JP2003007648A - 半導体ウェーハの分割システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェーハの表面に裏面まで貫通しない
切削溝を形成した後、裏面を研削して切削溝を表出させ
ることにより個々の半導体チップに分割するいわゆる先
ダイシングにおいて、全体の生産性を低下させることな
く効率良く研削面に生じた研削痕及び研削歪み層を除去
する。 【解決手段】 半導体ウェーハの表面に形成されたスト
リートに裏面まで貫通しない切削溝を形成するハーフカ
ット部１１と、切削溝が形成された半導体ウェーハの表
面を支持トレーに支持させる半導体ウェーハ支持部１２
と、半導体ウェーハの裏面を所要量研削する研削部１３
と、研削済みの半導体ウェーハの裏面をトリートメント
処理するトリートメント部１４とを少なくとも含む半導
体ウェーハの分割システムにおいて、トリートメント部
１４に、研削部の処理能力に対応した台数のトリートメ
ント装置を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
表面に裏面まで貫通しない切削溝を形成した後、裏面を
研削して切削溝を表出させることにより個々の半導体チ
ップに分割する半導体ウェーハ分割システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップを薄く形成するための技術
として、半導体ウェーハの表面に形成された複数の半導
体回路を区画するストリートに裏面まで貫通しない比較
的浅い切削溝を形成した後、その半導体ウェーハの裏面
を研削することにより裏面側から切削溝を表出させて個
々の半導体チップに分割する先ダイシングと呼ばれる技
術が本出願人等によって開発されている。

【０００３】この先ダイシング技術によれば、チップの
厚みが１００μｍ以下となるように加工することも可能
となるため、携帯電話機等の各種機器の小型化、薄型化
の要求に応えることができる。

【０００４】ところが、半導体ウェーハの裏面の研削に
よって、半導体チップの裏面には研削痕が形成されると
共に、内部には０．１〜１０μｍ程の厚さの研削歪み層
が形成されるため、個々の半導体チップの抗折強度が低
下し、破損しやすくなるという問題がある。

【０００５】そこで、化学的なエッチング等を行うトリ
ートメント装置を研削装置内に組み込み、研削後の個々
の半導体チップの裏面を研削装置内でトリートメント処
理して研削痕及び研削歪み層を除去し、抗折強度を向上
させるという工夫もなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ウェーハの裏面の研削量とトリートメント処理によって
除去する量とは、半導体ウェーハの種類によって、また
はユーザーによって異なるため、研削能力とトリートメ
ント能力とのバランスがとれない場合には、生産性が著
しく低下するという問題がある。

【０００７】例えば、ある研削装置において、研削能力
が単位時間当たり１０枚であり、トリートメント能力が
当該単位時間当たり２枚である場合は、実質的に生産能
力は５分の１となる。

【０００８】このように、研削後にトリートメントを要
する場合においては、全体の生産性を低下させることな
く効率良くトリートメント処理を行うことに課題を有し
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、複数の半導体回路がスト
リートによって区画されて形成された半導体ウェーハを
半導体回路ごとに個々の半導体チップに分割する半導体
ウェーハの分割システムであって、半導体ウェーハの表
面に形成されたストリートに裏面まで貫通しない切削溝
を形成するハーフカット部と、切削溝が形成された半導
体ウェーハの表面を支持トレーに支持させる半導体ウェ
ーハ支持部と、半導体ウェーハの裏面を所要量研削する
研削部と、研削済みの半導体ウェーハの裏面をトリート
メント処理するトリートメント部とを少なくとも含み、
トリートメント部が、研削部の処理能力に対応した台数
のトリートメント装置からなることを特徴とする半導体
ウェーハの分割システムを提供する。

【００１０】そしてこの半導体ウェーハの分割システム
は、支持トレーが、中央に開口部を有するフレームと、
開口部を塞ぐテープとから構成され、半導体ウェーハ
が、開口部においてテープによって支持されること、支
持トレーに支持された半導体ウェーハがカセットに収容
されて研削部に搬送され、研削済みの半導体チップまた
は半導体ウェーハがカセットに収容されてトリートメン
ト部に搬送されることを付加的な要件とする。

