JP5651362B2 - ダイシング装置およびダイシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイシング装置およびダイシング方法に関する。

ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）などの回路が一面に形成された半導体ウェハ（以下、単にウェハという場合がある）は、電子機器の小型化や軽量化を図るため、個々のチップに分割される前に厚さが５０μｍ前後にまで研削される。しかし、このようにウェハが薄くなると、それ自体の剛性が無くなるため、その後の工程での取り扱いが困難になる。そこで、加工時の取り扱いを容易にするためのウェハの加工方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。このウェハの加工方法では、回路が形成された回路形成領域と、この回路形成領域を囲む外周余剰領域とを備えたウェハを以下のように加工する。すなわち、ウェハの裏面のうち、回路形成領域に対応する領域に凹部を形成し、外周余剰領域を回路形成領域よりも厚くしてリング状補強部（以下、凸部という）とすることで、ウェハの剛性を高めている。
そして、このウェハに対して膜形成工程などからなる追加加工工程を行った後、研削や切削により凸部を除去している。

特開２００７−１９３７９号公報

しかしながら、研削により凸部を除去する場合には、凸部を他の領域と面一にしなければならず、高度な精度が要求される。一方、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、切削により凸部ＷＡを除去する場合には、円弧状ではなく直線状に切り込みを入れる回転ブレード７８Ｂに対して、ウェハＷを矢印方向に回転させながら切削する（尚、回転ブレード７８Ｂは移動しないが、切削時における切削領域Ｋとの位置関係を示すため、図３（Ａ）においては、すでに切削を終了した部分についても二点差線で図示してある。）。このため、切削領域Ｋの幅Ｅ２が回転ブレード７８Ｂの厚さＥ１よりも大きくなってしまい、底面ＷＢの外縁に近いチップを損傷させるという問題や、大量に発生した切削粉がチップに形成された回路面を損傷させるという問題がある。上記のようなことから、高度な精度が要求されることなく、回路やチップを損傷させずに凸部を除去することができるダイシング装置の開発が望まれている。

本発明の目的は、外縁部に凸部を有する半導体ウェハであっても、簡単な構成で回路やチップを損傷することなく凸部を除去可能なダイシング装置および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、本発明のダイシング装置は、厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに、当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハを対象として、所定のサイズに切断を行うダイシング装置であって、前記半導体ウェハは、一方側に接着シートが貼付され、前記接着シートを介して前記半導体ウェハの前記凸部を保持する保持手段と、前記半導体ウェハから当該凸部を分離する分離手段と、前記半導体ウェハから分離された前記凸部を前記接着シートから剥離して除去する除去手段と、前記凸部が除去された半導体ウェハに切り込みを形成する切断手段とを備え、前記分離手段は、前記接着シートを介して前記半導体ウェハの前記底面を保持する底面保持手段と、前記保持手段と前記底面保持手段とを前記底面に直交する方向に相対移動させ、前記凸部と前記底面との境界を割ることで、前記半導体ウェハから前記凸部を分離する移動手段とを備える、という構成を採用している。

この際、本発明のダイシング装置では、前記分離手段は、前記半導体ウェハに対し前記底面保持手段の反対側から当該半導体ウェハを押さえる押え手段を備える、ことが好ましい。

また、本発明のダイシング方法は、厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに、当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハを対象として、所定のサイズに切断を行うダイシング方法であって、前記半導体ウェハの一方側に接着シートが貼付された状態で、前記凸部と前記底面とを当該底面に直交する方向に相対移動させ、前記凸部と前記底面との境界を割ることで、前記半導体ウェハから当該凸部を分離する工程と、前記半導体ウェハから分離された前記凸部を前記接着シートから剥離して除去する工程と、前記凸部が除去された半導体ウェハに切り込みを形成する、という構成を採用している。

