JPS626344B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体ウエーハを対称としたダイシン
グ及び洗浄方法に関するものである。

〔従来技術〕

トランジスタ、半導体集積回路（IC）等の半
導体素子の製造においては、先ずインゴツト状の
単結晶半導体材料を用意しこれら半導体インゴツ
トを多数の半導体ウエハに切断する作業からスタ
ートされる。上記半導体インゴツトの切断作業は
通常スライシングとして知られており、ダイヤモ
ンドカツター等により半導体インゴツトを切断す
ることが行われる。

このようにして得られた半導体ウエハは以後酸
化、拡散、蒸着等の各工程へ送られ半導体ウエハ
内には多数の半導体素子領域が形成される。

そして半導体ウエハ内に形成された多数の半導
体素子を個々に分離するため、半導体ウエハは次
にダイシング作業が施され、各素子を囲むように
ウエハ表面に縦横方向の多数の溝が造られる。次
にウエハはブレーキング作業が施され、上記ダイ
シング溝に沿つてウエハを割ることによりウエハ
を多数の半導体ペレツト（ダイスあるいはチツ
プ）に分離する。これらペレツトは次に選別作業
を受けて特性ごとに分類された後、各々のペレツ
トはリードフレームあるいはステム等の支持体上
にろう付けされ、続いてワイヤボンデイング作
業、封止作業を受けて半導体素子として組み立て
られる。

ところで以上のような一連の製造工程におい
て、上記ダイシング作業は多数の半導体素子が形
成されている状態の一枚の半導体ウエハから多数
の半導体ペレツトを分離する作業であるため、作
業は迅速に、しかも能率的に行う必要がある。

第１図は従来における一連のダイシング作業を
工程順に示すものである。先ずＡのように、多数
のダイシングすべきウエハ１を収納したケース２
を用意し、次にＢのようにピンセツト３により上
記ケース２からウエハ１を一枚ずつ拾い上げ、ダ
イシングテーブル４上に載せて位置決めした後、
Ｃのようにダイシングブレード５により本来のダ
イシング作業を施こす。次にＤのようにダイシン
グの終了したウエハ１はピンセツト２によりテー
ブル４上から移されて、Ｅのように再びケース２
内に収納される。

しかし従来におけるダイシング作業は、本来の
ダイシング作業自体に必要な時間よりもその前後
の工程との関連での準備作業に費やされる時間の
方が大となつて非能率的であつた。

即ち、ダイシング作業の前後におけるウエハの
取扱い作業いわゆるハンドリングはすべて手作業
であるため、またダイシングすべきウエハを所定
のテーブル上に位置決め（アライメント）するの
に時間がかかつたため、本来のダイシングの着工
数が伸びなかつた。

また、上記ダイシングテーブルに対するウエハ
のセツトおよび取りはずし等のハンドリングを手
作業でやつている関係上、ウエハの機械的外力の
加え方や強さが不安定となるため、ウエハに対し
機械的損傷を与えるのは避けられなかつた。

〔従来技術の問題点〕

ところで、従来にあつては、回転ブレードによ
る切削の後、そのまま乾燥していたが、本発明者
が解析したところによると、このように切削くず
が充分除去されないまま完全に乾燥させると、大
小の切削くずがセラミツクス状のかたまりとな
り、非常に除去しずらい付着物となることが明ら
かになつた。

本発明者は、このような強力な付着物を生成さ
せない為には、ダイシング処理直後に、スピン洗
浄、すなわち、洗浄水の吹き付け（ウオータージ
エツト）とウエハの回転（吸着スピン・テーブ
ル）の組合せが有効であることに着目して、本発
明をなすにいたつた。

〔本発明の目的〕

従つて、本発明の目的は、切削くず等の除去が
完全に行なえるダイシング装置を提供することに
ある。

〔本発明の概要〕

本発明の要旨は、半導体ウエハを第１のテーブ
ルに固定して冷却液を供給しながら回転ブレード
により前記半導体ウエハをダイシングするダイシ
ング工程、前記ダイシング工程によりダイシング
された半導体ウエハをダイシング後直ちに前記第
１のテーブルとは別個の第２のテーブルに自動的
に移送する移送工程、前記第２のテーブルに前記
半導体ウエハを固定させて前記第２のテーブルを
回転させながら洗浄液を前記半導体ウエハの表面
に吹き付けて前記半導体ウエハ表面の洗浄を行な
いかつその後前記第２のテーブルの回転によるス
ピン乾燥を行なうスピン洗浄乾燥工程を有するこ
とを特徴とするダイシング及び洗浄方法にある。

