JP2010093187A - Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体集積回路装置の製造方法に関し、特に、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子(CCD:Charge Coupled Device)や薄膜磁気ヘッドなどのマイクロデバイスを製造する際に行なわれる半導体集積回路装置のダイシング方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and in particular, a semiconductor integrated circuit device that is used when manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, a liquid crystal display element, an image pickup element (CCD: Charge Coupled Device) or a thin film magnetic head. The present invention relates to a dicing method.
従来、半導体基板上に形成された半導体集積回路をダイシングし、一つ一つの半導体チップに加工する方法として、ブレードを使ったブレードダイシング法が一般的であった。しかし、この方法は、半導体基板に機械的ストレスをかけるため、半導体素子保護用のガラスコート膜にクラックが入る可能性があった。また、ブレードから切りくずが出るため、それが半導体素子に付着して異物となり、歩留まりの低下を招いていた。さらに、切断時の摩擦に伴う熱が発生し、製品に影響を与える可能性があるため、切削点に水を供給しながらダイシングする必要があった。この切削水は、半導体集積回路の電極面に進入する場合があり、不良の原因になっていた。このように、ブレードダイシングには、半導体集積回路装置の不良の原因となる要素が多かった。 Conventionally, a blade dicing method using a blade is generally used as a method of dicing a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor substrate to process each semiconductor chip. However, since this method applies mechanical stress to the semiconductor substrate, there is a possibility that the glass coat film for protecting the semiconductor element may crack. In addition, since chips come out from the blade, they adhere to the semiconductor element and become foreign matter, leading to a decrease in yield. Furthermore, since heat is generated due to friction at the time of cutting, which may affect the product, it was necessary to perform dicing while supplying water to the cutting point. This cutting water may enter the electrode surface of the semiconductor integrated circuit, causing a defect. As described above, blade dicing has many elements that cause defects in the semiconductor integrated circuit device.
近年、半導体基板を透過する波長のレーザを使ったレーザダイシングが普及し始めてきた。この方法は、半導体基板のダイシングライン上をレーザ照射しながらスキャンしていく方法で、ステルスダイシングと呼ばれる。レーザは、半導体基板のシリコン結晶内部に焦点を結ぶように集光されている。シリコンが融解および冷却されて、結晶からアモルファス構造に変化するのは基板内部のみであるため、表層部へのダメージがない。また、局所的なアモルファス化に伴う体積膨張により、強力な圧縮応力が発生する。そのアモルファス層の上下端には、非常に強力な引張応力が集中しているため、半導体基板に外的応力を負荷することにより容易に割断できる。この方法は、ブレードダイシング法に比べると、切りくずが出ない点や切削水が不要である点で有利である。しかし、ダイシングライン上に微細パターンがあった場合、チッピングして異物が発生する可能性は残っていた。 In recent years, laser dicing using a laser having a wavelength that passes through a semiconductor substrate has begun to spread. This method is a method of scanning a dicing line of a semiconductor substrate while irradiating a laser, and is called stealth dicing. The laser is focused so as to focus on the inside of the silicon crystal of the semiconductor substrate. Since silicon is melted and cooled and the crystal changes into an amorphous structure only inside the substrate, there is no damage to the surface layer. Further, a strong compressive stress is generated due to volume expansion accompanying local amorphization. Since very strong tensile stress is concentrated at the upper and lower ends of the amorphous layer, it can be easily cleaved by applying external stress to the semiconductor substrate. Compared with the blade dicing method, this method is advantageous in that no chips are generated and that no cutting water is required. However, when there is a fine pattern on the dicing line, there remains a possibility that foreign matters are generated by chipping.
そこで、あらかじめダイシングライン上の微細パターンを除去しておく必要がある。半導体基板を透過しない波長のレーザで半導体基板の表面をスキャンして、異物の元になるTEG(Test Element Group)パターンなどを除去する。その後、半導体基板を透過する波長のレーザを、ダイシングライン上の半導体基板の内部に照射して割断する。この方法は、2重レーザダイシングと呼ばれている。 Therefore, it is necessary to remove the fine pattern on the dicing line in advance. The surface of the semiconductor substrate is scanned with a laser having a wavelength that does not pass through the semiconductor substrate to remove a TEG (Test Element Group) pattern or the like that is a source of foreign matter. Thereafter, a laser having a wavelength that transmits the semiconductor substrate is irradiated to the inside of the semiconductor substrate on the dicing line to cleave. This method is called double laser dicing.
