JP2011166011A - 半導体チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、半導体ウェハが分断されるときに発生する異物が、半導体チップの表面に拡散することを、低コストで防止することができる半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】切り込み１１を入れた半導体ウェハ１０を、エキスパンドユニット３０のテープ２０上にセットし、該テープをエキスパンドして前記半導体ウェハを分割する半導体ウェハ分割工程を含む半導体チップ１２の製造方法において、
飛散防止対象とする異物１５の大きさと比重が設定されることにより、前記異物に作用する重力加速度により生ずる圧力を下回る空気圧となるように真空度を設定し、該真空度の雰囲気下で前記半導体ウェハ分割工程を行うことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体チップの製造方法に関し、特に、半導体ウェハを分割する半導体ウェハ分割工程を含む半導体チップの製造方法に関する。

従来から、レーザによって半導体ウェハの切断すべき面を規定するために線を刻むステップと、下部及び上部移送バンドの間に半導体ウェハを置くステップと、半導体ウェハを保持した移送バンドを半径の大きい湾曲面を持つ本体の周りで移動させ、刻まれた線で半導体ウェハを切断するのに適合する曲げる力を加えて半導体ウェハを切断するステップとを、真空雰囲気下で行うようにした工程を含む半導体ウェハ一括処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２２３５７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、半導体ウェハの切断の際に生じるウェハ破片等の異物対策がなされていないため、半導体ウェハの切断時に生じる異物が、製品チップとなる半導体ウェハの表面に拡散してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、半導体ウェハが分断されるときに発生する異物が、半導体チップの表面に拡散することを、低コストで防止することができる半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る半導体チップの製造方法は、切り込みを入れた半導体ウェハを、エキスパンドユニットのテープ上にセットし、該テープをエキスパンドして前記半導体ウェハを分割する半導体ウェハ分割工程を含む半導体チップの製造方法において、
飛散防止対象とする異物の大きさと比重が設定されることにより、前記異物に作用する重力加速度により生ずる圧力を下回る空気圧となるように真空度を設定し、該真空度の雰囲気下で前記半導体ウェハ分割工程を行うことを特徴とする。

これにより、異物の飛散を防止するのに必要な真空度を設定できるとともに、必要以上に高真空にすることを防止することができ、必要以上の能力の真空機器を用いることなく、低コストで異物の半導体チップの表面上への飛散を防止することができる。

第２の発明は、第１の発明に係る半導体チップの製造方法において、
前記比重は、前記半導体ウェハの分断部の材質の比重の値を用いることを特徴とする。

これにより、半導体ウェハの分断箇所から発生する破片が、半導体チップの表面へ飛散するのを防止するのに適切な真空度を設定することができる。また、分断部のみ別物質を利用した半導体ウェハを用いた場合であっても、適切な真空度の設定を行うことができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明に係る半導体チップの製造方法において、
設定された前記異物の大きさを、球形の直径とみなして前記異物に作用する重力加速度により生ずる圧力を算出し、前記真空度を設定することを特徴とする。

これにより、異物の体積を、設定された異物の大きさから最も大きく見積もって圧力を算出するため、真空度の設定を、設定された異物の大きさの中で最大とすることができ、信頼性の高い真空度の設定を行うことができる。

第４の発明に係る半導体チップの製造方法は、切り込みを入れた半導体ウェハを、エキスパンドユニットのテープ上にセットし、該テープをエキスパンドして前記半導体ウェハを分割する半導体ウェハ分割工程を含む半導体チップの製造方法において、
飛散防止対象とする異物の大きさと比重が設定されることにより、前記異物に作用する重力加速度と粘性による圧力が気圧を上回るように粘性度を設定し、該粘性度の雰囲気下で前記半導体ウェハ分割工程を行うことを特徴とする。

これにより、粘性度を設定することにより、半導体チップの表面への異物の飛散を防止することができるとともに、異物の飛散防止に必要な最小限の粘性度とすることができ、低コストで半導体チップの表面の汚染を防ぐことができる。

