JP2004273737A - 半導体チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの表裏面縁部分にチッピングが発生する確率を低減し、後の工程で半導体チップにクラックが発生する確率を低減したい。
【解決手段】ダイシングブレードを利用したハーフカット方式の分割工程を、シリコンウェハ２の表面及び裏面の両方から行う（図１（ａ）〜（ｄ））。その際に使用するダイシングブレード１の刃の部分は、その先端部から半径方向内側に行くに従って徐々に厚さが増す形状とする。若しくは、ウェハの表面側からスクライブラインを触刻するエッチング処理と、ウェハの裏面側からスクライブラインを触刻するエッチング処理とを行うことによりウェハを分割して複数の半導体チップを製造する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばシリコンウェハをスクライブラインに沿って分割することにより複数の半導体チップを製造する半導体チップの製造方法に関し、特に、半導体チップの表裏面の縁部分におけるチッピング（欠け）発生確率をさらに低減し、これにより分割後の半導体チップに後の工程においてクラックが発生する確率をさらに低減できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェハを複数の半導体チップに分割する従来の技術としては、シリコンウェハ上の半導体チップ同士の間に設けられている格子状のスクライブラインを、一本ずつダイシングブレードによって切削し個々の半導体チップに分割するという方法が一般的であった。
【０００３】
そして、ダイシングブレードを利用した上記従来の方法のうち、切削深さがウェハの表面側から裏面側までに達するフルカット方式は、ハーフカット方式やセミフルカット方式に比べてチッピングが発生し難いという利点がある。
その他の従来の技術としては、特開昭６３−７９３４４号公報、特開昭６１−１８７２５８号公報、特開昭６３−３００５０８号公報等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなフルカット方式であっても、分割された後の半導体チップの表裏面の縁部分には度々チッピングが発生することがある。そして、半導体チップの表裏面の縁部分にチッピングが発生すると、後の例えば実装工程等における熱応力で半導体チップに反り等が生じた場合に、表裏面の縁部分に生じているチッピングを起点として半導体チップにクラックが発生する可能性が高いという未解決の課題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術が有する解決すべき課題に着目してなされたものであって、半導体チップの表裏面の縁部分にチッピングが発する可能性をより低減することができる半導体チップの製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ウェハを分割して複数の半導体チップを製造する方法であって、ダイシングブレードによって、前記ウェハの表面側からスクライブラインに沿って切削する切削処理と、前記ウェハの裏面側からスクライブラインに沿って切削する切削処理との両方を行うことにより前記ウェハを分割して複数の半導体チップを製造するようにした。
【０００７】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る発明である半導体チップの製造方法において、前記ダイシングブレードは、周方向に連続する刃を外周面に有する円盤状の回転ブレードであり、前記ウェハに接する刃の部分は、その先端部から半径方向内側に行くに従って徐々に厚さが増す形状とした。
請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に係る発明である半導体チップの製造方法において、前記切削処理のそれぞれは、前記スクライブラインに沿って前記ウェハの半分の厚さを切削する処理とした。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項４に係る発明は、ウェハを分割して複数の半導体チップを製造する方法であって、前記ウェハの表面側からスクライブラインを触刻するエッチング処理と、前記ウェハの裏面側からスクライブラインを触刻するエッチング処理とを行うことにより前記ウェハを分割して複数の半導体チップを製造するようにした。
【０００９】
請求項５に係る発明は、上記請求項４に係る発明である半導体チップの製造方法において、前記エッチング処理は、等方性のエッチング処理とした。
請求項６に係る発明は、上記請求項４又は請求項５に係る発明である半導体チップの製造方法において、前記エッチング処理のそれぞれは、前記スクライブラインに沿って前記ウェハの半分の厚さを触刻する処理とした。
【００１０】
