JP2006024586A - 半導体ウエーハの切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２５〜１００μｍの極薄の半導体ウエーハのパターンが刻まれた表面側にチッピングを発生させずにチップを個片化する半導体ウエーハの切断方法を提供。
【解決手段】ウエーハ１の表面側３ａに保護テープ５を貼り、ウエーハの裏面２ｂを加工して本体厚みを２５μｍ以上１００μｍ以下に加工した後、保護テープを貼り付けたまま加工された裏面２ｃにストリート４に沿った微少溝８を設け、微少溝を起点にブレーキングし、チップ１５に分断する。微少溝断面はＶ字状とし、微少溝の端部には、ウエーハ外縁部２ｄから１〜２ｍｍ離隔した切り上がり部８ａを形成する。微少溝の深さは、加工された厚みの１０％以上２５％以下とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、近年要求が増している薄厚の半導体ウエーハの裏面研削から半導体ウエハーの切断方法に関する。特に、半導体ウエーハの本体厚みが２５〜１００μｍの極薄ウエーハに適し、さらにはパターン面とストリートの差が１００μｍを超えるようなハイバンプ品と呼ばれる半導体ウエーハの切断方法に関する。

ＩＣ等の集積回路は８インチや１２インチ等の薄厚のほぼ円盤状の半導体ウエーハの表面に多数の回路パターンを形成した後、ウエーハの裏面を加工して本体を薄くし、その後回路パターン間に設けられたストリートに沿って半導体ウエーハを切断しそれぞれの所定のパターンを有するウエーハチップとして得られる。

かかる半導体ウエーハの切断は、例えば特許文献１においては、表面にパターンが形成された半導体ウエーハの表面を上にして、リングフレームと貼り付けてウエーハマウントフレームを作成し、その後ダイシング装置のチャックテーブルに保持し、ダイシング装置の回転ブレード等により半導体ウエーハのカットライン（ストリート）に沿って回転ブレードによりウエーハを切断する所謂ダイシングが紹介されている。さらに、このダイシング方法には、ダイシングの深さがウエーハの本体より大であってダイシング用粘着テープまで切り込むフルカット法と、ダイシングの深さがわずかに小さいセミフルカット法とがある。しかし、ウエーハの大口径化によりウエーハ裏面での薄厚化加工装置やダイシング装置の大型化等が生じる。また、ウエーハの表面を上にしてダイシングすると切削紛（コンタミ）によるボンディングパットの汚染が心配されるという問題があった。

そこで、特許文献１においては、パターンが形成された半導体ウエーハの表面に粘着シート貼り付ける工程、粘着シートを貼り付けた状態の半導体ウエーハの裏面に薄型加工を施す工程、次いで粘着シートを貼り付けた状態の半導体ウエーハにダイシングを行う工程とすることが開示されている。

しかし、ダイシングにおいては、例えば裏面側から回転ブレード等により切断を行うと表面側にチッピングという細かい欠けが生じチップの強度を低下させ、さらには表面側のパターン部の損傷をまねくという問題があった。そこで、特許文献２のように、半導体ウエーハを透過する赤外光によって裏面側からパターンを認識してアライメントを実施し、ウエーハの表面側又は裏面側にストリートに沿ってＶ溝型の表面溝を施し、Ｖ溝型表面溝の反対側から通常のフルカット又はハーフ（セミ）カットのダイシングをする。さらには両面にＶ溝型表面溝を形成し、表面溝間をさらにフル又はセミカットのダイシングをすることが考えられる。なお、特許文献２には、ウエーハの本体、表面溝の深さ等についての形状、寸法等の具体的な記載はない。

また、特許文献３においては、近年はＩＣカード用としてさらなるＩＣチップの薄型化が要求され、半導体ウエーハの本体厚みが３０〜１５０μｍ（さらには２５〜１００μｍ）という薄いものが要求されている。このような薄いウエーハは搬送時に破損し易く、また、薄厚加工時にウエーハ表面に粘着シートを貼り、ダイシング時にウエーハ裏面に粘着シートを張る方法では粘着シートを張り替える問題もある。そこで、搬送時の破損を防ぐためウエーハ径よりも大きいサイズの粘着保護フィルムを貼付し、これをウエーハ径より大きいサイズの環状フレームに貼着して薄厚化加工し、薄厚化加工後、環状フレームごとダイシング装置に載置し、裏面からダイシングするようにしている。
特開２００２−７５９２０号公報 特開平７−７５９５５号公報 特開２０００−２１６１２３号公報

