JP2011071377A

JP2011071377A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2011071377A
Application number: JP2009221964A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Rikiishi; 利康力石
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-07

Abstract

【課題】環状凸部に発生する欠けを減少させるとともにエッチング液やレジスト液等の処理液を効率良くウエーハ外に排出可能なウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】デバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備えたウエーハ１１を加工する方法であって、ウエーハ１１のデバイス領域に相当する領域を研削して裏面に円形凹部５６を形成するとともに円形凹部５６を囲繞する環状凸部５８を形成するウエーハ研削ステップと、回転軸８６に対して直交する第１面と第２面とを有し、第１面の外周に、傾斜するテーパ面８９が形成された切削ブレード８８を回転させつつ環状凸部の内周縁にテーパ面８９を位置づけるとともに、切削ブレード８８と保持手段とを相対移動させて切削ブレード８８を環状凸部に切り込ませることにより、環状凸部の内周縁に切削ブレードのテーパ面８９に倣った傾斜面を形成する環状凸部切削ステップとを含んでいる。
【選択図】図９

Description

本発明は、薄く加工されても取り扱いが容易なウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配設されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削や研磨して所定の厚さに形成される（例えば、特開２００４−３１９８８５号公報参照）。近年、電気機器の軽量化、小型化、薄型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。薄化されたウエーハは、研削によって生成された研削歪を除去するために適宜数μｍ程度エッチングされる。

このように薄く形成されたウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。この問題を解消するために本出願人は、薄化されたウエーハのハンドリングを容易にしたウエーハの加工方法を特開２００７−１９４６１号公報で提案した。

この方法では、デバイスが形成されたデバイス領域に対応するウエーハの裏面を研削してデバイス領域を所定の厚さへ薄化することでウエーハの裏面に円形凹部を形成するとともに、ウエーハの裏面における外周余剰領域を残存させて環状凸部（環状補強部）を形成することによりウエーハのハンドリングを容易にしている。

一方、特開２００９−２１４６２号公報は、ウエーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成した後、円形凹部内に再配線層を形成するウエーハの加工方法を開示している。

特開２００４−３１９８８５号公報特開２００７−１９４６１号公報特開２００９−２１４６２号公報

ところが、円形凹部を囲繞する環状凸部の側面がウエーハの研削面に対して垂直である場合には、搬送等のハンドリング時に環状凸部の外周エッジが非常に欠け易いという問題がある。

特に環状凸部の内周部分に欠けが生じると、後にエッチングを施した際、欠けた部分がよりエッチングされ易くなるために環状凸部が大きく浸食されて、その結果、環状凸部が補強部としての役目を果たせなくなってしまう。

また、円形凹部を囲繞する環状凸部の側面がウエーハの研削面に対して垂直であるウエーハの円形凹部内に再配線層を形成する場合、フォトリソグラフィで使用するレジスト液が円形凹部外に排出されにくいという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環状凸部に発生する欠けを減少させるとともにエッチング液やレジスト液等の処理液を効率良く円形凹部外に排出可能なウエーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備えたウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、第１保持面と該第１保持面に対して垂直な第１の回転軸を備える第１保持手段で該保護部材が配設されたウエーハの表面側を保持する第１保持ステップと、ウエーハの裏面に対面する研削面を有する研削砥石を環状に備えた研削ホイールを該研削面に垂直な第２の回転軸で回転させつつ該第１保持手段で保持されたウエーハの裏面に当接させるとともに該第１保持手段を回転させて、ウエーハの該デバイス領域に相当する領域を研削して裏面に円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成するウエーハ研削ステップと、第２保持面と該第２保持面に対して垂直な第３の回転軸を備える第２保持手段で該ウエーハ研削ステップが実施されたウエーハの表面側を保持する第２保持ステップと、第４の回転軸に対して直交する第１面と第２面とを有し、少なくとも該第１面の外周に、該第１面から該第２面に向かって傾斜するテーパ面が形成された切削ブレードを、該第４の回転軸で回転させつつ該環状凸部の内周縁に該テーパ面を位置づけるとともに、該第２保持手段を回転させながら該切削ブレードと該第２保持手段とを相対移動させて該切削ブレードを該環状凸部に切り込ませることで、該環状凸部の内周縁に該切削ブレードの該テーパ面に倣った傾斜面を形成する環状凸部切削ステップと、を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明によると、環状凸部の内周側には傾斜面が形成されているため、環状凸部に欠けが生じにくい。また、研削後のエッチング時には傾斜面によって円形凹部内に供給されたエッチング液を円形凹部外へ排出され易くするとともに、円形凹部上に再配線層を形成する場合等においてレジスト液の円形凹部内からの排出が容易となる。

