JPWO2020100403A1 - プラズマダイシング用保護膜形成剤、及び半導体チップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
水溶性樹脂(A)と、吸光剤(B)と、溶媒(S)とを含むプラズマダイシング用保護膜形成剤において、熱重量測定において、500℃まで昇温した場合に80重量%以上の重量減少率を示す水溶性樹脂(A)を用いる。
Description
水溶性樹脂(A)の熱重量測定において、500℃まで昇温した場合の重量減少率が80重量%以上である、プラズマダイシング用保護膜形成剤である。
半導体ウエハー上に、第1の態様にかかる保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
半導体ウエハー上における保護膜を含む1以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
保護膜と、加工溝とを備える半導体ウエハーにプラズマを照射して、半導体ウエハーにおける加工溝の位置を切断することと、
を含む、半導体チップの製造方法である。
プラズマダイシング用保護膜形成剤は、水溶性樹脂(A)と、吸光剤(B)と、溶媒(S)とを含む。以下、プラズマダイシング用保護膜形成剤について、「保護膜形成剤」とも記す。
上記の保護膜と、上記の化合溝とを備える半導体ウエハーにプラズマを照射して、半導体ウエハーにおける加工溝の位置を切断することと、
を含む半導体チップの製造方法において、保護膜の形成に用いられる。
つまり、水溶性樹脂(A)は、500℃程度に加熱される際に、その大部分が分解し、消失される。
水溶性樹脂(A)は、保護膜形成剤を用いて形成される保護膜の基材である。水溶性樹脂の種類は、水等の溶剤に溶解させて塗布・乾燥して膜を形成し得、且つ熱重量測定において、500℃まで昇温した場合に80重量%以上の重量減少率を示す樹脂であれば特に制限されない。
水溶性とは、25℃の水100gに対して、溶質(水溶性樹脂)が0.5g以上溶解することをいう。
500℃まで昇温した場合の重量減少率が上記の範囲内である水溶性樹脂(A)を含む保護膜形成剤を用いる場合、保護膜中でレーザー光のエネルギーによる水溶性樹脂(A)の分解が良好に進行することから、レーザー光の照射により保護膜において良好に開口した加工溝を形成しやすい。
かかる水溶性樹脂(A)を用いる場合、レーザー光により与えられるエネルギー量が少なくとも、水溶性樹脂(A)が良好に分解しやすく、低出力のレーザーを照射する場合であっても、保護膜において良好に開口した加工溝を形成しやすい。
ビニル系樹脂としては、ビニル基を有する単量体の単独重合体、又は共重合体であって、水溶性の樹脂であれば特に限定されない。ビニル系樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール(酢酸ビニル共重合体も含む)、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリ(N−アルキルアクリルアミド)、ポリアリルアミン、ポリ(N−アルキルアリルアミン)、部分アミド化ポリアリルアミン、ポリ(ジアリルアミン)、アリルアミン・ジアリルアミン共重合体、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコールポリアクリル酸ブロック共重合体、及びポリビニルアルコールポリアクリル酸エステルブロック共重合体が挙げられる。
セルロース系樹脂としては、水溶性のセルロース誘導体であれば特に限定されない。セルロース系樹脂としては、メチルセルロース、エチルセルロース、及びヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
これらは、1種単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
保護膜形成剤は、保護膜にレーザー光のエネルギーを効率よく吸収させ、保護膜の熱分解を促進させる目的で、吸光剤(B)を含む。
吸光剤(B)としては、従来より、半導体ウエハーのダイシング加工において、レーザー光が照射される保護膜に配合されており、レーザー光の吸収能を有する材料であれば特に限定されない。
水溶性の吸光剤(B)を用いる場合、保護膜形成剤の保存安定性が高く、保護膜形成剤の保存中に、保護膜形成剤の相分離や吸光剤(B)の沈降等の不都合を生じることがないため、保護膜形成剤の良好な塗布性を長期間維持しやすい点でも有利である。
これらの中でも、4−アミノ桂皮酸、3−アミノ桂皮酸、2−アミノ桂皮酸、及びフェルラ酸が好ましく、4−アミノ桂皮酸、及びフェルラ酸がより好ましく、4−アミノ桂皮酸が特に好ましい。
