JP5181728B2

JP5181728B2 - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置

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Publication number: JP5181728B2
Application number: JP2008049733A
Authority: JP
Inventors: 陽子織裳
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2009206417A

Description

この発明は、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関し、特にデバイス厚が薄い薄型半導体デバイスを製造する際に用いる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。

近年、ＩＧＢＴでは、高性能化および低コスト化が重要な課題となっている。このため、フィールドストップ（ＦＳ）層を用いた薄型のＩＧＢＴ構造が用いられるようになっている。その理由は、スイッチング損失の低減と高速スイッチング特性の改善が可能であり、尚且つ低コスト化が可能であるからである。ＦＳ型ＩＧＢＴでは、ｎ型ＦＺ（ＦｌｏａｔｉｎｇＺｏｎｅ）ウェハなどの低価格のウェハを用いて製造される。

図２２は、ＦＺ結晶基板を用いたフィールドストップ（ＦＳ）型ＩＧＢＴの断面図である。ＦＳ型ＩＧＢＴでは、ｎ⁺バッファ層をフィールドストップ層１０２として用いている。このようにすることで、キャリアの低注入、高輸送効率という基本動作を用いながら、従来のノンパンチスルー構造よりもベース層を薄くすることで更なるオン電圧、ターンオフ損失特性が改善されたものとなっている。

図２２に示すようにｎ型ＦＺウェハの表面構造は、例えば、ｎ^-ドリフト層１０３の表面層の一部に、ｐベース領域１０４が設けられている。また、ｐベース領域１０４の表面層の一部に、ｎ⁺エミッタ領域１０５が設けられている。そして、ｎ⁺エミッタ領域１０５を貫通し、ｎ^-ドリフト層１０３に達するトレンチ１１０が設けられている。トレンチ１１０の内部には、ゲート酸化膜１０６を介してゲート電極１０７が設けられている。また、ゲート酸化膜１０６およびゲート電極１０７の上には絶縁膜１２０が設けられており、絶縁膜１２０によってゲート電極１０７とエミッタ電極とが離れている。エミッタ電極１０８は、ｐベース領域１０４と、ｎ⁺エミッタ領域１０５と、に接するように設けられている。

図２２に示すようなＦＳ型ＩＧＢＴを製造する場合、上述したようなｎ型ＦＺウェハの表面構造をウェハのおもて面側に形成した後に、ｎ型ＦＺウェハの裏面を削って薄化した後、裏面からボロンイオンを照射する。そして、ウェハのおもて面を冷却しながら裏面にレーザ光を照射してアニールする。これによって、ボロン原子を活性化させることで、ｐ⁺コレクタ層１０１を形成する。

ここで、図２２に示すようなＦＳ型ＩＧＢＴの特性を向上させるためには、耐圧に応じてｎ^-ドリフト層１０３を薄くすればよい。具体的には、例えば、耐圧が１２００ＶのＩＧＢＴを作成する場合、ｎ^-ドリフト層１０３の厚さを、１２０μｍ程度にすることで、十分に所望の性能を得ることができる。また、耐圧が６００ＶのＩＧＢＴを形成する場合、ｎ^-ドリフト層１０３の厚さを、６０μｍ程度にすればよい。

しかしながら、ウェハの厚さを薄くすると、ウェハの端部が欠けやすくなり、チッピングが生じやすくなる。また、ウェハ全体の機械的な強度が低下するため、割れや欠け、撓みが発生しやすくなるという問題がある。

このような問題を解決するため、ウェハの裏面にリブ構造を設けたウェハ（以下、リブウェハとする）が提案されている。リブウェハは、例えば、ウェハの外周端部を残して、ウェハの裏面側の中央部のみを研磨することで作製される。リブウェハを用いることで、反りが大幅に緩和されて、その後のダイシング工程や搬送工程においてウェハを取り扱う際に、ウェハを保持する強度が大幅に向上し、ウェハの割れや欠けを軽減することができる。

図２３は、従来のダイシング工程の問題点について示す断面図である。図２３に示すように、外周端部にリブ３２が形成されたリブウェハ３０は、ウェハ３０の中央部３１とリブ３２との間に段差があるため、ダイシング工程においてリブウェハ３０の裏面側にダイシングテープ３３を貼付する際、段差の周辺においてリブウェハ３０とダイシングテープ３３との間に隙間（図中Ａ）が生じてしまう。リブウェハ３０とダイシングテープ３３の間に隙間があると、その隙間に対応する箇所に形成されたチップをダイシングテープ３３を介して、リブウェハ３０を設置するステージ６０に固定することができない。このため、ダイシングを行う際やその後の洗浄を行う際にダイシングテープ３３の貼り付いていない部分に形成されたチップが飛び散ってしまうなどの不具合が生じる。