【００１１】このように構成される半導体ウェーハの分
割システムは、研削部の処理能力に対応させてトリート
メント部を構成したため、研削部の研削能力とトリート
メント部のトリートメント能力とのバランスをとること
ができ、これによってトリートメントまでの処理を最も
効率良く行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例とし
て、図１に示す構成の半導体ウェーハの分割システム１
０について説明する。この半導体ウェーハの分割システ
ム１０は、ハーフカット部１１と半導体ウェーハ支持部
１２と研削部１３とトリートメント部１４とから構成さ
れる。

【００１３】ハーフカット部１１においては、例えば図
２に示す半導体ウェーハＷの表面に切削溝を形成する。
この半導体ウェーハＷは、表面に複数形成された半導体
回路ＣがストリートＳによって区画された構成となって
おり、ハーフカット部１１を構成する図３に示すダイシ
ング装置２０を用いてストリートＳに裏面まで貫通しな
い切削溝を形成する（ハーフカットする）。

【００１４】図３のダイシング装置２０において、ハー
フカットしようとする半導体ウェーハＷは、カセット２
１に複数収容され、搬出入手段２２によって１枚ずつ仮
置き領域２３に取り出されてから第一の搬送手段２４に
よってチャックテーブル２５に搬送され、吸引保持され
る。

【００１５】次に、チャックテーブル２５が＋Ｘ方向に
移動することによって半導体ウェーハＷがアライメント
手段２６の直下に位置付けられ、ここで切削溝を形成す
べきストリートが検出され、そのストリートと回転ブレ
ード２７とのＹ軸方向の位置合わせが行われる。

【００１６】そして更に、半導体ウェーハＷを保持した
チャックテーブル２５が＋Ｘ方向に移動し、高速回転す
る回転ブレード２７を備えた切削手段２８が下降して半
導体ウェーハＷの表面のストリートに切り込む。このと
き、回転ブレード２７の先端部が裏面まで達しないよう
に切り込み深さを制御して切削することにより、表面に
切削溝を形成する。

【００１７】また、切削手段２８をストリート間隔だけ
Ｙ軸方向に割り出し送りしながらチャックテーブル２５
をＸ軸方向に往復移動させることによって、同方向のす
べてのストリートにほぼ一定の深さの切削溝が形成され
る。

【００１８】更に、チャックテーブル２５を９０度回転
させてから上記と同様の切削を行うことにより、図４に
示すように、縦横に設けられたすべてのストリートにチ
ップの仕上がり厚さよりわずかに深い切削溝２９が形成
される。

【００１９】次に、半導体ウェーハ支持部１２におい
て、表面に切削溝２９が形成された半導体ウェーハＷ
を、図５及び図６に示すように、支持トレー３０に支持
させる。この支持トレー３０は、中央に開口部３１を有
するリング状のフレーム３２と、フレーム３２の裏面に
貼着され開口部３１を塞ぐテープ３３とから構成され、
テープ３３の粘着面に半導体ウェーハＷの表面を貼着す
ることにより、図５及び図６に示すように、ハーフカッ
トされた半導体ウェーハＷが支持トレー３０と一体とな
って支持される。

【００２０】半導体ウェーハ支持部１２においては、例
えば図７（Ａ）、（Ｂ）に示すようなテープ貼着装置３
５を用いて、図５及び図６のように半導体ウェーハＷを
支持トレー３０と一体化させる。まず、テープ貼着装置
３５の載置台３６にフレーム３２を裏面を上にして載置
し、更にその開口部３１に表面を上にして半導体ウェー
ハＷを載置する。そして、図７（Ａ）に示すように、ロ
ーラー３７を用いてテープ３３をフレーム３２及び半導
体ウェーハＷに同時に貼着し、次に、図７（Ｂ）に示す
ように、カッター３８を回転させながら粘着テープ３３
をフレーム３２の裏面にあてがって円形にカットする。

