JP2004241626A - ダイシング装置及びダイシング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】認識カメラ15を用いて、切削溝216の幅L1及び、切削溝216内のパッド211a,211b間の距離L2を検出する。この検出結果に基づいて切削溝216の幅L1のセンターライン250と真のセンターライン310との距離差である位置補正データΔyを算出する。切削溝216内のパッド211a,211b間の距離L2と、この距離L2の目標値との差に基づいて、切削溝216の深さ方向の位置補正データΔzを算出する。これらの位置補正データΔy、Δzを用いて回転ブレード11の位置補正を行う。
【選択図】 図6
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、単数または複数の基板が貼り合わされたウエハーをダイシングするダイシング装置及びダイシング方法に関し、特に回転ブレードの位置補正アルゴリズムを提供するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ダイシングは回転ブレードを用いて、集積回路が形成されたウエハー基板を個々のチップ又はダイに分離する機械的なプロセスである。図14は半導体ウエハー100の斜視図である。この半導体ウエハー100は、複数のチップ100a,100b・・・をその表面に有している。これらのチップ100a,100b・・・を分離するために、互いに直行したダイシングラインの中心に対して回転ブレードの位置合わせ(アライメント)を行い、その後当該回転ブレードを前記ダイシングラインに沿って、移動させながら切削工程が行われる。このダイシングは半導体ウエハー100を完全に切断するものである。この技術は、例えば以下の特許文献1に記載されている。
【0003】
これに対して、半導体ウエハーにガラス基板を貼り合わせ、半導体ウエハーのパッドとガラス基板上に設けたボール端子とを接続するようにしたBGA型のチップサイズパッケージが開発されている。この種のチップサイズパッケージのダイシング工程では、ガラス基板側から部分的なダイシングを行い、半導体ウエハーのパッドを切削溝内に表出させ、そのパッドと前記ボール端子とを接続するための配線を形成する工程が必要となる。この技術については、以下の特許文献2に記載されている。
【0004】
【特許文献1】
米国特許第6033288号明細書
【0005】
【特許文献2】
特許公表2002−512436号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなBGA型のチップサイズパッケージのダイシング工程では、ガラス基板が貼り合わされた半導体ウエハーを部分的にダイシングする必要がある。しかしながら、係るダイシング工程において、回転ブレードを適切に位置補正して、正確なダイシングを行う技術については開発されていなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のダイシング装置は、ウエハーが載置されるウエハーステージと、ウエハーステージ上に配置されたブレードと、ブレードによってウエハーのダイシングライン領域に形成された切削溝の中に検出光を入射させるための光源と、切削溝からの反射光に基づいて切削溝の形状を検出する認識カメラと、この認識カメラの検出結果に基づいて切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ切削溝の深さが所定値となるようにブレードの位置補正を行う位置補正手段とを具備することを特徴とする。
【0008】
また、本発明のダイシング方法は、何らかの基板が貼り合わされたウエハーをウエハーステージ上に載置し、ブレードを用いてウエハーのダイシング領域に沿って切削溝を形成する。そして、その切削溝の斜め上方から切削溝内に検出光を斜めに入射させ、切削溝の上端部からの反射光及び切削溝の側壁に表出された一対のパッドの端部からの反射光を認識カメラで捉えることにより、切削溝の幅及び一対のパッド間の距離を検出する。そして、その検出結果に基づいて、切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ切削溝の深さが所定値となるように、ブレードの位置補正を行うようにした。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
(第1の実施形態)
まず、ダイシング装置の概略の構成について図1を参照して説明する。図において、200はガラス基板が両面に貼り合わされた半導体ウエハー、10はこの半導体ウエハー200が載置されるウエハーステージ、11はウエハーステージ10上に配置された円盤状の回転ブレードであり、シャフト12を通してスピンドルモーター13に連結されている。14はスピンドルモーター13の回転数を制御するためのスピンドル駆動部である。
