JP2006229050A - レーザーダイシングによるウエハの個片化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイシング装置においてフルカットしたウエハを、チッピングを起こすことなくピックアップ可能にする。
【解決手段】本発明のウエハの個片化方法は、リング状のダイシングフレームに張設したダイシングテープにウエハの裏面を貼り付ける工程と、ウエハをダイシングフレームと共にレーザーダイシング装置のワークテーブル上に位置決め固定する工程と、ウエハをレーザーダイシングによってフルカットして複数のチップに個片化する工程と、フルカットしたウエハの表面に保護テープを貼り付ける工程と、ウエハをダイシングフレームと共にダイボンダまで搬送する工程と、ウエハの表面から保護テープを剥がす工程と、ダイシングテープをダイボンダのエキスパンド機能で展張させて個々のチップをピックアップ可能に離間させる工程とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置や電子部品等のチップをレーザーダイシングにより製造するためのウエハの個片化方法に関するものである。

従来、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウエハを個々のチップに分割するには、ダイシングブレードと呼ばれる砥石でウエハに研削溝を入れてウエハをカットするダイシング装置が用いられていた（特許文献１参照）。ダイシングブレードは、微細なダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。

このダイシングブレードを３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウエハに切込み、ウエハを完全切断（フルカット）又は不完全切断（ハーフカット或いはセミフルカット）していた。ハーフカットはウエハに厚さの半分程度切り込むカット方法で、セミフルカットは１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成するカット方法である。

このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウエハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウエハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる要因になっていた。

ダイシング工程におけるこのチッピングの問題を解決する手段として、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウエハの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウエハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップに分割するレーザーダイシングが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−０６４８５３号公報 特開２００２−１９２３６７号公報

ダイシングブレードを使用したウエハの個片化では、フルカット、ハーフカット又はセミフルカットのいずれかが選択的に採用されるが、いずれにしてもブレードの厚み分の隙間ができるのは避けられず、その分がウエハのロスとなると共に、研削排液の処理も必要である。これに対してレーザーダイシングでは、ウエハの内部に改質領域を形成してウエハを分割するため、分割面にまったく隙間が生じないのでウエハのロスがなく、研削排液も出ない。

ただし、レーザーダイシングでは次のような課題がある。すなわち、ダイサーのテーブル上でウエハをフルカットした場合、そのウエハをダイボンダまで搬送する間に、搬送に伴うわずかな応力発生ないし衝撃や振動等によって、ウエハの隣接するチップ相互が擦れ合う。この結果、ウエハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる。従って、従来のレーザーダイシングではダイサー上でウエハをハーフカットし、このハーフカットしたウエハをウエハが割れないように慎重にダイボンダまで搬送した後、ダイボンダのエキスパンド機能によりダイシングテープを展張してウエハを個々のチップに割断する必要があった。

しかし、割断によるチップの個片化では割れ応力の適正制御が難しく、複数のチップが繋がったまま残るいわゆる「２個付き不良」が発生しやすい。この「２個付き不良」は、近年のチップの小型化（１ｍｍ角以内）と相俟って割れ応力の適正制御がいっそう困難になってきたことから、かなりの高率で発生する傾向にあり、歩留まりの向上が課題となっていた。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ウエハをハーフカットと割断により個片化するのではなく、ダイシング装置においてフルカットしたウエハをチッピングを起こすことなく安全にダイボンダまで搬送し、ダイボンダのエキスパンド機能によりチップ相互を離間させピックアップ可能にすることにある。

前記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、リング状のダイシングフレームに張設したダイシングテープにウエハの裏面を貼り付ける工程と、前記ウエハをダイシングフレームと共にレーザーダイシング装置のワークテーブル上に位置決め固定する工程と、前記ウエハをレーザーダイシングによってフルカットして複数のチップに個片化する工程と、フルカットしたウエハの表面に保護テープを貼り付ける工程と、ウエハをダイシングフレームと共にダイボンダまで搬送する工程と、ウエハの表面から保護テープを剥がす工程と、ダイシングテープをダイボンダのエキスパンド機能で展張させて個々のチップをピックアップ可能に離間させる工程とを有することを特徴とする。
このように、フルカットしたウエハの表面に保護テープを貼り付けることにより、個片化したチップが搬送中に互いに衝突して損傷するおそれがなくなる。

