特許 6395586 被加工物の分割方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6395586

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】被加工物の分割方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20180913BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20180913BHJP

   B23K 26/351 20140101ALI20180913BHJP

   H01L 21/302 20060101ALI20180913BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 Q

   H01L21/78 S

   B23K26/03

   B23K26/351

   H01L21/302 201B

   H01L21/302 105A

   H01L21/78 B

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-252870(P2014-252870)

(22)【出願日】2014年12月15日

(65)【公開番号】特開2016-115787(P2016-115787A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2017年10月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(72)【発明者】

【氏名】西田 吉輝

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宏行

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 健志

(72)【発明者】

【氏名】田渕 智隆

(72)【発明者】

【氏名】横尾 晋

【審査官】 中田 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０９５９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５３４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５５６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０７２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５６７９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／０３

Ｂ２３Ｋ ２６／３５１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の第１面に第１金属膜が形成されると共に第２面に第２金属膜が形成され、該第１金属膜上に第１アライメントマークが配設され、該第２金属膜上に第２アライメントマークが配設された板状の被加工物を分割予定ラインに沿って分割する被加工物の分割方法であって、
該第１金属膜上に第１保護膜を被覆する第１の保護膜被覆工程と、
該第１の保護膜被覆工程により被覆された該第１保護膜を通して該第１金属膜上に形成された第１アライメントマークを撮像手段により撮像して、分割予定ラインの位置を検出する第１のアライメント工程と、
該第１のアライメント工程実施後、該第１保護膜が被覆された第１の面側からレーザービームを照射して、該第１金属膜を該分割予定ラインに沿って除去して該基板を露出させる第１のレーザー加工工程と、
該第１のレーザー加工工程により該基板が露出した被加工物の該第１の面側からプラズマエッチングを施し、少なくとも該基板の厚さの半分の深さを有する第１エッチング溝を形成する第１のエッチング工程と、
該第１金属膜上に被覆した該第１保護膜を除去する第１の保護膜除去工程と、
該第１の保護膜除去工程実施後、被加工物の該第２金属膜上に第２保護膜を被覆する第２の保護膜被覆工程と、
該第２の保護膜被覆工程により被覆された該第２保護膜を通して該第２金属膜上に形成された第２アライメントマークを該撮像手段により撮像して、該分割予定ラインの位置を検出する第２のアライメント工程と、
該第２のアライメント工程実施後、該第２保護膜が被覆された該第２面側からレーザービームを照射し、該第２面に形成された該第２金属膜を該分割予定ラインに沿って除去して該基板を露出させる第２のレーザー加工工程と、
該第２のレーザー加工工程実施後、被加工物の該第２面側からプラズマエッチングを施し、該第１のエッチング工程で形成された該第１エッチング溝に達する深さの第２エッチング溝を形成し、被加工物を該分割予定ラインに沿って分割する第２のエッチング工程と、
該第２のエッチング工程実施後、該第２面に被覆された該第２保護膜を除去する第２の保護膜除去工程と、
を備えたことを特徴とする被加工物の分割方法。

【請求項2】

少なくとも該第２のエッチング工程及び該第２の保護膜除去工程は、被加工物の該第１面側に粘着テープを貼着した状態で実施することを特徴とする請求項１記載の被加工物の分割方法。

【請求項3】

該第１保護膜及び該第２保護膜は水溶性の樹脂から構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の被加工物の分割方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板の両面に金属膜が形成された板状の被加工物を分割予定ラインに沿って分割する被加工物の分割方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、略円板状の半導体ウェーハの表面に格子状に配列された複数の分割予定ラインによって多数の矩形状のチップ領域を区画し、これらのチップ領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。

【0003】

表面に複数のデバイスを有する半導体ウェーハは、裏面研削して所定の厚みに加工された後、切削装置等により分割予定ラインに沿ってダイシングして、各チップ領域を半導体チップとして得ている。このようにして製造された半導体チップは樹脂封止によりパッケージングされて、携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

【0004】

半導体ウェーハを半導体チップにダイシングする手段としては、高速回転する円板状の切削ブレードをウェーハに切り込ませるブレードダイシング、レーザービームを分割予定ラインに沿って照射してダイシングするレーザーダイシング（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）、半導体ウェーハに分割予定ラインを露出させた状態でレジスト膜を被覆し、プラズマエッチングによって分割する方法、（例えば、特開２００６−１２０８３４号公報参照）等が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−３０５４２０号公報

