JP2022054537A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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吉輝 西田
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Abstract

【課題】プラズマエッチングを施してデバイスチップに分割しても、フッ素元素をダイシングテープに残存させることがなく、後の工程で汚染源となる問題を解消することができるウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】フレームＦの開口部Ｆａにウエーハを位置付けると共にダイシングテープＴをウエーハ１０の下面１０ａとフレームＦとに貼着してフレームユニット１８を形成するフレームユニット形成工程と、ウエーハ１０の上面１０ａに水溶性樹脂Ｐを被覆すると共にウエーハ１０とフレームＦとの間に露出するダイシングテープＴに水溶性樹脂Ｐを被覆し固化して樹脂膜Ｐ’を形成する樹脂膜被覆工程と、ウエーハ１０の分割すべき領域から樹脂膜Ｐ’を除去して部分的にウエーハ１０の上面１０ａを露出させる部分的樹脂膜除去工程と、ウエーハ１０の分割すべき領域にプラズマエッチングを施してウエーハ１０を個々のチップ１２’に分割するエッチング工程と、フレームユニット１８を洗浄して樹脂膜Ｐ’を全て除去する全部樹脂膜除去工程と、を含み構成される。【選択図】図５

Description

本発明は、フッ素ガスを用いたプラズマエッチングによってウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
また、デバイスチップの抗折強度を向上させるために、分割予定ラインを露出させたマスクでウエーハの上面を被覆し、フッ素系ガスによって分割予定ラインをプラズマエッチングしてウエーハを個々のデバイスチップに分割する技術が、本出願人によって提案されている（特許文献１を参照）。
特開２００６－１０８４２８号公報
上記した特許文献１に記載の技術では、ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けると共に、ダイシングテープをウエーハの下面とフレームとに貼着してフレームユニットを形成し、その後、ウエーハの上面をマスクで被覆してプラズマエッチングを施してデバイスチップに分割する。これにより、個々のデバイスチップに分割されたウエーハを効率よく搬送することができる。
上記した技術によってウエーハを分割した場合、プラズマエッチングを実施した際に発生するフッ素元素が粘着層を有するダイシングテープに付着し、洗浄を行っても完全には除去することができず、ダイシングテープ上に残存する。よって、ダイシングテープを介してウエーハを保持したフレームユニットを後の工程に搬送すると、該ダイシングテープがフッ素元素を含む汚染源となるという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、プラズマエッチングを施してデバイスチップに分割しても、フッ素元素をダイシングテープに残存させることがなく、後の工程で汚染源となる問題を解消することができるウエーハの加工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、フッ素ガスを用いたプラズマエッチングによってウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けると共にダイシングテープをウエーハの下面とフレームとに貼着してフレームユニットを形成するフレームユニット形成工程と、ウエーハの上面に水溶性樹脂を被覆すると共にウエーハとフレームとの間に露出するダイシングテープに水溶性樹脂を被覆し固化して樹脂膜を形成する樹脂膜被覆工程と、ウエーハの分割すべき領域から該樹脂膜を除去して部分的にウエーハの上面を露出させる部分的樹脂膜除去工程と、ウエーハの分割すべき領域にプラズマエッチングを施してウエーハを個々のチップに分割するエッチング工程と、フレームユニットを洗浄して樹脂膜を全て除去する全部樹脂膜除去工程と、を含み構成されるウエーハの加工方法が提供される。
