(57)【要約】【課題】基板上に形成されたいかなる薄膜においても、基板に対するその接着力を評価することのできる技術を提供する。【解決手段】半導体ウエハ１の表面にスクライブライン９を入れた後、劈開用ブレード８を用いて、このスクライブライン９に沿った半導体ウエハ１の劈開を行い、ウエハ片１ｂを分断する。次に、劈開用ブレード８を垂直に下降してウエハ片１ｂを劈開用ブレード８のギャップ８ａ内で固定した後、劈開用ブレード８を斜め方向に下降して半導体ウエハ１の裏面から電極膜２を引き剥がし、電極膜２が引き剥がされた面の観察または測定により、電極膜２の密着強度を評価する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）薄膜が形成された一方の面を下にして、基板をステージ上に載置した後、前記基板の他方の面にスクライブラインを入れる工程と、
（ｂ）前記基板の一部を劈開用ブレードのギャップ内に入れる工程と、
（ｃ）前記劈開用ブレードを下方に第１の角度で回転させて、前記基板を前記スクライブラインに沿って劈開し、前記基板から一片を分断する工程と、
（ｄ）前記劈開用ブレードを垂直に下降して、前記一片を第２の角度で回転させ、前記一片を前記劈開用ブレードのギャップ内で固定する工程と、
（ｅ）前記劈開用ブレードを第３の角度で斜め方向に下降して、前記基板から前記薄膜を引き剥がす工程とを有する測定方法によって、前記基板上に形成された前記薄膜の接着力を調べることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（ａ）薄膜が形成された一方の面を下にして、基板をステージ上に載置した後、前記基板の他方の面にスクライブラインを入れる工程と、
（ｂ）前記基板の一部を劈開用ブレードのギャップ内に入れる工程と、
（ｃ）前記劈開用ブレードを下方に第１の角度で回転させて、前記基板を前記スクライブラインに沿って劈開し、前記基板から一片を分断する工程と、
（ｄ）前記劈開用ブレードを垂直に下降して、前記一片を第２の角度で回転させ、前記一片を前記劈開用ブレードのギャップ内で固定する工程と、
（ｅ）前記劈開用ブレードを第３の角度で斜め方向に下降して、前記基板から前記薄膜を引き剥がす工程とを有し、前記第１および第２の角度を約３０度以下、前記第３の角度を４５度とする測定方法によって、前記基板上に形成された前記薄膜の接着力を調べることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
（ａ）薄膜が形成された一方の面を下にして、基板をステージ上に載置した後、前記基板の他方の面にスクライブラインを入れる工程と、
（ｂ）前記基板の一部を劈開用ブレードのギャップ内に入れる工程と、
（ｃ）前記劈開用ブレードを下方に第１の角度で回転させて、前記基板を前記スクライブラインに沿って劈開し、前記基板から一片を分断する工程と、
（ｄ）前記劈開用ブレードを垂直に下降して、前記一片を第２の角度で回転させ、前記一片を前記劈開用ブレードのギャップ内で固定する工程と、
（ｅ）前記劈開用ブレードを第３の角度で斜め方向に下降して、前記基板から前記薄膜を引き剥がす工程とを有し、前記劈開用ブレードのギャップの上下幅を前記一片の最も広い幅の約１／２〜２／３の半分以下とする測定方法によって、前記基板上に形成された前記薄膜の接着力を調べることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）薄膜が形成された一方の面を下にして、基板をステージ上に載置した後、前記基板の他方の面にスクライブラインを入れる工程と、
（ｂ）ブレーキングブレードを下方から前記基板の一方の面側に接触させる工程と、
（ｃ）前記基板の一部を劈開用ブレードのギャップ内に入れる工程と、
（ｄ）前記劈開用ブレードを下方に第１の角度で回転させて、前記ブレーキングブレードを支点として前記基板を前記スクライブラインに沿って劈開し、前記基板から一片を分断する工程と、
（ｅ）前記劈開用ブレードを垂直に下降して、前記一片を第２の角度で回転させ、前記一片を前記劈開用ブレードのギャップ内で固定する工程と、
（ｆ）前記劈開用ブレードを第３の角度で斜め方向に下降して、前記基板から前記薄膜を引き剥がす工程とを有する測定方法によって、前記基板上に形成された前記薄膜の接着力を調べることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
