JP5515679B2 - 基板のダイシング方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体ウエハや脆性材料基板などの基板をダイシング装置でダイシングする方法に関するものである。

従来より、回路部などが形成された基板を個片に分割するため、ダイシング装置が用いられている。ダイシング装置は、図９に示すように、ダイシングテーブル１０の上にダイサーシート１１を介して基板１２を固定し、テーブル１０の上方にダイシングブレード１３を配置し、ダイシングブレード１３を回転させながら、ダイシングテーブル１０をダイシングラインと平行移動させることで、ダイシングを行うものである。従来のダイシング方法は、基板１２の一方端から他方端にかけてダイシングブレード１３を個片サイズ ｗと同一幅で順送りしながら、平行にダイシングしている。しかしながら、脆性材料よりなる基板１２においては、ダイシングブレード１３を間にして左右の基板面積のバランスが崩れると、面積の小さい方の基板側面にダメージが集中し、クラックやチッピングの原因となる。

そこで、特許文献１には、半導体素子形成の終了した半導体ウエハをダイシングして個々のチップに分割する際に、最初にウエハの略中心線をダイシングし、次にダイシングした半片ウエハの中心線をダイシングする方法を繰り返すようにした、半導体ウエハのダイシング方法が開示されている。この先行技術では、半導体ウエハのチッピングやクラックの発生、ブレード破損を抑制するために、ブレード側面に加わる力を左右均等にしており、その手段としてダイシング時の左右のウエハ面積を均等にしている。したがって、ダイシング開始から面積均等ダイシングを行っている。

先行技術に示されたダイシング方法は、クラックやチッピングの抑制に有効であるが、ダイシング幅の大きい段階では、ダイサーシートに固定されている基板面積も大きいため、基板へのダメージが生じにくい。したがって、先行技術の方法は過剰品質になっている。

また、先行技術のダイシング方法では、基板の幅方向におけるダイシングブレードの動きがジグザグになると共に、ダイシングブレードの移動ピッチが多段階で変化する。特許文献１の図１では、９本のダイシングを行う例を示しているが、実際の基板ではこれより遙に多い本数のダイシングが必要となるため、ダイシングブレードの動きが非常に複雑になる。一般のダイシング装置においては、ダイシングピッチを設定できるチャンネル数に限りがある。先行技術の方法では、多くの種類のダイシング幅を要するため、チャンネル数も多く必要となり、ダイシング装置が高価となる。

特開平４−２４５６６３号公報

本発明の目的は、基板のチッピングやクラックの発生を抑制すると共に、基板の幅方向におけるダイシングブレードの動きを簡素化し、チャンネル数の少ないダイシング装置でも実施できる基板のダイシング方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、ダイサーシート上に保持された基板をダイシングブレードにより個片にダイシングするダイシング方法において、個片サイズの２ⁿ （ｎは正の整数）倍幅となるように、基板の一方端から他方端にかけて順次平行にダイシングして第１の分割片を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた第１の分割片をその幅方向中心線でダイシングして第２の分割片を得る第２の工程とを含み、前記第２の工程を前記第２の分割片が個片サイズと同一幅となるまで繰り返し、前記基板を個片サイズに２ ^k 等分するとき、前記ｎの値はｎ≦ｋ−２であり、ｋは正の整数であることを特徴とする、基板のダイシング方法を提供する。

基板をダイシングする場合、ダイシング後の品質は、基板を固定しているダイサーシートの固定力と基板がブレードから受ける力（切削抵抗）とのバランスに左右される。この場合、ダイシング幅が個片サイズに近くなるにつれ、先行技術のような中心２分割（面積均等分割）するダイシング方法は非常に有効である。しかし、ダイシング幅がある程度広い段階では、ダイサーシートの固定力も充分に強く、先行技術のように初回から中心２分割（面積均等分割）とする必要性が低い。よって広いダイシング幅では中心２分割ではなく、順送りカットでも問題ないことに着目し、本発明を開発したものである。なお、本発明ではダイシングするときのダイシングブレードの移動ピッチをダイシングピッチと呼び、ダイシングした後の基板の幅をダイシング幅ということにする。