また、請求項２記載の発明は、保護テープの接着層にＵＶ硬化性の粘着剤を使用するとともに、ウエハの表面から保護テープを剥がす工程において、前記保護テープ側からＵＶ照射を施して保護テープの剥離力を低減させることを特徴とする。
ＵＶ照射により保護テープの剥離力を低減させることにより、個片化されたチップがダイシングテープから浮き上がるのを確実に防止することができる。

また、請求項３記載の発明は、ウエハの表面から保護テープを剥がす工程において、前記ダイシングテープ側を真空吸着することを特徴とする。
ダイシングテープ側を真空吸着することにより、保護テープを剥がす際のダイシングテープの変形を抑制して個片化チップとの接着力が弱まるのを防止することができる。

ウエハをレーザーダイシングでフルカットしても、フルカット状態のウエハに保護テープを貼り付けるため、フルカット状態のウエハをダイボンダまで搬送しても、ウエハのチップ相互が擦れ合うことがなく、チッピングの発生を確実に防止することができる。ウエハから保護テープを剥がした後、ダイボンダのエキスパンド機能を利用してチップ相互を離間させることにより、各チップを隣接チップとの間でチッピングを生ずることなく一つずつ安全にピックアップすることができる。また、ダイボンダのエキスパンド機能による割断を使用しないため、１ｍｍ角以内の極小チップでも確実に個片化することができる。

以下に本発明の一実施形態を図１および図２に基づき説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明のウエハ個片化方法を概念的に図示したものである。図１（Ａ）はレーザーダイシング装置のウエハ搭載用チャックテーブル上にウエハＷを位置決め固定した状態を示す。ウエハＷは、その裏面が、リング状のダイシングフレーム１に張設したダイシングテープ２上に貼り付けられる。ダイシングテープ２はリング状のダイシングフレーム１の内側に適度の張力で張設される。ウエハＷの表面には多数の半導体装置や電子部品等が形成される。ウエハＷを個々のチップに分割することで多数の半導体チップが得られる。

レーザーダイシングは、ウエハＷの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射させ、ウエハＷ内部に多光子吸収による改質領域を形成してウエハＷを個々のチップに分割する。レーザーダイシングはフルカットダイシングとハーフカットダイシングがあるが、本発明はフルカットダイシングを行なう。

図１（Ｂ）はダイシング装置のウエハ搭載用チャックテーブル上でフルカットしたウエハＷの表面に保護テープ３を貼り付ける工程を示す。保護テープ３は、片面に接着層を形成した円形樹脂フィルムを使用する。ウエハＷの表面に接着層を形成すれば接着層なしの円形樹脂フィルムでも使用可能である。保護テープ３を貼り付ける際は、保護テープ３の表面を弾性ローラ４などを使用して適当な圧力をかける。これにより保護テープ３がウエハＷ表面に密着する。接着層用の接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤を使用可能である。また、テープの材質には、塩化ビニール、ポリオレフィンまたはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を使用することができる。

図１（Ｃ）は、保護テープ３を貼り付けたウエハＷをダイシングフレーム１と共にダイボンダまで搬送し、ダイボンダのエキスパンド機構に装着した状態を示す。この状態から各チップＣを浮き上がらせることなく慎重に保護テープ３を剥がしていく。その後、ダイボンダのエキスパンド機能を使用してダイシングテープ２を展張し、ウエハＷのチップ相互間に僅かな隙間を形成する。次に、各チップＣをダイボンダのピックアップ機構５を使用して順番に真空吸着してピックアップする。

なお、望ましくは、保護テープ３を剥がす際にチップＣが浮き上がらないように、ウエハＷの裏面に対するダイシングテープ２の接着力が、ウエハＷの表面に対する保護テープ３の接着力を上回るように、両方の接着力の大小関係を接着材料の選択等により適切に設定する。例えば、保護テープ３の接着剤にＵＶ（紫外線）硬化性の粘着剤を使用するとともに、ダイシングテープ２側下面を真空吸着可能な平面で吸着する方法を採用できる。この場合、保護テープ３側にＵＶ照射を施すことにより、保護テープ３の剥離力を低減し、チップＣをダイシングテープ２に確実に保持したまま、保護テープ３のみをスムーズに剥離させることができる。なお、ダイシングテープ２側を真空吸着することによりダイシングテープが上向き凸状に変形するのを抑制することができ、これによりダイシングテープ２と個片化チップＣとの接着力が弱まるのを防止する。