【００２１】こうして支持トレー３０に支持された半導
体ウェーハＷは、研削部１３に搬送される。研削部１３
においては、例えば図８に示す研削装置４０を用いて支
持トレー３０に支持された状態で半導体ウェーハＷの裏
面を研削する。

【００２２】この研削装置４０において、支持トレー３
０に支持されたハーフカット済みの半導体ウェーハＷ
は、裏面を上にしてカセット４１ａに収容されている。
そして、搬出入手段４２によって１枚ずつ取り出され、
中心合わせテーブル４３に載置されて一定の位置に位置
合わせされる。

【００２３】ターンテーブル４４は、自身が回転可能で
あると共に、４つのチャックテーブル４５、４６、４
７、４８を自転可能に支持しており、ターンテーブル４
４の回転によってチャックテーブル４５、４６、４７、
４８を所要の位置に位置付けることができる。

【００２４】中心合わせテーブル４３において位置合わ
せされた半導体ウェーハＷは、第一の搬送手段４９によ
ってチャックテーブル４５に搬送される。そして、ター
ンテーブル４４が左回りに９０度回転することによって
半導体ウェーハＷが第一の研削手段５０の直下に位置付
けられる。

【００２５】ここで、第一の研削手段５０は、壁部５１
に垂直方向に配設された一対のガイドレール５２にガイ
ドされて駆動源５３の駆動により上下動する支持部５４
に支持され、支持部５４の上下動に伴って上下動する構
成となっている。この第一の研削手段５０においては、
回転可能に支持されたスピンドル５５の先端にマウンタ
５６を介して研削砥石５７が装着されている。この研削
砥石５７は、図９に示すように、ホイール基台５８の下
部に粗研削用の砥石片５９が円環状に固着された構成と
なっている。

【００２６】一方、第二の研削手段６０は、壁部５１に
垂直方向に配設された一対のガイドレール６１にガイド
されて駆動源６２の駆動により上下動する支持部６３に
支持され、支持部６３の上下動に伴って上下動する構成
となっている。この第二の研削手段６０においては、回
転可能に支持されたスピンドル６４の先端にマウンタ６
５を介して研削砥石６６が装着されている。この研削砥
石６６は、図９に示すように、ホイール基台６７の下部
に仕上げ研削用の砥石片６８が円環状に固着された構成
となっている。

【００２７】第一の研削手段５０の直下に位置付けられ
た半導体ウェーハＷの裏面は、第一の研削手段５０がス
ピンドル５５の回転を伴って下降し、回転する砥石片５
９が裏面に接触することにより粗研削される。そして、
ここで切削溝２９が表出するまで、または表出する直前
まで研削する。切削溝２９を表出させた場合は、個々の
半導体チップに分割される。

【００２８】次に、ターンテーブル４４が左回りに９０
度回転し、半導体ウェーハＷが第二の研削手段６０の直
下に位置付けられる。そして、第二の研削手段６０がス
ピンドル６４の回転を伴って下降し、回転する砥石片６
８が裏面に接触することにより仕上げ研削が行われる。
粗研削時に切削溝２９を表出させなかった場合は、通常
はここではじめて切削溝２９が表出して半導体チップに
分割されるが、後に説明するトリートメント処理ではじ
めて表出させる場合には、ここでは表出する直前まで研
削する。例えば、切削溝２９が表出した場合は、図１０
に示すように、切削溝２９によって個々の半導体チップ
Ｃに分割され、個々の半導体チップＣは支持トレー３０
に支持されたままの状態となっている。

【００２９】こうして裏面の研削により形成された個々
の半導体チップは、ターンテーブル４４が９０度回転す
ることにより、図８におけるチャックテーブル４６の位
置に位置付けられ、支持トレー３０によって支持された
ままの状態で、第二の搬送手段６９によって洗浄手段７
０に搬送される。そして洗浄により研削屑が除去された
後、搬出入手段４２によってカセット４１ｂに収容され
る。