該フッ素ガスは、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４のいずれかから選択され、ウエーハは、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され、上面に形成されていることが好ましい。
本発明のウエーハの加工方法は、フッ素ガスを用いたプラズマエッチングによってウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けると共にダイシングテープをウエーハの下面とフレームとに貼着してフレームユニットを形成するフレームユニット形成工程と、ウエーハの上面に水溶性樹脂を被覆すると共にウエーハとフレームとの間に露出するダイシングテープに水溶性樹脂を被覆し固化して樹脂膜を形成する樹脂膜被覆工程と、ウエーハの分割すべき領域から該樹脂膜を除去して部分的にウエーハの上面を露出させる部分的樹脂膜除去工程と、ウエーハの分割すべき領域にプラズマエッチングを施してウエーハを個々のチップに分割するエッチング工程と、フレームユニットを洗浄して樹脂膜を全て除去する全部樹脂膜除去工程と、を含み構成されるので、フッ素元素は樹脂膜によって捕獲されて洗浄によって樹脂と共に除去されて、ダイシングテープに付着することがなく、フレームユニットが汚染源となるという問題が解消する。
フレームユニット形成工程の実施態様を示す斜視図である。 スピンコータの斜視図である。 樹脂膜被覆工程の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）部分的樹脂膜除去工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示す部分的樹脂膜除去工程を実施している状態のウエーハの一部拡大断面図である。 （ａ）エッチング工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示すエッチング工程を実施している状態のウエーハの一部拡大断面図である。 全部樹脂膜除去工程の実施態様を示す斜視図である。
以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの加工方法に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１には、本実施形態において被加工物となるウエーハ１０が示されている。ウエーハ１０は、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されたシリコンウエーハである。本実施形態のウエーハの加工方法を実施するに際し、このウエーハ１０を収容する開口部Ｆａを中央に備えたフレームＦを用意し、フレームＦの開口部Ｆａにウエーハ１０を位置付けると共にダイシングテープＴをウエーハ１０の下面１０ｂとフレームＦとに貼着して一体化しフレームユニット１８を形成する（フレームユニット形成工程）。
次いで、ウエーハ１０の上面（本実施形態では、表面１０ａ）に水溶性樹脂を被覆すると共にウエーハ１０とフレームＦとの間に露出するダイシングテープＴに水溶性樹脂を被覆して固化し樹脂膜を形成する（樹脂膜被覆工程）。
上記した樹脂膜被覆工程について、図２、図３を参照しながら、より具体的に説明する。該樹脂膜被覆工程を実施するに際し、上記したフレームユニット１８を、図２に示すスピンコータ２０に搬送する。
図２に示すように、スピンコータ２０は、テーブル機構２１と、テーブル機構２１を囲むカバー部３０とを備える。なお、図２は、スピンコータ２０の斜視図であり、説明の都合上、カバー部３０を構成する液カバー３１の手前側の一部を切り欠いて示している。図２から理解されるように、テーブル機構２１は、フレームユニット１８を保持するテーブル２２を備えている。テーブル２２は、通気性を有するポーラス部材により形成された吸着チャック２２１と、吸着チャック２２１を囲繞する枠部２２２とにより構成され、吸着チャック２２１は図示を省略する吸引源に接続されて吸引負圧が供給される。さらに、テーブル機構２１は、軸部２４を備え、軸部２４の内部に収容された回転シャフト（図示は省略する）を介して駆動源２５に接続されている。該回転シャフトは、駆動源２５内に収容された電動モータ（図示は省略する）によって駆動され、テーブル２２を回転駆動する。駆動源２５の外周にはエアピストン２６が複数配設されて、ロッド２６ａを図中矢印で示す上下方向で進退させることで、テーブル２２、軸部２４、及び駆動源２５を一体的に昇降させる。前記した軸部２４、及び駆動源２５は、テーブル２２を支持する基台として機能する。
