DE102010030339A1 - Bearbeitungsverfahren für Halbleiterwafer - Google Patents

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Abstract

Ein Bearbeitungsverfahren für einen Halbleiterwafer mit mehreren Halbleiterschaltungen, von denen jede mehrere eingebettete Elektroden aufweist, die in dem Wafer in der Tiefe ausgebildet sind, die größer als oder gleich groß wie eine Dicke eines fertigen Bauelements ist, wird bereitgestellt. Das Bearbeitungsverfahren beinhaltet die Schritte des Ausbildens einer Trennkerbe mit einer Tiefe, die größer als oder gleich groß wie die Dicke des fertigen Bauelements ist, entlang jeder Trennlinie, des Verbindens eines Halteelements mit dem Wafer, um einen Waferschichtverbund herzustellen, und des Aufbringens eines Laserstrahls auf das Halteelement entlang jeder Trennlinie, um eine modifizierte Schicht in dem Halteelement entlang jeder Trennlinie auszubilden. Das Bearbeitungsverfahren beinhaltet ferner einen Halteelement-Brechschritt zum Ausüben einer äußeren Kraft auf den Waferschichtverbund, um dadurch das Halteelement des Waferschichtverbunds entlang der in dem Halteelement ausgebildeten modifizierten Schicht zu brechen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren für einen Halbleiterwafer mit mehreren Halbleiterschaltungen an der Vorderseite des Wafers, wobei jede Halbleiterschaltung mehrere in dem Wafer in einer vorgegebenen Tiefe ausgebildete, eingebettete Elektroden aufweist und das Bearbeitungsverfahren den Schritt des Teilens des Halbleiterwafers in einzelne Halbleiterbauelemente beinhaltet, wobei bei jedem die mehreren eingebetteten Elektroden von der Rückseite des Wafers hervorstehen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Bei einer Halbleiterbauelementtechnologie der letzten Zeit wird eine Mehrschichthalbleitereinheit, wie z. B. ein MCP (Multi-Chip Package) oder ein SIP (System-In Package) effektiv zum Erreichen einer höheren Packungsdichte und einer Verringerung der Größe und Dicke verwendet. Wie in der Technik bekannt ist, wird diese Art von Halbleitereinheit durch ein Verfahren hergestellt, das die folgenden Schritte beinhaltet: ein Schichten mehrerer Halbleiterchips auf einem Einheitssubstrat, das als ein Zwischenstück (Interposer) bezeichnet wird, dann ein elektrisches Verbinden der Elektroden des Zwischenstücks und der Halbleiterchips oder der Elektroden der Halbleiterchips durch Golddrähte und dann ein Umgießen der Halbleiterchips und des Zwischenstücks mit Harz.
  • Bei diesem Verfahren stehen die Golddrähte jedoch von den Elektroden des oberen Halbleiterchips entlang dessen Ebene hervor und sind mit den Elektroden des Zwischenstücks und des unteren Halbleiterchips verbunden. Dementsprechend wird die Größe der Einheit notwendigerweise größer als die jedes Halbleiterchips. Ferner ist, da die Elektroden jedes Halbleiterchips an den Enden des Chips vorgesehen sind, die Anzahl der Elektroden durch die Länge der vier Seiten jedes Halbleiterchips begrenzt. Um diese Probleme zu bewältigen, wurde ein technisches Verfahren entwickelt, bei dem jeder Halbleiterchip mit mehreren Durchgangselektroden versehen wird, die sich durch die Dicke des Chips erstrecken und elektrisch mit den Elektroden des Chips selbst verbunden sind, und diese Durchgangselektroden miteinander durch die Schichtung der Halbleiterchips elektrisch verbunden werden (siehe z. B. offen gelegte japanische Patente Nr. 2004-241479 und 2008-130704 ).
  • Jeder Halbleiterchip wird erhalten, indem ein Halbleiterwafer als eine Sammlung vieler Halbleiterchips geteilt wird. Bei einem Rückseiten-Schleifschritt zum Verringern der Dicke des Halbleiterwafers werden mehrere eingebettete Elektroden, die vorher so in dem Halbleiterwafer ausgebildet wurden, dass sie jedem Halbleiterchip entsprechen, an der Rückseite des Halbleiterwafers freigelegt. Danach wird die Rückseite des Halbleiterwafers um eine geringe Dicke geätzt, so dass die eingebetteten Elektroden geringfügig von der Rückseite des Halbleiterwafers hervorstehen und als die Durchgangselektroden wirken. Daher weist jeder Halbleiterchip die durch das Hervorstehen der eingebetteten Elektroden erhaltenen Durchgangselektroden auf. Dementsprechend können die Durchgangselektroden des oberen Halbleiterchips zuverlässig durch Schichten dieser Halbleiterchips mit den Durchgangselektroden des unteren Halbleiterchips verbunden werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In dem Fall, dass die Dicke des Halbleiterwafers, der die eingebetteten Elektroden aufweist, bei dem Rückseiten-Schleifschritt oder dem Ätzschritt uneinheitlich wird, tritt ein Problem dahingehend auf, dass die Durchgangselektroden der geschichteten Halbleiterchips miteinander nicht geeignet in Kontakt kommen, wodurch eine elektrische Trennung der Halbleiterchips bewirkt wird. Ferner weist jeder Halbleiterchip eine sehr geringe Dicke von 20 bis 50 μm unter der Voraussetzung auf, dass mehrere Halbleiterchips geschichtet sind. Dementsprechend ist jeder Halbleiterchip brüchig und wird deshalb z. B. beim Schichten der Halbleiterchips leicht beschädigt.
