JP2014045144A - ダイシング方法及びダイシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に反りが発生する場合でも、ダイシングにより、チップにカケを生ぜしめることなく、確実に所期の信頼性の高いチップを得る。
【解決手段】一軸に対して湾曲する形状の基板保持面１ａを有する基板固定部１を用いて、基板保持面１ａ上に当該基板保持面１ａの形状に対応するように基板１０を強制的に固定保持し、切削刃２を用いて、一軸と平行に基板１０をダイシングする。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板をダイシングする方法及びダイシング装置に関する。

一般的に、半導体基板には、複数の半導体チップが形成される。半導体基板から個々の半導体チップを分離するには、先ず半導体基板をバックグラインドで研削し、所定の厚みに調節する。この半導体基板をダイシング装置のチャックテーブル上に吸着して固定保持し、ダイシングブレードを用いて切削し、個々の半導体チップを分離する。

特開２００１−８５４４９号公報 特開平１１−３４５７８５号公報 特開２０１０−２９９２８号公報

半導体基板、例えばシリコンウェーハでは、各半導体チップに形成された回路構造を保護するため、表面にポリイミド等の保護膜を形成する。このシリコンウェーハにおいて、バックグラインドで研削して薄くすると、シリコンウェーハ上の保護膜の収縮により応力が生じ、シリコンウェーハに反りが発生する。この反りは、シリコンウェーハを薄くするほど、保護膜の応力が相対的に大きく作用して大きくなる。

従来のダイシングについて説明する。
先ず、図１０（ａ）に示すように、フレーム（ウェーハリング）１０１にダイシングテープ１０２を貼付し、シリコンウェーハ１００をダイシングテープ１０２に設置する。この状態でシリコンウェーハ１００をダイシング装置のチャックテーブル１１１上に真空吸着して固定保持する。これにより、シリコンウェーハ１００の反りが矯正され、平坦状態となる。

そして、図１０（ｂ）に示すように、強制的に平坦状態とされたシリコンウェーハ１００をダイシングブレード１１２を用いてダイシングする。シリコンウェーハ１００がダイシングブレード１１２で切削されてゆくと、シリコンウェーハ１００は，チップ単位で反りが発生し，チップ周辺がダイシングテープ１０２を持ち上げるように反りが生じる。個々の半導体チップ１００ａがシリコンウェーハ１００から分離する直前に、薄くなったシリコンに反りの応力が作用して、半導体チップ１００ａの背面（側面）部分に欠損（カケ）が発生する。これにより、いわゆるチッピングとなってしまうという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ダイシングにより、基板に反りが発生する場合でも、チップにカケを生ぜしめることなく、確実に所期の信頼性の高いチップを得ることができるダイシング方法及び装置を提供することを目的とする。

ダイシング方法の一態様は、一軸に対して湾曲する形状の基板保持面を有する基板固定部を用いて、前記基板保持面上に当該基板保持面の形状に対応するように基板を強制的に固定保持し、切削刃を用いて、前記一軸と平行に前記基板をダイシングする。

ダイシング装置の一態様は、一軸に対して湾曲する形状の基板保持面を有する基板固定部と、切削刃とを備え、前記基板固定部は、前記基板保持面上に当該基板保持面の形状に対応するように基板を強制的に固定保持し、前記切削刃は、前記一軸と平行に前記基板をダイシングする。

上記の諸態様によれば、基板に反りが発生する場合でも、ダイシングにより、チップにカケを生ぜしめることなく、確実に所期の信頼性の高いチップを得ることができる。

第１の実施形態によるダイシング装置を示す模式図である。 第１の実施形態によるダイシング方法を説明するためのフロー図である。 シリコンウェーハを示す概略平面図である。 ダイシング対象であるシリコンウェーハを示す概略断面図である。 第１の実施形態において、シリコンウェーハがダイシング装置のチャックテーブルに設置された様子を示す模式図である。 第１の実施形態におけるダイシング工程の詳細を示す概略断面図である。 第２の実施形態によるダイシング装置を示す概略断面図である。 第２の実施形態において、シリコンウェーハがダイシング装置のチャックテーブルに設置された様子を示す概略断面図である。 第２の実施形態におけるダイシング工程の詳細を示す概略断面図である。 従来のダイシングを示す概略断面図である。