液カバー３１の内側の底面３１ａには、液カバー３１の内側に噴射された液体を排出するドレーン孔３２が配設され、ドレーン孔３２には液カバー３１の外部に配設された廃棄タンク（図示は省略）に該液体を排出するドレーンホース３３が接続されている。さらに、液カバー３１の底面３１ａには、テーブル２２を囲むようにして、テーブル２２に保持されるウエーハ１０の上面に水溶性樹脂（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ））を液状で供給する水溶性樹脂供給ノズル３４と、ウエーハ１０の上面にエアーを噴射するエアー噴射ノズル３５と、ウエーハ１０の上面から洗浄液を噴射する洗浄液供給ノズル３６とが配設されている。前記した水溶性樹脂供給ノズル３４、エアー噴射ノズル３５、及び洗浄液供給ノズル３６は、液カバー３１の底面３１ａの裏面側に配設される駆動手段（図示は省略している）を作動させることにより、各ノズルの先端部を、テーブル２２の上方で水平方向に移動させることができる。図２に示すように、テーブル２２が、ウエーハ１０を搬入したり、搬出したりする位置（上昇位置）に位置付けられた状態では、水溶性樹脂供給ノズル３４、エアー噴射ノズル３５、及び洗浄液供給ノズル３６は、外周側方向の収納位置に位置付けられる。
スピンコータ２０に搬送されたフレームユニット１８は、図３に示すように、テーブル２２上に載置され、図示を省略する吸引源を作動させることにより吸引保持される。フレームユニット１８を吸引保持させたならば、エアピストン２６を作動して、図３に示す如く被加工位置にフレームユニット１８を下降させる。次いで、駆動源２５の内部に配設された電動モータを駆動して、フレームユニット１８を矢印Ｒ１で示す方向に所定の回転速度（例えば３００ｒｐｍ）で回転させると共に、水溶性樹脂供給ノズル３４を図中矢印Ｒ２で示す方向（水平方向）に揺動させながら水溶性樹脂Ｐを噴射し、ウエーハ１０の上面（表面１０ａ）と、ウエーハ１０とフレームＦとの間に露出するダイシングテープＴ上に、所定量の液状の水溶性樹脂Ｐ（例えば、ＰＶＡ）を供給する。なお、図示は省略するが、スピンコータ２０の上方には蓋部材が配設され、水溶性樹脂供給ノズル３４、エアー噴射ノズル３５、及び洗浄液供給ノズル３６から液体、エアー等を噴射する場合は、該蓋体によってカバー部３０の上方が閉塞される。
上記したように、ウエーハ１０の上面、及びダイシングテープＴ上に水溶性樹脂Ｐを塗布し、遠心力によりウエーハ１０の上面全体に均一に供給した後、所定時間経過することで該液状の水溶性樹脂Ｐが固化して、図３の下方側に示すように、ウエーハ１０の上面と、ウエーハ１０及びフレームＦの間に露出するダイシングテープＴとを被覆する樹脂膜Ｐ’が形成される。以上により、樹脂膜被覆工程が完了する。
次いで、ウエーハ１０の分割すべき領域（本実施形態では、分割予定ライン１４）から樹脂膜Ｐ’を除去して部分的にウエーハ１０の上面（表面１０ａ）を露出させる部分的樹脂膜除去工程を実施する。図４を参照しながら、該部分的樹脂膜除去工程について説明する。
樹脂膜被覆工程が実施されたことによりウエーハ１０の上面、及びダイシングテープＴ上に樹脂膜Ｐ’が形成されたフレームユニット１８は、図４（ａ）に示すレーザー加工装置４０（一部のみ示している）に搬送される。レーザー加工装置４０は、フレームユニット１８を保持するチャックテーブル（図示は省略する）と、該チャックテーブルを回転駆動すると共に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させる移動手段（図示は省略する）と、アライメント手段（図示は省略する）と、レーザー光線照射手段４１とを少なくとも備えている。レーザー光線照射手段４１は、レーザー光線ＬＢを発振し該レーザー光線ＬＢの出力を調整して、集光器４２に導く光学系（図示は省略している）を備えている。
