JP2006351599A - ダイシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通常のダイシングシートを用いてウェーハをダイシングするにあたり、ウェーハの外周部の不完全チップやチップサイズの小さなチップの場合に発生するチップ飛びを抑制することのできるダイシング方法を提供すること。
【解決手段】ウェーハＷを加熱し、加熱されたウェーハＷ及び環状のフレームＦを一方の面に粘着剤層Ｓ２を有するダイシングシートＳに貼着して、ウェーハＷをフレームＦにマウントするフレームマウント工程と、マウントされたウェーハＷを所定時間放置して、ダイシングシートＳの粘着剤が硬化するのを待つ待機工程と、待機工程の後にウェーハＷに溝加工又は切断加工を施すダイシング工程と、によってウェーハＷをダイシングするようにした。
【選択図】 図４

Description

本発明はダイシング方法に関するもので、特にダイシングシートを介して環状のフレームにマウントされたウェーハを個々のチップに分割するダイシング方法に関する。

半導体製造工程等において、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハは、プロービング工程で電気試験が行われた後、ダイシング工程で個々のチップ（ダイ、又はペレットとも言われる）に分割され、次に個々のチップはダイボンディング工程で部品基台にダイボンディングされる。ダイボンディングされた後はワイヤボンディングされ、ワイヤボンディングされた後は、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。

プロービング工程の後ウェーハは、図５に示すように、片面に粘着剤層が形成された厚さ１００μｍ程度の粘着シート（ダイシングシート又はダイシングテープとも呼ばれる）Ｓに裏面を貼り付けられ、剛性のある環状のフレームＦにマウントされる。ウェーハＷはこの状態でダイシング工程内、ダイシング工程ダイボンディング工程間、及びダイボンディング工程内を搬送される。

ダイシング工程では、ダイシングブレードと呼ばれる薄刃砥石でウェーハＷのストリートに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられている。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１０μｍ〜４０μｍ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ェーハＷに切込み、ウェーハＷを完全切断（フルカット）する。このときウェーハＷの裏面に貼られたダイシングシートＳは、表面から１０μｍ程度しか切り込まれていないので、ウェーハＷは個々のチップＴに切断されてはいるものの、個々のチップＴがバラバラにはならず、チップＴ同士の配列が崩れていないので全体としてウェーハ形状が保たれている。なお、このウェーハ形状が保たれたチップＴの集合体をも、便宜上ウェーハＷと称することとする。

ところで、ダイシング工程の後工程のダイボンディング工程では、分割されたチップＴをダイシングシートＳから剥離して部品基台にダイボンディングするため、ダイシングシートＳの粘着剤層の粘着力があまり強すぎると剥離し難くなる。そのためダイシング工程ではチップＴを保持することができ、ダイボンディング工程ではチップＴを容易に剥離できるような適度な粘着力を有した粘着剤が用いられている。

しかし、ウェーハＷの外周部の不完全チップ（三角チップとも言う）や、チップサイズの小さなチップＴの場合は接着面積が少ないのでダイシング時の保持力が不足し、チップＴが剥離して飛び散るいわゆるチップ飛びが発生することがある。このチップ飛びが発生するとウェーハ表面を傷つけたり、あるいはダイシングブレードを破損させたりする。

このため、ダイシングシートＳの表面に形成する粘着剤層として紫外線を照射することにより硬化して接着力が低下する紫外線硬化型接着剤を用い、紫外線照射前の初期粘着力を十分強いものにしてダイシング時のチップ飛びを防止し、ダイボンディング工程ではチップを剥離する前に粘着剤層に紫外線を照射して粘着力を弱める方法が行われている （例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２００２３４号公報

しかし、前述の特許文献１に記載されたような紫外線硬化型接着剤を用いたダイシングシートＳの場合、ダイシング時のチップ飛びは防止されるものの、ダイボンディング工程においてチップＴを容易に剥離するために紫外線照射装置が必要であり、また紫外線照射工程を追加することによる工程数の増加という不利益も有していた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハをダイシングするにあたり、通常のダイシングシートを用いてウェーハを環状のフレームにマウントした場合でも、ウェーハの外周部の不完全チップやチップサイズの小さなチップの場合に発生するチップ飛びを抑制することのできるダイシング方法を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転する薄刃砥石でウェーハに溝加工又は切断加工を施して前記ウェーハを個々のチップに分割するダイシング方法において、前記ウェーハを加熱し、該加熱されたウェーハ及び該ウェーハの外側に配置された環状のフレームを一方の面に粘着剤層を有するダイシングシートに貼着して、前記ウェーハを前記ダイシングシートを介して前記フレームにマウントするフレームマウント工程と、前記フレームにマウントされたウェーハを所定時間放置して、前記ダイシングシートの粘着剤が硬化するのを待つ待機工程と、前記待機工程の後に前記ウェーハに溝加工又は切断加工を施すダイシング工程と、によって前記ウェーハをダイシングすることを特徴とするダイシング方法を提供する。