【0010】
また、ウエハーステージ10上には認識カメラ15が配置されている。この認識カメラ15は、後述するように、回転ブレード11によって半導体ウエハー200に形成された切削溝216の幅や、切削溝216内に表出されたパッドの位置を検出する。
【0011】
そして、CPU16はその検出結果に基づいて算出した回転ブレード11の位置補正データをブレード移動機構部17に送る。これにより、後述する回転ブレード11に対するy,z補正が行われる。ここで、y補正はダイシング領域のライン方向と直角方向(y方向)の位置補正、z補正は切削溝216の深さ方向(z方向)の位置補正である。
【0012】
次に、ダイシングの対象である半導体ウエハー200の構造について図2及び図3を参照して説明する。図2はダイシングライン領域300の周辺を示す平面図、図3は図2のX−X線に沿った断面図である。
【0013】
ダイシングライン領域300を挟んで分離前のチップ110a,110bが隣接している。チップ110aのパッド211a、チップ110bのパッド211bは共にダイシングライン領域300に延在しており、所定距離を持って対向するよう配置されている。301はダイシングライン領域300の交差部に設けられたアライメント用の十字マークである。
【0014】
上記のパッド211a,211bは、チップ110a,110bの集積回路と電気的に接続された一種の電極であり、シリコンウエハー210aの表面に不図示の絶縁膜を介して形成されている。パッド211a,211bが形成されたシリコンウエハー210aの表面には樹脂層212を介して第1のガラス基板213が貼り合わされている。
【0015】
また、シリコンウエハー210aは予め100μm程度の厚さにバックグラインドされ、更に、ダイシングライン領域300に沿ってエッチングされ、チップ110a,110bに分離されている。個々のチップ110a,110bは第1のガラス基板213によって一体に支持され、全体としては1枚のシリコンウエハー210の形態を呈している。そして、シリコンウエハー210aの裏面には樹脂層214を介して第2のガラス基板215が貼り合わされている。
【0016】
次に、図3及び図4を参照してダイシング工程について説明する。まず、例えば十字マーク301等を基準として、シリコンウエハー210aのアライメントを行い、ダイシングライン領域300の真のセンターライン位置を検出する。そして、ダイシングライン領域300のライン方向に沿って回転ブレード11を移動させながら、第2のガラス基板215の表面から、樹脂層214を通して、第1のガラス基板213の厚さの途中まで達するように垂直方向に、V字状の切削溝216を形成する。
【0017】
ここで、切削溝216のセンターラインとダイシングライン領域300の真のセンターラインとの間に距離差である、オフセットΔyが生じた場合に、このオフセットΔyだけ回転ブレード11の位置を水平方向yに位置補正して、切削溝216のセンターラインとダイシングライン領域300の真のセンターラインとを一致させる必要がある。この位置補正をy補正という。
【0018】
また、切削溝216内の側壁にはパッド211a,211bの端部が表出するが、このパッド211a,211bの距離L2が目標値となるように、回転ブレード11の位置を垂直方向zに補正する必要がある。この位置補正をz補正という。すなわち、距離L2が目標値より大きければ、その分回転ブレード11のエンドポイント位置を高くして切削溝216を浅くし、距離L2が目標値より小さければ、その分回転ブレード11のエンドポイント位置を低くして切削溝216を深くすればよい。
【0019】
そこで、切削溝216の左右斜め上方にそれぞれ配置された光源17a,17bから切削溝216内に検出光を斜めに入射させる。そして、認識カメラ15を切削溝216の上方に配置し、切削溝216の上端部A,Bからの反射光をこの認識カメラ15によって捉える。また、同時に切削溝216の側壁に表出されたパッド211a,211bの端部C,Dからの反射光についても認識カメラ15で捉える。すなわち、切削溝216の上端部A,Bの位置、切削溝216の側壁に表出されたパッド211a,211bの端部C,Dの位置を認識する。
【0020】
これにより、図5及び図6に示すように、切削溝216の幅L1(A,B間の距離)及び、切削溝216内のパッド211a,211b間の距離L2を検出することができる。そして、この検出結果に基づいて、CPU16は切削溝216の幅L1のセンターライン250と予め認識されている真のセンターライン310との距離差(オフセット)である、位置補正データΔyを算出する。また、CPU16は、検出された切削溝216内のパッド211a,211b間の距離L2と、この距離L2の目標値との差に基づいて、垂直方向z、すなわち切削溝216の深さ方向の位置補正データΔzを算出する。