図12は、2重レーザダイシングにより半導体基板を割断する方法を説明する断面図である。図12(A)は、スクライブ領域Sに存在するTEGなどの微細パターンを除去せずに、レーザ照射を行なった場合を比較のために示した図である。図12(A)に示すように、半導体基板11を割断する際、ダイシングライン14上にTEG13などの微細パターンが残っていると、チッピングして小さな異物となる。その異物が半導体集積回路12に付着するとショートなどの原因となり、チップは不良品となる。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a method of cleaving a semiconductor substrate by double laser dicing. FIG. 12A is a diagram showing, for comparison, a case where laser irradiation is performed without removing a fine pattern such as TEG present in the scribe region S. FIG. As shown in FIG. 12A, when the
図12(B)に示すように、2重レーザダイシングでは、ステルスダイシングを用いたレーザ照射を行なう前に、半導体基板11の表面に第1のレーザ照射を行なっている。そして、スクライブ領域Sに存在するTEG13などの微細パターンを除去している。
As shown in FIG. 12B, in the double laser dicing, the first laser irradiation is performed on the surface of the
また、ダイシングライン上の微細パターンをブレードで除去後、ステルスダイシングを施す、半導体集積回路装置の製造方法を開示した先行文献として、特許文献1がある。特許文献1に開示された方法においては、ダイシングライン上に形成されたTEGなどを、回転するブレードで除去する。その後、ダイシングライン上の半導体基板の内部にレーザを照射している。
2重レーザダイシングにおいては、図12(B)に示すように、第1のレーザ照射はアブレーションであるため,微細パターンを取り除いた後の基板表面には、微細なクラック16が発生している。この微細なクラック16は、半導体基板11を割断する際に半導体集積回路12に伸展してしまう場合がある。それを防止するために、微細なクラック16と半導体集積回路12との間に溝15を形成する必要がある。この溝15を形成することにより、クラックの伸展方向は基板の内部方向へ変わるため、割断の際にクラックが半導体集積回路12に伸展することを防ぐことができる。
In double laser dicing, as shown in FIG. 12B, since the first laser irradiation is ablation,
2重レーザダイシングは、このように1回のダイシングのために3回のレーザ照射が必要となる。仮に、スクライブ領域SのTEG13を回避して、ジグザグにレーザを照射する場合には、複雑なステージの制御が必要となるとともに、照射時間が長くなり、スループットの低下の原因となる。また、基板の表面に対してなされる第1のレーザ照射は、TEGなどをアブレーションによって除去しているため、表面から飛散した物質が異物となる可能性がある。さらに、レーザ照射部の熱によって半導体集積回路装置の特性に影響が及ばないように、半導体集積回路領域とレーザ照射部とは所定の安全間隔を設ける必要があった。そのため、半導体基板一枚から取れる製品の数が減ってしまうという問題があった。
Double laser dicing requires three times of laser irradiation for one dicing as described above. If the
特許文献1に記載された半導体集積回路装置の製造方法においては、ダイシングライン上のTEGを回転するブレードで除去している。この時発生した異物が、半導体集積回路に付着すると、その後のステルスダイシングによりチッピングを防いで割断を行なったとしても、製品の歩留まりを向上させることはできない。
In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device described in
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、異物の発生を低減し、スループットが高く、廉価な半導体集積回路装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an inexpensive method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device with reduced generation of foreign matter, high throughput, and low cost.
本発明に係る半導体集積回路装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体集積回路が形成された半導体基板上にレジストを塗布する。上記レジストが塗布された上記半導体基板上に、上記半導体基板のダイシングラインを含むスクライブ領域に対向する位置に突出部を有するスタンパをプレスする。上記スタンパをプレスする際に、上記レジストを露光および/または加熱する。上記スタンパを剥離して、上記レジストを現像する。上記半導体基板上にパターニングされた上記レジストをマスクとして、上記半導体基板をエッチングする。エッチングされた上記半導体基板上から上記レジストを除去する。上記レジストを除去した上記半導体基板をステージ上に固定する。上記ステージ上に固定された上記半導体基板の内部にレーザの焦点を設定する。上記ステージを移動させて、上記レーザを上記半導体基板のダイシングライン上に照射する。上記レーザを照射された上記半導体基板を割断する。 A manufacturing method of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps. A resist is applied on the semiconductor substrate on which the semiconductor integrated circuit is formed. On the semiconductor substrate coated with the resist, a stamper having a protrusion is pressed at a position facing a scribe region including a dicing line of the semiconductor substrate. When the stamper is pressed, the resist is exposed and / or heated. The stamper is peeled off and the resist is developed. The semiconductor substrate is etched using the resist patterned on the semiconductor substrate as a mask. The resist is removed from the etched semiconductor substrate. The semiconductor substrate from which the resist has been removed is fixed on a stage. A laser focal point is set inside the semiconductor substrate fixed on the stage. The stage is moved to irradiate the laser on the dicing line of the semiconductor substrate. The semiconductor substrate irradiated with the laser is cleaved.
この半導体集積回路装置の製造方法によると、半導体集積回路がレジストに保護された状態で、スクライブ領域のTEGパターンなどをエッチングによって除去している。その状態で、ステルスダイシングを行い、半導体基板の割断を行なっているため、チッピングによる異物の発生を低減することができる。 According to this method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the TEG pattern and the like in the scribe region are removed by etching while the semiconductor integrated circuit is protected by the resist. In this state, since stealth dicing is performed and the semiconductor substrate is cleaved, generation of foreign matters due to chipping can be reduced.
上記半導体集積回路装置の製造方法においては、上記レジストが熱可塑性を有する材料から形成されていてもよい。この場合、上記レジストを加熱して軟化させた状態で、上記スタンパをプレスする。その後、上記レジストを冷却して硬化させた状態で、前記スタンパを剥離する。 In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the resist may be formed of a material having thermoplasticity. In this case, the stamper is pressed while the resist is heated and softened. Thereafter, the stamper is peeled off while the resist is cooled and cured.
