(57)【要約】【課題】複数の回路素子が一体に形成されてなる基板が反っている場合でも、この基板を安定してダイシングできるようにしたダイシング装置及びダイシング方法を提供する。【解決手段】多数のＩＣチップが一体に形成されてなるウエーハ５０を切断して個々のＩＣチップに分けるダイシング装置１００において、このウエーハ５０の周縁部を固定するステージ５と、このステージ５によって周縁部が固定されるウエーハ５０の被切断部位を一方の側から支持するプッシャー３と、このプッシャー３によって一方の側が支持される被切断部位を他方の側から切断するブレード１とを備えたものである。ウエーハ５０が反っている場合でも、このウエーハ５０の被切断部位をプッシャー３で間断なく支持することができる。【選択図】  図１
2004273635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回路素子が一体に形成されてなる基板を切断して個々の回路素子に分けるダイシング装置において、
前記基板の周縁部を固定する固定手段と、
前記固定手段によって周縁部が固定される基板の被切断部位を一方の側から支持する支持手段と、
前記支持手段によって一方の側が支持される被切断部位を他方の側から切断する切断手段とを備えたことを特徴とするダイシング装置。
【請求項２】
前記基板の一方の側には基板保持用のシート部材が貼付されており、
前記支持手段は、
前記シート部材を押圧することにより前記基板の被切断部位を一方の側から支持することを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
【請求項３】
前記支持手段のシート部材を押圧する部位に、外周面の滑らかな転動体を有し、
前記転動体の外周面で前記基板の被切断部位を一方の側から支持することを特徴とする請求項２に記載のダイシング装置。
【請求項４】
前記支持手段のシート部材を押圧する部位に、全方向に回転可能な球体を有し、
前記球体の外周面で前記基板の被切断部位を一方の側から支持することを特徴とする請求項２に記載のダイシング装置。
【請求項５】
複数の回路素子が一体に形成されてなる基板を切断して、個々の回路素子に分けるダイシング方法において、
前記基板の一方の側に基板保持用のシート部材を貼付する工程と、
前記シート部材が貼付された基板の周縁部のみを固定する工程と、
前記シート部材を押圧して前記基板の被切断部位を一方の側から支持する工程と、
一方の側が支持された前記被切断部位を他方の側から切断する工程とを有することを特徴とするダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイシング装置及びダイシング方法に係り、特に、能動面が封止用の樹脂で覆われた半導体ウエーハを複数のチップに分割するダイシング工程に適用して好適なダイシング装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来例に係るダイシング装置９０の構成例を示す断面図である。図５において、ダイシングされる半導体ウエーハ（以下で、ウエーハという）５０には上層部分と下層部分とがある。このウエーハ５０の下層部分は、多数のＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）チップが作り込まれたシリコン層である。また、このウエーハ５０の上層部分は、ＩＣチップの能動面側を封止する厚い樹脂層である。この樹脂層から、ＩＣのボール電極５２が露出している。ダイシング装置９０では、この樹脂封止されたウエーハ５０が、ステージ９５にセットされる。
【０００３】
図６はステージ９５の構成例を示す平面図である。このステージ９５のウエーハ５０が載置される面は平坦である。また、ウエーハ５０が載置される特定の位置９７には、複数の吸気孔９６が設けられている。これらの吸気孔９６は、図示しない排気ポンプに接続されており、これらの吸気孔９６から吸気することによって、ウエーハ５０はステージ９５側に引き寄せられる。
【０００４】
ダイシング装置９０を用いたダイシング工程では、高速回転しているダイシングブレード１  がウエーハ５０のスクライブラインに当てられてダイシング作業が行なわれる。ウエーハ５０はＩＣチップの４辺に設けられたスクライブラインに沿ってダイシングされ、Ｗ−ＣＳＰ（ｗａｆｅｒ−ｃｈｉｐ  ｓｉｚｅ  ｐａｃｋａｇｅ）等の超小型パッケージに分割される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１９０６６４号公報
【特許文献２】
