JP2006210577A - ウェーハの分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチングによるダイシングにおいて、レジスト膜の剥離、個々のデバイスへのダイアタッチフィルムの貼着といった煩雑な作業を不要とする。
【解決手段】ウェーハの裏面のうちウェーハの表面に形成されたストリートに対応する領域以外の部分に遮蔽膜Ｆを被覆する遮蔽膜被覆工程と、遮蔽膜Ｆが被覆されたウェーハの裏面側からプラズマエッチングを施し、ウェーハのストリートに対応する領域をエッチングして個々のデバイスＤに分割する分割工程とから少なくとも構成されるウェーハの分割方法において、遮蔽膜被覆工程においてウェーハの裏面に被覆する遮蔽膜Ｆとして、ダイボンド用の粘着フィルムを使用することにより、遮蔽膜Ｆをエッチング時のマスク材として機能させると共に、ダイボンディング用の接着剤としても機能させる。
【選択図】図９

Description

本発明は、ウェーハの分割方法に関するものである。

複数のデバイスがストリートによって区画されて表面側に形成されたウェーハは、裏面の研削により所定の厚さに形成された後に、ストリートに沿って切削してダイシングすることにより個々のデバイスに分割され、各種電子機器に利用されている。

しかし、かかる切削は、ダイヤモンド等の砥粒がニッケルめっき等によって固められ厚さが２０μｍほどに形成された切削ブレードを高速回転させ、ストリートを破砕させることにより行われるため、デバイスの切削面（側面）には細かな欠けが生じ、この欠け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。特に、ウェーハの厚みが１００μｍ以下、５０μｍ以下と薄くなると、この問題は顕著となる。

そこで、本出願人は、ウェーハの裏面にレジスト膜を被覆し、ストリートに対応する領域のレジスト膜を除去した後に、当該ストリートに対応する領域をプラズマエッチングすることによりダイシングして個々のデバイスに分割する技術を開発し、特許出願した（特願２００４−２９３６９３）。また、エッチングによりウェーハをダイシングする技術については、例えば特許文献１にも開示されている。

特開２００２−９３７５２号公報

しかし、エッチングによりウェーハをダイシングするためには、デバイス部分がエッチングされるのを防止するためのレジスト膜が不可欠であり、このレジスト膜はデバイスの裏面に強固に付着している。したがって、容易に剥離することはできす、灰化させなければならないため、生産性を阻害する要因にもなる。

また、レジスト膜を除去した後は、ダイアタッチフィルムと称されるダイボンディング用の粘着フィルムを個々のデバイスの裏面に貼着し、その粘着フィルムを介してデバイスをリードフレーム等にボンディングしなければならないため、ダイアタッチフィルムをデバイスの大きさに分割して個々のデバイスに貼着するという煩雑な作業が必要となり、作業性、生産性が低いという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、エッチングによるダイシングを行う場合において、レジスト膜の剥離、個々のデバイスへのダイアタッチフィルムの貼着といった煩雑な作業を不要とすることである。

本発明は、ストリートによって区画されて複数のデバイスが表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法であって、ウェーハの裏面のうちウェーハの表面に形成されたストリートに対応する領域以外の部分に遮蔽膜を被覆する遮蔽膜被覆工程と、遮蔽膜が被覆されたウェーハの裏面側からプラズマエッチングを施し、ウェーハのストリートに対応する領域をエッチングして個々のデバイスに分割する分割工程とから少なくとも構成され、遮蔽膜被覆工程においてウェーハの裏面に被覆する遮蔽膜として、ダイボンド用の粘着フィルムを使用することを特徴とする。

遮蔽膜被覆工程においては、分割工程におけるプラズマエッチングによって遮蔽膜もエッチングされることを考慮し、分割工程終了時におけるダイボンド用の粘着フィルムの残留厚が５μｍ以上になるように、遮蔽膜被覆工程では粘着フィルムを厚めに被覆することが好ましい。

