JP2005191232A - ダイシング装置及びダイシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 切込量の誤差を可及的に抑制し得るダイシング装置及びダイシング方法を提供する。
【解決手段】 ダイシングテープ３２の表面位置を検出する表面位置検出手段４６と、その表面位置検出手段４６により検出されたダイシングテープ３２の表面位置に基づいてブレード２２によるダイシングテープ３２への切込量Δｔを制御する切込制御手段５０とを、含むことから、ダイシングテープ３２の厚みばらつきに係わらずその表面位置を基準としてダイシングテープ３２への切込量Δｔを制御することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体ウェハを切断するためのダイシング装置及びダイシング方法の改良に関する。

半導体素子の形成においては、通常、１枚の半導体ウェハ上に複数の素子が形成された後、その半導体ウェハがダイス状（碁盤目状）に切断されて個々の素子に分離される。この素子分離には、例えば、極薄手（薄肉）の円板状のブレードを軸心まわりに回転させつつ上記半導体ウェハに厚み方向に切り込ませてその半導体ウェハの面に平行な１方向に沿って走らせることによりその半導体ウェハをダイス状に切断するダイシング装置が好適に用いられる。

一般的なダイシング装置では、上記半導体ウェハが貼り付けられたダイシングテープが所定の基台（チャックテーブル）上に真空吸着されて処理が施される。そのようにダイシングテープを介在させるのは、上記半導体ウェハを貫通したブレードが比較的高価な真空吸着のための基台を損傷するのを防ぐためである。すなわち、上記ダイシング装置による半導体ウェハの切断に際しては、上記ブレードがその半導体ウェハを十分に貫通し且つ基台には達しないように切込量を制御する必要がある。このため、実用されているダイシング装置では、例えば、特許文献１に記載されたダイシング装置のように、上記基台上に載置された半導体ウェハの平面部法線方向（Ｚ軸方向）に関する上記ブレードの基準位置を検出できるようになっている。

特開平１１−３４５７８７号公報

本発明者等は、前記ダイシング装置による半導体ウェハの切断に際して、前記ブレードがその半導体ウェハを貫通して前記ダイシングテープを切り込む深さが歩留まりを考えるうえで重要なパラメータとなることを新たに見出した。すなわち、切り込みが不十分である場合には、前記ブレードが半導体ウェハを貫通せず素子分離できないが、切り込みが深すぎる場合には、前記ダイシングテープの切り屑が多量に生じて素子を汚染することに加え、そのダイシングテープ表面の粘着剤が前記ブレードに多く付着してチッピング等を引き起こす原因となることを発見した。とりわけ、ＧａＡｓ系化合物半導体から成るウェハや比較的厚手の半導体ウェハについてはこの傾向が顕著であった。

前記従来のダイシング装置では、前記ブレードを回転させつつ前記基台上に接触させてＺ軸方向の基準位置を検出し、例えば、その基準位置より「ダイシングテープの規定厚み−目標切込量」だけ上方をダイシング時のブレード外周縁部の位置として設定する等して切込量の制御を行っていた。この切込量の誤差は、好適には、±１０μｍの範囲内に抑えられるべきである。しかし、市販されているダイシングテープの厚みは規定厚み±１０μｍ程度のばらつきを持っているため、前記従来の技術では必然的に切込量の誤差が上記範囲外となり、目標通りの切込量の管理は実質不可能であった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、切込量の誤差を可及的に抑制し得るダイシング装置及びダイシング方法を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、薄肉円板状のブレードを軸心まわりに回転させつつ基台上のダイシングテープの表面に接着された半導体ウェハに厚み方向に切り込ませてその半導体ウェハの面に平行な１方向に沿って走らせることによりその半導体ウェハをダイス状に切断するダイシング装置であって、前記ダイシングテープの表面位置を検出する表面位置検出手段と、その表面位置検出手段により検出された前記ダイシングテープの表面位置に基づいて前記ブレードの切込量を制御する切込制御手段とを、含むことを特徴とするものである。

