JP2007329153A - デバイスの製造方法、ダイシング方法、およびダイシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成されたデバイス基板を、アライメントマークを基準に位置決めしてダイシングするダイシング方法等に関し、デバイス基板を粘着テープを用いずに確実に固定するとともに、アライメントマークを基準にした位置決めを可能とし、さらに歩留まりを向上させる。
【解決手段】
デバイス基板１５を、固定台２４上に、デバイス基板が凝固剤５１で覆われて凝固剤が凝固した状態に固定する基板固定工程と、固定台上に固定されたデバイス基板上のアライメントマーク１２が形成された一部領域を局所的に加熱してその一部領域の凝固剤５１ａを融解させ、融解した凝固剤を透してアライメントマークを観察し、そのアライメントマークを基準に位置決めする位置決め工程と、デバイス基板をダイシングして各デバイス素子に分離するダイシング工程とを有する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成された基板をアライメントマークを基準に位置決めしてダイシングするデバイスの製造方法、そのような基板をダイシングして各デバイスが搭載された各デバイス素子に分離するダイシング方法およびダイシング装置に関する。

従来より半導体ウェハ等、複数のデバイスが作り込まれたデバイス基板をダイシングするにあたっては、一般的には、デバイス基板を粘着性のダイシングテープに貼り付けてダイシングテーブル上に固定し、そのデバイス基板をダイシングして、チップと称されるデバイス素子に個片化し、そのデバイス素子を一個ずつダイシングテープからピックアップするという工程が採用されている。

しかしながら、近年研究が進んできているＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスをはじめとする最先端デバイスは極めて微細な構造を有するため、貼り付けた粘着テープからピックアップする際にその構造を破損させてしまい、歩留りが極めて低いという問題がある。

これを改善するために、粘着テープを用いずに、デバイス基板を凝固剤で包んでその凝固剤を凝固させることによってデバイス基板を固定する方法が提案されている（特許文献１，２参照）。

しかしながら、凝固剤を凝固させて固定すると、デバイス基板の位置決めが困難となるという問題がある。デバイス基板のダイシングにあたってはデバイス基板をダイシングブレードに対し相対的に精密に位置決めする必要があるが、この位置決めにあたっては、デバイス基板上にデバイスを作り込む際にそのデバイスに対し精密に決められた位置にアライメントマークを形成しておき、そのアライメントマークをカメラで撮影して画像上のアライメントマークを基準に位置決めが行なわれる。ところが凝固剤が凝固するとその凝固の際に凝固剤が不透明あるいは光が散乱する状態となり、アライメントマークをカメラで映し出して認識することが困難となる。凝固剤が凝固する前であればアライメントマークを認識することは容易であるが、その後の凝固剤が凝固する過程で位置が動いてしまうため、凝固前にアライメントマークを認識しても位置決めには役に立たない。

また、凝固剤に代えて粘性の高い液状の物質でデバイス基板を固定することも考えられ、この場合アライメントマークを認識することは可能であるが、凝固剤を凝固させて位置を固定する場合と比べデバイス基板の位置が変動しやすいこと、およびダイシングにあたっては冷却および切削粉の除去のために純水等のクーラントを吹き付けながらデバイス基板のタイシングが行なわれるが、高粘性の液状物質で覆ってもそのクーラントの吹き付けによりデバイス基板に圧力が加わってデバイスを破損させてしまい、歩留まりが十分には向上しないという問題がある。

また、特許文献３は回折格子を形成した基板を純水を満たした水槽に入れてその純水を凍らせてその基板を固定しその状態のままカッティングするというものであり、氷結時に不透明あるいは散乱状態となり易く、この特許文献３の場合もアライメントマークを基準に位置決めするのは困難である。
特開平１０−２３０４２９号公報 特開平１１−３０９６３９号公報 特開平６−３３１８１３号公報

