JP2008166588A - チップ切り出し方法及び治具 - Google Patents

Abstract

【課題】処理の途中でチップが分離・移動せず、切屑の発生を少なくし、半導体チップに衝撃を与えない半導体チップ切り出し方法及び治具を提供する。
【解決手段】チップ４を構成する構造体が表面に形成された半導体基板２の表面側の、チップ４及びその周囲の間隙領域５の表面に保持膜を形成する保持膜形成工程と、半導体基板２のチップ４の周囲を囲む切り出しラインに沿って、半導体基板２の他方面側から保持膜に達する溝をエッチングして形成する溝形成工程と、半導体基板２の他方面側から半導体基板２を支持する基板支持工程と、チップ４に対応して開口１１を有する保護治具１０を、保持膜に近接して半導体基板２にほぼ平行に保持する保護工程と、保持膜を半導体基板２から除去する保持膜除去工程と、を備える。保持膜除去工程の後に、支持治具２０の貫通孔２２を通して突起３１でチップ４を支持治具２０から押し上げる押し上げ工程を備えてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ切り出し方法および治具に関する。より詳しくは、例えば、表面に構造体を有する半導体チップをウエハから切出すチップ切り出し方法、及びチップ切り出しに用いる治具に関する。

半導体ウエハから半導体チップを切出すときは、ブレードによるダイシング工程によって行われている。また、エッチング工程とブレードによるダイシング工程とを併用した例が特許文献１に記載されている。

特許文献１の技術は、ウエハ表面形成後にダイシング域を最終基板厚みまでエッチングしてその内部に金メッキを形成し、裏面側より前記金メッキ部まで基板を薄膜化させ基板裏面全面に放熱電極を形成し、さらにダイシング域を除いて選択的に放熱電極を形成して、ダイサーカットにより、基板をチップに分割する。

また、特許文献２には、ウエハの余剰部形状に相当する形状を予め除去しておき、縦横のダイシングラインによる切断で正八角形板状の半導体デバイスを製造する方法が記載されている。

特許文献２の技術は、異材質基板を積層したセンサ用半導体振動子など基板状の半導体デバイスにおいて、熱膨張係数の違いに伴い発生する基板コーナー部への応力の集中を、基板外形を正多角形とすることにより低減する。特に、ウェーハの上面に設定する縦横の切断予定ダイシングラインに囲まれた矩形枠内に正八角形を想定し、設定した矩形枠内の正八角形と隣接する矩形枠内の正多角形との間で想定される余剰部形状に相当する形状を、隙間形状としてウェーハに予め除去する加工を行うことにより、従来の縦横のダイシングラインによる切断で、所定の正八角形板状の半導体デバイスを簡単に製造できる。
特開平６−１１２２３６号公報 特開２０００−３４６６４８号公報

ダイシングによって半導体基板を個々のチップに分断する場合、形状が矩形の半導体チップに限られており、しかもウエハを切断するときに切屑が発生する。ダイシングにより発生する切屑がチップ上に付着して、チップの歩留まりを低下させる要因となっていた。

また、ダイシングによって、半導体チップに衝撃が加わってしまう。半導体チップとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）などでは、薄いメンブレン構造体や櫛歯電極がチップ表面に形成されることが多く、ウエハを切断するときの衝撃が薄いメンブレン構造体に加わると、半導体チップが破損してしまうおそれがある。また、櫛歯電極の場合には、切断時の衝撃で、電極が崩れたりすることがある。

特許文献１および２に記載された方法においては一部不要な部分をエッチングやその他の方法により予め削除しているものの、これらの工程は補助的なものに過ぎず、最終的にはブレードによるダイシングを用いており、切屑の発生と、半導体チップに衝撃が加わることに変わりはない。しかも、ブレードによるダイシングでは矩形形状の半導体チップを切出すことができても、外形が曲線を有するような半導体チップに対応することができない。

本発明の目的は、任意の形状の半導体チップをウエハから切り出すときに、処理の途中でチップが分離・移動せず、切屑の発生を少なくし、半導体チップに衝撃を与えることがない半導体チップ切り出し方法および治具を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るチップ切り出し方法は、
チップを構成する構造体が表面に形成された半導体基板の表面側の、前記チップ及びその周囲の間隙領域の表面に保持膜を形成する保持膜形成工程と、
前記半導体基板の前記チップの周囲を囲む切り出しラインに沿って、前記他方面側から前記保持膜に達する溝をエッチングして形成する溝形成工程と、
前記半導体基板の他方面側から前記半導体基板を支持する基板支持工程と、
前記チップに対応して開口を有する部材を、前記保持膜に近接して前記半導体基板にほぼ平行に保持する保護工程と、
前記保持膜を前記半導体基板から除去する保持膜除去工程と、
を備えることを特徴とする。

