JP2016025267A - ウェーハの加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザーアブレーションの工程を行わずに、接着フィルム（ＤＡＦ）を直線的に分割予定ラインに沿って破断することができるウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】プラズマエッチングステップで、幅がウェーハＷの表面ＷＳから裏面ＷＲに向けて先細り形状の溝Ｇを作成する。研削ステップで先細りの溝底Ｇａを露出させ、接着フィルム破断ステップで、ウェーハＷの裏面ＷＲに貼着された接着フィルムは、エキスパンドシートの拡張により、露出した先細りの溝底Ｇａの狭い幅で破断される。ここで、溝底Ｇａの幅は、分割予定ラインＬの線幅と比較して狭い幅となっているので、チップの外周からはみ出す接着フィルムの端部、すなわち接着フィルムのバリが生じることを防止できる。【選択図】図７
Description
本発明は、プラズマダイシングによるウェーハの加工方法に関する。
半導体ウェーハの分割には、通常、ダイシング装置やレーザー加工装置が用いられる。ダイシング装置は、粉砕加工であるため、カケ（チッピング）が発生しやすく、分割されたチップの抗折強度が低くなったり、加工時間が比較的長くなったりするという問題がある。また、レーザー加工装置は、カケが少なく切り代もほとんど無いという利点があるが、チップ同士が隣接しているため、その後の搬送時にチップ同士がこすれてカケを発生させてしまうという問題も残されていた。そこで、プラズマエッチングを利用してウェーハを個々のチップに分割するという加工方法（プラズマダイシング）が考案された。この加工方法であれば、ウェーハの直径が大きくなっても溝を形成する加工時間が変わらず、抗折強度の高いチップが形成できるという利点がある。また、更に抗折強度を上げるため、所謂ＤＢＧ（Dicing Before Grinding）のダイシングによる溝形成工程をプラズマエッチングで行うＰ−ＤＢＧという加工方法が考案されている（特許文献１）。
Ｐ−ＤＢＧの対象となるデバイスは、極薄で積層後にパッケージされる製品が多いため、チップの裏面には積層用の接着フィルム（ＤＡＦ（Die Attach Film））が貼着される。Ｐ−ＤＢＧでは研削して個々のチップに分割された後のウェーハの裏面にＤＡＦが貼られ、ＤＡＦはレーザーアブレーションによって分割予定ラインに沿って切断される（特許文献２）。
しかしながら、個々のチップに分割後にＤＡＦが貼着されるため、分割溝は直線ではなくなっている。そのため、レーザーアブレーション前に、時には全ての分割溝をアライメントし、その位置を登録後に加工する必要があり、レーザーアブレーションによるＤＡＦの分割は時間のかかる工程となってしまうという課題があった。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザーアブレーションの工程を行わずに、接着フィルム（ＤＡＦ）を直線的に分割予定ラインに沿って破断することができるウェーハの加工方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るウェーハの加工方法は、表面の交差する複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面の該分割予定ラインを除く領域にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆ステップと、該レジスト膜被覆ステップが実施されたウェーハにプラズマエッチングを実施し、ウェーハの表面に該分割予定ラインに沿った仕上げ厚さに至る溝を形成するプラズマエッチングステップと、ウェーハの裏面を露出させてチャックテーブルに保持し、ウェーハの裏面を研削して該仕上げ厚さへと薄化し該溝を露出させる研削ステップと、該研削ステップを実施した後に、ウェーハの裏面に接着フィルムを貼着するとともに該接着フィルムを環状のフレームに装着されたエキスパンドシートによって支持させる接着フィルム貼着ステップと、該接着フィルム貼着ステップを実施した後に、該エキスパンドシートを拡張することにより該接着フィルムをウェーハの該溝に沿って破断する接着フィルム破断ステップと、を備え、該プラズマエッチングステップで幅がウェーハの表面から裏面に向かって先細り形状に作成された該溝が該研削ステップにおいて該先細りの溝底を露出させ、該接着フィルム破断ステップにおいて該接着フィルムは露出した該先細りの溝底の狭い幅で切断されることを特徴とする。
