JP2016004830A

JP2016004830A - 半導体チップの製造方法

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Publication number: JP2016004830A
Application number: JP2014122693A
Authority: JP
Inventors: 健志岡崎; Kenji Okazaki; 智隆田渕; Tomotaka Tabuchi; 山田　智広; Tomohiro Yamada; 智広山田; 義雄渡邊; Yoshio Watanabe; シリーミラン; Silley Millan
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2016-01-12

Abstract

【課題】研削後のプラズマエッチング工程において腐食性ガスの発生を抑制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。【解決手段】半導体チップの製造方法は切削溝形成工程と裏面研削工程と洗浄工程と乾燥工程とプラズマエッチング工程とから構成される。切削溝形成工程は半導体ウエーハの表面に少なくとも半導体チップＤＴの厚さに相当する深さの切削溝を形成する。裏面研削工程は研削水を供給しつつ半導体ウエーハの裏面を研削して切削溝を表出させる。洗浄工程は切削溝の表出により個々の半導体チップＤＴに分離された状態で半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲ側を洗浄水ＣＷで洗浄する。乾燥工程は加熱、真空、又は加熱真空により個々のチップ間に残留している水分を乾燥除去する。プラズマエッチング工程は半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲをプラズマエッチングする。【選択図】図６

Description

本発明は、半導体ウエーハを分割して半導体チップを製造する半導体チップの製造方法に関する。

半導体チップの薄化及び小型化と共に、半導体チップの抗折強度の向上を目的として、所謂先ダイシングで半導体ウエーハを半導体チップに分割後、切削歪み層及び研削歪み層をプラズマエッチングにより除去して、半導体チップの抗折強度を向上するプロセスが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−１７３９８７号公報

特許文献１に示されたプロセスは、プラズマエッチングにより半導体チップの抗折強度の向上が図れるが、下記の新たな問題が発生している。即ち、先ダイシングにおいては狭ストリート（ストリート）の要望により切削溝幅も狭小化（数十μｍ）しており、研削工程時に使用する研削水が切削溝内に浸入し、研削後の洗浄乾燥工程でスピンナー乾燥を行ってもほぼ残留してしまっている。

特許文献１に示されたプロセスは、切削溝内に研削水が残留した状態の半導体ウエーハにそのままプラズマエッチング工程を遂行する。残留している研削水は、エッチングガス（例えば、ＳＦ_６）と反応し腐食性の強い例えばＨＦガスなどの腐食性ガスを大量に発生し、プラズマエッチング装置の配管が腐食しポンプが頻繁に故障してしまう、という新たな問題が発生している。

本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、プラズマエッチング工程において腐食性ガスの発生を抑制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である。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の半導体チップの製造方法は、ストリートによって区画されて複数の半導体チップが表面に形成された半導体ウエーハを個々の半導体チップに分離する半導体チップの製造方法であって、半導体ウエーハの表面に少なくとも半導体チップの厚さに相当する深さの切削溝を形成する切削溝形成工程と、該切削溝が形成された半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着し、該保護部材を下にして研削装置のチャックテーブルに載置し、研削水を供給しつつ該半導体ウエーハの裏面を研削して該切削溝を表出させる裏面研削工程と、該切削溝の表出により個々の半導体チップに分離された状態で、該半導体チップの裏面側を洗浄水で洗浄する洗浄工程と、該洗浄工程を実施した後に、該保護部材に貼着された複数の該半導体チップを乾燥装置内に挿入し、加熱、真空、又は加熱真空により個々のチップ間に残留している水分を乾燥除去する乾燥工程と、該乾燥工程を実施した後に、該半導体チップの裏面をプラズマエッチングするプラズマエッチング工程とから構成されることを特徴とする。

