JP2014120583A

JP2014120583A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2014120583A
Application number: JP2012273966A
Authority: JP
Inventors: Kenji Iwade; 健次岩出
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-30

Abstract

【課題】接着剤による半導体装置への汚染を抑制する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、接着剤２を介して支持基板３の主面と、半導体ウェーハ１の主面とが貼合される。さらに、前記半導体ウェーハ１の裏面が研磨される。さらに、前記半導体ウェーハ１の周縁部が研磨される。さらに、研磨された前記半導体ウェーハ１の周縁部の直下領域にある前記接着剤２が研磨される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。

近年、半導体ウェーハの裏面を研磨するために、接着剤を用いて半導体ウェーハを貼合するプロセスが用いられている。この場合、半導体ウェーハを貼り合わせる際に、接着材が半導体ウェーハのエッジ部にはみ出してしまう。これにより、接着剤からの汚染が起こり、また凹凸が大きい接着剤表面上に膜が成膜し、膜全体が剥がれてしまうという問題があった。さらに、ＴＳＶ（thorough silicon via）プロセスのように、半導体ウェーハ貼合後にクリーンルームに戻す場合には、はみ出した接着剤が発塵源となり、半導体装置の性能に影響がでるという問題があった。

特開２００２−３６８１９０号公報

本発明が解決しようとする課題は、接着剤による半導体装置への汚染を抑制する半導体装置の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、接着剤を介して支持基板の主面と半導体ウェーハの主面とが貼合され、前記半導体ウェーハの裏面が研磨され、前記半導体ウェーハの周縁部が研磨され、研磨された前記半導体ウェーハの周縁部の直下領域にある前記接着剤が研磨される。

本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について適宜説明する。

図１及び図２は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の断面図である。本実施形態では、半導体ウェーハ１の裏面研磨工程を示し、特にＴＳＶ加工する前段階における半導体ウェーハ１の裏面を研磨する工程を示す。ここで、半導体ウェーハ１の裏面とは、半導体ウェーハ１の両面のうち半導体ウェーハ１の支持基板３と貼合する面（主面）と反対側の面をいう。

まず、図１（ａ）のように、支持基板３の主面上に接着剤２を例えばスピンコートにより塗布する。このとき、接着剤２が均一に塗布されるように、適宜支持基板３の回転数を調整する必要がある。支持基板３は、例えば石英ガラスが用いられるが、シリコン基板を用いてもよい。接着剤２には、例えばアクリル系でＵＶ硬化性のものが用いられ、支持基板３が石英基板である場合には、後述する貼合後石英基板側からＵＶ光を照射することによって接着剤２を硬化させることができる。接着剤２の粘度は、例えば２５℃において３．５Ｐａ・ｓ程度である。また、接着材の膜厚は、例えば５０μｍ程度である。

その後、図１（ｂ）のように、支持基板３の主面上に塗布された接着剤２を介して半導体ウェーハ１を貼合する。このとき、支持基板３と半導体ウェーハ１の間に接着剤２が充填され、支持基板３上に半導体ウェーハ１が固定される。また、半導体ウェーハ１を支持基板３に押圧することにより、接着剤２は、支持基板３と半導体ウェーハ１との間からはみだし、支持基板３及び半導体ウェーハ１のべベル部表面に接着剤２が付着することがある。その後、支持基板３である石英基板側からＵＶ光を照射することによって接着剤２を硬化させる。

次に、図１（ｃ）のように、半導体ウェーハ１の裏面を研磨する。半導体ウェーハ１の裏面研磨は、例えば、半導体ウェーハ１を回転させた状態で、ダイヤモンド粒子が埋め込まれた＃２０００番手の研磨テープ４を研磨ヘッド５により押圧することにより行う。なお、この工程の後に、半導体ウェーハ１の表面を平坦に仕上げるために、＃１００００番手の研磨テープ４を押圧することにより、半導体ウェーハ１の裏面研磨を行ってもよい。半導体ウェーハ１の裏面研磨により、半導体ウェーハ１の厚さを例えば３００〜５００μｍ程度まで薄くする。

次に、図１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、半導体ウェーハ１の裏面側から半導体ウェーハ１の周縁部の研磨（エッジトリミング）及び半導体ウェーハ１の周縁部の直下領域にある接着剤２の研磨を行う。ここで、半導体ウェーハ１の周縁部とは、半導体ウェーハ１の端から径方向に０．５ｍｍ程度までの領域をいう。

まず、半導体ウェーハ１の周縁部において、半導体ウェーハ１を裏面側から半導体ウェーハ１に対して実質的に垂直方向に研磨する。この研磨は、半導体ウェーハ１が７００ｒｐｍの速さで回転している状態において、ダイヤモンド粒子が埋め込まれた２０００番手の研磨テープ４を、研磨ヘッド５により例えば５〜１５Ｎの力で押圧することにより行う。このときの研磨ヘッド５の移動速度は、例えば５μｍ／ｓｅｃ程度である。なお、１００００番手の研磨テープ４を用いてもよい。

