(57)【要約】      （修正有）【課題】裏面に金属膜が形成された半導体ウエーハを効率良く且つ加工屑を発生することなく分割する半導体チップの製造方法を提供する。【解決手段】複数のストリートによって区画された複数のデバイス領域とこれを囲繞する外周余剰領域とを有する半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割するにあたって、半導体ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザービームを半導体ウエーハ内部に集光点Ｐを合わせてストリート４に沿って裏面２ｂ側から照射することで、半導体ウエーハの内部に変質層を形成する工程と、変質層形成後に、半導体ウエーハの裏面に金属膜を成膜する工程と、環状のフレームに装着された粘着テープに半導体ウエーハを貼着する工程と、粘着テープに半導体ウエーハが貼着された状態で該半導体ウエーハに外力を作用させて、前記変質層に沿って裏面の金属膜とともに半導体ウエーハを個々のチップに分割する工程とを具備したことを特徴とする。【選択図】図５
2009200140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに、該複数のストリートによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有する半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する半導体チップの製造方法であって、
該半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを該半導体ウエーハの裏面側から該半導体ウエーハ内部に集光点を合わせて該ストリートに沿って照射し、該半導体ウエーハの内部に該ストリートに沿った変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程を実施した後に、該半導体ウエーハの裏面に金属膜を成膜する金属膜成膜工程と、
環状のフレームに装着された粘着テープに該半導体ウエーハを貼着する半導体ウエーハ貼着工程と、
該粘着テープに該半導体ウエーハが貼着された状態で該半導体ウエーハに外力を作用することで、前記変質層に沿って前記金属膜とともに該半導体ウエーハを個々のチップに分割する半導体ウエーハ分割工程と、
を具備したことを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項２】
前記半導体ウエーハ分割工程は、前記粘着テープを拡張することにより該粘着テープに張力を作用させて該半導体ウエーハを分割する請求項１記載の半導体チップの製造方法。
【請求項３】
前記半導体ウエーハは、該デバイス領域に対応する該半導体ウエーハの裏面が前記変質層形成工程を実施する前に予め研削されて、該外周余剰領域に対応する該半導体ウエーハの裏面にリング状の凸部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体チップの製造方法。
【請求項４】
前記金属膜成膜工程の後、前記半導体ウエーハ分割工程の前に、前記半導体ウエーハの前記リング状の凸部を除去することを特徴とする請求項３記載の半導体チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに複数のストリートによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成され、裏面に金属膜が被覆された半導体ウエーハをストリートに沿って個々の半導体チップ（デバイス）に分割する半導体チップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面に複数形成された半導体ウエーハは、裏面が研削されて所望の厚さに形成された後に、ストリートと呼ばれる分割予定ラインに沿って個々の半導体チップに分割され、各種電子機器に利用される。
【０００３】
半導体ウエーハを個々のチップに分割する方法としては、厚さが２０〜４０μｍ程度の切刃を有する切削ブレードにて半導体ウエーハをストリートに沿って切削を行うダイシング方法や、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを用いる方法が一般的である。
【０００４】
半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを用いる方法では、半導体ウエーハ内部に集光点を合わせてストリートに沿ってウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射することで、半導体ウエーハ内部に変質層を連続的に形成し、変質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、半導体ウエーハを個々のチップに分割する（例えば、特許第３４０８８０５号公報参照）。
【０００５】
一方、表面にパワートランジスタ等のデバイスが形成された半導体ウエーハは、その裏面に金、銀、チタン等の金属膜が数nｍの厚さで被覆されたアースが形成されているのが一般的である。
