JP3663670B2 - 半導体ウエハの分割装置 - Google Patents
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Description
【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 (3)
- 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。
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