JP4514490B2 - 半導体ウエハの小片化方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハを小片(チップ)に細分化する方法に関する。
半導体ウエハの小片化手段としては、次の手法が知られている。表面が保護テープで保護された半導体ウエハの裏面を研削(バックグラインド)して所望の厚さに加工した後、ウエハ裏面側を粘着テープに貼り付けた状態でダイシングリングにマウントする。次いで、ウエハ表面の保護テープを剥離した後、半導体ウエハ表面のスクライブラインに沿ってダイヤモンドカッタ等を用いて縦横の細溝からなる分断ラインを加工形成する。その後、粘着テープの裏面にローラ等の押圧部材を押し付けて分断ラインに曲げ応力を集中させることで半導体ウエハを分断ラインに沿って分断して小片化する。最後に粘着テープを放射状に延伸させて小片間の間隔を拡大する。
また、レーザーを用いて半導体ウエハの内部に改質部を形成して分断ラインにすることで、ダイヤモンドカッタを用いる場合に比べて分断ライン形成に伴う発塵を抑制する手段も開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−33887号公報
従来の小片化手段では、各種形態で形成された分断ラインに沿って半導体ウエハを分断する際に、半導体ウエハを貼り付け保持した粘着テープに裏面側から外力を加えて分断ラインに曲げ応力を集中させるので、欠けが発生したり、破断によって発生した細塵が分断された小片の表面に付着したりしてウエハ表面のパターンを傷付けるおそれがある。
本発明はこのような実情に着目してなされたものであって、欠けや細塵が分断された小片の表面に付着するようなことなく小片化処理を行うことができる半導体ウエハの小片化方法を提供することを目的としている。
第1の発明に係る半導体ウエハの小片化方法は、半導体ウエハを小片に分離する際に起点となる分断ラインが形成された半導体ウエハを紫外線硬化型の粘着テープに保持し、 半導体ウエハの各小片が分離されていない状態で粘着テープを放射状に延伸することにより各小片を分離するとともに、小片間の間隙を拡大し、前記粘着テープの中央部位と周辺部位とで温度差をつけることで前記粘着テープの延伸量を制御して前記粘着テープを均等に延伸させ、前記粘着テープを延伸した後に、前記粘着テープに紫外線を照射することを特徴とする。
これによると、粘着テープの延伸によって、粘着テープに強く貼り付け保持された半導体ウエハの分断ラインにテープ面に沿った方向の引っ張り応力が集中し、分断ラインに沿った破断が進行して半導体ウエハが小片化される。また、これと同時に各小片は粘着テープの放射状延伸によって互いに離間し、小片同士の間には間隙が形成され、ウエハ破断によって発生した細塵はこの間隙に落ち、小片の表面に移動しにくい。
また、粘着テープ延伸において半導体ウエハは強く粘着テープで保持されているので、分断ラインで細分された小片群は粘着テープの延伸に追随して、分断ラインで破断分離される。そして、粘着テープ延伸後に紫外線照射によって粘着テープの粘着力が低下されることで、分断された各小片を容易に粘着テープから剥がして取り出すことができる。
また、粘着テープ全面において均等な延伸を行わせることができる。
また、半導体ウエハの外周部から延伸筒までの距離が大きいと、半導体ウエハが貼り付けられていない粘着テープの周辺部位のほうが、半導体ウエハの強力な貼り付けによって延伸性が抑制されている中央部位よりも延伸しやすくなっているので、粘着テープの中央部位が周辺部位より高温になるように温度差をつけることで、粘着テープの中央部位の延伸性を助長し、粘着テープ全面において均等な延伸を行わせることができる。
また、半導体ウエハの外周部から延伸筒までの距離が小さいと、粘着テープの延伸工程において、放射状の延伸力が粘着テープの中心部位に集中しやすくなって、周辺部位のほうが中央部位よりも延伸しにくくなるので、このような条件下では、粘着テープの周辺部位が中心部位より高温になるように温度差をつけることで、粘着テープ全面において均等な延伸が行われるようにすることができる。
第2の発明は、上記第1の発明の半導体ウエハの小片化方法において、前記粘着テープを延伸するとき、半導体ウエハの中心から外周端までに貼り付けられた粘着テープの距離と、半導体ウエハの外周端から露出した粘着テープの終端までの距離に基づいて、温風を吹き付ける位置を変更し、粘着テープの中央部位と周辺部位とで温度差をつけて粘着テープの延伸量を制御することを特徴とする。
