JP2014107518A - 脆性材料基板のスクライブ用治具、スクライブ方法及び分断方法 - Google Patents

脆性材料基板のスクライブ用治具、スクライブ方法及び分断方法 Download PDF

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Abstract

【課題】縦方向及び横方向に整列して形成された機能領域を有する脆性材料基板を、機能領域を損傷することなくスクライブできるようにすること。
【解決手段】脆性材料基板である半導体ウエハ１０をスクライブする際に、平板状のスクライブ用治具２０を用いる。スクライブ用治具２０は半導体ウエハ１０のスクライブ予定ラインのピッチと同一ピッチの格子状の領域の中心に夫々保護穴２１を有している。そして治具２０の保護穴２１に半導体ウエハ１０の機能領域が対応するように位置合わせを行って接触させ、スクライブ予定ラインに沿ってスクライブする。こうすればスクライブ時に機能領域１１がスクライブ用治具２０に直接接触しないので、機能領域を損傷することなく半導体ウエハ１０をスクライブすることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は半導体ウエハ等の脆性材料基板であって、縦方向及び横方向に整列して形成されている多数の機能領域（デバイス領域ともいう）を有する基板を機能領域毎にスクライブする際のスクライブ用治具、スクライブ方法及び分断方法に関するものである。
半導体チップは、半導体ウエハに形成された素子領域を、その領域の境界位置で分断することにより製造される。従来、ウエハをチップに分断する場合には、ダイシング装置によってダイシングブレードを回転させて、切削によって半導体ウエハを小さく切断していた。
しかしダイシング装置を用いる場合には切削による排出屑を排出するための水が必要であり、その水や排出屑が半導体チップの性能へ悪影響を与えないように半導体チップへの保護を施し、水や排出屑を洗浄するための洗浄工程が必要となる。従って工程が複雑となり、コスト削減や加工時間が短縮できないという欠点があった。又ダイシングブレードを用いた切削によって膜が剥がれたり欠けが生じるなどの問題が生じる。又微小な機械構造を有するＭＥＭＳ基板においては、水の表面張力による構造の破壊が引起こされるため水が使用できず、ダイシングによって分断できないといった問題が生じていた。
特許文献１には、半導体ウエハをスクライブ予定ラインに沿ってスクライブし、ブレイク装置用によりブレイクする基板ブレイク装置が提案されている。ブレイクの対象となる半導体ウエハには、整列して多数の機能領域が形成されているものとする。分断する場合には、まず半導体ウエハに機能領域の間に等しい間隔を隔てて縦方向及び横方向にスクライブラインを形成する。その後スクライブラインが形成された面を下面として受け刃上に配置し、スクライブされた基板の真上からスクライブラインに沿ってブレードを押下することによってブレイクしていた。
特開２００４−３９９３１号公報
しかし半導体ウエハ等の脆性材料基板をスクライブする場合に、機能領域が形成されている面からだけでなく、その裏面からスクライブし、その後基板を反転させてブレイクすることを求められる場合もある。図１（ａ）はこのような場合にスクライブする前のスクライブ装置に載置された半導体ウエハの断面図を示している。本図に示すように、半導体ウエハ１０１の基板側からスクライブする場合には、半導体ウエハ１０１の上の機能面１０２のうち機能領域１０２ａ，１０２ｂ間にスクライブラインを形成する際に、機能領域を有する機能面を吸着テーブル１０３に接触させて半導体ウエハ１０１を保持する。しかしスクライビングホイール１０４に所定の荷重をかけて転動させると、機能領域１０２ａ，１０２ｂに圧力が加わって損傷してしまうという問題点があった。
又図１（ｂ）に示すように機能面をダイシングテープ１０５に貼り付けて吸着テーブル１０３上に配置した場合には、スクライブ時に圧力が加わるだけでなく、ダイシングテープ１０５より引き剥がすときにも半導体ウエハ上の機能領域が損傷する可能性があるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、半導体ウエハの機能領域に力が加わらないようにして半導体ウエハをスクライブするためのスクライブ用治具、これを用いたスクライブ方法及び分断方法を提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明の脆性材料基板のスクライブ方法は、一方の面が縦方向及び横方向に整列して形成された多数の機能領域を有する機能面であり、他方の面が基板面である脆性材料基板をスクライブするスクライブ方法であって、前記脆性材料基板の基板面の格子状のスクライブ予定ラインと同一ピッチの格子状の領域の夫々の中心位置に前記機能領域より大きい保護穴を形成した平板状のスクライブ用治具を用いて、前記脆性材料基板の機能領域が該スクライブ用治具の保護穴に含まれるように脆性材料基板の機能面と前記スクライブ用治具とを接触させ、前記脆性材料基板の基板面より、前記スクライブ予定ラインに沿って格子状にスクライブラインを形成するものである。
この課題を解決するために、本発明のスクライブ用治具は、一方の面が縦方向及び横方向に整列して形成された多数の機能領域を有する機能面であり、他方の面が基板面である脆性材料基板をスクライブするスクライブ用治具であって、平板状であり、前記脆性材料基板の格子状のスクライブ予定ラインと同一ピッチの領域の夫々の中心位置に設けられた前記機能領域より大きい保護穴を有するものである。
ここで前記脆性材料基板の機能面の機能領域が前記夫々の保護穴に含まれるように前記脆性材料基板を保持する複数のホルダを更に有するようにしてもよい。
この課題を解決するために、本発明の脆性材料基板の分断方法は、一方の面が縦方向及び横方向に整列して形成された多数の機能領域を有する機能面であり、他方の面が基板面である脆性材料基板をスクライブし、分断する分断方法であって、前記脆性材料基板の基板面の格子状のスクライブ予定ラインと同一ピッチの格子状の領域の夫々の中心位置に前記機能領域より大きい保護穴を形成した平板状のスクライブ用治具を用いて、前記脆性材料基板の機能領域が該スクライブ用治具の保護穴に含まれるように脆性材料基板の機能面と前記スクライブ用治具とを接触させ、前記脆性材料基板の基板面より、前記スクライブ予定ラインに沿って格子状にスクライブラインを形成し、前記スクライブされた脆性材料基板を反転させ、形成されたスクライブラインに沿ってブレイクすることによって分断するものである。