上記半導体集積回路装置の製造方法においては、上記レジストが光硬化性を有する材料から形成されていてもよい。この場合、上記スタンパをプレスした状態で、上記レジストに露光して硬化させる。硬化した上記レジストから上記スタンパを剥離して、上記レジストを現像する。 In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the resist may be formed of a photocurable material. In this case, the resist is exposed and cured while the stamper is pressed. The stamper is peeled off from the cured resist, and the resist is developed.
上記半導体集積回路装置の製造方法においては、上記レジストが光硬化性および熱可塑性を有する材料から形成されていてもよい。この場合、上記レジストを加熱して軟化させた状態で、上記スタンパをプレスする。上記スタンパをプレスした状態で、上記レジストに露光して硬化させる。硬化した上記レジストから上記スタンパを剥離して、上記レジストを現像する。 In the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device, the resist may be formed of a material having photocurability and thermoplasticity. In this case, the stamper is pressed while the resist is heated and softened. With the stamper pressed, the resist is exposed and cured. The stamper is peeled off from the cured resist, and the resist is developed.
上記半導体集積回路装置の製造方法においては、上記半導体基板上の上記スクライブ領域にダミーパターンを形成することにより、パターン密度を均一化してもよい。さらに、上記スタンパを上記半導体基板上にプレスする際の最適圧力を、上記パターン密度を計算して制御するようにしてもよい。上記パターン密度を計算する際、パターンの面積とパターンエッジの線積分とをファクターとして含むようにしてもよい。 In the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device, the pattern density may be made uniform by forming a dummy pattern in the scribe region on the semiconductor substrate. Furthermore, the optimum pressure when pressing the stamper on the semiconductor substrate may be controlled by calculating the pattern density. When calculating the pattern density, the area of the pattern and the line integral of the pattern edge may be included as factors.
上記半導体基板の外周部にダミーショットを配して、上記半導体集積回路が全面に形成された上記半導体基板において、上記スタンパをプレスする工程は、上記半導体基板よりも小さいスタンパを、上記半導体集積回路が形成された位置に対応するように、プレスする位置を順次ずらしながら、上記半導体基板全面にプレスするようにしてもよい。上記半導体基板をエッチングする工程において、等方性エッチングを行なってもよい。 In the semiconductor substrate in which a dummy shot is arranged on the outer peripheral portion of the semiconductor substrate and the semiconductor integrated circuit is formed on the entire surface, the step of pressing the stamper includes the step of pressing a stamper smaller than the semiconductor substrate. It is also possible to press the entire surface of the semiconductor substrate while sequentially shifting the pressing position so as to correspond to the position where the is formed. In the step of etching the semiconductor substrate, isotropic etching may be performed.
本発明によると、異物の発生を低減し、スループットが高く、廉価な半導体集積回路装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device with reduced generation of foreign matter, high throughput, and low cost.
半導体集積回路装置の製造方法の実施の一形態
半導体集積回路装置の製造方法は、まず、シリコンウエハなどの半導体基板上に回路を集積した複数個の半導体集積回路を形成する。次に、シリコンウエハを個々の半導体集積回路装置に分割するダイシングを行なう。分割された個々の半導体集積回路装置を、基材にダイボンドすることにより、基材に設けられる外部端子と電気的に接続する。その後、半導体集積回路装置を樹脂などで封止することにより、半導体パッケージとして組立てられる。本発明は、特に、個々の半導体集積回路装置に分割するダイシング方法に関する発明である。
One Embodiment of Manufacturing Method of Semiconductor Integrated Circuit Device In a manufacturing method of a semiconductor integrated circuit device, first, a plurality of semiconductor integrated circuits in which circuits are integrated on a semiconductor substrate such as a silicon wafer are formed. Next, dicing is performed to divide the silicon wafer into individual semiconductor integrated circuit devices. Each of the divided semiconductor integrated circuit devices is electrically connected to an external terminal provided on the base material by die-bonding to the base material. Thereafter, the semiconductor integrated circuit device is sealed with resin or the like to be assembled as a semiconductor package. The present invention particularly relates to a dicing method for dividing the semiconductor integrated circuit device into individual semiconductor integrated circuit devices.
