(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの表面にレーザーダイシング用保護膜を設け、この保護膜付きの半導体ウェハをレーザーだけでダイシングしてチップに分割するレーザーダイシング方法において、
前記レーザーダイシング用保護膜が、重量平均分子量（Ｍｗ）が１００００〜１５００００である（Ａ）水溶性ポリマー１００重量部に対し、（Ｂ）架橋剤を０．１〜１０重量部を加えて架橋させてなる水溶性ポリマー組成物からなることを特徴とするレーザーダイシング方法。
【請求項２】
前記（Ａ）水溶性ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）が１２５００〜１２５０００であることを特徴とする、請求項１に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項３】
前記（Ａ）水溶性ポリマーの構造中に、少なくとも１種の親水性基を含有し、前記親水性基が、水酸基、オキシエチル基、アミド基、アミノ基、スルホン酸基、スルフィン酸基、カルボキシル基及びカルボニル基からなる群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項４】
前記（Ｂ）架橋剤が、グルタルアルデヒドであることを特徴とする、請求項１に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項５】
前記（Ｂ）架橋剤が、イソシアネート系架橋剤、メラミン系架橋剤、エポキシ系架橋剤、アクリレート系架橋剤又はイソシアネート基含有の（メタ）アクリレートからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項６】
前記水溶性ポリマー組成物が、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤及び溶剤からなる群より選択される添加物を更に含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項７】
前記界面活性剤が、ポリオキシエチレン類、ポリオキシエチレンエーテル類、ソルビット類、ソルビタンエステル類、ポリエーテル類、脂肪アルコールアルコキシ類、ステアリン酸類、スルホン酸類、カルボン酸類、リン酸類等の非イオン性又は陰イオン性の界面活性剤からなる群より選択されることを特徴とする、請求項６に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項８】
前記消泡剤が、メチルエーテル類、ポリエーテルエステル類、プロピレングリコール類、エチレンオキサイド類及びプロピレンオキサイド類のポリマー、低級アルコール類、高級アルコール類からなる群より選択されることを特徴とする、請求項６に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項９】
前記レベリング剤が、（Ａ）水溶性ポリマー１００重量部に対して０．１〜５重量部であり、ポリオキシエチレンエーテル類、アルコールエーテル類、酢酸塩類、アクリル酸類、アクリレート類、ベンゾフェノン類、水酸基類からなる群より選択されることを特徴とする、請求項６に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項１０】
前記溶剤が、エーテル類、低級アルコール類、プロピレングリコール類、アルコールエーテル類、ヒドロキシ酸類からなる群より選択されることを特徴とする、請求項６に記載のレーザーダイシング方法。
【請求項１１】
前記レーザーダイシング用保護膜が基体シートの上面に１００〜５０００ｎｍの厚みで塗付形成されたものであることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーダイシング用保護膜組成物に係り、特に、レーザーダイシング工程に使用される保護膜に応用するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハは、層間絶縁膜及び機能性膜を半導体基板（例えば、珪）の上に積層した積層構造を有する。そして、ダイシング工程において、基板の上に各種の電子回路を設計して形成し、且つ表面処理した後に、半導体基板を切断分離する（ダイシングする）ことによって、チップ素子を製造する（例えば、半導体素子）。そのダイシング工程は、ストリート（ｓｔｒｅｅｔ）という境界面に沿ってウェハをダイシングし、設置された電子部品を分離することによって、この工程の目的が達成される。半導体装置の高集積化に伴ってストリートの幅が狭くなり、ダイシングの精度も高くなるが、それに伴う熱的影響（熱によって切断線に割れやクラックが生じる等）による問題が、レーザーダイシング工程の障害となる。
【０００３】