本発明においては、初回は個片サイズの２ⁿ （ｎは正の整数）倍幅となるように基板の一方端から他方端にかけて順次平行にダイシングする。ｎはチッピング等の不良発生を十分に回避できる値に設定する。個片サイズの２ⁿ 倍幅となるようにダイシングする理由は、ダイシング幅の広い段階では面積均等ダイシングを行わなくても、チッピングやクラックの発生を抑制できると共に、ダイシング幅の種類を少なくできるからである。２回目は、初回の半分の幅つまり個片サイズの２^n-1 倍幅となるようにダイシングする。さらに３回目は、２回目の半分の幅つまり個片サイズの２^n-2 倍幅となるようにダイシングする。２回目以降のダイシングは、面積均等ダイシングである。このダイシングを個片サイズと同一幅となるまで、ｎ＋１回繰り返すことにより、個片と同一幅の短冊状ワークを得ることができる。このように個片サイズに近くなるにつれて面積均等ダイシングを行うことで、チッピングやクラックの発生を抑制できる。初回のダイシングを個片サイズの２ⁿ 倍幅の順送りカットとすることで、ダイシング幅の種類をｎ＋１種類に抑えることができる。よって、基板の幅方向におけるダイシングブレードの動きを簡素化でき、ダイシング幅を設定するチャンネル数を少なくでき、安価なダイシング装置で実施できる。

基板を個片サイズに２^k 等分する場合、ｎ≦ｋ−２とするのがよい。例えば、基板を６４（＝２⁶ ）等分する場合には、ｎの値を４以下、つまり初回のダイシング幅を個片サイズの１６倍（＝２⁴ ）以下とするのがよく、基板を３２（＝２⁵ ）等分する場合には、ｎの値を３以下、つまり初回のダイシング幅を個片サイズの８倍（＝２³ ）以下とするのがよい。

ｎの値は、個片サイズとダイサーシートの接着力との関係にもよるが、通常は３以下でよい。例えばｎ＝３の場合、初回は個片サイズの８（＝２³ ）倍幅となるように基板をダイシングし、２回目は個片サイズの４（＝２² ）倍幅、３回目は個片サイズの２（＝２¹ ）倍幅、４回目は個片サイズと同一幅（＝２⁰ ）となるようにダイシングする。２回目以降のダイシングは面積均等ダイシングであるから、チッピングやクラックの発生を抑制できる。ｎ＝２の場合、初回は個片サイズの４（＝２² ）倍幅、２回目は個片サイズの２（＝２¹ ）倍幅、３回目は個片サイズと同一幅（＝２⁰ ）となるようにダイシングすればよい。ｎ＝１の場合、初回は個片サイズの２倍幅、２回目は個片サイズと同一幅となるようにダイシングすればよい。

個片サイズより広い幅でダイシングする場合のダイシングスピードを、個片サイズと同一幅にダイシングする場合のダイシングスピードより速くするのが望ましい。広い幅でダイシングを行う場合に、狭い幅でダイシングを行う場合よりスピードを上げることにより、タクトタイムの短縮が可能になると共に、広い幅でダイシングを行う場合にはスピードを上げてもチッピングやクラックが発生しにくいからである。

個片が長辺と短辺とを有する長方形状である場合、基板を長辺方向にダイシングする一次ダイシングを先に行い、短辺方向にダイシングする二次ダイシングを後で行い、一次ダイシングにおいて本発明のダイシング方法を適用するのがよい。基板から長方形状の個片を分割する場合、基板を長辺方向にダイシングする一次ダイシングを先に行い、短辺方向にダイシングする二次ダイシングを後で行う方がチッピングが少ないからである。特に、長辺にそってダイシングを行う一次ダイシングに本発明方法を適用すれば、チッピング抑制とチャンネル数の削減という長所を両立できる。

以上のように、本発明のダイシング方法によれば、初回は個片サイズの２ⁿ 倍幅となるように基板の一方端から他方端にかけて順次平行にダイシングし、２回目以降は面積均等ダイシングを実施するので、チッピングやクラックの発生を抑制することができる。しかも、ダイシング幅の種類をｎ＋１種類に抑えることができるので、ダイシング幅を設定するチャンネル数を少なくでき、安価なダイシング装置で実施できる。

本発明に係るダイシング方法の第１実施形態を示す図であり、（ａ）は基板の平面図、（ｂ）は個片の平面図である。 図１に示すダイシング方法を実施した時のダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示す図である。 従来のダイシング方法による分割例を示す基板の平面図である。 図３に示すダイシング方法を実施した時のダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示す図である。 本発明に係るダイシング方法の第２実施形態を示す図である。 図５に示すダイシング方法を実施した時のダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示す図である。 基板を３２分割する場合のダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示し、（ａ）は本発明の第３実施形態のダイシング方法、（ｂ）は従来（特許文献１）のダイシング方法を示す。 基板を６４分割する場合のダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示し、（ａ）は本発明の第３実施形態のダイシング方法、（ｂ）は従来（特許文献１）のダイシング方法を示す。 ダイシング装置の概略図である。

〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態のダイシング方法を示す基板１の平面図及び個片２の平面図である。この実施形態の基板１は四角形であり、基板１を幅方向に１６等分する例を示す。基板１は図示しないダイシングテーブルの上にダイサーシートを介して保持されている。基板１には図示しない回路部がマトリックス状に形成されており、その境界部に設けられたダイシングライン（実線で示す）に沿って一次ダイシングした後、一次ダイシングと直交方向にダイシングライン（破線で示す) に沿って二次ダイシングすることによって、個片（チップ）２に分割される。Ｌは個片２の長さ、Ｗは個片２の幅であり、Ｌ＞Ｗである。一次ダイシングを個片２の長辺方向に実施し、二次ダイシングを個片２の短辺方向に実施する。周知の通り、ダイシングはダイシングブレードが一定位置で回転しながらダイシングテーブルがダイシングラインと平行に移動することで実行され、ダイシングラインの変更はダイシングブレードが基板１の幅方向に移動することで実行される。

図１において、基板１の左側の番号１〜17はｎ＝２における一次ダイシングのステップ番号を示し、基板１の上側の番号１〜11は二次ダイシングのステップ番号を示す。一次ダイシングの初回は、始端側から終端側に向かって個片サイズＷの４倍（２² 倍） 幅で順にダイシングする（ステップ１〜５）。なお、基板１の周囲には耳部１ａが存在するので、初回のダイシングにおけるステップ１と５で耳部１ａの切除を行う。耳部１ａを切除するときは面積均等ダイシングでないが、チッピングやクラックはダイサーシートの固定力の弱い耳部に発生し、耳部以外の製品となる基板側には発生しない。２回目は、個片サイズＷの２倍幅（２¹ 倍) となるようにダイシングする（ステップ６〜９）。つまり、初回にダイシングされた基板の中心位置に沿って面積均等ダイシングを行う。３回目は個片サイズＷと同一幅（２⁰ 倍) となるようにダイシングする（ステップ10〜17）。つまり、２回目にダイシングされた基板の中心位置に沿って面積均等ダイシングを行う。このようにダイシング幅の種類が、個片サイズＷの４倍、２倍、１倍の３（＝ｎ＋１）種類となる。

図２は、一次ダイシングにおけるダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示したものであり、横軸として各ステップ１ 〜17を、縦軸として基板１の幅方向位置を示す。図２に示すように、ダイシングブレードは、ステップ１〜５では４ピッチ間隔で順送りされ、ステップ６〜９では４ピッチ間隔で順送りされ、ステップ10〜17では２ピッチ間隔で順送りされる。このように基板１の幅方向におけるダイシングブレードの動きが簡素であり、移動量が少なくなる。図２の例では、幅方向の総移動量は６９Ｗ（Ｗ：個片サイズ）となる。また、ダイシング幅が３種類であるため、それを設定するダイシングピッチのチャンネル数も３つにできる。

初回のダイシング(ステップ１〜５)では、ダイサーシートに固定されている基板１の接着面積が大きいため、一端側から他端側にかけて個片サイズの２² 倍幅でダイシングしても、基板へのダメージが小さく、チッピングを抑制できる。一方、２回目以降のダイシング(ステップ６〜17)では、基板１の接着面積が小さくなるので、ブレードの左右両側の基板の面積が均等になるように中心位置をダイシングすることで、チッピングを抑制している。

なお、ダイシングスピード（ダイシングテーブルの移動速度）は、初回、２回目、３回目共に同一速度でもよいが、初回＞２回目＞３回目、又は初回＝２回目＞３回目となるように、ダイシングスピードを変化させてもよい。つまり、ステップ10〜17に比べて、ステップ１〜５及び／又は６〜９のダイシングスピードを速くしてもよい。この場合は、個片サイズより広い幅でダイシングする場合のダイシングスピードを、個片サイズと同一幅にダイシングする場合のダイシングスピードより速くすることで、タクトタイムの短縮が可能になる。