また、例えば、リブウェハ３０の裏面側に隙間がないようにダイシングテープ３３を貼付することができても、リブによる段差によってリブウェハ３０の中央部３１とステージ６０の間に隙間が生じるため、例えばダイシングブレード６１によってリブウェハ３０の中央部３１を切断する際に、ウェハ３０が撓み、ウェハ３０が破損してしまう。

そのため、ダイシングの前にリブを切り落としたり、リブ部を研削してウェハ外周端部とウェハ中央部との段差をなくすなどして、ウェハの裏面側を平坦にすることによって、ウェハ裏面にダイシングテープを隙間がないように貼付する方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。また、特許文献１には、ウェハの裏面側の中央部（リブの形成されていない凹部）の深さに相当する高さの凸部を有するダイシングテープを、ウェハの裏面側に貼付する方法が記載されている。これらの技術によれば、ウェハとステージの間に隙間が生じないため、ダイシングの際のウェハの撓みや破損を軽減することができる。

特開２００７−１９４６１号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術では、ウェハを平坦化するためや、凸部を有するダイシングテープをウェハの裏面側に気泡が入らないように貼付するための、あらたな機器の導入が必要であり、半導体デバイスの製造コストが上昇してしまう。また、製造工程中にあらたな工程が加わるため、デバイスの生産効率が低下してしまうという問題がある。

さらに、凸部を有するダイシングテープをウェハの裏面側に貼付する場合、ウェハに作製するデバイスの種類（例えば耐圧の違い）やウェハの径によってリブの深さや径が異なるため、リブの形状に合わせて、異なる形状の凸部を有するダイシングテープを用意する必要があり、ダイシングテープを加工する工程が増えるため、デバイスの生産効率が低下してしまうという問題がある。

また、ダイシング工程の際に、ウェハの、デバイスの表面構造が形成されたおもて面側に保護テープを貼付し、ウェハの裏面側からダイシングを行う方法が考えられる。しかしながら、ウェハの裏面側にはダイシングライン等の目印がないため、ウェハのおもて面側に形成されたスクライブラインを、ウェハの裏面側から検出する必要がある。そのため、例えば赤外線カメラなどの装置が必要となる。または、ウェハの裏面側のダイシングを行う領域に目印を付けるマーキング装置が必要となる。したがって、あらたな設備投資が必要となり、生産コストが上昇してしまうという問題がある。さらに、ウェハの裏面側から切断する際に、ウェハのおもて面側に形成されたデバイスの表面構造がステージに押しつけられるため、デバイスの表面構造が欠けてしまうという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、生産コストを抑えつつ、ウェハの割れや欠け、反りを低減することのできる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、第１の発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体ウェハのおもて面側の中央部にデバイスの表面構造を形成する表面構造形成工程と、前記半導体ウェハの裏面側の中央部の厚さを外周端部よりも薄くして、当該半導体ウェハの裏面側に凹部を形成する薄層化工程と、前記半導体ウェハの裏面側の全面に粘着テープを貼付する貼付工程と、前記粘着テープが貼付された前記半導体ウェハの裏面側を、当該半導体ウェハの前記凹部の径および深さとそれぞれほぼ同じ径および高さの凸部を有するダイシングステージに設置するウェハ設置工程と、前記半導体ウェハのおもて面側から、当該半導体ウェハの前記凹部に対応する部分を切断しチップ状にする切断工程と、前記チップ状に切断された前記半導体ウェハを前記粘着テープから剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする。

また、第２の発明にかかる半導体装置の製造方法は、第１の発明において、前記切断工程においては、切れこみを、前記半導体ウェハの中央部の厚さよりも深く、かつ前記半導体ウェハの外周端部よりも浅く入れることによって、当該半導体ウェハを前記外周端部を残したまま切断しチップ状にすることを特徴とする。

また、第３の発明にかかる半導体装置の製造方法は、第１または２の発明において、前記切断工程においては、前記ダイシングステージによって前記半導体ウェハを真空吸着しながら、当該半導体ウェハの前記凹部に対応する部分を切断しチップ状にすることを特徴とする。

また、第４の発明にかかる半導体装置の製造方法は、第１〜３のいずれか一つの発明において、前記ダイシングステージは、基礎部と、該基礎部に着脱可能なステージ部とからなり、前記ウェハ設置工程の前に、前記基礎部に、前記半導体ウェハの凹部の直径および高さに合わせて前記基礎部から突出するステージ部を設置するステージ設置工程を含み、前記ウェハ設置工程においては、前記ダイシングステージのステージ部に前記半導体ウェハを設置することを特徴とする。

また、第５の発明にかかる半導体装置の製造方法は、第１〜４のいずれか一つの発明において、前記貼付工程においては、前記半導体ウェハの裏面側の全面に前記粘着テープを、真空雰囲気または減圧雰囲気で貼付することを特徴とする。

