(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイシングシートに貼付されたウェーハをダイシングするダイシング装置であって、
前記ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングして個々のチップに分割するレーザーダイシング部と、
前記ダイシングシートを伸張して前記個々のチップ同士の間隔を拡張するエキスパンド部と、
前記レーザーダイシング部によって前記ウェーハの内部に形成された改質領域の形成状態を確認する検査手段と、
を備えるダイシング装置。
【請求項２】
前記検査手段は前記エキスパンド部に設けられ、前記個々のチップ同士の間隔の拡張状態を確認すると共に、前記レーザーダイシング部によって前記ウェーハの内部に形成された改質領域の形成状態を確認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】
前記ダイシング部と、前記エキスパンド部と、前記検査手段とが一体構造で配置されるとともに、ダイシング開始からエキスパンド終了までの処理が当該一体構造において行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載のダイシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、半導体装置や電子部品等のウェーハを個々のチップに分割するダイシング装置に関するもので、特にダイシングシートに貼付されたウェーハを個々のチップに分割するダイシング装置に関するものである。
【背景技術】  従来、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハを個々のチップに分割するには、ダイシングブレードと呼ばれる砥石でウェーハに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられていた。ダイシングブレードは、細かなダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。
このダイシングブレードを３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウェーハに切込み、ウェーハを完全切断（フルカット）又は不完全切断（ハーフカット或いはセミフルカット）していた。フルカットは、ダイシングシートに貼付されたウェーハをダイシングシートに１０μｍ程度の切り込みが入るまで切り込んで切断する方法であり、ハーフカットはウェーハに厚さの半分程度まで切り込む方法で、セミフルカットはウェーハに１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成する方法のことである。
しかし、ダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる要因になっていた。特に裏面に生じたチッピングは、クラックが徐々に内部に進行するためやっかいな問題であった。
ダイシング工程におけるこのチッピングの問題を解決する手段として、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウェーハの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して、この改質領域を基点としてウェーハを個々のチップに分割するレーザー加工装置が提案されている（例えば、特開２００２−１９２３６７号公報、特開２００２−１９２３６８号公報、特開２００２−１９２３６９号公報、特開２００２−１９２３７０号公報、特開２００２−１９２３７１号公報、特開２００２−２０５１８０号公報を参照）。
このダイシング工程の後、ウェーハはダイボンディング装置に搬送され、ダイシングシートを伸張して個々のチップ同士の間隔を拡張するエキスパンド工程が行われ、次いで個々のチップがピックアップされて基材にダイボンディングされる。
ところが、従来のダイシングブレードを用いたダイシング装置は厚さ３０μｍ程度の極薄のダイシングブレードでウェーハに分割溝を形成するものであり、また、上記の特許公開公報で提案されているレーザー加工装置では、ウェーハ内部に形成された改質領域を基点とし、ウェーハの結晶面に沿った碧開作用による割断でチップに分割するもので、どちらもチップ同士の間隔が極度に狭いものである。
このため、ダイシングされたウェーハをダイシング装置或いはレーザー加工装置からダイボンディング装置に搬送する際に、ダイシングシートに貼付されたウェーハが撓み、チップの縁同士が接触して縁部にチッピングが生ずるという問題がある。また、ウェーハは、ダイシング工程の後、ダイボンディング装置に搬送されてエキスパンド工程が行われるため、ダイシングからエキスパンドまでの処理に時間がかかっていた。
