JP2004172365A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の半導体素子が形成された半導体ウェハを半導体素子の個片毎に分割して厚みが100μm以下の半導体装置を得る半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の基板などに実装される半導体装置は、ウェハ状態で回路パターン形成が行われた半導体素子にリードフレームのピンや金属バンプなどを接続するとともに樹脂などで封止するパッケージング工程を経て製造されている。最近の電子機器の小型化に伴って半導体装置の小型化も進み、中でも半導体素子を薄くする取り組みが活発に行われており、厚みが100μm以下の半導体ウェハが用いられるようになっている。
【0003】
薄化された半導体素子は外力に対する強度が弱く、特にウェハ状態の半導体素子を切断して個片毎に分割するダイシング工程においては、切断時にダメージを受けやすく、加工歩留まりの低下が避けられないという問題点がある。このような薄化された半導体素子を切断する方法として、機械的な切断方法に替えてプラズマのエッチング作用によって切断溝を形成することにより半導体ウェハを切断する方法(プラズマダイシング)が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
この方法では、まず機械加工によって回路形成面の反対面を除去してある程度薄化した状態の半導体ウェハの機械加工面をプラズマ処理することにより、機械加工面に生成したマイクロクラック層を除去するストレスリリーフが行われる。この後半導体ウェハの切断線を除く領域をレジスト膜で覆うマスク形成を行った後、マスク形成面側から再びプラズマ処理を行うことにより、切断線の部分のシリコンをプラズマエッチングによって除去して、半導体素子の個片毎に分割する。そしてこの後マスクを除去することにより、個片の半導体装置が完成する。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−93752号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術に示す半導体ウェハの切断においては、ストレスリリーフ、マスク形成、プラズマダイシングの各工程を順次行う形態となっていることから、各工程毎に専用の処理装置を用いる必要がある。すなわち、ストレスリリーフのためのプラズマ処理を終えた後に、半導体ウェハをプラズマ処理装置から取り出し、マスク形成後に再びプラズマ処理装置に搬入しなければならない。このため、製造工程が複雑となって製造ラインの設備コスト上昇や生産効率の低下を招くとともに、機械加工によって薄化された後の極めて薄い半導体ウェハを各工程間で搬送・ハンドリングすることによる半導体ウェハの破損やダメージが発生しやすく、加工歩留まりの低下が避けられない。
【0007】
そこで本発明は、製造工程を簡略化して設備コストの低減および生産効率の向上を可能とするとともに、搬送やハンドリング時の半導体ウェハへのダメージを排除して加工歩留まりを向上させることができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の半導体装置の製造方法は、複数の半導体素子が第1の面に形成された半導体ウェハを半導体素子の個片毎に分割して厚みが100μm以下の半導体装置を得る半導体装置の製造方法であって、前記第1の面に剥離可能な保護シートを貼付けるシート貼付け工程と、前記第1の面の反対側の第2の面を機械加工によって削り取ることにより半導体ウェハの厚みを100μm以下にする薄化工程と、前記第2の面に半導体ウェハを前記個片毎に分割するための切断線を定めるマスクを形成するマスク形成工程と、前記マスク側から前記半導体ウェハにプラズマを照射して前記切断線の部分をプラズマエッチングすることにより、この半導体ウェハを前記個片毎に分割するプラズマダイシング工程と、前記マスクをプラズマを利用して除去するマスク除去工程と、前記マスクが除去された第2の面をプラズマエッチングすることにより前記薄化工程において第2の面に生成し残存するマイクロクラックを除去するマイクロクラック除去工程と、前記個片毎に分割して得られた半導体装置から前記保護シートを剥離するシート剥離工程とを含む。
【0009】
請求項2記載の半導体装置の製造方法は、請求項1記載の半導体装置の製造方法であって、前記プラズマダイシング工程、マスク除去工程およびマイクロクラック除去工程を、同一のプラズマ処理装置で行う。
【0010】
請求項3記載の半導体装置の製造方法は、請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法であって、前記マイクロクラック除去工程後の前記第2の面に粘着シートを貼り付けた後、前記保護シートを剥離する。
【0011】
請求項4記載の半導体装置の製造方法は、請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法であって、前記プラズマダイシング工程で使用するプラズマ発生用ガスとして、少なくともフッ素系のガスを含む混合ガスを使用する。
【0012】
請求項5記載の半導体装置の製造方法は、請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法であって、前記マスク除去工程で使用するプラズマ発生用ガスは酸素を含む。
【0013】
請求項6記載の半導体装置の製造方法は、請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法であって、前記マイクロクラック除去工程で使用するプラズマ発生用ガスとして、前記プラズマダイシング工程で使用するプラズマ発生用ガスと同一種類のガスを使用する。
【0014】
請求項7記載の半導体装置の製造方法は、請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法であって、前記マイクロクラック除去工程で使用するプラズマ発生用ガスとして、少なくともフッ素系のガスを含む混合ガスを使用する。
【0015】
請求項8記載の半導体装置の製造方法は、請求項7記載の半導体装置の製造方法であって、前記マイクロクラック除去工程で使用するプラズマ発生用ガスとして、前記プラズマダイシング工程で使用するプラズマ発生用ガスと同一種類のガスを使用する。
【0016】