ここで、請求項１に係る発明にあっては、ウェハの表面側及び裏面側からの両方から切削処理を行ってスクライブラインを切削するため、各半導体チップのスクライブラインに面していた各側面は、厚さ方向の中央部分がその上下部分よりも突出した形状（断面凸形状）となる。
そして、半導体チップの側面の形状が上記のような断面凸形状であれば、チッピングは、半導体チップの表裏面の縁部分には生じ難くなり、相対的に側面の厚さ方向の中央部分には生じ易くなる。この結果、後の工程で熱応力により半導体チップに反りが生じても、チッピングが生じている部分に大きな伸び縮みが作用する可能性は低いから、半導体チップにクラックが発生する可能性は低い。
【００１１】
特に、請求項２に係る発明であれば、実際にウェハを切削する刃の部分が断面Ｖ字状である特殊な回転ブレードを利用するため、請求項１に係る発明における上記断面凸形状がより顕著になる。
しかも、実際にウェハを切削する刃の部分が断面Ｖ字状であると、切削する際に刃の部分の表裏面が、半導体チップの側面のうち半導体チップ表面に近い部分と半導体チップ裏面に近い部分とを研磨するため、切削時の力により半導体チップの表裏面の縁部分等にチッピングが生じたとしても、研磨によってそのチッピングが除去される可能性が高くなる。以上から、この請求項２に係る発明であれば、請求項１に係る発明の作用をより確実に発揮することが可能となる。
【００１２】
さらに、請求項３に係る発明であれば、上記断面凸形状の突出した部分は、より確実に厚さ方向の中央部分に位置するようになるから、請求１に係る本発明の作用をより確実に発揮することができる。
一方、請求項４に係る発明にあっては、ウェハの表面側及び裏面側の両方からエッチング処理を行ってスクライブラインを触刻するため、請求項１に係る発明と同様に、各半導体チップのスクライブラインに面していた各側面は、厚さ方向の中央部分がその上下部分よりも水平方向に突出した形状（断面凸形状）となる。このような断面凸形状は、特に請求項５に係る発明のように等方性エッチングを採用することにより顕著になる。
【００１３】
そして、半導体チップの側面の形状が上記のような断面凸形状であれば、チッピングは、半導体チップの表裏面の縁部分には生じ難くなり、相対的に側面の厚さ方向の中央部分には生じ易くなる。この結果、後の工程で熱応力により半導体チップに反りが生じても、チッピングが生じている部分に大きな伸び縮みが作用する可能性は低いから、半導体チップにクラックが発生する可能性は低い。
【００１４】
また、請求項６に係る発明であれば、上記断面凸形状の突出した部分は、より確実に厚さ方向の中央部分に位置するようになるから、請求項５に係る本発明の作用をより確実に発揮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図４は、本発明の第１の実施の形態を示す図であり、この実施の形態は、ダイシングブレード１を利用してシリコンウェハ２を分割して半導体チップ３、…、３を製造する工程に本発明を適用したものである。
【００１６】
先ず、本実施の形態におけるシリコンウェハ２の分割工程の全体の流れを説明する。
即ち、本実施の形態の分割工程は、以下に詳細を示すように、ダイシングブレードを利用した従来のハーフカット方式の分割工程を、シリコンウェハ２の表面及び裏面の両方から行うというものであって、且つ、使用するダイシングブレード１の刃の部分が特殊な形状となっている。
【００１７】
具体的には、図１（ａ）に示すように、保持リング１０に固定されたマウントテープ１１上にシリコンウェハ２をその表面を上方に向けた状態で貼り付け、シリコンウェハ２に設けられている一方向のスクライブライン（その位置を、図中、破線で示す）を、ダイシングブレード１によって順次切削する。ただし、そのときの切削の深さは、シリコンウェハ２の半分の厚さとする。
【００１８】
一方向の各スクライブラインの切削が完了したら、シリコンウェハ２を水平方向に９０度回転させて、図１（ｂ）に示すように、切削が完了した一方向のスクライブラインに直行している他方向のスクライブラインを、ダイシングブレード１によって順次切削する。このときの切削の深さも、同図に破線で示すように、シリコンウェハ２の半分の厚さとする。
【００１９】
図１（ａ）及び（ｂ）の上記切削工程が完了したら、シリコンウェハ２の裏面側の切削工程に移行するため、シリコンウェハ２の表面側を、他の保持リング１２に固定された他のマウントテープ１３に貼り付けた後に、シリコンウェハ２の裏面側からマウントテープ１１を剥がし取る。つまり、図１（ａ）及び（ｂ）に示す状態とはシリコンウェハ２の表裏面を逆にして、図１（ｃ）に示すような状態とする。
【００２０】
そして、かかる状態で、シリコンウェハ２の裏面側から、一方向又は他方向のスクライブラインを、ダイシングブレード１によって順次切削する。このときの切削の深さも、シリコンウェハ２の半分の厚さとする。よって、図１（ｃ）に示す各スクライブラインに対する切削工程が完了すると、シリコンウェハ２は、半導体チップ３が一方向のみに連なった複数の短冊に分割される。
