JPH06232258A - 半導体ウェーハのダイシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スルーカット方式で半導体ウェーハ（５）を
切断して半導体素子を製造する際に、半導体ウェーハ
（５）の厚み不同や弯曲等に起因する切断不良を防止す
る。 【構成】 ダイシング装置（19）による半導体ウェーハ
（５）の切断に際し、切込み量（Ｃ）の測定ならびに補
正手段として、回転ブレード（３）の上方にレーザ測距
センサ（20）を配設し、このレーザ測距センサ（20）
に、切込み量（Ｃ）のフィードバック制御回路（30）を
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハのダイシ
ング装置に関するものであり、詳細には、半導体ウェー
ハを回転ダイシングソウによってスルーカットするダイ
シング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ、ＩＣ等の半導体装置の製
造は、不純物の選択拡散等の工程により、半導体ウェー
ハに格子状に多数の素子を一括形成して行われている。
素子が形成された半導体ウェーハは、各素子ごとに分割
してペレット化される。このペレッタイズ方法は、ダイ
ヤモンドカッターまたはレーザービームを用いたスクラ
イブ法と、回転ダイシングソウを用いたダイシング法と
に大別される。

【０００３】スクライブ法は、予めダイヤモンドカッタ
ーまたはレーザービームを用い、切断ラインに沿ってス
クライブ溝を形成した後に、半導体ウェーハに曲げ荷重
を加えることにより、スクライブ溝に沿って割るもので
ある。しかし、このスクライブ法は、半導体ウェーハが
シリコン単結晶であって劈開する性質を持つため、曲げ
荷重を加えることによって割られた面が結晶方向に沿い
ウェーハ表面に対して傾斜するため、切断縁が鋭利な形
状になり、欠損し易い。この欠点は、特に集積度の高い
半導体装置または高耐圧を要求される半導体装置、例え
ばＭＯＳ型ＩＣにおいては特性に悪影響を与えるので好
ましくない。

【０００４】このため、最近のペレッタイズ手段として
はダイシング法が多用される傾向にあり、回転ダイシン
グソウのみで、固定治具にワックス等によって固定され
た半導体ウェーハを表面から裏面迄切断する、所謂、完
全スルーカット法が多用される傾向にある。

【０００５】上記スルーカット法を実施するダイシング
装置について図２を参照して説明する。同図において
（１）は回転ダイシングソウであって、環状ハブ（２）
にてブレード（３）を一体化固定した構造になってお
り、ハブ（２）は、図示しない回転機構に取付けられ
て、定位置で高速回転（例えば、30000rpm）する。
（４）は、回転ダイシングソウ（１）の下方に設けられ
た可動型のＸ−Ｙテーブルで、半導体ウェーハ（５）を
ワックス（６）で固定した塩化ビニールシート（７）
を、図２（Ｂ）に拡大図示するように、ベースプレート
（４Ａ）および多孔性の支持テーブル（４Ｂ）介して真
空吸着する。

【０００６】ベースプレート（４Ａ）には、支持テーブ
ル（４Ｂ）の固定手段として締付けねじ構体（15）が設
けられている。（８）（８）は、回転ダイシングソウ
（１）の下部を一定間隔に保って両側から挟むように配
置された切削ノズルで、平行配置された先端の直線状部
分（９）（９）には、回転ダイシングソウ（１）に向っ
て開口する複数のノズル孔（10）（10）…が分散して穿
設されている。（11）は、ブレード（３）の冷却手段と
して設けられた冷却水ノズルで、回転ダイシングソウ
（１）の回転軸と略同一高さで、回転ダイシングソウ
（１）の周縁側から回転ダイシングソウ（１）の回転方
向に向けて配設されており、回転ダイシングソウ（１）
のブレード（３）の端縁に吐出中心を合わせて冷却水を
吐出する。この冷却水によってダイシング時に常に半導
体ウェーハ（５）と接触して発熱するブレード（３）を
冷却し、ブレード（３）が焼鈍されて切削性能が低下す
るのを防止する。（12）は、シャワー水ノズルで、Ｘ−
Ｙテーブル（４）上の半導体ウェーハ（５）に上方から
シャワー水を分散・吐出し、半導体ウェーハ（５）上に
生じる切削屑等を洗い流す。（13）は、ホイールカバー
で、回転ダイシングソウ（１）を覆い安全性を確保する
のと同時に、冷却水やシャワー水の周辺への飛散を防止
する。