更に、裏面研削によって円形凹部が形成されたウエーハを切削装置で個々のチップへと分割する際には、分割後の各チップのハンドリングを容易にするために、裏面にダイシングテープを貼着しているが、本願発明では環状凸部に傾斜面が形成されているため、ダイシングテープ貼着時に環状凸部と円形凹部との間に気泡が発生されることが防止される。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。表面に保護テープが貼着された状態の半導体ウエーハの裏面側斜視図である本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適した研削装置の斜視図である。研削ユニットにより実施されるウエーハ研削ステップの斜視図である。研削ユニットにより実施されるウエーハ研削ステップの説明図である。本発明のウエーハ研削ステップを説明するための断面図である。本発明の環状凸部切削ステップを実施するのに適した切削装置の斜視図である。図８（Ａ）は環状凸部切削ステップに使用するのに適した切削ブレードの第第１実施形態、図８（Ｂ）は切削ブレードの第２実施形態である。環状凸部切削ステップを示す説明図である。環状凸部の内周面に傾斜面が形成された半導体ウエーハの断面図である。エッチングステップの説明図である。

以下、図面を参照して、本発明実施形態のウエーハの加工方法を詳細に説明する。図１を参照すると、半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面１１ａに複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されているとともに、これら複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。尚、外周余剰領域１９の幅は約２〜３ｍｍに設定されている。半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の裏面研削時には、半導体ウエーハ１１の表面１１ａ側を研削装置のチャックテーブルで吸引保持するため、表面１１ａを保護する必要がある。よって、半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護部材配設ステップにより例えば保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように、裏面１１ｂが露出する形態となる。

図３を参照すると、半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削加工するのに適した研削装置２の斜視図が示されている。４は研削装置２のベース（ハウジング）であり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に延びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、ベース１２と、ベース１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動される移動基台１６に取り付けられている。

研削ユニット１０は、ベース１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８の先端に固定されたマウンタ２０と、マウンタ２０にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール２２と、スピンドル１８を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。

研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ２８とパルスモータ３０とから構成される研削ユニット移動機構３２を備えている。パルスモータ３０を駆動すると、ボールねじ２８が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。

ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３４が配設されている。チャックテーブル機構３４はチャックテーブル３６を有し、図示しない移動機構により図３に示されたウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。３８，４０は蛇腹である。ベース４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４２が配設されている。

以上のように構成された研削装置２により、半導体ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面に円形凹部を形成し、外周余剰領域１９に環状凸部を残存させるウエーハの加工方法について以下に説明する。

図４に示すように、スピンドル１８の先端に固定されたマウンタ２０に研削ホイール２２が着脱可能に装着されている。研削ホイール２２は、ホイール基台２４と、ホイール基台２４の下面外周に環状に配設された複数の研削砥石２５とから構成される。

図３に示すウエーハ着脱位置Ａに位置付けられたチャックテーブル３６上に、図２に示された保護テープ２３が貼着されたウエーハ１１を保護テープ２３を下にして吸引保持する。次いで、チャックテーブル３６をＹ軸方向に移動して研削位置Ｂに位置付ける。

そして、図４及び図５に示すように、チャックテーブル３６を矢印３７で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石２５を矢印５３で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット移動機構３２を駆動して研削ホイール２２の研削砥石２５をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、研削ホイール２２を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。

その結果、半導体ウエーハ１１の裏面には、図４及び図６（Ｂ）に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば３０μｍ）の円形状の凹部５６が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域が残存されて環状凸部５８が形成される。

図７を参照すると、本発明の環状凸部切削ステップを実施するのに適した切削装置６２の斜視図が示されている。切削装置６２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段６４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６６が設けられている。

ウエーハ研削ステップによりウエーハ１１の裏面に円形凹部５６と該円形凹部５６を囲繞する環状凸部５８が形成されたウエーハ１１は、ウエーハカセット６８中に複数枚収容される。ウエーハカセット６８は上下動可能なカセットエレベータ６９上に載置される。

ウエーハカセット６８の後方には、ウエーハカセット６８からウエーハ１１を搬出するとともに、環状凸部切削ステップにより環状凸部内周に傾斜面の形成されたウエーハをウエーハカセット６８に搬入する搬出入手段７０が配設されている。

ウエーハカセット６８と搬出入手段７０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域７２が設けられており、仮置き領域７２には、ウエーハ１１を一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段７４が配設されている。

仮置き領域７２の近傍には、ウエーハ１１を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段７６が配設されており、仮置き領域７２に搬出されたウエーハ１１は、搬送手段７６により吸着されてチャックテーブル７８上に搬送され、チャックテーブル７８に吸引保持される。７９はクランプである。

チャックテーブル７８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル７８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハ１１の切削すべき領域を検出するアライメント手段８０が配設されている。

アライメント手段８０は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像手段８２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべき領域を検出することができる。撮像手段８２によって取得された画像は、表示手段６６に表示される。

アライメント手段８０の左側には、チャックテーブル７８に保持されたウエーハ１１に対して切削加工を施す切削手段（切削ユニット）８４が配設されている。切削ユニット８４はアライメント手段８０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット８４は、回転駆動されるスピンドル８６の先端に切削ブレード８８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード８８は撮像手段８２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