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、金属膜は粘りがあるため、裏面に金属膜が被覆された半導体ウエーハを切削装置の切削ブレードで切削すると、分割された半導体チップの裏面外周にバリが発生する。また、切削ブレードに金属屑が付着して目詰まりが生じ、切削ブレードの寿命が低下するという問題がある。
【０００７】
一方、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームにより切削する方法では、金属膜はレーザービームを透過することがないため、金属膜内部に変質層を形成することができない。
【０００８】
レーザービームを用いて金属を加工するには、レーザービームを金属表面に集光させて集光点の金属を溶融する方法や、気化・プラズマ化させるアブレーションと呼ばれる方法があるが、共に融解物やデブリと呼ばれる加工屑が発生し、加工屑を嫌う半導体チップの製造には不向きである。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、裏面に金属膜が形成された半導体ウエーハを効率良く且つ加工屑を発生せずに個々のチップに分割する半導体チップの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに、該複数のストリートによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有する半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する半導体チップの製造方法であって、該半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを該半導体ウエーハの裏面側から該半導体ウエーハ内部に集光点を合わせて該ストリートに沿って照射し、該半導体ウエーハの内部に該ストリートに沿った変質層を形成する変質層形成工程と、該変質層形成工程を実施した後に、該半導体ウエーハの裏面に金属膜を成膜する金属膜成膜工程と、環状のフレームに装着された粘着テープに該半導体ウエーハを貼着する半導体ウエーハ貼着工程と、該粘着テープに該半導体ウエーハが貼着された状態で該半導体ウエーハに外力を作用することで、前記変質層に沿って前記金属膜とともに該半導体ウエーハを個々のチップに分割する半導体ウエーハ分割工程と、を具備したことを特徴とする半導体チップの製造方法が提供される。
【００１１】
好ましくは、半導体ウエーハ分割工程は、粘着テープを拡張することにより粘着テープに張力を作用させて半導体ウエーハを個々のチップに分割する。
【００１２】
好ましくは、半導体ウエーハは、デバイス領域に対応する半導体ウエーハの裏面が変質層形成工程を実施する前に予め研削されて、外周余剰領域に対応する半導体ウエーハの裏面にリング状の凸部が形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パルスレーザービームにより半導体ウエーハ内部に変質層を形成した後、ウエーハ裏面にアースとなる金属膜を形成し、その後変質層が形成されたストリートに沿って金属膜とともに半導体ウエーハを個々のチップに分割するため、裏面にアースとなる金属膜が形成された半導体ウエーハでも加工屑を発生することなく効率良く個々のチップに分割することができる。
【００１４】
また、切削ブレードを用いたダイシングのようにストリートを切削除去する方法でないため、デバイス領域に対してストリートの占める面積比率を小さくすることが出来、生産効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による半導体チップの製造方法の好ましい実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は半導体ウエーハ２の表面側斜視図を示している。
【００１６】
半導体ウエーハ２は、例えば、厚さが３００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面２ａには複数のストリート（分割予定ライン）４が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ２の表面２ａには、格子状に形成された複数のストリート４によって区画された複数の領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス６が形成されている。
【００１７】
このように構成された半導体ウエーハ２は、デバイス６が形成されているデバイス領域８と、デバイス領域８を囲繞する外周余剰領域１０を備えている。半導体ウエーハ２の表面２ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ１２が貼着される。
【００１８】
従って、半導体ウエーハ２の表面２ａは保護テープ１２によって保護され、図２に示すように裏面２ｂが露出する形態となる。個々のチップに分割される半導体ウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削によって所定の厚みに形成される。
【００１９】
近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。このように薄く研削された半導体ウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。