レーザー加工装置４０に搬送されたフレームユニット１８は、該チャックテーブルに載置されて吸引保持される。次いで、該移動手段を作動して、フレームユニット１８のウエーハ１０を該アライメント手段の直下に移動して、該アライメント手段によりウエーハ１０を撮像し、所定のレーザー加工位置（分割予定ライン１４）を検出する。次いで、該移動手段を作動して、フレームユニット１８をレーザー光線照射手段４１の集光器４２の直下に移動し、集光点をウエーハ１０の表面１０ａの分割予定ライン１４上に被覆された樹脂膜Ｐ’に位置付けて、ウエーハ１０を図中Ｘ軸方向に移動させながら、分割予定ライン１４に沿ってレーザー光線ＬＢを照射する。このとき照射されるレーザー光線ＬＢは、樹脂膜Ｐ’によって吸収される波長であって、ウエーハ１０の表面１０ａをアブレーション加工しない程度の出力となるように設定されている。
上記したレーザー光線ＬＢが照射されることにより、図４（ｂ）に示すように、ウエーハ１０において分割すべき領域、すなわち、分割予定ライン１４上から樹脂膜Ｐ’が除去されて、分割予定ライン１４に沿ってウエーハ１０の表面１０ａが露出した露出溝１００が形成される。所定の方向に形成された分割予定ライン１４に沿って該露出溝１００を形成したならば、該移動手段を作動させて、ウエーハ１０をＹ軸方向に割り出し送りして、上記したレーザー光線ＬＢの照射を行い、所定の方向に形成された全ての分割予定ライン１４に沿って露出溝１００を形成する。次いで、該チャックテーブルを９０度回転させて、先に露出溝１００を形成した分割予定ライン１４に直交する方向に沿う分割予定ライン１４をＸ軸方向に整合させて、上記したのと同様に、Ｘ軸方向に沿う全ての分割予定ライン１４に沿ってレーザー光線ＬＢを照射して露出溝１００を形成する。以上により、ウエーハ１０の表面１０ａに形成された全ての分割予定ライン１４に沿って露出溝１００が形成され、部分的樹脂膜除去工程が完了する。
上記した部分的樹脂膜除去工程を実施したならば、次いで、ウエーハ１０の分割すべき領域、すなわち、分割予定ライン１４に沿ってプラズマエッチングを施して、ウエーハ１０を個々のチップに分割するエッチング工程を実施する。図５を参照しながら、該エッチング工程について、より具体的に説明する。
上記したように部分的樹脂膜除去工程を実施したならば、図５（ａ）に示すように、フレームユニット１８を、詳細な図示を省略するプラズマ装置５０に搬送する。プラズマ装置５０は、周知のプラズマ装置を使用することができる。例えば、プラズマ装置５０は、密閉空間をなすエッチングチャンバーと、エッチングチャンバー内に配設される上部電極及び下部電極と、エッチングチャンバー内において、上部電極から下部電極側に向けてエッチングガスを噴出するガス供給ユニット等を備えている（いずれも図示は省略している）。ここで、該上部電極と該下部電極間に、部分的樹脂膜除去工程が施されたフレームユニット１８のウエーハ１０の表面１０ａ側を上方に向けて載置して保持し、エッチングチャンバー内にエッチングガスとしてフッ素系ガスを供給すると共に上部電極にプラズマを発生させる高周波電力を印加する。なお、フッ素系ガスは、例えば、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４のいずれかから選択され供給される。
そして、上部電極と下部電極との間の空間に、プラズマ化されたエッチングガスを発生させて、プラズマ化されたエッチングガスがウエーハ１０側に供給される。ここで、上記した部分的樹脂膜除去工程を経てプラズマ装置５０に搬送されたフレームユニット１８は、上記した露出溝１００を除いた領域が樹脂膜Ｐ’によって保護されている。これにより、上記したプラズマ装置５０においては、図５（ｂ）に示すように、露出溝１００に沿って、すなわち、分割予定ライン１４に沿ってプラズマエッチングが施されて、ダイシングテープＴに達する分割溝１１０が形成され、ウエーハ１０は、個々のデバイスチップ１２’に分割されて、エッチング工程が完了する。
上記したエッチング工程を実施したならば、フレームユニット１８を洗浄して樹脂膜Ｐ’を全て除去する全部樹脂膜除去工程を実施する。図６を参照しながら、該全部樹脂膜除去工程について、より具体的に説明する。