以下、この発明に基づいた実施の形態における半導体基板のダイシング方法について、図を参照しながら説明する。 A semiconductor substrate dicing method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1
図1は、本発明の実施の形態1に係る、ナノインプリント法を用いて半導体基板上のレジストに開口部を設ける方法を示した断面図である。まず、図1(A)に示すように、半導体基板11の上部に半導体集積回路12が形成されている半導体装置10を準備する。互いに隣接する半導体集積回路12の間に形成されているスクライブ領域Sには、プロセスモニタ用のTEG13などの微細パターンが設けられている。TEGとは、半導体基板プロセスに含まれる各プロセス用の評価用回路である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of providing an opening in a resist on a semiconductor substrate using a nanoimprint method according to
半導体装置10の上部の全面にレジスト20を塗布する。レジスト20は、ポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性を有する材料やエポキシ系樹脂などの光硬化性を有する材料などが使用できる。スタンパ30を半導体装置10と対向するように配置する。スタンパ30は、半導体装置10のスクライブ領域Sに対応する位置に凸部を、半導体集積回路12に対応する位置に凹部を有している。スタンパ30としては、Si基板またはSiO2/Si基板のSiO2層にパターンを形成されたものや、透明な石英基板にパターンが形成されたものなどが使用できる。
A resist 20 is applied to the entire upper surface of the
次に図1(B)に示すように、レジスト20の上面にスタンパ30をプレスする。レジスト20に熱可塑性を有する材料を使用する場合には、レジスト20を加熱して軟化させた状態で、スタンパ30をプレスする。その後、レジスト20を冷却して硬化させた状態で、スタンパ30を剥離することにより、レジスト20にパターンを形成する。この方法は、熱サイクルナノインプリントと呼ばれ、大面積のレジスト20に10nmオーダの構造を形成することもできる。
Next, as shown in FIG. 1B, a
また、レジスト20に光硬化性を有する材料を使用する場合には、低粘性のレジスト20にスタンパ30をプレスした状態で、レジスト20を紫外光などにより露光して硬化させた後、スタンパ30を剥離することにより、レジスト20を現像する。この場合には、スタンパ30は光透過性であることが必要であるので、透明な石英基板などが用いられる。この方法は光ナノインプリントと呼ばれ、インプリントで行なうため、光の回折の影響を受けず、スタンパ30のパターンが高精度に転写できる。レジスト20は、メタクリル酸メチル樹脂(PMMA)などの光硬化性および熱可塑性を有する材料から形成されていてもよい。この場合には、レジスト20を加熱して軟化させた状態で、スタンパ30をプレスする。その状態で、レジスト20を露光して硬化させた後、スタンパ30を剥離することにより、レジスト20を現像する。
Further, when using a photo-curing material for the resist 20, the
ナノインプリント法の詳細については、たとえば、「表面科学Vol.25,No.10,pp628−634,2004の、特集『マイクロ・ナノ加工技術の最前線』」(以下、「参考文献A」と記す)に記載されている。 For details of the nanoimprint method, for example, “Special feature“ Frontier of Micro / Nano Processing Technology ”of Surface Science Vol. 25, No. 10, pp 628-634, 2004” (hereinafter referred to as “Reference A”). It is described in.
次に図1(C)に示すように、パターンが形成されたレジスト20をマスクとして、半導体装置10にエッチングを行なう。エッチングは、ドライエッチングまたはウエットエッチングのどちらで行なってもよい。レジスト20に覆われた半導体集積回路12は残存するが、レジスト20に覆われていないスクライブ領域Sに存在するTEG13などの微細パターンは除去されて開口部Kが形成される。このエッチングは、等方性エッチングを行なってもよい。等方性エッチングを行なうと、微細パターンの下部もエッチングすることができるため、スクライブ領域Sに存在する微細パターンの除去を十分に行なうことができる。エッチングの後、レジスト20を溶剤などで除去する。
Next, as shown in FIG. 1C, the
本発明の実施の形態1において、たとえば、上記参考文献Aに記載されているナノインプリント装置が使用できる。図2は、本発明の実施の形態1に係る、ナノインプリント装置の構造を示す模式図である。図2(A)に示すように、ナノインプリント装置200は、上方から順に、光ファイバ209、レンズ201、サファイア窓208、スタンパ202、基板保持部205、ベースプレート207、ロードセル210、ボールねじ211、ステッピングモータ212、ガイドポール213などから構成されている。基板保持部205は、レジストが塗布された基板203を支える弾性体204、ピン206などから構成されている。
In
図2(B)は、光照射部220の拡大図である。図2(B)に示すように、基板203と弾性体204との間に、テフロン(登録商標)シート214が配置されている。このナノインプリント装置200は、光ナノインプリントおよび熱サイクルナノインプリントの両方を行なうことができる。レジストに光硬化樹脂を用いる場合には、上方のサファイア窓208を通して、紫外光を照射して硬化させる。レジストに熱可塑性樹脂を用いる場合には、基板保持部205の下のヒーターを加熱することにより行なう。スタンパ202は、サファイア窓208に取り付けられ、レジストが塗布された基板203が上方に移動することによって、スタンパ202によるプレスが行なわれる。
FIG. 2B is an enlarged view of the
スタンパ202と基板203との接触時に樹脂内に大気中の泡が取り込まれ、パターンが劣化する恐れがあるので、インプリント時には真空雰囲気中で行なえるようになっている。インプリント時の荷重はロードセル210により測定している。紫外光光源には、高圧水銀ランプが用いられている。この光源の波長は300nm〜400nmで。光ファイバ209のガイドを通じて1cm2の範囲に照射することができる。
When the
図3は、本発明の実施の形態1に係る、ステルスダイシングにより半導体基板にレーザスキャンを行なっている状態を示す模式図である。ステルスダイシングを用いたレーザ照射は、半導体基板をステージ上に固定して行なう。ステージ上に固定された半導体基板の内部にレーザの焦点300を設定する。ステージを移動させて、レーザを半導体装置10のダイシングライン上に照射する。レーザを照射された半導体基板を割断することにより、個々の半導体集積回路装置(半導体チップ)への分割を行なう。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state where laser scanning is performed on the semiconductor substrate by stealth dicing according to the first embodiment of the present invention. Laser irradiation using stealth dicing is performed with the semiconductor substrate fixed on a stage. A
