JP2007027562A

JP2007027562A - ウエーハに装着された接着フィルムの破断方法

Info

Publication number: JP2007027562A
Application number: JP2005210168A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakamura; 勝中村
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】複数のチップに分割されたウエーハの裏面に装着されたダイボンディング用の接着フィルムを、個々のチップに沿って破断するとともに、個々のチップに沿って破断された接着フィルムが再接合するのを防止したウエーハに装着された接着フィルムの破断方法を提供する。
【解決手段】複数のチップに分割されたウエーハの裏面に装着されたダイボンディング用の接着フィルムを、個々のチップに沿って破断するウエーハに装着された接着フィルムの破断方法であって、保護テープを拡張しチップ間の間隔を広げるとともに接着フィルムを各チップに沿って破断する接着フィルム破断工程と保護テープにおける接着フィルムが貼着されている領域を吸引保持する保護テープ吸引保持工程と、余剰領域を拡張から開放して余剰領域に外的刺激を付与し、余剰領域を収縮せしめることによりチップ間の間隔を維持するチップ間隔維持工程とを含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数のチップに分割されたウエーハの裏面に装着されたダイボンディング用の接着フィルムを、個々のチップに沿って破断する破断方法に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリート（切断予定ライン）によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域をストリートに沿って分割することにより個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置は厚さが２０μｍ程度の切削ブレードによって半導体ウエーハをストリートに沿って切削する。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。

個々に分割された半導体チップは、その裏面にエポキシ樹脂等で形成された厚さ２０〜４０μｍのダイアタッチフィルムと称するダイボンディング用の接着フィルムが装着され、この接着フィルムを介して半導体チップを支持するダイボンディングフレームに加熱することによりボンディングされる。半導体チップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着する方法としては、半導体ウエーハの裏面に接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介して半導体ウエーハを保護テープに貼着した後、半導体ウエーハの表面に形成されたストリートに沿って切削ブレードにより接着フィルムとともに切削することにより、裏面に接着フィルムが装着された半導体チップを形成している。（例えば、特許文献１参照。）
特開２０００−１８２９９５号公報

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、より薄い半導体チップが要求されている。より薄く半導体チップを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実用化されている。この先ダイシング法は、半導体ウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さ（半導体チップ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個々の半導体チップに分離する技術であり、半導体チップの厚さを５０μｍ以下に加工することが可能である。

しかるに、先ダイシング法によって半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する場合には、半導体ウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さの分割溝を形成した後に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るので、ダイボンディング用の接着フィルムを前もって半導体ウエーハの裏面に装着することができない。従って、先ダイシング法によって製作された半導体チップをダイボンディングフレームにボンディングする際には、半導体チップとダイボンディングフレームとの間にボンド剤を挿入しながら行わなければならず、ボンディング作業を円滑に実施することができないという問題がある。

このような問題を解消するために、先ダイシング法によって個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着し、この接着フィルムを介して半導体ウエーハを保護テープに貼着した後、各半導体チップ間の間隙に露出された接着フィルムの部分を化学的にエッチングして除去するようにした半導体チップの製造方法、および上記各半導体チップ間の間隙に露出された接着フィルムの部分に、半導体チップの表面側から上記間隙を通してレーザー光線を照射し、接着フィルムの上記間隙に露出された部分を除去するようにした半導体チップの製造方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
特開２００２−１１８０８１号公報

而して、半導体ウエーハが分割された複数の半導体チップ間の隙間は非常に小さいため、搬送時に保護テープの撓みに起因して隣接する半導体チップ同士が接触して、欠損または破損の原因となるとともに、個々の半導体チップに沿って破断された接着フィルムが接触して再接合するという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、複数のチップに分割されたウエーハの裏面に装着されたダイボンディング用の接着フィルムを、個々のチップに沿って破断するとともに、各チップ間に所定の間隔を形成して個々のチップに沿って破断された接着フィルムが再接合するのを防止したウエーハに装着された接着フィルムの破断方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のチップに分割されたウエーハの裏面に装着されたダイボンディング用の接着フィルムを、環状のフレームに装着され外的刺激によって収縮する保護テープの表面に貼着された状態で個々のチップに沿って破断するウエーハに装着された接着フィルムの破断方法であって、
ウエーハの裏面に装着された該接着フィルムが貼着された該保護テープを拡張し、該チップ間の間隔を広げるとともに該接着フィルムを各チップに沿って破断する接着フィルム破断工程と、
該接着フィルム破断工程を実施した後に、該保護テープを拡張した状態で該保護テープにおける該接着フィルムが貼着されている領域を吸引保持手段によって吸引保持する保護テープ吸引保持工程と、
該保護テープ吸引保持工程を実施した後に、該吸引保持手段によって該保護テープにおける該接着フィルムが貼着されている領域を吸引保持した状態で該保護テープにおける該環状のフレームの内周と該接着フィルムが貼着された領域との間の余剰領域を拡張から開放して該余剰領域に外的刺激を付与し、該余剰領域を収縮せしめることにより該チップ間の間隔を維持するチップ間隔維持工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハに装着された接着フィルムの破断方法が提供される。

