半導体基板のエキスパンド装置およびエキスパンド処理方法
【課題】ＳｉＣやサファイヤ等の難切削性硬質材料基板やメタル膜付基板であっても基板劈開およびメタル膜分断が確実に実施可能な半導体基板のエキスパンド装置を提供する。
【解決手段】エキスパンド装置は、半導体基板１が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープ３の外周縁部を固定するための環状のダイシングフレーム２を保持するダイシングフレーム保持部（４〜７）と、凸型円盤面１１ａによってダイシングテープ３側から半導体基板１を押圧してダイシングテープ３を引き伸ばすテープ拡張ステージ１１と、凸型円盤面１１ａに対応する凹型円盤面１２ａが形成され、テープ拡張ステージ１１によって引き伸ばされたダイシングテープ３を半導体基板１とともに凹型円盤面１２ａと凸型円盤面１１ａとの間に挟み込む押さえ治具１２とから構成される。
【解決手段】エキスパンド装置は、半導体基板１が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープ３の外周縁部を固定するための環状のダイシングフレーム２を保持するダイシングフレーム保持部（４〜７）と、凸型円盤面１１ａによってダイシングテープ３側から半導体基板１を押圧してダイシングテープ３を引き伸ばすテープ拡張ステージ１１と、凸型円盤面１１ａに対応する凹型円盤面１２ａが形成され、テープ拡張ステージ１１によって引き伸ばされたダイシングテープ３を半導体基板１とともに凹型円盤面１２ａと凸型円盤面１１ａとの間に挟み込む押さえ治具１２とから構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、劈開起点加工処理済の基板をブレーキング（＝基板劈開）して、エキスパンド（＝チップ分離）処理するための半導体基板のエキスパンド装置およびエキスパンド処理方法に関し、特に炭化ケイ素（Silicon Carbide：以下ＳｉＣという。）、サファイヤなどの難切削性硬質材料からなる基板あるいはメタル膜付の半導体基板用ウェハ（以下これらを半導体用ウェハと総称する。）等のエキスパンド装置、およびウェハを一括してチップ分割するためのブレーキング処理を兼ねたエキスパンド処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、従来から、単一の半導体用ウェハを格子状に切断して、多数のパターン形成された半導体デバイスにチップ分割化（ダイシング：dicing）する際、ダイヤモンド等の砥粒が先端に付いた円盤状の切断用ブレード（ダイサー）で切断するブレードダイシング方式といわれる手法が一般的に用いられている。しかしながら、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板など、硬質で難切削性の基板を使用した半導体デバイスを加工する場合、ブレードダイシング方式の加工装置はその加工性が非常に悪く、処理時間がかかる等の問題があった。また、ブレードダイシング方式ではブレード自体の磨耗度合いが激しいため、工具の消耗頻度も高くなって、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの難切削性基板の量産には不向きとされている。
【０００３】
そこで、サファイヤ基板などに従来から適用されている技術としては、ダイヤモンド罫書き針（scriber）によるダイヤモンド・スクライビング方式や、スクライビング用超硬回転刃によるメカニカル・スクライビング方式、レーザー・スクライビング方式の他に、ステルス・ダイシング方式の加工装置が採用されている。これら各種スクライビング加工装置を用いれば、いずれも基板表面にケガキ（罫書き）線を入れておき、基板を劈開する際に、ケガキ部を劈開起点として劈開が容易になる。しかも、半導体基板を確実にスクライビングラインに沿って劈開できるため、劈開ラインの直線性を保った状態でチップ分割が可能である。
【０００４】
また、ステルス・ダイシング方式の装置では、基板内部に透過式レーザーを照射して加工変質層を形成し、この基板内部の加工変質層を劈開起点とすることで劈開を容易としている。この場合も、半導体基板がステルス・ダイシングラインに沿って劈開されるため、その劈開ラインの直線性を保った状態でのチップ分割ができる。
【０００５】
このようなスクライビングおよびステルス・ダイシングは、あくまでも劈開する際の起点を半導体基板に形成するためだけに実施されるものである。そのため、いずれの装置でも、基板劈開のための加工処理が別途必要となる。すなわち、スクライビングやステルス・ダイシングされた後の半導体用ウェハのブレーキング処理として、従来から、せん断式のブレーキング方式、３点曲げ式のブレーキング方式、折り曲げ式のブレーキング方式、ローラ押し当て式ブレーキング方式、あるいは平面エキスパンド方式、球面エキスパンド方式などの技術が存在していた。
【０００６】
上記ブレーキング方式の各種（せん断式、３点曲げ式、折り曲げ式、ローラ押し当て式）は、いずれも１列毎のブレーキング処理であるため、１方向でのブレーキング処理が完了次第、ウェハ中心で９０°回転して直交するもう１方向の劈開ラインについてブレーキング処理を実施する必要がある。これに対して、以下に説明するエキスパンド処理では、半導体用ウェハを一括してチップ分割するためのブレーキング処理を兼ねていることから、このエキスパンド方式に比べると、ブレーキング方式のものは処理時間がかかる。
【０００７】
図５は、平面エキスパンド方式の加工装置を示す概念図であって、（Ａ）はダイシングフレームの平面形状、（Ｂ）は加工装置の断面構成を示している。
同図（Ａ）に示すように、半導体基板１とダイシングフレーム２は、環状のダイシングフレーム２の中央部分に半導体基板１が位置するように、それぞれダイシングテープ３の上面に貼り付けられて固定されている。半導体基板１には、スクライビング処理、又はステルス・ダイシング処理によって、破線で示す劈開ラインが縦横に形成されている。ダイシングテープ３上の半導体基板１は、同図（Ｂ）に示すように、この状態でダイシングフレーム２を保持するダイシングフレーム保持台４に載せられ、保持カバー５で挟まれて固定される。ダイシングテープ３の周縁部分には、ダイシングフレーム２を上下方向から保持するためのＯリング６，７が配置されている。
【０００８】
ダイシングフレーム保持台４の内側には、平面円盤形状をなすテープ拡張ステージ８が配置されている。このテープ拡張ステージ８の外周に拡張保持リング９が設置され、ダイシングフレーム保持台４の内側で、テープ拡張ステージ８が図示しない駆動機構によって、図の上下方向に昇降する。ダイシングテープ３の裏側にテープ拡張ステージ８が押し付けられて、ダイシングテープ３が引き伸ばされることによって、劈開ラインに沿って半導体基板１が一括してチップ分割される。
【０００９】
このように、図５に示す平面エキスパンド方式の加工装置は、他のブレーキング方式とは異なり、スクライビング（又は、ステルス・ダイシング）処理済の半導体基板１はダイシングテープ３に加えられる引張力を利用してウェハ劈開される。
【００１０】
図６は、平面エキスパンド処理におけるチップ分離状態を示す説明図である。
テープ拡張ステージ８が上昇してダイシングテープ３を押し上げたとき、拡張保持リング９とその上方から昇降するテープクランプリング１０が嵌め込まれることで、ダイシングテープ３をテープ拡張ステージ８によって引き伸ばされた状態に保持できる。ダイシングテープ３を引き伸ばす際には、ダイシングフレーム２が滑って外れてしまわないよう、Ｏリング６，７によって保持される。すなわち、図６に示すようにテープ拡張ステージ８が上昇すると、ダイシングテープ３上の半導体基板１には、ダイシングテープ３をその外縁方向に引き伸ばすような引張力が加えられる。
【００１１】
この方式の場合、ダイシングテープ３を拡張しながらウェハ劈開する方式であるため、ウェハ劈開と同時にテープ拡張によりメタル膜を引き剥がすことも可能である。しかしながら、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板のように、半導体基板１が硬質であると、一般的なシリコン（Ｓｉ）基板よりも劈開しにくい。そのため、図６に示すような状態でダイシングテープ３が伸ばされても、半導体用ウェハ外周部のチップ１ａ，１ｂ…のみでブレーキングされて、ダイシングテープ３が伸ばされ難いウェハ中心部では、チップ１n-1，１ｎ，１n+1がブレーキングされないといった問題がある。