このように、ウエーハの本体厚みが２５〜１５０μｍと薄くなると、特許文献２のようなダイシング時のピッチングを防ぐために面取り加工としてのＶ溝型の表面溝は実質上加工できない。また、表面溝を加工したとして、半導体ウエーハの裏面からＶ溝型の表面溝を入れた後、半導体ウエーハの表側からフル又はセミカットダイシングを実施するため、テープの貼り替えを実施する必要があるが、テープ貼り替え時にウエーハが非常に破損しやすく実用的でない。又、表面側からのダイシングでは、切削紛（コンタミ）によるボンディングパットの汚染が心配されるという問題があった。

一方、特許文献１、３に記載された方法では、半導体デバイスの裏面研削後にテープを貼り替えずにそのまま裏面側よりフルカットダイシングを実施することで、保護テープの貼り替えでのウエーハの破損を無くし、半導体ウエーハの表面側への切削紛（コンタミ）の付着を防止している。しかし、、半導体ウエハ表面のパターン面とブレードが通過するストリートとでは段差があり、保護テープ（粘着テープ）はパターン表面に接着されているが、ストリート部は保護テープによって支持されていない。従って、半導体ウエーハをフルカットダイシングすると、ブレードが通過するストリート部は浮いており、パターン面を柱とした両持ち梁の状態となっているため、ウエハ裏面からのフルカットダイシングではウエハの表面側にブレードが抜けるようにされ、ウエーハの表面側に開き方向の応力を与えることとなる為、表面側にチッピングが発生し易く、歩留まりが低下するという問題があった。この傾向は近年増加しつつある、ウエーハ表面（ストリート）とパターン面との差が１００μｍを超えるようなのパターンが厚い（ハイバンプ品）チップの場合、更に顕著になる。

また、裏面より、半導体ウエーハをセミカットダイシングする場合、極薄のウエーハではダイシングの深さはウエーハ本体よりわずかに小さくされるので、非切断部の本体は非常に小さいものとなり、簡単にウエーハが割れてしまう。特にこの場合はウエーハの表面からわずか深い位置、即ちダイシング深さの頂点からウエーハ内部の水平方向に亀裂が入り、表面側が剥離してしまうという問題があった。さらに、ウエーハの外周側の周辺部は、ダイシング時にウエハは片持ち状態となる為、切断部が振動し更にチッピングが増大するという問題があった。

かかる問題点に鑑みて本発明の課題は、例えば２５〜１００μｍの極薄の半導体ウエーハのパターンが刻まれた表面側に切削紛（コンタミ）を侵入させずにチップに個片化するとともに、極薄の半導体ウエーハのパターンが刻まれた表面側にチッピングを発生させずにチップに個片化する半導体ウエーハの切断方法を提供することである。

本発明においては、表面にパターンが形成された半導体ウエーハの表面側に保護テープを貼り、前記半導体ウエーハの裏面を加工して前記半導体ウエーハの本体厚みを２５μｍ以上１００μｍ以下になるよう薄く加工した後、前記保護テープを貼り付けたまま前記半導体ウエーハの裏面にストリートに沿った微少溝を設け、前記微少溝を起点に前記半導体ウエーハを微少溝に沿ってブレーキングし、前記半導体ウエーハをチップに分断するようにした半導体ウエーハの切断方法を提供することにより前述した課題を解決した。

