JP3663670B2

JP3663670B2 - 半導体ウエハの分割装置

Info

Publication number: JP3663670B2
Application number: JP13350595A
Authority: JP
Inventors: 正博山本; 晋二吉原; 純朋猪俣; 一則大元
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JPH08323737A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウエハに形成された可動部又は突起部を有する機能素子をチップに分割する時に機能素子の形成面にシリコン屑が付着するのを防止すると共に、機能素子の分割を簡単な方法で容易に行う半導体ウエハの分割装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来技術に係る半導体ウエハの分割装置は、粘着シートに貼り付けた半導体ウエハを、ダイシングカット装置にて、該粘着シートに貼り付けた面を連続面として残して垂直に切断するハーフカットによるものと、半導体ウエハの全厚みを垂直に切断するフルカットによるもののいずれかで半導体ウエハのカットを行い、ダイシングカット後のダイシングラインに沿って応力を加えて分割する装置として広く知られている。
【０００３】
例えば、特開平３−１７７０５１公報では、軟質粘着シートに接着した半導体ウエハを、該半導体ウエハの少なくとも該シートに接着した面を連続面として残して垂直に切断した後、上記軟質粘着シートと該シートを配置するステージとの間に流体を供給して上記連続面を切り、上記半導体ウエハを複数のペレットに分割し、上記軟質粘着シートを引き伸ばすことを特徴とする「半導体ウエハの切断方法及びその装置」に関する技術が開示されている。
【０００４】
一方、トランジスタ型加速度センサや圧力センサなどの可動部を有する機能素子や半導体集積回路の高密度化に伴い、多層配線でエアーブリッジ構造などの機械的強度に問題のある突起部を有する機能素子を分割する技術においては、半導体ウエハを粘着シート上に置きダイシングカット装置にてカットしている。
【０００５】
しかし、カットにより発生するシリコンの切り屑を除去する際、機能素子を破壊したりすることがあり、また、切断能力の向上及び加工熱の放出目的で大量の切削水を流しながら半導体ウエハをチップに分割する方法では切削水の圧力や表面張力により機能素子が破壊され、正常な動作をしなくなる等の問題がある。
【０００６】
これに対して、特開平２−１０６９４７公報ではエアーブリッジ構造の機能素子の空洞部にレジストを埋め込み、更に上部に保護層であるレジストを塗布して硬化した状態でダイシングカットを行い、エアーブリッジ構造の破壊を防止すると共に、オゾン雰囲気中で紫外線照射によりレジストを除去する「半導体装置の製造方法」に関する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平３−１７７０５１公報により開示された技術では、軟質粘着シートがブレードに摩擦抵抗を与えてブレードの寿命を短くするといった問題や、軟質接着シートからペレットが剥離するといった問題はある程度解決されるものの、分割時に発生するシリコン屑が素子に付着し、該シリコン屑を除去する時に素子を傷付けたり破損する等の問題が生じている。
【０００８】
さらに、上記特開平２−１０６９４７公報に開示された方法では、紫外線の当たらない領域にはレジストが残ったりすることがあり、そのレジストを完全に除去する好ましい方法がなく、可動部を有する機能素子においてはレジスト塗布時にレジストの粘性やスピンナの回転（角速度）により可動部が破損し、機能素子が正常な動作をしなくなる等の問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、可動部や突起部を有する機能素子が形成された半導体ウエハをチップに分割する装置において、機能素子を保護するためにレジスト塗布やオゾン雰囲気での紫外線照射によるレジスト除去等の工程を経ることなく、且つチップに分割する際に発生するシリコン屑により機能素子の機能を損なうような不具合を解消し、容易に且つ高い歩留りで