特に、前記保護工程は、前記チップに対応して開口を有する部材を、前記保持膜の表面に接触することなく、前記半導体基板の表面から前記半導体基板の厚さより小さい距離に保持する。

好ましくは、前記基板支持工程は、前記チップに対応して貫通孔を有する支持部材を用いて、前記他方面側から前記チップの周縁部の少なくとも一部に当接して前記半導体基板を支持し、
前記保持膜除去工程の後に、前記支持部材の貫通孔を通して突起状の部材で前記チップを前記支持部材から押し上げる押し上げ工程を備える。

又は、前記溝形成工程は、前記半導体基板の他方面側から前記チップの周囲を囲む切り出しラインに沿って、少なくとも前記間隙領域の一部を残して、前記他方面側から前記保持膜に達する溝をエッチングして形成し、
前記基板支持工程は、前記エッチングで残された前記間隙領域の少なくとも一部に当接して前記半導体基板を支持し、
前記保持膜除去工程の後に、前記チップの前記他方面側の少なくとも一部に当接して前記チップを支持するチップ支持工程を備えてもよい。

さらに、前記基板支持工程は、前記チップに対応して貫通孔を有する支持部材を用いて、前記エッチングで残された前記間隙領域の少なくとも一部に当接して前記半導体基板を支持し、
前記チップ支持工程は、前記支持部材の貫通孔の縁で前記チップの周縁部の少なくとも一部に当接して前記チップを支持し、
前記支持部材の貫通孔を通して突起状の部材で前記チップを前記支持部材から押し上げる押し上げ工程を備えてもよい。

好ましくは、前記チップ支持工程の後、前記押し上げ工程の前に、前記エッチングで残された前記間隙領域を除去する工程を備える。

本発明の第２の観点に係る治具は、
チップを構成する構造体が表面に形成された半導体基板から、前記チップを切り出すための治具であって、
前記チップに対応して開口を有し、前記チップの間隙に沿った領域で連結する保護部材と、
前記半導体基板の構造体が形成された表面に対向する他方面側に当接して、前記半導体基板を水平に支持する当接部を有する支持部材と、
を備えることを特徴とする。

特に、前記保護部材は、前記半導体基板の表面に接触することなく、前記半導体基板の表面から前記半導体基板の厚さより小さい距離に保持される。

好ましくは、前記支持部材は、前記チップの周縁部の少なくとも一部に当接して前記半導体基板を水平に支持する当接部と、前記チップに対応する貫通孔と、を有し、
さらに、前記支持部材の貫通孔に遊嵌する突起部を有する押し上げ部材を備える。

または、前記支持部材は、前記チップの前記他方面側の少なくとも一部に当接して前記チップを支持する底部と、前記チップの間隙領域のうちの前記チップの周囲を囲む切り出しラインを除く少なくとも一部に当接して、前記底部から所定の高さに前記半導体基板を水平に支持する当接部と、を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記支持部材は、前記チップの周縁部の少なくとも一部に当接して前記チップを支持する底部と、前記チップの間隙領域のうちの前記チップの周囲を囲む切り出しラインを除く少なくとも一部に当接して、前記底部から所定の高さに前記半導体基板を水平に支持する当接部と、前記底部に形成された前記チップに対応する貫通孔と、を備え、
さらに、前記支持部材の貫通孔に遊嵌し、前記チップの表面が少なくとも前記当接部より高くなるように支持する突起部を有する押し上げ部材を備える。

本発明のチップ切り出し方法によれば、任意の形状の半導体チップをウエハから切り出すことが可能である。また、処理の途中でチップが分離・移動せず、切屑の発生を少なくし、半導体チップに衝撃を与えることがない。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係るチップ切り出しに用いる治具１の一例を示す断面図である。図１に示すように治具１は、保護治具１０、支持治具２０及び押し上げ治具３０から構成される。保護治具１０と支持治具２０の間に、切り出すべきチップ４が形成された半導体基板２（以下、ウエハ２という）が挟まれて、支持治具２０によって下から支持される。ウエハ２に形成された複数のチップ４の間には、チップ４を分離するための間隙領域５が形成されている。ウエハ２を間隙領域５で切断することにより、チップ４を分離する。

