JP2001015478A - 半導体基板のエッチング方法及びエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板を分割するために切削溝を形成し
た際のダイシングダメージを確実に除去することができ
る半導体基板のエッチング方法及びエッチング装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 複数の半導体素子が形成された半導体基
板におけるダイシングラインに切削溝を形成した後、該
切削溝の内壁に荷重条件下で半導体のエッチング溶液を
接触させて、前記切削溝の内壁又はその近傍に形成され
た欠陥領域を除去する半導体基板のエッチング方法及び
複数の半導体素子が形成され、ダイシングラインに切削
溝が形成された半導体基板をエッチング溶液中又は空気
中の所定位置に保持するための半導体基板の保持手段
と、前記切削溝の内壁に荷重条件下で半導体のエッチン
グ溶液を接触させるためのエッチング溶液に対する荷重
手段とからなる半導体基板のエッチング装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板のエッ
チング方法及びエッチング装置に関し、より詳細には、
ダイシングの際に半導体基板に生じる欠陥領域を除去す
るための半導体基板のエッチング方法及びエッチング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法では、例え
ば、半導体基板に複数の発光素子、トランジスタ、回路
又はメモリ等を形成した後、図６（ａ）に示したよう
に、半導体基板１に所定の深さの切削溝５を入れること
によりチップ状の半導体素子に分割し、このチップ状の
半導体素子をパッケージにマウントするか、樹脂で封止
するなどして半導体装置を形成する。

【０００３】また、上記の製造方法においては、半導体
基板１をチップ状に分割する際、ダイシング応力によ
り、切削溝５の周辺にダメージ（微小のひび）５ａが入
ることから、このチップ状の半導体素子をパッケージに
マウント等する前に、各半導体素子をエッチング液に浸
す等によりエッチングして、ダメージ５ａを取り除いて
いる。

【０００４】これは以下のような理由による。例えば、
半導体素子がＬＥＤの場合、一般にチップ状のＬＥＤ
は、樹脂で封止されてＬＥＤランプに作製されるが、チ
ップ状のＬＥＤに微小のひびが存在すると、樹脂を硬化
させる際の応力により、さらにそのひびに応力が加わ
る。そのため、ＬＥＤチップの割れ等の物理的な欠陥及
び光出力の劣化等の機能的な欠陥が発生する。特に、Ｌ
ＥＤは、半導体レーザと異なり、ダイシングにより露出
した面に発光層が露出しているのでダイシングによる光
出力の劣化が起こり易い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のエッチ
ングでは、半導体素子をエッチング液に浸した際に半導
体素子表面や切削溝５内に気泡が発生する。切削溝５内
で発生した気泡は、エッチング液の自然循環では除去で
きないため、エッチング液が十分に切削溝５底部まで届
かない。そのため、図６（ｂ）に示したように、切削溝
６の上部付近のダメージ６ａのみ除去され、切削溝６の
底部近傍のダメージ６ａは、完全に除去することができ
ないという問題があった。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、半導体基板を分割するために切削溝を形成した際
のダイシングダメージを確実に除去することができる半
導体基板のエッチング方法及びエッチング装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
半導体素子が形成された半導体基板におけるダイシング
ラインに切削溝を形成した後、荷重条件下で半導体のエ
ッチング溶液を前記切削溝の内壁に接触させて、前記切
削溝の内壁又はその近傍に形成された欠陥領域を除去す
る半導体基板のエッチング方法が提供される。

【０００８】また、本発明によれば、複数の半導体素子
が形成され、ダイシングラインに切削溝が形成された半
導体基板をエッチング溶液中又は空気中の所定位置に保
持するための半導体基板の保持手段と、荷重条件下で半
導体のエッチング溶液を前記切削溝の内壁に接触させる
ためのエッチング溶液に対する荷重手段とからなる半導
体基板のエッチング装置が提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のエッチング方法において
は、まず、複数の半導体素子が形成された半導体基板に
おけるダイシングラインに切削溝を形成する。ここでの
半導体素子は、トランジスタ、キャパシタ、抵抗、ダイ
オード、ＬＥＤ等の種々の素子が挙げられる。また、こ
れら素子は、単独又は組み合わせられて形成されていて
もよい。これらの素子が形成される半導体基板として
は、シリコン、ゲルマニウム等の半導体、ゲルマニウム
シリコン、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体等
種々の基板が挙げられ、通常、半導体ウェハとして使用
される。