〔実施例〕

以下では本発明を実施する上で用いられる自動
ダイシング装置を例にとり説明する。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第２図はダイシング装置（以下装置と称す
る）はウエハローダ部Ａ、ウエハ位置決め部Ｂ、
ウエハアライメント部およびダイシング部Ｃ、ウ
エハ洗浄部Ｃ、ウエハアンローダ部Ｅおよびウエ
ハチヤツク部Ｆ等から構成されている。以上の構
成において特に重要なのはウエハチヤツク部Ｆで
ありチヤツク機構としては流体（エア等）と被処
理体に吹き付けた場合の浮力を利用したいわゆる
ベルヌイチヤツクが用いられ、各構成部間にウエ
ハを移送する場合のハンドリング作業は直接手で
被処理体には触れないでこのチヤツクにより行わ
れる。

以下各構成部ごとに詳細に説明する。第３図は
ウエハローダ部を示すもので、ダイシングすべき
ウエハ１を一定数（例えば20〜25枚程度）収納し
たカートリツジ６を装置の所定位置７にセツトす
る。この位置７にはエアシユート８が設けられて
おり上記カートリツジ６からウエハ１がエアシユ
ート８の端部に載置（供給）されると、そのウエ
ハ１は直ちにエアシユート８上で矢印で示された
エアの吹き付け方向に移送される。カートリツジ
６内には例えば縦方向に一列に規則的に並べられ
てウエハが充填されており、特にこのうち最下部
にあるウエハ（エアシユート上に載置されるウエ
ハ）は、光源９から発せられた光がフオトトラン
ジスタ１０に至る光線通路中に置かれる。フオト
トランジスタ１０の出力信号はモータ１１に伝え
られており、この出力信号に応じてモータ１１の
動作は制御される。例えばウエハがＢのように上
記通路中にあれば（光線を遮え切つている状
態）、フオトトランジスタ１０からは「ウエハ有
り」の信号がモータ１１に伝えられこの時モータ
１１は動作しない、しかしＡのように上記ウエハ
が次の瞬間エアシユート上に移送されてしまう
と、上記光線通路は導通した状態になりフオトト
ランジスタ１０からは「ウエハ無し」の信号がモ
ータ１１に伝えられるのでこの時モータ１１は動
作して上記カートリツジ６内のウエハ１を一ピツ
チずつ下降させるように働く。第３図ＣおよびＤ
はウエハ検知方法の他の例を示すもので、Ｃはカ
ートリツジ６の後方から検知する方法、Ｄは上記
Ｃの方法に更にもう一つの検知手段をエアシユー
トの裏側に付加した構成を示すものである。Ｄの
方法はウエハがエアシユート入口において何らか
の原因で引掛つた場合フオトトランジスタ１０′
からフイードバツグ信号がモータに伝えられて後
続のウエハの供給を防止するように働らく。以上
の各方法は目的に応じて適宜選ぶことができる。

エアシユート上に送られたウエハはエアシユー
トの他端部において第４図のような位置合せテー
ブル上に入る。先ずエアシユート８他端部に移送
されてきたウエハ１は位置合せテーブル１２上に
送られるが、この表面において設けられた真空吸
引孔に吸引されてブレーキがかけられ移送速度が
抑えられる。そして二つのガイド１３によつて一
定の方向に向きが変えられる。二つのガイド１３
間の中央位置には位置決め用ピン１４がＣのよう
に三本設けられており、このうち両端の二本のピ
ンは固定されたままであるが、中央の一本のピン
は前後に可動するようになつている。なおテーブ
ル１２上では上記真空吸孔とは別にエア吹き出し
孔も設けられているので、ウエハは浮き上つた状
態になつている。このような状態でＥのようにテ
ーブル１２をエアシリンダ１５によつて傾かせか
つウエハ１を浮かせた状態で回転させてウエハを
回転する。そしてＣのように矢印方向に徐々に回
転させるとウエハ１の周囲部のうち平坦な基準面
１６が上記位置決め用ピン１４の３本のすべてに
接触した状態でＤのように自動的に停止した位置
決めが行なわれる。この時点で傾いていたテーブ
ル１２は元の位置に戻される。

以上のように一定の方向に位置決めされたウエ
ハはこの位置合せ方向を保持した状態で次にウエ
ハチヤツクによつて空間的にダイシングテーブル
上に移送される。第５図はウエハチヤツクとして
用いられるベルヌイチヤツクを示すものである。

