JP2013140921A - カッター装置及びダイシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子を劈開分離し、ウェハーのダイシング歩留りを向上させるカッター装置及びダイシング方法を提供する。
【解決手段】カッター装置は、保持機構１及びロールカッター機構２を備えるとともに、半導体素子Ｃのダイシング工程に用いる。保持機構１は、第１の保持部材１１と、第１の保持部材１１に対応した第２の保持部材１２とを有する。第１の保持部材１１及び第２の保持部材１２の上に半導体素子Ｃを載置する。ロールカッター機構２は、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に沿って切込みを行うロールカッター部材２１を有し、ロールカッター部材２１は、劈開先端部２１１を有する。ロールカッター機構２及び／又は保持機構１は、相対移動が可能であり、ロールカッター機構２の劈開先端部２１１は、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に対して回転しながら劈開を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、カッター装置及びダイシング方法に関し、特に、半導体素子を劈開分離し、ウェハーのダイシング歩留りを向上させるカッター装置及びダイシング方法に関する。

科学技術の発展に伴い、集積回路の製品の需要及び品質に対する要求が日に日に高まり電子産業が発展している。電子製造技術の継続的な発展により、集積回路（ＩＣ）チップに対して「軽量かつ薄型で高機能」が求められ、電子産業の実装技術が続々と現れている。そのなかでもウェハーのダイシング技術は、材料の変化及び薄型化に伴い、高い収率と、必要な生産効率を維持するために必要なダイシングメカニズムの制御能力とが品質の良し悪しを左右する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）の前工程では、まず、単結晶を基板に成長させて各種エピタキシャル成長法によりエピタキシャルウェハーを製作し、これらのエピタキシャルウェハーを中工程へ送って電極を製作し、メサエッチングを行った後にエピタキシャルウェハーに対してダイシングを行い、最終的にシングル・チップを得る。

チップの劈開分離工程は、半導体又は光電分野において非常に重要な工程であり、チップに対して複雑な製造工程を行った後、チップのダイシング工程において収率を高く維持したり、チップのダイシング方法によりチップが元々有する特性に悪影響を与えたり、ダイシング速度が遅すぎる場合にコストが高くなりすぎたりしてチップの生産に与える影響が非常に大きくなる虞がある。

透明基板のダイシング工程では、一般にレーザー又はダイヤモンドカッターにより切れ目を入れて劈開を行い、チップを分離させる。しかし、従来の劈開加工方式は、基板のサイズが大きい場合、ダイシング工程を行った後のダイシング歩留りが大幅に低下する虞がある。

従来の劈開装置は、高速で回転している劈開装置の下方に設けられた所定の位置へウェハーを載置してから、サーボモータによりリードスクリューを回転させ、カッターベースを所定の高さまで下降させ、劈開アクチュエータによりカッターに対して作用力を与え、ウェハーの所定の箇所へカッターを当てて劈開を行う。ウェハーを劈開した後、サーボモータによりリードスクリューを反転させてカッターベースを上昇させた後、ウェハーを横方向へ移動させてウェハーのもう一つの劈開箇所に対して劈開作業を行う。科学技術の発展に伴い、チップサイズが次第に小さくなる一方、ウェハーサイズは次第に大きくなっている。ウェハーが２インチ、４インチ、さらには６インチまで大型化した場合、劈開の難易度が高まる上、それに伴い収率が低下する虞がある。

上述した従来のウェハー劈開装置は、ウェハーの劈開分離を行うことができるが、サーボモータによりリードスクリューを駆動させてカッターベースを昇降させ、劈開アクチュエータを駆動してカッターに作用力を加え、実際に使用する際、ウェハーの劈開速度が遅いため、作業効率が好ましくないという欠点がある。さらに、このようなダイシング方式を利用した場合、ウェハーの被切込み面に不連続に断裂が発生してバリや剥落などが発生することがあり、特に、カッターの刃が鈍くなったときにウェハーの被切込み面が割れたり損壊したりする虞がある。
本発明の目的は、従来、劈開分離工程を行うときの欠点が無いカッター装置及びダイシング方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、保持機構及びロールカッター機構を備えるとともに、半導体素子のダイシング工程に用いるカッター装置であって、前記保持機構は、第１の保持部材と、前記第１の保持部材に対応した第２の保持部材と、を有し、前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材の上に前記半導体素子を載置し、前記ロールカッター機構は、前記半導体素子の切込み部位に沿って切込みを行うロールカッター部材を有し、前記ロールカッター部材は、劈開先端部を有し、前記ロールカッター機構及び／又は前記保持機構は、相対移動が可能であり、前記ロールカッター機構の前記劈開先端部は、前記半導体素子の前記切込み部位に対して回転しながら劈開を行うことを特徴とするカッター装置が提供される。

