JP4544231B2 - 半導体チップの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマダイシングにより半導体ウエハを切り分けて個々の半導体チップを得る半導体チップの製造方法及に関するものである。
従来の半導体チップの製造工程は、半導体ウエハの回路パターン形成面に複数の半導体素子を形成した後、半導体素子同士を区分するように半導体ウエハを機械的にダイシング（切断）するものであった。製造された半導体チップはエポキシ樹脂系の液状の接着剤によってリードフレームや基板等にボンディングされるが、近年では薄い半導体チップに対しての取り扱いが容易なダイアタッチフィルム（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ：ＤＡＦ）と呼ばれるフィルム状の接着剤も用いられている。
ダイアタッチフィルムは半導体ウエハの機械的なダイシングを行う前に半導体ウエハの裏面（回路パターン形成面とは反対側の面）に貼付され、半導体ウエハとともに機械的に切断される。このため切り分けられた半導体チップはその半導体チップとほぼ同じ大きさのダイアタッチフィルムを備えていることになり、そのままリードフレームや基板等へボンディングすることができる。
また、厚さ数十μｍ程度にまで薄化してきている半導体ウエハに曲げや反り等を与えることなくダイシングを行い得る技術として、半導体ウエハに対する無負荷型のダイシング方法であるプラズマダイシングが近年注目されている。このプラズマダイシングは、半導体ウエハ表面に形成したレジスト膜に半導体素子同士を区分する境界溝を形成し、その境界溝に露出した半導体ウエハの表面をフッ素系ガスのプラズマによってエッチング（蝕刻）して半導体ウエハを個々の半導体チップに切り分けるというものである。境界溝の形成には、半導体素子同士の境界部（隣接する半導体素子の間の部分）がエッチングされるマスクパターンをレジスト膜に露光転写して現像するフォトリソグラフィーによる方法のほか、半導体素子同士の境界部にレーザ光を照射してレジスト膜を切除する方法が知られている（特許文献１）。後者の方法によれば高価な露光転写装置を用いる必要がないので、プラズマダイシングを低コストで行うことができる。また、レジスト膜の代わりに、ダイアタッチフィルムを用いる提案もなされている（特許文献２）。
特開２００５−１９１０３９号公報 特開２００６−２１０５７７号公報 特開２００５−２０３４０１号公報 特開２００５−２９４５３５号公報
ところが、ダイアタッチフィルムは一般には１００℃以上の高温環境下に晒されると硬化反応が進行してボンディング剤として十分な機能を発揮しなくなるため、特許文献２のようにプラズマダイシングの前に予め半導体ウエハに貼り付けておくということは非現実的である。一方、プラズマダイシングした半導体チップをダイアタッチフィルムによってボンディングしようとした場合には、プラズマダイシングによって個々の半導体チップに切り分けた後、各半導体チップにダイアタッチフィルムの小片を貼り付け、その貼り付けたダイアタッチフィルムの小片を更に半導体チップの大きさに整形する必要があった。しかし、微小な半導体チップに貼り付けたダイアタッチフィルムの小片を更に精度良く整形処理することは非常に困難であり、実質的にプラズマダイシングとダイアタッチフィルムによるボンディングを両立させることは難しかった。
また、プラズマダイシングでは、レジスト膜のアッシング（灰化除去）工程の際に生じる有機化合物によってプラズマ処理用の真空チャンバが汚損されるという問題点があり、その対策が急務であった。
そこで本発明は、プラズマダイシングとダイアタッチフィルムによるボンディングを両立させることができ、併せてプラズマ処理用の真空チャンバ内の汚損も抑え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。
請求項１に記載の半導体チップの製造方法は、半導体ウエハの回路パターン形成面に、この回路パターン形成面に形成された半導体素子を保護する保護フィルムを貼付する工程と、半導体ウエハの回路パターン形成面とは反対側のマスク形成面に、マスク形成面に貼り付けられるダイアタッチフィルム及びこのダイアタッチフィルムの外面に貼り付けられる耐熱性フィルムから成るフィルム層をマスクとして設けるマスキング工程と、半導体ウエハに設けられた前記フィルム層に、半導体ウエハの回路パターン形成面に形成された半導体素子同士を区分する境界溝を形成してその境界溝に半導体ウエハの表面を露出させる境界溝形成工程と、前記境界溝に露出した半導体ウエハの表面をフッ素系ガスのプラズマによりエッチングし、半導体ウエハを前記境界溝に沿って個々の半導体チップに切り分けるプラズマエッチング工程と、プラズマエッチング工程の後、前記フィルム層の外面にダイボンディングテープを貼付したうえで、半導体ウエハの回路パターン形成面から保護フィルムを剥離する工程とを含む。
