JP2000269164A - 半導体ウェーハのダイシング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハに対する適切なダイシング方向を加
工前の予備的な試し切りによって実際に把握することで
高品質のチップを高い生産効率で得る。 【解決手段】 ウェーハＷをダイシング用のブレードに
よって互いに直交するカーフを切開してさいの目状にダ
イシングするに際し、ダイシング加工を開始するとき、
ウェーハＷの表面を突っ切って第１のカーフを刻み、こ
の第１のカーフとさいの目に相当する間隔をおき且つ平
行であって逆向きの突っ切り方向に第２のカーフを刻
み、これらの第１及び第２のカーフを画像処理によりそ
れぞれのチッピングの特性を検査観察し、この検査観察
によりチッピングの特性が相対的に良と判定された第１
または第２のカーフのいずれかの突っ切り方向に従って
残りの全てのカーフを切開する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶基板の上にジ
ャンクション層形成のためのエピタキシー膜を成長させ
たＧａＰ，ＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ等の化合物半導体より
成るウェーハをたとえばＬＥＤ素子のチップ単位にカッ
トして分離するためのダイシングに係り、特に結晶方位
が不明なウェーハに対しても最適なカットが可能なダイ
シング方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤ素子の製造では、エピタキシー膜
を積層してこれらの積層膜によってｐ−ｎ接合域を形成
する結晶を基板上に成長させたものをウェーハとし、こ
のウェーハをＬＥＤ素子のチップ単位にさいの目状にカ
ットしてそれぞれ分離するダイシング工程が含まれる。
このようなウェーハのチップ単位へのカット及び分離の
ダイシングは、たとえば２５μｍ程度の厚さの回転ブレ
ードをワークテーブル上にセットしたウェーハの上面で
移動させてカットするダイシング装置が従来から広く利
用されている。

【０００３】ダイシング工程において品質管理上で最も
重要とされていることの一つは、カットされたチップど
うしの間のカット面すなわちカーフの幅が適正に保たれ
ているかどうかということである。すなわち、ブレード
によるカットは、このブレード自身の回転とウェーハに
対する相対的な移動によって直線状の切り代すなわちカ
ーフが刻まれるので、成長結晶の結晶方位に対して刻み
方向がマッチングしていないような場合にはカーフ幅や
深さが変動するチッピングが生じる。

【０００４】図５はカーフの幅方向に発生したチッピン
グの状況を示すもので、これらのチッピングの大きさは
ダイシング工程を通じて画像処理によって検査され、或
る臨界値を越えると不良と判断してダイシング操作は強
制的に停止される。そして、このような不良の判断は、
たとえば図中において各寸法Ａ〜Ｅとして示すもののい
ずれか一つが限界値を越えたときに実行するものとすれ
ば、ＬＥＤチップの不良率の増加は未然に防止されるこ
とになる。

【０００５】このようなウェーハのダイシングについて
の操作は、従来ではたとえば図６に示すような制御フロ
ーでの対応が可能であった。すなわち、ウェーハをワー
クテーブル上にセットしたときに形状認識カメラによっ
てウェーハ自体の形状と角度を確認した後にアライメン
トを決定する前処理をし、ブレードによるカットを実行
させてたとえばその１ストローク毎または数ストローク
毎に画像処理によってカーフチェックを行なう。そし
て、このカーフチェックで良と判定されればダイシング
を継続し、不良であれば直ちに加工を停止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ウェーハの成長結晶に
は結晶毎に異なる結晶方位があり、この結晶方位に適正
なブレードの相対移動であれば発生するチッピングの大
きさも許容範囲の中に収めることは可能である。しかし
ながら、全てのウェーハについてその結晶方位を調べて
からブレードに対する位置関係を設定するのでは、生産
性及び歩留りの点で好ましくない。特に、不定形のウェ
ーハの場合では結晶方位を目視確認することが不可能で
あることから、このように結晶方位の向きを予め探すこ
と自体が不可能であり、ダイシングする前にブレードの
ダイシング方向を最適化することはできない。

【０００７】また、カーフチェックをダイシングの１ス
トローク毎または数ストローク毎に間欠的に実行してチ
ッピングの大きさが許容量を越えているかいないかをチ
ェックする場合では、このチェックの期間ではダイシン
グを停止させることになる。このため、１枚のウェーハ
単位のダイシング時間の短縮にも限界があり、生産性及
び歩留りの向上の展開が図れない。