本発明は、上記事情に鑑み、デバイス基板を粘着テープを用いずに確実に固定するとともに、アライメントマークを基準とした位置決めを可能とし、さらに歩留まりを向上させることができるデバイスの製造方法、ダイシング方法、およびダイシング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のデバイスの製造方法は、
複数のデバイスとアライメントマークとが形成された基板を固定台に載置する工程と、
上記基板を凝固剤により覆う工程と、
上記凝固剤を凝固する工程と、
上記基板上の一部領域を過熱して当該領域の凝固剤を融解させ、上記アライメントマークを露出させる工程と、
上記露出したアライメントマークにより、上記基板の位置決めを行う工程と、
上記位置決めされた基板をダイシングする工程と、を備えることを特徴とする。

また上記目的を達成する本発明のダイシング方法は、複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成されたデバイス基板を、アライメントマークを基準に、デバイス基板をダイシングするダイシングブレードに対し相対的に位置決めし、デバイス基板をダイシングブレードでダイシングして各デバイスが搭載された各デバイス素子に分離するダイシング方法において、
デバイス基板を、固定台上に、デバイス基板が凝固剤で覆われて凝固剤が凝固した状態に固定する基板固定工程と、
固定台上に固定されたデバイス基板上のアライメントマークが形成された一部領域を局所的に加熱してその一部領域の凝固剤を融解させ、融解した凝固剤を透してアライメントマークを観察して、そのアライメントマークを基準に位置決めする位置決め工程と、
デバイス基板をダイシングして各デバイス素子に分離するダイシング工程とを有することを特徴とする。

本発明のデバイスの製造方法およびダイシング方法は、デバイス基板を凝固剤で覆って凝固させるものであり、デバイス基板を確実に固定することができる。また、アライメントマークが存在する概略の位置は分かるためそのアライメントマークが存在する一部領域の凝固剤のみを局所的に融解させることにより、デバイス基板を確実に固定したまま融解した凝固剤を透してアライメントマークを認識することができる。

さらにダイシングにあたっては、凝固した凝固剤で覆われているためクーラントの吹き付けによってもデバイスの破損は防止され歩留りが高められる。

ここで、本発明のダイシング方法において、上記位置決め工程は、上記の一部領域にレーザビームを照射することによりその一部領域を局所的に加熱するものであることが好ましい。

レーザビームを照射することによって、容易に、狙った領域のみを局所的に加熱することができる。

また、上記目的を達成する本発明のダイシング装置は、複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成されたデバイス基板を、アライメントマ
ークを基準に位置決めし、デバイス基板をダイシングして各デバイスが搭載された各デバイス素子に分離するダイシング装置において、
デバイス基板が固定される固定台と、
固定台上に固定されたデバイス基板をダイシングして各デバイス素子に分離するダイシングブレードと、
固定台上に、凝固剤で覆われて凝固剤が凝固した状態に固定されたデバイス基板上のアライメントマークが形成された一部領域を局所的に加熱する加熱手段と、
加熱手段による加熱により融解した凝固剤を透してアライメントマークを撮影するカメラと、
カメラによる撮影により得られた画像上のアライメントマークを基準にしてデバイス基板をダイシングブレードに対し相対的に位置決めする位置決め手段とを備えたことを特徴とする。

ここで、本発明のダイシング装置において、上記加熱手段が、上記一部領域にレーザビームを照射することによりその一部領域を加熱するレーザであることが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、アライメントマークを正確に認識することができるとともに、歩留りを向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、デバイス基板上に作り込まれたデバイスとアライメントマークの模式図である。

この図１に示すように、デバイス基板１０上には、複数のデバイス１１が整列した状態に作り込まれており、それらのデバイス１１の中間位置にアライメントマーク１２が形成されている。ダイシングにあたっては、アライメントマーク１２上を横切るようにデバイス基板１０が切断され、それぞれに１つのデバイスが搭載されたデバイス素子に個片化される。

尚、この図１では、デバイス１１は、デバイス基板１０の寸法に比べ極めて大きな寸法に描かれているが、これは単に分かり易さのためである。

また、本実施形態ではデバイス１１がどのような機能を有するデバイスであるかという点については関心がなく、ここではデバイス１１の配列のみを示してある。

また、この図１では、アライメントマーク１２は、各デバイス１１に対応して規則的に配列されているが、アライメントマーク１２は、位置決めに必要な箇所にのみ形成されていればよい。１つのアライメントマーク１２の寸法は、通常、数十μｍ程度である。

