JP2006147623A - ウエハの切断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】薄化されたウエハを、チッピングの発生を抑えながら、経済的に切断する。
【解決手段】ウエハの切断方法は、ウエハを少なくとも０．１ｍｍ以下の厚さまで薄化するステップ５２と、ウエハの一方の面にビッカース硬さ２以上の保護シートを密着形成する、保護シート形成ステップ５３と、保護シートが形成されたウエハを砥石で切断する切断ステップ５４とを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明はウエハの切断方法に関し、特に非接触ＩＣカードの製造ステップにおいて、薄化されたウエハを分離切断する方法に関する。
非接触ＩＣカードは、鉄道の出改札などの用途を中心に様々な分野で利用され、今後も多くの分野への適用が期待されている。非接触ＩＣカードは、通信用アンテナおよび半導体チップ（ＩＣチップ）を所定のシートで挟み込んで構成されている。ＩＣチップは、シリコン等の基板上に回路を構成する積層膜が成膜されたチップ本体が、通常ステンレス鋼でできた補強板に支持されて構成されている。補強板はチップ本体が過度の変形を受けないようにチップ本体を保護するとともに、チップ本体からの発熱を吸収するヒートシンクとしての機能を有している。
ＩＣチップの製造方法としては種々のものが提案されているが、その一つとして、まず、チップ本体が多数形成されたウエハの裏面を薄化し、次に、薄化されたウエハを切断して個々のチップ本体に分離し、その後分離されたチップ本体を補強板に接着してＩＣチップを製造する方法がある。
薄化されたウエハを切断するステップは、具体的には次に手順でおこなわれる。まず、ポリエステル等のプラスチックシートをダイサー基板に取り付ける。次に、プラスチックシートの背面を負圧にしてダイサー基板に吸着させる。次に、プラスチックシートに、例えば紫外線硬化性樹脂や、高温剥離性の樹脂を塗布する（特許文献１，２参照。）。このようにして形成されたプラスチックシートと樹脂との積層体は加工用テープと呼ばれる。
ここで、ウエハに樹脂を塗布する理由は以下の通りである。ウエハは、チップ本体とチップ本体の間の境界線に沿って切断されるが、境界線はシリコン等の基板が露出しており、また、チップ本体の裏面側にはチップ本体のチェック端子が設置されている。これらのチェック端子や基板は脆いため、チッピング（切断線に沿ったウエハの割れ）が生じやすい。チップ本体はポリイミド等の保護膜で覆われているが、境界線にチッピングが生じ、保護膜まで達すると、ガス・水等の異物がチップ本体に侵入し、腐食の原因となる。また、チッピングが多く発生すると応力が集中しやすく、チッピング発生部から温度サイクルによる亀裂が発生し、最悪の場合素子が破断する。このため、切断する際のチッピングを防止することが重要である。紫外線硬化性樹脂や、高温剥離性の樹脂を塗布することによって、チッピングの発生原因である切断抵抗を抑え、切断時のウエハと砥石の動きを安定化させる（振れを防止）ことができるとともに、切断後不要となったこれらの樹脂の除去が容易となる。
次に、加工用テープをダイサーリングと呼ばれる固定具に保持させて引張る（張力を与える。）。これは、ダイサー基板と加工用テープとの間への空気の混入を防止して加工用テープの平面度を出すためである。次に、加工用テープの樹脂面にウエハを貼り付ける。以上の作業は、マウンタという専用設備によって自動的におこわれることもある。
次に、加工用シートに貼り付けられたウエハを砥石で切断する。砥石としては、例えば人工ダイヤモンドを砥粒とした砥石が用いられる。チッピングは砥石の粒度（砥粒の粒径を示す指標のこと。粒度番号は１平方インチ当たりの砥粒の密度を意味し、粒度番号が大きいほど、砥粒の数が多く、砥粒の粒径は小さい。）に大きく依存する。粒径の大きな砥石は切断抵抗が大きく、ウエハに引っかかりやすく、チッピングの原因となるため、チッピングの生じやすい薄いウエハを切断する場合、切断抵抗を抑えるために、砥石の粒径の小さい、すなわち粒度番号の大きい砥石が一般的に用いられる。半導体の分野においては、２０００番台から４０００番台の粒度番号の砥石が用いられている。