上述のように、ステップ１ 〜17によって基板１を個片サイズＷと同一幅となるまで一次ダイシングした後、図１に破線で示すように、直交方向に二次ダイシングすることで、個片２に分割することができる。二次ダイシングも一次ダイシングと同様の方法で実施してもよいが、図１では一端側から他端側に向かって個片サイズＬと同一幅で順次平行にダイシングを行っている。個片２の形状が、図１の（ｂ）で示すように長辺と短辺とを持つ長方形状である場合には、一次ダイシングを長辺方向で実施し、二次ダイシングを短辺方向で実施するのが望ましい。その理由は、二次ダイシングにおいては、各個片とダイサーシートとの接着面積が一次ダイシング時に比べて小さいので、ダイシング中に各個片に傾きが発生し易くなり、チッピングの発生率が高くなるが、二次ダイシングを短辺方向とすることで、各個片当たりのダイシング長さを短くし、チッピングの発生率を抑制できるからである。

ここで、第１実施形態との比較のために、特許文献１に開示された方法を用いて基板１を１６等分する例を図３，図４に示す。図３では一次ダイシングの方法のみを示している。すなわち、図３に示すように、ステップ１では基板１の一方側の耳部１ａを切除するために一端側でダイシングし、ステップ２では基板１の中心位置でダイシングし、ステップ３では基板１の他方側の耳部１ａを切除するために他端側でダイシングする。次に、ステップ４では２分割された一方側の基板の中心位置でダイシングし、ステップ５では２分割された他方側の基板の中心位置でダイシングする。以後同様に、分割された基板の中心位置でダイシングするステップ６〜17を、個片サイズＷと同一幅になるまで繰り返す。

図４は、図３におけるダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示す。図４と図２とを比較すれば明らかなように、ステップ１〜５の動きが異なることが分かる。図４ではステップ１〜５の間でダイシングブレードがジグザグに移動しなければならず、しかもその動きは後続のステップ６〜17とも異なる。具体的には、ダイシング幅の種類が個片サイズＷの８倍、４倍、２倍、１倍のように 4種類必要であり、移動ピッチを設定するためのチャンネルが４つ必要になる。これに対し、図２ではステップ１〜５の間でダイシングブレードは一方向にかつ一定ピッチで移動するだけであり、その動きもステップ６〜９と同じである。そのため、ダイシング幅の種類が個片サイズＷの４倍、２倍、１倍のように３種類で済み、ダイシングブレードの移動ピッチを設定するためのチャンネル数も３つで済む。また、図４ではダイシングブレードの幅方向の総移動量は８５Ｗ（Ｗ：個片サイズ）となるが、図２の例では６９Ｗであり、移動に要する時間も短縮できる。

〔第２実施形態〕
図５は本発明の第２実施形態のダイシング方法を示す基板１の平面図、図６は各ステップ毎のダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示す。図５では一次ダイシングの方法のみを示している。この実施形態も基板１を１６等分する例であり、ｎ＝１の場合である。初回はステップ１ 〜９ に示すように、基板１の始端側から終端側に向かって個片サイズＷの２倍（２¹ 倍) 幅で順にダイシングし、基板１を８等分する。２回目は、ステップ10〜17に示すように、個片サイズＷと同一幅（２⁰ 倍) でダイシングし、初回にダイシングされた基板の中心位置に沿って面積均等ダイシングを行う。このようにダイシング幅の種類が２（＝ｎ＋１）種類となる。

このダイシング方法では、ダイシングブレードが初回のステップ１ 〜９ と２回目のステップ10〜17とで同じピッチ間隔で順送りされるので、図６に示すように、基板１の幅方向におけるダイシングブレードの動きがさらに簡素になり、移動量も少なくなる。図６の例では、幅方向の総移動量は４５Ｗ（Ｗ：個片サイズ）となる。また、ダイシング幅が２種類であるため、それを設定するダイシング装置のチャンネル数を少なくできる。この実施形態においても、初回におけるダイシングスピードを、２回目におけるダイシングスピードより速くし、タクトタイムを短縮するようにしてもよい。

〔第３実施形態〕
図７は基板を３２分割する場合のダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示し、（ａ）は本発明の第３実施形態のダイシング方法、（ｂ）は従来（特許文献１）のダイシング方法を示す。第３実施形態では、初回のダイシング幅を個片サイズの４倍幅としている。基板１の周囲には耳部が存在するので、第３実施形態ではステップ１と９（従来例ではステップ１と３）で耳部の切除を行う。