【0021】
CPU16はこれらの位置補正データΔy,Δzをブレード移動機構部17に送り、ブレード移動機構部17はこれらの位置補正データΔy,Δzに応じて、回転ブレード11の位置補正を行う。
【0022】
そして、次の隣接するダイシングライン領域(不図示)をダイシングする際には、上記のy,z補正がなされた状態でダイシングが行われる。この場合、1回目のダイシングで得られた位置補正データΔy,Δzで補正した状態を維持して2回目以降のダイシングを行っても良いし、各ダイシング毎に位置補正データΔy,Δzを更新するようにしてもよい。こうして、半導体ウエハー200のすべてのダイシング領域300をダイシングすることにより、ダイシング工程が終了する。
【0023】
次の工程はBGAの電極形成工程となるが、これについて簡単に説明する。図7に示すように、切削溝216のパッド211a,211bに電気的に接続し、切削溝216の側壁から第2のガラス基板215の表面に至る配線217を形成する。この配線217はアルミニウムのような金属をスパッタリングするか、銅のような金属をメッキするかによって形成することができる。そして、第2のガラス基板215の表面の配線217上にボール端子218a,218bを形成する。ボール端子218a,218bは例えばスクリーン印刷法やメッキ法によって形成することができる。
【0024】
次に、図8に示すように、切削溝216の底部の第1のガラス基板213をダイシングライン領域に沿ってダイシングカットするか、あるいはレーザーカットして、個々のチップに分離する。これにより、BGA型のチップサイズパッケージを得ることができる。
【0025】
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、ダイシングライン領域300に沿って対向配置された一対のパッド211a,211bを用いて、回転ブレード11のz補正を施しているが、本実施形態では、そのうち一方のパッドしかない場合に、回転ブレード11のy補正及びz補正を行うダイシング方法を提供するものである。なお、ダイシング装置については第1の実施形態のものと同じ装置を用いることができる。
【0026】
ダイシングの対象である半導体ウエハーの構造について図9及び図10を参照して説明する。図9はダイシングライン領域300aの周辺を示す平面図、図10は図9のX−X線に沿った断面図である。
【0027】
図9に示すように、チップ110bについては第1の実施形態と同様に、パッド211bがダイシングライン領域300aに延在しているが、ダイシングライン300aを挟んで隣接するチップ110aについては、パッドが形成されていない。これは、半導体ウエハー200上のチップ110a,110b,・・・は、回路設計や回路仕様上の理由から、4つの辺のすべてにパッドが配列されず、例えばある1辺についてはパッドが無い場合があり、その場合には図9及び図10のように、1つのダイシングライン領域300aに一方のチップ110bのパッド211bのみがあるという構成になる。
【0028】
次に、図11を参照して、このような1パッドを用いたダイシング工程について説明する。まず、例えば十字マーク301a等を基準として、シリコンウエハー210のアライメントを行い、ダイシングライン領域300aの真のセンターライン位置を検出する。
【0029】
そして、ダイシングライン領域300aのライン方向に沿って回転ブレード11を移動させながら、第2のガラス基板215の表面から、樹脂層214を通して、第1のガラス基板213の厚さの途中まで達するように垂直方向に、V字状の切削溝216を形成する。ここまでは、第1の実施形態と全く同じである。
【0030】
そして、切削溝216の左右斜め上方にそれぞれ配置された光源17a,17bから切削溝216内に検出光を斜めに入射させる。そして、認識カメラ15を切削溝216の上方に配置し、切削溝216の上端部A,Bからの反射光をこの認識カメラ15によって捉える。また、同時に切削溝216の側壁に表出されたパッド211bの端部Cからの反射光についても認識カメラ15で捉える。
【0031】
これにより、図12及び図13に示すように、認識カメラ15により、切削溝216の幅L1’(A,B間の距離)を検出することができる。しかし、パッド211bが1つしかないために、第1の実施形態のように、切削溝216内のパッド211a,211b間の距離L2を検出することはできない。
【0032】
そこで、本実施形態では、上記検出結果から切削溝216の幅L1’の中心位置であるセンターライン250aを求め、更にこのセンターライン250aとパッド211bの端部Cとの距離L2’を検出する。そして、この距離L2’を2倍することで、パッド211bと対向する仮想的なパッド211aとの距離2L2’を求めている。これらの演算処理はCPU16によって行うことができる。
