JP2005109061A - 半導体装置製造用治具、治具の製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で異物の発生が少ないスペーサを実現する。
【解決手段】複数の半導体装置を整列状態で一括処理するために、前記複数の半導体装置間に配置される半導体装置製造用治具１において、整列状態でバーチップと接触する治具側面１ａに、端面１ｃと並行する凸部を形成する。また、治具１の製造方法において、ウェハに、整列状態でバーチップと接触する治具側面１ａに、治具端面１ｃと並行する凸部を有する治具１の平面パターンとなるマスクを形成し、マスクを利用したドライエッチングによって、ウェハから治具１を形成する。また、ウェハに、治具側面１ａに形成され治具端面１ｃと並行する凸部に対応するマスクをストライプ状に形成し、マスクを利用したエッチングによって、凸部を形成し、ダイシングによってウェハを治具１の側面パターンに切断分離して、ウェハから治具１を形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、半導体装置製造用治具、治具の製造方法及び半導体装置の製造方法に関し、特に、バーチップの整列時に用いられるスペーサに適用して有効な技術に関するものである。

半導体装置の製造では、半導体ウェハに設けられた複数の素子形成領域に、半導体素子或いは配線パターンを一括して形成して所定の回路を構成し、隣接する素子形成領域間のスクライビング領域にてウェハを切断して、夫々の素子形成領域を個々の半導体チップとして分離するダイシングを行なっている。薄膜形成等のプロセス処理は、ウェハの状態で行われるが、例えば半導体レーザ装置の出射面にスパッタにより保護膜を形成する処理では、ウェハ主面に対して垂直な面に保護膜を形成するため、ウェハの状態では処理が困難である。

このため、このスパッタ処理では、劈開後によって出射面を露出させた半導体レーザチップが横方向に複数の素子が連続したバーチップの状態で処理が行なわれている。この保護膜形成では、処理の効率化のために、複数のバーチップを並列して整列させた状態でスパッタ処理が行われるが、バーチップを密着させてスパッタ処理を行なうと、隣接するバーチップとバーチップとの境界部分で薄膜形成が不十分となるため、図１に示すスペーサ１を用いて、図２に示すようにバーチップ２とバーチップ２との間にこのスペーサ１を挟んでスパッタ処理を行っている。

このようなスペーサ１としては、スパッタ処理によってスペーサ１にも薄膜が形成されるため、繰り返し使用した場合には堆積した薄膜によって寸法に変化が生じる。このため、堆積した薄膜を定期的に洗浄除去する必要があり、スペーサ１としては洗浄に強いルビーを用いたルビースペーサが用いられている。

また、平滑面となっているバーチップとスペーサとが密着するのを防止するため、下記特許文献１にはスペーサの密着面に溝を形成する技術が記載されている。

特開２００３−１６３４１０号公報

しかしルビースペーサは、製造用治具として多量に必要となるスペーサとしては材料が高価であり、製品価格の上昇要因となっている。そこで、シリコンをダイシングによってスペーサが考えられたが、ダイシングによってスペーサを形成した場合には、バーチップとの接触によって異物が発生して異物の付着による不良の発生が見られた。このため、本発明者等は、図３に示すようにスペーサ１のバーチップと接触する側面１ａに、ダイシングによって平面１ｂと並行する縁部を凸形状としたスペーサを試作した。なお、１ｃはスペーサ１の端面である。

しかし、ダイシングによってシリコンの結晶性が劣化するため、経時的な使用によってスペーサ１の表面からシリコン細片が剥離して異物となり、不良品発生の要因となってしまうという問題がある。また、ダイシングによってスペーサ１を形成する場合には、ブレードがウェハを直線で縦断することになるため、スペーサ１を直線状に配置しなければならなくなるので、図４或いは図５に例示するように、側面長及び平面長の長いスペーサ１では、円形のウェハ３から取得することのできる数が少なくなり、材料効率が低くなる。

本発明の課題は、これらの問題点を解決し、製造が容易で異物の発生が少ないスペーサを実現することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。

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、下記のとおりである。
複数の半導体装置を整列状態で一括処理するために、前記複数の半導体装置間に配置される半導体装置製造用治具において、前記整列状態でバーチップと接触する治具側面に、端面と並行する凸部を形成する。

