KR101949532B1 - 다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DAF를 개개의 디바이스에 대응하여 확실하게 분할할 수 있는 DAF의 애블레이션 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다이 어태치 필름에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법으로서, 적어도 애블레이션 가공을 해야 하는 다이 어태치 필름의 영역에, 레이저빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말을 혼입한 액상 수지를 도포하여, 이 미세 분말 함유 보호막을 형성하는 보호막 형성 공정과, 이 보호막 형성 공정을 실시한 후, 이 보호막이 형성된 다이 어태치 필름의 영역에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 레이저 가공 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법{ABLATION PROCESSING METHOD OF DIE ATTACH FILM}
본 발명은 다이 어태치 필름(DAF: Die Attach Film)에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법에 관한 것이다.
IC, LSI, LED 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼 등의 웨이퍼는, 절삭 장치 또는 레이저 가공 장치 등의 가공 장치에 의해 개개의 디바이스로 분할되고, 분할된 디바이스는 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전기 기기에 널리 이용되고 있다.
웨이퍼의 분할에는, 다이싱소라고 불리는 절삭 장치를 이용한 다이싱 방법이 널리 채용되고 있다. 다이싱 방법에서는, 다이아몬드 등의 지립을 금속이나 수지로 굳혀 두께 30 ㎛ 정도로 한 절삭 블레이드를, 30000 rpm 정도의 고속으로 회전시키면서 웨이퍼에 절입시킴으로써 웨이퍼를 절삭하고, 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할한다.
최근, 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기는 보다 경량화, 소형화가 요구되고 있고, 보다 얇은 디바이스가 요구되고 있다. 웨이퍼를 보다 얇은 디바이스로 분할하는 기술로서, 소위 선다이싱법(DBG : Dicing Before Grinding)이라 지칭되는 분할 기술이 개발되어, 실용화되어 있다(예컨대, 일본 특허 출원 공개 제2002-118081호 공보 참조).
이 선다이싱법은, 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 분할 예정 라인을 따라 정해진 깊이(디바이스의 마무리 두께에 상당하는 깊이)의 분할홈을 형성하고, 그 후, 표면에 분할홈이 형성된 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭해서 이 이면에 분할홈을 표출시켜 개개의 디바이스로 분할하는 기술이며, 디바이스의 두께를 100 ㎛ 이하로 가공하는 것이 가능하다.
이와 같이 선다이싱법에 의해 분할된 디바이스를 리드 프레임에 탑재하기 위해서는, 디바이스의 이면에 다이 어태치 필름(DAF)으로 지칭되는 다이 본딩용 접착 필름을 접착해서, DAF를 통해 디바이스를 리드 프레임에 실장하는 방법이 자주 채용되고 있다.
이 실장 방법에서는, 선다이싱법에 의해 개개의 디바이스로 분할된 웨이퍼는 그 표면에 부착된 보호 테이프에 의해 일체화되기 때문에, 개개의 디바이스로 분할된 웨이퍼의 이면에 DAF를 부착하고, DAF를 환형 프레임에 지지된 점착 테이프에 부착한다. 그리고, 웨이퍼 표면에 부착된 보호 테이프를 박리한다.
이어서, 레이저 가공 장치의 척테이블에서 환형 프레임에 지지된 DAF를 갖는 웨이퍼를 흡인 유지하고, 웨이퍼에 형성된 분할홈을 통해 DAF에 레이저빔을 조사하여, DAF를 디바이스마다 분할한다고 하는 기술이 검토되고 있다.
일본 특허 출원 공개 제2002-118081호 공보
그러나, 개개의 디바이스로 분할된 웨이퍼의 이면에 DAF(다이 어태치 필름)를 부착하고, 분할홈을 따라 레이저빔을 조사해서 DAF를 개개의 디바이스에 대응하여 분할하고자 하여도, 레이저빔의 에너지가 DAF에 충분히 전달되지 않아 확실하게 분할할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 DAF를 개개의 디바이스에 대응하여 확실하게 분할할 수 있는 DAF의 애블레이션 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 다이 어태치 필름에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법으로서, 적어도 애블레이션 가공을 해야 하는 다이 어태치 필름의 영역에, 레이저빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말을 혼입한 액상 수지를 도포하여 이 미세 분말 함유 보호막을 형성하는 보호막 형성 공정과, 이 보호막 형성 공정을 실시한 후, 이 보호막이 형성된 다이 어태치 필름의 영역에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 레이저 가공 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 산화물의 미세 분말의 평균 입경은 레이저빔의 스폿 직경보다 작다. 바람직하게는, 레이저빔의 파장은 355 ㎚ 이하이며, 산화물의 미세 분말은 Fe2O3, ZnO, TiO2, CeO2, CuO, Cu2O 및 MgO로 이루어진 군에서 선택된 금속 산화물을 포함하고, 액상 수지는 폴리비닐알코올을 포함한다.
