JP2006294840A - 半導体固片の仕上げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械加工によるダイシングをした半導体固片の強度を高められるようにする。
【解決手段】 ダイシングライン１７に沿って分割された保護シート８９上の半導体固片９０群を対象とし、それらのダイシング加工した側面を少なくとも含む機械加工面９０ａ、９０ｂにつき、ダメージ域ｈ１、ｈ２をエッチング処理して除去することにより、上記の目的を達することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体固片の仕上げ加工方法、詳しくは、ダイシングラインに沿って分割された保護シート上の半導体固片群を対象とした半導体固片の仕上げ加工方法に関する。

近年、コンピュータや携帯電話などに搭載されるパッケージの小型化、高密度化に伴って、パッケージ内のデバイスにも小型化、薄型化が求められ、厚みが１００μｍ以下の半導体ウエハが用いられるようになっており、機械加工によって回路形成面の反対面を除去して薄化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１はウェハの回路形成面の反対側の面すなわち裏面を研磨することにより、ウェハの厚みを減少するバックグラインディング加工と、高速回転する刃物によるダイシング加工とによって、所定の厚みの半導体固片を得る技術を開示している。

また、特許文献１は、機械加工によるダイシング工程においては、切断時にダメージを受けやすく、加工歩留まりの低下が避けられないことに対し、バックグラインディング工程とダイシング工程との双方をエッチングにより行う場合、薄化に時間が掛かるので、まず、機械加工によって回路形成面の反対面を除去してある程度薄化した状態の半導体ウエハの機械加工面をプラズマ処理することにより、機械加工で生じたマイクロクラック層を除去するいわゆるストレスリリーフを行う技術を開示している。

また、プラズマダイシングを行うのに、そのためのマスクの形成、プラズマダイシング、マスクの除去、マイクロクラックの除去のそれぞれを１つのプラズマ処理装置で行い、設備コストの低減、生産効率の向上、ウエハ移載によるダメージの回避を図る技術も知られている（例えば、特許文献２、３参照。）。

さらに、バックグラインディングプロセスにストレスリリーフ、例えばドライポリッシング、メカニカルポリッシング、ウエットエッチング、ドライエッチングなどの工程を追加することにより、グラインディングによる研削ダメージが除去され、さらなる抗折強度の向上が可能となり、裏面の鏡面化、反り量の低減、抗折強度の向上、を図れることがネット上で公表され（例えば、非特許文献１参照。）、併せて、ドライポリッシング除去量と抗折強度（球抗折）との関係を示し、２μｍ除去を推奨している旨開示している。
特開２００２−９３７５２号公報 特開２００４−１７２３６４号公報 特開２００４−１７２３６５号公報 ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：ＷＷＷ．ｄｉｓｃｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｏｌｕｔｉｏｎ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｓｔｒｅｌｉｅｆ．ｈｔｍｌ

ところで、ダイシングをプラズマ処理に依存するのはやはり処理時間が長く生産性を高めにくいので、非特許文献１が開示するようにダイシングを機械加工にて行って十分な抗折強度を得ることが望まれる。しかし、カード筐体内に半導体チップなどを実装した回路基板を収容した電子カード類には、パーソナルコンピュータの機能拡張用などに用いられるやや大型のＰＣカードのほか、それより小型かつ薄型で、携帯電話、メモリ型の携帯音楽プレーヤー、ハイビジョンビデオカメラ、３Ｄゲーム器などのメモリに用いられるＳＤカード（例えば、特許文献７、８）などが知られ、さらに小型化かつ薄型化したｍｉｎｉＳＤカードなども提供されていて、そのサイズは例えば２１．５ｍｍ×２０ｍｍ×１．４ｍｍとなっている（特開２００３−７６４４０号公報、特開２００４−２１９６４号公報）。このような背景のなか半導体チップは５０μｍ程度とますます薄化して破損しやすく、非特許文献１に記載されているような仕上げ加工をしたものではなお強度不足になっている。

そこで、本発明者は、非特許文献１が開示しているドライポリッシング除去量と抗折強度との関係につき、２μｍと除去量が増大することによって抗折強度のＭＡＸ値は上昇しているが、ＭＩＮ値はほとんど上昇していないことに着目した。これは、従来からのストレスリリーフ操作では限界があり、まだ除去できていない原因のあることを示している。非特許文献１が開示する除去量と抗折強度との関係では、除去量が２μｍを超えると抗折強度のＭＡＸ値は若干低下しているのに関係なく、ダイシングおよびバックグラインディングした所定厚の半導体固片群につき裏面側からのプラズマエッチングによる除去量を６μｍ程度まで増加しながら抗折強度のＭＩＮ値の変化を見たところ、抗折強度のＭＩＮ値は上昇した。