保護膜形成剤は、水溶性樹脂(A)、及び吸光剤(B)以外にも、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、他の配合剤を含んでいてもよい。他の配合剤としては、例えば、防腐剤、及び界面活性剤等を用いることができる。
保護膜形成剤は、通常、水溶性樹脂(A)や吸光剤(B)を溶解させるために、溶媒(S)を含む。溶媒(S)としては、通常、水が使用される。
保護膜形成剤は、本発明の目的を阻害しない範囲で、溶媒(S)として、水とともに、有機溶剤を含んでいてもよい。
保護膜形成剤が含み得る有機溶剤の例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、アルキレングリコール、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート等が挙げられる。
アルキレングリコールとしては、エチレングリコール、及びプロピレングリコール等が挙げられる。アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテートとしては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及びプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等が挙げられる。
保護膜形成剤は、2種以上の有機溶剤を組み合わせて含んでいてもよい。
半導体チップの製造方法は、プラズマダイシングにより半導体ウエハーを切断することを含む方法である。
より具体的には、半導体チップの製造方法は、
半導体ウエハー上に、前述の保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
半導体ウエハー上における保護膜を含む1以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
保護膜と、加工溝とを備える半導体ウエハーにプラズマを照射して、半導体ウエハーにおける加工溝の位置を切断することと、
を含む方法である。
以下、保護膜を形成することについて「保護膜形成工程」とも記し、加工溝を形成することについて「加工溝形成工程」とも記し、半導体ウエハーにおけるストリートの位置を切断することを「切断工程」とも記す。
保護膜形成工程では、半導体ウエハー上に、前述の保護膜形成剤を塗布して保護膜が形成される。
半導体ウエハーの加工面では、半導体チップに相当する複数の領域が、ストリートによって区画される。
加工後の水洗による保護膜の除去が容易であることや、プラズマ照射に対する保護膜の十分な耐久性の点で、保護膜の膜厚は、典型的には、1μm以上100μm以下が好ましく、10μm以上100μm以下がより好ましい。30μm以上100μm以下がさらに好ましい。
ここで、半導体チップ22の、形状、及びサイズは特に限定されず、半導体チップ22の設計に応じて、適宜設定され得る。
加工溝形成工程では、半導体ウエハー2上における保護膜24を含む1以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、半導体基板20の表面20aが露出し、且つ半導体チップ22の形状に応じたパターンの加工溝が形成される。
レーザーは強度の点から波長100nm以上400nm以下である紫外線レーザーが好ましい。また、波長266nm、355nm等のYVO4レーザー、及びYAGレーザーが好ましい。
レーザー光の光源 :YVO4レーザー又はYAGレーザー
波長 :355nm
繰り返し周波数:50kHz以上100kHz以下
出力 :0.3W以上4.0W以下
加工送り速度 :1mm/秒以上800mm/秒以下
切断工程では、図7に示されるように、保護膜24と、加工溝25とを備える半導体ウエハー2にプラズマを照射される。そうすることにより、図8に示されるように半導体ウエハー2における加工溝25の位置が切断される。
具体的には、保護膜24で被覆された半導体ウエハー2において、上記の通り、加工溝25を形成した後、保護膜24と、加工溝25から露出する半導体基板20の表面20aとに対して、プラズマ照射を行うことにより、半導体ウエハー2が、半導体チップ22の形状に従って切断され、半導体ウエハー2が半導体チップ22に分割される。
プラズマ照射においてプラズマを生成させるために用いられるガスとしては、半導体ウエハー2の材質に応じて適宜選択される。典型的には、プラズマの生成にはSF6ガスが使用される。
また、所謂BOSCHプロセスに従い、C4F6又はC4F8ガス等の供給による側壁保護と、プラズマ照射による半導体ウエハー2のエッチングとを交互に行うことにより、半導体ウエハー2の切断を行ってもよい。BOSCHプロセスによれば、高アスペクト比でのエッチングが可能であり、半導体ウエハー2が厚い場合でも、半導体ウエハー2の切断が容易である。
