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JP2006108428A - ウェーハの分割方法 - Google Patents

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JP2006108428A JP2004293693A JP2004293693A JP2006108428A JP 2006108428 A JP2006108428 A JP 2006108428A JP 2004293693 A JP2004293693 A JP 2004293693A JP 2004293693 A JP2004293693 A JP 2004293693A JP 2006108428 A JP2006108428 A JP 2006108428A
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Kazunao Arai
一尚 荒井
Shinichi Fujisawa
晋一 藤澤
Ryo Matsuhashi
涼 松橋
Takashi Ono
貴司 小野
Toshihiro Funenaka
俊宏 船中
Jun Hachitani
潤 蜂谷
Akihito Kawai
章仁 川合
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Abstract

【課題】ウェーハをダイシングする場合において、デバイスの品質を低下させることなく、効率的に個々のデバイスに分割できるようにする。
【解決手段】ウェーハWの裏面W2のうち、表面W1に形成されたストリートSの裏側以外の部分にレジスト膜Rを被覆し、レジスト膜Rが被覆されていない部分にフッ素系安定ガスをプラズマ化して供給し、裏面から表面にかけてエッチングして個々のデバイスDに分割する。切削を行わないため欠けが生じず品質が向上し、すべてのストリートを一度に分離させるため効率的である。
【選択図】図6

Description

本発明は、ウェーハの分割方法に関するものである。
複数のデバイスがストリートによって区画されて表面側に形成されたウェーハは、裏面の研削により所定の厚さに形成された後に、ストリートに沿って切削してダイシングすることにより個々のデバイスに分割され、各種電子機器に利用されている(例えば特許文献1参照)。
特開2004−228133号公報
しかしながら、ダイシング時には高速回転する切削ブレードがウェーハのストリートに切り込むため、切削ブレードの破砕力に起因してデバイスに欠けが生じ、ウェーハを構成するデバイスの抗折強度が低下して品質が低下するという問題がある。
また、ダイシング時には、切削ブレードを各ストリートに精密に位置合わせした上で、各ストリートを一本一本切削していく必要があり、非効率的である。特に、デバイスのサイズが小さく切削するストリートの数が多い場合は、すべてのストリートを切削するのに相当の時間を要し、生産性が著しく低下するという問題がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウェーハをダイシングする場合において、デバイスの品質を低下させることなく、効率的に個々のデバイスに分割できるようにすることである。
本発明は、ストリートによって区画されて複数のデバイスが表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法に関するもので、ウェーハの表面に保護部材を貼着し、ウェーハの裏面を研削してウェーハを所定の厚さに形成する研削工程と、裏面のうち、ウェーハの表面に形成されたストリートに対応する裏側以外の部分にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆工程と、裏面のうち、レジスト膜が被覆されていないストリートに対応する裏側の部分にフッ素系安定ガスをプラズマ化して供給し、裏面から表面にかけてエッチングして個々のデバイスに分割する分割工程とから構成されることを特徴とする。
研削工程とレジスト膜被覆工程の間においては、ウェーハの裏面に残存している研削歪みを除去するストレスリリーフ工程が遂行されることが望ましい。