また、前記治具の製造方法において、ウェハに、前記整列状態でバーチップと接触する治具側面に、治具端面と並行する凸部を有する治具の平面パターンとなるマスクを形成する工程と、前記マスクを利用したドライエッチングによって、前記ウェハから前記治具を形成する工程とを有する。

また、前記治具の製造方法において、ウェハに、前記整列状態でバーチップと接触する治具側面に形成され治具端面と並行する凸部に対応するマスクをストライプ状に前記形成する工程と、前記マスクを利用したエッチングによって、前記凸部を形成する工程と、ダイシングによってウェハを治具の側面パターンに切断分離して、前記ウェハから前記治具を形成する工程とを有する。

また、複数の半導体装置間に治具を配置した整列状態で一括処理する半導体装置の製造方法において、前記治具には、整列状態で前記半導体装置と接触する側面に、端面と並行する凸部が形成されており、複数の半導体装置が形成された半導体ウェハを分割して、複数の半導体素子が横方向に連続するバーチップとする工程と、前記凸部を半導体装置と接触させた状態で前記バーチップの間に前記治具を挟んで、複数のバーチップと治具とを交互に整列させる工程と、この整列配置されたバーチップ及び治具を処理用治具に固定した状態で、半導体装置の端面に処理を行なう工程とを有する。

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、下記のとおりである。
（１）本発明によれば、半導体基板からスペーサを形成することができるので、材料コストを低減させることができるという効果がある。
（２）本発明によれば、バーチップと接触する側面をエッチングによって加工するので、表面の荒れが少なく、部品清浄度も向上するという効果がある。
（３）本発明によれば、簡単なマスク或いはステッパショットを用いるので、マスクに要するコストが低減するという効果がある。
（４）本発明によれば、簡単なマスク或いはステッパショットによって、種々のサイズのスペーサに対応できるので、必要なマスクの数を削減することができるという効果がある。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図６は、本発明の一実施の形態である半導体装置製造用の治具であるスペーサ１を示す平面図であり、図７は、図６に示すスペーサ１とバーチップ２との整列状態を示す平面図である。

本実施の形態のスペーサ１は、シリコンを用いて側面１ａの端面１ｃ近傍に端面１ｃと並行させて凸部を形成してある。なお、ここでは、スペーサ１の向きにかかわらず、スペーサ１が整列状態でバーチップ２と接触する面を側面１ａとし、バーチップ２の処理面と並行する面を平面１ｂとし、側面１ａ及び平面１ｂと直行する面を端面１ｃとする。側面１ａ及び平面１ｂの長さは、バーチップ２の長さと合わせてあり、側面１ａの幅はバーチップ２の幅と合わせてある。平面１ｂの幅については、スパッタ処理に影響を与えない或いは強度上の問題が生じない範囲で、幅を狭めることによって、スパッタ処理の成膜範囲内に多数のバーチップ２を整列状態とすることができる。

このスペーサ１を用いたスパッタ処理では、劈開によって出射面を露出させた複数の半導体レーザ素子（素子間の境界を図７では破線にて示す）が横方向に連続したバーチップ２の間にスペーサ１を挟んで、複数のバーチップ２を並列に整列させた状態で行われる。

続いて、このスペーサの製造方法について、図８乃至図１２を用いて工程毎に説明する。本実施の形態のスペーサ１は、ブレードを用いたダイシングではなく、ホトリソグラフィ技術により形成したマスクを用いエッチングによって形成する。

図８及び図９は、ウェハ３にスペーサ１のパターンを配置した例を示しており、各スペーサ１を直線状に配置する必要が無いために、スペーサ１の位置をずらすことによりウェハ３のスペースを有効に利用して、ウェハ３当りのスペーサ１取得数を増加させることができる。本実施の形態では、ウェハにスペーサ１の平面パターン１ｂを配置し、使用するウェハ３の厚さがスペーサ１側面１ｂの幅とほぼ等しくなる。

先ず、図１０に示すように、４００μｍ厚のウェハ３の裏面及び表面に１μｍ程度の熱酸化膜４，５を形成し、ウェハ３表面の熱酸化膜５上に銅及びシリコンを含有させたアルミニュウム膜６を１μｍ程度堆積させる。熱酸化膜５はアルミニュウム膜６とウェハ３のシリコンとが接触するのを防止する。続いて、アルミニュウム膜６上に、全面に塗布したホトレジストを、図８或いは図９に示すパターンで、ホトリソグラフィにより加工したレジストマスク７を形成する。このレジストマスク７を用いたドライエッチングにより、アルミニュウム膜６及び熱酸化膜５をパターニングした後に、ガラス等の光透過性の支持基板８にＵＶテープ９を介して、ウェハ３を接着する。