【００１２】
さらに、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板の裏面にメタル膜が付いたものでは、基板そのものはブレーキングされても、メタル膜が分割されずに繋がった状態のままで残り、チップ分割は不完全なものとなる場合がある。一方、半導体用ウェハ中心部までブレーキングすること、および裏面メタル膜を完全に引き千切ることを狙って、テープ拡張ステージ８の押し付け量を増加させると、半導体用ウェハ外周部のテープ部分が引き伸ばされすぎて破れてしまうといった現象が起こる。そのため、テープ拡張ステージ８の押し付け量だけを無理やりに増加させることも不可能である。
【００１３】
そこで、別の劈開技術として、ダイシングテープに貼り付けられた基板を球面円盤部による押圧力によって劈開および分離する球面エキスパンド方式が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【００１４】
図７は、従来の球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップの未分離状態を示している。
【００１５】
球面エキスパンド装置では、テープ拡張ステージ１１が半球体の凸型球面形状をなす円盤面を有している。この球面エキスパンド装置による半導体用ウェハのブレーキング兼エキスパンド処理では、スクライビング（又は、ステルス・ダイシング）処理済の半導体基板１に曲げ力を与えて基板を劈開する際に、半導体用ウェハ外周部と半導体用ウェハ中心部でのテープ伸び量が均等になるような引き伸ばし力を与えることができる。したがって、こうした球面エキスパンド装置を使用することで、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板の場合でも、半導体用ウェハの種類などによらず半導体用ウェハを一括して個々のチップに精度良く分割することが可能とされる。
【００１６】
しかしながら、球面エキスパンド方式にあっても、スクライビング（又は、ステルス・ダイシング）処理済の半導体基板１が劈開されずに、水平に維持しようとする場合がある。これは、図７（Ｂ）に示すように、ダイシングテープ３が斜め下方向の力Ｆで外側に引っ張られるため、半導体基板１の外縁部分では下面のダイシングテープ３を半導体基板１から引き剥がすように、引張力が下向きに働くからである。そのため、ダイシングテープ３とスクライビング（又は、ステルス・ダイシング）処理済の半導体基板１との密着性が低いものでは、半導体基板１からダイシングテープ３が引き剥がされるように伸びてしまい、半導体基板１自体は劈開されない未分離状態となってしまう問題があった。
【００１７】
なお、本願発明に先行する特許文献２には、樹脂シートでセラミック基板の一部分に集中する応力を緩和させることにより、分割用溝から外れて分割される分割不良や、セラミックの欠け、バリ不良等が発生するのを防止するようにしたセラミック基板の分割方法が記載されている。
【００１８】
また、特許文献３には、半導体レーザウェハに粘着したシートの伸張に伴って各劈開ラインに同時に、かつ均一に応力が加わった状態で劈開が行われるため、劈開を機械的方法で行うことが可能となり、寸法精度、表面精度が均一になり、歩留りが向上するとともに、より大面積のウェハの劈開も可能になるという半導体レーザーの劈開方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０１０−１７７３４０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３４３２号公報
【特許文献３】特開平０５−３４０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述したように、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板の場合においては、半導体基板が硬質で一般的なＳｉ基板よりも劈開しにくい。そのため、ダイシングテープと半導体基板との密着性が低いとダイシングテープだけが伸びてしまって、半導体基板が劈開されない現象が発生するといった問題があった。
【００２１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＳｉＣやサファイヤ等の難切削性硬質材料基板やメタル膜付基板であっても基板劈開およびメタル膜分断が確実に実施可能な半導体基板のエキスパンド装置を提供することを目的とする。
【００２２】
また、本発明の別の目的は、確実なブレーキングおよびエキスパンドが可能なエキスパンド処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明では、上記問題を解決するために、劈開起点が加工された半導体基板（半導体ウェハ）を劈開してチップ分離を行う半導体基板のエキスパンド装置が提供される。このエキスパンド装置は、前記半導体基板が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープの外周縁部を固定するための環状のダイシングフレームを保持するダイシングフレーム保持部と、凸型球面部が形成され、前記凸型球面部によって前記ダイシングテープ側から前記半導体基板を押圧して前記ダイシングテープを引き伸ばすテープ拡張ステージと、前記凸型球面部に対応する凹型球面部が形成され、前記テープ拡張ステージによって引き伸ばされた前記ダイシングテープを前記半導体基板とともに前記凹型球面部と前記凸型球面部との間に挟み込む押さえ治具と、から構成される。
【００２４】
また、本発明のエキスパンド処理方法は、劈開起点が加工された半導体基板を劈開してチップ分離を行うものであって、前記半導体基板が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープを、その外周縁部で固定する工程と、前記半導体基板を前記ダイシングテープ側から凸型球面部により押圧するとともに前記凸型球面部とそれに対応する凹型球面部によって挟み込んだ状態で前記半導体基板を劈開する工程と、前記半導体基板が前記ダイシングテープ上で劈開された状態で前記凹型球面部を除去し、前記凸型球面部により前記ダイシングテープをさらに押圧することによりチップ分離を行う工程と、を備えている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、球体型拡張ステージと押さえ治具とで半導体用ウェハを挟み込みながらブレーキングおよびエキスパンドを行うことで、ＳｉＣやサファイヤ等の難切削性硬質材料基板やメタル膜付基板であっても基板劈開およびメタル膜分断が確実に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施の形態に係る球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップ状態を示している。
【図２】第２の実施の形態に係る球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップ状態を示している。
【図３】本発明のエキスパンド処理方法を示す工程説明図（その１）である。
【図４】本発明のエキスパンド処理方法を示す工程説明図（その２）である。
【図５】従来の平面エキスパンド方式の加工装置を示す概念図であって、（Ａ）はダイシングフレームの平面形状、（Ｂ）は加工装置の断面構成を示している。
【図６】平面エキスパンド処理におけるチップ分離状態を示す説明図である。
【図７】従来の球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップの未分離状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、第１の実施の形態に係る球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップ状態を示している。
【００２８】
この球面エキスパンド装置が処理対象とする半導体ウェハとしての半導体基板１は、あらかじめスクライビング処理、又はステルス・ダイシング処理によって劈開起点が加工されたダイシング処理済の基板である。この半導体基板１は、環状のダイシングフレーム２の中央に位置するように、弾性体のダイシングテープ３上面に貼り付けられた状態でステルス・ダイシング処理が行われ、その後、全体を覆うように保護テープ（図示せず）が貼り付けられた状態で球面エキスパンド装置に提供される。