本発明によれば、半導体ウェハを半導体素子の個片毎に分割するための切断線を定めるマスクが形成された半導体ウェハ対象として、マスク側からプラズマを照射して切断線の部分をプラズマエッチングして半導体ウェハを個片毎に分割するプラズマダイシング工程と、マスクをプラズマを利用して除去するマスク除去工程と、薄化工程において生成したマイクロクラックを除去するマイクロクラック除去工程とを上述順序で連続して行うことにより、半導体装置の製造工程を簡略化して設備コストの低減および生産効率の向上を可能とするとともに、搬送やハンドリング時の半導体ウェハへのダメージを減少させて加工歩留まりを向上させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の側断面図、図2は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の下部電極の部分断面図、図3は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の断面図、図4は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の制御系の構成を示すブロック図、図5は本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図、図6は本発明の一実施の形態のプラズマ処理方法のフロー図、図7、図8,図9,図10は本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の側断面図、図11は本発明の一実施の形態のプラズマ処理におけるプラズマ処理条件を示すデータテーブルである。
【0018】
まず図1〜図4を参照してプラズマ処理装置について説明する。このプラズマ処理装置は、複数の半導体素子が回路形成面(第1の面)に形成された半導体ウェハを半導体素子の個片毎に分割して、厚みが100μm以下の半導体装置を得る半導体装置の製造過程において使用されるものである。
【0019】
この半導体装置の製造過程においては、まず半導体ウェハの回路形成面に半導体の主材質であるシリコンよりもプラズマエッチングされにくい材質からなる保護シートが貼り付けられ、回路形成面の反対側の裏面には、半導体ウェハを半導体素子の個片毎に分割するための切断線を定めるマスクが形成される。そしてこの状態の半導体ウェハを対象として本プラズマ処理装置によって、プラズマダイシング、マスク除去、マイクロクラック除去の各工程が行われる。
【0020】
図1において、真空チャンバ1の内部は上述の半導体ウェハを対象としたプラズマ処理を行う処理室2となっており、減圧下でプラズマを発生させるための密閉空間が形成可能となっている。処理室2内部の下方には下部電極3(第1の電極)が配置されており、下部電極3の上方には上部電極4(第2の電極)が下部電極3に対して対向配置されている。下部電極3および上部電極4はそれぞれ円筒形状であり、処理室2内において同心配置となっている。
【0021】
下部電極3は、処理室2の底部を埋める形で装着された2層の絶縁体5A,5Bに周囲を取り囲まれ、処理室2の底の中央部に処理対象物を保持する上面を露呈させて固定された状態で配設されている。下部電極3はアルミニウムなどの導電体によって製作されており、円盤状の電極部3aから下方に支持部3bを延出させた形状となっている。そして支持部3bを絶縁部材5Cを介して真空チャンバ1に保持させることにより、電気的に絶縁された状態で装着されている。
【0022】
上部電極4は、下部電極3と同様にアルミニウムなどの導電体で製作されており、円盤状の電極部4aから上方に支持部4bを延出させた形状となっている。支持部4bは真空チャンバ1と電気的に導通しており、電極昇降機構24(図7)によって昇降可能となっている。上部電極4が下降した状態では、上部電極4と下部電極3との間には、プラズマ処理のためのプラズマ放電を発生させる放電空間が形成される。電極昇降機構24は電極間距離変更手段として機能し、上部電極4を昇降させることにより、下部電極3と上部電極4との間の電極間距離D(図2参照)を変更することができる。
【0023】
次に、下部電極3の構造および処理対象の半導体ウェハについて説明する。下部電極3の電極部3aの上面は、半導体ウェハを載置する平面状の保持面(平面)となっており、保持面の外縁部には絶縁被覆層3fが設けられている。絶縁被覆層3fはアルミナなどのセラミックによって形成されており、下部電極3が真空チャンバ1内に装着された状態では、図1に示すように、絶縁被覆層3fの外縁部は部分的に絶縁体5Aによって覆われる。これにより、下部電極3の外縁部は放電空間2b内に発生したプラズマから絶縁され、異常放電の発生が防止される。
【0024】
図2は、プラズマダイシングが開始される前の半導体ウェハ6を下部電極3に載置した状態を示している。半導体ウェハ6はシリコンを主材質とする半導体基板であり、半導体ウェハ6の表面(図2において下面側)の回路形成面(第1の面)には保護シート30が貼着されている。半導体ウェハ6を下部電極3上に載置した状態では、保護シート30は電極部3aの上面の保持面3gに密着する。
【0025】
保護シート30は、ポリイミドなどの絶縁体の樹脂を100μm程度の厚みの膜に形成した絶縁層を含んだ構成となっており、粘着材により半導体ウェハ6の回路形成面に剥離可能に貼り付けられる。保護シート30が貼り付けられた半導体ウェハ6を下部電極3に保持させる際には、後述するようにこの絶縁層が半導体ウェハ6を電極部3aの保持面3gによって静電吸着する際の誘電体として機能する。
【0026】
また保護シート30の材質としては、後述のプラズマダイシングにおいて半導体ウェハ6の主材質であるシリコンよりもエッチングされにくい材質が選定されている。これにより、プラズマダイシングの過程でプラズマによるエッチングレート分布が均一でないことによって、半導体ウェハのエッチングレートに部分的なばらつきが生じる場合にあっても、保護シート30がエッチングストップ層として機能するようになっている。
【0027】
回路形成面の反対側(図2において上側)の裏面(第2の面)には、後述するプラズマダイシングにおける切断線を定めるマスクが形成されている。このマスクは、後述するように裏面を機械加工によって研削した後に、レジスト膜でパターニングすることにより形成され、これによりプラズマエッチングの対象となる切断線31bの部分を除く領域がレジスト膜31aで覆われる。
【0028】
図2に示すように、下部電極3には保持面3gに開口する吸着孔3eが複数設けられており、吸着孔3eは下部電極3の内部に設けられた吸引孔3cに連通している。吸引孔3cは図1に示すように、ガスライン切換バルブ11を介して真空吸着ポンプ12に接続されており、ガスライン切換バルブ11はチッソガスを供給するN2ガス供給部13に接続されている。ガスライン切換バルブ11を切り換えることにより、吸引孔3cを真空吸着ポンプ12,N2ガス供給部13に選択的に接続させることができる。
【0029】
吸引孔3cが真空吸着ポンプ12と連通した状態で真空吸着ポンプ12を駆動することにより、吸着孔3eから真空吸引して下部電極3に載置された半導体ウェハ6を真空吸着して保持する。したがって吸着孔3e、吸引孔3c、真空吸着ポンプ12は下部電極3の保持面3gに開口した吸着孔3eから真空吸引することにより、保護シート30を電極部3aの保持面3gに密着させた状態で、半導体ウェハ6を真空吸着により保持する吸着保持手段となっている。
【0030】
また吸引孔3cをN2ガス供給部13に接続させることにより、吸着孔3eから保護シート30の下面に対してチッソガスを噴出させることができるようになっている。後述するようにこのチッソガスは、保護シート30を保持面3gから強制的に離脱させる目的のブロー用ガスである。
