(57)【要約】【課題】ダイシング後に半導体チップを取り外しやすくすることができるダイシング装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ダイシングフィルム４に貼り付けられたウエハ１０の個片化を行うダイシングソー６と、ダイシングフィルム４の、個片化によりウエハ１０に形成されたダイシング溝から露出している露出部に有機溶剤を供給することにより、露出部の粘着力を低下させる有機溶剤供給手段９と、が含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイシングフィルムに貼り付けられたウエハの個片化を行うダイシングソーと、
前記ダイシングフィルムの、前記個片化により前記ウエハに形成されたダイシング溝から露出している露出部に有機溶剤を供給することにより、前記露出部の粘着力を低下させる有機溶剤供給手段と、
を有することを特徴とするダイシング装置。
【請求項２】
前記有機溶剤は、エステル結合又はニトリル結合を骨格に有する物質を含むことを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
【請求項３】
前記有機溶剤は、酢酸ブチル、酢酸エチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アセトニトリル若しくはアクリロニトリル又はこれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
【請求項４】
前記ダイシングフィルムに紫外線を照射する紫外線照射手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイシング装置。
【請求項５】
回路パターンを含むウエハをダイシングフィルムに貼り付ける工程と、
前記ウエハの個片化を行うことにより、半導体チップを形成する工程と、
前記ダイシングフィルムの、前記個片化により前記ウエハに形成されたダイシング溝から露出している露出部に有機溶剤を供給することにより、前記露出部の粘着力を低下させる工程と、
前記半導体チップを前記ダイシングフィルムから取り外す工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記有機溶剤は、エステル結合又はニトリル結合を骨格に有する物質を含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記有機溶剤は、酢酸ブチル、酢酸エチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アセトニトリル若しくはアクリロニトリル又はこれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ウエハの個片化を行う工程と前記半導体チップを取り外す工程との間に、前記ダイシングフィルムに紫外線を照射する工程を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイシング装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置を製造する際には、１枚のウエハに複数の半導体装置の回路パターンを形成し、その後に、ウエハのダイシングを行っている。ウエハのダイシングは、位置ずれを防止するためにウエハをダイシングフィルムに貼り付けた状態で行い、ダイシング後に個々の半導体チップをダイシングフィルムから剥離している。剥離に際しては、ダイシングフィルムの粘着力を低下させるために紫外線をダイシングフィルムに照射している。
【０００３】
その一方で、半導体チップの薄化がすすめられており、これに伴って半導体チップは撓みやすくなっている。このため、半導体チップはダイシングフィルムの変形に追随しやすくなっており、半導体チップをダイシングフィルムから剥離することが困難なことがある。粘着力が低いダイシングフィルムを用いれば薄い半導体チップを剥離しやすくすることはできるが、それでは、ダイシング中にウエハを強固に固定できない。また、粘着力が低いダイシングフィルムを用いた場合には、ダイシング後に半導体チップの予期せぬ離脱が生じることもあり得る。従って、粘着力が低いダイシングフィルムを用いるだけでは十分ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７８７９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８８１２号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１６６７１号公報
【特許文献４】特開２００９−８８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ダイシング後に半導体チップを取り外しやすくすることができるダイシング装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ダイシング装置の一態様には、ダイシングフィルムに貼り付けられたウエハの個片化を行うダイシングソーと、前記ダイシングフィルムの、前記個片化により前記ウエハに形成されたダイシング溝から露出している露出部に有機溶剤を供給することにより、前記露出部の粘着力を低下させる有機溶剤供給手段と、が含まれる。
【０００７】
半導体装置の製造方法の一態様では、回路パターンを含むウエハをダイシングフィルムに貼り付け、前記ウエハの個片化を行うことにより、半導体チップを形成し、前記ダイシングフィルムの、前記個片化により前記ウエハに形成されたダイシング溝から露出している露出部に有機溶剤を供給することにより、前記露出部の粘着力を低下させ、前記半導体チップを前記ダイシングフィルムから取り外す。
