JP6310657B2 - レーザダイシング用ウエハ保護膜組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハなど、ウエハの所定領域にレーザ光線を照射して所定の加工を実施するレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物に関するものである。
半導体素子の製造工程のうち、ウエハのダイシング工程は、半導体積層工程が完了した後、それぞれの並ぶデバイスを、ストリートと呼ばれる境界面を切削して分離する工程であって、切削工程が終わると、チップ製造工程によって半導体製品が完成する。
このようなウエハダイシング工程は、半導体の集積化に伴ってストリートの間隔が狭くなり、積層物の機械的物性も脆弱になるため、これを反映する方向に変化している。
素子の集積化度が高くなるにつれて、積層物の最上段にある絶縁膜を形成する主材料のポリイミドがウエハダイシング工程中に破れる、あるいは損傷することがある。したがって、ウエハダイシング工程も、ブレードによってウエハを切断していた従来の工程から、レーザを用いてウエハに穴あけをした後に、ブレードを用いる工程に変わりつつあり、レーザだけを用いてウエハを切断する工程も導入されている。
しかし、レーザを用いるウエハのダイシング工程では、レーザの熱によってヒューム（Ｆｕｍｅ）が発生して飛散し、これにより、ウエハの表面が汚染する問題が発生する。
このような問題を解決するために、例えば、大韓民国公開特許第１０−２００６−００５２５９０号は、水溶性樹脂、水溶性紫外線吸収剤、溶剤および添加剤（可塑剤、界面活性剤）を含むウエハ保護液組成物を開示しており、日本国特開昭５３−８６３４号は、水溶性樹脂および水を含むレーザダイシング保護液剤を開示している。これらの従来の技術は、ウエハの上部面にポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリエチレングリコール（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ）、セルロース（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などの水溶性レジンを塗布して保護膜を形成し、レーザ光を照射する加工方法を提案する。
しかし、このような方法は、ダイシング工程中、ウエハ保護液組成物が電解液のように作用し、接合パッドおよびバンプボール（Ｂｕｍｐ ｂａｌｌ）にガルバニック腐食を生じさせるという欠点がある。
大韓民国公開特許第１０−２００６−００５２５９０号公報 日本国特開昭５３−８６３４号公報
本発明は、レーザダイシング工程中、ウエハ保護膜組成物が電解液のように作用して発生する金属接合パッドおよびバンプボール（Ｂｕｍｐ ｂａｌｌ）に対する腐食（例：ガルバニック腐食）を効果的に防止することができるレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物を提供することを目的とする。
本発明は、水溶性樹脂を含む樹脂、腐食防止剤、および水または水と有機溶媒との混合物である溶媒を含むレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物を提供する。
また、本発明は、前記レーザダイシング用ウエハ保護膜組成物を用い、レーザによってウエハをダイシングする工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
本発明のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物は、腐食防止剤を含むことにより、金属接合パッドおよびバンプボール（Ｂｕｍｐ ｂａｌｌ）に対する腐食（例：ガルバニック腐食）を効果的に防止することができる。
本発明のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物を使用する場合、ウエハのダイシング工程で発生するバンプボールに対する腐食程度を確認するために撮影したＳｎ／Ｐｂ合金のバンプボールのＳＥＭイメージである。 従来のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物を使用する場合、ウエハのダイシング工程で発生するバンプボールに対する腐食程度を確認するために撮影したＳｎ／Ｐｂ合金のバンプボールのＳＥＭイメージである。
本発明は、水溶性樹脂を含む樹脂、腐食防止剤、および水または水と有機溶媒との混合物である溶媒を含むレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物に関するものである。
前記水溶性樹脂は、保護膜の基材となるもので、水などの溶剤に溶解させ、塗布・乾燥して膜を形成できるものであれば特に制限されない。例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアルキレングリコール、アルキルセルロース、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリカルボン酸、ポリエチルオキサゾリンなどを例に挙げることができる。前記ポリアルキレングリコールの例としては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が挙げられ、アルキルセルロースの例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどが挙げられる。
前記水溶性樹脂は、単独または２種以上を組み合わせて使用できる。
前記水溶性樹脂は、ウエハに形成される保護膜の水洗性、密着性などを考慮してその種類を選択することができ、その観点から、分子量も調節可能である。
前記水溶性樹脂を含む樹脂は、組成物の総重量に対して１〜５０重量％、より好ましくは５〜４０重量％で含まれ得る。樹脂の含有量が１重量％未満で含まれると、ウエハ保護膜の機能が低下し、５０重量％を超えて含まれる場合は、保護膜の塗布性が低下する問題が発生することがある。