本発明は、洗浄工程とプラズマエッチング工程の間に、加熱真空乾燥により半導体チップを乾燥させる乾燥工程を挿入しているので、裏面研削工程後の洗浄工程において複数のチップ間に残留する洗浄水を完全に除去することが可能であり、その後のプラズマエッチング工程において腐食性ガスの発生を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る半導体チップの製造方法が施される半導体ウエーハを示す斜視図である。図２は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の切削溝形成工程の概要を示す図である。図３は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の裏面研削工程の概要を示す図である。図４は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の洗浄工程の概要を示す図である。図５は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の洗浄工程後の半導体ウエーハなどの要部を示す断面図である。図６は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の乾燥工程の概要を示す図である。図７は、実施形態に係る半導体チップの製造方法のプラズマエッチング工程の概要を示す平面図である。図８は、実施形態に係る半導体チップの製造方法のプラズマエッチング工程の概要を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
実施形態に係る半導体チップの製造方法を、図１から図８に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る半導体チップの製造方法が施される半導体ウエーハを示す斜視図、図２は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の切削溝形成工程の概要を示す図、図３は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の裏面研削工程の概要を示す図、図４は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の洗浄工程の概要を示す図、図５は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の洗浄工程後の半導体ウエーハなどの要部を示す断面図、図６は、実施形態に係る半導体チップの製造方法の乾燥工程の概要を示す図、図７は、実施形態に係る半導体チップの製造方法のプラズマエッチング工程の概要を示す平面図、図８は、実施形態に係る半導体チップの製造方法のプラズマエッチング工程の概要を示す図である。

実施形態に係る半導体チップの製造方法（以下、単に製造方法と呼ぶ）は、図１に示す半導体ウエーハＷに所謂ＤＢＧ加工を施し、半導体ウエーハＷを個々の半導体チップＤＴ（図４等に示す）に分離する製造方法である。

なお、実施形態に係る製造方法により個々の半導体チップＤＴに分割される加工対象としての半導体ウエーハＷは、本実施形態ではシリコンなどを母材とする円板状の半導体ウエーハである。半導体ウエーハＷは、図１に示すように、ストリートＬによって区画されて複数の半導体チップＤＴが表面ＷＳに形成されている。半導体ウエーハＷは、ストリートＬに切削溝ＣＳ（図２等に示す）が形成された後、表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲ側が研削されて薄化されて、半導体チップＤＴに分離される。また、例えば、実施形態では、半導体チップＤＴの仕上がり厚さＴ（図３に示す）を４０μｍ、半導体チップＤＴの大きさを０．２ｍｍ×０．２ｍｍとし、切削溝ＣＳの幅を１５μｍとしている。なお、図１〜図８では、解りやすくするために、半導体チップＤＴの大きさを実際よりも大きく示している。

実施形態に係る製造方法は、切削溝形成工程と、裏面研削工程と、洗浄工程と、乾燥工程と、プラズマエッチング工程とから構成される。

切削溝形成工程においては、図２に示すように、半導体ウエーハＷの裏面ＷＲにダイシングテープＴＤを貼着し、ダイシングテープＴＤを介して半導体ウエーハＷの裏面ＷＲを切削装置１０のチャックテーブル１１に吸引保持させる。そして、チャックテーブル１１と切削装置１０の切削ブレード１２とをストリートＬに沿って相対的に移動させながら、半導体ウエーハＷのストリートＬを切削ブレード１２で切削する。そして、半導体ウエーハＷのストリートＬに半導体チップＤＴの仕上がり厚さＴよりも深い切削溝ＣＳを形成する。なお、本発明では、切削溝ＣＳの深さを半導体チップＤＴの仕上がり厚さＴと等しくしてもよく、切削溝ＣＳの深さを半導体チップＤＴの仕上がり厚さＴよりも深くしてもよい。このように、本発明の切削溝形成工程は、半導体ウエーハＷの表面ＷＳに少なくとも半導体チップＤＴの厚さＴに相当する深さの切削溝ＣＳを形成する。そして、裏面研削工程に進む。