ウエハの切断後に、加工用シートを剥離させる。その方法として、例えば、針を加工用シートの裏面に立てて、チップ本体を加工用シートから浮かせて、その状態で真空ピンセット等で取り上げる方法が開示されている（特許文献３参照。）
なお、最近ではレーザを用いた切断技術も広く検討されている。
特開２００２−２７０６７６号公報 特開平１０−９２７７８号公報 特開平６−１５１２６５号公報
しかしながら、従来技術においては以下の問題があった。すなわち、ウエハの厚みは最終製品である非接触ＩＣカードの厚さに影響し、また、非接触ＩＣカードの使用中に受ける曲げに対する柔軟性を確保する目的もあって、ウエハは近年ますます薄化される傾向にある。
しかし、ウエハが薄くなっていくと、切断中にウエハが上下に振れやすくなり、これとともに砥石も直線的に安定して進むことが難しくなり、保護用テープで安定化させるには限界があった。切断抵抗を抑えるために、砥粒番号のより大きい砥石を用いることも考えられるが、砥石の価格は砥粒番号が大きくなるにしたがって高くなる傾向にあり、経済性の観点から問題がある。また、最初は切断速度を極端に落として（例えば５ｍｍ／ｓｅｃ程度）、切断の様子を確認しながら、問題がなければ徐々に切断速度を上げていく等、切断速度を落として切断抵抗を抑える方法も考えられるが、このような切断方法は、切断状況の確認等の手間が増えると共に、平均切断速度も低下して、作業効率の低下を招く。
なお、レーザ利用の切断方法の場合、特に薄化されたウエハの切断の場合には、レーザ照射時の熱によるウエハへのダメージが課題である。
このように、薄化されたウエハの切断は、チッピング防止の観点から大きな課題を有しているのが現状である。特に、ウエハの厚さが０．１ｍｍを下回ると、チッピングの問題が顕在化することが指摘されている（特許文献１参照）。
また、樹脂を塗布した後に加工用テープに張力を与えているので、樹脂にも張力が生ずるが、樹脂を切断した瞬間に樹脂の張力が開放され、樹脂は局所的に縮小しようとして変形する。この結果、ウエハの切断面が切断中に動いてしまい、最悪の場合、ウエハや搭載された素子に切欠けが発生する可能性もある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、特に薄化されたウエハを、チッピングの発生を抑えながら、経済的に切断する方法を提供することを目的とする。
本発明のウエハの切断方法は、ウエハを少なくとも０．１ｍｍ以下の厚さまで薄化するステップと、ウエハの一方の面にビッカース硬さ２以上の保護シートを密着形成する、保護シート形成ステップと、保護シートが形成されたウエハを砥石で切断する切断ステップとを有している。
このように、ウエハは一定の硬度を有する保護シートによって補強され、剛性が高められるので、ウエハの変形が抑えられるとともに、砥石も切断線に沿って安定して進むことができる。したがって、チッピングの発生のおそれの高い厚さ０．１ｍｍ以下のウエハであっても、所定の切断面に沿って安定して切断することができる。
保護シート形成ステップは、熱硬化性樹脂からなる膜をウエハに密着させる密着ステップと、密着された膜を加熱し硬化させて、保護シートを得るステップとを有していてもよい。
また、密着ステップは、熱硬化性樹脂からなる膜を、基材と樹脂とが積層された加工用テープの樹脂面に形成する樹脂膜形成ステップと、加工用テープに形成された熱硬化性樹脂からなる膜を、ウエハに密着させるステップとを有していてもよい。
密着ステップは、熱硬化性樹脂からなる膜を、ウエハに形成するステップと、熱硬化性樹脂からなる膜が形成されたウエハの、熱硬化性樹脂からなる膜が形成された面を、基材と樹脂とが積層された加工用テープの樹脂面に密着させるステップとを有していてもよい。
なお、密着ステップにおいては、加工用テープに張力を作用させないことが好ましい。
熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂を用いることができる。
保護シート形成ステップは、紫外線硬化性樹脂からなる膜をウエハに密着させる密着ステップと、密着された膜に紫外線を照射し硬化させて、保護シートを得るステップとを有していてもよい。
密着ステップは、紫外線硬化性樹脂からなる膜を、基材と樹脂とが積層された加工用テープの樹脂面に形成する樹脂膜形成ステップと、加工用テープに形成された紫外線硬化性樹脂からなる膜を、ウエハに密着させるステップとを有していてもよい。