実施例、及び比較例において、下記のWSR1〜WSR5を水溶性樹脂として用いた。表1に、下記の方法で測定された、熱重量測定において、500℃又は350℃まで昇温した場合の各水溶性樹脂の重量減少率を記す。
熱重量測定は、TG/DTA装置(示差熱−熱重量同時測定装置、(株)日立ハイテクサイエンス製、TG/DTA6200R)を用いて、以下の条件で行った。
測定温度:40℃〜500℃
昇温速度:10℃/分
雰囲気:空気(流量200NmL/分)
WSR2:ヒドロキシプロピルセルロース(HPC−SL(日本曹達製))
WSR3:ポリビニルピロリドン(PVP K15(東京化成製))
WSR4:水溶性ナイロン(AQナイロンA−90(東レ製))
WSR5:ポリビニルピロリドン(ピッツコールK−90(第一工業製薬製))
実施例、及び比較例において、下記のLB1、及びLB2を吸光剤として用いた。
LA1:フェルラ酸
LA2:4−アミノ桂皮酸
実施例及び比較例において、溶媒(S)中の有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)を用いた。
表1に記載の種類の水溶性樹脂(A)と、表1に記載の種類の数光剤(B)とを、表1に記載の固形分濃度となるように、表1に記載の組成の溶媒(S)に均一に溶解させて、各実施例、及び各比較例の保護膜形成剤を得た。
まず、Si基板上にスピンコート法によって保護膜形成剤を塗布した。塗布後に塗布膜を70℃で5分間乾燥させて、膜厚30μmの保護膜が形成された。
次いで、保護膜に、以下の条件でレーザー加工を行い、保護膜を除去して加工溝を形成した。
<レーザー加工条件>
レーザー波長:335nm
デフォーカス:−0.4μm
出力:0.3W
パルス周波数:100kHz
加工速度:100mm/s
パス数:3
○:溝の底の基板表面が完全に露出した
×:溝の底の基板表面が完全に露出できていない(残渣が残っている)
他方、熱重量測定において、500℃まで昇温した場合の重量減少率が80重量%未満である水溶性樹脂を用いた各比較例の保護膜形成剤を用いる場合、保護膜の所望する位置に、所望する形状のライン状の加工溝を形成できなかった。
また、実施例3、実施例11、及び実施例12の保護膜形成剤を用いる場合、やや開口部の形状が悪化していた。
20 :基板
21 :積層体
22 :半導体チップ
23 :ストリート
24 :保護膜
25 :レーザー加工溝
26 :切削溝
3 :スピンコーター
5 :環状のフレーム
6 :保護テープ
7 :レーザー加工装置
71 :レーザー加工装置のチャックテーブル
72 :レーザー光照射手段
Claims (8)
- 水溶性樹脂(A)と、吸光剤(B)と、溶媒(S)とを含み、
前記水溶性樹脂(A)の熱重量測定において、500℃まで昇温した場合の重量減少率が80重量%以上である、プラズマダイシング用保護膜形成剤。 - 前記水溶性樹脂(A)の質量と、前記吸光剤(B)の質量との総量に対する、前記吸光剤(B)の質量の比率が、1質量%以上40質量%以下である、請求項1に記載の保護膜形成剤。
- 前記水溶性樹脂(A)の質量と、前記吸光剤(B)の質量との総量に対する、前記吸光剤(B)の質量の比率が、5質量%以上20質量%以下である、請求項2に記載の保護膜形成剤。
- 前記水溶性樹脂(A)の熱重量測定において、350℃まで昇温した場合の重量減少率が10重量%以上である、請求項1〜3のいずれか1項に保護膜形成剤。
- 前記水溶性樹脂(A)が、ビニル系樹脂、及びセルロース系樹脂からなる群より選択される1種以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の保護膜形成剤。
- 膜厚が5μm以上50μm以下である保護膜の形成に用いられる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の保護膜形成剤。
- プラズマダイシングにより半導体ウエハーを切断する、半導体チップの製造方法であって、
前記半導体ウエハー上に、請求項1〜6のいずれか1項に記載の保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
前記半導体ウエハー上における前記保護膜を含む1以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、前記半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
前記保護膜と、前記加工溝とを備える前記半導体ウエハーにプラズマを照射して、前記半導体ウエハーにおける前記加工溝の位置を切断することと、
を含む、半導体チップの製造方法。 - 前記保護膜の膜厚が、5μm以上50μm以下である、請求項7に記載の半導体チップの製造方法。
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