以上のような発明によれば、半導体ウェハを保持する保持手段に対して凸部を相対移動させて分離するので、凸部の分離に際して高度な精度が要求されることなく簡単な構成とすることができる。また、半導体ウェハの凹部に幅広の切削領域が形成されることがないので、凹部の外縁近傍に形成されたチップを破損することがない。さらに、切削粉が発生しないので、切削粉でチップに形成された回路面を破損することもない。したがって、チップや回路面を損傷することなく凸部を除去してウェハをダイシングできる。
また、保持手段を底面保持手段と外側保持手段とで構成すれば、凹部の底面と凸部とを確実に相対移動できるので、凸部分離の際に凹部が破損することを防ぐことができる。
また、分離された凸部を除去する除去手段を有することで、ダイシング工程に先駆けて当該ダイシング時に邪魔となる凸部を除去することができる。
さらに、接着シートがエネルギー線硬化型のシートの場合に、エネルギー線照射手段によって凸部表面に貼付された接着シートにエネルギー線を照射することで、凸部表面の接着シートを硬化させて凸部が剥離しやすくでき、容易かつ確実に凸部を除去することができる。

本発明の実施形態に係るダイシング装置の部分断面図。 （Ａ），（Ｂ）は、実施形態のダイシング装置の動作説明図。 従来の切削による凸部除去方法の説明図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、ダイシング装置１は、ウェハＷ外縁部に形成された凸部ＷＡを除去し、その後、ウェハＷに格子状の切り込みを形成し、個片化して所定形状のチップＷＥ（図２（Ｂ）参照）を製造する装置である。なお、対象となるウェハＷは、例えば、前記特許文献１に記載されたように、外縁部に対して内周部が薄く研削されることで、厚さ方向（裏面側）に突出した環状の凸部ＷＡが外縁部に形成され、凸部ＷＡで囲まれた内側が底面ＷＢとされるとともに、その表面（研削面の反対側であり、図１の上側の面）ＷＤに回路が形成されている。凸部ＷＡは、底面ＷＢに直交する内周面ＷＡ１と、内周面ＷＡ１に直交した凸部頂面ＷＡ２と、ウェハＷの外周面ＷＡ３と、表面ＷＤの外周側領域であって、凸部頂面ＷＡ２に背向する凸部背向面ＷＡ４とからなる。そして、このウェハＷは、裏面全域、つまり、凸部頂面ＷＡ２と内周面ＷＡ１および底面ＷＢ全域にマウント用テープ等の接着シートＳが貼付され、この接着シートＳを介してリングフレームＲＦと一体化されている。接着シートＳには、紫外線等のエネルギー線によって硬化し、その接着力が低下するエネルギー線硬化型の接着剤が採用されている。

ダイシング装置１は、接着シートＳを介してウェハＷを保持する保持手段２と、ウェハＷおよび接着シートＳから凸部ＷＡを分離する分離手段４と、凸部ＷＡが分離された半導体ウェハＷ’（図２（Ａ）参照）に格子状の切り込みを形成する切断手段７とを備えて構成されている。

保持手段２は、側壁部２２および底壁部２３からなり、上方に開口した円筒状の中央凹部２１を備えている。側壁部２２には、外周に沿って上方に開口した凹溝部２４が設けられている。また、凹溝部２４の開口には、側壁部２２の上面とフラットとなる状態で、凸部頂面ＷＡ２の下方に対向するとともに、紫外線等のエネルギー線を透過可能なガラス板等からなる透過部材２５が設けられている。なお、側壁部２２の上面と透過部材２５の上面とによって、凸部頂面ＷＡ２に貼付されている接着シートＳが当接する凸部当接部２６が構成されている。また、凹溝部２４内部には、エネルギー線照射手段としての紫外線ランプ２７が内蔵されている。さらに、凸部当接部２６の外側には、凸部ＷＡよりも外側に位置し、接着シートＳ及びリングフレームＲＦを保持可能な外側保持手段２８が設けられている。この外側保持手段２８の上面には、複数の吸引口２９が形成され、これら吸引口２９は、保持手段２の内部に形成されたチャンバー３０を介して図示しない吸引装置に接続されている。