ウェハのダイシング工程は、ブレードを利用してウェハをダイシングする方法から、現在の典型的なレーザーダイシング工程へと進展した。その工程は、先ずストリートに沿ってレーザーを照射することにより、ブレードの刃先縁の幅に合わせた溝を形成してから、ブレードでウェハをダイシングする。しかし、レーザーをウェハのストリートに沿って照射する時に生じた熱エネルギーがウェハに吸収され、熱エネルギーがウェハに蓄積することで、ダイシング工程において避けられない問題が生じる。そして、ウェハの積層構造において最上層に位置する絶縁膜の主な材料であるポリイミドが、ウェハのレーザーダイシング工程において破損しやすい。また、熱エネルギーによってウェハ基材のシリコンが溶融又は熱分解しやすいことで、シリコン蒸気等の問題が発生し、且つウェハの表面上に凝固して堆積する。よって、ウェハをダイシングする時、ウェハの保護膜が耐熱性を有しない場合、保護膜が破損しやすくなることで、ウェハのダイシングに生じた飛散物が保護膜の隙間に侵入する。これらの残留物が非水溶性であることで、ウェハの表面上に付着した時、水で洗浄できないのでウェハの欠陥となる。
【０００４】
最近、レーザーだけでウェハをダイシングする工程が発展し、その技術は、熱的損耗が少なく且つ高精密加工を行うことができるので、精密切断技術として注目されている。しかし、その技術を使用しても、レーザーで生じた熱によりウェハの絶縁層の積層不良を引き起こす可能性がある。また、熱で生じたシリカフュームも、積層した絶縁層とウェハ表面上の間に堆積される可能性があるので、ウェハの絶縁層を洗浄する時、そのフュームの堆積物が除去出来ず残留し、欠陥となることで、ウェハ表面上の汚染という問題になる。
【０００５】
その問題を解決するための技術は、たとえば特許文献ＴＷ２００６３１０８６Ａ号に、一種の溶液を含むレーザーダイシング用保護膜剤が開示されている。その溶液は、水溶性樹脂と、水溶性染料、水溶性着色剤及び水溶性紫外線吸収剤からなる群より選択された少なくとも１種の水溶性レーザー光吸収剤とを溶解した溶液を含むものである。その保護膜剤は、たとえば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール又はセルロース等の水溶性樹脂をウェハの表面に塗布して保護膜を形成してから、レーザーダイシング工程を行う。よって、ウェハの表面が保護膜で保護されているため、シリコン蒸気やレーザー照射によって発生した基板の熱分解物などの残留物が生じたとしても、保護膜表面上にだけ飛散して凝固堆積し、ウェハの表面上に堆積することはない。また、保護膜は水溶性であるため、水洗によって容易に除去することができる。即ち、保護膜上の残留物は、保護膜の水洗と同時に洗い流すことができる。
【０００６】
また、特許文献ＴＷＩ３９９４０２には、ウェハダイシング用保護膜組成物が開示されている。その組成物は、ポリエチルオキサゾリン及びポリビニルピロリドンからなる群より選択された少なくとも１種の樹脂と、水溶性樹脂及びアルコール単量体からなる群より選択された少なくとも１種の成分と、溶媒としての水又は水と有機溶剤との混合物とを含むものである。よって、ウェハダイシング用保護膜組成物は、熱安定性に優れ、ダイシング工程中のレーザー照射による熱架橋物質の生成を防止し、ウェハとの接着力に優れ、レーザーダイシング工程中における保護膜の剥離を防止することができる。さらに、その保護膜組成物は適切な硬度を有する保護膜を形成することにより、ウェハを切削する際の保護膜の破断の発生を防止することができる。
【０００７】
しかし、上記の方法はいずれも水溶性樹脂を使用することで、一般的に熱安定性が低く、ウェハのレーザーダイシング工程においてレーザー照射により内部熱が生じ、使用された水溶性樹脂の分子量が低いと、熱を受けて熱分解を起こす可能性があり、基材に対する保護効果が限られる。
【０００８】
よって、現段階でウェハ製造業者が解決しようとする問題点は、如何に高熱安定性を有し、且つダイシング工程においてレーザー照射により熱分解を起こすことを防止できる保護膜組成物を開発するかということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】台湾特許出願公開２００６３１０８６号明細書
【特許文献２】台湾特許第Ｉ３９９４０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、本発明者は、従来の問題を解決するために、鋭意研究を行った。その結果、これまで積み重ねられた当該産業の経験をもって、レーザーダイシング方法を開発した。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、半導体ウェハの表面にレーザーダイシング用保護膜を設け、この保護膜付きの半導体ウェハをレーザーだけでダイシングしてチップに分割するレーザーダイシング方法において、前記ダイシング用保護膜が、重量平均分子量（Ｍｗ）が１００００〜１５００００である（Ａ）水溶性ポリマー１００重量部に対し、（Ｂ）架橋剤を０．１〜１０重量部を加えて架橋させてなる水溶性ポリマー組成物からなることを特徴とする。なお、（Ａ）水溶性ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に１２５００〜１２５０００であることが好ましい。また、（Ｂ）架橋剤は、（Ａ）水溶性ポリマー１００重量部に対して特に１〜５重量部であることが好ましく、添加量を過剰にする時、水溶性が低くなることで、温水洗浄設備により保護膜を除去することが必要となる。前記レーザーダイシング用保護膜は、架橋剤の添加によって高分子の間の架橋度が向上しているため、レーザーダイシングに際して高熱安定性を有し、且つ分子量の低い水溶性樹脂をもって塗布することができ、設備機材を清潔にしやすく、均一に塗布することができ、且つ強度を維持することができるという効果がある。
