JP2010093004A - 端材回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウエーハ切削後に残存する端材を回収する端材回収方法を提供することである。
【解決手段】 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されたデバイス層が半導体基板の表面に積層された半導体ウエーハを、個々のデバイスに分割することによって生成される端材を回収する端材回収方法であって、フッ酸が収容された第１容器中に端材を浸漬して半導体基板に積層されたデバイス層を該半導体基板から剥離するデバイス層剥離工程と、該半導体基板と該デバイス層とを区分けする区分け工程と、区分けされたデバイス層は廃棄し、半導体基板は半導体端材として回収しインゴットに再生する回収工程と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、半導体ウエーハを個々のデバイスに分割した後に残存する端材を回収する端材回収方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚さに加工された後、ダイシング装置（切削装置）によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

半導体ウエーハは、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを含んでおり、全体として円形を呈している。よって、矩形に分割されたデバイスがダイシングテープからピックアップされると、外周余剰領域に三角形状又は四角形状等の多数の端材が残存し、ダイシングテープとともに廃棄される（特許第２５７７２８８号公報参照）。

一般的に、半導体ウエーハをダイシングして個々のデバイスに分割する前に、各デバイスが正常に動作するか否かを検査する検査工程が実施される。この検査工程で不良デバイスが検出されると、不良デバイスにマーキングが施され、これらの不良デバイスはピックアップ工程でピックアップされずにダイシングテープに残された端材とともに廃棄される。
特許第２５７７２８８号公報

しかし、従来の方法では、ピックアップ工程後に廃棄される端材は１０％前後にもなり、比較的高価なシリコン等の素材を廃棄することは不経済であるという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、デバイスのピックアップ工程後に廃棄される端材を回収して、リサイクル可能な端材回収方法を提供することである。

本発明によると、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されたデバイス層が半導体基板の表面に積層された半導体ウエーハを、個々のデバイスに分割することによって生成される端材を回収する端材回収方法であって、フッ酸が収容された第１容器中に端材を浸漬して半導体基板に積層されたデバイス層を該半導体基板から剥離するデバイス層剥離工程と、該半導体基板と該デバイス層とを区分けする区分け工程と、区分けされたデバイス層は廃棄し、半導体基板は半導体端材として回収しインゴットに再生する回収工程と、を具備したことを特徴とする端材回収方法が提供される。

好ましくは、区分け工程においては、第２容器に収容された液体に半導体基板とデバイス層が混在する端材を浸漬し、第２容器の底部からエアーを吹き込んで多数の泡を生成し、デバイス層のみを上昇させて半導体基板とデバイス層とを分離する。

本発明は、半導体基板の表面に酸化膜を形成してデバイスを積層した半導体ウエーハを個々のデバイスに分割することで生成された端材を、フッ酸に浸漬してデバイス層と半導体基板との間にある酸化膜を溶解して半導体基板からデバイス層を剥離し、半導体基板のみを回収できるようにしたので、純度の高い半導体の素材を提供でき、端材のリサイクル環境の一助を担うことができる。

以下、本発明の端材回収方法を図面を参照して詳細に説明する。図１は半導体ウエーハを個々のデバイスに分割する切削装置２の概略構成図を示している。切削装置２は静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）２４を有している。チャックテーブル２０には図２に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランパ２６が配設されている。

図２に示すように、切削装置２の加工対象であるシリコンウエーハ等の半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランパ２６により環状フレームＦをクランプすることにより、チャックテーブル２０上に支持固定される。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８は切削装置２のコントローラに接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。

４６は切削ユニット（切削手段）であり、切削ユニット４６のスピンドルハウジング４８がＺ軸移動ブロック４０中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング４８中にはスピンドルが収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。スピンドルはスピンドルハウジング４８中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、スピンドルの先端部には切削ブレード５０が着脱可能に装着されている。

スピンドルハウジング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５２が搭載されている。アライメントユニット５２はチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷを撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４を有している。切削ブレード５０と撮像ユニット５４はＸ軸方向に整列して配置されている。

このように構成された切削装置２でウエーハＷのストリートＳ１又はＳ２に沿った切削を行うには、まずチャックテーブル２０上に環状フレームＦに支持されたウエーハＷを搭載し、クランパ２６で環状フレームを固定する。次いで、Ｘ軸送り機構１４を駆動して撮像ユニット５４の直下にウエーハＷを位置付ける。

切削すべきウエーハＷのアライメントには、切削装置２のコントローラに予め記憶されている画像と撮像ユニット５４で取得された画像とのターゲットパターンに基づくパターンマッチングを、同一のストリートＳ１に沿った少なくとも２点で実施する。

次いで、ターゲットパターンとストリートＳ１の中心線との距離分だけ切削ユニット４６の切削ブレード５０をＹ軸方向に移動することにより、切削ブレード５０を切削すべきストリートＳ１に整列させるアライメントが達成される。チャックテーブル２０を９０度回転してストリートＳ２についてもアライメントを実施する。

アライメントが終了すると、図３に示すように、チャックテーブル２０に保持されたウエーハＷをＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード５０を高速回転させながら切削ユニット４６を下降させると、位置合わせされたストリートＳ１が切削される。メモリーに記憶されたストリートピッチずつ切削ブレード５０をＹ軸方向にインデックス送りしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。

更に、チャックテーブル２０を９０度回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、図４に示すように個々のデバイス（チップ）Ｄに分割される。５６は切削溝又は分割溝である。ウエーハＷが個々のデバイスＤに分割されても、個々のデバイスＤがダイシングテープＴに貼着されているため、ウエーハＷの形状が維持される。