レジスト膜被覆工程の実現方法としては、例えば、(1)ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、レジスト膜のうち、ストリートに対応する裏側の部分のみを露光してレジスト膜を除去する方法、(2)ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、レジスト膜のうち、ストリートに対応する裏側の部分のみを物理的に押圧してレジスト膜を除去する方法、(3)ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、レジスト膜のうち、ストリートに対応する裏側の部分のみに切削ブレードまたはレーザ光を作用させてレジスト膜を除去する方法、(4)ウェーハの裏面のうち、ストリートに対応する裏側以外の領域にレジスト材を噴出してレジスト膜を被覆する方法、(5)ウェーハの裏面のうち、ストリートに対応する裏側にレジスト膜をはじくマスク材を塗布した後に、裏面にレジスト膜を被覆する方法等がある。
分割工程において用いられるフッ素系安定ガスとしては、例えばSF、CF、C、C、CHF等がある。また、分割工程の後には、酸素をプラズマ化してレジスト膜に供給し、レジスト膜を灰化させて除去するレジスト膜除去工程が遂行されることが望ましい。
本発明に係るウェーハの加工方法においては、切削ブレードによる切削を行わず、プラズマエッチングによりウェーハを個々のデバイスに分割することができるため、デバイスに欠けが生じることがなく、デバイスの抗折強度が低下せず、品質が低下することがない。また、分割工程ではプラズマエッチングによりすべてのストリートを同時に分離させることができるため、極めて効率的であり、生産性を向上させることができる。
研削工程とレジスト膜被覆工程との間にストレスリリーフ工程を遂行してウェーハの裏面の研削歪みを除去するようにすれば、抗折強度が向上してより品質が向上する。
レジスト膜被覆工程において、ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、ストリートに対応する裏側のレジスト膜のみを露光によって除去するようにすると、ストリートの裏側のレジスト膜を効率よく除去することができる。
レジスト膜被覆工程において、ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、ストリートに対応する裏側のレジスト膜のみを物理的に押圧してレジスト膜を除去するようにすると、ストリートの裏側のレジスト膜を一度に同時に除去することができるため、効率的である。
レジスト膜被覆工程において、ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、ストリートに対応する裏側のレジスト膜のみに切削ブレードまたはレーザ光を作用させてレジスト膜を除去するようにすると、通常のダイシングで用いる切削装置やレーザ加工装置を使用することができるため、専用の装置等は不要であり、経済的である。
レジスト膜被覆工程において、ウェーハの裏面のうち、ストリートに対応する裏側部分以外の領域にレジスト材を噴出してレジスト膜を被覆するようにすると、ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆してからストリートの裏側の部分を除去するといった2段階の作業が不要であるため、効率的である。
レジスト膜被覆工程において、ウェーハの裏面のうち、ストリートに対応する裏側部分にレジスト膜をはじくマスク材を塗布した後に、裏面にレジスト膜を被覆するようにすると、レジスト膜を被覆する段階において、ストリートの裏側とそうでない部分とを認識する必要がないため、作業が容易となる。
図1に示すウェーハWの表面W1には、ストリートSによって区画されて複数のデバイスDが形成されている。最初にこのウェーハWの表面W1に、図1に示すように、デバイスDを保護するための保護部材Pを貼着する。保護部材Pとしては、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、セラミックス等のハードプレートのほか、粘着テープ等も使用することができる。
次に、図2に示すように、表面W1に保護部材Pが貼着されたウェーハWの裏面W2が上を向くようにし、その裏面W2を研削して所定の厚さにする(研削工程)。研削工程には、例えば図3に示すような研削装置1を用いることができる。この研削装置1は、ウェーハを保持するチャックテーブル10と、チャックテーブル10に保持されたウェーハを研削する研削手段11と、研削手段11をチャックテーブル10に対して接近または離反させる研削送り手段12とを備えている。
