JP2009158700A - 接合部材の切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板１枚あたりのチップの取り数が少なくなるのを抑制するとともに、半導体基板が薄い場合においても、接合部材のハンドリング時や加工時にクラックを生じさせることがなく、複数の設備を必要とすることのない接合部材の切断方法を提供する。
【解決手段】回路が形成された半導体基板２２と、該半導体基板２２をサポートするサポート基板２４と、を接合してなる接合部材Ｗを、スクライブライン２６に沿って分割する接合部材Ｗの切断方法において、接合部材Ｗを半導体基板２２側からスクライブライン２６に沿って、半導体基板２２とサポート基板２４の厚みの一部とを切断し第１切断溝３２を形成する第１切断工程と、接合部材Ｗをサポート基板２４側からスクライブライン２６に対して、サポート基板２４の残り厚みの大部分を切断し第２切断溝３４を形成する第２切断工程と、第１切断溝３２と第２切断溝３４とで設けられた所望の厚さの未貫通部分を割折して分割する分割工程と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ダイシングによる接合部材の切断方法に関し、特に、回路が形成された半導体基板と、該半導体基板をサポートするサポート基板と、を接合してなる接合部材を、スクライブラインに沿って分割する接合部材の切断方法に関する。

近年、回路が形成された半導体基板（シリコン）をサポート基板（例えばガラス、セラミック、シリコン）に接合した接合部材を切断して個々のチップに分離することが行われている。

一般的な接合部材の切断方法として、ブレード（回転砥石）を用いた研削切断加工によりチップ化（ダイシング）する方法がある。この場合、接合部材の厚みやその材質に応じてブレード厚みを選定する必要がある。半導体基板のみであれば、材質はシリコンで、しかもその厚みは通常１ｍｍ以下であることから薄幅のブレードでの加工が十分に可能であるが、サポート基板に接合された接合部材を同時に一度で切断する場合、特にサポート基板がガラスなどの硬い素材、あるいはサポート基板が厚い場合には、ブレード破損や蛇行防止等のために刃幅を厚くしその剛性を確保する必要がある。つまり、必然的に無効領域となる切り代は半導体基板のみを単独で切断する場合と比較して大きくなり、半導体基板１枚あたりのチップの取り数が少なくなる問題がある。

この問題に対応するため、特許文献１では、サポート基板に厚いブレードで深い切り込みを入れ、半導体基板側から薄いブレードでサポート基板の残り部分含めて切断し貫通させ加工する方法が提案されている。そして、特許文献２には、接合部材に対し半導体基板側からとサポート基板側からとぞれぞれの方向からブレード加工により切り込みを入れ、貫通させチップ化する方法が提案されている。また、特許文献３には、ブレードによる加工とサンドブラストとを組み合わせた方法が開示されており、特許文献４には、ブレードによる加工とウエットエッチングを組み合わせた方法が開示されている。
特開平０４−１０５５４号公報 特開平０７−１８３２５５号公報 特開２００１−２０３１７４号公報 特開２００６−３３９４８１号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、サポート基板に厚いブレードで深い切り込みを入れることでサポート基板の剛性が低下し、破損しやすい状態となる。従って、接合部材を裏表反転させる作業が必ず伴うことを想定すると、半導体基板との接合前にサポート基板に切り込みを入れる加工をする場合は当然ながら、仮に半導体基板との接合後にサポート基板に切り込みを入れる加工をした場合にもその半導体基板が薄い場合にはハンドリングが難しい。この不都合を解消させるためにはサポート基板に切り込みを入れる加工での切り込み量を少なくし、半導体基板側から薄いブレードでサポート基板の残り部分含めて切断し貫通させる加工での切り込み量を大きくすることが考えられるが、切り込み量の増加に応じて研削抵抗は大きくなるため、そのブレード刃幅は厚くしていく必要があり、本来の半導体基板側の切り代を小さくするという効果を目減りさせることになってしまう。

そして、特許文献２の方法では、特に半導体基板が薄い場合において、サポート基板側からの加工の際に、ブレードの刃幅の違いにより形成される段差部の厚みが小さくなるため、加工時の研削抵抗によりクラックが肝心の半導体基板面に入る恐れがある。また、先にサポート基板側からの加工を行う場合には、特許文献１と同様に、特に半導体基板が薄い場合に破損の懸念からハンドリングが難しくなる。