また、請求項２に記載の発明は、回転する薄刃砥石でウェーハに溝加工又は切断加工を施して前記ウェーハを個々のチップに分割するダイシング方法において、前記ウェーハ及び該ウェーハの外側に配置された環状のフレームを一方の面に粘着剤層を有するダイシングシートに貼着して、前記ウェーハを前記ダイシングシートを介して前記フレームにマウントするフレームマウント工程と、前記フレームにマウントされたウェーハ又は前記ダイシングシートを加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後に前記ウェーハを所定時間放置して、前記ダイシングシートの粘着剤が硬化するのを待つ待機工程と、前記待機工程の後に前記ウェーハに溝加工又は切断加工を施すダイシング工程と、によって前記ウェーハをダイシングすることを特徴とするダイシング方法を提供する。

本発明によれば、ウェーハに貼付されるダイシングシートの粘着剤層が加熱されて軟化するので、ウェーハの貼着面の微細な凹凸に対する粘着剤の馴染みが良好になり、更に所定時間放置する待機工程によって粘着力が上昇する。ダイシング工程はこの待機工程の後に実施するので、ウェーハの外周部の不完全チップやチップサイズの小さなチップの場合に発生するチップ飛びを抑制することができる。

以上説明したように本発明のダイシング方法によれば、ダイシングシートの粘着剤層の
粘着力を上昇させることができ、ウェーハの外周部の不完全チップやチップサイズの小さなチップの場合に発生するチップ飛びを抑制することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るダイシング方法の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。

最初に、ダイシング装置についてその概要を説明する。図１は、ダイシング装置の外観を示す斜視図である。ダイシング装置１０は、複数のウェーハ等のワークが収納されたカセットを外部装置との間で受け渡すロードポート６０と、吸着部５１を有しワークを装置各部に搬送するワーク搬送手段５０と、ワークのアライメントや加工状態を評価するためにワークの表面を撮像する撮像手段８１と、加工部２０と、加工後のワークを洗浄し、乾燥させるスピンナ４０、及び装置各部の動作を制御するコントローラ９０等とから構成されている。

加工部２０は、ワークに溝加工や切断加工を行う部分である。加工部２０には、２本対向して配置され、先端に薄刃砥石（単に砥石又はダイシングブレードと称することがある。）２１Ａ、２１Ｂが取付けられる高周波モータ内臓型エアーベアリング式のスピンドル２２Ａと２２Ｂとが設けられており、どちらも３０，０００ｒｐｍ〜６０，０００ｒｐｍで高速回転されるとともに、互いに独立して図のＹ方向のインデックス送りとＺ方向の切込み送りとがなされる。また、ワークを吸着載置するワークテーブル２３がＺ方向の軸心を中心に回転可能に構成されているとともに、Ｘテーブル３０の移動によって図のＸ方向に研削送りされるように構成されている。

図２は、加工部２０の構造を示す斜視図である。図２に示すように、加工部２０には、先端に砥石２１Ａを取り付けるスピンドルシャフト２２ａを有したスピンドル２２Ａが保持ブロック２９Ａを介してＺテーブル２６Ａに吊下げ保持されている。

Ｚテーブル２６Ａは、Ｙテーブル２５Ａに設けられたＺガイド２８、２８に案内されて図示しないボールスクリューとステッピングモータによって切込み送り方向であるＺ方向に駆動される。

同様に、先端に砥石２１Ｂを取り付けるスピンドルシャフト２２ｂを有したスピンドル２２Ｂが保持ブロック２９Ｂを介してＺテーブル２６Ｂにスピンドル２２Ａと対向して吊下げ保持されている。

また、Ｚテーブル２６Ｂも、Ｙテーブル２５Ｂに設けられたＺガイド２８、２８に案内されて図示しないボールスクリューとステッピングモータによって切込み送り方向であるＺ方向に駆動される。

またＹテーブル２５Ａ、及びＹテーブル２５ＢはＹベース２４に設けられたＹガイド２７、２７に案内されて同じく図示しないボールスクリューとステッピングモータによってインデックス送り方向であるＹ方向に夫々独立して駆動される。