また、密着ステップは、紫外線硬化性樹脂からなる膜を、ウエハに形成するステップと、紫外線硬化性樹脂からなる膜が形成されたウエハの、紫外線硬化性樹脂からなる膜が形成された面を、基材と樹脂とが積層された加工用テープの樹脂面に密着させるステップとを有していてもよい。
なお、密着ステップにおいては、加工用テープに張力を作用させないことが望ましい。
さらに、切断ステップの前に、砥粒の粒径が砥石の砥粒より小さく、砥粒の硬度が砥石の砥粒の硬度と略同一またはそれ以下である成形用砥石で、砥石を成形するステップを有していてもよい。より具体的には、成形用砥石は、平均粒径０．０１ｍｍ、粒度範囲０．００８〜０．０１２ｍｍで、かつ、新モース硬度が１３以上であることが望ましい。
以上説明したように、本発明のウエハの切断方法によれば、ウエハを保護シートによって補強することによって、特にチッピングの発生しやすい厚さ０．１ｍｍ以下のウエハでも、良好に切断することが可能となる。この結果、製品の歩留まりが向上するとともに、より早い切断速度で切断することも容易となり、生産効率が高まる。また、レーザ等の高価な切断装置を不要としないので、経済効果も高い。
以下、図１に示すフロー図を参照して、本発明の薄膜の切断方法を、非接触ＩＣカードの製造方法を例に説明する。
（ステップ５１）まず、シリコン基板Ｋ上にチップ本体Ｃが多数形成されたウエハＷを製作する。次に、必要に応じてウエハＷの受入れ検査をおこない、不良のウエハＷを選別する。図２にはウエハの平面図を示す。チップ本体Ｃは円形のシリコン基板Ｋ上に２次元状に整列して形成される。チップ本体Ｃ１つあたりの寸法は一例では約４ｍｍ×５ｍｍである。なお、基板としては、シリコン以外にも、ガリウム砒素その他、ウエハ材料として一般に用いられている材料を用いることができる。
（ステップ５２）次に、ウエハＷのチップ本体Ｃが形成された面の裏面を研磨する。ウエハＷは一例では０．６５ｍｍ程度の厚さを有しているが、例えば機械研磨で厚さをある程度落として、最終的にケミカルエッチングによって仕上げ、０．１ｍｍ以下まで、一例では０．０５ｍｍ程度まで薄化する。
（ステップ５３）次に、ウエハＷを切断する準備としてウエハＷに保護シートＦ２を形成する。まず、図３（ａ）に示すように、ダイサー基板１１を背面側（下部治具１２側）を負圧にして下部治具１２に密着固定する。ダイサー基板１１はウエハ切断時のウエハＷの保持用基板である。次に、ダイサー基板１１の表面にポリエステル製などのプラスチックシートＴ１を設置し、ダイサー基板１１側から真空吸着させる。次に、プラスチックシートＴ１に、スクリーン印刷技術によって、例えば紫外線硬化性樹脂や、高温剥離性の樹脂膜（エポキシ樹脂等）等の樹脂膜Ｔ２を塗布する。プラスチックシートＴ１および樹脂膜Ｔ２の積層体は、ウエハＷの切断後にウエハＷを一体保持するための加工用シートＴを形成する。このとき、加工用シートＴに張力はかけない。
次に、加工用シートＴに樹脂を塗布する。樹脂としては、適切な硬度と、接着力を有している点で、エポキシ系樹脂またはフェノール系樹脂等の高温硬化性樹脂が好ましいが、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化性樹脂でもよい。以下の説明はエポキシ系樹脂で代表する。エポキシ樹脂は後のステップでのウエハＷからの除去を容易にするため、硬化剤の比率を少なくしてもよい。例えば、主材と硬化剤との比率は、通常は１００：１４程度であるが、１００：７程度とすることができる。エポキシ系樹脂は常温で液状のため、スクリーン印刷によって均一に塗布され、加工用シートＴ表面にエポキシ樹脂膜Ｆ１が形成される。エポキシ樹脂膜Ｆ１の膜厚は、後述するように、膜厚の半分程度まで切断する関係上、その切断精度との関係から０．０３〜０．０５ｍｍ程度とすることが望ましい。ただし、切断精度が確保されれば、エポキシ等の硬度のある樹脂であれば０．０１ｍｍ程度でもよい。エポキシ樹脂は、ウエハＷの全面と接触するように、加工用シートＴ全域に塗布してもよいし、ウエハＷの切断ラインに沿って塗布してもよい。後者の場合、切断ラインに沿った塗布幅は２ｍｍ程度を確保する。
