JP2017203654A - チップの選別方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 不良デバイスを出荷してしまうことを低減可能なチップの選別方法を提供することである。【解決手段】 板状被加工物を分割して形成されたチップの良品と不良品とを選別するチップの選別方法であって、チップに超音波振動を付与する超音波振動付与ステップと、該超音波振動付与ステップでチップが破損するか否かを確認する破損確認ステップと、該破損確認ステップで破損していないチップを良品として選別する選別ステップと、を備え、該超音波振動付与ステップでチップに付与される超音波振動は、微小破損を内包しないチップは破損しないが微小破損を内包するチップは破損する値に設定されることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、チップの良品と不良品とを選別するチップの選別方法に関する。
例えば、表面弾性波デバイス（ＳＡＷデバイス）を製造する場合、リチウムタンタレイト（ＬＴ）からなるウェーハ上に複数の表面弾性波素子を形成し、この板状被加工物であるウェーハをダイシング装置やレーザー加工装置を用いて分割し、複数の表面弾性波チップを形成する。その後、表面弾性波チップをパッケージングして表面弾性波デバイスを製造している。
ウェーハを分割して形成したチップには、分割に際して微小な欠けやクラック等の破損が生じ易い。これらの破損を内包したチップから製造されたデバイスは所定の性能を発揮できないばかりか、標準的な条件下における使用でもデバイス自体が劣化、破損しかねない。
そこで、例えばパッケージングする前のチップに破損が生じていないか外観検査を実施して良品のみをパッケージングしたり、パッケージング後のデバイスに対して抜き取り試験（熱サイクルテストや衝撃テスト等の信頼性試験）を実施している。
特開２０１３−０６５９９７号公報
しかし、破損が微小であったり破損が素子やチップの内部に発生している場合には、外観検査において破損を検出するのは難しいという問題がある。破損を内包する不良デバイスを外観検査で不良と判別できずに良品として出荷してしまい、デバイスが所定の性能を発揮できなかったり、標準的な条件下における使用でデバイス自体が劣化、破損してしまう恐れがある。
また、信頼性試験の種類によっては試験を実施したことによりチップが破損してしまったり、破損しなくとも試験に起因するダメージが残存しているため良品として選別しないことが望ましい。つまり、試験の種類によっては全てのチップに試験を実施できず、試験を実施しなかったチップが不良品である恐れがある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、不良デバイスを出荷してしまうことを低減可能なチップの選別方法を提供することである。
本発明によると、板状被加工物を分割して形成されたチップの良品と不良品とを選別するチップの選別方法であって、チップに超音波振動を付与する超音波振動付与ステップと、該超音波振動付与ステップでチップが破損するか否かを確認する破損確認ステップと、該破損確認ステップで破損していないチップを良品として選別する選別ステップと、を備え、該超音波振動付与ステップでチップに付与される超音波振動は、微小破損を内包しないチップは破損しないが微小破損を内包するチップは破損する値に設定されることを特徴とするチップの選別方法が提供される。
好ましくは、超音波振動付与ステップでチップに付与される超音波振動は、微小破損を内包しないチップは破損しない温度にチップを加熱する値に設定される。
本発明のチップの選別方法によると、微小な破損を内包したチップは超音波振動付与ステップで破損してしまうため、良品として選別されたチップにおいてデバイスが所定の性能を発揮できなかったり、標準的な条件下における使用でデバイス自体が劣化、破損してしまう恐れを低減でき、不良デバイスを出荷してしまう恐れを低減可能である。
超音波振動付与ステップにおいて、物理的衝撃に加えて超音波振動によりチップを加熱することで、一度の超音波振動付与ステップで複数種類の負荷を与えることが可能となる。よって、良品として選別されたチップにおいてデバイスが所定の性能を発揮できなかったり、標準的な条件下における使用でデバイス自体が劣化、破損してしまう恐れをより一層低減できる。
超音波振動付与ステップを示す模式的斜視図である。 チップ毎に超音波振動を付与する超音波振動付与ステップを示す断面図である。 ウェーハ毎に超音波振動を付与する超音波振動付与ステップの断面図である。 破損確認ステップを示す断面図である。 選別ステップを示す断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、超音波振動付与ステップの模式的斜視図が示されている。チップ１１は、リチウムタンタレイト（ＬＴ）からなるウェーハ上に複数の表面弾性波素子（ＳＡＷ素子）を形成し、このウェーハをダイシング装置やレーザー加工装置を用いて個々のＳＡＷチップに分割されたものである。しかし、チップ１１はベアチップに限定されるものではなく、パッケージングされたチップも含むものである。
