JP2009525601A - ウェハ個片切断用支持体 - Google Patents

Abstract

ウェハ１０のダイシング中およびダイシング後の、ウェハのダイ１１を支持する支持用基板またはチャック２０。支持用基板は、アイランド２１のアレイを備え、アイランドの上面は、ウェハ上のダイのアレイ、または、ウェハから個別切断されたダイのアレイで位置合わせされて、支持用基板の主面より上に引き上げられている。アイランド間の間隔は、ウェハをダイシングするためのレーザーの切り溝、または、ブレードの幅より大きい。レーザーによるダイシングのために、アイランドの上面は、主面より上の十分な高さを有し、ウェハをダイシングするために使用されるレーザービーム３０のエネルギーを、支持用基板を実質的に機械加工することなく、アイランド間のチャネル内で放散させる。

Description

本発明は、基板をダイ（die）に分割する際の基板用支持体に関し、特に、レーザーを使用して、ウェハ基板を個々の集積回路のダイへと個別切断する際の、半導体ウェハ基板用の支持体に関する。

ウェハソーを使用して、半導体ウェハを個々のダイに分離する周知のウェハ個別切断プロセスにおいては、まず、ダイシングフレームにより支持されたダイシングテープ（通常は、ウェハが接着剤層により接着されるＰＶＣあるいはポリオレフィン素材）上にウェハを装着し、同様に装着されたウェハのスタック（stack）に追加される。装着されたウェハのひとつは、ダイシングソー装置内のハンドリングシステムによって、同様に装着されたウェハのスタックから取り出され、ダイシングの際に支持体となるフラットチャック（flat chuck）へと移される。自動視野またはオペレータによって、ウェハダイ間のウェハストリート（wafer street）とダイシングソーのブレードの位置を合わせた後、xおよびy、の両方向において、ウェハストリートに沿って、ブレードをウェハの一方の側から反対側へと通過させることによって、テープを切断することなくウェハを切断する。こうして、テープフレームにより支持された装着テープに接着させることによって固定された個々のダイから成るアレイが生じる。

この個別切断されたダイとともにテープフレームは、ダイピッカー（die picker）へと渡される。その後、熱または紫外線により接着剤が剥がされ、ダイピンを使用してテープからダイを押し出すことにより、個々のダイがダイピッカーにより取り上げられるようになる。

近年、このようにウェハを個別切断するための機械式ウェハソーに代わって、レーザーダイシングプロセスが使用されるようになってきている。レーザーダイシングプロセスは、例えばポリオレフィンなどの数種類のテープに対応するものである。

周知のプロセスには、いくつかの欠点がある。テープおよびテープフレームを使用すると、個片切断プロセスのためのコストを増加させる。薄いウェハ（すなわち、厚さ１００ミクロン未満のウェハ）は極めて壊れやすいので、ウェハの装着からダイ切り離しまでの取り扱いプロセスによって、ウェハと個々のダイは、かなりの応力やひずみを受けてしまう。

本発明は、従来の技術における上述したような不利な点を少なくとも改善することを目的とする。特に、本発明は、ダイシングプロセス、とりわけレーザーベース（laser-based）によるダイシングの際に、テープの必要性を無くすことを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、ウェハのダイシング中およびダイシング後の、ウェハのダイを支持するための支持用基板を提供し、支持用基板は、アイランドのアレイを備え、アイランドの上面は、ウェハ上のダイのアレイ、または、ウェハから個別切断されたダイのアレイで位置合わせされて、支持用基板の主面より上に引き上げられており、アイランド間の間隔は、ウェハのダイシングに使用されるレーザーの切り溝、または、ブレードの幅より大きく、また、アイランドの上面は主面より上の十分な高さがあり、ウェハのダイシングに使用されるレーザービームのエネルギーを、支持用基板を実質的に機械加工することなく、アイランド間のチャネル内で放散させる。

