JP2004228152A

JP2004228152A - ウエハのダイシング方法

Info

Publication number: JP2004228152A
Application number: JP2003011336A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sakaguchi; 秀明坂口; Mitsutoshi Azuma; 光敏東
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12
Also published as: EP1439578A3; TW200426931A; US7211370B2; US20040142284A1; CN1518072A; EP1439578A2

Abstract

【課題】半導体チップの製造歩留まりや品質を向上させ、位置精度の良いダイシングが可能であり、設備コストを抑えることのできる、ウエハのダイシング方法を提供する。
【解決手段】ウエハＷの、電子回路が形成された一方の面Ｗａとは反対側の他方の面Ｗｂを、感光性レジスト層２で覆うレジスト層形成工程と、前記ウエハＷをダイシングするための切断線としてのダイシングラインに沿って前記感光性レジスト層２を除去すべく、該ウエハＷの前記一方の面Ｗａ側から、該ウエハＷを透過する透過光２６ａを照射して前記感光性レジスト層２を露光し、該感光性レジスト層２を現像するフォトリソグラフィ工程と、前記ウエハＷを、前記他方の面Ｗｂ側からドライエッチングすることで、前記感光性レジスト層２から露出した前記ダイシングラインに沿って切断するダイシング工程とを含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方の面に複数の電子回路が形成されたウエハをダイシングすることで複数の半導体チップに分離するウエハのダイシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器のさらなる小型化および軽量化の要求から、電子機器に用いられる半導体パッケージ、延いては、半導体パッケージに組み込まれる半導体チップの小型化および軽量化が求められている。それに伴い、半導体チップの元となる、ダイシング前のウエハの厚さを、例えば５０μｍ以下といったように、非常に薄く形成する必要が生じている。
ここで、シリコンウエハ等のウエハを、数十μｍ以下といったような、非常に薄い厚さに形成すると、ウエハを薄く形成してからダイシングするまでの工程中で、ウエハが割れてしまうなどの問題が生じやすい。
【０００３】
そのため、従来より、薄く形成したウエハを破損させないようにハンドリングしてダイシングするための種々の工夫が行われている。
例えば、特許文献１に記載されているように、まず、ウエハの回路形成面を、ダイシングテープに貼って、ダイシングテープを介して真空チャックテーブル上に吸着させ、回路形成面の反対側の背面側を研削することでウエハを薄く形成する（特許文献１の第９図、段落００３１−００３３参照）。続いて、ウエハの回路形成面に、ダイシングラインに沿って形成されたスクライブライン（マーキング）の位置を、ウエハの背面側から、ウエハを透過する赤外線を照射して、赤外線カメラを用いて認識し、そのスクライブラインに沿うようにダイシングソーを移動制御して、ウエハのダイシングを行う（特許文献１の第１０，１１図、段落００３７−００３８参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された上記方法によれば、ウエハを薄く形成するための研削を行った後に、ウエハの回路形成面を前記研削時に保護するための保護テープを剥離し、ダイシングテープ上に貼るといったハンドリング（特許文献１の第２−４図、段落０００８−００１０参照）が不要となり、薄いウエハの割れを防止できる等といった効果を得られるものとしている（特許文献１の段落００４２参照）。
【０００５】
なお、上記従来の技術において、前記ダイシングソーの代わりに、ウエハのダイシングラインに沿ってレーザー光を照射して、ウエハを溶融させることでダイシングを行う方法もある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３０６８７５号公報（第２−４，９−１１図、段落０００８−００１０，００３１−００３３，００３７−００３８，００４２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法によると、ダイシングの工程においては、一般的に回転式のダイヤモンドブレード等で構成される、ダイシングソーが用いられるため、ウエハ（ダイシング後の半導体チップ）に、割れや、縁部の欠けや、ひび等が生じることがあり、半導体チップの製造歩留まりや品質が悪化しやすいという課題がある。