【００１０】半導体基板のダイシングラインに形成され
る切削溝は、一般に、ダイシング工程において、半導体
基板を個々のチップに分割することを目的として、チッ
プとチップとの間の隙間に導入される切り込みであり、
スクライブ方式、レーザー方式、ダイシングソー方式等
の種々の方法で形成することができる。例えば、スクラ
イブ方式は、ダイヤモンドカッターでダイシングライン
に切削溝をいれる方式であり、レーザー方式は、レーザ
ー照射により半導体基板表面を溶解することによりダイ
シングラインに切削溝を形成する方式であり、ダイシン
グソー方式は、ブレードを高速回転させることによりダ
イシングラインに切削溝を形成する方式である。本発明
のエッチング方法は、なかでも、ダイシングソー方式に
より形成された切削溝を有する半導体基板に適用するこ
とが好ましい。また、切削溝は、通常半導体基板の３０
〜９０％程度の深さに形成することが好ましい。溝の幅
は、使用する方式に用いるダイヤモンドカッターの幅、
レーザ光の幅、ダイシングソーの幅等に応じて適宜調整
することができる。

【００１１】次いで、得られた半導体基板の切削溝の内
壁に、荷重条件下で半導体のエッチング溶液を接触させ
る。ここで、荷重条件下で半導体のエッチング溶液を切
削溝の内壁に接触させるとは、エッチング溶液に外から
力を加えて水流を起こさせるなどして、エッチング溶液
を強制的に切削溝内へ導入することにより、エッチング
溶液を切削溝の内壁に接触させるを意味する。エッチン
グ溶液に荷重を付与する方法としては、大気中に保持さ
れた半導体基板の切削溝の内壁にエッチング溶液を噴射
又は噴霧するか、あるいは噴射又は噴霧しながらブラッ
シングする方法等が挙げられる。また、エッチング溶液
を満たしたエッチング溶液槽内に半導体基板を保持し、
エッチング溶液中でエッチング溶液を噴射するか、ある
いはエッチング溶液を攪拌する方法等が挙げられる。こ
れにより切削溝の内壁全体にエッチング液を接触させる
ことができる。

【００１２】なお、上記工程は、通常のエッチング方
法、例えば、エッチング液中に半導体基板を浸漬する方
法等の前処置として行い、続いて、通常のエッチング方
法を行ってもよいし、あるいは上記の工程をエッチング
方法として行うことができる。これにより、切削溝の内
壁又はその近傍に生じた欠陥領域を確実に除去すること
ができる。

【００１３】以下に、本発明の半導体基板のエッチング
方法及びこのエッチング方法を実現するためのエッチン
グ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１４】実施の形態１ この実施の形態のエッチング装置を図２に示す。このエ
ッチング装置１０は、複数の半導体素子が形成され、ダ
イシングラインに切削溝２が形成された半導体基板１を
空気中の所定位置に保持するための基板ホルダ１２と、
半導体基板１の切削溝２に向かってエッチング溶液を噴
射することによって切削溝の内壁にエッチング溶液を接
触させるエッチング溶液の荷重手段であるブラシ付きの
ノズル１３から構成される。

【００１５】基板ホルダ１２は、エッチング溶液に晒さ
れるため、エッチング溶液に腐食されないような材料で
形成されるものであれば、一般的な成膜装置、エッチン
グ装置等において、半導体ウェハを保持するために備え
られた基板ホルダと同様の構造のものが挙げられる。基
板ホルダ１２は、半導体基板１が水平に載置されるよう
に配設されている。なお、基板ホルダ１２は、半導体基
板１が直立するように保持されるものでもよいし、傾斜
するように保持されるものでもよい。