前記ロールカッター機構は、駆動部材を有し、前記駆動部材は、前記ロールカッター部材に接続され、前記半導体素子の被切込み方向に沿って前記ロールカッター部材の軸心を水平移動させることが好ましい。

前記保持機構は、前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材に接続された駆動部材を有し、前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材は、前記駆動部材の駆動により前記半導体素子の被切込み方向を前記ロールカッター部材の軸心に沿って水平移動させることが好ましい。

前記ロールカッター機構の前記ロールカッター部材の移動に伴い変位する画像検視機構をさらに備え、前記画像検視機構の画像検視方向は、前記ロールカッター部材の水平移動方向に沿って移動し、前記画像検視機構は、前記半導体素子の前記切込み部位に対応し、前記半導体素子の前記切込み部位を画像により検視することが好ましい。

前記保持機構は保持ステージであり、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との間には、前記半導体素子の前記切込み部位に対応した空隙領域が設けられることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の第２の形態によれば、半導体素子をカットするダイシング方法であって、（ａ）保持機構の第１の保持部材と、前記第１の保持部材に対応した第２の保持部材との上に半導体素子を載置するステップと、（ｂ）ロールカッター機構のロールカッター部材を前記半導体素子の切込み部位に対応させるステップと、（ｃ）前記ロールカッター機構及び／又は前記保持機構は、相対移動し、前記ロールカッター部材の劈開先端部が回転しながら前記半導体素子の前記切込み部位に対して劈開を行うステップ、とを含むことを特徴とするダイシング方法が提供される。

ステップ（ｂ）において、前記ロールカッター機構は、駆動部材を有し、前記駆動部材は、前記ロールカッター部材に接続され、前記半導体素子の被切込み方向に沿って前記ロールカッター部材の軸心を水平移動させることが好ましい。

ステップ（ｃ）において、前記ロールカッター機構の前記ロールカッター部材の移動に伴い変位する画像検視機構をさらに備え、前記画像検視機構の画像検視方向は、前記ロールカッター部材の水平移動方向で移動し、前記画像検視機構が、前記半導体素子の前記切込み部位に対応し、前記半導体素子の前記切込み部位を画像により検視することが好ましい。

ステップ（ａ）において、前記保持機構は保持ステージであり、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との間には、前記半導体素子の前記切込み部位に対応した空隙領域が設けられることが好ましい。

ステップ（ｂ）において、前記保持機構は、前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材に接続された駆動部材を有し、前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材は、前記駆動部材により前記半導体素子の被切込み方向を前記ロールカッター部材の軸心に沿って水平移動させることが好ましい。

本発明のカッター装置及びダイシング方法は、ロールカッター機構のロールカッター部材がウェハーに接触しながら移動し、ロールカッター機構により保持機構上の半導体ウェハーを劈開し、本発明のロールカッター部材は、半導体ウェハー上に回転しながら行う劈開が点接触方式であるため、ウェハーのサイズが変化してもウェハーの劈開に悪影響を与えず、本発明の回転しながら劈開する方式は、上から下方向へかけて劈開分離を行う従来技術と異なり、劈開の動作によりずれが発生することがなく、斜めにカットされたり、肩落ちしたりするなどの問題が発生しないため、製造工程の収率を高めることができる。さらに、本実施形態のロールカッター部材は、カット作業において往復水平移動し、半導体ウェハー上の劈開深さと受ける力とを均等に保ち、断裂が不連続となったり、切断面にバリや剥落などが発生したりすることを防ぐことができる。そのため、半導体ウェハーをカットする際の精密度及び安定性を有効に高めることができる。

さらに、本発明の画像検視機構は、ロールカッター機構のロールカッター部材の移動に伴って変位し、半導体素子の切込み部位の状態を画像により検視し、切込み部位の劈開が成功したか否かの瑕疵の有無を判断し、スループットの収率を高めることができる。