支持治具２０は、ウエハ２を支持する当接部２１と、チップ４に対応する貫通孔２２を備える。当接部２１は、チップ４の周縁部の少なくとも一部に当接し、ウエハ２を水平に支持する。押し上げ治具３０は、支持治具２０の貫通孔２２に遊びを有して嵌合する突起３１を備える。突起３１はウエハ２のチップ４に対応して設けられる。図１の例では、押し上げ治具３０はガイド３２によって、支持治具２０に対して決められた位置で上下する。

保護治具１０は、チップ４に対応して開口１１を有し、ウエハ２に対してウエハ２の厚さより小さい所定の間隔でほぼ平行に保持される。ウエハ２の表面を処理するための溶液などが、開口１１を通じてウエハ２に供給される。保護治具１０とウエハ２に隙間があるので、処理溶液などはまんべんなくウエハ２の表面に行き渡る。保護治具１０の開口１１は、チップ４に対応して形成されており、開口１１の間には隔壁１２がある。保護治具１０は、ウエハ２に対してウエハ２の厚さより小さい所定の間隔でほぼ平行に保持されるので、分離されたチップ４は処理溶液中でも移動したり、隣のチップ４に乗り上げることがない。

なお、開口１１は、保護治具１０がウエハ２に対してウエハ２の厚さより小さい所定の間隔でほぼ平行に保持されたときに、分離されたチップ４が通過しないように形成されている。例えば、開口１１の最大直径は、対応するチップ４の最大外径より小さい。チップ４の切り出しでウエハ２の表面を処理するときに、保護治具１０は、ウエハ２に近接してほぼ平行に保持されるので、分離したチップ４が開口１１から飛び出ることはない。

図２は、図１の治具１を用いて、半導体基板２からチップ４を分離した状態を示す断面図である。ウエハ２からそれぞれ分離されたチップ４は、支持治具２０の貫通孔２２を通る押し上げ治具３０の突起３１によって、支持治具２０の当接部２１から押し上げられる。図２では、押し上げ治具３０のガイド３２によって、同時に保護治具１０が支持治具２０から押し上げられるようになっており、チップ４に干渉しないように構成されている。保護治具１０をはずして、チップ４を１つずつピックアップすることができる。

図３は、図１の治具１のＸ−Ｘ線断面の部分の例を示す。チップ４と当接部２１、及び突起３１との関係を示すために、チップ４を２点鎖線で表している。また、理解を容易にするために、当接部２１と突起３１の端面にハッチングを付してある。図３の例ではチップ４は正方形であるが、チップ４の形状は矩形に限らず、多角形、円その他曲線を含む外形であってよい。

ウエハ２には切断するための間隙領域５を設けて、複数のチップ４が形成されている。その間隙領域５をまたいでチップ４の周縁部の一部に当接するように、支持治具２０の当接部２１が形成されている。当接部２１の上面がウエハ２に接して、ウエハ２を水平に支持できるように形成する。当接部２１はチップ４の周縁部の少なくとも一部を支持できればよく、その断面形状は図３の例に限定されるものではない。

当接部２１の間にチップ４に対応して、支持治具２０の貫通孔２２と押し上げ治具３０の突起３１が形成されている。貫通孔２２及び突起３１の断面形状は円形に限らず、任意の形状でよい。但し、チップ４の重心と突起３１の断面の重心がほぼ一致するように構成することが望ましい。

次に、治具１を用いてウエハ２からチップ４を切り出す方法について説明する。図４Ａ乃至図４Ｈは、本発明の実施の形態１に係るチップ４の切り出し方法を説明する図である。図４Ａ乃至図４Ｈでは、ウエハ２の一部の断面を示す。図４Ａは、チップ４を構成する構造体３が形成されたウエハ２の断面図である。ウエハ２の表面に、例えば、ＬＳＩ又はＭＥＭＳなどの構造体３が形成されている。構造体３を含むウエハ２の部分がチップ４として切り出される。

図４Ｂは、構造体３の側の表面に保持膜７が形成されたウエハ２の断面図である。ウエハ２の表面に、構造体３及びチップ４の間隙領域５の上を覆うように保持膜７を形成する。この保持膜７は、チップ保持効果をもたせるため、機械的強度を有し、特に、構造体３がメンブレン状と成り得ることを考慮して、軽い衝撃を吸収しやすい延性があるのが好ましい。さらに、他の材料との選択的除去が容易な特性を有しているのが好ましい。すなわち、ウエハ２をエッチングするためのレジスト８を除去するときに除去されることがなく、保持膜７を除去するときに構造体３及び半導体基板２に影響がないことが要求される。また、後述のＳｉドライエッチングするときにエッチング特性を保つように熱伝導率が高く、特にチップ４が薄膜の場合を考えると、応力による歪を抑えることができるよう、低応力膜であるのが好ましい。さらに、工程の利便性を考えて成膜、膜厚制御が容易であることが望ましい。

