JP2010109282A - 半導体製造装置、半導体装置の製造方法および半導体ウエハ - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハをダイシングする際、ダイシング基材の緩み・ゆがみによりチップ同士がこすれてキズやカケ、クラックのほか、シリコンの粉などがチップ表面に付着するのを抑制する。
【解決手段】ダイシングブレード１０８と、ダイシングすべき半導体ウエハを載置するダイシングステージ１０６と、ダイシング基材１０３と、前記ダイシング基材１０３よりも剛性の高い材料で構成され、第１の粘着材１０４を介して前記ダイシング基材１０３の第１の面に装着され、前記ダイシングステージ１０６に搭載される透光板１０５と、を具備し、前記ダイシング基材１０３の第２の面上に第２の粘着材１０２を介して前記半導体ウエハを装着するように構成され、ダイシング機能を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置、半導体装置の製造方法および半導体ウエハにかかり、特に半導体ウエハをダイシングするために用いられる半導体製造装置に関するものである。

従来、半導体ウエハのダイシング装置としては、ダイシングテープに半導体ウエハを貼り付け、ダイシングブレードでダイシングするものであるが、半導体ウエハを固定するために種々の手段が提案されている（例えば特許文献１から７）。これらのうち、たとえば、図３に示すようにダイシングテープに粘着材を介して貼着した半導体ウエハをダイシングステージ１０６に装着してダイシングする形態が提案されている（特許文献１）。

上記特許文献１に記載された半導体ウエハのダイシング方法は、半導体ウエハ１００を貼り付けた後、ダイシング前に粘着層１０２を硬化させ、かつ、前記半導体ウエハ１００と粘着層１０２Ｓの剥離前に接着力を低下させる材質からなるダイシングテープ（ダイシング基材１０３）を用いるものである。この方法によれば、ダイシング時の半導体ウエハの保持が強固になるため、チッピング現象及び分割された半導体チップ１０１のクラックの発生を防止する事ができるとされていた。

その他特許文献２には、光透過性支持体に光照射により接着力が低下する接着剤を用いて半導体ウエハを固着したものが提案されている。

また、特許文献３には、紫外線透過シートに紫外線照射により粘着力低下するとともに吸水しない粘着剤を用いて半導体ウエハを固定したものが提案されている。

また、特許文献４には、さらに紫外線・電子線透過性フィルムに紫外線照射により粘着力低下する粘着剤層を用いて半導体ウエハを固定したものが提案されている。

また、特許文献５には、紫外線透過シートに紫外線硬化性化合物を用いて半導体ウエハを固定したものが提案されている。

また、特許文献６には、紫外線透過シートに紫外線硬化性化合物と紫外線硬化開始剤とを混合した粘着材で半導体ウエハを固定したものが提案されている。

また、特許文献７には、紫外線透過シートに紫外線硬化化合物を用いて半導体ウエハを固定したものが提案されている。

特開２００３−８６５３８号公報 特開昭６０−２０１６４３号公報 特開２００１−２７９１９３号公報 特開２００２−１２１５１１号公報 特開平１０−３３８８５３号公報 特開２０００−２８１９９１号公報 特開２００８−９８６６９号公報

しかしながら、上記構成では、いずれもディスクリート半導体デバイスの様なチップサイズの小さい微小デバイス、幅の狭いダイシングストリート、大口径の半導体ウエハにおいては、ダイシング時にダイシングブレードが当たる、半導体ウエハとダイシング基材の積層体がいずれも剛性が低く、上記対策をとったとしても依然として上記課題の対策は不十分であった。
すなわち、この方法では、ダイシング時にダイシングブレードを高速回転（およそ１５００〜３５００ｒｐｍ）しながらダイシングを行うため、ダイシング基材が浮き上がり、その為に隣接するチップの側面同士が接触するという問題があった。このため、チップにわれやかけが生じやすいという問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、特にディスクリート半導体デバイスのような微細なチップを形成するためのダイシングに適した半導体製造装置およびダイシング方法を提供することを目的とする。