【特許文献2】特開２００６−１２０８３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年では、デバイスチップの構成が多様化し、基板の両面に金属膜が形成されたデバイスチップ等が出てきている。このような構成のデバイスチップをウェーハから効率的に品質良く分割するためには、例えばレーザーダイシングで金属膜を除去した後、プラズマエッチングで個々のデバイスに分割する方法が考えられる。

【0007】

然し、レーザーダイシングするためには、レーザー加工によるデブリ対策として被加工物の表面に保護膜を被覆する工程や、エッチングのためのエッチングマスクを形成する工程等が必要となり、全体として工程が複雑化してコスト高となるという問題がある。

【0008】

また、プラズマエッチングによるウェーハの分割では、エッチングにより形成されるエッチング溝が深くなる程、エッチングの進行速度が遅くなっていく傾向がある。このような場合、基板を薄くすることによりエッチングの進行速度の低下は防止できるが、基板の両面に金属膜が形成されたウェーハでは、基板を薄化することができず、結果的に加工時間が長くなってしまうという問題も発生している。

【0009】

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板の両面に金属膜が形成された板状の被加工物を効率的に複数のチップに分割することのできる被加工物の分割方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明によると、基板の第１面に第１金属膜が形成されると共に第２面に第２金属膜が形成され、該第１金属膜上に第１アライメントマークが配設され、該第２金属膜上に第２アライメントマークが配設された板状の被加工物を分割予定ラインに沿って分割する被加工物の分割方法であって、該第１金属膜上に第１保護膜を被覆する第１の保護膜被覆工程と、該第１の保護膜被覆工程により被覆された該第１保護膜を通して該第１金属膜上に形成された第１アライメントマークを撮像手段により撮像して、分割予定ラインの位置を検出する第１のアライメント工程と、該第１のアライメント工程実施後、該第１保護膜が被覆された第１の面側からレーザービームを照射して、該第１金属膜を該分割予定ラインに沿って除去して該基板を露出させる第１のレーザー加工工程と、該第１のレーザー加工工程により該基板が露出した被加工物の該第１の面側からプラズマエッチングを施し、少なくとも該基板の厚さの半分の深さを有する第１エッチング溝を形成する第１のエッチング工程と、該第１金属膜上に被覆した該第１保護膜を除去する第１の保護膜除去工程と、該第１の保護膜除去工程実施後、被加工物の該第２金属膜上に第２保護膜を被覆する第２の保護膜被覆工程と、該第２の保護膜被覆工程により被覆された該第２保護膜を通して該第２金属膜上に形成された第２アライメントマークを該撮像手段により撮像して、該分割予定ラインの位置を検出する第２のアライメント工程と、該第２のアライメント工程実施後、該第２保護膜が被覆された該第２面側からレーザービームを照射し、該第２面に形成された該第２金属膜を該分割予定ラインに沿って除去して該基板を露出させる第２のレーザー加工工程と、該第２のレーザー加工工程実施後、被加工物の該第２面側からプラズマエッチングを施し、該第１のエッチング工程で形成された該第１エッチング溝に達する深さの第２エッチング溝を形成し、被加工物を該分割予定ラインに沿って分割する第２のエッチング工程と、該第２のエッチング工程実施後、該第２面に被覆された該第２保護膜を除去する第２の保護膜除去工程と、を備えたことを特徴とする被加工物の分割方法が提供される。

【0011】

好ましくは、少なくとも第２のエッチング工程及び第２の保護膜除去工程は、被加工物の第１面側に粘着テープを貼着した状態で実施される。好ましくは、第１及び第２の保護膜は水溶性の樹脂から形成される。

【発明の効果】

【0012】

本発明の被加工物の分割方法によると、レーザー加工の際にデブリ対策として被加工物に被覆する保護膜をエッチングマスクとして使用することにより、エッチングマスクの形成工程を省いて工程が複雑化することによるコストアップを防止することができる。