また、第６の発明にかかる半導体装置の製造装置は、中央部が外周端部より薄い凹部となっており、前記凹部の底面に真空吸着用の溝を有する基礎部と、前記基礎部の凹部に着脱可能に設置され、半導体ウェハを裏面側から吸着して保持するステージ部と、を備えることを特徴とする。

また、第７の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第６の発明において、前記ステージ部は、当該ステージ部の全体が、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部によって覆われる形状であることを特徴とする。

また、第８の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第６の発明において、前記ステージ部は、表面に凸部を有し、当該ステージ部の凸部のみが、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部によって覆われる形状であることを特徴とする。

また、第９の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第６または７の発明において、前記ステージ部は、前記基礎部の凹部より高さが高く、前記基礎部の凹部との高さの差が、前記半導体ウェハの裏面側の凹部とほぼ同じ高さであり、直径が当該半導体ウェハの裏面側の凹部の直径とほぼ同じ直径であることを特徴とする。

また、第１０の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第６または８の発明において、前記ステージ部は、前記基礎部の凹部の高さとほぼ同じ高さの第１ステージ部と、前記第１ステージ部より高さが高く、前記第１ステージ部との高さの差が、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部とほぼ同じ高さであり、直径が当該半導体ウェハの裏面側の凹部の直径とほぼ同じ直径の第２ステージ部と、を備えることを特徴とする。

また、第１１の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第１０の発明において、前記第１ステージ部は、少なくとも１つ以上のリング状の部材からなることを特徴とする。

また、第１２の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第１０または１１の発明において、前記第２ステージ部は、円柱状であり、１つの円柱状の部材、もしくは、１つの円柱状の部材と、当該円柱状の部材とほぼ同じ高さの、少なくとも１つ以上のリング状の部材とからなることを特徴とする。

また、第１３の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第６〜１２のいずれか一つの発明において、前記基礎部は、ステンレスからなることを特徴とする。

また、第１４の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第６〜１３のいずれか一つの発明において、前記ステージ部は、セラミックからなることを特徴とする。

また、第１５の発明にかかる半導体装置の製造装置は、第６〜１４のいずれか一つの発明において、前記ステージ部は、ポーラス構造もしくは孔が設けられた構造であることを特徴とする。

上述の第１〜５の発明によれば、裏面側の中央部が外周端部より薄い、リブウェハを、裏面側の凹部の形状に合ったダイシングステージに設置し、ウェハのおもて面側から、リブを切り落とさずに残したまま、ウェハの全面をダイシングすることができる。

また、上述の第６〜１５の発明によれば、ウェハの裏面側の形状が異なっていても、ダイシングステージの基礎部に設置するステージを変更するだけで、同じダイシングステージに異なる形状のウェハを設置することができる。

本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置によれば、生産コストを抑えつつ、ウェハの割れや欠け、反りを低減することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明およびすべての添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第１実施例の構造を示す斜視図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置は、ダイシングを行う際などにウェハを設置するダイシングステージである。なお、本明細書においては、一例として、リブ構造の第１ウェハ（例えば６インチウェハ）と、リブ構造の第２ウェハ（例えば８インチウェハ）と、裏面側にリブの形成されていない平坦な第３ウェハと、に適用する場合について説明する。第１ウェハにおいて、裏面側の凹部（リブの形成されていない中央部）の直径はａｍｍ（例えば１３０〜１４８ｍｍ）であり、リブ部と中央部との段差の高さはｃμｍ（例えば０〜７００μｍ）である。第２ウェハにおいて、裏面側の凹部の直径はｂｍｍ（例えば１８０〜１９８ｍｍ：ａ＜ｂ）であり、リブ部と中央部との段差の高さはｃμｍである。

図１に示すように、第１実施例のダイシングステージ５１は、基礎部１と、第１ステージ１０と、第２ステージ２０とによって構成されている。第１ステージ１０および第２ステージ２０は基礎部１に着脱可能である。基礎部１は、例えばステンレス製であり、第１ステージ１０および第２ステージ２０が設置される凹部と、平面形状が例えばリング状の外周部からなる。第１ステージ１０および第２ステージ２０は、例えばセラミックであり、第１ステージ１０および第２ステージ２０に載置されたウェハの真空吸着が行える構造となっている。真空吸着が行える構造とは、例えば、ウェハの搭載面に対し非搭載面側から負圧を印加できるように、ポーラス構造でもよいし、真空吸着用の孔が設けられた構造でもよい。また、第１ステージ１０の平面形状は例えばリング状であり、第２ステージ２０の平面形状は例えば円状である。