【０００７】上記ダイシング装置は、各ノズル（８）
（11）（12）から純水を吐出させながらＸ−Ｙテーブル
（４）を縦横・上下に動かし、半導体ウェーハ（５）に
回転ダイシングソウ（１）のブレード（３）を当接さ
せ、切断ラインに沿い所定のピッチ間隔で半導体ウェー
ハ（５）を分断することによって各素子ごとにペレッタ
イズしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記ダイシング装置に
よる半導体ウェーハ（５）のペレッタイズに際し、半導
体ウェーハ（５）は、ワックス（６）および塩化ビニー
ルシート（７）を介して多孔性の支持テーブル（４Ｂ）
上に固定されている。この場合、半導体ウェーハ（５）
の位置決め固定は、Ｘ−Ｙテーブル（４）およびベース
プレート（４Ａ）に設けられた吸引口（14）からの負圧
吸引力に依存している。

【０００９】一方、支持テーブル（４Ｂ）は締付けねじ
構体（15）によってベースプレート（４Ａ）と一体化さ
れている。従って、ダイシング過程にある半導体ウェー
ハ（５）には、上記負圧吸引力および締付けねじ構体
（15）の締込みによる支持テーブル（４Ｂ）の変形が影
響し、図３に稍誇張して示すように、中央凹状の変形
（ｄＴ）が発生する。上記変形（ｄＴ）や、それ自身の
厚み（Ｔ）に数μｍオーダのバラツキがあるにも拘らず
半導体ウェーハ（５）は、表面から裏面迄完全スルーカ
ット方式で切断する必要があるが、これに加えて、後続
の塩化ビニールシート（７）の引伸ばし工程でペレット
に整列不良を来たさないためには、上記負圧吸引力によ
る半導体ウェーハ（５）および支持テーブル（４Ｂ）の
変形と半導体ウェーハ（５）および塩化ビニールシート
（７）の厚み寸法のバラ付きを考慮してブレード（３）
が塩化ビニールシート（７）の展延面全域に亘って許容
範囲を越えた深さの切目を刻み込まないように回転ダイ
シングソウ（１）に対するＸ−Ｙテーブル（４）の高さ
方向の送り量を調節する必要がある。このような問題に
対応するため、Ｘ−Ｙテーブル（４）の高さ方向の送り
量（Ｌ）の測定手段として、図４に示すようなエアマイ
クロセンサ（17）を組込んだ完全スルーカット方式のダ
イシング装置が提案されている。詳細に説明すると、回
転ダイシングソウ（１）のブレード（３）およびハブ
（２）の支持軸部から横向きにアーム（16）を張出さ
せ、このアーム（16）の先端部下面にダイシング位置の
前方に、かつ、半導体ウェーハ（５）の上面と対向させ
てエアマイクロセンサ（17）を固定して、Ｘ−Ｙテーブ
ル（４）の高さ方向の送り量（Ｌ）の連続測定装置（1
8）を構成している。