【００２９】
第１の実施の形態に係る球面エキスパンド装置は、ダイシングフレーム２を保持するダイシングフレーム保持部を備えている。このダイシングフレーム保持部は、ダイシングフレーム２を載せるダイシングフレーム保持台４と、ダイシングフレーム２をダイシングフレーム保持台４上で保持する保持カバー５と、Ｏリング６，７とを有している。ダイシングフレーム２は、Ｏリング６，７を介してダイシングフレーム保持台４と保持カバー５との間に挟持される。Ｏリング６，７は、ダイシングテープ３を引き伸ばす際に、ダイシングフレーム２からダイシングテープ３が滑って外れてしまわないよう保持するためのものである。
【００３０】
テープ拡張ステージ１１は、ダイシングテープ３に対して図の下側に配置され、上面には凸型球面形状をなす円盤面１１ａが形成されている。このテープ拡張ステージ１１は、ダイシングフレーム保持台４の内側にあって、図示しない駆動機構によって図の上下方向に昇降自在に配置され、その円盤面１１ａによってダイシングテープ３側から半導体基板１を図の上方に押圧することで、ダイシングテープ３を周辺方向に引き伸ばすことができる。なお、テープ拡張ステージ１１の外周には、拡張保持リング９が設置されている。
【００３１】
押さえ治具１２は、テープ拡張ステージ１１の円盤面１１ａとの間で半導体基板１を挟み込むように、その下面には凹型球面形状をなす円盤面１２ａが形成されている。この押さえ治具１２は、円盤面１１ａの凸型球面形状に対応した円盤面１２ａの凹型球面によって、テープ拡張ステージ１１によって押圧された半導体基板１の上面を加圧するものである。ここで、ダイシングフレーム保持台４に保持されたダイシングテープ３の引き伸ばし量は、押さえ治具１２が配置されたダイシングフレーム保持台４からの高さによって規定される。
【００３２】
つぎに、以上のように構成された球面エキスパンド装置の動作について説明する。
まず、図１（Ａ）のようにスクライビング（又は、ステルス・ダイシング、以下、スクライビングと総称する）処理済の半導体基板１が設置される以前では、保持カバー５がたとえば図の上方へ移動していて、テープ拡張ステージ１１および拡張保持リング９は図の下方へ移動している。この状態で、半導体基板１が貼り付けられたダイシングテープ３がダイシングフレーム保持台４上に搬送され、ダイシングフレーム２をダイシングフレーム保持台４に搭載した状態で保持カバー５により挟んで固定される。
【００３３】
つぎに、テープ拡張ステージ１１を駆動機構によって上昇させる。これにより、最初に円盤面１１ａの凸型球面頂部がダイシングテープ３の中央部と当接してダイシングテープ３を押圧する。こうしてダイシングテープ３が引き伸ばされる過程で、半導体基板１の中央の近傍に形成されている内部変質層のスクライブラインに折り曲げ力が作用して、半導体基板１はそのラインに沿って劈開される。このとき、押さえ治具１２に形成された円盤面１２ａは、その凹型球面が半導体基板１の上面に当接することになる。したがって、ダイシングテープ３をさらに引き伸ばすようにテープ拡張ステージ１１が上昇して、ダイシングテープ３を半導体基板１から引き剥がすような下向きの引張力が働いても、半導体基板１の外縁部分は円盤面１２ａの凹型球面によって下向きに抑えつけられているために、半導体基板１からダイシングテープ３が引き剥がされる恐れがなくなる。
【００３４】
このようにテープ拡張ステージ１１が上昇して円盤面１１ａによる押圧が続けられると、半導体基板１はその中央から周囲に向かって順次劈開されていく。最終的には、この円盤面１１ａの押圧による球面エキスパンド処理によって、半導体基板１は固片化され、複数のチップ１ａ，１ｂ…１n-1，１ｎ，１n+1に分離される。
【００３５】
このとき、図１（Ｂ）に示したようにダイシングテープ３は円盤面１１ａの外形形状に合わせて変形されることにより、その中央から周囲方向に矢印で示した引っ張り力が作用して、ダイシングテープ３が四方に引き伸ばされた状態になる。これにより、ダイシングテープ３に載っている固片化されたチップ１ａ，１ｂ…１n-1，１ｎ，１n+1は、引き伸ばされた分だけ間隔を置いて配置されることになる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態の球面エキスパンド装置では、凸型球面形状をなす円盤面１１ａを有するテープ拡張ステージ１１と凹型球面形状をなす円盤面１２ａを有する押さえ治具１２とでスクライビング、あるいはステルス・ダイシング処理済の半導体基板１を挟み込みながらブレーキングを行うものであって、半導体基板１がテープ拡張ステージ１１と押さえ治具１２に挟み込まれた状態でダイシングテープ３が引き伸ばされるから、半導体基板１への曲げ応力が発生して確実に劈開される。
【００３７】
さらに、この劈開された状態で半導体基板１から押さえ治具１２を取り外して、テープ拡張ステージ１１でエキスパンドし続けることでチップ分割化が可能となる。したがって、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板の場合でも、半導体基板１が劈開不十分となることなく、確実にブレーキングおよびエキスパンドすることが可能となる。
【００３８】
（実施の形態２）
図２は、第２の実施の形態に係る球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップ状態を示している。
【００３９】
この球面エキスパンド装置では、下面に凹型球面形状をなす円盤面１３ａが形成された押さえ治具１３をダンピング機構１４ａ，１４ｂによって押さえ治具固定板１４に取り付けている。これらのダンピング機構１４ａ，１４ｂは、所定の弾性力を有するスプリングＳによって押さえ治具１３を押さえ治具固定板１４に押し付けるように構成されている。そのため、押さえ治具１３に対して一定以上の荷重がかかるとダンピング機能が働いて、図２（Ｂ）に矢印によって示すように、押さえ治具１３が押さえ治具固定板１４から浮き上がるようになって、半導体基板１に対する円盤面１３ａの凹型球面からの加圧量を調節できる。
【００４０】
したがって、このダンピング機構を備えた球面エキスパンド装置では、テープ拡張ステージ１１の円盤面１１ａと押さえ治具１３の円盤面１３ａとの間に半導体基板１を挟み込みながらブレーキングを行う際に、半導体基板１に一定以上の加圧力がかからないように保護することができる。その結果、ダイシングテープ３と半導体基板１との密着性が低い場合でも、確実にブレーキングおよびエキスパンドができるとともに、テープ拡張ステージ１１と押さえ治具１３とによって挟まれた半導体基板１に過大な荷重を加えてしまうことによって破損することなく、チップ分割化が可能となる。
【００４１】
なお、押さえ治具固定板１４はダイシングフレーム保持台４と同様に、半導体基板１を劈開してチップ分離を行う工程では所定の位置に固定されているが、半導体基板１が劈開された後にテープ拡張ステージ１１によりチップ分割を行う際は、押さえ治具１３とともに取り外すものとする。ここでは、ダンピング機構１４ａ，１４ｂを押さえ治具１３の円盤面１３ａの外周部分で２か所に設けているが、半導体基板１に対する荷重を検知する手段として、押さえ治具１３の中央部分に一つだけ設けるようにしてもよいし、円盤面１３ａの外周部分にさらに多数のダンピング機構を設けてもよい。
【００４２】
（実施の形態３）
つぎに、実施の形態２で説明したダンピング機構付きの球面エキスパンド装置を例にとって、挟み込み式の球面エキスパンド装置によるブレーキング兼エキスパンド処理の手順について説明する。
【００４３】
図３および図４は、いずれも本発明のエキスパンド処理方法を示す工程説明図（その１）、（その２）である。
図３（Ａ）には、ブレーキング処理前の準備工程を示している。スクライビング処理済の半導体基板１は、ダイシングフレーム２とダイシングテープ３によって固定された状態で、その上面を覆うように保護フィルム１５を貼り付ける。この保護フィルム１５は、テープ拡張ステージ１１と押さえ治具１３とで半導体基板１を挟み込む際に、半導体基板１の表面に塵などが付着したまま挟み込むことによって、その表面に傷が付くことを防止するためのものである。
【００４４】
この保護フィルム１５を貼り付けた半導体基板１およびダイシングフレーム２がテープ拡張ステージ１１にセットされ、ダイシングフレーム保持台４とダイシングフレーム２の保持カバー５で挟んで保持される。
【００４５】
