JP2020009827A - デバイスチップの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】個々のデバイスチップに分割されたウエーハがピックアップ工程に搬送される前に、抗折強度が低下したデバイスチップを検出できるデバイスチップの検査方法を提供する。【解決手段】デバイスチップの検査方法は、複数のデバイス６が分割予定ライン４によって区画され表面に形成されたウエーハ２をダイシングテープ１０に貼着すると共にウエーハ２を収容する開口部８ａを有するフレーム８でダイシングテープ１０の外周を支持するフレーム支持工程と、フレーム８に支持されたウエーハ２を個々のデバイスチップ６’に分割する分割工程と、分割されたウエーハ２をフレーム８と共に水槽２８に浸漬し超音波を付与する超音波付与工程と、デバイスチップ６’を検査して適正なデバイスチップ６’と損傷したデバイスチップ６’とを選別する検査工程とから少なくとも構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、デバイスチップの品質を検査するデバイスチップの検査方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割された各デバイスチップは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハの表面に形成される複数のデバイスは、ステッパー、ＣＶＤ、拡散炉等の幾多の工程で作り込まれていくが、全てのデバイスが適正に機能するわけではなく不良品となるデバイスが存在し、デバイスが完成したウエーハはプローバ等によって検査され、不良品となるデバイスにはマークが敷設されて良品と区別される（たとえば特許文献１参照。）。

特開平１−１５４２８号公報

また、良品のデバイスであってもウエーハを個々のデバイスチップに分割すると外周にクラック、欠けが発生してデバイスチップの抗折強度が低下して不良品となる場合がある。

しかし、個々のデバイスチップに分割されたウエーハはピックアップ工程に搬送され抗折強度の低下によって不良品となったデバイスチップを排除することができず、電気機器に組み込まれるという問題がある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、個々のデバイスチップに分割されたウエーハがピックアップ工程に搬送される前に抗折強度が低いデバイスチップを検出できるデバイスチップの検査方法を提供することである。

上記課題を解決するために本発明が提供するのは以下のデバイスチップの検査方法である。すなわち、デバイスチップの品質を検査するデバイスチップの検査方法であって、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハをダイシングテープに貼着すると共にウエーハを収容する開口部を有するフレームでダイシングテープの外周を支持するフレーム支持工程と、フレームに支持されたウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、分割されたウエーハをフレームと共に水槽に浸漬し超音波を付与する超音波付与工程と、デバイスチップを検査して適正なデバイスチップと損傷したデバイスチップとを選別する検査工程と、から少なくとも構成されるデバイスチップの検査方法である。

本発明が提供するデバイスチップの検査方法は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハをダイシングテープに貼着すると共にウエーハを収容する開口部を有するフレームでダイシングテープの外周を支持するフレーム支持工程と、フレームに支持されたウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、分割されたウエーハをフレームと共に水槽に浸漬し超音波を付与する超音波付与工程と、デバイスチップを検査して適正なデバイスチップと損傷したデバイスチップとを選別する検査工程と、から少なくとも構成されているので、個々のデバイスチップに分割されたウエーハがピックアップ工程に搬送されても、損傷したデバイスチップを排除することができ、抗折強度が低いデバイスチップが電気機器に組み込まれることがない。

（ａ）ウエーハ、フレームおよびダイシングテープの斜視図、（ｂ）フレーム支持工程が実施された状態を示す斜視図。 ダイシング装置を用いて分割工程を実施している状態を示す斜視図。 レーザー加工装置を用いて分割工程を実施している状態を示す斜視図。 超音波付与工程を実施する状態を示す斜視図。 検査工程を実施している状態を示す斜視図。 ピックアップ装置の斜視図。 ピックアップ工程を実施している状態を示す断面図。

以下、本発明のデバイスチップの検査方法の好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図示の実施形態では、まず、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハをダイシングテープに貼着すると共にウエーハを収容する開口部を有するフレームでダイシングテープの外周を支持するフレーム支持工程を実施する。