また、赤外線等の特殊な透過光を撮像可能な、赤外線カメラ等の撮像手段を備える必要があり、設備コストがかさむという課題がある。
【０００８】
また、ダイシングソーの代わりに、レーザー光によってウエハを切断してダイシングする方法においては、ウエハの切断部がレーザー光によって溶融するため、切断部縁部に盛り上がり（いわゆるデブリ）が生じたり、熱によってウエハ上の回路基板が破損してしまうことがあり、半導体チップの製造歩留まりや品質が悪化しやすいという課題がある。
【０００９】
本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、ウエハのダイシング後の半導体チップに、割れ、縁部の欠け、ひび、デブリまたは回路破損が発生することがないことで半導体チップの製造歩留まりや品質を向上させることができ、また、位置精度の良いダイシングが可能であり、なおかつ、設備コストを抑えることのできる、ウエハのダイシング方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るウエハのダイシング方法は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、一方の面に複数の電子回路が形成されたウエハをダイシングすることで複数の半導体チップに分離するウエハのダイシング方法において、前記ウエハの、電子回路が形成された前記一方の面とは反対側の他方の面を、感光性レジスト層で覆うレジスト層形成工程と、前記ウエハをダイシングするための切断線としてのダイシングラインに沿って前記感光性レジスト層を除去すべく、該ウエハの前記一方の面側から、該ウエハを透過する透過光を照射して前記感光性レジスト層を露光し、該感光性レジスト層を現像するフォトリソグラフィ工程と、前記ウエハを、前記感光性レジスト層から露出した前記ダイシングラインに沿って、前記他方の面側から切断するダイシング工程とを含むことを特徴とする。
また、前記ダイシング工程の後、前記ウエハから前記感光性レジスト層を除去するレジスト層除去工程を含むことを特徴とする。
これによれば、ウエハの回路形成面側から、感光性レジスト層をダイシングラインに沿って除去するための透過光を照射するため、回路配置や、ダイシングラインに沿って描画されたスクライブライン等のマーキングを認識して、ダイシングラインに対して位置精度よく透過光を照射でき、ダイシング後の半導体チップの外縁形状を高精度に形成することができる。
また、赤外線カメラ等の、特殊な光線を撮像する撮像手段を用いないため、設備コストを抑えることができる。
【００１１】
さらに、前記ダイシング工程は、前記ウエハを、前記他方の面側からドライエッチングすることで、前記感光性レジスト層から露出した前記ダイシングラインに沿って切断することを特徴とする。
これによれば、ダイシングソーやレーザーを用いず、ドライエッチングすることによってウエハを切断（ダイシング）するため、ダイシング後の半導体チップに、割れ、縁部の欠け、ひび、デブリまたは回路破損が発生することがない。特に、ウエハの電子回路の形成面とは反対側の他方の面側からドライエッチングを行うため、エッチングの作用が電子回路に及ぶ危険性がなく、電子回路の破損が発生することがない。
【００１２】
また、前記感光性レジスト層は、前記透過光により露光された部分が現像によって除去されるポジ型感光性部材からなることを特徴とする。
これによれば、前記フォトリソグラフィ工程は、ウエハの前記一方の面側から、ダイシングラインに沿って、ウエハに透過光を照射することで行うことができるため、照射光が電子回路に照射されることがなく、透過光のエネルギー等で電子回路が破壊されてしまうことがない。
【００１３】
また、前記フォトリソグラフィ工程は、スポット状の前記透過光を、前記ダイシングラインに沿って移動させて照射することを特徴とする。
また、前記フォトリソグラフィ工程は、前記透過光の光源と前記ウエハとの間に、前記ダイシングラインに沿った部分のみ該透過光を透過するマスク部材を配置することで、該ダイシングラインに沿って該透過光を照射することを特徴とする。
これによれば、簡単かつ安価な構成で、ウエハに透過光を照射する手段を構成することができる。
【００１４】
また、前記透過光は、赤外線であることを特徴とする。
これによれば、赤外線を用いることで、透過性が高く、人体安全性に優れ、かつ取り扱いが容易な透過光を得ることができる。特に、電子回路に透過光を照射した場合でも、電子回路が破壊されることがない。
【００１５】
また、前記透過光は、Ｘ線であることを特徴とする。