第５の発明は、第４の発明に係る半導体チップの製造方法において、
前記粘性度の雰囲気は、チャンバ内に高粘性気体を供給することにより形成することを特徴とする。

これにより、簡素な設備と工程でチャンバ内の雰囲気の粘性を高めることができ、容易かつ低コストに半導体チップの表面の汚染を防ぐことができる。

本発明によれば、異物の飛散を防止する雰囲気の条件を設定することができ、低コストで確実に異物の飛散を防止することができる。

実施例１に係る半導体チップ１２の製造方法の前提となる切り込み形成工程の一例を示した図である。 実施例１に係る半導体チップ１２の製造方法の真空雰囲気形成工程の一例を示した図である。 実施例１に係る半導体チップ１２の製造方法の半導体ウェハ分割工程の一例を示した図である。 半導体ウェハ分割工程における半導体ウェハ１０及び半導体チップ１２の状態を示した断面拡大図である。図４（Ａ）は、真空雰囲気形成工程における半導体ウェハ１０の状態を示した断面図である。図４（Ｂ）は、半導体ウェハ分割工程における分断直後の半導体チップ１２の状態を示した断面図である。図４（Ｃ）は、半導体ウェハ分割工程における分断終了後の半導体チップ１２の状態を示した図である。図４（Ｄ）は、比較参考例として、大気中の半導体ウェハ分割工程の半導体チップ１１２の状態を示した図である。 半導体チップ１２を製造する際に生じる異物１５を模式的に示した図である。 異物の飛散条件を特性的に説明するための図である。図６（Ａ）は、周囲の圧力Ｐと吹き飛ばし力の関係を示した図である。図６（Ｂ）は、異物サイズと異物付着力の関係を示した図である。図６（Ｃ）は、圧力と飛散異物サイズの関係を示した図である。 実施例２に係る半導体チップ１２の製造方法の半導体ウェハ分割工程の一例を示した図である。 高粘性気体雰囲気下における半導体チップ１２の状態の一例を示した図である。図８（Ａ）は、半導体ウェハ１０の分断の瞬間の隙間１３における気流を示した図である。図８（Ｂ）は、異物１５による半導体チップ１２の汚染を防止する方法の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

図１乃至図３は、本発明の実施例１に係る半導体チップ１２の製造方法を含む一連の工程を示した図である。

図１は、実施例１に係る半導体チップ１２の製造方法の前提となる切り込み形成工程の一例を示した図である。切り込み形成工程においては、半導体ウェハ１０の分断部に、半導体ウェハ１０が完全に分断しない程度の深さの切り込み１１が形成される。分断部で分断された個々の半導体ウェハ１０が、個片化された個々の半導体チップ１２となる。切り込み１１の形成は、種々の方法により行われてよいが、例えば、レーザを用いるレーザダイシングにより切り込み１１が形成されてもよい。

レーザダイシングを用いる場合には、分割の対象となる半導体ウェハ１０を載置台９０に載置し、レーザを照射することにより、半導体ウェハ１０の表面及び内部に改質層を形成し、切り込み１１の形成を行ってよい。これにより、半導体ウェハ１０の物性が改質し、引っ張り応力を加えることにより、容易に半導体ウェハ１０を分断し、半導体チップ１２を製造することが可能となるような切り込み１１を形成することができる。

図２は、実施例１に係る半導体チップ１２の製造方法の真空雰囲気形成工程の一例を示した図である。真空雰囲気形成工程においては、切り込み形成工程において分断部に切り込み１１が形成された半導体ウェハ１０が、半導体ウェハ分割設備８０の真空チャンバ４０内のエキスパンドユニット３０のテープ２０上にセットされた後、設定された真空度になるように、真空チャンバ４０内の真空排気を行う。

半導体ウェハ分割設備８０は、テープ２０と、エキスパンドユニット３０と、真空チャンバ４０と、真空ポンプ５０と、配管６０と、設定・制御手段７０とを備える。テープ２０及びエキスパンドユニット３０は、真空チャンバ４０内に設けられており、テープ２０は、エキスパンドユニット３０にセットされて設けられている。また、真空ポンプ５０、配管６０及び設定・制御手段７０は、真空チャンバ４０の外部に設けられている。真空ポンプ５０は、真空チャンバ４０の外部に、配管６０で真空チャンバ４０の内部と連通接続されて設けられている。設定・制御手段７０は、真空ポンプ５０及び配管６０とは異なる位置で、真空チャンバ４０の外部に設けられている。