このような保持膜７としては、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ又はＷなどの金属系材料が熱伝導性が良好であるので好ましい。熱伝導性は少し小さいがポリイミド、レジストなどの樹脂系材料や、ダイシングエキスパンドテープなどのＵＶテープも使用可能である。樹脂系材料を使用した場合には、エッチングマスク用レジストとは異なる種類を用い、選択比をもたせる必要がある。

保持膜７が金属膜の場合は、スパッタ、ＣＶＤ、メッキなどの方法を用いて成膜できる。膜厚は例えばＴｉの場合、１μｍの厚みがあれば充分である。

治具１は、保持膜７を除去するときに溶出又は腐食しない材質で形成する。治具１は、例えば、テフロン（登録商標）、セラミック又は石英などを用いて形成することができる。また、構造体３及び保持膜７等の条件によってはステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料を用いて形成することができる。

図４Ｃは、ウエハ２の裏面（他方面）側にレジスト８を形成したウエハ２の断面図である。図４Ｃに示すように、ウエハ２の裏面（他方面）側に、チップ４の間隙領域５に対応する部分８Ａを開けてレジスト８をパターニングする。チップ４の間隙領域５は任意の形状を描くことができるので、本発明は矩形の半導体チップのみならず円形など外形に曲線を含む半導体チップを切出すのに適用できる。

図４Ｄは、裏面側から溝９を形成したウエハ２の断面図である。図４Ｄに示すように、レジスト８をマスク材としてＳｉドライエッチングにより、ウエハ２の裏面から保持膜７に達する溝９を形成する。チップ同士の間の基板２の間隙領域５が除去されて、チップ同士は分離する。ただし、この時点では保持膜７により、各チップ４は隣のチップ４につながっており、ウエハ２の外周とつながった状態を保っている。

図４Ｅは、支持治具２０と保護治具１０の間に溝９を形成したウエハ２をセットした状態の断面図である。支持治具２０の当接部２１が各チップ４の周縁部に当接して、ウエハ２を水平に支持する。支持治具２０の当接部２１は、エッチングで形成されたウエハ２の溝９をまたいでチップ４に接している。支持治具２０は、各チップ４に対応して貫通孔２２を有する。

保護治具１０は、チップ４に対応して、チップ４より小さい開口１１を有する。保護治具１０は、開口１１の間に隔壁１２を有する。隔壁１２は、チップ同士の間隙領域５に位置するように形成されている。そして、保護治具１０は、ウエハ２の保持膜７に近接して、ウエハ２に対してほぼ平行に保持される。保護治具１０とウエハ２の間隔ｈは、ウエハ２の厚さより小さい。

ここで、開口１１は、保護治具１０をウエハ２に近接して保持したときに、保持膜７が除去されて分離したチップ４が移動しないように規制する形状とする。少なくともチップ４の上の空間の一部、例えばチップ４の周縁部の上の一部に、開口１１でない部分（すなわち、隔壁１２）が保持されるように形成する。例えば、チップ４の外形より小さい相似形の開口とする。矩形のチップ４に対して、チップ４の少なくとも四隅に隔壁１２がかかる楕円形の開口１１などであってもよい。

図４Ｆは、保持膜７を除去してチップ４を分離した状態の断面図である。支持治具２０で支持されたウエハ２から保持膜除去剤を用いて保持膜７を除去することにより、図４Ｆに示したチップ４を分離して形成できる。分離されたチップ４は、支持治具２０に支持された状態で残る。

保持膜７の除去には、保持膜７の材料に適合する薬液を用いるウエット法、又はプラズマを用いるドライ法を利用する。例えば、保持膜７がＡｌの場合は酸溶液を、レジストの場合は有機溶剤を用いる。又はＯ_２プラズマを用いて保持膜７を除去することができる。保持膜７として、例えばＴｉを用いた場合には、保持膜除去剤として希フッ酸を使用することができる。