図２は、ダイシング装置の概要図である。

デバイス基板が置かれるダイシングテーブル２０は、基盤２１と、その基盤２１上を図２に示す矢印ｘ方向に移動するｘステージ２２と、そのｘステージ２２上に配置され、矢印θ方向に回転するθステージ２３と、そのθステージ２３上に置かれた平板状のチャック２４とから構成されており、デバイス基板１０は、後述するようにして、そのチャック２４上に、そのチャック２４との間に後述するダミー基板１８を挟んで固定される。

このチャック２４上に固定されたデバイス基板１０は、基板アライメント位置Ａで、そのデバイス基板１０上のアライメントマークが認識されて位置決めが行なわれ、その後ｘステージ２２が移動してデバイス基板１０がダイシング位置Ｂに移動し、そのダイシング位置Ｂの上方に配置されたダイシングブレード４１によりデバイス基板１０のダイシングが行なわれる。

基板アライメント位置Ａの上方には、この図２に示す例では２台のＣＣＤカメラ３１１，３１２のそれぞれを備えた２つの光学モジュール３１，３２が備えられている。それら２つの光学モジュール３１，３２には、ＬＤ電源３３により駆動されて赤外レーザ光を発光する２つのＬＤモジュール３４１，３４２のそれぞれから延びて赤外レーザ光を導く２本の光ファイバ３５１，３５２のそれぞれが接続されている。さらに、コールドライト光源３６からは赤外光がカットされたコールドライトが発せられ、そのコールドライトを導く２本の導光チューブ３７１，３７２が２つの光学モジュール３１，３２にそれぞれ接続されている。

２つの光学モジュール３１，３２は、光ファイバ３５１，３５２で導びかれてきた赤外レーザ光を、デバイス基板１０上の、１本のレーザ光あたり１つのアライメントマーク１２（図１参照）が形成された一部領域に照射してその一部領域の凝固剤（後述する）を融解し、その一部領域にコールドライトを照射して明るく照らし、ＣＣＤカメラ３１，３２でその一部領域の画像を取り込む。ここでは、図示しない位置演算装置によりその画像上のアライメントマークを基準にした位置決めが行なわれる。

ここでは、この位置決めは、回転方向はθステージ２４の回転により、ｘ方向の位置決めはｘステージ２２の移動量により、ｙ方向はダイシングブレード４１のｙ方向への移動により、行なわれる。また、ダイシングブレード４１は高さ方向（ｚ方向）にも移動し高さ方向（ｚ方向）にも位置調整が行なわれる。

図３は、図２に示すダイシング装置を用いたダイシング方法を示すフローチャート、図４は、そのダイシング方法を図解した模式図である。

ここでは、先ず、図３に示すようにダミー基板をダイシングテーブル２０のチャック２４（図２参照）上に搭載し（ステップＳ１）、ダミー基板に凝固剤を塗布する（ステップＳ２）。次に、そのダミー基板上にデバイス基板１０を搭載し、さらにそのデバイス基板上に凝固剤を塗布（オーバーコート）し（ステップＳ４）、デバイス基板を冷却することで塗布された凝固剤を凝固させる（ステップＳ５）。ここで使用する凝固剤は、少なくとも融解した状態においてその下のデバイス基板が見える程度に光透過性のものであり、冷却等により常温で凝固した状態に保たれ、加熱により融解する性質を有する。凝固剤としては、例えばオクタメチルシクロテトラシロキサンなどを用いることが出来る。

次に、図２に示すＬＤ電源３３をオンにしてＬＤモジュール３４１，３４２に組み込まれたレーザダイオード（ＬＤ）をオンにして、デバイス基板１０を覆う凝固剤の、アライメントマーク１２の部分を加熱し、その加熱により融解した領域をＣＣＤカメラ３１１，３１２で観察し、そのアライメントマークを基準にしたデバイス基板１０の位置決めが行なわれる（ステップＳ６）。ＬＤは、デバイス基板１０の位置決めが行われた後にオフとされる。なお、ＬＤをオフにすると（ステップＳ７）、凝固剤の融解した部分も常温に戻り、再び凝固する。