本発明のウェーハの加工方法によれば、プラズマエッチングで形成する溝を深さ方向で先細りにし、露出する溝底の幅を狭くし、エキスパンドによって破断することで、溝底の幅間隔により接着フィルムを分割予定ラインに沿って直線的に破断することが可能となるという効果を奏する。これにより、レーザーアブレーションの工程を削減することができる。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係るウェーハの加工方法について、図１〜図１１に基づいて説明する。図１は、デバイスが形成されたウェーハを示す斜視図である。図２は、レジスト膜の形成例を示す斜視図である。図３は、プラズマエッチング装置の構成例を示す断面図である。図４は、プラズマエッチングによる溝の形成例を示す断面図である。図５は、レジスト膜の除去を示す断面図である。図６は、ウェーハの研削例を示す断面図である。図７は、薄化されたウェーハを示す断面図である。図８は、環状フレームによるウェーハの保持例を示す断面図である。図９は、接着フィルムの破断例（その１）を示す断面図である。図１０は、接着フィルムの破断例（その２）を示す断面図である。図１１は、ウェーハの加工方法を示すフローチャートである。
実施形態に係るウェーハの加工方法について、図１〜図１１に基づいて説明する。図１は、デバイスが形成されたウェーハを示す斜視図である。図２は、レジスト膜の形成例を示す斜視図である。図３は、プラズマエッチング装置の構成例を示す断面図である。図４は、プラズマエッチングによる溝の形成例を示す断面図である。図５は、レジスト膜の除去を示す断面図である。図６は、ウェーハの研削例を示す断面図である。図７は、薄化されたウェーハを示す断面図である。図８は、環状フレームによるウェーハの保持例を示す断面図である。図９は、接着フィルムの破断例（その１）を示す断面図である。図１０は、接着フィルムの破断例（その２）を示す断面図である。図１１は、ウェーハの加工方法を示すフローチャートである。
図１に示すように、ウェーハＷの表面ＷＳには、交差する複数の分割予定ラインＬによって区画された領域にデバイスＤが形成されている。ウェーハＷの裏面ＷＲには、加工時にウェーハＷを保護する保護部材Ｎ（ガラス、セラミックス、シリコン等で形成されたハードサブストレート又は、保護テープ）が貼り付けられている。ウェーハＷは、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハである。なお、本実施形態では、ウェーハＷはシリコンで構成されている。
実施形態に係るウェーハの加工方法は、レジスト膜被覆ステップと、プラズマエッチングステップと、研削ステップと、接着フィルム貼着ステップと、接着フィルム破断ステップとを備えている。
図１１に示すレジスト膜被覆ステップＳＴ１は、図２に示すように、ウェーハＷの表面ＷＳの分割予定ラインＬを除く領域にレジスト膜Ｒを被覆する。例えば、ウェーハＷの裏面ＷＲに貼り付けられた保護部材Ｎを軸心回りに回転可能な図示しないスピンナーテーブルに吸引保持し、ウェーハＷを軸心回りに回転させながら、ウェーハＷの表面ＷＳにレジスト膜剤を図示しないノズルなどから塗布して、レジスト膜ＲをウェーハＷの表面ＷＳに薄膜形成する。
レジスト膜ＲをウェーハＷの表面ＷＳに形成後、レジスト膜Ｒにポジ型又はネガ型の所定のマスクを用いて露光させた後に現像して、図２に示すように、分割予定ラインＬ上のレジスト膜Ｒを除去する。これにより、デバイスＤがレジスト膜Ｒによって被膜される。次に、プラズマエッチングステップＳＴ２に進む。
プラズマエッチングステップＳＴ２は、レジスト膜被覆ステップＳＴ１が実施されたウェーハＷにプラズマエッチング（以下、単に「エッチング」ともいう）を実施し、図４に示すように、ウェーハＷの表面ＷＳに分割予定ラインＬに沿った仕上げ厚さに至る溝Ｇを形成する。溝Ｇは、その幅がウェーハＷの表面ＷＳから裏面ＷＲに向かって先細り（テーパー）形状に形成される。