【００２０】
そこで、図３に示すように、半導体ウエーハ２´のデバイス領域８に対応する裏面のみを研削して円形凹部１４を形成し、デバイス領域８を囲繞する外周余剰領域１０に対応するウエーハの裏面にリング状の凸部（リング状補強部）１６を形成する研削方法が提案されている。
【００２１】
図４を参照すると、半導体ウエーハ２の内部にストリートに沿って変質層を形成するレーザー加工装置１８の概略構成図が示されている。レーザー加工装置１８は、半導体ウエーハ２を保持するチャックテーブル２０と、チャックテーブル２０に保持された半導体ウエーハ２にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段２２と、チャックテーブル２０上に保持された半導体ウエーハ２を撮像するＣＣＤカメラ等の撮像手段２４を具備している。
【００２２】
チャックテーブル２０は、半導体ウエーハ２を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図４において矢印Ｘで示す加工送り方向及び矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動される。
【００２３】
レーザービーム照射手段２２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング２６を有している。ケーシング２２内には、ＹＡＧレーザー発振機或いはＹＶＯ４レーザー発振器等のパルスレーザービーム発振器及び繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザービーム発振手段が配設されている。ケーシング２６の先端部には、パルスレーザービーム発振手段から発振されたパルスレーザービームを集光するための集光器２８が装着されている。
【００２４】
撮像手段２４は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の他に、半導体ウエーハ２に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送信する。
【００２５】
レーザー加工装置１８を用いて半導体ウエーハ２内に変質層を形成するには、図４に示すようにレーザー加工装置１８のチャックテーブル２０上に保護テープ１２側を下にして半導体ウエーハ２を載置する。
【００２６】
そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル２０上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。従って、チャックテーブル２０上に吸引保持された半導体ウエーハ２は裏面２ｂが上側となる。
【００２７】
半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル２０は、図示しない移動機構によって撮像手段２４の直下に位置付けられる。そして、撮像手段２４によって半導体ウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメントを実施する。
【００２８】
すなわち、撮像手段２４及び図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート４と、ストリート４に沿ってレーザービームを照射するレーザービーム照射手段２２の集光器２８との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザービーム照射位置のアライメントを遂行する。次いで、半導体ウエーハ２に形成されている前記所定方向に対して直交する方向のストリート４に対しても、同様にレーザービーム照射位置のアライメントを遂行する。
【００２９】
このとき、半導体ウエーハ２のストリート４が形成されている表面２ａは下側に位置しているが、撮像手段２４が赤外線ＣＣＤを備えているので、裏面２ｂから透かしてストリート４を撮像することができる。
【００３０】
以上のようにしてアライメント工程を実施したならば、図５（Ａ）で示すように、チャックテーブル２０をレーザービームを照射するレーザービーム照射手段２２の集光器２８が位置するレーザービーム照射領域に移動し、所定のストリート４の一端をレーザービーム照射手段２２の集光器２８の直下に位置付ける。
【００３１】
そして、集光器２８から半導体ウエーハ２に対して透過性を有するパルスレーザービームを照射しつつ、チャックテーブル２０を図５（Ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動する。
【００３２】
そして、図５（Ｂ）に示すように、集光器２８の照射位置がストリート４の他端の位置に達したら、パルスレーザービームの照射を停止するとともにチャックテーブル２０の移動を停止する。
【００３３】
パルスレーザービームの集光点Ｐを半導体ウエーハ２の表面２ａ（下面）付近に合わせることにより、半導体ウエーハ２の表面２ａに露出するとともに表面２ａから内部に向けて変質層３０が形成される。この変質層３０は、溶融再硬化層として形成される。
【００３４】
