(57)【要約】【課題】  表面研磨後にも形状変化せず、ウエハから歩留良くチップを切り出せるダイシングソーテープフレームを提供する。【解決手段】  表面残留応力の表裏差を±１0０ＭＰａ以内に収めた深冷処理型高強度ステンレス鋼板から作製されたダイシングソーテープフレームである。ステンレス鋼板は、C：0.09〜0.17質量％，Si：1.0質量％以下，Mn：1.5質量％以下，Ni：4.0〜7.0質量％，Cr：14.0〜17.0質量％，N：0.10質量％以下，B：0.001〜0.010質量％を含み、AHV=985-135C-14Si-30Mn-43Ni-29Cr-265N≦250，SHV=1882-255C-43Si-101Mn-70Ni-55Cr-921N≧350となるように成分調整されている。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０.０９〜０.１７質量％，Ｓｉ：１.０質量％以下，Ｍｎ：１.５質量％以下，Ｎｉ：４.０〜７.０質量％，Ｃｒ：１４.０〜１７.０質量％，Ｎ：０.１０質量％以下，Ｂ：０.００１〜０.０１０質量％を含み、式(１)で定義されるAHV値が２５０以下，式(２)で定義されるSHV値が３５０以上となるように成分調整された深冷処理型高強度ステンレス鋼板から作製され、表面残留応力の表裏差が±１００ＭＰａ以内にあることを特徴とするダイシングソーテープフレーム。
AHV＝985−135Ｃ−14Ｓｉ−30Ｍｎ−43Ｎｉ−29Ｃｒ−265Ｎ    ・・・・(１)
SHV＝1882−255Ｃ−43Ｓｉ−101Ｍｎ−70Ｎｉ−55Ｃｒ−921Ｎ  ・・・・(２)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハからチップを切り出す際に使用されるダイシングソーテープフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハは、所定領域に集積回路を作り込んだ後で個々のチップにダイシングされる。ダイシング工程では、ダイシングテープを半導体ウエハ１とダイシングソーテープフレーム２に貼り付けることにより半導体ウエハ１を固定し、ダイシングソー３で半導体ウエハ１を切断している（図１）。
【０００３】
ダイシングソーテープフレームは、焼入れ・焼戻しの熱処理で４００ＨＶ以上に硬質化したSUS420J2等のマルテンサイト系ステンレス鋼板を目標形状にレーザカットした後、２パス程度の＃３５０研磨でバリ取りすることにより作製されている。
【０００４】
ダイシングソーテープフレームは、半導体ウエハを均一に切断するため０.３ｍｍ以下の平坦度が要求される。しかし、レーザカット後の平坦度が良好であっても、研磨時に導入される応力や歪によって形状変化すると平坦度が要求レベルを下回ることがある。平坦度の劣るダイシングソーテープフレームは、チップの切断精度に劣り、歩留低下の要因になりやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者等は、深冷処理したマルテンサイト系ステンレス鋼を素材とするテープフレームについて、表面研磨前後の平坦度と鋼種，硬さ，残留応力等との関係を種々調査・検討した。その結果、所定形状に成形したステンレス鋼板を深冷処理で硬質化するとき、鋼板表面の残留応力が研磨後の平坦度に大きな影響を及ぼしていることを解明した。
【０００６】
深冷処理で高強度化したステンレス鋼自体は、特許文献１で本発明者等が紹介したものであるが、拘束状態で深冷処理するとき平坦度に優れ且つ表面残留応力の表裏差が少なくなり研磨後の平坦度悪化が少なくなることを見出した。
【特許文献１】特開2002-155346号
【０００７】
本発明は、拘束深冷処理により表面残留応力の表裏差を小さくすることにより、研磨後にも形状変化を起こさず良好な平坦度が維持され、半導体ウエハから歩留良くチップを切り出すことが可能なダイシングソーテープフレームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のダイシングソーテープフレームは、表面残留応力の表裏差が±１００ＭＰａ以内にある深冷処理型高強度ステンレス鋼から作製されている。該ステンレス鋼は、Ｃ：０.０９〜０.１７質量％，Ｓｉ：１.０質量％以下，Ｍｎ：１.５質量％以下，Ｎｉ：４.０〜７.０質量％，Ｃｒ：１４.０〜１７.０質量％，Ｎ：０.１０質量％以下，Ｂ：０.００１〜０.０１０質量％を含み、式(１)で定義されるＡＨＶ値が２５０以下，式(２)で定義されるＳＨＶ値が３５０以上となるように成分調整されている。