また、第１ステージ１０の外径は、基礎部１の凹部の内径と同じか、第１ステージ１０を着脱可能な程度に基礎部１の凹部の内径より小さい値であり、かつ例えば第２ウェハの裏面側の凹部の直径ｂからクリアランス量Δｒを減算した値（ｂ−Δｒ）である。また、第２ステージ２０の直径は、第１ステージ１０の内径と同じか第２ステージ２０を着脱可能な程度に第１ステージ１０の内径より小さい値であり、かつ例えば第１ウェハの裏面側の凹部の直径ａからクリアランス量Δｒを減算した値（ａ−Δｒ）である。

ここで、クリアランス量Δｒは、０〜１０ｍｍが好ましい。その理由は、ダイシングステージに設置するウェハの裏面側の凹部の直径よりダイシングステージの凸部の直径が大きいとウェハを設置することができないためである。また、ダイシングステージの凸部の直径が、ウェハの凹部の直径より１０ｍｍ以上小さくなると、ウェハにおいてダイシングステージに固定されない領域が増えて、ウェハの強度が低減し、ダイシングの際にウェハが割れる可能性があるためである。なお、クリアランス量Δｒは、出来る限り小さい方が好ましい。

第１実施例においては、第２ステージ２０と第１ステージ１０との間に段差が生じ、これがダイシングステージ５１の表面に凸部を形成している。凸部の直径は、第２ステージ２０の直径であり、ａ−Δｒである。また、凸部の高さは、リブウェハの段差の高さｃに誤差Δｈを加味した値（ｃ±Δｈ）である。

ここで、誤差Δｈは、４０μｍ以内が好ましい。その理由は、誤差Δｈがあっても、ウェハの中央部およびリブはそれぞれダイシングステージに貼付されるため、誤差Δｈがある場合、ウェハの中央部とリブとの間に、ウェハの表面と垂直な方向に力がかかる。そして、誤差Δｈが４０μｍより大きいと、ウェハの表面と垂直な方向にかかる力によって、ウェハが割れる可能性があるためである。

図２は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第１実施例の構造について示す断面図である。図２は、図１に示す第１実施例のダイシングステージ５１の中心を通る切断面における断面構造を示している。図２に示すように、基礎部１は、中央部が外周部よりも薄く、中央部と外周部との段差（基礎部１の凹部）の高さｈ１は、例えば２ｍｍ程度である。また、基礎部１の凹部の底面には、溝２が設けられており、図示しない領域でつながっている。また、基礎部１の凹部の溝２は、第１ステージ１０と、第２ステージ２０との間の領域に重ならないように設けられている。

さらに、例えば基礎部１の溝２が真空ポンプ３に接続されている。そして、真空ポンプ３を動作させることで、溝２と、ポーラス状の第１ステージ１０および第２ステージ２０の微細な孔とを介して、第１実施例のダイシングステージ５１の表面に設置されたウェハを真空吸着することができる。第１ステージ１０および第２ステージ２０に真空吸着用の孔が設けられている場合には、基礎部１の溝２と、第１ステージ１０および第２ステージ２０の真空吸着用の孔とを介して、ウェハを真空吸着することができる。

第１ステージ１０の高さｈ２は、基礎部１の凹部の高さｈ１と同等（ｈ１≒ｈ２）であり、第２ステージ２０の高さｈ３は、第１ステージ１０の高さよりも前記（ｃ±Δｈ）分高く、例えば２．５ｍｍ程度である。このように、第１ステージ１０と、第２ステージ２０と、は高さが異なるため段差が生じ、この段差によって、ダイシングステージ５１の表面に凸部が形成される。

図３は、基礎部の構造について示す図である。図３に示すように、基礎部１の凹部の表面には、同心円状に溝２が形成されており、さらにそれぞれの同心円状の溝２が、凹部を横切る溝２によってつながっている。この例では、凹部の中心部分で溝２が真空ポンプ３に接続されている。ここで、基礎部１の凹部の溝２は、第１ステージ１０と、第２ステージ２０との間の領域に重ならないようにする、すなわち同心円状の溝２の直径が、ステージ同士の境界となる円の直径と異なるようにする。

図４は、第１ステージの構造について示す斜視図である。図４に示すように、第１ステージ１０の形状は、リング状である。なお、第１ステージ１０は、例えば少なくとも１つ以上のリング状の部材からなっていればよく、複数のリング状の部材によって構成されていてもよい。

また、図５は、第２ステージの構造について示す斜視図である。図５に示すように、第２ステージ２０の形状は、円柱状である。なお、第２ステージ２０は、例えば１つの円柱状の部材、もしくは、１つの円柱状の部材と、その円柱状の部材とほぼ同じ高さの、少なくとも１つ以上のリング状の部材によって構成されていてもよい。