研削手段11は、垂直方向の軸心を有するスピンドル110と、スピンドル110を回転駆動する駆動源111と、スピンドル110の下端においてホイールマウント112を介して固定された研削ホイール113と、研削ホイール113の下面に固着された研削砥石114とから構成され、駆動源111によって駆動されてスピンドル110が回転するのに伴い、研削砥石114が回転する構成となっている。
研削送り手段12は、壁部120に垂直方向に配設された一対のガイドレール121と、ガイドレール121と平行に配設されたボールネジ122と、ボールネジ122の一端に連結されたパルスモータ123と、ガイドレール121に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジ122に螺合した支持部124とから構成されており、パルスモータ123に駆動されてボールネジ122が回動するのに伴い、支持部124がガイドレール121にガイドされて昇降し、支持部124に支持された研削手段11も昇降する構成となっている。
チャックテーブル10においては、保護部材Pが保持され、ウェーハWの裏面W2が露出した状態となる。そして、チャックテーブル10が水平方向に移動することにより、ウェーハWが研削手段11の直下に位置付けられる。ウェーハWが研削手段11の直下に位置付けられると、チャックテーブル10の回転によりウェーハWが回転すると共に、研削砥石114が回転しながら研削手段11が下降し、ウェーハWの裏面W2に接触して研削され、所定の厚さに研削される(研削工程)。
研削工程を遂行すると、ウェーハWの裏面W2に研削歪み等からなるダメージ層が形成されてウェーハWにストレスが生じ、抗折強度が低下する要因となる。そこで、ダメージ層を除去するために、研削工程の次にストレスリリーフ工程を遂行する。ストレスリリーフ工程は、例えば図4に示すように、図3に示した研削装置1において研削砥石114の代わりにポリッシングパッド115を装着し、研削の場合と同様の動作によって裏面をポリッシングすることにより行われる。また、ドライエッチング、ウェットエッチング等によってもダメージ層を除去することができる。なお、図4においては、研磨砥石115以外の部位については、図3の研削装置1と同様の符号を付している。
ストレスリリーフ工程によってウェーハWのストレスを除去した後に、図5に示すように、裏面W2のうち、ウェーハWの表面W1に形成されたストリートSに対応する裏側のストリート対応部W2S以外の部分にレジスト膜Rを被覆する(レジスト膜被覆工程)。レジスト膜被覆工程の実現方法は種々ある。以下にいくつかの例を示す。
(1)最初に図6(A)に示すように、裏面W2の全面にスピンコータ等を用いてレジスト膜Rを被覆する。そしてその後、赤外線カメラ等で裏面W2からストリートSを認識し、図6(B)に示すように、ストリートSと同様の形状に形成されたマスクパターン2aを有するフォトマスク2を介してレジスト膜Rに紫外線、X線等の光を照射し、裏面W2のうち、表面W1のストリートSに対応する裏側の部分を露光させる。そして露光した部分を現像すると、図6(C)に示すように、表面W1のストリートSに対応する裏側のレジスト膜が除去されて、ストリート対応部W2Sが露出する。かかる方法によれば、ストリートSに対応する裏側のレジスト膜を効率よく除去することができるため、効率的である。ここで、デバイスDの裏側に被覆されたレジスト膜が露光するのを防止するために、マスクパターン2aの幅は、ストリートSの幅より狭くなるように形成することが望ましい。なお、フォトマスクを用いなくても、ウェーハWの裏面W2側から赤外線カメラ等によって表面W1側のストリートSを検出し、検出したストリートSの部分のみに光を照射すれば、図6(C)と同様に、ストリートSに対応する裏側の部分のレジスト膜が除去されて、ストリート対応部W2Sが露出する。
(2)図7(A)に示すように、裏面W2の全面にスピンコータ等を用いてレジスト膜を被覆する。そしてその後、赤外線カメラ等で裏面W2からストリートSを認識し、図7(B)に示すようにストリートSと同様の形状に形成された押圧部材3を用い、図7(C)に示すように押圧部材3をレジスト膜Rに押圧する。そうすると、図7(D)に示すように、押圧された部分、すなわち表面W1のストリートSに対応する裏側の部分のレジスト膜が除去され、ストリート対応部W2Sが露出する。かかる方法によれば、ストリートSの裏側のレジスト膜を一度に同時に除去することができるため、効率的である。なお、デバイスDの裏側に被覆されたレジスト膜が除去されるのを防止するために、押圧部材3の先端の幅は、ストリートSの幅より狭くなるように形成することが望ましい。
