JP5600035B2 - ウエーハの分割方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、ストリートに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。
例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域をストリートに沿って分割することにより個々の半導体デバイスを製造している。半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般に切削装置が用いられており、この切削装置は厚さが３０μｍ程度の切削ブレードによって半導体ウエーハをストリートに沿って切削する。このようにして分割された半導体デバイスは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。
近年、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、より薄い半導体デバイスが要求されている。より薄く半導体デバイスを分割する技術として所謂先ダイシング法と称する分割技術が実用化されている。この先ダイシング法は、半導体ウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さ（半導体デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の切削溝を形成し、その後、表面に切削溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して該裏面に切削溝を表出させ個々の半導体デバイスに分割する技術であり、半導体デバイスの厚さを５０μｍ以下に加工することが可能である。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１１−４０５２０号公報
而して、上述した所謂先ダイシング法によってウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さ（半導体デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の切削溝を形成した後に、ウエーハの裏面を研削して裏面に切削溝を表出させ個々のデバイスに分割すると、個々のデバイスに分割された瞬間にデバイスの拘束力がなくなり、各デバイスが微細に振動してデバイスの角に欠けが生じ、デバイスの品質を低下させるという問題がある。
また、ウエーハが個々のデバイスに分割された後にデバイスの仕上がり厚さに達するまで研削が継続すると、デバイスの角に欠けが生じ、デバイスの品質を低下させるという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、デバイスの角に欠けを生じさせることなく、所謂先ダイシング法によってウエーハを個々のデバイスに分割することができるウエーハの分割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、表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハをストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面側からストリートに沿ってデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの溝を形成する溝形成工程と、
該溝形成工程が実施されたウエーハの表面に紫外線の照射によって硬化するアクリル系液状樹脂を塗布して該溝にアクリル系液状樹脂を充填するとともに保護フィルムを配設し、該保護フィルム側から紫外線を照射することによりアクリル系液状樹脂を硬化せしめるアクリル系液状樹脂硬化工程と、
該アクリル系液状樹脂硬化工程が実施されたウエーハの裏面を研削して裏面に該溝を表出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、
該ウエーハ分割工程が実施されたウエーハの裏面を環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着するウエーハ支持工程と、
該粘着テープの表面に貼着されたウエーハの表面から該保護フィルムとともに硬化したアクリル系樹脂を剥離する保護フィルム剥離工程と、を含み、
該溝形成工程によって形成される溝は、幅がデバイスの仕上がり厚さに相当する深さに対して１／２以上に設定されている、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
上記保護フィルムは、アクリル系樹脂フィルムからなっている。
また、上記保護フィルムは、アクリル系以外の樹脂フィルムからなり、表面にアクリル処理が施されている。
本発明によるウエーハの分割方法においては、ウエーハの表面側からストリートに沿ってデバイスの仕上がり厚さに相当する深さで幅がデバイスの仕上がり厚さに相当する深さに対して１／２以上に設定されている溝を形成し、ウエーハの表面に紫外線の照射によって硬化するアクリル系液状樹脂を塗布して溝にアクリル系液状樹脂を充填するとともに保護フィルムを配設し、該保護フィルム側から紫外線を照射することによりアクリル系液状樹脂を硬化せしめた後に、ウエーハの裏面を研削して裏面に溝を表出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割するので、溝が裏面に表出しても溝内にはアクリル系樹脂が硬化した状態で充填されているため、ウエーハが個々のデバイスに分割されてもデバイスは溝内に充填されているアクリル系樹脂によって拘束された状態が維持される。従って、各デバイスに微細な振動が発生することがなく、各デバイスが微細に振動することによる欠けの発生を防止することができる。
また、本発明によるウエーハの分割方法においては、ウエーハ分割工程が実施されたウエーハの裏面を環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着した後、ウエーハの表面から保護フィルムとともに硬化したアクリル系樹脂を剥離するので、溝に充填されているアクリル系樹脂も同時に除去することができる。
