JP2018067678A - チップ間隔維持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 チップ同士の間隔を拡張した状態で維持し、エキスパンドシートの弛みに起因してチップ同士が接触することによるチップの損傷を防止可能なチップ間隔維持方法を提供することである。【解決手段】 エキスパンドシートに貼着されると共に該エキスパンドシートを介して環状フレームに装着された、複数のチップに分割された被加工物の該チップの間隔を拡張した状態で維持するチップ間隔維持方法であって、該エキスパンドシートを拡張して該複数のチップ間に間隔を形成するチップ間隔形成ステップと、該チップ間隔形成ステップを実施した後、該チップ間の間隔を維持した状態で被加工物の外周のエキスパンドシート上に樹脂を配設して該チップ間の間隔を固定する樹脂配設ステップと、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１１

Description

本発明は半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称とすることがある）等の被加工物が分割されて形成された複数のチップの間隔を拡張して維持するチップ間隔維持方法に関する。

表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに区画された各領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されたウェーハは、裏面が研削されて所望の厚みに加工された後、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割され、分割されたチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

ウェーハは、粘着テープであるダイシングテープを介して環状フレームで支持され、この状態で切削装置のチャックテーブルに搭載される。ウェーハの切削には、切削ブレードを回転可能に支持する切削ユニットを備えたダイサーと呼ばれる切削装置が広く使用されている。

切削装置による切削では、厚さ２０〜４０μｍ程度の環状の切り刃を有する切削ブレードを高速回転させてウェーハへと切り込み、分割予定ラインに沿って分割溝を形成するため、分割予定ラインにある程度の幅が必要である。

そこで、近年、分割予定ラインの幅を狭くして一枚のウェーハからデバイスチップの取り分を多くする方法として、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを照射してウェーハ内部に改質層を形成した後、ウェーハに外力を付与して改質層を分割起点として個々のチップへと分割する方法が例えば特開２００５−１２９６０７号公報に開示されている。

また、レーザービームの照射により、ウェーハの表面からデバイスチップの仕上がり厚みに相当する深さ以上の位置に改質層を形成した後、ウェーハの裏面を研削して研削応力により改質層を分割起点にウェーハを個々のチップに分割すると共に、改質層を除去するまでウェーハを所定の厚みに研削して、ウェーハを個々のチップに分割する方法も知られている。この方法は、ＳＤＢＧ（Ｓｔｅａｌｔｈ Ｄｉｃｉｎｇ Ｂｅｆｏｒｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）とも呼ばれる。

これらの方法では、分割されたチップ間の間隔がほとんどないため、ウェーハを個々のチップに分割後のハンドリング時等において隣接するチップ同士が接触して、チップに欠けを生じさせてしまうという問題がある。

この問題を解決するため、例えば、特開２０１０−１４７３１７号公報には、テープを拡張してウェーハを複数のチップに分割後に、ウェーハの外周縁と環状フレームの内周との間のテープの弛み領域を加熱して収縮させる際に、テープにおけるチップ間の部分は収縮させず、収縮させたい弛み領域のみを的確に収縮させることのできるテープ拡張方法が記載されている。

特開２００５−１２９６０７号公報 特開２０１０−１４７３１７号公報

然し、特許文献２に記載された所謂ヒートシュリンク方法を採用しても、エキスパンドシート（エキスパンドテープ）の弛みを完全に解消することは難しく、改善方法が要望されていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チップ同士の間隔を拡張した状態で維持し、エキスパンドシートの弛み又は収縮に起因してチップ同士が接触することによるチップの損傷を防止可能なチップ間隔維持方法を提供することである。

本発明によると、エキスパンドシートに貼着されると共に該エキスパンドシートを介して環状フレームに装着された、複数のチップに分割された被加工物の該チップの間隔を拡張した状態で維持するチップ間隔維持方法であって、該エキスパンドシートを拡張して該複数のチップ間に間隔を形成するチップ間隔形成ステップと、該チップ間隔形成ステップを実施した後、該チップ間の間隔を維持した状態で被加工物の外周の該エキスパンドシート上に樹脂を配設して該チップ間の間隔を固定する樹脂配設ステップと、を備えたことを特徴とするチップ間隔維持方法が提供される。