また、前記目的を達成するために、本第２発明の要旨とするところは、薄肉円板状のブレードを軸心まわりに回転させつつ基台上のダイシングテープの表面に接着された半導体ウェハに厚み方向に切り込ませてその半導体ウェハの面に平行な１方向に沿って走らせることによりその半導体ウェハをダイス状に切断するダイシング方法であって、前記ダイシングテープの表面位置を検出し、その表面位置に基づいて前記ブレードの切込量を制御することを特徴とするものである。

このように、前記第１発明によれば、前記ダイシングテープの表面位置を検出する表面位置検出手段と、その表面位置検出手段により検出された前記ダイシングテープの表面位置に基づいて前記ブレードの切込量を制御する切込制御手段とを、含むことから、ダイシングテープ厚みのばらつきに係わらずその表面位置を基準として切込量を制御することができる。すなわち、切込量の誤差を可及的に抑制し得るダイシング装置を提供することができる。

ここで、前記第１発明において、好適には、前記切込制御手段は、前記ブレードの外周縁部を前記ダイシングテープの表面位置から予め定められた値だけそのダイシングテープ内へ切り込ませるようにそのブレードの切込量を制御するものである。このようにすれば、前記ダイシングテープの切り屑が多量に発生することによる素子の汚染や、前記ブレードに粘着剤が多く付着することによるチッピングの発生を防止でき、歩留まりを向上させられるという利点がある。

また、好適には、前記表面位置検出手段は、前記半導体ウェハの表面位置を検出することで間接的に前記ダイシングテープの表面位置を検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記ダイシングテープの表面位置を検出できるという利点がある。

また、前記第２発明によれば、前記ダイシングテープの表面位置を検出し、その表面位置に基づいて前記ブレードの切込量を制御するものであることから、ダイシングテープ厚みのばらつきに係わらずその表面位置を基準として切込量を制御することができる。すなわち、切込量の誤差を可及的に抑制し得るダイシング方法を提供することができる。

ここで、前記第２発明において、好適には、前記ブレードの外周縁部を前記ダイシングテープの表面位置から予め定められた値だけそのダイシングテープ内へ切り込ませるようにそのブレードの切込量を制御するものである。このようにすれば、前記ダイシングテープの切り屑が多量に発生することによる素子の汚染や、前記ブレードに粘着剤が多く付着することによるチッピングの発生を防止でき、歩留まりを向上させられるという利点がある。

また、好適には、前記半導体ウェハの表面位置を検出することで間接的に前記ダイシングテープの表面位置を検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記ダイシングテープの表面位置を検出できるという利点がある。

また、前記第１発明及び第２発明において、好適には、前記半導体ウェハは、ＧａＡｓ系化合物半導体から成るものである。このようにすれば、前記ブレードの切り込みが深すぎる場合にチッピング等の不具合が生じ易いＧａＡｓ系化合物半導体から成る半導体ウェハについて切込量の誤差を可及的に抑制でき、歩留まりを向上させられるという利点がある。

また、好適には、前記半導体ウェハの厚み寸法は、１００から４００μｍの範囲内である。このようにすれば、前記ブレードの切り込みが深すぎる場合にチッピング等の不具合が生じ易い比較的厚手の半導体ウェハについて切込量の誤差を可及的に抑制でき、歩留まりを向上させられるという利点がある。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。

図１は、本発明の一実施例であるダイシング装置１０の構成を説明する正面図である。このダイシング装置１０では、ベース１２上に第１可動部材１４が図に示すＹ軸方向に相対移動可能に配設されていると共に、その第１可動部材１４をＹ軸方向に駆動するための第１モータ１６が備えられている。また、上記第１可動部材１４には第２可動部材１８が図に示すＺ軸方向に相対移動可能に配設されていると共に、その第２可動部材１８をＺ軸方向に駆動するための第２モータ２０が備えられている。この第２可動部材１８の第１可動部材１４とは反対側の端部にはブレード２２が軸心（Ｙ軸）まわりに回転可能に設けられていると共に、そのブレード２２を軸心まわりに回転駆動するための第３モータ２４が備えられている。また、上記ベース１２上に基台（チャックテーブル）２６が図に示すＸ軸方向に相対移動可能に配設されていると共に、その基台２６をＸ軸方向に駆動するための第４モータ２８が備えられている。この基台２６の上記ブレード２２側の面には、ワークである半導体ウェハ３０が表面に接着されたダイシングテープ３２が真空吸着されるようになっている。この半導体ウェハ３０は、例えば、径寸法５０乃至１００ｍｍφ程度、厚み寸法１００乃至４００μｍ程度のＧａＡｓ系化合物半導体から成るものである。