分離手段４は、接着シートＳを介して底面ＷＢを保持する底面保持手段４０と、この底面保持手段４０と凸部当接部２６とを図中上下方向に相対移動させることでウェハＷから凸部ＷＡを分離する移動手段５０と、ウェハＷの表面ＷＤを押さえる押え手段６０と、分離された凸部ＷＡを接着シートＳから剥離して除去する除去手段８と、を備えている。
底面保持手段４０は、底面ＷＢの全域と略同一平面形状に形成されている。この底面保持手段４０の上面には、接着シートＳの底面ＷＢに貼付されている部分である底面貼付部分Ｓ１を介して底面ＷＢを吸着保持する複数の吸引口４１が形成され、これら複数の吸引口４１は、底面保持手段４０内部に形成されたチャンバー４２を介して図示しない吸引ポンプ等の吸引装置に接続されている。

移動手段５０は、駆動機器としての直動モータ５１を備え、そのモータ本体５２が底壁部２３に固定されるとともに、出力軸５３が底面保持手段４０の図１中下面に連結されている。これにより、保持手段２と底面保持手段４０とをウェハＷの底面ＷＢに直交する方向に相対移動させてウェハＷから凸部ＷＡを分離可能となっている。
押え手段６０は、ウェハＷの底面ＷＢの平面形状に合わせて円盤状に形成された支持体６１と、この支持体６１の図１中下面外周縁に沿って環状に形成されてウェハＷの表面ＷＤに当接可能な当接部材６２と、図示しないフレームに支持されて支持体６１を図１中上下方向に昇降させる駆動機器としての直動モータ６３とを備え、直動モータ６３が直動モータ５１と同期して作動することで、ウェハＷから凸部ＷＡを分離可能となっている。支持体６１における当接部材６２の外周側には、複数の孔若しくは円環状の孔からなり、図示しない吸引源に連結されて塵や埃、ウェハＷの破片等の塵埃を吸引して除去する塵埃除去手段としての吸引孔６１Ａが設けられている。なお、塵埃除去手段は、塵埃を除去する限りにおいて何ら限定されることはなく、例えば、接着テープによって塵埃を接着して除去してもよいし、大気や窒素等の気体をウェハＷ側に吹き付けることによって塵埃を除去するように構成してもよい。また、当接部材６２の外周側だけに限らず、当接部材６２の内側に設けてもよい。当接部材６２は、特に限定されることはないが、ゴムや樹脂等の弾性部材によって構成され、ウェハＷの表面ＷＤにおける凸部背向面ＷＡ４との境界領域の内側に位置し、底面保持手段４０との間に底面ＷＢ領域を挟み込み可能に設けられている。なお、当接部材６２は、環状以外に底面ＷＢの平面形状に合わせて円盤状（中実状）に形成してもよい。また、当接部材６２は、金属等の非弾性部材によって構成してもよい。

除去手段８は、支持体６１の図１中上面に設けられたブラケット８０Ａと、このブラケット８０Ａに対して図１中上下方向に摺動可能に設けられるとともに、ブラケット８０Ａからの脱落を防止するシャフトエンド８０Ｂを有するシャフト８０Ｃと、シャフト８０Ｃを図１中下方に付勢する巻ばね等で構成された付勢手段８０Ｄと、図示しない吸引ポンプ等の吸引手段に連通されるとともに、シャフト８０Ｃの図１中下方に取り付けられた吸着パッド８０Ｅと、を備えている。

切断手段７は、保持手段２を図１中左右方向に移動可能に支持する駆動機器としての第１単軸ロボット９と、図１中紙面垂直方向に延びる駆動機器としての第２単軸ロボット７１と、この第２単軸ロボット７１のスライダ７２に設けられ、図示しない出力軸が図１中上下方向の軸を中心に回転可能な駆動機器としての回転モータ７３と、この回転モータ７３の図示しない出力軸に設けられ、上下方向に伸縮可能な出力軸７５を有する駆動機器としての直動モータ７４と、この直動モータ７４の出力軸７５に設けられ、図１中左右方向に延びる軸を中心に回転可能な出力軸７７を有する駆動機器としての回転モータ７６と、この回転モータ７６の出力軸７７に設けられた回転ブレード７８とを備えて構成される。

