(57)【要約】  【課題】半導体基板のレーザーダイシングにおいて、デブリが発生しても、ピックアップ装置である平コレットに悪影響を与えない分割切断法を提供する。  【解決手段】切断予定ラインの切断部の幅方向の中央線に沿ってレーザービームを照射し半導体基板を切断しチップとする半導体基板の切断方法において、前記切断予定ライン内に凹部を形成し、前記凹部の幅方向の中央線に沿ってレーザービームにより切断する。その際、凹部の深さは、デブリが基板表面より上方に出ない深さにする。また、前記凹部の基板表面からの深さを３．５μｍ以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断予定ラインの切断部の幅方向の中央線に沿ってレーザービームを照射し半導体基板を切断しチップとする半導体基板の切断方法において、
前記切断予定ライン内に凹部を形成し、
前記凹部の幅方向の中央線に沿ってレーザービームにより切断することを特徴とする半導体基板の切断方法。
【請求項２】
前記凹部の深さは、レーザービームの照射により生成される加工副次物（以下、デブリという）が基板表面より上方に出ない深さであることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の切断方法。
【請求項３】
前記凹部の幅は、前記切断予定ラインの中央線間の幅から凹部の幅を引いた値が、チップを吸着搬送するコレットの内径よりも大きな値であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体基板の切断方法。
【請求項４】
前記凹部の幅が前記切断ラインの切断部の幅の中央から１２μｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体基板の切断方法。
【請求項５】
前記凹部の基板表面からの深さが３．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体基板の切断方法。
【請求項６】
前記凹部を、ブレードによる切削加工又は乾式若しくは湿式のエッチングにより形成することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導体基板の切断方法。
【請求項７】
レーザービームにより切断された半導体チップであって、
前記半導体チップは、周囲にチップ表面から下方に段差のついた切断残領域を備え、
レーザービームの照射により生成された加工副次物（以下、デブリという）がチップ表面より上方に張り出さずに前記切断残領域に付着していることを特徴とする半導体チップ。
【請求項８】
前記段差が３．５μｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の半導体チップ。
【請求項９】
前記切断残領域の幅は２μｍ以上であることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーにより半導体基板を分割し切断する方法に関し、とくにレーザーダイシングの際に発生する加工副次物（以下、デブリという）が半導体チップを吸着搬送するピックアップ装置のコレットに付着するのを防止するための半導体基板の切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、半導体基板（ウェハ）を格子状の多数の区画に分割し、各区画にＩＣ，ＬＳＩ等の回路（機能素子）を形成した後、区画間の切断予定ライン（ストリートともいう）に沿って切断（ダイシング）することによって個々の半導体チップが製造される。
従来、かかる半導体基板のダイシングには、ブレードダイシングの手法が最も一般的に用いられてきた。ブレードダイシングは、チャックで把持された基板に、高速回転する円盤状の切削ブレードを押し当てて切断するもので、切削ブレードには円盤外周にダイアモンド砥粒を接着したものが用いられることが多い。
【０００３】
しかし、ブレードダイシングには、以下のような問題がある。まず、基板が薄く脆い材料であるため、切断面に欠け（チッピング）やクラックが発生し回路領域に影響を及ぼす。また、これにより生ずる屑も回路領域に影響を及ぼすおそれがある。更に、切削ブレードの幅が大きくかつチッピングがあるために、切断予定ラインの幅を大きく取る必要があり、回路領域として有効に使用できる面積の割合が低下するという問題がある。
