JP5645593B2

JP5645593B2 - ウエーハの分割方法

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Publication number: JP5645593B2
Application number: JP2010236336A
Authority: JP
Inventors: 啓一梶山; 隆俊増田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-10-21
Also published as: US8415232B2; US20120100694A1; JP2012089730A

Description

本発明は、裏面にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）等のダイボンディング用フィルムが貼着された半導体ウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法に関する。

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て表面に形成された半導体ウエーハは、裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置（切削装置）によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用広くされている。

近年、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、より薄いデバイスが要求されている。ウエーハをより薄いデバイスに分割する技術として、所謂先ダイシング法と称する分割技術が開発され、実用化されている（特開平１１−４０５２０号公報参照）。

この先ダイシング法は、半導体ウエーハの表面から分割予定ラインに沿って所定の深さ（デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成し、その後、表面に分割溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して該裏面に分割溝を表出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割する技術であり、デバイスの厚さを５０μｍ以下に加工することが可能である。

しかし、先ダイシング法によって個々のデバイスに分割されたウエーハの裏面にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）と称するダイボンディング用フィルムを配設する場合、個々のデバイスに対応してＤＡＦを分割することが比較的困難であり生産性が悪いという問題がある（例えば、特開２００２−１１８０８１号公報参照）。

一方、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをその集光点を分割予定ラインに対応する内部に位置づけて照射してウエーハ内部に改質層を形成し、この改質層に外力を付与して個々のデバイスに分割するステルスダイシングと称する技術が提案され実用に供されている（特許第３４０８８０５号公報参照）。

この技術によれば、分割されたデバイスとデバイスの間の間隔は殆どないため、個々のデバイスに分割されたウエーハの裏面にＤＡＦを配設してダイシングテープに貼着し、ダイシングテープを半径方向に拡張すると個々のデバイスに対応してＤＡＦを容易に分割することができる（例えば、特開２００５−２２３２８５号公報参照）。

特開平１１−４０５２０号公報特開２００２−１１８０８１号公報特許第３４０８８０５号公報特開２００５−２２３２８５号公報

しかし、ウエーハの内部に改質層を形成した後、ウエーハの裏面にＤＡＦを配設してダイシングテープに貼着し、ダイシングテープを半径方向に拡張することによりＤＡＦ付きデバイスを製造する技術によれば、デバイスの外周に残存した改質層によってデバイスの抗折強度が低下するという問題がある。

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、デバイスの抗折強度を低下させることなく個々のデバイスに対応してＤＡＦを容易に分割することのできるウエーハの分割方法を提供することである。

本発明によると、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、該保護部材配設工程を実施した後、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに加工する裏面研削工程と、該裏面研削工程を実施した後、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをその集光点を分割予定ラインに対応する内部に位置付けて照射し、デバイスの仕上がり厚さに至らない深さの位置に改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程を実施した後、ウエーハを該改質層に沿って個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、該ウエーハ分割工程を実施した後、個々のデバイスに分割されたウエーハの裏面を研削して該改質層を除去し、該デバイスを仕上がり厚さに形成する改質層除去工程と、該改質層除去工程を実施した後、ウエーハを収容する開口部を有する環状フレームの該開口部にウエーハを位置づけてダイボンディング用フィルムを介在してウエーハの裏面をダイシングテープに貼着するとともに、該ダイシングテープの外周部を該環状フレームに貼着するフレーム配設工程と、該フレーム配設工程を実施した後、ウエーハの表面から該保護部材を除去する保護部材除去工程と、該保護部材除去工程を実施した後、該ダイシングテープを拡張してデバイスとデバイスの間隔を拡張し、該ダイボンディング用フィルムを個々のデバイスに対応して分割するダイボンディング用フィルム分割工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。

好ましくは、ウエーハの分割予定ライン上には膜が積層されており、本発明のウエーハの分割方法は、裏面研削工程を実施する前に、アブレーション加工を施すレーザビームを分割予定ラインに照射して膜を切断する膜切断工程を更に具備している。この膜は、ＴＥＧを含む金属膜、Ｌｏｗ−ｋ膜を含む絶縁膜、ポリイミド膜を含む樹脂膜の何れかから構成される。

本発明は、ステルスダイシングによってウエーハを個々のデバイスに分割した後、ウエーハの裏面を研削して改質層を除去し、ウエーハの裏面にダイボンディング用フィルムを介在してダイシングテープに貼着してダイシングテープを半径方向に拡張することで、ダイボンディング用フィルムをデバイスに対応して分割するようにしたので、デバイスの抗折強度を低下させることなく個々のデバイスに対応してダイボンディング用フィルムを容易に分割することができるとともに、薄いデバイスを提供することができる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。表面に保護テープが貼着された状態の半導体ウエーハの裏面側斜視図である。裏面研削工程を示す斜視図である。改質層形成工程を示す斜視図である。ウエーハ内部に改質層が形成された半導体ウエーハの断面図である。ウエーハ分割工程により個々のデバイスに分割された状態の半導体ウエーハの斜視図である。改質層除去工程を示す斜視図である。フレーム配設工程を示す斜視図である。保護テープ除去工程を示す斜視図である。ダイボンディング用フィルム分割工程を示す縦断面図である。膜切断工程を示す斜視図である。

