JP5137435B2 - 半導体ウェハのチップ化処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハをチップに処理する方法に関する発明である。

ここ最近における半導体チップの薄膜化・小チップ化への進化はめざましく、特に、メモリカードやスマートカードの様な半導体ＩＣチップが内蔵されたＩＣカードの場合、半導体チップの厚さとしては７５μｍ以下が要求されるものであり、今後これらの需要が増えるにつれ上記の薄膜化・小チップ化のニーズはより一層高まるものと考えられる。

これらの半導体チップは、半導体ウェハをバックグラインド工程やエッチング工程等において所定厚みに薄膜化した後、ダイシング工程にてチップ化する事により得られるものであるが、このダイシング工程においては、半導体ウェハはダイシングブレードにより切断されるブレードカット方式が用いられるのが一般的である。この場合、切断時にはブレードによる切削抵抗が半導体ウェハに直接かかる事になるわけであるが、この切削抵抗によって半導体チップには微小な欠け（チッピング）が発生する事がある。このチッピング発生は半導体チップの外観を損なうだけでなく、場合によってはチップ上の回路パターンまで破損してしまう可能性があり、昨今、重要な問題のうちの１つとして捉えられこれまでにも検討が種々行われてきた。前述の様な薄膜小チップの場合は、許容されるチッピングレベルも厳しくなってくるため、今後の半導体チップの薄膜化・小チップの傾向がますます進むことにより、このチッピングの問題は今後より一層深刻化してくるものと容易に推測されるものである。

また、個々に分割された半導体チップは、その裏面にエポキシ樹脂等で形成された厚さ２０〜４０μｍのダイアタッチフィルム（以下、ＤＡＦと呼ぶ）と称するダイボンディング用の接着フィルムが装着され、この接着フィルムを介して半導体チップを支持するダイボンディングフレームに加熱することによりボンディングされる場合がある。半導体チップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着する方法としては、従来、半導体ウェハの裏面に接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介して半導体ウェハをダイシングテープに貼着した後、半導体ウェハの表面に形成されたストリートに沿って切削ブレードにより接着フィルムと共に切削することにより、裏面に接着フィルムが装着された半導体チップを形成している。しかし、切削ブレードにより半導体ウエハとともに接着フィルムを切断して個々の半導体チップに分割する際に、半導体チップの裏面に欠けが生じたり、接着フィルムに髭状のバリが発生してワイヤボンディングの際に断線の原因になるという問題がある。

特許文献１には、ウェハ裏面にレジスト膜等からなるマスク層を形成して、レーザ光によるダイシング用のマスクパターンを形成し、プラズマエッチングにより個々のチップに分割する方法が提案されているが、レジスト等による被膜、およびマスク層の剥離が必要あるため工程が煩雑なものとなる。また、マスク層の膜厚さやエッチングレートの制御が困難であり、分割自体が完全にできない等の不具合がでることが想定される。また、ＤＡＦが介在する場合については記載がない。
また、特許文献２および３には、先ダイシング及びＤＡＦのレーザー切断による方法が提案されている。特許文献２にはダイシングテープ側からレーザーを照射しＤＡＦのみを分割する方法が記載されているが、レーザーがダイシングテープを透過し、ＤＡＦを完全に切断するためのレーザー強度の制御が困難であったり、ダイシングテープ材料選定において制限があった。また、ＤＡＦとダイシングテープ粘着剤層との界面においてレーザー照射によるデブリ等が発生し、ＤＡＦ切断面の品質に問題を有していた。また、特許文献３は先ダイシングで分割後、ウェハ裏面にＤＡＦを貼合しチップ分割ラインに合わせてＤ
ＡＦを切断するのは制御が非常に困難であった。
特開２００５−１９１０３９号公報 特開２００３−３３４８１２号公報 特開２００４−００１０７６号公報