さらに、ダイボンディング装置では、ダイシングシートをエキスパンドしてチップ間の間隔を拡張し、改質領域を基点としてウェーハを分割して個々のチップを得る際に、チップのピックアップに支障をきたさないようにチップ間隔が適切に十分拡張されたか否か、また、チップの縁部に欠けが生じた不良チップがないか等をチェックすることなくチップのピックアップが行われている。
このため、ダイシングシートのエキスパンドやウェーハの分割が適切に行われていない場合は、不良チップまで基材にダイボンディングしてしまったり、チップのピックアップ不良によりチップが損傷したりするという問題があった。
また、従来の技術では、ダイシング及びエキスパンドを行った後にウェーハの状態を確認し、これを個々のウェーハについて繰り返すため、多数のウェーハを処理する場合に多大な時間を要するという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ダイシング開始からエキスパンド終了までの処理を短時間で行うとともに、不良チップの発生を防止することができるダイシング装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
前記目的を達成するために、本発明は、ダイシングシートに貼付されたウェーハをダイシングするダイシング装置であって、前記ウェーハをダイシングして個々のチップに分割するダイシング部と、前記ダイシングシートを伸張して前記個々のチップ同士の間隔を拡張するエキスパンド部と、前記ウェーハの状態を確認する検査手段と、を備えるダイシング装置を提供する。
本発明において、前記検査手段は、前記エキスパンド部に備えられるようにしてもよい。また、前記検査手段は、前記チップ同士の間隔の拡張状態を確認するようにしてもよい。
また、本発明において、前記ダイシング部は、前記ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング部であるようにしてもよい。
さらに、本発明において、前記検査手段は、前記レーザーダイシング部によって前記ウェーハの内部に形成された改質領域の形成状態を確認するようにしてもよい。
また、本発明において、前記検査手段は、前記レーザーダイシング部によって前記ウェーハの内部に形成された改質領域の形成状態を確認するとともに、前記チップ同士の間隔の拡張状態を確認するようにしてもよい。
本発明に係るダイシング装置では、エキスパンド部が設けられているので、ダイシングされたウェーハの搬送距離はわずかであり、搬送の際にチップの縁部にチッピングが生じるのを防ぐことができる。また、エキスパンド部により、ダイシング後直ちにエキスパンドを行うことができ、ダイシング開始からエキスパンド終了までの処理を短時間で行うことができる。
また、本発明に係るダイシング装置では、ウェーハの状態を確認する検査手段が設けられているので、エキスパンド後にエキスパンド状態を確認することができ、さらに、レーザーによってウェーハの内部に形成された改質領域の形成状態をエキスパンド前に確認することができる。このため、不良チップをダイボンディングしてしまったり、チップのピックアップ不良によりチップが損傷したりすることがない。
また、本発明によれば、ウェーハの状態を確認する検査手段が設けられているので、既にダイシングされたウェーハのダイシング状態、或いはエキスパンド状態を確認しながら、次のウェーハのダイシングを行うことができる。すなわち、ウェーハのダイシング作業と、ダイシング状態あるいはエキスパンド状態の確認作業とを並行して行うことができ、多数のウェーハを短時間で処理することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係るダイシング装置の概略構成図であり；
図２は、レーザーダイシング部を説明する概念図であり；
図３は、エキスパンド部を説明する概念図であり；
図４は、フレームにマウントされたウェーハを示す斜視図であり；
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ウェーハ内部に形成された改質領域を説明する概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下添付図面に従って本発明に係るダイシング装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
図１は、本発明に係るダイシング装置の概略構成を表わす平面図である。ダイシング装置１０では、ウェーハは図４に示すように、一方の面に粘着材を有するダイシングシートＴに貼付され、このダイシングシートＴを介してフレームＦと一体化された状態で搬入され、ダイシング装置１０内を搬送される。