これによれば、Ｘ線を用いることで、透過性が高い透過光を得ることができる。また、波長が短く、直進性の高いＸ線を用いることで、ダイシングラインに対して位置精度よく透過光を照射することができ、ダイシング後の半導体チップの外縁形状を、より高精度に形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るウエハのダイシング方法の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本実施の形態で、ダイシングが行われるウエハＷを、図４に示す。ウエハＷは、シリコン等の半導体材料によって、平板状に形成される。ウエハＷの一方の面（以下、回路形成面）Ｗａには、多数の電子回路Ｗｃ，Ｗｃ・・が、縦横に並べられて形成される。ウエハＷの各電子回路Ｗｃ間を切断（ダイシング）することによって、ウエハＷを複数の個片の半導体チップＣに分離することができる。
【００１８】
また、ウエハＷの回路形成面Ｗａには、各電子回路Ｗｃの間のダイシングライン（ウエハＷをダイシングする際の切断線）に沿って、スクライブラインＳ，Ｓ・・が形成されている。スクライブラインとは、ウエハＷをダイシングする際の、ダイシングラインの位置を認識するためのマーキング（目印）である。スクライブラインＳ，Ｓ・・は、回路形成面Ｗａに印刷したり、回路形成面Ｗａを削ったりするなどの手段によって形成することができる。
【００１９】
なお、スクライブラインＳ，Ｓ・・等のマーキングは、必ずしも図４の様にダイシングラインの全てにわたって形成する必要はなく、一本のダイシングラインにつき、ダイシングラインの両端を示す点状のマーキングを形成する等、種々の形態を採用することができる。
また、ダイシングの際に、電子回路Ｗｃを目印としてダイシングラインを認識する場合には、スクライブラインＳ等のマーキングは、必ずしも形成しなくてもよい。
【００２０】
次に、本実施の形態のウエハのダイシング方法を、図１を用いて説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、電子回路Ｗｃが形成された一方の面（以下、回路形成面）Ｗａがウエハ載置部２０に当接するように、ウエハ載置部２０上に載置されたウエハＷの他面Ｗｂ側を、研削手段２２によって研削して、ウエハＷを所望の厚さに形成する（研削工程）。
【００２１】
続いて、図１（ｂ）に示すように、ウエハＷの他面Ｗｂを、感光性レジスト層２で覆う（レジスト層形成工程）。レジスト層形成工程は、ペースト状の感光性の樹脂材料を、ウエハＷの他面Ｗｂに塗布する等の手段によって行うことができる。本実施の形態においては、感光性レジスト層２を構成する感光性の樹脂材料としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルアクリレート）を用いる。ＰＭＭＡは、ポジ型のＸ線感光型の樹脂材料であり、Ｘ線に露光された部分を、現像により軟化させて除去することができる性質を持っている。
【００２２】
続いて、図１（ｃ）に示すように、ウエハＷを、裏返して、回路形成面Ｗａが上面に露出するように、ウエハ載置部２０上に載置する。そして、スクライブラインＳに沿って、ウエハＷを透過する透過光としての、波長が０．０１ｎｍ〜５０ｎｍ、好適には約０．４ｎｍのＸ線２６ａを照射する（露光工程）。
【００２３】
図１（ｃ）および図２の斜視図に示すように、上記露光工程には、ウエハ載置部２０の上方に設けられ、ウエハ載置部２０上のウエハＷを撮像可能に設けられたカメラ２４と、カメラ２４の光軸と同軸に、透過光としての、スポット状のＸ線２６ａをウエハＷに照射可能な同軸照明手段２６と、ウエハ載置部２０上のウエハＷの面に平行な平面内で、カメラ２４を移動可能な図示しない移動手段と、カメラ２４と通信可能に接続され、カメラ２４によって撮像されたウエハＷの画像情報を受信して、ウエハＷに設けられたスクライブラインＳを解析可能であり、その解析結果に基づいて、前記移動手段を制御して、カメラ２４をそのスクライブラインＳに沿って移動させる制御を行う、コンピュータ等の図示しない制御部とが用いられる。
【００２４】
上記露光工程においては、カメラ２４によってウエハ載置部２０上のウエハＷの回路形成面Ｗａを撮像し、前記制御部が、撮像された画像情報からウエハＷ上のスクライブラインＳを認識し、その認識結果に基づいて、前記移動手段を制御して、カメラ２４をそのスクライブラインＳに沿って移動させる。カメラ２４をスクライブラインＳに沿って移動させる際には、同軸照明手段２６によって、カメラ２４の光軸と同軸に、ウエハＷにスポット状のＸ線２６ａを照射することで、スクライブラインＳに沿ってＸ線２６ａを照射する。
ここで、Ｘ線２６ａは、シリコンのウエハＷを透過するため、図１（ｃ）に示すように、ウエハＷの裏側（下側）の感光性レジスト層２にも照射される。従って、感光性レジスト層２は、スクライブラインＳに沿って露光されることとなる。
【００２５】