図２は、上記ブレード２２を図１の矢印IIで示す方向から見た図である。このブレード２２は、ダイヤモンド粒等の研磨粒子がメタルボンド等の結合剤により相互に結合されて外径寸法５０乃至８０ｍｍφ程度、内径寸法３０乃至５０ｍｍφ程度、厚み寸法２５乃至３０μｍ程度の薄肉円板状に形成されたブレード本体３４と、そのブレード本体３４を両面から挟み込んで固定するフランジ３６とから成るものであり、そのフランジ３６により上記第２可動部材１８に備えられた駆動軸３８に把持固定される。

図３は、前記ブレード２２による半導体ウェハ３０の切断について詳しく説明する図である。前記ダイシングテープ３２は、例えば、径寸法１５０乃至２５０ｍｍφ程度、厚み寸法８０乃至１００μｍ程度の薄肉円板状に形成された塩化ビニル樹脂等から成るものであり、その一方の表面にはアクリル系接着剤等から成る厚み寸法１０μｍ程度の粘着層４０が設けられている。前記半導体ウェハ３０のダイシングに際しては、その半導体ウェハ３０が粘着層４０を介してダイシングテープ３２に貼り付けられ、そのダイシングテープ３２が前記基台２６上に真空吸着された状態で処理が施される。すなわち、前記ブレード２２が第３モータ２４により図２に矢印で示す方向に回転させられつつ前記第２可動部材１８が第２モータ２０によりベース１２に近づく方向（Ｚ軸方向）に移動させられることで、前記ブレード２２が半導体ウェハ３０の厚み方向に切り込まされ、更に、その半導体ウェハ３０を載せた基台２６が第４モータ２８によりＸ軸方向に移動させられることで、前記ブレード２２が半導体ウェハ３０の面に平行な１方向（Ｘ軸方向）に沿って相対的に走らされてその半導体ウェハ３０がその１方向に切断される。そのように、前記第１可動部材１４が第１モータ１６によりその１方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）に間歇的に移動させられつつ斯かる動作が繰り返されることで、前記半導体ウェハ３０が短冊状に切断される。また、前記ダイシング装置１０には前記半導体ウェハ３０をダイシングテープ３２と共にＺ軸まわりに回転させて基台２６上に再配設するための図示しない方向転換装置が備えられており、短冊状に切断された半導体ウェハ３０がダイシングテープ３２と共に一旦基台２６から離されてその方向転換装置により９０°回転させられてその基台２６上に再配設された後、以上の動作が繰り返されることで、前記半導体ウェハ３０がダイス状（碁盤目状）に切断されて素子分離される。

図４は、前記ブレード２２によるダイシングテープ３２への切込量Δｔについて説明する図である。前記ブレード２２による半導体ウェハ３０の切断では、前記半導体ウェハ３０の厚み方向の切込深さをその半導体ウェハ３０を十分に貫通し且つ基台２６に到達しない値に制御する必要がある。また、その切込深さが深すぎる場合、すなわち図４に示すダイシングテープ３２への切込量Δｔが大きすぎる場合には、そのダイシングテープ３２の切り屑が多量に生じて素子を汚染することに加え、前記粘着層４０を構成する粘着剤が前記ブレード２２に多く付着してチッピング等を引き起こす原因となる。特に、発光ダイオード等の素子が形成されたＧａＡｓ系化合物半導体から成る半導体ウェハ３０においては、Ｓｉ半導体から成るウェハに比べて脆く、厚み寸法も比較的大きいことからこの傾向が著しくなる。この切込量Δｔの誤差は、好適には、±１０μｍの範囲内に抑えられるべきである。