請求項２に記載の半導体チップの製造方法は、請求項１に記載の半導体チップの製造方法において、プラズマエッチング工程の後、ダイアタッチフィルムと耐熱性フィルムの間の接着力を低下させる接着力低下処理工程とを実行する。
請求項３に記載の半導体チップの製造方法は、請求項２に記載の半導体チップの製造方法において、接着力低下処理工程を、半導体ウエハの回路パターン形成面から保護フィルムを剥離した後に実行する。
請求項４に記載の半導体チップの製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体チップの製造方法において、耐熱性フィルムがＵＶテープから成る。
請求項５に記載の半導体チップの製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体チップの製造方法において、境界溝形成工程における前記フィルム層への境界溝の形成を、レーザ光による前記フィルム層の切除によって行う。
請求項６に記載の半導体チップの製造方法は、請求項５に記載の半導体チップの製造方法において、境界溝形成工程とプラズマエッチング工程の間に、前記フィルム層に形成された境界溝の表面を酸素ガス若しくは酸素を主成分とする混合ガスのプラズマにより平滑化する境界溝表面平滑化工程を実行する。
本発明では、製造された半導体チップは、その半導体チップとほぼ同じ大きさのダイアタッチフィルムを下面側に有し、そのダイアタッチフィルムを介してダイアタッチフィルムと耐熱性フィルムの間の粘着力及び耐熱性フィルムとダイボンディングテープの間の粘着力によってダイボンディングテープの上面に保持された状態となるので、その後、ダイアタッチフィルムと耐熱性フィルムの間の接着力を低下させる接着力低下処理工程を実行すれば、各半導体チップはダイボンディングテープから離脱可能となって、その半導体チップをリードフレームや基板等にボンディングすることができる。このため従来のように、プラズマダイシング後の半導体チップにダイアタッチフィルムの小片を貼り付けたり、その貼り付けたダイアタッチフィルムを更に半導体チップの大きさに整形処理したりする必要はなく、そのままリードフレームや基板等にボンディングすることができるので、プラズマダイシングとダイアタッチフィルムによるボンディングを両立させることができる。
また、プラズマエッチングにおいてマスクとして使用されたダイアタッチフィルムは耐熱性フィルムを引き剥がした後はそのままリードフレームや基板等への接着剤として使用されるので、従来のプラズマダイシングにおいて必須であったレジスト膜の除去（アッシング）工程は不要であり、レジスト膜の除去過程において発生していたプラズマ処理用の真空チャンバ内の汚損を抑えることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の実施に使用されるレーザ加工装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の実施に使用されるプラズマ処理装置の断面図、図３、図４、図５及び図６は本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の工程説明図、図７は本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の工程手順を示すフローチャート、図８は本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法で実施される境界溝表面平滑化工程の前後における境界溝の表面の変化を（ａ），（ｂ）の順で示す図である。
先ず、図１及び図２を用いて本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の実施に使用されるレーザ加工装置１０とプラズマ処理装置３０の構成について説明する。