好ましくは、該樹脂配設ステップでは、外的刺激で硬化する樹脂を被加工物の外周側の該エキスパンドシート上にリング状に塗付し、次いで、該エキスパンドシート上の該樹脂に該外的刺激を付与することで該樹脂を硬化させて樹脂リングを形成する。

好ましくは、該エキスパンドシートは基材と該基材上に配設された糊層とを有し、被加工物は該エキスパンドシートの該糊層上に配設され、該樹脂配設ステップでは、リング状に形成された樹脂リングが該エキスパンドシートの該糊層側又は該基材側に接着される。

本発明のチップ間隔維持方法によると、チップ間隔を形成した後、リング状の樹脂を被加工物外周のエキスパンドシート上に固定するため、リング状の樹脂内のエキスパンドシートは弛むことがない。よって、チップ同士の間隔を拡張した状態で維持することができ、エキスパンドシートの弛みに起因してチップ同士が接触することによるチップの損傷を防止できる。

半導体ウェーハの表面側斜視図である。 表面保護テープ貼着ステップを示す斜視図である。 レーザー加工ステップを示す断面図である。 ウェーハの裏面研削ステップを示す斜視図である。 チップに分割されたウェーハの裏面を外周部が環状フレームに装着されたエキスパンドシートに貼着し、ウェーハの表面から保護テープを剥離する転写ステップを示す斜視図である。 テープ拡張装置の斜視図である。 ケーシングから取り出した状態のテープ拡張装置の分解斜視図である。 図８（Ａ）はフレーム配設ステップを示すテープ拡張装置の断面図、図８（Ｂ）はフレーム固定ステップを示すテープ拡張装置の断面図である。 図９（Ａ）はエキスパンドシートの拡張によるチップ間隔形成ステップを示すテープ拡張装置の断面図、図９（Ｂ）は吸引保持ステップを示すテープ拡張装置の断面図である。 ヒートシュリンクステップを示すテープ拡張装置の断面図である。 図１１（Ａ）は液状樹脂塗付ステップを示すテープ拡張装置の断面図、図１１（Ｂ）は液状樹脂硬化ステップを示すテープ拡張装置の断面図である。 図１２（Ａ）はエキスパンドシートの基材側に樹脂リングを固定する樹脂リング配設ステップを示すテープ拡張装置の断面図、図１２（Ｂ）はエキスパンドシートの糊層側に樹脂リングを固定する樹脂リング配設ステップを示すテープ拡張装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１の表面側斜視図が示されている。ウェーハ１１の表面１１ａには、格子状に形成された複数の分割予定ライン１３が形成され、交差する分割予定ライン１３で区画された各領域にはそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。１１ｂはウェーハ１１の裏面である。

本発明実施形態のチップ間隔維持方法では、まず図２に示すように、ウェーハ１１の表面１１ａにデバイス１５を保護するための表面保護テープ１７を貼着する。そして、図３に示すように、レーザー加工装置のチャックテーブル１０で表面保護テープ１７を介してウェーハ１１を吸引保持し、ウェーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。

次いで、レーザー加工装置に装備されている撮像ユニットの赤外線撮像素子でウェーハ１１をその裏面１１ｂ側から撮像して、分割予定ライン１３に対応する領域を集光器１２と加工送り方向に整列させるアライメントを実施する。このアライメントには、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。

第１の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメント実施後、チャックテーブル１０を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメントを実施する。

アライメント実施後、ウェーハ１１の内部のデバイスチップの仕上がり厚みより浅い位置に集光器１２から照射されるレーザービームＬＢの集光点を位置付け、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側からウェーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームＬＢを分割予定ライン１３に沿って照射して、ウェーハ１１の内部に分割起点となる改質層１９を形成するレーザービーム照射ステップを実施する。

このレーザービーム照射ステップは、第１の方向及び第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って実施して、ウェーハ１１の内部に分割予定ラインに沿って同様な改質層１９を形成する。

レーザービーム照射ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定されている。

光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス出力 ：１０μＪ
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

レーザービーム照射ステップ実施後、ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削して、ウェーハ１１を個々のデバイスチップ２５に分割すると共に、ウェーハ１１を所望の厚さに研削する裏面研削ステップを実施する。

この裏面研削ステップでは、図４（Ａ）に示すように、研削装置のチャックテーブル１６によりウェーハ１１の表面１１ａ側を表面保護テープ１７を介して吸引保持し、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を露出させる。