図５は、前記ダイシング装置１０によるダイシングテープ３２の表面位置の検出について説明する図である。前記ダイシング装置１０は、好適には、前記第２可動部材１８のブレード２２側の端部における下面すなわち基台２６と対向する側の面に、前記ダイシングテープ３２の表面位置を検出するための表面位置検出装置として機能するセンサ４２を備えている。このセンサ４２は、例えば、一般的な焦点型光学式センサであり、前記ダイシングテープ３２の表面との間の距離を誤差±１μｍの範囲内で測定することができる。換言すれば、図５に示す前記基台２６上のダイシングテープ３２の厚み寸法ｔを斯かる精度で測定することができる。

前記ダイシング装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から成り、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータシステムである制御装置４４を備えている。この制御装置４４は、前記第１モータ１６、第２モータ２０、第３モータ２４、及び第４モータ２８等の駆動を制御することにより、前記ダイシング装置１０による半導体ウェハ３０のダイシング動作を制御する。また、その制御に伴い前記ブレード２２の半導体ウェハ３０の厚み方向の切込深さ制御、すなわち前記ダイシングテープ３２への切込量Δｔの制御を行う。

図６は、上記制御装置４４の制御機能の要部について説明する機能ブロック線図である。表面位置検出手段４６は、上記センサ４２からの信号に基づいて前記ダイシングテープ３２の表面位置を検出する。好適には、前記ダイシングテープ３２に対するセンサ４２の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向にずらして２点乃至は複数点における表面位置を検出し、その平均としての表面位置を算出する。切込深さ算出手段４８は、前記ブレード２２の外周縁部を前記ダイシングテープ３２の表面位置から予め定められた切込量Δｔ（好適には、１μｍ程度）だけそのダイシングテープ３２内へ切り込ませるように前記ブレード２２が半導体ウェハ３０の厚み方向に切り込む際の先端位置、すなわちそのブレード２２の切込深さを算出する。例えば、前記ブレード２２の外周縁部と基台２６表面との距離ｌが次の数式１で示される値となる切込深さを算出する。切込制御手段５０は、上記切込深さ算出手段４８により算出された切込深さに基づいて前記第２モータ２０等の駆動を制御し、前記半導体ウェハ３０の切断動作を実行する。

［数式１］
ｌ＝ｔ−Δｔ

図７は、前記制御装置４４によるダイシング制御について説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。先ず、前記表面位置検出手段４６に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記センサ４２からの信号に基づいて前記ダイシングテープ３２の表面位置が検出される。次に、前記切込深さ算出手段４８に対応するＳ２において、Ｓ１にて検出された前記ダイシングテープ３２の表面位置に基づいて前記ブレード２２による半導体ウェハ３０及びダイシングテープ３２のＺ軸方向の切込深さが算出される。例えば、前記ブレード２２の外周縁部と基台２６表面との相対距離ｌが上記数式１で示される値となる切込深さとされる。次に、Ｓ３において、前記ブレード２２が前記半導体ウェハ３０及びダイシングテープ３２にＳ２にて算出された切込深さまで切り込まされ、図１に示すＸ軸方向に沿って相対的に走らされることで、前記半導体ウェハ３０がそのＸ軸方向に切断される。次に、Ｓ４において、前記半導体ウェハ３０の１方向における切断が完了したか否かが判断される。このＳ４の判断が否定される場合には、Ｓ５において、前記ブレード２２が基台２６に対して図１に示すＹ軸方向に所定量移動させられた後、Ｓ３以下の処理が再び実行されるが、Ｓ４の判断が肯定される場合には、Ｓ６において、前記半導体ウェハ３０の切断（ダイシング）が完了したか否かが判断される。このＳ６の判断が否定される場合には、Ｓ７において、前記半導体ウェハ３０及びダイシングテープ３２が一旦基台２６から離されて図１に示すＺ軸まわりに９０°回転させられてその基台２６に再配設された後、Ｓ３以下の処理が再び実行されるが、Ｓ６の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、Ｓ３乃至Ｓ７が前記切込制御手段５０に対応する。