本発明では、レジスト膜の代わりにダイボンディング用の粘着フィルムを用い、デバイスの裏面のうちストリートに対応する領域以外の部分にダイボンディング用の粘着フィルムを被覆し、ストリートに対応する領域を露出させた状態でプラズマエッチングを行ってストリートを分離させて個々のデバイスに分割するようにしたため、分割された個々のデバイスの裏面にはダイアタッチフィルムがすでに被覆されている。したがって、そのままの状態でデバイスをリードフレーム等にボンディングすることができ、デバイスの裏面からレジスト膜を剥離しダイアタッチフィルムを貼着するといった煩雑な作業が不要となり、作業性、生産性が向上する。

また、分割工程終了時におけるダイボンド用の粘着フィルムの残留厚が５μｍ以上になるように、遮蔽膜被覆工程では粘着フィルムを厚めに被覆しておくことにより、遮蔽膜を接着剤として確実に機能させることができる。

図１に示すウェーハＷの表面Ｗ１には、ストリートＳによって区画されて複数のデバイスＤが形成されている。最初にこのウェーハＷの表面Ｗ１に、図１に示すように、デバイスＤを保護するための保護部材Ｐを貼着する。保護部材Ｐとしては、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、セラミックス等のハードプレートのほか、粘着テープ等も使用することができる。

次に、図２に示すように、表面Ｗ１に保護部材Ｐが貼着されたウェーハＷの裏面Ｗ２が上を向くようにし、その裏面Ｗ２を研削して所定の厚さにする（研削工程）。研削工程には、例えば図３に示すような研削装置１を用いることができる。この研削装置１は、ウェーハを保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０に保持されたウェーハを研削する研削手段１１と、研削手段１１をチャックテーブル１０に対して接近または離反させる研削送り手段１２とを備えている。

研削手段１１は、垂直方向の軸心を有するスピンドル１１０と、スピンドル１１０を回転駆動する駆動源１１１と、スピンドル１１０の下端においてホイールマウント１１２を介して固定された研削ホイール１１３と、研削ホイール１１３の下面に固着された研削砥石１１４とから構成され、駆動源１１１によって駆動されてスピンドル１１０が回転するのに伴い、研削砥石１１４が回転する構成となっている。

研削送り手段１２は、壁部１２０に垂直方向に配設された一対のガイドレール１２１と、ガイドレール１２１と平行に配設されたボールネジ１２２と、ボールネジ１２２の一端に連結されたパルスモータ１２３と、ガイドレール１２１に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジ１２２に螺合した支持部１２４とから構成されており、パルスモータ１２３に駆動されてボールネジ１２２が回動するのに伴い、支持部１２４がガイドレール１２１にガイドされて昇降し、支持部１２４に支持された研削手段１１も昇降する構成となっている。

チャックテーブル１０においては、保護部材Ｐが保持され、ウェーハＷの裏面Ｗ２が露出した状態となる。そして、チャックテーブル１０が水平方向に移動することにより、ウェーハＷが研削手段１１の直下に位置付けられる。ウェーハＷが研削手段１１の直下に位置付けられると、チャックテーブル１０の回転によりウェーハＷが回転すると共に、研削砥石１１４が回転しながら研削手段１１が下降し、ウェーハＷの裏面Ｗ２に接触して研削され、所定の厚さに研削される（研削工程）。

研削を遂行すると、ウェーハＷの裏面Ｗ２に研削歪み等からなるダメージ層が形成されてウェーハＷにストレスが生じ、抗折強度が低下する要因となる。そこで、ダメージ層を除去するために、次にストレスリリーフ工程を遂行する。ストレスリリーフ工程は、例えば図４に示すように、図３に示した研削装置１において研削砥石１１４の代わりにポリッシングパッド１１５を装着し、研削の場合と同様の動作によって裏面をポリッシングすることにより行われる。また、ドライエッチング、ウェットエッチング等によってもダメージ層を除去することができる。なお、図４においては、研磨砥石１１５以外の部位については、図３の研削装置１と同様の符号を付している。

ストレスリリーフ工程によってウェーハＷのストレスを除去した後に、図５に示すように、裏面Ｗ２のうちウェーハＷの表面Ｗ１に形成されたストリートＳに対応する裏側のストリート対応部Ｗ２Ｓ以外の部分に、遮蔽膜Ｆを被覆する（遮蔽膜被覆工程）。遮蔽膜被覆工程の実現方法は種々ある。以下にいくつかの例を示す。