【0031】
下部電極3には冷却用の冷媒流路3dが設けられており、冷媒流路3dは冷却機構10と接続されている。冷却機構10を駆動することにより、冷媒流路3d内を冷却水などの冷媒が循環し、これによりプラズマ処理時に発生した熱によって昇温した下部電極3や下部電極3上の保護シート30が冷却される。冷媒流路3dおよび冷却機構10は、下部電極3を冷却する冷却手段となっている。
【0032】
処理室2に連通して設けられた排気ポート1aには、排気切換バルブ7を介して真空ポンプ8が接続されている。排気切換バルブ7を排気側に切り換えて真空ポンプ8を駆動することにより、真空チャンバ1の処理室2内部が真空排気され、処理空2内が減圧される。処理室2は圧力センサ28(図1において図示省略、図5参照)を備えており、この圧力センサ28の圧力計測結果に基づいて、後述する制御部33(図5)が真空ポンプ8を制御することにより、処理室2内を所望の圧力に減圧することができる。真空ポンプ8は、処理室2内を所望の圧力に減圧する減圧手段となっている。排気切換バルブ7を大気開放側に切り換えることにより、処理空2内には大気が導入され、処理室2内部の圧力が大気圧に復帰する。
【0033】
次に上部電極4の詳細構造について説明する。上部電極4は、中央の電極部4aと電極部4aを囲んで外周部に張り出して設けられた絶縁体からなる張出部4fを備えた構成となっている。張出部4fの外形は下部電極3よりも大きく、下部電極3よりも外側に広がった形状で配置されている。上部電極4の下面中央部には、ガス吹出部4eが設けられている。
【0034】
ガス吹出部4eは、上部電極4と下部電極3の間の放電空間においてプラズマ放電を発生させるためのプラズマ発生用ガスを供給する。ガス吹出部4eは、内部に多数の微細孔を有する多孔質材料を円形の板状に加工した部材であり、ガス滞留空間4g内に供給されたプラズマ発生用ガスを、これらの微細孔を介して放電空間内に満遍なく吹き出させて均一な状態で供給する。
【0035】
支持部4b内には、ガス滞留空間4gに連通するガス供給孔4cが設けられており、ガス供給孔4cはガス流量調整部19およびガス切換バルブ20を介して第1のプラズマ発生用ガス供給部21、第2のプラズマ発生用ガス供給部22および第3のプラズマ発生用ガス供給部23に接続されている。第1のプラズマ発生用ガス供給部21、第3のプラズマガス供給部23は、六フッ化硫黄(SF6)や四フッ化炭素(CF4)とヘリウムガスの混合ガスなど、フッ素系のガス含んだ混合ガスを供給する。また第2のプラズマ発生用ガス供給部22は、酸素ガス(O2)を含むガスを供給する。
【0036】
ガス切換バルブ20を切換えることにより、第1のプラズマ発生用ガス供給部21、第2のプラズマ発生用ガス供給部22および第3のプラズマ発生用ガス供給部23のいずれかから、プラズマ発生用ガスをガス吹出部4eより放電空間内に供給することができる。したがって、第1のプラズマ発生用ガス供給部21、第2のプラズマ発生用ガス供給部22、第3のプラズマ発生用ガス供給部23およびガス切換バルブ20は、処理室2内に複数種類のプラズマ発生用ガスを選択的に供給するプラズマ発生用ガス供給手段となっている。
【0037】
上述のプラズマ発生用ガスの供給において、ガス流量調整部19を制御部33からの指令に従って制御することにより、放電空間内に供給されるガスの流量を任意に調整できるようになっている。これにより、プラズマ発生用ガス供給状態における処理室2内の圧力が、予め設定されたプラズマ処理条件および圧力センサ28によって検出された処理室2内の圧力に基づいて制御される。したがって、ガス流量調整部19は、処理室2内の圧力を制御する圧力制御手段となっている。
【0038】
なお、処理室2内の圧力を制御する圧力制御手段としては、処理室2内に供給されるガス流量を調整する上述方法以外の周知技術、例えば真空室2から外部へ排出される気体の排気量を制御する方法など用いてもよい。この方法としては、真空ポンプ8として可変容量型のものを用い、制御部33によって真空ポンプ8の排気容量を制御するようにしてもよく、また排気孔1aに開度を調整自在に変更可能な開度調整弁を設け、この開度調整弁を制御部33によって制御するようにしてもよい。
【0039】
下部電極3は、マッチング回路16を介して高周波電源部17に電気的に接続されている。高周波電源部17を駆動することにより、接地部9に接地された真空チャンバ1と導通した上部電極4と下部電極3の間には高周波電圧が印加される。これにより、処理室2内部では上部電極4と下部電極3との間の放電空間においてプラズマ放電が発生し、処理室2内に供給されたプラズマ発生用ガスがプラズマ状態に移行する。マッチング回路16は、このプラズマ発生時において処理室2内のプラズマ放電回路と高周波電源部17のインピーダンスを整合させる。
【0040】
また下部電極3には、RFフィルタ15を介して静電吸着用DC電源部18が接続されている。静電吸着用DC電源部18を駆動することにより、図3(a)に示すように下部電極3の表面には、負電荷が蓄積される。そしてこの状態で図3(b)に示すように高周波電源部17を駆動して処理室2内にプラズマを発生させると(図中付点部31参照)、保持面3g上に保護シート30を介して載置された半導体ウェハ6と接地部9とを接続する直流印加回路32が処理室2内のプラズマを介して形成される。これにより、下部電極3,RFフィルタ15,静電吸着用DC電源部18,接地部9,プラズマ、半導体ウェハ6を順次結ぶ閉じた回路が形成され、半導体ウェハ6には正電荷が蓄積される。
【0041】
そして導電体より成る下部電極3の保持面3gに蓄積された負電荷と、半導体ウェハ6に蓄積された正電荷との間には、誘電体としての絶縁層を含む保護シート30を介してクーロン力が作用し、このクーロン力によって半導体ウェハ6は下部電極3に保持される。このとき、RFフィルタ15は、高周波電源部17の高周波電圧が、静電吸着用DC電源部18に直接印加されることを防止する。なお、静電吸着用DC電源部18の極性は正負逆でもよい。
【0042】
上記構成において、静電吸着用DC電源部18は、下部電極3に直流電圧を印加することにより、保護シート30で隔てられた半導体ウェハ6と下部電極3の保持面3gとの間に作用するクーロン力を利用して、半導体ウェハ6を静電吸着する直流電圧印加手段となっている。すなわち、下部電極3に半導体ウェハ6を保持させる保持手段は、保持面3gに開口する複数の吸着孔3eを介して保護シート30を真空吸着する真空吸着手段と、上述の直流電圧印加手段との2種類を使い分けできるようになっている。
【0043】
上部電極4には冷却用の冷媒流路4dが設けられており、冷媒流路4dは冷却機構10と接続されている。冷却機構10を駆動することにより、冷媒流路4d内を冷却水などの冷媒が循環し、これによりプラズマ処理時に発生した熱によって昇温した上部電極4が冷却される。
【0044】
