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JP4397218B2 - ダイシング方法及びダイシング装置 - Google Patents

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本発明は、単数または複数の基板が貼り合わされたウエハーをダイシングするダイシング方法に関し、特に回転ブレードの位置補正アルゴリズムを提供するものである。
一般に、ダイシングは回転ブレードを用いて、集積回路が形成された半導体ウエハーを個々のチップ又はダイに分離する機械的なプロセスである。図11は、半導体ウエハー100の斜視図である。この半導体ウエハー100は、複数のチップ100a,100b,100c、100d,100e,100f、100g,・・・をその表面に有している。これらのチップ100a,100b,100c、100d,100e,100f、100g,・・・を分離するために、互いに直行したダイシングライン102,104の中心に対して回転ブレードの位置合わせ(アライメント)を行い、その後その回転ブレードを前記ダイシングライン102,104に沿って、移動させながら切削工程が行われる。このダイシングは半導体ウエハー100を完全に切断するものである。この技術は、例えば以下の特許文献1に記載されている。
これに対して、半導体ウエハーに支持基板を貼り合わせ、半導体ウエハーの電極パッドと支持基板上に設けたボール状端子とを配線で接続するようにしたBGA型のチップサイズパッケージが開発されている。この種のチップサイズパッケージのダイシング工程では、ガラス基板側から部分的なダイシングを行い、半導体ウエハーの電極パッドを切削溝内に表出させ、その電極パッドと前記ボール状端子とを接続するための配線を形成する工程が必要となる。この技術については、以下の特許文献2に記載されている。
米国特許第6033288号 特許公表2002−512436号公報
上記のようなBGA型のチップサイズパッケージのダイシング工程では、支持基板が貼り合わされた半導体ウエハーを部分的にダイシングする必要がある。しかしながら、係るダイシング工程において、回転ブレードを適切に位置補正して、正確なダイシングを行う技術については開発されていなかった。
そこで本発明のダイシング方法は、ウエハーの表面に画定されたダイシングライン領域に沿ってその一方の側にのみ電極パッドを複数配置し、少なくとも前記ウエハーの表面に支持基板を貼り合わせた状態で、前記ダイシングライン領域に沿って回転ブレードを移動させながら、前記ウエハーの裏面側から前記基板の厚さの途中まで達するように切削溝を形成するダイシング方法であって、前記電極パッドがダイシングラインに対して領域のどちら側に配列されているかを認識し、前記切削溝内に検出光を斜めに入射させ、前記切削溝の上端部からの反射光及び前記切削溝の側壁に表出された1つの電極パッドの端部からの反射光を認識カメラで捉えることにより、前記切削溝のセンターライン及び該センターラインと前記1つの電極パッドの端部との距離を検出し、該検出結果に基づいて、前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように前記ブレードの位置補正を行うことを特徴とするものである。
また、本発明のダイシング装置は、ウエハーが載置されるウエハーステージと、前記ウエハーステージ上に配置された回転ブレードと、前記回転ブレードによって前記ウエハーのダイシングライン領域に形成された切削溝の中に検出光を入射させるための光源と、前記切削溝からの反射光に基づいて前記切削溝の形状を撮像する認識カメラと、前記ウエハー上の電極パッドがダイシングライン領域のどちら側に配列されているかについてのパッド配置情報を入力する情報入力手段と、前記回転ブレードを移動させるためのブレード移動機構部と、前記情報入力手段により入力されたパッド配置情報及び前記認識カメラの撮影した画像に基づき、前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように、前記ブレード移動機構部により前記回転ブレードの位置補正を行う制御手段と備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、支持基板が貼り合わされたウエハーを部分的にダイシングするダイシング工程において、回転ブレードを適切に位置補正して、正確なダイシングを行うことが可能になる。特に、本発明は、ダイシングライン領域に沿ってその一方の側にのみ電極パッドを複数配列したウエハーをダイシングの対象とするものであり、そのようなウエハーをダイシングする場合に、電極パッドの誤認識によるダイシング不良を防止することが可能になる。
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明の実施形態に係るダイシング方法を実施するためのダイシング装置の構成について図1を参照して説明する。図1において、200はシリコンウエハーの両面または片面にガラス基板が貼り合わされて成る積層構造ウエハー、10はこの積層構造ウエハー200が載置されるウエハーステージ、11はウエハーステージ10上に配置された円盤状の回転ブレードであり、シャフト12を介してスピンドルモーター13に連結されている。14はスピンドルモーター13の回転数を制御するためのスピンドル駆動部である。