この点につき、種々に実験を繰り返しながら検討を重ねた結果、半導体固片群の裏面側から行ったプラズマ処理が個々の半導体固片の側面、つまり機械的なダイシングを行った面にも十分行き届き、バックグラインディングした裏面よりも深く生じていたと思われるダメージ、つまり、マイクロクラックや加工歪みが除去されたものであることを知見し、非特許文献１が開示する除去量２μｍを上回っての抗折強度の低下はウエハの過剰な薄化やその他が原因しているものと思われる。

本発明の目的は、上記のような新たな知見に基づき、機械加工によるダイシングをした半導体固片の強度を高められる仕上げ加工方法を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の半導体固片の仕上げ加工方法は、ダイシングラインに沿って分割された保護シート上の半導体固片群を対象とし、それらのダイシング加工した側面を少なくとも含む機械加工面につき、ダメージ域をエッチング処理して除去することを主たる特徴としている。

このような構成では、保護シート上の半導体固片群の機械加工面につきエッチング処理するのに、ダイシングを生産性の高い機械加工として側面にマイクロクラックや加工歪みなどのダメージ域が深く生じていても、この少なくとも側面を含む機械加工面につきそのダメージ域を除去するようにエッチング処理するので、バックグラインディングに対するストレスリリーフだけ配慮した従来の場合のように、ダイシングの機械加工により側面に生じる深く大きなダメージ域が残ることはない。

機械加工面が、半導体固片のダイシング加工した側面とグラインディング加工した裏面とである場合、エッチング処理はその双方同時に行うが、側面のダメージ域除去のために、裏面での除去量がそこでの必要量を上まわってもよく、過剰な薄化を招かないようにすればよい。

エッチング処理は、半導体固片の間隔を通常より大きく設定して行っても、半導体固片群の裏面側からプラズマをランダム照射して行っても、ダイシング加工により溝状をなした機械加工面である側面へのエッチングが届きやすくそこでのエッチング処理を促進することができ、全体でのエッチングレートが低減する。

しかし、ダイシング加工による機械加工面のプラズマ処理による除去量は、裏面からのグラインディング加工による機械加工面のプラズマ処理による除去量よりも大きくしてさらにエッチングレートを低減することができる。

それには、エッチング処理は、半導体固片群の裏面側から、半導体固片の裏面よりも半導体固片間へのプラズマ照射率を高くして行えばよく、エッチング処理をグラインディング加工による機械加工面よりもダイシング加工による機械加工面への集中度を高めることで、グラインディング加工による機械加工面での除去量を過剰とせずに、ダイシング加工による機械加工面での除去量を十分とするプラズマ処理が同時進行にて達成される。

ダイシング加工による機械加工面のプラズマ処理による除去量は、４μｍ以上であり、グラインディング加工による機械加工面のプラズマ処理による除去量は、１〜２．５μｍであるのが好適である。

ダイシングに生産性の高い機械加工を採用して、しかも、それによるダメージ域がなく従来よりも強度の高い半導体固片が得られる。

本発明の実施の形態に係る半導体固片の仕上げ加工方法につき、以下に図を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の具体例であって特許請求の範囲を限定するものではない。

本実施の形態は、ダイシングラインに沿って分割された図４（ａ）に示すようなバックグラインディング保護シート８９上の半導体固片９０群を対象とし、それらのダイシング加工した側面を少なくとも含む機械加工面９０ａ、９０ｂなどにつき、図４（ｂ）に示すようなダメージ域ｈ１、ｈ２を図４（ａ）に示すようなエッチング装置８６にてエッチング処理して除去する。このような半導体固片９０は、図１に示すような半導体ウエハ４に、図２に示すようなダイシング加工と図３に示すようなグラインディング加工とを施して分割することで形成される。

半導体ウエハ４の表面３には図１に示すように、ほぼマトリックス状に配置された半導体回路１８が形成されており、この半導体回路１８を区画するようにほぼ格子状のダイシングライン１７が設定されている。ダイシング加工に際して半導体ウエハ４には図２に示すようなダイシング保護シート２３を裏面２に貼り付け、このダイシング保護シート２３側で半導体ウエハ４をチャックテーブル９の吸着保持面２７にて吸着保持する。この状態でダイシングライン１７の検出に基づきダイシングライン１７と円盤型ブレード１０とを順次位置合わせしながら、高速回転する円盤型ブレード１０により半導体ウエハ４を表面３側から溝１を形成することを横方向と縦方向とで繰り返し、縦横のダイシングを終える。このとき、溝１が裏面２まで到達しないように、且つ分割後の半導体固片９０の厚みよりも深くなるように切り込み深さを制御する。これが、いわゆるハーフカットダイシングである。