つぎに、挟み込みによるブレーキング処理に進む。図３（Ｂ）には、テープ拡張ステージ１１が上昇して、その円盤面１１ａによって押さえ治具１３の凹型球面形状をなす円盤面１３ａに半導体基板１が押し付けられた状態を示している。これにより、半導体基板１はテープ拡張ステージ１１と押さえ治具１３に挟まれて、テープ拡張ステージ１１の球面に沿うように折り曲げ力が与えられることによって劈開される。このとき、挟み込みの荷重が一定以上になって、半導体基板１が破損してしまわないように、押さえ治具１３の円盤面１３ａに一定以上の荷重がかかるとダンピング機構１４ａ，１４ｂが働く。
【００４６】
以上により、スクライビング処理済の半導体基板１は、一定以上の加圧力がかからないように、かつテープ拡張ステージ１１の球面に沿って折り曲げ力が与えられて、スクライブラインに沿って劈開される。
【００４７】
つぎに、図３（Ｃ）に示すように、テープ拡張ステージ１１を降下させる。そして、半導体基板１上面から保護フィルム１５を剥がしておく。そして、つぎに凸型球面円盤状のテープ拡張ステージ１１をさらに上昇させるエキスパンド処理の際に、半導体基板１と押さえ治具１３とが衝突するのを避けるため、押さえ治具１３を除去あるいは上方に退避させる。
【００４８】
つぎに、図４（Ｄ）に示すように、テープ拡張ステージ１１を再度上昇させる。これは、ダイシングテープ３とスクライビング処理済の半導体基板１をエキスパンドして、劈開済みのチップ１ａ，１ｂ…１n-1，１ｎ，１n+1に分割し、それぞれチップ間隔を拡大するためである。
【００４９】
図４（Ｅ）には、クランプ状態でのテープの切り離し工程を示している。
ここでは、テープクランプリング１０は図４（Ｅ）に示すように押さえ治具１２の上方にあって昇降自在に設置され、テープ拡張ステージ１１の外周に設けられた拡張保持リング９とともにテープクランプ部を構成している。最初に、拡張保持リング９にテープクランプリング１０を填め込むことにより、エキスパンドされたダイシングテープ３を保持する。
【００５０】
すなわち、ダイシングテープ３の周縁部分で拡張保持リング９とテープクランプリング１０とが嵌め込まれた状態になると、ダイシングテープ３は凸型球面形状をなす円盤面１１ａによって引き伸ばされた状態に保持される。その後、テープカッター１６がテープ拡張ステージ１１の外側で上昇して、拡張保持リング９の外周を１周り回転して、クランプ状態のダイシングテープ３を切断する。これにより、半導体基板１はダイシングテープ３上でチップ１ａ，１ｂ…１n-1，１ｎ，１n+1に分割された状態でダイシングフレーム２から切り離される。
【００５１】
つぎに、図４（Ｆ）に示すように、拡張保持リング９をテープ拡張ステージ１１から分離させて取り外して、テープ拡張ステージ１１だけを下降させる。これにより、エキスパンド済みのダイシングテープ３および半導体基板１を、拡張保持リング９とテープクランプリング１０によって平坦に保持した状態で、球面エキスパンド装置から取り出すことが可能となる。
【００５２】
以上の通り、本発明の球面エキスパンド装置では、テープ拡張ステージ１１と押さえ治具１２あるいは１３とによって半導体用ウェハを挟み込みながらブレーキングおよびエキスパンドを行うようにしたので、ＳｉＣやサファイヤ等の難切削性硬質材料基板やメタル膜付基板でもブレーキング不十分な状態が発生せずに、一括して基板劈開およびメタル膜分断が可能となる。
【００５３】
したがって、半導体用ウェハ、特に難切削性材料基板やメタル膜付基板等において、半導体用ウェハのブレーキングおよびエキスパンド処理を実施する際に、硬質材料やメタル膜付基板でも一括で基板劈開およびメタル膜を分離することが可能となる。これにより、従来のブレードダイシングから高速ダイシング処理方法（スクライビング方式、ステルス・ダイシング方式など）の採用が可能となり、生産性向上につながる。また、高速ダイシング処理方法の採用が可能となることでダイシング速度が大幅に速くなり、切削水および冷却水を必要としないドライブプロセスを可能とし、さらにカーフ幅（ダイシング幅）を狭くすることが可能なため、１枚の基板から多くのチップを取ることが可能となるだけでなく、消耗工具費を抑えることが可能なため、低ランニングコスト化が可能となる、といった効果も期待できる。
【００５４】
なお、テープ拡張ステージ１１、押さえ治具１２，１３、および拡張保持リング９の動作は上記の各例に限るものではない。テープ拡張ステージ１１、押さえ治具１２，１３、拡張保持リング９の他、ダイシングフレーム保持台４も含め、相対的に移動してもよい。すなわち、テープ拡張ステージ１１に対して押さえ治具１２，１３やダイシングフレーム保持台４が移動してもよい。テープ拡張ステージ１１と押さえ治具１２，１３との間に半導体ウェハとしての半導体基板１を挟み込みながらブレーキングおよびエキスパンドを行えばよく、テープ拡張ステージ１１、押さえ治具１２，１３、拡張保持リング９、およびダイシングフレーム保持台４が相対的に移動すればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 半導体基板
２ ダイシングフレーム
３ ダイシングテープ
４ ダイシングフレーム保持台
５ 保持カバー
６，７ Ｏリング
９ 拡張保持リング
１０ テープクランプリング
１１ テープ拡張ステージ
１２，１３ 押さえ治具
１４ 押さえ治具固定板
１４ａ，１４ｂ ダンピング機構
１５ 保護フィルム
１６ テープカッター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、劈開起点加工処理済の基板をブレーキング（＝基板劈開）して、エキスパンド（＝チップ分離）処理するための半導体基板のエキスパンド装置およびエキスパンド処理方法に関し、特に炭化ケイ素（Silicon Carbide：以下ＳｉＣという。）、サファイヤなどの難切削性硬質材料からなる基板あるいはメタル膜付の半導体基板用ウェハ（以下これらを半導体用ウェハと総称する。）等のエキスパンド装置、およびウェハを一括してチップ分割するためのブレーキング処理を兼ねたエキスパンド処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、従来から、単一の半導体用ウェハを格子状に切断して、多数のパターン形成された半導体デバイスにチップ分割化（ダイシング：dicing）する際、ダイヤモンド等の砥粒が先端に付いた円盤状の切断用ブレード（ダイサー）で切断するブレードダイシング方式といわれる手法が一般的に用いられている。しかしながら、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板など、硬質で難切削性の基板を使用した半導体デバイスを加工する場合、ブレードダイシング方式の加工装置はその加工性が非常に悪く、処理時間がかかる等の問題があった。また、ブレードダイシング方式ではブレード自体の磨耗度合いが激しいため、工具の消耗頻度も高くなって、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの難切削性基板の量産には不向きとされている。
【０００３】
そこで、サファイヤ基板などに従来から適用されている技術としては、ダイヤモンド罫書き針（scriber）によるダイヤモンド・スクライビング方式や、スクライビング用超硬回転刃によるメカニカル・スクライビング方式、レーザー・スクライビング方式の他に、ステルス・ダイシング方式の加工装置が採用されている。これら各種スクライビング加工装置を用いれば、いずれも基板表面にケガキ（罫書き）線を入れておき、基板を劈開する際に、ケガキ部を劈開起点として劈開が容易になる。しかも、半導体基板を確実にスクライビングラインに沿って劈開できるため、劈開ラインの直線性を保った状態でチップ分割が可能である。
【０００４】
また、ステルス・ダイシング方式の装置では、基板内部に透過式レーザーを照射して加工変質層を形成し、この基板内部の加工変質層を劈開起点とすることで劈開を容易としている。この場合も、半導体基板がステルス・ダイシングラインに沿って劈開されるため、その劈開ラインの直線性を保った状態でのチップ分割ができる。
【０００５】
このようなスクライビングおよびステルス・ダイシングは、あくまでも劈開する際の起点を半導体基板に形成するためだけに実施されるものである。そのため、いずれの装置でも、基板劈開のための加工処理が別途必要となる。すなわち、スクライビングやステルス・ダイシングされた後の半導体用ウェハのブレーキング処理として、従来から、せん断式のブレーキング方式、３点曲げ式のブレーキング方式、折り曲げ式のブレーキング方式、ローラ押し当て式ブレーキング方式、あるいは平面エキスパンド方式、球面エキスパンド方式などの技術が存在していた。