超音波振動子１０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛等の圧電セラミックス、又は水晶振動子から構成される。超音波振動子１０は図示しないエアシリンダのピストンロッド１８に支持されており、超音波振動子１０の先端には振動伝達部材１２が連結されている。
チップ１１に超音波振動を付与するには、エアシリンダを駆動してピストンロッド１８を伸長し、振動伝達部材１２をチップ１１に接触させる。この状態で電力供給手段１４を作動して、超音波振動子１０に所定周波数及び所定振幅の超音波を発生させる。
この超音波は振動伝達部材１２を介してチップ１１に伝達され、チップ１１が所定周波数及び所定振幅で振動する。超音波振動子１０の発振周波数はチップ１１の材質、サイズ、厚みに応じて適宜変更し、微小破損を内包しないチップ１１が破損しない値に設定される。
チップ１１が、例えば３×３×０．１５（厚さ）ｍｍのＳＡＷチップ等のリチウムタンタレイト（ＬＴ）チップの場合には、電力供給手段１４により超音波振動子１０に２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数、好ましくは２５ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの周波数、１０Ｗ〜１５Ｗの交流電力を供給し、超音波振動子１０を１０〜２０μｍの振幅で超音波振動させる。この周波数及び交流電力のパワーでは微小破損を内包しないチップ１１は破損しないが微小破損を内包するチップ１１は超音波振動により破損する。
次に、図２を参照して、チップ毎に超音波振動を付与する超音波振動付与ステップについて説明する。チップ１１は例えばリチウムタンタレイト（ＬＴ）ウェーハ９を分割して得られたＬＴチップであり、外周部が環状フレームＦに貼着された粘着テープであるダイシングテープＴにその裏面が貼着されている。
ＬＴウェーハ９は、例えばレーザー加工装置により分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝又は改質層が形成された後、環状フレームＦがエキスパンド装置１５の環状支持部材２０上にセットされ、クランプ２２により環状フレームＦがクランプされて固定される。
環状支持部材２０はエアシリンダ２４のピストンロッド２６に連結されている。エキスパンド装置１５はダイシングテープＴに貼着されたＬＴウェーハ９の直径よりも大きな内径を有する拡張ドラム２８を有している。
拡張ドラム２８の上端にダイシングテープＴが接触するように環状フレームＦを環状支持部材２０上に載置し、エアシリンダ２４を作動してピストンロッド２６を下方に引き込むと、ピストンロッド２６に連結された環状支持部材２０が下方に移動され、ダイシングテープＴは拡張ドラム２８の上端縁に当接して半径方向に拡張される。
その結果、ダイシングテープＴに貼着されているＬＴウェーハ９には放射状に引っ張り力が作用する。このようにＬＴウェーハ９に放射状に引っ張り力が作用すると、分割予定ラインに沿って形成されたレーザー加工溝又は改質層が分割起点となってＬＴウェーハ９は分割予定ラインに沿って割断され、個々のチップ１１に分割される。
図２に示した状態は、ＬＴウェーハ９をエキスパンド装置１５により個々のＬＴチップ１１に分割した状態を示している。拡張ドラム２８内には、ＬＴチップ１１に超音波振動を付与する際にＬＴチップ１１をダイシングテープＴを介して下方から支持する支持プレート３０が配設されている。
支持プレート３０はエアシリンダ３２のピストンロッド３４に連結されており、ＬＴウェーハ９をエキスパンド装置１５により個々のＬＴチップ１１に分割する際には、エアシリンダ３２により支持プレート３０はダイシングテープＴに接触しない下方位置に引き落とされている。
チップ１１に超音波振動を付与する際には、支持プレート３０はエアシリンダ３２によりチップ１１をダイシングテープＴを介して下方から支持する支持位置に上昇される。この状態で、エアシリンダ１６を駆動して超音波振動子１０に連結された振動伝達部材１２をチップ１１に上方から接触させ、超音波振動子１０に例えば２５ｋＨｚの周波数で１０Ｗの交流電力を印加して超音波振動子１０を１０〜２０μｍの振幅で振動させる。この振幅は振動伝達部材１２を介してチップ１１に伝達され、チップ１１が１０〜２０μｍの振幅で超音波振動する。
超音波振動子１０によるチップ１１に付与する超音波振動は、微小破損を内包しないチップは破損しないが微小破損を内包するチップは破損する値、本実施形態では２５ｋＨｚの周波数で１０〜２０μｍの振幅の超音波振動に設定される。
１つのチップ１１に対する超音波振動の付与が終了すると、エアシリンダ１６を横方向に移動して隣接するチップ１１に振動伝達部材１２を接触させて、このチップに対する超音波振動付与ステップを実施する。振動伝達部材１２を大きめに形成し、複数チップ同時に超音波を付与するようにしてもよい。