【０００８】このように従来の半導体ウェーハのダイシ
ング装置では、ウェーハの結晶方位に対してダイシング
方向を適切にして高品質化を図ろうとしても、ウェーハ
をワークテーブルにセットした姿勢次第によって、ダイ
シングの良か不良かが一義的に決められてしまう。この
ため、ダイシングを開始した後に、結晶方位に対するブ
レードのダイシング方向が不適切であることがチェック
によって確認されれば、セットのしなおしを試行錯誤的
に繰り返すことになり、このような作業は生産性の大幅
な低下を招いてしまう。そして、先に述べたようなチェ
ックをダイシングの途中で行なうような操作では、ダイ
シング速度にも制約を受けるという問題がある。

【０００９】本発明において解決すべき課題は、ウェー
ハに対する適切なダイシング方向を加工前の予備的な試
し切りによって実際に把握することで高品質のチップを
高い生産効率で得られるようにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、結晶基板の上
にジャンクション層を形成するためのエピタキシー膜を
積層した半導体ウェーハを、ダイシング用のブレードに
よって互いに直交するカーフを切開してさいの目状にダ
イシングする方法であって、ダイシング加工を開始する
とき、半導体ウェーハの表面を突っ切って第１のカーフ
を刻み、この第１のカーフとさいの目に相当する間隔を
おき且つ平行であって逆向きの突っ切り方向に第２のカ
ーフを刻み、これらの第１及び第２のカーフを画像処理
によりそれぞれのチッピングの特性を検査観察し、この
検査観察によりチッピングの特性が相対的に良と判定さ
れた第１または第２のカーフのいずれかの突っ切り方向
に従って全てのカーフを順次切開することを特徴とす
る。

【００１１】このようなダイシング方法においては、第
１のカーフと第２のカーフとを、それぞれの間の間隔が
予め設定されたさいの目に相当するものとして切開して
もよい。

【００１２】また、第１及び第２のカーフの切開過程に
おいて、或る一定の本数のカーフを切開した後であって
最後に切開したカーフを画像処理によりそのチッピング
の特性を検査観察し、この検査観察によりチッピングの
特性が依然として良と判定されたとき、後続のカーフ切
開速度を増減速するようにしてもよい。

【００１３】更に、本発明のダイシング装置は、以上の
ようなダイシングの方法を実行可能な制御系を備えたも
のであって、切開したカーフのチッピングの特性を撮像
するための撮像手段及びこの撮像手段からの画像を処理
してチッピングの特性を画像解析可能な画像処理系を持
つことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、結晶基
板の上にジャンクション層を形成するためのエピタキシ
ー膜を積層した半導体ウェーハを、ダイシング用のブレ
ードによって互いに直交するカーフを切開してさいの目
状にダイシングする方法であって、ダイシング加工を開
始するとき、半導体ウェーハの表面を突っ切って第１の
カーフを刻み、この第１のカーフとさいの目に相当する
間隔をおき且つ平行であって逆向きの突っ切り方向に第
２のカーフを刻み、これらの第１及び第２のカーフを画
像処理によりそれぞれのチッピングの特性を検査観察
し、この検査観察によりチッピングの特性が相対的に良
と判定された第１または第２のカーフのいずれかの突っ
切り方向に従って全てのカーフを順次切開する半導体ウ
ェーハのダイシング方法であり、ダイシング加工する前
に予め第１及び第２のカーフを試行的に刻んでチッピン
グの発生が少ない方向へのブレードの切開方向を選択で
きるという作用を有する。

【００１５】請求項２に記載の発明は、第１のカーフと
第２のカーフとを、それぞれの間の間隔が予め設定され
たさいの目に相当するものとして切開する請求項１記載
の半導体ウェーハのダイシング方法であり、試行的に切
開する第１及び第２のカーフの間の帯にもＬＥＤ素子等
の要素を含ませることで、半導体ウェーハを無駄にする
ことがないという作用を有する。

【００１６】請求項３に記載の発明は、第１及び第２の
カーフの切開過程において、或る一定の本数のカーフを
切開した後であって最後に切開したカーフを画像処理に
よりそのチッピングの特性を検査観察し、この検査観察
によりチッピングの特性が依然として良と判定されたと
き、後続のカーフ切開速度を増減速する請求項１または
２記載の半導体ウェーハのダイシング方法であって、ダ
イシング開始以降においてもチッピングを観察してその
結果が良であればブレードによるダイシングが良好に継
続されていると判断し、良好なカーフの形成が速く行な
われるという作用を有する。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１から請
求項３のいずれかに記載のダイシング方法を実行可能な
制御系を備えるダイシング装置であって、切開したカー
フのチッピングの特性を撮像するための撮像手段及びこ
の撮像手段からの画像を処理してチッピングの特性を画
像解析可能な画像処理系を持つ半導体ウェーハのダイシ
ング装置であり、制御系のプログラムの変更及び撮像手
段と画像処理系の付加だけの簡単な改変によって良好な
ダイシングが可能な装置を提供できるという作用を有す
る。