【００１２】
本発明に記載された保護膜組成物を、加工しようとするウェハの表面上に塗布して形成した厚みが、約１００〜５０００ｎｍであり、特に５００〜１５００ｎｍであることが好ましい。架橋剤を添加することにより高分子の間の架橋度を向上させることで、使用する水溶性ポリマーの重量平均分子量が最低５０００だけでよい。また、分子量の高いレーザーダイシング用保護膜剤を使用する時、組成物に使用する溶剤の量が比較的多く必要となり、塗布工程の硬化プロセスにおいて溶剤を蒸発させた後、塗膜の厚みが不均一になりやすい。
【００１３】
上記の組成物において、前記（Ａ）水溶性ポリマーの構造中に、少なくとも１種の親水性基を含有し、前記親水性基が、水酸基、オキシエチル基、アミド基、アミノ基、スルホン酸基、スルフィン酸基、カルボキシル基及びカルボニル基からなる群より選択されるものである。
【００１４】
本発明の実施例によれば、前記（Ａ）水溶性ポリマーが、ポリエチレングリコール類、ポリプロピレングリコ−ル類、ポリエチレンオキサイド類、ポリプロピレンオキサイド類、ポリエーテルエステル類、ポリビニルアルコール類、ポリアクリル酸ナトリウム類、ポリアクリルアミド類、ポリビニルピロリドン類、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラメチレングリコール類及びポリエーテルエステル類からなる群より選択されるものである。
【００１５】
上記の組成物において、前記（Ｂ）架橋剤が、イソシアネート系架橋剤、メラミン系架橋剤、エポキシ系架橋剤、アクリレート系架橋剤、アルデヒド類又はイソシアネート基含有の（メタ）アクリレートからなる群より選択されるものである。
【００１７】
上記の組成物は、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤及び溶剤からなる群より選択される添加物を更に含む。界面活性剤が、０．０１〜５重量部であり、ポリオキシエチレン類、ポリオキシエチレンエーテル類、ソルビット類、ソルビタンエステル類、ポリエーテル類、脂肪アルコールアルコシキ類、ステアリン酸類、スルホン酸類、カルボン酸類、リン酸類等の非イオン性又は陰イオン性の界面活性剤から選択される一種又は複数のものを合わせて使用する。消泡剤が、メチルエーテル類、ポリエーテルエステル類、プロピレングリコ−ル類、エチレンオキサイド類及びプロピレンオキサイド類のポリマー、低級アルコール類、高級アルコール類から選択される一種又は複数のものを合わせて使用する。レベリング剤が、０．１〜５重量部であり、ポリオキシエチレンエーテル類、アルコールエーテル類、酢酸塩類、アクリル酸類、アクリレート類、ベンゾフェノン類、水酸基類から選択される一種又は複数のものを合わせて使用する。溶剤が、５〜３０重量部であり、エーテル類、低級アルコール類、プロピレングリコ−ル類、アルコールエーテル類、ヒドロキシ酸類から選択される一種又は複数のものを合わせて使用する。
【００１８】
前記レーザーダイシング用保護膜は、基体シートの上面に上記のレーザーダイシング用保護膜組成物を塗布して形成したものでもよい。
【００１９】
本発明に記載されたレーザーダイシング用保護膜組成物が、液状の塗布剤であってもよく、又は予め基体シートの表面に塗布して成膜してから接着剤層によりウェハの表面に接着してもよい。また、接着性を有する水溶性ポリマーを採用すれば、接着剤層を使用しなくても、ウェハの表面に接着してレーザーダイシング用保護シートとして使用することができる。
【００２０】
本発明に記載されたレーザーダイシング用保護膜組成物を、加工しようとするウェハの表面上、たとえば、そのウェハの表面上に格子状に形成された複数のストリートによって区画された半導体チップに塗布し、そしてそのコーティングを乾燥させることにより、保護膜を形成する。保護膜の厚みが一般的に約１００〜５０００ｎｍであり、特に５００〜１５００ｎｍであることが好ましい。また、加工しようとするウェハの表面に多数の凹部及び凸部を有し、ストリートがその凹部内に形成されるので、その厚みが小さすぎると、その凸部にある保護膜の厚みが更に小さくなることで、破片等が保護膜に侵入してチップの表面に堆積する。一方、必要以上の厚みもメリットがなく、加工後の洗浄作業に時間がかかるという欠点になるだけである。
【００２１】