  • Ferner werden, falls der Halbleiterwafer, der die an der Rückseite des Wafers freigelegten Durchgangselektroden aufweist, durch Verwendung einer Zerteilvorrichtung, die üblicherweise beim Waferschneiden verwendet wird, geteilt wird, die Durchgangselektroden durch das beim Waferschneiden verwendete Wasser nass, wodurch eine Korrosion des Metalls, das die Durchgangselektroden bildet, bewirkt wird.
  • Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bearbeitungsverfahren für einen Halbleiterwafer bereitzustellen, das die Dicke des Wafers verringern kann, während diese einheitlich gehalten wird, und die Möglichkeit einer Korrosion der Durchgangselektroden beim Teilen des Wafers in Chips beseitigen kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bearbeitungsverfahren für einen Halbleiterwafer bereitgestellt, der mehrere Halbleiterschaltungen aufweist, die durch mehrere an der Vorderseite des Wafers ausgebildete, sich kreuzende Trennlinien abgetrennt sind, wobei jede Halbleiterschaltung mehrere eingebettete Elektroden aufweist, die in dem Wafer in der Tiefe, die größer als oder gleich groß wie eine Dicke eines fertigen Bauelements ist, so ausgebildet sind, dass sie sich von jeder Halbleiterschaltung in Richtung auf die Rückseite des Wafers erstrecken, die Dickenabweichung innerhalb des Wafers innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs liegt und das Bearbeitungsverfahren beinhaltet: einen Trennkerben-Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer Trennkerbe mit einer Tiefe, die größer als oder gleich groß wie die Dicke des fertigen Bauelements ist, entlang jeder Trennlinie an der Vorderseite des Wafers; einen Waferschichtverbund-Herstellschritt zum Verbinden der Vorderseite eines scheibenförmigen Halteelements durch eine lösbare Haftschicht mit der Vorderseite des Wafers, um dadurch einen Waferschichtverbund herzustellen, nach dem Durchführen des Trennkerben-Ausbildungsschritts; einen Modifikationsschichts-Ausbildungsschritt zum Aufbringen eines Laserstrahls mit einer Transmissionswellenlänge (Durchlasswellenlänge) auf das Halteelement von der Rückseite des Halteelements aus entlang jeder Trennlinie, um dadurch eine modifizierte Schicht (Modifikationsschicht) in dem Halteelement entlang jeder Trennlinie auszubilden, nach dem Durchführen des Waferschichtverbund-Herstellschritts; einen ersten Waferschichtverbund-Halteschritt zum Halten des Waferschichtverbunds unter Ansaugen an einem Einspanntisch einer Schleifvorrichtung in dem Zustand, in dem die Rückseite des Wafers des Waferschichtverbunds mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs in Kontakt kommt, nach dem Durchführen des Modifikationsschichts-Ausbildungsschritts; einen Halteelement-Schleifschritt zum Schleifen der Rückseite des Halteelements des an dem Einspanntisch gehaltenen Waferschichtverbunds, um dadurch die Dickenabweichung des Waferschichtverbunds aufzufangen (auszugleichen zu absorbieren), nach dem Durchführen des ersten Waferschichtverbund-Halteschritts; einen zweiten Waferschichtverbund-Halteschritt zum Halten des Waferschichtverbunds unter Ansaugen an dem Einspanntisch in dem Zustand, in dem die Rückseite des Halteelements des Waferschichtverbunds mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs in Kontakt kommt, nach dem Durchführen des Halteelement-Schleifschritts; einen Waferschleifschritt zum Schleifen der Rückseite des Wafers des an dem Einspanntisch gehaltenen Waferschichtverbunds, um die Dicke des Wafers auf die Dicke des fertigen Bauelements zu verringern, wodurch der Wafer in einzelne Halbleiterbauelemente geteilt wird, nach dem Durchführen des zweiten Waferschichtverbund-Halteschritts; einen Ätzschritt zum Ätzen der Rückseite des Wafers des Waferschichtverbunds in dem Zustand, in dem die Rückseite des Halteelements des Waferschichtverbunds mit der oberen Oberfläche eines Einspanntischs einer Ätzvorrichtung in Kontakt kommt, wodurch die eingebetteten Elektroden von der Rückseite jedes Halbleiterbauelements hervorstehen, nach dem Durchführen des Waferschleifschritts; und einen Halteelement-Brechschritt zum Ausüben einer äußeren Kraft auf den Waferschichtverbund, um dadurch das Haltelement des Waferschichtverbunds entlang der in dem Halteelement ausgebildeten modifizierten Schicht zu brechen, nach dem Durchführen des Ätzschritts.