保護治具１０の開口１１及びウエハ２との間隔ｈがあるので、ウエハ２の表面を処理する溶液又は気体は、ウエハ２の表面にまんべんなく供給される。保護治具１０はウエハ２の厚さより小さい間隔ｈでウエハ２に対してほぼ平行に保持されるので、分離された後の各チップ４は、隣のチップ４に乗り上げたり、チップ４を超えて移動することがない。また、開口１１から飛び出すこともない。

ウエハ２の表面から保持膜７を除去してチップ４を分離した後、必要に応じてチップ４の洗浄などの処理を行う。保護治具１０を間隔ｈで保持した状態で洗浄などの処理を行えば、チップ４は移動することがない。

図４Ｇは、分離されたチップ４を押し上げた状態を示す断面図である。支持治具２０の貫通孔２２を通して、押し上げ治具３０の突起３１をチップ４の下に当てて、さらに押し上げることによって、チップ４を支持治具２０から離して上に押し上げる。チップ４を支持治具２０から離して押し上げることによって、チップ４をピックアップしやすくする。

図４Ｈは、チップ４をピックアップする様子を模式的に示す。例えば、真空ピンセットＰなどを用いて、チップ４を１つずつ取り出すことができる。図４Ｇ及び図４Ｈでは、複数のチップ４を同時に押し上げた場合を示しているが、取り出すチップ４を１つずつ、あるいはチップ４の周囲に空間を空けるように、例えば、1つおきに押し上げてもよい。チップ４の周囲の空間を空けることによって、チップ４を両側から挟んでピックアップすることができる。

なお、チップ４を支持治具２０で支持している図４Ｆのような状態から、直接ピックアップしてもよい。チップ４を押し上げ治具３０で押し上げない場合は、支持治具２０の貫通孔２２は不要である。ただし、支持治具２０の貫通孔２２と当接部２１の間を通って溶液又は気体を循環させることができるので、貫通孔２２を設けておくことが望ましい。

本発明の切り出し用の治具１を用いてチップ４を切り出す方法によれば、ダイシングによる切屑が発生しないので、切屑がチップ４上に付着して、チップ４の歩留まりを低下させることがない。また、ダイシングによる振動や衝撃が発生せず、チップ４に無用な応力がかからず、チップ４が破損することを回避できる。

また、保持膜７を除去する際に、支持治具２０で支持し、保護治具１０でチップ４が移動するのを規制するので、テーピングなどを用いる必要がない。そして、押し上げ治具３０によって、チップ４を押し上げるので、ピックアップしやすい。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るチップ切り出しに用いる治具１の一例を示す断面図である。図５に示すように治具１は、実施の形態１と同様に、保護治具１０、支持治具２０及び押し上げ治具３０から構成される。保護治具１０と支持治具２０の間に、切り出すべきチップ４が形成されたウエハ２が挟まれて、支持治具２０によって下から支持される。実施の形態２では、支持治具２０の当接部２１は、ウエハ２に形成されたチップ４の間の間隙領域５の一部に当接し、ウエハ２を支持する。

実施の形態２でも、ウエハ２の表面に保持膜７を形成して、チップ４の周囲を裏面側からエッチングして除去する。そして、ウエハ２を支持治具２０で支持して保持膜７を除去する。保持膜７が除去されるとチップ４は分離して、支持治具２０の底部２３に落ち込んで支持される。

支持治具２０は、例えば、スペーサ２４を備え、チップ４が分離されていない状態では、保護治具１０と支持治具２０の間にスペーサ２４を挟んで、保護治具１０をウエハ２に近接させて保持する。チップ４が支持治具２０の底部２３で支持された状態で、チップ４に洗浄などの処理を施す場合に、例えばスペーサ２４をはずして、保護治具１０をチップ４に近接させて保持することによって、チップ４が移動しないように規制する。

図６は、図５のＹ−Ｙ線断面の部分の例を示す。理解を容易にするために、当接部２１の端面にハッチングを付している。チップ４の外形が２点鎖線で表されている。図６では、見やすいように、支持治具２０の貫通孔２２と押し上げ治具３０の突起３１を省略している。支持治具２０の貫通孔２２と押し上げ治具３０の突起３１は、例えば、図３のように、チップ４の中央位置に、断面が円形で形成される。

チップ４の周囲の切り出しラインの外形９Ｌを１点鎖線で表す。すなわち、チップ４の外形（２点鎖線）と切り出しラインの外形９Ｌ（１点鎖線）の間の基板２が、エッチングで除去される。チップ４の下面は当接部２１で支持されていないので、保持膜７が除去されるとチップ４は分離して、支持治具２０の底部２３で支持される（図５参照）。