図3に示すように、半導体基板の内部の焦点300でのみ非線形吸収効果が発生するようにするため、半導体装置10の表面や裏面にダメージを与えることがない。ダイシングパターンに応じてレーザビームと半導体基板の相対位置をステージなどの移動機構によって高速スキャンすることにより、ダイシング加工を実現している。
As shown in FIG. 3, since the nonlinear absorption effect is generated only at the
図4は、本発明の実施の形態1に係る、ステルスダイシングにより半導体基板を割断する方法を説明する断面図である。図4(A)は、スクライブ領域Sに存在するTEGなどの微細パターンを除去せずに、レーザ照射を行なった場合を本発明の実施の形態との比較のために示した図である。図4(A)に示すように、半導体基板11を割断する際、ダイシングライン14上にTEG13などの微細パターンが残っていると、チッピングして小さな異物となる。その異物が半導体集積回路12に付着するとショートなどの原因となり、チップは不良品となる。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for cleaving a semiconductor substrate by stealth dicing according to
図4(B)は本発明の実施の形態を示した図であり、ステルスダイシングを用いたレーザ照射を行なう前にエッチングを行なって、スクライブ領域Sに存在するTEGなどの微細パターンを除去した図である。図4(B)に示すように、ダイシングライン14上にチッピングの原因となる微細パターンが存在しないため、異物の発生を防いで半導体基板11の割断を行なうことができる。そのため、製品の歩留まりの向上を図ることができる。
FIG. 4B is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which etching is performed before laser irradiation using stealth dicing to remove a fine pattern such as TEG present in the scribe region S. It is. As shown in FIG. 4B, since there is no fine pattern that causes chipping on the dicing
2重レーザダイシングは、前述のように1回のダイシングのために3回のレーザ照射が必要となるため、レーザ照射時間が長くなる。ナノインプリント法を用いると、半導体装置10に対応するスタンパ30を1回プレスすればよいので、スループットの大幅な向上を図ることができる。
In double laser dicing, as described above, three times of laser irradiation are required for one dicing, so that the laser irradiation time becomes longer. When the nanoimprint method is used, the
図5は、本発明の実施の形態1に係る、半導体基板を割断する方法を示した図である。ステルスダイシングによりダイシングライン上にアモルファス層が形成された半導体装置10を、上部に円弧形状を有する割断用型40に押し付けることにより割断して、個々のチップ状半導体集積回路装置を得る。
FIG. 5 is a diagram showing a method for cleaving a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention. The
図6は、半導体基板上に形成される半導体集積回路の分布を示した平面図である。図中の一マスが、一つの半導体集積回路を示している。図6(A)は、半導体基板上の半導体集積回路の分布が対称性を有している状態を示した平面図である。図6(A)に示すように、半導体基板上に半導体集積回路が対称的に配置されている場合には、半導体基板上のレジストにスタンパ30をプレスする際の押圧力分布を均一にすることができる。しかし、この場合、図中の斜線で示した8ヶの半導体集積回路装置に欠けが発生するため、正常な半導体集積回路装置は32ヶしかとれない。
FIG. 6 is a plan view showing a distribution of semiconductor integrated circuits formed on the semiconductor substrate. One square in the figure represents one semiconductor integrated circuit. FIG. 6A is a plan view showing a state in which the distribution of the semiconductor integrated circuits on the semiconductor substrate has symmetry. As shown in FIG. 6A, when semiconductor integrated circuits are symmetrically arranged on a semiconductor substrate, the pressing force distribution when pressing the
図6(B)は、半導体基板上の半導体集積回路の分布が対称性を失っている状態を示した平面図である。図6(B)に示すように、半導体基板に対して半導体集積回路の位置をずらすことにより、図6(A)に示した半導体集積回路の配置に比べて、欠けが発生する半導体集積回路装置を2ヶ削減することができる。この結果、半導体集積回路装置の歩留まりを6.25%向上させることができる。そのかわり、半導体基板全体における半導体集積回路の配置の対称性がくずれてしまうため、半導体基板上のレジストにスタンパ30をプレスする際の押圧力分布が不均一になって、スタンパ30が傾いてプレスされる。直径300mmの半導体基板上のレジストにスタンパ30を、0.1ミクロン以下のアライメント精度で均一にプレスするためには、スタンパ30をまっすぐ保持するだけでは不十分である。そこで、以下に述べるダミーショットを利用して半導体基板上のパターン密度の均一化を図る。
FIG. 6B is a plan view showing a state where the distribution of the semiconductor integrated circuit on the semiconductor substrate has lost symmetry. As shown in FIG. 6B, by shifting the position of the semiconductor integrated circuit with respect to the semiconductor substrate, a semiconductor integrated circuit device in which chipping occurs compared to the arrangement of the semiconductor integrated circuit shown in FIG. Can be reduced by two. As a result, the yield of the semiconductor integrated circuit device can be improved by 6.25%. Instead, since the symmetry of the arrangement of the semiconductor integrated circuit in the entire semiconductor substrate is broken, the pressing force distribution when the