テープ２０は、半導体ウェハ１０を粘着支持するとともに、半導体ウェハ１０の切り込み１１に引っ張り応力を印加するための媒介手段である。切り込み１１が形成された半導体ウェハ１０は、テープ２０の粘着面に載置されて粘着支持され、テープ２０が長手方向に伸長されることにより、半導体ウェハ１０の切り込み１１に引っ張り応力を印加する。テープ２０は、伸長可能な種々のテープ２０が用いられてよい。半導体ウェハ１０が、切り込み１１で分断される程度の引っ張り応力が加えられても、テープ２０は分断されずに、伸長する程度の弾性が必要である。

なお、図２に示した真空雰囲気形成工程においては、半導体ウェハ１０は、テープ２０上への設置と、設置後の真空排気のみが行われ、テープ２０の伸長による半導体ウェハ１０の分割は未だ行われない。

また、図１の切り込み形成工程において、半導体ウェハ１０を載置台９０上に設置してレーザ加工を行う例を挙げて説明したが、切り込み形成工程の段階で、半導体ウェハ１０をテープ２０上に設置して切り込み形成工程を行うようにしてもよい。真空雰囲気形成工程において、半導体ウェハ１０を、真空チャンバ４０内のテープ２０上に設置する際、テープ２０上に半導体ウェハ１０が既に付着した状態でテープ２０をエキスパンドユニット３０にセットするだけでよいので、半導体ウェハ１０の真空チャンバ４０内への設置を容易に行うことができる。

エキスパンドユニット３０は、テープ２０を用いて、半導体ウェハ１０を分断するための手段である。エキスパンドユニット３０は、セットされたテープ２０をエキスパンド（伸長）し、半導体ウェハ１０の分断部である切り込み１１に引っ張り応力を加えることにより、１枚の半導体ウェハ１０を、複数個に分割する。分割された個々の半導体ウェハ１０が、最終的に半導体チップ１２として製造され、製品化されることになる。

エキスパンドユニット３０は、テープ２０を引っ張って伸長することができるように、支持部３１と、押圧部３２とを備える。テープ２０は、両側の支持部３１の上面及び押圧部３２の下面に掛け回される。この状態で、両側の押圧部３２に押圧を印加することにより、テープ２０が支持部３１を介して両側に引き延ばされ、テープ２０を介して、半導体ウェハ１０に水平横方向の引っ張り応力が印加されることになる。

真空チャンバ４０は、半導体ウェハ１０、テープ２０及びエキスパンドユニット３０を内部に収容し、これらを真空雰囲気下に保つための手段である。よって、真空チャンバ４０は、内部に半導体ウェハ１０、テープ２０及びエキスパンドユニット３０を収容できる空間スペースを有するとともに、内部の圧力を真空に保つことが可能なように、気密性を有する。また、真空チャンバ４０は、半導体ウェハ１０を、搬入及び搬出する必要があるので、図２には示されていないが、搬入・搬出用の開閉可能な扉を有している。

真空ポンプ５０は、真空チャンバ４０の内部空間を排気し、真空チャンバ４０内を真空雰囲気にするための排気手段である。よって、真空ポンプ５０は、真空チャンバ４０の内部と連通する配管６０により、真空チャンバ４０に接続されている。

真空ポンプ５０は、真空チャンバ４０内を、設定された真空度となるように真空排気する。真空度の設定は、設定・制御手段７０により行われ、真空ポンプ５０は、設定・制御手段７０の指示に基づいて、真空チャンバ４０内の真空排気を行う。これにより、真空チャンバ４０内が、設定された真空度となる。

設定・制御手段７０は、ユーザから設定された飛散防止対象となる異物の大きさと比重に基づいて、真空チャンバ４０内の真空度を設定し、設定した真空度となるように真空ポンプ４０の駆動を制御する手段である。よって、設定・制御手段７０は、ユーザにより異物の大きさと比重の入力設定が可能な入力手段と、入力された異物の大きさと比重に基づいて必要な真空度を算出する演算手段と、算出した真空度となるように真空ポンプ４０を制御駆動する制御手段とを備える。設定・制御手段７０は、かかる機能を実現するために、例えば、プログラムにより動作するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）を備えたマイクロコンピュータや、種々の電子回路を搭載したＩＣ（Integrated Circuit、集積回路）として構成されてよい。

なお、設定・制御手段７０による真空度設定のための具体的な演算内容は後述する。

このように、真空雰囲気形成工程においては、まず切り込み１１が形成された半導体ウェハ１０のテープ２０上への設置が行われ、次いで、真空チャンバ４０内の真空排気が行われ、真空チャンバ４０内に、設定された真空度の真空雰囲気が形成される。