特開昭６２−１５１３０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウエーハ５０の下層部分であるシリコン層は、高温処理を伴うウエーハプロセスを経て、多数のＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）チップが作り込まれたものである。このため、シリコン層には反りが生じていることが多い。また、特に、シリコン層の能動面側に厚い樹脂層がある場合には、この樹脂層によってシリコン層に収縮方向への応力が働くので、ウエーハ５０の反りも大きくなる傾向がある。
【０００７】
それゆえ、ウエーハ５０をダイシングする際には、多くの場合、ウエーハ５０とステージ９５との間に僅かな空間が生じてしまい、ウエーハ５０の全面を吸着支持することができない。そして、このようなウエーハ５０において、特にステージ９５との間に僅かな空間を有する部位にダイシングブレード１が当たると、この部位を中心にウエーハ５０は上下方向にばたついてしまい、シリコン層にチッピング（マイクロクラック）が生じてしまうおそれがある。シリコン層にチッピングが生じてしまうと、ＩＣチップの信頼性が低下してしまう。
【０００８】
そこで、この発明は、このような従来技術の問題点を解決したものであって、複数の回路素子が一体に形成されてなる基板が反っている場合でも、この基板を安定してダイシングできるようにしたダイシング装置及びダイシング方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明に係る第１のダイシング装置は、複数の回路素子が一体に形成されてなる基板を切断して個々の回路素子に分けるダイシング装置において、この基板の周縁部を固定する固定手段と、この固定手段によって周縁部が固定される基板の被切断部位を一方の側から支持する支持手段と、この支持手段によって一方の側が支持される被切断部位を他方の側から切断する切断手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る第２のダイシング装置は、上述した第１の半導体装置において、基板の一方の側には基板保持用のシート部材が貼付されており、支持手段は、このシート部材を押圧することにより基板の被切断部位を一方の側から支持することを特徴とするものである。
本発明に係る第３のダイシング装置は、上述した第２の半導体装置において、支持手段のシート部材を押圧する部位に、外周面の滑らかな転動体を有し、この転動体の外周面で基板の被切断部位を一方の側から支持することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る第４のダイシング装置は、上述した第２の半導体装置において、支持手段のシート部材を押圧する部位に、全方向に回転可能な球体を有し、この球体の外周面で基板の被切断部位を一方の側から支持することを特徴とするものである。
ここで、ダイシング装置の切断手段には、通常、ダイシングブレードと呼ばれる円盤型のカッターが用いられる。このダイシングブレードは、高速回転しながら基板の被切断部位を走査して、基板を個々の回路素子に切断するものである。
【００１２】
本発明に係る第１〜第４のダイシング装置によれば、複数の回路素子が一体に形成されてなる基板はその周縁部のみが固定手段によって固定される。また、この固定手段から浮いている状態の基板の被切断部位はその一方の側が支持手段によって局所的に支持される。そして、被切断部位のうち、支持手段によって局所的に支持されている部位の他方の側に切断手段が当接される。この状態で、支持手段は切断手段と連動して基板に対して相対的に移動し、被切断部位は支持手段と切断手段とに挟まれて切断される。
【００１３】
従って、基板が反っている場合でも、この基板の被切断部位を間断なく支持することができ、切断手段から被切断部位にかかる力を支持手段で受けることができる。これにより、基板を安定してダイシングすることができ、チッピングの発生を低減することができる。
本発明に係るダイシング方法は、複数の回路素子が一体に形成されてなる基板を切断して、個々の回路素子に分けるダイシング方法において、この基板の一方の側に基板保持用のシート部材を貼付する工程と、このシート部材が貼付された基板の周縁部のみを固定する工程と、シート部材を押圧して基板の被切断部位を一方の側から支持する工程と、一方の側が支持された被切断部位を他方の側から切断する工程とを有することを特徴とするものである。本発明に係るダイシング方法によれば、基板が反っている場合でも、基板を安定してダイシングすることができ、チッピングの発生を低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係るダイシング装置と、ダイシング方法について説明する。