次に、レジストマスク７をアッシングにより除去して、図１１に示すように、パターニングしたアルミニュウム膜６及び熱酸化膜５をマスクとしてウェハ３をドライエッチングする。裏面の熱酸化膜４はこのドライエッチングのエッチングストッパとして機能する。

次に、ウェハ３を完全にパターニングした後に、図１２に示すように、熱酸化膜４をドライエッチングして、ウェハ３に配置されたスペーサ１を個別に分離する。この状態で個片化された夫々のスペーサ１はＵＶテープ９によって支持基板８に固定されている。

この後、裏面から紫外線を照射して支持基板８からスペーサ１を剥離させると、図６に示すスペーサ１となる。なお、支持基板８としては、加熱によって剥離する接着剤を塗布した耐熱性の樹脂テープ或いは加熱によって剥離する接着剤を塗布したシリコン基板等を用いてもよい。

また、本実施の形態では、図１３に示すレチクル１０を使用して前記ホトレジストの露光を行ない、図１４に示すように、レチクル１０のパターンを順次露光させることによって図８或いは図９に示すパターンを露光させる。このレチクル１０はスペーサ１平面１ｂの長さ方向及び幅方向に隣接するスペーサ１について、夫々の中間から中間までのパターンになっている。このため、このレチクル１０では、露光のステップを変えることによって、図１５に示すようにスペーサ１の平面１ｂの長さ及び幅を変えたパターンを同一レチクル１０によって露光させることが可能である。

また、前記凸部は、前述の説明ではスペーサ１側面１ａの両方の面に形成したが、どちらか一方の面のみに形成することも可能であり、端面１ｃ近傍以外に中央部分に設けることも可能であり、その数も端面１ｃ近傍の２個所に限定されるものではない。

続いて前述したスペーサ１を用いた半導体レーザ装置の製造方法について、図１６乃至図２５を用いて工程ごとに説明する。
先ず、図１６に示すように、複数の半導体レーザ素子を形成したウェハ３を劈開によって分割し、所定数の半導体レーザ素子が縦横に配置されたウェハ片３ａとする。図１６中の部分拡大に示すように、ウェハ片３ａには、半導体レーザ素子の出射面に沿って半導体レーザ素子の列ごとに、劈開によって個片分離を行なうために、ダイヤモンドカッター等によりスクライブポイント１１を形成してある。

このウェハ片３ａは、図１７に示すように、粘着テープ１２に接着した状態で劈開用のブレード１３に押し当てられて機械的な曲げ応力が加えられ、スクライブポイント１１を起点とした劈開により個々のバーチップ２に切断分離される。図１８はバーチップ２を示す斜視図である。バーチップ２には、個々の半導体レーザ素子に分離するためのスクライブライン１４がダイヤモンドカッター等により形成されている。

このバーチップ２は、図１９に示すように、バー整列治具１５を用いて、図１９中の部分拡大に示すように、バーチップ２の間にスペーサ１を挟んで、複数のバーチップ２とスペーサ１とを交互に整列させる。整列配置されたバーチップ２及びスペーサ１は図２０に示すようにスパッタ処理用のクランプ治具１６に固定された状態で、半導体レーザ素子の出射端面にスパッタ処理による保護膜を形成する。

保護膜形成が終了したバーチップ２は、図２１に示すように、リングフレーム１７に固定された粘着シート１８に整列固定されて、ウェハ片３ａには、半導体レーザ素子の出射面に沿って半導体レーザ素子の列ごとに、劈開によって個片分離を行なうために、カッターヘッド１９に取り付けられたダイヤモンドカッター２０等により、図２１中の部分拡大に示すように、個々の半導体レーザ素子ごとにスクライブポイント２１を形成する。

このバーチップ２は、図２２に示すように、粘着シート１８に接着した状態で劈開用のブレーキングローラ２２に押し当てられて機械的な曲げ応力が加えられ、スクライブポイント２１を起点とした劈開により個々の半導体レーザチップ２３に切断分離される。切断により個片化された半導体レーザチップ２３は、リングフレーム１７に固定したシート１８の粘着力によってウェハ３時の配列状態を保っている。