また、特許文献３及び４の方法は、サンドブラストやウエットエッチングに関わる各種設備が別に必要となり、複数の設備を使用するために工程が複雑化してしまうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、半導体基板１枚あたりのチップの取り数が少なくなるのを抑制するとともに、半導体基板が薄い場合においても、接合部材のハンドリング時や加工時にクラックを生じさせることがなく、複数の設備を必要とすることのない接合部材の切断方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回路が形成された半導体基板と、該半導体基板をサポートするサポート基板と、を接合してなる接合部材を、スクライブラインに沿って分割する接合部材の切断方法において、前記接合部材を、前記半導体基板側から前記スクライブラインに沿って、前記半導体基板と、前記サポート基板の厚みの一部と、を切断し第１切断溝を形成する第１切断工程と、前記接合部材を、前記サポート基板側から前記スクライブラインに対して、前記サポート基板の残り厚みの大部分を切断し第２切断溝を形成する第２切断工程と、前記第１切断溝と前記第２切断溝とで設けられた所望の厚さの未貫通部分を、割折して分割する分割工程と、を備えることを特徴とする。

第１切断工程では、サポート基板には僅かに切り込むだけのため、その研削抵抗は小さい。従って、剛性の低い薄いブレードを選定することが可能となる。即ち、半導体基板側を切り代の小さなブレードで加工することが可能である。

そして、第２切断工程では、第１切断溝に貫通させないようにハーフカットダイシングするため、貫通させた場合に第１切断溝と第２切断溝のブレード刃幅の差により形成される段差部にブレードの押し付け力が集中するといったこともなく、クラックが発現することなく安定的に加工することができる。特に半導体基板が薄い場合にはこの段差部の厚みが小さくなり、よりクラックが入りやすい状態となるが、未貫通部分を残して加工することで、このような場合においても問題なく加工できる。

尚、サポート基板がガラスなどの透明部材の場合には、アライメントとして第１切断溝をパターンとして利用することで行うことで、サポート基板面に新たにパターン等の目印を入れる必要がない。但し、セラミック、シリコンなどの非透明部材を使用する場合には、フォトリソグラフィーなど何らかの手段で目印を形成させる必要がある。

このように、請求項１の発明によれば、半導体基板１枚あたりのチップの取り数が少なくなるのを抑制するとともに、半導体基板が薄い場合においても、接合部材のハンドリング時や加工時にクラックを生じさせることがなく、複数の設備を必要とすることのない接合部材の切断方法を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記第１切断溝の幅は、前記第２切断溝の幅よりも狭いことを特徴とする。

請求項２によれば、半導体基板側からの切り込み量が少なくて済むので、第１切断溝の幅を第２切断溝の幅よりも狭くすることができる。従って、半導体基板１枚あたりのチップの取り数が少なくなるのを抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の発明において、前記第２切断溝の溝底形状は、丸底、又は、Ｖ字底であることを特徴とする。

請求項３によれば、第２切断溝の溝底形状を丸底又はＶ字底にすることで、分割工程において、更に接合部材にクラックが生じるのを防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１の発明において、前記未貫通部分の所望厚さは、１００μｍ以下であることを特徴とする。

請求項４によれば、未貫通部分の所望厚さを１００μｍ以下にすることで、接合部材を好ましく割折して分割することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１の発明において、前記分割工程は、前記第１切断溝が広がる方向に力を付与することを特徴とする。

請求項５によれば、第１切断溝と第２切断溝とが形成された接合部材を、第１切断溝が広がる方向に力を付与することで、半導体基板にクラックが生じにくく、好ましく割折して分割することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５の発明において、前記分割工程は、前記接合部材をドーム状の基板に押し付けることを特徴とする。

請求項６によれば、接合部材をドーム状の基板に押し付けることで、好ましく第１切断溝が広がる方向に力を付与することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか１の発明において、前記分割工程は、前記半導体基板表面にダイシングテープを接着することを特徴とする。