上記露光工程に続いて、図１（ｄ）に示すように、ウエハＷを裏返して、感光性レジスト層２の現像工程を行う。ここで、感光性レジスト層２としては、ＰＭＭＡ等のポジ型のＸ線感光型の樹脂材料が用いられているため、Ｘ線に露光された部分、即ち、感光性レジスト層２の、スクライブラインＳに沿った部分は、現像工程において軟化され、除去される。
上記露光工程および現像工程によって、フォトリソグラフィ工程が構成される。
【００２６】
続いて、図１（ｅ），（ｆ）に示すように、ウエハＷを、上面側、即ち、回路形成面Ｗａの他面Ｗｂ側からドライエッチングしてダイシングを行う（ダイシング工程）。ドライエッチングとしては、例えば、反応性イオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ、いわゆるＲＩＥ）を用いることで、シリコン等で形成されるウエハＷを好適にエッチングしてダイシングすることができる。なお、感光性レジスト層２としては、ＰＭＭＡ等の、ドライエッチングでの化学的反応が起きない樹脂や、シリコンよりも硬度の高い樹脂等の物質を採用して、ウエハＷに比較してエッチング速度を遅くなるようにする。これにより、ウエハＷの、感光性レジスト層２から露出した部分、即ちダイシングラインに沿った部分のみをエッチングして、ウエハＷを、ダイシングラインに沿って切断することができる。
【００２７】
続いて、図１（ｇ）に示すように、前記ダイシング工程で分離された各半導体チップＣから、感光性レジスト層２を剥離して除去する（レジスト層除去工程）。
なお、半導体チップＣの回路形成面Ｗａの他面Ｗｂ側に、感光性レジスト層２が付いたままでも、半導体チップＣの使用上、支障をきたさない場合には、感光性レジスト層２の剥離（レジスト層除去工程）は、必ずしも行わなくてもよい。
【００２８】
本実施の形態に係るウエハのダイシング方法によれば、ダイシングソーやレーザーを用いず、ドライエッチングすることによってウエハＷを切断（ダイシング）するため、ダイシング後の半導体チップＣに、割れ、縁部の欠け、ひび、デブリまたは回路破損が発生することがない。
また、ウエハＷの回路形成面Ｗａ側から、透過光としてのＸ線２６ａを照射するため、回路形成面Ｗａに描画されたスクライブラインＳを認識して、スクライブラインＳに対して位置精度よく透過光を照射でき、ダイシング後の半導体チップＣの外縁形状を高精度に形成することができる。
また、従来の技術の様に、赤外線カメラ等の、特殊な光線を撮像する撮像手段を用いないため、設備コストを抑えることができる。
【００２９】
また、感光性レジスト層２として、ポジ型の感光性部材を用いることで、照射光をダイシングラインに沿って照射することで、感光性レジスト層２をダイシングラインに沿って除去することができるため、Ｘ線２６ａを電子回路Ｗｃには照射することがなく、Ｘ線２６ａのエネルギーによって電子回路Ｗｃが破壊されることがない。
【００３０】
また、感光性レジスト層２を露光する露光工程は、通常の可視光線を撮像可能なカメラ２４と、同軸照明手段２６と、カメラ２４の前記移動手段と、カメラ２４によって撮像されたウエハＷの画像情報を解析する前記制御部とから成る、簡単かつ安価な構成の装置によって行うことができる。
【００３１】
また、透過光として、波長が短く、直進性が高く、なおかつ透過性が高いＸ線を用いることで、ダイシングラインに対して位置精度よく透過光を照射することができ、ダイシング後の半導体チップＣの外縁形状を、より高精度に形成することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、感光性レジスト層２は、回路形成面Ｗａの他面Ｗｂ側に形成している。感光性レジスト層２を、回路形成面Ｗａ側に形成し、回路形成面Ｗａ側からドライエッチングを行ってダイシングする方法も考えられるが、この場合、電子回路Ｗｃ上に感光性レジスト層２を塗布および剥離する際や、回路形成面Ｗａ側からドライエッチングする際に、電子回路Ｗｃを破損する恐れがあり、電子回路Ｗｃの品質保持上好ましくない。
【００３３】
本発明は、本実施の形態に限定されることはなく、種々の改変を行うことができる。
例えば、前記露光工程は、カメラ２４を移動させて、スポット状の透過光を移動させて行う方法に限定されず、例えば、図３に示すように、カメラ２４の光軸と同軸に、放射状の透過光２８ａを照射可能な同軸照明手段２８（光源）を設けて、同軸照明手段２８とウエハＷとの間（好ましくは、ウエハＷにほぼ密着させた位置）に、ダイシングラインに沿った部分のみ透過光を透過する透過部が形成されたマスク部材３０を、カメラ２４と制御部とによって、マスク部材３０の透過部とウエハＷのスクライブラインＳとの位置が合うように位置合わせして配置し、同軸照明手段２８によって透過光２８ａを照射することで、ダイシングラインに沿って透過光を照射する方法を採用してもよい。この場合、マスク部材３０の透過光を遮断する部分には、Ｘ線を透過しない鉛を含む材料を用いればよい。
【００３４】