本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が、その実施をすることができるように更なる開示をするために、以下、本発明をいくつかの実施例により説明する。しかし、注意すべきことは、以下の実施例はただ説明のために記載したものであって、本発明を限定するためのものではない。加えて、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更もまた、本発明の請求範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施例３で用いるレーザーダイシング用保護シートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の目的、特徴及び効果を完全に理解するために、以下、具体的に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明する。
【００２４】
以下は、本発明によりレーザーダイシング用保護膜の実施例の説明及び表１を提供する。
【表１】
0006055494.tif 000002
【００２５】
実施例１
【００２６】
以下の組成を有する保護膜水溶液を製造する。
【００２７】
先ずは、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ，  ＰＶＡ）という水溶性樹脂２０ｇ（分子量が約１３Ｋ）を水１００ｍＬ中に溶かして、グルタルアルデヒドという架橋剤１ｇを添加する。上記の保護膜水溶液をシリコンウェハ上にスピンコートで塗布し、乾燥してシリコンウェハ上に厚みが５００〜１３００ｎｍの保護膜を形成する。そして塗布完了したシリコンウェハをレーザー加工設備に置き、レーザー加工を行って、純水で保護膜を洗い流して、シリコンウェハにおけるレーザー加工された部分の状態を観察する。その結果は、シリコン残滓の堆積がなく、且つ加工した界面幅は設定したレーザーの直径パラメータとほぼ同じであり、保護膜の影響を受けないことを示した。
【００２８】
実施例２
【００２９】
実施例１と同じ方法及び重量部で保護膜水溶液を製造するが、代わりに分子量約１１９Ｋのポリビニルアルコールを使用する。そして実施例１と同じ方法で塗布し且つ保護膜を評価する。その保護膜は、純水で洗浄することができ、シリコン残滓の堆積がなく、且つ加工した界面幅は設定したレーザーの直径パラメータとほぼ同じである。
【００３０】
比較例１
【００３１】
実施例１と同じ方法及び重量部で保護膜水溶液を製造するが、架橋剤を添加しない。そして実施例１と同じ方法で塗布し且つ保護膜を評価する。その保護膜は、純水で洗浄することができるが、シリコンウェハにおけるレーザー加工された部分の状態は、シリコン残滓の堆積があり、且つ切断線に焼結が発生することが容易に観察される。
【００３２】
比較例２
【００３３】
実施例１と同じ方法及び重量部で保護膜水溶液を製造するが、代わりに架橋剤１５ｇを添加する。そして実施例１と同じ方法で塗布し且つ保護膜を評価する。その保護膜は、常温の純水で洗い流しにくいことで、熱水を使用することが必要となるが、レーザー加工された部分に明らかな切断線焼結物や残滓が残留しない。
【００３４】
比較例３
【００３５】
実施例１と同じ方法及び重量部で保護膜水溶液を製造するが、代わりに分子量約２５０Ｋのポリビニルアルコールを使用する。そして実施例１と同じ方法で塗布し且つ保護膜を評価する。その保護膜は、常温の純水で洗い流しにくいことで、熱水を使用することが必要となり、且つ膜の厚みが不均一なので切断線が平坦でなく、焼結物及びシリコン残滓の残留量が増加される。
【００３６】
実施例３
【００３７】
実施例１と同じ方法及び重量部で保護膜水溶液を製造し、その保護膜水溶液を基体シート上に塗布し、レーザーダイシング用保護シートを形成する。
【００３８】
実施例３のレーザーダイシング用保護シートは、図１に示すように、基体シート１０と、その基体シート１０の上面にレーザーダイシング用保護膜組成物を塗布して形成した保護層２０とを含むレーザーダイシング用保護シート１である。その保護層２０の厚みが５００〜１５００ｎｍである。
【００３９】
上記説明したとおり、本発明は、新規性、進歩性及び産業上の利用可能性という特許の要件を有する。新規性及び進歩性について、本発明は、架橋剤を添加することにより高分子の間の架橋度を向上させたレーザーダイシング用保護膜により、レーザーだけで半導体ウェハをダイシングしてチップに分割する際、高熱安定性が得られ、該保護膜の強度を維持することができるという効果がある。産業上の利用可能性について、本発明を利用して製造される商品は、現在の市場の需要を十分に満たすことができる。
【００４０】
以上、好ましい実施例が開示されるが、その実施例は本発明の説明のために記載したものであって、本発明を限定するためのものではない。注意すべきことは、本発明の要旨を逸脱しない範囲での修正又は変更は、本発明の範囲に含まれるものとする。従って、本発明の保護範囲は、添付した特許請求の範囲に定義される。
【符号の説明】
【００４１】
１：レーザーダイシング用保護シート
１０：基体シート
２０：保護層
【図１】
0006055494.tif 000003