本発明は、チッピングの発生を抑えてダイシングすることを可能とする半導体ウェハのチップ化処理方法を提供することを目的とするものである。
ここで、詳細にいうと、チップ化とは、半導体ウエハを個片化し、ピックアップするまでのチップ化をいう。

本発明は、以下の半導体ウェハのチップ化処理方法を提供するものである。
（１）次の各工程を有することを特徴とする半導体ウェハのチップ化処理方法。
（ａ）パターン面側に表面保護テープをラミネータにより貼合する工程、
（ｂ）パターン面側に表面保護テープを貼合された状態で半導体ウェハの裏面を研削し、研削された裏面側に放射線硬化型粘着剤層を有する裏面保護テープを貼合する工程、
（ｃ）半導体ウェハのストリートに沿って該裏面保護テープのみを、レーザービームと光学カメラによる認識装置とを組み合わせることにより、切断し溝を入れる工程、
（ｄ）溝を入れ個片化された裏面保護テープ側からプラズマ処理し、該溝においてむき出しにされた半導体ウェハをエッチングしてチップに個片化する工程、
（ｅ）支持固定用テープをリングフレームにて支持固定した状態で、個片化された裏面保護テープ側に該支持固定用テープを貼合する工程
（ｆ）パターン面側の表面保護テープを剥離する工程、及び
（ｇ）チップをピックアップし、ダイボンディング工程に移す工程。
（２）次の各工程を有することを特徴とする半導体ウェハのチップ化処理方法。
（ａ）パターン面側に表面保護テープをラミネータにより貼合する工程、
（ｂ）パターン面側に表面保護テープを貼合された状態で半導体ウェハの裏面を研削し、研削された裏面側に接着フィルムを貼合し、該接着フィルムの上面から放射線硬化型粘着剤層を有する裏面保護テープを貼合する工程、
（ｃ）半導体ウェハのストリートに沿って該裏面保護テープおよび該接着フィルムのみを、レーザービームと光学カメラによる認識装置とを組み合わせることにより、切断し溝を入れる工程、
（ｄ）溝を入れ個片化された裏面保護テープ側からプラズマ処理し、該溝においてむき出しにされた半導体ウェハをエッチングしてチップに個片化する工程、
（ｅ）支持固定用テープをリングフレームにて支持固定した状態で、個片化された裏面保護テープ側に該支持固定用テープを貼合する工程、
（ｆ）パターン面側の表面保護テープを剥離する工程、及び
（ｇ）チップをピックアップし、ダイボンディング工程に移す工程。
（３）前記（ｃ）工程中もしくは前記（ｃ）工程を行なうに際し、前記光学カメラで、レーザー光の焦点位置を確認し、レーザー光照射手段のノズルの位置を制御することを特徴とする（１）または（２）に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
（４）前記レーザービームの発振器と、前記光学カメラによる前記認識装置とが、前記ラミネータに組み込まれていることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
（５）前記（ｅ）工程において、チップまたは接着フィルムに貼合された裏面保護テープの粘着力が、リングフレームにて支持固定している支持固定用テープの粘着力より低いことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
（６）前記リングフレームにて支持固定している支持固定用テープが非放射線硬化型粘着剤層を有するものであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
（７）前記表面保護テープが放射線硬化型粘着剤層を有するものであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
（８）前記（ｆ）工程後に、前記裏面保護テープ側から紫外線を照射する工程を有することを特徴とすることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
（９）前記（ｆ）工程が、紫外線照射して粘着力を低減させた後に行なわれることを特徴とする（７）または（８）に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
尚、ここで言う放射線とは、紫外線のような光線、または電子線のような電離性放射線を含む。