【0033】
そして、CPU16は切削溝216の幅L1’の中心位置のセンターライン250aと予め認識されている真のセンターライン310aとの距離差(オフセット)である、位置補正データΔy’を算出する。また、CPU16は、切削溝216内のパッド211bと仮想的なパッド211a間の距離2L2’と、この距離2L2’の目標値との差に基づいて、垂直方向z、すなわち切削溝216の深さ方向(z方向)の位置補正データΔz’を算出する。
【0034】
更に、CPU16はこれらの位置補正データΔy’,Δz’をブレード移動機構部17に送り、ブレード移動機構部17はこれらの位置補正データΔy’,Δz’に応じて、回転ブレード11の位置補正を行う。
【0035】
そして、次の隣接するダイシングライン領域(不図示)をダイシングする際には、上記のy,z補正がなされた状態でダイシングが行われる。この場合、1回目のダイシングで得られた位置補正データΔy’,Δz’で補正した状態を維持して2回目以降のダイシングを行っても良いし、各ダイシング毎に位置補正データΔy’,Δz’を更新するようにしてもよい。
【0036】
こうして、半導体ウエハー200のすべてのダイシング領域300aをダイシングすることにより、ダイシング工程が終了する。次の工程は、BGAの電極形成工程となるが、これについては第1の実施形態と同様のため説明を省略する。
【0037】
なお、上記第1及び第2の実施形態においては、半導体ウエハー200の表裏にそれぞれ、第1のガラス基板213、第2のガラス基板215を貼り合わせているが、これに限らず、第1のガラス基板213のみが貼り合わされた半導体ウエハーのダイシングにも適用できる。
【0038】
また、第1のガラス基板213、第2のガラス基板215の材質はガラスに代えてセラミックや他の材料であってもよい。また、表面または裏面に2層以上の複数の基板が貼り合わされている半導体ウエハーについても、その半導体ウエハーにパッドが形成されていれば、これを用いて、上記と同じ補正アルゴリズムに従って、回転ブレード11の位置補正を行うことができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、基板が貼り合わされたウエハーを部分的にダイシングするダイシング工程において、回転ブレードを適切に位置補正して、正確なダイシングを行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るダイシング装置の構成図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るダイシングライン領域の周辺を示す平面図である。
【図3】図2のX−X線に沿った断面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態に係るダイシング方法を説明する断面図である。
【図5】本発明の第1の実施形態に係るダイシング方法を説明する平面図である。
【図6】図5のX−X線に沿った断面図である。
【図7】本発明の第1の実施形態に係るBGAの電極形成工程を説明する断面図である。
【図8】本発明の第1の実施形態に係るBGAの電極形成工程を説明する断面図である。
【図9】本発明の第2の実施形態に係るダイシングライン領域の周辺を示す平面図である。
【図10】図9のX−X線に沿った断面図である。
【図11】本発明の第2の実施形態に係るダイシング方法を説明する断面図である。
【図12】本発明の第2の実施形態に係るダイシング方法を説明する平面図である。
【図13】図12のX−X線に沿った断面図である。
【図14】従来のダイシング方法を説明する斜視図である。
【符号の説明】
10 ウエハーステージ 11 回転ブレード 12 シャフト
13 スピンドルモーター 14 スピンドル駆動部 15 認識カメラ
16 CPU 17 ブレード移動機構部 17a,17b 光源
110a,110b チップ 200 半導体ウエハー
210a シリコンウエハー 211a,211b パッド
212 樹脂層 213 第1のガラス基板 214 樹脂層
215 第1のガラス基板 216 切削溝 217 配線
218a,218b ボール端子 250 センターライン
300,300a ダイシングライン領域 301,301a 十字マーク
310 真のセンターライン
Claims (11)
- ウエハーが載置されるウエハーステージと、該ウエハーステージ上に配置されたブレードと、該ブレードによって前記ウエハーのダイシングライン領域に形成された切削溝の中に検出光を入射させるための光源と、前記切削溝からの反射光に基づいて前記切削溝の形状を検出する認識カメラと、該認識カメラの検出結果に基づいて前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように前記ブレードの位置補正を行う位置補正手段と、を具備することを特徴とするダイシング装置。