一般にダイシングの際には、基板をダイシングテープ貼り付けて、切断時の破損や破片飛散の防止に努めているが、とくに近年、半導体デバイスの薄型化の要請が強くなり、厚みが１００μｍ以下の薄手の基板が用いられるようになってきており、上記のような薄手の基板では、切断時の欠けやクラックの発生が顕著になり、ブレードダイシングの適用が困難になってきているという問題がある。
【０００４】
そのため、近年ではレーザーダイシングの手法が多く用いられるようになってきている。レーザーダイシングは、基板が良く吸収する波長のレーザー光を照射し、レーザーの熱エネルギーにより、切断部を溶融又は蒸散させて切断を行うものである。加工用レーザーとしては、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、Ａｒレーザー、エキシマレーザー等が知られている。
【０００５】
レーザーダイシングは、チッピングが無く、切断領域の幅も小さくできるという利点がある反面、デブリと呼ばれる加工副次物の生成が問題となる。これは、溶融した基板材料が切断面の縁に盛り上がって付着する現象である。
かかるデブリは、切断加工後にこれを除去するための追加工程を設けて除去されることもあるが、そのための追加工程として湿式洗浄工程や乾式のプラズマ処理工程等が例示される。
【０００６】
また、レーザーダイシングにおけるデブリの発生自体を抑制しようとする試みも開示されている。例えば、下記特許文献１には、レーザーを基板裏面から照射することにより、表面側の回路部分への熱影響やデブリの影響を避けるという方法が提案されている。この方法においては、基板裏面から、表面側の切断予定ライン（ストリート）を検出する手段を備え、この検出手段の情報に基づいて、裏面側からのレーザーダイシングを行うことが特徴である。
また、特許文献２には、１ピコ秒以下の超短パルスレーザーを照射することにより、デブリの発生を抑制するレーザーダイシングが開示され、特許文献３には、発振波長や焦点径の異なる２台のレーザーを連動させてレーザーダイシングを行うことにより、ウェハの損傷を抑制するという方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２２９３６号公報
【特許文献２】特開２００２−３２４７６８号公報
【特許文献３】特表２００４−５２６３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ダイシングされた半導体チップは、ピックアップ手段により、ダイシング装置から搬出される。かかるピックアップ手段としては、通常は平コレットが用いられる。平コレットは底の平な筒体で半導体チップの上面を真空吸着してピックアップを行うものである。
【０００９】
ダイシングされた半導体チップは、平コレットにより吸着搬送されるが、この際、デブリが平コレットの筒体の底面に付着する。この状態で、次のチップのピックアップを行うと、筒体底面の凹凸により、半導体チップの回路部分に損傷を与えるおそれがあって好ましくない。
【００１０】
先に述べたデブリ対策のうち、追加工程によりデブリを除去するという方法は、ピックアップ装置への付着を必ずしも完全には防止できないという問題と、追加の工程が必要なためプロセスが複雑になるという問題がある。
また、前述した従来のデブリ抑制技術のうち、特許文献１の方法は、基板裏面からのストリート検出という特殊な手段が必要になるとともに、ダイシングの工程そのものが複雑になって好ましくない。また、特許文献２及び３の方法は、ダイシングに用いるレーザー装置が複雑かつ高価になって好ましくない。
【００１１】
したがって、レーザー装置等に特別なものを用いることなく、通常のレーザーダイシングを行い、デブリが発生してもピックアップ装置に悪影響を与えない手段があれば、最も好都合である。
【００１２】
そこで本発明は、半導体基板のレーザーダイシングにおいて、デブリが発生しても、ピックアップ装置である平コレットに悪影響を与える懸念なく、半導体基板を分割し切断する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明の半導体基板の切断方法は、切断予定ラインの切断部の幅方向の中央線に沿ってレーザービームを照射し半導体基板を切断しチップとする半導体基板の切断方法において、前記切断予定ライン内に凹部を形成し、前記凹部の幅方向の中央線に沿ってレーザービームにより切断することを特徴とする半導体基板の切断方法である。