【０００６】
上記ブレーキング方式の各種（せん断式、３点曲げ式、折り曲げ式、ローラ押し当て式）は、いずれも１列毎のブレーキング処理であるため、１方向でのブレーキング処理が完了次第、ウェハ中心で９０°回転して直交するもう１方向の劈開ラインについてブレーキング処理を実施する必要がある。これに対して、以下に説明するエキスパンド処理では、半導体用ウェハを一括してチップ分割するためのブレーキング処理を兼ねていることから、このエキスパンド方式に比べると、ブレーキング方式のものは処理時間がかかる。
【０００７】
図５は、平面エキスパンド方式の加工装置を示す概念図であって、（Ａ）はダイシングフレームの平面形状、（Ｂ）は加工装置の断面構成を示している。
同図（Ａ）に示すように、半導体基板１とダイシングフレーム２は、環状のダイシングフレーム２の中央部分に半導体基板１が位置するように、それぞれダイシングテープ３の上面に貼り付けられて固定されている。半導体基板１には、スクライビング処理、又はステルス・ダイシング処理によって、破線で示す劈開ラインが縦横に形成されている。ダイシングテープ３上の半導体基板１は、同図（Ｂ）に示すように、この状態でダイシングフレーム２を保持するダイシングフレーム保持台４に載せられ、保持カバー５で挟まれて固定される。ダイシングテープ３の周縁部分には、ダイシングフレーム２を上下方向から保持するためのＯリング６，７が配置されている。
【０００８】
ダイシングフレーム保持台４の内側には、平面円盤形状をなすテープ拡張ステージ８が配置されている。このテープ拡張ステージ８の外周に拡張保持リング９が設置され、ダイシングフレーム保持台４の内側で、テープ拡張ステージ８が図示しない駆動機構によって、図の上下方向に昇降する。ダイシングテープ３の裏側にテープ拡張ステージ８が押し付けられて、ダイシングテープ３が引き伸ばされることによって、劈開ラインに沿って半導体基板１が一括してチップ分割される。
【０００９】
このように、図５に示す平面エキスパンド方式の加工装置は、他のブレーキング方式とは異なり、スクライビング（又は、ステルス・ダイシング）処理済の半導体基板１はダイシングテープ３に加えられる引張力を利用してウェハ劈開される。
【００１０】
図６は、平面エキスパンド処理におけるチップ分離状態を示す説明図である。
テープ拡張ステージ８が上昇してダイシングテープ３を押し上げたとき、拡張保持リング９とその上方から昇降するテープクランプリング１０が嵌め込まれることで、ダイシングテープ３をテープ拡張ステージ８によって引き伸ばされた状態に保持できる。ダイシングテープ３を引き伸ばす際には、ダイシングフレーム２が滑って外れてしまわないよう、Ｏリング６，７によって保持される。すなわち、図６に示すようにテープ拡張ステージ８が上昇すると、ダイシングテープ３上の半導体基板１には、ダイシングテープ３をその外縁方向に引き伸ばすような引張力が加えられる。
【００１１】
この方式の場合、ダイシングテープ３を拡張しながらウェハ劈開する方式であるため、ウェハ劈開と同時にテープ拡張によりメタル膜を引き剥がすことも可能である。しかしながら、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板のように、半導体基板１が硬質であると、一般的なシリコン（Ｓｉ）基板よりも劈開しにくい。そのため、図６に示すような状態でダイシングテープ３が伸ばされても、半導体用ウェハ外周部のチップ１ａ，１ｂ…のみでブレーキングされて、ダイシングテープ３が伸ばされ難いウェハ中心部では、チップ１n-1，１ｎ，１n+1がブレーキングされないといった問題がある。
【００１２】
さらに、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板の裏面にメタル膜が付いたものでは、基板そのものはブレーキングされても、メタル膜が分割されずに繋がった状態のままで残り、チップ分割は不完全なものとなる場合がある。一方、半導体用ウェハ中心部までブレーキングすること、および裏面メタル膜を完全に引き千切ることを狙って、テープ拡張ステージ８の押し付け量を増加させると、半導体用ウェハ外周部のテープ部分が引き伸ばされすぎて破れてしまうといった現象が起こる。そのため、テープ拡張ステージ８の押し付け量だけを無理やりに増加させることも不可能である。
【００１３】
そこで、別の劈開技術として、ダイシングテープに貼り付けられた基板を球面円盤部による押圧力によって劈開および分離する球面エキスパンド方式が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【００１４】
図７は、従来の球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップの未分離状態を示している。
【００１５】
球面エキスパンド装置では、テープ拡張ステージ１１が半球体の凸型球面形状をなす円盤面を有している。この球面エキスパンド装置による半導体用ウェハのブレーキング兼エキスパンド処理では、スクライビング（又は、ステルス・ダイシング）処理済の半導体基板１に曲げ力を与えて基板を劈開する際に、半導体用ウェハ外周部と半導体用ウェハ中心部でのテープ伸び量が均等になるような引き伸ばし力を与えることができる。したがって、こうした球面エキスパンド装置を使用することで、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板の場合でも、半導体用ウェハの種類などによらず半導体用ウェハを一括して個々のチップに精度良く分割することが可能とされる。
【００１６】
しかしながら、球面エキスパンド方式にあっても、スクライビング（又は、ステルス・ダイシング）処理済の半導体基板１が劈開されずに、水平に維持しようとする場合がある。これは、図７（Ｂ）に示すように、ダイシングテープ３が斜め下方向の力Ｆで外側に引っ張られるため、半導体基板１の外縁部分では下面のダイシングテープ３を半導体基板１から引き剥がすように、引張力が下向きに働くからである。そのため、ダイシングテープ３とスクライビング（又は、ステルス・ダイシング）処理済の半導体基板１との密着性が低いものでは、半導体基板１からダイシングテープ３が引き剥がされるように伸びてしまい、半導体基板１自体は劈開されない未分離状態となってしまう問題があった。
【００１７】
なお、本願発明に先行する特許文献２には、樹脂シートでセラミック基板の一部分に集中する応力を緩和させることにより、分割用溝から外れて分割される分割不良や、セラミックの欠け、バリ不良等が発生するのを防止するようにしたセラミック基板の分割方法が記載されている。
【００１８】
また、特許文献３には、半導体レーザウェハに粘着したシートの伸張に伴って各劈開ラインに同時に、かつ均一に応力が加わった状態で劈開が行われるため、劈開を機械的方法で行うことが可能となり、寸法精度、表面精度が均一になり、歩留りが向上するとともに、より大面積のウェハの劈開も可能になるという半導体レーザーの劈開方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０１０−１７７３４０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３４３２号公報
【特許文献３】特開平０５−３４０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述したように、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板の場合においては、半導体基板が硬質で一般的なＳｉ基板よりも劈開しにくい。そのため、ダイシングテープと半導体基板との密着性が低いとダイシングテープだけが伸びてしまって、半導体基板が劈開されない現象が発生するといった問題があった。
【００２１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＳｉＣやサファイヤ等の難切削性硬質材料基板やメタル膜付基板であっても基板劈開およびメタル膜分断が確実に実施可能な半導体基板のエキスパンド装置を提供することを目的とする。
【００２２】