【0013】

また、プラズマエッチングを被加工物の表面側からと裏面側からのそれぞれから行うことにより、エッチング溝が深くなることによるエッチング速度の低下の影響を最小限に抑制し、被加工物を効率的に分割することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明実施形態に係るウェーハの表面側斜視図である。

【図2】図１に示したウェーハの一部拡大断面図である。

【図3】第１の保護膜被覆工程を示す斜視図である。

【図4】第１の保護膜が被覆された状態のウェーハの一部拡大断面図である。

【図5】第１のレーザー加工工程を説明する斜視図である。

【図6】レーザービーム発生ユニットのブロック図である。

【図7】図７（Ａ）は第１のレーザー加工工程を示すウェーハの一部拡大断面図、図７（Ｂ）は第１のレーザー加工工程終了後のウェーハの一部拡大断面図である。

【図8】図８（Ａ）は第１のエッチング工程を示すウェーハの一部拡大断面図、図８（Ｂ）は第１のエッチング工程終了後のウェーハの一部拡大断面図である。

【図9】図９（Ａ）は第１の保護膜除去工程を説明する斜視図、図９（Ｂ）は第１の保護膜除去工程実施後のウェーハの一部拡大断面図である。

【図10】図１０（Ａ）は第２のレーザー加工工程を示すウェーハの一部拡大断面図、図１０（Ｂ）は第２のレーザー加工工程実施後のウェーハの一部拡大断面図である。

【図11】粘着テープ貼着工程を示す斜視図である。

【図12】図１２（Ａ）は第２のエッチング工程を示すウェーハの一部拡大断面図、図１２（Ｂ）は第２のエッチング工程実施後のウェーハの一部拡大断面図、図１２（Ｃ）は第２の保護膜除去工程実施後のウェーハの一部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態に係る半導体ウェーハの表面側斜視図が示されている。半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと称することがある）１１は、図２の断面図に示すように、シリコン等の基板１３と、基板１３の表面に複数の絶縁膜と複数の機能膜とからなる機能層１５が積層されて構成されている。

【0016】

そして、この機能層１５に格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）１７が形成され、分割予定ライン１７により画成された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１９が形成されて構成されている。

【0017】

機能層１５上には第１金属膜２１が形成され、基板１３の裏面には第２金属膜２３が形成されている。第１及び第２金属膜２１，２３は銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）等から形成されている。

【0018】

図１に示すように、第１金属膜２１上には複数のアライメントマーク２５が形成されている。同様に、第２金属膜２３上にも第１アライメントマーク２５に対応する位置に複数の第２アライメントマークが形成されている。

【0019】

第１金属膜２１上に形成された４個のアライメントマーク２５は、１本の分割予定ライン１７の両端近傍に形成されており、対向する一対のアライメントマーク２５を結んだ直線は１本の分割予定ライン１７に一致する。

【0020】

本発明の分割方法の加工対象は、図１及び図２に示した半導体ウェーハ１１に限定されるものではなく、表面に複数の分割予定ラインを有し、表面及び裏面の両面に金属膜が形成された板状の被加工物が分割対象となるものである。

【0021】

本実施形態の分割方法では、まず機能層１５の表面に形成された第１金属膜２１上に第１保護膜を被覆する第１の保護膜被覆工程を実施する。この第１の保護膜被覆工程では、図３に示すように、スピンナテーブル１０上に第１金属膜２１を露出させてウェーハ１１を吸引保持する。

【0022】

そして、スピンナテーブル１０を回転させながら液状樹脂供給源１２から供給された水溶性の液状樹脂１６をノズル１４で第１金属膜２１上に供給し、液状樹脂１６を第１金属膜２１上にスピンコーティングする。

【0023】

スピンコーティングされた液状樹脂１６を乾燥させて、図４に示すように、第１金属膜２１上に第１保護膜２７を被覆する。第１保護膜２７は、後で実施するプラズマエッチング工程のマスクとして利用するため、ＳＦ_６等のエッチングガスに対して耐性を有している必要がある。

【0024】

尚、図４のウェーハの一部拡大断面図では、分割予定ライン１７に基板１３が露出しているように示されているが、実際には、図２に示すように、基板１３上に機能層１５が積層され、機能層１５に複数の分割予定ライン１７及び複数のデバイス１９が形成されている。以下に説明する他のウェーハの一部拡大断面図においても同様である。