次いで、ダイシング保護シート２３を裏面２から剥がして図３に示すように表面３にバックグラインディング保護シート８９を貼り付け、このバックグラインディング保護シート８９の側で半導体ウエハ４をバックグラインドチャック９６に保持し、グラインダー９７により裏面２を研削し溝１を表出させ、かつ所定の厚みを持った個々の半導体固片９０に分割する。これが、いわゆるバックグラインディングであり、以上によって、本実施の形態の仕上げ加工対象となる半導体固片９０群が側面および裏面に機械加工面９０ａ、９０ｂを有してバックグラインド保護シート８９上に形成される。

このような半導体固片９０群を仕上げ加工するエッチング装置８６でのエッチング処理は、プラズマエッチングである場合を例に説明すると、図４（ａ）に示すチャンバー８２内に設けられた下部電極８４上に半導体固片９０群をバックグラインディング保護シート８９ごと移載して処理を開始する。具体的には、先ず、チャンバー８２を閉じて所定の圧力まで真空引きし、所定の圧力まで達した処で硫化フッ素のガスなどのフッ素系ガスを所定量だけ流し込む。次いで、上部電極８５および下部電極８４間に電圧を印加することによりプラズマ７６を発生させて、各半導体固片９０のプラズマ雰囲気に曝される機械加工面９０ａ、９０ｂをプラズマ照射にてエッチング処理し、前記ダメージ域ｈ１、ｈ２を除去する。もっとも、エッチング処理はプラズマ処理に限らず化学的なエッチング、ウエットエッチングなど他のエッチング技術によって行うこともできる。

このように、バックグラインディング保護シート８９上の半導体固片９０群の機械加工面９０ａ、９０ｂにつきプラズマ処理するのに、ダイシングを生産性の高い機械加工としたことにより、機械加工面９０ａである側面にマイクロクラックや加工歪みなどのダメージ域ｈ１が深く生じていても、この少なくとも側面を含む機械加工面９０ａ、９０ｂにつき、上記したようにそのダメージ域ｈ１、ｈ２を除去するようにプラズマエッチング処理することで、バックグラインディングに対するストレスリリーフだけ配慮した従来の場合のように、ダイシングの機械加工による深く大きなダメージ域ｈ１が側面に残らない。従って、ダイシングに生産性の高い機械加工を採用して、しかも、それによるダメージ域ｈ１がなく従来よりも強度の高い半導体固片９０が得られる。

以上のように、機械加工面９０ａ、９０ｂが、半導体固片９０のダイシング加工した側面とグラインディング加工した裏面とであり、そららの機械加工の種類の違いから、それらによる前記ダメージ域ｈ１、ｈ２に差があり、具体的にはｈ１＞ｈ２となるところを、プラズマ処理はその双方同時に行うのに、側面のダメージ域ｈ１除去のために、裏面でのダメージ域ｈ２の除去量がそこでの必要量を上まわってもよく、過剰な薄化を招かないようにすればよい。しかし、全体のエッチングレートは高くなる。

そこで、プラズマ処理を、半導体固片９０群の裏面２側からプラズマ７６をランダム照射して行うと、ダイシング加工により溝１をなした機械加工面９０ａである側面へもプラズマが届きやすくなり、そこでのプラズマ処理を促進することができる。それには、図４に仮想線で示すようにランダムに噴射口が向くノズル１０１からガス噴射を行ってプラズマを発生させるなどすればよいし、適当なプラズマ攪乱手段を設けてもよい。また、それに代えて、あるいはそれと共に、仕上げ加工する各半導体固片９０の間隔、つまりダイシング幅、溝１の幅を通常より大きくしても機械加工面９０ａのプラズマ処理を促進させることができる。また、ダイシング幅を変えなくても、バックグラインディング保護シート８９をエキスパンドしてもよい。これらによって全体でのエッチングレートを低減することができる。さらに、半導体ウエハ４のダイシングによる各分割単位部につき、図５に仮想線で示すように１つ置きに間引きして半導体固片９０の間隔を特に大きくすることができ、機械加工面９０ａのプラズマ処理を促進しやすくエッチングレートを低減するのに好適である。この場合、半導体固片９０はプラズマ処理でも機械加工面９０ａの処理促進の結果図５に破線で示すように台形となる傾向を示すが、半導体回路１８を侵さない限り問題はなくいわゆるハーフ幅を有効利用することができる。もっとも、前記間引きする分割単位部には半導体回路１８は形成しない。