図３は、実施例１に係る半導体チップ１２の製造方法の半導体ウェハ分割工程の一例を示した図である。半導体ウェハ分割工程においては、エキスパンドユニット３０によりテープ２０がエキスパンドされ、半導体ウェハ１０が切れ込み１１が形成された分断部で分断され、複数個に分割されて各々が半導体チップ１２となる。図３において、半導体ウェハ１０が分割され、複数個の半導体チップ１２となった状態が示されている。

半導体ウェハ１０の分断は、エキスパンドユニット３０の押圧部３２が下方に押圧され、テープ２０が左右に引っ張られて伸長することにより行われる。テープ２０がエキスパンドすることにより、テープ２０上に粘着固定された半導体ウェハ１０も左右に引っ張られ、切れ込み１１が分断して半導体ウェハ１０が複数個に分割され、半導体チップ１２が製造される。

なお、図３において、半導体ウェハ分割設備８０の個々の構成要素は、図２に示した半導体ウェハ分割設備８０と同様であるので、その説明を省略する。

半導体ウェハ分割の分割が終了した後は、真空チャンバ４０内の真空雰囲気について、真空破壊が行われ、大気圧に戻される。その後は、図示しないエキスパンドリングをテープ２０に嵌め、テープ２０のエキスパンド状態を保持する。その後は、テープ２０が切断され、個々の分割された半導体ウェハ１０が、半導体チップ１２として取り出され、半導体ウェハ分割工程が完全に終了する。

次に、図４を用いて、半導体ウェハ１０の分断時の現象の例について説明する。図４は、図３において説明した半導体ウェハ分割工程において分断される半導体ウェハ１０及び分断された半導体チップ１２の状態の一例を示した断面拡大図である。

図４（Ａ）は、真空雰囲気形成工程における半導体ウェハ１０の状態を示した断面図である。図４（Ａ）において、切り込み１１が形成された半導体ウェハ１０が、テープ２０上に粘着設置された状態が示されている。この状態では、異物は特に発生していない状態である。

図４（Ｂ）は、半導体ウェハ分割工程における半導体ウェハ１０の分断直後の半導体チップ１２の状態を示した断面図である。図４（Ｂ）において、半導体ウェハ１０が分断されて半導体チップ１２となり、隙間１３が生じている。また、分断の際、半導体ウェハ１０は左右に引き裂かれるように分断するため、半導体ウェハ１０の分断部から破片の異物１５が発生する。

半導体ウェハ１０の分断直後において、今まで存在しなかった隙間１３が発生すると、隙間１３に流入する気流が発生する。このとき、気流は、周囲の圧力Pにより、隙間１３に流れ込むことになるが、真空チャンバ４０内の真空度が高ければ、周囲の圧力Pも低いので、気流の勢いは緩やかになる。一方、真空チャンバ４０内の真空度が低く、例えば大気圧に近い状態であれば、周囲の圧力Pも高くなるので、気流の勢いは激しくなる。

図４（Ｃ）は、半導体ウェハ分割工程における半導体ウェハ１０の分断終了後の半導体チップ１２の状態を示した図である。図４（Ｂ）に示した分断直後に流入した気流は、隙間１２の底面で弾性衝突し、隙間１２から噴き出す。弾性衝突であるので、このときに噴き出す圧力は、周囲の圧力Ｐと同じくＰとなる。その際、異物１５も噴き出す圧力Ｐを受け、隙間１２の底面側から上方に舞い上がる圧力Ｐを受けることになる。このとき、異物１５が、隙間１２よりも上方に舞い上がってしまうと、異物１５は半導体ウェハ１０の表面上に飛散し、異物１５が半導体チップ１２の表面に付着するという事態を招くことになる。

図４（Ｄ）は、比較参考例として、真空雰囲気下ではなく、大気中で半導体ウェハ分割工程を行った場合の半導体チップ１１２の状態の一例を示した図である。図４（Ｄ）において、テープ１２０上の半導体ウェハ１１０を分断したときに、隙間１１３が生じるとともに、異物１１５が発生している。隙間１１３には、周囲の圧力Ｐに応じた気流が発生して流入するが、周囲の圧力Ｐが大気圧であるため、気流の隙間１１２底面での弾性衝突による噴き出し圧力Ｐは大気圧となる。すると、異物１１５に付与される上方に噴き出す圧力Ｐも大気圧となり、真空と比較すると非常に大きな圧力Ｐとなる。よって、異物１１５は、隙間１１２の上方に噴き出してしまい、半導体チップ１１２の上に飛散してしまい、半導体チップ１１２の表面が汚染されるという事態を招いてしまう。