ウエハの面積に応じた大きさのウエハ保持面１
７のほぼ中央部に設けられた複数のノズル１８か
ら、保持面１７の背面のチユーブ１９から供給さ
れたエアが吹き付けられるようになつており、エ
アはウエハ等の処理体に吹き付けていわゆるベル
ヌイの原理に従つてウエハ１を吸引するように働
く。２０は保持面１７の周縁部の一部に設けられ
たウエハの位置決め部であり、ウエハはこの部分
を基準として保持面１７に吸引される。しかしこ
の位置決め部は必ずしも必要ではない。

ダイシングテーブル２１（第２図）上に移送さ
れたウエハはこのテーブル端部に載置された真空
チヤツクにより吸着された状態で、テーブル自体
を後退させることにより顕微鏡２２直下に運ばれ
ダイシングを行うための位置決め（アライメン
ト）がなされる。この位置決め作業はダイシング
テーブル２１下に設けられてあるＸ、Ｙおよびθ
方向の微調機構（図示せず）を制御することによ
りウエハを顕微鏡に設けられた基準面（ダイシン
グブレードの位置と一致させてある）にそのダイ
シングエリア中心を合わせることにより行われ
る。以下第６図を参照して位置決め作業を具体例
を説明する。Ａは顕微鏡上に最初に現れた上記基
準線２２とダイシングエリア２３との関係を示
し、当然ながら両者は一致していない。従つて次
にＢのように先ずθ方向機構を調整してθ方向の
位置決めを完了し、次にＣのようにＹ方向機構を
調整してＹ方向の位置決めを完了し、最後に同様
にＤのようにＸ方向機構を調整して完全に基準線
２２とダイシングエリア２３との中心とを一致さ
せて位置決め作業を完了する。

次に上記基準線２２に沿つてダイシングブレー
ドを走査させて先ずＹ方向（あるいはＸ方向）の
ダイシングエリアのダイシングを行い、続いてダ
イシングテーブルを90゜回転させてＸ方向（ある
いはＹ方向）のダイシングエリアのダイシングを
行う。上記ダイシングテーブルの回転は自動的に
行わせることができる。またウエハとダイシング
テーブルとの回転中心が一致していなくとも90゜
回転させる際に支障は生じない。

なお従来におけるダイシング装置にはθおよび
Ｙ方向の二方向のみの位置決め機構しか備わつて
いなかつたため、実際にダイシングを行うに当つ
ては第６図においてＣにおいて一度Ｙ方向のダイ
シングを行つた後、ダイシングテーブルを90゜回
転させて再びＸ方向の位置決めを行なつてＤのよ
うになした後改めてＸ方向のダイシングを行わね
ばならなかつた。このため、Ｘ、Ｙ方向の連続ダ
イシングは不可能であり、作業を途中で中断して
再び位置決めをし直さなければならず作業が非能
率となるのは避けられなかつた。

顕微鏡における基準線２２の巾は、ダイシング
ブレードの巾、ダイシング作業中のチツピングの
程度を考慮して決定される。例えばダイシングブ
レードの巾を30μに選んだ場合、チツピングを含
めて約50μに選ばれる。従つて基準線上にこの寸
法を表示しておけばいちいち他の測定機構で測る
ことは不要となり一目で知ることができる。

ダイシング作業が完了したウエハはダイシング
テーブルを移動することによつて再び元の位置に
戻される。そして真空吸着を解かれると共に、エ
アを吹き上げてテーブルより浮上させて、上で待
機している前記ベルヌイチヤツクにより吸引され
て次の洗浄工程へと送られることになる。

ところで上記ウエハはダイシングの際、水等の
液体により冷却された状態で作業が行われるた
め、ダイシングテーブルからテーブルに水等で密
着しているウエハを取りはずすことは非常に困難
であり、多くの割れ不良を発生させていた。この
ため次のような手段を考えた。第７図はエアブロ
ー方法を示すもので、Ａは上面図、Ｂは断面図を
示し、ウエハ１の斜め上方から管２４より部分的
にエア２５をウエア１に対し吹き付けることによ
りウエハ周辺の液体を排除しようとするものであ
る。

ダイシングテーブルからベルヌイチヤツクによ
り吸引されたウエハはチヤツクのアームを90゜回
転することにより次の洗浄工程へ送られる。

第８図ＡおよびＢはチヤツクにより移送された
ウエハの洗浄部を示すもので、真空チヤツク２６
によりウエハ１を保持した状態で回転し上下から
ノズル２７により水を吹き付けることにより洗浄
する。終了後水を切りＢのように回転乾燥させ
る。この洗浄工程によりウエハに付着していた付
着物は除去され、清浄に保たれる。