しかし、ｈ１＞ｈ２の関係に対応して、ダイシング加工による機械加工面９０ａのプラズマ処理による除去量は、裏面２からのグラインディング加工による機械加工面９０ｂのプラズマ処理による除去量よりも大きくすることにより、エッチングレートをさらに低減できる。それには、プラズマ処理を、半導体固片９０群の裏面２側から、半導体固片９０の裏面２よりも半導体固片９０間への照射率を高くして行えばよく、図５に示すようなダイシングの溝１にほぼ沿ったメッシュ状のシャワー管１０２などによりノズルや噴出口を各半導体固片９０間の溝１に沿ってガスを優先的に流出させながらプラズマを発生させるか、図６に示すように下部電極８４をダイシングの溝１にほぼ対応したメッシュ状にしたり、図７に示すように上部電極８５および下部電極８４の双方をダイシングの溝１にほぼ対応したメッシュ状にして各半導体固片９０間へ優先的にプラズマ照射してプラズマ処理を行い、グラインディング加工による機械加工面９０ｂよりもダイシング加工による機械加工面９０ａへのプラズマの集中度を必要割合だけ高めることで、グラインディング加工による機械加工面９０ｂでの除去量を過剰とせずに、ダイシング加工による機械加工面９０ａでの除去量を十分とするプラズマ処理が同時進行にて達成することができる。

本発明者の実験によれば、６２５μｍの厚さの半導体ウエハにつき、７０μｍ深さのダイシングを行い、５０μｍの厚みの半導体固片９０として、裏面２側からの機械加工面９０ａ、９０ｂへの一様なプラズマ照射によりエッチング処理したところ、図８に示すように半導体固片９０の側面である機械加工面９０ａの除去量が３．５μｍを超えると半導体固片９０の強度のＭＩＮ値が高まり、４μｍ以上として好適である。しかし、バックグラインディング加工のダメージ域ｈ２の除去については１〜２．５μｍ程度として十分である。当然のことながら、バックグラインディングがエッチングによって行われる場合は、半導体固片９０の裏面２に対するこのような配慮は不要で、裏面２に対するエッチングを省略することができるし、逆に半導体固片９０の側面だけをエッチング処理するのに、半導体固片９０の裏面にまで及んで必要厚みを下回るようなことのない配慮が必要となる。また、バックグラインディングをある程度行って後、エッチング処理して分割を終えるような場合はダメージ域ｈ２が残らないことと、所定厚みを下回らないこととの配慮が必要である。

本発明の実施の形態で用いる半導体ウエハの平面図である。 図１の半導体ウエハに機械的なダイシング加工を行う状態を示す断面図である。 図１のダイシング加工後にバックグラインディング加工を行う状態を示す断面図である。 図３のダイシング加工後にプラズマエッチング処理を行う状態を示すエッチング装置の断面図および半導体固片の説明図である。 別のプラズマエッチング処理例を示すエッチング装置の要部断面図である。 他のプラズマエッチング処理例を示すエッチング装置の要部断面図である。 今１つのプラズマエッチング処理例を示すエッチング装置の要部断面図である。 エッチングによる除去量と抗折強度との関係についての実験結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 溝
２ 裏面
３ 表面
４ 半導体ウエハ
７ グラインダ
１０ 円盤型ブレード
１４ 下部電極
１５ 上部電極
１７ ダイシングライン
９０ 半導体固片
９０ａ、９０ｂ 機械加工面
７６ プラズマ
８６ エッチング装置
８９ バックグラインディング保護シート
１０１ ノズル
１０２ シャワー管

Claims (8)

1. ダイシングラインに沿って分割された保護シート上の半導体固片群を対象とし、それらのダイシング加工した側面を少なくとも含む機械加工面につき、ダメージ域をエッチング処理して除去することを特徴とする半導体固片の仕上げ加工方法。
2. 機械加工面は、半導体固片のダイシング加工した側面とグラインディング加工した裏面とである請求項１に記載の半導体固片の仕上げ加工方法。
3. ダイシング加工による機械加工面のエッチング処理による除去量は、裏面からのグラインディング加工による機械加工面のエッチング処理による除去量よりも大きい請求項２に記載の半導体固片の仕上げ加工方法。
4. ダイシング加工による機械加工面のエッチング処理による除去量は、４μｍ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体固片の仕上げ加工方法。
5. グラインディング加工による機械加工面のエッチング処理による除去量は、１〜２．５μｍである請求項３、４のいずれか１項に記載の半導体固片の仕上げ加工方法。
6. エッチング処理は、半導体固片の間隔を通常より大きく設定して行う請求項１、２のいずれか１項に記載の半導体固片の仕上げ加工方法。
7. エッチング処理は、半導体固片群の裏面側からプラズマをランダム照射して行う請求項１、２のいずれか１項に記載の半導体固片の仕上げ加工方法。
8. エッチング処理は、半導体固片群の裏面側から、半導体固片の裏面よりも半導体固片間へのプラズマ照射率を高くして行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体固片の仕上げ加工方法。

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