次に、図３（ｂ）に示すように、ウエハＷを、背面側（上部治具１３側）を負圧にして上部治具１３に密着固定させ、ダイサー基板１１と対向させて、上部治具１３を降ろし、ウエハＷをエポキシ樹脂膜Ｆ１に密着させる。ウエハＷは上部治具１３によって正確に位置決めされるので、ウエハＷは、エポキシ樹脂膜Ｆ１に均一に密着されられる。次に、双方の治具１２，１３を取外す。次に、ウエハＷとダイサー基板１１の結合体を高温炉等に搬入して、エポキシ樹脂膜Ｆ１を所定の温度、時間で加熱し硬化させて、ウエハＷ表面に保護シートＦ２を形成する。このとき、後述するように、加熱条件を制御することによって、保護シートＦ２が所定の硬度となるように調整する。硬化させることによって、切削時に、ウエハＷが保護シートＦ２によって安定化され、この結果砥石も直線状に安定して動くことができる。ただし、ここでいう硬化状態とは長時間を経過した後の最終的な硬化状態ではなく、硬化途中の半硬化状態である（詳細は後述）。
なお、このとき図３（ｃ）に示すように、保護シートＦ２とウエハＷの間、保護シートＦ２とダイサー基板１１の間に一部隙間が生じることも考えられる。切断に際しては保護シートＦ２とウエハＷとが密着固定されることがより重要であるので、隙間の生じないＣ部は勿論、保護シートＦ２とダイサー基板１１との間に隙間が生じるＡ部も使用可能である。しかし、保護シートＦ２とウエハＷとの間に隙間が生じるＢ部は、切断時にウエハＷが不安定となるので使用しないほうが望ましい。
なお、加工用シートＴに樹脂を塗布する代わりに、ウエハＷに樹脂を塗布してもよい。この場合の手順は上述の説明と同様であるが、樹脂膜とウエハＷとの積層体が、加工用シートＴに密着されることになる。
（ステップ５４）次に、ウエハＷの切断に用いる砥石の成形加工をおこなう。図４には、砥石の斜視図（同図（ａ））と、断面図（同図（ｂ））を示す。砥石２１は中央に回転軸２３を有する円形の台金２２の円周部に切断部２４を備えており、回転軸２３が切断装置（図示せず）に取り付けられて、切断部２４が回転する。台金２２はなくてもよく、全体が切断部２４と同じ材質でもかまわない。砥石２１としては、粒度番号３００番台程度の砥粒の大きいタイプを用いる。ここでは、砥石２１が新品か（ステップ５４Ａ）、使用後のものか（ステップ５４Ｂ）に応じて、砥石２１をあらかじめ以下のように加工する。
（ステップ５４Ａ）図５には、新品の砥石の切断部付近の断面図を、図６（ａ）には、図５に丸印で示した、切断部の部分断面図を示す。切断部２４は、ダイヤモンドやグリーンカーボンからなる砥粒２５が結合材２６によって保持されて構成されている。結合材２６としては、例えば、レジン（樹脂），ヴィトリファイド（焼結体）や、電鋳方式と呼ばれるめっきタイプが用いられる。上面部２７、すなわち切断部２４が被切断物と対向する砥石の円周面から突出する砥粒２５ａのエッジ２９ａは鋭利な角度をなしている。砥粒２５ａの表面、および砥粒２５ａの間の結合材２６が露出した部分は清浄な状態にある。また、切断部２４の側面部２８は、砥石２１の幅方向の寸法精度を確保するため、通常砥石メーカによって十分に研磨されており、側面部２８から突出する砥粒２５ｂの、側面部２８からの突出は少ない。
次に、成形用砥石３１を用いて、砥石２１の上面部２７および側面部２８の成形加工をおこなう。図７には、成形方法の一例を示す。砥石２１の切断部２４を平板状の成形用砥石３１に切り込ませながら動かし、切断部２４の上面部２７を研削する。移動速度に大きな制約はない。切り込み量は切断するウエハＷの厚さによっても異なるが、ウエハＷの厚さより十分大きな量だけ切り込ませることが望ましい。これによって、側方部２８のうち、ウエハＷの切断面と接触する部分も十分に研削される。この作業を必要に応じて５〜１０回程度繰返す。
成形用砥石３１の粒径は砥粒２５の粒径よりも小さくすることが望ましく、例えば平均粒径０．０１ｍｍ、粒度範囲０．００８〜０．０１２ｍｍとするのがよい。ここで粒度範囲は砥粒のほとんどが分布する粒径の範囲である。なお、平均粒径および粒度範囲は、粒度番号で表示される場合もある。上記の平均粒径および粒度範囲は、米国の表示基準では、粒度番号＃１５００に相当する。成形用砥石３１の硬度は砥粒２５の硬度よりも小さいか、または同程度とすることが望ましい。より具体的には、下限値は新モース硬度１３（炭化けい素の硬度に等しい）、上限値は、砥粒２５が炭化ホウ素であれば新モース硬度１４（炭化ホウ素の硬度に等しい）、ダイヤモンドであれば新モース硬度１５（ダイヤモンドの硬度に等しい）程度とするのがよい。