そこで、本発明の半導体製造装置は、ダイシングブレードと、ダイシングすべき半導体ウエハを載置するダイシングステージと、ダイシング基材と、前記ダイシング基材よりも剛性の高い材料で構成され、第１の粘着材を介して前記ダイシング基材の第１の面に装着され、前記ダイシングステージに搭載される透光板と、を具備し、前記ダイシング基材の第２の面上に第２の粘着材を介して、前記半導体ウエハを装着するように構成され、ダイシング機能を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ダイシング基材の第２の面に半導体ウエハを固定するための第２の粘着材があり、ダイシング基材の第１の面には第１の粘着材を介してダイシング基材よりも剛性の高い透光板が装着されているため、ダイシング時にダイシングブレードを高速回転しながらダイシングを行っても、剛性の高い透光板で支持されているため、基材が浮き上がることもない。従って、その為に隣接するチップの側面同士が接触することもなく、チップにわれやかけが生じるのを防止することができる。

また、本発明は、上記半導体製造装置において、前記第１の粘着材は、ＵＶ光軟化性材料であり、前記透光板は、ＵＶ光を通過するに十分な透明度を有するアクリル樹脂で構成されたものを含む。
この構成により、ＵＶ光を照射することで、温度上昇を抑制しながら、第１の粘着材を効率よく軟化させることができ、第２の粘着材の粘着力を維持した状態で透光板を剥離することができる。従ってダイシング基材や半導体ウエハに反りを生じるのを防止することができる。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、ダイシング基材の第１の面に、第１の粘着材を介して透光板を設置する工程と、前記ダイシング基材の第２の面に第２の粘着材を介して半導体ウエハを設置する工程と、ダイシングブレードを用いて前記半導体ウエハをダイシングする工程と、前記ダイシング基材の第１の面側に設置した前記透光板を剥離する工程と、を含む。
この構成により、微小デバイスを得るために、幅の狭いダイシングストリートで、大口径の半導体ウエハをダイシングする際においても、ダイシング時の半導体ウエハの保持が強固になるため、チッピング現象及び半導体チップのクラックの発生を防止できる。

また、本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記透光板を剥離する工程は、ＵＶ光により粘着度を下げて前記第１の粘着材を除去する工程とを含む。
この構成により、ＵＶ光を照射することで、温度上昇を抑制しながら、第１の粘着材を効率よく軟化させることができ、第２の粘着材の粘着力を維持した状態で透光板を剥離でき、ダイシング基材や半導体ウエハに反りを生じるのを防止することができる。

また、本発明は、上記半導体装置の製造方法に用いられる半導体ウエハであって、ダイシング基材と、前記ダイシング基材よりも剛性の高い材料で構成され、第１の粘着材を介して前記ダイシング基材の第１の面に装着され、前記ダイシングステージに搭載される透光板とを具備し、前記ダイシング基材の第２の面上に第２の粘着材を介して装着されたことを特徴とする。
この構成によれば、ダイシング基材の第２の面に半導体ウエハを固定するための第２の粘着材があり、ダイシング基材の第１の面には第１の粘着材を介してダイシング基材よりも剛性の高い透光板が装着されているため、ダイシング時にダイシングブレードを高速回転しながらダイシングを行っても、剛性の高い透光板で支持されているため、基材が浮き上がることもない。従って、その為に隣接するチップの側面同士が接触することもなく、チップにわれやかけが生じるのを防止することができる。また、この状態で流通させることで、半導体ウエハの反りやたわみを低減し、高度の信頼性を維持することができる。

以上のように、本発明の半導体製造装置によれば、ディスクリートデバイスの様なチップサイズの小さい微小デバイスを得るために、幅の狭いダイシングストリートで、大口径の半導体ウエハをダイシングする際においても、ダイシング時の半導体ウエハの保持が強固になるため、チッピング現象及び半導体チップのクラックの発生を防止できる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態１ ）
図１は、本発明の実施の形態の半導体製造装置を用いたダイシング時における半導体ウエハの支持形態を模式的にあらわした図である。
この半導体製造装置は、図１に示すように、ダイシングブレード１０８と、ダイシングすべき半導体ウエハ１００を載置するダイシングステージ１０６と、ダイシング基材１０３と、前記ダイシング基材１０３よりも剛性の高い材料で構成され、第１の粘着材１０４を介して前記ダイシング基材１０３の第１の面に装着され、前記ダイシングステージ１０６に搭載される透光板１０５と、を具備し、前記ダイシング基材の第２の面上に第２の粘着材１０２を介して前記半導体ウエハ１０１を装着するように構成され、ダイシング機能を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、ダイシング基材１０３の第２の面に半導体ウエハ１００を固定するための第２の粘着材１０４があり、ダイシング基材１０３の第１の面には第１の粘着材１０４を介してダイシング基材１０３よりも剛性の高い透光板１０５が装着されている。ここで、１０７はダイシングステージの開口部であり、透光板１０５を吸着固定する。