【０００９】
AHV＝985−135Ｃ−14Ｓｉ−30Ｍｎ−43Ｎｉ−29Ｃｒ−265Ｎ    ・・・・(１)
SHV＝1882−255Ｃ−43Ｓｉ−101Ｍｎ−70Ｎｉ−55Ｃｒ−921Ｎ  ・・・・(２)
焼鈍・酸洗後に形状矯正し、目標サイズに裁断した冷間圧延板が深冷処理されるが、深冷処理時に平坦な上下の定盤間で冷間圧延板を拘束することにより、平坦度が優れ表面残留応力の表裏差を±１００ＭＰａ以内に収めたステンレス鋼板が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明で使用するステンレス鋼は、準安定オーステナイトステンレス鋼の成分範囲を十分満足するように各元素の含有量を定めると共に、焼鈍後の硬さを表すAHV値，深冷処理後の硬さを表すSHV値がそれぞれAHV≦２５０，SHV≧３５０となるように成分調整されている。すなわち、焼鈍状態ではマルテンサイト相の生成量が少なく、オーステナイト相を主体とする比較的軟らかい材質とし、深冷処理でマルテンサイト生成量を増大させて強度，硬度が上昇する成分設計を採用している。
【００１１】
該成分設計により、焼鈍状態では比較的軟質であり、上下の定盤で挟まれた際に形状が修正される。そして、定盤間で拘束された状態での深冷処理によってオーステナイト相がマルテンサイト相に変態するとき、変態前の残留応力が緩和されると共に何れの方向に関しても均一な応力分布となる。そのため、深冷処理されたステンレス鋼板は平坦で表面残留応力の表裏差が小さいため、研磨しても形状変化がなく良好な平坦度が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
準安定オーステナイトステンレス鋼の安定度を表す指標には、焼入れ時のマルテンサイト変態開始点Ｍs，加工誘起マルテンサイトの発生指標Ｍd30が通常使用されている。Ｍs，Ｍd30は、オーステナイト相の安定度及びマルテンサイト生成量を推定する指標であり、たとえば焼鈍後の透磁率や加工の難易度を問題とする場合に適用される。これに対し、形状修正が必要な用途では、焼鈍後のマルテンサイト生成量よりも形状修正が容易な強度レベル、換言すれば焼鈍後の硬さが重要な要因になる。
【００１３】
本発明者等は、このような前提で種々の成分について実験し、データ解析した結果、焼鈍後の硬さを表すAHV値，深冷処理後の硬さを表すSHV値が焼鈍状態での形状修正，深冷処理による高強度化を支配する要因であり、AHV≦２５０，SHV≧３５０を満足する合金設計により高品質のダイシングソーテープフレームが得られることを見出した。
【００１４】
AHV値，SHV値でオーステナイト相の安定度を適度に管理することにより、高強度化に有効なマルテンサイト生成量を調整できる。オーステナイト相が安定になりすぎると、深冷処理によってもマルテンサイト相がほとんど生成せず、強度，硬度の上昇が図れない。逆に、オーステナイト相が不安定になりすぎると、焼鈍状態で多量のマルテンサイト相が生成し、平坦化が困難になる。
【００１５】
AHV値，SHV値の定義式(１)，(２)における各元素の係数は何れも負の値であり、各元素の増量に伴い焼鈍後及び深冷処理後の硬さが低下する。また、各元素の係数は、その値が大きくなるほど同量の添加量でも硬さに大きな影響を及ぼすことを示し、特にＣ，Ｎの影響力が大きいといえる。
【００１６】
以下、ステンレス鋼に含まれる合金成分，含有量等を個別に説明する。
Ｃは、深冷処理で生成するマルテンサイト相の高強度化に重要な成分であり、０.０９質量％以上で深冷処理により十分な強度，硬度が付与される。しかし、０.１７質量％を超える過剰量のＣが含まれると、焼鈍時の冷却過程で炭化物が形成され、研磨時に表面欠陥が発生しやすくなる。
【００１７】
Ｓｉは、製鋼段階で脱酸剤として添加され、マルテンサイト相の硬度上昇にも働く。Ｓｉの添加効果は０.０５質量％以上で顕著になるが、１.０質量％を超える過剰量では焼鈍後に強度が高くなりすぎ、焼鈍材を定盤で挟んで形状修正することが困難になる。
Ｍｎは、オーステナイト生成元素であり、脱酸剤としても働く。焼鈍状態でオーステナイト相にする上で必要な成分であり、０.０５質量％以上でＭｎの添加効果が顕著になる。しかし、１.５質量％を超える過剰量のＭｎが含まれると、ＭｎＳ等の介在物が増量し、ピット状の表面欠陥が発生しやすくなる。