（１）第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るダイシング装置１００の構成例を示す断面図である。このダイシング装置１００は、多数のＩＣチップが一体に形成された半導体ウエーハ５０を切断して個々の回路素子に分ける装置である。
【００１５】
図１に示すように、このダイシング装置１００は、半導体ウエーハ５０の周縁部を吸着しながら固定するステージ５と、このステージ５によって周縁部が固定される半導体ウエーハ５０のうち、スクライブラインに沿った被切断部位を下側から支持するプッシャー３と、このプッシャー３によって支持される被切断部位を上側から切断するダイシングブレード（以下で、ブレードという）１とを備えている。
【００１６】
半導体ウエーハ５０は、例えば図５を参照しながら説明したように、多数のＩＣチップが作り込まれたシリコン層上に厚い樹脂層が設けられ、この樹脂層から、ＩＣのボール電極５２が露出したものである。図１において、この半導体ウエーハ５０の直径は、例えば１２インチ（約３００ｍｍ）程度である。また、ボール電極５２間の距離（ピッチ）は、例えば３００μｍ程度である。
【００１７】
このボール電極５２の反対側には、ダイシングシート１０が貼られている。このダイシングシート１０のウエーハ５０側には、紫外線硬化型の粘着材が塗布されている。ダイシング工程では、分割前後のウエーハ５０は、このダイシングシート１０によって粘着保持される。図１に示すように、このウエーハ５０はダイシングシート１０を下方に向けてステージ５にセットされる。
【００１８】
ステージ５は、ダイシングシート１０が貼られたウエーハ５０をブレード１や、プッシャー３に対して所定の高さに保持するものであり、このウエーハ５０の周縁部を固定するように設計されている。図１に示すように、ウエーハ５０の周縁部であって、そのダイシングシート１０側がステージ５上に載せられる。このステージ５のウエーハ５０が載せられる面は凹凸がなく平坦である。
【００１９】
また、図２に示すように、このステージ５のウエーハ５０が載せられる位置（以下で、ウエーハ載置位置という）７には、複数の吸気孔８が設けられている。これらの吸気孔８は図示しない排気ポンプに接続されている。この排気ポンプを動作させて吸気孔８から吸気することによって、ウエーハ５０の周縁部をステージ５に吸着し、固定することができる。
【００２０】
さらに、このウエーハ載置位置７の内側には、平面視で略円形状の開口部９が設けられている。ウエーハ載置位置７の直径は、半導体ウエーハ５０の大きさに対応して、例えば３００ｍｍ程度である。また、開口部９の直径は例えば２８０ｍｍ程度である。吸気孔８の直径は２ｍｍ程度であり、等間隔に２０〜４０個程度設けられている。このステージ５は、図示しないモータ等によって、図１のＸ−Ｙ方向に移動するように設計されている。
【００２１】
ブレード１は、ダイヤモンド粒子を含むボンド材が円盤状に形成された、いわゆるダイヤモンドカッターである。このブレード１は、ブレードホルダー２に軸着されており、図示しないモータ等によって、図１のＹＺ平面上を所定の角速度で回転可能に設計されている。また、このブレード１を支持するブレードホルダー２は、ブレード１を支持した状態で、図示しないモータ等によって図１のＺ方向に移動できるように設計されている。
【００２２】
プッシャー３は、図１に示すように、ステージ５に設けられた開口部９の下方に設けられている。このプッシャー３は、その先端部４が棒状になっており、そのＸ−Ｙ断面の形状は例えば略円形である。また、この先端部４のダイシングシート１０を押圧する部位は、角部が削られてＲ状になっている。この先端部４は、例えばその本体がステンレス等の金属で構成されており、この本体上にフッ素樹脂等の低摩擦性の樹脂が塗布されている。また、このプッシャーの先端部４は、その取付け位置がブレード１と同軸で、図示しないモータ等によってＺ方向に移動できるように設計されている。
【００２３】
このように構成されたダイシング装置１００を用いて、半導体ウエーハ５０を個々のパッケージに切り分ける際には、このダイシング装置１００を例えば以下のように操作する。
まず始めに、吸着テーブル５の吸気孔８（図２参照）を吸気状態にしておく。この状態で、ウエーハ５０のダイシングシート１０側をステージ５のウエーハ載置位置７（図２参照）に載せる。これにより、ウエーハ５０の周縁部をステージ５に固定する。次に、このステージ５を図１のＸ−Ｙ方向に移動させて、ウエーハ５０の被切断部位がブレード１の下、即ちプッシャーの先端部４上にくるように位置調整する。