そこで、本実施例に係る半導体チップ１２の製造方法においては、図４（Ｄ）に示したような事態を防止すべく、真空チャンバ４０内で半導体ウェハ１０の分割を行う。しかしながら、真空度を高く設定した場合、半導体チップ１２の表面への異物１５の飛散を高い確率で防ぐことができるが、高真空とするために、高真空用の真空ポンプ５０を用意したり、また真空ポンプ５０を高速回転で運転させたりする必要があり、真空ポンプ５０の設備費用及び／又は稼働電力が高価になり、コスト増を招くおそれがある。つまり、従来技術の方法では、真空度を高めるためには、より高性能な真空チャンバか厳密な気圧管理が要求されるため、製造コストが大幅に上昇してしまうという問題があった。そこで、本実施例に係る半導体チップ１２の製造方法においては、異物１５を飛散させない必要最小限に近い真空度を設定し、真空雰囲気の形成によるコスト増を極力抑制しつつ半導体チップ１２の製造を行う。

以下、図５及び図６を用いて、本実施例に係る半導体チップ１２の製造方法の真空度の設定方法について説明する。

図５は、半導体ウェハ１０を分割して半導体チップ１２を製造する際に生じる異物１５を模式的に示した図である。図５において、球の形状をした異物１５が示されている。異物１５は、種々の形状となり得るが、本実施例においては、異物１５を球と仮定して必要な真空度の設定演算を行う例について説明する。球は、異物１５の大きさが設定された場合に、設定された大きさを直径として計算すれば、設定された大きさで最も体積の大きい形状となる。よって、設定された異物１５の大きさを球の直径とみなして圧力の計算を行うことにより、必要な真空度を、設定された大きさを対角線等とする多面体の異物１５に必要な真空度よりも確実に大きく設定することができ、高い信頼性で真空度を設定することができる。

異物１５が、弾性衝突による上向きの圧力Ｐを受けても上方に舞い上がらないためには、異物１５に作用する重量加速度により発生する下向きの力が、上向きの圧力Ｐ以上となるように設定すればよい。

そこで、異物１５の質量をＭ、比重をρ、半径をｒ、断面積をＡとし、異物１５に作用する下向きの重力加速度をｇ、上向きの圧力をＰとし、異物１５の初速を０とすると、異物１５の断面積Ａは、（１）式のように表される。

（１）式においては、断面積Ａは、異物１５の中心を通る水平な円、つまり最も断面積の大きい箇所で計算している。これにより、上向きの圧力から受ける影響を最大限と仮定して計算するので、設定される真空度の信頼性は高くなる。

異物１５の質量Ｍは、（２）式のように表される。異物１５は、球の形状として計算されている。

異物１５が舞い上がらないためには、異物１５に作用する下向きの力Ｍｇが、上向きに作用する力ＰＡよりも大きければよいので、この条件は、（３）式のように表される。

（３）式を変形すると（４）式のようになり、（４）式に、（１）式及び（２）式を代入すると、（５）式のようになる。また、異物１５が、シリコンであると仮定し、飛散防止の対象となる異物の大きさを直径２μｍとすると、（５）式に、ｇ＝９．８ｍ／ｓ^２、ρ＝２．３３×１０^３ｋｇ／ｍ^３（Ｓｉの比重の値）、ｒ＝１μｍ＝１×１０^−６ｍを代入すると、（６）式のような結論が得られる。

つまり、（６）式より、圧力Ｐが３．０４×１０^−２Ｐａ以下となる真空度であれば、シリコンの異物１５は飛散しないという結論が得られる。このように、（５）式に、設定した異物１５の大きさ２ｒに基づく半径ｒ、異物１５の材質に応じた比重ρを代入することにより、具体的な真空度を算出し、設定することができる。また、設定する比重ρは、半導体ウェハ１０の分断部の材質の比重ρの値を用いるようにする。これにより、分断部と半導体チップ１２のチップ形成領域の材質が異なっている場合であっても、適切に真空チャンバ４０内の気圧を設定することができる。