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は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面１１ａに複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、デバイス１５を保護するために保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

本発明のウエーハの分割方法では、まず半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削してウエーハ１１を所定厚さに加工する裏面研削工程を実施する。この裏面研削工程は、図３に示すように、研削装置のチャックテーブル１０でウエーハ１１の保護テープ２３側を吸引保持し、研削ユニット１２で遂行する。

研削ユニット１２は、モータにより回転駆動されるスピンドル１４と、スピンドル１４の先端に固定されたホイールマウント１６と、ホイールマウント１６にねじ２５により着脱可能に装着された研削ホイール１８とを含んでいる。研削ホイール１８は、環状基台２０と、環状基台２０の自由端部に固着された複数の研削砥石２２から構成されている。

裏面研削工程では、チャックテーブル１０を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール１８をチャックテーブル１０と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構を作動して研削砥石２２をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール１８を所定の研削送り速度（例えば３〜５μｍ／秒）で下方に所定量研削送りしてウエーハ１１の研削を実施する。図示しない接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１の厚みを測定しながらウエーハ１１を所望の厚み（例えば１００μｍ）に仕上げる。

裏面研削工程実施後、改質層形成工程を実施する。この改質層形成工程では、図４に示すように、レーザ加工装置２４のチャックテーブル２６で裏面研削されたウエーハ１１の保護テープ２３側を吸引保持する。

２８はレーザビーム照射ユニットであり、そのハウジング３０中には従来よく知られたレーザ発振器、繰り返し周波数設定手段等が収容されている。レーザビーム照射ユニット２８のレーザ発振器から発振されたウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームは、集光器（レーザ照射ヘッド）３２により集光点を分割予定ライン１３に対応する内部に位置づけて照射され、図５に示すように、デバイスの仕上がり厚さに至らない深さの位置に改質層２７を形成する。

例えば、この改質層２７はウエーハ１１の裏面１１ｂから５０μｍ程度の位置に形成する。図５でｔはデバイスの仕上がり厚さを示しており、例えば２０〜３０μｍに設定される。

改質層形成工程における加工条件は、例えば以下の通りである。

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：４０ｎｓ
平均出力：１Ｗ
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒
入射面：研削面（裏面）

全ての分割予定ライン１３に沿って改質層２７を形成したならば、ウエーハ１１を改質層２７に沿って個々のデバイス１５に分割するウエーハ分割工程を実施する。このウエーハ分割工程は、ウエーハ１１に外力を付与することにより、改質層２７を分割起点として全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１を破断して分割溝２９を形成することにより実施する。

このウエーハ分割方法は、例えば特許第３４０８８０５号公報に開示されているような切断方法で実施するか、或いは特許第４３６１５０６号公報に開示されている分割治具を使用して実施することができる。

図６に示す如く、分割後のデバイス１５は保護テープ２３に貼着されているため、ウエーハ形状が保持される。また、デバイス間の分割溝２９はその幅が非常に狭く形成されている。尚、改質層を形成し、その改質層に沿って分割する技術をステルスダイシングと称する。

ウエーハ分割工程実施後、ウエーハ１１の裏面１１ｂをデバイスの仕上がり厚さに至るまで研削して改質層２７を除去する改質層除去工程を実施する。この改質層除去工程では、図３に示した裏面研削工程と同様に、図７に示すように、研削装置のチャックテーブル１０で保護テープ２３側を吸引保持し、チャックテーブル１０を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール１８をチャックテーブル１０と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構を作動して研削砥石２２をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール１８を所定の研削送り速度（例えば３〜５μｍ／秒）で下方に所定量研削送りしてウエーハ１１の研削を実施する。図示しない接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１の厚みを測定しながら、ウエーハ１１をデバイスの仕上がり厚さ（例えば２０μｍ）に仕上げる。この研削により、改質層２７は裏面研削工程で研削されたウエーハ１１の裏面１１ｂから約５０μｍの位置に形成されているので、改質層２７は完全に除去される。

改質層除去工程実施後、図８に示すように、ウエーハ１１を収容する開口部を有する環状フレームＦの開口部にウエーハ１１を位置づけて、ダイシングテープＴに貼着されたダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）３６にウエーハ１１の裏面を貼着するとともに、ダイシングテープＴの外周部を環状フレームＦに貼着するフレーム配設工程を実施する。

このフレーム配設工程により、ウエーハ１１はＤＡＦ３６及びダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持されたことになる。次いで、図９に示すように、ウエーハ１１の表面から保護テープ２３を剥離する。

次いで、ＤＡＦ３６等のダイボンディング用フィルムを個々のデバイス毎に分割するダイボンディング用フィルム分割工程を実施する。このダイボンディング用フィルム分割工程は、例えば図１０に示すような分割装置４０を用いて実施する。