ここで、新モース硬度とは、モース硬さ（鉱物関係で用いる硬さで、次の１０種類の鉱物を選定し、これで順次ひっかいて傷がつけばその鉱物よりも硬さが低いとする。１滑石、・・・、１０ダイヤモンド（出典：岩波理化学辞典第４版））のうち７〜１０の範囲を７〜１５に再分類した硬さ表示であり、ダイヤモンドは最も硬い１５である。なお、発明者は、新モース硬度１２以下では砥粒の破砕効果が激減することを確認している。図６（ｂ）にはこのような条件で成形を行なったあとの、砥石の切断部付近の断面図を示す。同図に示すように、砥石２１の上面部２７が全体的に研削されるとともに、砥粒２５ａのエッジ２９ａは成形用砥石３１によって烈壊し、砥粒２５ａの先端部に細かなエッジ２９ｃが多数形成される。この結果、成形加工された後の砥粒２５ａは、粒径はほとんど変わらないが、切断に有効なエッジ数が増え、しかも個々のエッジ２９ｃは成形前のエッジ２９ａよりも細かいため、実質的に粒度番号が増えたのと同様な効果を奏し、切断抵抗が抑えられる。
なお、砥石２１の側面部２８はもともと砥粒２５ｂの数が少なく、砥粒２５ｂの突出長さも小さいため、成形加工後の表面の変化は上面部２７ほどには大きくない。しかし、薄いウエハを切断する場合、チッピングを防止するためには側面部２８をできる限り平滑にすることが重要である。上述のようにして側面部２８を同時に研削することによって、砥粒２５ｂの突出が減り、側面部２８の平滑度は一層向上する。
（ステップ５４Ｂ）砥石２１を長時間使用すると、図６（ｃ）に示すように、砥粒２５ａのエッジ２９ｃが潰れたり、丸くなったり、ウエハの切りくず３２が砥粒２５ａの間に滞積したりして、本来の切断性能を発揮できなくなることがある。この場合には、ステップ５４Ａと同様な成形加工をおこなう。砥石２１の上面部２７を成形砥石３１に切り込ませると、砥粒２５ａは成形用砥石３１によって烈壊し、先端部に細かなエッジ２９ｄが新たに多数形成される。また、成形用砥石３１の粒径は砥粒２５ａの粒径よりも小さいため、成形用砥石３１の砥粒によって、砥粒２５ａの間に入り込んだ切りくず３２も掻き出される。この結果、図６（ｄ）のように、ステップ５４Ａでの成形加工とほぼ同様な切断部２４が得られる。
（ステップ５５）次に、成形加工された砥石２１を用いてウエハＷを切断する。具体的には、ウエハＷ，保護シートＦ２，加工用テープＴの３層構造の結合体３３を、ウエハＷを上にして保護シートＦ２の途中の深さまで切断する。保護シートＦ２の切断深さは、切断精度の関係上、標準的には厚さの半分程度とするのが好ましい。しかし、加工用テープＴが切断されない限り、より深く切断してもよい。これによってウエハＷは個々のチップ本体Ｃに切断・分離されるが、保護シートＦ２の一部と加工用テープＴは切断されず、全体としては一体をなしている。砥石２１の切断面２４は成形加工によって細かなエッジ２９ｃ（または２９ｄ）を多数備えているので、低速度での調整運転の必要はなく、最初から高速度（例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ程度）での切断が可能となる。
（ステップ５６）次に、切断された結合体３３から、ダイサー基板１１をとりはずす。次に、加工用テープＴの樹脂膜Ｔ２が紫外線硬化性樹脂の場合は紫外線を照射して、高温剥離性の樹脂の場合は加熱して、樹脂膜Ｔ２の接着力をあらかじめ低下させる。次に、図８（ａ）に示すように、加工用テープＴに下向きの力を加えながら、結合体３３を支持台３４上で滑らせる。なお、図示は省略しているが、チップ本体ＣはウエハＷ上に紙面奥行き方向に多数個並んでおり、同図はそのうちの１つだけを示している。支持台３４の側壁３６に隣接した位置には、複数個の針からなる針アセンブリ３７が設けられているが、保持機構３８によって下方に待機している。加工用テープＴは変形に追随しやすいため、終端部３５を通過すると下方に向けて曲げられる。一方、ウエハＷと保護シートＦ２は、上述の通り、加工用テープＴと保護シートＦ２との間の接着力が保護シートＦ２とウエハＷとの間のそれと比べて低下しており、しかも、剛性が高いチップ本体Ｃに拘束されて、加工用テープＴの変形に追随できないため、あたかもシールが台紙から引き剥がされるように、加工用テープＴから剥離し始める。