これによると、中央部位(または周辺部位)に吹き付けた温風を周辺部位(または中央部位)にも流動するようにすることで、周辺部位と中央部位で温度差をつけながらも、滑らかな温度分布を得ることができる。
第3の発明は、上記第1または2の発明の半導体ウエハの小片化方法において、前記粘着テープには補助リングが貼り付けられており、補助リング内で延伸された粘着テープを別のダイシングリングを使って保持する工程とを備えることを特徴とする。
これによると、粘着テープの延伸によって半導体ウエハから分断された小片群を、粘着テープを介してダイシングリングに保持することができ、次のダイボンディング処理工程への搬送が容易となる。
第4の発明は、上記第1から3のいずれかの発明の半導体ウエハの小片化方法において、表面に保護テープが貼付けられ、裏面が研削された半導体ウエハに分断ラインを形成する工程と、前記分断ラインが形成された半導体ウエハの裏面に粘着テープを貼り付ける工程と、裏面への前記粘着テープの貼り付け後に前記保護テープを剥離する工程と、保護テープの剥離後に粘着テープが補助リングに貼り付け保持される工程と、補助リングの貼り付け後に前記粘着テープを放射状に延伸する工程を備えることを特徴とする半導体ウエハの小片化方法。
第5の発明は、上記第4の発明に係る半導体ウエハの小片化方法において、半導体ウエハの裏面でレーザーを走査させて前記分断ラインを形成することを特徴とする。
これによると、半導体ウエハの内部に脆性の高い改質層が形成され、この改質層が小片化のための分断ラインとなり、分断ラインの形成加工によって細塵が発生することはない。
第6の発明は、上記第1から3のいずれかの発明の半導体ウエハの小片化方法において、表面に保護テープが貼り付けられ、裏面が研削された半導体ウエハの裏面に粘着テープを貼り付けて補助リングで保持する工程と、補助リングで保持された半導体ウエハの表面から保護テープを剥離する工程と、保護テープが剥離された半導体ウエハに分断ラインを形成する工程と、分断ラインを形成した後に前記補助リング内の粘着テープを放射状に延伸させる工程とを備えることを特徴とする。
第7の発明は、上記第6の発明に係る半導体ウエハの小片化方法において、半導体ウエハの裏面でレーザーを走査させて前記分断ラインを形成することを特徴とする。
これによると、半導体ウエハの内部に脆性の高い改質層が形成され、この改質層が小片化のための分断ラインとなり、分断ラインの形成加工によって細塵が発生することはない。
従って、本発明によると、粘着テープの延伸によって分断ラインに沿った破断と形成された小片同士の間隙拡大が同時に行われるので、発生した細塵が分断された小片の表面に移行して付着するおそれが極めて少なくなり、細塵によるパターンの損傷を招くことなく半導体ウエハの小片化を行うことが可能となる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
〔第1例〕
図1および図2に、半導体ウエハの小片化方法の第1例の工程が示されている。
図1(a)に示すように、小片化工程に搬入された半導体ウエハ1は、パターン形成された表面が保護テープ2で保護された状態で裏面研削されて所定の厚さに加工された状態にある。この例の場合、保護テープ2は紫外線硬化型の粘着テープが利用される。
図1(b)に示すように、搬入された半導体ウエハ1の裏面側でレーザー3がウエハ表面のパターンに対応して縦横に走査され、半導体ウエハ1の内部に脆性の高い改質層が縦横に形成され、この改質層が小片化のための分断ラインLとなる。
次に、図1(c)に示すように、保護テープ2の表面上から紫外線ランプ4からの紫外線が照射され、保護テープ2の粘着力が低下される。
図1(d)に示すように、紫外線照射を受けた半導体ウエハ1が紫外線硬化型の粘着テープ5の上に貼り付け保持され後、図1(e)に示すように、粘着力の低下した保護テープ2が半導体ウエハ1の表面から剥離除去される。
次に、図2(f)に示すように、粘着テープ5が補助リング6に貼り付け保持されるとともに、粘着テープ5の周部が補助リング6と挟持リング7とで上下から挟み持たれた状態で延伸筒8の上方に搬入される。