【００１８】
Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、焼鈍状態でオーステナイト相にする上で必要な成分である。また、焼鈍後及び深冷処理後の硬さを調整する上で重要な成分であり、４.０〜７.０質量％の範囲にＮｉ含有量を規制することによりオーステナイト相が適度に安定化する。４.０質量％未満のＮｉ含有量ではオーステナイト相が不安定になりすぎ、７.０質量％を超えるＮｉ含有量ではオーステナイト相が安定になりすぎる。
Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を維持するために必要な成分であり、１４.０質量％以上で目標の耐食性が得られる。しかし、１７.０質量％を超える過剰量のＣｒは、組織の安定度を損ない、マルテンサイト相の靭性低下を引き起こす原因にもなる。
【００１９】
Ｎは、Ｃと同様にマルテンサイト相を高強度化する成分であり、０.００５質量％以上でＮの効果が顕著になる。しかし、０.１０質量％を超える過剰量のＮが含まれると、窒化物の生成量が増大し、表面欠陥が発生しやすくなる。
Ｂは、熱間加工性，焼入れ性の改善に有効な成分であり、０.００１質量％以上で熱間加工割れの発生を抑制する効果がみられる。しかし、０.０１０質量％を超える過剰量のＢが含まれると、硼化物の生成量が増大し、表面欠陥が発生しやすくなる。
【００２０】
各成分の含有量を規制することに加え、式(１)で定義されるAHV値及び式(２)で定義されるSHV値がそれぞれAHV≦２５０，SHV≧３５０となるように成分調整している。AHV≦２５０，SHV≧３５０は、多数の実験結果から得られた条件であり、焼鈍状態ではマルテンサイト生成量を少量に留めて比較的軟らかい材質に調質し、深冷処理で多量のマルテンサイト相を生成させて高強度化する。したがって、焼鈍後の比較的軟質な状態で平坦形状に修正でき、平坦化した後の深冷処理で強度，硬度が上昇するので、ダイシングソーテープフレームに必要な耐疵付き性も改善される。
【００２１】
次いで、ステンレス鋼からダイシングソーテープフレームを製造する方法を簡単に説明する。
所定組成に調整されたステンレス鋼を、好ましくは真空溶解炉で溶解した後、鋳造する。鋳造方法に特段の制約が加わらないが、連続鋳造法の採用が効率的である。鋳片は、必要に応じて熱間鍛造を経て熱間圧延される。熱間圧延条件は特に規制する必要はなく、通常の準安定オーステナイトステンレス鋼製造時の熱延条件が採用される。
【００２２】
熱延鋼板を溶体化処理後に冷間圧延し、焼鈍することによりオーステナイト単相又はオーステナイト相中にマルテンサイト相が少量生成した焼鈍組織の鋼板が得られる。焼鈍条件も、通常の範囲内で十分である。冷間圧延及び焼鈍は、冷延鋼板がダイシングソーテープフレームとしての目標板厚になるまで繰り返される。なお、焼鈍後には酸洗工程が組み込まれており、鋼板表面からスケールを酸洗除去する。
【００２３】
目標板厚に圧延された冷延鋼板は、ロール等で形状矯正された後、ダイシングソーテープフレームの作製に必要な形状，サイズに裁断される。裁断された切板を上下の定盤に挟んで拘束し深冷処理する。切板を拘束する定盤としては、１.０〜５.０ｍｍ程度の板厚で、切板より広いステンレス鋼板の使用が好ましい。
【００２４】
深冷処理は、−５０℃以下の温度が好ましい。−５０℃以下になる条件を容易に確保する上で、専用冷媒や液体窒素の気化を利用した極低温槽に切板を保持し、或いはドライアイス／アルコールの混合液に切板を浸漬する。深冷処理で完全にマルテンサイト変態させるため、−５０℃以下の極低温雰囲気に好ましくは１時間以上保持する。深冷処理でオーステナイト相がマルテンサイト相に変態すると共に、拘束状態での深冷処理であるため変態前の残留応力が緩和され何れの方向にも均一な応力分布となる。すなわち、応力分布が均一で平坦度の高い鋼板に調質される。因みに、無負荷で深冷処理した後に形状修正する場合、表面残留応力の表裏差が大きくなるので研磨後に形状悪化，平坦度低下が生じやすい。
【００２５】
次いで、拘束深冷処理した切板を目標フレーム形状に加工する。加工法は、切板に導入される加工歪みを極力少なくする上でレーザ加工が好ましい。図２は、切板から得られるフレーム形状の一例を示す。レーザ加工でもバリ等の発生が避けられないので、レーザ加工後の研磨でバリを除去することによりダイシングソーテープフレームに仕上げる。
【実施例】
【００２６】