個片化された半導体レーザチップ２３が粘着されたシート１８は、図２３に示すように、周縁をテープクランパ２４によって押圧して拡張ステージ２５の拡張リング２６に固定する。シート１８が固定された拡張リング２６は、図２４に示すように、拡張リング２６の拡張により半導体レーザチップ２３間に間隙を設けた状態でＸＹテーブル２７に駆動されてＸＹ方向に移動し、所定の半導体レーザチップ取得位置に半導体レーザチップ２３を移動させ、突き上げユニット２８のニードル２９によって半導体レーザチップ２３をシート１８から突き上げて半導体レーザチップ２３をシート１８から剥離させ、吸着コレット３０に半導体レーザチップ２３を吸着させる。

そして、半導体レーザチップ２３を吸着した吸着コレット３０は、図２５に示すように隣接するチップトレイ３１上に移動し、半導体レーザチップ２３をチップトレイ３１に収容する。この後、チップトレイ３１に収容した状態で半導体レーザチップ２３の外観検査等を行ないレーザチップ２３の選別を行なうが、本実施の形態の半導体レーザ装置の製造では、スペーサ１からの異物の発生を防止することができるので、不良品の発生を低減させることができる。

図２６或いは図２７に示すのは、本発明の他の実施の形態であるスペーサを示す斜視図である。本実施の形態のスペーサ１は、シリコンを用いて側面１ａの端面１ｃ近傍に端面１ｃと並行させて凸部を形成してある。ここで、前記凸部は、前述の実施の形態と同様にスペーサ１側面１ａの両方の面或いは一方の面に形成することが可能である。

なお、ここでは、スペーサ１の向きにかかわらず、スペーサ１が整列状態でバーチップ２と接触する面を側面１ａとし、バーチップ２の処理面と並行する面を平面１ｂとし、側面１ａ及び平面１ｂと直行する面を端面１ｃとし、側面１ａ及び平面１ｂの長さは、バーチップ２の長さと合わせてあり、側面１ａの幅はバーチップ２の幅と合わせてある。平面１ｂの幅については、スパッタ処理に影響を与えない或いは強度上の問題が生じない範囲で、幅を狭めることによって、スパッタ処理の成膜範囲内に多数のバーチップ２を整列状態とすることができる。

本実施の形態のスペーサでは、前述した実施の形態とは異なり、ウェハ３にスペーサ１の側面パターンを配置し、使用するウェハ３の厚さがスペーサ１平面１ｂの幅とほぼ等しくなる。また、本実施の形態のスペーサ１は、ウエットエッチングとブレードを用いたダイシングによって形成する。

図２７に示すスペーサの製造方法について、図２８及び図３３を用いて説明する。

先ず、表面に１μｍ程度の熱酸化膜３２を形成した５５０μｍ厚のウェハ３の全面にホトレジストを塗布し、図２８に示すストライプ状のパターンで露光させて現像処理を行ない、図２９に示すようにレジストマスク３３を形成する。このパターン形成のための露光では、露光パターンを単純化することにより、マスク或いはレチクルを使用せずにステッパショット３４の平行移動によって露光が可能となっている。

次に、図３０に示すように、このレジストマスク３３を用いたウエットエッチングにより、ウェハ３表面の熱酸化膜３２をパターニングした後にレジストマスク３３を除去し、ウェハ３の裏面研削を行ない、研削した裏面はスピンエッチングによって平滑化する。続いて、図３１に示すように、ウェハ３表面の熱酸化膜３２をマスクとしたウエットエッチングを行ないウェハ３のシリコンを所定の深さ例えば３０μｍ程度エッチング除去した後に、熱酸化膜３２を除去する。

次に、図３１に縦断面図を図３２に平面図を示すように、ウェハ３をダイシングテープ３５に固定した状態で、図中に破線にて示すように、ブレードを用いたダイシングによってスペーサ１の側面パターンに切断分離すると、個片化されて図６に示すスペーサ１となる。

本実施の形態の製造方法によれば、バーチップ２と接触するスペーサ１側面１ａは、ウエットエッチングによって形成されるため、異物の発生が抑制され、側面１ａの結晶性も良好に保つことができる。バーチップ２と接触しないスペーサ１平面１ｂ及び端面１ｃは、ダイシングによって形成されるため、加工が容易となる。また、スペーサ１のサイズとしては、露光時のステッパショット３４の配列とダイシングの間隔によって、自由に設定することが可能である。