チップ４の間の切り出しラインの外形９Ｌで挟まれた領域は、エッチングで除去されずに残る。実施の形態２の方法は、チップ４が矩形でなく、チップ４の間隙にある程度幅がある場合に特に有効である。

次に、実施の形態２に係る治具１を用いてウエハ２からチップ４を切り出す方法について説明する。図７Ａ乃至図７Ｇは、本発明の実施の形態２に係るチップ４の切り出し方法を説明する図である。図７Ａ乃至図７Ｇでは、ウエハ２の一部の断面を示す。図７Ａは、構造体３の側の表面に保持膜７が形成されたウエハ２の断面図である。ウエハ２の表面に、例えば、ＬＳＩ又はＭＥＭＳなどの構造体３が形成されている。構造体３を含むウエハ２の部分がチップ４として切り出される。実施の形態１と同様、ウエハ２の表面に、構造体３及びチップ４の間隙の上を覆うように保持膜７を形成する。

図７Ｂは、ウエハ２の裏面（他方面）側にエッチングレジスト８を形成したウエハ２の断面図である。図７Ｂに示すように、ウエハ２の裏面（他方面）側に、チップ４の間隙領域５の切り出しラインに対応する部分８Ａを開けてレジスト８をパターニングする。実施の形態２では、チップ４の間隙領域５の切り出しライン以外の中間部分８Ｂを残すようにレジスト８をパターニングする。

図７Ｃは、裏面側から溝９を形成したウエハ２の断面図である。図７Ｃに示すように、レジスト８をマスク材としてＳｉドライエッチングにより、ウエハ２の裏面から保持膜７に達する溝９を形成する。実施の形態２では、チップ周囲の切り出しライン部分のみが除去されて、チップ４同士は分離するが、チップ４同士の間の基板２の間隙領域５の一部（間隙領域残部６）が残る。この時点では保持膜７により、各チップ４と残された間隙領域残部６はつながっており、ウエハ２の外周とつながった状態を保っている。

図７Ｄは、支持治具２０と保護治具１０の間に溝９を形成したウエハ２をセットした状態の断面図である。支持治具２０の当接部２１が各チップ４の周囲の間隙領域残部６に当接して、ウエハ２を水平に支持する。支持治具２０の当接部２１は、チップ４に接していない。支持治具２０は、各チップ４に対応して貫通孔２２を有する。

保護治具１０は、チップ４に対応して、チップ４より小さい開口１１を有する。開口１１の間に隔壁１２がある。隔壁１２は、チップ４同士の間隙領域５に位置するように形成されている。そして、保護治具１０は、ウエハ２の保持膜７に近接して、ウエハ２に対してほぼ平行に保持される。保護治具１０とウエハ２の間隔ｈは、ウエハ２の厚さより小さい。

図７Ｅは、保持膜７を除去してチップ４を分離した状態のウエハ２の断面図である。支持治具２０で支持されたウエハ２から保持膜除去剤を用いて保持膜７を除去することにより、チップ４を分離して形成できる。分離されたチップ４は、支持治具２０の当接部２１で支持されていないので、元のウエハ２の位置から下に移動して、支持治具２０の底部２３に支持された状態で残る。

保護治具１０の開口１１及びウエハ２との間隔ｈがあるので、ウエハ２の表面を処理する溶液又は気体は、ウエハ２の表面にまんべんなく供給される。保護治具１０はウエハ２の厚さより小さい間隔ｈでウエハ２に対してほぼ平行に保持されるので、分離された後の各チップ４は、隣のチップ４に乗り上げたり、チップ４を超えて移動することがない。また、開口１１から飛び出すこともない。

ウエハ２の表面から保持膜７を除去してチップ４を分離した後、必要に応じてチップ４の洗浄などの処理を行う。一旦、保護治具１０を離して、エッチングで残された間隙領域残部６を取り除く。再び、保護治具１０をチップ４に近接させて保持する。図７Ｆは、間隙領域残部６を取り除いて保護治具１０を近接して保持した状態を示す。この場合は、支持治具２０の当接部２１と保護治具１０の隔壁１２との間隔ｌをウエハ２の厚さより小さくする。例えば、図５に示すスペーサ２４をはずして保護治具１０を当接部２１（及びチップ４）に近接して保持する。保護治具１０を近接して保持した状態で洗浄などの処理を行えば、チップ４は移動することがない。