また、本発明の別の目的は、確実なブレーキングおよびエキスパンドが可能なエキスパンド処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明では、上記問題を解決するために、劈開起点が加工された半導体基板（半導体ウェハ）を劈開してチップ分離を行う半導体基板のエキスパンド装置が提供される。このエキスパンド装置は、前記半導体基板が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープの外周縁部を固定するための環状のダイシングフレームを保持するダイシングフレーム保持部と、凸型球面部が形成され、前記凸型球面部によって前記ダイシングテープ側から前記半導体基板を押圧して前記ダイシングテープを引き伸ばすテープ拡張ステージと、前記凸型球面部に対応する凹型球面部が形成され、前記テープ拡張ステージによって引き伸ばされた前記ダイシングテープを前記半導体基板とともに前記凹型球面部と前記凸型球面部との間に挟み込む押さえ治具と、から構成される。
【００２４】
また、本発明のエキスパンド処理方法は、劈開起点が加工された半導体基板を劈開してチップ分離を行うものであって、前記半導体基板が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープを、その外周縁部で固定する工程と、前記半導体基板を前記ダイシングテープ側から凸型球面部により押圧するとともに前記凸型球面部とそれに対応する凹型球面部によって挟み込んだ状態で前記半導体基板を劈開する工程と、前記半導体基板が前記ダイシングテープ上で劈開された状態で前記凹型球面部を除去し、前記凸型球面部により前記ダイシングテープをさらに押圧することによりチップ分離を行う工程と、を備えている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、球体型拡張ステージと押さえ治具とで半導体用ウェハを挟み込みながらブレーキングおよびエキスパンドを行うことで、ＳｉＣやサファイヤ等の難切削性硬質材料基板やメタル膜付基板であっても基板劈開およびメタル膜分断が確実に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施の形態に係る球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップ状態を示している。
【図２】第２の実施の形態に係る球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップ状態を示している。
【図３】本発明のエキスパンド処理方法を示す工程説明図（その１）である。
【図４】本発明のエキスパンド処理方法を示す工程説明図（その２）である。
【図５】従来の平面エキスパンド方式の加工装置を示す概念図であって、（Ａ）はダイシングフレームの平面形状、（Ｂ）は加工装置の断面構成を示している。
【図６】平面エキスパンド処理におけるチップ分離状態を示す説明図である。
【図７】従来の球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップの未分離状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、第１の実施の形態に係る球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップ状態を示している。
【００２８】
この球面エキスパンド装置が処理対象とする半導体ウェハとしての半導体基板１は、あらかじめスクライビング処理、又はステルス・ダイシング処理によって劈開起点が加工されたダイシング処理済の基板である。この半導体基板１は、環状のダイシングフレーム２の中央に位置するように、弾性体のダイシングテープ３上面に貼り付けられた状態でステルス・ダイシング処理が行われ、その後、全体を覆うように保護テープ（図示せず）が貼り付けられた状態で球面エキスパンド装置に提供される。
【００２９】
第１の実施の形態に係る球面エキスパンド装置は、ダイシングフレーム２を保持するダイシングフレーム保持部を備えている。このダイシングフレーム保持部は、ダイシングフレーム２を載せるダイシングフレーム保持台４と、ダイシングフレーム２をダイシングフレーム保持台４上で保持する保持カバー５と、Ｏリング６，７とを有している。ダイシングフレーム２は、Ｏリング６，７を介してダイシングフレーム保持台４と保持カバー５との間に挟持される。Ｏリング６，７は、ダイシングテープ３を引き伸ばす際に、ダイシングフレーム２からダイシングテープ３が滑って外れてしまわないよう保持するためのものである。
【００３０】
テープ拡張ステージ１１は、ダイシングテープ３に対して図の下側に配置され、上面には凸型球面形状をなす円盤面１１ａが形成されている。このテープ拡張ステージ１１は、ダイシングフレーム保持台４の内側にあって、図示しない駆動機構によって図の上下方向に昇降自在に配置され、その円盤面１１ａによってダイシングテープ３側から半導体基板１を図の上方に押圧することで、ダイシングテープ３を周辺方向に引き伸ばすことができる。なお、テープ拡張ステージ１１の外周には、拡張保持リング９が設置されている。
【００３１】
押さえ治具１２は、テープ拡張ステージ１１の円盤面１１ａとの間で半導体基板１を挟み込むように、その下面には凹型球面形状をなす円盤面１２ａが形成されている。この押さえ治具１２は、円盤面１１ａの凸型球面形状に対応した円盤面１２ａの凹型球面によって、テープ拡張ステージ１１によって押圧された半導体基板１の上面を加圧するものである。ここで、ダイシングフレーム保持台４に保持されたダイシングテープ３の引き伸ばし量は、押さえ治具１２が配置されたダイシングフレーム保持台４からの高さによって規定される。
【００３２】
つぎに、以上のように構成された球面エキスパンド装置の動作について説明する。
まず、図１（Ａ）のようにスクライビング（又は、ステルス・ダイシング、以下、スクライビングと総称する）処理済の半導体基板１が設置される以前では、保持カバー５がたとえば図の上方へ移動していて、テープ拡張ステージ１１および拡張保持リング９は図の下方へ移動している。この状態で、半導体基板１が貼り付けられたダイシングテープ３がダイシングフレーム保持台４上に搬送され、ダイシングフレーム２をダイシングフレーム保持台４に搭載した状態で保持カバー５により挟んで固定される。
【００３３】
つぎに、テープ拡張ステージ１１を駆動機構によって上昇させる。これにより、最初に円盤面１１ａの凸型球面頂部がダイシングテープ３の中央部と当接してダイシングテープ３を押圧する。こうしてダイシングテープ３が引き伸ばされる過程で、半導体基板１の中央の近傍に形成されている内部変質層のスクライブラインに折り曲げ力が作用して、半導体基板１はそのラインに沿って劈開される。このとき、押さえ治具１２に形成された円盤面１２ａは、その凹型球面が半導体基板１の上面に当接することになる。したがって、ダイシングテープ３をさらに引き伸ばすようにテープ拡張ステージ１１が上昇して、ダイシングテープ３を半導体基板１から引き剥がすような下向きの引張力が働いても、半導体基板１の外縁部分は円盤面１２ａの凹型球面によって下向きに抑えつけられているために、半導体基板１からダイシングテープ３が引き剥がされる恐れがなくなる。
【００３４】
このようにテープ拡張ステージ１１が上昇して円盤面１１ａによる押圧が続けられると、半導体基板１はその中央から周囲に向かって順次劈開されていく。最終的には、この円盤面１１ａの押圧による球面エキスパンド処理によって、半導体基板１は固片化され、複数のチップ１ａ，１ｂ…１n-1，１ｎ，１n+1に分離される。
【００３５】
このとき、図１（Ｂ）に示したようにダイシングテープ３は円盤面１１ａの外形形状に合わせて変形されることにより、その中央から周囲方向に矢印で示した引っ張り力が作用して、ダイシングテープ３が四方に引き伸ばされた状態になる。これにより、ダイシングテープ３に載っている固片化されたチップ１ａ，１ｂ…１n-1，１ｎ，１n+1は、引き伸ばされた分だけ間隔を置いて配置されることになる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態の球面エキスパンド装置では、凸型球面形状をなす円盤面１１ａを有するテープ拡張ステージ１１と凹型球面形状をなす円盤面１２ａを有する押さえ治具１２とでスクライビング、あるいはステルス・ダイシング処理済の半導体基板１を挟み込みながらブレーキングを行うものであって、半導体基板１がテープ拡張ステージ１１と押さえ治具１２に挟み込まれた状態でダイシングテープ３が引き伸ばされるから、半導体基板１への曲げ応力が発生して確実に劈開される。