以上のダイシング装置１において、ウェハＷをダイシングする手順としては、まず、接着シートＳを介してリングフレームＲＦと一体化されたウェハＷを図示しない搬送手段によって搬送し、底面保持手段４０上に底面ＷＢを位置させると、凸部当接部２６上に凸部頂面ＷＡ２が位置し、かつ外側保持手段２８上にリングフレームＲＦが位置した状態で保持手段２上に支持される。次に、保持手段２は、図示しない吸引装置を駆動して吸引口２９，４１から空気を吸引し、接着シートＳを介して底面保持手段４０で底面ＷＢを吸着保持するとともに、外側保持手段２８で凸部ＷＡよりも外側の接着シートＳおよびリングフレームＲＦを吸着保持する。そして、紫外線ランプ２７が発光することで、凸部頂面ＷＡ２に貼付された接着シートＳ部分の接着剤を硬化させてその接着力を低下させる。

次に、図２（Ａ）に示すように、直動モータ６３が駆動して当接部材６２と吸着パッド８０ＥとをウェハＷの表面ＷＤに当接させる。その後、吸引口４１で底面ＷＢおよびリングフレームＲＦを吸着保持したままで、直動モータ５１と直動モータ６３とを同期駆動し、当接部材６２と底面保持手段４０とを凸部当接部２６に対して下降させることで、ウェハＷの表面ＷＤにおける凸部背向面ＷＡ４との境界が割れ、ウェハＷから凸部ＷＡが分離する。このとき、ウェハＷが割れて塵埃を発生する場合があるが、吸引孔６１Ａによって、塵埃を吸引して除去することができるので、ウェハＷの表面ＷＤに塵埃が付着するような不都合を回避することができる。吸着パッド８０Ｅは、付勢手段８０Ｄの付勢力に抗して同図中上方に押し上げられると同時に、図示しない吸引手段によって吸引力が付与されて凸部ＷＡを吸着保持する。次いで、直動モータ６３が駆動することで、凸部ＷＡを吸着保持した状態で、当接部材６２と吸着パッド８０ＥとがウェハＷの表面ＷＤから離間させる。このとき、凸部ＷＡは、凸部頂面ＷＡ２に貼付された接着シートＳ部分に紫外線が照射されているので、凸部ＷＡを簡単に接着シートＳから剥離して除去することができる。

次に、図２（Ｂ）に示すように、回転ブレード７８によって凸部ＷＡが除去されたウェハＷ’の表面ＷＤ側から接着シートＳに達する切り込みを形成し、ウェハＷ’を複数のチップＷＥに個片化する。具体的には、第１単軸ロボット９と第２単軸ロボット７１を制御して、回転ブレード７８の面が同図中紙面直交方向と平行となった状態で、ウェハＷ’の左端より若干右側、かつ、図２（Ｂ）中の紙面奥側（以下、後側という）の端部の上方に位置させる。次に、回転モータ７６で回転駆動した回転ブレード７８が接着シートＳに接する位置まで下降され、第２単軸ロボット７１で回転ブレード７８を図２中紙面手前側（以下、前側という）に移動させることで、ウェハＷ’に形成されたストリートに沿った前後方向の切り込み（以下、前後切り込みという）を形成する。この後、保持手段２を順次左側に移動させるごとに上記前後切り込みの形成動作と同様の動作を繰り返し、左右方向に並ぶ複数の前後切り込みを形成して、ウェハＷ’をダイシングする。

前後切り込みの形成が終了したら、左右方向の切り込み（以下、左右切り込みという）の形成を行う。左右切り込みの形成では、回転モータ７３により回転ブレード７８を９０度回転させるとともに、第１単軸ロボット９と第２単軸ロボット７１を制御して、回転ブレード７８をウェハＷ’の後端より若干前側、かつ、左端の上方に位置させる。そして、回転駆動中の回転ブレード７８が接着シートＳに接する位置まで下降され、第１単軸ロボット９で保持手段２を左側に移動させることで、ウェハＷ’に形成されたストリートに沿った左右切り込みを形成する。この後、回転ブレード７８を順次前側に移動させるごとに上記左右切り込みの形成動作と同様の動作を繰り返し、前後方向に並ぶ複数の左右切り込みを形成してダイシングする。
なお、前後切り込みおよび左右切り込みの形成手順は、上述の手順に限定されず、適宜他の手順で形成してもよい。

