JP4479402B2 - ダイシングラインの位置決め方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイシングラインの位置決め方法に関するものである。

半導体ウエハのダイシングカットの際には、ウエハの表面側からスクライブ上のアライメントマーク（スクライブテグ）で位置合わせを行いカットする方法が一般的に用いられている。

しかし、図９に示すように基板の表面に力学量センサのような梁構造体（可動部）１００を形成した場合、当該梁構造体（可動部）１００を保護すべく図１０に示すようにウエハの表面に粘着テープ１０１を貼った状態でウエハ裏面側（ウエハでの梁構造体形成面とは反対の面）からダイシングカットを行う必要がある（特許文献１等）。この時、アライメント方法としては、図１０に示すように、ウエハの表面側においてシリコンを透過する波長の光を発する光源１０２を用いてウエハ裏面側において撮像装置１０３により撮像して図１１に示すように梁構造体（可動部）１００の形状（輪郭）で位置合わせを行う。即ち、梁構造体１００の形状のエッジで位置検出を行って所定のダイシングラインに沿ってダイシングカットする。

この梁構造体（可動部）１００が図９に示すような基板の裏面に開口する凹部１０４によって作られる場合においては、シリコンを透過する光により梁構造体１００を投影することができるため、画像が鮮明でウエハ裏面の状態にかかわらず高い精度を確保することができる。

しかし、図１２に示すように、梁構造体１００の下に支持基板１１０が存在する場合には、シリコンを透過する光が支持基板１１０を透過するため、ウエハ裏面の状態により散乱が発生し、精度よく梁構造体１００の形状（輪郭）を認識することが困難であった。
特開２０００−２２３４４６号公報

本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、積層基板における支持基板の透過光を用いて高精度にダイシングラインの位置を決定することができるようにすることにある。

請求項１に記載のダイシングラインの位置決め方法は、半導体装置を多数作り込んだウエハ状の積層基板における半導体層に粘着テープを貼り付ける第１工程と、ウエハ状の積層基板の半導体層側に配した光源からの支持基板を透過した光をウエハ状の積層基板の支持基板側に配した撮像手段に入力して画像を取得する第２工程と、取得した画像から画像認識にて半導体層上に配した複数のマークの中心位置を求めるとともに、これらの中心位置を結ぶ線と当該線に対し直交する線にて直交２軸座標系を作り、この直交２軸座標において、それら中心位置からダイシングラインの位置を決定する第３工程と、を備えている。

よって、積層基板の支持基板を透過した光により撮像手段において撮像され、その後に画像認識することで高精度にダイシングラインの位置を決定することができる。つまり、従来では支持基板を透過した光は支持基板の表面状態により散乱が発生し可動部の形状を精度よく認識することが困難であったが、本発明においては画像認識にて半導体層上に配した複数のマークの中心位置、並びに上記直交２軸座標を求めてダイシングラインの位置を精度よく決定することができる。

ここで、請求項２に記載のように、請求項１に記載のダイシングラインの位置決め方法においてマークはボンディングパッドであると、既存のボンディングパッドを容易にマークとして用いることができる。

また、請求項３に記載のように、請求項１に記載のダイシングラインの位置決め方法においてマークは専用のマークであると、任意の形状や個数のマークを任意の位置に配置することができる。

また、請求項４に記載のように、請求項３に記載のダイシングラインの位置決め方法において専用のマークは金属よりなるものであると、マークの位置を求めやすくなる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１，２，３には、本実施形態における半導体加速度センサを示す。図１は、半導体加速度センサの平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線での断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線での断面図である。

図２，３において、積層基板１としてＳＯＩ基板を用いており、ＳＯＩ基板は支持基板（シリコン基板）２の上に埋込酸化膜（ＳｉＯ₂膜）３を介してシリコン層４を配置することにより構成されている。積層基板（ＳＯＩ基板）１での埋込酸化膜３における所定領域が除去され空洞５が形成されており、この空洞５は横方向（水平方向）に延びている。また、積層基板（ＳＯＩ基板）１でのシリコン層４には、溝６が形成され、この溝６は縦方向に延び、かつ、空洞５に達している。この空洞５および溝６を用いて、図１に示すように、四角枠部７、梁構造体８および固定電極部９，１０が区画形成されている。四角枠部７は積層基板（ＳＯＩ基板）１の側壁にて構成されている。