【発明の効果】
【０００８】
上記のダイシング装置等によれば、有機溶剤によりダイシング後に半導体チップをダイシングフィルムから取り外しやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るダイシング装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るダイシング装置を用いた処理を工程順に示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るダイシング装置を用いた処理を工程順に示す平面図である。
【図４】半導体装置をダイシングフィルムから剥離する方法を工程順に示す断面図である。
【図５】第２の実施形態に係るダイシング装置の構成を示す図である。
【図６】付着物の発生及び除去を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本願発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、ダイシング装置に有機溶剤の供給手段を設け、紫外線照射後に有機溶剤をダイシングフィルム上に供給することで局所的に適度に粘着力が低下することが判明した。そして、本願発明者らは、この知見に基づき、更に鋭意検討を重ねた結果、以下の実施形態に想到した。
【００１１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るダイシング装置の構成を示す図である。
【００１２】
第１の実施形態に係るダイシング装置１には、図１に示すように、ダイシングフィルム４に貼り付けられたウエハ１０の個片化を行うダイシングソー６が含まれる。ダイシング装置１には、ダイシングフィルム４の、個片化によりウエハ１０に形成されたダイシング溝から露出している露出部に有機溶剤を供給することにより、露出部の粘着力を低下させる有機溶剤供給部９が含まれる。有機溶剤供給部９は、例えば霧吹き器のように有機溶剤を噴霧する。ダイシングソー６の脇に、切削水を供給する切削水ノズル１３が配されている。ダイシング装置１には、ダイシングフィルム４に紫外線を照射する紫外線源１４も含まれている。
【００１３】
ダイシングフィルム４には、例えば基材２及び粘着層３が含まれ、ウエハ１０は粘着層３に固着される。粘着層３には、例えばステンレス等の金属製のリングフレーム５も固着される。基材２の材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride：ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate：ＰＥＴ）、ポリオレフィン（polyolefine：ＰＯ）が挙げられる。粘着層３の材料としては、粘着力を有し、かつ、紫外線の照射により粘着力が低下するものが用いられる。このような材料としては、３官能アクリルモノマー（trimethylolpropane triacrylate）又は下記化学式２の６官能アクリルモノマー等のアクリルモノマーを含む紫外線硬化樹脂が挙げられる。３官能アクリルモノマーの一例のtrimethylolpropane triacrylate（ＴＭＰＴＡ）の構造式を下記化学式１に、６官能アクリルモノマーの一例のdipentaerythrytol hexaacrylate（ＤＰＨＡ）の構造式を下記化学式２に示す。
【００１４】
【化１】
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【００１５】
次に、ダイシング装置１を用いた半導体装置の製造方法について説明する。図２は、第１の実施形態に係るダイシング装置を用いた処理を工程順に示す断面図である。図３は、第１の実施形態に係るダイシング装置を用いた処理を工程順に示す平面図である。
【００１６】
先ず、複数の半導体装置の回路パターンを含むウエハ１０を準備する。この回路パターンには、例えばトランジスタ及び配線等が含まれる。次いで、ウエハ１０の厚さが５０μｍ程度になるまで、裏面研磨装置を用いてウエハ１０の裏面を研磨する。この研磨は、リングフレーム５とは別のリングフレームに保護フィルムを貼り付け、この保護フィルムにウエハ１０の表面を貼り付けた状態で行う。厚さが５０μｍ程度のウエハ１０は単体で取り扱うことが容易でないからである。裏面の研磨後には、リングフレーム５に貼り付けられたダイシングフィルム４の粘着層３にウエハ１０の裏面を貼り付ける。そして、保護フィルムをリングフレームと共にウエハ１０から取り外す。この結果、図２（ａ）に示すように、ダイシングフィルム４に貼り付けられたウエハ１０が得られる。
【００１７】
その後、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、ダイシングソー６を用いてウエハ１０の複数個の半導体チップ１２に個片化する。ダイシングソー６による切断は、切削水ノズル１３から切削水を供給しながら、粘着層３の表層部が削られる程度の深さまで行う。このような個片化の結果、隣り合う半導体チップ１２の間にダイシング溝１１が形成され、このダイシング溝１１からダイシングフィルム４の粘着層３が露出するようになる。また、例えば、粘着層３のダイシング溝１１から露出した部分も、ダイシングソー６により若干削られる。
【００１８】
続いて、図２（ｃ）に示すように、紫外線源１４により粘着層３に基材２側から紫外線を照射し、粘着層３の粘着力を、粘着層３に半導体チップ１２が固着され続ける範囲内で低下させる。
【００１９】