ダイシング装置１０は、図１に示すように、カセット格納部９０、エレベータ９１、ダイシング部としてのレーザーダイシング部４０、エキスパンド部６０、図示しないウェーハＷの搬送手段、後出の制御部５０、及び後出のテレビモニタ３６等から構成されている。
カセット格納部９０には、ダイシングシートＴを介してフレームＦと一体化された状態のウェーハＷを多数枚収納したカセットが格納される。エレベータ９１は上下移動及び前後移動される図示しないフレームクランパを有し、フレームクランパでフレームＦをクランプしてカセットからウェーハＷを取り出し、或いはダイシングされたウェーハＷをカセットに収納する。
レーザーダイシング部４０は、ウェーハＷの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハＷの内部に改質領域を形成することによってウェーハＷを個々のチップにダイシングする。エキスパンド部６０では、ダイシングされたウェーハＷが貼付されているダイシングシートＴを伸張して、個々のチップ同士の間隔を拡張する。
搬送手段はウェーハＷをダイシング装置１０の各部に搬送する。制御部５０にはＣＰＵ、メモリ、入出力回路部、各種駆動回路部等が備えられるとともに、夫々がバスラインで接続されており、ダイシング装置１０の各部の動作を制御する。テレビモニタ３６にはプログラム設定画面や、各種観察画面が映し出される。
本体ベース１６上には、図１のＸ方向に配置されたＸガイドレール１７が取り付けられている。また、Ｘガイドレール１７の上方でＸガイドレール１７を跨いで図１のＹ方向に延びる、門型のＹガイドレール１８が取り付けられている。
Ｘガイドレール１７はレーザーダイシング部４０のＸＺθテーブル１１をガイドし、ＸＺθテーブル１１は図示しない駆動手段によってＸ方向に移動される。この駆動手段にはリニアモータ等、既知の駆動手段が用いられる。
Ｙガイドレール１８は、レーザーダイシング部４０のレーザー光学部２０や後出の観察光学部３０が取り付けられたＹテーブル１９をガイドするとともに、エキスパンド部６０のＹ移動テーブル８１をガイドし、Ｙテーブル１９及びＹ移動テーブル８１は、夫々図示しないリニアモータ等の駆動手段によってＹ方向に正確にインデックス送りされる。
エキスパンド部６０のＹ移動テーブル８１には、Ｘ方向に移動するＸ移動テーブル８１が組込まれ、Ｘ移動テーブル８１には検査手段７０が取り付けられ、検査手段７０はＸ方向に移動されるとともにＹ方向に正確にインデックス送りされる。
図２は、レーザーダイシング部４０の詳細を表わす概念構成図である。レーザーダイシング部４０はＸＺθテーブル１１、レーザー光学部２０、観察光学部３０等で構成されている。
ＸＺθテーブル１１は、Ｘガイドレール１７に案内されてＸ方向に移動するＸテーブル１２と、Ｘテーブル１２上に取り付けられ図２のＺ方向及びθ方向に駆動されるＺθテーブル１５とからなり、Ｚθテーブル１５にはダイシングシートＴを介してウェーハＷを保持する吸着ステージ１３と、フレームＦを保持する受け台１４が取り付けられている。このＸＺθテーブル１１によって、ウェーハＷは図２のＸＺθ方向に精密に移動される。
レーザー光学部２０は、Ｙテーブル１９に取り付けられてＹ方向に精密にインデックス送りされるようになっており、レーザー発振器２１、コリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等で構成されている。
また、観察光学部３０は、観察用光源３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４、観察手段としてのＣＣＤカメラ３５、テレビモニタ３６等で構成されている。
レーザー光学部２０では、レーザー発振器２１から発振されたレーザー光はコリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウェーハＷの内部に集光される。ここでは、集光点におけるピークパワー密度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で、ダイシングテープに対して透過性を有するレーザー光が用いられる。集光点のＺ方向位置は、ＸＺθテーブル１１のＺ方向微動によって調整される。
観察光学部３０では、観察用光源３１から出射された照明光がコリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの表面を照射する。ウェーハＷの表面からの反射光はコンデンスレンズ２４、ハーフミラー２３及び３３、コンデンスレンズ３４を経由して観察手段としてのＣＣＤカメラ３５に入射し、ウェーハＷの表面画像が撮像される。