このように、第１実施例によれば、リブ構造の第１ウェハを、ダイシングステージ５１に設置することができる。

つぎに、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第２実施例について説明する。図６は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第２実施例について示す斜視図である。また、図７は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第２実施例について示す断面図である。図７においては、図６に示す第２実施例のダイシングステージ５２の中心を通る切断面における断面構造を示している。

図６または図７に示すように、ダイシングステージ５２は、基礎部１と、第１ステージ１１と、第２ステージ２０とによって構成されている。また、第２実施例においては、図１または図２に示す第１実施例の第１ステージ１０とは高さが異なる第１ステージ１１を用いた。すなわち、第１ステージ１１の高さｈ２が、第２ステージ２０の高さｈ３と同等（ｈ２≒ｈ３）である。これによって、第１ステージ１１と、基礎部１の外周部との間に段差が生じ、この段差（ｈ２−ｈ１）がダイシングステージ５２の表面の凸部の高さ（ｃ±Δｈ）となる。また、凸部の直径は、第１ステージ１１の外径（ｂ−Δｒ）である。

このように、第２実施例によれば、第１実施例の第１ステージ１０から、第１ステージ１１へ取り替えるだけで、第１ウェハとは凹部の直径が異なる、リブ構造の第２ウェハを設置することができる。

つぎに、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第３実施例について説明する。図８は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第３実施例について示す斜視図である。また、図９は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第３実施例について示す断面図である。図９においては、図８に示す第３実施例のダイシングステージ５３の中心を通る切断面における断面構造を示している。

図８または図９に示すように、ダイシングステージ５３は、基礎部１と、第１ステージ１２とによって構成されている。また、第３実施例においては、第１ステージ１２の形状が第１実施例および第２実施例とは異なり、かつ第２ステージを用いていない。第３実施例においては、第１ステージ１２の高さｈ２と、基礎部１の凹部の高さｈ１とが異なる。したがって、第１ステージ１２と、基礎部１の外周端部との間に段差が生じ、この段差（ｈ２−ｈ１）がダイシングステージ５３の表面の凸部の高さ（ｃ±Δｈ）となる。また、凸部の直径は、第１ステージ１２の直径（ｂ−Δｒ）である。

図１０は、第３実施例における第１ステージの構造について示す斜視図である。図１０に示すように、第３実施例における第１ステージ１２は、図４に示す第１ステージ１０と形状が異なり、円柱状である。なお、第１ステージ１２は上記の例のように１つの円柱状の部材で構成してもよいし、１つの円柱状の部材と、その円柱状の部材とほぼ同じ高さの、少なくとも１つ以上のリング状の部材の組合体によって構成されていてもよい。

このように、第３実施例によれば、基礎部１に設置するステージを第１ステージ１２のみとすることで、リブ構造の第２ウェハを設置することができる。

つぎに、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第４実施例について説明する。図１１は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第４実施例の構造について示す斜視図である。また、図１２は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第４実施例の構造について示す断面図である。図１２においては、図１１に示す第４実施例のダイシングステージ５４の中心を通る切断面における断面構造を示している。

図１１または図１２に示すように、ダイシングステージ５４は、基礎部１と、第１ステージ１０と、第２ステージ２１とによって構成されている。また、第４実施例においては、第１ステージ１０の高さｈ２および第２ステージ２１の高さｈ３が、それぞれ基礎部１の凹部の高さｈ１と同等（ｈ１≒ｈ２≒ｈ３）である。したがって、第４実施例のダイシングステージ５４の表面は凸部が形成されていない平坦な面となる。

このように、第４実施例によれば、第１実施例の第２ステージ２０から、第２ステージ２１へ取り替えるだけで、裏面側にリブの形成されていない平坦なウェハを設置することができる。

つぎに、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第５実施例について説明する。図１３は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第５実施例の構造について示す斜視図である。また、図１４は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第５実施例の構造について示す断面図である。図１４においては、図１３に示す第５実施例のダイシングステージ５５の中心を通る切断面における断面構造を示している。

図１３または図１４に示すように、ダイシングステージ５５は、基礎部１と、第１ステージ１３とによって構成されている。また、第５実施例においては、第２ステージを用いずに、図１０において示した第１ステージ１２と同様の形状の第１ステージ１３のみを用いている。また、第５実施例においては、第１ステージ１３の高さｈ２が、基礎部１の凹部の高さｈ１と同等（ｈ１≒ｈ２）である。したがって、第５実施例のダイシングステージ５５の表面は凸部が形成されていない平坦な面となる。

このように、第５実施例によれば、第３実施例の第１ステージ１２とは高さの異なる第１ステージ１３を用いるのみで、裏面側にリブの形成されていない平坦なウェハを設置することができる。

