CPUはどうやってウエハから切り出されるのか

私にとって昔から謎だった、CPUのウエハからの切り出し。

CPUのダイは厚さ１ミリも無いシリコンの板で製造されるため、そんなもの一体どうやって正確に切り分けられるのかと思っていた。

素人の想像では糸ノコを使うか、円盤状のカッターで切断するような感じで切り出す程度の事しか思い浮かばず、実際そんな事は圧力や振動等でウエハを割ってしまったり、切り出したチップが破損するのではないか？としか思えなかった。


そんなCPUのウエハからの切り出しについて、このような記事を見つけた事がキッカケで初めて知る事になった。

パナと日本IBMが半導体製造装置分野で協業
https://eetimes.jp/ee/articles/1910/16/news041.html


パナソニックが半導体製造装置を作っている事を知らなかった私は、この記事に興味を持った。
(パナですぐに思い浮かぶイメージは、屋内配線のコンセント類とTiG溶接機か…)

そして記事中の「プラズマダイサー」という見慣れない単語の意味を調べたのだ。(記事中にどのような工程か説明が無く、図中の絵や説明文からは穴を開ける工程のように感じられた)

するとこんな記事があった。

プラズマダイシング工法向けレーザーパターニング装置の受注開始
https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1803/30/news043.html

この記事には直接の説明が書かれていないが、記事内容から察するにプラズマダイサーとはプラズマ放電を利用したシリコンウエハ切断装置の事らしい。

これについてさらに確証を得るため、「プラズマダイシング工法」について調べると、これはCPUではなくセンサーやメモリのダイを切り出す事に使われていると判明。

理由は他の半導体製品よりもウエハが薄く、他の方法だと私が心配したような事が起きるからであるようだった。


それからさらに調べると、半導体基板(ウエハ)の切断にはブレードダイシングとレーザーダイシングというものがあって、一般的にはブレードダイシングが用いられるという事がわかった。

ブレードダイシングは言葉通り刃物で切り分ける方法であるようで、その刃物とは当然ノコギリしかない。

もちろん、ノコギリとはいってもダイヤモンドの微細な粉末を刃に利用した、糸又は帯状か、もしくは円盤状のノコギリだろう。

そんな事を考えながら「ブレードダイシング」を調べるとこんな感じだった。


ブレードダイシング
https://duckduckgo.com/?q=%E3%83%96%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%89%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%B7%E3%83%B3%E3%82%B0&iax=images&ia=images

DuckDuckGoのあひる先生で検索した結果、円盤状のカッターを回転させて切断している写真が多くみられた。

どうやら私の想像と少し違っていて、一般的な半導体のウエハでは割れたり切り出したダイが破損する事は無いようだ。

このような工程を知らない素人である私には、過去に経験がある金属や木材の切断に使う糸(帯)ノコや丸ノコで板を切るイメージがあるために、非常に繊細な切断が要求されると思われるCPUのダイ切り出しにはそんな方法では無理があると思い込んでしまっていたようだ。

それに材料の切り出しで刃物の幅だけムダが出る事も、この場合材料が薄い事もあってV字状の刃先で溝を切るようにすればあまり問題にはならないようだ。

ただまあ、パナソニックの説明ではノコギリを使うとやはり微細な破損が必ず出るようで、それが問題になるような用途に限り、レーザーやプラズマといったモノを使った切断が必要になるようだ。

IoTデバイスに最適なプラズマダイシング、パナソニックが実証センターを開設
https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1610/19/news052.html

レーザーやプラズマの場合熱で材料を蒸発させるため、刃物で削り取るように切断するよりは破損が出にくい事は理解出来る。


そんな感じで今回、長年の疑問が解けた。

私の場合ヘタに知識や経験があるおかげで、余計な心配事が出て判断を誤らせたようだ。

知っているつもりになっている事でも、実際には知らない事が多い。

日頃からそのような事を意識しているが、今回は改めて実感する事になった。


参考：

ダイシング
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%B7%E3%83%B3%E3%82%B0

ダイシング作業について
http://www.enzan.com/product/semiconductor/

糸ノコ・帯ノコ (刃が閉じた輪になっているモノ)
https://duckduckgo.com/?q=%E5%B8%AF%E3%83%8E%E3%82%B3&iax=images&ia=images

丸ノコ(円盤状ノコギリ)
https://duckduckgo.com/?q=%E4%B8%B8%E3%83%8E%E3%82%B3&iar=images&iax=images&ia=images