본 발명의 다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법은, 적어도 애블레이션 가공을 해야 하는 다이 어태치 필름의 영역에, 레이저빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말을 혼입한 액상 수지를 도포하여 보호막을 형성하기 때문에, 레이저빔이 산화물의 미세 분말에 흡수되어 밴드갭 에너지에 도달해 원자의 결합력이 파괴됨으로써 연쇄적으로 다이 어태치 필름에 애블레이션 가공이 실시되고, 디바이스에 대응하여 확실하게 다이 어태치 필름을 분할할 수 있다.
도 1은 본 발명의 애블레이션 가공 방법을 실시하는 데 적합한 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 레이저빔 조사 유닛의 블록도이다.
도 3은 점착 테이프를 통해 환상프레임에 의해 지지된 상태의 개개의 디바이스로 분할된 DAF를 갖는 웨이퍼의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 DAF를 갖는 웨이퍼의 단면도이다.
도 5는 제1 실시형태의 액상 수지 도포 공정을 도시하는 사시도이다.
도 6은 각종 금속 산화물의 분광 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 DAF의 애블레이션 가공 공정을 도시하는 사시도이다.
도 8은 DAF가 분할홈을 따라 분할된 상태의 도 7에 도시된 DAF를 갖는 웨이퍼의 단면도이다.
도 9는 제2 실시형태에 의한 DAF의 액상 수지 도포 공정을 도시하는 사시도이다.
도 10은 제2 실시형태에 따른 DAF의 애블레이션 가공 공정을 도시하는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 다이 어태치 필름(DAF)의 애블레이션 가공 방법을 실시하는 데 적합한 레이저 가공 장치의 개략 구성도를 도시하고 있다.
레이저 가공 장치(2)는 정지 베이스(4) 위에 X축 방향으로 이동 가능하게 탑재된 제1 슬라이드 블록(6)을 포함한다. 제1 슬라이드 블록(6)은 볼나사(8) 및 펄스 모터(10)로 구성되는 가공 이송 수단(12)에 의해 한 쌍의 가이드 레일(14)을 따라 가공 이송 방향, 즉 X축 방향으로 이동한다.
제1 슬라이드 블록(6) 위에는 제2 슬라이드 블록(16)이 Y축 방향으로 이동 가능하게 탑재되어 있다. 즉, 제2 슬라이드 블록(16)은 볼나사(18) 및 펄스 모터(20)로 구성되는 인덱싱 이송 수단(22)에 의해 한 쌍의 가이드 레일(24)을 따라 인덱싱 방향, 즉 Y축 방향으로 이동한다.
제2 슬라이드 블록(16) 위에는 원통 지지 부재(26)를 사이에 두고 척테이블(28)이 탑재되어 있고, 척테이블(28)은 가공 이송 수단(12) 및 인덱싱 이송 수단(22)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하다. 척테이블(28)에는, 척테이블(28)에 흡인 유지된 반도체 웨이퍼를 클램핑하는 클램프(30)가 설치되어 있다.
정지 베이스(4)에는 칼럼(32)이 세워져 설치되어 있고, 이 칼럼(32)에는 레이저빔 조사 유닛(34)을 수용하는 케이싱(35)이 부착되어 있다. 레이저빔 조사 유닛(34)은 도 2에 도시하는 바와 같이, YAG 레이저 또는 YVO4 레이저를 발진시키는 레이저 발진기(62)와, 반복 주파수 설정 수단(64)과, 펄스폭 조정 수단(66)과, 파워 조정 수단(68)을 포함한다.
