JP6052304B2 - エキスパンド方法、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 - Google Patents
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Description
第1の実施形態は、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムを分割予定ラインに沿って切断し、チップに分割し、チップの間隔を広げるためのエキスパンド方法に関する。
図1に示すように、まず、分割予定ライン4に沿って改質部5が形成された半導体ウエハ1、ダイボンディングフィルム2、及びダイシングテープ3を有する積層体6を用意する(工程(I))。積層体6を得る方法としては、従来公知の方法を適用することが可能である。積層体6を得る方法の例を以下に示す。
(A)半導体ウエハ:シリコンウエハ(厚さ75μm、外径12インチ(300mm))
(B)レーザ光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10−8cm2
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:20μJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ倍率:50倍
NA:0.55
レーザ光波長に対する透過率:60パーセント
(D)半導体ウエハが載置される載置台の移動速度:100mm/秒
次に、積層体6が冷却された状態でダイシングテープ3を引き伸ばす(工程(IIA))。「積層体が冷却された状態」とは、積層体の温度が室温より低い温度にある状態をいう。引き伸ばしを、積層体を冷却しながら行うか否かは問題とならない。積層体を予め冷却した後にダイシングテープを引き伸ばしても、また、積層体を冷却しながらダイシングテープを引き伸ばしてもよい。
工程(IIA)の後に、引き伸ばしたダイシングテープ3を緩める(工程(IIB))。「ダイシングテープを緩める」とは、工程(IIA)においてダイシングテープに加えられた外力を小さくすること、又は、無くすことをいう。
その後、積層体6が冷却された状態でダイシングテープ3を引き伸ばし、半導体ウエハ1及びダイボンディングフィルム2を分割予定ライン4に沿ってチップ7に分割し、チップ7の間隔を広げる(工程(IIC))。「積層体が冷却された状態」とは、上述の工程(IIA)における状態と同様の状態をいう。また、工程(IIA)と同様に、ダイシングテープの引き伸ばしは、ダイシングテープに外力を加えることにより行われるが、その方法は特に限定されない。外力は、ダイシングテープが面方向に引き伸ばされるように加える。本工程において、通常は、ダイシングテープを放射状に引き伸ばす。
(1)引き伸ばし前のダイシングテープ3の中心Oからの距離がL1/2[mm]である箇所に、印Aをつける(図14A(1))。
(2)中心Oを対称の中心として、印Aと点対称となる位置に印Bをつける。AB間の距離L1[mm]を、「引き伸ばし前の長さ[mm]」とする(図14A(1))。
(3)本実施形態のエキスパンド方法により、ダイシングテープ3を引き伸ばす。
(4)引き伸ばし後のダイシングテープ3において、AB間の距離L2[mm]を測定し、「引き伸ばし後の長さ[mm]」とする(図14A(2))。
(5)「(引き伸ばし後の長さ[mm])−(引き伸ばし前の長さ[mm])」により、引き伸ばし量[mm]を求める。
第2の実施形態は、分割予定ラインに沿って改質部が形成された半導体ウエハ、ダイボンディングフィルム、ダイシングテープ、及びフレームを有する積層体を用意する工程(Ia);昇降可能なエキスパンドステージ及びフレームを固定可能な固定部材を備えたエキスパンド装置のエキスパンドステージ上に、積層体を供給する工程(Ib);固定部材によりフレームを固定する工程(Ic);積層体が冷却された状態でエキスパンドステージを上昇させ、ダイシングテープを引き伸ばす工程(IIa);上昇させたエキスパンドステージを下降させ、引き伸ばしたダイシングテープを緩める工程(IIb);及び、積層体が冷却された状態でエキスパンドステージを上昇させ、ダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムを分割予定ラインに沿ってチップに分割し、チップの間隔を広げる工程(IIc)、を有するエキスパンド方法に関する。