、機能素子が形成された半導体ウエハをチップに分割する半導体ウエハの分割装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、少なくとも可動部又は突起部を有する機能素子が形成された半導体ウエハを複数のチップに分割する半導体ウエハの分割装置において、前記可動部又は突起部を有する機能素子が形成された半導体ウエハを搭載する当該可動部又は突起部が接触しない形状を有するダイシング治具と、前記ダイシング治具に搭載された半導体ウエハをダイシングした後に貼付するための、その周縁に環状体を有する軟質粘着シートと、前記半導体ウエハが貼付された軟質粘着シートを取り付ける凹面型の治具と、前記凹面型の治具に取り付けられた半導体ウエハが貼付された軟質粘着シートの環状体を保持する押さえ治具と、前記凹面具の治具の凹面と前記半導体ウエハを貼付した軟質粘着シートとでなす空間を吸引する第１の排気装置と、前記軟質粘着シートが取り付けられた状態で、前記凹面型の治具全体を前記半導体ウエハが貼付けされた面が下となるように反転させる反転手段と、前記半導体ウェアの機能素子の形成面に被せるドーム型治具と、前記ドーム型治具と前記凹面型の治具とでなす空間の空気を排気する第２の排気装置と、を具備し、前記反転手段によって、前記凹面型治具の前記半導体ウエハが貼付けされた面が下とされた状態で、前記第１の排気装置の吸引により前記軟質粘着シートを前記凹面型の治具の凹面に沿って湾曲させ、前記半導体ウエハの全面に均一な応力をかけて複数のチップに分割するとともに、この分割によって生じるシリコン屑を、前記ドーム型治具及び前記第２の排気装置の吸引によって回収することを特徴とする半導体ウエハの分割装置が提供される。
そして、第２の態様によれば、上記第１の態様において、前記押さえ治具と前記ドーム型治具との合わせ面に、前記ドーム型治具の内部を前記第２の排気装置にて排気する際の前記シリコン屑の排出を速やかに行うための外部の空気を流入させる空気流通路を更に設けることを特徴とする半導体ウエハの分割装置が提供される。
さらに、第３の態様によれば、上記第１又は第２の態様において、前記第２の排気装置により前記ドーム型治具の内部の空気を排気する際の吸引力を、前記シリコン屑の自重落下を促進させるように調整する調整弁を更に具備することを特徴とする半導体ウエハの分割装置が提供される。
【００１７】
【作用】
即ち、本発明の第１の態様による半導体ウエハの分割装置では、ダイシング治具に上記可動部又は突起部を有する機能素子が該可動部又は突起部が接触しないように搭載され、ダイシングされた後に、その周縁に環状体を有する軟質粘着シートに貼付される。そして、凹面型の治具に前記半導体ウエハが貼付された軟質粘着シートが取り付けられ、更に押さえ治具により、この凹面型の治具に取り付けられた半導体ウエハが貼付された軟質粘着シートの環状体が保持される。さらに、第の排気装置により上記凹面具の治具の凹面と前記半導体ウエハを貼付した軟質粘着シートとでなす空間が吸引され、反転手段により前記軟質粘着シートが取り付けられた状態で前記凹面型の治具全体が前記半導体ウエハが貼付けされた面が下となるように反転され、ドーム型治具が前記半導体ウェアの機能素子の形成面に被せられ、第２の排気装置により前記ドーム型治具と前記凹面型の治具とでなす空間の空気が排気される。そして、特に前記反転手段によって、前記凹面型治具の前記半導体ウエハが貼付けされた面が下とされた状態で、前記第１の排気装置の吸引により前記軟質粘着シートが前記凹面型の治具の凹面に沿って湾曲され、前記半導体ウエハの全面に均一な応力がかけられて複数のチップに分割され、この分割によって生じるシリコン屑が前記ドーム型治具及び前記第２の排気装置の吸引によって回収される。
そして、第２の態様による半導体ウエハの分割装置では、上記第１の態様において、空気流通路を介して前記押さえ治具と前記ドーム型治具との合わせ面に、前記ドーム型治具の内部を前記第２の排気装置にて排気する際の前記シリコン屑の排出を速やかに行うための外部の空気が流入される。従って、上記ドーム型治具の内部を第２の排気装置にて排気する際の該シリコン屑の排出が効率よく速やかに行なわれる。