また、透過光はＸ線に限定されない。
例えば、透過光として赤外線を用いてもよい。この場合、感光性レジスト層２としては、赤外線に感光して現像可能な、赤外線感光型の樹脂材料を用いればよい。
透過光として赤外線を用いることによれば、透過性が高く、Ｘ線に比較して人体安全性に優れ、かつ取り扱いが容易な透過光を得ることができる。
【００３５】
さらに、透過光として赤外線を用いれば、Ｘ線を用いる場合と異なり、電子回路Ｗｃに透過光を照射した場合でも、電子回路Ｗｃが破壊されることがない。従って、赤外線を用いた場合には、感光性レジスト層２として、透過光に露光された部分を硬化させて、露光されない部分のみ除去させることができる性質を持つ、ネガ型の感光型材料を用いることもできる。この場合、露光工程に用いられる装置は、図３の同軸照明手段２８として、赤外線を照射可能なものを採用すると共に、マスク部材３０は、図３のパターンとは逆に、ダイシングラインに沿った部分のみ、赤外線を遮蔽するよう構成すればよい。
【００３６】
また、本発明は、ウエハＷのダイシングに限らず、ウエハＷ等のシリコン部材に貫通穴や凹部等を形成する際にも応用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係るウエハのダイシング方法によれば、ウエハのダイシング後の半導体チップに、割れ、縁部の欠け、ひび、デブリまたは回路破損が発生することがないことで半導体チップの製造歩留まりや品質を向上させることができ、また、位置精度の良いダイシングが可能であり、なおかつ、設備コストを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウエハのダイシング方法の工程を示す図であり、（ａ）は研削工程、（ｂ）はレジスト層形成工程、（ｃ）および（ｄ）はフォトリソグラフィ工程、（ｅ）および（ｆ）はダイシング工程、（ｇ）はレジスト層除去工程を示す説明図である。
【図２】露光工程を示す説明図である。
【図３】露光工程を示す説明図である。
【図４】ウエハの回路形成面側を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｗウエハ
Ｗａウエハの回路形成面（一方の面）
Ｗｂウエハの回路形成面の他面（他方の面）
Ｗｃ電子回路
Ｓスクライブライン
Ｃ半導体チップ
２感光性レジスト層
２０ウエハ載置部
２２研削手段
２４カメラ（撮像手段）
２６同軸照明手段
２６ａＸ線または赤外線（透過光）
２８同軸照明手段
２８ａＸ線または赤外線（透過光）
３０マスク部材

Claims

一方の面に複数の電子回路が形成されたウエハをダイシングすることで複数の半導体チップに分離するウエハのダイシング方法において、
前記ウエハの、電子回路が形成された前記一方の面とは反対側の他方の面を、感光性レジスト層で覆うレジスト層形成工程と、
前記ウエハをダイシングするための切断線としてのダイシングラインに沿って前記感光性レジスト層を除去すべく、該ウエハの前記一方の面側から、該ウエハを透過する透過光を照射して前記感光性レジスト層を露光し、該感光性レジスト層を現像するフォトリソグラフィ工程と、
前記ウエハを、前記感光性レジスト層から露出した前記ダイシングラインに沿って、前記他方の面側から切断するダイシング工程とを含むことを特徴とするウエハのダイシング方法。
前記ダイシング工程は、前記ウエハを、前記他方の面側からドライエッチングすることで、前記感光性レジスト層から露出した前記ダイシングラインに沿って切断することを特徴とする請求項１記載のウエハのダイシング方法。
前記ダイシング工程の後、前記ウエハから前記感光性レジスト層を除去するレジスト層除去工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載のウエハのダイシング方法。
前記感光性レジスト層は、前記透過光により露光された部分が現像によって除去されるポジ型感光性部材からなることを特徴とする請求項１、２または３記載のウエハのダイシング方法。
前記フォトリソグラフィ工程は、スポット状の前記透過光を、前記ダイシングラインに沿って移動させて照射することを特徴とする請求項４記載のウエハのダイシング方法。
前記フォトリソグラフィ工程は、前記透過光の光源と前記ウエハとの間に、前記ダイシングラインに沿った部分のみ該透過光を透過するマスク部材を配置することで、該ダイシングラインに沿って該透過光を照射することを特徴とする請求項４記載のウエハのダイシング方法。
前記透過光は、赤外線であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のウエハのダイシング方法。
前記透過光は、Ｘ線であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のウエハのダイシング方法。