まず、分割予定ライン4に沿って改質部5が形成された半導体ウエハ1、ダイボンディングフィルム2、ダイシングテープ3、及びフレーム9を有する積層体6’を用意する(工程(Ia)、ステップS1)。本実施形態における積層体6’は、分割予定ライン4に沿って改質部5が形成された半導体ウエハ1、ダイボンディングフィルム2、及びダイシングテープ3に加え、さらにフレーム9を有している。
次に、昇降可能なエキスパンドステージ10とフレームを固定可能な固定部材11とを備えたエキスパンド装置のエキスパンドステージ10上に、積層体6’を供給する(工程(Ib)、ステップS2)。エキスパンドステージ10は、半導体ウエハ1よりも大きくフレーム9よりも小さい径を有する円柱状のステージであり、昇降させることが可能である。エキスパンドステージ10を、内部又は外部に冷却機(図示せず)を備えたものとすることもできる。固定部材11は、フレーム9を所定の位置に固定するための部材であり、その形状は特に限定されない。例えば、フレーム9を上下で挟むことが可能な形状とすることができる。エキスパンドステージ10は、その上部表面が、エキスパンド装置に供給された積層体6’の裏面(ダイシングテープ側の面)と同一か、又は、下に位置するように配置されている。
エキスパンドステージ10上に積層体6’を供給した後、フレーム9を固定部材11により固定する(工程(Ic)、ステップS3)。図6Aでは、フレーム9は固定部材11により挟み込まれる。
次に、積層体6’が冷却された状態でエキスパンドステージ10を上昇させダイシングテープ3を押し上げることにより、ダイシングテープ3を放射状に引き伸ばす(工程(IIa)、ステップS4)。冷却の方法は特に限定されないが、エキスパンドステージ10が冷却機(図示せず)を備えたものである場合、積層体6’がエキスパンドステージ10に近接又は接触することにより、積層体6’の温度は室温より低くなり、積層体6’は冷却された状態となる。
工程(IIa)の後、上昇させたエキスパンドステージ10を下降させ、引き伸ばしたダイシングテープ3を緩める(工程(IIb)、ステップS5)。エキスパンドステージ10は、元の位置、すなわち、上昇させる前と同じ位置まで下降させても、あるいは、上昇させた位置と元の位置との間の任意の位置まで下降させても、どちらでも構わない。好ましくは、図6Bに示すように、エキスパンドステージ10を、元の位置にまで下降させる。
その後、積層体6’が冷却された状態でエキスパンドステージ10を上昇させ、ダイシングテープ3を押し上げることにより、ダイシングテープ3を放射状に引き伸ばす。これにより、半導体ウエハ1及びダイボンディングフィルム2を分割予定ライン4に沿ってチップ7に分割し、チップの間隔を広げる(工程(IIc)、ステップS6)。冷却の方法は、上述の工程(IIa)と同様である。
工程(IIc)の後、ダイシングテープ3の引き伸ばされた状態を維持するための工程を有していてもよい(工程(IId)、ステップS7)。引き伸ばされた状態を維持するための方法としては、例えば、フレーム9とは別のフレームにダイシングテープ3を貼り付ける方法、ダイシングテープ3の半導体ウエハ1より外側の部分を熱収縮させる方法などがある。熱収縮の際のダイシングテープの加熱温度は特に限定されないが、例えば80℃程度である。
第3の実施形態は、分割予定ラインに沿って改質部が形成された半導体ウエハ、ダイボンディングフィルム、ダイシングテープ、及びフレームを有する積層体を用意する工程(Ia’);昇降可能なエキスパンドリング及びフレームを固定可能な固定部材を備えたエキスパンド装置のエキスパンドリング上に、積層体を供給する工程(Ib’)、固定部材によりフレームを固定する工程(Ic’);積層体が冷却された状態でエキスパンドリングを上昇させ、ダイシングテープを引き伸ばす工程(IIa’);上昇させたエキスパンドリングを下降させ、引き伸ばしたダイシングテープを緩める工程(IIb’);及び、積層体が冷却された状態でエキスパンドリングを上昇させ、ダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムを分割予定ラインに沿ってチップに分割し、チップの間隔を広げる工程(IIc’)、を有するエキスパンド方法に関する。