上記接着フィルム破断工程を実施する前に、接着フィルムを冷却する接着フィルム冷却工程を実施することが望ましい。

本発明によるウエーハに装着された接着フィルムの破断方法によれば、接着フィルム破断工程においてチップ間の間隔を広げるとともに接着フィルムを各チップに沿って破断した状態で、保護テープにおける接着フィルムが貼着されている領域を吸引保持手段によって吸引保持する保護テープ吸引保持工程を実施するので、チップ間隔維持工程を実施する際に保護テープにおける余剰領域に弛みが生じても接着フィルムが貼着された領域は吸引保持手段によって吸引保持されているので、各チップ間の間隔は維持されている。従って、保護テープにおける余剰領域に弛みが生じても破断された接着フィルムが接触しないため再接合することはない。また、チップ間隔維持工程を実施することにより、接着フィルム破断工程において各チップ間に形成された間隔が維持されるので、各チップの外周縁に沿って破断された接着フィルムが接触して再接合されることがないとともに、個々のチップ同士が接触することはなく、搬送時等においてチップ同士が接触することによる損傷を防止することができる。

以下、本発明によるウエーハに貼着された接着フィルムの破断方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

ここで、裏面に接着フィルムが装着されたウエーハの形態について説明する。
図１には、先ダイシング法によって個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハ２の裏面にダイボンディング用の接着フィルム３が装着された状態が示されている。図１に示す半導体ウエーハ２は、表面２ａに複数のストリート２１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２１によって区画された複数の領域にデバイス２２が形成されている。半導体ウエーハ２を先ダイシング法によって個々の半導体チップに分割するには、切削装置を用いて半導体ウエーハ２の表面２ａに形成されたストリート２１に沿って所定深さ（各半導体チップの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝２３を形成する（分割溝形成工程）。次に、分割溝２３が形成された半導体ウエーハ２の表面に保護部材を装着し、半導体ウエーハ２の裏面２ｂを研削し、分割溝２３を裏面２ｂに表出させて個々の半導体チップ２００に分割する（分割溝表出工程）。このようにして個々の半導体チップ２００に分割された半導体ウエーハ２の裏面２ｂにダイボンディング用の接着フィルム３が装着される。このとき、８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ接着フィルム３を半導体ウエーハ２の裏面２ｂに押圧して装着する。

図２には、レーザー加工によりストリートに沿って変質層が形成された半導体ウエーハ２０の裏面にダイボンディング用の接着フィルム３が装着された状態が示されている。図２に示す半導体ウエーハ２０も図１に示す半導体ウエーハと同様に表面２０ａに複数のストリート２１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２１によって区画された複数の領域にデバイス２２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ２０には、裏面２０bから内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する例えば波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線をストリート２１に沿って照射することにより、内部にストリート２１に沿って変質層２４が連続的に形成されている。このようにストリート２１に沿って変質層２４が形成された半導体ウエーハ２０の裏面２０ｂにダイボンディング用の接着フィルム３が装着される。このとき、８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ接着フィルム３を半導体ウエーハ２０の裏面２０ｂに押圧して装着する。

上述した半導体ウエーハ２の裏面に装着したダイボンディング用の接着フィルム３および半導体ウエーハ２０の裏面に装着したダイボンディング用の接着フィルム３をストリート２１に沿って破断するには、図３および図４に示すように環状のフレーム４の内側開口部を覆うように外周部が装着された保護テープ５の表面に半導体ウエーハ２の接着フィルム３側および半導体ウエーハ２０の接着フィルム３側を貼着する（ウエーハ支持工程）。なお、上記保護テープ５は、図示の実施形態においては厚さが７０μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面に、アクリル樹脂系の粘着層が厚さが５μｍ程度塗布されている。また、保護テープ５のシート基材としては、常温では伸縮性を有し所定温度（例えば７０度）以上の熱によって収縮する性質を有するポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン等の合成樹脂シートを用いることが望ましい。このような保護テープとしては、例えば特開２００４−１１９９９２号公報に開示されたシートを用いることができる。