（ａ）薄膜が形成された一方の面を下にして、基板をステージ上に載置した後、前記基板の他方の面にスクライブラインを入れる工程と、
（ｂ）前記基板の一部を劈開用ブレードのギャップ内に入れる工程と、
（ｃ）前記劈開用ブレードを下方に第１の角度で回転させて、前記基板を前記スクライブラインに沿って劈開し、前記基板から一片を分断する工程と、
（ｄ）前記劈開用ブレードを垂直に下降して、前記一片を第２の角度で回転させ、前記一片を前記劈開用ブレードのギャップ内で固定する工程と、
（ｅ）前記劈開用ブレードを垂直に下降して、前記一片の逃げしろを確保する工程と、
（ｆ）前記劈開用ブレードを第３の角度で斜め方向に下降して、前記基板から前記薄膜を引き剥がす工程とを有する測定方法によって、前記基板上に形成された前記薄膜の接着力を調べることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、基板上に形成された薄膜（厚さ数ミクロン以下の被膜）の接着力の評価に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、塗布法またはメッキ法などによって基板上に形成された薄膜の接着力は、例えばテープピーリング法またはスクラッチ法などによって評価されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
テープピーリング法は、例えばセロハンテープによる間接的な引き剥がし方法であり、相対的に接着力が弱い薄膜に対して用いられる。また、スクラッチ法は、圧子例えば直径０．８〜０．０３ｍｍのクロム（Ｃｒ）球に荷重と振動を加えて薄膜を引っかき、せん断応力の変動などを測定する方法であり、相対的に接着力が強い薄膜または硬質薄膜に対して用いられる。
【０００４】
【非特許文献１】
早川茂、和佐清孝著「薄膜化技術」共立出版株式会社、１９８２年１２月１日、Ｐ．４２（表２．１１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者が検討したところ、上記テープピーリング法では、薄膜のピーリング強度よりもテープの接着剤の接着力が弱い場合、テープによる薄膜の引き剥がしができないことが明らかとなった。また、上記スクラッチ法では、基板と薄膜との間の接着力よりも強度が弱い薄膜において、初期のせん断応力と剥離時のせん断応力との変動が現れにくいことから、データの信頼性が低くなることが本発明者によって見いだされた。
【０００６】
本発明の目的は、基板上に形成されたいかなる薄膜においても、基板に対するその接着力を評価することのできる技術を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０００９】
本発明は、薄膜が形成された一方の面を下にして、基板をステージ上に載置した後、薄膜が形成されていない基板の他方の面にスクライブラインを入れる工程と、基板の一部を劈開用ブレードのギャップ内に入れる工程と、劈開用ブレードを下方に第１の角度で回転させて、基板をスクライブラインに沿って劈開し、基板から一片を分断する工程と、劈開用ブレードを垂直に下降して、一片を第２の角度で回転させ、一片を前記劈開用ブレードのギャップ内で固定する工程と、劈開用ブレードを第３の角度で斜め方向に下降し、基板から薄膜を引き剥がす工程とを有する測定方法によって、基板上に形成された薄膜の接着力を評価するものである。
【００１０】
【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詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
本発明の一実施の形態である半導体ウエハ上に形成された薄膜の密着強度を測定する方法を図１〜図４を用いて説明する。図１は薄膜の密着強度の測定方法を示すプロセスフロー図、図２は半導体ウエハから薄膜を引き剥がす工程を示す模式図、図３は半導体ウエハの要部上面図および要部断面図、図４は薄膜の密着強度の測定に用いられるブレーキング機構の概略図である。
【００１２】