図７Ｇは、分離されたチップ４を押し上げた状態を示す断面図である。支持治具２０の貫通孔２２を通して、押し上げ治具３０の突起３１をチップ４の下に当てて、さらに押し上げることによって、チップ４を支持治具２０の底部２３から離して上に押し上げる。チップ４を支持治具２０から離して押し上げることによって、チップ４をピックアップしやすくする。少なくとも、チップ４を支持治具２０の当接部２１より高く押し上げれば、チップ４同士の間に間隙領域５が除去された空間が空いているので、チップ４を両側から挟んでピックアップすることも可能である。

図７Ｇでは、複数のチップ４を同時に押し上げた場合を示しているが、取り出すチップ４を１つずつ、あるいはチップ４の周囲に空間を空けるように、例えば、１つおきに押し上げてもよい。チップ４の周囲の空間を空けることによって、チップ４を両側から挟んでピックアップしやすい。

なお、チップ４を支持部材で支持している図７Ｆのような状態から、直接ピックアップしてもよい。チップ４を押し上げ治具３０で押し上げない場合は、支持治具２０の貫通孔２２も不要である。ただし、支持治具２０の貫通孔２２と当接部２１の間を通って溶液又は気体を循環させることができるので、貫通孔２２を設けておくことが望ましい。

また、図６に示すように間隙領域５の幅が大きく、溝９を形成したときに間隙領域残部６がチップ４の間に残るウエハ２の場合でも、実施の形態１で説明した図１の形式の治具を用いて、チップ切り出しを行ってもよい。この場合、間隙領域残部６を先に取り除くことができないが、チップ４を押し上げ治具３０で押し上げれば、間隙領域残部６から分離してチップ４だけをピックアップすることができる。

実施の形態２の治具１を用いるチップ切り出し方法は、チップ４の間隙領域５の幅が一定でなく、チップ４の間隙にある程度幅がある場合、チップ４を切り出す溝９を形成するときに、間隙領域５をすべてエッチングで除去する必要がない。そして、エッチング処理で残された間隙領域残部６とチップ４を、支持治具２０の当接部２１と底部２３に分離するので、間隙領域残部６を容易に取り除くことができる。また、チップ４を分離した後、チップ４のみについて洗浄などの処理を効率的に行うことができる。さらに、チップ４同士の間に間隙領域５が除去された空間が空いているので、チップ４をピックアップしやすい。

なお、実施の形態で説明した治具１の構成は一例であり、任意に変更及び修正が可能である。例えば支持治具２０の当接部２１の底部２３からの高さをウエハ２の厚さより大きくして、図７Ｆの洗浄などの処理のときに、保護治具１０の隔壁１２を当接部２１に接触させてもよい。

本発明のチップ切り出し方法及び治具によれば、チップ分離の自動化処理が容易になり、生産性の向上、及びコスト低減が可能な処理方法を提供できる。

本発明の一実施の形態に係るチップ切り出しに用いる治具の一例を示す断面図である。 図１の治具を用いて、半導体基板からチップを分離した状態を示す断面図である。 図１の治具のＸ−Ｘ線断面の部分の例を示す図である。 構造体が形成されたウエハの断面図である。 構造体の側の表面に保持膜が形成されたウエハの断面図である。 ウエハの裏面側にエッチングレジストを形成したウエハの断面図である。 裏面側から溝を形成したウエハの断面図である。 支持治具と保護治具の間に溝を形成したウエハをセットした状態の断面図である。 保持膜を除去してチップを分離した状態の断面図である。 分離されたチップを押し上げた状態を示す断面図である。 チップをピックアップする様子を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係るチップ切り出しに用いる治具の一例を示す断面図である。 図５のＹ−Ｙ線断面の部分の例を示す図である。 構造体の側の表面に保持膜が形成されたウエハの断面図である。 ウエハの裏面側にエッチングレジストを形成したウエハの断面図である。 裏面側から溝を形成したウエハの断面図である。 支持治具と保護治具の間に溝を形成したウエハをセットした状態の断面図である。 保持膜を除去してチップを分離した状態のウエハの断面図である。 間隙領域を取り除いて保護治具を近接して保持した状態を示す図である。 分離されたチップを押し上げた状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 治具
２ 半導体基板（ウエハ）
３ 構造体
４ チップ
５ 間隙領域
６ 間隙領域残部
７ 保持膜
８ レジスト
９ 溝
１０ 保護治具（保持部材）
１１ 開口
１２ 隔壁
２０ 支持治具（支持部材）
２１ 当接部
２２ 貫通孔
２３ 底部
３０ 押し上げ治具（押し上げ部材）
３１ 突起