【００１０】このような連続測定装置（18）を使用する
ことによって、半導体ウェーハ（５）の厚み（Ｔ）の変
化のリアルタイム検出が可能になったことは事実である
が、測距センサとしてエアマイクロセンサ（17）を使用
すると、半導体ウェーハ（５）の表面に切削ノズル
（８）や冷却水ノズル（11）から吐出された純水が付着
した状態で測定を行なうことによって純水の膜厚が半導
体ウェーハ（５）の変形量（ｄＴ）に取込まれてしまう
という問題が発生する。また、エアマイクロセンサ（1
7）に冷却水やシャワー水が付着するのを防止するた
め、アーム（16）の先端にエアマイクロセンサ（17）を
装着すると、ブレード（３）による切断中心（Ｐ0）と
実際の測定位置（Ｐ）との間に大きな離間間隔が形成さ
れてしまうという問題も発生する。この離間間隔の介在
による測定タイミングのずれが影響して測定値のフィー
ドバック用制御回路が複雑化し、所期の検出性能が維持
されず、また、冷却水やシャワー水が介在しない状態で
ダイシングに先立って半導体ウェーハ（５）の厚み
（Ｔ）を測定して置かなければならないという構造上の
制約からダイシング工程のインデックスも大幅に低下し
てしまう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決手段とし
て本発明は、請求項１に記載の半導体ウェーハを固定支
持し、回転ブレードの下方で縦横方向および上下方向に
移動し得るように配設された可動型のＸ−Ｙテーブル
と、このＸ−Ｙテーブルの上方に設けられた回転ダイシ
ングソウを具えたダイシング装置において、上記回転ブ
レードの上方に、当該回転ブレードによる半導体ウェー
ハの切込み量を測定するレーザ測距センサを配置し、こ
のレーザ測距センサに基づいて回転ダイシングソウの上
下方向の位置制御を行い、上記半導体ウェーハの切込み
量を制御することを特徴とする半導体ウェーハのダイシ
ング装置を提供するものである。

【００１２】更に本発明は、同様の目的で請求項２に記
載の上記レーザ測距センサの光軸を、回転ブレードの軸
心を通り、半導体ウェーハと鉛直に設定したことを特徴
とする、半導体ウェーハのダイシング装置を提供するも
のである。

【００１３】

【作用】半導体ウェーハの切込み量の測定ならびに補正
手段として、ダイシング装置の回転ブレードの上方にレ
ーザ測距センサを配設し、かつ、レーザ測距センサに切
込み量のフィードバック制御回路を接続することによっ
て、半導体ウェーハのスルーカットに際して供給された
冷却水やシャワー水が半導体ウェーハの表面に介在して
も測定値が影響を受けない測距系を構成する。

【００１４】また、上記レーザ測距センサの光軸とダイ
シング装置の回転ブレードの軸心を略一致させることに
よって、ダイシング位置と半導体ウェーハの切込み量の
測距位置を同一直線上に整列させ、測定精度の高いリア
ルタイム方式の切込み量補正手段を構成する。

【００１５】

【実施例】以下、図１を参照して本発明の実施例を説明
する。尚、以下の記述において、従来技術の説明に用い
た図２、図３、および図４と同一の構成部材は、同一の
参照番号で表示し、重複事項に関しては説明を省略す
る。

【００１６】本発明に係るダイシング装置（19）は、半
導体ウェーハ（５）を固定支持し、回転ブレード（３）
の下方で縦横方向および上下方向に移動し得るように配
設された支持テーブル（４Ｂ）付きのＸ−Ｙテーブル
（４）と、このＸ−Ｙテーブル（４）の上方に設けられ
た回転ダイシングソウ（１）と、上記回転ブレード
（３）の上方に、当該回転ブレード（３）による半導体
ウェーハ（５）の切込み量（図１（Ｂ）に参照番号Ｃで
表示）の測定手段として配設されたレーザ測距センサ
（20）と、上記半導体ウェーハ（５）の正味切込み量
（Ｃ）の補正手段として上記レーザ測距センサ（20）に
接続されたフィードバック制御回路（30）によって構成
されている。

【００１７】レーザ測距センサ（20）は、その光軸の中
心（Ｐ）を、回転ブレード（３）による半導体ウェーハ
（５）の切込み位置（Ｐ0）と略一致させることによっ
て、回転ブレード（３）の作動位置と、レーザ測距セン
サ（20）による厚み測定位置を同一直線状に整列させ、
これによって半導体ウェーハ（５）の切込み量（Ｃ）の
リアルタイム補正手段を構成している。即ち、回転ブレ
ード（３）の軸心とレーザ測距センサ（20）の光軸の中
心との偏心距離（ｅ）を出来る限り少なくすることによ
って、両者の離間配置に起因するフィードバック制御回
路（30）へのノイズの伝達を防止している。