図１０（Ａ）に示すように、裏面にＤＡＦ３６が貼着された半導体ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持手段４２のフレーム保持部材４６の載置面４６ａ上に載置し、クランプ４８によってフレーム保持部材４６を固定する。この時、フレーム保持部材４６はその載置面４６ａがテープ拡張手段４４の拡張ドラム５０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置づけられる。

次いで、駆動手段５４の図示しないエアシリンダを駆動してフレーム保持部材４６を下方に約１５ｍｍ程度移動して、図１０（Ｂ）に示す拡張位置に下降させる。それにより、フレーム保持部材４６の載置面４６ａ上に固定されている環状フレームＦを下降するため、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴは拡張ドラム５０の上端縁に当接して主に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ＤＡＦ３６には放射状に引張力が作用する。このようにＤＡＦ３６に放射状に引張力が作用すると、ＤＡＦ３６は分割予定ライン１３に沿って個々のデバイス毎に破断され、裏面にＤＡＦ３６が貼着されたデバイス１５を得ることができる。

このダイボンディング用フィルム分割工程では、ウエーハ１１に形成された分割溝２９の幅が非常に狭くデバイス１５とデバイス１５の間隙が殆どないため、ダイシングテープＴは半径方向に一様に伸びやすく、ＤＡＦ３６をデバイス１５に対応して容易に分割することができる。

半導体ウエーハ１１の種類によっては、図１１に示すように、ウエーハ１１の表面にＬｏｗ−ｋ膜等の絶縁膜３１、ポリイミド膜等の樹脂膜が積層されている場合がある。更に、ウエーハ１１の分割予定ライン１３にＴＥＧ等の金属膜が形成されている場合がある。

このようにウエーハ１１の少なくとも分割予定ライン１３に膜が形成されている場合には、上述した裏面研削工程を実施する前に、この膜を切断する膜切断工程を実施するのが好ましい。

この膜切断工程では、図１１に示すように、レーザ加工装置の集光器３２からアブレーション加工を施すレーザビームを分割予定ライン１３に沿って照射して絶縁膜３１等の膜を切断する。矢印Ｘ１は加工送り方向であり、３３は切断溝である。

この膜切断工程の加工条件は、例えば以下ように設定される。

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長：３５５ｎｍ（ＹＶＯ４の第３高調波）
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
パルス幅：４０ｎｓ
平均出力：１Ｗ
集光スポット径：φ５μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒
入射面：パターン面（表面）

上述した本発明の実施形態によれば、ステルスダイシングによってウエーハ１１を個々のデバイス１５に分割した後、ウエーハ１１の裏面１１ｂをデバイスの仕上がり厚さまで研削して改質層２７を除去し、ウエーハ１１の裏面にＤＡＦ３６を介してダイシングテープＴを貼着し、分割装置でダイシングテープＴを拡張することでＤＡＦ３６をデバイス１５に対応して破断するようにしたので、デバイス１５の抗折強度を低下することなく個々のデバイス１５に対応してＤＡＦ３６を容易に分割することができるとともに、薄いＤＡＦ付デバイス１５を提供することができる。

１１半導体ウエーハ
１２研削ユニット
１３ストリート（分割予定ライン）
１５デバイス
１８研削ホイール
２３保護テープ
２４レーザ加工装置
２７改質層
２８レーザビーム照射ユニット
２９分割溝
３２集光器
３６ＤＡＦ
４０分割装置

Claims

複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
該保護部材配設工程を実施した後、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに加工する裏面研削工程と、
該裏面研削工程を実施した後、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをその集光点を分割予定ラインに対応する内部に位置付けて照射し、デバイスの仕上がり厚さに至らない深さの位置に改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層形成工程を実施した後、ウエーハを該改質層に沿って個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、
該ウエーハ分割工程を実施した後、個々のデバイスに分割されたウエーハの裏面を研削して該改質層を除去し、該デバイスを仕上がり厚さに形成する改質層除去工程と、
該改質層除去工程を実施した後、ウエーハを収容する開口部を有する環状フレームの該開口部にウエーハを位置づけてダイボンディング用フィルムを介在してウエーハの裏面をダイシングテープに貼着するとともに、該ダイシングテープの外周部を該環状フレームに貼着するフレーム配設工程と、
該フレーム配設工程を実施した後、ウエーハの表面から該保護部材を除去する保護部材除去工程と、
該保護部材除去工程を実施した後、該ダイシングテープを拡張してデバイスとデバイスの間隔を拡張し、該ダイボンディング用フィルムを個々のデバイスに対応して分割するダイボンディング用フィルム分割工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの分割方法。
該分割予定ライン上には膜が積層されており、該裏面研削工程を実施する前に、アブレーション加工を施すレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して該膜を切断する膜切断工程を更に具備した請求項１記載のウエーハの分割方法。
該膜は、ＴＥＧを含む金属膜、Ｌｏｗ−ｋ膜を含む絶縁膜、ポリイミド膜を含む樹脂膜の何れかから構成される請求項２記載のウエーハの分割方法。