【００１８】以下、本発明の実施の形態の具体例を図面
を参照しながら説明する。

【００１９】図１は本発明のダイシング方法を制御系に
よって実行可能としたダイシング装置の構成ブロック図
である。

【００２０】本発明は、ウェーハを装着したカセットの
搬入からダイシング及び搬出までの工程のための機構を
従来の典型的な機種と同様の構成としたダイシング装置
に適用できるものであり、ダイシング装置の構成は次の
とおりである。

【００２１】各部の駆動機構や制御器を内蔵した本体１
には、ウェーハを装着したカセットを搭載するエレベー
タ２、このエレベータ２に積層されたカセットの上端の
一枚を引き出すプッシュ・プルア−ム３、このプッシュ
・プルアーム３に保持されたカセットを受け取ってワー
クテーブル５に移載する回転アーム４、カット後のワー
クをスピン乾燥させるスピンナー６をそれぞれ備えてい
る。

【００２２】ワークテーブル５の近傍には、このワーク
テーブル５に移載されたカセットのウェーハを撮像して
形状を確認するための形状認識カメラ７を備えるととも
に、ワークテーブル５がカッティングのために移動する
ときウェーハ上に予め形成された電極またはそのアライ
メントマークのパターンを整合させるためにウェーハ表
面を撮像するアライメントカメラ８を設ける。そして、
従来装置と同様に、これらの形状認識カメラ７及びアラ
イメントカメラ８によって、カッティング工程の前にウ
ェーハに対して、加工エリアの設定及び加工位置のアラ
イメントが完了した後に加工すなわちカッティングを開
始する準備が整えられる。

【００２３】ワークテーブル５に搭載されてアライメン
ト後に位置決めされたウェーハは、所定の回転速度で回
転するブレード９によってチップパターンに合わせてカ
ットされる。このカットは、ウェーハ上のチップのパタ
ーンはその全方位が一定のピッチで配列されていること
から、最終的にはウェーハの全体を格子状に分割する切
開線を描く態様となる。

【００２４】なお、このような格子状のカットを得るた
めに、たとえばワークテーブル５を回転式としておき、
ウェーハの１方向に格子ピッチで平行に切開した後にワ
ークテーブル５を９０°回転させて最初にカットした切
開線と直行する向きにカットしていくようにすることは
無論である。

【００２５】ワークテーブル５の回転やカット時の移動
方向及びその移動ピッチやブレード９の回転及び昇降動
作などを含み各動作部材はコントローラ１０によって全
て制御される。そして、このコントローラ１０には、形
状認識カメラ７やアライメントカメラ８からの撮像情報
や操作パネル１１からのカットピッチや深さ等の指令が
入力され、加工プログラムとして登録される。そして、
この加工プログラムに基づいて加工条件が制御される。

【００２６】図２は本発明のダイシング方法を実行する
コントローラ１０による制御のフロー図、図３はウェー
ハをカットする前に行なう試し切りを説明するための概
略図である。

【００２７】図３に示すように、円板状のウェーハＷの
中心を原点とするＸ−Ｙの直交座標を基準として、下向
きにカット方向としたチャンネルＣＨ１とその逆向きの
チャンネルＣＨ２のＸ軸方向の２つの切開方向を試し切
り方向として設定する。そして、これらのチャンネルＣ
Ｈ１，ＣＨ２と直交するＹ軸方向にも同様に２つのチャ
ンネルＣＨ３，ＣＨ４を試し切り方向として設定する。
Ｘ軸方向のチャンネルＣＨ１とチャンネルＣＨ２との間
の間隔及びＹ軸方向のチャンネルＣＨ３とチャンネルＣ
Ｈ４との間の間隔は、ウェーハＷに形成された半導体チ
ップの電極が中心に位置するような距離に対応させるも
のとし、互いに平行な関係を持つ。

