JP2011071287A

JP2011071287A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2011071287A
Application number: JP2009220704A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Rikiishi; 利康力石
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
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ハ外に排出可能なウエハの加工方法を提供する。
【解決手段】複数のデバイスが形成されたデバイス領域と、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ハ１１の加工方法であって、ホイール基台２４に環状に配設された研削砥石２５を、回転させつつウエハの裏面に当接させて、裏面に円形凹部５６を形成するとともに、円形凹部を囲繞する環状凸部５８を形成する研削ステップを具備し、研削砥石はウエハを研削する研削面と、研削面に対して垂直な回転軸を有するホイール基台に装着される装着面と、装着面から回転軸方向に向かって傾斜する外周側面２５ｃとを有しており、研削ステップでは、環状凸部の上面内周側から円形凹部のウエハ中心方向に向かって、研削砥石の傾斜する外周側面に倣って、傾斜する環状傾斜面が形成される。
【選択図】図６

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、ホイール基台に環状に配設された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裏面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研削ステップとを具備し、該研削砥石はウエーハの裏面に対面してウエーハを研削する研削面と、該研削面に対して垂直な回転軸を有するホイール基台に装着される装着面と、該装着面から該回転軸方向に向かって傾斜する外周側面とを有しており、該研削ステップでは、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該研削砥石の傾斜する該外周側面に倣って傾斜する環状傾斜面が形成され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環状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環状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環状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環状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。

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６（Ａ）に示すように、研削砥石２５は、ウエーハ１１の裏面１１ｂに対面してウエーハを研削する研削面２５ａと、研削面２５ａに対して垂直な回転軸を有するホイール基台２４に装着される装着面２５ｂと、装着面２５ｂから回転軸方向に向かって傾斜する外周側面２５ｃを有している。

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６（Ｂ）及び図７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。

更に、研削砥石２５は外周傾斜側面２５ｃを有しているため、環状凸部５８の内周面は、研削砥石２５の傾斜する外周側面２５ｃに倣って傾斜する環状傾斜面５９として形成される。

ここで、チャックテーブル３６に保持されたウエーハ１１と、研削ホイール２２を構成する研削砥石２５との関係について図５を参照して説明する。チャックテーブル３６の回転中心Ｐ１と研削砥石２５の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石２５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６０の直径より小さく、境界線６０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２５がチャックテーブル３６の回転中心Ｐ１を通過するように設定して研削が遂行される。

研削が終了すると、図８に示すようにエッチング装置のチャックテーブル６２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６４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８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６６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

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、
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、
ホイール基台に環状に配設された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裏面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研削ステップとを具備し、
該研削砥石はウエーハの裏面に対面してウエーハを研削する研削面と、該研削面に対して垂直な回転軸を有するホイール基台に装着される装着面と、該装着面から該回転軸方向に向かって傾斜する外周側面とを有しており、
該研削ステップでは、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該研削砥石の傾斜する該外周側面に倣って傾斜する環状傾斜面が形成されることを特徴とするウエーハの加工方法。