JP2011071288A

JP2011071288A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2011071288A
Application number: JP2009220705A
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ーハ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。
【解決手段】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、環状凸部の内周壁に対して所定角度傾斜した回転軸を有し、該回転軸に直交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回転させつつ該研削面を該環状凸部の内周側角部に当接させるとともにウエーハを保持した保持手段を回転させ、回転軸上において研削ホイールを環状凸部に接近する方向へ移動させて環状凸部の内周壁に傾斜面を形成する環状凸部研削ステップとを具備したことを特徴とする。
【選択図】図７

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第１の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、ウエーハの裏面に対面する第１の研削面を有する第１の研削砥石を環状に備えた第１の研削ホイールを該第１の研削面に垂直な第２の回転軸で回転させつつ該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、該ウエーハ研削ステップで形成された該環状凸部の内周壁に対して所定角度傾斜した第３の回転軸を有し、該第３の回転軸に直交する第２の研削面を有する第２の研削砥石を環状に備えた第２の研削ホイールを回転させつつ該第２の研削面を該環状凸部の内周側角部に当接させるとともに該保持手段を回転させ、該第３の回転軸上において該第２の研削ホイールを該環状凸部に接近する方向へ移動させて該環状凸部の内周壁に傾斜面を形成する環状凸部研削ステップと、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。ウエーハ研削ステップを説明するための断面図である。図７（Ａ）は第２研削ユニットで環状凸部研削ステップを実施している状態の斜視図、図７（Ｂ）はその側面図である。環状凸部研削ステップの説明図である。環状凸部研削ステップを説明するための断面図である。図１０（Ａ）は環状凸部研削ステップが実施されたウエーハの斜視図、図１０（Ｂ）はその断面図である。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、本発明の加工方法を実施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の後方には二つのコラム６ａ，６ｂが立設されている。コラム６ａには、上下方向に延びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って第１研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。第１研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

第１研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２２と、スピンドル２２を回転駆動するモータ２４と、スピンドル２２の先端に固定された複数の研削砥石２８が環状に配設された研削ホイール２６を含んでいる。

第１研削ユニット１０は、第１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１４とパルスモータ１６とから構成される第１研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

図７（Ｂ）に示されるように、他方のコラム６ｂは鉛直方向から所定角度傾斜した傾斜面７を有している。この傾斜面７に一対のガイドレール３２が固定されている。この一対のガイドレール３２に沿って第２研削ユニット３０が移動可能に装着されている。

第２研削ユニット３０は、そのハウジング４２が一対のガイドレール３２に沿って移動する移動基台３４に取り付けられている。第２研削ユニット３０は、ハウジング４２と、ハウジング４２中に回転可能に収容されたスピンドル４４と、スピンドル４４を回転駆動するモータ４６と、スピンドル４４の先端に固定された複数の研削砥石５０が環状に配設された研削ホイール４８を含んでいる。

第２研削ユニット３０は、第２研削ユニット３０を一対の案内レール３２に沿って移動するボールねじ３６とパルスモータ３８とから構成される第２研削ユニット移動機構４０を備えている。パルスモータ３８を駆動すると、ボールねじ３６が回転し、第２研削ユニット３０が傾斜面７に沿って移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてベース４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル５２を具備している。ターンテーブル５２は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印５３で示す方向に回転される。

ターンテーブル５２には、互いに円周方向に１２０度離間して３個のチャックテーブル５４が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル５４は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。５６，５８は研削されたウエーハの厚みを測定する厚みゲージである。

ターンテーブル５２に配設された３個のチャックテーブル５４は、ターンテーブル５２が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、ウエーハ研削領域Ｂ、環状凸部研削領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット６０と、第２のウエーハカセット６２と、ウエーハ搬送ロボット６４と、複数の位置決めピン６８を有する位置決めテーブル６６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）７０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）７２と、スピンナユニット７４が配設されている。