【００２８】ここで、ウェーハＷをカットする前に、ま
ずチャンネルＣＨ１に倣ってブレード９による試し切り
を行い、ワークテーブル５をチャンネルＣＨ１，ＣＨ２
の間隔の距離に相当して移動させた後、逆向きのパスと
なるチャンネルＣＨ２に倣って試し切りする。このと
き、試し切りによるチャンネルＣＨ１，ＣＨ２との間の
帯には半導体チップが調心した配列となるようにカット
する。そして、チャンネルＣＨ１，ＣＨ２によるカーフ
をアライメントカメラ８によって撮影し、ディスプレイ
によって画像処理し、図５で説明したチッピングの大き
さを検査するカーフチェックを行なう。

【００２９】このカーフチェックでは、チャンネルＣＨ
１，ＣＨ２に倣うカーフのチッピングが相対的に小さい
ものをダイシングに適切な順方向として選択し、この選
択したものが図５に示した各部の大きさについて許容範
囲である条件をも満たしているとき、この選択したいず
れか一方のチャンネルの向きを順方向として最終決定す
る。すなわち、チャンネルＣＨ１が順方向として選択さ
れたときには、図３における姿勢のウェーハＷに対して
Ｘ軸方向へのカットは、全てチャンネルＣＨ１の矢印方
向と同じ向きとして実行する。

【００３０】また、Ｙ軸方向の試し切りについても互い
に方向が逆向きのチャンネルＣＨ３，ＣＨ４を半導体チ
ップが調心するような間隔で試し切りし、これに基づい
てＸ軸方向の場合と同様にチッピング量が相対的に少な
くて図５に示した各部の大きさについて許容範囲にある
条件を満たすものを順方向として最終決定する。すなわ
ち、順方向がチャンネルＣＨ３として選択されたときに
は、Ｙ軸方向のカットは全てこのチャンネルＣＨ３の矢
印方向に一致させたものとして実行する。

【００３１】以上により、ウェーハＷに対するブレード
９によるカット方向が決められ、この方向に従うことに
よってカーフに発生するチッピングの量を抑えたカッテ
ィングの態勢が整えられる。そして、まずＸ軸方向のカ
ットとして、先に選択したようにチャンネルＣＨ１に倣
う方向にブレード９とウェーハＷとの間の相対移動を設
定し、半導体チップがブレード９による切開されるカー
フどうしの中央となるようにカーフを一定ピッチで切開
していく。

【００３２】このチャンネルＣＨ１に倣うカーフのカッ
トの工程では、たとえば３０ライン毎に撮像素子によっ
てカーフを検査し、そのチッピング量が許容量の範囲で
あればブレード９によるカッティング速度を順次上げて
いく。このカーフの検査では、図５に示したカーフの
幅：Ａ，チッピングを含む最大幅：Ｂ，ヘアーラインセ
ンター（ブレード９のダイシング中心）からの最大チッ
ピング幅：Ｃ，Ｍａｘチッピング幅：Ｄ，チッピング面
積：Ｅをそれぞれ画像処理によって導出する。そして、
これらの因子が全て適正な値の範囲に含まれているとき
に、コントローラ１０はブレード９によるカッティング
速度を検査前のときよりも増速させる。

【００３３】ここで、カーフ検査によって以上の条件を
満たさないときには、カッティング速度は検査前のとき
の値を維持するか、もしくはチッピング量が以後増加す
る可能性があるので減速する。これにより、ウェーハＷ
に対してカーフを刻んでいる工程の中途においても、カ
ーフのチッピングの状況を把握しながらダイシングを最
適化することができる。

【００３４】Ｘ軸方向のウェーハＷに対するダイシング
を終えると、ワークテーブル５を９０°回転させてＹ軸
方向にチャンネルＣＨ３に沿う方向へブレード９をウェ
ーハＷに対して相対移動させてカーフを刻む。この場合
でも、カーフの予め設定した任意のライン毎に撮像素子
によってチッピングの状況を検査し、先の条件を全て満
たす状態が維持されていることが確認されると、コント
ローラ１０によってブレード９によるダイシング速度が
増速される。

【００３５】なお、Ｘ軸及びＹ軸方向のダイシングのい
ずれにおいても、チッピング量が許容範囲である場合に
限って、ブレード９によるダイシング速度が増速される
が、このダイシング速度は無制限に速くするというもの
ではなく、適正な値の上限を持つことは無論である。