【００３７】
さらに、この劈開された状態で半導体基板１から押さえ治具１２を取り外して、テープ拡張ステージ１１でエキスパンドし続けることでチップ分割化が可能となる。したがって、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板などの硬質難切削性基板の場合でも、半導体基板１が劈開不十分となることなく、確実にブレーキングおよびエキスパンドすることが可能となる。
【００３８】
（実施の形態２）
図２は、第２の実施の形態に係る球面エキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）はエキスパンド前における加工装置の断面構成、（Ｂ）はエキスパンド時におけるチップ状態を示している。
【００３９】
この球面エキスパンド装置では、下面に凹型球面形状をなす円盤面１３ａが形成された押さえ治具１３をダンピング機構１４ａ，１４ｂによって押さえ治具固定板１４に取り付けている。これらのダンピング機構１４ａ，１４ｂは、所定の弾性力を有するスプリングＳによって押さえ治具１３を押さえ治具固定板１４に押し付けるように構成されている。そのため、押さえ治具１３に対して一定以上の荷重がかかるとダンピング機能が働いて、図２（Ｂ）に矢印によって示すように、押さえ治具１３が押さえ治具固定板１４から浮き上がるようになって、半導体基板１に対する円盤面１３ａの凹型球面からの加圧量を調節できる。
【００４０】
したがって、このダンピング機構を備えた球面エキスパンド装置では、テープ拡張ステージ１１の円盤面１１ａと押さえ治具１３の円盤面１３ａとの間に半導体基板１を挟み込みながらブレーキングを行う際に、半導体基板１に一定以上の加圧力がかからないように保護することができる。その結果、ダイシングテープ３と半導体基板１との密着性が低い場合でも、確実にブレーキングおよびエキスパンドができるとともに、テープ拡張ステージ１１と押さえ治具１３とによって挟まれた半導体基板１に過大な荷重を加えてしまうことによって破損することなく、チップ分割化が可能となる。
【００４１】
なお、押さえ治具固定板１４はダイシングフレーム保持台４と同様に、半導体基板１を劈開してチップ分離を行う工程では所定の位置に固定されているが、半導体基板１が劈開された後にテープ拡張ステージ１１によりチップ分割を行う際は、押さえ治具１３とともに取り外すものとする。ここでは、ダンピング機構１４ａ，１４ｂを押さえ治具１３の円盤面１３ａの外周部分で２か所に設けているが、半導体基板１に対する荷重を検知する手段として、押さえ治具１３の中央部分に一つだけ設けるようにしてもよいし、円盤面１３ａの外周部分にさらに多数のダンピング機構を設けてもよい。
【００４２】
（実施の形態３）
つぎに、実施の形態２で説明したダンピング機構付きの球面エキスパンド装置を例にとって、挟み込み式の球面エキスパンド装置によるブレーキング兼エキスパンド処理の手順について説明する。
【００４３】
図３および図４は、いずれも本発明のエキスパンド処理方法を示す工程説明図（その１）、（その２）である。
図３（Ａ）には、ブレーキング処理前の準備工程を示している。スクライビング処理済の半導体基板１は、ダイシングフレーム２とダイシングテープ３によって固定された状態で、その上面を覆うように保護フィルム１５を貼り付ける。この保護フィルム１５は、テープ拡張ステージ１１と押さえ治具１３とで半導体基板１を挟み込む際に、半導体基板１の表面に塵などが付着したまま挟み込むことによって、その表面に傷が付くことを防止するためのものである。
【００４４】
この保護フィルム１５を貼り付けた半導体基板１およびダイシングフレーム２がテープ拡張ステージ１１にセットされ、ダイシングフレーム保持台４とダイシングフレーム２の保持カバー５で挟んで保持される。
【００４５】
つぎに、挟み込みによるブレーキング処理に進む。図３（Ｂ）には、テープ拡張ステージ１１が上昇して、その円盤面１１ａによって押さえ治具１３の凹型球面形状をなす円盤面１３ａに半導体基板１が押し付けられた状態を示している。これにより、半導体基板１はテープ拡張ステージ１１と押さえ治具１３に挟まれて、テープ拡張ステージ１１の球面に沿うように折り曲げ力が与えられることによって劈開される。このとき、挟み込みの荷重が一定以上になって、半導体基板１が破損してしまわないように、押さえ治具１３の円盤面１３ａに一定以上の荷重がかかるとダンピング機構１４ａ，１４ｂが働く。
【００４６】
以上により、スクライビング処理済の半導体基板１は、一定以上の加圧力がかからないように、かつテープ拡張ステージ１１の球面に沿って折り曲げ力が与えられて、スクライブラインに沿って劈開される。
【００４７】
つぎに、図３（Ｃ）に示すように、テープ拡張ステージ１１を降下させる。そして、半導体基板１上面から保護フィルム１５を剥がしておく。そして、つぎに凸型球面円盤状のテープ拡張ステージ１１をさらに上昇させるエキスパンド処理の際に、半導体基板１と押さえ治具１３とが衝突するのを避けるため、押さえ治具１３を除去あるいは上方に退避させる。
【００４８】
つぎに、図４（Ｄ）に示すように、テープ拡張ステージ１１を再度上昇させる。これは、ダイシングテープ３とスクライビング処理済の半導体基板１をエキスパンドして、劈開済みのチップ１ａ，１ｂ…１n-1，１ｎ，１n+1に分割し、それぞれチップ間隔を拡大するためである。
【００４９】
図４（Ｅ）には、クランプ状態でのテープの切り離し工程を示している。
ここでは、テープクランプリング１０は図４（Ｅ）に示すように押さえ治具１２の上方にあって昇降自在に設置され、テープ拡張ステージ１１の外周に設けられた拡張保持リング９とともにテープクランプ部を構成している。最初に、拡張保持リング９にテープクランプリング１０を填め込むことにより、エキスパンドされたダイシングテープ３を保持する。
【００５０】
すなわち、ダイシングテープ３の周縁部分で拡張保持リング９とテープクランプリング１０とが嵌め込まれた状態になると、ダイシングテープ３は凸型球面形状をなす円盤面１１ａによって引き伸ばされた状態に保持される。その後、テープカッター１６がテープ拡張ステージ１１の外側で上昇して、拡張保持リング９の外周を１周り回転して、クランプ状態のダイシングテープ３を切断する。これにより、半導体基板１はダイシングテープ３上でチップ１ａ，１ｂ…１n-1，１ｎ，１n+1に分割された状態でダイシングフレーム２から切り離される。
【００５１】
つぎに、図４（Ｆ）に示すように、拡張保持リング９をテープ拡張ステージ１１から分離させて取り外して、テープ拡張ステージ１１だけを下降させる。これにより、エキスパンド済みのダイシングテープ３および半導体基板１を、拡張保持リング９とテープクランプリング１０によって平坦に保持した状態で、球面エキスパンド装置から取り出すことが可能となる。
【００５２】
以上の通り、本発明の球面エキスパンド装置では、テープ拡張ステージ１１と押さえ治具１２あるいは１３とによって半導体用ウェハを挟み込みながらブレーキングおよびエキスパンドを行うようにしたので、ＳｉＣやサファイヤ等の難切削性硬質材料基板やメタル膜付基板でもブレーキング不十分な状態が発生せずに、一括して基板劈開およびメタル膜分断が可能となる。
【００５３】
したがって、半導体用ウェハ、特に難切削性材料基板やメタル膜付基板等において、半導体用ウェハのブレーキングおよびエキスパンド処理を実施する際に、硬質材料やメタル膜付基板でも一括で基板劈開およびメタル膜を分離することが可能となる。これにより、従来のブレードダイシングから高速ダイシング処理方法（スクライビング方式、ステルス・ダイシング方式など）の採用が可能となり、生産性向上につながる。また、高速ダイシング処理方法の採用が可能となることでダイシング速度が大幅に速くなり、切削水および冷却水を必要としないドライブプロセスを可能とし、さらにカーフ幅（ダイシング幅）を狭くすることが可能なため、１枚の基板から多くのチップを取ることが可能となるだけでなく、消耗工具費を抑えることが可能なため、低ランニングコスト化が可能となる、といった効果も期待できる。
【００５４】