図１において、レーザ加工装置１０は加工対象となる半導体ウエハ１を水平姿勢に保持するウエハ保持部１１、ウエハ保持部１１の上方において移動自在に設けられた移動プレート１２、移動プレート１２に固定されたレーザ照射部１３及びカメラ１４のほか、移動プレート１２を移動させる移動機構１５、レーザ照射部１３にレーザ光を発生させるレーザ発生部１６、移動機構１５の駆動制御及びレーザ発生部１６におけるレーザ発生制御を行う制御部１７、カメラ１４の撮像画像から半導体ウエハ１の位置認識を行う認識部１８、制御部１７に操作信号・入力信号を与える操作・入力部１９等を有して成る。
ウエハ保持部１１は上面に半導体ウエハ１を固定保持する真空チャック等の固定保持具を有しており、半導体ウエハ１はこの固定保持具によりレーザ加工が行われる面を上に向けて固定保持される。移動プレート１２は移動機構１５を介して制御部１７によって移動制御がなされ、移動プレート１２に固定されたレーザ照射部１３及びカメラ１４は半導体ウエハ１の上方において三次元的に移動される。レーザ発生部１６は制御部１７より制御されてレーザ照射部１３にレーザ光１３ａを発生させ、レーザ照射部１３は発生したレーザ光１３ａを下方に照射する。カメラ１４は直下に位置する半導体ウエハ１を赤外光により撮像する。認識部１８はカメラ１４の撮像画像から半導体ウエハ１の位置認識を行い、その結果得られた半導体ウエハ１の位置情報を制御部１７へ送信する。制御部１７は、認識部１８から送信された半導体ウエハ１の位置情報に基づいて半導体ウエハ１とレーザ照射部１３との位置関係を把握し、レーザ照射部１３から照射されるレーザ光１３ａの照射位置を算出する。操作・入力部１９はオペレータの操作に応じ、移動機構１５の操作信号やレーザ発生部１６の作動に関する入力信号等を制御部１７に与える。
図２において、プラズマ処理装置３０は真空チャンバ３１、真空チャンバ３１内に設け
られた下部電極３２と上部電極３３、下部電極３２に高周波電圧を印加する高周波電源部３４、冷媒を下部電極３２内に循環させる冷却ユニット３５、上部電極３３内から真空チャンバ３１の外部に延び、真空チャンバ３１の外部において二股に分かれたガス供給路３６、二股に分かれたガス供給路３６の一方側の分岐路（第１分岐路３６ａとする）に接続された酸素ガス供給部３７、二股に分かれたガス供給路３６の他方側の分岐路（第２分岐路３６ｂとする）に接続されたフッ素系ガス供給部３８、第１分岐路３６ａ中に介装された第１開閉弁３９及び第１流量制御弁４０、第２分岐路３６ｂ中に介装された第２開閉弁４１及び第２流量制御弁４２から成っている。
真空チャンバ３１の内部は半導体ウエハ１に対してプラズマ処理を行うための密閉空間となっている。下部電極３２は真空チャンバ３１内において半導体ウエハ１の保持面を上にして設けられており、上部電極３３の下面は下部電極３２の上方において上部電極３３の上面と対向するように設けられている。
下部電極３２の上面には真空チャックや静電吸引機構等から成るウエハ保持機構（図示せず）と電気絶縁性材料から成るリング状のフレーム３２ａが設けられており、半導体ウエハ１はプラズマ処理が施される面を上に向け、フレーム３２ａによって周囲が囲まれるように支持されて、ウエハ保持機構によって下部電極３２の上面に固定される。
酸素ガス供給部３７内には酸素ガス（酸素を主成分とする混合ガスであってもよい）が封入されており、その酸素ガスは、第１開閉弁３９が開弁されているとき（第２開閉弁４１は閉弁される）、第１分岐路３６ａ及びガス供給路３６を介して上部電極３３に供給される。酸素ガス供給部３７から上部電極３３に供給される酸素ガスの流量は、第１流量制御弁４０の開度調節によって行う。また、フッ素系ガス供給部３８内には例えば六弗化硫黄（ＳＦ６）等のフッ素系ガスが封入されており、そのフッ素系ガスは、第２開閉弁４１が開弁されているとき（第１開閉弁３９は閉弁される）、第２分岐路３６ｂ及びガス供給路３６を介して上部電極３３に供給される。フッ素系ガス供給部３８から上部電極３３に供給されるフッ素系ガスの流量は、第２流量制御弁４２の開度調節によって行う。
上部電極３３の下面には平板状の多孔質プレート３３ａが設けられており、ガス供給路３６を介して供給された酸素ガスやフッ素系ガスは、この多孔質プレート３３ａを介して下部電極３２の上面に均一に吹き付けられる。
次に、図３〜図６の工程説明図及び図７のフローチャートを参照して半導体チップの製造方法を説明する。図３（ａ）において、半導体ウエハ１の回路パターン形成面１ａには複数の半導体素子２が形成されており、半導体素子２同士の境界部（隣接する半導体素子２の間の部分）を切断すれば複数の半導体チップに切り分けられる状態となっている。