ステップ１（図１の工程Ｓ１、図２（ａ））。まず、図３に示す半導体ウエハ１を準備する。半導体ウエハ１は直径を、例えば５インチまたは６インチとするシリコン単結晶からなるウエハであって、１６０〜４００μｍ程度の厚さを有し、その裏面には、厚さ０．１〜１．５μｍ程度の電極膜２が形成されている。電極膜２は、例えばチタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）および銀（Ａｇ）が下層から順に堆積された積層膜とすることができる。また、半導体ウエハ１の主面には、半導体集積回路が形成されており、図３に、半導体集積回路が形成された領域をチップ取得領域１ａとして示す。なお、図における半導体集積回路の記載は省略する。
【００１３】
ステップ２（図１の工程Ｓ２）。次に、図４に示すブレーキング装置３のステージ４上に、上記半導体ウエハ１を載せる。この際、電極膜２が成膜された裏面を下にし、かつ後の工程で分断される領域を含む半導体ウエハ１の一部をステージ４からはみ出させて、ステージ４上に半導体ウエハ１が載置される。
【００１４】
ブレーキング装置３は、主としてステージ４、ダイヤモンドカッタ５、ブレーキングブレード６、グリップ機構部７および劈開用ブレード８によって構成される。ステージ４からはみ出た半導体ウエハ１の一部の上方にダイヤモンドカッタ５、下方に劈開の支点となるブレーキングブレード６が設置されており、さらに、ステージ４からはみ出た半導体ウエハ１の一部を保持することのできる位置に劈開用ブレード８が設置されている。
【００１５】
ステップ３（図１の工程Ｓ３、図２（ｂ））。次に、ダイヤモンドカッタ５を用いて、予め設定されたカッタ角度、スクライブ荷重により、半導体ウエハ１の表面にスクライブライン９を入れる。
【００１６】
図３に示すように、スクライブライン９はチップ取得領域１ａを避けた半導体ウエハ１の周辺部に入れられ、後の工程で半導体ウエハ１から分断される領域が確保される。この領域の半導体ウエハ１の周縁からスクライブライン９までの最も長い距離（以下、スクライブ幅と記す）Ｓｗは、例えば２〜４ｍｍとすることができる。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１に、半導体ウエハの厚さとスクライブ荷重との関係を示す。“ＯＫ”と記載されたスクライブ荷重は、それぞれの厚さの半導体ウエハに適するスクライブ荷重であり、“ＮＧ”と記載されたスクライブ荷重は、それぞれの厚さの半導体ウエハに適さないスクライブ荷重である。“ＮＧ”と記載されたスクライブ荷重を採用した場合、スクライブだけで半導体ウエハが分断される、または後の工程で半導体ウエハが分断できないなどの不良が生ずる。
【００１９】
ステップ４（図１の工程Ｓ４）。次に、劈開の支点となるブレーキングブレード６を上昇させる。ブレーキングブレード６の先端部の曲率半径は、例えば１．０ｍｍであり、先端部が電極膜２に傷をつけない形状をしている。
【００２０】
ステップ５（図１の工程Ｓ５、図２（ｃ））。次に、グリップ機構部７および劈開用ブレード８を前進させて、劈開用ブレード８のギャップ８ａ内にスクライブ幅Ｓｗの約１／２〜２／３を入れる。劈開用ブレード８のギャップの上下幅Ｌは、スクライブ幅Ｓｗの約１／２〜２／３の半分以下に設定されており、例えば１ｍｍ程度とすることができる。
【００２１】
ステップ６（図１の工程Ｓ６、図２（ｄ））。次に、劈開用ブレード８を下方に約３０度以下、例えば約１５度の第１の角度θ１で回転させて、ブレーキングブレード６を支点として半導体ウエハ１をスクライブライン９に沿って劈開し、半導体ウエハ１からウエハ片１ｂを分断する。
【００２２】
ステップ７（図１の工程Ｓ７、図２（ｅ））。次に、劈開用ブレード８を垂直に下降してウエハ片１ｂを、例えば約３０度の第２の角度θ２で回転させ、ウエハ片１ｂを劈開用ブレード８のギャップ８ａ内で固定する。
【００２３】
ステップ８（図１の工程Ｓ８、図２（ｆ））。次に、分断部分の重なりを防ぐため、劈開用ブレード８をさらに垂直に下降してウエハ片１ｂの逃げしろ、例えば約２００μｍを確保する。
【００２４】
ステップ９（図１の工程Ｓ９、図２（ｇ））。次に、傾斜角度（第３の角度θ３）を、例えば約４５度として、劈開用ブレード８を斜め方向に下降し、半導体ウエハ１から電極膜２を引き剥がす。
【００２５】