このように、本実施例によれば、前記ダイシングテープ３２の表面位置を検出する表面位置検出手段４６（Ｓ１）と、その表面位置検出手段４６により検出された前記ダイシングテープ３２の表面位置に基づいて前記ブレード２２の切込深さを制御する切込制御手段５０（Ｓ３乃至Ｓ７）とを、含むことから、ダイシングテープ３２の厚みばらつきに係わらずその表面位置を基準として切込深さを制御することができる。すなわち、前記ダイシングテープ３２への切込量Δｔの誤差を可及的に抑制し得るダイシング装置１０を提供することができる。

また、前記切込制御手段５０は、前記ブレード２２の外周縁部を前記ダイシングテープ３２の表面位置から予め定められた切込量Δｔだけそのダイシングテープ３２内へ切り込ませるようにそのブレード２２の切込深さを制御するものであるため、そのダイシングテープ３２の切り屑が多量に発生することによる素子の汚染や、前記ブレード２２に粘着剤が多く付着することによるチッピングの発生を防止でき、歩留まりを向上させられるという利点がある。

また、前記半導体ウェハ３０は、ＧａＡｓ系化合物半導体から成るものであるため、前記ブレード２２の切り込みが深すぎる場合にチッピング等の不具合が生じ易いＧａＡｓ系化合物半導体から成る半導体ウェハ３０について前記ダイシングテープ３２への切込量Δｔの誤差を可及的に抑制でき、歩留まりを向上させられるという利点がある。

また、前記半導体ウェハ３０の厚み寸法は、１００から４００μｍの範囲内であるため、前記ブレード２２の切り込みが深すぎる場合にチッピング等の不具合が生じ易い比較的厚手の半導体ウェハ３０について前記ダイシングテープ３２への切込量Δｔの誤差を可及的に抑制でき、歩留まりを向上させられるという利点がある。

また、前記ダイシングテープ３２の表面位置を検出し、その表面位置に基づいて前記ブレード２２の切込深さを制御するものであることから、ダイシングテープ３２の厚みばらつきに係わらずその表面位置を基準として切込深さを制御することができる。すなわち、前記ダイシングテープ３２への切込量Δｔの誤差を可及的に抑制し得るダイシング方法を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、表面位置検出装置であるセンサ４４は、前記ダイシングテープ３２表面との間における距離を検出することでそのダイシングテープ３２の表面位置を検出するものであったが、図８に示すように、前記半導体ウェハ３０の表面位置を検出することで間接的に前記ダイシングテープ３２の表面位置を検出するものであってもよい。前記半導体ウェハ３０の厚み寸法は、前記ダイシングテープ３２の厚み寸法に比べて精度に優れているため、前記半導体ウェハ３０の表面位置に対応してダイシングテープ３２の表面位置を検出することが可能であり、表面位置検出装置として光学式センサを用いた態様では、前記ダイシングテープ３２に比べて反射率に優れた半導体ウェハ３０の表面を被検面とする方が検出し易い。すなわち、前記半導体ウェハ３０の表面位置を検出することで間接的に前記ダイシングテープ３２の表面位置を検出することにより、実用的な態様でそのダイシングテープ３２の表面位置を検出できるという利点がある。

また、前述の実施例において、表面位置検出装置であるセンサ４４は、前記ダイシングテープ３２との間における距離を非接触にて検出する光学式センサであったが、図９に示すように、接触式のスイッチ５２により前記ダイシングテープ３２の表面位置を検出するものであってもよい。この態様では、前記粘着層４０への接触を避けるため、前記半導体ウェハ３０の表面位置を検出することで間接的に前記ダイシングテープ３２の表面位置を検出するのが望ましい。また、導電性を有するダイシングテープ３２を用いることで、図１０に示すように、前記ブレード２２の外周縁部をダイシングテープ３２の表面に接触させることによりそのダイシングテープ３２の表面位置を検出する態様も考えられる。更には、空気マイクロセンサ等を備えたものであってもよく、様々な検出装置が適宜選択されて用いられる。