  • Vorzugsweise beinhaltet der Haltelement-Brechschritt einen Waferschichtverbund-Halteschritt zum Anbringen der Rückseite des Halteelements des Waferschichtverbunds an der Haftoberfläche eines an einem ringförmigen Rahmen gehaltenen Zerteilungsbands; und einen Zerteilungsband-Aufweitungsschritt zum radialen Aufweiten des Zerteilungsbands, um eine äußere Kraft auf das Halteelement auszuüben, wodurch das Halteelement entlang der modifizierten Schicht gebrochen wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Rückseite des Wafers nach dem Schleifen des Halteelements des Waferschichtverbunds geschliffen, um die Dicke des Waferschichtverbunds einheitlich zu machen. Dementsprechend kann die Dicke des Wafers verringert werden, während sie einheitlich gehalten wird. Danach wird die Rückseite des Wafers geätzt, um dadurch die eingebetteten Elektroden einheitlich von der Rückseite jedes Halbleiterbauelements hervorstehen zu lassen.
  • Ferner wird nach dem Ausbilden der modifizierten Schicht in dem Haltelement des Waferschichtverbunds durch Laserbearbeitung das Halteelement entlang der modifizierten Schicht durch Ausüben einer äußeren Kraft auf das Haltelement geteilt. Dementsprechend wird im Gegensatz zu einem Bearbeitungsverfahren, bei dem eine Zerteilvorrichtung zum Teilen eines Halbleiterwafers in einzelne Halbleiterbauelemente verwendet wird, kein Wasser bei dem Teilen des Wafers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Als Folge besteht, sogar wenn die eingebetteten Elektroden beim Teilen des Wafers freigelegt werden, keine Möglichkeit einer Korrosion der eingebetteten Elektroden beim Teilen des Wafers.
  • Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, diese zu verwirklichen, werden offenkundiger werden und die Erfindung selbst wird am besten verstanden werden, indem die folgende Beschreibung und die angefügten Ansprüche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, studiert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers von dessen Vorderseite aus betrachtet;
  • 2 ist eine schematische Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Halbleiterwafers;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht des durch ein Zerteilungsband an einem ringförmigen Rahmen gehaltenen Halbleiterwafers;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Trennkerben-Ausbildungsschritts;
  • 5 ist eine schematische Schnittdarstellung des durch den Trennkerben-Ausbildungsschritt bearbeiteten Halbleiterwafers;
  • 6 ist eine schematische Schnittdarstellung eines durch Anbringen eines Halteelements an dem Halbleiterwafer hergestellten Waferschichtverbunds;
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsschichts-Ausbildungsschritts;
  • 8 ist eine schematische Schnittdarstellung des durch den Modifikationsschichts-Ausbildungsschritt bearbeiteten Waferschichtverbunds;
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Haltelement-Schleifschritts;
  • 10 ist eine schematische Schnittdarstellung des durch den Haltelement-Schleifschritt bearbeiteten Waferschichtverbunds;
  • 11 ist eine schematische Schnittdarstellung des durch einen Waferschleifschritt bearbeiteten Waferschichtverbunds;
  • 12 ist eine schematische Schnittdarstellung des durch einen Ätzschritt bearbeiteten Waferschichtverbunds;
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Teilungsvorrichtung;
  • 14A und 14B sind Seitenschnittdarstellungen zum Veranschaulichen eines Waferteilungsschritts; und
  • 15A und 15B sind vergrößerte Schnittdarstellungen, die den durch den Waferteilungsschritt bearbeiteten Waferschichtverbund zeigen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers 2 mit einer Vorderseite 2a und einer Rückseite 2b. In 1 ist die Vorderseite 2a des Halbleiterwafers 2 gezeigt. Wie in 1 gezeigt ist, sind mehrere sich kreuzende Straßen 4 an der Vorderseite 2a des Halbleiterwafers 2 ausgebildet, um dadurch mehrere Bereiche abzutrennen, in denen jeweils mehrere Halbleiterschaltungen 6 ausgebildet sind. Der Halbleiterwafer 2 weist z. B. eine Dicke von annähernd 700 μm auf. Die Dicke des Halbleiterwafers 2 ist einheitlich, so dass die Dickenabweichung innerhalb des Wafers innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs liegt. Mit Bezug auf 2 ist eine schematische Schnittdarstellung des Halbleiterwafers 2 gezeigt. Wie in 2 gezeigt ist, sind mehrere eingebettete Elektroden 8 in dem Halbleiterwafer 2 in der Tiefe, die größer als oder gleich groß wie eine Dicke eines fertigen Bauelements ist, auf eine solche Weise ausgebildet, dass sich diese von jeder Halbleiterschaltung 6 in Richtung auf die Rückseite 2b des Halbleiterwafers 2 erstrecken.
  • Das Halbleiterwafer-Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Trennkerben-Ausbildungsschritt als einen ersten Schritt. Vor dem Durchführen des Trennkerben-Ausbildungsschritts wird der Halbleiterwafer 2 durch ein Zerteilungsband (Dicing-Band) T an einem ringförmigen Rahmen F angebracht, wie in 3 gezeigt ist. Danach wird der Halbleiterwafer 2 unter Ansaugen an einem Einspanntisch (nicht gezeigt) einer in 4 gezeigten Schneidvorrichtung gehalten, um einen in der Technik wohl bekannten Ausrichtungsvorgang durchzuführen, wodurch die zu schneidende Straße 4 erfasst wird. Mit Bezug auf 4 beinhaltet die Schneidvorrichtung eine Achseneinheit 10. Die Achseneinheit 10 weist ein Achsengehäuse 12 und eine Achse 14 auf, die in dem Achsengehäuse 12 drehbar so aufgenommen ist, dass sie von dem vorderen Ende des Achsengehäuses 12 hervorsteht. Eine Schneidklinge 16 ist an der Achse 14 an deren vorderem Endabschnitt angebracht. Die Achse 14 ist mit einem Motor (nicht gezeigt) verbunden. Durch Antreiben des Motors wird die Achse 14 mit einer hohen Geschwindigkeit von z. B. 30.000 Umdrehungen/Minute (U/Min) gedreht.