【００３０】支持トレー３０に支持された半導体チップ
が収容されたカセット４１ｂは、次にトリートメント部
１４に搬送される。図１に示したように、トリートメン
ト部１４には複数のトリートメント装置を備えている。
図１の例では４つのトリートメント装置１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、１４ｄを備えている。

【００３１】トリートメント装置の台数は、研削部１３
における研削能力に対応させて調整されている。例え
ば、研削部１３において１枚の半導体ウェーハを研削す
るのに要する時間が２分であり、トリートメント装置に
おいてその半導体ウェーハをトリートメントするのに要
する時間が１０分である場合は、トリートメント装置は
５台設置されていて、それぞれが並行してトリートメン
ト処理を行う。

【００３２】一方、例えば研削部１３において１枚の半
導体ウェーハを研削するのに要する時間が１０分であ
り、トリートメント装置においてその半導体ウェーハを
トリートメントするのに要する時間が２分である場合
は、研削部１３において研削装置が５台設置され、トリ
ートメント部１４にはトリートメント装置を１台のみが
設置される。そして、５台の研削装置において研削され
た半導体ウェーハを１台のトリートメント装置で効率良
くトリートメント処理することができる。

【００３３】トリートメント装置１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄとしては、例えば半導体チップの裏面（研削
面）にドライエッチングを施す図１１に示すドライエッ
チング装置８０を用いることができる。

【００３４】このドライエッチング装置８０は、板状物
の搬出入を行う搬出入チャンバー８１と、ドライエッチ
ングを行う処理チャンバー８２と、エッチングガスを処
理チャンバー８２に供給するガス供給部８３とを備え、
研削部１３から搬送されてきた個々の半導体チップはカ
セット４１ｂに収容されており、搬出入手段８４によっ
て１枚ずつ取り出され、第一のゲート８５が開くことに
よって搬出入チャンバー８１に収容される。

【００３５】図１２を参照して説明を続けると、半導体
チップが搬出入チャンバー８１に収容されると、ゲート
８５を閉じ、搬出入チャンバー８１の内部を真空にす
る。次に、処理チャンバー８２に設けた第二のゲート８
７を開き、保持部８６が処理チャンバー８２の内部に移
動することにより、分割済みの半導体ウェーハＷが処理
チャンバー８２に収容される。そして、第二のゲート８
７を閉じて処理チャンバー８２の内部を密閉する。

【００３６】図１３に示すように、ガス供給部８３には
硝酸、フッ化水素酸等のエッチングガスが蓄えられてい
るタンク８８ａを備え、ポンプ８８によってエッチング
ガスをホース８９を通じて処理チャンバー８２に供給す
る構成となっており、冷却部９２に冷却水循環器９３か
ら冷却水を供給すると共に、処理チャンバー８２を密閉
した状態でエッチングガスを供給しながら、処理チャン
バー８２に設けた高周波電源及び同調機９０から一対の
高周波電極９１ａ、９１ｂに高周波電圧を供給すること
により、半導体チップＣの裏面がドライエッチングされ
る。なお、研削部１３において切削溝２９が表出するま
で研削を行わなかった場合は、このドライエッチングで
はじめて切削溝２９が表出し、個々の半導体チップＣに
分割される。

【００３７】このようにしてドライエッチングが行われ
ると、個々の半導体チップＣの研削面の研削痕及び研削
歪み層が除去される。

【００３８】ガス供給部８３には、処理チャンバー８２
と連通する吸引ポンプ９４及びフィルター９５を備えて
おり、エッチングの終了後、エッチングガスは、吸引ポ
ンプ９４で吸引され、更にフィルター９５において中和
されて排出部９６から外部に排出される。そして、処理
チャンバー８２内を真空にして第二のゲート８７を開
き、エッチングされた分割済みの半導体ウェーハＷを保
持した保持部８６が搬出入チャンバー８１に移動し、第
二のゲート８７を閉じる。