ここで、ＵＶ硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、メラミン、エポキシ、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、もしくはトリアジン系アクリレート等などの熱硬化性樹脂、もしくはこれらにラジカル重合性不飽和単量体、開始剤等を加え紫外線硬化性としたもの等を使用することができる。これらの材料は単独であるいは混合して用いても良いし、１層だけではなく多層膜にして用いても良い。なお、紫外線で硬化させる代わりに、電子線を使用して硬化させることもできる。

また、このような接着力の大小関係は設定しないで、別法として、保護テープ３の表面をブレード状押さえ部材で押さえながら、ブレード状押さえ部材をその縁に直角な方向に移動させ、この移動に伴ってブレード状押さえ部材を追いかけるようにして保護テープ３を順次剥がしていくようにしてもよい。このようにすれば、保護テープ３を剥がす力をブレード状押さえ部材の縁近傍に集中させることができ、チップＣにあまり負荷をかけないで保護テープ３を確実に剥がすことができる。また、前記接着力の大小関係の設定と共に、ブレード状押さえ部材を使用してチップの浮き上がりをより確実に防止するようにしてもよい。

図２は前述したウエハＷの個片化方法をブロックダイヤグラム形式でまとめたものである。ステップＳ１からステップＳ８を実行し、最終的にウエハをチップに個片化してリードフレームなどに搭載する。ステップＳ１は、ダイシングテープ２に対するウエハＷの貼り付けである。ステップＳ２は、レーザーダイシング装置におけるウエハの位置決めである。ステップＳ３で、レーザーダイシング装置でウエハをフルカットする（図１（Ａ）参照）。レーザー光は、レーザーダイシング装置のレーザーヘッドからウエハ上に照射される。レーザー光の集光点をウエハの厚さ方向内部に設定すると、ウエハの表面を透過したレーザー光は集光点でエネルギーが集中され、ウエハ内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域を形成する。この改質領域をウエハの厚さ方向のほぼ全体に形成することでウエハＷがフルカットされる。このフルカットでは、ウエハが確実に個々のチップに分割されるので、ハーフカットと割断を順番に組み合わせた従来の個片化方法で問題となっていた「２個付き不良」は、本発明ではチップサイズの大小に関わりなくまったく発生する余地がない。ステップＳ４はフルカットしたウエハの表面に対する保護テープの貼り付け工程である。ステップＳ５は保護テープを貼り付けたウエハをダイボンダまで搬送する搬送工程である。ステップＳ６はダイボンダにおいてウエハの表面から保護テープを剥がす工程である。ステップＳ７は表面から保護テープを剥がしたウエハをダイシングテープをエキスパンドする工程である。この工程によりフルカットしたウエハの個々のチップ間に隙間ができる。ステップＳ８は隙間ができたチップを一つずつピックアップ機構でピックアップしてリードフレームに搭載する工程である。

（Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）は、本発明のウエハの個片化方法を段階的に示すウエハの斜視図である。 本発明のウエハの個片化方法を示すブロックダイヤグラムである。

符号の説明

１ ダイシングフレーム
２ ダイシングテープ
３ 保護テープ
４ 弾性ローラ
５ ピックアップ機構
Ｃ チップ
Ｗ ウエハ

Claims (3)

1. リング状のダイシングフレームに張設したダイシングテープにウエハの裏面を貼り付ける工程と、
   前記ウエハをダイシングフレームと共にレーザーダイシング装置のワークテーブル上に位置決め固定する工程と、
   前記ウエハをレーザーダイシングによってフルカットして複数のチップに個片化する工程と、
   フルカットしたウエハの表面に保護テープを貼り付ける工程と、
   ウエハをダイシングフレームと共にダイボンダまで搬送する工程と、
   ウエハの表面から保護テープを剥がす工程と、
   ダイシングテープをダイボンダのエキスパンド機能で展張させて個々のチップをピックアップ可能に離間させる工程とを有することを特徴とするレーザーダイシングによるウエハの個片化方法。
2. 前記保護テープの接着層にＵＶ硬化性の粘着剤を使用するとともに、ウエハの表面から保護テープを剥がす工程において、前記保護テープ側からＵＶ照射を施して保護テープの剥離力を低減させることを特徴とする請求項１記載のレーザーダイシングによるウエハの個片化方法。
3. ウエハの表面から保護テープを剥がす工程において、前記ダイシングテープ側を真空吸着することを特徴とする請求項１または２記載のレーザーダイシングによるウエハの個片化方法。

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