この変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
【００３５】
光源              ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー  
波長              ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数    ：１００ｋＨｚ
パルス出力        ：１０μＪ
集光スポット径    ：φ１μｍ
加工送り速度      ：１００ｍｍ／秒
半導体ウエーハ２の厚さが厚い場合には、図６に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述した変質層形成工程を複数回実行することにより、複数の変質層３０を形成する。例えば、上述した加工条件においては、１回に形成される変質層３０の厚さは約５０μｍであるため、変質層形成工程を例えば３回実施して１５０μｍの変質層３０を形成する。
【００３６】
厚さが３００μｍの半導体ウエーハに対して６層の変質層３０を形成し、半導体ウエーハ２の内部にストリート４に沿って表面２ａから裏面２ｂに渡って変質層３０を形成するようにしても良い。また、変質層３０は、表面２ａ及び裏面２ｂに露出しないように内部だけに形成しても良い。
【００３７】
以上のようにして、半導体ウエーハ２の所定方向に延在する全てのストリート４に沿って変質層形成工程を実施したならば、チャックテーブル２０を９０度回転し、上記所定方向に対して直角に伸びる各ストリート４に沿って変質層形成工程を実施する。
【００３８】
本実施形態では、変質層形成工程実施後、半導体ウエーハ２の裏面２ｂに金、銀、チタン等から成る金属膜を成膜する金属膜成膜工程を実施する。半導体ウエーハ２の裏面２ｂに金属膜を成膜するには、例えば図７に示す減圧成膜装置３２を用いて金属膜を成膜する。
【００３９】
この減圧成膜装置３２は、ハウジング３４により画成されたチャンバ３６内に静電式にて半導体ウエーハ２を保持する保持部３８を備えており、保持部３８上方の対向する位置には、金属から成るスパッタ源４２が励磁部材４０に支持された状態で配設されている。
【００４０】
スパッタ源４２には、高周波電源４４が接続されている。ハウジング３４の一方の側部には、アルゴンガス等のスパッタガスを導入する導入口４６が設けられ、他方の側部には減圧源に連通する減圧口４８が設けられている。
【００４１】
保護テープ１２側が保持部３８に静電式に保持されることにより、半導体ウエーハ２の裏面２ｂがスパッタ源４２に対向して保持される。そして、励磁部材４０によって磁化されたスパッタ源４２に高周波電源４４から４０ｋＨｚ程度の高周波電力を印加し、減圧口４８からチャンバ３６内を１０−２Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度に減圧してチャンバ内を減圧環境にするとともに、導入口４６からアルゴンガスを導入してプラズマを発生させる。
【００４２】
これにより、プラズマ中のアルゴンガスがスパッタ源４２に衝突してスパッタ源４２から粒子が弾き出されて半導体ウエーハ２の裏面２ｂに堆積し、半導体ウエーハ２の裏面に所定厚さの、例えば３０〜６０ｎｍ程度の金属膜が成膜される。この金属膜成膜工程は、スパッタに代えて蒸着やＣＶＤ等で実施しても良い。
【００４３】
このように半導体ウエーハ２の裏面２ｂを金属膜で被覆したならば、半導体ウエーハ２を環状フレームに装着されている粘着テープ上に搭載する。即ち、図８に示すように、半導体ウエーハ２の表面２ａを上にして金属膜で被覆された裏面２ｂを、環状フレーム５０の開口部５２を覆うように外周部が環状フレーム５０に装着された粘着テープ５４上に貼着する。次いで、保護テープ１２を半導体ウエーハ２の表面から剥離する。
【００４４】
このように半導体ウエーハ２を環状フレーム５０に装着された粘着テープ５４上に搭載したならば、次に図９に示す分割装置６０を用いて半導体ウエーハ２を変質層３０が形成されたストリート４に沿って個々のチップに分割するウエーハ分割工程を実施する。
【００４５】
図９に示す分割装置６０は、環状フレーム５０を保持するフレーム保持手段６２と、フレーム保持手段６２に保持された環状フレーム５０に装着された粘着テープ５４を拡張するテープ拡張手段６４を具備している。
【００４６】
フレーム保持手段６２は、環状のフレーム保持部材６６と、フレーム保持部材６６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ６８から構成される。フレーム保持部材６６の上面は環状フレーム５０を載置する載置面６６ａを形成しており、この載置面６６ａ上に環状フレーム５０が載置される。
【００４７】
そして、載置面６６ａ上に載置された環状フレーム５０は、クランプ６８によってフレーム保持部材６６に固定される。このように構成されたフレーム保持手段６２はテープ拡張手段６４によって上下方向に移動可能に支持されている。
【００４８】
テープ拡張手段６４は、環状のフレーム保持部材６６の内側に配設された拡張ドラム７０を具備している。この拡張ドラム７０は、環状フレーム５０の内径より小さく、該環状フレーム５０に装着された粘着テープ５４に貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径を有している。