(3)図8(A)に示すように、裏面W2の全面にスピンコータ等を用いてレジスト膜Rを被覆する。そしてその後、赤外線カメラ等で裏面W2からストリートSを認識し、図8(B)に示すように、ストリートSの幅に対応した厚みを有する切削ブレード4を高速回転させながら下降させ、図8(C)に示すように、表面W1のストリートSに対応する裏側に個々に切削ブレード4を接触させ、レジスト膜Rの厚み分だけ切り込ませる。この作業をすべてのストリートSに対応する裏側について行うと、図8(D)に示すように、表面W1のストリートSに対応する裏側の部分のレジスト膜が除去され、ストリート対応部W2Sが露出する。ここで、デバイスDの裏側に被覆されたレジスト膜が除去されるのを防止するために、切削ブレード4の幅は、ストリートSの幅より狭くなるように形成することが望ましい。また、切削ブレードによる切削に代えて、レーザ光の照射によりストリートSの裏側のレジスト膜Rを改質させて除去するようにしてもよい。かかる方法によれば、通常のダイシングで用いる切削装置やレーザ加工装置を使用することができるため、専用の装置等は不要であり、経済的である。
また、図示していないが、インクジェットのように、レジスト膜を構成するレジスト材料をストリートSに対応する裏側を避けて噴出することによっても、ストリートSに対応する裏側以外の部分にレジスト膜を被覆することができる。この場合は赤外線カメラによって表面W1のストリートSを検出し、検出したストリート以外の部分にレジスト膜を噴出する。かかる方法によれば、ウェーハWの裏面W2全面にレジスト膜を被覆してからストリートSの裏側の部分を除去するといった2段階の作業が不要であるため、効率的である。
更に、印刷技術のように、ウェーハWの裏面W2のうち、ストリートSに対応する裏側の部分にレジスト材料をはじくマスク材を塗布しておき、その上からレジスト材料を被覆するようにしてもよい。かかる方法によれば、レジスト膜を被覆する段階において、ストリートの裏側とそうでない部分とを認識する必要がないため、作業が容易となる。
上記説明したような種々の方法によって、ウェーハWの裏面W2のうち、ストリート対応部W2S以外の部分についてレジスト膜Rが被覆され、ストリート対応部W2Sのみが露出した後は、そのストリート対応部W2Sをエッチングして個々のデバイスDに分割する(分割工程)。分割工程には、例えば図9に示すプラズマエッチング装置5を用いることができる。
このプラズマエッチング装置5は、ガス供給部51とエッチング処理部52とを備えている。ガス供給部51には、SF、CF、C、C、CHF等のフッ素を含む安定ガスであるフッ素系安定ガスが蓄えられる。一方、エッチング処理部52においては研削後の被加工物Wを収容し、ガス供給部51から供給されるフッ素系安定ガスをプラズマ化してウェーハWをエッチングする。
エッチング処理部52は、プラズマエッチングが行われるチャンバ53の上部側からエッチングガス供給手段54を収容すると共に、エッチングしようとする板状物を保持するチャックテーブル55を下部側から収容した構成となっている。
エッチングガス供給手段54は、チャックテーブル55に保持されたウェーハWの露出面にエッチングガスを供給する機能を有し、軸部54aがチャンバ53に対して軸受け56を介して昇降自在に挿通しており、内部にはガス供給部51に連通すると共にポーラス部材で形成された噴出部57aに連通するガス流通孔57が形成されている。エッチングガス供給手段54は、モータ58に駆動されてボールネジ59が回動し、ボールネジ59に螺合したナットを有する昇降部60が昇降するのに伴い昇降する構成となっている。
一方、チャックテーブル55は、軸部55aが軸受け61を介して回動可能に挿通しており、内部には吸引源62に連通する吸引路63及び冷却部64に連通する冷却路65が形成されており、吸引路63は上面の吸引部63aに連通している。
チャンバ53の側部にはエッチングする板状物の搬出入口となる開口部66が形成されており、開口部66の外側には昇降により開口部66を開閉するシャッター67が配設されている。このシャッター67は、シリンダ68に駆動されて昇降するピストン69によって昇降する。