【００２１】
ついで、シリコンウェハ２を水平方向に９０度回転させて、図１（ｄ）に示すように、他方向又は一方向のスクライブラインを、ダイシングブレード１によって順次切削する。このときの切削の深さも、同図に破線で示すように、シリコンウェハ２の半分の厚さとする。
図１（ｄ）に示す各スクライブラインに対する切削工程が完了下地点で、シリコンウェハ２を、複数の半導体チップ３に分割する一連の工程が完了する。
【００２２】
本実施の形態のシリコンウェハ２の切削工程に用いるダイシングブレード１の詳細な構成を、図２及び図３に示す。図２（ａ）は、ダイシングブレード１の正面図、図２（ｂ）は同（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
即ち、ダイシングブレード１は、周方向に連続する刃１ａを有する円盤状の回転ブレードであり、その中心には、回転駆動装置への取り付けようの貫通孔１ｂが形成されている。その貫通孔１ｂの外側に、平板部１ｃ及びテーパ部１ｄがこの順で形成され、テーパ部１ｄの外周部が刃１ａとなっている。そして、シリコンウェハ２に直接接する刃１ａの部分は、図３に拡大図示するように、その先端部から半径方向内側に行くに従って徐々に厚さが増す形状となっている。ちなみに、従来のダイシングブレードにあっては、刃１ａに相当する部分は、本実施の形態のダイシングブレード１のようにテーパ形状ではなく、厚さが均一の平板形状であった。
【００２３】
ここで、ダイシングブレード１の各部位の寸法の一例をあげると、直径Ｌ１：５５．５６ｍｍ、貫通孔２の内径Ｌ２：１９．０５ｍｍ、刃１ａの基端部分の厚さ幅Ｌ３：０．０３〜０．０５ｍｍ、刃１ａの幅Ｌ４：０．８ｍｍ、刃１ａの一面当たりの傾斜角度θ：０．５〜１．０度、というものであり、各部の記号は図２（ｂ）及び図３に示す通りである。なお、ダイシングブレード１の各部の材料は、従来のものと同一で構わない。
【００２４】
このような形状のダイシングブレード１を用いて、図１（ａ）〜（ｄ）に示した切削処理を行うと、各半導体チップ３の側面の形状は、図４に示すように、幅方向（図４上下方向）の中央部分がその上下部分よりも水平方向に突出した断面凸形状となる。つまり、従来のダイシングブレードを用いてフルカット方式によりシリコンウェハ２を分割する処理を行うと、半導体チップ３の側面は図４に一点鎖線で示すように垂直面Ｂとなるのに対し、本実施の形態によれば、シリコンウェハ２の表裏面の両方から厚さ方向の半分ずつ切削を行うとともに、使用するダイシングブレード１の刃１ａを外周部側が薄くなっている特殊な形状としたため、図４に一点鎖線で示す部分が削られて、上記のような断面凸形状となるのである。
【００２５】
そして、ダイシングブレード１による切削処理は、詳細には、刃１ａの先端部がシリコンウェハ２に食い込んだ後に、刃１ａの基端側が徐々に入り込むという順序であるから、仮に刃１ａが食い込んだときの衝撃で半導体チップ３の表裏面の縁部分にチッピングが生じたとしても、切削処理が進むに従ってその縁部分全体が刃１ａの表裏面によって研磨され（つまり、図４の一点鎖線で示す部分が削られ）るから、多くの場合、その縁部分に生じていたチッピングそのものが除去されることになる。
【００２６】
なお、半導体チップ３の側面が上記のような断面凸形状であれば、従来に比べて、半導体チップ３の側面の厚さ方向の中央部（凸部分）３ａにチッピングが生じ易くなる。しかし、仮にその中央部３ａにチッピングが生じたとしても、中央部３ａは、半導体チップ１に反りが生じても大きく伸び縮みする箇所ではないため、実装工程等において半導体チップ３にクラックが発生する可能性は、極めて低い。
【００２７】
このように、本実施の形態の半導体チップ３の製造方法であれば、クラックの原因となり易い表裏面縁部分のチッピング発生確率を低減でき、逆にチッピングが発生し易くなるのは半導体チップ３の反りの影響が小さい中央部３であることから、半導体チップ３にクラックが発生する可能性を大幅に低減することができるのである。
【００２８】
図５乃至図７は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、この実施の形態は、エッチング処理によってシリコンウェハ２を複数の半導体チップ３に分割するというものである。
即ち、図５に示すように、シリコンウェハ２の表裏面に、各スクライブラインの幅方向中央部分が露出し、それ以外の部分は隠れるように、公知のフォトリソ工程によってレジストによるマスク４を形成する。なお、各マスク４同士間のシリコンウェハ２が露出している部分の幅は、後に行われる等方性ウェットエッチングが可能な最低限の幅とすることが望ましい。
【００２９】
