JP2020004785A - デバイスチップの強度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手間が掛からず生産性の向上を図ることができるデバイスチップの強度検出方法を提供する。
【解決手段】デバイスチップの強度検出方法は、複数のデバイス６が分割予定ライン４によって区画され表面２ａに形成されたウエーハ２を個々のデバイスチップに分割するウエーハの分割工程と、デバイスチップを水槽２８に沈没させ超音波を付与する超音波付与工程と、デバイスチップが破壊するか否かによってデバイスチップの強度を検出する強度検出工程とから少なくとも構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、デバイスチップの強度を検出するデバイスチップの強度検出方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置等によって個々のデバイスチップに分割され、分割された各デバイスチップは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

また、ウエーハを個々のデバイスチップに分割する加工方法として前記した加工方法に加え、デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さの切削溝をウエーハの表面に形成しその後、ウエーハの表面に保護テープを貼着してウエーハの裏面を研削し切削溝を裏面に露出させてウエーハを個々のデバイスチップに分割する先ダイシングと称される加工方法、先ダイシングで分割したデバイスチップの裏面と側面をプラズマエッチングして歪を除去する加工方法、先ダイシングで分割したデバイスチップの裏面をポリッシングする加工方法と、枚挙にいとまがない。

しかし、デバイスチップの厚み、形状、大きさが全て同じで、見た目に区別が付かないデバイスチップであっても加工方法によってデバイスチップの強度が異なり三点曲げまたは四点曲げによってデバイスチップの強度を検出しており、デバイスチップの強度の検出には手間が掛かり、生産性が悪いという問題がある（たとえば特許文献１参照。）。

特開２００２−１６０２１号公報

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、手間が掛からず生産性の向上を図ることができるデバイスチップの強度検出方法を提供することである。

上記課題を解決するために本発明が提供するのは以下のデバイスチップの強度検出方法である。すなわち、デバイスチップの強度を検出するデバイスチップの強度検出方法であって、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの分割工程と、デバイスチップを水槽に沈没させ超音波を付与する超音波付与工程と、デバイスチップが破壊するか否かによってデバイスチップの強度を検出する強度検出工程と、から少なくとも構成されるデバイスチップの強度検出方法である。

好ましくは、該強度検出工程において、超音波を生成する超音波振動子の出力、周波数又は超音波付与時間のいずれかで強度を検出する。

本発明が提供するデバイスチップの強度検出方法は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの分割工程と、デバイスチップを水槽に沈没させ超音波を付与する超音波付与工程と、デバイスチップが破壊するか否かによってデバイスチップの強度を検出する強度検出工程と、から少なくとも構成されているので、相対的なデバイスチップの強度を簡易的に検出することができ、デバイスチップの強度の検出に手間が掛からず生産性の向上を図ることができる。

ウエーハの斜視図。 ダイシング装置を用いて分割工程を実施している状態を示す斜視図。 レーザー加工装置を用いて分割工程を実施している状態を示す斜視図。 超音波付与工程を実施する状態を示す斜視図。 強度検出工程を実施している状態を示す斜視図。 デバイスチップが破壊したか否かについて、超音波付与時間の依存性の一例を示す表。

以下、本発明のデバイスチップの強度検出方法の好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明のデバイスチップの強度検出方法によって強度が検出されるデバイスチップに分割される前のウエーハ２が示されている。シリコン等を素材とする円盤状のウエーハ２の表面２ａは格子状の分割予定ライン４によって複数の矩形領域に区画され、複数の矩形領域のそれぞれにはＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス６が形成されている。また、図示の実施形態では、周縁が環状フレーム８に固定された粘着テープ１０にウエーハ２の裏面２ｂが貼り付けられている。なお、ウエーハ２の表面２ａが粘着テープ１０に貼り付けられていてもよい。

図示の実施形態では、まず、複数のデバイス６が分割予定ライン４によって区画され表面２ａに形成されたウエーハ２を個々のデバイスチップに分割するウエーハの分割工程を実施する。ウエーハの分割工程は、たとえば図２に一部を示すダイシング装置１２を用いて実施することができる。

ダイシング装置１２は、ウエーハ２を吸引保持するチャックテーブル（図示していない。）と、チャックテーブルに吸引保持されたウエーハ２を切削する切削手段１４とを備える。チャックテーブルは、回転自在に構成されていると共に、図２に矢印Ｘで示すＸ軸方向に移動自在に構成されている。切削手段１４は、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向を軸心として回転自在に構成されたスピンドル１６と、スピンドル１６の先端に固定された環状の切削ブレード１８とを含む。なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が規定する平面は実質上水平である。

ウエーハの分割工程では、まず、ウエーハ２の表面２ａを上に向けて、チャックテーブルの上面でウエーハ２を吸引保持する。次いで、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン４に、高速回転させた切削ブレード１８の刃先を表面２ａから裏面２ｂに至るまで切り込ませると共に、切削手段１４に対してチャックテーブルを相対的にＸ軸方向に加工送りすることによって、ウエーハ２を完全に分割する深さの分割溝２０を分割予定ライン４に沿って形成する分割溝形成加工を施す。