- 前記位置補正手段は、前記切削溝のセンターラインと前記ダイシングライン領域のセンターラインとの距離差に基づいて、前記ブレードの水平方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項1記載のダイシング装置。
- 前記位置補正手段は、前記切削溝内に表出された一対のパッド間の距離に基づいて、前記ブレードの垂直方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項1記載のダイシング装置。
- 前記位置補正手段は、前記切削溝のセンターラインと前記切削溝内に表出された1つのパッドの端部との距離に基づいて、前記ブレードの垂直方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項1記載のダイシング装置。
- ウエハーの表面に画定されたダイシングライン領域に沿って一対のパッドを配置し、前記ウエハーの表面に第1の基板を貼り合わせ、前記ウエハーの裏面に第2の基板を貼り合わせた状態で、前記ダイシングライン領域に沿ってブレードを移動させながら、前記第2の基板の表面から前記第1の基板の厚さの途中まで達するように切削溝を形成するダイシング方法であって、
前記切削溝内に検出光を斜めに入射させ、前記切削溝の上端部からの反射光及び前記切削溝の側壁に表出された前記一対のパッドの端部からの反射光を認識カメラで捉えることにより、前記切削溝の幅及び前記一対のパッド間の距離を検出し、該検出結果に基づいて、前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように前記ブレードの位置補正を行うことを特徴とするダイシング方法。 - 前記切削溝のセンターラインと前記ダイシングライン領域のセンターラインとの距離差に基づいて、前記ブレードの水平方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項5記載のダイシング方法。
- 前記切削溝内の前記一対のパッド間の距離に基づいて、前記ブレードの垂直方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項5記載のダイシング方法。
- ウエハーの表面に画定されたダイシングライン領域に沿ってパッドを配置し、前記ウエハーの表面に第1の基板を貼り合わせ、前記ウエハーの裏面に第2の基板を貼り合わせた状態で、前記ダイシングライン領域に沿ってブレードを移動させながら、前記第2の基板の表面から前記第1の基板の厚さの途中まで達するように切削溝を形成するダイシング方法であって、
前記切削溝内に検出光を斜めに入射させ、前記切削溝の上端部からの反射光及び前記切削溝の側壁に表出された1つのパッドの端部からの反射光を認識カメラで捉えることにより、前記切削溝のセンターライン及び該センターラインと前記1つのパッドの端部との距離を検出し、該検出結果に基づいて、前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように前記ブレードの位置補正を行うことを特徴とするダイシング方法。 - 前記切削溝のセンターラインと前記ダイシングライン領域のセンターラインとの距離差に基づいて、前記ブレードの水平方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項8記載のダイシング方法。
- 前記切削溝のセンターラインと前記1つのパッドの端部との距離に基づいて、前記ブレードの垂直方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項8記載のダイシング方法。
- ウエハーの表面に画定されたダイシングライン領域に沿ってパッドを配置し、少なくとも前記ウエハーの表面に基板を貼り合わせた状態で、前記ダイシングライン領域に沿ってブレードを移動させながら、前記ウエハーの裏面側から前記基板の厚さの途中まで達するように切削溝を形成するダイシング方法であって、
前記切削溝内に検出光を斜めに入射させ、前記切削溝の上端部からの反射光及び前記切削溝の側壁に表出された1つのパッドの端部からの反射光を認識カメラで捉えることにより、前記切削溝のセンターライン及び該センターラインと前記1つのパッドの端部との距離を検出し、該検出結果に基づいて、前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように前記ブレードの位置補正を行うことを特徴とするダイシング方法。
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