チャンバ53の下部にはガス排出部70に連通する排気口71が形成されており、排気口71から使用済みのガスを排出することができる。また、エッチングガス供給手段54及びチャックテーブル55には高周波電源72が接続され、高周波電圧を供給し、エッチングガスをプラズマ化することができる。
次に、図9に示したプラズマエッチング装置5を用いて、ストリート対応部W2Sのエッチングを行う際の動作について説明する。図5に示したように、裏面W2のうち、ストリート対応部W2S以外の部分にレジスト膜Rが形成されたウェーハWは、シャッター67を下降させて開口部66を開口させた状態で、開口部66からチャンバ53の内部に進入し、レジスト膜Rが被覆された裏面W2が上に向いて露出した状態で吸引部63aに保持される。そして、シャッター67を元の位置に戻して開口部63を閉め、内部を減圧排気する。
次に、エッチングガス供給手段54を下降させ、その状態でガス供給部51からガス流通孔57にエッチングガスとしてフッ素系安定ガスを供給し、エッチングガス供給手段54の下面の噴出部57aからエッチングガスを噴出させると共に、高周波電源72からエッチングガス供給手段54とチャックテーブル55との間に高周波電圧を印加してエッチングガスをプラズマ化させ、ストリート対応部W2Sに供給する。そうすると、プラズマのエッチング効果によりウェーハWの裏面のうち、レジスト膜Rが被覆されていない部分、すなわち、ストリート対応部W2Sのみがエッチングされる。そして、ウェーハWの裏面W2から表面W1にかけて厚さ分だけエッチングされると、図10に示すように、すべてのストリートSが垂直方向に貫通して縦横に分離され、個々のデバイスDに分割される。
このように、プラズマエッチングによってすべてのストリートを分離させることができるため、切削ブレードによる切削は不要となる。したがって、デバイスに欠けが生じることがなく、デバイスの抗折強度が低下せず、品質が低下することがない。また、分割工程ではプラズマエッチングによりすべてのストリートを同時に分離させることができるため、極めて効率的であり、生産性を向上させることができる。更に、プラズマエッチングでは異方性エッチングが可能であり、デバイスDの側面をほぼ垂直に形成することができる。
このようにしてウェーハWが個々のデバイスDに分割された後は、裏面に被覆されたレジスト膜を除去する(レジスト膜除去工程)。レジスト膜の除去には、アッシング装置を用いることもできるし、図9に示したプラズマエッチング装置5を用いることができる。
プラズマエッチング装置5を用いる場合は、分割工程において用いたフッ素系安定ガスを排気口71からガス排出部70に排気し、チャンバ53の内部にフッ素系安定ガスが存在しない状態として減圧排気する。そして次に、ガス供給部51からOガスをガス流通孔57に供給し、エッチングガス供給手段54の下面の噴出部57aからOガスを噴出させると共に、高周波電源72からエッチングガス供給手段54とチャックテーブル55との間に高周波電圧を印加してOガスをプラズマ化させ、レジスト膜Rに供給する。そうすると、プラズマ化したOガスによりレジスト膜Rが酸化して灰化し、除去しやすい状態となる。そして、レジスト膜Rを除去すると、図11に示すように、個々のデバイスDが保護部材Pに貼着された状態となる。
このようにしてレジスト膜Rを除去した後は、デバイスDが保護部材Pからピックアップされた後に、裏面側にダイアタッチフィルムを貼着する工程、リードフレーム等にボンディングする工程、配線基板に実装する工程等が行われる。
ウェーハ及び保護部材の一例を示す斜視図である。 表面に保護部材が貼着されたウェーハを示す斜視図である。 研削装置の一例を示す斜視図である。 ストレスリリーフ工程の一例を示す説明図である。 レジスト膜被覆工程終了後のウェーハを示す斜視図である。 レジスト膜被覆工程の第一の例を示す略示的断面図であり、(A)は裏面全面にレジスト膜が被覆されたウェーハを示し、(B)はレジスト膜を露光してストリート対応部を露出させる様子を示し、(C)はストリート対応部が露出した状態を示す。 レジスト膜被覆工程の第二の例を示す略示的断面図であり、(A)は裏面全面にレジスト膜が被覆されたウェーハを示し、(B)は同ウェーハ及び押圧部材を示し、(C)は同押圧部材をレジスト膜に押圧してストリート対応部を露出させる様子を示し、(D)はストリート対応部が露出した状態を示す。 レジスト膜被覆工程の第三の例を示す略示的断面図であり、(A)は裏面全面にレジスト膜が被覆されたウェーハを示し、(B)は同ウェーハ及び切削ブレードを示し、(C)は同切削ブレードを用いてストリート対応部を露出させる様子を示し、(D)はストリート対応部が露出した状態を示す。 プラズマエッチング装置の一例を示す断面図である。 分割工程終了後のウェーハを示す断面図である。 レジスト膜除去工程終了後のウェーハを示す断面図である。