研削装置の研削ユニット１８は、モータにより回転駆動されるスピンドル２０と、スピンドル２０の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２に複数のねじ２３で着脱可能に固定された研削ホイール２４とを含んでいる。研削ホイール２４は、環状のホイール基台２６と、ホイール基台２６の下端外周部に環状に固着された複数の研削砥石２８とから構成される。

裏面研削ステップでは、図４（Ａ）に示すように、チャックテーブル１６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４をチャックテーブル１６と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、図示しない研削ユニット送り機構を作動して、研削砥石２８をウェーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウェーハ１１の研削を実施する。研削を続行すると、図４（Ｂ）に示すように、研削圧力によりウェーハ１１は改質層１９を分割起点に個々のデバイスチップ２５に分割され、ウェーハ１１を所望の仕上がり厚みに研削することができる。この状態では、図４（Ｂ）及び図５に示すように、分割ライン２１はほとんど接している。

ウェーハ１１を個々のデバイスチップ２５に分割した後、図５に示すように、個々のチップ２５に分割されたウェーハ１１の裏面１１ｂを外周部が環状フレームＦに装着されたエキスパンドシートＴに貼着し、ウェーハ１１の表面１１ａから表面保護テープ１７を剥離してフレームユニット２７を形成する転写ステップを実施する。

この転写ステップを実施すると、個々のチップ２５に分割されたウェーハ１１は、エキスパンドシートＴを介して環状フレームＦに支持されたことになる。ここで、エキスパンドシートＴは、塩化ビニル等から形成された基材と、基材上に配設された糊層（粘着層）から構成されている。

ウェーハ１１を個々のデバイスチップ２５に分割する上述した加工方法は、ウェーハ１１内部に改質層１９を形成した後は、ウェーハ１１の裏面研削を実施してウェーハ１１を個々のデバイスチップ２５に分割しているので、ＳＤＢＧ（Ｓｔｅａｌｔｈ Ｄｉｃｉｎｇ Ｂｅｆｏｒｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）と称されることがある。

この実施形態に替えて、ウェーハ１１の表面１１ａ側からデバイスチップ２５の仕上がり厚みに相当する深さ以上の切削溝を形成してから、ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削してウェーハ１１を個々のデバイスチップ２５に分割するようにしてもよい。この加工方法は、ＤＢＧ（Ｄｉｃｉｎｇ Ｂｅｆｏｒｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）と称される。

次いで、図６乃至図１２を参照して、本発明実施形態に係るチップ間隔維持方法について詳細に説明する。図６を参照すると、テープ拡張装置３０の斜視図が示されている。テープ拡張装置３０は、ケーシング３２と、押さえプレート３４と、蓋３６を含んでいる。ケーシング３２には、図５に示したフレームユニット２７を出し入れする挿入口が開口しており、この挿入口を開閉するカバー３３が設けられている。

ケーシング３２の底部には、図７に示す保持ユニット３８が配設されている。保持ユニット３８は、フレーム保持台４０と、このフレーム保持台４０を昇降させる複数のエアシリンダ４２と、ウェーハ保持テーブル４４と、ウェーハ保持テーブル４４を昇降させる昇降機構５４を含んでいる。

フレーム保持台４０とフレーム押さえプレート３４には、直径が環状フレームＦの内径とほぼ同等の穴４１，３５が、それぞれ互いに同心状に形成されている。フレーム保持台４０の穴４１の周囲の上面には、フレームユニット２７の環状フレームＦが同心状に載置される。エアシリンダ４２はケーシング３２の底部に支持されており、上下方向に伸縮するピストンロッド４２ａの先端がフレーム保持台４０の下面に固定されている。

フレーム保持台４０は、エアシリンダ４２のピストンロッド４２ａが縮小した状態では、図８（Ａ）に示すように、フレーム押さえプレート３４より下方のフレームユニット受け取り位置に位置付けられる。

図８（Ａ）に示すように、ウェーハ保持テーブル４４は、金属から形成された枠体４６と、ポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部４８とから構成され、吸引保持部４８は、電磁切替弁５０を介して真空ポンプ等の吸引源５２に選択的に接続される。