なお、テープ拡張ステージ１１、押さえ治具１２，１３、および拡張保持リング９の動作は上記の各例に限るものではない。テープ拡張ステージ１１、押さえ治具１２，１３、拡張保持リング９の他、ダイシングフレーム保持台４も含め、相対的に移動してもよい。すなわち、テープ拡張ステージ１１に対して押さえ治具１２，１３やダイシングフレーム保持台４が移動してもよい。テープ拡張ステージ１１と押さえ治具１２，１３との間に半導体ウェハとしての半導体基板１を挟み込みながらブレーキングおよびエキスパンドを行えばよく、テープ拡張ステージ１１、押さえ治具１２，１３、拡張保持リング９、およびダイシングフレーム保持台４が相対的に移動すればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 半導体基板
２ ダイシングフレーム
３ ダイシングテープ
４ ダイシングフレーム保持台
５ 保持カバー
６，７ Ｏリング
９ 拡張保持リング
１０ テープクランプリング
１１ テープ拡張ステージ
１２，１３ 押さえ治具
１４ 押さえ治具固定板
１４ａ，１４ｂ ダンピング機構
１５ 保護フィルム
１６ テープカッター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
劈開起点が加工された半導体基板を劈開してチップ分離を行う半導体基板のエキスパンド装置において、
前記半導体基板が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープの外周縁部を固定するための環状のダイシングフレームを保持するダイシングフレーム保持部と、
凸型球面部が形成され、前記凸型球面部によって前記ダイシングテープ側から前記半導体基板を押圧して前記ダイシングテープを引き伸ばすテープ拡張ステージと、
前記凸型球面部に対応する凹型球面部が形成され、前記テープ拡張ステージによって引き伸ばされた前記ダイシングテープを前記半導体基板とともに前記凹型球面部と前記凸型球面部との間に挟み込む押さえ治具と、
を備えたことを特徴とする半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項２】
前記押さえ治具は、前記テープ拡張ステージが前記半導体基板を押圧する際の荷重を検知することによって、前記半導体基板に対する前記凹型球面部から印加される加圧量を調節するダンピング機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項３】
前記テープ拡張ステージは、前記ダイシングテープの外周縁部を固定した状態で保持する前記ダイシングフレーム保持部に対して、前記ダイシングテープの中央部分を押圧する方向および前記ダイシングテープから離れる方向に駆動する駆動機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項４】
前記テープ拡張ステージは、前記半導体基板と前記ダイシングフレームの間で前記ダイシングテープを挟持することにより、前記ダイシングテープが前記テープ拡張ステージによって引き伸ばされた状態を保持するテープクランプ部を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項５】
前記テープ拡張ステージには、前記ダイシングテープに接触する前記凸型球面部が、前記半導体基板に対応する大きさの円盤面として構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項６】
前記ダイシングフレーム保持部は、前記ダイシングフレームを載せるダイシングフレーム保持台と、前記ダイシングフレーム保持台上で前記ダイシングフレームを挟持する保持カバーとから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項７】
劈開起点が加工された半導体基板を劈開してチップ分離を行うエキスパンド処理方法において、
前記半導体基板が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープを、その外周縁部で固定する工程と、
前記半導体基板を前記ダイシングテープ側から凸型球面部により押圧するとともに前記凸型球面部とそれに対応する凹型球面部によって挟み込んだ状態で前記半導体基板を劈開する工程と、
前記半導体基板が前記ダイシングテープ上で劈開された状態で前記凹型球面部を除去し、前記凸型球面部により前記ダイシングテープをさらに押圧することによりチップ分離を行う工程と、
を備えたことを特徴とするエキスパンド処理方法。
【請求項８】
前記ダイシングテープの中央に貼り付けられた前記半導体基板には、その上面を覆うように保護フィルムを貼り付けるようにしたことを特徴とする請求項７記載のエキスパンド処理方法。
【請求項１】
劈開起点が加工された半導体基板を劈開してチップ分離を行う半導体基板のエキスパンド装置において、
前記半導体基板が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープの外周縁部を固定するための環状のダイシングフレームを保持するダイシングフレーム保持部と、
凸型球面部が形成され、前記凸型球面部によって前記ダイシングテープ側から前記半導体基板を押圧して前記ダイシングテープを引き伸ばすテープ拡張ステージと、
前記凸型球面部に対応する凹型球面部が形成され、前記テープ拡張ステージによって引き伸ばされた前記ダイシングテープを前記半導体基板とともに前記凹型球面部と前記凸型球面部との間に挟み込む押さえ治具と、
を備えたことを特徴とする半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項２】
前記押さえ治具は、前記テープ拡張ステージが前記半導体基板を押圧する際の荷重を検知することによって、前記半導体基板に対する前記凹型球面部から印加される加圧量を調節するダンピング機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項３】
前記テープ拡張ステージは、前記ダイシングテープの外周縁部を固定した状態で保持する前記ダイシングフレーム保持部に対して、前記ダイシングテープの中央部分を押圧する方向および前記ダイシングテープから離れる方向に駆動する駆動機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項４】
前記テープ拡張ステージは、前記半導体基板と前記ダイシングフレームの間で前記ダイシングテープを挟持することにより、前記ダイシングテープが前記テープ拡張ステージによって引き伸ばされた状態を保持するテープクランプ部を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項５】
前記テープ拡張ステージには、前記ダイシングテープに接触する前記凸型球面部が、前記半導体基板に対応する大きさの円盤面として構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項６】
前記ダイシングフレーム保持部は、前記ダイシングフレームを載せるダイシングフレーム保持台と、前記ダイシングフレーム保持台上で前記ダイシングフレームを挟持する保持カバーとから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項７】
劈開起点が加工された半導体基板を劈開してチップ分離を行うエキスパンド処理方法において、
前記半導体基板が中央に貼り付けられた弾性体のダイシングテープを、その外周縁部で固定する工程と、
前記半導体基板を前記ダイシングテープ側から凸型球面部により押圧するとともに前記凸型球面部とそれに対応する凹型球面部によって挟み込んだ状態で前記半導体基板を劈開する工程と、
前記半導体基板が前記ダイシングテープ上で劈開された状態で前記凹型球面部を除去し、前記凸型球面部により前記ダイシングテープをさらに押圧することによりチップ分離を行う工程と、
を備えたことを特徴とするエキスパンド処理方法。
【請求項８】
前記ダイシングテープの中央に貼り付けられた前記半導体基板には、その上面を覆うように保護フィルムを貼り付けるようにしたことを特徴とする請求項７記載のエキスパンド処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８２３４２（Ｐ２０１２−１８２３４２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４８０４（Ｐ２０１１−４４８０４）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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