なお、上述したストリート２１に沿って変質層２４が形成された半導体ウエーハ２０は、ウエーハ支持工程を実施する前または後に、外力を付与することにより変質層２４が形成されたストリート２１に沿って破断され、破断線２４０が形成されている。

次に、上述したように環状のフレーム４に保護テープ５を介して支持された半導体ウエーハ２の裏面に装着した接着フィルム３および半導体ウエーハ２０の裏面に装着した接着フィルム３をストリート２１に沿って破断する接着フィルム破断装置の一実施形態について、図５乃至図７を参照して説明する。
図５乃至図７に示す接着フィルム破断装置６は、基台６０と、該基台６０の上方に配置され上記環状のフレーム４を保持するフレーム保持手段６１と、該フレーム保持手段６１に保持された環状のフレーム４に装着された保護テープ５を拡張するテープ拡張手段６２を具備している。フレーム保持手段６１は、環状のフレーム保持部材６１１と、該フレーム保持部材６１１の外周に配設された固定手段としての４個のクランプ機構６１２とからなっている。フレーム保持部材６１１の上面は環状のフレーム４を載置する載置面６１１ａを形成しており、この載置面６１１ａ上に環状のフレーム４が載置される。そして、載置面６１１ａ上に載置された環状のフレーム４は、クランプ機構６１２によってフレーム保持部材６１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段６１は、テープ拡張手段６２によって上下方向に移動可能に支持されている。

テープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１の内側において基台６０の上面に配設される拡張ドラム６２１を具備している。この拡張ドラム６２１は、上記環状のフレーム４の内径より小さく該環状のフレーム４に装着された保護テープ５に貼着される半導体ウエーハ２（２０）の外径より大きい内径および外径を有している。図６に示すように、拡張ドラム６２１の下端には取付けフランジ６２２が設けられており、取付けフランジ６２２が基台６０に締結ボルト等の固着手段によって取付けられている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１を上下方向（軸方向）に移動可能な支持手段６３を具備している。この支持手段６３は、上記支持フランジ６２２上に配設された複数のエアシリンダ６３１からなっており、そのピストンロッド６３２が上記環状のフレーム保持部材６１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ６３１からなる支持手段６３は、図６および図７の(a)に示すように環状のフレーム保持部材６１１を載置面６１１ａが拡張ドラム６２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図７の(b)に示すように環状のフレーム保持部材６１１を載置面６１１ａが拡張ドラム６２１の上端から図において所定量下方の拡張位置に選択的に移動せしめる。従って、複数のエアシリンダ６３１からなる支持手段６３は、拡張ドラム６２１とフレーム保持部材６１１とを上下方向（軸方向）に相対移動する拡張移動手段として機能する。

図示の接着フィルム破断装置６は、上記フレーム保持手段６１によって保持された環状のフレーム４に装着された保護テープ５における上記接着フィルムが貼着されている領域を吸引保持する吸引保持手段６４を具備している。吸引保持手段６４は、上記拡張ドラム６２１内において基台６０の上面に立設された支持柱６４１と、該支持柱６４１の上端に取付けられた保持テーブル６４２とからなっている。保持テーブル６４２は、円盤状の本体６４３と、該本体６４３の上面に配設された通気性を有する吸着チャック６４４とからなっている。本体６４３はステンレス鋼等の金属材によって形成されており、その上面には円形の嵌合凹部６４３aが設けられている。この嵌合凹部６４３aには、底面の外周部に吸着チャック６４４が載置される環状の載置棚６４３bが設けられている。また、本体６４３には嵌合凹部６４３aに開口する吸引通路６４３cが設けられており、この吸引通路６４３cは支持柱６４１に設けられた吸引通路６４１aを介して図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引通路６４１aおよび吸引通路６４３cを通して嵌合凹部６４３aに負圧が作用せしめられ、吸着チャック６４４の上面に負圧が作用する。このように構成された保持テーブル６４２の上面である保持面は、拡張ドラム６２１の上端と同一または僅かに高い位置に位置付けられている。