次いで、図２（ｄ）及び図３（ｂ）に示すように、有機溶剤供給部９から、ダイシングフィルム４のダイシング溝１１から露出している部分に有機溶剤７を供給することにより、この部分をより粘着力が低下した変質部８に変質させる。すなわち、粘着層３に局所的に変質部８が形成される。有機溶剤７の材料としては、例えば、エステル結合（ＣＯＯ結合）又はニトリル結合（ＣＮ結合）を骨格に有する物質が挙げられる。エステル結合を備えた物質としては、例えば、酢酸ブチル、酢酸エチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルが挙げられる。ＣＮ結合を備えた物質としては、例えば、アセトニトリル、アクリロニトリルが挙げられる。これらの物質は、粘着層３の粘着力を低下させることができる。有機溶剤７の供給は、例えば３０秒間継続して行う。
【００２０】
その後、洗浄により有機溶剤７を洗い流し、半導体チップ１２を順次ダイシングフィルム４から取り外す。洗浄としては、例えばイソプロピルアルコールを用いた洗浄及びこれに続く水洗を行う。図４は、半導体装置をダイシングフィルムから取り外す方法を工程順に示す断面図である。
【００２１】
半導体チップ１２をダイシングフィルム４から取り外す際には、先ず、図４（ａ）に示すように、取り外そうとする半導体チップ１２の上方にコレット２１を、下方に押し出しピン２２を位置させる。次いで、図４（ｂ）に示すように、押し出しピン２２により半導体チップ１２を上方に押し上げると共に、コレット２１により半導体チップ１２を吸着する。ダイシングフィルム４の周囲にリングフレーム５が貼り付けられているため、ダイシングフィルム４の押し出しピン２２による押し上げられた部分が上方に撓む。このとき、半導体チップ１２は、薄ければ薄いほどダイシングフィルム４の変形に追随しやすく、ダイシングフィルム４から剥がれにくい傾向にある。従来技術の問題点はこのような現象によるのである。これに対し、本実施形態では、予め、粘着層３に粘着力が特に弱い変質部８を形成しているため、半導体チップ１２の縁が変質部８から容易に剥がれる。そして、この剥がれた部分から徐々に半導体チップ１２の中央に向けて剥がれが拡大し、結果的に、半導体チップ１２の全体が粘着層３から剥がれる。
【００２２】
その後、ボンディング、パッケージング等を行って半導体装置を完成させる。
【００２３】
本実施形態によれば、ダイシング中はウエハ１０をダイシングフィルム４に強固に固定し、ダイシング後には半導体チップ１２をダイシングフィルム４から容易に取り外すことができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係るダイシング装置の構成を示す図である。
【００２５】
第２の実施形態に係るダイシング装置では、有機溶剤供給部が、第１の実施形態のような噴霧式ではなく、切削水ノズル１３の傍に配せられた有機溶剤用のノズル１９を含む。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２６】
第２の実施形態に係るダイシング装置を用いて半導体装置を製造する場合は、例えば、ダイシングソー６による切断後で紫外線の照射前にノズル１９から有機溶剤７を供給する。つまり、ダイシング溝１１の形成の進行に付随して、有機溶剤７をダイシング溝１１内に供給する。紫外線の照射後に、ノズル１９をダイシングフィルム４の上方を移動させながら、ノズル１９から有機溶剤が供給されるようにしてもよい。
【００２７】
第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、ダイシング中はウエハ１０をダイシングフィルム４に強固に固定し、ダイシング後には半導体チップ１２をダイシングフィルム４から容易に取り外すことができる。
【００２８】
なお、図６（ａ）に示すように、ダイシングソー６による個片化の後にダイシングフィルム４と半導体チップ１２との境界付近に予期せぬ付着物１８が存在することが本発明者らにより明らかにされた。付着物１８は、ダイシングソー６により削られた粘着層３の材料を主成分としている。このような付着物１８も、従来技術において半導体チップがダイシングフィルムから剥がれにくくなっている原因の一つと考えられる。しかし、本実施形態によれば、有機溶剤７により付着物１８をも除去することができる。従って、ウエハ１０の個片化によって付着物１８が発生したとしても、図６（ｂ）に示すように、変質部８の形成の際に付着物１８が除去され、この点においても、従来技術よりも容易に半導体チップ１２をダイシングフィルム４から取り外すことができるといえる。
【００２９】
半導体チップ１２の厚さは特に限定されない。半導体チップ１２が厚い場合、半導体チップ１２は撓みにくいが、実施形態に係るダイシング装置を用いることで、短時間でダイシングフィルム４から取り外すことが可能となるため、スループットが向上する。
【００３０】
半導体チップ１２は、例えばシリコン系半導体チップ、化合物半導体系半導体チップである。
【００３１】
有機溶剤は切削水とは分別して回収することが望ましい。このためには、例えば、有機溶剤用の排液系統及び切削水用の排液系統を含む排液回収装置をダイシング装置に設けておくことが好ましい。
【００３２】