【0025】

第１の保護膜被覆工程実施後、図５に示すように、第１の保護膜被覆工程により被覆された第１保護膜２７を通して第１金属膜２１上に形成されたアライメントマーク２５を撮像手段３６により撮像して、分割予定ライン１７の位置を検出する第１のアライメント工程を実施する。撮像手段（撮像ユニット）３６は顕微鏡及びＣＣＤカメラ等のカメラを含んでおり、撮像した画像は制御手段３８を介してモニタ４０上に表示される。

【0026】

第１のアライメント工程では、撮像ユニット３６により第１の保護膜２７を通して第１金属膜２１上に形成された第１アライメントマーク２５を撮像し、一対の第１アライメントマーク２５を結んだ直線がＸ軸と平行となるようにチャックテーブル１８を回転する。

【0027】

更に、レーザー加工装置の集光器２６が最初にレーザー加工すべき分割予定ライン１７の直上に位置づけられるようにチャックテーブル１８をＹ軸方向に移動する。

【0028】

第１の方向に伸長する分割予定ライン１７についてのアライメント終了後、チャックテーブル１８を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１７についても同様なアライメントを実施する。

【0029】

図５において、レーザービーム照射ユニット（レーザービーム照射手段）２０はケーシング２２中に収容された図６に示すレーザービーム発生ユニット２４と、ケーシング２２の先端に装着された集光器２６とを含んでいる。

【0030】

図６に示すレーザービーム発生ユニット２４は、ＹＡＧレーザー発振器、ＹＶＯ４レーザー発振器等のレーザー発振器２８と、レーザー発振器２８の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段３０と、レーザー発振器２８のパルス幅を調整するパルス幅調整手段３２を含んでいる。レーザー発生ユニット２４は更に、レーザー発振器２８から発振されたレーザービームのパワーを調整するパワー調整手段３４を含んでいる。

【0031】

第１のアライメント工程実施後、図７（Ａ）に示すように、第１保護膜２７が被覆された第１面側からレーザービームＬＢを照射し、第１金属膜２１を分割予定ライン１７に沿って除去して基板１３を露出させる第１のレーザー加工工程を実施する。

【0032】

集光器２６から出射されるレーザービームＬＢは、第１保護膜２７及び第１金属膜２１に対して吸収性を有する波長のレーザービームであり、例えば３５５ｎｍの波長を有している。

【0033】

第１のレーザー加工工程は、チャックテーブル１８をＹ軸方向に分割予定ライン１７のピッチずつ割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１７に沿って次々と実施する。次いで、チャックテーブル１８を９０°回転してから、第２の方向に伸長する分割予定ライン１７に沿ってチャックテーブル１８をＹ軸方向に割り出し送りしながら次々と実施する。

【0034】

第１のレーザー加工工程を実施すると、図７（Ｂ）に示すように、レーザービームＬＢのアブレーション加工により分割予定ライン１７に沿って第１保護膜２７及び第１金属膜２１が除去され、基板１３が露出されるレーザー加工溝２９が形成される。

【0035】

第１のレーザー加工工程実施後、図８（Ａ）に示すように、第１保護膜２７をエッチングマスクとして、第１のレーザー加工工程により基板１３が露出したウェーハ１１の第１面側から矢印Ａに示すようにエッチングガスを供給してプラズマエッチングを施し、図８（Ｂ）に示すように、少なくとも基板１３の厚さの半分の深さを有するエッチング溝３１を形成する第１のエッチング工程を実施する。エッチングガスとしては、例えばＳＦ_６ガスを使用する。

【0036】

本実施形態の分割方法では、エッチング溝３１の深さは基板１３の厚さの半分程度であるため、エッチングの進行速度の低下を抑制することができ、迅速にエッチング溝３１を形成することができる。

【0037】

第１のエッチング工程実施後、第１金属膜２１上に被覆した第１保護膜２７を除去する第１の保護膜除去工程を実施する。この第１の保護膜除去工程では、図９（Ａ）に示すように、スピンナ洗浄装置４０のスピンナテーブル４２でウェーハ１１を吸引保持し、第１保護膜２７を上方に露出させる。