また、ウエハーステージ10上には認識カメラ15が配置されている。この認識カメラ15は、回転ブレード11によって積層構造ウエハー200に形成された切削溝216の幅や、電極パッドの位置を撮像する。
さらに、シリコンウエハー表面には電極パッドが配置されているが、このパッド電極がダイシングライン領域のどちらの側に配列されているかという、パッド配置情報をCPU16に入力するための情報入力装置19が設けられている。
そして、CPU16は、認識カメラ15によって撮像された切削溝の画像及び情報入力装置19によって入力されたパッド配置位置情報に基づいて、回転ブレード11の位置補正データを算出し、この位置補正データをブレード移動機構部17に送る。 これにより、後述する回転ブレード11に対するy,z補正が行われる。ここで、y補正はダイシング領域のライン方向と直角方向(y方向)の位置補正、z補正は切削溝216の深さ方向(z方向)の位置補正である。
次に、本実施形態のダイシング方法の対象である積層構造ウエハー200の構造について説明する。一般に、半導体製造プロセスを経た積層構造ウエハー200上には、ダイシングライン領域によって区画された複数の半導体集積回路が行列状に配列されている。そして一般の半導体チップでは、その各辺に複数の電極パッドが配列されている。これらの電極パッドは半導体チップの入力端子もしくは出力端子として機能するものである。
これに対して、本実施形態のダイシング方法の対象である積層構造ウエハー200は、図2に示すように、半導体チップ110a,110b,110cの対向する辺の一方の辺のみに電極パッド211a,211b,211cが配列されている。すると、ダイシングライン領域300の一方の側のみに複数の電極パッドが配列されることになる。例えば、半導体チップ110aと半導体チップ110bの間のダイシングライン領域300では、半導体チップ110bの側にのみ複数の電極パッド211bがダイシングライン領域300に沿って配列される。そして、隣のダイシングライン領域300では、半導体チップ110cの側にのみ複数の電極パッド211cがダイシングライン領域300に沿って配列される。
図3は、半導体チップ110aと半導体チップ110bの間のダイシングライン領域300の周辺を示す拡大平面図、図4は図3のA−A線に沿った断面図である。半導体チップ110bの電極パッド211bは、半導体チップ110bの側からダイシングライン領域300にまで所定の距離だけ延在している。301はダイシングライン領域300の交差部に設けられたアライメント用の十字マークである。
電極パッド211bは、半導体チップ110bに形成された集積回路と電気的に接続された一種の電極であり、シリコンウエハー210aの表面に不図示の絶縁膜を介して形成されている。電極パッド211bが形成されたシリコンウエハー210aの表面には樹脂層212を介して第1のガラス基板213が貼り合わされている。
また、シリコンウエハー210aは予め100μm程度の厚さにバックグラインドされ、更に、ダイシングライン領域300に沿ってエッチングされ、半導体チップ110a,110bに分離されている。個々の半導体チップ110a,110bは第1のガラス基板213によって一体に支持され、全体としては1枚のシリコンウエハー210aの形態を呈している。そして、シリコンウエハー210aの裏面には樹脂層214を介して第2のガラス基板215が貼り合わされている。
本実施形態では、このようにダイシングライン領域300の一方の側のみに複数の電極パッドが配列された積層構造ウエハー200を対象として、複数のパッドの中で、1つの電極パッドだけを用いて回転ブレード11のy補正及びz補正を行うダイシング方法を提供するものである。
次に、このような1つの電極パッドを用いたダイシング工程について説明する。まず、電極パッドがダイシングライン領域300のどちらの側に配列されているかのパッド配置情報を情報入力装置19を用いて入力し、ダイシング装置の制御装置、例えばCPU16に認識させる。これは、電極パッドの位置を認識カメラ15が撮像した画像に基づきCPU16が自動認識するという手法を用いる場合に、電極パッドの位置の誤認識を防止するためである。
すなわち、図5に示すように、半導体チップ110a側の電極パッド211bに対向する位置に損傷部220が存在したり、あるいは、後述する切削溝216の断面形状に異常がある等のために、認識カメラ15によって撮影された画像にノイズが生じ、CPU16が損傷部220や断面形状の異常箇所を電極パッドであると誤認識するおそれがある。
そこで、電極パッドがダイシングライン領域300のどちらの側に配列されているかを予めCPU16に知らせておくことで、そのような誤認識を防止することができる。
そして、例えば十字マーク301a等を基準として、シリコンウエハー210aのアライメントを行い、ダイシングライン領域300aの真のセンターライン位置を検出する。