本実施形態においては、昇降可能なエキスパンドリング12とフレームを固定可能な固定部材11とを備えたエキスパンド装置のエキスパンドリング12上に、積層体6’を供給する(工程(Ib’))。エキスパンドリング12は、半導体ウエハ1よりも大きい内径を有し、かつ、フレーム9よりも小さい外径を有するリングであり、昇降させることが可能である。エキスパンドリング12は、その上部表面が、エキスパンド装置に供給された積層体6’の裏面(ダイシングテープ側の面)と同一か、又は、下に位置するように配置されている。
エキスパンドリング12上に積層体を供給した後、フレーム9を固定部材11により固定する(工程(Ic’))。図7Aでは、フレーム9は固定部材11により挟み込まれる。
次に、積層体6’が冷却された状態でエキスパンドリング12を上昇させダイシングテープ3を押し上げることにより、ダイシングテープ3を放射状に引き伸ばす(工程(IIa’))。冷却の方法は特に限定されないが、エキスパンドリング12の内側に、冷却機を備えたクーリングステージ10’を設け、クーリングステージ10’により冷却する方法が挙げられる。積層体6’がクーリングステージ10’に近接又は接触することにより、積層体6’の温度は室温より低くなり、積層体6’は冷却された状態となる。
工程(IIa’)の後、上昇させたエキスパンドリング12を下降させ、引き伸ばしたダイシングテープ3を緩める(工程(IIb’))。
その後、積層体が冷却された状態でエキスパンドリング12を上昇させ、ダイシングテープ3を押し上げることにより、ダイシングテープ3を放射状に引き伸ばす。これにより、半導体ウエハ1及びダイボンディングフィルム2を分割予定ライン4に沿ってチップ7に分割し、チップの間隔を広げる(工程(IIc’))。冷却の方法は、上述の工程(IIa’)における方法と同様である。
工程(IIc’)の後、ダイシングテープ3の引き伸ばされた状態を維持するための工程を有していてもよい(工程(IId’))。
第4の実施形態は、分割予定ラインに沿って改質部が形成された半導体ウエハ、ダイボンディングフィルム、及びダイシングテープを有する積層体を用意する工程(I);ダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムを分割予定ラインに沿ってチップに分割し、チップの間隔を広げる工程(II);チップをダイシングテープからピックアップする工程(III);及び、チップを被着体にダイボンディングする工程(IV)を有し、工程(I)及び工程(II)が、上記いずれかの実施形態のエキスパンド方法により行われる半導体装置の製造方法に関する。
半導体ウエハ1及びダイボンディングフィルム2をチップに分割後、チップ7をダイシングテープ3からピックアップする(工程(III))。図10は、ピックアップ工程の実施形態を示す概念図である。図10では、コレット13及び針扞14を用いてチップ7をダイシングテープ3から剥離し、チップ7(半導体チップ7a及びこれに接着している個片化されたダイボンディングフィルム7b)を得る。
次に、チップ7を被着体15にダイボンディングする(工程(IV))。図11は、ダイボンディング工程の実施形態を示す概念図である。図11では、コレット13を用いてチップ7を、ダイボンディングフィルム7bが被着体15に接するように被着体15に載せる。チップ7を被着体15に載せた後、通常、ダイボンディングフィルムを加熱し、硬化させる。
第5の実施形態は、被着体と、当該被着体に接着されたチップとを有する半導体装置であって、上記実施形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置に関する。
剥離基材(ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ38μm)付きダイボンディングフィルム(DAF)(熱硬化型エポキシ樹脂含有接着剤、厚さ20μm、直径335mm)と、基材フィルム(ポリオレフィン系フィルム、厚さ80μm、直径370mm)及び粘着剤(感圧型粘着剤、厚さ20μm)からなるダイシングテープ(DCT)とを、ダイボンディングフィルムと粘着剤とが接するように貼り合わせ、ダイシングダイボンディング一体型シートを得た。