この撮像データは画像処理部３８に入力され、ウェーハＷのアライメントに用いられるとともに、制御部５０を経てテレビモニタ３６に写し出される。
図３は、エキスパンド部６０の詳細を表わす概念構成図である。エキスパンド部６０は、ダイシングシートＴに貼付されたままダイシングされたウェーハＷの個々のチップＣの隣同士の間隔を拡張するためのもので、ダイシングシートＴを中心部から外方向に向けて伸張させることによってエキスパンドを行う。
エキスパンド部６０は、本体ベース１６に固定されたベース６１と、ベース６１に取り付けられた受けリング６２と、受けリング６２の外周と滑合して上下動可能に支持され、ダイシングシートＴが貼付されたフレームＦを下方に押込むプレスリング６３と、プレスリング６３を上下移動させる図示しないエアーシリンダ等の駆動手段とから構成されている。
エキスパンド部６０には、ウェーハＷの状態を確認する検査手段７０が設けられている。検査手段７０では、光源７１から出射された照明光がコリメートレンズ７２、ハーフミラー７３、コンデンスレンズ７４等の光学系を経てウェーハＷを照射する。
照射された光の反射光はコンデンスレンズ７４、ハーフミラー７３、コンデンスレンズ７５を経由して観察手段としてのＣＣＤカメラ７６に入射し、観察画像が撮像される。この撮像データは画像処理部３８に入力され、ウェーハＷの状態が確認されるとともに、制御部５０を経てテレビモニタ３６に写し出される。
この検査手段７０は、エキスパンド部６０の上方に配置されたＸ移動テーブル８２及びＹ移動テーブル８１によってウェーハＷの上方でＸ方向及びＹ方向に移動される。
光源７１には赤外光が用いられ、レーザー光によってウェーハＷの内部に形成された改質領域の形成状態をエキスパンド前に確認する場合は、高倍率でウェーハ内部に焦点を合わせて画像を取り込む。また、エキスパンド後のエキスパンド状態を確認する場合は、低倍率にしてウェーハ表面に焦点を合わせて画像を取り込む。これらの画像データは画像処理部３８でデータ処理された後、制御部５０に送られてウェーハＷの状態が解析されるようになっている。
次に、このように構成されたダイシング装置１０の作用について説明する。ダイシングシートＴを介してリング状のフレームＦにマウントされたウェーハＷは、エレベータ９１に設けられたクランパによってカセット格納部に格納されているカセットから引き出され、搬送手段によってレーザーダイシング部４０のＸＺθテーブル１１上に搬送されて吸着ステージ１３に吸着保持される。
吸着ステージ１３に吸着保持されたウェーハＷは最初にＣＣＤカメラ３５で表面に形成された回路パターンが撮像され、画像処理部３８と制御部５０内に設けられたアライメント手段によってθ方向のアライメントとＸＹ方向の位置決めがなされる。
アライメントが終了すると、ＸＺθテーブル１１がＸ方向に移動してウェーハＷのダイシングストリートに沿ってレーザー光が入射される。ウェーハＷの表面から入射したレーザー光の集光点がウェーハＷの厚さ方向の内部に設定されているので、ウェーハの表面を透過したレーザー光は、ウェーハ内部の集光点でエネルギーが集中し、ウェーハＷの内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域が形成される。これによりウェーハは分子間力のバランスが崩れ、自然に割断するかあるいは僅かな外力を加えることにより割断されるようになる。
図５は、ウェーハ内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図５（ａ）は、ウェーハＷの内部に入射されたレーザー光Ｌが集光点に改質領域Ｐを形成した状態を示し、図５（ｂ）はパルス状のレーザー光Ｌの下でウェーハＷが水平方向に移動され、不連続な改質領域Ｐが並んで形成された状態を表わしている。この状態でウェーハＷは改質領域Ｐを起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって改質領域Ｐを起点として割断される。この場合、ウェーハＷは表面や裏面にはチッピングが発生せずに容易にチップに分割される。
１ラインの改質領域Ｐの形成が終了すると、レーザー光学部２０が取り付けられたＹテーブルが１インデックスＹ方向に送られて、次のダイシングストリートに沿ってレーザー光が入射され、ウェーハ内部に改質領域Ｐが形成される。
一方向の全てのダイシングストリートについて改質領域形成が行われると、Ｚθテーブル１５が９０°回転し、先程のダイシングストリートと直交するダイシングストリートについても全て改質領域形成が行われる。
全てのダイシングストリートに対して、内部に改質領域Ｐを形成するレーザーダイシングが行われたウェーハＷは、搬送手段によってエキスパンド部６０に搬送され、エキスパンド部６０に設けられている受けリング６２上にセットされる。