ウェーハ保持テーブル４４の枠体４６の下面は複数のエアシリンダ６０のピストンロッド６０ａに連結されている。図７に示すように、昇降機構５４の複数のエアシリンダ６０は、長方形状のケーシング５６及び円筒形状のケーシング５８により覆われている。

フレーム押さえプレート３４の上方には、ヒータユニット６２が、フレーム押さえプレート３４の穴３５と同心状に配設されている。ヒータユニット６２は、蓋３６の下面に伸縮自在に設けられた上下方向に伸びるロッド６４の下端に、円盤状のフランジ６６が固定され、フランジ６６の下面の外周部に、外的刺激付与手段として作用する環状のヒータ６８が固定されている。

次に、図８乃至図１２を参照して、上述したテープ拡張装置３０を使用したチップ間隔維持方法について説明する。まず、図８（Ａ）に示すように、テープ拡張装置３０のカバー３３を開いて、図５に示すフレームユニット２７をテープ拡張装置３０内に挿入し、個々のチップに分割されたウェーハ１１をエキスパンドテープＴを介して保持テーブル４４上に載置すると共に、環状フレームＦをフレーム保持台４０上に載置する。

次いで、エアシリンダ４２を駆動して、ピストンロッド４２ａを伸長し、図８（Ｂ）に示すように、フレーム保持台４０を上昇させてフレーム押さえプレート３４とフレーム保持台４０とで環状フレームＦを挟持して固定する。

尚、図７に示すフレーム押さえプレート３４は理解を容易にするために省略した形で表示されており、実際には図８（Ａ）に示すように、フレーム押さえプレート３４は箱体３７の一部から構成され、固定的に配設されている。

環状フレームＦをフレーム押さえプレート３４とフレーム保持台４０とで挟持して固定した後、昇降機構５４のエアシリンダ６０を作動してピストンロッド６０ａを伸長し、図９（Ａ）に示すように、ウェーハ保持テーブル４４を突き上げてエキスパンドシートＴを半径方向にエキスパンド（拡張）し、図５に示す分割ライン２１を押し広げて、隣接するチップ２５の間に間隔を形成する（チップ間隔形成ステップ）。この状態では、電磁切替弁５０は遮断位置に位置付けられている。

チップ間隔形成ステップを実施した後、図９（Ｂ）に示すように、電磁切替弁５０を連通位置に切り換えて、保持テーブル４４の吸引保持部４８を吸引源５２に接続し、保持テーブル４４の吸引保持部４８で各チップ２５の間に間隔が形成された状態のウェーハ１１を吸引保持する。

吸引保持ステップを実施した後、図１０に示すように、エアシリンダ６０のピストンロッド６０ａを縮小させて、保持テーブル４４を下降すると、ウェーハ１１の外周と環状フレームＦの内周との間のエキスパンドシートＴに符号Ｔｓで示すような弛みが発生する。

この弛みを除去するために、ヒータユニット６２を下降して、ヒータ６８で弛み部分のエキスパンドシートＴｓを加熱してヒートシュリンクを実施することにより、弛みＴｓを除去するのが好ましい。弛みの程度が大きくない場合には、ヒートシュリンクは省略してもよい。

次いで、図１１（Ａ）に示すように、例えば紫外線（ＵＶ）硬化型エポキシ樹脂からなる液状樹脂７２を、液状樹脂供給ノズル７０からウェーハ１１の外周側のエキスパンドシートＴ上に符号７４に示すようにリング状に塗付（供給）する。リング状に供給するのが好ましいが、破線状に供給するようにしてもよい。

液状樹脂を供給した後、紫外線を照射して、紫外線（ＵＶ）硬化型液状樹脂を硬化して樹脂リングを形成する。そして、図１１（Ｂ）に示すように、硬化された樹脂リング７４をエキスパンドシートＴに固定する。即ち、ＵＶ照射装置７８を下降して、円盤状の取り付けプレート８０の下端外周に配設されたＵＶランプ８２から紫外線８３をリング状に供給された液状樹脂７４に照射して液状樹脂を硬化し、樹脂リング７４をエキスパンドシートＴに固定する。

このように樹脂リング７４がエキスパンドされた状態のエキスパンドシートＴに固定されているため、樹脂リング７４内のエキスパンドシートＴが弛むこと又は縮むことを防止できる。よって、チップ同士の間隔を拡張した状態で維持し、エキスパンドシートＴの弛みに起因してチップ同士が接触することによるチップの損傷を防止できる。