この半導体ウエハ１から半導体チップを製造するには、先ず図３（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１の回路パターン形成面１ａに粘着質のシート状の保護フィルム（例えばＵＶテープ）３を貼り付ける（図７に示す保護フィルム貼付工程Ｓ１）。
保護フィルム貼付工程Ｓ１が終了したら、図３（ｃ）に示すように、研磨装置５０を用いて半導体ウエハ１の裏面、すなわち回路パターン形成面１ａとは反対側の面の研磨を行う（図７に示す裏面研磨工程Ｓ２）。研磨装置５０は上面に半導体ウエハ１がその裏面を上方に向けるように設置される回転テーブル５１と、回転テーブル５１の上方に設けられて下面に研磨布５２が貼り付けられた研磨ヘッド５３から成り、研磨ヘッド５３により研磨布５２を半導体ウエハ１の裏面に押し付けるとともに（図３（ｃ）中に示す矢印Ａ）、回転テーブル５１と研磨ヘッド５３を上下軸まわりに回転させつつ（図３（ｃ）中に示す矢印Ｂ，Ｃ）、研磨ヘッド５３を水平面内で揺動させる（図３（ｃ）中に示す矢印Ｄ）こ
とによって半導体ウエハ１の裏面の研磨を行う。これにより裏面が削られて厚さが１００〜３０μｍ程度まで薄くなった半導体ウエハ１が得られる（図３（ｄ））。
裏面研磨工程Ｓ２が終了したら、図４（ａ）に示すように、半導体ウエハ１の回路パターン形成面１ａとは反対側のマスク形成面（すなわち半導体ウエハ１の裏面）１ｂに、マスク形成面１ｂに貼り付けられるダイアタッチフィルム４及びこのダイアタッチフィルム４の外面に貼り付けられる耐熱性フィルムとしてのＵＶテープ５から成るフィルム層６を、後述のプラズマエッチング工程Ｓ７におけるマスクとして設ける（図７に示すマスキング工程Ｓ３）。このマスキング工程Ｓ３では、予めＵＶテープ５が外面に貼り付けられたダイアタッチフィルム４を半導体ウエハ１に貼り付けてもよいし、先ずダイアタッチフィルム４のみを半導体ウエハ１に貼り付け、その後にＵＶテープ５をダイアタッチフィルム４の外面に貼り付けるようにしてもよい。
マスキング工程Ｓ３が終了したら、半導体ウエハ１をレーザ加工装置１０のウエハ保持部１１に設置する。このとき半導体ウエハ１は、フィルム層６が設けられた面が上を向くようにする。そして、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、フィルム層６の半導体素子２同士の境界部（隣接する半導体素子２の間の部分）にレーザ光１３ａを照射してその部分のフィルム層６を切除し、フィルム層６に半導体素子２同士を区分する境界溝７を形成する（図７に示す境界溝形成工程Ｓ４）。
レーザ加工は、半導体ウエハ１に対してレーザ光１３ａを相対的に移動させながら行う。レーザ加工装置１０のワークデータ記憶部２０には境界溝７の位置に関するデータが記憶されており、制御部１７はこのワークデータ記憶部２０に記憶されたデータに基づいてレーザ照射部１３を移動させる。具体的には、制御部１７は、カメラ１４及び認識部１８を介して得られたレーザ光１３ａの照射位置と、ワークデータ記憶部２０に記憶された境界溝７の位置のデータとを比較し、レーザ光１３ａの照射位置がワークデータ記憶部２０に記憶された境界溝７上を移動するように移動機構１５を駆動する。また、ワークデータ記憶部２０には境界溝７の幅のデータも記憶されており、制御部１７はレーザ照射部１３からレーザ光１３ａを照射させる際、レーザ照射部１３の出力を変化させてレーザ光１３ａのビーム径を調節し、実際に形成される境界溝７の幅がワークデータ記憶部２０に記憶された境界溝７の幅よりもやや狭くなるようにする。
境界溝形成工程Ｓ４が終了したら、半導体ウエハ１をレーザ加工装置１０のウエハ保持部１１から取り外し、プラズマ処理装置３０の真空チャンバ３１内に搬入して、半導体ウエハ１を下部電極３２の上面に固定する（図７に示すウエハ搬入工程Ｓ５）。このとき、半導体ウエハ１は、フィルム層６が設けられた面が上方に向くようにする。
この段階において、レーザ加工された境界溝７の表面は、鋭角に尖ったギザギザな凹凸形状となっている。ここで「境界溝７の表面」とは、レーザ光１３ａでフィルム層６を切除することによって生じたフィルム層６の対向する２つの切除面６ａと、これら２つの切除面６ａの間から境界溝７に露出した半導体ウエハ１の表面１ｃから成る面を指す（図４（ｃ）の部分拡大図参照）。境界溝７の表面がギザギザな凹凸形状となるのは、脈動のあるレーザ光１３ａによってフィルム層６を切除したためにフィルム層６の切除面６ａに凹凸部６ｂができたり、フィルム層６の切除時に周囲に飛散したフィルム層６の残渣６ｃが境界溝７の表面に付着したりすること等による（図８（ａ））。