本発明の半導体ウェハのチップ化処理方法によれば、チップ切断面のチッピングを低減することができる。また接着フィルム（ＤＡＦ）を用いた場合には、接着フィルムは裏面保護テープに貼着された状態で一括してレーザー光線により切断されることになるので、レーザー強度の制御が比較的簡単となり、これによりＤＡＦの切断性が良くなるため溶融されたデブリが飛散することがなく、半導体チップのボンディングパッドを汚染することはない。また、ブレードにて切断してもＤＡＦの切断に何ら問題はなく溶融されたデブリが飛散することはない。また、本発明の方法のそれぞれの工程においては、従来、半導体ウェハ加工に用いられている装置を使用することができ、使用条件の制御が容易である。

以下、図面を参照して本発明の半導体ウェハのチップ化処理方法の好ましい実施態様を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
まず、本発明の好ましい第１の実施態様を図１および２の概略断面図を参照して説明する。
図１（ａ）は、半導体ウェハ１のパターン面２側に表面保護テープ３を貼合された状態で半導体ウェハ１の裏面を研削し、研削された裏面側に裏面保護テープ４が貼合された半導体ウェハ１の概略断面図である。なお、図中、５は表面保護テープ３の粘着剤層を、６は裏面保護テープ４の粘着剤層をそれぞれ示すものである。また、図示はしないが、パターン面２には複数のストリートが平面図において格子状に形成されている。

次いで図１（ｂ）に示されるように、レーザー光照射手段７から照射されたレーザー光８により、半導体ウェハ１のストリートに沿って、裏面保護テープ４のみ切断し、図１（ｃ）に示されるように溝９を入れる。溝９の幅は、ストリート幅以下とすることが好ましい。レーザー光８は、レーザービームと光学カメラによる認識装置とを組み合わせることにより照射され、前記保護テープ４を切断し、溝９が入れられる。
本発明において、前記レーザービームと前記認識装置との組み合わせによる制御について、具体的には、レーザー光照射手段７である発振器により発振されたレーザー光は、まず、ノズルに送られ、前記ノズルにおいて集光される。次に、ＣＣＤカメラ等の認識装置により集光したレーザー光の焦点位置を認識し、その情報を基にノズルの位置を制御することで、集光したレーザー光の位置を制御することができる。
本発明において、前記認識装置はラミネータと別体でも、ラミネータ付随の装置を使用してもよい。工程の簡略化のためには、ラミネータ付随の装置を使用することが好ましい。レーザー光は各種のレーザー光を適宜選択することができるが、ＣＯ_２レーザーは数Ｗ〜数十Ｗの大出力を得ることができるので、ＣＯ_２レーザーが好ましく、ラミネータ付随のＣＯ_２レーザーを用いることがより好ましい。

次いで、図１（ｄ）に示されるように、エッチングガス発生ガスが供給された処理空間において、個片化された裏面保護テープ側からプラズマ１０による処理を行い、該溝においてむき出しにされたウェハをエッチングし、図１（ｅ）に示されるように半導体ウェハがチップに個片化する。
プラズマ１０による処理は、例えば、プラズマ発生ガス供給手段１１の下面の噴出部からプラズマ発生ガスを噴出させると共に、プラズマ発生ガス供給手段１１と表面保護テープ３の粘着剤層５とは反対側の面が載置された高周波側電極（図示せず）との間に高周波電圧を印加してプラズマ発生ガスをプラズマ化させ、溝９に供給する。そうすると、プラズマのエッチング効果により、ダイシングテープ４が被覆されていない部分、すなわち、溝９によりむき出しされた半導体ウェハ１がエッチングされ、個々のデバイスに分割される。