裏面研削工程では、切削溝ＣＳが形成された半導体ウエーハＷの表面ＷＳに保護部材ＴＧを貼着するとともに、ダイシングテープＴＤを裏面ＷＲから剥離する。そして、図３に示すように、保護部材ＴＧを下にして、半導体ウエーハＷの表面ＷＳを研削装置２０のチャックテーブル２１に載置し、チャックテーブル２１に吸引保持させる。その後、研削装置２０の軸心回りに回転する研削ホイール２２（研削手段に相当）を、軸心回りに回転するチャックテーブル２１上に位置付ける。そして、研削ホイール２２内のノズル２３を通して研削水を半導体ウエーハＷの裏面ＷＲに供給しつつ、研削ホイール２２を徐々に下降していき、半導体ウエーハＷの裏面ＷＲに研削送りする。

半導体ウエーハＷの裏面ＷＲを研削ホイール２２で研削して薄化するとともに、切削溝ＣＳを裏面ＷＲ側に表出させて、半導体ウエーハＷを個々の半導体チップＤＴに分離する。半導体チップＤＴの厚さが仕上がり厚さＴになると、研削ホイール２２をチャックテーブル２１から離間させて、チャックテーブル２１の半導体ウエーハＷ即ち半導体チップＤＴの吸引保持を解除する。そして、洗浄工程に進む。なお、半導体ウエーハＷを個々の半導体チップＤＴに分離すると、半導体ウエーハＷの表面ＷＳが半導体チップＤＴの表面ＤＴＳとなり、裏面ＷＲが半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲとなる。

洗浄工程では、切削溝ＣＳの表出により個々の半導体チップＤＴに分離された状態で、図４に示すように、半導体チップＤＴの表面ＤＴＳを保護部材ＴＧを介して洗浄装置３０のチャックテーブル３１に載置し、チャックテーブル３１に吸引保持させる。そして、チャックテーブル３１を軸心回りに回転させ、かつ、洗浄装置３０の洗浄水供給部３２から洗浄水ＣＷを半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲ側に供給して、半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲ側を洗浄水ＣＷで洗浄する。

半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲの洗浄が完了すると、乾燥工程に進む。なお、切削溝ＣＳの幅、即ち、半導体チップＤＴ間の間隔は、例えば、１５μｍなどの非常に小さな値であるので、洗浄工程後では、図５に示すように、切削溝ＣＳ内、即ち、半導体チップＤＴ間に洗浄水ＣＷが残留している。

乾燥工程では、洗浄工程を実施した後に、保護部材ＴＧに貼着された複数の半導体チップＤＴを乾燥装置４０の乾燥チャンバー４１内に挿入する。そして、図６に示すように、半導体チップＤＴの表面ＤＴＳを保護部材ＴＧを介して乾燥装置４０の保持テーブル４２に載置し、保持テーブル４２に保持させる。そして、乾燥チャンバー４１内の気体をバキュームポンプ４３により乾燥チャンバー４１外に排出して、乾燥チャンバー４１内の圧力を大気圧よりも低くするとともに、ガスヒータ４４により半導体ウエーハＷ即ち半導体チップＤＴを加熱する。すると、個々の半導体チップＤＴ間に残留している水分（洗浄水ＣＷなど）が蒸発して、半導体チップＤＴが乾燥する。

なお、ガスヒータ４４によるガスの温度は、保護部材ＴＧの耐熱温度などから定められ、例えば、保護部材ＴＧの耐熱温度が７０℃である場合には、４０℃から６０℃の間に設定される。また、本発明では、乾燥チャンバー４１内の圧力は、ガスヒータ４４によるガスの温度における水の飽和水蒸気圧付近の圧力であるのが望ましい。この場合、半導体チップＤＴを確実に乾燥させることができる。このように、乾燥工程では、加熱真空により個々の半導体チップＤＴ間に残留している水分を乾燥除去する。乾燥が完了すると、プラズマエッチング工程に進む。また、本発明では、乾燥工程では、保持テーブル４２にヒータを内蔵して、半導体チップＤＴを加熱してもよく、ハロゲンヒータで半導体チップＤＴを加熱してもよい。