梁構造体８は、アンカー部１１，１２と、梁部１３，１４と、質量部１５と、可動電極１６，１７を備えている。固定電極部９はアンカー部９ａと固定電極９ｂからなる。同様に、固定電極部１０はアンカー部１０ａと固定電極１０ｂからなる。四角枠部７と、固定電極部９，１０のアンカー部９ａ，１０ａと、梁構造体８のアンカー部１１，１２とはその下に空洞５が無く、固定部となっている。これに対し、固定電極部９，１０の固定電極９ｂ，１０ｂ、梁構造体８の梁部１３，１４、質量部１５および可動電極１６，１７はその下に空洞５が形成されている。梁構造体８のアンカー部１１，１２には梁部１３，１４を介して質量部１５が連結支持されている。質量部１５における一方の側面からは４つの可動電極１６が突出している。また、質量部１５における他方の側面からは４つの可動電極１７が突出している。可動電極１６，１７は、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。梁部１３，１４、質量部１５および可動電極１６，１７により可動部が構成され、そのうちの質量部１５および可動電極１６，１７が力学量である加速度により基板表面に平行な方向（詳しくは図１中、Ｘ方向）に変位する。

固定電極部９に関して、アンカー部９ａの側面から４つの固定電極９ｂが突出している。固定電極９ｂは、可動電極１６の一方の側面と対向している。同様に、固定電極部１０に関して、アンカー部１０ａの側面から４つの固定電極１０ｂが突出している。固定電極１０ｂは、可動電極１７の一方の側面と対向している。

固定電極部９におけるアンカー部９ａの上面にはアルミパッド１８が形成され、同アルミパッド１８によりボンディングワイヤーを通して固定電極９ｂが外部と電気的に接続される。また、固定電極部１０におけるアンカー部１０ａの上面にはアルミパッド１９が形成され、同アルミパッド１９によりボンディングワイヤーを通して固定電極１０ｂが外部と電気的に接続される。さらに、梁構造体８におけるアンカー部１２の上面にはアルミパッド２０が形成され、同アルミパッド２０によりボンディングワイヤーを通して可動電極１６，１７が外部と電気的に接続される。

このように本実施形態の半導体装置としての半導体加速度センサは、半導体材料よりなる支持基板２の上に埋込絶縁膜としての埋込酸化膜３を介して半導体層としてのシリコン層４を配した積層基板１を用いて構成されている。また、積層基板１においてシリコン層４に可動部（梁部１３，１４、質量部１５、可動電極１６，１７）が区画形成されるとともにシリコン層４上にアルミパッド１８，１９，２０が配置されている。

上述した構成において、可動電極１６と固定電極９ｂとの間には第１のコンデンサが、また、可動電極１７と固定電極１０ｂとの間には第２のコンデンサが形成されている。可動電極１６と固定電極９ｂとの間の距離と、可動電極１７と固定電極１０ｂとの間の距離は差動的に変化して、両コンデンサの容量は差動的に変化する。この容量変化から加速度の大きさを求めることができることとなる。

次に、半導体加速度センサのダイシング工程について説明する。
図４（ａ）に示すように、半導体加速度センサを多数作り込んだウエハ状の積層基板１を用意し、支持基板２側に粘着テープ３０を貼る。一方、図４（ｂ）に示すように、フレーム３５に粘着テープ３６を貼り付ける。粘着テープ３６はシート基材３７の一面に粘着剤３８を形成したものである。粘着剤３８はＵＶ硬化性接着剤よりなる。さらに、図４（ｃ）に示すように、粘着テープ３６のシート基材３７にメタルマスク４０を配置するとともにＵＶ光を照射して粘着剤３８の所定領域（センサチップにおける梁構造体の配置予定領域）３８ａを選択的に粘着力を低下させる。これを、ダイシング装置におけるＸＹテーブルにセットする（載置する）。

そして、図４（ｃ）の粘着テープ３６に対し図４（ａ）のウエハ状の基板１を、図５（ａ）に示すように、ウエハ状の積層基板１におけるシリコン層４側（梁構造体８の形成面側）と粘着テープ３６の粘着剤３８とが当接するように貼る。さらに、図５（ｂ）に示すように、ローラ４１を用いて圧着する。粘着テープ３６の貼り付けの際に梁構造体８に対向する領域３８ａを選択的に粘着力を低下させているので、粘着剤３８が押し広げられることがなく梁構造体８（可動部）の領域に入るのを防止することができる。また、この状態においては、ダイシングカットは図８に示すごとくウエハ裏面、即ち、支持基板２側から行われるためにウエハの表面側（シリコン層４側）が下になる。