請求項７によれば、半導体基板の回路面はダイシングテープ面と接した状態を維持しているため、ブレイキングによるサポート基板（ガラス等）の破断屑の回路面への付着防止が可能である。尚、ダイシングテープは通常延伸性を備えているため、半導体基板面がダイシングテープに貼り付いた状態であっても、分割を阻害することはない。また、未貫通部の厚みを例えば３０〜５０μｍと極薄にした場合には、ダイシングテープを延伸させる（ダイシングテープをエキスパンドする）ことによる引っ張り力によっても分割は可能である。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１の発明において、前記未貫通部分の所望厚さは、３０μｍ以下であることを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記分割工程は、前記接合部材に微弱な衝撃を付与することを特徴とする。

請求項９の発明によれば、未貫通部分の所望厚さが３０μｍ以下である場合、特段に接合部材に積極的に外力を加えなくても、サポート基板側からの加工時の振動や加工テーブルからの脱離時の衝撃等の微弱な力により亀裂が入り、好ましく接合部材を分割することができる。

以上説明したように、本発明の接合部材の切断方法によれば、半導体基板１枚あたりのチップの取り数が少なくなるのを抑制するとともに、半導体基板が薄い場合においても、接合部材のハンドリング時や加工時にクラックを生じさせることがなく、複数の設備を必要とすることのない接合部材の切断方法を提供することができる。

以下添付図面に従って本発明に係る接合部材の切断方法の好ましい実施の形態について詳説する。

はじめに、本発明に係る接合部材の切断方法に使用されるダイシング装置について説明する。

図１は、ダイシング装置の切断を行う部分を示した斜視図である。接合部材の切断を行うダイシング装置１０には、加工テーブル３０、スピンドル１２、及びダイシングブレード１３が備わっている。

加工テーブル３０は不図示の回転手段によりθ回転をするとともに、不図示の移動手段によって矢印Ｘ方向へ移動する。加工テーブル３０の上面には不図示の真空装置に接続された吸着用の溝が形成され、接合部材であるワークＷが吸着載置される。通常、ワークＷには、紫外線等で粘着力を失うダイシングシートＳが貼着されている。

スピンドル１２は、不図示の移動手段により矢印Ｙ方向とＺ方向に移動する。スピンドル１２には、高周波モータ等が内蔵され、微細なダイヤモンド砥粒で形成されたダイシングブレード１３を３０，０００ｒｐｍ〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させる。
これらの構成により、ダイシング装置１０は、ダイシングシートＳまでワークＷをＸ、Ｙ方向に切断してワークＷを個々のチップに分割していく。

次に、本発明の接合部材の切断方法についてその実施の形態を説明する。なお、本実施の形態においては、接合部材Ｗとして、半導体基板（例えば、厚み０．０１０〜０．０３０ｍｍ）とサポート基板（例えば、厚み０．５００〜２．０００ｍｍ）とが接着剤（例えば、厚み０．０１〜０．０２ｍｍ）で接合されたもので、半導体基板側の有効領域がスクライブライン（許容切り代）（例えば、幅０．１００ｍｍ）で区画された接合基板を複数の半導体素子にチップ化する場合について説明する。

図２は、本発明の接合部材の切断方法の手順を示した模式図である。

まず、図２（ａ）に示すように、接合部材Ｗは、半導体基板２２とサポート基板２４とが接着剤で接合されたものであり、半導体基板側に設けられたスクライブライン（許容切り代）２６で有効領域２８が区画されている。サポート基板２４としては、ガラス基板、セラミックス、シリコン等が考えられるがこの限りではない。また、半導体基板２２とサポート基板２４との接合は接着剤、陽極接合（サポート基板がガラスの場合）、表面活性化接合等が考えられるが特に限定はない。

接合部材Ｗの半導体基板２２側が上側となるように加工テーブル３０に固定し、半導体基板２２側から薄いブレードでスクライブライン２６の中央を、図１のダイシング装置１０により、半導体基板２２が貫通するように切断し、更にサポート基板２４に切り込む（例えば、深さ０．０５０〜０．１００ｍｍ）ようにハーフカットダイシングを行う（図２（ｂ）参照）。この際、ブレードは表面のチッピングを含めてもスクライブライン２６に収まるよう選定する。ブレードとしては、例えば幅０．０７０〜０．０８０ｍｍ、砥粒径＃１０００〜１５００のメタルボンドを用いることが好ましい。また、ブレード回転数は、１０，０００〜３０，０００ｒｐｍ、加工速度は、１〜５ｍｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。