図１（ａ）には、フレーム支持工程でダイシングテープに貼着するウエーハ２が示されている。シリコン等を素材とする円盤状のウエーハ２の表面２ａは格子状の分割予定ライン４によって複数の矩形領域に区画され、複数の矩形領域のそれぞれにはＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス６が形成されている。また、図１（ａ）には、ウエーハ２を収容する開口部８ａを有する環状のフレーム８と、このフレーム８に外周が支持されたダイシングテープ１０とが示されている。そして、図示の実施形態のフレーム支持工程では、図１（ｂ）に示すとおり、粘着性を有するダイシングテープ１０にウエーハ２の裏面２ｂを貼着し、ダイシングテープ１０を介してフレーム８でウエーハ２を支持する。なお、ウエーハ２の表面２ａをダイシングテープ１０に貼着してもよい。

フレーム支持工程を実施した後、フレーム８に支持されたウエーハ２を個々のデバイスチップに分割する分割工程を実施する。分割工程は、たとえば図２に一部を示すダイシング装置１２を用いて実施することができる。

ダイシング装置１２は、ウエーハ２を吸引保持するチャックテーブル（図示していない。）と、チャックテーブルに吸引保持されたウエーハ２を切削する切削手段１４とを備える。チャックテーブルは、回転自在に構成されていると共に、図２に矢印Ｘで示すＸ軸方向に移動自在に構成されている。切削手段１４は、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向（図２に矢印Ｙで示す方向）を軸心として回転自在に構成されたスピンドル１６と、スピンドル１６の先端に固定された環状の切削ブレード１８とを含む。なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が規定する平面は実質上水平である。

分割工程では、まず、ウエーハ２の表面２ａを上に向けて、チャックテーブルの上面でウエーハ２を吸引保持する。次いで、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン４に、高速回転させた切削ブレード１８の刃先を表面２ａから裏面２ｂに至るまで切り込ませると共に、切削手段１４に対してチャックテーブルを相対的にＸ軸方向に加工送りすることによって、ウエーハ２を完全に分割する深さの分割溝２０を分割予定ライン４に沿って形成する分割溝形成加工を施す。

そして、分割予定ライン４のＹ軸方向の間隔の分だけ、チャックテーブルに対して切削ブレード１８を相対的にＹ軸方向に割り出し送りしながら分割溝形成加工を繰り返し、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン４のすべてに沿って分割溝２０を形成する。また、チャックテーブルを９０度回転させた上で、割り出し送りしながら分割溝形成加工を繰り返し、先に分割溝２０を形成した分割予定ライン４と直交する分割予定ライン４のすべてに沿って分割溝２０を形成する。このようにして分割工程を実施し、ダイシングテープ１０を介してフレーム８に支持されたウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割する。

また、分割工程においては、図３に一部を示すレーザー加工装置２２を用いて、分割予定ライン４に沿ってレーザー光線ＬＢを照射し、ウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割してもよい。レーザー加工装置２２を用いる場合は、ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢの集光点を分割予定ライン４の内部に位置づけてレーザー光線ＬＢをウエーハ２に照射し、分割予定ライン４に沿ってウエーハ２の内部に格子状に改質層２４を形成した後、ダイシングテープ１０を拡張すること等によりウエーハ２に外力を付与して、ウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割することができる。

分割工程を実施するためのレーザー加工装置は、改質層２４を形成するための上述のレーザー加工装置２２に限定されず、ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハ２の上面（表面２ａでも裏面２ｂでもよい。）に位置づけてレーザー光線をウエーハ２に照射し、アブレーション加工によって分割予定ライン４に沿って格子状に加工溝を形成するタイプのレーザー加工装置であってもよい。あるいは、ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ライン４に位置づけてレーザー光線をウエーハ２に照射し、ウエーハ２の厚み方向に延びる細孔と細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルを分割予定ライン４に沿って格子状に形成するタイプのレーザー加工装置を分割工程に用いることもできる。

