JP5354149B2 - エキスパンド方法 - Google Patents

Description

本発明はエキスパンド方法に係り、特に半導体や電子部品材料等のワークに切断加工を行う際に適用されるエキスパンド方法に関する。

半導体装置や電子部品等の製造工程では、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハに対して、プロービング、ダイシング、ダイボンディング、及びワイヤボンディング等の各工程を経た後、樹脂モールドされて半導体装置や電子部品等の完成品となるのが一般的である。

近年では、メモリーカードや薄型ＩＣカード等に組み込まれる極薄の半導体装置や電子部品の需要が高まっており、厚さが１００μｍ以下の極薄ウェーハの要求が増大している。

このような極薄ウェーハからチップを切り出す際にウェーハを高速に切断するためのステルスダイシングというレーザー光を用いたダイシング技術が知られている。ステルスダイシングによるダイシング工程は次のようにして行われている。

まず、ウェーハ内部に集光点を合わせたレーザー光の照射により、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域が形成される。そして、レーザー光の照射位置を移動させることにより、ウェーハを個々のチップに分割するためのダイシングライン（分割予定ライン）が形成される。ダイシングラインが形成されると、そのウェーハの裏面側（素子が形成されていない面）に、片面に粘着剤を有するダイシングテープ（又はダイシングシート）と呼ばれる粘着シートが貼着された後、粘着シートがエキスパンドされる（放射状に引き伸ばされる）。これにより、ウェーハに外部応力が与えられ、ダイシングラインが切断されてウェーハが個々のチップに分断される。

尚、このようなダイシング工程において、ウェーハに貼着した粘着シートをエキスパンドする工程を本明細書ではエキスパンド工程と称するものとする（エキスパンド工程に適用されるエキスパンド方法やエキスパンド装置は特許文献１、２等に開示されている）。

また、エキスパンド工程はステルスダイシングを用いる場合にのみ実施されるものではなく、ダイシング工程の次のダイボンディング工程において個々のチップをピックアップし易くするための工程としても実施されている。

また、上記粘着シートはウェーハをフレーム（所謂、ダイシングフレーム）にマウントするために用いられるシートでもあり、ウェーハにレーザー光を照射する前に貼着される場合もある。
特開２００５−１０９０４４号公報 特開２００５−０５７１５８号公報

ところで、エキスパンド工程での処理を開始する際のウェーハの状態は、ウェーハの表面側（素子が形成されている面）に、片面に粘着剤を有するバックグラインドテープと呼ばれる保護シートが貼着され、ウェーハの裏面側にＤＡＦ（Die Attach Filmの略）を介して上記粘着シートが貼着された状態となっている。ＤＡＦは、リードフレーム等のパッケージ基材にチップを実装する場合やチップを積層する際に使用される特殊粘着フィルムのことで、ダイボンディング工程の簡略化やスループットの向上に寄与する。尚、ＤＡＦは、粘着シートと共にウェーハに貼着される場合や、粘着シートとは別にダイシング工程前等に貼着される場合がある。

エキスパンド工程において、このような状態のウェーハに対して粘着シートをエキスパンドする場合に、まず、剥離テーブル上でウェーハ表面の保護シートが常温の環境下もしくは加熱された状態でウェーハから剥離される。続いて、冷却ステージに搬送され、ウェーハが冷却される。そして、冷却ステージにおいて粘着シートがエキスパンドされてウェーハがチップに分断される。これと共にウェーハの裏面に貼着されたＤＡＦもウェーハと同様に個々のチップに貼着した状態で分断される。

ここで、ウェーハ表面の保護シートは冷却した状態では剥離することが困難であり、ＤＡＦは冷却した状態でないと粘着シートをエキスパンドしてもウェーハと共に分断することができないため、保護シートの剥離と、粘着シートのエキスパンドは別のステージで行われている。同じステージで行うためには、常温のステージ（（テーブル）上で粘着シートを剥離した後、そのテーブルを冷却する必要があるためスループットが低下する
そのため、保護シートの剥離と、粘着シートのエキスパンドとは異なるステージで行われているが、剥離テーブルから冷却ステージにウェーハを搬送している間にレーザー光照射後（改質領域生成後）の未分割のチップに外力が働くため、チッピングが発生するおそれがあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、エキスパンド工程において、ウェーハ表面の保護シートを剥離した後のウェーハの搬送時にチッピングが発生するという不具合を低減することができるエキスパンド方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に係るエキスパンド方法は、チップに分断するための分割予定ラインが形成されたウェーハであって、表面に保護シートが貼着され、裏面にＤＡＦを介して粘着テープが貼着されたウェーハを個々のチップに分断すると共に、前記粘着テープをエキスパンドすることによって個々のチップを前記粘着テープ上で離間した状態にするエキスパンド方法であって、前記保護シートを剥離テーブル上で前記ウェーハから剥離する保護シート剥離工程と、前記剥離テーブルにおいて、前記粘着シートをエキスパンドし、前記ウェーハのみを個々のチップに分断して各チップを離間させると共に、前記ＤＡＦを分断せずに伸張する第１のエキスパンド工程と、前記第１のエキスパンド工程後のウェーハを冷却ステージに搬送する搬送工程と、前記冷却ステージにおいて、前記ＤＡＦを冷却すると共に、前記粘着シートをエキスパンドし、前記ＤＡＦを前記分断された個々のチップと同じ区画で分断する第２のエキスパンド工程と、を備えたことを特徴としている。