Claims (11)

1. チップを構成する構造体が表面に形成された半導体基板の表面側の、前記チップ及びその周囲の間隙領域の表面に保持膜を形成する保持膜形成工程と、
   前記半導体基板の前記チップの周囲を囲む切り出しラインに沿って、前記他方面側から前記保持膜に達する溝をエッチングして形成する溝形成工程と、
   前記半導体基板の他方面側から前記半導体基板を支持する基板支持工程と、
   前記チップに対応して開口を有する部材を、前記保持膜に近接して前記半導体基板にほぼ平行に保持する保護工程と、
   前記保持膜を前記半導体基板から除去する保持膜除去工程と、
   を備えることを特徴とするチップ切り出し方法。
2. 前記保護工程は、前記チップに対応して開口を有する部材を、前記保持膜の表面に接触することなく、前記半導体基板の表面から前記半導体基板の厚さより小さい距離に保持する、ことを特徴とする請求項１に記載のチップ切り出し方法。
3. 前記基板支持工程は、前記チップに対応して貫通孔を有する支持部材を用いて、前記他方面側から前記チップの周縁部の少なくとも一部に当接して前記半導体基板を支持し、
   前記保持膜除去工程の後に、前記支持部材の貫通孔を通して突起状の部材で前記チップを前記支持部材から押し上げる押し上げ工程を備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ切り出し方法。
4. 前記溝形成工程は、前記半導体基板の他方面側から前記チップの周囲を囲む切り出しラインに沿って、少なくとも前記間隙領域の一部を残して、前記他方面側から前記保持膜に達する溝をエッチングして形成し、
   前記基板支持工程は、前記エッチングで残された前記間隙領域の少なくとも一部に当接して前記半導体基板を支持し、
   前記保持膜除去工程の後に、前記チップの前記他方面側の少なくとも一部に当接して前記チップを支持するチップ支持工程を備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ切り出し方法。
5. 前記基板支持工程は、前記チップに対応して貫通孔を有する支持部材を用いて、前記エッチングで残された前記間隙領域の少なくとも一部に当接して前記半導体基板を支持し、
   前記チップ支持工程は、前記支持部材の貫通孔の縁で前記チップの周縁部の少なくとも一部に当接して前記チップを支持し、
   前記支持部材の貫通孔を通して突起状の部材で前記チップを前記支持部材から押し上げる押し上げ工程を備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載のチップ切り出し方法。
6. 前記チップ支持工程の後、前記押し上げ工程の前に、前記エッチングで残された前記間隙領域を除去する工程を備える、ことを特徴とする請求項５に記載のチップ切り出し方法。
7. チップを構成する構造体が表面に形成された半導体基板から、前記チップを切り出すための治具であって、
   前記チップに対応して開口を有し、前記チップの間隙に沿った領域で連結する保護部材と、
   前記半導体基板の構造体が形成された表面に対向する他方面側に当接して、前記半導体基板を水平に支持する当接部を有する支持部材と、
   を備えることを特徴とする治具。
8. 前記保護部材は、前記半導体基板の表面に接触することなく、前記半導体基板の表面から前記半導体基板の厚さより小さい距離に保持される、ことを特徴とする請求項７に記載の治具。
9. 前記支持部材は、前記チップの周縁部の少なくとも一部に当接して前記半導体基板を水平に支持する当接部と、前記チップに対応する貫通孔と、を有し、
   さらに、前記支持部材の貫通孔に遊嵌する突起部を有する押し上げ部材を備える、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の治具。
10. 前記支持部材は、前記チップの前記他方面側の少なくとも一部に当接して前記チップを支持する底部と、前記チップの間隙領域のうちの前記チップの周囲を囲む切り出しラインを除く少なくとも一部に当接して、前記底部から所定の高さに前記半導体基板を水平に支持する当接部と、を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の治具。
11. 前記支持部材は、前記チップの周縁部の少なくとも一部に当接して前記チップを支持する底部と、前記チップの間隙領域のうちの前記チップの周囲を囲む切り出しラインを除く少なくとも一部に当接して、前記底部から所定の高さに前記半導体基板を水平に支持する当接部と、前記底部に形成された前記チップに対応する貫通孔と、を備え、
    さらに、前記支持部材の貫通孔に遊嵌し、前記チップの表面が少なくとも前記当接部より高くなるように支持する突起部を有する押し上げ部材を備える、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の治具。

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