このように構成された研削装置２による本発明のウエーハの加工方法について以下に説明する。第１のウエーハカセット６０中に収容された半導体ウエーハ１１は、ウエーハ搬送ロボット６４の上下動作及び進退動作によって搬送され、ウエーハ位置決めテーブル６６に載置される。

ウエーハ位置決めテーブル６６に載置されたウエーハ１１は、複数の位置決めピン６８によって中心合わせが行われた後、ローディングアーム７０の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置せしめられているチャックテーブル５４に載置され、チャックテーブル５４によって吸引保持される。

次いで、ターンテーブル５２が１２０度反時計回り方向に回転されて、ウエーハ１１を保持したチャックテーブル５４がウエーハ研削領域Ｂに位置づけられる。このように位置づけられたウエーハ１１に対して、図４及び図５に示すように、チャックテーブル５４を矢印５５で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石２８を矢印５７で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、第１研削ユニット移動機構１８を駆動して研削ホイール２２の研削砥石２８をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、研削ホイール２６を所定の研削送り速度で矢印Ａで示す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７６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７８が形成される。

ここで、チャックテーブル５４に保持されたウエーハ１１と、研削ホイール２６を構成する研削砥石２８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５４の回転中心Ｐ１と研削砥石２８の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石２８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８０の直径より小さく、境界線８０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２８がチャックテーブル５４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。

このウエーハ研削ステップが終了したウエーハ１１を保持したチャックテーブル５４は、ターンテーブル５２を反時計回り方向に１２０度回転することにより、環状凸部研削領域Ｃに位置付けられる。

この環状凸部研削領域Ｃでは、第２研削ユニット３０による環状凸部７８の研削が実施される。この環状凸部研削ステップでは、図７及び図９に示すように、第２研削ユニット移動機構４０を駆動して第２研削ユニット３０の研削砥石５０を図９（Ａ）で矢印Ａ方向に移動させて研削砥石５０の研削面を環状凸部７８の内周側角部に当接させる。

チャックテーブル５４を矢印５５で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石５０を矢印５７で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、第２研削ホイール４８を所定の研削送り速度で図９（Ａ）の矢印Ａ方向に所定量研削送りする。

図８で符号８２は研削砥石５０がウエーハ１１の環状凸部７８に接触して環状凸部を研削している研削加工領域を示している。この環状凸部研削ステップが終了すると、図１０に示すように半導体ウエーハ１１の環状凸部７８の内周壁に環状傾斜面８４が形成される。

環状凸部研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８６で吸引保持した半導体ウエーハ１１の円形凹部７６内にエッチング液供給手段８８からエッチング液を供給して、円形凹部７６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７６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７８と円形凹部７６との間に環状傾斜面８４が形成されているため、エッチング液を矢印９０で示すように円形凹部７６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７６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８４が形成されているため円形凹部７６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７８の内周側に環状傾斜面８４が形成されているため、環状凸部７８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７８と円形凹部７６との間に環状傾斜面８４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７８と円形凹部７６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第１研削ユニット
１１半導体ウエーハ
１７デバイス領域
１９外周余剰領域
２６研削ホイール
２８研削砥石
３０第２研削ユニット
４８研削ホイール
５０研削砥石
５２ターンテーブル
５４チャックテーブル
７６円形凹部
７８環状凸部
８４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第１の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、
ウエーハの裏面に対面する第１の研削面を有する第１の研削砥石を環状に備えた第１の研削ホイールを該第１の研削面に垂直な第２の回転軸で回転させつつ該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、
該ウエーハ研削ステップで形成された該環状凸部の内周壁に対して所定角度傾斜した第３の回転軸を有し、該第３の回転軸に直交する第２の研削面を有する第２の研削砥石を環状に備えた第２の研削ホイールを回転させつつ該第２の研削面を該環状凸部の内周側角部に当接させるとともに該保持手段を回転させ、該第３の回転軸上において該第２の研削ホイールを該環状凸部に接近する方向へ移動させて該環状凸部の内周壁に傾斜面を形成する環状凸部研削ステップと、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。