図１は本発明の一実施形態によるカッター装置を示す模式図である。 図２は本発明の一実施形態によるカッター装置を別の方向から見たときの状態を示すもう一つの模式図である。 図３は本発明の一実施形態によるダイシング工程を行う際の半導体素子を示す模式図である。 図４は本発明の一実施形態によるダイシング工程を示す流れ図である。 図５は本発明の他の実施形態によるカッター装置を示す模式図である。 図６は本発明の他の実施形態によるダイシング工程を示す流れ図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態によるカッター装置１００は、半導体ウェハーの後工程において、ウェハーを劈開分離して所定形状に形成する。カッター装置１００は、保持機構１、ロールカッター機構２及び画像検視機構３を含む。図１〜図３に示すように、保持機構１は、第１の保持部材１１と、第１の保持部材１１に対応したロールカッター機構２と、を含む保持ステージである。第１の保持部材１１及び第２の保持部材１２は、半導体素子Ｃを保持するために用い、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２との間には、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に対応した空隙領域Ｇが設けられている。本実施形態の半導体素子Ｃは、青色ＬＥＤウェハー（即ち、青色ＬＥＤ光電素子）であり、当業者なら分かるように、ｐ型層と、ｎ型層と、めっきされた離型層と、を含む。離型層の表面には、ダイヤモンドカッター又はレーザーのスクライプ線が設けられている。

ロールカッター機構２は、ロールカッター部材２１と、ロールカッター部材２１を水平移動させる駆動部材２２と、を含む。実際に操作する際、ロールカッター部材２１は、図示するように、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に沿って回転しながら劈開を行う。ロールカッター部材２１の駆動部材２２は、ロールカッター部材２１を水平移動させるために用いる。本実施形態のロールカッター部材２１の劈開先端部２１１は、図１に示す形状だけに限定されるわけではなく、ここでは最適な態様だけを例示しており、実際には製造工程の必要に応じて変更してもよい。

画像検視機構３は、図示するように、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２との間に形成された空隙領域Ｇの下方に配置された撮像レンズ３１を含む。本実施形態の画像検視機構３及び撮像レンズ３１は、ロールカッター機構２のロールカッター部材２１の移動に伴い変位する。画像検視機構３の撮像レンズ３１の画像検視方向Ｄ１は、ロールカッター部材２１の水平移動方向Ｄ２に伴って移動し、その画像検視は、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に対応し、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１の状態を画像により検視する。

本実施形態の前工程においてすでに設けられた複数のスクライブラインを有する半導体素子Ｃ（青色ＬＥＤウェハー）を保持機構１へ載置して固定する。離型層は第１の保持部材１１及び第２の保持部材１２上に設置され、切込み部位Ｃ１は、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２との間に設けられた空隙領域Ｇに対応し、ロールカッター部材２１は、ロールカッター機構２の駆動部材２２により駆動され、等速（例えば、１秒当り２５０ｍｍの速度）で水平移動する。ロールカッター部材２１の軸心は、半導体素子Ｃの被切込み方向Ｄ３に沿って水平移動し、同一方向を維持しながら移動する。ロールカッター部材２１の劈開先端部２１１は、ウェハーの切込み部位Ｃ１に接触し、等速で回転しながら劈開を行う。本実施形態は、等速で回転しながらウェハーに接触し、半導体素子Ｃを劈開する。ロールカッター部材２１は、回転しながら半導体素子Ｃを劈開する方式が点接触式劈開であるため、ウェハーサイズを変更しても劈開工程に悪影響を与えることがない。本発明の単一経路の回転カット方式は、上から下方向へかけて劈開分離を行う従来技術と異なり、劈開の動作によってもずれが生じることがなく、斜めにカットされたり、肩落ちしたりするなどの問題が発生しない。そのため、製造工程の収率を高めることができる。さらに、ロールカッター部材２１のカット作業において往復水平移動し、半導体素子Ｃ上の劈開深さと受ける力とを均等に保ち、断裂が不連続となったり、切断面にバリや剥落などが発生したりすることを防ぐことができる。そのため、半導体素子Ｃをカットする際の精密度及び安定性を有効に高めることができる。

