる。なお、ローラ６の位置決め高さ（すなわちｈ１）
は、ステージ１１に設けた変位センサ９によって監視さ
れ、予め設定した位置から約±５μｍずれた場合に警告
を出し、劈開装置の動作を停止するようになっている。

【００２３】以上説明した本実施例の半導体素子の劈開
装置は、安定した劈開を得るにはローラを弾性部材に押
し込む「押しつけ量Ａの微細な設定がポイント」である
ことを見出した結果をもとに、安価・かつ容易な方法で
実現したものであり、また劈開の時に必要な力と角度を
検討し、最適なローラー径と弾性部材の硬度との関係も
見出したものである。

【００２４】ローラの高さ位置決め時のストッパーとし
て、手動ステージのマイクロメータヘッドを用いている
ので、繰り返しの位置決め精度に優れ、かつ安価であ
り、しかも、その動作は上方向に単純に逃がす手段があ
ればよい。さらにこの逃がす手段にカムを用いたことに
よりモータの単純な半回転動作でローラを上昇させるこ
とができ、高価な空圧回路もしくはサーボモータなどの
複雑な制御を用いる必要がない。

【００２５】このときポイントとなるローラの高さ（ｈ
１）を、ステージの可動部に設けた精密な変位センサに
より、常に最適な押しつけ量となっている事を監視で
き、不用意に位置決めが変わってしまったとき等は劈開
装置を自動的に停止し、劈開不良を未然に防止する。

【００２６】劈開に必要な押し付け量Ａは、検討の結
果、微細な量で十分であり（４０μｍから８０μｍの範
囲が好適である）、劈開不良の原因の一つとして、この
押し付け量を大きくとりすぎて、ローラ部以外でキズの
裏側に折れ、正常な劈開が得られないことがあった。そ
こで、本実施例では、弾性部材の硬度を硬いショアＡ硬
度で６０度以上とし、ほんのわずかな押しつけ量で十分
な劈開力を得られる様にした。

【００２７】また、例えば劈開が斜めになってしまう不
良や、劈開位置で割れていない等の不良は、ローラ径が
大きい程、押しつけ時の最大応力位置が不明確になるた
めである。ここでは、ローラ径を１０ｍｍ以下とすれば
良い。このローラ方式の場合、複数のワークを並べたと
きに、キズが一直線になっていなくても、各ワーク毎の
劈開を正しく行える。さらに、ワークを保護する為の保
護シートとして、シリコーン離型材による剥離処理（粘
着シートの剥離フィルムに対し一般的に行われている剥
離処理）を施したものを使用すると、ワークにキズを入
れた面がこの剥離処理を施した保護シートに接触する事
により、劈開開始部の滑りが良くなり、開口動作を妨げ
ることがなくなるため、より安定した劈開が得られる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体素子の劈開装置は、請求項１及び２記載によれば、偏
芯カムが設けられ、ローラを回転可能に保持し、前記偏
芯カムの回転により上下方向に移動するステージと、前
記ステージに配置された、前記ローラの下端位置を調整
可能に規定するストッパと、前記ステージに配置された
前記下端位置を検出する変位センサと、前記弾性部材を
水平方向に移動する移動手段とを有することにより、安
定した劈開力を得ることができ、同時に複数のバー状ワ
ークの劈開もでき、効率良く劈開を行なえる生産性の高
い半導体素子の劈開装置を提供できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の半導体素子の劈開装置を説明するため
の要部断面構成配置図である。

【図２】本発明に係る半導体素子の劈開装置の実施例を
説明するための要部断面構成配置図である。

【図３】図２に示すローラとワークの配置の斜視図であ
る。

【図４】搬送フレームに配置したワークを示す斜視図で
あり、（ａ）は組み立て配置図を、（ｂ）は（ａ）にお
いてＡ部に示されるワークの拡大図である。

【図５】本発明による半導体素子の劈開装置の実施例を
示す概略構成図である。

【符号の説明】

１…保護シート、２…ワーク、２Ａ…チップ、３…粘着
性樹脂シート、４…搬送フレーム、５…スクライブキ
ズ、６…ローラ、７…ホルダー、８…テーブル、９…変
位センサ、１０…バネ、１１…ステージ、１２…基体、
１３…ホルダー、１３ａ…弾性部剤、１４…カム、１５
…側体、１６…回転軸、１７…ベアリング、１８…セン
サホルダー、２０…劈開装置、１０４劈開部、１０５…
カッター、１０６…シート、１０７…シート、１１１…
ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平滑な表面を有し、水平方向に往復移動す
   る弾性部材と、前記弾性部材の上方に配置され、上下方
   向に往復移動するとともに回転可能なローラとを有し、
   劈開すべき位置に予めキズの形成された半導体ワークを
   前記弾性部材上に配置し、前記ローラを前記半導体ワー
   クに圧接して前記弾性部材を移動させることにより、前
   記半導体ワークを劈開して半導体チップを得る半導体素
   子の劈開装置において、 偏芯カムが設けられ、前記ローラを回転可能に保持し、
   前記偏芯カムの回転により上下方向に移動するステージ
   と、前記ステージに配置された、前記ローラの下端位置
   を調整可能に規定するストッパと、前記ステージに配置
   された前記下端位置を検出する変位センサと、前記弾性
   部材を水平方向に移動する移動手段とを有することを特
   徴とする半導体素子の劈開装置。
2. 【請求項２】前記ローラの直径を１０ｍｍ以下とし、前
   記下端位置を前記弾性部材表面から、前記ワークの厚さ
   より４０μｍから８０μｍ短い距離の位置とし、前記弾
   性部材をショアＡ硬度で６０度以上としたことを特徴と
   する請求項１に記載の半導体素子の劈開装置。