剥離がある程度進行したら、その位置で結合体３３の進行を停止させる。次に、図８（ｂ）に示すように、保持機構３８の保持力が解放され、針アセンブリ３７はばね３９の力によって上方に動かされ、加工用テープＴに突き刺さる。この結果、チップ本体Ｃの下方にある加工用テープＴが部分的に持ち上げられ、保護シートＦ２とウエハＷが浮き上がる。保護シートＦ２はすでに途中の厚さまで切込みが入れられているため、切断されて、ウエハＷとともに剥離される。このとき、針で突き刺す代わりに、針の先端から注射針のように空気を噴き出すようにしてもよい。
次に、図８（ｃ）に示すように、バキュームピンセット４０等を用いて、保護シートＦ２が付着したウエハＷを取り上げる。このような方法によって、ウエハＷに悪影響を及ぼすことなく、ウエハＷを加工用テープＴから剥離することができる。
（ステップ５７）次に、保護シートＦ２をウエハＷから、洗浄によって除去する。保護シートＦ２がエポキシ樹脂の場合、半硬化状態であれば通常の揮発性溶剤で洗浄して除去することができる。また、前述のように硬化剤の比率を下げれば、より除去が容易となる。フェノール系樹脂の場合も同様であるが、時間の経過とともに除去が難しくなるため、樹脂の塗布後、２４時間以内に洗浄することが望ましい。
以上のステップによって、チップ本体が搭載された薄化されたウエハＷを個々のチップ本体Ｃに分離・切断することができる。
（ステップ５８）次に、チップ本体Ｃにステンレス製の基板を取り付けてＩＣチップに組みたてる。さらに、その後、ＩＣチップを洗浄し、外観検査をおこなう。
（ステップ５９）その後、完成したＩＣチップを通信用アンテナとともにアンテナ基板上に搭載し、アンテナ基板上に、ＩＣチップおよび通信用アンテナを被覆する保護膜を形成し、保護膜とアンテナ基板とを外装シートで覆って、非接触ＩＣカードが完成する。
ここで、保護シートＦ２の適切な硬さの範囲を求めるため、以下の検討をおこなった。まず、厚さ０．６５ｍｍのウエハに平面寸法４ｍｍ×５ｍｍの７００個のチップ本体を形成した。次に、チップ本体が形成されたウエハに、表１のケースＡ〜Ｄの各硬化条件でエポキシ樹脂の保護シートを形成した。同様に比較例として、ウエハの表面に種類の異なる４種類の従来の加工用テープを貼り付けた（表１のケースＥ〜Ｈ）。
次に、硬化したエポキシ樹脂または加工用テープのビッカース硬さを計測した。ビッカース硬さは、日本工業規格Ｚ２２４４−１９８１に基づき測定し、試験力０．９８Ｎ（１００ｇｆ）、押し付け時間３０秒とした。
次に、ウエハを特殊ステンレス製の厚さ０．２ｍｍ、直径１５２ｍｍのダイサー基板に固定し、粒度番号２５００、砥石幅０．０３ｍｍの砥石で切断した。次に、切断したチップ本体から５０個をランダムに選び、ウエハの表裏に生じたチッピングの長さと個数をカウントした。チッピングはウエハの幅方向、奥行き方向、厚さ方向に走る全てのチッピングを対象として、長さ０．０５ｍｍ以上のチッピングの有無を観測した。また、０．０５ｍｍ未満のチッピングについてはその個数を顕微鏡を用いてカウントした。
表１に結果を示す。ここで、合否判断は長さ０．０５ｍｍ以上のチッピングの有無によっておこなった。ここで、０．０５ｍｍの長さは、経験的にチップ本体に影響を与えないチッピングの長さである。すなわち、チップ本体は通常ポリイミド等の保護膜で覆われているため、０．０５ｍｍ以下の長さのチッピングであれば、チップ本体に影響を与えることはほとんどない。ケースＡ〜Ｅでは長さ０．０５ｍｍ以上のチッピングは観測されず、すべてのチッピングの長さは０．０３ｍｍ以内であった。また、チッピングの深さは、ケースＡ〜Ｄではすべて０．０１ｍｍ以下であり、耐チッピング特性に優れることがわかった。ケースＥでも０．０１〜０．０２ｍｍであり、実用上は十分な範囲であった。これより、ビッカース硬さ２以上とするのが好ましいことがわかった。なお、このような条件を満たすためには、温度条件にもよるが、高々２〜３時間程度の放置時間をとれば十分であり、最終的な硬度に達するまで待つ必要はない。逆に、あまりに長時間放置すると、保護シートを洗浄によってウエハから除去することが難しくなる。