即ち、裏面研削によりウエーハ本体厚みが２５〜１００μｍに加工された極薄の半導体ウエーハの切断にダイシングによる切断を用いずに、裏面からストリートに沿って加工した微少溝を起点にし、ブレーキング（ひき割り、押し割り等の手段による割断）によりウエーハを切断しチップに個片化するようにした。本体厚みが２５〜１００μｍ程度の極薄の半導体ウエーハでは、微少溝を起点にしても割れ方向が大きくずれることがなく、従来の本体のウエーハのダイシングによる切断とほぼ同様な切断ができる。また、フルカットダイシングのようにブレードが半導体ウエーハのパターンが刻まれた表面側に抜けたり、ブレードが抜ける際の開放方向の応力がウエーハの表面にかからないため、チッピングの発生を防止できる。また、セミカットダイシングのように亀裂がはいることがないため、剥離や欠けがない。なお半導体ウエーハの本体が２５μｍ未満では微少溝加工が困難であり、１００μｍ超でも切断は可能であるが、１００μｍ超ではブレーキング時の割れ方向が一定せずまた、大きくずれることもある。そこで、半導体ウエーハの本体を２５〜１００μｍに加工されたものに限定した。

また、請求項２に記載の発明においては、前記微少溝は、断面がＶ字状とされ、前記微少溝の端部は、前記半導体ウエーハのウエーハ外縁部から離隔した切り上がり部が形成されているものとした。微少溝の断面をＶ字状とすることによりＶ字の底部から割れが入りやすくなり安定して割ることができる。また、ウエーハの外周部で切り上がり部を設けたので、半導体ウエーハの支持が片持梁状となる外縁部での加工がないので、加工振動が少なく、異常割れやチッピングの発生がない。なお、微少溝は非常に小さいためＶ字溝の先端部はブレードの砥石先端部の精度により定まる。また、最小の形状としては砥石の粒度によってきまることはいうまでもない。

この切り上がり部の先端部とウエーハ外縁部からの距離が大きいと、ブレーキング時に割れ方向が定まらなくなり、小さいと振動が発生し易くなる。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記切り上がり部の先端部の位置は前記半導体ウエーハのウエーハ外縁部から１ｍｍ以上２ｍｍ以下の距離となるようにした。１ｍｍ未満では振動が大きく２ｍｍ超では割れ方向が安定しない。

裏面に加工された微少溝は微少溝を基点としてストリートに沿って、表面に向かって真っ直ぐに割れるのが好ましい。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記微少溝の深さは、薄く加工された前記半導体ウエーハの本体の厚みの１０％以上２５％以下とした。１０％未満では浅すぎて亀裂が入りにくく、割れの方向が定まらない。２５％超では微少溝加工時に亀裂が入ってしまいセミダイシングのような割れやチッピングが生じる可能性が高いからである。なお、微少溝深さは、加工及び割れ発生のためには絶対値で５μｍが必要であり、より好ましくは５μｍ以上、本体厚みの２０％以下がよい。

かかる方法は、前述した特許文献１と同様に表面に貼付された保護テープを貼ったまま、さらに固定装置に固定したまま加工するのがよい。そこで、請求項５に記載の発明においては、前記保護テープ側を固定装置に固定し、前記半導体ウエーハの裏面加工の後、前記保護テープ側を固定したままの状態で前記半導体ウエーハの裏面にストリートに沿った微少溝加工を施し、さらにブレーキングを行う半導体ウエーハの切断方法を提供するものとなった。

本発明によれば、極薄の半導体ウエーハの切断にダイシングによる切断を用いずに、裏面からストリートに沿って加工した微少溝を起点にして、ブレーキングによりウエーハを切断しチップに個片化する半導体ウエーハの切断方法としたので、ダイシングのようなチッピングや剥離、欠けが防止でき、極薄の半導体ウエーハの歩留まりを向上させ、生産効率の高い半導体ウエーハの切断方法を提供するものとなった。また、表面側の保護テープ等をそのままとし、裏面から加工するので、半導体ウエーハの表面側に切削屑（コンタミ）が侵入することがないため、切削屑によるボンディングパットの汚染も防止される。また、本体が２５〜１００μｍ程度の極薄の半導体ウエーハの分断を効率よく実施できるものとなった。また、かかる半導体ウエーハの切断方法においては、ウエーハ表面に形成されたパターンの高さが高いほど効果的であり、この傾向は近年増加しつつある、ウエーハ表面（ストリート）とパターン面との差が５０〜１５０μｍ、あるいはこれを超えるようなパターンが厚い（ハイバンプ品）チップを歩留まりよく分離切断できるようになった。