図7は、本発明の実施の形態1に係る、ダミーショットを配して、全面に半導体集積回路が形成された半導体基板に、スタンパをプレスする方法を説明する図である。図7(A)中の1マスは、半導体基板に半導体集積回路100のパターンを転写する際のマスクパターンの1ショットに相当する。本実施形態においては、1ショットに、半導体集積回路100が9つ含まれているが、これに限られるものではない。図7(A)に示すように、通常、半導体集積回路100は、半導体基板の外周部を除いた、図中の斜線部で示される範囲に形成される。この場合、半導体基板の外周部に、半導体集積回路100がパターニングされない、空き領域が形成される。この空き領域からは、半導体集積回路装置が得られない。そこで、この空き領域を少なくするため、斜線部の位置を半導体基板の左右上下方向にずらして配置する。つまり、半導体集積回路装置を最も多く形成できるようにするため、左右方向および上下方向に配置をずらして半導体集積回路100を形成する。そのため、半導体基板上のパターンは、左右上下に非対称に形成されることが多く、半導体基板の全面で見ると、パターン密度は不均一となってしまう。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of pressing a stamper on a semiconductor substrate on which a semiconductor integrated circuit is formed on the entire surface by arranging dummy shots according to the first embodiment of the present invention. One square in FIG. 7A corresponds to one shot of the mask pattern when the pattern of the semiconductor integrated
この状態で、スタンパ30を半導体基板上のレジストにプレスすると、押圧力分布が不均一となって、アライメント精度を維持することが難しい。そこで、半導体基板の外周部にダミーショット70を配して、半導体集積回路100が半導体基板の全面に形成されるようにする。この場合、半導体基板の全面においてパターン密度が均一となるため、スタンパ30を半導体基板上のレジストの全面に対し、均一な押圧力でプレスすることができる。
When the
図7(B)に示すように、半導体基板上の全面よりも小さい押圧面を有するスタンパ30を用いて、半導体集積回路100が形成された位置に対応するようにプレスしてもよい。プレスは、スタンパ30と半導体基板との相対的位置を順次ずらしながら、半導体基板の全面にプレスされるように行なう。具体的には、半導体装置10をホルダ50に挿入して保持する。このとき、半導体装置10およびホルダ50のそれぞれの上面の高さは一致させるとともに、側面には隙間が発生しないように保持する。このようにすることにより、ダミーショット70で形成された半導体集積回路100に対応する位置に、押圧力分布を均一にしてスタンパ30をプレスすることができる。この結果、エッチングの効果のばらつきを減らすことができ、ダイシングの際の不良率を低減できる。さらに、半導体基板1枚から得られる半導体集積回路装置の数量も増加して、歩留まりの向上が図れる。
As shown in FIG. 7B, the
図8は、本実施の形態を適用する対象となる、半導体基板にパターンを形成するマスクパターンの一例を示した図である。図8に示すように、マスクパターン60には、半導体集積回路100と、TEG103と、アライメントマーク104と、ダミーパターン105とが形成されている。通常、マスクパターン60のコーナー部にアライメントマーク104を配置するため、コーナー部にTEG103を配置することができず、TEG103の配置の均一性が保てない。図8中の斜線で示したような位置に、ダミーパターン105を配置することにより、マスクパターン内におけるパターン密度を均一化することができる。図9は、本実施の形態を適用する対象となる半導体集積回路100のフロアプランの一例を示した図である。図9に示すように、内部にモジュール領域101が形成され、端部にスクライブ領域102が形成されている。通常、モジュール領域101は、様々なモジュールが存在するため、パターンの配置は不均一となる。図8,9に示したように、パターンの配置が不均一となる場合には、たとえば、本発明者が、特開2005−128395号公報、特開2004−117474号公報、特開2004−259830号公報、特開2002−31882号公報において提案した、パターン密度の評価方法およびダミーパターンの生成方法に関する手法を利用することができる。その結果、スクライブ領域102にダミーパターンを形成することにより、パターン密度の均一化を図ることができる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a mask pattern for forming a pattern on a semiconductor substrate, to which the present embodiment is applied. As shown in FIG. 8, a semiconductor integrated
図10は、本発明の実施の形態1に係る、スタンパを半導体基板上のレジストにプレスする際の最適圧力を説明する図である。図10(A)に示すスタンパ30には、レジスト20に凹部を形成する、スタンパ30の凸部31が4箇所形成されている。一方、図10(B)に示すスタンパ30には、凸部32が2箇所形成されている。スタンパ30をレジスト20にプレスする際にかける力は、凸部が4個の時は、2個の時に比べて2倍の荷重が必要となる。すなわち、スタンパ30をレジスト20にプレスする際にかける力は、パターン密度に比例する。従って、スタンパ30のパターン密度をあらかじめ計算しておくと、最適圧力が事前に設定できる。プレスする際の荷重が、最適圧力に不十分な場合は、レジスト20にパターンを十分に形成することができない。また、最適圧力より過大な荷重の場合は、半導体装置に割れや欠けが発生する。例えば、上記参考文献Aに記載の通り、石英製のスタンパ30をレジスト20へプレスする際のプレス圧は、熱サイクルナノインプリントの場合は5〜10MPa、光ナノインプリントの場合は0.1MPaである。
FIG. 10 is a diagram for explaining the optimum pressure when the stamper is pressed onto the resist on the semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention. The
図11は、本発明の実施の形態1に係る、スタンパを半導体基板上のレジストにプレスする際の最適圧力を説明する図である。図11(A)に示すスタンパ30には、レジスト20に凹部を形成する、スタンパ30の凸部33が4箇所形成されている。一方、図11(C)に示すスタンパ30には、凸部34が2箇所形成されている。この2つのスタンパ30は、レジスト20を凹ませる面積は同じである。ところが、図11(B)に示すように、レジスト20に形成されるパターンエッジ21の数は、図11(D)に示すパターンエッジ22の数の2倍である。レジスト20の粘性や弾性の影響を考慮すると、エッジがどれだけの密度で存在するかに依存して、スタンパ30をレジスト20にプレスする際にかける荷重は変化する。よって、パターンエッジの高さをファクターとして、パターンの面積の線積分を行なって、パターン密度を計算することにより、より最適な圧力を求めることができる。詳しい手法については、たとえば、本発明者が、特開2005−128395号公報、特開2004−117474号公報、特開2004−259830号公報、特開2002−31882号公報において提案した、パターン密度の評価方法およびダミーパターンの生成方法に関する手法を利用することができる。