次にウエハは再びチヤツクにより吸引され、チ
ヤツクアームを90゜回転させることにより、ウエ
ハアンローダ部に移送される。すなわちウエハは
エアシユート上に供給され、ローダの時とは逆の
方向に移送される。エアシユートの端部には空の
カートリツジがセツトされており、ウエハは順次
このカートリツジに供給されていく。

カートリツジはウエハの供給タイミングに合わ
せて一ピツチずつ自動的に上昇していき、これら
の動作機構はローダの時と逆に動作させれば良
い。カートリツジが満杯になると自動的に警報が
発せられ、作業者は空のカートリツジをセツトす
る。しかしこれらのカートリツジのセツト、リセ
ツトは自動的に操作させることができる。

カートリツジに収納されたウエハは次のブレー
キング工程に送られ、所望の作業が施こされて
個々のペレツトに分離される。

以上説明したような本発明によれば、ダイシン
グすべきウエハはロードされる状態からダイシン
グされてアンロードされる状態までのハンドリン
グはすべて自動的に行われ手作業は一度も行われ
ないので、従来のように余分な準備作業に時間を
費やされることはなくなつてダイシング作業自体
が集中的に行えるようになり、着工数が著るしく
増加するようになつた。

またハンドリングに手作業は不要であるためこ
れが原因で発生していたウエハの機械的損傷は完
全に防止することができた。

更にまたウエハのローダ部とアンローダ部を隣
接して構成することにより装置自体の寸法を極め
てコンパクトに設計できるようになつた。各作業
工程間のウエハを空間的に移送させるためのチヤ
ツク装置の上部空間に設けられているため特に余
部のスペースをとることはない。このチヤツクは
また第９図に示すように常に一定方向に間けつ的
に回転することにより各工程で処理済みのウエハ
を同時に次工程に移送するようになつているため
移動にムダがなく極めて能率的に働く。

〔効果〕

以上のように、切削の直後にスピン洗浄するこ
とにより、切削くず等の除去をより完全に行なう
ことができる。

更に、裏面に洗浄処理を施すことによつて、ペ
レツト付け作業等における作業性および最終製品
の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ乃至Ｅは従来装置を用いてダイシング
作業を行う場合を示す工程図、第２図は本発明を
実施する上で用いられる装置の概要を示す上面
図、第３図Ａ乃至Ｄはウエハローダ機構を示す断
面図、第４図はウエハ位置合せ機構を示し、Ａ，
Ｃ，Ｄは上面図、Ｂ，Ｅは断面図、第５図はチヤ
ツク機構を示しＡは断面図、Ｂは下面図、第６図
Ａ乃至Ｄはウエハのダイシングテーブル上への位
置決め方法を示す断面図、第７図はウエハのエア
ブロー機構を示しＡは上面図、Ｂは断面図、第８
図の本発明の要部にあたるＡおよびＢはウエハの
洗浄機構を示す断面図、第９図はウエハチヤツク
の動作状態を示す軌跡である。 １……ウエハ、２……ケース、３……ピンセツ
ト、４，２１……ダイシングテーブル、５……ダ
イシングテーブル、６……カートリツジ、７……
ウエハローダ位置、８……エアシユート、９……
光源、１０……フオトトランジスタ、１１……モ
ータ、１２……位置合せテーブル、１３……ガイ
ド、１４……位置決め用ピン、１５……エアシリ
ンダ、１６……ウエハの基準面、１７……チヤツ
クの保持面、１８，２７……ノズル、１９，２４
……管、２０……ストツパ、２２……顕微鏡の基
準線、２３……ウエハのダイシングエリア、２５
……エア、２６……真空チヤツク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体ウエハを第１のテーブルに固定して冷
   却液を供給しながら回転ブレードにより前記半導
   体ウエハをダイシングするタイシング工程、前記
   ダイシング工程によりダイシングされた半導体ウ
   エハをダイシング後直ちに前記第１のテーブルと
   は別個の第２のテーブルに自動的に移送する移送
   工程、前記第２のテーブルに前記半導体ウエハを
   固定させて前記第２のテーブルを回転させながら
   洗浄液を前記半導体ウエハの表面に吹き付けて前
   記半導体ウエハ表面の洗浄を行ないかつその後前
   記第２のテーブルの回転によるスピン乾燥を行な
   うスピン洗浄乾燥工程を有することを特徴とする
   ダイシング及び洗浄方法。