このような特徴を有する本発明によれば、脆性材料基板の機能領域にスクライブ用治具の保護穴が対応するように位置合わせしてスクライブしているため、スクライブの際にも機能領域は治具やテーブルに接触することがなくなる。そのため機能領域が損傷することはなく、脆性材料基板をスクライブラインに沿ってスクライブすることができる。又このようにしてスクライブした脆性材料基板を反転させてブレイクすることによって、機能面を損傷することなく分断することができる。
図１は従来の半導体ウエハのスクライブ時の状態を示す断面図である。 図２は本発明の実施の形態のスクライブの対象となる半導体ウエハの一例を示す図である。 図３は本発明の実施の形態によるスクライブ時に用いられるスクライブ用治具を示す正面図及び一点鎖線の部分Ａを拡大した断面図である。 図４はスクライブ用治具に半導体基板を位置合わせした状態を示す正面図である。 図５はこの実施の形態においてスクライブ用治具を用いて半導体ウエハをスクライブする状態を示す断面図である。
次に本発明の実施の形態について説明する。この実施の形態の半導体においてはブレイクの対象となる基板をシリコン半導体ウエハとする。図２（ａ）は略円形のシリコン半導体ウエハ１０の機能面、図２（ｂ）はその裏面である基板側の面を示している。半導体ウエハ１０の製造工程で機能面１０Ａにはｘ軸，ｙ軸に平行なラインに沿って縦横に列をなして格子状に多数の機能領域１１が形成されている。この機能領域１１は通常一定のピッチで等間隔を隔てて設けられており、例えば、機械構成部品、センサ、アクチュエータ等を作り込んだＭＥＭＳ機能領域である。そして各機能領域毎に分断して半導体チップとするために、図２（ｂ）に示すように機能領域が形成されていない基板側の面１０Ｂに一点鎖線で示すように、スクライブ装置によって縦方向にスクライブ予定ラインＳy1〜Ｓyn、横方向にスクライブ予定ラインＳx1〜Ｓxmを形成するものとする。これらのスクライブ予定ラインは格子状であり、その間に多数の長方形の領域が形成される。そして機能面１０Ａ側ではこの長方形の領域の中央に夫々機能領域１１が位置している。
本実施の形態では、半導体ウエハ１０をスクライブする際にスクライブ用の治具２０を用いる。このスクライブ用治具２０は図３（ａ）に正面図、図３（ｂ）にＡで示す領域の拡大断面図を示すように、正方形の平板の金属製治具であって、例えば厚さを数ｍｍ程度とする。この治具２０は半導体ウエハ１０の各機能領域を含む領域に対応する位置に、ｘ方向及びｙ方向のラインに沿って縦横に整列させて多数の長方形の保護穴２１を形成している。この保護穴２１はスクライブ時に半導体ウエハ１０の機能領域１１に力が加わらないようにするため機能領域１１より大きく、ここでは貫通孔とする。
又図３に示すように治具２０の一方の面には基板固定用のホルダがその周囲の辺に沿って４箇所設けられている。ホルダ２２−１〜２２−４は図４に示すように治具２０に半導体ウエハ１０を取付けたときに半導体ウエハ１０の周囲を保持して位置決めし、半導体ウエハ１０が移動しないようにするためのホルダである。ホルダ２２−１〜２２−４は図３（ｂ）に示すように断面がＬ字形のものとしてもよく、又弾性を有する部材で構成されていてもよい。
さてスクライブ用治具２０を用いて半導体ウエハ１０をスクライブする場合には、スクライブ用治具２０を図示しないスクライブ装置のテーブル上に配置する。そして図４に示すように、半導体ウエハ１０の機能面１０Ａをスクライブ用治具２０に接触するように載置し、スクライブ用治具２０の保護穴２１に半導体ウエハ１０の機能領域１１が完全に含まれるように位置決めする。そしてホルダ２２−１〜２２−４により半導体ウエハ１０が変位しないように正確に位置決めする。図５はこのように配置したときの断面図であり、全ての機能領域１１は保護穴２１に対応する位置となり、スクライブ用治具２０には直接接触しなくなる。スクライブ装置のテーブルは通常のテーブルであってもよく、又空気を吸引することによって治具や半導体ウエハを保持する吸着テーブルであってもよい。
こうして位置決めを行った後、スクライブ装置によって基板面１０Ｂにスクライビングホイール３１を転動させてスクライブすると、図５に示すように半導体ウエハ１０に荷重が加わるが、機能領域１１に対応する部分には保護穴２１が設けられているため、機能領域１１はスクライブ時にも損傷することはない。こうして半導体ウエハ１０をスクライブ予定ラインＳx1〜Ｓxm，Ｓy1〜Ｓynに沿ってスクライブすることで、スクライブラインを形成することができる。
そして半導体ウエハ１０を反転させ、図示しないブレイク装置によって全てのスクライブラインに沿ってブレイクを行う。こうすれば夫々機能領域を含む多数のＭＥＭＳチップに分断することができる。
尚この実施の形態では、治具２０の多数の保護穴２１を貫通孔として半導体ウエハの機能領域１１を保護できるようにしているが、スクライブ時に半導体ウエハ１０の機能領域１１が治具２０に直接接触しなければ足りるので、貫通孔でなく、任意の深さの穴としてもよい。
又この実施の形態ではスクライブ用治具にＬ字状のホルダを設けている。しかしスクライブ用治具の保護穴に半導体ウエハの機能領域を正確に位置決めし、保持することができればよく、この形状に限定されるものではない。又テーブルが吸着テーブルであって空気を吸引することにより保護穴２１を介して半導体ウエハを確実に吸着して固定できる場合には、ホルダは設けなくてもよい。又通常のテーブルであっても治具２０に位置決めした後、保護テープなどで半導体ウエハの周囲を保持することとすれば、ホルダは必ずしも設けておく必要はない。
更にこの実施の形態では、基板としてシリコン半導体ウエハについて説明しているが、本発明は炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）、サファイア基板、ＬＴＣＣ基板等の種々の脆性材料基板にも適用することができる。
本発明は保護すべき機能面の裏面から脆性材料基板をスクライブする際に、機能領域を損傷することなくスクライブすることができるため、機能領域が形成された基板のスクライブ装置に有効に適用することができる。
１０ 半導体ウエハ
１０Ａ 機能面
１１ 基板面
１１ 機能領域
Ｓx1〜Ｓxm，Ｓy1〜Ｓyn スクライブ予定ライン
２０ スクライブ用治具
２１ 保護穴
２２−１〜２２−４ ホルダ
３０ テーブル
３１ スクライビングホイール