FIG. 11 is a diagram for explaining the optimum pressure when the stamper is pressed onto the resist on the semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention. The
実施の形態2
本発明において、スクライブ領域Sに開口部Kを形成するように、半導体基板上にレジストをパターニングする方法として、フォトリソグラフィ法などナノインプリント法以外の方法もある。たとえば、フォトリソグラフィ法では、図1に示すスタンパ30の代わりに、パターンをレジスト20上に縮小投影露光することにより行なう。これらの方法により、半導体基板上にパターニングされたレジスト20をマスクとして、エッチングを行なう。その結果、スクライブ領域S上に存在したTEGなどの微細パターンが除去される。
Embodiment 2
In the present invention, as a method of patterning a resist on a semiconductor substrate so as to form the opening K in the scribe region S, there is a method other than the nanoimprint method such as a photolithography method. For example, in the photolithographic method, instead of the
通常、ステルスダイシングによるレーザ照射は、半導体基板の裏面から行なわれる。それは、スクライブ領域SにTEG13などの微細パターンが存在すると、レーザが散乱されるため、焦点300がうまく合わなくなるからである。本発明の実施の形態2における半導体装置10は、レーザ照射の前に、スクライブ領域Sに対応する領域に対応する領域に開口を形成するように、フォトリソグラフィ法によってパターニングされたレジストをマスクとしてエッチングを行なうことにより、スクライブ領域Sの微細パターンを除去している。そのため、レーザ照射を半導体基板の表面から行なっても、設定した焦点300にレーザを照射することによるステルスダイシングを実現することができる。この場合、ステージ上に半導体基板11を固定する際に、半導体集積回路12を上面にしてステージにセットすることができる。半導体集積回路12とステージとを接触させることなく、レーザを照射することができるので、半導体集積回路12に傷や埃などの付着を防ぐことができ、不良品の発生を防ぐことができる。
Usually, laser irradiation by stealth dicing is performed from the back surface of a semiconductor substrate. This is because if a fine pattern such as
本発明の実施の形態2における工程は以下の通りである。半導体集積回路装置のダイシングをする際に、フォトリソグラフィ法によって半導体基板11上にパターニングされたレジスト20をマスクとして、半導体基板11をエッチングする。エッチングされた半導体基板11上からレジスト20を除去する。レジスト20を除去した半導体基板11をステージ上に固定する。ステージ上に固定された半導体基板11の内部にレーザの焦点300を設定する。ステージを移動さて、レーザを半導体基板11のダイシングライン14上に、半導体基板11の表面側から照射する。レーザを照射された半導体基板11を割断する。
The steps in Embodiment 2 of the present invention are as follows. When dicing the semiconductor integrated circuit device, the
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the scope described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 半導体装置、11 半導体基板、12,100 半導体集積回路、13,103 TEG、14 ダイシングライン、15 溝、16 微細なクラック、20 レジスト、21,22 パターンエッジ、30 スタンパ、31,32,33,34 凸部、40 割断用型、50 ホルダ、60 マスクパターン、70 ダミーショット、101 モジュール領域、102 スクライブ領域、104 アライメントマーク、105 ダミーパターン、200 ナノインプリント装置、201 レンズ、202 スタンパ、203 基板、204 弾性体、205 基板保持部、206 ピン、207 ベースプレート、208 サファイア窓、209 光ファイバ、210 ロードセル、212 ステッピングモータ、213 ガイドポール、214 テフロン(登録商標)シート、220 光照射部、300 焦点、K 開口部、S スクライブ領域。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記レジストが塗布された前記半導体基板上に、前記半導体基板のダイシングラインを含むスクライブ領域に対応する位置に突出部を有するスタンパをプレスする工程と、
前記スタンパをプレスする際に、前記レジストを露光および/または加熱する工程と、
前記スタンパを剥離して、前記レジストを現像する工程と、
前記半導体基板上にパターニングされた前記レジストをマスクとして、前記半導体基板をエッチングする工程と、
エッチングされた前記半導体基板上から前記レジストを除去する工程と、
前記レジストを除去した前記半導体基板をステージ上に固定する工程と、
前記ステージ上に固定された前記半導体基板の内部にレーザーの焦点を設定する工程と、
前記ステージを移動させて、前記レーザーを前記半導体基板のダイシングライン上に照射する工程と、
前記レーザーを照射された前記半導体基板を割断する工程と
を備える、半導体集積回路装置の製造方法。 Applying a resist on a semiconductor substrate on which a semiconductor integrated circuit is formed;
Pressing a stamper having a protrusion on the semiconductor substrate coated with the resist at a position corresponding to a scribe region including a dicing line of the semiconductor substrate;
Exposing and / or heating the resist when pressing the stamper;
Peeling the stamper and developing the resist;
Etching the semiconductor substrate using the resist patterned on the semiconductor substrate as a mask;
Removing the resist from the etched semiconductor substrate;
Fixing the semiconductor substrate from which the resist has been removed on a stage;