（１）遮蔽膜を構成するダイボンディング用の粘着剤に感光剤を混入させたものを、図６（Ａ）に示すように、スピンコータ等を用いて裏面Ｗ２の全面に塗布し、遮蔽膜Ｆを被覆する。そしてその後、赤外線カメラ等で裏面Ｗ２からストリートＳを認識し、図６（Ｂ）に示すように、ストリートＳと同様の形状に形成されたマスクパターン２ａを有するフォトマスク２を介して遮蔽膜Ｆに紫外線、Ｘ線等の光を照射し、裏面Ｗ２のうち、表面Ｗ１のストリートＳに対応する裏側の部分を露光させる。そして露光した部分を現像すると、図６（Ｃ）に示すように、表面Ｗ１のストリートＳに対応する裏側の遮蔽膜が除去されて、ストリート対応部Ｗ２Ｓが露出する。かかる方法によれば、ストリートＳに対応する裏側の遮蔽膜を効率よく除去することができるため、効率的である。ここで、デバイスＤの裏側に被覆された遮蔽膜が露光するのを防止するために、マスクパターン２ａの幅は、ストリートＳの幅より狭くなるように形成することが望ましい。なお、フォトマスクを用いなくても、ウェーハＷの裏面Ｗ２側から赤外線カメラ等によって表面Ｗ１側のストリートＳを検出し、検出したストリートＳの部分のみに光を照射すれば、図６（Ｃ）と同様に、ストリートＳに対応する裏側の部分の遮蔽膜が除去されて、ストリート対応部Ｗ２Ｓが露出する。

（２）図７（Ａ）に示すように、裏面Ｗ２の全面にスピンコータ等を用いて遮蔽膜Ｆを被覆する。そしてその後、赤外線カメラ等で裏面Ｗ２からストリートＳを認識し、図７（Ｂ）に示すようにストリートＳと同様の形状に形成された押圧部材３を用い、図７（Ｃ）に示すように押圧部材３を遮蔽膜Ｆに押圧する。そうすると、図７（Ｄ）に示すように、押圧された部分、すなわち表面Ｗ１のストリートＳに対応する裏側の部分の遮蔽膜が除去され、ストリート対応部Ｗ２Ｓが露出する。かかる方法によれば、ストリートＳの裏側の遮蔽膜を一度に同時に除去することができるため、効率的である。なお、デバイスＤの裏側に被覆された遮蔽膜が除去されるのを防止するために、押圧部材３の先端の幅は、ストリートＳの幅より狭くなるように形成することが望ましい。

また、図示していないが、インクジェットのように、遮蔽膜を構成する粘着材をストリートＳに対応する領域を避けて噴出することによっても、ストリートＳに対応する領域以外の部分に遮蔽膜を被覆することができる。この場合は赤外線カメラによって表面Ｗ１のストリートＳを検出し、検出したストリート以外の部分に粘着材を噴出する。かかる方法によれば、ウェーハＷの裏面Ｗ２全面に遮蔽膜を被覆してからストリートＳの裏側の部分を除去するといった２段階の作業が不要であるため、効率的である。

更に、印刷技術のように、ウェーハＷの裏面Ｗ２のうちストリートＳに対応する領域の部分に粘着材をはじくマスク材を塗布しておき、その上から粘着材を被覆するようにしてもよい。かかる方法によれば、粘着材を被覆する段階において、ストリートの裏側とそうでない部分とを認識する必要がないため、作業が容易となる。

上記説明したような種々の方法によって、ウェーハＷの裏面Ｗ２のうち、ストリート対応部Ｗ２Ｓ以外の部分について遮蔽膜Ｆが被覆され、ストリート対応部Ｗ２Ｓのみが露出した後は、そのストリート対応部Ｗ２Ｓをエッチングして個々のデバイスＤに分割する（分割工程）。分割工程には、例えば図８に示すプラズマエッチング装置５を用いることができる。

このプラズマエッチング装置５は、ガス供給部５１とエッチング処理部５２とを備えている。ガス供給部５１には、ＳＦ_６、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_２Ｆ_４、ＣＨＦ_３等のフッ素を含む安定ガスであるフッ素系安定ガスが蓄えられる。一方、エッチング処理部５２においては研削後の被加工物Ｗを収容し、ガス供給部５１から供給されるフッ素系安定ガスをプラズマ化してウェーハＷをエッチングする。