また、請求項２に記載の発明においては、微少溝断面をＶ字状とし、微少溝の端部にウエーハ外縁部から離隔した切り上がり部を形成し、Ｖ字の微少溝底部を起点として容易に確実に安定して割れを生じさせるので、きれいな割れ面を有し、形状のバラツキもすくなく、歩留まりの良いチップを提供する。さらに、切り上がり部を設け、外縁部での加工をなくすことにより、加工振動を減らし、異常割れやチッピングを防止したので、全体の歩留まりが向上し、さらに外縁部のチップの歩留まりも向上する。さらに、請求項３に記載の発明においては、切り上がり部の先端部と外縁部との距離を１ｍｍ以上２ｍｍ以下とし、振動、割れを防ぐようにしたので、エッジ部のチッピングやチッピングによって発生する大きな研削紛の加工部への巻き込みによるチップ裏面部の欠けを防止するものとなった。

また、請求項４に記載の発明においては、微少溝の深さをウエーハの本体の厚みの１０％以上２０％以下とし、容易に確実にブレーキングできるようにし、さらに割れやチッピングを防止するものとなった。

かかる微少溝とブレーキングによるチップへの分断は、特許文献１と同様に表面に貼付された保護テープを貼ったまま、裏面加工、微少溝加工、ブレーキングを行う半導体ウエーハの切断方法としたので、装置を大きくすることがなく、取扱も容易で、歩留まりの高い極薄の半導体ウエーハのチップへの分断を可能とするものとなった。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す半導体ウエーハの裏面研削から個片化までの側面から見た工程を示す工程図、図１の（ａ）は裏面加工前、（ｂ）は保護テープを貼付時、（ｃ）は裏面研削工程、（ｄ）は、スクライビング（微少溝）加工工程、（ｅ）は切断工程を示す側面図、図２は図１の（ｄ）に示す半導体ウエーハのスクライビング（微少溝）加工工程後の半導体ウエーハを裏面側から見た平面図である。図１（ａ）に示すように、表面にパターンが形成された半導体ウエーハ１は、１２インチのウエーハ本体２、ウエーハ本体の表面２ａにパターンが形成されたパターン部３、パターン部間にあるストリート４からなっている。この半導体ウエーハをチップとするためには、ウエーハ本体厚みを所定の厚みに加工し、その後、各チップ片に分断する。このものはハイバンプ品であり、ウエーハ本体表面２ａ（ストリート４）とパターン面（パターン部の表面）３ａとの差ｈが１００μｍとされている。

図１（ｂ）に示すようにまず半導体ウエーハ１の表面、即ちパターン部３の表面３ａに保護テープ５を貼付する。次に図１（ｃ）に示すように、平面研削及びダイシング装置の吸着盤６に半導体ウエーハの裏面２ｂを上にして、保護テープ４を吸着させ半導体ウエーハ１を固定する。固定した状態でウエーハ本体の裏面２ｂを研削、研磨し、加工面２ｃでのウエーハ本体の厚みｔが所定寸法５０μｍになるように加工する。そのままの状態で、図１（ｄ）に示すように、円盤状の外周先端が断面Ｖ溝形状のブレード（外周刃砥石）により断面Ｖ字状の微少溝８を格子状に加工する。微少溝深さは１０μｍ（本体厚みｔの２０％）である。このとき、図２に示すように、微少溝の端部に切り上がり部８ａが形成されるように加工し、さらに、切り上がり部の先端がウエーハ本体２の外縁部２ｄとの距離ｓが２ｍｍとなるように加工する。

図２に示す状態において、もし、切り上がり部８ａを設けない場合は、図１（ｄ）（ｅ）に示す部分のエッジ９が欠けたり、振動し、加工精度を悪化させる原因となる。これに対して、本発明の実施の形態では、切り上がり部８ａの先端とウエーハ本体外縁部２ｄとは２ｍｍの間隔を置いているので、加工中での振動の発生や欠けが防止される。従ってこの状態で、割れ等の発生もなく分割精度も高い。また、微少溝８の深さは５０μｍ厚のウエーハ本体に対し１０μｍであるので、チッピングや割れの発生はない。