【0038】

そして、スピンナテーブル４２を回転させながら洗浄水供給源４４からの洗浄水をノズル４６から第１保護膜２７上に噴出することにより、第１金属膜２１上から水溶性の第１保護膜２７を除去する。洗浄水としては純水を利用するのが好ましい。第１の保護膜除去工程実施後のウェーハ１１の一部拡大断面図が図９（Ｂ）に示されている。

【0039】

第１の保護膜除去工程実施後、ウェーハ１１を反転して、図３に示すスピンナテーブル１０で第１金属膜２１を下側にしてウェーハ１１を吸引保持し、第２金属膜２３を上方に露出させる。

【0040】

そして、第１の保護膜被覆工程と同様に、ノズル１４から水溶性の液状樹脂１６を第２金属膜２３上に供給して、第２金属膜２３上に液状樹脂１６をスピンコートする。液状樹脂を乾燥させて、第２金属膜２３上に第２保護膜３３を被覆する。

【0041】

第２の保護膜被覆工程実施後、第２の保護膜被覆工程により被覆された第２保護膜３３を通して第２金属膜２３上に形成された第２アライメントマークを撮像手段３６により撮像して、分割予定ライン１７の位置を検出する第２のアライメント工程を実施する。

【0042】

第２のアライメント工程実施後、図１０（Ａ）に示すように、第２保護膜３３が被覆されたウェーハ１１の第２面側からレーザービームＬＢを照射し、アブレーション加工により第２保護膜３３及び第２金属膜２３を分割予定ライン１７に沿って除去してレーザー加工溝３５を形成し、基板１３を露出させる第２のレーザー加工工程を実施する。第２のレーザー加工工程実施後のウェーハ１１の一部拡大断面図が図１０（Ｂ）に示されている。

【0043】

第２のレーザー加工工程実施後、図１１に示すように、ウェーハ１１に形成された第１金属膜２１に粘着テープ３７を貼着する粘着テープ貼着工程を実施する。粘着テープ貼着工程実施後、図１２（Ａ）に示すように、第２のレーザー加工工程により形成されたレーザー加工溝３５に沿って基板１３が露出したウェーハ１１の第２面側から矢印Ａに示すようにＳＦ_６等のエッチングガスを供給してプラズマエッチングを施す（第２のエッチング工程）。

【0044】

この第２のエッチング工程により、図１２（Ｂ）に示すように、第１のエッチング工程で形成されたエッチング溝３１に達する深さのエッチング溝３９を形成し、ウェーハ１１を分割予定ライン１７に沿って複数のデバイスチップに分割する。

【0045】

粘着テープ貼着工程により、ウェーハ１１に形成された第１金属膜２１に粘着テープ３７を貼着しているのは、第２のエッチング工程実施後に個々に分割されたデバイスチップがウェーハ１１の形状を保つようにするためである。

【0046】

第２のエッチング工程実施後、第２金属膜２３上に塗付した第２保護膜３３を除去する第２の保護膜除去工程を実施する。この第２の保護膜除去工程は、図９（Ａ）を参照して説明した第１の保護膜除去工程と同様であるため、その詳細な説明を省略する。第２の保護膜除去工程実施後のウェーハ１１の一部拡大断面図が図１２（Ｃ）に示されている。

【0047】

上述した実施形態によると、レーザー加工の際にデブリ対策としてウェーハ１１に被覆する保護膜２７，３３をエッチングマスクとして使用することにより、エッチングマスクの形成工程を省いて工程が複雑化することによるコストアップを防止できる。

【0048】

また、プラズマエッチングをウェーハ１１の表面側からと裏面側からの両側から行うことにより、エッチング溝が深くなることによるエッチング速度の低下を最小限に抑えることができ、ウェーハ１１を効率的に個々のデバイスチップに分割することができる。

【符号の説明】

【0049】

１０ スピンナテーブル
１１ 半導体ウェーハ
１３ 基板
１５ 機能層
１６ 液状樹脂
１７ 分割予定ライン
１８ チャックテーブル
１９ デバイス
２０ レーザービーム照射ユニット
２１ 第１金属膜
２３ 第２金属膜
２４ レーザービーム発生ユニット
２５ アライメントマーク
２６ 集光器
２７ 第１保護膜
２９，３５ レーザー加工溝
３１，３９ エッチング溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】