以下、具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

―第１の実施形態―
本実施形態では、ダイシング装置及びこれを用いた好適なダイシング方法について開示する。

（ダイシング装置の構成）
図１は、第１の実施形態によるダイシング装置を示す模式図である。概略平面図と、概略平面図の下側に、Ｘ軸に沿った概略断面図と、概略平面図の右側に、Ｙ軸に沿った概略断面図とを示す。
このダイシング装置は、基板、ここではシリコンウェーハが固定保持される基板固定部であるチャックテーブル１と、シリコンウェーハを切削して個片分離するための切削刃であるダイシングブレード２とを備えている。

チャックテーブル１は、シリコンウェーハを保持固定する基板保持面１ａが形成されている。尚、基板保持面１ａは例えば多孔質となっており、この孔を用いて載置されたシリコンウェーハを真空吸着する。
基板保持面１ａは、反りが生じたシリコンウェーハに対応して、一軸、ここではＹ軸に対して湾曲する形状とされている。即ち基板保持面１ａでは、Ｙ軸が左右の湾曲の対称軸となる。シリコンウェーハは、そのバックグラインド後の厚みや保護膜の厚み等により、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の反り量（ウェーハ中心を基準としたウェーハ端部の反り量）となる。この場合、基板保持面１ａは、当該反り量に対応して、例えば２０ｍｍの湾曲量（基板保持面１ａの中心を基準とした基板保持面１ａの端部の湾曲量）とされる。

保護膜の樹脂材料の種類等によりシリコンウェーハの反り量が更に大きくなること、基板保持面１ａにシリコンウェーハを確実に保持固定することを考慮して、基板保持面１ａの湾曲量をシリコンウェーハに想定される反り量よりも大きくしても良い。基板保持面１ａの湾曲量がシリコンウェーハに実際に生じた反り量よりも大きい場合、シリコンウェーハは確実に強制的に基板保持面１ａに保持固定されることになる。

ダイシングブレード２は、回転駆動しながらシリコンウェーハを切削して半導体チップに分離する切削刃であり、ダイシング時には上記の一軸（Ｙ軸）と平行にシリコンウェーハ上を移動する。

（ダイシング方法）
上記のダイシング装置を用いたダイシング方法について説明する。
図２は、第１の実施形態によるダイシング方法を説明するためのフロー図である。各工程ごとに、工程完了の状態を示す概略断面図と、工程途中の状態を示す概略斜視図とを示す。なお図２では、シリコンウェーハの保護膜等の図示を省略する。

基板、ここでは図３に示すようなシリコンウェーハ１０を用意する。シリコンウェーハ１０の表面には、スクライブライン１１で区分けされた複数の半導体チップ１２がマトリクス状に形成されている。各半導体チップ１２の表面には、ポリイミド等の樹脂からなる厚み２μｍ〜１０μｍ程度の保護膜１２ａがそれぞれ形成されている。

図２のステップＳ１に示すように、シリコンウェーハ１０の表面にバックグラインド（ＢＧ）テープ１３を形成する。
シリコンウェーハ１０の表面、即ち半導体チップ１２の形成された面を保護するため、ローラー２１を用いて、シリコンウェーハ１０の表面全体を覆うようにＢＧテープ１３を貼り付ける。

図２のステップＳ２に示すように、シリコンウェーハ１０の裏面をバックグラインドする。
シリコンウェーハ１０の裏面をグラインダー２２を用いてバックグラインドし、シリコンウェーハ１０を所期の厚み、例えば０．１ｍｍ程度に調節する。このとき、図４に示すように、薄くなったシリコンウェーハ１０には、保護膜１２の収縮により発生する応力で、下に凸となる反りが発生する。

図２のステップＳ３に示すように、フレーム（ウェーハリング）１４にダイシングテープ１５を貼付し、シリコンウェーハ１０をダイシングテープ１５に設置する。
図２のステップＳ４に示すように、シリコンウェーハ１０の表面からＢＧテープ１３を剥離する。シリコンウェーハ１０がダイシングテープ１５に接着された状態で、ダイシング装置のチャックテーブル１に設置する。