なおここで第１の粘着材は、ＵＶ光によって軟化しうる材料で構成されている。また、透光板１０５は、ＵＶ光を通過するに十分な透明度を有するアクリルで構成されている。

図１において、１０１は半導体ウエハより分割されたチップである。透光板１０５は、上記ダイシング基材１０３の第１の面である表面に第１の粘着材１０４を介して強固に接触させると共に、ダイシングステージ１０６表面の開口部１０７より真空で吸引される構成となっている。
そして、ダイシング基材１０３の第１の面の第１の粘着材１０４はＵＶ光により粘度が弱まる材質で構成されておりダイシング後、透光板１０５を介してＵＶ光照射を行うことにより、容易に剥離可能である。又透光板１０５は、少なくともＵＶ光を通過する透光性のアクリル板からなる硬質の板状体で構成されている。

ここで透光板は、必ずしも透光率１００％でなくてもよく、少なくともＵＶ光を通過して、第１の粘着材に粘着性を低下せしめる程度の光量を供給する程度の透光性をもつものであればよい。また機械的強度も必要であり、アクリル樹脂やポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの樹脂板を用いるのが望ましい。

かかる構成によれば、ダイシングブレード１０８が高速回転する間に生じるダイシング基材１０３の変形（たわみ、伸び、たるみ、ゆがみ、など）が、従来構造で提示された方法よりはるかに抑えられるためにチップ１０１間の接触（チップ側面同士がぶつかる、こすれる）要因によりチップのキズ、チッピング、クラック、あるいは、シリコンの粉などの発生による半導体ウエハの汚染がなくなるものである。
特に、半導体ウエハの大口径化に伴い、ディスクリート半導体デバイス等の様な微小チップにおいて顕著な効果を表す。

また、半導体ウエハを図１に示したように、透光板に保持されたダイシング基材に貼着した状態で、ダイシング用のウエハとして流通させることで、半導体ウエハの反りやたわみを低減し、高度の信頼性を維持することができる。

次に、この半導体製造装置を用いてダイシングを行う方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ダイシング基材１０３の第１の面である裏面にあらかじめ第１の粘着材１０４を塗布し、硬質でかつ透光性を有するアクリル樹脂製の透光板１０５を設置する。
次に、図２（ｂ）に示すように、このダイシング基材１０３の第２の面である表面側に第２の粘着材１０２を塗布し、素子形成のなされた半導体ウエハ１００を固着する。
そして、これをダイシングステージ１０６に載置し、吸着孔１０７を介して吸着し、図２（ｃ）に示すように、ダイシングブレード１０８を高速回転しながら、半導体ウエハ１００を必要寸法に分割し半導体チップ１０１を得る（ダイシング工程）。

次に、ダイマウントの為のチップピックアップをスムーズに行なうため、基材裏面の透光板１０５およびダイシング基材１０３を順次剥離する。
まず、透光板１０５の剥離に際しては、図２（ｄ）に示すように、ダイシング基材１０３裏面よりＵＶ光Ｌを照射する事で、第１の粘着材１０４の粘着度を弱め、容易に剥離がなされるようにしている。

この後は通例のダイシングテープを用いたマウント方法と同様にして、ピックアップツールでダイシング基材１０３から個々のチップに分断する。
このように、熱を用いることなくＵＶ照射によって第１の粘着材の粘着性を弱めて、透光板１０５を脱離するようにしているため、ダイシング基材や半導体ウエハに反りを生じることなく、透光板を除去することができる。このため、ピックアップツールでピックアップするときに位置ずれによるピックアップミスを生じたりすることなく、作業効率の向上をはかることができる。

ここで、透光板１０５は、ダイシングステージよりも直径で１インチ程度大きい円盤状の板状体を用いることで、ダイシングブレードの力のかかる領域をサポートすることができ、ダイシング基材や半導体ウエハの反りを生じることなく保持することができる。また透光板の板厚は０．５ｍｍ程度以上であるのが望ましい。