なお、保護シートＦ２の硬化条件を設定する際には、保護シートＦ２自体の硬度だけでなく、ウエハＷとの接着力の確保も考慮する必要があるが、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂の場合、８０℃で３０分程度の加熱で十分であり、ビッカース硬さ２以上の硬度を生じさせる硬化条件に包含される。
Figure 2006147623
また、チッピングの個数はチップあたり平均２個であった。図９には表１のケースＣにおけるチッピング発生数のヒストグラムを示す。このように、チッピングの発生数は少ないので、基板に応力集中が生じるおそれは小さい。
次に、以下の実施例に基づいて本発明の効果を確認した。まず砥石の成形効果を検証するため、ダイヤモンド砥粒、粒度番号３６０、直径５５ｍｍ、幅０．１５ｍｍの砥石を、グリーンカーボン砥粒、粒度番号５００、短辺２５ｍｍ×長辺５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの成形用砥石で成形した。砥石の回転数は３００００ｒｐｍ、切り込み深さは０．３ｍｍ、送り速度は１０〜２０ｍｍ／ｓｅｃとし、短辺方向に５〜１０回程度繰返した。この結果、成形加工によって大きな砥粒の先端がつぶれ、細かいエッジが形成されたことが確認された。
次に、この成形加工された砥石を用いてウエハの切断をおこなった。比較例の砥石として、ダイヤモンド砥粒、粒度番号２５００、幅０．０３ｍｍの砥石を用いた。ウエハには厚さは０．０５ｍｍのシリコンウエハを用い、切断条件は、砥石回転数３００００ｒｐｍ、砥石送り速度（切断速度）４０ｍｍ／ｓｅｃとした。また、成形加工された砥石で切断する場合には、ウエハに上述のエポキシ樹脂からなる保護シートを形成し、比較例の砥石で切断する場合には、ウエハに比較的硬度の大きい加工用テープを貼り付けた。
この結果、比較例では素子面側にはチッピングは発生しなかったが、裏面（素子の形成されていない面）に長さ０．０１〜０．０１５ｍｍのチッピングが発生した。成形加工された砥石を用いた場合には、素子面、裏面ともにチッピングが発生したが、すべて長さ０．０１ｍｍ以下であった。また、比較例では断面に砥石の成分が付着し、若干変色していたが、成形加工された砥石を用いた場合には、このような現象はなく、ウエハの本来の色が確認された。このように、本発明による切断方法は、粒度番号２０００番台の砥石（一例として、米国基準の粒度番号＃２５００は、平均粒径０．００６ｍｍ、粒度範囲０．００４〜０．００８ｍｍ。）と同等以上の切断性能を有していることが確認された。
本発明の効果をまとめると以下の通りである。
まず、薄化したウエハを個々のチップ本体に切断する際に、あらかじめ硬度の高い保護シートをウエハに接着し、ウエハを固定するので、ウエハにチッピングが生じるおそれが低下し、ＩＣチップの信頼性を上げることができる。また、従来の加工用テープでは、ウエハとの接触面の平面度を出すために、加工用テープの基材であるプラスチックシートに張力をかけていたが、本発明では硬度の高い保護シートを別途形成するため、その必要性が低下した。この結果、切断時の加工用テープの収縮に伴う切断線の移動が防止され、ウエハの動きが一層安定化される。
また、ウエハの切断に用いる砥石を成形用砥石であらかじめ成形するので、粒径の大きな砥石に細かいエッジを多数形成することができる。この結果、粒径の小さな砥石を用いたのと同等以上の効果が得られる。粒径の小さな砥石は一般に高価であるので、経済的な効果が大きい。しかも、粒径の大きな砥粒は、結合材との接触面積が大きく、結合材にしっかりと保持されるので、砥粒が剥離する可能性が低下し、砥石自体の寿命も長くなる。
さらに、砥石に上記の成形を施すことによって、切断速度を抑えた調整運転が不要となり、最初から所定の切削速度で切削ができるので、調整の手間が減り、切削時間も短縮し、作業効率の向上につながる。
なお、本発明のウエハの切断方法は、ウエハを０．１ｍｍ以下まで薄化した場合に特に有効であるが、ウエハの材料は一般的に高脆性材料であり、ここまで薄化しない場合でも同様の切断方法を取る限りチッピングの問題は生じる可能性がある。したがって、本発明のウエハの切断方法は、０．１ｍｍを上回る厚さのウエハに対しても有効である。
本発明の切断方法を示すフロー図である。 ウエハの平面図である。 ウエハに保護シートを形成する手順を示すステップ図である。 砥石の斜視図および断面図である。 図４に示す砥石の切断部の部分断面図である。 図４に示す砥石の成形加工を説明する詳細部分切断部である。 砥石の成形加工のやり方を示す概念図である。 ウエハから保護シートを剥離する手順を示すステップ図である。 チッピング発生数のヒストグラムである。