次いで、分割され個別化された半導体ウェハ１は、続いて、図２の概略断面図で示される工程が行われる。なお、図２において、図１と同じ符号で示されるものは、図１におけるものと同じ意味を有する。
まず、図２（ｆ）で示されるように、ダイシングされ個片化された裏面保護テープ４側に支持固定用テープ１３を貼合する。なお、図中、１４は支持固定用テープ１３の粘着剤層を示すものである。また、図２（ｆ）では、貼合の状況を、理解を容易にするため矢印を用いて示しているが、支持固定用テープ１３はリングフレーム（図示しない）にて支持固定された状態で貼合される。
次に、図２（ｇ）に示すように、パターン面２側の表面保護テープ３を矢印方向に剥離する。図２（ｈ）は、表面保護テープ３の剥離が完了した状態を示すものである。
次に、図２（ｉ）に示すようにピン１５によりチップを突き上げコレット１６により吸着してチップをピックアップし、ダイボンディング工程に移す。
図１および２に示される工程に用いられる装置及び材料は、従来、半導体ウェハ加工に用いられているものを使用することができ、装置の使用条件は常法により適切な条件を設定することができる。

図３は本発明の好ましい第２の実施態様を説明する概略断面図である。
図３（ａ）は、半導体ウェハ１のパターン面２側に表面保護テープ３を貼合された状態で半導体ウェハ１の裏面を研削し、研削された裏面側に接着フィルム１２を貼合し、該接着フィルム１２の上面から裏面保護テープ４が貼合された半導体ウェハ１の概略断面図である。なお、図中、５は表面保護テープ３の粘着剤層を、６は裏面保護テープ４の粘着剤層をそれぞれ示すものである。また上記の態様では、接着フィルム１２を貼合し、該接着フィルム１２の上面から裏面保護テープ４を貼合しているが、ダイボンディング用の接着フィルムと裏面保護テープが積層された一体型のものを半導体ウェハ１の裏面に貼合しても良い。

次いで図３（ｂ）に示されるように、レーザー光照射手段７から照射されたレーザー光８により、半導体ウェハ１のストリートに沿って、裏面保護テープ４および接着フィルム１２を切断し、図３（ｃ）に示されるように溝９を入れる。また、裏面保護テープ４および接着フィルム１２の好ましい切断手段については、上記の第１の実施態様における好ましい裏面保護テープ４の切断手段と同様である。

次いで、上記の第１の実施態様と同様に、図３（ｄ）に示されるように、エッチングガス供給手段１１から噴出させた個片化された裏面保護テープ４側からプラズマ１０による処理を行い、該溝においてむき出しにされたウェハをエッチングし、図３（ｅ）に示されるように半導体ウェハがチップに個片化する。

個別化された半導体ウェハ１のチップは、上記の第１の実施態様で個別化された半導体ウェハ１のチップと同様に、図２に示される処理方法と同様な方法によりピックアップ工程からダイボンド工程に移される。ただし、図２（ｉ）に示すようなコレット１４による吸着の際には接着フィルム１２は半導体ウェハ１のチップに接着して移動することになる。

図２（ｉ）に示すピックアップにおいて、半導体ウェハ１のチップ（第１の実施態様）または接着フィルム１２（第２の実施態様）に貼合された裏面保護テープ４は、放射線硬化型粘着剤層を有する裏面保護テープ４であって、この粘着力は、リングフレームにて支持固定している支持固定用テープ１３の粘着力より低いことが好ましい。
半導体ウェハ１のチップまたは接着フィルム１２に貼合された裏面保護テープ４の粘着力を、リングフレームにて支持固定している支持固定用テープ１３の粘着力より低くする方法は、特に限定されるものではないが、例えば、チップまたは接着フィルム１２に貼合された裏面保護テープ４の粘着剤層６として放射線硬化型粘着剤層を有するＵＶ硬化型のテープを用いるが、リングフレームにて支持固定している支持固定用テープ１３の粘着剤層１４には非放射線硬化型粘着剤層を有する非ＵＶ硬化型のテープを用い、常法により紫外線処理することで行うことができる。
又、本発明における裏面保護フィルム、支持固定用テープはピックアップ工程において良好なピックアップ性や場合によってはエキスパンド性等も求められるため、該裏面保護フィルム、支持固定用テープにはダイシングテープを用いるのが好ましい。又、ダイボンディング用の接着フィルムと裏面保護テープが積層された一体型のものを適用する場合は、ダイシングダイボンドフィルムを用いるのが好ましい。