この状態から直ぐにプラズマエッチングを行うと、切り分けられた半導体チップの側面もギザギザな形状になってしまい、そこに応力集中が発生し易くなる。このため半導体ウエハ１を真空チャンバ３１内に搬入したら、プラズマエッチングを行う前に、真空チャンバ３１内に発生させた酸素ガスのプラズマによって、境界溝形成工程Ｓ４において凹凸形
状となった境界溝７の表面の平滑化を行う（図７に示す境界溝表面平滑化工程Ｓ６）。
境界溝表面平滑化工程Ｓ６では、先ず、プラズマ処理装置３０の第２開閉弁４１を閉じた状態で第１開閉弁３９を開き、酸素ガス供給部３７から上部電極３３へ酸素ガスを供給させる。これにより上部電極３３から多孔質プレート３３ａを介して半導体ウエハ１の上面に酸素ガスが吹き付けられる。この状態で高周波電源部３４を駆動して下部電極３２に高周波電圧を印加すると、下部電極３２と上部電極３３の間に酸素ガスのプラズマＰｏが発生する（図５（ａ））。この酸素ガスのプラズマＰｏは有機物であるフィルム層６（ＵＶテープ５及びダイアタッチフィルム４）を灰化するので、境界溝７の表面は平滑化される（図５（ｂ）、図８（ｂ））。
この境界溝７の表面の平滑化は、具体的には、酸素ガス（若しくは酸素ガスを主成分とする混合ガス）のプラズマＰｏによって境界溝７の表面（フィルム層６の対向する２つの切除面６ａ）の凹凸部６ｂを除去し、境界溝７の表面に付着したフィルム層６の残渣６ｃを除去し、境界溝７の表面（フィルム層６の対向する２つの切除面６ａ）の凹凸部６ｂを均してその凹凸部６ｂの凹凸周期を大きくすることによって行う（図８（ｂ）参照）。なお、酸素ガスのプラズマにより境界溝７の表面の平滑化を行っている間は、冷却ユニット３５を駆動して冷媒を下部電極３２内に循環させ、プラズマの熱によって半導体ウエハ１が昇温するのを防止するようにする。
酸素ガスのプラズマＰｏ中にフィルム層６が曝露される時間が長ければ長いほどフィルム層６の灰化は進行するが、この境界溝表面平滑化工程Ｓ６においてフィルム層６を酸素ガスのプラズマＰｏ中に曝露する時間は、フィルム層６の境界溝７の表面が平滑化されるのに必要な最小限度のものとする。目安として、曝露時間はフィルム層６の（すなわちＵＶテープ５の）外面側が１〜３μｍ程度除去されるものであることが好ましい。
境界溝表面平滑化工程Ｓ６が終了したら、フッ素系ガスのプラズマによって、半導体ウエハ１を境界溝７に沿って個々の半導体チップに切り分けるプラズマエッチングを行う（図７に示すプラズマエッチング工程Ｓ７）。このとき半導体ウエハ１に設けられたフィルム層６がマスクとして機能する。
プラズマエッチング工程Ｓ７では、先ず、第１開閉弁３９を開から閉に切り換えた状態で第２開閉弁４１を開き、フッ素系ガス供給部３８から上部電極３３へフッ素系ガスを供給させる。これにより上部電極３３から多孔質プレート３３ａを介して半導体ウエハ１の上面にフッ素系ガスが吹き付けられる。この状態で高周波電源部３４を駆動して下部電極３２に高周波電圧を印加すると、下部電極３２と上部電極３３の間にフッ素系ガスのプラズマＰｆが発生する（図５（ｃ））。
発生したフッ素系ガスのプラズマＰｆは、境界溝７に露出しているシリコン製の半導体ウエハ１の表面１ｃをエッチングするので、半導体ウエハ１は境界溝７に沿って一括して切り分けられて複数の半導体チップ１′が生成される（図５（ｄ））。このフッ素系ガスのプラズマＰｆにより半導体ウエハ１の表面１ｃのエッチングを行っている間は、冷却ユニット３５を駆動して冷媒を下部電極３２内に循環させ、プラズマの熱によって半導体ウエハ１が昇温するのを防止するようにする。
ここで、境界溝７の表面はその前の工程（境界溝表面平滑化工程Ｓ６）において平滑化されているので、プラズマエッチングによって形成される半導体ウエハ１の切断面、すなわち半導体チップ１′の側面は平坦なものとなる。また、プラズマエッチングは境界溝７を起点として進行するので、切り分けられた個々の半導体チップ１′の大きさと、各半導体チップ１に貼り付けられているダイアタッチフィルム４の大きさとはほぼ同じ大きさと
なる。
上記プラズマエッチング工程Ｓ７が終了したら、真空チャンバ３１内から半導体ウエハ１（切り分けられた半導体チップ１′が保護フィルム３によって繋がった状態のもの）を搬出する（図７に示すウエハ搬出工程Ｓ８）。半導体ウエハ１を真空チャンバ３１から搬出したら、図６（ａ）に示すように、その半導体ウエハ１を保護フィルム３が貼り付けられた側の面が上になるようにし、下面側のＵＶテープ５にダイボンディングテープ８を貼り付ける（図７に示すボンディングテープ貼付工程Ｓ９）。