次に図6に示すように、ダイシングライン領域300aのライン方向に沿って回転ブレード11を移動させながら、第2のガラス基板215の表面から、第2のガラス基板215、樹脂層214を切削し、さらに第1のガラス基板213を部分的に切削して、第1のガラス基板213の厚さの途中まで達するように垂直方向に、V字状の切削溝216を形成する。
そして、切削溝216の左右斜め上方にそれぞれ配置された光源17a,17bから切削溝216内に検出光を斜めに入射させる。そして、認識カメラ15を切削溝216の上方に配置し、切削溝216の上端部A,Bからの反射光をこの認識カメラ15によって捉える。また、同時に切削溝216の側壁に表出された電極パッド211bの端部Cからの反射光についても認識カメラ15で捉える。ここで、CPU16には電極パッド211bがダイシングライン領域300のどちらの側にあるかの情報が予め入力されているので、電極パッド211bの端部Cからの反射光を、認識カメラ15を用いて正しく認識することができる。
次に、図7及び図8を参照して、回転ブレード11に対するy補正、z補正の方法について説明する。図7は、切削溝216及び電極パッド211bの周辺を示す平面図、図8は図7のA−A線に沿った断面図である。
まず、切削溝216の上端部A,Bからの反射光に基づく認識カメラ15の撮影画像から、切削溝216の幅L1(A,B間の距離)を検出することができる。
また、前記撮影画像から切削溝216の上端部A,Bの座標値を求め、これらの座標値から、切削溝216の幅L1の中心位置であるセンターライン250aを求める。更に、このセンターライン250aと電極パッド211bの端部Cとの距離L2を算出する。そして、この距離L2を2倍することで、電極パッド211bと対向する、実際には存在しない仮想的な電極パッド211aとの距離2×L2を求める。これらの演算処理はCPU16によって行うことができる。
そして、CPU16は切削溝216の幅L1の中心位置のセンターライン250aと予め認識されている真のセンターライン310aとの距離差(オフセット)である、位置補正データΔyを算出する。また、CPU16は、切削溝216内の電極パッド211bと仮想的な電極パッド211a間の距離2×L2と、この距離2×L2の目標値との差に基づいて、垂直方向z、すなわち切削溝216の深さ方向(z方向)の位置補正データΔzを算出する。
更に、CPU16はこれらの位置補正データΔy,Δzをブレード移動機構部17に送り、ブレード移動機構部17はこれらの位置補正データΔy,Δzに応じて、回転ブレード11の位置補正を行う。
そして、次の隣接するダイシングライン領域(不図示)をダイシングする際には、上記のy,z補正がなされた状態でダイシングが行われる。この場合、1回目のダイシングで得られた位置補正データΔy,Δzで補正した状態を維持して2回目以降のダイシングを行っても良いし、各ダイシング毎に位置補正データΔy,Δzを更新するようにしてもよい。こうして、半導体ウエハー200のすべてのダイシング領域300をダイシングすることにより、ダイシング工程が終了する。
次の工程は、BGAの電極形成工程となるが、これについて簡単に説明する。図9に示すように、切削溝216の電極パッド211bに電気的に接続し、切削溝216の側壁から第2のガラス基板215の表面に至る配線217を形成する。
この配線217はアルミニウムのような金属をスパッタリングするか、銅のような金属をメッキするかによって形成することができる。そして、第2のガラス基板215の表面の配線217上にボール状端子218を形成する。ボール状端子218は例えばスクリーン印刷法やメッキ法によって形成することができる。
次に、図10に示すように、切削溝216の底部の第1のガラス基板213をダイシングライン領域に沿ってダイシングカットするか、あるいはレーザーカットして、個々のチップに分離する。これにより、BGA型のチップサイズパッケージを得ることができる。
なお、上記実施形態においては、半導体ウエハー200の表面及び裏面にそれぞれ、第1のガラス基板213、第2のガラス基板215を貼り合わせているが、これに限らず、第1のガラス基板213のみが貼り合わされた半導体ウエハーのダイシングにも適用できる。
また、第1のガラス基板213、第2のガラス基板215の材質はガラスに代えてセラミックやプラスチック等の他の材料であってもよい。また、表面または裏面に2層以上の複数の基板が貼り合わされている半導体ウエハーについても、その半導体ウエハーに電極パッドが形成されていれば、これを用いて、上記と同じ補正アルゴリズムに従って、回転ブレード11の位置補正を行うことができる。
本発明の実施形態に係るダイシング方法を実施するためのダイシング装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るダイシング方法の対象とする積層構造ウエハー200の平面図である。 図2中の半導体チップ100aと半導体チップ100bの間のダイシングライン領域300の周辺を示す拡大平面図である。 図3のA−A線に沿った断面図である。 図2中の半導体チップ100aと半導体チップ100bの間のダイシングライン領域300の周辺を示す他の拡大平面図である。 切削溝216及び電極パッド211bの周辺を示す平面図である。 図7のA−A線に沿った断面図である。 図7のA−A線に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係るBGAの電極形成工程を説明する断面図である。 本発明の実施形態に係るBGAの電極形成工程を説明する断面図である。 従来のダイシング方法を説明する斜視図である。