請求項２に係るエキスパンド方法は、チップに分断するための分割予定ラインが形成されたウェーハであって、表面に保護シートが貼着され、裏面にＤＡＦを介して粘着テープが貼着されたウェーハを個々のチップに分断すると共に、該分断した個々のチップを前記粘着テープ上で離間した状態にするエキスパンド方法であって、前記保護シートを剥離テーブル上で前記ウェーハから剥離する保護シート剥離工程と、前記剥離テーブルにおいて、エッチングにより、前記ウェーハのみを個々のチップに分断して各チップを離間させるウェーハ分断工程と、前記ウェーハ分断工程後のウェーハを冷却ステージに搬送する搬送工程と、前記冷却ステージにおいて、前記ＤＡＦを冷却すると共に、前記粘着シートをエキスパンドし、前記ＤＡＦを前記分断された個々のチップと同じ区画で分断するエキスパンド工程と、を備えたことを特徴としている。

請求項３に記載のエキスパンド方法は、請求項１、又は、２に記載の発明において、前記分割予定ラインは、ステルスダイシングにより形成されることを特徴としている。

本発明によれば、ウェーハ表面の保護シートを剥離するための剥離テーブル上においてウェーハのチップが分断されて離間されているため、ウェーハを剥離テーブルから冷却ステージに搬送する際に、チップ同士の接触がなくチッピングが発生する不具合が低減される。

本発明によれば、エキスパンド工程において、ウェーハ表面の保護シートを剥離した後のウェーハの搬送時にチッピングが発生するという不具合を低減することができる。

以下添付図面に従って、本発明に係るエキスパンド方法の好ましい実施の形態について詳説する。なお、各図において同一又は類似の部材には同一の番号又は符号を付してある。

ウェーハ（半導体ウェーハ）からチップを切り出すダイシング工程において、例えばレーザーダイシング装置によるステルスダイシングが行われたウェーハＷは、本発明が適用されるエキスパンド工程に図１の斜視図及び図２の断面図のような状態で供給される。

図１及び図２に示すようにウェーハＷは、剛性のあるリング状のフレームＦと共に裏面側に、片面に粘着層を有するダイシングテープとも呼ばれる粘着シートＳが貼り付けられ、フレームＦにマウントされている。ウェーハＷの表面側には、表面に形成された回路を保護するために片面に粘着層を有するバックグラインドテープとも呼ばれる保護シートＨが貼り付けられている。

また、ウェーハＷの裏面と粘着シートＳとの間には、ＤＡＦ（Die Attach Filmの略）（符号Ｄ：以下、ＤＡＦ（Ｄ）と記す）を介して上記粘着シートＳが貼着された状態となっている。ＤＡＦ（Ｄ）は、例えば厚さ約５０μｍウェーハＷに対して厚さ２０〜６０μｍの特殊粘着フィルムであり、リードフレーム等のパッケージ基材にチップを実装する場合やチップを積層する際に使用される。

本発明が適用されたエキスパンド工程では、複数の小工程からなり、上記のような状態で供給されるウェーハＷに対して図３（ａ）〜（ｆ）で示す順序で各小工程が実施される。

エキスパンド工程に供給されたウェーハＷは、まず、同図（ａ）に示すように剥離テーブル１０に搬送され、保護シートＨが貼着された表面側が上向きとなるように剥離テーブル１０上に載置される。また、フレームＦが不図示のフレーム固定機構により所定位置に固定される。そして、この状態で、ウェーハＷの表面の保護シートＨが不図示のアームによりウェーハＷから剥離される。

続いて、同図（ｂ）に示すように剥離テーブル１０の周部を囲むように配置された昇降可能なリング１２が下降位置（同図（ａ）参照）から上昇位置に図示しない昇降機構により押し上げられ、ウェーハＷの裏面側に貼着された粘着シートＳが放射状にエキスパンド（伸張）される。