【００４９】
拡張ドラム７０はその下端に一体的に形成された支持フランジ７２を有している。テープ拡張手段６４は更に、環状のフレーム保持部材６６を上下方向に移動する駆動手段７４を具備している。この駆動手段７４は支持フランジ７２上に配設された複数のエアシリンダ７６から構成されており、そのピストンロッド７８がフレーム保持部材６６の下面に連結されている。
【００５０】
複数のエアシリンダ７６から構成される駆動手段７４は、環状のフレーム保持部材６６をその載置面６６ａが拡張ドラム７０の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム７０の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動する。
【００５１】
以上のように構成された分割装置６０を用いて実施する半導体ウエーハ分割工程について図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を参照して説明する。図１０（Ａ）に示すように、半導体ウエーハ２を粘着テープ５４を介して支持した環状フレーム５０を、フレーム保持部材６６の載置面６６ａ上に載置し、クランプ６８によってフレーム保持部材６６を固定する。このとき、フレーム保持部材６６はその載置面６６ａが拡張ドラム７０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。
【００５２】
次いで、エアシリンダ７６を駆動してフレーム保持部材６６を図１０（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材６６の載置面６６ａ上に固定されている環状フレーム５０も下降するため、環状フレーム５０に装着された粘着テープ５４は拡張ドラム７０の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。
【００５３】
その結果、粘着テープ５４に貼着されている半導体ウエーハ２には放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ２に放射状に引張力が作用すると、ストリート４に沿って形成された変質層３０は強度が低下されているので、この変質層３０が分割基点となって半導体ウエーハ２は変質層３０に沿って破断され、個々の半導体チップ（デバイス）６に分割される。
【００５４】
上述した説明では、半導体ウエーハ２の裏面２ｂに金属膜を成膜する工程以降の各工程を通常の半導体ウエーハ２を用いて説明したが、これらの工程は図３に示すようなリング状の凸部１６を有するような半導体ウエーハ２´にも同様に適用可能であること勿論である。
【００５５】
尚、半導体ウエーハ分割工程は上述した方法の他に、以下のような分割方法も採用可能である。例えば、粘着テープ５０に貼着された半導体ウエーハ２を柔軟なゴムシート状に載置し、その上面をローラによって押圧することによって、半導体ウエーハ２を変質層３０が形成され、強度が低下したストリート４に沿って破断する方法、或いは、変質層３０が形成され強度が低下したストリート４に沿って押圧部材を作用することによって、破断する方法等を採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】半導体ウエーハの表面側斜視図である。
【図２】保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。
【図３】デバイス領域に対応する裏面が研削され、外周余剰領域にリング状凸部が形成された半導体ウエーハを示す図である。
【図４】変質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図である。
【図５】変質層形成工程の説明図である。
【図６】半導体ウエーハの内部に変質層を複数形成した状態を示す説明図である。
【図７】減圧成膜装置の概略断面図である。
【図８】環状フレームに装着された粘着テープ上に半導体ウエーハを貼着した状態の斜視図である。
【図９】分割装置の斜視図である。
【図１０】ウエーハ分割工程の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
２    半導体ウエーハ
４    ストリート
６    デバイス
８    デバイス領域
１０    外周余剰領域
１２    保護テープ
１６    リング状凸部（リング状補強部）
１８    レーザー加工装置
２０    チャックテーブル
２２    レーザービーム照射手段
２４    撮像手段
２８    集光器
３０    変質層
３２    減圧成膜装置
４２    スパッタ源
４４    高周波電源
５０    環状フレーム
５４    粘着テープ
６０    分割装置
６２    フレーム保持手段
６４    テープ拡張手段
６６    フレーム保持部材
７０    拡張ドラム
７６    エアシリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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