このＺ方向及びＹ方向の駆動では、どちらも図示しないリニアスケールからの位置信号によるフィードバック制御を行っており、スピンドル２２Ａ及びスピンドル２２Ｂは夫々Ｙ方向及びＺ方向に精密に駆動される。一方、研削送り方向であるＸ方向には、図示しないＸガイドとリニアモータによって駆動されるＸテーブル３０があり、上部にワークを載置するワークテーブル２３が組み込まれている。

ワークテーブル２３の上面はワークを吸着載置するために多孔質部材で形成されている。ワークテーブル２３はまた、θテーブル３１により図のθ方向に回転駆動されるようになっていて、基準位置（ＣＨ１位置）と９０度回転した位置（ＣＨ２位置）とに位置付けられる。

加工部２０ではこのような機構によって、前述したように、薄刃砥石２１Ａ、２１Ｂは夫々独立してＺ方向の切込み送りとＹ方向のインデックス送りとがなされ、ワークはＸ方向の研削送りとθ方向の回転送りとがなされる。

薄刃砥石２１Ａ，２１Ｂとして同種の砥石が用いられ、２本のラインを同時に切断してダイシング効率を上げるようになっているが、２本のエアーベアリング式のスピンドル２２Ａ、２２Ｂの夫々に別の砥石を取り付けて、特殊な加工を施すようにすることもできる。

ワークは、図５に示すように、ダイシングシートＳを介して環状のフレームＦにマウントされ、ダイシング装置１０に供給される。次いで、ワーク搬送手段５０によってワークテーブル２３に載置され、撮像手段８１によって表面のパターンが撮像され、図示しない画像処理装置によって画像処理されてアライメントされる。

アライメントされたワークＷは加工部２０で薄刃砥石２１Ａ、２１Ｂによってダイシングされ、ワーク搬送手段５０によってスピンナ４０に搬送され、ここでスピン洗浄及びスピン乾燥される。乾燥されたワークＷは、ワーク搬送手段５０によってロードポート６０にセットされたカセットに収納される。

次に、本発明のダイシング方法について説明する。先ずダイシングされるワークであるウェーハを、図３に示すような基材Ｓ１の片面に粘着剤層Ｓ２を有したダイシングシートＳを用いて環状のフレームＦにマウントし、図５に示すように、ダイシングシートＳを介してフレームＦと一体化する（フレームマウント工程）。

ダイシングシートＳの基材Ｓ１は、ＰＯ（ポリオレフィン）系、又はＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）系、或いはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系材料が用いられる。また、粘着剤層Ｓ２はアクリル系粘着剤が用いられており、チップＴの剥離時に紫外線照射や加熱等の工程を要しない通常のダイシングシートＳである。

このフレームマウント工程には、図４に示すようなフレームマウント装置７０を用いる。
フレームマウント装置７０は、図４に示すように、ベース板７１上に固定されたウェーハ昇温・吸着ステージ７２、フレーム吸着台７３、シート供給リール７４、シート巻取りリール７５、ガイドローラ７６、加圧ローラ７７、及びシート切断工具７８等で構成されている。

ウェーハ昇温・吸着ステージ７２は、ウェーハＷを吸着固定するとともに、ウェーハＷを所定温度に加熱する。フレーム吸着台７３は、載置されたフレームＦを吸着固定する。シート供給リール７４にはダイシングシートＳが粘着剤層Ｓ２側を外側にして巻回されており、ガイドローラ７６を経由してシート巻取りリール７５に巻き取られるようになっている。

加圧ローラ７７は、下方に押圧されるとともに横方向（図の白抜き矢印の方向）に移動してフレームＦ及びウェーハＷにダイシングシートＳを貼着する。また、シート切断工具７８は上下移動可能であるとともに、フレームＦの外周の内接円に沿って移動可能に構成され、ダイシングシートＳのフレームＦ外周外側の余分な部分を切除する。また、切除された余分なダイシングシートＳはシート巻取りリール７５に巻き取られる。

シート供給リール７４は上下方向に揺動可能に構成され、ウェーハＷ及びフレームＦを供給及び搬出する時は上方の退避位置に退避しており、ダイシングシートＳの貼着に従って図の白抜き矢印の方向に下降する。

なお、ダイシングシートＳが粘着剤層Ｓ２の表面にセパレートフィルムを有するタイプの場合は、シート巻取りリール７５の下方に図示しないセパレータ巻き取りリールを配置して、剥離されたセパレートフィルムを巻き取る。

フレームマウント工程では、ウェーハＷの回路パターンが形成された表側の面を下にしてウェーハ昇温・吸着ステージ７２に吸着し、フレームＳをフレーム吸着台７３に吸着する。次に、ウェーハ昇温・吸着ステージ７２でウェーハＷを加熱する。加熱温度は４０℃〜５０℃が好ましい。