そして、分割予定ライン４のＹ軸方向の間隔の分だけ、チャックテーブルに対して切削ブレード１８を相対的にＹ軸方向に割り出し送りしながら分割溝形成加工を繰り返し、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン４のすべてに沿って分割溝２０を形成する。また、チャックテーブルを９０度回転させた上で、割り出し送りしながら分割溝形成加工を繰り返し、先に分割溝２０を形成した分割予定ライン４と直交する分割予定ライン４のすべてに沿って分割溝２０を形成する。このようにしてウエーハの分割工程を実施し、ウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割する。

ウエーハの分割工程は上述した方法に限定されず、たとえば上記ダイシング装置１２を用いて、デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さ（裏面２ｂに至らない深さ）の切削溝を格子状の分割予定ライン４のすべてに沿ってウエーハ２の表面２ａに形成した後、ウエーハ２の表面２ａに保護テープ（図示していない。）を貼着して、公知の構成でよい研削装置（図示していない。）によって、ウエーハ２の裏面２ｂを研削し切削溝をウエーハ２の裏面２ｂに露出させて、ウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割する先ダイシングと称される加工方法を実施してもよい。

また、ウエーハの分割工程においては、先ダイシングを実施した後、公知の構成でよいエッチング装置（図示していない。）を用いて、先ダイシングで分割したデバイスチップの裏面と側面をプラズマエッチングして歪を除去する加工方法を実施することもできる。あるいは、先ダイシングを実施した後、公知の構成でよい研磨装置（図示していない。）を用いて、先ダイシングで分割したデバイスチップの裏面をポリッシングする加工方法を実施してもよい。

さらに、ウエーハの分割工程においては、図３に一部を示すレーザー加工装置２２を用いて、分割予定ライン４に沿ってレーザー光線ＬＢを照射し、ウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割してもよい。レーザー加工装置２２を用いる場合は、ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢの集光点を分割予定ライン４の内部に位置づけてレーザー光線ＬＢをウエーハ２に照射し、分割予定ライン４に沿ってウエーハ２の内部に格子状に改質層２４を形成した後、粘着テープ１０を拡張すること等によりウエーハ２に外力を付与して、ウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割することができる。あるいは、レーザー加工装置２２を用いて分割予定ライン４に沿ってウエーハ２の内部に改質層２４を形成した後、ウエーハ２の裏面２ｂを研削することによりウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割してもよい。

ウエーハの分割工程を実施するためのレーザー加工装置は、上述の改質層２４を形成するためのレーザー加工装置２２に限定されず、ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハ２の上面（表面２ａでも裏面２ｂでもよい。）に位置づけてレーザー光線をウエーハ２に照射し、アブレーション加工によって分割予定ライン４に沿って格子状に加工溝を形成するタイプのレーザー加工装置であってもよい。あるいは、ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ライン４に位置づけてレーザー光線をウエーハ２に照射し、ウエーハ２の厚み方向に延びる細孔と細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルを分割予定ライン４に沿って格子状に形成するタイプのレーザー加工装置をウエーハの分割工程に用いることもできる。

ウエーハの分割工程を実施した後、デバイスチップを水槽に沈没させ超音波を付与する超音波付与工程を実施する。超音波付与工程は、たとえば図４に示す超音波付与装置２６を用いて実施することができる。超音波付与装置２６は、水が貯留された水槽２８と、水槽２８内の水に浸漬された超音波振動子３０とを備える。なお、図４では、水槽２８内の水面を符号Ｓで示している。

図示の実施形態の超音波付与工程では、図４に示すとおり、まず、周縁が環状フレーム３２に固定された粘着テープ３４にウエーハの分割工程で分割したデバイスチップを貼り付ける。粘着テープ３４に貼り付けるデバイスチップは、１個でも複数でもよい。また、粘着テープ３４に貼り付けるデバイスチップは、１種類の加工方法で分割したデバイスチップでもよく、あるいは異なる方法で分割した複数のデバイスチップでもよい。

図示の実施形態では、異なる方法で分割した７個のデバイスチップＡないしＧを粘着テープ３４に貼り付けている。これらのデバイスチップＡないしＧは、以下に示す分割方法によって分割したデバイスチップである。
デバイスチップＡ：ダイシング装置の切削ブレードで完全切断したデバイスチップ
デバイスチップＢ：先ダイシングで分割したデバイスチップ
デバイスチップＣ：先ダイシングの後、裏面と側面をプラズマエッチングしたデバイス
チップ
デバイスチップＤ：先ダイシングの後、裏面をポリッシングしたデバイスチップ
デバイスチップＥ：ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して
ウエーハの内部に改質層を形成した後、外力を付与して分割した
デバイスチップ
デバイスチップＦ：ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射して
アブレーション加工により分割したデバイスチップ
デバイスチップＧ：ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して
ウエーハの内部に改質層を形成した後、ウエーハの裏面を研削して
分割したデバイスチップ