図２に示す裏面及び微少溝を加工された半導体ウエーハはの切断（分断・割断）は非常に簡単に行える。即ち、図１（ｅ）に示すように、吸着盤６による保護テープ５の吸着をやめて、保護テープ５の両端を軽く引っ張ると微少溝８を起点にして、ウエーハ表面２ａに向かって亀裂１０が発生し、パターン部が分離される。即ちひき割りによるブレーキングが行われる。これにより容易にチップに分断できるのである。なお、テープによるひき割りができないエッジ９等については、折り割によるブレーキングを行い微少溝８を起点にして、ウエーハ表面２ａに向かって亀裂１１を発生させ分離する。なお、保護テープ５の延伸の他に、微少溝８上あるいは近傍を加圧する等により半導体ウエーハにストレスを与えることにより、微少溝８を起点として半導体ウエーハの劈開面に沿って割断されチップに個片化される。

本実施の形態によれば、５０μｍという極薄のウエハー本体厚みの半導体ウエーハを１０μｍという微少溝を加工するだけで容易にチップに分断でき、チッピング、剥離、割れがなく歩留まりの良い半導体チップを得られる。このように本発明によれば、極薄の半導体チップの製造が容易になり、ＩＣ利用製品のさらなる小型化に貢献するものとなった。なお、保護テープの種類、接着剤、粘着剤の種類、平面研削及びダイシング装置、吸着盤（固定装置）、微少溝付けのアライメント方法等については前述した特許文献に記載されているような従来のものと同様であるので説明を割愛する。

本発明の実施の形態を示す半導体ウエーハの裏面研削から個片化までの側面から見た工程を示す工程図である。 図１の（ｄ）に示す半導体ウエーハのスクライビング（微少溝）加工工程後の半導体ウエーハを裏面側から見た平面図である。

符号の説明

１ 半導体ウエーハ
２ａ ウエーハ本体表面
２ｂ 半導体ウエーハの裏面（加工前）
２ｃ 半導体ウエーハの裏面（加工後）
２ｄ ウエーハ外縁部
３ パターン（部）
３ａ 半導体ウエーハの表面（パターン部の表面）
４ ストリート
５ 保護テープ
６ 固定装置（吸着盤）
８ 微少溝
８ａ 切り上がり部
１５ チップ
ｓ 切り上がり部先端とウエーハ外縁部の距離
ｔ 半導体ウエーハの本体厚み

Claims (5)

1. 表面にパターンが形成された半導体ウエーハの表面側に保護テープを貼り、前記半導体ウエーハの裏面を加工して前記半導体ウエーハの本体厚みを２５μｍ以上１００μｍ以下になるよう薄く加工した後、前記保護テープを貼り付けたまま前記半導体ウエーハの裏面にストリートに沿った微少溝を設け、前記微少溝を起点に前記半導体ウエーハを微少溝に沿ってブレーキングし、前記半導体ウエーハをチップに分断するようにしたことを特徴とする半導体ウエーハの切断方法。
2. 前記微少溝は、断面がＶ字状とされ、前記微少溝の端部は、前記半導体ウエーハのウエーハ外縁部から離隔した切り上がり部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエーハの切断方法。
3. 前記切り上がり部の先端部の位置は前記半導体ウエーハのウエーハ外縁部から１ｍｍ以上２ｍｍ以下の距離とされていることを特徴とする請求項２記載の半導体ウエーハの切断方法。
4. 前記微少溝の深さは、薄く加工された前記半導体ウエーハの本体の厚みの１０％以上２５％以下であることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の半導体ウエーハの切断方法。
5. 前記保護テープ側を固定装置に固定し、前記半導体ウエーハの裏面加工の後、前記保護テープ側を固定したままの状態で前記半導体ウエーハの裏面にストリートに沿った微少溝加工を施し、さらにブレーキングを行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の半導体ウエーハの切断方法。
   

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