本発明によるウエーハの分割方法によって分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。 本発明によるウエーハの分割方法における切削溝形成工程を実施するための切削装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの分割方法における溝形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの分割方法のアクリル系液状樹脂硬化工程におけるアクリル系液状樹脂塗布工程の説明図。 本発明によるウエーハの分割方法のアクリル系液状樹脂硬化工程における保護フィルム配設工程の説明図。 本発明によるウエーハの分割方法におけるアクリル系液状樹脂硬化工程の説明図。 本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ分割工程の説明図。 図７に示すウエーハ分割工程が実施されたウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図。 本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ支持工程の説明図。 本発明によるウエーハの分割方法における保護フィルム剥離工程の説明図。
以下、本発明によるウエーハの分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１には、ウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ２は、例えば厚さが６００μmのシリコンウエーハからなっており、表面２ａには複数のストリート２１が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ２の表面２aには、格子状に形成された複数のストリート２１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２が形成されている。以下、この半導体ウエーハ２を個々の半導体デバイスに分割する方法について説明する。
半導体ウエーハ２を個々の半導体デバイスに分割するには、先ず半導体ウエーハ2の表面２ａに形成されたストリート２１に沿って所定深さ（各デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の溝を形成する（溝形成工程）。この溝形成工程は、図２に示す切削装置３を用いて実施する。図２に示す切削装置３は、被加工物を保持するチャックテーブル３１と、該チャックテーブル３１に保持された被加工物を切削する切削手段３２と、該チャックテーブル３１に保持された被加工物を撮像する撮像手段３３を具備している。チャックテーブル３１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない切削送り手段によって図２において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
上記切削手段３２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に支持された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２の先端部に装着された切削ブレード３２３を含んでおり、回転スピンドル３２２がスピンドルハウジング３２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印Aで示す方向に回転せしめられるようになっている。なお、切削ブレード３２３の厚みは、図示の実施形態においては３０μmに設定されている。従って、切削ブレード３２３によって切削される切削溝の幅は３０μmとなる。
図２に示す切削装置３によって溝形成工程を実施するには、チャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２の裏面２b側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ２をチャックテーブル３１上に吸引保持する。従って、チャックテーブル３１上に保持された半導体ウエーハ２は、表面２aが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル３１は、図示しない切削送り手段によって撮像手段３３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル３１が撮像手段３３の直下に位置付けられると、撮像手段３３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２の切削すべき切削領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段３３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート２１と、切削ブレード３２３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、切削領域のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ２に形成されている上記所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン２１に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。