処理室2の側面には、処理対象物の出し入れ用の開口部1bが設けられている(図7参照)。開口部1bの外側には扉開閉機構26によって昇降する扉25が設けられており、扉25を昇降させることにより開口部1bが開閉される。図7は、扉25を下降させて開口部1bを開放した状態で半導体ウェハ6を出し入れする状態を示している。
【0045】
半導体ウェハ6の出し入れ時には、電極昇降機構24により上部電極4を上昇させて、下部電極3上に搬送用のスペースを確保する。そしてこの状態で、半導体ウェハ6を吸着保持した吸着ヘッド27を、アーム27aを操作することによって開口部1bを介して処理室2内に進入させる。これにより、下部電極3上への半導体ウェハ6の搬入および処理済みの半導体ウェハ6(半導体装置)の搬出が行われる。
【0046】
次に図4を参照して、プラズマ処理装置の制御系の構成について説明する。図4において、制御部33には各種のデータや処理プログラムを記憶する記憶部34が接続されており、記憶部34はプラズマ処理条件34aや、プラズマ処理の動作プログラム34bを記憶する。操作・入力部35はキーボードなどの入力手段であり、プラズマ処理条件などのデータ入力や操作コマンドの入力を行う。表示部36はディスプレイ装置であり、操作入力時の案内画面などの表示を行う。
【0047】
ここでプラズマ処理条件34aについて、図11のデータテーブルを参照して説明する。プラズマ処理条件34aには、後述するようにプラズマダイシング工程、マスク除去のためのアッシング工程、マイクロクラック除去を行うプラズマストレスリリーフ工程の各プロセスにそれぞれ対応する第1の条件、第2の条件、第3の条件が含まれている。図11に示すように、プラズマ処理条件は、高周波電源出力を示すRFパワー[W]、圧力[Pa]、電極間距離[mm]の各項目より成り、これらの各項目について、各プロセス毎に最適な条件データが記憶部34に記憶されている。
【0048】
プラズマダイシングにおける条件データとして許容できる範囲は、RFパワーが500〜3000[W]、処理圧力が5〜300[Pa]、電極間距離が5〜50[mm]となっており、この範囲内で最適と考えられる数値が第1の条件として記憶部34に記憶されている。
【0049】
またアッシングにおける条件データとして許容できる範囲は、RFパワーが100〜1000[W]、処理圧力が5〜100[Pa]、電極間距離が50〜100[mm]となっており、この範囲内で最適と考えられる数値が第2の条件として記憶部34に記憶されている。
【0050】
そしてプラズマストレスリリーフにおける条件データとして許容できる範囲は、RFパワーが500〜3000[W]、処理圧力が300〜2000[Pa]、電極間距離が5〜20[mm]となっており、この範囲内で最適と考えられる数値が第3の条件として記憶部34に記憶されている。
【0051】
なお、プラズマダイシング工程、アッシング工程、プラズマストレスリリーフ工程でRFパワーを変更しないような場合には、第1〜第3の条件としてRFパワーの条件を個別に設定しなくてもよい。
【0052】
動作プログラム34bに基づいて実行されるプラズマ処理動作においては、制御部33が、ガス切換バルブ20,ガス流量調整部19,ガスライン切換バルブ11、高周波電源部17,静電吸着用DC電源部18,排気切換バルブ7,真空ポンプ8.真空吸着ポンプ12,扉開閉機構26,電極昇降機構24の各部を制御する。
【0053】
このとき、圧力センサ28の圧力検出結果および上述のプラズマ処理条件34aに基づいて、制御部33がガス流量調整部19を制御することにより圧力が設定される。同様に、制御部33が高周波電源部17,電極昇降機構24を制御することにより、電極間距離Dおよび高周波電源出力がプラズマ処理条件に設定される。
【0054】
このプラズマ処理装置は上記のように構成されており、以下このプラズマ処理装置を用いて行われる半導体装置の製造方法およびこの半導体装置の製造方法の過程において実行されるプラズマ処理方法について、図5に沿って各図を参照しながら説明する。
【0055】
まず図5(a)において、6は複数の半導体素子が形成された薄化処理前の半導体ウェハであり、この状態では100μmを超える厚みとなっている。薄化処理に先立って、半導体ウェハ6の回路形成面(第1の面)6aには、粘着材によって剥離可能な保護シート30が貼り付けられる(シート貼付け工程)。このとき保護シート30は、回路形成面6aの全面を覆い且つ半導体ウェハ6から外側にはみ出すことのないよう、半導体ウェハ6の外形形状と同じ形状に整形したものが用いられる。これにより、後工程のプラズマ処理において保護シート30がプラズマに対して露呈することがなく、プラズマによる保護シート30のダメージを防止することができる。
【0056】
次いで図5(b)に示すように、回路形成面の反対側の裏面(第2の面)を機械加工によって削り取ることにより、半導体ウェハの厚みtを100μm以下にする(薄化工程)。この薄化工程においては、裏面の機械加工面にマイクロクラック層6bが生成する。このマイクロクラック層6bは半導体ウェハ6の抗折強度を低下させるため、後工程において除去される。
【0057】
次に、薄化工程後の裏面に、半導体ウェハ6を半導体素子の個片毎に分割するための切断線を定めるマスクを形成する(マスク形成工程)。まず図5(c)に示すように、裏面に樹脂より成るレジスト膜31を半導体ウェハ6の全面を覆って形成する。次いで、図5(d)に示すように、レジスト膜31をフォトリソグラフィによってパターニングして、切断線31bに相当する部分のみを除去する。これにより、半導体ウェハ6の裏面には切断線31bの部分を除く領域がレジスト膜31aによって覆われたマスクが形成され、この状態のマスク付きの半導体ウェハ6が、プラズマ処理の対象となる。
【0058】
以下、このマスク付きの半導体ウェハ6を対象としたプラズマ処理方法について、図6のフローに沿って各図を参照して説明する。まず図7に示すように、マスク付きの半導体ウェハ6が処理室2内に搬入される(ST1)。この搬入動作に際しては、上部電極4を電極昇降機構24によって上昇させた状態で、アーム27aを操作して、吸着ヘッド27にマスク形成面側を保持された半導体ウェハ6を開口部1bから処理室2内に搬入し、半導体ウェハ6を下部電極3上に載置する。
【0059】
次いで、真空吸着ポンプ12を駆動して吸着孔3eから真空吸引し、半導体ウェハ6の真空吸着をON状態にするとともに、静電吸着用DC電源部18をON状態にする(ST2)。この真空吸着により、処理室内2において保護シート30を下部電極3の保持面3gに密着させた状態で、半導体ウェハ6を下部電極3によって保持する(ウェハ保持工程)。
【0060】
この後、図8に示すように扉25が閉じられ、上部電極4が下降する(ST3)。これにより、上部電極4と下部電極3との間の電極間距離は、プラズマ処理条件の第1の条件に示す電極間距離D1に設定される。次いで真空ポンプ8を作動させ、処理室2内の減圧を開始する(ST4)。処理室2内が所定の真空度に到達したならば、第1のプラズマ発生用ガス供給部21から6フッ化硫黄とヘリウムの混合ガスより成るプラズマダイシング用ガス(第1のプラズマ発生用ガス)を供給する(ST5)。
【0061】