ボンディングテープ貼付工程Ｓ９が終了したら、図６（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１の回路パターン形成面１ａに貼り付けていた保護フィルム３を引き剥がす（図７に示す保護フィルム剥離工程Ｓ１０）。これにより各半導体チップ１′はその半導体チップ１′とほぼ同じ大きさのダイアタッチフィルム４を下面（半導体ウエハ１の裏面）側に有し、そのダイアタッチフィルム４を介してダイアタッチフィルム４とＵＶテープ５の間の粘着力及びＵＶテープ５とダイボンディングテープ８の間の粘着力によってダイボンディングテープ８の上面に保持された状態となる。
保護フィルム剥離工程Ｓ１０が終了したら、ダイアタッチフィルム４と耐熱性フィルム（ＵＶテープ５）の間の接着力を低下させる（接着力低下処理工程Ｓ１１）。この接着力低下処理工程Ｓ１１におけるダイアタッチフィルム４と耐熱性フィルムの間の接着力を低下させる処理は、本実施の形態のように耐熱性フィルムがＵＶテープ５である場合には、ＵＶテープ５に対する紫外線の照射によって行う（図６（ｃ））。この接着力低下処理工程Ｓ１１によってＵＶテープ５のダイアタッチフィルム４に対する接着力は弱められ、下面にダイアタッチフィルム４を有した各半導体チップ１′をダイボンディングテープ８から容易に離脱させることができるようになる。そして、このようにボンディングテープ８から離脱させることができるようになったダイアタッチフィルム４付きの半導体チップ１′は、図示しないピックアップ機構によってピックアップされて、リードフレームや基板等にボンディングされる。
このように、本実施の形態における半導体チップの製造方法では、半導体ウエハ１の回路パターン形成面１ａとは反対側のマスク形成面１ｂに、マスク形成面１ｂに貼り付けられるダイアタッチフィルム４及びこのダイアタッチフィルム４の外面に貼り付けられる耐熱性フィルムとしてのＵＶテープ５から成るフィルム層６をマスクとして設けたうえで半導体ウエハ１のプラズマエッチングを行うようになっており、プラズマエッチング工程Ｓ７が終了した時点で各半導体チップ１′には、その半導体チップ１′とほぼ同じ大きさのダイアタッチフィルム４が貼り付けられた状態となっている。このため本実施の形態における半導体チップの製造方法によれば、従来のようにプラズマダイシング後の半導体チップにダイアタッチフィルムの小片を貼り付けたり、その貼り付けたダイアタッチフィルムを更に半導体チップの大きさに整形したりする必要はなく、プラズマエッチング工程Ｓ７の後、ダイアタッチフィルム４とＵＶテープ５の間の接着力を低下させれば、そのままリードフレームや基板等にボンディングすることができるので、プラズマダイシングとダイアタッチフィルム４によるボンディングを両立させることができる。
また、プラズマエッチング工程Ｓ７においてマスクとして使用されたダイアタッチフィルム４は耐熱性フィルム（ＵＶテープ５）を引き剥がした後はそのままリードフレームや基板等への接着剤として使用されるので、従来のプラズマダイシングにおいて必須であったレジスト膜の除去（アッシング）工程は不要であり、レジスト膜の除去過程において発生していたプラズマ処理用の真空チャンバ３１内の汚損を抑えることができる。
本実施の形態における半導体チップの製造方法では、ＵＶテープ５が外面に接着された
ダイアタッチフィルム４をマスクとして使用している点に大きな特徴がある。
ダイアタッチフィルム４は一般に熱に弱く、８０℃を超えた温度環境下に晒されるとボンディング剤としての十分な機能を発揮しなくなるため、高温環境下で実施されるプラズマエッチングのマスクに使用することは通常考えられない。しかしながら本願発明者は、半導体ウエハ１に貼り付けたダイアタッチフィルム４の外面を耐熱性フィルム（一例としてＵＶテープ５）で被覆するようにすれば、高温環境下で行われるプラズマエッチング処理時でもダイアタッチフィルム４の温度を８０℃以下に保持できることを見出して本発明を完成するに至った。ダイアタッチフィルム４をＵＶテープ５によって被覆することでダイアタッチフィルム４が８０℃以上の高温になることを防止できるが、本実施の形態に示したように、冷却ユニット３５により半導体ウエハ１を冷却するようにすれば、ダイアタッチフィルム４の温度上昇をより確実に防ぐことができるようになる。