【００１６】ブラシ付きのノズル１３は、半導体基板１
に対向するように、軸回転可能に配設されており、管状
で複数の孔（図示せず）のノズル軸にブラシの毛が植毛
されている。ブラシ付きのノズル１３は、このノズル１
３が基板ホルダ１２に保持された半導体基板１の上方に
おいて、ブラシの先端部１３ａを半導体基板１表面に接
触させながら往来できるように、相対的に移動させる移
動手段（図示せず）を備えている。なお、移動手段は、
ブラシ付きのノズル１３が備えていてもよいが、基板ホ
ルダ１２が備えていてもよいし、双方が備えていてもよ
い。移動手段は、ブラシ付きのノズル１３又は基板ホル
ダ１２が、例えば、１〜２ｃｍ／秒程度の速度で可動す
るように設定することが適当である。ここで、移動手段
としては、対向する部材を相対的に移動させることがで
きる手段であれば、特に限定されるものではなく、例え
ば、ラック（レール）、ピニオン及びその駆動モータの
組み合わせで、移動側にノズル軸又は基板ホルダが設置
された機構や、ベルト及びその駆動モータの組み合わせ
で、ベルトにノズル軸又は基板ホルダが設置された機構
等が挙げられる。

【００１７】ノズル１３は、エッチング液によって腐食
されないような材料で形成されることが必要であり、例
えば、ステンレス鋼、プラスチック、ガラス等で形成さ
れていることが好ましい。ノズルの長さは、処理する半
導体基板の大きさにもよるがたとえば、半導体基板が、
２インチのウェハとして供給される場合には、７〜９ｃ
ｍ程度が適当である。ノズルの管の太さは、エッチング
液の消費を抑えるために細い方が好ましく、例えば、直
径５〜６ｍｍ程度が挙げられる。ブラシは、エッチング
液によって腐食されず、かつ半導体素子が形成された半
導体基板１に直接接触するものであるため、半導体基板
表面を傷つけないような材料で形成されることが必要で
あり、例えば、ポリエステル等が挙げられる。

【００１８】また、エッチング液を噴射するためには、
ノズルに形成される孔は、ランダム状に形成されていて
も、一直線状に形成されていてもよく、その大きさは
０．５〜１ｍｍφ程度、孔の密度は、９〜１７個／ｃｍ
²程度が挙げられる。なお、ブラシ付きのノズルの軸回
転速度は、ブラシの毛の密度、ノズルの孔の大きさ、孔
の密度、移動手段の速度等により適宜調整することがで
きるが、半導体基板表面を傷つけることなく、切削溝内
に均一にエッチング液が供給されるように調整すること
が必要である。このような軸回転により、ノズルから噴
出したエッチング溶液をブラシの先端部に移動させ、ブ
ラシの先端部から半導体基板の切削溝２の内壁全面に接
触させることができる。半導体基板は、上記のエッチン
グ装置１０を用いて、以下のようにエッチングすること
ができる。

【００１９】まず、複数の半導体素子が形成され、ダイ
シングラインに切削溝２が形成された半導体基板１を基
板ホルダ１２に保持させる。次いで、ブラシ付きのノズ
ル１３を１００ｒｐｍで軸回転させる。続いて、基板ホ
ルダ１２を１〜２ｃｍ／秒程度の速度で、２回往復移動
させながら、ブラシ付きのノズル１３にエッチング液を
６０ｍｌ／秒程度で供給する。この際、図１（ａ）に示
したように、エッチング液３は、回転するブラシ付きの
ノズルから噴射され、半導体基板１に形成された切削溝
２の内壁全面に接触することとなる。