例えば、プラズマエッチングステップＳＴ２では、エッチングと保護膜堆積（デポジション）を繰り返しながら行う、所謂ボッシュプロセスにより先細り形状の溝Ｇを形成する。例えば、先細り形状の溝Ｇは、ウェーハＷの表面ＷＳから裏面ＷＲへ向けて幅が狭くなるように形成され、溝底Ｇａは鋭角に形成されている。鋭角に形成された溝底Ｇａは、ウェーハＷの裏面ＷＲに対して垂直となる方向を向いている。現時点では、溝底Ｇａは、ウェーハＷの裏面ＷＲ側に露出していない。なお、先細り形状の溝Ｇは、その側壁Ｇｂが完全に平らである必要はなく段差があってもよい。
プラズマエッチングステップＳＴ２では、図３に示すプラズマエッチング装置１０のハウジング１１の開口１２を通して、ウェーハＷをハウジング１１内に収容する。そして、ウェーハＷの保護部材Ｎを高周波電源１３に接続された下部電極１４の吸着保持部材１５に吸引保持して、開口１２をゲート１６により閉じる。次に、ガス排出手段１７を作動してハウジング１１内の雰囲気を排気口１８を通して真空排気し、ガス供給手段１９から上部電極２０の噴出口２１を通してハウジング１１内にエッチングガスをウェーハＷの表面ＷＳに向けて噴射する。なお、この際、ハウジング１１内を所定の圧力に維持する。そして、エッチングガスを噴射した状態で、高周波電源１３から下部電極１４と上部電極２０とに高周波電力を印加する。これにより、下部電極１４と上部電極２０との間にプラズマ放電が発生し、ウェーハＷの分割予定ラインＬに対してエッチング又は保護膜を堆積する。
例えば、ガス供給手段１９から上部電極２０の噴出口２１を通してハウジング１１内にエッチングガス（例えばＳＦ６）をウェーハＷの表面ＷＳに向けて噴射すると共に、高周波電源１３から下部電極１４と上部電極２０とに高周波電力を印加してプラズマ放電を発生させてＳＦ６をプラズマ化させ、ウェーハＷの分割予定ラインＬをエッチングする。次に、ガス供給手段１９から噴出口２１を通してハウジング１１内にエッチングガス（例えばＣ４Ｆ８）をウェーハＷの表面ＷＳに向けて噴射すると共に、高周波電源１３から下部電極１４と上部電極２０とに高周波電力を印加してプラズマ放電を発生させてＣ４Ｆ８をプラズマ化させ、分割予定ラインＬ上の溝Ｇの表面に保護膜であるフルオロカーボン膜を堆積させる。次に、エッチングガス（ＳＦ６）を噴射してプラズマ放電を発生させてＳＦ６をプラズマ化させ、溝Ｇの底面の保護膜を除去してシリコンを露出させ、溝Ｇの底面をエッチングする。エッチングと保護膜堆積の処理時間を切り替えるタイミングによって、形成される溝Ｇの側壁Ｇｂの傾きが変化する。例えば、エッチングの処理時間を徐々に短くしていくことで、側壁Ｇｂに堆積した保護膜により溝Ｇの底面のエッチング領域が狭まり、図４に示すように、側壁Ｇｂの傾きが傾斜して溝Ｇが先細り形状となる。
プラズマエッチングステップＳＴ２における加工条件は一例として以下のように設定する。
〔エッチング及び保護膜堆積の共通条件〕
・高周波電力周波数：１３．５６ＭＨｚ
・吸着保持部材１５の温度（静電チャック温度）：１０℃
・ウェーハ冷却用Ｈｅ圧力：２０００Ｐａ
〔エッチングの条件〕
・上部電極２０の印加電力：２５００Ｗ
・下部電極１４の印加電力：１５０Ｗ
・ガス種：ＳＦ６
・ガス流量：４００ｓｃｃｍ
・ハウジング１１内部の圧力：２５Ｐａ
・ステップ時間：５秒
〔保護膜堆積の条件〕
・上部電極２０の印加電力：２５００Ｗ
・下部電極１４の印加電力：５０Ｗ
・ガス種：Ｃ４Ｆ８
・ガス流量：４００ｓｃｃｍ
・ハウジング１１内部の圧力：２５Ｐａ
・ステップ時間：３秒
〔エッチング及び保護膜堆積の共通条件〕
・高周波電力周波数：１３．５６ＭＨｚ
・吸着保持部材１５の温度（静電チャック温度）：１０℃
・ウェーハ冷却用Ｈｅ圧力：２０００Ｐａ
〔エッチングの条件〕
・上部電極２０の印加電力：２５００Ｗ
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・ガス種：ＳＦ６
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〔保護膜堆積の条件〕
・上部電極２０の印加電力：２５００Ｗ
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・ガス流量：４００ｓｃｃｍ
・ハウジング１１内部の圧力：２５Ｐａ
・ステップ時間：３秒