레이저빔 조사 유닛(34)의 파워 조정 수단(68)에 의해 정해진 파워로 조정된 펄스 레이저빔은 케이싱(35) 선단에 부착된 집광기(36)의 미러(70)에서 반사되고, 또한 집광용 대물 렌즈(72)에 의해 집광되어 척테이블(28)에 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(W)에 조사된다.
케이싱(35)의 선단부에는, 집광기(36)와, X축 방향으로 정렬하여 레이저 가공을 해야 하는 가공 영역을 검출하는 촬상 유닛(38)이 배치되어 있다. 촬상 유닛(38)은 가시광에 의해 반도체 웨이퍼의 가공 영역을 촬상하는 통상의 CCD 등의 촬상 소자를 포함한다.
촬상 유닛(38)은 반도체 웨이퍼에 적외선을 조사하는 적외선 조사기와, 적외선 조사기에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 이 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 적외선 CCD 등의 적외선 촬상 소자로 구성되는 적외선 촬상 유닛을 더 포함하며, 촬상된 화상 신호는 컨트롤러(제어 수단)(40)에 송신된다.
컨트롤러(40)는 컴퓨터로 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙처리장치(CPU)(42)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(44)와, 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 램덤 액세스 메모리(RAM)(46)와, 카운터(48)와, 입력 인터페이스(50)와, 출력 인터페이스(52)를 구비한다.
도면부호 56은 가이드 레일(14)을 따라 배치된 리니어 스케일(54)과, 제1 슬라이드 블록(6)에 배치된 도시하지 않는 판독 헤드로 구성되는 가공 이송량 검출 수단이며, 가공 이송량 검출 수단(56)의 검출 신호는 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다.
도면부호 60은 가이드 레일(24)을 따라 배치된 리니어 스케일(58)과, 제2 슬라이드 블록(16)에 배치된 도시하지 않는 판독 헤드로 구성되는 인덱싱 이송량 검출 수단이며, 인덱싱 이송량 검출 수단(60)의 검출 신호는 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다.
촬상 유닛(38)에서 촬상된 화상 신호도 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다. 한편, 컨트롤러(40)의 출력 인터페이스(52)로부터는 펄스 모터(10), 펄스 모터(20), 레이저빔 조사 유닛(34) 등에 제어 신호가 출력된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 애블레이션 가공 방법의 가공 대상인 개개의 디바이스로 분할된 DAF(다이 어태치 필름)를 갖는 반도체 웨이퍼(W)의 사시도가 도시되어 있다. DAF(13)는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 합성 고무, 폴리이미드 등으로 이루어지는 기재 위에 아크릴계 또는 고무계의 접착제층이 배치되어 구성되어 있다.
본 실시형태의 DAF(다이 어태치 필름)의 애블레이션 가공 방법에서는, 우선 그 이전 공정으로서, 선다이싱법에 의해 개개의 디바이스(D)로 분할된 웨이퍼(W)의 이면에 DAF(13)를 부착하고, DAF(13)를 환형 프레임(F)에 지지된 점착 테이프(T)에 부착한다.
이어서, 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 보호 테이프를 박리한다. 이 상태가 도 3에 도시되어 있다. 도면부호 11은 분할홈이다. 도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 DAF를 갖는 웨이퍼(W)의 단면도가 도시되어 있다.
본 실시형태의 DAF(13)의 애블레이션 가공 방법에서는, 우선 DAF(13)의 애블레이션 가공을 해야 하는 영역에, 레이저빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말을 혼입한 액상 수지를 도포하는 액상 수지 도포 공정을 실시한다.
예컨대, 도 5에 도시하는 바와 같이, 액상 수지 공급원(76)에는 레이저빔의 파장(예컨대 355 ㎚)에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말(예컨대 TiO2)을 혼입한 PVA(폴리비닐알코올) 등의 액상 수지(80)가 저장되어 있다.
펌프(78)를 구동함으로써, 액상 수지 공급원(76)에 저장되어 있는 액상 수지(80)를 공급 노즐(74)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 공급하여, 액상 수지(80)를 웨이퍼(W)의 표면 및 분할홈(11)을 통해 DAF(13)의 표면에 도포한다.
그리고, 이 액상 수지(80)를 경화시켜 레이저빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말이 혼입된 보호막(82)을 형성한다. 이 보호막(82)은 분할홈(11)에 노출된 DAF(13) 위에도 형성된다.