ここで、ウェーハＷは検査手段７０によって内部の改質領域形成状態が確認される。確認は光源７１からの赤外光をＸ移動テーブル８２及びＹ移動テーブル８１によって走査させながらウェーハ内部の画像を取り込んで行われる。改質領域形成状態はテレビモニタ３６に表示された画面によって確認できるとともに、制御部５０に設けられた図示しない改質領域形成状態判定部で良否が自動判定される。また、判定結果はレーザー光Ｌの照射条件にフィードバックされる。
改質領域形成状態が確認されると次に、プレスリング６３が下降してフレームＦを押し下げ、ダイシングシートＴをエキスパンドする。この時、受けリング６２の上面の外周縁部６２Ａは円弧状に面取りされているので、ダイシングシートＴはスムースにエキスパンドされ、個々のチップＣの間隔が拡張される。
次いで、検査手段７０によって複数のチップＣの表面が撮像され、エキスパンド状態が検査される。この検査は、Ｘ移動テーブル８２及びＹ移動テーブル８１によって検査手段７０をウェーハＷの前面にわたって走査して行われ、撮像された画像は画像処理部３８で処理された後画像データは制御部５０に送られる。
制御部５０ではエキスパンド状態をテレビモニタ３６に表示するとともに、チップ間隔が所定量拡張されたか否かを自動判定する。この判定結果もフィードバックされてプレスリング６３の下降量が制御される。また、チップＣの周縁部のチッピングの大きさ等もチェックされる。
次に、エキスパンドされたダイシングシートＴの弛み部の処理が行われ、ダイシングシートＴに貼付されたままの個々のチップＣはフレームＦごと搬送手段によってエキスパンド部６０から搬出される。次いでエレベータ９１によってカセットの元の位置に戻される。
このようにして、カセット内に収納されたウェーハＷは順次レーザーダイシング部４０でダイシングされ、次いでエキスパンド部６０で内部に形成された改質領域の形成状態が確認され、エキスパンドされ、更にエキスパンド状態が確認される。このため、ダイシングシートＴ上のチップＣ同士の間隔が所定量安定して拡張される。
また、１枚のウェーハＷのレーザーダイシングが終了し、レーザーダイシング部４０からエキスパンド部６０に搬送されると、次のウェーハＷがまたレーザーダイシング部４０に搬入される。従って、改質領域形成状態の確認及びエキスパンド状態確認は次のウェーハＷがレーザーダイシングされている時に行うので、ダイシング装置１０の処理速度を低下させることなくウェーハＷの状態を確認することができる。
なお、前述した実施の形態では、ダイシング部にはレーザー光を用いてウェーハＷの内部に改質領域を形成させるレーザーダイシング部４０を用いたが、本発明はこれに限らず、ダイシングブレードを用いたダイシング部であってもよい。この場合は、検査手段７０は改質領域形成状態の確認を行う必要はなく、従って光源７１は赤外光の必要がなく、白色光光源で構わない。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、本発明に係るダイシング装置では、エキスパンド部により、ダイシング後直ちにエキスパンドを行うことができる。このため、ダイシング開始からエキスパンド終了までの処理を短時間で行うことができる。また、ダイシングされたウェーハの搬送の際にダイシングされた個々のチップの縁同士が接触し縁部にチッピングが生ずる、という問題が解消される。
また、本発明によれば、エキスパンド後にエキスパンド状態を確認することができる。そのため、チップ間隔が適切に拡張されたか否か、また、チップの縁部に欠けが生じた不良チップがないか等をチェックすることができる。さらに、エキスパンドを行う前に、レーザーによってウェーハの内部に形成された改質領域の形成状態を確認することができる。そのため、改質領域の形成状態をレーザー照射条件にフィードバックさせることができ、適切な状態の改質領域を形成してウェーハの分割を良好に行うことができる。このため、不良チップをダイボンディングしてしまったり、チップのピックアップ不良によりチップが損傷したりすることがなく、不良チップの発生を防止することができる。
また、本発明によれば、ウェーハの状態を確認する検査手段がエキスパンド部に設けられているので、既にダイシングされたウェーハのダイシング状態、或いはエキスパンド状態を確認しながら、次のウェーハのダイシングを行うことができる。すなわち、ウェーハのダイシング作業と、ダイシング状態あるいはエキスパンド状態の確認作業を並行して行うことができ、ダイシング装置の処理速度を向上させることができる。
【図１】
0004640173.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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