本発明の第３実施形態では、図７の（ａ）に示すように、初回は始端側から終端側に向かって個片サイズＷの４倍（２² 倍) 幅で順にダイシングする（ステップ１〜９）。２回目は、個片サイズＷの２倍幅（２¹ 倍) となるようにダイシングする（ステップ10〜17）。つまり、初回にダイシングされた基板の中心位置に沿って面積均等ダイシングを行う。３回目は個片サイズＷと同一幅（２⁰ 倍) でダイシングする（ステップ18〜33）。つまり、２回目にダイシングされた基板の中心位置に沿って面積均等ダイシングを行う。この場合も、ダイシング幅の種類が３（＝ｎ＋１）種類であり、チャンネル数が３個で済み、ダイシング装置の動きを規則的でかつ簡素にできることがわかる。ダイシングブレードの移動ピッチに着目すると、４ピッチ〜４ピッチ〜２ピッチのようにピッチの変更が少なく、ダイシングブレードの移動ピッチの設定が簡素になる。

一方、従来方法の場合には、図７の（ｂ）に示すように、ダイシング開始から基板の中心位置でダイシングする必要があるため、ステップ１〜９の間で、ダイシングブレードがジグザグ移動する回数が多く、かつ複雑になる。具体的には、ダイシング幅の種類が個片サイズＷの１６倍、８倍、４倍、２倍、１倍のように５種類必要であり、移動ピッチを設定するためのチャンネルが５つ必要になる。

さらに、ダイシングブレードの幅方向の総移動量について比較すると、従来方法では総移動量は１９６Ｗ（Ｗ：個片サイズ）となるのに対し、第３実施形態では１４９Ｗになる。したがって、本発明では従来に比べて２０％以上の移動量削減になり、それだけ作業時間を短縮できる。

〔第４実施形態〕
図８は基板を６４分割する場合のダイシングブレードの幅方向移動軌跡を示し、（ａ）は本発明の第４実施形態のダイシング方法、（ｂ）は従来（特許文献１）のダイシング方法を示す。第４実施形態では、初回のダイシング幅を個片サイズの２² 倍幅としている。図８から明らかなように、第４実施形態では、従来方法に比べてダイシングブレードの動きが格段に簡素となり、移動ピッチの設定数も少ないことがわかる。このように、従来方法では分割数が増えるに従い、ダイシングブレードの幅方向の移動ピッチの設定数も多くなり、チャンネル数もそれだけ多く必要になるのに対し、本発明では、初回のダイシング幅（２ⁿ ）を適切に設定することにより、分割数が増えても移動ピッチの設定数が増えず、チャンネル数を少なくできる。さらに、ダイシングブレードの幅方向の総移動量も少なくなり、作業時間をさらに短縮できる。

本発明が対象とする基板とは、半導体ウエハや単結晶ウエハのほか、セラミック基板やフェライト基板等の脆性材料基板であってもよく、ダイシング時にチッピングが発生しやすい基板であれば、材質は問わない。また、前記実施形態では、初回のダイシング幅が４倍幅の場合（第１，第３，第４実施形態）と２倍幅の場合（第２実施形態）とについて説明したが、８倍幅あるいはそれ以上の幅としてもよい。

１ 基板
１ａ 耳部
２ 個片

Claims (4)

1. ダイサーシート上に保持された基板をダイシングブレードにより個片にダイシングするダイシング方法において、
   個片サイズの２ⁿ（ｎは正の整数）倍幅となるように、基板の一方端から他方端にかけて順次平行にダイシングして第１の分割片を得る第１の工程と、
   前記第１の工程で得られた第１の分割片をその幅方向中心線でダイシングして第２の分割片を得る第２の工程とを含み、
   前記第２の工程を前記第２の分割片が個片サイズと同一幅となるまで繰り返し、
   前記基板を個片サイズに２ ^k 等分するとき、前記ｎの値はｎ≦ｋ−２であり、ｋは正の整数であることを特徴とする、基板のダイシング方法。
2. 前記ｎは３以下であることを特徴とする、請求項１に記載の基板のダイシング方法。
3. 前記個片サイズより広い幅でダイシングする場合のダイシングスピードを、前記個片サイズと同一幅にダイシングする場合のダイシングスピードより速くすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板のダイシング方法。
4. 前記個片は長辺と短辺とを有する長方形状であり、
   前記基板を前記長辺方向にダイシングする一次ダイシングを先に行い、前記短辺方向にダイシングする二次ダイシングを後で行い、
   前記一次ダイシングにおいて請求項１乃至３のいずれかに記載のダイシング方法を実施することを特徴とする、基板のダイシング方法。

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