  • Nach dem Erfassen der zu schneidenden Straße 4 wird der an dem Einspanntisch gehaltene Wafer 2 in der X-Richtung zugeführt und gleichzeitig die sich mit einer hohen Geschwindigkeit drehende Schneidklinge 16 abgesenkt, um bis zu einer vorgegebenen Tiefe in den Wafer 2 zu schneiden, wodurch die oben erfasste Straße 4 (die zu der Schneidklinge 16 ausgerichtet ist) geschnitten wird. Dieser Schneidvorgang wird entlang jeder Straße 4 an der Vorderseite 2a des Halbleiterwafers 2 durchgeführt. Als Folge wird eine Trennkerbe 18 entlang jeder Straße 4 ausgebildet, wie in 5 gezeigt ist. Daher wird der Wafer 2 durch die Schneidklinge 16 so geschnitten, dass die Tiefe jeder Trennkerbe 18 größer als oder gleich groß wie die Dicke des fertigen Bauelements wird. Auf diese Weise werden die mehreren Trennkerben 18 entlang der mehreren Straßen 4 an der Vorderseite 2a des Halbleiterwafers 2 ausgebildet.
  • Nach dem Durchführen des oben genannten Trennkerben-Ausbildungsschritts wird ein Waferschichtverbund-Herstellschritt durchgeführt, um einen wie in 6 gezeigten Waferschichtverbund 24 auf eine solche Weise herzustellen, dass die Vorderseite 20a eines Halteelements 20 durch eine lösbare Haftschicht 22 mit der Vorderseite 2a des Halbleiterwafers 2 verbunden wird. Vorzugsweise wird das Halteelement 20 als ein unbedeckter Wafer mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen gleich groß wie der Durchmesser des Halbleiterwafers 2 ist, vorgesehen. Die Haftschicht 22 kann als eine Schicht mit einer einheitlichen Dicke ausgebildet werden, so dass die Dicke der Haftschicht 22 keinen Einfluss auf die Dickenabweichung des Waferschichtverbunds 24 hat.
  • Nach dem Durchführen des oben genannten Waferschichtverbund-Herstellschritts wird ein Modifikationsschichts-Ausbildungsschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass ein Laserstrahl mit einer Transmissionswellenlänge für das Halteelement 20 auf das Halteelement 20 von dessen Rückseite 20b aus entlang jeder Straße 4 aufgebracht wird, um dadurch eine modifizierte Schicht in dem Halteelement 20 auszubilden. Dieser Modifikationsschichts-Ausbildungsschritt wird durch Verwendung einer in 7 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung 26 durchgeführt. 7 zeigt einen wesentlichen Teil der Laserbearbeitungsvorrichtung 26. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 26 beinhaltet einen Einspanntisch 28 zum Halten des Waferschichtverbunds 24 unter Ansaugen in dem Zustand, in dem das Halteelement 20 nach oben gerichtet ist.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung 26 beinhaltet ferner eine Laserstrahlaufbringeinheit 30 mit einem Gehäuse 32. Das Gehäuse 32 enthält einen Laserstrahloszillator und ein Wiederholungsfrequenz-Einstellmittel, die in der Technik wohl bekannt sind. Der Laserstrahloszillator in der Laserstrahlaufbringeinheit 30 oszilliert einen Laserstrahl 35. Der Laserstrahl 35 wird durch ein Fokussiermittel (Laseraufbringkopf) 34 in das Halteelement 20 fokussiert. Das Fokussiermittel 34 ist an dem vorderen Ende des Gehäuses 32 angebracht. Wie in 8 gezeigt ist, wird der Laserstrahl 35 an vier verschiedenen Stellen nahe zu der Vorderseite 20a des Halteelements 20 entlang jeder Straße 4 (d. h. entlang jeder Trennkerbe 18) fokussiert, um dadurch vier modifizierte Schichten 38 entlang jeder Straße 4 bei dieser bevorzugten Ausführungsform auszubilden, wobei jede modifizierte Schicht 38 eine verringerte Festigkeit aufweist. Mit Rückbezug auf 7 beinhaltet die Laserstrahlaufbringeinheit 30 ferner ein Abbildungsmittel 36 zum Durchführen eines Ausrichtungsvorgangs vor dem Aufbringen des Laserstrahls 35 von dem Fokussiermittel 34. Wie in der Technik wohl bekannt ist, beinhaltet das Abbildungsmittel 36 eine gewöhnliche CCD-Kamera und eine Infrarot-CCD-Kamera. Das Abbildungsmittel 36 ist integral so an der Laserstrahlaufbringeinheit 30 angebracht, dass es in der X-Richtung neben dem Fokussiermittel 34 angeordnet ist. Der Einspanntisch 28 ist durch einen ersten Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) in der X-Richtung bewegbar und die Laserstrahlaufbringeinheit 30 ist durch einen zweiten Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) in der Y-Richtung bewegbar.