本発明のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物において、前記腐食防止剤は、ウエハ上に形成される金属接合パッドおよびバンプボール（Ｂｕｍｐ ｂａｌｌ）の腐食を防止するために含まれる。
前記腐食防止剤は特に制限されず、例えば、有機酸、アミン、アルコール、無機酸塩、有機酸塩などがすべて使用できる。これらの腐食防止剤は、単独または２種以上を組み合わせて使用することができる。
前記有機酸としては、ギ酸（Ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ）、酢酸、プロピオン酸、酪酸、パルミチン酸、オレイン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、安息香酸、サリチル酸、マレイン酸、グリコール酸、グルタル酸、アジピン酸、パラトルエンスルホン酸、ラウリン酸、吉草酸、スルホコハク酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、アスコルビン酸、セバシン酸、アゼライン酸などが挙げられる。
前記アミンとしては、ヒドラジン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、モノメチルエタノールアミン、ジグリコールアミン、モルホリン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、ジメチルアミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、フェニレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、トリルトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
前記有機酸塩は、前記例示された有機酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられる。
前記無機酸塩としては、硫酸、リン酸などの無機酸のナトリウム塩、カリウム塩、クロム塩、アンモニウム塩などが挙げられる。
前記腐食防止剤は、組成物の総重量に対して０．０１〜１０重量％で含まれ得る。腐食防止剤が前記範囲で含まれる場合、不都合を生じることなく、金属接合パッドおよびバンプボール（Ｂｕｍｐ ｂａｌｌ）の腐食防止効果を得ることができる。
本発明のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物において、溶媒としては水を使用するが、保護膜組成物の膜厚を厚くするために、あるいは、塗布性の向上のために有機溶媒を混合して使用することもできる。有機溶媒としては、アルコール、エーテル、アセテートなどが挙げられ、より具体的には、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、アルキルカーボネート系のブチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、グリセリンカーボネート、エチレンカーボネートなどが挙げられる。これらの有機溶媒は、１種または２種以上を混合して使用することができる。
前記溶媒は、組成物の総重量が１００重量％となる量で含まれ得る。
本発明のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物は、消泡剤をさらに含むことができる。前記消泡剤は、組成物に発生する泡を除去する役割を果たす。本発明において、消泡剤の種類は特に制限されず、シリコン、ポリシリコン、シロキサン、ポリシロキサンなどが使用できる。
前記消泡剤は、組成物の総重量に対して０．０１〜５重量％で含まれ得る。消泡剤が前記範囲で含まれる場合、不都合を生じることなく、組成物から発生する泡を防止することができる。消泡剤の含有量が０．０１重量％未満で含まれると、ウエハ保護膜に対する消泡性が低下し、５重量％を超えて含まれる場合は、保護膜の塗布性が低下する問題が発生することがある。
本発明のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物は、性能を向上させるために、当業界で公知の１つ以上の添加剤をさらに含むことができる。
例えば、本発明のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物は、組成物の塗布性を向上させ、貯蔵安定性を高めるために、水溶性界面活性剤をさらに含むことができる。
前記水溶性界面活性剤としては、例えば、ポリエーテル変性アルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ヒドロキシ官能基のポリジメチルシロキサン、ポリエーテル−ポリエステル変性ヒドロキシポリアルキルシロキサン、非イオン性ポリアクリル系水溶性界面活性剤、アルコールアルコキシレート、ポリメリックフルオロ系水溶性界面活性剤などが挙げられ、これらは、単独または２種以上を組み合わせて使用できる。
本発明のウエハ保護膜組成物において、前記水溶性界面活性剤は、組成物に含まれる樹脂の総重量に対して１０〜８０ｐｐｍで含まれることが好ましい。
本発明は、また、前記レーザダイシング用ウエハ保護膜組成物を用い、レーザによってウエハをダイシングする工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法に関するものである。
前記半導体素子の製造方法によって製造された半導体素子は、レーザによってウエハをダイシングする時、半導体素子が本発明のウエハ保護膜組成物で形成された保護膜によって完全に保護され、ダイシング完了後には前記保護膜が容易に洗浄されるため、欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）のない状態で製造される特徴を有する。