図2(g)に示すように、補助リング6と挟持リング7が延伸筒8に外嵌されて押し下げられる(または、延伸筒8が突き上げられ)ことで、粘着テープ5は延伸筒8の上端に被さった状態で放射状に延伸される。この粘着テープ5の延伸によって、粘着テープ5に強く貼り付け保持された半導体ウエハ1の分断ラインLに引張応力が集中し、図3に示すように、縦横の分断ラインLに沿った破断が進行して半導体ウエハ1が小片化されるとともに、各小片1aは粘着テープ5の放射状延伸によって互いに離間し、小片同士の間には間隙cが形成される。
この場合、半導体ウエハ1の外周部から延伸筒8までの距離が大きいと、半導体ウエハ1が貼り付けられていないテープ周辺部位のほうが、半導体ウエハ1の貼り付けによって延伸性が抑制されているテープ中央部位よりも延伸しやすくなっているので、延伸筒8の中央に配備されたノズル9から温風を粘着テープ5の中央部から周辺部に向けて流動させて、粘着テープ5の中央部位が周辺部位より高温になるように温度差をつけることで、粘着テープ5は全面において均等に延伸する。
小片化工程が済むと、図2(h)に示すように、粘着テープ5の上にダイシングリング10が貼り付けられるとともに、このダイシングリング10と同心に回転移動するカッタ11によって粘着テープ5がダイシングリング10に沿って切り抜き切断される。
その後、図2(i)に示すように、小片を保持する粘着テープ5の部位に紫外線ランプ12からの紫外線が照射される。紫外線照射を受けた粘着テープ5の粘着力は低下し、次のダイボンディング処理において真空ピックアップノズルなどによって取り出されて行く際の小片1aの剥離が容易となる。
なお、半導体ウエハ1の外周部から延伸筒8までの距離が小さいと、上記した粘着テープ5の延伸工程において、放射状の延伸力が粘着テープ5の中央部位に集中しやすくなって、周辺部位のほうが中央部位よりも延伸しにくくなるので、このような条件下では、図4に示すように、延伸筒8の周辺に配備されたノズル9群から温風を粘着テープの周辺部位から中心部位に向けて流動させて、粘着テープ5の周辺部位が中心部位より高温になるように温度差をつけることで、粘着テープ5を全面において均等に延伸させることができる。
〔第2例〕
図5および図6に、半導体ウエハの小片化方法の第2例の工程が示されている。
図5(a)に示すように、小片化工程に搬入された半導体ウエハ1は、パターン形成された表面が保護テープ2で保護された状態で裏面研削されて所定の厚さに加工された状態にある。この例の場合も、保護テープ2は紫外線硬化型の粘着テープが利用される。
図5(b)に示すように、保護テープ2に紫外線ランプ4からの紫外線が照射され、保護テープ2の粘着力が低下される。
次に、図5(c)に示すように、紫外線照射を受けた半導体ウエハ1が、補助リング6に貼り付け保持された紫外線硬化型の粘着テープ5の上に貼り付け搭載されるとともに、図5(d)に示すように、粘着力の低下した保護テープ2が半導体ウエハ1の表面から剥離除去される。
次に、図5(e)に示すように、粘着テープ5の裏面側においてレーザー3がウエハ表面のパターンに対応して縦横に走査されて、半導体ウエハ1の内部に脆性の高い改質層が縦横に形成され、この改質層が小片化のための分断ラインLとなる。
次に、図6(f)に示すように、粘着テープ5の周部が補助リング6と挟持リング7とで上下から挟み持たれた状態で延伸筒8の上方に搬入される。
図6(g)に示すように、補助リング6と挟持リング7が延伸筒8に外嵌されて押し下げられることで、粘着テープ5は延伸筒8の上端に被さった状態で放射状に延伸される。この粘着テープ5の延伸によって、粘着テープ5に強く貼り付け保持された半導体ウエハ1の分断ラインLに引張応力が集中し、縦横の分断ラインLに沿った破断が進行して半導体ウエハ1が小片化されるとともに、各小片1aは粘着テープ5の放射状延伸によって互いに離間し、小片1a同士の間には間隙cが形成される。
この場合も、半導体ウエハ1の外周部から延伸筒8までの距離が大きいと、半導体ウエハ1が貼り付けられていないテープ周辺部位のほうが、半導体ウエハ1の貼り付けによって延伸性が抑制されているテープ中央部位よりも延伸しやすくなっているので、延伸筒8の中央に配備されたノズル9から温風を粘着テープ5の中央部から周辺部に向けて流動させて、粘着テープ5の中央部位が周辺部位より高温になるように温度差をつけることで、粘着テープ5は全面において均等に延伸する。
小片化工程が済むと、図6(h)に示すように、粘着テープ5の上にダイシングリング10が貼り付けられるとともに、このダイシングリング10と同心に回転移動するカッタ11によって粘着テープ5がダイシングリング10に沿って切り抜き切断される。