符号の説明
１１ ダイサー基板
１２ 下部治具
１３ 上部治具
２１ 砥石
２２ 台金
２３ 回転軸
２４ 切断部
２５，２５ａ，２５ｂ 砥粒
２６ 結合材
２７ 上面部
２８ 側面部
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ エッジ
３１ 成形用砥石
３２ 切りくず
３３ 結合体
３４ 支持台
３６ 側壁
３７ 針アセンブリ
３８ 保持機構
３９ ばね
４０ バキュームピンセット
Ｆ１ エポキシ樹脂膜
Ｆ２ 保護シート
Ｔ 加工用シート
Ｗ ウエハ
Ｋ シリコン基板
Ｃ チップ本体

Claims (12)

  1. ウエハを少なくとも０．１ｍｍ以下の厚さまで薄化するステップと、
    ウエハの一方の面にビッカース硬さ２以上の保護シートを密着形成する、保護シート形成ステップと、
    前記保護シートが形成された前記ウエハを砥石で切断する切断ステップとを有する、ウエハの切断方法。
  2. 前記保護シート形成ステップは、
    熱硬化性樹脂からなる膜を前記ウエハに密着させる密着ステップと、
    密着された前記膜を加熱し硬化させて、前記保護シートを得るステップとを有する、
    請求項１に記載のウエハの切断方法。
  3. 前記密着ステップは、
    前記熱硬化性樹脂からなる膜を、基材と樹脂とが積層された加工用テープの該樹脂面に形成する樹脂膜形成ステップと、
    前記加工用テープに形成された前記熱硬化性樹脂からなる膜を、前記ウエハに密着させるステップとを有する、
    請求項２に記載のウエハの切断方法。
  4. 前記密着ステップは、
    前記熱硬化性樹脂からなる膜を、前記ウエハに形成するステップと、
    前記熱硬化性樹脂からなる膜が形成された前記ウエハの、該熱硬化性樹脂からなる膜が形成された面を、基材と樹脂とが積層された加工用テープの該樹脂面に密着させるステップとを有する、
    請求項２に記載のウエハの切断方法。
  5. 前記密着ステップにおいて、前記加工用テープに張力を作用させない、請求項３または４に記載のウエハの切断方法。
  6. 前記熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂である、請求項２から５のいずれか１項に記載のウエハの切断方法。
  7. 前記保護シート形成ステップは、
    紫外線硬化性樹脂からなる膜を前記ウエハに密着させる密着ステップと、
    密着された前記膜に紫外線を照射し硬化させて、前記保護シートを得るステップとを有する、
    請求項１に記載のウエハの切断方法。
  8. 前記密着ステップは、
    前記紫外線硬化性樹脂からなる膜を、基材と樹脂とが積層された加工用テープの該樹脂面に形成する樹脂膜形成ステップと、
    前記加工用テープに形成された前記紫外線硬化性樹脂からなる膜を、前記ウエハに密着させるステップとを有する、
    請求項７に記載のウエハの切断方法。
  9. 前記密着ステップは、
    前記紫外線硬化性樹脂からなる膜を、前記ウエハに形成するステップと、
    前記紫外線硬化性樹脂からなる膜が形成された前記ウエハの、該紫外線硬化性樹脂からなる膜が形成された面を、基材と樹脂とが積層された加工用テープの該樹脂面に密着させるステップとを有する、
    請求項７に記載のウエハの切断方法。
  10. 前記密着ステップにおいて、前記加工用テープに張力を作用させない、請求項８または９に記載のウエハの切断方法。
  11. 前記切断ステップの前に、砥粒の粒径が前記砥石の砥粒より小さく、該砥粒の硬度が前記砥石の砥粒の硬度と略同一またはそれ以下である成形用砥石で、前記砥石を成形するステップを有する、請求項１から１０のいずれか１項に記載のウエハの切断方法。
  12. 前記成形用砥石は、平均粒径０．０１ｍｍ、粒度範囲０．００８〜０．０１２ｍｍで、かつ、新モース硬度が１３以上である、請求項１１に記載のウエハの切断方法。
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