図示の接着フィルム破断装置６は、上記拡張ドラム６２１の上部外周面に装着された外的刺激付与手段としての環状の赤外線ヒータ６５を具備している。この赤外線ヒータ６５は、上記フレーム保持手段６１に保持された環状のフレーム４に装着された保持テープ５における環状のフレーム４の内周と接着フィルム３が貼着された領域との間の余剰領域を加熱する。

図示の接着フィルム破断装置６は、フレーム保持手段６１に保持された環状のフレーム４に保護テープ５を介して支持されるウエーハ２（２０）の裏面に装着されている接着フィルム３を冷却する冷却手段６６を備えている。この冷却手段６６は、拡張ドラム６２１の上方に配置された冷却流体噴射ノズル６６１と、該冷却流体噴射ノズル６６１を基台６０に支持する支持部材６６２とからなっている。冷却流体噴射ノズル６６１は、図示しない冷却流体供給手段に連通されている。このように構成された冷却手段６６は、図示しない冷却流体供給手段を作動することにより、冷却流体噴射ノズル６６１から例えば１０℃以下の冷却流体（エアー）を噴射する。

図５乃至図７に示す接着フィルム破断装置６は以上のように構成されており、この接着フィルム破断装置６を用いて上記環状のフレーム４に保護テープ５を介して保持された半導体ウエーハ２（２０）の裏面に装着した接着フィルム３をストリート２１（分割溝２３、破断線２４０）に沿って破断する接着フィルム破断工程について、図７を参照して説明する。
上記図３および図４に示すように裏面に接着フィルム３が貼着された半導体ウエーハ２（２０）を保護テープ５を介して支持した環状のフレーム４を、図７の（ａ）に示すようにフレーム保持手段６１を構成するフレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に載置し、クランプ機構６１２によってフレーム保持部材６１１に固定する(フレーム保持工程)。このとき、フレーム保持部材６１１は図７の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。

上述したフレーム保持工程を実施したならば、冷却手段６６を作動して冷却流体噴射ノズル６６１からフレーム保持手段６１に保持された環状のフレーム４に保護テープ５を介して支持される半導体ウエーハ２（２０）に、例えば１０℃以下の冷却流体（エアー）を噴射する。この結果、半導体ウエーハ２（２０）が冷却されるため、該半導体ウエーハ２（２０）の裏面に貼着している接着フィルム３が冷却せしめられる（接着フィルム冷却工程）。

次に、テープ拡張手段６２を構成する支持手段６３としての複数のエアシリンダ６３１を作動して、環状のフレーム保持部材６１１を図７の（b）に示す拡張位置まで下降せしめる。従って、フレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に固定されている環状のフレーム４も下降するため、図７の（ｂ）に示すように環状のフレーム４に装着された保護テープ５は拡張ドラム６２１の上端縁に当接して拡張せしめられる（接着フィルム破断工程）。この結果、保護テープ５に貼着されている半導体ウエーハ２（２０）の裏面に貼着された接着フィルム３には、放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ２の裏面に装着された接着フィルム３に放射状に引張力が作用すると、半導体ウエーハ２（２０）はストリート２１（分割溝２３、破断線２４０）に沿って個々の半導体チップ２００に分割されているので、個々の半導体チップ２００間が広がり、間隔Sが形成される。このため、接着フィルム３には引張力が作用するので、ストリート２１（分割溝２３、破断線２４０）即ち個々の半導体チップ２００の外周縁に沿って確実に破断される。なお、上記接着フィルム破断工程における保護テープ５の拡張量即ち伸び量は、フレーム保持部材６１１の下方への移動量によって調整することができ、本発明者等の実験によると保護テープ５を２０ｍｍ程度引き伸ばしたときに接着フィルム３をストリート２１（分割溝２３、破断線２４０）に沿って破断することができた。このとき、各半導体チップ１００間の間隔Sは、１mm程度となった。この接着フィルム破断工程においては、上述したように接着フィルム３が１０℃以下に冷却され伸縮性が低下せしめられるので、引張力が作用することにより、個々の半導体チップ２００の外周縁に沿ってより確実に破断される。

上述したように接着フィルム破断工程を実施したならば、個々の半導体チップ２００間および破断された接着フィルム３間が広がった状態（図７の（ｂ）に示す状態）で、吸引保持手段６４を作動せしめる。この結果、保持テーブル６４２に環状のフレーム４に装着された保護テープ５における接着フィルム３が貼着されている領域５aが吸引保持される（保護テープ吸引保持工程）。