【００１４】
上記の方法において、前記凹部の深さは、デブリが基板表面より上方に出ない深さであることが好ましい。
【００１５】
また、前記凹部の幅は、前記切断予定ラインの中央線間の幅から凹部の幅を引いた値が、チップを吸着搬送するコレットの内径よりも大きな値であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の方法においては、前記凹部の幅が前記切断ラインの切断部の幅の中央から１２μｍ以上であることが好ましく、さらに凹部の基板表面からの深さが３．５μｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の方法においては、前記凹部を、ブレードによる切削加工又は乾式若しくは湿式のエッチングにより形成することができる。
【００１８】
本発明の半導体チップは、レーザービームにより切断された半導体チップであって、前記半導体チップは、周囲にチップ表面から下方に段差のついた切断残領域を備え、レーザービームの照射により生成された加工副次物（以下、デブリという）がチップ表面より上方に張り出さずに前記切断残領域に付着していることを特徴とする半導体チップである。ここで切断残領域とは、切断予定ライン内に形成された凹部の幅方向の中央線に沿ってレーザービームにより半導体基板を切断した後のチップ周囲に存在する段差のついた領域である。
【００１９】
この半導体チップにおいては、前記段差が３．５μｍ以上であることが好ましく、前記切断残領域の幅は２μｍ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、半導体基板のレーザーダイシングにおいて、デブリが発生しても、ピックアップ装置である平コレットに悪影響を与える懸念なく、半導体基板を分割し切断する方法を提供することが可能になった。そのため、デブリの発生自体を抑制する必要がなく、特別のレーザー装置を用いたり、複雑な工程によってレーザーダイシングを行ったりする必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の切断方法の手順及び効果を説明するための図である。まず、図１(ａ)，(ｂ)に示すように、裏面にダイシングテープ２を貼り付けた基板１の切断予定ラインに、底が略平坦な凹部３を形成する。凹部の幅Ｗは、レーザーダイシングの際の切断部４の幅ｗの最大値より、４μｍ以上大きくし、凹部３の平均深さｄは、レーザーダイシングの際に生成するデブリ５の最大高さ以上とする。この凹部の形成は、基板への回路作成に先立って（スクライブ工程で）行うことが好ましい。
【００２２】
本発明者らの知見では、例えば、ＹＡＧレーザーの第３高調波によるレーザーダイシングの際の切断部幅ｗの最大値は、２０μｍ程度である。したがって、凹部３の幅Ｗは２４μｍ以上とすればよい。また、上記のレーザーダイシングの際に生成するデブリの最大高さは３．５μｍ程度である。したがって、凹部３の深さｄは３．５μｍ以上とすればよい。
【００２３】
この凹部３の形成方法としては、乾式若しくは湿式のエッチング法によることが好ましい。また、基板が著しく薄い場合を除いてブレードによる切削加工によってもよい。しかし、レーザーによる加工はこの段階でデブリが形成されるおそれがあるので、好ましくない。
【００２４】
このようにして、予め底が平坦な凹部が形成された基板にデバイスを作り込んだ後、図１(ａ)に示すように、この凹部３の幅方向の中央線に沿って、レーザービーム６によるダイシングを行う。
【００２５】
レーザービームの蛇行を防止する方法として、例えば、ダイサー加工点部に設置してあるＣＣＤカメラにより、凹部３のパターンを確認し、θを合わせ、カットライン確認等のアラインメントを行えばよい。
【００２６】