シリコンウェーハ１０がダイシング装置のチャックテーブル１に設置された様子を図５に示す。概略平面図と、概略平面図の下側に、Ｘ軸に沿った概略断面図と、概略平面図の右側に、Ｙ軸に沿った概略断面図とを示す。図５では、シリコンウェーハ１０の表面に形成された保護膜１２ａについては図示を省略する。
ダイシングテープ１５に接着されたシリコンウェーハ１０は、チャックテーブル１の基板保持面１ａ上に載置される。シリコンウェーハ１０は、基板保持面１ａ上で真空吸着され、当該シリコンウェーハ１０に生じた反りに見合った状態で強制的に基板保持面１ａの湾曲形状に保持固定される。

図２のステップＳ５に示すように、シリコンウェーハ１０をダイシングして個々の半導体チップ１２ａに分離する。ダイシングブレード２は、回転駆動しながら一軸（ここではＹ軸）と平行にシリコンウェーハ上を移動し、シリコンウェーハ１０を切削する。

このダイシング工程の詳細を図６に示す。図６では、シリコンウェーハ１０の表面に形成された保護膜１２ａについては図示を省略する。
先ず、図６（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１０の表面で一端に存する、基板保持面１ａのＹ軸に平行なスクライブライン１１に沿ってダイシングブレード２を移動させ、ダイシングテープ１５に達するまでシリコンウェーハ１０を切削する。シリコンウェーハ１０がＹ軸に沿って平坦であるため、ダイシング時にはダイシングブレード２を直線状に移動させることで、ダイシング対象のスクライブライン１１の全体に亘り均一に切削することができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、シリコンウェーハ１０の一端から左右の湾曲の対称軸（Ｙ軸に一致する）に向かってダイシングブレード２を逐次移動させ、順次一軸に平行なスクライブライン１１に沿ってダイシングを行ってゆく。ダイシングブレード２を移動させる代わりに，チャックテーブル１を移動させても良い。このとき、基板保持面１ａの一軸上に一致したスクライブライン１１に向かうにつれて、湾曲量の増加に合わせてダイシングブレード２の高さ位置を徐々に下げてゆく。

次に、図６（ｃ）に示すように、シリコンウェーハ１０の左右の湾曲の対称軸（Ｙ軸に一致する）から他端に向かって、順次一軸に平行なスクライブライン１１に沿ってダイシングを行ってゆく。このとき、他端のスクライブライン１１に向かうにつれて、湾曲量の減少に合わせてダイシングブレード２の高さ位置を徐々に上げてゆく。

次に、フレーム１４を吸着して持ち上げ、シリコンウェーハ１０を９０°回転させて再度チャックテーブル１に設置する。そして図６（ａ）〜図６（ｃ）と同様にダイシングを行う。
以上により、シリコンウェーハ１０から個々の半導体チップ１２ａが分離される。

本実施形態のダイシングでは、反りが生じたシリコンウェーハ１０に対応して、一軸（Ｙ軸）に対して湾曲する形状とされた基板保持面１ａ上に、反りの生じたシリコンウェーハ１０を強制的に吸着して保持固定する。この状態でダイシングして個々の半導体チップ１２ａを分離した場合、シリコンウェーハ１０が基板保持面１ａとの間では相対的に見て反りが生じていないため、半導体チップ１２ａの裏面は基板保持面１ａ上から離間することなく、その全面が湾曲する基板保持面１ａ上に留まる。半導体チップ１２ａに反りが発生しないため、個々の半導体チップ１２ａがシリコンウェーハ１０から分離する直前でも、半導体チップ１２ａには欠損（カケ）が発生することがなく、チッピングが抑止される。

ダイシング工程が終了した後に、各半導体チップ１２ａをダイシングテープ１５から剥離する。このとき、図２のステップＳ６に示すように、紫外線（ＵＶ）ランプ２３を用いて、半導体チップ１２ａに裏面からＵＶ光を照射する。これにより、ダイシングテープ１５の半導体チップ１２ａとの接着力が低下し、ダイシングテープ１５の粘着成分が半導体チップ１２ａの裏面に残存することを防止することができる。