以下、実施例に基づき、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでない。

８インチウェハのパターン面側にウェハと略同径となるように紫外線（ＵＶ）硬化型表面保護テープ（ＳＰ−５７５Ｂ−１５０（古河電工製））を貼合し、バックグラインダー（ＤＦＤ８５４０（ディスコ社製））にてウェハ厚が５０μｍになるまで研削した。次いで、研削されたウェハ裏面側にウェハと略同径になるようにダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）を貼合し、更に該ＤＡＦの上にウェハと略同径になるように、ＵＶ硬化型ダイシングテープ（ＵＣ−３５３ＥＰ−１１０（古河電工製））を貼合した。次いで、半導体ウェハのパターン面側のストリート部に沿って、ラミネータ（商品名ＤＸＬ８００Ｘ；テイコクテーピングシステム社製）付随のＣＯ_２レーザーにてダイシングテープおよびＤＡＦを切断した後、その面側からプラズマを照射して、プラズマエチングし、ウェハをダイシングしてチップに分割した。プラズマエッチングには、図４の説明図で示される以下のプラズマエッチング装置を用いた。

図４において、真空チャンバ２１の内部はプラズマ処理を行うための密閉された処理空間となっており、高周波側電極２２、ガス供給電極２３が対向して配置されている。高周波側電極２２には半導体ウェハ２４が周囲を絶縁リング２５により囲まれ載置され真空吸引、又は静電吸引により保持されている。ガス供給電極２３に設けられたガス供給孔２６には制御バブル２７を介してプラズマ発生用ガス供給部２８によりフッ素系のプラズマ発生用ガスが供給される。供給されたプラズマ発生用ガスは、ガス供給電極２３の下面に装着された多孔質プレート２９を介して高周波側電極２２上の半導体ウェハ２４に対して均一に吹き付けられる。この状態で、高周波電源部３０を駆動して高周波側電極２２に高周波電圧を印加することにより、ガス供給電極２３と高周波側電極２２との間にはフッ素系ガスのプラズマが発生し、これにより半導体ウェハ２４のストリート部分のみをプラズマエッチングによって除去するプラズマダイシングが行われる。このプラズマダイシング過程においては、冷却ユニット３１を駆動して冷媒を高周波電極２２内に循環させ、プラズマの熱によって半導体ウェハ２４が昇温するのを防止するものである。

また、プラズマ発生用ガスとしてＳＦ_６及びＯ_２の混合ガスを用い、０．５μｍ／ｓのエッチングレートでプラズマエッチングを行った。
更に、市販の非ＵＶ硬化型ダイシングテープを分割されたＵＶ硬化型ダイシングテープ側に貼合しリングフレームにて支持固定し、更にパターン面側のＵＶ硬化型表面保護テープにＵＶを照射した後、剥離させた。その後、ダイシングテープ側からＵＶを照射しＤＡＦに直接貼合されているＵＶ硬化型ダイシングテープの粘着力を低減させ、ピックアップ工程にて、裏面側にＤＡＦが貼合された状態のチップをピックアップした。
上記処理においては、ダイシングにおいて、チッピングは観測されず、また良好にピックアップすることができた。

本発明の好ましい第１の実施態様における半導体ウェハ１の個片化までの工程を説明する概略断面図である。 本発明の好ましい第１の実施態様における半導体ウェハ１の個片化後からダイボンディング工程へ移されるまでを説明する概略断面図である。 本発明の好ましい第２の実施態様を説明する概略断面図である。 実施例で用いたプラズマエッチング装置の説明図である。