これにより、ステルスダイシングによりダイシングライン（分割予定ライン）が形成されていたウェーハＷが個々のチップＴに分断されると共に、個々のチップＴの間に隙間（約２０〜３０μｍ）が形成される。

一方、ウェーハＷや剥離テーブル１０等は特別な温度調整が行われることなく常温の環境下（約２５度〜約６０度）におかれており、この常温の環境下では、ＤＡＦ（Ｄ）が切断されずに伸張された状態となる。

続いて、同図（ｃ）に示すように剥離テーブル１０の上方にテープ拡張保持リング１４が昇降可能に配置されており、図示しない昇降機構によってそのテープ拡張保持リング１４が上昇位置から下降位置に押し下げられ、粘着シートＳが上記リング１２とテープ拡張保持リング１４とで挟み込まれる。そして、粘着シートＳに対するリング１２の当接面が剥離テーブル１０の上面と程一致する高さとなるようにリング１２とテープ拡張保持リング１４が粘着シートＳを挟み込んだ状態を維持しながら下降する。

これによって、粘着シートＳにおいてリング１２よりも外周側の部分にエキスパンドによる弛みが生じる。その弛み部分が図示しない加熱手段によって加熱され（熱風を吹きかける等）、加熱によって粘着シートＳの弛み部分が収縮する。

続いて、テープ拡張保持リング１４が上昇し、ウェーハＷが剥離テーブル１０上から他の場所に移動可能な状態となる。

ここで、粘着シートＳのリング１２よりも外側の部分を加熱して収縮させることによって、ウェーハＷ部分の粘着シートＳが元の状態に収縮しないようにしている。但し、粘着シートＳは一旦伸張されると上記のように加熱しない場合であってもある程度は伸張された状態を維持するため、必ずしも、図３（ｃ）のような加熱工程は必要でない。

同図（ｂ）、（ｃ）のようにウェーハＷを個々のチップＴに分断すると、同図（ｄ）に示すようにチップＴの間隔を保持した状態でウェーハＷが剥離テーブル１０から離され、同図（ｅ）に示す冷却ステージ２０に搬送される。この搬送中のウェーハＷの状態が同図（ｄ）に示されている。このように保護シートＨが剥離された状態のウェーハＷを搬送する際に、個々のチップＴが離間した状態にあり、搬送時にチップ同士が接触してチッピング、クラックが発生するという不具合が防止されている。

尚、剥離テーブル１０から冷却ステージ２０の搬送は、機械的に行われる場合、手動で行われる場合、又は、これらの両方が含まれる場合のいずれの場合も想定される。例えば、剥離テーブル１０上での保護シートＨの剥離と後述の冷却ステージ２０上でのエキスパンドが一体的な装置で行われる場合には、アーム等で機械的に剥離テーブル１０から冷却ステージ２０にウェーハＷが搬送される。一方、剥離テーブル１０上での保護シートＨの剥離と冷却ステージ２０上でのエキスパンドが別々の装置である場合には、保護シートＨを剥離する装置から冷却ステージ２０でのエキスパンドを行う装置まで作業員によって運搬される。

また、同図（ｄ）のような状態でウェーハＷを搬送する場合に、チップＴの間隔はできるだけ広くしておく方がチップ同士の接触を確実に防止することができるため好適である。一方、下記のように冷却ステージ２０上で粘着シートＳをエキスパンドして、ＤＡＦ（Ｄ）を分断する際には、チップ間隔が狭い方が好適である。そこで、同図（ｂ）、（ｃ）のようにして行われた粘着シートＳのエキスパンド後において、ウェーハＷの搬送と、ＤＡＦ（Ｄ）の分断との両方を考慮した好適なチップ間隔となるように必要に応じてウェーハＷの部分のみを加熱する工程を設け、チップＴの間隔が広すぎる場合などにウェーハＷの部分を収縮させるようにしてもよい。

同図（ｅ）に示すようにウェーハＷが冷却ステージ２０に搬送されると、ウェーハＷの裏面側に張着されたＤＡＦ（Ｄ）が冷却される。冷却ステージ２０は、例えば、約−１０度〜約１０度に図示しない冷却手段によって冷却されている。

続いて、同図（ｆ）に示すように粘着シートＳがエキスパンドされる。例えば、冷却ステージ２０の外周部には、リング２２が昇降可能に配置されると共に、新しいウェーハＷが冷却ステージ２０上に載置される前に保持リング２４がセットされるようになっている。そして、ウェーハＷが冷却ステージ２０に載置され、ＤＡＦ（Ｄ）が冷却されるのに要する所定時間が経過すると、リング２２が図示しない昇降機構により上方に上昇し、粘着シートＳがエキスパンドされる。