このように、本実施例に係る半導体ウェハ１０の分割方法においては、予めユーザにより設定された異物１５のサイズ２ｒ、比重ρを用いることにより、必要最小限に近い真空度Ｐを設定することができ、低コストで異物１５の半導体チップ１２上への飛散を防止することができる。

なお、半導体ウェハ１０の材質は、シリコンが一般的であり、ガリウムヒ素等の他の半導体は、用途に応じて、必要に応じて用いられている場合が多い。また、半導体チップ１２のサイズ等も、ある程度定まっており、飛散防止対象となる異物１５のサイズも、ある程度限定できる場合が多い。よって、ユーザによる異物１５のサイズ及び比重の設定は、細かい数値を入力設定可能にするとともに、ある程度予測される数値を予め入力設定しておき、選択可能なメニューとして設定しておいてもよい。また、例えば、シリコンの比重や、標準的な飛散防止対象となる異物１５のサイズをデフォルトとして設定しておき、必要に応じて、メニューを選択したり、具体的な数値を入力したりするような構成としてもよい。

このような、異物１５の大きさ及び比重の入力設定と、設定された異物１５の大きさ及び比重に基づく真空度の設定は、設定・制御手段７０にて行う。また、設定・制御手段７０は、設定後の真空度による真空雰囲気の形成が、真空チャンバ４０内で実現されるように、真空ポンプ５０の駆動を制御する。

なお、真空チャンバ４０内の真空雰囲気の形成は、図２で説明した真空雰囲気形成工程において、半導体ウェハ１０がテープ２０上に設置され、真空チャンバ４０が密閉された段階から行う。そして、設定された真空度に到達してから、図３で説明した半導体ウェハ分割工程を実行するようにする。このように、設定された異物１５の大きさ及び比重に基づいて、異物１５の飛散を防止する必要最小限の真空度を設定し、設定された真空度の真空雰囲気下で半導体ウェハ１０の分断を行うことにより、低コストで確実に半導体チップ１２の表面の異物１５による汚染を防止することができる。

図６は、異物の飛散条件を、特性的に説明するための図である。図６（Ａ）は、周囲の圧力Ｐと吹き飛ばし力との関係を示した図である。図６（Ａ）に示すように、隙間１２に生じる気流と圧力Ｐは、比例関係にあると考えられる。また、気流流速と吹き飛ばし力も、比例の関係にあると考えられる。よって、圧力Ｐと吹き飛ばし力は、図６（Ａ）に示すような比例関係となる。この点は、図４の説明と一致する。

図６（Ｂ）は、異物サイズと、異物付着力との関係を示した図である。異物付着力は、異物１５の接触面積、つまり表面積に比例すると考えられる。よって、異物サイズを２ｒとし、異物１５を球と仮定すると、異物１５の接触面積は４πｒ^２となる。故に、異物サイズに対して、異物付着力は２乗の関係があると考えられ、図６（Ｂ）に示すように、２次曲線状の特性となる。

図６（Ｃ）は、圧力と、飛散異物サイズとの関係を示した図である。図５において説明したように、異物１５が隙間１３から飛び出す条件は、異物１５の質量をＭ、断面積をＡとすると、（７）式のように表される。（７）式を変形すると（８）式のようになり、（８）式の断面積Ａに、（１）式を代入すると、（９）式が得られる。ここで、ρは異物１５の比重である。

よって、（９）式を満たす領域Ｚを示すと、図６（Ｃ）のようになる。つまり、Ｐ＝４ｇｒρ／３の直線より右側の圧力の高い領域では、飛散異物サイズが小さくても、異物１５が飛散してしまう。逆に言えば、圧力を低下させると、飛散異物サイズ、量が低減されることが分かる。従って、本実施例に係る半導体チップ１２の製造方法においては、圧力を低下させて真空とするが、飛散防止対象となる異物１５のサイズ及び比重を設定し、それに応じた必要最小限に近い真空度を設定し、低コストでターゲットとなる異物１５の飛散を効果的に防止している。

このように、本実施例に係る半導体チップ１２の製造方法においては、異物の飛散条件を適切に利用し、実際の半導体チップ１２の製造におけるコスト低減の要請に応えつつ、半導体チップ１２の汚染を低減できる半導体チップ１２の製造方法となっていることが分かる。特に、異物１５は、ある程度大きいサイズのみが半導体チップの動作において問題となるため、ある程度小さいサイズの破片等の異物１５は、付着しても問題にならないと判断することで、問題となるサイズ以上の異物１５の飛散を防ぐ適切な真空度に設計することが可能となる。これにより、低コストでテープ１２０のエキスパンド時のトラブルを防止することが可能となる。