主面より上のアイランドの上面の高さは、レーザービームの焦点深度より大きいことが都合よい。

支持用基板は、部分真空(partial vacuum)によって、ダイが支持用基板に保持されている真空チャックであることが利点である。

ダイシング後、次のプロセスのために、部分真空によって、ダイを支持用基板に保持されていることが都合よい。

あるいは、支持用基板は中空であり、ウェハのアクティブ（active）面を支持用基板の方へ向けるようにして半導体ウェハを支持することも可能である。

本発明の第２の態様によれば、ウェハをダイシングする方法が提供され、当該方法は、
レーザービームを提供するステップと、
アイランドのアレイを備え、アイランドの上面は、ウェハ上のダイのアレイで位置を合わされて、支持用基板の主面より上に引き上げられている支持用基板を提供するステップと、
アイランドのアレイとダイのアレイの位置を合わせて、支持用基板上にウェハを装着するステップと、
ウェハを通過した後、レーザービームのエネルギーが、支持用基板を実質的に機械加工することなく、アイランド間のチャネル内で放散するように、レーザービームを用いてウェハからダイを個別切断する間、それぞれのアイランド上のダイを支持するステップと、
を備える。

支持用基板を提供するステップは、真空チャックを提供するステップを備え、支持用基板上にウェハを装着するステップは、部分真空によって、支持用基板上にウェハを保持するステップを備えることが利点である。

個別切断されたダイは、個片切断後の更なるプロセスのため、部分真空によって、支持用基板上に保持されることが都合がよい。

個別切断されたダイは、洗浄、湿式エッチング、乾式エッチング、二フッ化キセノンエッチング、ダイテスティング、および、ダイピッキングのうちの少なくとも一つのために、支持用基板に保持されることが利点である。

あるいは、支持用基板は中空であり、ウェハは、アクティブ面を支持用基板に向けて支持用基板に装着され、ウェハはアクティブ面と対向する裏側からがダイシングされる。

本発明の効果は、ダイシングテープおよびダイシングフレームをダイシングプロセスから排除することにある。コストを削減し、ダイピッキングにより起こり得るダイに対するダメージや応力を軽減するだけでなく、結果として、ダイの内部の摩耗も軽減させる。厚さ７５ミクロンのウェハを考慮すると、レーザーによる個片切断の後の、レーザーにより形成された切り溝は、概して幅が約２５ミクロンである。これは、３：１のアスペクト比（深度 対 幅）を形成する。テープ上でウェハが移動すると、ダイが互いに接触することになり、ダイシングされたウェハにおいて、ある程度のチッピング（chipping）が生じる結果となる可能性がある。この課題は、本発明により解決される。

ここで、一例として添付の図面を参照し、本発明について説明する。図において、同様の参照番号は、同様の構成要素を表す。

図１を参照すると、直径Ｄを有するウェハ１０は、その上に矩形ダイ１１の規則的なアレイが形成されている。当該ダイは、図１および表１の一列目に示されるように、寸法がｄｘ×ｄｙで、ピッチがｘとｙである。ダイは、ｙ方向において幅sxのストリート１２によって間隔があけられ、また、ｘ方向において幅ｓｙのストリート１３によって間隔があけられている。明確にするために、ウェハ１０上のすべてのダイ１１は同じサイズで示すが、本発明は、このような均等なサイズのダイや、矩形のダイ、あるいは規則的なアレイに限定されない。

図２から図４を参照する。ウェハ１０を支持するための、本発明によるチャック２０の上面図を図２に示す。図２の線３−３に沿ったy方向の縦断面図を図３に示す。チャック２０は、ウェハ１０の直径Ｄと同様の直径Ｃを有する円形ディスクであり、上部の主面には、位置を高くした矩形のアイランド２１のアレイが備え、ウェハ１０上のダイ１１のアレイに対応して位置を合わせるように配置されている。従って、図２および表１の二列目にそれぞれ示されるように、アイランド２１は、寸法がＷｘ×Ｗｙで、ピッチＰｘ、Ｐｙである。アイランド２１は、ｙ方向においてチャネル２２によって、Ｋｘ幅の間隔があけられ、ｘ方向においてチャネル２３によって、幅ｋｙの間隔があけられている。

アイランド２１の目的は、ダイシング中およびダイシング後に個々のダイ１１を支持することである。図４を参照すると、レーザーダイシング中にチャック２０使用することにより、レーザービーム３０がダイ１１間を通過することが可能となり、ダイシングプロセス中に、チャックアイランド２１間のチャネル２２と２３においてエネルギーが放散する。