このとき、冷却されているＤＡＦ（Ｄ）は、粘着シートＳのエキスパンドにより伸張するのではなく、チップＴと同じ区画で分断される。これによって、同図（Ｄ）のように個々のチップＴの裏面側に分断されたＤＡＦ（Ｆ）が張着された状態となる。

また、リング２２と共に保持リング２４も上昇し、保持リング２２がフレームＦとで粘着シートＳを挟み込んだ状態でフレームＦに固定される。これによって、エキスパンドされて個々のチップＴと個々のＤＡＦ（Ｄ）に分断されて離間した状態が維持される。

以上のエキスパンド工程が終了すると、ウェーハＷは、次のダイボンディング工程に搬送される。

以上、上記実施の形態では、ウェーハＷはステルスダインシングにより内部に改質領域が形成されてダイシングラインが形成されている状態でエキスパンド工程に供給されるようになっているが、ダイシングブレードによりウェーハＷに研削溝が形成された状態でエキスパンド工程に供給される場合であっても本発明を適用できる。

また、上記実施の形態では、ウェーハＷの保護シートＨを剥離した後、粘着シートのエキスパンドによってステルスダイシングにより形成されたダイシングラインに沿って個々のチップＴのみを（ＤＡＦ（Ｄ）を分断せずに）分断すると共に、個々のチップＴを離間させて、冷却ステージ２０に搬送するようにしている。この工程において、粘着シートのエクスパンドではなく、エッチングにより、ダイシングラインに沿って各々のチップＴのみを（（ＤＡＦ（Ｄ）を分断せずに）分断すると共に、各々のチップＴを離間させる（間隔を広げる）ようにしてもよい。ウェーハＷの冷却ステージ２０への搬送や、ＤＡＦ（Ｄ）を分断するための粘着シートのエキスパンドは上記実施の形態と同様に行う。これによって、ウェーハＷの冷却ステージ２０への搬送時における、チップ同士の接触によるチッピング、クラックの発生が防止される。

本発明が適用されるエキスパンド工程に供給されるウェーハの状態を示した斜視図 本発明が適用されるエキスパンド工程に供給されるウェーハの状態を示した断面図 本発明が適用されるエキスパンド工程におけるフローを説明する断面図

符号の説明

Ｗ…ウェーハ、Ｆ…フレーム、Ｓ…粘着シート、Ｈ…保護シート、Ｄ…ＤＡＦ、１０…剥離テーブル、１２、２２…リング、１４…テープ拡張保持リング、２０…冷却ステージ、２４…保持リング

Claims (3)

1. チップに分断するための分割予定ラインが形成されたウェーハであって、表面に保護シートが貼着され、裏面にＤＡＦを介して粘着テープが貼着されたウェーハを個々のチップに分断すると共に、前記粘着テープをエキスパンドすることによって個々のチップを前記粘着テープ上で離間した状態にするエキスパンド方法であって、
   前記保護シートを剥離テーブル上で前記ウェーハから剥離する保護シート剥離工程と、
   前記剥離テーブルにおいて、前記粘着シートをエキスパンドし、前記ウェーハのみを個々のチップに分断して各チップを離間させると共に、前記ＤＡＦを分断せずに伸張する第１のエキスパンド工程と、
   前記第１のエキスパンド工程後のウェーハを冷却ステージに搬送する搬送工程と、
   前記冷却ステージにおいて、前記ＤＡＦを冷却すると共に、前記粘着シートをエキスパンドし、前記ＤＡＦを前記分断された個々のチップと同じ区画で分断する第２のエキスパンド工程と、
   を備えたことを特徴とするエキスパンド方法。
2. チップに分断するための分割予定ラインが形成されたウェーハであって、表面に保護シートが貼着され、裏面にＤＡＦを介して粘着テープが貼着されたウェーハを個々のチップに分断すると共に、該分断した個々のチップを前記粘着テープ上で離間した状態にするエキスパンド方法であって、
   前記保護シートを剥離テーブル上で前記ウェーハから剥離する保護シート剥離工程と、
   前記剥離テーブルにおいて、エッチングにより、前記ウェーハのみを個々のチップに分断して各チップを離間させるウェーハ分断工程と、
   前記ウェーハ分断工程後のウェーハを冷却ステージに搬送する搬送工程と、
   前記冷却ステージにおいて、前記ＤＡＦを冷却すると共に、前記粘着シートをエキスパンドし、前記ＤＡＦを前記分断された個々のチップと同じ区画で分断するエキスパンド工程と、
   を備えたことを特徴とするエキスパンド方法。
3. 前記分割予定ラインは、ステルスダイシングにより形成されることを特徴とする請求項１、又は、２のエキスパンド方法。

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