８５は切削が終了したウエーハ１１を洗浄装置８７まで搬送する搬送手段であり、洗浄装置８７では、ウエーハ１１を洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハ１１を乾燥する。

図８（Ａ）を参照すると、本発明の環状凸部切削ステップを実施するのに適した第１実施形態の切削ブレード８８が示されている。切削ブレード８８はスピンドル（回転軸）８６に対して直交する第１面８８ａと第２面８８ｂとを有しており、第１面８８ａの外周に第１面８８ａから第２面８８ｂに向かって傾斜するテーパ面８９が形成されている。

図８（Ｂ）は環状凸部切削ステップを実施するのに適した第２実施形態の切削ブレード８８Ａを示している。切削ブレード８８Ａはスピンドル（回転軸）８６に対して直交する第１面８８ａと第２面８８ｂとを有しており、第１面８８ａ及び第２面８８ｂの外周に切削ブレード８８Ａの厚み方向中心に向かって傾斜するテーパ面８９ａ、８９ｂがそれぞれ形成されている。

次に、図９を参照して、第１実施形態の切削ブレード８８を使用した環状凸部切削ステップについて説明する。環状凸部切削ステップでは、第１面８８ａの外周にテーパ面８９が形成された切削ブレード８８を、スピンドル８６で回転させつつ環状凸部５８の内周縁にテーパ面８９を位置づける。

そして、チャックテーブル７８を低速で回転させながら、切削ブレード８８を矢印Ａ方向に移動して環状凸部５８に切り込ませる。その結果、図１０に示すように環状凸部５８の内周縁に切削ブレード８８のテーパ面８９に倣った環状の傾斜面５９が形成される。

環状凸部切削ステップが終了すると、図１１に示すようにエッチング装置のチャックテーブル９０で吸引保持した半導体ウエーハ１１の円形凹部５６内にエッチング液供給手段９２からエッチング液を供給して、円形凹部５６の底面の研削歪を除去する。

エッチング終了後には、円形凹部５６内からエッチング液を排出する必要があるが、図１１の一部拡大図に示すように、環状凸部５８と円形凹部５６との間に環状傾斜面５９が形成されているため、エッチング液を矢印９４で示すように円形凹部５６内から容易に排出することができる。

オプションとして、ウエーハ１１の円形凹部５６の底面上に再配線層を形成する必要がある場合には、半導体製造プロセスで使用するフォトリソグラフィにより再配線層を形成するが、この時に使用するレジスト液を傾斜面５９が形成されているため円形凹部５６内から容易に排出することができる。

本実施形態のウエーハの加工方法によると、ウエーハ１１の環状凸部５８の内周側に環状傾斜面５９が形成されているため、環状凸部５８部分に欠けが生じにくい。更に、このように研削されたウエーハ１１を切削装置で個々のチップへと分割する際には、分割後の各チップのハンドリングを容易にするために裏面に環状フレームに装着されたダイシングテープを貼着しているが、環状凸部５８と円形凹部５６との間に環状傾斜面５９が形成されているため、ダイシングテープ貼着時に環状凸部５８と円形凹部５６との間に気泡が発生することが防止される。

２研削装置
１０研削ユニット
１１半導体ウエーハ
１７デバイス領域
１８スピンドル
１９外周余剰領域
２２研削ホイール
２５研削砥石
３６チャックテーブル
５６円形凹部
５８環状凸部
５９環状傾斜面
６２切削装置
７８チャックテーブル
８８切削ブレード
８８ａ第１面
８８ｂ第２面
８９，８９ａ，８９ｂテーパ面

Claims

複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備えたウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
第１保持面と該第１保持面に対して垂直な第１の回転軸を備える第１保持手段で該保護部材が配設されたウエーハの表面側を保持する第１保持ステップと、
ウエーハの裏面に対面する研削面を有する研削砥石を環状に備えた研削ホイールを該研削面に垂直な第２の回転軸で回転させつつ該第１保持手段で保持されたウエーハの裏面に当接させるとともに該第１保持手段を回転させて、ウエーハの該デバイス領域に相当する領域を研削して裏面に円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成するウエーハ研削ステップと、
第２保持面と該第２保持面に対して垂直な第３の回転軸を備える第２保持手段で該ウエーハ研削ステップが実施されたウエーハの表面側を保持する第２保持ステップと、
第４の回転軸に対して直交する第１面と第２面とを有し、少なくとも該第１面の外周に、該第１面から該第２面に向かって傾斜するテーパ面が形成された切削ブレードを、該第４の回転軸で回転させつつ該環状凸部の内周縁に該テーパ面を位置づけるとともに、該第２保持手段を回転させながら該切削ブレードと該第２保持手段とを相対移動させて該切削ブレードを該環状凸部に切り込ませることで、該環状凸部の内周縁に該切削ブレードの該テーパ面に倣った傾斜面を形成する環状凸部切削ステップと、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。