次に、ｘステージ２２が移動してデバイス基板１０をダイシング位置Ｂに運び、そのデバイス基板１０がダイシングブレード４１によりダイシングされる（ステップＳ８）。

ダイシング終了後もデバイス基板の固定が維持されて、その状態のまま表層が洗浄されて、その後凝固剤が融解され（ステップＳ９）、ダイシングにより分離されたデバイス素子が１つずつピックアップされて次工程であるパッケージ工程へと運ばれる（ステップＳ１０）。

尚、凝固剤を融解して（ステップＳ９）、デバイス素子をピックアップする（ステップＳ１０）にあたっては、凝固剤をデバイス基板の全域に亘って同時に融解するのではなく、ピックアップするデバイス素子ごとに、ピックアップする直前に融解することが好ましい。そうすることによりピックアップ時のデバイス素子の位置ずれを最小限に抑えることができる。

以上が、本実施形態の全体説明であるが、以下では上記の実施形態の特徴点について変形例を含めて説明する。

図５は、基板がチャック上に固定された状態を示す模式図である。尚、ここでは、デバイス基板とその下のダミー基板とを分けずに基板１５と称している。

チャック２４上には基板１５（デバイス基板１１とダミー基板１８とからなる）が置かれ、凝固した状態の凝固剤５１で覆われている。基板１８上には、アライメントマーク１２が形成されている。なお、チャック２４は載置された基板１５を冷却する機能を有する。これによって、効率的な凝固剤の冷却→凝固を行うことが出来る。

図６は、図５に示す状態の基板上にレーザビームを照射している様子を示す図である。

基板１５上に形成されたアライメントマーク１２のうちの１つに向けてレーザビームＬが照射され、そのレーザビームＬによる加熱で、凝固剤５１のうちのそのアライメントマーク１２の近傍の領域の凝固剤５１ａが融解し、これにより、ＣＣＤカメラによるアライメントマークの観察が可能となる。

尚、ここではアライメントマーク１２は、分かり易さのためその寸法が強調されているが、実寸法では数十μｍ程度の寸法であり、それに対しレーザビームＬのスポット径は数ｍｍ程度であり、基板１５をチャック２４上に固定したときの当初の位置ずれが大きく許容されている。

図７は、第１の変形例を示す図である。図６との相違点について説明する。

基板１５が、シリコンやアルミナなど、赤外光を吸収しやすい性質の物質で形成されている場合には、図６の態様で凝固剤を融解させることは容易である。しかしながら、例えば透明なガラス基板、石英基板あるいはサファイア基板のような、赤外光／レーザビームＬを透過する材質の基板であったときは、レーザビームＬを照射しても照射された部分が加熱されにくく、結果として凝固剤をうまく融解させることが出来ない。このような条件の場合は、基板１５上のアライメントマーク１２を含む領域に、レーザビームＬの波長の赤外線を吸収する材料で赤外線吸収パッド１３を形成しておく。こうすることにより、基板１５の材質にかかわらず、赤外線吸収パッド１３がレーザビームＬを吸収して過熱されるため、アライメントマーク１２を含む一部領域の凝固剤を加熱して融解させることができる。赤外光を吸収する性質を持つ物質は、例えばアライメントマーク位置への塗布、あるいは蒸着などの方法で形成することが出来る。

図８は、第２の変形例を示す図である。図２との相違点について説明する。

この図８には、レーザダイオード（ＬＤ）に電力を供給してレーザ光を発光させるＬＤ電源３３と、そのＬＤ電源３３から電力供給を受けてレーザ光を発するＬＤが組み込まれたＬＤモジュール３４と、そのＬＤモジュール３４で発せられたレーザ光を導く光ファイバ３５と、その光ファイバ３５で導びかれてきたレーザ光を受けて基板１５上のアライメントマーク１２に向けて斜め上方からレーザビームＬを照射するコリメータレンズ３８が示されている。またそのアライメントマーク１２の直上にはＣＣＤカメラ３０が配置されている。