符号の説明
10 ウエハーステージ 11 回転ブレード 12 シャフト
13 スピンドルモーター 14 スピンドル駆動部 15 認識カメラ
16 CPU 17 ブレード移動機構部 17a,17b 光源
110a,110b 半導体チップ 200 積層構造ウエハー
210a シリコンウエハー 211a、211b、211c 電極パッド
212 樹脂層 213 第1のガラス基板 214 樹脂層
215 第2のガラス基板 216 切削溝 217 配線
218 ボール状端子 250 センターライン
300 ダイシングライン領域 301 十字マーク
310 真のセンターライン

Claims (7)

  1. ウエハーの表面に画定されたダイシングライン領域に沿ってその一方の側にのみ電極パッドを複数配列し、前記ウエハーの表面に第1の支持基板を貼り合わせ、かつ前記ウエハーの裏面に第2の支持基板を貼り合わせた状態で、前記ダイシングライン領域に沿って回転ブレードを移動させながら、前記第2の支持基板の表面から前記第1の支持基板の厚さの途中まで達するように切削溝を形成するダイシング方法であって、
    前記電極パッドがダイシングライン領域のどちら側に配列されているかを認識し、前記切削溝内に検出光を斜めに入射させ、前記切削溝の上端部からの反射光及び前記切削溝の側壁に表出された1つの電極パッドの端部からの反射光を認識カメラで捉えることにより、前記切削溝のセンターライン及び該センターラインと前記1つの電極パッドの端部との距離を検出し、該検出結果に基づいて、前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように前記回転ブレードの位置補正を行うことを特徴とするダイシング方法。
  2. ウエハーの表面に画定されたダイシングライン領域に沿ってその一方の側にのみ電極パッドを複数配置し、少なくとも前記ウエハーの表面に支持基板を貼り合わせた状態で、前記ダイシングライン領域に沿って回転ブレードを移動させながら、前記ウエハーの裏面側から前記支持基板の厚さの途中まで達するように切削溝を形成するダイシング方法であって、
    前記電極パッドがダイシングライン領域のどちら側に配列されているかを認識し、前記切削溝内に検出光を斜めに入射させ、前記切削溝の上端部からの反射光及び前記切削溝の側壁に表出された1つの電極パッドの端部からの反射光を認識カメラで捉えることにより、前記切削溝のセンターライン及び該センターラインと前記1つの電極パッドの端部との距離を検出し、該検出結果に基づいて、前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように前記回転ブレードの位置補正を行うことを特徴とするダイシング方法。
  3. 前記切削溝のセンターラインと前記ダイシングライン領域のセンターラインとの距離に基づいて、前記回転ブレードの水平方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のダイシング方法。
  4. 前記切削溝のセンターラインと前記1つの電極パッドの端部との距離に基づいて、前記回転ブレードの垂直方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のダイシング方法。
  5. ウエハーが載置されるウエハーステージと、
    前記ウエハーステージ上に配置された回転ブレードと、
    前記回転ブレードによって前記ウエハーのダイシングライン領域に形成された切削溝の中に検出光を入射させるための光源と、
    前記切削溝からの反射光に基づいて前記切削溝の形状を撮像する認識カメラと、
    前記ウエハー上の電極パッドがダイシングライン領域のどちら側に配列されているかについてのパッド配置情報を入力する情報入力手段と、
    前記回転ブレードを移動させるためのブレード移動機構部と、
    前記情報入力手段により入力されたパッド配置情報及び前記認識カメラの撮影した画像に基づき、前記切削溝のセンターラインが所定位置となり、かつ前記切削溝の深さが所定値となるように、前記ブレード移動機構部により前記回転ブレードの位置補正を行う制御手段と備えることを特徴とするダイシング装置。
  6. 前記制御手段は、前記切削溝のセンターラインと前記ダイシングライン領域のセンターラインとの距離に基づいて、前記回転ブレードの水平方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項5に記載のダイシング装置。
  7. 前記制御手段は、前記切削溝のセンターラインと前記電極パッドの端部との距離に基づいて、前記回転ブレードの垂直方向の位置補正を行うことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のダイシング装置。
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