切削が完了したウエーハＷは、次いでデバイスピックアップ工程に供され、個々のデバイスＤがダイシングテープＴからピックアップされる。デバイスピックアップ工程では、図５に示すようなテープ拡張装置６０によりダイシングテープＴを半径方向に拡張し、ピックアップしようとするデバイス間の間隙を広げてからデバイスＤをピックアップする。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、テープ拡張装置６０は固定円筒６２と、固定円筒６２の外周に配置された駆動手段により上下方向に移動される移動円筒６４とから構成される。固定円筒６２の内側にはダイシングテープＴを加熱するヒータ６８が配設されている。

図５（Ａ）に示すように、切削済みのウエーハＷを支持した環状フレームＦを移動円筒６４上に搭載し、クランプ６６で固定する。この時、固定円筒６２の上面と移動円筒６４の上面とは概略同一平面状に保持されている。

図５（Ａ）で矢印Ａ方向に移動円筒６４を移動すると、移動円筒６４は図５（Ｂ）に示すように固定円筒６０に対して降下し、それに伴いダイシングテープＴは半径方向に拡張され、その結果デバイス間の間隙も拡張される。

次いで、ヒータ６８でダイシングテープＴを約１００℃程度に加熱すると、ダイシングテープＴの粘着力は著しく低下する。よって、ピックアップ装置７０による個々のデバイスＤのピックアップ作業を容易に且つ円滑に行うことができる。

ダイシングテープＴとして、紫外線硬化型粘着テープを使用した場合には、ヒータ６８の代わりに紫外線照射源を固定円筒６２の内部に配置する。そして、紫外線照射によりダイシングテープＴの粘着力を充分低下させてから、デバイスＤのピックアップ作業を実施する。

デバイスピックアップ工程が終了すると、図６に示すようにウエーハＷの外周部分に三角形状又は四角形状等の多数の端材７２が残存する。更に、個々のデバイスＤの検査工程で不良品と判定されたデバイス７４も残存する。

端材７２及び不良デバイス７４をダイシングテープＴから剥離してから、図７に示すように容器７６に収容されたフッ酸７８中に端材７２及び不良デバイス７４を浸漬する。シリコンウエーハＷは、シリコン基板の表面に酸化膜（ＳｉＯ_２）を形成してデバイス層が積層されている。

シリコンの酸化膜はシリコン（Ｓｉ）に比較してフッ酸に非常に溶けやすい。よって、フッ酸７８中に端材７２及び不良デバイス７４を浸漬すると、酸化膜が溶解してシリコン基板からデバイス層が剥離する。

このようにシリコン基板からデバイス層が剥離したら、シリコン基板からデバイス層を区分けする区分け工程を実施する。区分け工程は図８に示すような純水８２を収容した容器８０を使用して実施する。

容器８０の下部には圧縮エアーを導入するエアー導入口８４と、多数のエアー噴出孔８６が形成されている。８８は噴出されたエアーから多数の細かい泡９０を形成する例えば多孔性物質等から形成されるバブラーである。

シリコン基板９２及びデバイス層９４を容器８０に収容された純水８２に浸漬し、エアー導入口８４から圧縮エアーを導入すると、バブラー８８により多数の小さい泡９０が形成されて純水８２中を泡９０が上昇する。

デバイス層９４はシリコン基板９２に比較して比重が小さいので、デバイス層９４のみが泡９０の作用により上昇し、比重の大きなシリコン基板９２と分離される。この状態で、デバイス層９４のみを掬い取ると、シリコン基板９２のみを回収することができる。

回収されたシリコン基板９２は精製工場等に運ばれて精製され、更には精製シリコンからシリコンインゴット等を製造することにより、半導体ウエーハＷの端材７２及び不良デバイス７４のリサイクルシステムを確立することができる。

切削装置の概略構成図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの表面側斜視図である。 切削ブレードによりウエーハをストリートに沿って切削する様子を示す斜視図である。 切削工程が完了したウエーハの表面側斜視図である。 ダイシングテープの拡張工程及びデバイスのピックアップ工程を説明する説明図である。 デバイスピックアップ工程終了後のダイシングテープ上に残存した端材及び不良デバイスを示す図である。 デバイス剥離工程を説明する断面図である。 区分け工程を説明する断面図である。

符号の説明

２ 切削装置
１４ Ｘ軸送り機構
２０ チャックテーブル
３６ Ｙ軸送り機構
４４ Ｚ軸送り機構
４６ 切削ユニット
５０ 切削ブレード
５４ 撮像ユニット
６０ テープ拡張装置
６２ 固定円筒
６４ 移動円筒
６８ ヒータ
７０ ピックアップ装置
７２ 端材
７４ 不良デバイス
７８ フッ酸
８２ 純水
８４ エアー導入口
８８ バブラー
９０ 泡
９２ シリコン基板
９４ デバイス層

Claims (2)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されたデバイス層が半導体基板の表面に積層された半導体ウエーハを、個々のデバイスに分割することによって生成される端材を回収する端材回収方法であって、
   フッ酸が収容された第１容器中に端材を浸漬して半導体基板に積層されたデバイス層を該半導体基板から剥離するデバイス層剥離工程と、
   該半導体基板と該デバイス層とを区分けする区分け工程と、
   区分けされたデバイス層は廃棄し、半導体基板は半導体端材として回収しインゴットに再生する回収工程と、
   を具備したことを特徴とする端材回収方法。
2. 前記区分け工程は、第２容器に収容された液体中に半導体基板とデバイス層が混在する端材を浸漬し、該第２容器の底部からエアーを吹き込んで多数の泡を生成し、デバイス層のみを上昇させて半導体基板とデバイス層とを分離することを特徴とする請求項１記載の端材回収方法。

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