以上のような実施形態によれば、ウェハＷを保持する保持手段２に対して凸部ＷＡを相対移動させて分離するので、凸部ＷＡを切削で分離する構成のようにウェハＷ’の外縁近くに形成されたチップを損傷することもなく、また、切削粉が発生しないので、切削粉で回路を損傷することもない。よって、切断手段７により、チップや回路面を損傷することなくウェハＷ’をダイシングできる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、実施形態において、１個の回転ブレード７８で前後切り込みと左右切り込みの両方を形成するために、回転ブレード７８を上下方向に延びる軸を中心に回転可能にしたが、保持手段２を、前記軸を中心に回転させてもよい。また、前後切り込み専用の回転ブレードと、左右切り込み専用の回転ブレードを設けてもよい。
また、切断手段は、回転ブレード以外にレーザを使用し、ウェハＷに切り込みを形成してもよいし、レーザによってストリートを脆弱に改質させてもよい。
さらに、前記実施形態におけるエネルギー線照射手段（紫外線ランプ２７）は、本発明の必須要件ではなく、省略することができる。
また、前記実施形態では、保持手段２において、ウェハＷを吸着保持するように構成したが、本発明においてウェハＷを保持する手段としては、吸着保持に限らず、例えばチャック手段を用いた保持など、他の適宜な保持手段が利用可能である。これと同様に、除去手段８でも吸着保持以外の支持手段として、他の接着シート等を凸部に貼付して引っ張ったり、係合手段で凸部を係合して引っ張ったりなど、適宜な凸部支持手段が利用可能である。

さらに、前記実施形態では、除去手段８を押え手段６０に取り付けた構成としたが、除去手段８を押え手段６０から分離し、独立して動作可能に構成してもよい。
また、ウェハＷは、シリコン半導体ウェハや化合物半導体ウェハであってもよい。
さらに、底面保持手段４０の上面をエネルギー線を透過可能に構成し、チャンバー４２内に前記実施形態と同様のエネルギー線照射手段を配置してもよい。これにより、各チップＷＥを簡単に接着シートＳからピックアップすることができる。
また、エネルギー線照射手段は、紫外線を照射するものに限らず、電子線など適宜なエネルギー線を照射して接着シートを硬化させるものであればよい。
さらに、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダ及びロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１…ダイシング装置
２…保持手段
４…分離手段
７…切断手段
８…除去手段
２７…紫外線ランプ（エネルギー線照射手段）
Ｓ…接着シート
Ｗ…半導体ウェハ
ＷＡ…凸部
ＷＢ…底面

Claims (3)

1. 厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに、当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハを対象として、所定のサイズに切断を行うダイシング装置であって、
   前記半導体ウェハは、一方側に接着シートが貼付され、
   前記接着シートを介して前記半導体ウェハの前記凸部を保持する保持手段と、
   前記半導体ウェハから当該凸部を分離する分離手段と、
   前記半導体ウェハから分離された前記凸部を前記接着シートから剥離して除去する除去手段と、
   前記凸部が除去された半導体ウェハに切り込みを形成する切断手段とを備え、
   前記分離手段は、前記接着シートを介して前記半導体ウェハの前記底面を保持する底面保持手段と、前記保持手段と前記底面保持手段とを前記底面に直交する方向に相対移動させ、前記凸部と前記底面との境界を割ることで、前記半導体ウェハから前記凸部を分離する移動手段とを備えることを特徴とするダイシング装置。
2. 前記分離手段は、前記半導体ウェハに対し前記底面保持手段の反対側から当該半導体ウェハを押さえる押え手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
3. 厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに、当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハを対象として、所定のサイズに切断を行うダイシング方法であって、
   前記半導体ウェハの一方側に接着シートが貼付された状態で、前記凸部と前記底面とを当該底面に直交する方向に相対移動させ、前記凸部と前記底面との境界を割ることで、前記半導体ウェハから当該凸部を分離する工程と、
   前記半導体ウェハから分離された前記凸部を前記接着シートから剥離して除去する工程と、
   前記凸部が除去された半導体ウェハに切り込みを形成することを特徴するダイシング方法。

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