さらに、第３の態様によれば、上記第１又は第２の態様において、調整弁により、前記第２の排気装置により前記ドーム型治具の内部の空気を排気する際の吸引力が前記シリコン屑の自重落下を促進させるように調整される。従って、治具凹面と軟質粘着シートの空間の排気量がバランス良く制御され、シリコン屑の自重落下を促進する作用とチップに分割する時の応力緩和作用を損なうことなく機能することができる。
【００２４】
このような構成により従来のレジストを塗布して硬化させ、ダイシングカット後、オゾン雰囲気中で紫外線照射によりレジストを除去しチップに分割する等の工程を必要とせずに、ダイシング治具を用いてダイシングカット装置にてハーフカットした半導体ウエハを凹面型の治具と排気装置を利用して湾曲させる。このとき、分割によって発生するシリコン屑を自重落下させると共に、さらに自重落下を促進させる手段をとることで機能素子を破壊することなく容易に且つ均一なチップに高歩留りで分割することができる。
【００２５】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１（ａ）乃至（ｄ），図２，図３は本発明の半導体ウエハの分割装置の構成を示す図である。この図１（ａ）乃至（ｄ）に示されるように、この半導体ウエハの分割装置は、可動部又は突起部２を有する機能素子３が形成された半導体ウエハ１を複数のチップに分割するものである。
【００２６】
本装置は、上記可動部又は突起部２を有する機能素子３が形成された半導体ウエハ１を搭載する当該可動部又は突起部２が接触しない形状を有するダイシング治具４と、真空チャックポート１５と、真空チャックステージ１６と、上記ダイシング治具４に搭載された半導体ウエハ１をブレード１４によりダイシングした後に貼付するための、その周縁に環状体５を有する軟質粘着シート６と、この半導体ウエハ１が貼付された軟質粘着シート６を取付する凹面型の治具７と、この凹面型の治具７に取り付けられた半導体ウエハ１が貼付された軟質粘着シート６の環状体５を保持する押さえ治具１７と、凹面型の治具７の凹面８と上記半導体ウエハ１を貼付した軟質粘着シート６とでなす空間９を吸引する排気装置１３と、上記排気装置１３により上記半導体ウエハ１が貼付された軟質粘着シート６と凹面型の治具７とでなす空間９の吸引する際に吸引量を制御する調整弁２１と、上記半導体ウエハ１が貼付された軟質粘着シート６と凹面型の治具７とでなす空間を気密にするシールリング１２とで構成されている。
【００２７】
さらに、図２に示されるように、本装置は、上記半導体ウエハ１の機能素子３の形成面に被せるドーム型治具１１と、上記ドーム型治具１１と上記凹面型の治具７とでなす空間の空気を排気して上記半導体ウエハ１を分割する時に発生するシリコン屑１０の自重落下を促進させる排気装置１３とを更に有している。さらに、上記凹面型の押さえ治具７とドーム型治具１１との合わせ面に、外部の空気を流入させ、上記半導体ウエハを分割する時に発生するシリコン屑を自重落下させ、上記ドーム型治具１１の内部を排気装置１９にて排気ポート１８を介して排気する際の該シリコン屑１０の排出を速やかに行うための空気流通路２０が更に設けられている。そして、上記排気装置１９により上記ドーム型治具１１の内部の空気を排気する際の吸引力を、上記半導体ウエハ１をチップに分割する時に発生するシリコン屑１０の自重落下を促進させるように調整する調整弁２２を更に有している。
【００２８】
また、図３に示されるように、可動部及び突起部３を有する円形の半導体ウエハ１が貼り付けられた円形の軟質粘着シート６は、円形の凹面型の治具７に搭載され、その環状体５が円形の押え治具１７とシールリング１２により固定されるようになっている。そして、排気ポート１８は図示のごとく凹面型の治具７の側面に配設されている。尚、上記軟質粘着シート６の大きさ及び形状は、上記凹面型の治具７の大きさ及び形状するものであれば、上記したものに限定されないことは勿論である。
【００２９】
以下、図１乃至図３を参照して、このような構成の半導体ウエハの分割装置により実際に半導体ウエハを分割する工程を説明する。
