JP5441587B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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、保持面と該保持面に対して垂直な回転軸を備える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保持ステップと、研削砥石を回転させつつ回転駆動される該保持手段で保持されたウエーハの裏面に当接させてウエーハの該デバイス領域に相当するウエーハの裏面を研削して裏面に円形凹部を形成するとともに、該外周余剰領域を該円形凹部を囲繞する環状凸部として残存させる研削ステップとを具備し、該研削ステップは、該研削砥石と該保持手段とを相対移動させて該研削砥石をウエーハに接近する方向へ研削送りする鉛直方向研削ステップと、該研削砥石と該保持手段とを相対移動させて該研削砥石をウエーハの中心方向へ所定距離移動させる水平方向移動ステップとを含み、該鉛直方向研削ステップと該水平方向移動ステップとを同一の該研削砥石によって複数回繰り返すとともに複数回の該鉛直方向研削ステップは同一の加工条件で実施することにより、該環状凸部の上面内周側から該円形凹部のウエーハ中心方向に向かって階段状に傾斜する環状傾斜面を形成する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階段状の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階段状の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階段状の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 研削ユニットにより実施される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研削ステップの説明図である。 本発明の研削ステップを説明するための断面図である。 環状凸部の内周面に階段状の傾斜面を有する研削ステップが実施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。

次に、図３乃至図５を参照して、本発明実施形態の研削ステップについて詳細に説明する。図３を参照すると、円形凹部研削ステップの斜視図が示されている。符号１０は研削装置の研削ユニットであり、スピンドル１２がスピンドルハウジング１４中に回転可能に収容されている。

スピンドル１２の先端にはマウンタ１６が固定されており、このマウンタ１６に対して研削ホイール１８が着脱可能に装着されている。研削ホイール１８は、環状の砥石基台１８ａと、砥石基台１８ａの下面に装着された複数の研削砥石１８ｂから構成される。

研削ステップでは、研削装置のチャックテーブル２０で半導体ウエーハ１１の表面に貼着された保護テープ２３側を吸引保持する。そして、チャックテーブル２０を矢印２２で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石１８ｂを矢印２４で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削送り機構を駆動して研削ホイール１８の研削砥石１８ｂを図５（Ａ）に示すようにウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面に接触させる。

そして、研削ホイール１８を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りすると、図５（Ｂ）に示すようにウエーハ１１の裏面に円形凹部２８が形成される。所定深さの円形凹部２８形成後、研削ユニット１０を矢印２６方向に、即ちウエーハ１１の中心方向に僅かばかり水平に移動して、図５（Ｃ）に示すように研削砥石１８ｂを環状凸部３０の内周面から離間して位置づける。この位置で研削を続行すると、図５（Ｄ）に示すように深い円形凹部２８が形成される。

図５（Ｂ）に示す鉛直方向研削ステップと、図５（Ｃ）に示す水平方向移動ステップを交互に複数回繰り返すことにより、図６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２８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（環状補強部）３０が形成される。

更に、図６の一部拡大図に示すように、環状凸部３０の上面３０ａ内周側から円形凹部２８のウエーハ中心方向に向かって階段状に傾斜する環状傾斜面３４が形成される。環状傾斜面３４は複数の段差３６を有している。

ここで、チャックテーブル２０に保持されたウエーハ１１と研削ホイール１８を構成する研削砥石１８ｂの関係について図４を参照して説明する。チャックテーブル２０の回転中心Ｐ１と研削砥石１８ｂの回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石１８ｂの外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線３２の直径より小さく、境界線３２の半径より大きい寸法に設定され、環状に配置された研削砥石１８ｂがチャックテーブル２０の回転中心Ｐ１を通過するように設定して、上述した研削が遂行される。

研削が終了すると、図７に示すようにエッチング装置のチャックテーブル４０で吸引保持した半導体ウエーハ１１の円形凹部３０内にエッチング液供給手段４２からエッチング液を供給して、円形凹部２８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２８内からエッチング液を排出する必要があるが、図７の一部拡大図に示すように環状凸部３０と円形凹部２８との間に階段状の環状傾斜面３４が形成されているため、エッチング液を矢印４４で示すように円形凹部２８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２８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階段状の傾斜面３４が形成されているため円形凹部２８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３０の内周側に階段状の環状傾斜面３４が形成されているため、環状凸部３０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３０と円形凹部２８との間に階段状の環状傾斜面３４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３０と円形凹部２８ａとの間に気泡が発生することが防止される。

１０ 研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１２ スピンドル
１７ デバイス領域
１８ 研削ホイール
１８ｂ 研削砥石
１９ 外周余剰領域
２０ チャックテーブル
２３ 保護テープ
２８ 円形凹部
３０ 環状凸部
３４ 階段状の環状傾斜面

Claims (1)

1. 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、
   保持面と該保持面に対して垂直な回転軸を備える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保持ステップと、
   研削砥石を回転させつつ回転駆動される該保持手段で保持されたウエーハの裏面に当接させてウエーハの該デバイス領域に相当するウエーハの裏面を研削して裏面に円形凹部を形成するとともに、該外周余剰領域を該円形凹部を囲繞する環状凸部として残存させる研削ステップとを具備し、
   該研削ステップは、該研削砥石と該保持手段とを相対移動させて該研削砥石をウエーハに接近する方向へ研削送りする鉛直方向研削ステップと、該研削砥石と該保持手段とを相対移動させて該研削砥石をウエーハの中心方向へ所定距離移動させる水平方向移動ステップとを含み、
   該鉛直方向研削ステップと該水平方向移動ステップとを同一の該研削砥石によって複数回繰り返すとともに複数回の該鉛直方向研削ステップは同一の加工条件で実施することにより、該環状凸部の上面内周側から該円形凹部のウエーハ中心方向に向かって階段状に傾斜する環状傾斜面を形成することを特徴とするウエーハの加工方法。

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