  • Bei dem Modifikationsschichts-Ausbildungsschritt gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Laserstrahl 35 auf das Halteelement 20 von dessen Rückseite 20b aus aufgebracht, um dadurch die modifizierten Schichten 38 in dem Halteelement 20 entlang jeder Straße 4 auszubilden. Dementsprechend wird bei dem Ausrichtungsvorgang unter Verwendung des Abbildungsmittels 36 die Infrarot-CCD-Kamera des Abbildungsmittels 36 verwendet, um während des Hindurchtretens durch das Halteelement 20 die Straße 4 zu erfassen, die einem Subjektbereich in dem Halteelement 20 entspricht, der laserbearbeitet werden soll. Deshalb ist das Fokussieren der Infrarot-CCD-Kamera schwierig, wenn die Rückseite 20b des Halteelements 20 uneben ist. Dementsprechend wird vorzugsweise vor dem Durchführen des Modifikationsschichts-Ausbildungsschritts die Rückseite 20b des Halteelements 20 des Waferschichtverbunds 24 um annähernd 20 μm durch Verwendung einer später beschriebenen Schleifvorrichtung geschliffen, wodurch die Unebenheit vorher von der Rückseite 20b des Halteelements 20 entfernt wird.
  • Die Bearbeitungsbedingungen für den oben genannten Modifikationsschichts-Ausbildungsschritt sind z. B. wie folgt festgelegt:

    Lichtquelle: LD-gepumpter, Q-geschalteter Nd:YVO4-Pulslaser
    Wellenlänge: 1064 nm
    Wiederholungsfrequenz: 100 kHz
    Pulsbreite: 40 ns
    Durchschnittliche Leistung: 1 W
    Fokussierter Fleckdurchmesser: Φ 1 μm
    Arbeitszuführgeschwindigkeit: 100 mm/Sek
  • Durch Durchführen des Modifikationsschichts-Ausbildungsschritts für das Halteelement 20 des Waferschichtverbunds 24 werden die modifizierten Schichten 38 in dem Halteelement 20 entlang jeder Trennkerbe 18 des Halbleiterwafers 2 ausgebildet, wie in 8 gezeigt ist. Während die vier modifizierten Schichten 38 bei dieser bevorzugten Ausführungsform entlang jeder Straße 4 ausgebildet werden, wie in 8 gezeigt ist, können eine oder zwei modifizierte Schichten 38 entlang jeder Straße in dem Fall ausgebildet werden, dass die Leistung des Laserstrahls ausreichend hoch ist.
  • Nach dem Durchführen des oben genannten Modifikationsschichts-Ausbildungsschritts wird, wie in 9 gezeigt ist, ein erster Waferschichtverbund-Halteschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass der Waferschichtverbund 24 unter Ansaugen an einem Einspanntisch 40 einer Schleifvorrichtung in dem Zustand gehalten wird, in dem die Rückseite 2b des Halbleiterwafers 2 des Waferschichtverbunds 24 mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs 40 in Kontakt kommt, d. h. die Rückseite 20b des Halteelements 20 des Waferschichtverbunds 24 nach oben gerichtet ist. 9 zeigt einen wesentlichen Teil der Schleifvorrichtung. Wie in 9 gezeigt ist, beinhaltet die Schleifvorrichtung eine Achse 42, eine Scheibenanbringung 44, die an dem unteren Ende der Achse 42 befestigt ist, und eine Schleifscheibe 46, die an der Scheibenanbringung 44 mit mehreren Schrauben 45 angebracht ist. Die Schleifscheibe 46 besteht aus einer ringförmigen Basis 48 und mehreren Schleifelementen 50, die an der unteren Oberfläche der ringförmigen Basis 48 befestigt ist.
  • Nach dem Durchführen des oben genannten ersten Waferschichtverbund-Halteschritts wird ein Halteelement-Schleifschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass die Rückseite 20b des Halteelements 20 des an dem Einspanntisch 40 gehaltenen Waferschichtverbunds 24 geschliffen wird, um die Dickenabweichung des Waferschichtverbunds 24 aufzufangen. Wie in 9 gezeigt ist, wird der Einspanntisch 40, der den Waferschichtverbund 24 unter Ansaugen hält, z. B. mit 300 U/Min in der durch den Pfeil a gezeigten Richtung gedreht und gleichzeitig die Schleifscheibe 46 z. B mit 6.000 U/Min in der durch den Pfeil b gezeigten Richtung gedreht, welche dieselbe Richtung ist wie die Richtung des Pfeils a. Während die Schleifscheibe 46 auf diese Weise gedreht wird, wird ein Schleifeinheits-Zuführmechanismus (nicht gezeigt) betätigt, um die Schleifscheibe 46 abzusenken, bis die Schleifelemente 50 mit der Rückseite 20b des Halteelements 20 in Kontakt kommen. Danach wird die Schleifscheibe 46 um einen vorgegebenen Betrag mit einer vorgegebenen Zuführrate (z. B. 3 bis 5 μm/Sek) weiter abgesenkt, wodurch die Rückseite 20b des Halteelements 20 geschliffen wird. Dementsprechend wird, wie in 10 gezeigt ist, die Dicke des Halteelements 20 auf eine gewünschte fertige Dicke von z. B. annähernd 300 μm verringert, was durch eine Kontakt-Dickenmesseinrichtung (nicht gezeigt) gemessen wird. Als Folge kann durch diesen Halteelement-Schleifschritt die Dickenabweichung des in 6 gezeigten Waferschichtverbunds 24 aufgefangen werden, wodurch die Dicke des Waferschichtverbunds 24 einheitlich gemacht wird.