さらに、画像検視機構３及びその撮像レンズ３１は、ロールカッター機構２のロールカッター部材２１の移動に伴って変位し、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１の状態を画像により検視し、切込み部位Ｃ１の劈開が成功したか否かの瑕疵の有無を判断し、スループットの収率を高めることができる。

図４を参照する。図４に示すように、本実施形態のダイシング方法は、まず、保持機構１の第１の保持部材１１と、第１の保持部材１１に対応した第２の保持部材１２との上に半導体素子Ｃを載置する（ステップＳ１）。続いて、ロールカッター機構２のロールカッター部材２１を半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に対応させる（ステップＳ２）。その後、ロールカッター機構２の駆動部材２２によりロールカッター部材２１の軸心を、半導体素子Ｃの被切込み方向Ｄ３に沿って水平移動させる。ロールカッター部材２１の劈開先端部２１１は、切込み部位Ｃ１に対して回転しながら劈開を行う（ステップＳ３）。画像検視機構３の撮像レンズ３１の画像検視方向Ｄ１は、ロールカッター部材２１の水平移動方向Ｄ２で移動し、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に対応し、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１の状態を画像により検視する。

図５を参照する。図５に示すように、本実施形態のカッター装置１００ａの構造は、上述の実施形態と略同じであり、添付の例示のための図面では、同一の部分に同一の符号を付してある。図５に示すように、本実施形態のカッター装置１００ａは、上述の実施形態と同様に保持機構１ａ、ロールカッター機構２ａ及び画像検視機構３を含むが、以下の点で異なる。本実施形態の保持機構１ａは、第１の保持部材１１ａと、第１の保持部材１１ａに対応した第２の保持部材１２ａと、第１の保持部材１１ａ及び第２の保持部材１２ａを移動させるために用いる駆動部材１３ａと、を含む移動可能な保持ステージである。第１の保持部材１１ａ及び第２の保持部材１２ａは、上述の実施形態と同様に半導体素子Ｃを載置するために用い、第１の保持部材１１ａと第２の保持部材１２ａとの間には、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に対応した空隙領域Ｇが設けられている。

図５に示すように、ロールカッター機構２ａは、ロールカッター部材２１ａを含み、ロールカッター部材２１ａは、劈開先端部２１１ａを含む。ロールカッター機構２ａは、対応して移動することが可能なように保持機構１ａの上方に配置され、ロールカッター部材２１ａは、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に沿って劈開を行う機能を有する。本実施形態のロールカッター部材２１ａの劈開先端部２１１ａは、図５の形状だけに限定されるわけではなく、実際の製造工程の必要に応じて選択してもよく、ここでは最適な態様だけを示している。

本実施形態において、第１の保持部材１１ａ及び第２の保持部材１２ａは、駆動部材１３ａにより等速で水平移動し、半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１は、ロールカッター部材２１ａの軸心に沿って水平移動し、同一方向の移動が維持される。ロールカッター部材２１ａの劈開先端部２１１ａは、ウェハーの切込み部位Ｃ１に接触して劈開を行うが、その劈開原理及び方式は上述の実施形態に略同じであるためここでは詳述しない。

図６を参照する。図６に示すように、本実施形態の他の実施形態によるダイシング方法は、まず、半導体素子（半導体ウェハー）Ｃを保持機構１ａの第１の保持部材１１ａと、第１の保持部材１１ａに対応した第２の保持部材１２ａとの上に載置し（ステップＳ１'）、続いて、ロールカッター機構２ａのロールカッター部材２１ａを半導体素子Ｃの切込み部位Ｃ１に対応させ（ステップＳ２'）、その後、保持機構１ａの駆動部材１３ａにより第１の保持部材１１ａ及び第２の保持部材１２ａを移動させ、半導体素子Ｃの被切込み方向Ｄ３をロールカッター部材２１ａの軸心に沿って水平移動させ、ロールカッター部材２１ａの劈開先端部２１１ａが回転しながら切込み部位Ｃ１を劈開する（ステップＳ３'）。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１ 保持機構
１ａ 保持機構
２ ロールカッター機構
２ａ ロールカッター機構
３ 画像検視機構
１１ 第１の保持部材
１１ａ 第１の保持部材
１２ 第２の保持部材
１２ａ 第２の保持部材
１３ａ 駆動部材
２１ ロールカッター部材
２１ａ ロールカッター部材
２２ 駆動部材
３１ 撮像レンズ
１００ カッター装置
１００ａ カッター装置
２１１ 劈開先端部
２１１ａ 劈開先端部
Ｃ 半導体素子
Ｃ１ 切込み部位
Ｄ１ 画像検視方向
Ｄ２ 水平移動方向
Ｄ３ 被切込み方向
Ｇ 空隙領域
Ｒ１ 回動方向