図２に示す例では、レーザビームも、光学ユニット３１，３２を通ってデバイス基板１０の直上から照射されているが、この図に示すように、レーザビームＬを照射するビーム照射系と、ＣＣＤカメラ３０を含む撮影系とを分離し、レーザビームＬを斜め上方から基板１５上に照射する構成としてもよい。

尚、ここでは、レーザビームＬにより凝固剤を融解する例を示したが、レーザビームＬの照射に代わり、例えば小型の発熱部材をデバイス基板に近づけて凝固剤の一部領域を融解するなど、他の加熱手段を採用してもよい。

また、図２に示す例では、デバイス基板１０の位置決めにあたってはθ方向とｘ方向はダイシングテーブル２０で位置決めされ、ｙ方向はダイシングブレード４１で位置決めされているが、ｘステージ２２に代えてｘ方向とｙ方向との双方に移動するｘｙステージを採用しθ，ｘ，ｙのいずれの方向についてもダイシングテーブル２０で位置決めするなど、デバイス基板１０の位置決めはダイシングブレード４１に対し相対的に行なわれればよい。

以下、本発明の各種形態について付記する。

（付記１）
複数のデバイスとアライメントマークとが形成された基板を固定台に載置する工程と、
前記基板を凝固剤により覆う工程と、
前記凝固剤を凝固する工程と、
前記基板上の一部領域を過熱して当該領域の凝固剤を融解させ、前記アライメントマークを露出させる工程と、
前記露出したアライメントマークにより、前記基板の位置決めを行う工程と、
前記位置決めされた基板をダイシングする工程と、を備えることを特徴とする、デバイスの製造方法。

（付記２）
前記デバイスの製造方法において、
前記凝固剤の融解は、前記一部領域に赤外波長の光線照射により行われることを特徴とする、付記１に記載のデバイスの製造方法。

（付記３）
アライメントマークが形成された位置決め対象を、前記アライメントマークを用いて位置決めする位置決め方法において、
前記位置決め対象を覆う凝固剤の一部を融解して、アライメントマークを露出させる工程と、
前記露出したアライメントマークを参照して、前記位置決め対象の位置決めを行う工程と、を備えたことを特徴とする、位置決め方法。

（付記４）
複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成されたデバイス基板を、該アライメントマークを基準に、該デバイス基板をダイシングするダイシングブレードに対し相対的に位置決めし、該デバイス基板を該ダイシングブレードでダイシングして各デバイスが搭載された各デバイス素子に分離するダイシング方法において、
前記デバイス基板を、固定台上に、該デバイス基板が凝固剤で覆われて該凝固剤が凝固した状態に固定する基板固定工程と、
前記固定台上に固定されたデバイス基板上のアライメントマークが形成された一部領域を局所的に加熱して該一部領域の凝固剤を融解させ、融解した凝固剤を透してアライメントマークを観察して、該アライメントマークを基準に位置決めする位置決め工程と、
前記デバイス基板をダイシングして各デバイス素子に分離するダイシング工程とを有することを特徴とするダイシング方法。

（付記５）
前記位置決め工程は、前記一部領域にレーザビームを照射することにより該一部領域を局所的に加熱するものであることを特徴とする付記４記載のダイシング方法。

（付記６）
複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成されたデバイス基板を、該アライメントマークを基準に位置決めし、該デバイス基板をダイシングしてデバイス素子に分離するダイシング装置において、
前記デバイス基板が固定される固定台と、
前記固定台上に固定されたデバイス基板をダイシングするダイシングブレードと、
前記固定台上に凝固剤で覆われたデバイス基板上のアライメントマークの一部領域を局所的に加熱する加熱手段と、
前記加熱手段による加熱により凝固剤が融解した位置を撮像するカメラと、
前記カメラにより得られた画像上のアライメントマークを基準にして、前記デバイス基板を前記ダイシングブレードに対し相対的に位置決めする位置決め手段とを備えたことを特徴とするダイシング装置。