以下の項目は、チャック２０の設計に関連するものである。

１．アイランドのサイズ
ダイ１１を支持しながらも、レーザービーム３０がアイランド２１の間を通過できるように、通常、アイランドの寸法Ｗｘ、Ｗｙは、最大でも、それぞれ、ダイの寸法ｄｘ、ｄｙと同じぐらいの大きさでなければならない。

しかし、場合によって、レーザー機械加工においては、切り溝が小さくなる可能性がある。このように小さくなった切り溝を利用できるようにウェハストリート１２、１３の幅が小さくなっていない場合は、アイランドのサイズがダイのサイズよりも大きくなることもあるが、これはダイサイズにウェハストリート１２、１３とレーザー形成切り溝との差異の２分の１を加えた値以下である。

一般に、アイランドサイズは、ダイサイズより小さくなければならない。

２．アイランド切り溝
アイランドサイズＷｘ、Ｗｙに関する要件に次いで、アイランド切り溝ｋｘ、ｋｙ、すなわち、ある特定の軸における二つのアイランドの最も近い端部間の間隔は、それぞれのウェハストリートｓｘ、ｓｙと少なくとも同じ大きさであることが好ましい。いずれにしても、アイランドの間隔は、レーザー切り溝またはソーブレード幅と少なくとも同じ大きさでなければならない。これによって、レーザーダイシングにおいて、ダイシングまたはカッティングプロセスの間、アイランド２１間のチャネル２２、２３の基部に、レーザービームが常に放散される。または、使用中に、ソーブレードがアイランド上で汚れることがない。

アイランド切り溝は、ウェハストリートと同じ、または、ウェハストリートより大きくなければならない。

３．アイランドの高さ
チャネル２２、２３の深度、または、アイランド２１間のトレンチ（trench）、すなわち、アイランドの高さは、「機械加工深度」、すなわち、焦点深度よりも大きくなければならない。それにより、ビーム焦点またはウエスト（waist）の面から距離ｄのところにあるレーザービーム３０の強度を、チャック２０を形成している材料を加工する強度よりも小さくなるよう低下させる。これを図４に例示する。焦点深度dofが、アイランド２１の高さhより小さいことが好ましい。

上記の要件に加えて、チャック２０は、ダイシング機械から取り外される場合でも、真空保持を行うよう構成されることが好ましい。さらに、チャック２０は、一つ以上のダイ１１がチャック２０から取り外された際、チャック２０に依然として装着されている他のすべてのダイ１１に対して部分真空を維持するために十分な気流があり、例えば、ダイピッカーによって、取り外されるまでチャック上にダイが維持されるように設計されることが好ましい。

実施例の一つにおいて、このチャック２０によりこの後のプロセスを容易に行うことができる。例えば、ダイシングされたウェハ１０が、ダイシングプロセス後の次のプロセスのために上方、例えば、洗浄ステーション、へと持ち上げられる。洗浄後、個々のダイ１１は、テープを使う必要なしに、チャック２０から直接、ピック（pick）することが可能である。ダイシング後の典型的なプロセスには、洗浄、エッチング（湿式エッチング、乾式エッチング、二フッ化キセノンエッチング）、ダイテスティング、および、ダイピッキングが含まれる。

他の実施例では、ウェハ１０はチャック上に下方へ向けて取り付けることが可能であり、ウェハの後方からダイシングすることができる。例えば、中空チャック上に下向きにウェハ１０を装着するようにすれば、周知の特徴を特定するためのカメラベースの撮像装置を使用して、下方に面した、ウェハのパターン化された側から、位置合わせが可能である。この位置合わせの後、ウェハと切断装置の間で決められた位置を維持しながら、ウェハのアクティブ面上に支持用チャックを位置することができる。要するに、最初から中空チャックを使用すれば、カメラからパターンを見ることが可能となり、「アイランド」チャックを「位置合わせされた」ウェハ前側に設置して、本システムを作動させることができる。本実施例においては、ウェハの裏側からダイシングが可能である。