得られたダイシングダイボンディング一体型シートを使用して、冷却時のダイシングテープの延伸性を評価した。図14Bに、評価に用いたダイシングダイボンディング一体型シートの平面概念図を示す。ダイシングダイボンディング一体型シートには、剥離基材を剥がした後、リング状フレーム(内径350mm)が貼り付けられている。
工程(IIa):
エキスパンドステージの上昇量の設定値 8mm(h1)
エキスパンドステージの上昇速度の設定値 100mm/秒
エキスパンドステージの上部表面の温度 −10℃
ダイシングダイボンディング一体型シート表面温度 −10℃
工程(IIb):
ダイシングテープを緩める時間 1秒
工程(IIc):
エキスパンドステージの上昇量の設定値 15mm(h2)
エキスパンドステージの上昇速度の設定値 100mm/秒
エキスパンドステージの上部表面の温度 0℃
ダイシングダイボンディング一体型シート表面温度 0℃
引き伸ばし方法を変更した以外は実施例1と同様にして、ダイシングテープの延伸性を評価した。比較例1では、半導体ウエハが積層されていない以外は図18の工程(ii)に示す方法と同様の方法に沿って、エキスパンドを実施した。具体的には、昇降可能であり、かつ、冷却機を備えたエキスパンドステージ、及びリング状フレームを固定可能な固定部材を備えたエキスパンド装置(日立化成株式会社製)を用いてダイシングテープを引き伸ばした。
工程(ii):
エキスパンドステージの上昇量の設定値 15mm
エキスパンドステージの上昇速度の設定値 100mm/秒
エキスパンドステージの上部表面の温度 0℃
ダイシングダイボンディング一体型シート表面温度 0℃
実施例1と同様に、ダイシングダイボンディング一体型シートを得た。また、シリコンウエハ(厚さ50μm、直径300mm)をレーザダイシングソー「DFL7360」(株式会社ディスコ製)によって上述のレーザ加工条件で加工し、分割予定ライン(ライン間の間隔10mm)に沿って改質部が形成されたシリコンウエハを得た。その後、シリコンウエハに、剥離基材を剥離したダイシングダイボンディング一体型シートを、ダイボンディングフィルムとシリコンウエハの裏面とが接するように貼り付けた。さらに、ダイシングダイボンディング一体型シートにリング状フレーム(内径350mm)を貼り付け、図8に示す積層体を得た。
得られた積層体を使用して、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムの切断性を評価した。評価結果を表2に、半導体ウエハの写真を図15に示す。
工程(IIa):
エキスパンドステージの上昇量の設定値 8mm(h1)
エキスパンドステージの上昇速度の設定値 100mm/秒
エキスパンドステージの上部表面温度 −10℃
工程(IIb):
ダイシングテープを緩める時間 1秒
工程(IIc):
エキスパンドステージの上昇量の設定値 12mm(h2)
エキスパンドステージの上昇速度の設定値 100mm/秒
エキスパンドステージの上部表面温度 −10℃
エキスパンド条件を変更した以外は、実施例2と同様に、ダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムとを切断し、評価を行った。評価結果を表2に、半導体ウエハの写真を図16に示す。
工程(IIa):
エキスパンドステージの上昇量の設定値 8mm(h1)
エキスパンドステージの上昇速度の設定値 100mm/秒
エキスパンドステージの上部表面温度 −10℃
工程(IIb):
ダイシングテープを緩める時間 1秒
工程(IIc):
エキスパンドステージの上昇量の設定値 15mm(h2)
エキスパンドステージの上昇速度の設定値 100mm/秒
エキスパンドステージの上部表面温度 −10℃
引き延ばし方法を変更した以外は実施例2と同様にして、ダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムとを切断し、評価を行った。比較例2では、図18の工程(ii)に示す方法と同様の方法に沿って、エキスパンドを実施した。評価結果を表2に、半導体ウエハの写真を図17に示す。
工程(ii):
エキスパンドステージの上昇量の設定値 15mm
エキスパンドステージの上昇速度の設定値 100mm/秒
エキスパンドステージの上部表面温度 −10℃
1a 回路が形成されている面
1b 回路が形成されていない面
2 ダイボンディングフィルム