図７は、本発明の実施例２に係る半導体チップ１２の製造方法の半導体ウェハ分割工程の一例を示した図である。図７において、半導体ウェハ分割設備８５が示されているが、実施例１に係る半導体ウェハ分割設備８０と同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

実施例２に係る半導体チップの製造方法に用いる半導体ウェハ分割設備８５は、テープ２０と、エキスパンドユニット３０とを備えている点で、実施例１の半導体ウェハ分割設備８０と共通する。一方、実施例２の半導体ウェハ分割設備８５は、真空チャンバ４０がチャンバ４５に代わるとともに、真空ポンプ５０及び配管６０に代えて、粘性気体供給手段５５及び配管６５を備えている点で、実施例１の半導体ウェハ分割設備８０と異なっている。また、実施例２の設定・制御手段７５は、設定・制御対象が実施例１の設定・制御手段７０とは異なっている。

実施例２に係る半導体チップ１２の製造方法においては、チャンバ４５内を真空にするのではなく、チャンバ４５内に高粘性気体を供給し、チャンバ４５内の雰囲気を高粘性とした状態で半導体ウェハ１０を分割することにより、半導体チップ１２を製造する。

図８は、高粘性気体雰囲気下における半導体ウェハ１０の分断後の半導体チップ１２の状態の一例を示した図である。図８（Ａ）は、半導体ウェハ１０の分断の瞬間の隙間１３における気流を示した図である。図８（Ａ）において、異物１５が、分断により発生した気流により隙間１３に流入して下降した後、上昇して噴き出した状態が示されている。このとき、高粘性気体は、噴き出しに対する抗力Ｄを生じる。よって、気流が異物１５に作用する上向きの圧力Ｐに対して、重力加速度ｇによる重力と高粘性気体による抗力Ｄが、異物１５に対して下向きで作用することになる。よって、チャンバ４５内の雰囲気の粘性度を高めることにより、異物１５の噴き出し距離を低減させることができる。

図８（Ｂ）は、異物１５による半導体チップ１２の汚染を防止する方法を説明するための図である。図８（Ｂ）に示すように、チャンバ４５内の雰囲気を高粘性とすることにより、異物１５が半導体チップ１２の表面まで到達せず、隙間１３内に落下することが好ましい。一方、異物１６が半導体チップ１２の表面まで飛んだとしても、異物１６の付着が問題となる異物付着禁止領域１４まで到達しなければ、半導体チップ１２の性能上、大きな問題とはならない。よって、異物１５のように、隙間１３内で落下し、半導体チップ１２の表面に付着しないことが最も好ましいが、異物１６のように、半導体チップ１２の表面に到達しても、異物１６が問題となる異物付着禁止領域１４に到達しなくなる程度に、異物１５、１６の噴き出し距離を低減させる設定としてもよい。

図７に戻る。図８において説明したように、本実施例に係る半導体チップ１２の製造方法においては、チャンバ４５内に高粘性気体を供給し、チャンバ４５内を高粘性雰囲気に設定するので、半導体ウェハ分割設備８５は、高粘性気体をチャンバ４５の内部に供給し、チャンバ４５内の雰囲気の粘性度を設定する手段及び機能を備える。

粘性気体供給手段５５は、粘性気体をチャンバ４５内に供給するための手段である。粘性気体供給手段５５には、粘性を有する気体が封入される。

なお、粘性気体は、粘性を有する気体であれば、種々の気体を適用することができるが、例えば、Ａｒを含む気体で粘性気体を形成する等、半導体ウェハ１０に反応しない不活性な性質を有する気体が選択されることが好ましい。

配管６５は、粘性気体供給手段５５を、チャンバ４５の内部に連通接続し、粘性気体供給手段５５からチャンバ４５の内部に粘性気体を供給するための流路である。配管６５は、粘性気体に対する耐性を有する配管であれば、種々の配管が用いられてよい。