なお、第１の粘着材については、ダイシング加工終了後に透光板を剥離する際に、当該ウエハの破損やウエハ表面への粘着剤残留による汚染などの不具合を生じないものであれば特に制限はないが、放射線、例えば紫外線硬化により粘着剤が三次元網状化を呈し、粘着力が低下すると共に剥離した後のウエハ表面に粘着剤などの残留物が生じ難い、紫外線硬化型の粘着剤を使用するのがのぞましい。このような紫外線硬化型粘着剤としては、所望の紫外線硬化性を示す限り特に制限は無いが、例えば、２−エチルヘキシルアクリレートとｎ−ブチルアクリレートとの共重合体から成るアクリル系粘着剤１００重量部に対して、紫外線硬化性の炭素−炭素二重結合を有する（メタ）アクリレート化合物５〜２００重量部とを含有し、光開始剤および光増感剤、その他従来公知の粘着付与剤、軟化剤、酸化防止剤、等を配合してなる組成をあげることができる。この放射線硬化性粘着剤層の厚さは、ダイシング時のチッピング特性、チップ保持性など考慮しなければ特に制限はないが、通常５〜５０μｍ程度が望ましい。

また、ダイシング基材としては、通常プラスチック、ゴム等が好ましい。基体フィルムについては、粘着剤に放射線硬化型の粘着剤を使用する場合には、放射線透過性の材料を、紫外線照射によって硬化させる場合は、光透過性の良好な材料を選択する。この様なフィルムとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンープロピレン共重合体、ポリブテン−１、ポリ−４−メチルペンテン−１、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、アイオノマー等のα−オレフィンの単独重合体または共重合体、或いはこれらの混合物、ポリウレタン、スチレン−エチレン−ブテンもしくはペンテン系共重合体等の熱可塑性エラストマー等が適用可能である。

これらのダイシング基材は、従来公知の押出法を用いて製造することが可能であるが、複数種の樹脂を積層して用いる場合には、共押出し法、ラミネート法などで製造可能である。この際通常のラミネートフィルムの製法に於いて普通に行われている様に、樹脂と樹脂の間に接着層を設けるようにしても良い。

なおここで、第２の粘着材としては熱軟化性の樹脂を用いるのが望ましいが、第１の粘着材と異なる波長の光で粘度が低下するような材料を用いるようにしてもよい。

半導体ウエハのダイシングに有用であり、特に、幅の狭いダイシングストリートで大口径のウエハから微小チップを切り出す場合など、特にディスクリート半導体デバイスの製造に適している。

本発明の実施の形態１におけるダイシング装置の模式図 本発明の実施の形態１におけるダイシング装置を用いたダイシング工程を示す模式図 従来のダイシング装置を示す模式図

符号の説明

１００ 半導体ウエハ
１０１ 半導体ウエハより分割されるチップ
１０２ 第２の粘着材
１０３ ダイシング基材
１０４ 第１の粘着材
１０５ 透光板
１０６ ダイシングステージ
１０７ ダイシングステージの真空による吸引口
１０８ ダイシングブレード

Claims (5)

1. ダイシングブレードと、
   ダイシングすべき半導体ウエハを載置するダイシングステージと、
   ダイシング基材と、
   前記ダイシング基材よりも剛性の高い材料で構成され、第１の粘着材を介して前記ダイシング基材の第１の面に装着され、前記ダイシングステージに搭載される透光板と、
   を具備し、
   前記ダイシング基材の第２の面上に第２の粘着材を介して前記半導体ウエハを装着するように構成され、ダイシング機能を備えた半導体製造装置。
2. 請求項１に記載の半導体製造装置であって、
   前記第１の粘着材は、ＵＶ光軟化性材料であり、
   前記透光板は、ＵＶ光を通過するに十分な透明度を有するアクリル樹脂で構成された半導体製造装置。
3. ダイシング基材の第１の面に、第１の粘着材を介して透光板を設置する工程と、
   前記ダイシング基材の第２の面に第２の粘着材を介して半導体ウエハを設置する工程と、
   ダイシングブレードを用いて前記半導体ウエハをダイシングする工程と、
   前記ダイシング基材の第１の面側に設置した前記透光板を剥離する工程と、
   を含む半導体装置の製造方法。
4. 請求項３に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記透光板を剥離する工程は、ＵＶ光により粘着度を下げて、前記第１の粘着材を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
5. 請求項３または４の半導体装置の製造方法に用いられる半導体ウエハであって、
   ダイシング基材と、
   前記ダイシング基材よりも剛性の高い材料で構成され、第１の粘着材を介して前記ダイシング基材の第１の面に装着され、前記ダイシングステージに搭載される透光板とを具備し、
   前記ダイシング基材の第２の面上に第２の粘着材を介して装着された半導体ウエハ。

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