エッチング処理部５２は、プラズマエッチングが行われるチャンバ５３の上部側からエッチングガス供給手段５４を収容すると共に、エッチングしようとする板状物を保持するチャックテーブル５５を下部側から収容した構成となっている。

エッチングガス供給手段５４は、チャックテーブル５５に保持されたウェーハＷの露出面にエッチングガスを供給する機能を有し、軸部５４ａがチャンバ５３に対して軸受け５６を介して昇降自在に挿通しており、内部にはガス供給部５１に連通すると共にポーラス部材で形成された噴出部５７ａに連通するガス流通孔５７が形成されている。エッチングガス供給手段５４は、モータ５８に駆動されてボールネジ５９が回動し、ボールネジ５９に螺合したナットを有する昇降部６０が昇降するのに伴い昇降する構成となっている。

一方、チャックテーブル５５は、軸部５５ａが軸受け６１を介して回動可能に挿通しており、内部には吸引源６２に連通する吸引路６３及び冷却部６４に連通する冷却路６５が形成されており、吸引路６３は上面の吸引部６３ａに連通している。

チャンバ５３の側部にはエッチングする板状物の搬出入口となる開口部６６が形成されており、開口部６６の外側には昇降により開口部６６を開閉するシャッター６７が配設されている。このシャッター６７は、シリンダ６８に駆動されて昇降するピストン６９によって昇降する。

チャンバ５３の下部にはガス排出部７０に連通する排気口７１が形成されており、排気口７１から使用済みのガスを排出することができる。また、エッチングガス供給手段５４及びチャックテーブル５５には高周波電源７２が接続され、高周波電圧を供給し、エッチングガスをプラズマ化することができる。

次に、図８に示したプラズマエッチング装置５を用いて、ストリート対応部Ｗ２Ｓのエッチングを行う際の動作について説明する。図５に示したように、裏面Ｗ２のうち、ストリート対応部Ｗ２Ｓ以外の部分に遮蔽膜Ｆが形成されたウェーハＷは、シャッター６７を下降させて開口部６６を開口させた状態で、開口部６６からチャンバ５３の内部に進入し、遮蔽膜Ｆが被覆された裏面Ｗ２が上を向いて露出した状態で吸引部６３ａに保持される。そして、シャッター６７を元の位置に戻して開口部６６を閉め、内部を減圧排気する。

次に、エッチングガス供給手段５４を下降させ、その状態でガス供給部５１からガス流通孔５７にエッチングガスとしてフッ素系安定ガスを供給し、エッチングガス供給手段５４の下面の噴出部５７ａからエッチングガスを噴出させると共に、高周波電源７２からエッチングガス供給手段５４とチャックテーブル５５との間に高周波電圧を印加してエッチングガスをプラズマ化させ、ストリート対応部Ｗ２Ｓに供給する。そうすると、プラズマのエッチング効果によりウェーハＷの裏面のうち、遮蔽膜Ｆが被覆されていない部分、すなわち、ストリート対応部Ｗ２Ｓがエッチングされる。そして、ウェーハＷの裏面Ｗ２から表面Ｗ１にかけて厚さ分だけエッチングされると、図９に示すように、すべてのストリートＳが垂直方向に貫通して縦横に分離され、個々のデバイスＤに分割される。

このように、プラズマエッチングによってすべてのストリートを分離させることができるため、切削ブレードによる切削は不要となる。したがって、デバイスに欠けが生じることがなく、デバイスの抗折強度が低下せず、品質が低下することがない。また、分割工程ではプラズマエッチングによりすべてのストリートを同時に分離させることができるため、極めて効率的であり、生産性を向上させることができる。更に、プラズマエッチングでは異方性エッチングが可能であり、デバイスＤの側面をほぼ垂直に形成することができる。

図１０にも示すように、個々のデバイスＤの裏面には遮蔽膜Ｆが被覆されたままであるため、そのままの状態でリードフレーム等にダイボンディングすることができる。すなわち、遮蔽膜Ｆは、ストリートをエッチングする際のマスク材として機能すると共に、ダイボンディングする際の接着剤としても機能するため、従来のように、個々のデバイスの裏面からレジスト膜を除去し、その裏面にダイアタッチフィルムを貼着するといった煩雑な作業が不要となり、作業性、生産性が向上する。