なお、基礎部に設置するステージの数は、ダイシングステージに設置するウェハの凹部の直径または高さに合わせて変更可能である。すなわち、ウェハの裏面側の凹部の直径がａｍｍ（第１ウェハ）およびｂｍｍ（第２ウェハ）のみでなく、他の直径のウェハがある場合、外径が、それぞれのウェハの裏面側の凹部の直径からクリアランス量Δｒを減算した値のステージを用意すればよい。

また、ウェハの裏面側の凹部の高さが複数種類ある場合、それぞれ異なる高さのステージを用意すればよい。また、例えばステージの高さを一定にして、それぞれのウェハの凹部の高さに応じて、ステージと基礎部との間にスペーサーを設置してもよい。

上述したように、実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置は、基礎部に、直径や高さ、形状の異なるステージを組み合わせて設置することで、裏面側の凹部の直径や高さが異なるリブウェハや平坦なウェハを同じ基礎部を用いて設置することができる。したがって、凸部の径や高さの異なるダイシング装置もしくはあらたなダイシングステージが必要ないため、生産コストが低くなる。また、あらたなダイシング装置が必要ないことで、裏面側の凹部の直径や高さが異なるリブウェハや平坦なウェハを、同一の製造ラインを用いて作製することができるため、生産コストが低くなる。

（実施の形態２）
つぎに、半導体装置の製造方法について説明する。図１５は、実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法について示すフローチャートである。実施の形態２においては、上述した実施の形態１において説明した半導体装置の製造装置をダイシング装置の備えるダイシングステージとして用いている。

図１５のフローチャートに示すように、実施の形態２においては、まず、ウェハとダイシングフレームを貼付装置にセットする（ステップＳ１）。ステップＳ１においては、ウェハは、通常の平坦なウェハでもよいし、裏面側の外周端部にリブの形成されたリブウェハでもよい。また、いずれのウェハにおいても、おもて面に素子構造が形成されていてもよい。

ついで、貼付装置によって、ウェハの裏面側に粘着テープ（ダイシングテープ）を貼り付ける（ステップＳ２）。ステップＳ２においては、ウェハの裏面側と、ダイシングテープとの間に気泡が入らず、またウェハとダイシングテープとの間に隙間が生じないように、ウェハの裏面側にダイシングテープを貼り付ける。なお、ダイシングテープとしては、紫外線（ＵＶ）を照射することで粘着力が低下するものを用いてもよい。ついで、ダイシングテープのウェハが貼付されていない側の面に、ダイシングフレームを貼付する。

ついで、ウェハを貼付装置から取り出し、ダイサー（ダイシング装置）の挿入口にセットする（ステップＳ３）。ステップＳ３においては、例えばダイシングフレームが貼付されたウェハを、ウェハカセットに設置した後に、そのウェハカセットをダイサーの挿入口にセットする。

ついで、ダイサーの備える搬送アームによって、ウェハをダイシングステージにセットする（ステップＳ４）。ステップＳ４においては、あらかじめ、実施の形態１において説明した第１実施例〜第５実施例のいずれかのダイシングステージを用意し、そのダイシングステージにウェハをセットする。すなわち、ステップＳ４の前に、ウェハの裏面側の凹部の直径や高さに合わせて、基礎部に設置するステージを変更する。

ついで、ダイシングステージの上に設置されたウェハを切断する（ステップＳ５）。ステップＳ５においては、真空ポンプによってウェハを真空吸着しながら、ダイサーの備えるダイシングブレード等を用いて、ウェハのおもて面側から切断する。なお、ステップＳ５においては、裏面側の外周端部にリブの形成されたウェハをダイシングする場合、リブを切り落とさずに、リブを残したままダイシングする。すなわち、ダイシングブレードの切れ込みを、ウェハの中央部の厚さよりも深く、かつウェハの外周端部よりも厚く入れる。このようにして、リブが残ったままのウェハを個片化（チップ化）する。

ついで、ウェハをダイシングステージと同形状のスピンナーステージにセットし、洗浄および乾燥を行う（ステップＳ６）。さらに、ウェハをダイサーから取り出し、ピックアップ装置へセットする（ステップＳ７）。そして、ピックアップ装置によって、個片化されたチップをピックアップする（ステップＳ８）。ステップＳ８においては、ダイシングテープからチップを剥離する。なお、ステップＳ２において、紫外線（ＵＶ）を照射することで粘着力が低下するテープを用いた場合、ステップＳ８においては、ＵＶ照射機によって適切な光量のＵＶを照射した後に、ピックアップを行う。

つぎに、図１５のステップＳ２において、リブウェハの裏面側にダイシングテープを貼り付ける処理について説明する。図１６は、リブウェハの裏面側にダイシングテープを貼り付ける処理について示す断面図である。図１６に示すように、裏面側の外周端部に、中央部３１よりも厚いリブ３２の形成されたウェハ３０を用意する。なお、例えばウェハ３０の裏面側の凹部の直径は、ａｍｍまたはｂｍｍであり、凹部の高さはｃｍｍである。