【００２４】
次に、プッシャーの先端部４を上方に移動させてダイシングシート１０を押圧し、ウエーハ５０のスクライブラインに沿った被切断部位を局所的に支持する。この状態で、高速回転するブレード１を下方に移動させ、プッシャーの先端部４によって下側から支持されている被切断部位にブレード１を当接させる。そして、ブレード１とプッシャー３を図１のＸ―Ｙ方向に対し固定した状態で、ステージ５をスクライブラインに沿ってＸ方向、Ｙ方向に移動させる。これにより、ウエーハ５０の被切断部位はプッシャーの先端部４に支持された状態で切断され、ウエーハ５０は複数のパッケージに分割される。
【００２５】
このように、本発明に係るダイシング装置１００によれば、ウエーハ５０はその周縁部のみがステージ５に固定される。また、このステージ５から浮いている状態のウエーハ５０の被切断部位はその一方の側がプッシャー３によって局所的に支持される。そして、被切断部位のうち、プッシャー３によって局所的に支持されている部位の他方の側にブレード１が当接される。この状態で、プッシャー３はブレード１と連動してウエーハ５０に対して相対的に移動し、スクライブラインに沿った被切断部位はプッシャー３とブレード１に挟まれて切断される。
【００２６】
従って、ウエーハ５０が反っている場合でも、ウエーハ５０の被切断部位を間断なく支持することができ、ブレード１から被切断部位にかかる力をプッシャー３で受け止めることができる。これにより、ウエーハ５０のばたつきを抑えることができ、ウエーハ５０を安定してダイシングすることができる。それゆえ、チッピングの発生を低減することができる。
【００２７】
この第１実施形態では、ブレード１は本発明の切断手段に対応し、プッシャー３は本発明の支持手段に対応している。また、ステージ５は本発明の固定手段に対応し、ダイシングシート１０は本発明のシート部材に対応している。さらに、ウエーハ５０は、本発明の基板に対応している。
なお、この第１実施形態では、図１に示すダイシング装置１００を用いたダイシング方法について、ブレード１とプッシャー３とをＸ―Ｙ方向に固定した状態で、ステージ５をスクライブラインに沿ってＸ―Ｙ方向に移動させ、ウエーハ５０をダイシングする場合について説明したが、ウエーハ５０のダイシング方法はこれに限られることはない。ステージ５をＸ―Ｙ方向に固定した状態で、ブレード１とプッシャー３とをスクライブラインに沿ってＸ―Ｙ方向に同軸で移動させても良い。この場合でも、ステージ５を移動させてダイシングする場合と同様の作用効果を得ることができる。
（２）その他の実施形態
上述の第１実施形態では、プッシャー３の先端部４を棒状とし、そのダイシングシート１０を押圧する部位をＲ状とする場合について説明したが、プッシャー３の先端部は、これに限られることはない。例えば、先端部４のダイシングシート１０を押圧する部位は、滑らかな外周面を有するローラーでも良い。
【００２８】
図３は本発明の第２実施形態に係るダイシング装置２００の構成例を示す断面図である。図３に示すダイシング装置２００において、図１に示したダイシング装置１００と同一な構造を有する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図３に示すダイシング装置２００では、プッシャーの先端部４´は、その取付け位置がブレード１と同軸で、図示しないモータ等によって図３のＺ方向に移動できるように設計されている。また、この先端部４´は、図３の矢印で示すように、Ｚ軸上で自転できるように設計されている。さらに、この先端部４´のダイシングシート１０を押圧する部位が、滑らかな外周面を有するローラーとなっている。
【００２９】
このローラーは、例えばステンレス等の金属からなるローラー本体と、このローラー本体に塗布された低摩擦性のフッ素樹脂等から構成されている。或いは、このローラーは、硬ゴム等のみから構成されていても良い。このような構造により、ウエーハ５０の被切断部位をローラーの外周面で支持した状態で、ステージ５をＸ―Ｙ方向に移動させると、このステージ５の移動方向に合わせて先端部４´の向きが変わってローラーが回転する。従って、ダイシング装置１００と比べて、プッシャーの先端部４´とダイシングシート１０との間に生じる摩擦力を小さくすることができ、ウエーハ５０を円滑にダイシングすることができる。
【００３０】