エッチング（５秒間）と保護膜堆積（３秒間）の処理を１サイクルとし、例えば５０サイクル実施する。当該サイクルを重ねる毎にエッチングの時間を徐々に短くすることで先細り形状の溝Ｇを形成する。溝Ｇの形成後、プラズマエッチング装置１０を用いてウェーハＷのレジスト膜Ｒを除去する。
例えば、プラズマエッチング装置１０では、プラズマエッチングステップＳＴ２において用いたフッ素系安定ガスを排気口１８からガス排出手段１７に排気し、ハウジング１１の内部にフッ素系安定ガスが存在しない状態とする。次に、ガス供給手段１９によりＯ２ガスを噴出口２１から噴射させると共に、高周波電源１３から下部電極１４と上部電極２０とに高周波電力を印加してＯ２ガスをプラズマ化させ、レジスト膜Ｒの有機成分を燃焼させて灰化（アッシング）して薬液洗浄を行い、図５に示すようにレジスト膜ＲをウェーハＷから除去する。なお、プラズマエッチング装置１０を用いてレジスト膜Ｒを除去したが、アッシング装置を用いるようにしてもよい。次に、研削ステップＳＴ３に進む。
研削ステップＳＴ３は、図６に示すように、ウェーハＷの裏面ＷＲを露出させてウェーハＷをチャックテーブル４０により保持し、ウェーハＷの裏面ＷＲを研削して仕上げ厚さへと薄化して溝Ｇを露出させる。例えば、ウェーハＷの表面ＷＳにＢＧテープ（バックグラインドテープ）Ｔを貼り付け、ウェーハＷの裏面ＷＲから保護部材Ｎを取り外す。そして、ＢＧテープＴを介してウェーハＷをチャックテーブル４０により吸引保持する。ウェーハＷを吸引保持した状態で、チャックテーブル４０を矢印Ｑ１方向に回転させると共に研削手段３０の砥石３１を矢印Ｑ２方向に回転させて、ウェーハＷの裏面ＷＲを砥石３１により研削する。
例えば、図７に示すように、溝Ｇが裏面ＷＲ側に露出するまでウェーハＷの裏面ＷＲを研削する。この例では、溝Ｇの溝底ＧａをウェーハＷの裏面ＷＲ側から露出させる。露出された溝底Ｇａは、溝Ｇが先細り形状に形成されているため、分割予定ラインＬの線幅Ｌｗ（図４参照）と比較して狭い幅となっている。
このようにして、ウェーハＷの表面ＷＳに形成されたデバイスＤの各々は、分割予定ラインＬに基づいて分割されてチップ化される。チップ化されたデバイスＤの各々は、ＢＧテープＴにより固定されているので、分割予定ラインＬに沿って整列された状態である。なお、研削されてチップ化されたウェーハＷは、洗浄及び乾燥が実施されて研削屑が除去される。次に、接着フィルム貼着ステップＳＴ４に進む。
接着フィルム貼着ステップＳＴ４は、研削ステップＳＴ３を実施した後に、図８に示すように、ウェーハＷの裏面ＷＲに接着フィルム（ＤＡＦ）Ｆを貼着するとともに、当該接着フィルムＦを環状のフレームＣに装着されたエキスパンドシートＥによって支持させる。そして、図示しない剥離テープを用いて、ＢＧテープＴをウェーハＷの表面ＷＳから剥離する。接着フィルムＦは、チップ化されたデバイスＤを積層してパッケージするために用いるものである。次に、接着フィルム破断ステップＳＴ５に進む。
接着フィルム破断ステップＳＴ５は、接着フィルム貼着ステップＳＴ４を実施した後に、伸縮性を有するエキスパンドシートＥを拡張することにより接着フィルムＦをウェーハＷの溝Ｇに沿って破断する。例えば、図９に示すように、冷気Ｉが送られる冷却チャンバ５０内に配設されたフレーム保持手段５１により環状のフレームＣを挟持して保持する。次に、図１０に示すように、エキスパンドシートＥの下面側から環状の押圧部材５２によりエキスパンドシートを押し上げて、エキスパンドシートＥを拡張させる。エキスパンドシートＥに貼着された接着フィルムＦは冷却により伸縮性が抑制されているので、エキスパンドシートＥの拡張により、溝Ｇの溝底Ｇａの狭い幅で破断される。この場合、接着フィルムＦがチップＰにより支持されていない溝Ｇの溝底Ｇａに張力が集中するので、接着フィルムＦは、溝底Ｇａの狭い幅で破断される。
以上のように、実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、プラズマエッチングステップＳＴ２で幅がウェーハＷの表面ＷＳから裏面ＷＲに向かって先細り形状に作成された溝Ｇが、研削ステップＳＴ３において先細りの溝底Ｇａを露出させ、接着フィルム破断ステップＳＴ５において接着フィルムＦは露出した先細りの溝底Ｇａの狭い幅で切断される。溝底Ｇａの幅は、分割予定ラインＬの線幅Ｌｗ（図４参照）と比較して狭い幅となっているので、チップＰの外周からはみ出す接着フィルムＦの端部、すなわち接着フィルムＦのバリが生じることを防止できる。これにより、接着フィルムＦを分割予定ラインＬに沿って直線的に破断することができる。従って、レーザー光線を用いて接着フィルムＦを切断するレーザーアブレーションの工程を削減することができる。また、チップＰにおいて接着フィルムＦのバリが生じないので、チップＰの接着フィルムＦの端部が不要な箇所へ貼りつくことを防止できる。