以下、本発明を実施例および比較例を用いてより詳細に説明する。しかし、下記の実施例は本発明を例示するためのものであって、本発明は、下記の実施例によって限定されず、多様に修正および変更可能である。本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲の技術的思想によって定められる。
実施例１〜１５および比較例１〜４：レーザダイシング用ウエハ保護膜組成物の製造
撹拌機が設けられている混合槽に、下記表１に記載された組成に基づいて、水溶性樹脂、腐食防止剤、消泡剤、および水を投入した後、常温で１時間、５００ｒｐｍの速度で撹拌し、レーザダイシング用ウエハ保護膜組成物を製造した。
注）
ポリビニルアルコール：重量平均分子量５００
ポリビニルピロリドン：重量平均分子量６６，８００
ポリアクリル酸：重量平均分子量１００，０００
ポリエチルオキサゾリン：重量平均分子量５０
試験例１：レーザダイシング用ウエハ保護膜組成物の腐食防止特性の評価
（１）金属接合パッドの腐食防止特性の評価
ＳｉウエハにＡｌを５０Åの厚さに蒸着した後、１．５ｃｍ×１．５ｃｍの大きさに切断してウエハサンプルを用意した。前記ウエハサンプルを、前記製造された実施例１〜１５および比較例１〜４のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物溶液の入った４０℃の恒温槽に３０分間ディッピング（Ｄｉｐｐｉｎｇ）させた後、取り出して、水で洗浄して乾燥し、４−Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｂｅ（ＡＩＴ社製ＣＭＴ ｓｅｒｉｅｓ）を用いてＡ１膜の厚さを測定し、Ａｌ膜のエッチング程度を測定した。測定結果は下記表２に示した。
（２）バンプボールの腐食防止特性の評価
ＳｉウエハにＳｎ／Ｐｂ合金のバンプボールを形成した後、１．５ｃｍ×１．５ｃｍの大きさに切断してウエハサンプルを用意した。前記ウエハサンプルを、前記製造された実施例１〜１５および比較例１〜４のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物溶液の入った４０℃の恒温槽に３０分間ディッピング（Ｄｉｐｐｉｎｇ）させた後、取り出して、水で洗浄して乾燥し、ＳＥＭ（Ｈｉｔａｃｈｉ社製Ｓ−４７００）を用いて表面を撮影し、表面の腐食状態を評価した。評価結果は下記表２に示した。
前記表２から確認されるように、実施例１〜１５のウエハ保護膜組成物を適用したサンプルの場合は、４．５Å／ｍｉｎ以下のＡｌ膜のエッチング量を示したのに対し、比較例１〜４のウエハ保護膜組成物を適用したサンプルの場合は、１０Å／ｍｉｎ以上のＡｌ膜のエッチング量を示し、エッチング量において顕著な差を示した。
また、実施例１〜１５のウエハ保護膜組成物を適用したサンプルの場合は、Ｓｎ／Ｐｂ合金のバンプボールの表面で腐食が発生せず、表面状態が良好であったのに対し、比較例１〜４のウエハ保護膜組成物を適用したサンプルの場合は、Ｓｎ／Ｐｂ合金のバンプボールの表面が腐食したことが確認された。

Claims (9)

  1. 水溶性樹脂を含む樹脂、腐食防止剤、および水または水と有機溶媒との混合物である溶媒を含むことを特徴とするレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物。
  2. 前記組成物の総重量に対して、前記水溶性樹脂を含む樹脂を１〜５０重量％、前記腐食防止剤を０．０１〜１０重量％、および残量の前記溶媒を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物。
  3. 前記水溶性樹脂を含む樹脂が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアルキレングリコール、アルキルセルロース、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリカルボン酸およびポリエチルオキサゾリンからなる群より選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物。
  4. 前記腐食防止剤は、有機酸、アミン、アルコール、無機酸塩、および有機酸塩からなる群より選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物。
  5. 前記有機溶媒は、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、ブチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、グリセリンカーボネートおよびエチレンカーボネートからなる群より選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物。
  6. 前記レーザダイシング用ウエハ保護膜組成物は、消泡剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物。
  7. 前記消泡剤は、組成物の総重量に対して０．０１〜５重量％で含まれることを特徴とする請求項６に記載のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物。
  8. 前記レーザダイシング用ウエハ保護膜組成物は、水溶性界面活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物。
  9. 請求項１に記載のレーザダイシング用ウエハ保護膜組成物を用い、レーザによってウエハをダイシングする工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
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