次に、本願発明者らが実際に行った実験について説明する。この実験では、ダイシングフィルムと有機溶剤の種類との関係を調べた。ダイシングフィルムとしてリンテック株式会社製のＵＶ硬化型ダイシングテープ（商品名：ＡＤＷＩＬＬ  Ｄ−１７４）を用いた。面積が数ｃｍ2で正方形状のダイシングフィルム上に面積が数ｍｍ2で正方形状のＳｉ系半導体チップを４、５個貼り付け、これを試料として用いた。このとき、隣り合うＳｉ系半導体チップの間には、ダイシング溝を模擬した１００μｍの隙間を設けた。そして、ダイシングフィルムの基材側から粘着層に紫外線を照射し、次いで、ガラスシャーレに有機溶剤を注ぎ、有機溶剤中に試料を浸漬した。紫外線の照射には、日東電工株式会社製のダイシング工程用ＵＶ照射装置（商品名：ＵＭ８１０）を用い、照射時間は６０秒間とした。有機溶剤としては、酢酸ブチル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール及び１−メトキシ−２プロパノールを用いた。酢酸ブチルはエステル結合を骨格にもつ物質である。アセトニトリルはニトリル結合を骨格にもつ物質である。テトラヒドロフラン及びエチレングリコールジメチルエーテルはエーテル結合を骨格にもつ物質である。エチレングリコール及び１−メトキシ−２−プロパノールはＯＨ結合を骨格にもつ物質である。浸漬の開始から３０秒間後に試料を取り出し、イソプロピルアルコールで３０秒間洗浄し、更に水洗を行った。続いて、窒素ガスを試料に吹き付けて水を飛散させ、ダイシングフィルムの変質の程度を観察した。
【００３３】
この結果、エステル結合を骨格にもつ物質である酢酸ブチルを用いた場合、及びニトリル結合を骨格にもつ物質であるアセトニトリルを用いた場合に、粘着層の粘着力を低下させることができた。また、基材にダメージが生じていなかった。エーテル結合を骨格にもつ物質であるテトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテルを用いた場合には、粘着層だけでなく、基材も溶解した。エーテル結合の極性が強いためである。ＯＨ基を骨格にもつ物質であるエチレングリコール、１−メトキシ−２−プロパノールを用いた場合には、粘着層の粘着力を十分に低下させることが困難であった。
【００３４】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００３５】
（付記１）
ダイシングフィルムに貼り付けられたウエハの個片化を行うダイシングソーと、
前記ダイシングフィルムの、前記個片化により前記ウエハに形成されたダイシング溝から露出している露出部に有機溶剤を供給することにより、前記露出部の粘着力を低下させる有機溶剤供給手段と、
を有することを特徴とするダイシング装置。
【００３６】
（付記２）
前記有機溶剤は、エステル結合又はニトリル結合を骨格に有する物質を含むことを特徴とする付記１に記載のダイシング装置。
【００３７】
（付記３）
前記有機溶剤は、酢酸ブチル、酢酸エチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アセトニトリル若しくはアクリロニトリル又はこれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする付記１に記載のダイシング装置。
【００３８】
（付記４）
前記ダイシングフィルムに紫外線を照射する紫外線照射手段を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のダイシング装置。
【００３９】
（付記５）
前記有機溶剤用の第１の排液系統、及び前記ウエハの個片化に用いられる切削水用の第２の排液系統を含む排液回収装置を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載のダイシング装置。
【００４０】
（付記６）
回路パターンを含むウエハをダイシングフィルムに貼り付ける工程と、
前記ウエハの個片化を行うことにより、半導体チップを形成する工程と、
前記ダイシングフィルムの、前記個片化により前記ウエハに形成されたダイシング溝から露出している露出部に有機溶剤を供給することにより、前記露出部の粘着力を低下させる工程と、
前記半導体チップを前記ダイシングフィルムから取り外す工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００４１】
（付記７）
前記有機溶剤は、エステル結合又はニトリル結合を骨格に有する物質を含むことを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。
【００４２】
（付記８）
前記有機溶剤は、酢酸ブチル、酢酸エチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アセトニトリル若しくはアクリロニトリル又はこれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。
【００４３】
（付記９）
前記ウエハの個片化を行う工程と前記半導体チップを取り外す工程との間に、前記ダイシングフィルムに紫外線を照射する工程を有することを特徴とする付記６乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００４４】
（付記１０）
前記有機溶剤と前記ウエハの個片化に用いられる切削水とを分別して回収する工程を有することを特徴とする付記６乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００４５】
１：ダイシング装置
２：基材
３：粘着層
４：ダイシングフィルム
５：リングフレーム
６：ダイシングソー
７：有機溶剤
８：変質部
９：有機溶剤供給部
１０：ウエハ
１１：ダイシング溝
１２：半導体チップ
１３：切削水ノズル
１４：紫外線源
１８：付着物
１９：ノズル
２１：コレット
２２：押し出しピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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