  • Nach dem Durchführen des oben genannten Haltelement-Schleifschritts wird ein zweiter Waferschichtverbund-Halteschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass der Waferschichtverbund 24 unter Ansaugen an dem Einspanntisch 40 in dem Zustand gehalten wird, in dem die Rückseite 20b (geschliffene Oberfläche) des Halteelements 20 des Waferschichtverbunds 24 mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs 40 in Kontakt kommt, d. h. die Rückseite 2b des Halbleiterwafers 2 des Waferschichtverbunds 24 nach oben gerichtet ist. In diesem Zustand wird die Vorderseite 2a des Halbleiterwafers 2 durch das Halteelement 20 geschützt. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, wie beim Durchführen eines konventionellen Waferschleifvorgangs ein Schutzband mit einer großen Dickenabweichung an der Vorderseite eines Halbleiterwafers anzubringen. Nach dem Durchführen des zweiten Waferschichtverbund-Halteschritts wird ein Waferschleifschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass die Rückseite 2b des Halbleiterwafers 2 des an dem Einspanntisch 40 gehaltenen Waferschichtverbunds 24 geschliffen wird, um die Dicke des Halbleiterwafers 2 auf die Dicke des fertigen Bauelements zu verringern, wodurch der Halbleiterwafer 2 in einzelne Halbleiterbauelemente 7 geteilt wird, wie in 11 gezeigt ist. Dieser Waferschleifschritt wird ähnlich zu dem oben genannten Halteelement-Schleifschritt durchgeführt. Das heißt, der Einspanntisch 40 wird z. B. mit 300 U/Min in der Richtung des Pfeils a gedreht und die Schleifscheibe 46 wird z. B. mit 6.000 U/Min in der Richtung des Pfeils b gedreht. In diesem Zustand wird die Schleifscheibe 46 abgesenkt, um die Rückseite 2b des Halbleiterwafers 2 zu schleifen, so dass der Halbleiterwafer 2 entlang der Trennkerben 18 geteilt wird, um die einzelnen Halbleiterbauelemente 7 zu erhalten, wie in 11 gezeigt ist.
  • In der Anfangsphase dieses Waferschleifschritts wird nur Silizium geschliffen, das den Halbleiterwafer 2 bildet. Wenn das Schleifen auf eine Tiefe nahe zu den eingebetteten Elektroden 8 fortschreitet, werden sowohl das Silizium als auch die eingebetteten Elektroden 8 geschliffen. Nach dem Schleifen der Rückseite 2b des Halbleiterwafers 2 wird die geschliffene Oberfläche des Halbleiterwafers 2 vorzugsweise poliert. Nach dem Durchführen des oben genannten Waferschleifschritts wird ein Ätzschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass die Rückseite 2b des Halbleiterwafers 2 geätzt wird, um die eingebetteten Elektroden 8 von der Rückseite jedes Halbleiterbauelements 7 hervorstehen zu lassen, wie in 12 gezeigt ist. Spezieller wird der in 11 gezeigte Waferschichtverbund 24 an einem Einspanntisch einer Ätzvorrichtung (nicht gezeigt) in dem Zustand gehalten, in dem die Rückseite 20b (geschliffene Oberfläche) des Halteelements 20 mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs der Ätzvorrichtung in Kontakt kommt. In diesem Zustand wird ein in der Technik wohl bekanntes Plasmaätzen durchgeführt, um nur das Silizium des Halbleiterwafers 2 um einen vorgegebenen Betrag, z. B. 1 bis 20 μm, zu entfernen, wodurch die eingebetteten Elektroden 8 von der Rückseite jedes Halbleiterbauelements 7 um den vorgegebenen Betrag hervorstehen. Als Folge wird jede eingebettete Elektrode 8 eine Durchgangselektrode 8', wie in 12 gezeigt ist.
  • Nach dem Durchführen des oben genannten Ätzschritts wird, wie in 15A gezeigt ist, ein Waferschichtverbund-Halteschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass das Halteelement 20 des Waferschichtverbunds 24 an einem Klebeband (Zerteilungsband) 54 angebracht wird, das an einem ringförmigen Rahmen 52 gehalten wird. Spezieller wird die Rückseite 20b (geschliffene Oberfläche) des Halteelements 20 des Waferschichtverbunds 24 an die Vorderseite (Haftoberfläche) des Klebebands 54 angebracht. Der äußere Umfangsabschnitt des Klebebands 54 wird vorher so an dem ringförmigen Rahmen 52 angebracht, dass es die innere Öffnung des ringförmigen Rahmens 52 schließt. Nach dem Durchführen des oben genannten Waferschichtverbund-Halteschritts wird ein Zerteilungsband-Aufweitungsschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass das Zerteilungsband 54 radial aufgeweitet wird, um eine äußere Kraft auf das Halteelement 20 auszuüben, wodurch das Halteelement 20 entlang der modifizierten Schichten 38, die jeder Straße 4 des Halbleiterwafers 2 entsprechen, gebrochen wird. Daher bilden der Waferschichtverbund-Halteschritt und der Zerteilungsband-Aufweitungsschritt einen Halteelement-Brechschritt. Dieser Halteelement-Brechschritt wird durch Verwenden einer in 13 gezeigten Teilungsvorrichtung 60 durchgeführt.