3 ダイシングテープ
4 分割予定ライン
5 改質部
6,6’ 積層体
7 チップ
7a 半導体チップ
7b 個片化されたダイボンディングフィルム
8 ダイシングダイボンディング一体型シート
9 フレーム
10 エキスパンドステージ
10’ クーリングステージ
11 固定部材
12 エキスパンドリング
13 コレット
14 針扞
15 被着体
21、21’ 半導体装置
22 半導体チップ搭載用支持部材
23 ワイヤ
24 封止材
25 外部接続端子
O ダイボンディングフィルムの中心
A,B 印
L1 引き伸ばし前の長さ
L2 引き伸ばし後の長さ
h1 エキスパンドステージの上昇量(工程(IIa))
h2 エキスパンドステージの上昇量(工程(IIc))
Claims (5)
- 分割予定ラインに沿って改質部が形成された半導体ウエハ、ダイボンディングフィルム、及びダイシングテープを有する積層体を用意する工程(I)、
積層体が冷却された状態でダイシングテープを引き伸ばす工程(IIA)、
引き伸ばしたダイシングテープを緩める工程(IIB)、及び
積層体が冷却された状態でダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムを分割予定ラインに沿ってチップに分割し、チップの間隔を広げる工程(IIC)、
を含むエキスパンド方法。 - 分割予定ラインに沿って改質部が形成された半導体ウエハ、ダイボンディングフィルム、ダイシングテープ、及びフレームを有する積層体を用意する工程(Ia)、
昇降可能なエキスパンドステージ及びフレームを固定可能な固定部材を備えたエキスパンド装置のエキスパンドステージ上に、積層体を供給する工程(Ib)、
固定部材によりフレームを固定する工程(Ic)、
積層体が冷却された状態でエキスパンドステージを上昇させ、ダイシングテープを引き伸ばす工程(IIa)、
上昇させたエキスパンドステージを下降させ、引き伸ばしたダイシングテープを緩める工程(IIb)、及び
積層体が冷却された状態でエキスパンドステージを上昇させ、ダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムを分割予定ラインに沿ってチップに分割し、チップの間隔を広げる工程(IIc)、
を含む請求項1に記載のエキスパンド方法。 - 分割予定ラインに沿って改質部が形成された半導体ウエハ、ダイボンディングフィルム、ダイシングテープ、及びフレームを有する積層体を用意する工程(Ia’)、
昇降可能なエキスパンドリング及びフレームを固定可能な固定部材を備えたエキスパンド装置のエキスパンドリング上に、積層体を供給する工程(Ib’)、
固定部材によりフレームを固定する工程(Ic’)、
積層体が冷却された状態でエキスパンドリングを上昇させ、ダイシングテープを引き伸ばす工程(IIa’)、
上昇させたエキスパンドリングを下降させ、引き伸ばしたダイシングテープを緩める工程(IIb’)、及び
積層体が冷却された状態でエキスパンドリングを上昇させ、ダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムを分割予定ラインに沿ってチップに分割し、チップの間隔を広げる工程(IIc’)、
を含む請求項1に記載のエキスパンド方法。 - ダイシングテープの引き伸ばしがダイシングテープに外力を加えることにより行われ、工程(IIC)においてダイシングテープに加えられる外力が、工程(IIA)においてダイシングテープに加えられる外力よりも大きい請求項1に記載のエキスパンド方法。
- 分割予定ラインに沿って改質部が形成された半導体ウエハ、ダイボンディングフィルム、及びダイシングテープを有する積層体を用意する工程(I)、
ダイシングテープを引き伸ばし、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムを分割予定ラインに沿ってチップに分割し、チップの間隔を広げる工程(II)、
チップをダイシングテープからピックアップする工程(III)、及び
チップを被着体にダイボンディングする工程(IV)を含み、
工程(I)及び工程(II)が、請求項1〜4いずれかに記載のエキスパンド方法により行われる半導体装置の製造方法。
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