このように、サポート基板２４には僅かにしか切り込んでいないため、サポート基板自体の剛性はほとんど損なわれていない。従って、接合基板の反転などのハンドリング時の破損の問題はない。

次に、接合部材Ｗのサポート基板２４側が上側となるよう設置する（図２（ｃ））。この作業において、接合部材Ｗは図２（ｂ）の加工により溝３２が形成されているものの、その溝形成部においてもサポート基板２４には僅かに（０．０５０〜０．１００ｍｍ）しか切り込まれておらず、剛性を保つには十分な厚みが残っているため、何の支障もなくハンドリングが可能である。

そして、サポート基板２４側から、溝３２を形成したときよりも厚いブレードで、サポート基板２４の溝３２まで貫通させないようにハーフカットダイシングを行う（図２（ｄ））。この際、ブレードはサポート基板２４に深く切り込むのに十分な剛性を持たせるために、例えば、幅０．２００〜０．４００ｍｍ、砥粒径＃２８０〜４００のレジンボンドを用いることが好ましい。また、ブレード回転数は、１０，０００〜３０，０００ｒｐｍ、加工速度は、１〜５ｍｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。アライメントは、溝３２底にピントを合わせ、その溝底をパターンとして行なうことができる。ただし、セラミックやシリコンなどの非透明部材をサポート基材２４として使用する場合は、フォトリソグラフィーなど何らかの手段で目印を形成させる必要がある。

このように、溝３２に貫通させないように溝３４をダイシングするため、貫通させた場合に溝３２と溝３４のブレード刃幅の差により形成される段差部にブレードの押し付け力が集中するといったこともなく、クラックが発現することなく安定的に加工することができる。特に半導体基板が薄い場合にはこの段差部の厚みが小さくなり、よりクラックが入りやすい状態となるが、未貫通部分を残して加工することで問題なく加工することができる。

次に、接合部材Ｗに曲げ力を与えブレイキングを行う。ブレイキングは、図２（ｅ）に示すように、溝３２が広がる方向の力を接合部材Ｗに加えることが好ましい。

溝３２が広がる方向に力を付与することで、溝３２の底を起点として溝３４に向かって亀裂が走り破断される。この際、接合部材Ｗは両側より溝加工が施されている状態のため、付与する曲げ力は極僅かで済み、大掛かりなブレキィング装置等の必要がない。またサポート基板２４側は厚いブレードで加工されているため曲げの際の可動代が確保できている。また、ブレイキングによる切り代はほとんどゼロなため、最終的なチップ（半導体素子）Ｐ側面は図２（ｆ）のようにサポート基板の一部がひさし状に突出した形状となる。

図３は、更に本発明の接合部材の切断方法の手順を示した模式図である。なお、図３は、図２においてダイシングテープを用いた場合の模式図である。また、ダイシングテープは半導体向けのＵＶ剥離タイプのダイシングテープを用いた場合について説明する。
図３（ｂ）において、接合部材Ｗの半導体基板２２側が上側となるようにダイシングテープＳで加工テーブル３０に固定している。

図３（ｃ）ではダイシングテープＳの貼り換えを実施している。図３（ｂ）で使用したダイシングテープＳにＵＶ光を照射し、接着力を落とした上で剥離し、新たに半導体基板２２側にダイシングテープの貼付を行っている。

図３（ｄ）では、図２（ｄ）と同様に、サポート基板２４側から、溝３２を形成したときよりも厚いブレードで、サポート基板２４の溝３２まで貫通させないようにハーフカットダイシングを行う。

そして、図３（ｅ）では、半導体基板２２側にダイシングテープＳを固定したままの状態で、ガラス基板側をドーム状（中凸状）の基板４０に押し付けている。これにより溝３２を基点として亀裂が進展し、接合部材Ｗを好ましくチップ化することができる。