チャンバ４５は、内部は真空とはしないが、粘性気体を外部に漏らさない気密性が必要とされるので、真空チャンバ４０と同様に、気密性を有するものが用いられる。

設定・制御手段７５は、ユーザにより飛散防止対象となる異物１５、１６のサイズ及び比重が設定されたときに、異物１５、１６の飛散防止のために必要なチャンバ４５内の粘性度を算出して設定し、チャンバ４５内が設定された粘性度となるように粘性気体供給手段５５の供給量を制御する。これにより、チャンバ４５内の雰囲気を、半導体チップ１２に異物１５、１６が飛散しない粘性度に設定することができる。

チャンバ４５内の粘性度が、設定値に到達したら、設定された粘性度の雰囲気下で、テープ２０がエキスパンドされ、半導体ウェハ１０が分断されて複数の半導体チップ１２が製造される。図７においては、半導体ウェハ１０の分断が終了した状態が示されているが、チャンバ４５内を設定された粘性度に設定する高粘性雰囲気形成工程が終了した後に、テープ２０を伸長させ、半導体ウェハ１０を分割して半導体チップ１２を製造するようにする。

なお、チャンバ４５内に高粘性雰囲気を形成するのは、粘性気体供給手段５５からの高粘性気体の供給のみではなく、チャンバ４５内の温度を高温にしたり、チャンバ４５内の圧力を高圧にしたりする、等の制御を併用するようにしてもよい。この場合には、半導体ウェハ分割設備８５が、チャンバ４５内を加熱するためのヒータ（図示せず）や、チャンバ４５４内の圧力を調整するための圧力調整ユニット（図示せず）を備えるようにしてもよい。この場合には、設定・制御手段７５は、粘性気体供給手段５５のみならず、ヒータや圧力調整ユニットも制御して、チャンバ４５内の雰囲気を、設定された粘性度の高粘性雰囲気となるように制御を行う。

また、気流による異物１５、１６の噴き出しの上方向の圧力の計算は、実施例１の図５において説明した内容と同様である。半導体ウェハ１０の分断部の材質に基づいて、比重ρを設定する点や、異物１５、１６を球の形状とみなして圧力Ｐの計算を行う点も、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。

このように、実施例２に係る半導体チップ１２の製造方法によれば、高粘性気体を利用して、低コストで半導体ウェハ１２の分割時に発生する異物１５、１６による半導体チップ１２の表面の汚染を防ぐことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。特に、実施例１において説明した種々の演算内容は、実施例２に係る半導体チップ１２の製造方法にも適用することができ、両実施例を組み合わせることができる。

本発明は、半導体ウェハから半導体チップを製造する半導体チップの製造プロセスに利用することができる。

１０ 半導体ウェハ
１１ 切れ込み
１２ 半導体チップ
１３ 隙間
１４ 異物付着禁止領域
１５、１６ 異物
２０ テープ
３０ エキスパンドユニット
３１ 支持部
３２ 押圧部
４０ 真空チャンバ
４５ チャンバ
５０ 真空ポンプ
５５ 粘性気体供給手段
６０、６５ 配管
７０、７５ 設定・制御手段
８０、８５ 半導体ウェハ分割設備

Claims (5)

1. 切り込みを入れた半導体ウェハを、エキスパンドユニットのテープ上にセットし、該テープをエキスパンドして前記半導体ウェハを分割する半導体ウェハ分割工程を含む半導体チップの製造方法において、
   飛散防止対象とする異物の大きさと比重が設定されることにより、前記異物に作用する重力加速度により生ずる圧力を下回る気圧となるように真空度を設定し、該真空度の雰囲気下で前記半導体ウェハ分割工程を行うことを特徴とする半導体チップの製造方法。
2. 前記比重は、前記半導体ウェハの分断部の材質の比重の値を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの製造方法。
3. 設定された前記異物の大きさを、球形の直径とみなして前記異物に作用する重力加速度により生ずる圧力を算出し、前記真空度を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体チップの製造方法。
4. 切り込みを入れた半導体ウェハを、エキスパンドユニットのテープ上にセットし、該テープをエキスパンドして前記半導体ウェハを分割する半導体ウェハ分割工程を含む半導体チップの製造方法において、
   飛散防止対象とする異物の大きさと比重が設定されることにより、前記異物に作用する重力加速度と粘性による圧力が気圧を上回るように粘性度を設定し、該粘性度の雰囲気下で前記半導体ウェハ分割工程を行うことを特徴とする半導体チップの製造方法。
5. 前記粘性度の雰囲気は、チャンバ内に高粘性気体を供給することにより形成することを特徴とする請求項４に記載の半導体チップの製造方法。

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