図６の右上方に示すエッチング工程を施したフレームユニット１８を、前述のスピンコータ２０に搬送し、ウエーハ１０の表面１０ａ側を上方に向けてテーブル機構２１に載置し、吸引保持する。次いで、駆動源２５に配設された電動モータを駆動して、テーブル機構２１を矢印Ｒ３で示す方向に所定の回転速度（例えば３００ｒｐｍ）で回転させると共に、洗浄液供給ノズル３６を図中矢印Ｒ４で示す方向（水平方向）に揺動させて、ウエーハ１０の上面（表面１０ａ）と、ダイシングテープＴ上に、洗浄液Ｌ（例えば純水）を所定時間の間噴射する。これにより、ウエーハ１０、及びダイシングテープＴ上に被覆されていた樹脂膜Ｐ’が溶融して液カバー３１内に排出される。溶融して排出された樹脂膜Ｐ’は、液化カバー３１の底面３１ａを流れ、ドレーン孔３２、ドレーンホース３３を介して所定の廃棄タンクに収容される。次いで、洗浄液供給ノズル３６を収容位置に退避させて、エアー噴射ノズル３５を作動して、エアー噴射ノズル３５の先端を、ウエーハ１０上の中央領域に移動させてエアーをウエーハ１０の表面１０ａ側に向けて噴射して水平方向に揺動させながら（図示は省略する）、テーブル機構２１を高速回転させ（例えば３０００ｒｐｍ）、ウエーハ１０の表面１０ａを含むフレームユニット１８上を乾燥させて全部樹脂膜除去工程が完了する。この全部樹脂膜除去工程を実施することにより、フレームユニット１８上に残存していたフッ素元素が溶融した樹脂膜Ｐ’に捕獲されて一緒に排出されて、ダイシングテープＴに付着することなくドレーンホース３３を介して該廃棄タンクに収容される。
上記したように全部樹脂膜除去工程を実施したならば、図６の右下方側に示すように、スピンコータ２０からフレームユニット１８を搬出して、次の工程、例えば、フレームユニット１８から個々に分割されたデバイスチップ１２’をピックアップするピックアップ装置に搬送する。このとき、ウエーハ１０上、及びダイシングテープＴ上には、フッ素元素が残存しておらず、後工程を実施する領域を汚染する汚染源となるという問題が解消する。
１０：ウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１８：フレームユニット
２０：スピンコータ
２１：テーブル機構
２２：テーブル
２２１：吸着チャック
２２２：枠部
２４：軸部
２５：駆動源
２６：エアピストン
２６ａ：ロッド
３０：カバー部
３１：液カバー
３１ａ：底面
３２：ドレーン孔
３３：ドレーンホース
３４：水溶性樹脂供給ノズル
３５：エアー噴射ノズル
３６：洗浄液供給ノズル
１００：露出溝
１１０：分割溝
Ｆ：フレーム
Ｆａ：開口部
Ｔ：ダイシングテープ
Ｐ０：水溶性樹脂
Ｐ：樹脂膜

Claims (2)

  1. フッ素ガスを用いたプラズマエッチングによってウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、
    ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けると共にダイシングテープをウエーハの下面とフレームとに貼着してフレームユニットを形成するフレームユニット形成工程と、
    ウエーハの上面に水溶性樹脂を被覆すると共にウエーハとフレームとの間に露出するダイシングテープに水溶性樹脂を被覆し固化して樹脂膜を形成する樹脂膜被覆工程と、
    ウエーハの分割すべき領域から該樹脂膜を除去して部分的にウエーハの上面を露出させる部分的樹脂膜除去工程と、
    ウエーハの分割すべき領域にプラズマエッチングを施してウエーハを個々のチップに分割するエッチング工程と、
    フレームユニットを洗浄して樹脂膜を全て除去する全部樹脂膜除去工程と、
    を含み構成されるウエーハの加工方法。
  2. 該フッ素ガスは、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４のいずれかから選択され、ウエーハは、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され、上面に形成されている請求項１に記載のウエーハの加工方法。
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