図５（ｃ）において、ウエハ下側（ウエハ状の積層基板１のシリコン層４側）には光源４２が配置されている。光源４２からは赤外光が出力され、赤外光はシリコンを透過する波長の光である。また、ウエハ上側（ウエハ状の積層基板１の支持基板２側）にはＣＣＤカメラ４３が配置されている。ＣＣＤカメラ４３にはパソコン４４が接続され、同パソコン４４にはモニタ（ディスプレイ）４５が接続されている。

この図５（ｃ）に示す設備を用いてダイシングラインの位置決めが行われる。まず、光源４２から赤外光をウエハに照射する。このウエハ（積層基板１）の支持基板２の透過光をＣＣＤカメラ４３に入力して画像を取得する。この画像を図６に示す。図６において、支持基板２を通った光は弱く梁構造体の形状（輪郭）は捉えられず、また、アルミパッド１８，１９，２０の形状が不明確ではあるが捉えられている。そして、図５（ｃ）のパソコン４４において画像処理と画像認識が行われる。具体的には、画像処理として、画像中のノイズ成分を除去した後に画像を拡大し（ゲインを上げ）、さらに、図７に示すように、画像処理後の画像から画像認識によってアルミパッド１８，１９，２０の中心位置Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３を算出する。さらに、パソコン４４において、この中心位置Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３に基づいて縦横のダイシングラインＬｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３，Ｌｄ４の位置が求められる。

具体的には、例えば、図７において各アルミパッド１８，１９，２０の中心位置Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３を結ぶ線と当該線に対し直交する線にて直交２軸座標系を作る。そして、この直交２軸座標において、アルミパッド１９の中心位置Ｐｃ３から距離Ｄ１，Ｄ２だけ離れた横のダイシングラインＬｄ１，Ｌｄ２の位置を決定する。同じく前述の直交２軸座標において、アルミパッド１９の中心位置Ｐｃ３から距離Ｄ３だけ離れた縦のダイシングラインＬｄ３の位置を決定する。さらに、前述の直交２軸座標において、アルミパッド１８の中心位置Ｐｃ１から距離Ｄ４だけ離れた、もう一方の縦のダイシングラインＬｄ４の位置を決定する。よって、ウエハ内でのセンサチップ形成領域の周囲のダイシングラインＬｄ１〜Ｌｄ４を高精度に位置決めすることができる（アライメント精度を向上させることができる）。

詳しくは、図２，３に示したように梁構造体８の下に支持基板２がある場合、ダイシングカット時にはウエハ裏側、即ち、支持基板２側からカットすることになる。この際、図５（ｃ）のごとくウエハ下側からシリコンを透過する光を照射し、透過光を上側でＣＣＤカメラ４３に取り込んだ後に画像処理を行う。画像処理後の像では位置合わせ精度が不充分であるが、更に画像認識を行うことによりアルミパッド１８，１９，２０の中心位置Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３を正確に判断してダイシングラインＬｄ１〜Ｌｄ４の位置を決定することができる。

なお、図５（ｃ）のモニタ（ディスプレイ）４５には撮像した像等が表示される。
その後、図８に示すように、ブレード６０により、ウエハ状の積層基板１の裏面（ウエハ状の積層基板１における支持基板２側）から、ダイシングラインＬｄ１〜Ｌｄ４に沿ってウエハ状の積層基板１をダイシングカットする。このとき、粘着テープ３６により切削水や切削くず等から梁構造体８（可動部）を保護しつつダイシングカットすることができる。

次に、粘着テープ３６における粘着剤３８の全域にＵＶ光を照射して粘着力を低下させた後に、粘着テープ３６を剥がすとともに粘着テープ３０を剥がす。これにより、図１〜３に示したチップを得ることができる。

以上のごとく、ダイシングラインの位置決め方法として、図５に示すように、センサを多数作り込んだウエハ状の積層基板１におけるシリコン層４に粘着テープ３６を貼り付ける（第１工程）。そして、ウエハ状の積層基板１のシリコン層４側に配した光源４２からの支持基板２を透過した光をウエハ状の積層基板１の支持基板２側に配した撮像手段としてのＣＣＤカメラ４３に入力して画像を取得する（第２工程）。さらに、取得した画像から画像認識にてシリコン層４上に配したマークとしてのアルミパッド１８，１９，２０の位置を求めるとともに、アルミパッド１８，１９，２０の位置からダイシングラインＬｄ１〜Ｌｄ４の位置を決定する（第３工程）。