そしてガス供給過程において、処理室2内のガス圧力を検出してプラズマ処理条件と比較し、圧力が第1の条件に示す圧力に到達したことを確認する(ST6)。すなわち、(ST3)、(ST6)においては、下部電極3とこの下部電極3に対して対向配置された上部電極4との電極間距離Dならびに処理室2内の圧力を、プラズマ処理条件の第1の条件に設定する(第1の条件設定工程)。
【0062】
そして条件設定が完了したならば、高周波電源部18を駆動して上部電極4と下部電極3との間に高周波電圧を印加し、プラズマ放電を開始する(ST7)。これにより、上部電極4と下部電極3との間の放電空間において、フッ素系のガスを含む第1のプラズマ発生用ガスをプラズマ状態に移行させる。このプラズマ発生により、6フッ化硫黄などのフッ素系ガスのプラズマがマスク側(レジスト膜31a側)から半導体ウェハ6に照射される。このプラズマの照射により、半導体ウェハ6の主材質であるシリコンのうち、レジスト膜31aに覆われていない切断線31bの部分のみが、フッ素系ガスのプラズマによってプラズマエッチングされる。
【0063】
これとともに、プラズマによって上部電極4と下部電極3との間の放電空間には直流印加回路が形成される(図3参照)。これにより、下部電極3と半導体ウェハ6との間には静電吸着力が発生し、半導体ウェハ6は下部電極3に静電吸着力により保持される。このため保護シート30は下部電極3の保持面3gに良好に密着し、半導体ウェハ6はプラズマ処理過程において安定して保持されるとともに、下部電極3に備えられた冷却機能によって保護シート30が良好に冷却され、プラズマ放電によって発生する熱による熱ダメージが防止される。
【0064】
そしてこのプラズマエッチングが進行することにより、図5(e)に示すように半導体ウェハ6には切断線31bの部分のみに切断溝6dが形成され、この切断溝6dの深さが半導体ウェハ6の全厚みに到達することにより、半導体ウェハ6は図5(e)に示すように、半導体素子6cの個片毎に分割される(プラズマダイシング工程)。このプラズマダイシング工程における高周波電源のパワーは、500〜3000[W]の範囲で設定された第1の条件である。そして所定のプラズマ処理時間が経過してプラズマダイシングが完了したならば、プラズマ放電を停止する(ST8)。
【0065】
この後、プラズマアッシング工程に移行するための電極間距離変更をおこなう(ST9)。すなわち、図9に示すように上部電極4を上昇させて、上部電極4と下部電極3との間の電極間距離を、プラズマ処理条件の第2の条件に示す電極間距離D2に設定する。マスク除去を行う際の電極間距離D2は、前述のプラズマダイシングにおける電極間距離D1および次に述べるマイクロクラック除去時の電極間距離D3よりも広く設定するようにしている。
【0066】
次いで第2のプラズマ発生用ガス供給部22からプラズマアッシング用ガス(第2のプラズマ発生用ガス)を供給する(ST10)。そしてガス供給過程において処理室2内のガス圧力を検出してプラズマ処理条件と比較し、圧力が第2の条件に示す圧力に到達したことを確認する(ST11)。すなわち、(ST9)、(ST11)においては、電極間距離ならびに処理室2内の圧力をプラズマ処理条件の第2の条件に設定する(第2の条件設定工程)。
【0067】
そして条件設定が完了したならば、高周波電源部18を駆動して上部電極4と下部電極3との間に高周波電圧を印加し、プラズマ放電を開始する(ST12)。これにより、上部電極4と下部電極3との間の放電空間において、酸素ガスを含む第2のプラズマ発生用ガスをプラズマ状態に移行させる。このようにして発生したプラズマが、半導体ウェハ6のマスク形成面側(第2の面側)に作用することにより、有機物よりなるレジスト膜31aは酸素ガスのプラズマによってアッシング(灰化)される。
【0068】
そしてこのアッシングが進行することにより、レジスト膜31aが徐々に消滅し、ついには図5(f)に示すように半導体ウェハ6の第2の面側からマスクが完全に除去される(マスク除去工程)。このマスク除去工程における高周波電源のパワーは100〜1000[W]の範囲で設定された第2の条件である。そしてマスクが完全に除去された後、プラズマ放電を停止する(ST13)。
【0069】
この後、マイクロクラック除去工程に移行するための電極間距離変更をおこなう(ST14)。すなわち、図10に示すように上部電極4を再度下降させて、上部電極4と下部電極3との間の電極間距離を、プラズマ処理条件の第3の条件に示す電極間距離D3に設定する。
【0070】
次いで第3のプラズマ発生用ガス供給部23からマイクロクラック除去のためのプラズマエッチング用ガス(第3のプラズマ発生用ガス)を供給する(ST15)。ここでは、プラズマダイシング工程で使用するプラズマ発生用ガス(第1のプラズマ発生用ガス)と同一種類のガス、すなわちフッ素系ガスである6フッ化硫黄とヘリウムの混合ガスをマイクロクラック除去工程においても同様に使用するようにしている。なお第3のプラズマ発生用ガスとして、常に第1のプラズマ発生用ガスと同一種類のガスを用いる場合には、第3のプラズマ発生用ガス供給部23を設けずに、第1のプラズマ発生用ガス供給部21を共用するようにしてもよい。
【0071】
そしてガス供給過程において処理室2内のガス圧力を検出してプラズマ処理条件と比較し、圧力が第1の条件に示す圧力に到達したことを確認する(ST16)。すなわち、(ST14)、(ST16)においては、電極間距離ならびに処理室2内の圧力をプラズマ処理条件の第3の条件に設定する(第3の条件設定工程)。
【0072】
そして条件設定が完了したならば、高周波電源部18を駆動して上部電極4と下部電極3との間に高周波電圧を印加し、プラズマ放電を開始する(ST17)。
【0073】
これにより、上部電極4と下部電極3との間の放電空間において、フッ素系ガスを含む第3のプラズマ発生用ガスをプラズマ状態に移行させる。
【0074】
このようにして発生したプラズマを、半導体ウェハ6に作用させることにより、図5(g)に示すように、個片に分割された半導体素子6cのマスク除去側の面(第2の面)に残留したマイクロクラック層6bが、プラズマエッチングによって除去される(マイクロクラック除去工程)。このマイクロクラック除去工程における高周波電源のパワーは、50〜3000[W]の範囲で設定された第3の条件である。そして所定のプラズマ処理時間が経過したならば、プラズマ放電を停止する(ST18)。
【0075】
この後、真空ポンプ8の作動を停止し(ST19)、排気切換バルブ7を切り換えて大気開放を行う(ST20)。これにより、処理室2内の圧力が大気圧に復帰する。そして真空吸着をOFF状態にするとともに、静電吸着用DC電源をOFFにする(ST21)。これにより、半導体素子6cの個片毎に分割され保護テープ30に保持された状態の半導体ウェハ6の吸着保持が解除される。
【0076】
そしてその後、プラズマ処理後の半導体ウェハ6の搬出が行われる(ST22)。すなわち、吸着孔3eからチッソガスをブローしながら、吸着ヘッド27によって半導体ウェハ6を吸着保持して処理室2の外へ搬出する。これにより、プラズマダイシング、アッシングおよびプラズマエッチングの各工程を同一のプラズマ処理装置で連続して行うプラズマ処理が終了する。