ＵＶ硬化型液状樹脂に替えて、熱硬化型液状樹脂をウェーハ１１の外周のエキスパンドシートＴ上に供給し、図１０に示したヒータ６８で液状樹脂を加熱して硬化させるようにしてもよい。

本発明の他の実施形態では、図１２（Ａ）に示すように、樹脂リング８４をエキスパンドシートＴの基材側に配設し、ヒータ６８で樹脂リング８４が配設された部分のエキスパンドシートＴを加熱して、樹脂リング８４をエキスパンドシートＴに熱圧着するようにしてもよい。

図１２（Ａ）に示した実施形態の変形実施形態として、図１２（Ｂ）に示すように、樹脂リング８４をエキスパンドシートＴの糊層側に配設し、ヒータ６８で樹脂リング８４をエキスパンドシートＴに熱圧着するようにしてもよい。

樹脂リング８４の熱圧着に替えて、超音波で樹脂リング８４をエキスパンドシートＴに貼着するようにしてもよい。また、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）では、ヒータ６８でエキスパンドシートＴの上側から加熱しているが、エキスパンドシートＴの下側から加熱するようにしてもよい。

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す実施形態でも、エキスパンドシートＴは熱圧着された樹脂リング８４によりエキスパンドされた状態で固定されるため、エキスパンドシートＴが弛むことはない。よって、チップ同士の間隔を拡張した状態で維持することができ、エキスパンドシートＴの弛みに起因してチップ同士が接触することによるチップの損傷を防止できる。

上述した実施形態では、ＳＤＢＧ法又はＤＢＧ法でウェーハ１１を個々のデバイスチップ２５に分割した後、本発明を適用しているが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、ウェーハ１１の内部に改質層１９を形成し、テープ拡張装置３０でウェーハ１１を改質層１９を分割起点に個々のデバイスチップ２５に分割した後、樹脂リング７４，８４を形成する本願発明を実施するようにしてもよい。

１１ 半導体ウェーハ（ウェーハ）
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１７ 表面保護テープ
１８ 研削ユニット
１９ 改質層
２１ 分割ライン
２４ 研削ホイール
２５ デバイスチップ（チップ）
２７ フレームユニット
２８ 研削砥石
３０ テープ拡張装置
３２ ケーシング
３４ フレーム押さえプレート
３６ 蓋
３８ 保持ユニット
４０ フレーム保持台
４２，６０ エアシリンダ
５４ 昇降機構
６２ ヒータユニット
６８ ヒータ
７２ 液状樹脂
７４ リング樹脂
８２ 紫外線ランプ
８４ 樹脂リング

Claims (4)

1. エキスパンドシートに貼着されると共に該エキスパンドシートを介して環状フレームに装着された、複数のチップに分割された被加工物の該チップの間隔を拡張した状態で維持するチップ間隔維持方法であって、
   該エキスパンドシートを拡張して該複数のチップ間に間隔を形成するチップ間隔形成ステップと、
   該チップ間隔形成ステップを実施した後、該チップ間の間隔を維持した状態で被加工物の外周の該エキスパンドシート上に樹脂を配設して該チップ間の間隔を固定する樹脂配設ステップと、
   を備えたことを特徴とするチップ間隔維持方法。
2. 該樹脂配設ステップでは、
   外的刺激で硬化する樹脂を被加工物の外周側の該エキスパンドシート上にリング状に塗付し、
   次いで、該エキスパンドシート上の該樹脂に該外的刺激を付与することで該樹脂を硬化させて樹脂リングを形成することを特徴とする請求項１記載のチップ間隔維持方法。
3. 該エキスパンドシートは基材と該基材上に配設された糊層とを有し、被加工物は該エキスパンドシートの該糊層上に配設され、
   該樹脂配設ステップでは、リング状に形成された樹脂リングが該エキスパンドシートの該糊層側に接着されることを特徴とする請求項１記載のチップ間隔維持方法。
4. 該エキスパンドシートは基材と該基材上に配設された糊層とを有し、被加工物は該エキスパンドシートの該糊層上に配設され、
   該樹脂配設ステップでは、リング状に形成された樹脂リングが該エキスパンドシートの該基材側に接着されることを特徴とする請求項１記載のチップ間隔維持方法。