웨이퍼(W)의 표면 위에의 액상 수지(80)의 도포 방법은, 예컨대 웨이퍼(W)를 회전시키면서 도포하는 스핀코트법을 채용할 수 있다. PVA(폴리비닐알코올), PEG(폴리에틸렌글리콜) 등의 액상 수지 내에 혼입되는 산화물의 미세 분말로서, 본 실시형태에는 TiO2을 채용하였다.
도 4에 도시하는 실시형태에서는 산화물의 미세 분말을 함유하는 액상 수지(80)를 웨이퍼(W)의 전체면에 도포하여 보호막(82)을 형성하고 있지만, 액상 수지(80)를 애블레이션 가공해야 하는 영역, 즉 분할홈(11)에 노출된 DAF(13) 위에만 도포하여 보호막을 형성하도록 하여도 좋다. 액상 수지에 혼입하는 산화물의 미세 분말의 평균 입경은 레이저빔의 스폿 직경보다 작은 것이 바람직하고, 예컨대 10 ㎛보다 작은 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, ZnO, TiO2, CeO2, Fe2O3의 분광 투과율이 표시되어 있다. 이 그래프로부터, 애블레이션 가공에 사용하는 레이저빔의 파장을 355 ㎚ 이하로 설정하면, 레이저빔이 이들 금속 산화물의 미세 분말에 거의 흡수되는 것이 이해된다.
도 6에 나타낸 금속 산화물 이외에도, CuO, Cu2O 및 MgO도 동일한 경향의 분광 투과율을 갖고 있기 때문에, 액상 수지에 혼입하는 미세 분말로서 채용할 수 있다. 따라서, 액상 수지에 혼입하는 산화물의 미세 분말로서는, TiO2, Fe2O3, ZnO, CeO2, CuO, Cu2O, MgO 중 어느 하나를 채용할 수 있다.
표 1에 이들 금속 산화물의 소광 계수(감쇠 계수)(k) 및 융점을 나타낸다. 참고로, 소광 계수(k)와 흡수 계수(α) 사이에는 α=4πk/λ의 관계가 있다. 여기서, λ는 사용하는 광의 파장이다.
Figure 112012077198098-pat00001
액상 수지 도포 공정을 실시하여 웨이퍼(W)의 표면 및 분할홈(11)에 노출된 DAF(13)의 표면에 보호막(82)을 형성한 후, 애블레이션 가공에 의한 레이저 가공 공정을 실시한다. 이 레이저 가공 공정에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 보호막(82) 내 산화물의 미세 분말에 대하여 흡수성을 갖는 파장(예컨대 355 ㎚)의 펄스 레이저빔(37)을 집광기(36)로 집광하여 분할홈(11)을 통해 DAF(13)의 표면에 조사하면서, 척테이블(28)을 도 7에서 화살표 X1 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시켜, 도 8에 도시하는 바와 같이, 분할홈(11)을 따라 애블레이션 가공에 의해 DAF(13)에 레이저 가공홈(15)을 형성한다.
웨이퍼(W)를 유지한 척테이블(28)을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하면서, 제1 방향으로 신장하는 모든 분할홈(11)을 통해 애블레이션 가공으로 DAF(13)에 동일한 레이저 가공홈(15)을 형성한다.
이어서, 척테이블(28)을 90도 회전시킨 후, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장하는 모든 분할홈(11)을 통해 애블레이션 가공으로 DAF(13)에 동일한 레이저 가공홈(15)을 형성해서, DAF(13)를 디바이스(D)에 대응하여 분할한다.
본 실시형태의 레이저 가공 조건은, 예컨대 이하와 같이 설정되었다.
광원 : YAG 펄스 레이저
파장 : 355 ㎚(YAG 레이저의 제3 고조파)
평균 출력 : 0.5 W∼10 W
반복 주파수 : 10 kHz∼200 kHz
스폿 직경 : φ1 ㎛∼φ10 ㎛
이송 속도 : 10∼100 ㎜/초
다음에, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 DAF(13)의 애블레이션 가공 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는 DAF(13)를 환형 프레임(F)에 지지된 점착 테이프(T)에 부착한다.