（付記７）
前記加熱手段が、前記一部領域にレーザビームを照射することにより該一部領域を加熱するレーザであることを特徴とする付記６記載のダイシング装置。

（付記８）
複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成されたデバイス基板を、該アライメントマークを基準に位置決めし、該デバイス基板をダイシングしてデバイス素子に分離するダイシング装置において、
前記デバイス基板が固定される固定台と、
前記固定台上に固定されたデバイス基板をダイシングするダイシングブレードと、
前記固定台上に凝固剤で覆われデバイス基板上のアライメントマークの一部領域に照射される光線を発生する光源と、
前記光源からの光線照射により凝固剤が融解した位置を撮像するカメラと、
前記カメラにより得られた画像からアライメントマークを検出する制御部と、
検出されたアライメントマークを基準にして、前記デバイス基板を前記ダイシングブレードに対し相対的に位置決めする位置決め手段とを備えたことを特徴とするダイシング装置。

デバイス基板上に作り込まれたデバイスとアライメントマークの模式図である。 ダイシング装置の概要図である。 図２に示すダイシング装置を用いたダイシング方法を示すフローチャートである。 ダイシング方法を図解した模式図である。 基板がチャック上に固定された状態を示す模式図である。 図５に示す状態の基板上にレーザビームを照射している様子を示す図である。 第１の変形例を示す図である。 第２の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ デバイス基板
１１ デバイス
１２ アライメントマーク
１３ 赤外線吸収パッド
１５ 基板
１８ ダミー基板
２０ ダイシングテーブル
２１ 基盤
２２ ｘステージ
２３ θステージ
２４ チャック
３０ ＣＣＤカメラ
３１，３２ 光学モジュール
３１１，３２１ ＣＣＤカメラ
３３ ＬＤ電源
３４１，３４２ ＬＤモジュール
３５１，３５２ 光ファイバ
３６ コールドライト光源
３７１，３７２ 導光チューブ
４１ ダイシングブレード
５１ 凝固剤

Claims (3)

1. 複数のデバイスとアライメントマークとが形成された基板を固定台に載置する工程と、
   前記基板を凝固剤により覆う工程と、
   前記凝固剤を凝固する工程と、
   前記基板上の一部領域を過熱して当該領域の凝固剤を融解させ、前記アライメントマークを露出させる工程と、
   前記露出したアライメントマークにより、前記基板の位置決めを行う工程と、
   前記位置決めされた基板をダイシングする工程と、を備えることを特徴とする、デバイスの製造方法。
2. 複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成されたデバイス基板を、該アライメントマークを基準に、該デバイス基板をダイシングするダイシングブレードに対し相対的に位置決めし、該デバイス基板を該ダイシングブレードでダイシングして各デバイスが搭載された各デバイス素子に分離するダイシング方法において、
   前記デバイス基板を、固定台上に、該デバイス基板が凝固剤で覆われて該凝固剤が凝固した状態に固定する基板固定工程と、
   前記固定台上に固定されたデバイス基板上のアライメントマークが形成された一部領域を局所的に加熱して該一部領域の凝固剤を融解させ、融解した凝固剤を透してアライメントマークを観察して、該アライメントマークを基準に位置決めする位置決め工程と、
   前記デバイス基板をダイシングして各デバイス素子に分離するダイシング工程とを有することを特徴とするダイシング方法。
3. 複数のデバイスが作り込まれるとともに位置決め用のアライメントマークが形成されたデバイス基板を、該アライメントマークを基準に位置決めし、該デバイス基板をダイシングしてデバイス素子に分離するダイシング装置において、
   前記デバイス基板が固定される固定台と、
   前記固定台上に固定されたデバイス基板をダイシングするダイシングブレードと、
   前記固定台上に凝固剤で覆われたデバイス基板上のアライメントマークの一部領域を局所的に加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段による加熱により凝固剤が融解した位置を撮像するカメラと、
   前記カメラにより得られた画像上のアライメントマークを基準にして、前記デバイス基板を前記ダイシングブレードに対し相対的に位置決めする位置決め手段とを備えたことを特徴とするダイシング装置。

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