そして、例えば図示しない貼付装置の備える真空チャンバー内で、ウェハ３０の裏面側にダイシングテープ３３を貼付する。このようにすることで、ウェハ３０の裏面側とダイシングテープ３３との間に気泡を入れずに、またウェハ３０の中央部３１とリブ３２との間の角部に隙間を生じさせずに、ウェハ３０にダイシングテープ３３を貼付することができる。このとき、ダイシングテープを適温に加熱してから、ウェハの裏面側に貼付してもよい。

ここで、ダイシングテープ３３は、特に指定しないが、ウェハ３０の裏面側とダイシングテープ３３との密着性の向上のためには、弾力性や伸縮性を有したものが好ましい。また、後のピックアップ工程においてチップを剥離しやすくするためには、紫外線（ＵＶ）を照射することで粘着力が低下するものが好ましい。さらに、ダイシングテープ３３のウェハ３０を貼付していない側の面にダイシングフレーム３４を貼付する。このようにして、ダイシングフレーム３４に貼付されたウェハ３０が作製される。

つぎに、図１５のステップＳ４における、ウェハをダイシングステージにセットする処理について説明する。図１７〜図２１は、ウェハをダイシングステージにセットする処理について示す断面図である。まず、ウェハの裏面側にリブが形成されているか否かを判断し、リブが形成されている場合、裏面側の凹部の直径を判断する。そして、凹部の直径より０〜１０ｍｍ直径の小さい凸部を有するダイシングステージを用意する。

例えば凹部の直径が、ａｍｍのリブウェハをダイシングステージにセットする場合、図１７に示すように、第１実施例のダイシングステージ５１となるように、第１ステージ１０および第２ステージ２０を基礎部１に設置する。

また、凹部の直径がｂｍｍのリブウェハをダイシングステージにセットする場合、図１８または図１９に示すように、第２実施例または第３実施例のダイシングステージ５２，５３となるように、第１ステージ１１および第２ステージ２０を基礎部１に設置するか、第１ステージ１２のみを基礎部１に設置する。

また、ウェハの裏面側にリブが形成されていない、平坦なウェハをダイシングステージにセットする場合、図２０または図２１に示すように、第４実施例または第５実施例のダイシングステージ５４，５５となるように、第１ステージ１０および第２ステージ２１を基礎部１に設置するか、第１ステージ１３のみを基礎部１に設置する。

ここで、図１７〜図１９に示すように、リブウェハ３０の場合、ダイシングフレーム３４にダイシングテープ３３を用いて貼付されたウェハ３０の凹部を、ダイシングステージの凸部に合致するように、設置する。また、図２０または図２１に示すように、ウェハの裏面側にリブが形成されていない、平坦なウェハ４０の場合、少なくとも第１ステージ１０，１３の外周より内側にウェハ４０の素子構造の形成された領域が重なるように設置する。

上述したように、実施の形態２によれば、リブウェハを、ウェハの割れや欠けを抑え、かつ平坦なウェハと同様の工程数で処理することができる。このため、製造コストを抑えることができる。

以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置は、デバイス厚の薄い半導体装置を製造するのに有用であり、特に、電力変換装置などに使用されるパワー半導体装置を製造するのに適している。

実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第１実施例の構造を示す斜視図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第１実施例の構造について示す断面図である。基礎部の構造について示す図である。第１ステージの構造について示す斜視図である。第２ステージの構造について示す斜視図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第２実施例について示す斜視図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第２実施例について示す断面図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第３実施例について示す斜視図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第３実施例について示す断面図である。第３実施例における第１ステージの構造について示す斜視図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第４実施例の構造について示す斜視図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第４実施例の構造について示す断面図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第５実施例の構造について示す斜視図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置の第５実施例の構造について示す断面図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法について示すフローチャートである。リブウェハの裏面側にダイシングテープを貼り付ける処理について示す断面図である。ウェハをダイシングステージにセットする処理について示す断面図である。ウェハをダイシングステージにセットする処理について示す断面図である。ウェハをダイシングステージにセットする処理について示す断面図である。ウェハをダイシングステージにセットする処理について示す断面図である。ウェハをダイシングステージにセットする処理について示す断面図である。従来のＦＺ結晶基板を用いたフィールドストップ（ＦＳ）型ＩＧＢＴの断面図である。従来のダイシング工程の問題点について示す断面図である。