【００２０】次に、半導体基板１を９０°回転させて基
板ホルダ１２に保持しなおし、上記と同様の操作を行
う。最後に、半導体基板１を取り出し、エッチングを行
う。ここでのエッチングは、エッチング溶液を入れたエ
ッチング溶液槽内に半導体基板１を４分間程度浸漬する
ことにより行う。これにより、図１（ｂ）に示したよう
に、半導体基板１に形成された切削溝２内壁に形成され
た欠陥領域を除去することができる。

【００２１】実施の形態２ この実施の形態のエッチング装置を図３に示す。

【００２２】このエッチング装置２０は、複数の半導体
素子が形成され、ダイシングラインに切削溝２が形成さ
れた半導体基板１を空気中の所定位置に保持するための
基板ホルダ２２と、半導体基板１の切削溝２に向かって
エッチング溶液を噴霧することによって切削溝の内壁に
エッチング溶液を接触させるエッチング溶液の荷重手段
であるノズル２３から構成される。

【００２３】基板ホルダ２２は、実施の形態１と同様の
構造のものが挙げられ、半導体基板１が直立するように
配設されている。なお、基板ホルダ２２は、半導体基板
１が水平に保持されるものでもよいし、傾斜するように
保持されるものでもよい。

【００２４】ノズル２３は、半導体基板のほぼ中央に対
向するように配設されている。なお、ノズル２３は、一
定の位置に配置するように固定されていてもよいが、移
動できるように配設されていてもよい。ノズル２３は、
エッチング液によって腐食されないような材料で形成さ
れることが必要であり、実施の形態１と同様のものが挙
げられる。ノズルの管の太さは、エッチング液の消費を
抑えるために細い方が好ましく、例えば、直径５〜６ｍ
ｍ程度が挙げられる。ノズルに形成される孔の大きさ
は、例えば、１〜２ｍｍφ程度が挙げられる。これによ
って、ノズル２３からエッチング液を半導体基板１表面
に噴射する際の圧力を３〜４ｋｇ／ｃｍ²程度に調整す
ることができる。

【００２５】半導体基板は、上記のエッチング装置２０
を用いて、以下のようにエッチングすることができる。
まず、複数の半導体素子が形成され、ダイシングライン
に切削溝２が形成された半導体基板１を基板ホルダ２２
に保持させる。次いで、エッチング液を１００ｍｌ／秒
程度で、１分間程度供給する。この際、図１（ａ）に示
したように、エッチング液３は、ノズルから噴霧され、
半導体基板１に形成された切削溝２の内壁全面に接触す
ることとなる。最後に、半導体基板１を取り出し、実施
の形態１と同様にエッチングを行う。

【００２６】実施の形態３ この実施の形態のエッチング装置を図４に示す。

【００２７】このエッチング装置３０は、エッチング液
３５が満たされた容器３４と、複数の半導体素子が形成
され、ダイシングラインに切削溝２が形成された半導体
基板１をエッチング液３５中の所定位置に保持するため
の基板ホルダ３２と、半導体基板１の切削溝２に向かっ
てエッチング溶液を噴出することによって切削溝の内壁
にエッチング溶液を接触させるエッチング溶液の荷重手
段であるノズル３３から構成される。

【００２８】基板ホルダ３２は、実施の形態１と同様の
ものが挙げられ、半導体基板１が直立するように保持す
るように配設されている。なお、このエッチング装置３
０においても、基板ホルダは、半導体基板１が水平に保
持されるものでもよいし、傾斜するように保持されるも
のでもよい。

【００２９】ノズル３３は、半導体基板に対向するよう
に配設されている。なお、ノズル３３は、一定の位置に
配置するように固定されていてもよいが、例えば、上下
に可動できるように配設されていてもよい。ノズル３３
は、エッチング液によって腐食されないような材料で形
成されることが必要であり、実施の形態１と同様のもの
が挙げられる。ノズルの管の太さは、実施の形態１と同
様のものが挙げられる。ノズルに形成される孔は、半導
体基板１に対向する側に、例えば、２〜３ｍｍ程度の間
隔で、ほぼ一直線状に形成されていることが好ましく、
孔の大きさは、例えば、１．５〜２．５ｍｍφ程度が挙
げられる。これによって、ノズル２３からエッチング液
を半導体基板１表面に、水圧４〜５ｋｇ／ｃｍ²程度の
エッチング液の水流３３ａを付与するように調整するこ
とができる。