プラズマエッチング工程は、乾燥工程を実施した後に、図７に示すように、保護部材ＴＧに貼着された複数の半導体チップＤＴをプラズマエッチング装置５０のチャンバー５１内に挿入する。そして、図８に示すように、半導体チップＤＴの表面ＤＴＳを保護部材ＴＧを介してプラズマエッチング装置５０の保持部５２に載置し、保持部５２に連結された吸引ポンプ５３を駆動して保持部５２に半導体チップＤＴを吸引保持させる。チャンバー５１内の気体を吸引ポンプ５４により吸引してフィルター５５を介してプラズマエッチング装置５０外に排出して、チャンバー５１内を真空にする。

その後、ポンプ５６によってエッチングガス収容部５７から例えば希薄なフッ素系ガス（ＳＦ_６+Ｈｅ）などのエッチングガスをチャンバー５１内に供給するとともに、高周波電源及び同調器５８から保持部５２を設けた高周波電極５９ａと、半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲが対向する高周波電極５９ｂに高周波電圧を供給する。このとき、保持部５２は、冷却水循環器６０によって循環される冷却水により冷却される。そして、半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲをプラズマを用いてプラズマエッチングして、半導体チップＤＴの裏面ＤＴＲに生じていた研削歪み層と、半導体チップＤＴの側面に生じていた切削歪み層とが除去される。プラズマエッチング完了後に、半導体チップＤＴを次工程に搬送する。

実施形態に係る製造方法によれば、洗浄工程とプラズマエッチング工程の間に、加熱真空乾燥により半導体チップＤＴを乾燥させる乾燥工程を挿入しているので、裏面研削工程後の洗浄工程において複数の半導体チップＤＴ間に残留する洗浄水ＣＷを完全に除去することが可能である。したがって、プラズマエッチング工程において腐食性ガスの発生を抑制することができる。

前述した実施形態では、乾燥工程において、乾燥チャンバー４１内を加熱しかつ真空にして、加熱真空により半導体チップＤＴを乾燥させているが、本発明では、乾燥チャンバー４１内を大気圧に保ったまま加熱したり、乾燥チャンバー４１内を加熱することなく真空（大気圧よりも圧力を下げること）にしてもよい。要するに、本発明では、乾燥工程では、加熱、真空、又は加熱真空により個々の半導体チップＤＴ間に残留している洗浄水ＣＷを乾燥除去すればよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２０研削装置
２１チャックテーブル
４０乾燥装置
ＣＷ洗浄水
ＤＴ半導体チップ
ＤＴＲ裏面
Ｌストリート
Ｔ厚さ
ＴＧ保護部材
Ｗ半導体ウエーハ
ＷＳ表面
ＷＲ裏面
ＣＳ切削溝

Claims

ストリートによって区画されて複数の半導体チップが表面に形成された半導体ウエーハを個々の半導体チップに分離する半導体チップの製造方法であって、
半導体ウエーハの表面に少なくとも半導体チップの厚さに相当する深さの切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝が形成された半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着し、該保護部材を下にして研削装置のチャックテーブルに載置し、研削水を供給しつつ該半導体ウエーハの裏面を研削して該切削溝を表出させる裏面研削工程と、
該切削溝の表出により個々の半導体チップに分離された状態で、該半導体チップの裏面側を洗浄水で洗浄する洗浄工程と、
該洗浄工程を実施した後に、該保護部材に貼着された複数の該半導体チップを乾燥装置内に挿入し、加熱、真空、又は加熱真空により個々のチップ間に残留している水分を乾燥除去する乾燥工程と、
該乾燥工程を実施した後に、該半導体チップの裏面をプラズマエッチングするプラズマエッチング工程と、
から構成される半導体チップの製造方法。