この際、亀裂を接合部材Ｗに対して垂直方向に確実に進展させるためには、溝３４の断面形状（溝底形状３４ａ）は鋭角な矩形よりも丸み形、あるいはテーパー形（Ｖ字型）の方が好ましい。このことを考慮すると、ブレードは、砥粒径が比較的大きく、しかもその保持力が弱く離脱しやすいレジンボンドとし、特別なツルーイングなどの整形作業をすることなく、加工を進めるだけでブレード先端部の断面形状のコーナーＲが大きくなりやすいものを選定することが好ましい。

このようにダイシングテープＳを設けることで、半導体基板２２の回路面はダイシングテープ面と接した状態を維持しているため、ブレイキングによって、サポート基板２４の破断屑等の回路面への付着防止が可能である。

なお、ダイシングテープは通常延伸性を備えているため、半導体基板面がダイシングテープに貼り付いた状態であっても、ブレイキングを阻害することはない。
また、ドーム状の基板４４に押し付けるのではなく、同様の効果を与える方法であればこの限りではない。例えば、未貫通部の厚みを例えば０．０３０〜０．０５０ｍｍと極薄くした場合には、図３（ｅ’）に示すように、ダイシングテープＳを延伸させる（ダイシングテープをエキスパンドする）ことによる引っ張り力によっても分割することができる。

更に、未貫通部の厚みを０．０３ｍｍ以下と極々薄くした場合には、特段接合部材Ｗに積極的に外力を加えなくとも、サポート基板２４側からの加工時の振動、又は加工テーブル３０からの脱離時の衝撃等の微弱な力により亀裂が入り、分割することができる。

以上説明したように、本発明の接合部材の切断方法によりチップ（半導体素子）Ｐを製造することで、半導体基板１枚あたりのチップの取り数が少なくなるのを抑制するとともに、半導体基板が薄い場合においても、接合部材のハンドリング時や加工時にクラックを生じさせることがなく、複数の設備を必要とすることがない。

ダイシング装置の切断を行う部分を示した斜視図 本発明の実施の形態に係る接合部材の切断方法の手順を示した模式図 本発明の別の実施の形態に係る接合部材の切断方法の手順を示した模式図

符号の説明

１…接合部材、２…仮止め剤、３…スキージ、４…保護用部材、５…粘着シート、１０…ダイシング装置、１２…スピンドル、１３…ダイシングブレード、２２…半導体基板、２４…サポート基板、２６…スクライブライン、２８…有効領域、３０…加工テーブル、３２…溝（第１切断溝）、３４…溝（第２切断溝）、３４ａ…溝底形状、４０…基板、Ｐ…チップ（半導体素子）、Ｓ…ダイシングテープ、Ｗ…ワーク

Claims (9)

1. 回路が形成された半導体基板と、該半導体基板をサポートするサポート基板と、を接合してなる接合部材を、スクライブラインに沿って分割する接合部材の切断方法において、
   前記接合部材を、前記半導体基板側から前記スクライブラインに沿って、前記半導体基板と、前記サポート基板の厚みの一部と、を切断し第１切断溝を形成する第１切断工程と、
   前記接合部材を、前記サポート基板側から前記スクライブラインに対して、前記サポート基板の残り厚みの大部分を切断し第２切断溝を形成する第２切断工程と、
   前記第１切断溝と前記第２切断溝とで設けられた所望の厚さの未貫通部分を、割折して分割する分割工程と、を備えることを特徴とする接合部材の切断方法。
2. 前記第１切断溝の幅は、前記第２切断溝の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の接合部材の切断方法。
3. 前記第２切断溝の溝底形状は、丸底、又は、Ｖ字底であることを特徴とする請求項１又は２に記載の接合部材の切断方法。
4. 前記未貫通部分の所望厚さは、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の接合部材の切断方法。
5. 前記分割工程は、前記第１切断溝が広がる方向に力を付与することを特徴とする請求項１〜４の何れか１に記載の接合部材の切断方法。
6. 前記分割工程は、前記接合部材をドーム状の基板に押し付けることを特徴とする請求項５に記載の接合部材の切断方法。
7. 前記分割工程は、前記半導体基板表面にダイシングテープを接着することを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載の接合部材の切断方法。
8. 前記未貫通部分の所望厚さは、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の接合部材の切断方法。
9. 前記分割工程は、前記接合部材に微弱な衝撃を付与することを特徴とする請求項８に記載の接合部材の切断方法。

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