また、前述の実施例では特に言及していないが、前記ブレード２２は使用により外径寸法が変化するものであり、その外径寸法は前記ダイシングテープ３２への切込量Δｔに密接に関係するものであることから、そのダイシングテープ３２の表面位置を検出するのと並行して、或いは異なる周期で前記ブレード２２の外径寸法をも検出することが望ましい。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明の一実施例であるダイシング装置の構成を説明する正面図である。 図１のブレードを矢印IIで示す方向から見た図である。 図２のブレードによる半導体ウェハの切断について詳しく説明する図である。 図２のブレードのダイシングテープへの切込量について説明する図である。 図１のダイシング装置によるダイシングテープの表面位置の検出について説明する図である。 図１の制御装置の制御機能の要部について説明する機能ブロック線図である。 図６の制御装置によるダイシング制御について説明するフローチャートである。 図１のダイシング装置において半導体ウェハの表面位置を検出することで間接的にダイシングテープの表面位置を検出する態様について説明する図である。 図１のダイシング装置に備えられる表面位置検出装置の他の一例であるスイッチについて説明する図である。 図１のダイシング装置においてブレードの外周縁部を導電性を有するダイシングテープの表面に接触させることでそのダイシングテープの表面位置を検出する態様について説明する図である。

符号の説明

１０：ダイシング装置
２２：ブレード
２６：基台
３０：半導体ウェハ
３２：ダイシングテープ
４６：表面位置検出手段
５０：切込制御手段
Δｔ：切込量

Claims (10)

1. 薄肉円板状のブレードを軸心まわりに回転させつつ基台上のダイシングテープの表面に接着された半導体ウェハに厚み方向に切り込ませて該半導体ウェハの面に平行な１方向に沿って走らせることにより該半導体ウェハをダイス状に切断するダイシング装置であって、
   前記ダイシングテープの表面位置を検出する表面位置検出手段と、
   該表面位置検出手段により検出された前記ダイシングテープの表面位置に基づいて前記ブレードの切込量を制御する切込制御手段と
   を、含むことを特徴とするダイシング装置。
2. 前記切込制御手段は、前記ブレードの外周縁部を前記ダイシングテープの表面位置から予め定められた値だけ該ダイシングテープ内へ切り込ませるように該ブレードの切込量を制御するものである請求項１のダイシング装置。
3. 前記表面位置検出手段は、前記半導体ウェハの表面位置を検出することで間接的に前記ダイシングテープの表面位置を検出するものである請求項１又は２のダイシング装置。
4. 前記半導体ウェハは、ＧａＡｓ系化合物半導体から成るものである請求項１から３の何れかのダイシング装置。
5. 前記半導体ウェハの厚み寸法は、１００から４００μｍの範囲内である請求項１から４の何れかのダイシング装置。
6. 薄肉円板状のブレードを軸心まわりに回転させつつ基台上のダイシングテープの表面に接着された半導体ウェハに厚み方向に切り込ませて該半導体ウェハの面に平行な１方向に沿って走らせることにより該半導体ウェハをダイス状に切断するダイシング方法であって、
   前記ダイシングテープの表面位置を検出し、該表面位置に基づいて前記ブレードの切込量を制御することを特徴とするダイシング方法。
7. 前記ブレードの外周縁部を前記ダイシングテープの表面位置から予め定められた値だけ該ダイシングテープ内へ切り込ませるように該ブレードの切込量を制御するものである請求項６のダイシング方法。
8. 前記半導体ウェハの表面位置を検出することで間接的に前記ダイシングテープの表面位置を検出するものである請求項６又は７のダイシング方法。
9. 前記半導体ウェハは、ＧａＡｓ系化合物半導体から成るものである請求項６から８の何れかのダイシング方法。
10. 前記半導体ウェハの厚み寸法は、１００から４００μｍの範囲内である請求項６から９の何れかのダイシング方法。

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