次いで、粘着テープ３４を介して環状フレーム３２で支持したデバイスチップＡないしＧを水槽２８の水に浸漬し、超音波振動子３０の上面に載せる。次いで、超音波振動子３０を作動させ、デバイスチップＡないしＧに超音波（たとえば、周波数２８ｋＨｚ、出力２００Ｗ）を付与する。このようにして超音波付与工程を実施する。なお、超音波付与工程では、超音波振動子３０の出力、超音波振動子３０の周波数、超音波付与時間を任意に設定することができる。

超音波付与工程を実施した後、デバイスチップが破壊するか否かによってデバイスチップの強度を検出する強度検出工程を実施する。強度検出工程は、たとえば図５に示すとおり、撮像手段３６と、撮像手段３６に電気的に接続された表示手段３８とを用いて実施することができる。強度検出工程では、超音波を付与したデバイスチップＡないしＧを撮像手段３６で撮像し、撮像手段３６で撮像したデバイスチップＡないしＧの画像を表示手段３８に表示させる。そして、デバイスチップＡないしＧが破壊しているか否か（たとえば、図５に符号４０で示す割れが生じているか否か、又は欠けが生じているか）を確認する。

強度検出工程では、超音波を生成する超音波振動子３０の出力、周波数又は超音波付与時間のいずれかで強度を検出することができる。図６には、超音波振動子３０の出力および周波数を一定にし、超音波付与時間のみを変えた場合にデバイスチップが破壊したか否かによってデバイスチップの強度を検出した結果が示されている。図６に示す×印は、デバイスチップの破壊が確認された超音波付与時間を示している。図６に示す例では、デバイスチップＡは超音波を１０分間付与した後に破壊が確認され、デバイスチップＢは超音波を３０分間付与した後に破壊が確認された。一方、デバイスチップＣは、超音波を６０分間付与した後にも破壊が確認されなかった。また、図６を参照することによって理解されるとおり、破壊が確認された超音波付与時間については、デバイスチップＤが６０分であり、デバイスチップＥは４０分であり、デバイスチップＦは２０分であり、デバイスチップＧは５０分である。

図６に示す強度検出結果の例において、破壊が確認された超音波付与時間の短い順にデバイスチップＡないしＧを並べると以下のとおりである。
１ デバイスチップＡ（切削ブレードによる完全切断）
２ デバイスチップＦ（アブレーション加工による分割）
３ デバイスチップＢ（先ダイシングによる分割）
４ デバイスチップＥ（改質層を形成した後に外力による分割）
５ デバイスチップＧ（改質層を形成した後に裏面研削による分割）
６ デバイスチップＤ（先ダイシングによる分割の後に裏面をポリッシング）
７ デバイスチップＣ（先ダイシングの後に裏面と側面をプラズマエッチング）

破壊が確認された超音波付与時間が短いほどデバイスチップの強度が小さく、超音波付与時間が長いほど強度が大きいと考えられる。したがって、図示の実施形態では、デバイスチップＡないしＧの相対的な強度を簡易的に検出することができ、デバイスチップの強度の検出に手間が掛からず生産性の向上を図ることができる。

なお、上述の説明においては、超音波振動子３０の出力および周波数を一定にし、超音波付与時間のみを変えた場合についての強度検出結果の例を挙げて説明したが、超音波振動子３０の出力、周波数、超音波付与時間のそれぞれを任意に変えて、各種方法で分割したデバイスチップに様々な条件で超音波を付与して、デバイスチップの強度を検出するようにしてもよい。たとえば、超音波付与時間を１０分、２０分、３０分等とし、超音波振動子３０の出力を１５０Ｗ、２００Ｗ、２５０Ｗ等として、各種方法で分割したデバイスチップに様々な条件で超音波を付与して、各条件でデバイスチップが破壊したか否かを確認するようにして、デバイスチップの強度を検出するようにしてもよい。

２：ウエーハ
２ａ：ウエーハの表面
２ｂ：ウエーハの裏面
４：分割予定ライン
６：デバイス
２８：水槽
３０：超音波振動子
Ａ〜Ｇ：デバイスチップ

Claims (2)

1. デバイスチップの強度を検出するデバイスチップの強度検出方法であって、
   複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの分割工程と、
   デバイスチップを水槽に沈没させ超音波を付与する超音波付与工程と、
   デバイスチップが破壊するか否かによってデバイスチップの強度を検出する強度検出工程と、
   から少なくとも構成されるデバイスチップの強度検出方法。
2. 該強度検出工程において、超音波を生成する超音波振動子の出力、周波数又は超音波付与時間のいずれかで強度を検出する請求項１記載のデバイスチップの強度検出方法。