また、本実施の形態における半導体チップの製造方法のように、マスキング工程Ｓ３の前に、半導体ウエハ１の回路パターン形成面１ａに半導体素子２を保護する保護フィルム３を貼付し、プラズマエッチング工程Ｓ７の後、フィルム層６の外面にダイボンディングテープ８を貼付したうえで、半導体ウエハ１の回路パターン形成面１ａから保護フィルム３を剥離するようにすれば、回路パターン形成面１ａに形成された半導体素子２を保護フィルム３によって確実に保護できるうえ、保護フィルム３を剥がした後にもダイボンディングテープ８によって半導体チップ１′を一まとめにすることができるので、ダイシング後の半導体チップ１′の取り扱いを容易にすることができる。
また従来、半導体チップをリードフレームや基板等にダイボンディングするときには、ダイボンディングのための接着剤（本実施の形態におけるダイアタッチフィルム４に相当）が流動化して半導体チップの側面から上面に這い上がり、電子部品実装装置において半導体チップをピックアップするノズルが汚損されるなどの問題が生じていた（この問題は半導体チップの薄型化に伴って顕著となっている）が、本実施の形態における半導体チップの製造方法では、ダイアタッチフィルム４の周辺部はレーザ光やプラズマに直接晒されることから中央部よりも硬化反応の進行が早く、周辺部は中央部よりも硬くなるため、ダイボンディングのときに過度に流動して這い上がることがなく、上記従来の問題点が解消される。
これまで本発明の好ましい実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、フィルム層６をレーザ光１３ａにより切除して境界溝７を形成するようになっていたが、高速回転する円盤状のブレードでフィルム層６を切除する方法を用いてもよい。但し、この方法では、境界溝の本数が多くなるほどレーザ光１３ａを利用する場合に比べて生産性が低下してしまうので、本実施の形態に示したようにレーザ光１３ａを利用することが好ましい。
また、フィルム層６を（すなわちダイアタッチフィルム４及び耐熱性フィルムを）感光性材料から製造できるのであれば、半導体素子２同士の境界部（隣接する半導体素子２の間の部分）がエッチングされるようなマスクパターンをレジスト膜に露光転写して現像するフォトリソグラフィーによる方法によっても境界溝７を形成することができる。しかし、高価な露光装置が不要であるという面からは、上述の実施の形態において示したレーザ加工による方法が好ましいといえる。但し、レーザ加工による場合には、上述したように、境界溝７の表面が鋭角に尖ったギザギザな凹凸形状となってしまうので、境界溝形成工程Ｓ４とプラズマエッチング工程Ｓ７の間に、フィルム層６に形成された境界溝７の表面を酸素ガス若しくは酸素を主成分とする混合ガスのプラズマにより平滑化する前述の境界溝表面平滑化工程Ｓ６を実行することが好ましい。
また、上述の実施の形態では、ダイアタッチフィルム４の外面に貼り付けられる耐熱性フィルムとしてＵＶテープを用いていたが、これは、ＵＶテープがプラズマエッチング処理時の高温環境下でフッ素系ガスのプラズマに十分耐え得る特性を有し、しかもダイアタッチフィルム４との間の接着力を紫外線の照射という簡易な方法によって容易に低下させることができる利点を有しているからである。従って、このようなＵＶテープ５と同等の性質を有するもの、例えばポリオレフィン系の樹脂やポリイミド系の樹脂等のような高温環境化でフッ素系ガスのプラズマに耐え得る材料から成る基材と、ＵＶテープに対する紫外線照射のような簡易な方法によって接着力が低下する接着剤との組み合わせから成るものであれば、ＵＶテープ以外のものであっても耐熱性フィルムとして用いることができる。
また、ダイボンディングテープ８をフィルム層６に接着する接着剤が紫外線硬化性の材料からなるのであれば、保護フィルム剥離工程Ｓ１０における紫外線照射によってダイボンディングテープ８とフィルム層６の間の接着力を増大させることができるので、保護フィルム剥離工程Ｓ１０で保護フィルム３を剥がす際に、半導体チップ１′がダイボンディングテープ８から離脱してしまうことを防止することができる。
また、上述の実施の形態では、接着力低下処理工程Ｓ１１は保護フィルム剥離工程Ｓ１０の後に実行されるようになっていたが、接着力低下処理工程Ｓ１１はプラズマエッチング工程Ｓ７の後、すなわち半導体ウエハ１が個々の半導体チップ１′に切り分けられた後であれば、必ずしも保護フィルム剥離工程Ｓ１０の後でなくてもよい。しかし、保護フィルム剥離工程Ｓ１０の前に接着力低下処理工程Ｓ１１を実施すると、半導体ウエハ１の回路パターン形成面１ａから保護フィルム３を剥がす際に半導体チップ１′がダイボンディングテープ８から離脱してしまうおそれがあるので、接着力低下処理工程Ｓ１１の実施はできる限り保護フィルム剥離工程Ｓ１０の後であることが望ましい。