符号の説明

１基礎部
２溝
１０第１ステージ
２０第２ステージ
３０ウェハ
３１中央部
３２リブ
３３ダイシングテープ（粘着テープ）
３４ダイシングフレーム

Claims

半導体ウェハのおもて面側の中央部にデバイスの表面構造を形成する表面構造形成工程と、
前記半導体ウェハの裏面側の中央部の厚さを外周端部よりも薄くして、当該半導体ウェハの裏面側に凹部を形成する薄層化工程と、
前記半導体ウェハの裏面側の全面に粘着テープを貼付する貼付工程と、
前記粘着テープが貼付された前記半導体ウェハの裏面側を、当該半導体ウェハの前記凹部の径および深さとそれぞれほぼ同じ径および高さの凸部を有する、中央部が外周端部より薄い凹部となっており、前記凹部の底面に真空吸着用の溝を有する基礎部と、該基礎部の凹部に着脱可能に設置され、半導体ウェハを裏面側から吸着して保持するステージ部とからなるダイシングステージに設置するウェハ設置工程と、
前記半導体ウェハのおもて面側から、当該半導体ウェハの前記凹部に対応する部分を切断しチップ状にする切断工程と、
前記チップ状に切断された前記半導体ウェハを前記粘着テープから剥離する剥離工程と、
を含み、
前記ウェハ設置工程の前に、
前記基礎部の凹部の高さとほぼ同じ高さの第１ステージ部と、前記第１ステージ部より高さが高く、前記第１ステージ部との高さの差が、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部とほぼ同じ高さであり、直径が当該半導体ウェハの裏面側の凹部の直径とほぼ同じ直径の第２ステージ部とを備え、当該第２ステージ部の凸部のみが、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部によって覆われる形状、または、
前記第２ステージ部と、当該第２ステージ部とほぼ同じ高さの第１ステージ部とを備え、当該第１ステージ部および第２ステージ部の全体が、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部によって覆われる形状になるように、
前記基礎部の凹部の高さとほぼ同じ高さの第１ステージ部と、前記第２ステージ部とほぼ同じ高さの第１ステージ部と、を前記半導体ウェハの前記凹部の径に合わせて交換することによって、前記基礎部に前記ダイシングステージのステージ部を着脱可能に設置するステージ設置工程を含み、
前記ウェハ設置工程においては、前記ステージ設置工程によって設置された前記ダイシングステージのステージ部に前記半導体ウェハを設置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記切断工程においては、切れこみを、前記半導体ウェハの中央部の厚さよりも深く、かつ前記半導体ウェハの外周端部よりも浅く入れることによって、当該半導体ウェハを前記外周端部を残したまま切断しチップ状にすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記切断工程においては、前記ダイシングステージによって前記半導体ウェハを真空吸着しながら、当該半導体ウェハの前記凹部に対応する部分を切断しチップ状にすることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
前記貼付工程においては、前記半導体ウェハの裏面側の全面に前記粘着テープを、真空雰囲気または減圧雰囲気で貼付することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
中央部が外周端部より薄い凹部となっており、前記凹部の底面に真空吸着用の溝を有する基礎部と、
前記基礎部の凹部に着脱可能に設置され、半導体ウェハを裏面側から吸着して保持するステージ部と、
を備え、
前記ステージ部は、
前記基礎部の凹部の高さとほぼ同じ高さの第１ステージ部と、前記第１ステージ部より高さが高く、前記第１ステージ部との高さの差が、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部とほぼ同じ高さであり、直径が当該半導体ウェハの裏面側の凹部の直径とほぼ同じ直径の第２ステージ部とを備え、当該第２ステージ部の凸部のみが、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部によって覆われる形状、または、
前記第２ステージ部と、当該第２ステージ部とほぼ同じ高さの第１ステージ部とを備え、当該第１ステージ部および第２ステージ部の全体が、裏面側の中央部が外周端部より薄く加工された前記半導体ウェハの裏面側の凹部によって覆われる形状になるように、
前記基礎部の凹部の高さとほぼ同じ高さの第１ステージ部と、前記第２ステージ部とほぼ同じ高さの第１ステージ部と、を前記半導体ウェハの前記凹部の径に合わせて交換することによって、前記基礎部に前記ダイシングステージのステージ部を着脱可能に設置されることを特徴とする半導体装置の製造装置。
前記第１ステージ部は、少なくとも１つ以上のリング状の部材からなることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造装置。
前記第２ステージ部は、円柱状であり、１つの円柱状の部材、もしくは、１つの円柱状の部材と、当該円柱状の部材とほぼ同じ高さの、少なくとも１つ以上のリング状の部材とからなることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置の製造装置。
前記基礎部は、ステンレスからなることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の半導体装置の製造装置。
前記ステージ部は、セラミックからなることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の半導体装置の製造装置。
前記ステージ部は、ポーラス構造もしくは孔が設けられた構造であることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一つに記載の半導体装置の製造装置。