以上のようにしてチャックテーブル３１上に保持されている半導体ウエーハ２の切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル３１を切削領域の切削開始位置に移動する。そして、図３の(a)で示すように半導体ウエーハ２の切削すべきストリート２１の一端（図３の(a)において左端）が切削ブレード３２３の直下より所定量右側に位置するように位置付ける（加工送り開始位置位置付け工程）。このようにして半導体ウエーハ２を加工領域の加工開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード３２３を矢印Aで示す方向に回転しつつ図３の(a)において２点鎖線で示す待機位置から下方に切り込み送りし、図３の(a)において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、図３の(a)に示すように切削ブレード３２３の外周縁の下端が半導体ウエーハ２の表面２a（上面）から例えば５０μm下方の位置に設定されている。なお、切削ブレード３２３の切り込み深さと切削ブレード３２３によって形成される溝の幅との関係は、溝の幅がデバイスの仕上がり厚さに相当する深さに対して１／２以上に設定されていることが望ましい。
次に、図３の(a)に示すように切削ブレード３２３を矢印Aで示す方向に所定の回転速度で回転しつつ、チャックテーブル３１を図３の(a)において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で加工送りする（溝形成工程）。この結果、図３の(b)および（c）に示すように半導体ウエーハ２には、ストリート２１に沿って深さが５０μmで幅が３０μmの切削溝２４が形成される。この溝形成工程を半導体ウエーハ２に形成された全てのストリート２１に沿って実施する。
上述した溝形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の表面に紫外線の照射によって硬化するアクリル系液状樹脂を塗布して溝２４にアクリル系液状樹脂を充填するとともに保護フィルムを配設し、該保護フィルム側から紫外線を照射することによりアクリル系液状樹脂を硬化せしめるアクリル系液状樹脂硬化工程を実施する。このアクリル系液状樹脂硬化工程を実施するには、先ず半導体ウエーハ２の表面に紫外線の照射によって硬化するアクリル系液状樹脂を塗布して溝２４にアクリル系液状樹脂を充填するアクリル系液状樹脂塗布工程を実施する。このアクリル系液状樹脂塗布工程は、実施形態においては図４の(a)に示すようにスピンコーター４によって実施する。図４の(a)に示すスピンコーター４は、吸引保持手段を備えたチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１の中心部上方に配置されたノズル４２を具備している。このスピンコーター４のチャックテーブル４１上に上述した溝形成工程が実施された半導体ウエーハ２の裏面側を載置し、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ２をスピンコーター４上に吸引保持する。従って、スピンコーター４上に保持された半導体ウエーハ２は表面２ａが上側となる。次に、チャックテーブル４１を矢印Bで示す方向に回転しつつノズル４２から紫外線の照射によって硬化するアクリル系液状樹脂５を半導体ウエーハ２の表面中心部に滴下することにより、アクリル系液状樹脂５が遠心力によって外周部まで流動し半導体ウエーハ２の表面２ａを被覆するとともに半導体ウエーハ２の表面に形成された溝２４に充填される。なお、アクリル系液状樹脂は、株式会社スリーボンドが製造販売している商品名「レジロック」を用いることができる。このようにアクリル系液状樹脂塗布工程を実施することにより、図４の(b)に示すように半導体ウエーハ２の表面２aにアクリル系液状樹脂５による被膜が形成されるとともに溝２４にアクリル系液状樹脂５が充填される。
次に、半導体ウエーハ２の表面２aに被覆されたアクリル系液状樹脂５による被膜の表面に保護フィルムを配設し、該保護フィルム側から紫外線を照射することによりアクリル系液状樹脂を硬化せしめるアクリル系液状樹脂硬化工程を実施する。即ち、図５の(a)および(b)に示すように半導体ウエーハ２の表面２aに被覆されたアクリル系液状樹脂５による被膜の表面に保護フィルム６を配設する（保護フィルム配設工程）。この保護フィルム６は、アクリル系液状樹脂と馴染みがよい同種材料からなるアクリル系樹脂フィルムを用いるか、アクリル系以外の樹脂例えばポリエチレンテレフタレート（PET）樹脂フィルムの表面（アクリル系液状樹脂被膜５と対向する面）にアクリル処理を施すことが望ましい。なお、アクリル処理は、株式会社タイルメントが製造販売している商品名「アクリルプライマー」を用いることができる。このように図示の実施形態においてはアクリル系液状樹脂と馴染みがよいアクリル系樹脂フィルムまたはアクリル処理した保護フィルム６を半導体ウエーハ２の表面２aに被覆されたアクリル系液状樹脂５による被膜の表面に配設することにより、保護フィルム６はアクリル系液状樹脂５による被膜との接着が良好となる。次に、図６の(a)に示すように保護フィルム６側から紫外線照射器７によって紫外線を照射する。この結果、図６の(b)に示すようにアクリル系液状樹脂５が硬化するとともに保護フィルム６の表面（下面）に強固に接着する。
上述したアクリル系液状樹脂硬化工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の裏面を研削して裏面に溝２４を表出させ、半導体ウエーハ２を個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程を実施する。このウエーハ分割工程は、図７に示す研削装置を用いて実施する。図７に示す研削装置８は、被加工物を保持するチャックテーブル８１と、該チャックテーブル８１に保持された被加工物の被加工面を研削する研削手段８２を具備している。チャックテーブル８１は、上面に被加工物を吸引保持し図７において矢印Cで示す方向に回転せしめられる。研削手段８２は、スピンドルハウジング８２１と、該スピンドルハウジング８２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル８２２と、該回転スピンドル８２２の下端に装着されたマウンター８２３と、該マウンター８２３の下面に取り付けられた研削ホイール８２４とを具備している。この研削ホイール８２４は、円板状の基台８２５と、該基台８２５の下面に環状に装着された研削砥石８２６とからなっており、基台８２５がマウンター８２３の下面に締結ボルト８２７によって取り付けられている。