各半導体チップ１２ａについて所定の製品検査等を経た後、図２のステップＳ７に示すように、製品検査に合格した半導体チップ１２ａは、所定のエンボスキャリアテープ２４に順次収納される。

以上説明したように、本実施形態によるダイシング装置を用いてシリコンウェーハ１０のダイシングを行う。これにより、シリコンウェーハ１０に反りが発生する場合でも、シリコンウェーハ１０から分離した半導体チップ１２ａにカケを生ぜしめることなく、確実に所期の信頼性の高い半導体チップ１２ａを得ることができる。

―第２の実施形態―
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ダイシング装置及びこれを用いた好適なダイシング方法について開示するが、当該装置構成及び方法が若干異なる点で第１の実施形態と相違する。なお、第１の実施形態で説明した構成部材と同じものについては、同符号を付して詳しい説明を省略する。

（ダイシング装置の構成）
図７は、第２の実施形態によるダイシング装置を示す概略断面図である。
このダイシング装置は、基板、ここではシリコンウェーハが固定保持されるチャックテーブル３１と、シリコンウェーハを切削して個片分離するためのダイシングブレード３２と、チャックテーブル１が移動自在に載置されるテーブル台３３とを備えている。

チャックテーブル３１は、表面側にシリコンウェーハを保持固定する基板保持面３１ａと、裏面側にテーブル台３３と接触する接触面３１ｂとが形成されており、基板保持面３１ａ全面に載置されたシリコンウェーハを真空吸着する。
基板保持面３１ａは、反りが生じたシリコンウェーハに対応して、一軸、ここでは図７の紙面に垂直な方向（軸Ａと記す）に対して湾曲する形状とされている。即ち基板保持面３１ａでは、軸Ａが左右の湾曲の対称軸となる。シリコンウェーハは、そのバックグラインド後の厚みや保護膜の厚み等により、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の反り量（ウェーハ中心を基準としたウェーハ端部の反り量）となる。この場合、基板保持面３１ａは、当該反り量に対応して、例えば２０ｍｍの湾曲量（基板保持面３１ａの中心を基準とした基板保持面３１ａの端部の湾曲量）とされる。

接触面３１ｂは、基板保持面３１ａの湾曲に対応して湾曲する形状とされている。チャックテーブル３１は、テーブル台３３上を少ない抵抗でスムーズに移動できるように、接触面３１ｂに適宜ベアリングが設けられる。

ダイシングブレード３２は、回転駆動しながらシリコンウェーハを切削して半導体チップに分離する切削刃であり、ダイシング時には第１の実施形態のダイシングブレード２とは異なり上記の一軸（軸Ａ）のみに沿ってシリコンウェーハ上を移動する。
テーブル台３３は、接触面３１ｂの湾曲に対応して湾曲する形状の表面３３ａが形成されており、表面３３ａ上にチャックテーブル３１が曲面に沿って移動自在に載置される。

（ダイシング方法）
上記のダイシング装置を用いたダイシング方法について説明する。ダイシング方法のフローについては第１の実施形態の図２と同様であるため、図２の各ステップを引用する。

先ず、第１の実施形態と同様に、図２のステップＳ１〜Ｓ３を順次行う。
続く図２のステップＳ４において、シリコンウェーハ１０が設置されたチャックテーブル３１がテーブル台３３上に載置された様子を図８に示す。図８では、シリコンウェーハ１０の表面に形成された保護膜１２ａについては図示を省略する。
ダイシングテープ１５に接着されたシリコンウェーハ１０は、チャックテーブル３１の基板保持面３１ａ上に載置される。シリコンウェーハ１０は、基板保持面３１ａ上で真空吸着され、当該シリコンウェーハ１０に生じた反りに見合った状態で強制的に基板保持面３１ａの湾曲形状に保持固定される。このようにシリコンウェーハ１０が設置されたチャックテーブル３１がテーブル台３３上に載置される。

続く図２のステップＳ５において、シリコンウェーハ１０をダイシングして個々の半導体チップ１２ａに分離する。ダイシングブレード３２は、回転駆動しながら一軸（軸Ａ）と平行にシリコンウェーハ上を移動し、シリコンウェーハ１０を切削する。