Claims (4)

  1. 一方の面が縦方向及び横方向に整列して形成された多数の機能領域を有する機能面であり、他方の面が基板面である脆性材料基板をスクライブするスクライブ方法であって、
    前記脆性材料基板の基板面の格子状のスクライブ予定ラインと同一ピッチの格子状の領域の夫々の中心位置に前記機能領域より大きい保護穴を形成した平板状のスクライブ用治具を用いて、前記脆性材料基板の機能領域が該スクライブ用治具の保護穴に含まれるように脆性材料基板の機能面と前記スクライブ用治具とを接触させ、
    前記脆性材料基板の基板面より、前記スクライブ予定ラインに沿って格子状にスクライブラインを形成する脆性材料基板のスクライブ方法。
  2. 一方の面が縦方向及び横方向に整列して形成された多数の機能領域を有する機能面であり、他方の面が基板面である脆性材料基板をスクライブするスクライブ用治具であって、
    平板状であり、前記脆性材料基板の格子状のスクライブ予定ラインと同一ピッチの領域の夫々の中心位置に設けられた前記機能領域より大きい保護穴を有するスクライブ用治具。
  3. 前記脆性材料基板の機能面の機能領域が前記夫々の保護穴に含まれるように前記脆性材料基板を保持する複数のホルダを更に有する請求項２記載のスクライブ用治具。
  4. 一方の面が縦方向及び横方向に整列して形成された多数の機能領域を有する機能面であり、他方の面が基板面である脆性材料基板をスクライブし、分断する分断方法であって、
    前記脆性材料基板の基板面の格子状のスクライブ予定ラインと同一ピッチの格子状の領域の夫々の中心位置に前記機能領域より大きい保護穴を形成した平板状のスクライブ用治具を用いて、前記脆性材料基板の機能領域が該スクライブ用治具の保護穴に含まれるように脆性材料基板の機能面と前記スクライブ用治具とを接触させ、
    前記脆性材料基板の基板面より、前記スクライブ予定ラインに沿って格子状にスクライブラインを形成し、
    前記スクライブされた脆性材料基板を反転させ、形成されたスクライブラインに沿ってブレイクすることによって分断する脆性材料基板の分断方法。
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