図１（ａ）に示されるように、可動部又は突起部２を有する機能素子３が形成された半導体ウエハ１を、可動部又は突起部２を有する機能素子３が接触しない形状を有するダイシング治具４に、当該半導体ウエハ１の機能素子３の形成面を対向させて搭載する。そして、ダイシング治具４に設けられた真空チャックポート１５を介してのダイシングカット装置の真空チャックステージ１６からの吸引力により、上記半導体ウエハ１をダイシング治具４に固定した後、ダイシング治具４の平面に対向させた面を接続面として残してダイシングカット装置のブレード１４にて半導体ウエハ１に溝入れをする。上記軟質粘着シート６のダイジング治具４への固定は、上記真空吸着に限定されないことは勿論である。さらに、本実施例では、上記半導体ウエハ１の切断にダイシング法を採用したが、これに限らずスクライビング法やレーザー光線による切断でもよい。
【００３０】
そして、図１（ｂ）に示されるように、ブレード１４にて切断した半導体ウエハ１の面を純粋な窒素ガスを利用して清浄化した後、その面に環状体６が周縁に貼り付けられた軟質粘着シート６を貼り、ダイシングカット装置の真空チャックステージ１６の吸引力を解除することで、表面に凹部を設けたダイシング治具４より、環状体５と軟質粘着シート６に貼り付けられたダイシング済みの半導体ウエハ１を取り外す。
【００３１】
さらに、図１（ｃ），図３に示されるように、環状体５が周縁に貼付された軟質粘着シート６に貼り付けたダイシング済みの半導体ウエハ１を凹面型の治具７に取り付け、環状体５の保持部を有する押さえ治具１７にて固定する。このとき凹面型の治具７の凹面８と半導体ウエハ１を貼った粘着シート６との空間９はシールリング１２にて気密に保たれる構造となっている。
【００３２】
そして、図１（ｄ）に示されるように、ダイシング済みの半導体ウエハ１を凹面型の治具７に取り付けた後、凹面型の治具７全体を１８０度反転させる。そして、凹面型の治具７の内部に設けられた排気ポート１８と、外部の排気装置１３を接続し、空間９を真空状態にすることで、半導体ウエハ１と該半導体ウエハ１を貼り付けた軟質粘着シート６を治具の凹面８に沿って湾曲させ、半導体ウエハ１全面のダイシングラインに均一な応力をかけ、精度良く所定のサイズのチップに分割する。この時、排気装置１３の配管経路に取り付けられた調節弁２１により、空間９の真空引き速度を調整することでウエハ面が治具７の凹面部に吸着し湾曲する速度を制御する。即ち、半導体ウエハ１１が急激に湾曲することを防止することで、ダイシングラインに急激な応力を与えることなく最適な分割応力を与える。湾曲速度と分割応力並びに凹面８の曲率半径は、ダイシングカットのハーフカットの深さやチップの分割サイズに合わせて、予めシュミレーションにより最適条件を決定する。また、分割により発生するシリコン屑は自重落下にて、機能素子の表面に付着することなく落下し、機能素子への悪影響はない。
【００３３】
しかし、こうしてチップに分割された機能素子を顕微鏡を用いて２００倍程度に拡大して観察すると、ダイシングライン近傍に非常に細かいシリコン屑の付着が観察される。これらを回収するため図２に示す内部がドーム状に加工されたドーム型治具１１に、ダイシング済みの半導体ウエハ１を貼り付けた環状体５及び該環状体５の押さえ治具１７等を取り付けた凹面型の治具７全体を被せて、外部の排気装置１９にてドーム状治具１１内部の空気を排気する。
【００３４】
このときドーム型治具１１の凹面型の治具７との合わせ面には外部の空気が少量流通することができるように、放射状に空気流通路２０が施されており、ドーム内部の空気は排気装置により常にドーム外部に引かれている。即ち、分割によって発生したシリコン屑１０は自重落下の作用と相俟って、排気装置１９の吸引力とで、速やかに半導体ウエハ１０表面より離脱させることができ、この時、凹面型の治具７の空間９を真空引きする排気装置１３の排気速度とシリコン屑の自重落下を促進させる排気装置１９の排気速度を調整弁２２により制御する。これらにより、チップ化された機能素子のダイシングライン近傍に付着しようとする細かいシリコン屑を速やかに且つ確実に外部へ排出することができる。
【００３５】