このダイシング工程の詳細を図９に示す。図９では、シリコンウェーハ１０の表面に形成された保護膜１２ａについては図示を省略する。
先ず、図９（ａ）に示すように、チャックテーブル３１をテーブル台３３上で移動させる。チャックテーブル３１を、ダイシングブレード３２が、シリコンウェーハ１０の表面で一端に存する、基板保持面３１ａのＡ軸に平行なスクライブライン１１に位置する状態でテーブル台３３上に固定する。この状態で、スクライブライン１１に沿ってダイシングブレード３２を移動させ、ダイシングテープ１５に達するまでシリコンウェーハ１０を切削する。シリコンウェーハ１０が軸Ａに沿って平坦であるため、ダイシング時にはダイシングブレード３２を直線状に移動させることで、ダイシング対象のスクライブライン１１の全体に亘り均一に切削することができる。

次に、図９（ｂ）に示すように、チャックテーブル３１を、テーブル台３３上でシリコンウェーハ１０の一端から左右の湾曲の中央部位に向かって逐次移動させて固定し、順次Ａ軸上に位置するスクライブライン１１に沿ってダイシングを行ってゆく。ダイシング時には、ダイシングブレード３２はＡ軸上のみを移動するため、ダイシング対象のスクライブライン１１に応じてダイシングブレード３２の高さ位置を調節する必要はない。

次に、図９（ｃ）に示すように、チャックテーブル３１を、テーブル台３３上でシリコンウェーハ１０の左右の湾曲の中央部位から他端に向かって逐次移動させて固定し、順次Ａ軸上に位置するスクライブライン１１に沿ってダイシングを行ってゆく。本実施形態では、ダイシング時には、ダイシングブレード３２が常にダイシング対象のスクライブライン１１に対して垂直に当接する。そのため、全てのスクライブライン１１に対して所期の正確なダイシングが可能となる。

次に、フレーム１４を吸着して持ち上げ、シリコンウェーハ１０を９０°回転させて再度チャックテーブル３１に設置する。そして図９（ａ）〜図９（ｃ）と同様にダイシングを行う。
以上により、シリコンウェーハ１０から個々の半導体チップ１２ａが分離される。

本実施形態のダイシングでは、反りが生じたシリコンウェーハ１０に対応して、一軸（軸Ａ）に対して湾曲する形状とされた基板保持面３１ａ上に、反りの生じたシリコンウェーハ１０を強制的に吸着して保持固定する。この状態でダイシングして個々の半導体チップ１２ａを分離した場合、シリコンウェーハ１０が基板保持面１ａとの間では相対的に見て反りが生じていないため、半導体チップ１２ａの裏面は基板保持面１ａ上から離間することなく、その全面が湾曲する基板保持面３１ａ上に留まる。半導体チップ１２ａに反りが発生しないため、個々の半導体チップ１２ａがシリコンウェーハ１０から分離する直前でも、半導体チップ１２ａには欠損（カケ）が発生することがなく、チッピングが抑止される。

ダイシング工程が終了した後に、図２のステップＳ６〜Ｓ７を順次行う。

以上説明したように、本実施形態によるダイシング装置を用いてシリコンウェーハ１０のダイシングを行う。これにより、シリコンウェーハ１０に反りが発生する場合でも、シリコンウェーハ１０から分離した半導体チップ１２ａにカケを生ぜしめることなく、確実に所期の信頼性の高い半導体チップ１２ａを得ることができる。

以下、ダイシング方法及びダイシング装置の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）一軸に対して湾曲する形状の基板保持面を有する基板固定部を用いて、前記基板保持面上に前記基板保持面の形状に対応するように基板を固定保持する工程と、
切削刃を用いて、前記一軸と平行に前記基板をダイシングする工程とを有することを特徴とするダイシング方法。

（付記２）前記基板固定部は、前記基板保持面が前記基板の湾曲量よりも大きい湾曲量とされていることを特徴とする付記１に記載のダイシング方法。

（付記３）前記基板固定部は、前記基板保持面の湾曲に対応して湾曲する形状の底面を有しており、
前記底面の湾曲に対応して湾曲する形状の表面を有し、前記表面上に前記基板固定部が移動自在に載置される基板固定部載置台を用いて、前記基板を保持固定する前記基板固定部を前記表面上に載置する工程と、
前記基板をダイシングする工程と
を有することを特徴とする付記１又は２に記載のダイシング方法。