本発明においては、ダイシングに用いるレーザーの加工条件をとくに限定する必要はないが、例えば、一般的に用いられるＹＡＧの第３高調波レーザーを用いた場合、レーザーによるダイシングでは、デブリ５が３．５μｍ以上の高さになることはなく、デブリ５が基板１の表面より上に出ることはない。また、凹部３の幅が２４μｍ以上あれば、切断部４の縁から、片側約２μｍ以上の余裕が有り、かりにレーザー切断線に沿ってデブリが横方向に張り出てもその幅は２μｍ以下であるため、デブリ４が凹部３の縁まで到達するおそれはない。
【００２７】
図２は、本発明の方法により切断した半導体基板（チップ）を平コレットで吸着搬送する状況の説明図である。チップ７の周囲に形成された凹部３の深さが、デブリ４の高さより大きいため、平コレット８によるピックアップの際に、その下面にデブリが付着するおそれは全くない。
【００２８】
ただし、本発明においては、正方形のチップの凸部が筒状の平コレット８の中空部に入り込まないように、Ｗの値を定めなければならない。そのためには、コレット８が円形の場合は、チップ７の凸部の対角線の長さ２１／２（Ｌ−Ｗ＋ｗ）がコレット８の内径Ｒより大きくなければならない。また、コレット８が角形の場合は、Ｌ−Ｗ＋ｗがコレット８の内筒（中空部）の辺長Ｒより大きくなければならない。この条件が満たされないと、チップ７の上面が平コレット８の中空部に入り込むようになり、デブリ４がコレット８の底面に接触するおそれがあるためである。
【００２９】
図３は、凹部３の形成を乾式エッチング法により行う場合の半導体チップ製造工程のフロー図で、ＰＮ接合を有するチップを製造する場合を示す。まず、ウェハ表面に酸化膜を形成する（Ｓ１）。次いで、フォトリソグラフィ（ホトリソともいう）（Ｓ２）及び酸化膜エッチング（Ｓ３）によりＰＮ接合部を開口し、拡散／インプランテーション（インプラともいう）によりＰＮ接合を形成する（Ｓ４）。
【００３０】
次いで、本発明固有の工程である凹部３の形成を行う。フォトリソグラフィにより凹部（スクライブ領域）以外の部分をマスクし（Ｓ５）、スクライブ領域にシリコンエッチングにより所定形状の凹部を形成する（Ｓ６）。
【００３１】
このＳ５及びＳ６について、実施例を参照してさらに詳しく説明する。実施例においては、Ｓｉ基板にノボラック系ポジレジスト剤を回転塗布方式により約２μｍの厚みに塗布し、水銀ランプを光源とする縮小投影露光装置でマスクパターンを焼き付け、ＴＭＡＨ現像液で現像処理して、ドライエッチのマスクパターンを形成した。このパターンが形成された基板全面を例えばＣＦ４ガスを用いてプラズマエッチングすることにより、底の平らな凹部を形成することが可能であった。
【００３２】
次いでチップの回路部に電極を取り付けるための加工を行う（Ｓ７〜Ｓ１０）。まず、電極部をマスクする酸化膜を形成し(Ｓ７)、フォトリソグラフィ（Ｓ８）及び酸化膜エッチング（Ｓ９）により、電極部を開口し、蒸着又はスパッタリングにより表面電極を形成する(Ｓ１０)。
【００３３】
次いで、基板の薄手化の加工を行う（Ｓ１１〜Ｓ１２）。バックグラインディングにより基板裏面を研削し(Ｓ１１)、裏面エッチングにより、ＢＧによる加工歪を除去する（Ｓ１２）。さらに、その後、蒸着又はスパッタリングにより裏面電極を形成する(Ｓ１３)。以上で、チップの回路部分の加工が終了するので、ダイシングを行う。
【００３４】
まず、ダイシングテープ、例えばＵＶ硬化テープを基板裏面全面に貼り付ける（Ｓ１４）。レーザーにより切断されたチップの飛散させない程度の粘着力と、切断後に簡単に剥離することができるものであればこれに限定されない。
その後、基板表面全面に表面保護膜を塗布する表面保護膜としては、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いる。その後、レーザーダイシングを行う（Ｓ１５）。
【００３５】
実施例においては、レーザーダイシングは、ＹＡＧの第３高調波レーザーを用いて行った。なお、凹部３の中央線に沿って、レーザービームを走査することが望ましい。本実施例ではチップパターンをレーザーダイシング装置に記憶させておくことにより、自動的に切断領域の中央線にアライメントさせ、これにより切断領域の中央線にアライメントされていること、水平方向の傾きがないこと等を確認した後、切断を開始した。
【００３６】
その後、後洗浄工程により、表面保護膜及びその表面に付着したデブリの洗浄除去を行う（Ｓ１６）。この洗浄は、例えば、回転ステージ上に載置した基板に洗浄水（純水）を噴射することで行った。