Setting the focus of the laser inside the semiconductor substrate fixed on the stage;
Moving the stage and irradiating the laser on a dicing line of the semiconductor substrate;
And a step of cleaving the semiconductor substrate irradiated with the laser.
前記レジストを露光および/または加熱する工程は、前記レジストを加熱して軟化させた状態で、前記スタンパをプレスする工程を含み、
前記レジストを現像する工程は、前記レジストを冷却して硬化させた状態で、前記スタンパを剥離する工程を含む
請求項1に記載の半導体集積回路装置の製造方法。 The resist is formed from a thermoplastic material;
The step of exposing and / or heating the resist includes a step of pressing the stamper in a state where the resist is heated and softened.
The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the step of developing the resist includes a step of peeling the stamper in a state where the resist is cooled and cured.
前記レジストを現像する工程は、
前記スタンパをプレスした状態で、前記レジストに露光して硬化させる工程と、
硬化した前記レジストから前記スタンパを剥離して、前記レジストを現像する工程とを含む、請求項1に記載の半導体集積回路装置の製造方法。 The resist is formed of a photocurable material;
The step of developing the resist includes
In a state where the stamper is pressed, the resist is exposed and cured;
2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a step of peeling the stamper from the cured resist and developing the resist.
前記レジストを露光および/または加熱する工程は、
前記レジストを加熱して軟化させた状態で、前記スタンパをプレスする工程を含み、
前記レジストを現像する工程は、
前記スタンパをプレスした状態で、前記レジストに露光して硬化させる工程と、
硬化した前記レジストから前記スタンパを剥離して、前記レジストを現像する工程とを含む、請求項1に記載の半導体集積回路装置の製造方法。 The resist is formed from a material having photocurability and thermoplasticity;
The step of exposing and / or heating the resist comprises:
A step of pressing the stamper while the resist is heated and softened;
The step of developing the resist includes
In a state where the stamper is pressed, the resist is exposed and cured;
2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a step of peeling the stamper from the cured resist and developing the resist.
前記スタンパをプレスする工程は、前記半導体基板表面よりも小さい押圧面を有するスタンパを、前記半導体集積回路が形成された位置に対応するように、プレスする位置を順次ずらしながら、前記半導体基板全面にプレスする工程を含む、
請求項1から7のいずれかに記載の半導体集積回路装置の製造方法。 In the semiconductor substrate in which a dummy shot is arranged on the outer periphery of the semiconductor substrate, and the semiconductor integrated circuit is formed on the entire surface,
In the step of pressing the stamper, the stamper having a pressing surface smaller than the surface of the semiconductor substrate is shifted over the entire surface of the semiconductor substrate while sequentially shifting the pressing position so as to correspond to the position where the semiconductor integrated circuit is formed. Including the step of pressing,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
エッチングされた前記半導体基板上から前記レジストを除去する工程と、
前記レジストを除去した前記半導体基板をステージ上に固定する工程と、
前記ステージ上に固定された前記半導体基板の内部にレーザーの焦点を設定する工程と、
前記ステージを移動させて、前記レーザーを前記半導体基板のダイシングライン上に、前記半導体基板の表面側から照射する工程と、
前記レーザーを照射された前記半導体基板を割断する工程と
を備える、半導体集積回路装置の製造方法。 Etching the semiconductor substrate using a resist patterned on the semiconductor substrate as a mask so as to form an opening in a scribe region on the semiconductor substrate on which the semiconductor integrated circuit is formed;
Removing the resist from the etched semiconductor substrate;
Fixing the semiconductor substrate from which the resist has been removed on a stage;
Setting the focus of the laser inside the semiconductor substrate fixed on the stage;
Irradiating the laser on the dicing line of the semiconductor substrate from the surface side of the semiconductor substrate by moving the stage;
And a step of cleaving the semiconductor substrate irradiated with the laser.
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