符号の説明

１ 半導体ウェハ
２ パターン面
３ 表面保護テープ
４ 裏面保護テープ
５ 表面保護テープの粘着剤層
６ ダイシシングテープの粘着剤層
７ ＣＯ_２レーザー光照射手段
８ ＣＯ_２レーザー光
９ 溝
１０ プラズマ
１１ エッチングガス供給手段
１２ ＤＡＦ
１３ 支持固定用テープ
１４ ダイシングテープの粘着剤層
１５ ピン
１６ コレット
２１ 真空チャンバ
２２ 高周波電極
２３ ガス供給電極
２４ 半導体ウェハ
２５ 絶縁リング
２６ ガス供給孔
２７ 制御バブル
２８ プラズマ発生用ガス供給部
２９ 多孔質プレート
３０ 高周波電源部
３１ 冷却ユニット

Claims (9)

1. 次の各工程を有することを特徴とする半導体ウェハのチップ化処理方法。
   （ａ）パターン面側に表面保護テープをラミネータにより貼合する工程、
   （ｂ）パターン面側に表面保護テープを貼合された状態で半導体ウェハの裏面を研削し、研削された裏面側に放射線硬化型粘着剤層を有する裏面保護テープを貼合する工程、
   （ｃ）半導体ウェハのストリートに沿って該裏面保護テープのみを、レーザービームと光学カメラによる認識装置とを組み合わせることにより、切断し溝を入れる工程、
   （ｄ）溝を入れ個片化された裏面保護テープ側からプラズマ処理し、該溝においてむき出しにされた半導体ウェハをエッチングしてチップに個片化する工程、
   （ｅ）支持固定用テープをリングフレームにて支持固定した状態で、個片化された裏面保護テープ側に該支持固定用テープを貼合する工程、
   （ｆ）パターン面側の表面保護テープを剥離する工程、及び
   （ｇ）チップをピックアップし、ダイボンディング工程に移す工程。
2. 次の各工程を有することを特徴とする半導体ウェハのチップ化処理方法。
   （ａ）パターン面側に表面保護テープをラミネータにより貼合する工程、
   （ｂ）パターン面側に表面保護テープを貼合された状態で半導体ウェハの裏面を研削し、研削された裏面側に接着フィルムを貼合し、該接着フィルムの上面から放射線硬化型粘着剤層を有する裏面保護テープを貼合する工程、
   （ｃ）半導体ウェハのストリートに沿って該裏面保護テープおよび該接着フィルムのみを、レーザービームと光学カメラによる認識装置とを組み合わせることにより、切断し溝を入れる工程、
   （ｄ）溝を入れ個片化された裏面保護テープ側からプラズマ処理し、該溝においてむき出しにされた半導体ウェハをエッチングしてチップに個片化する工程、
   （ｅ）支持固定用テープをリングフレームにて支持固定した状態で、個片化された裏面保護テープ側に該支持固定用テープを貼合する工程、
   （ｆ）パターン面側の表面保護テープを剥離する工程、及び
   （ｇ）チップをピックアップし、ダイボンディング工程に移す工程。
3. 前記（ｃ）工程中もしくは前記（ｃ）工程を行なうに際し、前記光学カメラで、レーザー光の焦点位置を確認し、レーザー光照射手段のノズルの位置を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
4. 前記レーザービームの発振器と、前記光学カメラによる前記認識装置とが、前記ラミネータに組み込まれていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
5. 前記（ｅ）工程において、チップまたは接着フィルムに貼合された裏面保護テープの粘着力が、リングフレームにて支持固定している支持固定用テープの粘着力より低いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
6. 前記リングフレームにて支持固定している支持固定用テープが非放射線硬化型粘着剤層を有するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
7. 前記表面保護テープが放射線硬化型粘着剤層を有するものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
8. 前記（ｆ）工程後に、前記裏面保護テープ側から紫外線を照射する工程を有することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
9. 前記（ｆ）工程が、紫外線照射して粘着力を低減させた後に行なわれることを特徴とする請求項７または８に記載の半導体ウェハのチップ化処理方法。
   

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