Claims (10)

1. 保持機構及びロールカッター機構を備えるとともに、半導体素子のダイシング工程に用いるカッター装置であって、
   前記保持機構は、第１の保持部材と、前記第１の保持部材に対応した第２の保持部材と、を有し、前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材の上に前記半導体素子を載置し、
   前記ロールカッター機構は、前記半導体素子の切込み部位に沿って切込みを行うロールカッター部材を有し、前記ロールカッター部材は、劈開先端部を有し、
   前記ロールカッター機構及び／又は前記保持機構は、相対移動が可能であり、前記ロールカッター機構の前記劈開先端部は、前記半導体素子の前記切込み部位に対して回転しながら劈開を行うことを特徴とするカッター装置。
2. 前記ロールカッター機構は、駆動部材を有し、
   前記駆動部材は、前記ロールカッター部材に接続され、前記半導体素子の被切込み方向に沿って前記ロールカッター部材の軸心を水平移動させることを特徴とする請求項１に記載のカッター装置。
3. 前記保持機構は、前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材に接続された駆動部材を有し、
   前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材は、前記駆動部材の駆動により前記半導体素子の被切込み方向を前記ロールカッター部材の軸心に沿って水平移動させることを特徴とする請求項１に記載のカッター装置。
4. 前記ロールカッター機構の前記ロールカッター部材の移動に伴い変位する画像検視機構をさらに備え、
   前記画像検視機構の画像検視方向は、前記ロールカッター部材の水平移動方向に沿って移動し、
   前記画像検視機構は、前記半導体素子の前記切込み部位に対応し、前記半導体素子の前記切込み部位を画像により検視することを特徴とする請求項１に記載のカッター装置。
5. 前記保持機構は保持ステージであり、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との間には、前記半導体素子の前記切込み部位に対応した空隙領域が設けられることを特徴とする請求項１に記載のカッター装置。
6. 半導体素子をカットするダイシング方法であって、
   （ａ）保持機構の第１の保持部材と、前記第１の保持部材に対応した第２の保持部材との上に半導体素子を載置するステップと、
   （ｂ）ロールカッター機構のロールカッター部材を前記半導体素子の切込み部位に対応させるステップと、
   （ｃ）前記ロールカッター機構及び／又は前記保持機構は、相対移動し、前記ロールカッター部材の劈開先端部が回転しながら前記半導体素子の前記切込み部位に対して劈開を行うステップ、とを含むことを特徴とするダイシング方法。
7. ステップ（ｂ）において、
   前記ロールカッター機構は、駆動部材を有し、
   前記駆動部材は、前記ロールカッター部材に接続され、前記半導体素子の被切込み方向に沿って前記ロールカッター部材の軸心を水平移動させることを特徴とする請求項６に記載のダイシング方法。
8. ステップ（ｃ）において、
   前記ロールカッター機構の前記ロールカッター部材の移動に伴い変位する画像検視機構をさらに備え、
   前記画像検視機構の画像検視方向は、前記ロールカッター部材の水平移動方向で移動し、
   前記画像検視機構が、前記半導体素子の前記切込み部位に対応し、前記半導体素子の前記切込み部位を画像により検視することを特徴とする請求項６に記載のダイシング方法。
9. ステップ（ａ）において、
   前記保持機構は保持ステージであり、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との間には、前記半導体素子の前記切込み部位に対応した空隙領域が設けられることを特徴とする請求項６に記載のダイシング方法。
10. ステップ（ｂ）において、
    前記保持機構は、前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材に接続された駆動部材を有し、
    前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材は、前記駆動部材により前記半導体素子の被切込み方向を前記ロールカッター部材の軸心に沿って水平移動させることを特徴とする請求項６に記載のダイシング方法。