よって、積層基板１の支持基板２を透過した光によりＣＣＤカメラ４３において撮像され、その後に画像認識することで高精度にダイシングラインの位置を決定することができる（ダイシングの際のアライメント精度を向上させることができる）。つまり、従来では図１２の支持基板１１０を透過した光は支持基板１１０の表面状態により散乱が発生し梁構造体の形状を精度よく認識することが困難であった（梁構造体のエッジ（輪郭）で位置検出を行っていたが、支持基板がある場合では画像処理後でも透過像が不鮮明なためエッジ（梁構造体の輪郭）で位置検出することができない）。本実施形態においては画像認識にてシリコン層４上に配したマークとしてのアルミパッド１８，１９，２０の位置（中心位置）を求めてダイシングラインの位置を精度よく決定することができる（正確な絶対位置を決めることができる）。

また、マークはボンディングパッド（アルミパッド１８，１９，２０）であるので、既存のボンディングパッドを容易にマークとして用いることができる。
また、マークとしてのボンディングパッド（アルミパッド１８，１９，２０）の中心位置Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３からダイシングラインＬｄ１〜Ｌｄ４の位置を決定するようにしたので、角形をなすボンディングパッドにおいて中心位置は精度よく検出でき、実用上好ましいものとなる。

上記実施形態においてマークはアルミパッド（アルミ製ボンディングパッド）１８，１９，２０であったが、これに代わり、マークは画像認識専用のマークであってもよい。この場合には、任意の形状や個数のマークを任意の位置に配置することができる。また、専用のマークとして金属（例えばアルミ）を用いるとよい。こうすると、マークの位置を求めやすくなる。

半導体力学量センサとして半導体加速度センサに適用したが他のセンサでもよい。さらに、センサ以外の半導体装置に適用してもよい。

実施形態における半導体加速度センサの平面図。 図１のＡ−Ａ線での縦断面図。 図１のＢ−Ｂ線での縦断面図。 （ａ）〜（ｃ）はダイシング工程を説明するための縦断面図。 （ａ）〜（ｃ）はダイシング工程を説明するための縦断面図。 撮像した像を示す図。 画像認識を説明するための像を示す図。 ダイシング工程を説明するための縦断面図。 背景技術を説明するための半導体力学量センサを示す図。 背景技術を説明するためのダイシング工程を示す縦断面図。 背景技術を説明するための撮像した像を示す図。 背景技術を説明するための半導体力学量センサを示す図。

符号の説明

１…積層基板、２…支持基板、３…埋込酸化膜、４…シリコン層、１３…梁部、１４…梁部、１５…質量部、１６…可動電極、１７…可動電極、１８…アルミパッド、１９…アルミパッド、２０…アルミパッド、３６…粘着テープ、４２…光源、４３…ＣＣＤカメラ、４４…パソコン、６０…ブレード。

Claims (4)

1. 半導体材料よりなる支持基板（２）の上に埋込絶縁膜（３）を介して半導体層（４）を配した積層基板（１）を用いて構成され、前記半導体層（４）に可動部（１３，１４，１５，１６，１７）が区画形成された半導体装置におけるダイシングラインの位置決め方法であって、
   前記半導体装置を多数作り込んだウエハ状の積層基板（１）における半導体層（４）に粘着テープ（３６）を貼り付ける第１工程と、
   前記ウエハ状の積層基板（１）の半導体層（４）側に配した光源（４２）からの前記支持基板（２）を透過した光を前記ウエハ状の積層基板（１）の支持基板（２）側に配した撮像手段（４３）に入力して画像を取得する第２工程と、
   前記取得した画像から画像認識にて前記半導体層（４）上に配したマーク（１８，１９，２０）の中心位置（Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３）を求めるとともに、これらの中心位置（Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３）を結ぶ線と当該線に対し直交する線にて直交２軸座標系を作り、この直交２軸座標において、それら中心位置（Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３）からダイシングライン（Ｌｄ１〜Ｌｄ４）の位置を決定する第３工程と、
   を備えたことを特徴とするダイシングラインの位置決め方法。
2. 前記マークはボンディングパッド（１８，１９，２０）であることを特徴とする請求項１に記載のダイシングラインの位置決め方法。
3. 前記マークは専用のマークであることを特徴とする請求項１に記載のダイシングラインの位置決め方法。
4. 前記専用のマークは金属よりなることを特徴とする請求項３に記載のダイシングラインの位置決め方法。

Images