遮蔽膜Ｆの残留厚が例えば５μｍ以上となるようにすれば、ダイボンディングにあたっての接着剤としての機能が確保されるが、分割工程におけるプラズマエッチングによって遮蔽膜Ｆもエッチングされるため、遮蔽膜被覆工程で被覆する遮蔽膜Ｆの厚さは１００μｍ以上とすることが好ましい。

例えば、遮蔽膜ＦのエッチングレートがウェーハＷのエッチングレートの１／１０であり、遮蔽膜Ｆの残留厚を１０μｍとしたい場合は、ウェーハの厚さをＴ［μｍ］、エッチング前の遮蔽膜の厚さをｔ［μｍ］とすると
ｔ＝Ｔ×１／１０＋１０
となるように、ｔの値を設定すればよい。

ウェーハ及び保護部材の一例を示す斜視図である。 表面に保護部材が貼着されたウェーハを示す斜視図である。 研削装置の一例を示す斜視図である。 ストレスリリーフ工程の一例を示す説明図である。 遮蔽膜被覆工程終了後のウェーハを示す斜視図である。 遮蔽膜被覆工程の第一の例を示す略示的断面図であり、（Ａ）は裏面全面に遮蔽膜が被覆されたウェーハを示し、（Ｂ）は遮蔽膜を露光してストリート対応部を露出させる様子を示し、（Ｃ）はストリート対応部が露出した状態を示す。 遮蔽膜被覆工程の第二の例を示す略示的断面図であり、（Ａ）は裏面全面に遮蔽膜が被覆されたウェーハを示し、（Ｂ）は同ウェーハ及び押圧部材を示し、（Ｃ）は同押圧部材を遮蔽膜に押圧してストリート対応部を露出させる様子を示し、（Ｄ）はストリート対応部が露出した状態を示す。 プラズマエッチング装置の一例を示す断面図である。 分割工程終了後のウェーハを示す断面図である。 分割工程終了後のウェーハを示す斜視図である。

符号の説明

Ｗ：ウェーハ
Ｗ１：表面
Ｄ：デバイス Ｓ：ストリート
Ｗ２：裏面
Ｗ２Ｓ：ストリート対応部
Ｐ：保護部材
Ｆ：遮蔽膜
１：研削装置
１０：チャックテーブル
１１：研削手段
１１０：スピンドル １１１：駆動源 １１２：ホイールマウント
１１３：研削ホイール １１４：研削砥石 １１５：ポリッシングパッド
１２：研削送り手段
１２０：壁部 １２１：ガイドレール １２２：ボールネジ
１２３：パルスモータ １２４：支持部
２：フォトマスク
２ａ：マスクパターン
３：押圧部材
５０：プラズマエッチング装置
５１：ガス供給部 ５２：エッチング処理部 ５３…チャンバ
５４：エッチングガス供給手段 ５５：チャックテーブル ５６：軸受け
５７：ガス流通孔 ５７ａ：噴出部 ５８：モータ ５９：ボールネジ
６０：昇降部 ６１：軸受け ６２：吸引源 ６３：吸引路 ６４：冷却部
６５：冷却路 ６６：開口部 ６７：シャッター ６８：シリンダ ６９：ピストン
７０：ガス排出部 ７１：排気口 ７２：高周波電源

Claims (2)

1. ストリートによって区画されて複数のデバイスが表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法であって、
   ウェーハの裏面のうち該ウェーハの表面に形成されたストリートに対応する領域以外の部分に遮蔽膜を被覆する遮蔽膜被覆工程と、
   該遮蔽膜が被覆されたウェーハの裏面側からプラズマエッチングを施し、該ウェーハのストリートに対応する領域をエッチングして個々のデバイスに分割する分割工程とから少なくとも構成され、
   該遮蔽膜被覆工程において該ウェーハの裏面に被覆する遮蔽膜は、ダイボンド用の粘着フィルムであるウェーハの分割方法。
2. 前記分割工程終了時におけるダイボンド用の前記粘着フィルムの残留厚が５μｍ以上になるように、前記遮蔽膜被覆工程において該粘着フィルムを被覆する請求項１に記載のウェーハの分割方法。

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