以上、本発明を、前記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において種々変更可能であることは勿論である。

従来のスペーサを示す斜視図である。 従来のスペーサの、バーチップとの整列状態を示す斜視図である。 本発明者等が試作したスペーサを示す斜視図である。 図３に示すスペーサのウェハ配置の例を示す平面図である。 図３に示すスペーサのウェハ配置の例を示す平面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置製造用の治具であるスペーサを示す平面図である。 図６に示すスペーサとバーチップとの整列状態を示す平面図である。 ウェハにスペーサのパターンを配置した例を示す平面図である。 ウェハにスペーサのパターンを配置した例を示す平面図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサの製造に用いるレチクルを示す平面図である。 図１３に示すレチクルを用いた露光パターンを示す平面図である。 図１３に示すレチクルを用いた露光パターンを示す平面図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置のバーチップを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す斜視図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す正面図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す正面図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す正面図である。 本発明の一実施の形態であるスペーサを用いた半導体レーザ装置の製造方法を工程ごとに示す正面図である。 本発明の他の実施の形態であるスペーサを示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態であるスペーサを示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す平面図である。 本発明の他の実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。 本発明の他の実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。 本発明の他の実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。 本発明の他の実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す縦断面図である。 本発明の他の実施の形態であるスペーサの製造方法を工程ごとに示す平面図である。

符号の説明

１…スペーサ、１ａ…側面、１ｂ…平面、１ｃ…端面、２…バーチップ、３…ウェハ、３ａ…ウェハ片、４，５…熱酸化膜、６…アルミニュウム膜、７…レジストマスク、８…支持基板、９…ＵＶテープ、１０…レチクル、１１，２１…スクライブポイント、１２…粘着テープ、１３…ブレード、１４…スクライブライン、１５…整列治具、１６…クランプ治具、１７…リングフレーム、１８…粘着シート、１９…カッターヘッド、２０…ダイヤモンドカッター、２２…ブレーキングローラ、２３…半導体レーザチップ、２４…テープクランパ、２５…拡張ステージ、２６…拡張リング、２７…ＸＹテーブル、２８…突き上げユニット、２９…ニードル、３０…吸着コレット、３１…チップトレイ、３２…熱酸化膜、３３…レジストマスク、３４…ステッパショット、３５…ダイシングテープ。

Claims (5)

1. 複数の半導体装置を整列状態で一括処理するために、前記複数の半導体装置間に配置される半導体装置製造用治具において、
   前記整列状態でバーチップと接触する治具側面に、端面と並行する凸部を形成したことを特徴とする半導体装置製造用治具。
2. 前記治具が、半導体レーザ素子を複数形成したバーチップの間に配置されるスペーサとして用いられることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置製造用治具。
3. 複数の半導体装置を整列状態で一括処理するために、前記複数の半導体装置間に配置される半導体装置製造用治具の製造方法において、
   ウェハに、前記整列状態でバーチップと接触する治具側面に、治具端面と並行する凸部を有する治具の平面パターンとなるマスクを形成する工程と、
   前記マスクを利用したドライエッチングによって、前記ウェハから前記治具を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置製造用治具の製造方法。
4. 複数の半導体装置を整列状態で一括処理するために、前記複数の半導体装置間に配置される半導体装置製造用治具の製造方法において、
   ウェハに、前記整列状態でバーチップと接触する治具側面に形成され治具端面と並行する凸部に対応するマスクをストライプ状に形成する工程と、
   前記マスクを利用したエッチングによって、前記凸部を形成する工程と、
   ダイシングによってウェハを治具の側面パターンに切断分離して、前記ウェハから前記治具を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置製造用治具の製造方法。
5. 複数の半導体装置間に治具を配置した整列状態で一括処理する半導体装置の製造方法において、
   前記治具には、整列状態で前記半導体装置と接触する側面に、端面と並行する凸部が形成されており、
   複数の半導体装置が形成された半導体ウェハを分割して、複数の半導体素子が横方向に連続するバーチップとする工程と、
   前記凸部を半導体装置と接触させた状態で前記バーチップの間に前記治具を挟んで、複数のバーチップと治具とを交互に整列させる工程と、
   この整列配置されたバーチップ及び治具を処理用治具に固定した状態で、半導体装置の端面に処理を行なう工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
   

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