【００３９】こうして半導体ウェーハＷが搬出入チャン
バー８１に移動すると、第一のゲート８５を開き、搬出
入手段８４が半導体ウェーハＷを保持して搬出入チャン
バー８１から搬出し、図１１に示したカセット４１ｂに
収容する。

【００４０】なお、トリートメント装置としては、ドラ
イエッチング装置８０の他に、ウェットエッチング装
置、ポリッシング装置、フェルト砥石装置等の研削痕及
び研削歪み層を除去することができる他の装置を用いる
こともできる。

【００４１】例えば図１４に示すようなウェットエッチ
ング装置１００においては、半導体ウェーハＷが保持さ
れる保持テーブル１０１は駆動部１０２に駆動されて回
転可能となっており、支持トレー３０に支持された半導
体チップを裏面を上に向けて保持テーブル１０１におい
て保持し、保持テーブル１０１を回転させながら滴下部
１０３からエッチング液を半導体チップＣ（または分割
される前の半導体ウェーハＷ）の裏面に滴下することに
より、裏面一面が所定量エッチングされる。そして、ド
ライエッチングの場合と同様に、個々の半導体チップの
研削面がエッチングされ、当該研削面の研削痕及び研削
歪み層が除去される。

【００４２】このように、半導体ウェーハの分割後に、
または半導体ウェーハに分割される直前に裏面を化学的
エッチングによって所定量除去するようにしたことによ
り、裏面の研削痕及び研削歪み層が除去され、抗折強度
が高くなる。

【００４３】研削痕及び研削歪み層が除去された後は、
個々の半導体チップを支持トレー３０から離脱させる工
程へと搬送される。この工程においては、エッチングさ
れた半導体チップの裏面にテープを貼り付け、支持トレ
ー３０、半導体チップＣ及び貼り付けたテープを反転さ
せてから支持トレー３０を引き上げて支持トレー３０を
離脱させる装置を用いるが、この装置の処理能力とトリ
ートメント装置の処理能力との関係で、トリートメント
装置の台数を調整することも可能である。

【００４４】なお、トリートメント装置がエッチング装
置の場合、支持トレー３０は、硝酸、フッ化水素酸、水
酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のエッチング液によ
ってもエッチングされない材質、例えばポリプロピレン
で構成することが望ましい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体ウェーハの分割システムによれば、研削部の処理能力
に対応させてトリートメント部を構成したため、研削部
の研削能力とトリートメント部のトリートメント能力と
のバランスをとることができ、これによってトリートメ
ントまでの処理を最も効率良く行うことができるため、
全体として生産性を向上することができる。しかも半導
体ウェーハが支持トレーによって支持された状態でその
半導体ウェーハの裏面を研削すると共に、支持トレーに
支持された状態でトリートメント部に搬送するようにし
たため、研削によって半導体チップに分割された後で
も、半導体ウェーハの形状を維持した状態で半導体ウェ
ーハ単位に研削部からトリートメント部に搬送すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体ウェーハの分割システムの
構成例を示すブロック図である。