（付記４）前記基板固定部を、前記基板固定部載置台の前記表面上を前記表面の湾曲に沿って移動させる工程と、
前記切削刃を、前記基板固定部載置台の前記一軸に沿って駆動させて、前記基板をダイシングする工程とを更に有することを特徴とする付記３に記載のダイシング方法。

（付記５）一軸に対して湾曲する形状の基板保持面を有する基板固定部と、
切削刃と
を備え、
前記基板固定部は、前記基板保持面上に当該基板保持面の形状に対応するように基板を強制的に固定保持し、
前記切削刃は、前記一軸と平行に前記基板をダイシングすることを特徴とするダイシング装置。

（付記６）前記基板固定部は、前記基板保持面が前記基板の湾曲量よりも大きい湾曲量とされていることを特徴とする付記５に記載のダイシング装置。

（付記７）前記基板固定部は、前記基板保持面の湾曲に対応して湾曲する形状の底面を有しており、
前記底面の湾曲に対応して湾曲する形状の表面を有し、前記表面上に前記基板固定部が移動自在に載置される基板固定部載置台を更に備えたことを特徴とする付記５又は６に記載のダイシング装置。

（付記８）前記基板固定部は、前記基板固定部載置台の前記表面上を前記表面の湾曲に沿って移動し、
前記切削刃は、前記基板固定部載置台の前記一軸に沿って前記基板をダイシングすることを特徴とする付記７に記載のダイシング装置。

１，３１，１１１ チャックテーブル
１ａ，３１ａ 基板保持面
２，３２，１１２ ダイシングブレード
１０，１００ シリコンウェーハ
１１ スクライブライン
１２，１００ａ 半導体チップ
１２ａ 保護膜
１３ バックグラインドテープ
１４，１０１ フレーム
１５，１０２ ダイシングテープ
２１ ローラー
２２ グラインダー
２３ 紫外線ランプ
２４ エンボスキャリアテープ
３１ｂ 接触面
３３ テーブル台
３３ａ 表面

Claims (6)

1. 一軸に対して湾曲する形状の基板保持面を有する基板固定部を用いて、前記基板保持面上に前記基板保持面の形状に対応するように基板を固定保持する工程と、
   切削刃を用いて、前記一軸と平行に前記基板をダイシングする工程とを有することを特徴とするダイシング方法。
2. 前記基板固定部は、前記基板保持面の湾曲に対応して湾曲する形状の底面を有しており、
   前記底面の湾曲に対応して湾曲する形状の表面を有し、前記表面上に前記基板固定部が移動自在に載置される基板固定部載置台を用いて、前記基板を保持固定する前記基板固定部を前記表面上に載置する工程と、
   前記基板をダイシングする工程と
   を有することを特徴とする請求項１に記載のダイシング方法。
3. 前記基板固定部を、前記基板固定部載置台の前記表面上を前記表面の湾曲に沿って移動させる工程と、
   前記切削刃を、前記基板固定部載置台の前記一軸に沿って駆動させて、前記基板をダイシングする工程と
   を更に有することを特徴とする請求項２に記載のダイシング方法。
4. 一軸に対して湾曲する形状の基板保持面を有する基板固定部と、
   切削刃と
   を備え、
   前記基板固定部は、前記基板保持面上に当該基板保持面の形状に対応するように基板を強制的に固定保持し、
   前記切削刃は、前記一軸と平行に前記基板をダイシングすることを特徴とするダイシング装置。
5. 前記基板固定部は、前記基板保持面が前記基板の湾曲量よりも大きい湾曲量とされていることを特徴とする請求項４に記載のダイシング装置。
6. 前記基板固定部は、前記基板保持面の湾曲に対応して湾曲する形状の底面を有しており、
   前記底面の湾曲に対応して湾曲する形状の表面を有し、前記表面上に前記基板固定部が移動自在に載置される基板固定部載置台を更に備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載のダイシング装置。

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