なお、上述の実施形態では、図４等に示すように先細り形状の溝Ｇの溝底Ｇａが尖るように図示したが、必ずしも溝底Ｇａを尖らせる必要はなく、溝底Ｇａは平らであってもよい。すなわち、露出する溝底の幅を狭く形成することが実現できればよく、先細り形状の溝における溝底Ｇａの形状は限定されない。
また、溝Ｇの溝底Ｇａを露出させることにより接着フィルムＦを切断したが、溝底Ｇａの幅と同程度の露出幅を有する溝が形成できれば、溝の形状は先細り形状でなくてもよい。例えば、溝の上端から下端までの範囲において、露出される溝底Ｇａの幅と同程度の幅を有した極細溝を分割予定ラインに沿って形成するようにしてもよい。ただし、アスペクト比が大きくなる為に加工速度が低下し、加工形状の制御が比較的困難になる。また、極細溝を形成する場合、ウェーハの厚みによって形成できる極細溝の幅が違ってくる。例えば、ウェーハの厚みが１０〜２０μｍでは、幅が１μｍ程度の極細溝を形成することが可能である。一方、ウェーハの厚みが２００μｍ程度では、極細溝の幅は５〜１０μｍが限界であり、これ以上極細溝の幅を狭く形成することは難しい。
また、ボッシュプロセスを用いたエッチングにより先細り形状の溝Ｇを形成したが、エッチング方法はこれに限定されない。例えば、異方性エッチングにより先細り形状の溝Ｇを形成してもよい。
また、レジスト膜Ｒはマスク等で分割予定ラインＬを覆った状態で、分割予定ラインＬ以外の領域に被覆させる等しても良い。
Ｗ ウェーハ
ＷＳ 表面
ＷＲ 裏面
Ｌ 分割予定ライン
Ｌｗ 線幅
Ｄ デバイス
Ｎ 保護部材
Ｒ レジスト膜
Ｇ 溝
Ｇa 溝底
Ｇｂ 側壁
Ｔ ＢＧテープ
Ｆ 接着フィルム
Ｃ 環状のフレーム
Ｅ エキスパンドシート
Ｐ チップ
ＷＳ 表面
ＷＲ 裏面
Ｌ 分割予定ライン
Ｌｗ 線幅
Ｄ デバイス
Ｎ 保護部材
Ｒ レジスト膜
Ｇ 溝
Ｇa 溝底
Ｇｂ 側壁
Ｔ ＢＧテープ
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Ｃ 環状のフレーム
Ｅ エキスパンドシート
Ｐ チップ
Claims (1)
- 表面の交差する複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
ウェーハの表面の該分割予定ラインを除く領域にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆ステップと、
該レジスト膜被覆ステップが実施されたウェーハにプラズマエッチングを実施し、ウェーハの表面に該分割予定ラインに沿った仕上げ厚さに至る溝を形成するプラズマエッチングステップと、
ウェーハの裏面を露出させてチャックテーブルに保持し、ウェーハの裏面を研削して該仕上げ厚さへと薄化し該溝を露出させる研削ステップと、
該研削ステップを実施した後に、ウェーハの裏面に接着フィルムを貼着するとともに該接着フィルムを環状のフレームに装着されたエキスパンドシートによって支持させる接着フィルム貼着ステップと、
該接着フィルム貼着ステップを実施した後に、該エキスパンドシートを拡張することにより該接着フィルムをウェーハの該溝に沿って破断する接着フィルム破断ステップと、を備え、
該プラズマエッチングステップで幅がウェーハの表面から裏面に向かって先細り形状に作成された該溝が該研削ステップにおいて該先細りの溝底を露出させ、該接着フィルム破断ステップにおいて該接着フィルムは露出した該先細りの溝底の狭い幅で切断されることを特徴とするウェーハの加工方法。
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| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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