【0077】
この一連のプラズマ処理においては、保護シート30は前述のように半導体ウェハ6によって全面を覆われており、プラズマに露呈されることによる熱変形などのダメージが発生しない。従って、保護シート30は保持面3gおよび半導体ウェハ6に常に良好に密着し、保護シートとしての機能を良好に果たすことができる。
【0078】
そして、保護シート30とともに搬出された半導体ウェハ6は、シート剥離工程に送られ、半導体素子6cの個片毎に分割して得られた半導体装置の回路形成面から、保護シート30を剥離する(シート剥離工程)。このシート剥離は、図5(h)に示すように、保持用の粘着シート37を半導体素子6cの第2の面に貼り付けて各半導体素子6cを粘着シート37に保持させた後に行われる。
【0079】
上記説明したように、本実施の形態に示す半導体装置の製造方法においては、半導体ウェハを機械加工して薄化した後の半導体ウェハに、まず半導体素子の個片毎に分割するための切断線を定めるマスクを形成する。そしてこのマスクが形成された半導体ウェハを対象として、目的が異なる3つのプラズマ処理のプロセスを実行するようにしている。
【0080】
すなわち、マスク側からプラズマを照射して切断線の部分をプラズマエッチングして半導体ウェハを半導体素子の個片毎に分割するプラズマダイシング工程と、マスクをプラズマを利用して除去するマスク除去工程と、薄化工程において生成したマイクロクラックを除去するマイクロクラック除去工程とを、同一のプラズマ処理装置によって上述順序で連続して行うようにしている。
【0081】
そして上記一連のプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置を、処理室内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記処理室内に複数種類のプラズマ発生用ガスを選択的に供給するプラズマ発生用ガス供給手段と、下部電極および上部電極との間の電極間距離を変更する電極間距離変更手段とを備えた構成としている。
【0082】
これにより、同一装置においてプラズマ処理条件を処理目的に応じて切り換えることが可能となり、プラズマエッチングによって半導体ウェハを半導体素子の個片毎に分割するプラズマダイシング工程と、マスクをプラズマを利用して除去するマスク除去工程と、薄化工程において生成したマイクロクラックを除去するマイクロクラック除去工程とを同一プラズマ処理装置で連続して効率よく行うことができる。
【0083】
したがって、従来技術において示されているように、ストレスリリーフ、マスク形成、プラズマダイシングの各工程を順次行う形態における種々の課題を有効に解決することができる。
【0084】
すなわち、ストレスリリーフのためのプラズマ処理を終えた後に、半導体ウェハをプラズマ処理装置から取り出し、マスク形成後に再びプラズマ処理装置に搬入することによる製造工程の複雑化、およびこれに伴う製造ラインの設備コスト上昇や生産効率の低下を招くことなく、半導体装置の製造を行うことができる。さらに、機械加工によって薄化された後の極めて薄い半導体ウェハを各工程間で搬送・ハンドリングすることによる半導体ウェハの破損やダメージを最小限に抑えることができ、加工歩留まりを向上させることが可能となっている。
【0085】
なお本実施の形態では、プラズマダイシング工程をフッ素系のガスを含んだ1種類の混合ガスのプラズマを利用して行う例を示したが、プラズマダイシング工程を複数種類のガスを段階的に切り換えながら行ってもよい。例えば半導体ウェハのSiO2層のエッチングを水素結合を有するフッ素系のガスのプラズマで行い、保護膜(パッシべーション膜)のエッチングを酸素ガスのプラズマで行うように、プラズマ発生用ガス供給手段の構成やプロセスを変更してもよい。
【0086】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウェハを半導体素子の個片毎に分割する切断線を定めるためのマスクが形成された半導体ウェハ対象として、マスク側からプラズマを照射して切断線の部分をプラズマエッチングして半導体ウェハを個片毎に分割するプラズマダイシング工程と、マスクをプラズマを利用して除去するマスク除去工程と、薄化工程において生成したマイクロクラックを除去するマイクロクラック除去工程とを上述順序で連続して行うことにより、半導体装置の製造工程を簡略化して設備コストの低減および生産効率の向上を可能とするとともに、搬送やハンドリング時の半導体ウェハへのダメージを減少させて加工歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の側断面図
【図2】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の下部電極の部分断面図
【図3】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の断面図
【図4】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の制御系の構成を示すブロック図
【図5】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図6】本発明の一実施の形態のプラズマ処理方法のフロー図
【図7】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の側断面図
【図8】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の側断面図
【図9】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の側断面図
【図10】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の側断面図
【図11】本発明の一実施の形態のプラズマ処理におけるプラズマ処理条件を示すデータテーブルを示す図
【符号の説明】
1 真空チャンバ
2 処理室
3 下部電極
3g 保持面
4 上部電極
6 半導体ウェハ
6a 回路形成面
6c 半導体素子
8 真空ポンプ
12 真空吸着ポンプ
17 高周波電源部
18 静電吸着用DC電源部
21 第1のプラズマ発生用ガス供給部
22 第2のプラズマ発生用ガス供給部
23 第3のプラズマ発生用ガス供給部
30 保護シート
31、31a レジスト膜
31b 切断線
37 粘着シート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor elements are formed is divided into individual semiconductor elements to obtain a semiconductor device having a thickness of 100 μm or less.