符号の説明
W:ウェーハ
W1:表面
D:デバイス S:ストリート
W2:裏面
W2S:ストリート対応部
P:ハードプレート R:レジスト膜
1:研削装置
10:チャックテーブル
11:研削手段
110:スピンドル 111:駆動源 112:ホイールマウント
113:研削ホイール 114:研削砥石 115:ポリッシングパッド
12:研削送り手段
120:壁部 121:ガイドレール 122:ボールネジ
123:パルスモータ 124:支持部
2:フォトマスク
2a:マスクパターン
3:押圧部材
4:切削ブレード
50:プラズマエッチング装置
51:ガス供給部 52:エッチング処理部 53…チャンバ
54:エッチングガス供給手段 55:チャックテーブル 56:軸受け
57:ガス流通孔 57a:噴出部 58:モータ 59:ボールネジ
60:昇降部 61:軸受け 62:吸引源 63:吸引路 64:冷却部
65:冷却路 66:開口部 67:シャッター 68:シリンダ 69:ピストン
70:ガス排出部 71:排気口 72:高周波電源

Claims (9)

  1. ストリートによって区画されて複数のデバイスが表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法であって、
    ウェーハの表面に保護部材を貼着し、該ウェーハの裏面を研削して該ウェーハを所定の厚さに形成する研削工程と、
    該裏面のうち、該ウェーハの表面に形成されたストリートに対応する裏側以外の部分にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆工程と、
    該裏面のうち、該レジスト膜が被覆されていないストリートに対応する裏側の部分にフッ素系安定ガスをプラズマ化して供給し、該裏面から該表面にかけてエッチングして個々のデバイスに分割する分割工程と
    から構成されるウェーハの分割方法。
  2. 前記研削工程の後であって前記レジスト膜被覆工程の前に、前記ウェーハの裏面に残存している研削歪みを除去するストレスリリーフ工程が遂行される
    請求項1に記載のウェーハの分割方法。
  3. 前記レジスト膜被覆工程においては、ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、該レジスト膜のうち、ストリートに対応する裏側の部分のみを露光してレジスト膜を除去する
    請求項1または2に記載のウェーハの分割方法。
  4. 前記レジスト膜被覆工程においては、ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、該レジスト膜のうち、ストリートに対応する裏側の部分のみを物理的に押圧してレジスト膜を除去する
    請求項1または2に記載のウェーハの分割方法。
  5. 前記レジスト膜被覆工程においては、ウェーハの裏面全面にレジスト膜を被覆した後に、該レジスト膜のうち、ストリートに対応する裏側の部分のみに切削ブレードまたはレーザ光を作用させてレジスト膜を除去する
    請求項1または2に記載のウェーハの分割方法。
  6. 前記レジスト膜被覆工程においては、前記裏面のうち、前記ストリートに対応する裏側以外の領域にレジスト材を噴出してレジスト膜を被覆する
    請求項1または2に記載のウェーハの分割方法。
  7. 前記レジスト膜被覆工程においては、前記裏面のうち、前記ストリートに対応する裏側にレジスト膜をはじくマスク材を塗布した後に、該裏面にレジスト膜を被覆する
    請求項1または2に記載のウェーハの分割方法。
  8. 前記フッ素系安定ガスは、SF、CF、C、C、CHFのいずれかである請求項1乃至7のいずれかに記載のウェーハの分割方法。
  9. 前記分割工程の後に、酸素をプラズマ化して前記レジスト膜に供給し、該レジスト膜を灰化させて除去するレジスト膜除去工程が遂行される
    請求項1乃至8のいずれかに記載のウェーハの分割方法。
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