  • Die in 13 gezeigte Teilungsvorrichtung 60 beinhaltet ein Rahmenhaltemittel 62 zum Halten des ringförmigen Rahmens 52 und ein Bandaufweitungsmittel 64 zum Aufweiten des Zerteilungsbands 54, das an dem durch das Rahmenhaltemittel 62 gehaltenen ringförmigen Rahmen 52 gehalten wird. Das Rahmenhaltemittel 62 beinhaltet ein Element 66 zum Halten eines ringförmigen Rahmens und mehrere Klemmen 68 als Befestigungsmittel, die an dem äußeren Umfang des Rahmenhalteelements 66 vorgesehen sind. Die obere Oberfläche des Rahmenhalteelements 66 wirkt als eine Anbringungsoberfläche 66a zum Anbringen des ringförmigen Rahmens 52 daran.
  • Der an der Anbringungsoberfläche 66a angebrachte ringförmige Rahmen 52 wird durch die Klemmen 68 an dem Rahmenhalteelement 66 befestigt. Das Rahmenhaltemittel 62 wird durch das Bandaufweitungsmittel 64 so gehalten, dass es vertikal bewegbar ist. Das Bandaufweitungsmittel 64 beinhaltet eine Aufweitungstrommel 70, die innerhalb des Elements 66 zum Halten eines ringförmigen Rahmens vorgesehen ist. Die Aufweitungstrommel 70 weist einen äußeren Durchmesser, der kleiner als der innere Durchmesser des ringförmigen Rahmens 52 ist, und einen inneren Durchmesser auf, der größer als der äußere Durchmesser des Waferschichtverbunds 24 ist, der an dem an dem ringförmigen Rahmen 52 gehaltenen Zerteilungsband 54 angebracht ist.
  • Die Aufweitungstrommel 70 weist einen Halteflansch 72 auf, der integral an dem unteren Ende der Trommel 70 ausgebildet ist. Das Bandaufweitungsmittel 64 beinhaltet ferner ein Antriebsmittel 74 zum vertikalen Bewegen des Elements 66 zum Halten eines ringförmigen Rahmens. Das Antriebsmittel 74 besteht aus mehreren Luftzylindern 76, die an dem Halteflansch 72 vorgesehen sind. Jeder Luftzylinder 76 ist mit einer Kolbenstange 78 versehen, die mit der unteren Oberfläche des Rahmenhalteelements 66 verbunden ist. Das aus den mehreren Luftzylindern 76 bestehende Antriebsmittel 74 wirkt so, dass es das Element 66 zum Halten eines ringförmigen Rahmens vertikal bewegt, um so wahlweise eine Referenzposition, in der die Anbringungsoberfläche 66a im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie das obere Ende der Aufweitungstrommel 70 liegt, und eine Aufweitungsposition einzunehmen, in der die Anbringungsoberfläche 66a auf einer um einen vorgegebenen Betrag geringeren Höhe als das obere Ende der Aufweitungstrommel 70 liegt.
  • Der Halteelement-Brechschritt unter Verwendung der Teilungsvorrichtung 60 wird nun mit Bezug auf 14A bis 15B beschrieben. Wie in 14A und 15A gezeigt ist, ist der ringförmige Rahmen 52, der den Waferschichtverbund 24 durch das Zerteilungsband 54 hält, an der Anbringungsoberfläche 66a des Rahmenhalteelements 66 angebracht und an dem Rahmenhalteelement 66 durch die Klemmen 68 befestigt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Rahmenhalteelement 66 auf die Referenzposition eingestellt, in der die Höhe der Anbringungsoberfläche 66a im Wesentlichen die gleich wie die des oberen Endes der Aufweitungstrommel 70 ist. Danach werden die Luftzylinder 76 angetrieben, um das Rahmenhalteelement 66 auf die in 14B und 15B gezeigte Aufweitungsposition abzusenken. Dementsprechend wird auch der an der Anbringungsoberfläche 66a des Rahmenhalteelements 66 befestigte ringförmige Rahmen 52 abgesenkt, so dass das an dem ringförmigen Rahmen 52 gehaltene Zerteilungsband 54 gegen das obere Ende der Aufweitungstrommel 70 zum Anliegen kommt und hauptsächlich in der radialen Richtung der Aufweitungstrommel 70 aufgeweitet wird, wie in 14B und 15B gezeigt ist.