【００３０】半導体基板は、上記のエッチング装置３０
を用いて、以下のようにエッチングすることができる。
まず、複数の半導体素子が形成され、ダイシングライン
に切削溝２が形成された半導体基板１を、容器３４中の
基板ホルダ３２に保持させる。次いで、エッチング液３
５を、容器３４内に、半導体基板が完全に浸る程度の量
供給する。

【００３１】次に、エッチング液を１００ｍｌ／秒程
度、水圧５ｋｇ／ｃｍ²程度で、２分間程度供給する。
この際、図１（ａ）に示したように、エッチング液３は
ノズルから噴出され、半導体基板１に形成された切削溝
２に注入され、切削溝２に付着している気泡を除去し、
切削溝２の内壁全面に接触することとなる。最後に、半
導体基板１を取り出し、実施の形態１と同様にエッチン
グを行う。

【００３２】実施の形態４ この実施の形態のエッチング装置を図５に示す。

【００３３】このエッチング装置４０は、エッチング液
４５が満たされた容器４４と、複数の半導体素子が形成
され、ダイシングラインに切削溝２が形成された半導体
基板１をエッチング液４５中の所定位置に保持するため
の基板ホルダ４２と、基板ホルダ４２下において、エッ
チング溶液を攪拌することにより、半導体基板１の切削
溝２内壁にエッチング溶液を接触させるエッチング溶液
の荷重手段であるスクリュ４３から構成される。なお、
スクリュ４３の配設位置は、基板ホルダ４２の上方でも
よいし、側方でもよい。

【００３４】基板ホルダ４２は、実施の形態１と同様の
ものが挙げられ、半導体基板１が直立するように保持す
るように配設されている。なお、このエッチング装置４
０においても、基板ホルダは、半導体基板１が水平に保
持されるものでもよいし、傾斜するように保持されるも
のでもよい。

【００３５】スクリュ４３は、半導体基板に対向するよ
うに配設されることが好ましい。スクリュ４３は、エッ
チング液によって腐食されないような材料で形成される
ことが必要であり、実施の形態１のノズルと同様の材料
で形成されたものが挙げられる。スクリュ４３の大きさ
は特に限定されるものではないが、スクリュ４３の投影
面積が、ほぼ半導体基板１の大きさと同程度であること
が好ましい。スクリュ４３の回転速度は特に限定される
ものではないが、例えば、４０〜６０ｒｐｍ程度が挙げ
られる。これにより、エッチング液を半導体基板１表面
に、水圧３〜４ｋｇ／ｃｍ²程度のエッチング液の水流
を付与するように調整することができる。

【００３６】半導体基板は、上記のエッチング装置４０
を用いて、以下のようにエッチングすることができる。
まず、複数の半導体素子が形成され、ダイシングライン
に切削溝２が形成された半導体基板１を、容器４４中の
基板ホルダ４２に保持させる。次いで、エッチング液４
５を、容器４４内に、半導体基板が完全に浸る程度の量
供給する。

【００３７】次に、スクリュ４３を５０ｒｐｍ程度の速
度で回転させる。半導体基板１は、スクリュ４３による
水流に２分間程度さらす。これにより、図１（ａ）に示
したように、エッチング液３は、スクリュ４３による水
流４３ａによって半導体基板１に形成された切削溝２に
注入され、よって、切削溝２に付着している気泡が除去
され、切削溝２の内壁全面に接触することとなる。

【００３８】次に、半導体基板１を９０°回転させて基
板ホルダ４２に保持しなおし、上記と同様の操作を行
う。最後に、半導体基板１を取り出し、実施の形態１と
同様にエッチングを行う。