ステップ１０（図１の工程Ｓ１０）。次に、例えば観察用のカメラによって半導体ウエハ１の裏面を画像モニタに表示し、引き剥がされた面の観察、スクライブライン９から剥離領域端部までの距離の測定、電極膜２の剥離強度の負荷の測定などによって、電極膜２の密着強度を評価する。スクライブライン９からの引き剥がされた距離を用いて電極膜２の密着強度を評価する場合は、例えば基準値を設定しておき、この基準値との照合により良・不良を判定することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態において言及した数等は、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上であっても、または以下であってもよい。例えば本実施の形態では、半導体ウエハ１を分断する第１の角度θ１を約１５度、劈開用ブレード９内にウエハ片１ｂを固定する第２の角度θ２を約３０度、電極膜２を引き剥がす際の第３の角度θ３を約４５度としたが、これら角度に限定されるものではない。
【００２７】
このように、本実施の形態によれば、半導体ウエハ１の一部を分断した後、半導体ウエハ１の裏面に成膜された薄膜を直接引き剥がし、その剥離状態を観察または測定することによって薄膜の密着強度を評価するので、例えば軟質薄膜、硬質薄膜などの薄膜の種類に関係なく、半導体ウエハ１上に形成されたいかなる薄膜においても、密着強度を評価することができる。
【００２８】
また、半導体ウエハ１の主面に形成された半導体集積回路に損傷を与えることなく半導体ウエハ１を分断して、薄膜の密着強度を評価することができるので、開発段階の半導体装置の製造のみでなく、試作または量産段階の半導体装置の製造における不良解析や規格値の管理などにも本発明を採用することができて、製造歩留まり向上に貢献することができる。
【００２９】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００３０】
例えば、前記実施の形態では、密着強度を評価する薄膜として、金属積層膜からなる電極膜を例示したが、ＣＶＤ法、スパッタ法、塗布法、メッキ法などで成膜されるいかなる単層膜または積層膜にも本発明である密着強度の評価方法を適用することができる。
【００３１】
また、薄膜を形成する基板として、シリコン単結晶からなる半導体ウエハを例示したが、例えばＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶製造用基板などといった他の基板上に成膜された薄膜にも本発明である密着強度の評価方法を適用することができる。
【００３２】
また、その主面に半導体集積回路が形成された半導体ウエハを用いて薄膜の密着強度を評価したが、半導体集積回路が形成されていないベアの半導体ウエハを用いた薄膜の評価にも適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００３４】
半導体ウエハの一部を分断した後、半導体ウエハ上に形成された薄膜を直接引き剥がし、その剥離状態を観察または測定することによって薄膜の密着強度を評価するので、半導体ウエハ上に形成されたいかなる薄膜においても、密着強度を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である薄膜の密着強度の測定方法を示すプロセスフロー図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体ウエハから薄膜を引き剥がす工程を示す模式図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施の形態である半導体ウエハの要部上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線における要部断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態である薄膜の密着強度の測定に用いられるブレーキング機構の概略図である。
【符号の説明】
１　半導体ウエハ
１ａ　チップ取得領域
１ｂ　ウエハ片
２　電極膜
３　ブレーキング機構
４　ステージ
５　ダイヤモンドカッタ
６　ブレーキングブレード
７　グリップ機構部
８　劈開用ブレード
８ａ　ギャップ
９　スクライブライン
Ｓｗ　スクライブ幅
θ１　角度
θ２　角度
θ３　角度
Ｌ　ギャップの上下幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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