【実施例】
【００３７】
図３に示した工程で半導体チップを作製する際に、乾式エッチングで凹部を形成した後、レーザーダイシングを行って、ダイシング前後の切断部の断面形状を調査した。
まず、スクライブエリア（切断予定領域）内に凹部を形成するために、ウェハ表面にフォトリソグラフィによりレジストマスクを形成した。Ｓｉ基板にノボラック系ポジレジスト剤（例えば、東京応化製ノボラック系ポジレジスト剤）を静止滴下でウェハ上に滴下し、回転数３０００ｒｐｍでウェハを回転させる回転塗布方式により約２μｍの厚みに塗布し、１００℃程度でベーク処理を行った。
【００３８】
次に、超高圧水銀ランプ（波長３６５ｎｍ）を光源とする縮小型投影露光装置（例えばキャノン製投影露光装置ＦＰＡ５５００ｉＸ）を用い、石英ガラス上にクロムにより描かれた設計回路のマスクパターンを焼き付けた。露光されたレジスト剤をテトラメチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）現像液で現像処理して、ドライエッチのマスクパターンを形成した。
【００３９】
その後、反応性イオンエッチング方式のドライエッチ装置（例えば松下電器産業製ドライエッチャーＥ６２０）を使用し、凹部を形成する。この装置のエッチング部は、エッチングチャンバー内に配置された基板ホルダーと、エッチングチャンバー上部に巻かれた高周波コイル、ガス導入管等から構成されている。フロンガス（ＣｎＦｎ＋２）と酸素ガスの混合ガスはガス導入管から導入され、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波コイルに印加し、混合ガスを励起する。基板はプラズマからある程度距離を離した基板ホルダーに置かれる。本実施例では、ＣＦ４ガスを用い、１２分のエッチング処理で、約５．２μｍのエッチング量を目標に処理を行った。
【００４０】
その後、ダイシングテープ（ＵＶ硬化テープ）を基板裏面全面に貼り付けて、レーザーダイシングを行った。レーザーダイシングは、ＹＡＧの第３高調波レーザーを用いて行った。なお、凹部の中央線に沿ってレーザービームを走査するように、チップパターンを予めレーザーダイシング装置に記憶させておくことにより、自動的に切断領域の中央線にアライメントされるようにした。
【００４１】
図４に、凹部形成後（ダイシング前）とダイシング後の基板切断部断面形状の顕微鏡写真の例を示す。また、図５に、この顕微鏡写真を説明するためのスケッチ図を示す。いずれも左側がダイシング前、右側がダイシング後の断面である。これらの図に見られるように、上記のドライエッチングによって深さが一様で、底が平らな凹部が形成されていることが知れる。また、ダイシング後に切断部の両縁にデブリが生成しているが、デブリの高さは凹部３の深さよりはるかに低く、コレットによるピックアップの際に、デブリがコレット底面に付着する懸念は全く無いことが知れる。
【００４２】
実際に本発明の方法でレーザーダイシングを行った場合に、コレットを長期間連続使用した後、その底面へのデブリの付着状況を調査したが、ほとんど付着物は認められなかった。また、コレットへの付着物により、半導体チップが不良になるという事例も全く発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の切断方法の手順及び効果を説明するための図である。
【図２】本発明の方法により切断した半導体チップを平コレットで吸着搬送する状況の説明図である。
【図３】乾式エッチング法により凹部を形成する場合の半導体チップ製造工程の例を示すフロー図である。
【図４】ダイシング前とダイシング後の基板切断部の断面形状の例を示す顕微鏡写真である。
【図５】図４の写真のスケッチ図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  基板
２  ダイシングテープ
３  凹部
４  切断部
５  デブリ
６  レーザービーム
７  チップ
８  平コレット
【図１】
2008166445.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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