図３に示す第２実施形態では、先端部４´に設けられたローラーが、本発明の転動体に対応している。また、本発明の転動体は、ローラーに限られることはなく、例えば、先端部４´に軸支された球体でも良い。
さらに、プッシャー３の先端部４であってダイシングシート１０を押圧する部位は、例えば、市販されているボールペンのペン先のように、先端部に対して全方向に回転可能な（回転自在な）ボールでも良い。
【００３１】
図４は本発明の第３実施形態に係るダイシング装置３００の構成例を示す断面図である。図４示すダイシング装置３００において、図１に示したダイシング装置１００と同一な構造を有する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図４に示すダイシング装置２００では、このプッシャーの先端部４´´は、その取付け位置がブレード１と同軸で、図示しないモータ等によって図４のＺ方向に移動できるように設計されている。また、先端部４´´のダイシングシート１０を押圧する部位は、この先端部４´´に対して回転自在なボールとなっている。
【００３２】
このボールは、例えばステンレス等の金属からなるボール本体と、このボール本体に塗布された低摩擦性のフッ素樹脂等から構成される。或いは、このボールは、フッ素樹脂だけから構成されていても良い。このような構造により、ウエーハ５０の被切断部位をボールの外周面で支持した状態で、ステージ５をＸ―Ｙ方向に移動させると、このステージ５の移動方向に合わせてボールが自在に回転する。
【００３３】
従って、ダイシング装置１００、２００と比べて、プッシャーの先端部４´´とダイシングシート１０との間に生じる摩擦力をさらに小さくすることができる。図４に示す第３実施形態では、先端部４´´に設けられたボールが、本発明の球体に対応している。
なお、上述の第１〜第３実施形態では、プッシャーの先端部４及び４´、４´´をダイシングシート１０に点接触させて、このダイシングシート１０を押圧する場合について説明したが、プッシャー３の先端部をダイシングシート１０に接触させずに、このダイシングシート１０を押圧する方法を採っても良い。この場合には、同極性の（電）磁極間に生じる反発力を応用する。例えば、ダイシングシート１０には正の磁性を帯びた金属紛等を封入したものを使用する。また、プッシャー３には正の磁性を帯びたものを使用する。これにより、ダイシングシート１０とプッシャー３間に反発力が生じ、ダイシングシート１０が押圧される。この場合でも、被切断部位をプッシャー３を用いて間断なく支持することができるので、ウエーハ５０のバタツキを防止することができる。
【００３４】
また、この方法では、プッシャー３とダイシングシート１０とが点接触ではなく、非接触なので、ウエーハ５０を支持する際に与えてしまう物理的な衝撃を軽減することができる。このため、この非接触の方法は、厚みの薄いウエーハをダイシングする際に有利である。
さらに、ダイシングシート１０をプッシャー３の先端部４に引き寄せて、このプッシャー３とダイシングシート１０との間に隙間が生じないように密着させても良い。この場合には、異極性の（電）磁極間に生じる引力を応用して用いる。例えば、ダイシングシート１０には、正の磁性を帯びた金属紛等を封入したものを使用する。また、プッシャー３には、負の磁性を帯びたものを使用する。この場合でも、被切断部位を間断なく支持することができるので、ウエーハ５０のバタツキを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るダイシング装置１００の構成例を示す断面図。
【図２】ステージ５の構成例を示す平面図。
【図３】第２実施形態に係るダイシング装置２００の構成例を示す断面図。
【図４】第３実施形態に係るダイシング装置３００の構成例を示す断面図。
【図５】従来例に係るダイシング装置９０の構成例を示す断面図。
【図６】従来例に係るステージ９５の構成例を示す平面図。
【符号の説明】
１  ブレード、２  ブレードホルダー、３  プッシャー、４、４´、４´´  先端部、５  ステージ、７  ウエーハ載置位置、８  吸気孔、９  開口部、１０ダイシングシート、５０  ウエーハ、５２  ボール電極、１００、２００、３００  ダイシング装置
【図１】
2004273635.tif 000003
【図２】
2004273635.tif 000004
【図３】
2004273635.tif 000005
【図４】
2004273635.tif 000006
【図５】
2004273635.tif 000007
【図６】
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