【００１８】以下、本発明装置（19）の作動順序を説明
する。先ず図１（Ａ）に示すように、半導体ウェーハ
（５）を支持テーブル（４Ｂ）の上に固定する前に、回
転ブレード（３）の刃先を支持テーブル（４Ｂ）の上面
に接触させ、この状態でレーザ測距センサ（20）からレ
ーザ光線を投射し、基準高さ（ａ）の情報をコンピュー
タのフィードバック制御回路（30）に取込む。この状態
で回転ダイシングソウ（１）を起動し、回転ブレード
（３）および半導体ウェーハ（５）に冷却水およびシャ
ワー水を供給しながらペレッタイズ動作を開始する。こ
のペレッタイズ動作の途上で、レーザ測距センサ（20）
からレーザ光線を投射し続け、これによって切込み深さ
（Ｃ）をコンピュータのフィードバック制御回路（30）
に取込む。即ち、ペレッタイズ途上で、図１（Ｂ）に示
すように、半導体ウェーハ（５）とワックス（６）の合
計厚み（Ｃ）を常時測定し、この測定値をフィードバッ
ク制御回路（30）に送出することによって、レーザ測距
センサ（20）の投受光位置から半導体ウェーハ（５）の
上面迄の距離（ｂ）、換言すれば、（ａ−ｃ）の値がス
ルーカット位置の近傍で常に一定となるように支持テー
ブル（４Ｂ）、Ｘ−Ｙテーブル（４）の高さ方向位置を
リアルタイム方式で補正する。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、半導体ウェーハ（５）
の切込み量（Ｃ）が冷却水やシャワー水の介在と無関係
にリアルタイム制御方式で補正される。この結果、従来
装置で寸法管理上問題とされていたＸ−Ｙテーブル
（４）や支持テーブル（４Ｂ）の平行度、半導体ウェー
ハ（５）、ワックス層（６）、あるいは塩化ビニルシー
ト（７）の厚み不同、および回転ダイシングソウ（１）
とＸ−Ｙテーブル（４）との平行度等の課題が解消され
る。従って、本発明はダイシング不良に起因する半導体
素子の歩留まり低下の防止手段として、従来技術の水準
を大幅に上廻る効果を発揮し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明装置をダイシング開始前の状態
で示す正面図、（Ｂ）は、それをダイシング途上の状態
で示す正面図。

【図２】（Ａ）は従来型ダイシング装置の正面図、
（Ｂ）はその要部拡大正面図。

【図３】半導体ウェーハと支持テーブルの変形状態の説
明図。

【図４】従来型測距センサの作動状態を説明する正面
図。

【符号の説明】

１ 回転ダイシングソウ ３ 回転ブレード ４ 可動型Ｘ−Ｙテーブル ４Ｂ 支持テーブル ５ 半導体ウェーハ 19 ダイシング装置 20 レーザ測距センサ 30 切込み量のフィードバック制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハを固定支持し、回転ブレ
   ードの下方で縦横方向および上下方向に移動し得るよう
   に配設された可動型のＸ−Ｙテーブルと、このＸ−Ｙテ
   ーブルの上方に設けられた回転ダイシングソウを具えた
   ダイシング装置において、上記回転ブレードの上方に、
   当該回転ブレードによる半導体ウェーハの切込み量を測
   定するレーザ測距センサを配置し、このレーザ測距セン
   サに基づいて回転ダイシングソウの上下方向の位置制御
   を行い、上記半導体ウェーハの切込み量を制御すること
   を特徴とする半導体ウェーハのダイシング装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のダイシング装置におい
   て、上記レーザ測距センサの光軸を、回転ブレードの軸
   心を通り、半導体ウェーハと鉛直に設定したことを特徴
   とする半導体ウェーハのダイシング装置。