【００３６】以上のＸ軸及びＹ軸方向のカッティングが
完了すれば、図４に模式的に示す拡大図のように、ウェ
ーハＷの表面には半導体チップの電極Ｐ部分が中心とな
るようにチャンネルＣＨ１，ＣＨ３にそれぞれ沿う格子
状のカーフＣ１，Ｃ３がそれぞれ刻み込まれる。そし
て、最初の試し切りのときのチャンネルＣＨ１，ＣＨ２
どうしの間及びチャンネルＣＨ３，ＣＨ４どうしの間に
も同様に半導体チップの電極Ｐが含まれるようになる。
チャンネルＣＨ２，ＣＨ４によって形成したカーフには
チッピング量が多いものが含まれるが、これらは後工程
の検査で精度を満足していればそのまま最終的に製品と
して回収され、精度不良であれば廃棄される。したがっ
て、最初の試し切りのときのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４
によってＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに形成される
条は全てが無駄になる訳ではなく、歩留りの低下も防止
できる。

【００３７】なお、本発明は結晶方位が確認しにくいＧ
ａＰ半導体のダイシングだけでなく、その他の半導体発
光素子のダイシングにも最適に利用できることは無論で
ある。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明では、ダイシング加工す
る前に予め第１及び第２のカーフを試行的に刻んでチッ
ピングの発生が少ない方向へのブレードの切開方向を選
択できるので、結晶方位が不明なウェーハであってもチ
ッピングを抑えた良好なカーフの形成が可能となる。

【００３９】請求項２の発明では、試行的に切開する第
１及び第２のカーフの間の帯にもＬＥＤ素子等の要素を
含ませるようにすることで、半導体ウェーハを無駄にす
ることがなく、歩留りの向上が図れる。

【００４０】請求項３の発明では、ダイシングが良好に
継続されていることを確認した上でカーフ切開速度を上
げるので、ダイシング速度も速くなり、高精度の製品が
歩留りよく得られる。

【００４１】請求項４の発明では、従来装置に対して制
御系のプログラムの変更及び撮像素子と画像処理系を付
加するだけで、良好なダイシングが可能な装置を提供す
ることができ、コスト面での改善も図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイシング装置の構成ブロック図

【図２】ダイシングについての制御のフロー図

【図３】ウェーハに対するダイシングの方向を決めるた
めの説明図

【図４】ダイシングを完了したときのウェーハの状況を
示す模式図

【図５】カーフにできるチッピングの状況を示す図

【図６】従来のダイシング装置におけるダイシング制御
のフロー図

【符号の説明】

１ 本体 ２ エレベータ ３ プッシュ・プルアーム ４ 回転ア−ム ５ ワークテーブル ６ スピンナー ７ 形状認識カメラ ８ アライメントカメラ ９ ブレード １０ コントローラ １１ 操作パネル ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４ チャンネル Ｃ１，Ｃ３ カーフ Ｐ 電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶基板の上にジャンクション層を形成
   するためのエピタキシー膜を積層した半導体ウェーハ
   を、ダイシング用のブレードによって互いに直交するカ
   ーフを切開してさいの目状にダイシングする方法であっ
   て、ダイシング加工を開始するとき、半導体ウェーハの
   表面を突っ切って第１のカーフを刻み、この第１のカー
   フとさいの目に相当する間隔をおき且つ平行であって逆
   向きの突っ切り方向に第２のカーフを刻み、これらの第
   １及び第２のカーフを画像処理によりそれぞれのチッピ
   ングの特性を検査観察し、この検査観察によりチッピン
   グの特性が相対的に良と判定された第１または第２のカ
   ーフのいずれかの突っ切り方向に従って全てのカーフを
   順次切開する半導体ウェーハのダイシング方法。
2. 【請求項２】 第１のカーフと第２のカーフとを、それ
   ぞれの間の間隔が予め設定されたさいの目に相当するも
   のとして切開する請求項１記載の半導体ウェーハのダイ
   シング方法。
3. 【請求項３】 第１及び第２のカーフの切開過程におい
   て、或る一定の本数のカーフを切開した後であって最後
   に切開したカーフを画像処理によりそのチッピングの特
   性を検査観察し、この検査観察によりチッピングの特性
   が依然として良と判定されたとき、後続のカーフ切開速
   度を増減速する請求項１または２記載の半導体ウェーハ
   のダイシング方法。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   のダイシング方法を実行可能な制御系を備えるダイシン
   グ装置であって、切開したカーフのチッピングの特性を
   撮像するための撮像手段及びこの撮像手段からの画像を
   処理してチッピングの特性を画像解析可能な画像処理系
   を持つ半導体ウェーハのダイシング装置。