上述した研削装置８を用いてウエーハ分割工程を実施するには、チャックテーブル８１の上面（保持面）に上述したアクリル系液状樹脂硬化工程が実施された半導体ウエーハ２の表面２aに貼着された保護フィルム６側を載置し、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル８１に保護フィルム６を介して半導体ウエーハ２を吸引保持する。従って、チャックテーブル８１上に保護フィルム６を介して吸引保持された半導体ウエーハ２は裏面２ｂが上側となる。このようにチャックテーブル８１上に半導体ウエーハ２を吸引保持したならば、チャックテーブル８１を矢印Cで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転し、研削手段８２の研削ホイール８２４を矢印Dで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転しつつ半導体ウエーハ２の裏面２ｂに接触せしめ、研削ホイール８２４を例えば１μm／秒の研削送り速度で下方に研削送りすることにより半導体ウエーハ２の裏面２ｂを研削し、その厚みを例えば５０μmに形成する。この結果、図８の(a)に示すように溝２４が裏面２ｂに表出する。この結果、半導体ウエーハ２は、個々のデバイスに分割される。このように溝２４が裏面２ｂに表出しても溝２４内にはアクリル液状系樹脂５が硬化した状態で充填されているので、半導体ウエーハ２が個々のデバイスに分割されてもデバイスは溝２４内に充填されているアクリル系樹脂によって拘束された状態が維持される。従って、各デバイスに微細な振動が発生することがなく、各デバイスが微細に振動することによる欠けの発生を防止することができる。
次に、上述したウエーハ分割工程が実施された半導体ウエーハ２の裏面を環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図９に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープTの表面に半導体ウエーハ２の裏面２bを貼着する。従って、粘着テープTの表面に貼着された半導体ウエーハ２の表面に装着されている保護フィルム６が上側となる。
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、粘着テープの表面に貼着されたウエーハの表面から保護フィルムとともに硬化したアクリル系樹脂を剥離する保護フィルム剥離工程を実施する。即ち、図１０に示すように環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に貼着された半導体ウエーハ２の表面に装着されている保護フィルム６を剥離する。このように保護フィルム６を剥離すると、保護フィルム６には硬化したアクリル系樹脂５が強固に接着しているので、半導体ウエーハ２の表面に被覆されるとともに溝２４内に充填されたたアクリル系樹脂５は保護フィルム６とともに剥離される。このとき、アクリル系樹脂が充填されている溝２４は上述したように幅がデバイスの仕上がり厚さに相当する深さに対して１／２以上に設定されていることにより、溝２４内に充填されたたアクリル系樹脂も容易に抜くことができる。このように半導体ウエーハ２の表面から硬化したアクリル系樹脂５が剥離すると、半導体ウエーハ２の表面および溝２４の壁面に付着したコンタミも除去される。なお、上述した保護フィルム剥離工程は、半導体ウエーハ２の裏面が貼着された粘着テープT側をチャックテーブル上に載置し、該チャックテーブル上に粘着テープTを介して半導体ウエーハ２を吸引保持した状態で実施することが望ましい。
２：半導体ウエーハ
３：切削装置
３１：切削装置のチャックテーブル
３２：切削手段
３２３：切削ブレード
４：スピンコーター
５：アクリル系液状樹脂
６：保護フィルム
７：紫外線照射器
８：研削装置
８１：研削装置のチャックテーブル
８２：研削手段
８２４：研削ホイール
F：環状のフレーム
T：粘着テープ

Claims (3)

  1. 表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハをストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、
    ウエーハの表面側からストリートに沿ってデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの溝を形成する溝形成工程と、
    該溝形成工程が実施されたウエーハの表面に紫外線の照射によって硬化するアクリル系液状樹脂を塗布して該溝にアクリル系液状樹脂を充填するとともに保護フィルムを配設し、該保護フィルム側から紫外線を照射することによりアクリル系液状樹脂を硬化せしめるアクリル系液状樹脂硬化工程と、
    該アクリル系液状樹脂硬化工程が実施されたウエーハの裏面を研削して裏面に該溝を表出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、
    該ウエーハ分割工程が実施されたウエーハの裏面を環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着するウエーハ支持工程と、
    該粘着テープの表面に貼着されたウエーハの表面から該保護フィルムとともに硬化したアクリル系樹脂を剥離する保護フィルム剥離工程と、を含み、
    該溝形成工程によって形成される溝は、幅がデバイスの仕上がり厚さに相当する深さに対して１／２以上に設定されている、
    ことを特徴とするウエーハの分割方法。
  2. 該保護フィルムは、アクリル系樹脂フィルムからなっている、請求項１記載のウエーハの分割方法。
  3. 該保護フィルムは、アクリル系以外の樹脂フィルムからなり、表面にアクリル処理が施されている、請求項１記載のウエーハの分割方法。
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