そして、図５に示すように表裏面にマスク４が形成されたシリコンウェハ２の表面側及び裏面側の両方からエッチャントを吹き付けることにより、スクライブラインを表面側及び裏面側の両方から触刻するエッチング処理を行う。
すると、図６に拡大図示するように、シリコンウェハ２のスクライブラインが表裏面両方から触刻されていくが、等方性のエッチング処理であるため、同図に矢印で示すように、シリコンウェハ２の厚さ方向だけではなく、水平方向にも進行する。また、単結晶のシリコンウェハ２に対する処理であるため、エッチングにより形成される面は、シリコンの結晶構造の影響により同図に破線で示すような所定の角度となる。具体的には、本実施の形態の方法により分割が完了した半導体チップ３の正面図である図７に示すように、半導体チップ３の各側面の水平面に対する角度は、５４．７度となる。
【００３０】
シリコンウェハ２に対するエッチング処理は、表裏面からの触刻により形成される溝の底同士がつながるところまで行う。よって、シリコンウェハ２の表裏面それぞれからのエッチング処理は、そのシリコンウェハ２の半分の厚さを触刻する処理となる。エッチング処理が完了したら、マスク４の除去処理等の後処理を行う。
【００３１】
本実施の形態の方法により分割された半導体チップ３の各側面は、図７に示すように、厚さ方向の中央部３ａがその上下部分よりも水平方向に突出した断面凸形状となる。このように、半導体チップ３の表裏面の縁部分には、鋭角な部分が形成されないし、そもそもエッチングを利用した分割処理であるため半導体チップ３には機械的な衝撃は加わらない。よって、半導体チップ３の表裏面の縁部分にチッピングが発生する可能性は、極めて低い。
【００３２】
また、第１の実施の形態において述べたように、半導体チップ３の各側面の中央部３ａにチッピングが発生しても、実装工程等において半導体チップ３にクラックが発生する可能性は、極めて低い。
よって、本実施の形態によっても、クラックの原因となり易い表裏面縁部分のチッピング発生確率を低減でき、逆にチッピングが発生し易くなるのは半導体チップ３の反りの影響が小さい中央部３であることから、半導体チップ３にクラックが発生する可能性を大幅に低減することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クラックの原因となり易い表裏面縁部分のチッピング発生確率を低減でき、逆にチッピングが発生し易くなるのは半導体チップの反りの影響が小さい厚さ方向の中央部となるから、半導体チップにクラックが発生する可能性を大幅に低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の半導体チップの製造工程図である。
【図２】ダイシングブレードの形状を説明する図である。
【図３】ダイシングブレードの要部を拡大した断面図である。
【図４】第１の実施の形態の半導体チップの側面形状の説明図である。
【図５】第２の実施の形態の半導体チップのエッチングの様子を示す正面図である。
【図６】エッチング処理の詳細を説明する断面図である。
【図７】第２の実施の形態の半導体チップの正面図である。
【符号の説明】
１…ダイシングブレード、１ａ…刃、２…シリコンウェハ、３…半導体チップ、３ａ…中央部、４…マスク、１１，１３…マウントテープ

Claims (6)

1. ウェハを分割して複数の半導体チップを製造する方法であって、
   ダイシングブレードによって、前記ウェハの表面側からスクライブラインに沿って切削する切削処理と、前記ウェハの裏面側からスクライブラインに沿って切削する切削処理との両方を行うことにより前記ウェハを分割して複数の半導体チップを製造することを特徴とする半導体チップの製造方法。
2. 前記ダイシングブレードは、周方向に連続する刃を外周面に有する円盤状の回転ブレードであり、前記ウェハに接する刃の部分は、その先端部から半径方向内側に行くに従って徐々に厚さが増す形状である請求項２記載の半導体チップの製造方法。
3. 前記切削処理のそれぞれは、前記スクライブラインに沿って前記ウェハの半分の厚さを切削する処理である請求項１又は請求項２記載の半導体チップの製造方法。
4. ウェハを分割して複数の半導体チップを製造する方法であって、
   前記ウェハの表面側からスクライブラインを触刻するエッチング処理と、前記ウェハの裏面側からスクライブラインを触刻するエッチング処理とを行うことにより前記ウェハを分割して複数の半導体チップを製造することを特徴とする半導体チップの製造方法。
5. 前記エッチング処理は、等方性のエッチング処理である請求項４記載の半導体チップの製造方法。
6. 前記エッチング処理のそれぞれは、前記スクライブラインに沿って前記ウェハの半分の厚さを触刻する処理である請求項４又は請求項５記載の半導体チップの製造方法。

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