分割工程を実施した後、分割されたウエーハ２をフレーム８と共に水槽に浸漬し超音波を付与する超音波付与工程を実施する。超音波付与工程は、たとえば図４に示す超音波付与装置２６を用いて実施することができる。超音波付与装置２６は、水が貯留された水槽２８と、水槽２８内の水に浸漬された超音波振動子３０とを備える。なお、図４では、水槽２８内の水面を符号Ｓで示し、分割された個々のデバイスチップを符号６’で示している。

図４を参照して説明を続けると、超音波付与工程では、まず、分割されたウエーハ２をフレーム８と共に水槽２８の水に浸漬し、超音波振動子３０の上面に載せる。次いで、超音波振動子３０を作動させ、分割されたウエーハ２に超音波（たとえば、周波数２８ｋＨｚ、出力２００Ｗ）を所定時間（たとえば３分間）付与する。そうすると、分割工程において外周に微細なクラックや欠けが発生したデバイスチップ６’には、これらのクラック等を起点として更にクラックが伸長する。すなわち、分割工程において外周に微細なクラックや欠けが発生した抗折強度の低いデバイスチップ６’は、超音波付与工程において損傷することになる。

超音波付与工程を実施した後、デバイスチップ６’を検査して適正なデバイスチップ６’と損傷したデバイスチップ６’とを選別する検査工程を実施する。検査工程は、たとえば図５に示すとおり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動自在に構成された撮像手段３２と、撮像手段３２に電気的に接続された表示手段３４とを用いて実施することができる。

検査工程では、撮像手段３２をＸ軸方向およびＹ軸方向に適宜移動させながら、デバイスチップ６’を撮像手段３２で順次撮像し、撮像手段３２で撮像したデバイスチップ６’の画像を順次表示手段３４に表示させる。そして、表示手段３４に表示させたデバイスチップ６’の画像に基づいて、損傷していない適正なデバイスチップ６’と、損傷したデバイスチップ６’とを選別する。図５の表示手段３４の中央部分には、２個のクラック３６が発生している損傷デバイスチップ６’が示されている。このように損傷デバイスチップ６’を検出した場合には、たとえばウエーハ２に形成された結晶方位を示すノッチ、またはフレーム８に形成された切り欠きに挟まれたフラット部を基準として、損傷デバイスチップ６’のＸ座標およびＹ座標を記憶手段（図示していない。）に記憶させる。また、損傷デバイスチップ６’に不良のマークを付けてもよい。

図示の実施形態では、検査工程を実施した後、適正デバイスチップ６’と損傷デバイスチップ６’とに分けて、ダイシングテープ１０からデバイスチップ６’をピックアップするピックアップ工程を実施する。ピックアップ工程は、たとえば、図６および図７に示すピックアップ装置３８を用いて実施することができる。ピックアップ装置３８は、ダイシングテープ１０を拡張して、隣接するデバイスチップ６’同士の間隔を拡張する拡張手段４０と、デバイスチップ６’を吸着して搬送するピックアップコレット４２（図７参照。）とを備える。

図６に示すとおり、拡張手段４０は、円盤状の基板４４と、基板４４の上面から上方に延びる円筒状の拡張ドラム４６と、基板４４の上面周縁部から周方向に間隔をおいて上方に延びる複数の第一のエアシリンダ４８と、第一のエアシリンダ４８のそれぞれの上端に連結された環状の保持部材５０と、保持部材５０の外周縁部に周方向に間隔をおいて配置された複数のクランプ５２とを含む。拡張ドラム４６の内径はウエーハ２の直径よりも大きく、拡張ドラム４６の外径はフレーム８の内径よりも小さい。また、保持部材５０の外径および内径はフレーム８の外径および内径に対応しており、保持部材５０の平坦な上面にフレーム８が載せられるようになっている。