ウェーハＷが４０℃〜５０℃に昇温した状態で加圧ローラ７７を作動させ、ダイシングシートＳをフレームＦ及びウェーハＷの裏面に貼着する。次いでシート切断工具７８を作動させ、フレームＦ外周外側の余分なダイシングシートＳを切除して、ウェーハＷをダイシングシートＳを介してフレームＳにマウントし、図５に示すような状態にする。

次に、ウェーハＷをダイシングシートＳごとフレームマウント装置７０から取り出し、所定時間自然放置する（待機工程）。この待機工程によって、ウェーハＷの裏面に貼着されたダイシングシートＳの粘着剤が硬化し、粘着力が上昇する。この待機工程でウェーハＷを放置する時間は、数時間から数日間が好ましいが、少なくとも１時間以上放置するのが望ましい。

待機工程の次に、フレームＦにマウントされたウェーハＷをダイシングシートＳごとダイシング装置１０のワークテーブル２３に吸着してダイシングし、個々のチップＴに分割する。ダイシングにあたって、前述したフレームマウント工程における加熱貼着、及び待機工程によってダイシングシートＳの粘着力が高められているので、接着面積が小さく剥離し易い小チップやウェーハＷの周縁の不完全チップ（三角チップ）でも、ダイシングシートＳから剥離されることがない。

このように、ダイシング工程におけるチップ飛びが防止されるので、剥離チップによる
ウェーハ表面に形成された回路パターンの損傷や、ダイシングブレード（薄刃砥石）２１Ａ、２１Ｂの破損が防止される。

なお、前述の実施の形態では、フレームマウント工程において、先ずウェーハＷを加熱し、その状態でダイシングシートＳを貼着したが、本実施の形態の変形例では以下の方法でダイシングする。

即ち、ダイシング前のフレームマウント工程では常温のままのウェーハＷにダイシングシートＳを貼着し、しかる後にウェーハＷ又はダイシングシートＳを所定温度に加熱する加熱工程を実行する。加熱温度は４０℃〜５０℃が好ましい。

次いで、このようにフレームＦにマウントされ加熱されたウェーハＷを待機工程にて数時間から数日間（少なくとも１時間以上が望ましい。）放置し、ダイシングシートＳの粘着力を高め、最後にウェーハＷをダイシングして個々のチップＴに分割する。

この変形例によるダイシング方法においても、チップ飛びが抑制され、剥離チップによるウェーハ表面の回路パターンの損傷や、ダイシングブレード（薄刃砥石）２１Ａ、２１Ｂの破損が防止される。

ダイシング装置を表す斜視図 ダイシング装置の加工部の構成を表す斜視図 ダイシングシートを表す断面図 フレームマウント装置を表す概念図 フレームにマウントされたウェーハを示す斜視図

符号の説明

１０…ダイシング装置、２１Ａ・２１Ｂ…薄刃砥石（砥石、ダイシングブレード）、Ｆ…フレーム、Ｓ…ダイシングシート、Ｓ２…粘着剤層、Ｔ…チップ、Ｗ…ウェーハ

Claims (2)

1. 回転する薄刃砥石でウェーハに溝加工又は切断加工を施して前記ウェーハを個々のチップに分割するダイシング方法において、
   前記ウェーハを加熱し、該加熱されたウェーハ及び該ウェーハの外側に配置された環状のフレームを一方の面に粘着剤層を有するダイシングシートに貼着して、前記ウェーハを前記ダイシングシートを介して前記フレームにマウントするフレームマウント工程と、
   前記フレームにマウントされたウェーハを所定時間放置して、前記ダイシングシートの粘着剤が硬化するのを待つ待機工程と、
   前記待機工程の後に前記ウェーハに溝加工又は切断加工を施すダイシング工程と、によって前記ウェーハをダイシングすることを特徴とするダイシング方法。
2. 回転する薄刃砥石でウェーハに溝加工又は切断加工を施して前記ウェーハを個々のチップに分割するダイシング方法において、
   前記ウェーハ及び該ウェーハの外側に配置された環状のフレームを一方の面に粘着剤層を有するダイシングシートに貼着して、前記ウェーハを前記ダイシングシートを介して前記フレームにマウントするフレームマウント工程と、
   前記フレームにマウントされたウェーハ又は前記ダイシングシートを加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の後に前記ウェーハを所定時間放置して、前記ダイシングシートの粘着剤が硬化するのを待つ待機工程と、
   前記待機工程の後に前記ウェーハに溝加工又は切断加工を施すダイシング工程と、によって前記ウェーハをダイシングすることを特徴とするダイシング方法。

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