  • Als Folge wird eine Zugkraft radial auf das an dem Zerteilungsband 54 angebrachte Halteelement 20 ausgeübt. Wenn eine Zugkraft radial auf das Halteelement 20 ausgeübt wird, wird das Halteelement 20 entlang der modifizierten Schichten 38, die jeder Straße 4 entsprechen, gebrochen, weil die Festigkeit jeder modifizierten Schicht 38 gering ist, wodurch das Halteelement 20 in einzelne Halteelement 20a geteilt wird, wie in 15B gezeigt ist. Als Folge wird der Waferschichtverbund 24 in die einzelnen Halbleiterchips(-bauelemente) 7, die jeweils durch die einzelnen Halteelemente 20a gehalten werden, geteilt. Nach dem Durchführen des oben genannten Halteelement-Brechschritts wird jeder Halbleiterchip 7 von dem entsprechenden Halteelement 20a entfernt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert und alle Veränderungen und Abwandlungen, die innerhalb der Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche liegen, werden deshalb durch die Erfindung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2004-241479 [0003]
    • - JP 2008-130704 [0003]

Claims (2)

  1. Bearbeitungsverfahren für einen Halbleiterwafer, der mehrere Halbleiterschaltungen aufweist, die durch mehrere an der Vorderseite des Wafers ausgebildete, sich kreuzende Trennlinien abgetrennt sind, wobei jede Halbleiterschaltung mehrere eingebettete Elektroden aufweist, die in dem Wafer in der Tiefe, die größer als oder gleich groß wie eine Dicke eines fertigen Bauelements ist, so ausgebildet sind, dass sie sich von jeder Halbleiterschaltung in Richtung auf die Rückseite des Wafers erstrecken, die Dickenabweichung innerhalb des Wafers innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs liegt und das Bearbeitungsverfahren umfasst: einen Trennkerben-Ausbildungsschritt zum Ausbilden einer Trennkerbe mit einer Tiefe, die größer als oder gleich groß wie die Dicke des fertigen Bauelements ist, entlang jeder Trennlinie an der Vorderseite des Wafers; einen Waferschichtverbund-Herstellschritt zum Verbinden der Vorderseite eines scheibenförmigen Halteelements durch eine lösbare Haftschicht mit der Vorderseite des Wafers, um dadurch einen Waferschichtverbund herzustellen, nach dem Durchführen des Trennkerben-Ausbildungsschritts; einen Modifikationsschichts-Ausbildungsschritt zum Aufbringen eines Laserstrahls mit einer Transmissionswellenlänge auf das Halteelement von der Rückseite des Halteelements aus entlang jeder Trennlinie, um dadurch eine modifizierte Schicht in dem Halteelement entlang jeder Trennlinie auszubilden, nach dem Durchführen des Waferschichtverbund-Herstellschritts; einen ersten Waferschichtverbund-Halteschritt zum Halten des Waferschichtverbunds unter Ansaugen an einem Einspanntisch einer Schleifvorrichtung in dem Zustand, in dem die Rückseite des Wafers des Waferschichtverbunds mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs in Kontakt kommt, nach dem Durchführen des Modifikationsschichts-Ausbildungsschritts; einen Halteelement-Schleifschritt zum Schleifen der Rückseite des Halteelements des an dem Einspanntisch gehaltenen Waferschichtverbunds, um dadurch die Dickenabweichung des Waferschichtverbunds aufzufangen, nach dem Durchführen des ersten Waferschichtverbund-Halteschritts; einen zweiten Waferschichtverbund-Halteschritt zum Halten des Waferschichtverbunds unter Ansaugen an dem Einspanntisch in dem Zustand, in dem die Rückseite des Halteelements des Waferschichtverbunds mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs der Schleifvorrichtung in Kontakt kommt, nach dem Durchführen des Halteelement-Schleifschritts; einen Waferschleifschritt zum Schleifen der Rückseite des Wafers des an dem Einspanntisch gehaltenen Waferschichtverbunds, um die Dicke des Wafers auf die Dicke des fertigen Bauelements zu verringern, wodurch der Wafer in einzelne Halbleiterbauelemente geteilt wird, nach dem Durchführen des zweiten Waferschichtverbund-Halteschritts; einen Ätzschritt zum Ätzen der Rückseite des Wafers des Waferschichtverbunds in dem Zustand, in dem die Rückseite des Halteelements des Waferschichtverbunds mit der oberen Oberfläche eines Einspanntischs einer Ätzvorrichtung in Kontakt kommt, wodurch die eingebetteten Elektroden von der Rückseite jedes Halbleiterbauelements hervorstehen, nach dem Durchführen des Waferschleifschritts; und einen Halteelement-Brechschritt zum Ausüben einer äußeren Kraft auf den Waferschichtverbund, um dadurch das Haltelement des Waferschichtverbunds entlang der in dem Halteelement ausgebildeten modifizierten Schicht zu brechen, nach dem Durchführen des Ätzschritts.
  2. Bearbeitungsverfahren für einen Halbleiterwafer nach Anspruch 1, bei dem der Halteelement-Brechschritt umfasst: einen Waferschichtverbund-Halteschritt zum Anbringen der Rückseite des Halteelements des Waferschichtverbunds an der Haftoberfläche eines an einem ringförmigen Rahmen gehaltenen Zerteilungsbands; und einen Zerteilungsband-Aufweitungsschritt zum radialen Aufweiten des Zerteilungsbands, um eine äußere Kraft auf das Halteelement auszuüben, wodurch das Halteelement entlang der modifizierten Schicht gebrochen wird.
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