上述した保護テープ吸引保持工程を実施したならば、図７の（ｂ）に示す状態からテープ拡張手段６２を構成する支持手段６３としての複数のエアシリンダ６３１を作動して、環状のフレーム保持部材６１１を図７の（c）に示す基準位置まで上昇せしめる。この結果、上記保護テープ吸引保持工程において拡張されていた保護テープ５における環状のフレームの内周と接着フィルム５が貼着された領域５aとの間の余剰領域５bの拡張が解放され余剰領域５bに弛みが生ずる。なお、保護テープ５における余剰領域５bに弛み生じても接着フィルム５が貼着された領域５aは保持テーブル６４２に吸引保持されているので、各半導体チップ２００間の間隔Sは維持されている。従って、保護テープ５における余剰領域５bに弛み生じても破断された接着フィルムが接触しないため再接合することはない。

次に、保護テープ５における環状のフレーム４の内周と接着フィルム５が貼着された領域５aとの間の余剰領域５bに外的刺激を付与し、該余剰領域５bを収縮せしめることによりチップ間の間隔を維持するチップ間隔維持工程を実施する。このチップ間隔維持工程は、図７の（c）に示す状態で赤外線ヒータ６５を附勢（ON）する。この結果、保護保持テープ５における余剰領域５bは、図７の（d）に示すように赤外線ヒータ６５によって照射される赤外線により加熱され収縮する。なお、上記赤外線ヒータ６５による保護テープ５の加熱温度は７０〜１００℃が適当であり、加熱時間は５〜１０秒でよい。このように、保護テープ５における余剰領域５bを収縮させることにより、上述した接着フィルム破断工程において各半導体チップ２００間に形成された間隔Sが維持される。従って、各半導体チップ２００の外周縁に沿って破断された接着フィルム３が接触して再接合されることがないとともに、個々の半導体チップ２００同士が接触することはなく、搬送時等において半導体チップ２００同士が接触することによる損傷を防止することができる。

先ダイシング法によって個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着した状態を示す斜視図。レーザー加工によりストリートに沿って変質層が形成された半導体ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着した状態を示す斜視図。図１に示す半導体ウエーハを環状にフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。図２に示す半導体ウエーハを環状にフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハに貼着された接着フィルムの破断方法を実施する接着フィルム破断装置の一実施形態を示す斜視図。図５に示す接着フィルム破断装置の一部を破断して示す正面図。図５に示す接着フィルム破断装置を用いて図１および図２に示す半導体ウエーハの裏面に貼着された接着フィルムを破断する工程を示す説明図。

符号の説明

２：半導体ウエーハ
２０：半導体ウエーハ
２００：半導体チップ
２１：ストリート
２２：デバイス
２３：分割溝
２４：変質層
２４０：破断線
３：接着フィルム
４：環状のフレーム
５：保護テープ
６：接着フィルム破断装置
６０：基台
６１：フレーム保持手段
６１１：フレーム保持部材
６１２：クランプ機構
６２：テープ拡張手段
６２１：拡張ドラム
６３：支持手段
６３１：エアシリンダ
６３２：ピストンロッド
６５：冷却手段
６５１：冷却流体噴射ノズル

Claims

複数のチップに分割されたウエーハの裏面に装着されたダイボンディング用の接着フィルムを、環状のフレームに装着され外的刺激によって収縮する保護テープの表面に貼着された状態で個々のチップに沿って破断するウエーハに装着された接着フィルムの破断方法であって、
ウエーハの裏面に装着された該接着フィルムが貼着された該保護テープを拡張し、該チップ間の間隔を広げるとともに該接着フィルムを各チップに沿って破断する接着フィルム破断工程と、
該接着フィルム破断工程を実施した後に、該保護テープを拡張した状態で該保護テープにおける該接着フィルムが貼着されている領域を吸引保持手段によって吸引保持する保護テープ吸引保持工程と、
該保護テープ吸引保持工程を実施した後に、該吸引保持手段によって該保護テープにおける該接着フィルムが貼着されている領域を吸引保持した状態で該保護テープにおける該環状のフレームの内周と該接着フィルムが貼着された領域との間の余剰領域を拡張から開放して該余剰領域に外的刺激を付与し、該余剰領域を収縮せしめることにより該チップ間の間隔を維持するチップ間隔維持工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハに装着された接着フィルムの破断方法。
該接着フィルム破断工程を実施する前に、該接着フィルムを冷却する接着フィルム冷却工程を実施する、請求項１記載のウエーハに装着された接着フィルムの破断方法。