以上説明したように、本発明では、可動部又は突起部を有する機能素子が形成された半導体ウエハを、表面に凹部を設けたダイシング治具を用いて半導体ウエハをダイシングカットした後、環状体の周縁に貼り付けられた軟質粘着シートをダイシング済みの半導体ウエハに貼り、この環状体を凹面型の治具に取り付け、気密に保たれた治具の凹面部を真空引きすることで、半導体ウエハを治具の凹面に沿って湾曲させ、ダイシングラインに応力を集中させることができる為、半導体ウエハの全面にわたりウエハの損傷がなくクラックのない、均一なチップに分割することができ、品質上の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、チップに付着するシリコン屑においても、シリコン屑自体の自重落下を利用する事と、その自重落下を促進させる、治具を併用することで、機能素子への悪影響を皆無にし、可動部又は突起部を有する機能素子が形成された半導体ウエハのチップ分割を高歩留りで行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、可動部や突起部を有する機能素子が形成された半導体ウエハをチップに分割する装置において、機能素子を保護するためにレジスト塗布やオゾン雰囲気での紫外線照射によるレジスト除去等の工程を経ることなく、且つチップに分割する際に発生するシリコン屑により、機能素子の機能を損なうような不具合を解消し、容易に且つ高い歩留りで、機能素子が形成された半導体ウエハをチップに分割する半導体ウエハの分割装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体ウエハの分割装置の構成及び作用を説明するための図である。
【図２】半導体ウエハの分割時に発生するシリコン屑の排出を促進する治具をさらに備えた半導体ウエハの分割装置の断面図である。
【図３】本発明の半導体ウエハ分割治具とダイシング治具の斜視図である。
【符号の説明】
１…半導体ウエハ、２…可動部又は突起部、３…機能素子、４…ダイシング治具、５…環状体、６…軟質粘着シート、７…凹面型の治具、８…凹面、９…凹面空間、１０…シリコン屑、１１…ドーム型治具、１２…シールリング、１３，１９…排気装置、１４…ブレード、１５…真空チャックポート、１６…真空チャックステージ、１７…押さえ治具、１８…排気ポート、２０…空気流通路、２１，２２…調整弁

Claims

少なくとも可動部又は突起部を有する機能素子が形成された半導体ウエハを複数のチップに分割する半導体ウエハの分割装置において、
前記可動部又は突起部を有する機能素子が形成された半導体ウエハを搭載する当該可動部又は突起部が接触しない形状を有するダイシング治具と、
前記ダイシング治具に搭載された半導体ウエハをダイシングした後に貼付するための、その周縁に環状体を有する軟質粘着シートと、
前記半導体ウエハが貼付された軟質粘着シートを取り付ける凹面型の治具と、
前記凹面型の治具に取り付けられた半導体ウエハが貼付された軟質粘着シートの環状体を保持する押さえ治具と、
前記凹面具の治具の凹面と前記半導体ウエハを貼付した軟質粘着シートとでなす空間を吸引する第１の排気装置と、
前記軟質粘着シートが取り付けられた状態で、前記凹面型の治具全体を前記半導体ウエハが貼付けされた面が下となるように反転させる反転手段と、
前記半導体ウェアの機能素子の形成面に被せるドーム型治具と、
前記ドーム型治具と前記凹面型の治具とでなす空間の空気を排気する第２の排気装置と、
を具備し、
前記反転手段によって、前記凹面型治具の前記半導体ウエハが貼付けされた面が下とされた状態で、前記第１の排気装置の吸引により前記軟質粘着シートを前記凹面型の治具の凹面に沿って湾曲させ、前記半導体ウエハの全面に均一な応力をかけて複数のチップに分割するとともに、この分割によって生じるシリコン屑を、前記ドーム型治具及び前記第２の排気装置の吸引によって回収することを特徴とする半導体ウエハの分割装置。
前記押さえ治具と前記ドーム型治具との合わせ面に、前記ドーム型治具の内部を前記第２の排気装置にて排気する際の前記シリコン屑の排出を速やかに行うための外部の空気を流入させる空気流通路を更に設けることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハの分割装置。
前記第２の排気装置により前記ドーム型治具の内部の空気を排気する際の吸引力を、前記シリコン屑の自重落下を促進させるように調整する調整弁を更に具備することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半導体ウエハの分割装置。