[0002]
[Prior art]
Semiconductor devices mounted on electronic equipment substrates are manufactured through a packaging process in which semiconductor elements on which circuit patterns have been formed in the wafer state are connected to pins and metal bumps of lead frames and sealed with resin. Have been. With the recent miniaturization of electronic devices, miniaturization of semiconductor devices has been progressing. In particular, efforts have been actively made to make semiconductor elements thinner, and semiconductor wafers having a thickness of 100 μm or less have been used.
[0003]
Thinned semiconductor elements have low strength against external forces, and are particularly susceptible to damage during cutting, especially in a dicing step of cutting a semiconductor element in a wafer state and dividing it into individual pieces, and a reduction in processing yield cannot be avoided. There is a problem. As a method of cutting such a thinned semiconductor element, there has been proposed a method of cutting a semiconductor wafer by forming a cutting groove by plasma etching instead of a mechanical cutting method (plasma dicing). (See, for example, Patent Document 1).
[0004]
In this method, a stress is applied to remove a microcrack layer generated on a machined surface by first performing a plasma process on a machined surface of a semiconductor wafer in a state of being thinned to some extent by removing a surface opposite to a circuit forming surface by machining. Relief is performed. Thereafter, a mask is formed to cover a region of the semiconductor wafer other than the cutting line with a resist film, and then a plasma process is performed again from the mask forming surface side, so that silicon at the portion of the cutting line is removed by plasma etching. The element is divided into individual pieces. Thereafter, the mask is removed to complete the individual semiconductor device.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-93752
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cutting of the semiconductor wafer described in the above-described conventional technique, since the steps of stress relief, mask formation, and plasma dicing are sequentially performed, it is necessary to use a dedicated processing apparatus for each step. That is, after the plasma processing for stress relief is completed, the semiconductor wafer must be taken out of the plasma processing apparatus, and after the mask is formed, the semiconductor wafer must be transported again into the plasma processing apparatus. As a result, the manufacturing process becomes complicated, leading to an increase in equipment cost of the manufacturing line and a decrease in production efficiency. In addition, the semiconductor device is manufactured by transporting and handling an extremely thin semiconductor wafer thinned by machining between processes. Wafer breakage and damage are likely to occur, and a reduction in processing yield is inevitable.
[0007]
Accordingly, the present invention provides a semiconductor device capable of simplifying a manufacturing process, reducing equipment cost and improving production efficiency, and improving processing yield by eliminating damage to a semiconductor wafer during transport and handling. It is an object of the present invention to provide a method for producing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method of manufacturing a semiconductor device according to
[0009]
According to a second aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein the plasma dicing step, the mask removing step, and the micro crack removing step are performed by the same plasma processing apparatus.
[0010]
The method for manufacturing a semiconductor device according to
[0011]
A method of manufacturing a semiconductor device according to
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, wherein the plasma generating gas used in the mask removing step contains oxygen.
[0013]
The method of manufacturing a semiconductor device according to
[0014]
A method for manufacturing a semiconductor device according to
[0015]
The method for manufacturing a semiconductor device according to
[0016]
According to the present invention, as a semiconductor wafer target on which a mask defining a cutting line for dividing a semiconductor wafer into individual semiconductor elements is formed, plasma is irradiated from the mask side to perform plasma etching on a portion of the cutting line. A plasma dicing step of dividing the semiconductor wafer into individual pieces by using a mask, a mask removing step of removing the mask using plasma, and a micro crack removing step of removing the micro cracks generated in the thinning step in the order described above. By doing so, it is possible to reduce the cost of equipment and improve production efficiency by simplifying the manufacturing process of semiconductor devices, and to reduce the damage to semiconductor wafers during transportation and handling, thereby improving the processing yield. Can be.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view of a plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a lower electrode of the plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart illustrating a plasma processing method according to an embodiment of the present invention. FIGS. 7, 8, 9, and 10 are side sectional views of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a data table showing plasma processing conditions in the plasma processing according to one embodiment of the present invention.
[0018]
First, a plasma processing apparatus will be described with reference to FIGS. In this plasma processing apparatus, a semiconductor wafer in which a plurality of semiconductor elements are formed on a circuit formation surface (first surface) is divided into individual semiconductor elements to obtain a semiconductor device having a thickness of 100 μm or less. It is used in the manufacturing process.
[0019]
In the process of manufacturing this semiconductor device, first, a protective sheet made of a material that is less likely to be plasma-etched than silicon, which is the main material of the semiconductor, is attached to the circuit formation surface of the semiconductor wafer, and a back surface opposite to the circuit formation surface is attached to the protection sheet. Then, a mask for defining a cutting line for dividing the semiconductor wafer into individual semiconductor elements is formed. The plasma processing apparatus performs plasma dicing, mask removal, and micro crack removal steps on the semiconductor wafer in this state.
[0020]
In FIG. 1, the inside of a
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Next, the structure of the
[0024]
FIG. 2 shows a state where the
[0025]
The
[0026]
As the material of the
[0027]
On the back surface (second surface) on the opposite side (upper side in FIG. 2) of the circuit formation surface, a mask for defining a cutting line in plasma dicing to be described later is formed. This mask is formed by grinding the back surface by machining as described later and then patterning it with a resist film, so that the region excluding the
[0028]
As shown in FIG. 2, the
[0029]
By driving the
[0030]
By connecting the
[0031]
The
[0032]
A
[0033]
Next, a detailed structure of the
[0034]
The gas blowing unit 4e supplies a plasma generating gas for generating a plasma discharge in a discharge space between the
[0035]
A
[0036]
By switching the
[0037]
In the supply of the plasma generation gas described above, the gas flow rate supplied to the discharge space can be arbitrarily adjusted by controlling the gas flow
[0038]
The pressure control means for controlling the pressure in the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
Then, between the negative charges accumulated on the holding
[0042]
In the configuration described above, the DC
[0043]
The
[0044]
On the side of the
[0045]
When the
[0046]
Next, a configuration of a control system of the plasma processing apparatus will be described with reference to FIG. 4, a
[0047]
Here, the
[0048]
The acceptable ranges of the condition data in the plasma dicing are as follows: RF power is 500 to 3000 [W], processing pressure is 5 to 300 [Pa], and distance between electrodes is 5 to 50 [mm]. The numerical value considered to be optimal is stored in the
[0049]
Further, the allowable range of the condition data in the ashing is that the RF power is 100 to 1000 [W], the processing pressure is 5 to 100 [Pa], and the distance between the electrodes is 50 to 100 [mm]. The numerical value considered to be optimal is stored in the
[0050]
The allowable ranges of the condition data in the plasma stress relief are as follows: RF power is 500 to 3000 [W], processing pressure is 300 to 2000 [Pa], and distance between electrodes is 5 to 20 [mm]. The numerical value considered to be the best among them is stored in the
[0051]
When the RF power is not changed in the plasma dicing step, the ashing step, and the plasma stress relief step, it is not necessary to individually set the RF power conditions as the first to third conditions.