ここで、超音波振動子１０は、所定の条件で超音波振動の発生と同時に加熱されるため、例えば２５ｋＨｚの周波数で２０Ｗの交流電力が供給されると３０〜４０μｍの振幅で振動すると共に加熱されるので、この熱を振動伝達部材１２を介してチップ１１に供給し、チップ１１に超音波振動の物理的衝撃と熱を同時に加えて微小破損を内包する不良チップを破損させるが微小破損を内包しないチップは破損しないようにしてもよい。
図３を参照すると、ウェーハ９全体に超音波振動を同時に付与する実施形態の断面図が示されている。本実施形態で使用する超音波振動付与装置３５は、先端の直径がウェーハ９の直径とほぼ等しい直径の円錐形状のホーン４２と、ホーン４２を支持する支持部材４０と、支持部材４０内に配設された超音波振動子４４と、超音波振動子４４とホーン４２の基端部との間に配設された振動伝達部材４６と、ホーン４２の拡張先端部に固定された振動伝達部材４８とを含んでいる。超音波振動付与装置３５は更に、ピストンロッド３８が支持部材４０に連結されたエアシリンダ３６を含んでいる。
エキスパンド装置１５の構成及びウェーハエキスパンド時の作用は図２に示した実施形態と同様であるので、その説明を省略する。本実施形態の超音波振動付与ステップでは、エアシリンダ３６を駆動してホーン４２の先端に固定された振動伝達部材４８を個々のチップ１１に分割されたＬＴウェーハ９の全体に接触させる。
そして、超音波振動子４４に所定周波数及び所定パワーの交流電力を印加して、超音波振動子４４を所定周波数及び所定振幅で振動させる。この所定周波数及び所定振幅は、図２を参照して説明した実施形態と同様な値に設定される。
ウェーハ９を分割して形成された全てのチップ１１はホーン４２の拡張端部により覆われているため、この所定周波数及び所定振幅の超音波振動は振動伝達部材４８を介して全てのチップ１１に同時に印加され、全てのチップ１１が約同一条件で超音波振動する。この超音波振動の周波数及び振幅は、微小破損を内包しないチップ１１は破損しないが微小破損を内包するチップ１１は破損する値に設定される。
図２を参照して説明した実施形態と同様に、超音波振動と共に熱をチップ１１に付与するような値に超音波振動子４０に印加する交流電力を設定するようにしてもよい。例えば、電力供給手段で２５ｋＨｚの周波数及び２０Ｗの電力を超音波振動子４４に印加すると、超音波振動子４４は約３０〜４０μｍの振幅で超音波振動すると共に熱が発生する。この超音波振動及び熱は振動伝達部材４６、ホーン４２及び振動伝達部材４８を介して各チップ１１に伝達され、チップ１１が振動すると共に加熱される。
この超音波振動及び加熱により、微小破損を内包しないチップ１１は破損しないが微小破損を内包するチップ１１は破損する。尚、超音波振動に加えてチップ１１を加熱する場合には、ハードプレートから形成された支持プレート３０に替えてゴム等から形成された支持プレートを採用するのが望ましい。
超音波振動付与ステップを実施した後、超音波振動によりチップ１１が破損したか否かを確認する確認ステップを実施する。この確認ステップは、例えば図４に示すように、顕微鏡及びカメラを内蔵した撮像ユニット５０でチップ１１を撮像し、取得した撮像画像を基にチップ１１が破損したか否かを確認する。代替実施形態として、目視でチップ１１の破損の有無を確認してもよいし、各チップ１１に導通テストを行ってチップの破損の有無を確認するようにしてもよい。
破損確認ステップを実施した後、破損確認ステップで破損していないチップ１１を良品として選別する選別ステップを実施する。この選別ステップでは、例えば図５に示すように、良品チップ１１ａのみをピックアップコレット５２でピックアップして次工程に搬送し、不良チップ１１ｂはダイシングテープＴに貼着されたまま残すようにする。
９ ＬＴウェーハ
１０，４４ 超音波振動子
１１ ＬＴチップ
１２，４６，４８ 超音波伝達部材
１４ 電力供給手段
１５ エキスパンド装置
３０ 支持部材
３５ 超音波振動装置
４２ ホーン
５０ 撮像ユニット
５２ ピックアップコレット

Claims (2)

  1. 板状被加工物を分割して形成されたチップの良品と不良品とを選別するチップの選別方法であって、
    チップに超音波振動を付与する超音波振動付与ステップと、
    該超音波振動付与ステップでチップが破損するか否かを確認する破損確認ステップと、
    該破損確認ステップで破損していないチップを良品として選別する選別ステップと、を備え、
    該超音波振動付与ステップでチップに付与される超音波振動は、微小破損を内包しないチップは破損しないが微小破損を内包するチップは破損する値に設定されることを特徴とするチップの選別方法。
  2. 前記超音波振動付与ステップでチップに付与される超音波振動は、微小破損を内包しないチップは破損しない温度にチップを加熱する値に設定される請求項１記載のチップの選別方法。
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