プラズマダイシングとダイアタッチフィルムによるボンディングを両立させることができ、併せてプラズマ処理用の真空チャンバ内の汚損も抑えることができる。
本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の実施に使用されるレーザ加工装置の斜視図 本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の実施に使用されるプラズマ処理装置の断面図 本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の工程説明図 本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の工程説明図 本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の工程説明図 本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の工程説明図 本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法の工程手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態における半導体チップの製造方法で実施される境界溝表面平滑化工程の前後における境界溝の表面の変化を（ａ），（ｂ）の順で示す図
符号の説明
１ 半導体ウエハ
１ａ 回路パターン形成面
１ｂ マスク形成面
１ｃ 半導体ウエハの表面
１′ 半導体チップ
２ 半導体素子
３ 保護フィルム
４ ダイアタッチフィルム
５ ＵＶテープ（耐熱性フィルム）
６ フィルム層
７ 境界溝
８ ダイボンディングテープ
１３ａ レーザ光

Claims (6)

  1. 半導体ウエハの回路パターン形成面に、この回路パターン形成面に形成された半導体素子を保護する保護フィルムを貼付する工程と、半導体ウエハの回路パターン形成面とは反対側のマスク形成面に、マスク形成面に貼り付けられるダイアタッチフィルム及びこのダイアタッチフィルムの外面に貼り付けられる耐熱性フィルムから成るフィルム層をマスクとして設けるマスキング工程と、半導体ウエハに設けられた前記フィルム層に、半導体ウエハの回路パターン形成面に形成された半導体素子同士を区分する境界溝を形成してその境界溝に半導体ウエハの表面を露出させる境界溝形成工程と、前記境界溝に露出した半導体ウエハの表面をフッ素系ガスのプラズマによりエッチングし、半導体ウエハを前記境界溝に沿って個々の半導体チップに切り分けるプラズマエッチング工程と、プラズマエッチング工程の後、前記フィルム層の外面にダイボンディングテープを貼付したうえで、半導体ウエハの回路パターン形成面から保護フィルムを剥離する工程とを含むことを特徴とする半導体チップの製造方法。
  2. プラズマエッチング工程の後、ダイアタッチフィルムと耐熱性フィルムの間の接着力を低下させる接着力低下処理工程とを実行す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. 接着力低下処理工程を、半導体ウエハの回路パターン形成面から保護フィルムを剥離した後に実行することを特徴とする請求項２に記載の半導体チップの製造方法。
  4. 耐熱性フィルムがＵＶテープから成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体チップの製造方法。
  5. 境界溝形成工程における前記フィルム層への境界溝の形成を、レーザ光による前記フィルム層の切除によって行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体チップの製造方法。
  6. 境界溝形成工程とプラズマエッチング工程の間に、前記フィルム層に形成された境界溝の表面を酸素ガス若しくは酸素を主成分とする混合ガスのプラズマにより平滑化する境界溝表面平滑化工程を実行することを特徴とする請求項５に記載の半導体チップの製造方法。
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