[0052]
In the plasma processing operation executed based on the
[0053]
At this time, the pressure is set by the
[0054]
This plasma processing apparatus is configured as described above. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device performed by using the plasma processing apparatus and a plasma processing method performed in the process of manufacturing the semiconductor device will be described with reference to FIG. This will be described along with reference to the drawings.
[0055]
First, in FIG. 5A,
[0056]
Next, as shown in FIG. 5B, the back surface (the second surface) on the opposite side of the circuit formation surface is cut off by machining to reduce the thickness t of the semiconductor wafer to 100 μm or less (thinning step). In this thinning step, a
[0057]
Next, a mask for defining a cutting line for dividing the
[0058]
Hereinafter, the plasma processing method for the
[0059]
Next, the
[0060]
Thereafter, as shown in FIG. 8, the
[0061]
Then, in the gas supply process, the gas pressure in the
[0062]
When the setting of the conditions is completed, the high-frequency
[0063]
At the same time, a DC application circuit is formed in the discharge space between the
[0064]
As the plasma etching progresses, as shown in FIG. 5E, a cutting
[0065]
Thereafter, the inter-electrode distance is changed to shift to the plasma ashing step (ST9). That is, as shown in FIG. 9, the
[0066]
Next, a plasma ashing gas (second plasma generation gas) is supplied from the second plasma generation gas supply unit 22 (ST10). Then, in the gas supply process, the gas pressure in the
[0067]
When the setting of the conditions is completed, the high-frequency
[0068]
As the ashing proceeds, the resist
[0069]
Thereafter, the distance between the electrodes is changed to shift to the microcrack removing step (ST14). That is, as shown in FIG. 10, the
[0070]
Next, a plasma etching gas (third plasma generation gas) for removing microcracks is supplied from the third plasma generation gas supply unit 23 (ST15). Here, the same type of gas as the plasma generation gas (first plasma generation gas) used in the plasma dicing step, that is, a mixed gas of sulfur hexafluoride and helium, which is a fluorine-based gas, is also used in the micro crack removal step. I am trying to use it as well. When a gas of the same type as the first plasma generation gas is always used as the third plasma generation gas, the first plasma generation
[0071]
Then, in the gas supply process, the gas pressure in the
[0072]
When the setting of the conditions is completed, the high-
[0073]
Thereby, in the discharge space between the
[0074]
By causing the plasma generated in this manner to act on the
[0075]
Thereafter, the operation of the
[0076]
After that, the
[0077]
In this series of plasma processing, the
[0078]
Then, the
[0079]
As described above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a cutting line for dividing a semiconductor wafer into individual pieces first is formed on the semiconductor wafer after machining and thinning the semiconductor wafer. Is formed. Then, three plasma processing processes having different purposes are performed on the semiconductor wafer on which the mask is formed.
[0080]
That is, a plasma dicing step of irradiating plasma from the mask side and plasma-etching a portion of the cutting line to divide the semiconductor wafer into individual semiconductor elements, and a mask removing step of removing the mask using plasma, The micro-crack removing step of removing the micro-cracks generated in the thinning step is continuously performed by the same plasma processing apparatus in the order described above.
[0081]
A plasma processing apparatus for performing the above-described series of plasma processing; a pressure control means for controlling a pressure in the processing chamber; and a plasma generating gas supply means for selectively supplying a plurality of types of plasma generating gases into the processing chamber. And inter-electrode distance changing means for changing the inter-electrode distance between the lower electrode and the upper electrode.
[0082]
This makes it possible to switch the plasma processing conditions according to the processing purpose in the same apparatus, to perform a plasma dicing step of dividing the semiconductor wafer into individual semiconductor elements by plasma etching, and to remove the mask using plasma. The mask removing step and the microcrack removing step of removing the microcracks generated in the thinning step can be continuously and efficiently performed by the same plasma processing apparatus.
[0083]
Therefore, as described in the related art, various problems in the form of sequentially performing the steps of stress relief, mask formation, and plasma dicing can be effectively solved.
[0084]
In other words, after the plasma processing for stress relief is completed, the semiconductor wafer is taken out of the plasma processing apparatus, and after the mask is formed, the semiconductor wafer is loaded again into the plasma processing apparatus, which complicates the manufacturing process and the equipment cost of the manufacturing line. A semiconductor device can be manufactured without causing an increase or a decrease in production efficiency. Furthermore, it is possible to minimize the damage and damage of the semiconductor wafer by transporting and handling the extremely thin semiconductor wafer after being thinned by machining between each process, thereby improving the processing yield. Has become.
[0085]
Note that, in this embodiment, an example in which the plasma dicing step is performed by using plasma of one kind of mixed gas including a fluorine-based gas is described. May go. For example, the etching of the SiO 2 layer of the semiconductor wafer is performed by plasma of a fluorine-based gas having a hydrogen bond, and the etching of the protective film (passivation film) is performed by the plasma of oxygen gas. Configurations and processes may be changed.
[0086]
【The invention's effect】
According to the present invention, as a semiconductor wafer target on which a mask for defining a cutting line that divides a semiconductor wafer into individual semiconductor elements is formed, a portion of the cutting line is plasma-etched by irradiating plasma from the mask side. A plasma dicing step of dividing the semiconductor wafer into individual pieces by using a mask, a mask removing step of removing the mask using plasma, and a micro crack removing step of removing the micro cracks generated in the thinning step in the order described above. By doing so, it is possible to reduce the cost of equipment and improve production efficiency by simplifying the manufacturing process of semiconductor devices, and to reduce the damage to semiconductor wafers during transportation and handling, thereby improving the processing yield. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a lower electrode of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart of a plasma processing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a side sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a sectional side view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a sectional side view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 11. Plasma processing conditions in plasma processing according to one embodiment of the present invention Figure [EXPLANATION OF SYMBOLS] indicating the data table shown
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