【図２】同半導体ウェーハの分割システムによって分割
される半導体ウェーハを示す平面図である。

【図３】同半導体ウェーハの分割システムのハーフカッ
ト部を構成するダイシング装置を示す斜視図である。

【図４】同ハーフカット部により表面がハーフカットさ
れた半導体ウェーハを示す正面図である。

【図５】表面がハーフカットされ裏面が支持トレーによ
って支持された半導体ウェーハを示す略示的断面図であ
る。

【図６】同半導体ウェーハを示す斜視図である。

【図７】（Ａ）は半導体ウェーハ及びフレームにテープ
を貼着する様子を示す正面図であり、（Ｂ）は貼着した
テープをカットする様子を示す正面図である。

【図８】本発明に係る半導体ウェーハの分割システムの
研削部を構成する研削装置を示す斜視図である。

【図９】同研削装置を構成する研削砥石を示す斜視図で
ある。

【図１０】研削により形成された半導体チップを示す略
示的断面図である。

【図１１】本発明に係る半導体ウェーハの分割システム
のトリートメント部を構成するドライエッチング装置を
示す斜視図である。

【図１２】同ドライエッチング装置の構成を示す説明図
である。

【図１３】同ドライエッチング装置の内部構成を示す説
明図である。

【図１４】本発明に係る半導体ウェーハの分割システム
のトリートメント部を構成するウェットエッチング装置
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０…半導体ウェーハの分割システム １１…ハーフカット部 １２…半導体ウェーハ支持部 １３…研削部 １４…トリートメント部 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…トリートメント装置 ２０…ダイシング装置 ２１…カセット ２２…搬出入手段 ２３…仮置き領域 ２４…第一の搬送手段 ２５…チャックテーブル ２６…アライメント手段 ２７…回転ブレード ２８…切削手段 ２９…切削溝 ３０…支持トレー ３１…開口部 ３２…フレーム ３３…テープ ３５…テープ貼着装置 ３６…載置台 ３７…ローラー ３８…カッター ４０…研削装置 ４１ａ、４１ｂ…カセット ４２…搬出入手段 ４３…中心合わせテーブル ４４…ターンテーブル ４５、４６、４７、４８…チャックテーブル ４９…第一の搬送手段 ５０…第一の研削手段 ５１…壁部 ５２…ガイドレール ５３…駆動源 ５４…支持部 ５５…スピンドル ５６…マウンタ ５７…研削砥石 ５８…ホイール基台 ５９…砥石片 ６０…第二の研削手段 ６１…ガイドレール ６２…駆動源 ６３…支持部 ６４…スピンドル ６５…マウンタ ６６…研削砥石 ６７…ホイール基台 ６８…砥石片 ６９…第二の搬送手段 ７０…洗浄手段 ８０…ドライエッチング装置 ８１…搬出入チャンバー ８２…処理チャンバー ８３…ガス供給部 ８４…搬出入手段 ８５…第一のゲート ８６…保持部 ８７…第二のゲート ８８…ポンプ ８８ａ…タンク ８９…ソース ９０…高周波電源及び同調機 ９１ａ、９１ｂ…高周波電極 ９２…冷却部 ９３…冷却水循環器 ９４…吸引ポンプ ９５…フィルター ９６…排出部 １００…ウェットエッチング装置 １０１…保持テーブル １０２…駆動部 １０３…滴下部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体回路がストリートによって
   区画されて形成された半導体ウェーハを該半導体回路ご
   とに個々の半導体チップに分割する半導体ウェーハの分
   割システムであって、 半導体ウェーハの表面に形成されたストリートに裏面ま
   で貫通しない切削溝を形成するハーフカット部と、 該切削溝が形成された半導体ウェーハの表面を支持トレ
   ーに支持させる半導体ウェーハ支持部と、 該半導体ウェーハの裏面を所要量研削する研削部と、 該研削済みの半導体ウェーハの裏面をトリートメント処
   理するトリートメント部とを少なくとも含み、 該トリートメント部は、研削部の処理能力に対応した台
   数のトリートメント装置からなることを特徴とする半導
   体ウェーハの分割システム。
2. 【請求項２】 支持トレーは、中央に開口部を有するフ
   レームと、該開口部を塞ぐテープとから構成され、半導
   体ウェーハは、該開口部において該テープによって支持
   される請求項１に記載の半導体ウェーハの分割システ
   ム。
3. 【請求項３】 支持トレーに支持された半導体ウェーハ
   はカセットに収容されて研削部に搬送され、研削済みの
   半導体チップまたは半導体ウェーハはカセットに収容さ
   れてトリートメント部に搬送される請求項１または２に
   記載の半導体ウェーハの分割システム。