その後、図6(i)に示すように、粘着テープ5に紫外線ランプ12からの紫外線が照射される。紫外線照射を受けた粘着テープ5の粘着力は低下し、次のダイボンディング処理において真空ピックアップノズルなどによって取り出されて行く際の小片1aの剥離が容易となる。
〔他の実施例〕
(1)分断ラインLを形成する手段としては、上記のようにレーザーを用いることが発塵を抑制する上で好ましいが、ダイヤモンドカッタなどの機械的なカット手段を用いて分断ラインLを形成する形態で実施することもできる。
(2)粘着テープは紫外線硬化型に限らず、感圧型粘着テープを利用することもできる。
(3)粘着テープの温度差を持って加温する手段として、温風供給の他に、赤外線ランプによる赤外線照射、などの任意の加温手段を利用することができる。
本発明方法の第1例の工程図である。 本発明方法の第1例の工程図である。 小片化工程の半導体ウエハを示す平面図である。 第1例の変形例における小片化工程の縦断面図である。 本発明方法の第2例の工程図である。 本発明方法の第2例の工程図である。
符号の説明
1 半導体ウエハ
1a 小片
2 保護テープ
3 レーザー
5 粘着テープ
6 補助リング
10 ダイシングリング
c 間隙
L 分断ライン

Claims (7)

  1. 半導体ウエハを小片に分離する際に起点となる分断ラインが形成された半導体ウエハを紫外線硬化型の粘着テープに保持し、
    半導体ウエハの各小片が分離されていない状態で粘着テープを放射状に延伸することにより各小片を分離するとともに、小片間の間隙を拡大し、
    前記粘着テープの中央部位と周辺部位とで温度差をつけることで前記粘着テープの延伸量を制御して前記粘着テープを均等に延伸させ、
    前記粘着テープを延伸した後に、前記粘着テープに紫外線を照射する
    ことを特徴とする半導体ウエハの小片化方法。
  2. 請求項に記載の半導体ウエハの小片化方法において、
    前記粘着テープを延伸するとき、半導体ウエハの中心から外周端までに貼り付けられた粘着テープの距離と、半導体ウエハの外周端から露出した粘着テープの終端までの距離に基づいて、温風を吹き付ける位置を変更し、粘着テープの中央部位と周辺部位とで温度差をつけて粘着テープの延伸量を制御する
    ことを特徴とする半導体ウエハの小片化方法。
  3. 請求項1または2に記載の半導体ウエハの小片化方法において、
    前記粘着テープには補助リングが貼り付けられており、
    補助リング内で延伸された粘着テープを別のダイシングリングを使って保持する工程とを備えることを特徴とする半導体ウエハの小片化方法。
  4. 請求項1から3のいずれか1つに記載の半導体ウエハの小片化方法において、
    表面に保護テープが貼付けられ、裏面が研削された半導体ウエハに分断ラインを形成する工程と、前記分断ラインが形成された半導体ウエハの裏面に粘着テープを貼り付ける工程と、裏面への前記粘着テープの貼り付け後に前記保護テープを剥離する工程と、保護テープの剥離後に粘着テープが補助リングに貼り付け保持される工程と、補助リングの貼り付け後に前記粘着テープを放射状に延伸する工程を備えることを特徴とする半導体ウエハの小片化方法。
  5. 請求項に記載の半導体ウエハの小片化方法において、
    半導体ウエハの裏面でレーザーを走査させて前記分断ラインを形成する
    ことを特徴とする半導体ウエハの小片化方法。
  6. 請求項1から3のいずれか1つに記載の半導体ウエハの小片化方法において、
    表面に保護テープが貼り付けられ、裏面が研削された半導体ウエハの裏面に粘着テープを貼り付けて補助リングで保持する工程と、補助リングで保持された半導体ウエハの表面から保護テープを剥離する工程と、保護テープが剥離された半導体ウエハに分断ラインを形成する工程と、分断ラインを形成した後に前記補助リング内の粘着テープを放射状に延伸させる工程
    備えることを特徴とする半導体ウエハの小片化方法。
  7. 請求項に記載の半導体ウエハの小片化方法において、
    半導体ウエハの裏面でレーザーを走査させて前記分断ラインを形成する
    ことを特徴とする半導体ウエハの小片化方法。
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