表１の組成をもつステンレス鋼８０トンを真空溶解した後、厚さ：２００ｍｍの鋼塊に鋳造し、熱間圧延により板厚：３.０ｍｍの熱延板を製造した。表中、鋼種Ａが本発明で既定した成分条件を満足し、鋼種ＢがSUS420J2，鋼種ＣがSUS304，鋼種ＤがSUS430に相当する。
【００２７】
2006257500.tif 000002
【００２８】
鋼種Ａに関しては、熱延板を焼鈍・酸洗した後、板厚：１.５ｍｍに冷間圧延し、更に焼鈍・酸洗した。得られた冷間焼鈍板をステンレス鋼板に挟んで拘束し、専用冷媒を用いた−７０℃の保冷庫に６時間装入した。試験No.１では板厚：３ｍｍ，試験No.２では板厚：１ｍｍのステンレス鋼板で冷間焼鈍板を拘束した。試験No.３では、ステンレス鋼板で拘束せずに無負荷で深冷処理した。
【００２９】
鋼種Ｂに関しては、熱延板を長時間焼鈍した後で酸洗し、板厚：１.５ｍｍに冷間圧延した。次いで、冷延板を焼鈍・酸洗し、更に溶体化：１０００℃×３０分→水冷で焼き入れ、板厚：５ｍｍのステンレス鋼板に挟んで拘束した状態で４００℃×３０分→空冷の焼戻しを施した。
鋼種Ｃでは、熱延板を焼鈍・酸洗した後、板厚：１.５ｍｍに冷間圧延した。
鋼種Ｄでは、熱延板を長時間焼鈍した後で酸洗し、板厚：１.５ｍｍに冷間圧延した。
【００３０】
各ステンレス鋼板から３００ｍｍ角の試験片を切り出し、中心部周辺の三箇所を測定点に定め、各測定点で測定した結果を平均化して表面残留応力を算出した。
硬さ試験は、荷重９８Ｎでビッカース硬度を測定し、五箇所の測定点における測定値を平均化した。
研磨には平面研削盤を用い、目標研削量を片面当り５０μｍに設定した。
また、表面残留応力測定後の試験片を形状測定用の定盤に載置し、隙間ゲージを用いて平坦度を測定した。測定値がダイシングソーテープフレームの要求平坦度：０.３ｍｍ以下であれば良好(○)，０.３ｍｍを超えると不良(×)として平坦度を評価した。
【００３１】
表２の調査結果にみられるように、鋼種Ａを用いた試験No.１，２では、表面残留応力の表裏差が８ＭＰａ，７９ＭＰａ，硬さが４４８ＨＶ，研磨後の平坦度が０.１５ｍｍ，０.２５ｍｍであり、何れの評価においても良好な結果であった。同じ鋼種Ａを用いた場合でも、無負荷で深冷処理した試験No.３では、形状が悪化したため深冷処理後の形状修正が必要であった。この場合、表面残留応力の表裏差が１２１ＭＰａ，研磨後の平坦度が０.４ｍｍとなっており、ダイシングソーテープフレームの要求平坦度が満足されなかった。試験No.１，２と試験No.３との対比から、表面残留応力の表裏差を±１００ＭＰａ以内に収めることが平坦度の良好なダイシングソーテープフレームを得る上で必要なことが確認される。
【００３２】
試験No.４では、良好な硬さが得られるものの、表面残留応力の表裏差が大きいため、研磨後の平坦度が研磨前の平坦度に比べて悪化している。研磨による平坦度の悪化は、研磨後に残留応力の分布が不均一になったことが原因である。
試験No.５，６では、鋼種Ａ，Ｂに比較して表面残留応力の表裏差が大きく硬さも低くなっている。大きな表面残留応力の表裏差は、硬さを得るため鋼種Ａ，ＢをＨＴ仕上げ(冷延仕上げ)した結果、表面残留応力が表裏で大きくばらついた現れであり、良好な平坦度が冷間圧延で得られ難いことを意味する。
【００３３】
2006257500.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上に説明したように、AHV≦２５０，SHV≧３５０となるように成分調整されたステンレス鋼板を目標形状に成形した後で深冷処理することにより得られるダイシングソーテープフレームは、表面残留応力の表裏差が小さいため研磨に伴う形状変化が少なく、良好な平坦度を維持している。そのため、チップ切出し時に十分な拘束力が半導体ウエハにかけられるので、生産性の高いダイシングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ダイシングソーテープフレームで拘束した半導体ウエハをダイシングしている説明図
【図２】実施例で作製したダイシングソーテープフレームの形状，寸法を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１：半導体ウエハ    ２：ダイシングソーテープフレーム    ３：ダイシングソー
【図１】
2006257500.tif 000004
【図２】
2006257500.tif 000005