그리고, 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 액상 수지 공급원(76)에 저장되어 있는 액상 수지(80)를 공급 노즐(74)로부터 DAF(13)의 표면에 공급하여, 액상 수지(80)를 DAF(13)의 표면에 도포한다. 그리고, 이 액상 수지(80)를 경화시켜 레이저빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말이 혼입된 보호막(82)을 DAF(13) 위에 형성한다.
이어서, 도 10에 도시하는 바와 같이, 보호막(82) 내 산화물의 미세 분말에 대하여 흡수성을 갖는 파장(예컨대 355 ㎚)의 펄스 레이저빔(37)을 집광기(36)로 집광하여 DAF(13)의 표면에 조사하면서, 척테이블(28)을 도 10에서 화살표 X1 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시켜, DAF(13)에 레이저 가공홈(84)을 형성한다.
DAF(13)를 유지한 척테이블(28)을 Y축 방향으로 예컨대 반도체 웨이퍼(W)의 스트리트 피치씩 인덱싱 이송하면서, 제1 방향으로 신장하는 복수의 레이저 가공홈(84)을 형성한다.
이어서, 척테이블(28)을 90도 회전시킨 후, 제1 방향으로 신장하는 레이저 가공홈(84)과 직교하는 제2 방향으로 신장하는 동일한 레이저 가공홈(84)을 형성하여, DAF(13)를 반도체 웨이퍼(W)의 디바이스(D)에 대응한 형상으로 분할한다. 이와 같이 하여 분할된 DAF(13)는 디바이스(D)의 이면에 부착된다.
전술한 제1 및 제2 실시형태에 따른 DAF(13)의 애블레이션 가공 방법에 의하면, 레이저빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말을 혼입한 액상 수지(80)를 DAF(13)의 표면에 도포하여 보호막(82)을 형성한 후, 애블레이션 가공을 실시하기 때문에, 레이저빔의 에너지가 산화물의 미세 분말에 흡수되어 밴드갭 에너지에 도달해 원자의 결합력이 파괴됨으로써 연쇄적으로 DAF(13)에 애블레이션 가공이 실시되고, 디바이스(D)에 대응하여 확실하게 DAF(13)를 분할할 수 있다. 액상 수지 내에 혼입되는 산화물의 미세 분말은 가공 촉진제로서 작용하게 된다.
W: 반도체 웨이퍼 T: 점착 테이프(다이싱 테이프)
F: 환형 프레임 D: 디바이스
2: 레이저 가공 장치 11: 분할홈
13: DAF 15: 레이저 가공홈
28: 척테이블 34: 레이저빔 조사 유닛
36: 집광기 80: 미세 분말 함유 액상 수지
82: 보호막 84: 레이저 가공홈

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 개개의 디바이스로 분할된 웨이퍼의 이면에 부착된 다이 어태치 필름에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법에 있어서,
    적어도 애블레이션 가공을 해야 하는 다이 어태치 필름의 영역에, 레이저빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 산화물의 미세 분말을 혼입한 액상 수지를 도포하여, 이 미세 분말 함유 보호막을 형성하는 보호막 형성 공정과,
    상기 보호막 형성 공정을 실시한 후, 상기 보호막이 형성된 상기 다이 어태치 필름의 영역에 개개의 디바이스로 분할된 웨이퍼의 분할홈을 따라 레이저빔을 조사하여 상기 다이 어태치 필름에 애블레이션 가공을 실시하고, 상기 다이 어태치 필름을 개개의 디바이스에 대응하여 분할하는 레이저 가공 공정과,
    선다이싱법(Dicing Before Grinding)에 의해 개개의 디바이스로 분할된 웨이퍼의 이면에 다이 어태치 필름을 부착하고, 이 다이 어태치 필름을 외주부가 환형 프레임에 지지된 점착 테이프에 부착하여 웨이퍼 및 상기 다이 어태치 필름을 상기 환형 프레임으로 지지하는 지지 공정
    을 포함하고,
    상기 산화물의 미세 분말의 평균 입경은 레이저빔의 스폿 직경보다 작고, 또한 레이저빔의 스폿 직경은 10 ㎛ 이하이고,
    상기 레이저빔의 파장은 355 ㎚ 이하이고, 상기 산화물의 미세 분말은 Fe2O3, ZnO, TiO2, CeO2, CuO, Cu2O 및 MgO로 이루어진 군에서 선택된 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 어태치 필름의 애블레이션 가공 방법.
  3. 삭제
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