図７を参照して説明すると、複数の第一のエアシリンダ４８は、保持部材５０の上面が拡張ドラム４６の上端とほぼ同じ高さの基準位置と、保持部材５０の上面が拡張ドラム４６の上端よりも下方に位置する拡張位置との間で、拡張ドラム４６に対して相対的に保持部材５０を昇降させるようになっている。なお、図７には、保持部材５０が基準位置に位置する場合における拡張ドラム４６を実線で示し、保持部材５０が拡張位置に位置する場合の拡張ドラム４６を二点鎖線で示している。

図６および図７に示すとおり、拡張ドラム４６の内部には、デバイスチップ６’を押し上げる押し上げ手段５４が配置されている。この押し上げ手段５４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動自在に構成された第二のエアシリンダ５６と、第二のエアシリンダ５６によって上下方向に移動されるプッシュロッド５８とが配置されている。

図７に示すピックアップコレット４２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向および上下方向に移動自在に構成されている。また、ピックアップコレット４２には吸引手段が接続されており、ピックアップコレット４２の先端下面でデバイスチップ６’を吸着するようになっている。

図７を参照して説明を続けると、ピックアップ工程では、まず、個々のデバイスチップ６’に分割されたウエーハ２を上に向けて、基準位置に位置する保持部材５０の上面にフレーム８を載せる。次いで、複数のクランプ５２でフレーム８を固定する。次いで、保持部材５０を拡張位置に下降させることによって、ダイシングテープ１０に放射状張力を作用させる。そうすると、図７に二点鎖線で示すとおり、ダイシングテープ１０に貼着されているデバイスチップ６’同士の間隔が拡張する。

次いで、ピックアップ対象のデバイスチップ６’の上方にピックアップコレット４２を位置づけると共に、ピックアップ対象のデバイスチップ６’の下方に押し上げ手段５４を位置づける。次いで、押し上げ手段５４のプッシュロッド５８を伸張させてデバイスチップ６’を下方から押し上げる。また、ピックアップコレット４２を下降させ、ピックアップコレット４２の先端下面でデバイスチップ６’の上面を吸着する。次いで、ピックアップコレット４２を上昇させ、デバイスチップ６’をダイシングテープ１０から剥離しピックアップする。次いで、ピックアップしたデバイスチップ６’をトレー等の所定の搬送位置に搬送する。そして、このようなピックアップ作業をすべてのデバイスチップ６’に対して順次行う。ピックアップ作業を行う際は、記憶手段に記憶させた損傷デバイスチップ６’の座標に基づいて、適正なデバイスチップ６’と損傷したデバイスチップ６’とに分けて搬送する。

以上のとおり図示の実施形態では、抗折強度が低いデバイスチップ６’は超音波付与工程において損傷するので、個々のデバイスチップ６’に分割されたウエーハ２がピックアップ工程に搬送される前に、検査工程において抗折強度が低い損傷デバイスチップ６’を容易に検出することができる。したがって、個々のデバイスチップ６’に分割されたウエーハ２がピックアップ工程に搬送されても、検査工程において検出した損傷デバイスチップ６’の座標に基づいて、または不良のマークに基づいて、損傷デバイスチップ６’を排除することができるため、抗折強度が低いデバイスチップ６’が電気機器に組み込まれるのが防止される。

２：ウエーハ
２ａ：ウエーハの表面
２ｂ：ウエーハの裏面
４：分割予定ライン
６：デバイス
６’：デバイスチップ
８：フレーム
８ａ：フレームの開口部
１０：ダイシングテープ
２８：水槽

Claims (1)

1. デバイスチップの品質を検査するデバイスチップの検査方法であって、
   複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハをダイシングテープに貼着すると共にウエーハを収容する開口部を有するフレームでダイシングテープの外周を支持するフレーム支持工程と、
   フレームに支持されたウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、
   分割されたウエーハをフレームと共に水槽に浸漬し超音波を付与する超音波付与工程と、
   デバイスチップを検査して適正なデバイスチップと損傷したデバイスチップとを選別する検査工程と、
   から少なくとも構成されるデバイスチップの検査方法。