支持用基板２０またはチャックの基本原理は、各ダイ１１に対し支持用「アイランド」２１を提供し、この支持用「アイランド」が、個々のダイ１１の個別切断プロセス中またはプロセス後に、ダイ１１を適切な場所に保持し、さらに、個々のダイ１１を「ダイピック」機構に設置する際には、チャック２０から個々のダイ１１をピッキングできるようにしている。チャックは、アイランド２１間にチャネル２２と２３を含むよう設計され、ダイ間のレーザービーム機構として、ダイを個別切断するために使用されるレーザービーム３０のエネルギーが、支持用チャック２０内に放散するようする。チャネル深度ｈは、レーザービームがチャックの素材を機械加工しない程度までレーザービーム強度が低下するように、レーザービーム３０を拡散させるのに十分な深度である。

本発明での使用に適するウェハの上面図である。 本発明による支持用基板またはチャックの上面図である。 図２の線３−３に沿った縦断面図である。 図２の支持用基板またはチャックの側面図である。

符号の説明

１０：ウェハ、１１：ダイ、１２：ストリート、１３：ストリート、２０：チャック、２１：アイランド、２２：チャネル、２３：チャネル、３０：レーザービーム

Claims (10)

1. ウェハのダイシング中およびダイシング後の、ウェハのダイを支持するための支持用基板であって、
   前記支持用基板はアイランドのアレイを備え、
   前記アイランドの上面は、ウェハ上のダイのアレイ、または、ウェハから個別切断されたダイのアレイで位置合わせされて、支持用基板の主面より上に引き上げられている支持用基板であって、
   前記アイランド間の間隔は、ウェハをダイシングするために使用されるレーザーの切り溝、または、ブレードの幅より大きく、
   前記アイランドの上面は、主面より上の十分な高さを有し、ウェハをダイシングするために使用されるレーザービームのエネルギーを、支持用基板を実質的に機械加工することなく、アイランド間のチャネル内で放散させること
   を特徴とする支持用基板。
2. 請求項１に記載の支持用基板であって、
   主面より上の前記アイランドの上面の高さは、レーザービームの焦点深度より大きいこと
   を特徴とする支持用基板。
3. 請求項１または２に記載の支持用基板であって、
   前記支持用基板は、部分真空によって、ダイが前記支持用基板上で保持されている真空チャックであること
   を特徴とする支持用基板。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の支持用基板であって、
   ダイシングの後、次のプロセスのために、部分真空によって、ダイが前記支持用基板に保持されていること
   を特徴とする支持用基板。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の支持用基板であって、
   前記支持用基板は、支持用基板は中空であり、ウェハのアクティブ面を支持用基板の方へ向けるようにして半導体ウェハを支持すること
   を特徴とする支持用基板。
6. ウェハをダイシングする方法であって、
   ａ．レーザービームを提供するステップと、
   ｂ．アイランドのアレイを備え、前記アイランドの上面は、ウェハ上のダイのアレイで位置を合わされて、支持用基板の主面より上に引き上げられている支持用基板を提供するステップと、
   ｃ．アイランドのアレイとダイのアレイの位置を合わせて、支持用基板上にウェハを装着するステップと、
   ｄ．ウェハを通過した後、レーザービームのエネルギーが、支持用基板を実質的に機械加工することなく、アイランド間のチャネル内で放散するように、レーザービームを用いてウェハからダイを個別切断する間、それぞれのアイランド上のダイを支持するステップと、
   を備えること
   を特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、
   前記支持用基板を提供するステップは、真空チャックを提供するステップを備え、
   前記支持用基板上にウェハを装着するステップは、部分真空によって、支持用基板上にウェハを保持するステップを備えること
   を特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   個別切断されたダイは、個片切断後の更なるプロセスのために、部分真空によって、支持用基板に保持されること
   を特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、
   個別切断されたダイは、洗浄、湿式エッチング、乾式エッチング、 二フッ化キセノンエッチング、ダイテスティング、および、ダイピッキングのうちの少なくとも一つのために、支持用基板に保持されること
   を特徴とする方法。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法であって、
    前記支持用基板は、中空であり、前記ウェハは、アクティブ面を前記支持用基板に向けて支持用基板上に装着され、前記ウェハは、アクティブ面に対向する裏側からダイシングされること
    を特徴とする方法。

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