【００３９】

【発明の効果】本発明のエッチング方法によれば、切削
溝の内壁に荷重条件下で半導体のエッチング溶液を接触
させることにより、切削溝に気泡が発生するなどして
も、切削溝の内壁の全面にわたって、均一にエッチング
溶液を供給し、接触させることができ、切削溝又はその
近傍に形成された欠陥領域を内壁全面にわたって、確実
に除去することができる。これにより、半導体基板のダ
イシングによる基板ダメージによる半導体素子の物理的
及び機能的な劣化を防止することができ、信頼性の高い
半導体装置を、歩留まりよく製造することができること
となる。

【００４０】また、本発明のエッチング装置によれば、
半導体装置の製造工程において、半導体基板の切削溝の
内壁に荷重条件下で半導体のエッチング溶液を確実に接
触させることができ、信頼性の高い半導体基板を簡便な
装置を用いることにより提供することができることとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体基板のエッチング方法における
半導体基板の切削溝の状態を説明するための要部の概略
断面図である。

【図２】本発明のエッチング装置の一実施例を説明する
ための要部の概略断面模式図である。

【図３】本発明のエッチング装置の別の実施例を説明す
るための要部の概略断面模式図である。

【図４】本発明のエッチング装置のさらに別の実施例を
説明するための要部の概略断面模式図である。

【図５】本発明のエッチング装置のさらに別の実施例を
説明するための要部の概略断面模式図である。

【図６】従来の半導体基板のエッチング方法における半
導体基板の切削溝の状態を説明するための要部の概略断
面図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２、４ 切削溝 ２ａ ダメージ ３、３５、４５ エッチング液 １０、２０、３０、４０ エッチング装置 １２、２２、３２、４２ 基板ホルダ（半導体基板の保
持手段） １３、２３、３３ ノズル（エッチング溶液の荷重手
段） ３３ａ、４３ａ 水流 ３４、４４ 容器 ４３ スクリュ（エッチング溶液の荷重手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体素子が形成された半導体基
   板におけるダイシングラインに切削溝を形成した後、荷
   重条件下で半導体のエッチング溶液を前記切削溝の内壁
   に接触させて、前記切削溝の内壁又はその近傍に形成さ
   れた欠陥領域を除去することを特徴とする半導体基板の
   エッチング方法。
2. 【請求項２】 複数の半導体素子が形成され、ダイシン
   グラインに切削溝が形成された半導体基板をエッチング
   溶液中又は空気中の所定位置に保持するための半導体基
   板の保持手段と、荷重条件下で半導体のエッチング溶液
   を前記切削溝の内壁に接触させるためのエッチング溶液
   に対する荷重手段とからなることを特徴とする半導体基
   板のエッチング装置。
3. 【請求項３】 半導体基板の保持手段が、半導体基板を
   空気中に保持してなり、エッチング溶液の荷重手段が、
   エッチング溶液を半導体基板に向かって噴射又は噴霧す
   る軸回転可能なブラシ付きノズル軸からなり、前記保持
   手段及び／又はノズル軸が、前記半導体基板上に前記ブ
   ラシの一部を接触させながら相対的に移動可能にするた
   めの移動手段を備えてなる請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 半導体基板の保持手段が、半導体基板を
   空気中に保持してなり、エッチング溶液の荷重手段が、
   エッチング溶液を半導体基板に向かって噴霧するノズル
   からなる請求項２に記載の装置。
5. 【請求項５】 さらにエッチング溶液を満たすための容
   器を備え、半導体基板の保持手段が、前記容器内のエッ
   チング溶液中に半導体基板を保持してなり、エッチング
   溶液の荷重手段が、前記エッチング溶液中においてエッ
   チング溶液を噴出させるノズルからなる請求項２に記載
   の装置。
6. 【請求項６】 さらにエッチング溶液を満たすための容
   器を備え、半導体基板の保持手段が、前記容器内のエッ
   チング溶液中に半導体基板を保持してなり、エッチング
   溶液の荷重手段が、前記エッチング溶液を攪拌するため
   のスクリュからなる請求項２に記載の装置。