その後、半導体ウェーハ１の周縁部の直下領域にある接着材を、半導体ウェーハ１の裏面側から半導体ウェーハ１に対して実質的に垂直方向に研磨する。この研磨は、半導体ウェーハ１が５０〜１５０ｒｐｍの速さで回転している状態において、ダイヤモンド粒子が埋め込まれた２０００番手の研磨テープ４を、例えば５〜１５Ｎの力で押圧することにより行う。このときの研磨テープ４の研磨ヘッド５の移動速度は、５０μｍ／ｓｅｃ程度である。なお、１００００番手の研磨テープ４を用いてもよい。

本実施形態においては、接着剤２をテープによる研磨により除去する。このとき接着剤２と研磨テープ４との摩擦は、半導体ウェーハ１と研磨テープ４との摩擦と比べて大きく、接着剤２を研磨中に研磨テープ４が摩耗により切れることがある。

例えば、実験によると、ダイヤモンド粒子を砥粒とした研磨テープ４の条件を２０００番手とし、研磨ヘッド５による研磨荷重を５Ｎとして接着剤２を研磨したとき、半導体ウェーハ１の回転速度を１００ｒｐｍとすると、研磨テープ４が切れなかったのに対し、７００ｒｐｍとすると、研磨テープ４が切れた。これによると、テープによる研磨時の半導体ウェーハ１の回転数が高く摩擦が大きくなると研磨テープ４が切れることが分かる。また、テープが切れていない条件においても接着剤２の回転数及び研磨テープ４の押圧が大きいほど、摩擦が大きくなるため、研磨テープ４の劣化が激しくなり、研磨テープ４を再利用することが困難になる。すなわち、研磨テープ４の劣化が促進されるため、半導体装置の製造コストが増加してしまう。したがって、半導体ウェーハ１より摩擦が大きい接着剤２の研磨では、半導体ウェーハ１の研磨と比べて、半導体ウェーハ１の回転数を小さくし、または研磨荷重を小さくした状態で研磨することが望ましい。

次に、支持基板３のべベル部表面に接着剤２が付着している場合には、図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、支持基板３の主面に対して水平方向及び斜め方向から行うことにより、支持基板３のべベル部に付着している接着剤２を除去する。例えば、まず支持基板３の主面に対して水平方向からテープ研磨を行い、支持基板３のべベル部の側面に付着している接着剤２を除去する。その後、支持基板３に対して研磨テープ４がなす角３０度、６４度、−３０度、−６４度の角度で研磨テープ４を支持基板３に押圧し、支持基板３のべベル部に付着している接着剤２を除去する。ここで、支持基板３に対して研磨テープ４がなす角は、支持基板３の主面側から研磨テープ４を押圧する場合を正の方向とし、支持基板３の主面に対向する支持基板３の面側から研磨テープ４を押圧する場合を負の方向としている。

その後、半導体ウェーハ１の裏面を所望の条件で所望の半導体ウェーハ１の膜厚になるまでＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法による研磨を行う。このとき、本実施形態では、半導体ウェーハ１のエッジ部の研磨及びその直下領域の接着剤２を除去した後に、半導体ウェーハ１の裏面をＣＭＰ研磨している。これにより、支持基板３と半導体ウェーハ１の貼合により、接着剤２がはみ出し、半導体ウェーハ１のべベル部上に接着剤２が付着した場合であっても、半導体ウェーハ１のべベル部に付着した接着剤２が除去されているので、接着剤２の膜剥がれによるＣＭＰ時のウェーハ裏面のスクラッチの増加や、パーティクル及びメタルの汚染の増加を抑制することができる。その後、所望の工程を経ることにより、半導体装置を形成する。

以上のように、本発明の本実施形態によれば、半導体ウェーハ１の裏面研磨を行い、その後半導体ウェーハ１のエッジ部の研磨及びその直下領域の接着剤２の研磨を一括して行っている。これにより、半導体装置の製造工程が短縮され、製造コストを低減させることができる。

さらに、本実施形態では、半導体ウェーハ１のエッジ部の研磨及びその直下領域の接着剤２を除去した後に、半導体ウェーハ１の裏面をＣＭＰ研磨している。これにより、支持基板３と半導体ウェーハ１の貼合により、接着剤２がはみ出し、半導体ウェーハ１のべベル部上に接着剤２が付着した場合であっても、半導体ウェーハ１のべベル部に付着した接着剤２が除去されているので、接着剤２の膜剥がれによるＣＭＰ時のウェーハ裏面のスクラッチの増加や、パーティクル及びメタルの汚染の増加を抑制することができる。

なお、本実施形態では、半導体ウェーハ１の下に接着剤２が設けられ、接着剤２の下に支持基板３が設けられた例を示したが、これらの上下関係に限定するものではなく、例えば半導体ウェーハ１上に接着剤２が設けられ、接着剤２上に支持基板３が設けられるものであってもよい。

なお、本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…半導体ウェーハ
２…接着剤
３…支持基板
４…研磨テープ
５…研磨ヘッド

Claims

接着剤を介して支持基板の主面と半導体ウェーハの主面とを貼合する工程と、
前記半導体ウェーハの裏面を研磨する工程と、
前記半導体ウェーハの周縁部を研磨する工程と、
研磨された前記半導体ウェーハの周縁部の直下領域にある前記接着剤を研磨する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
前記半導体ウェーハの周縁部の研磨する工程及び前記接着剤の研磨する工程は、前記支持基板を回転させ、前記半導体ウェーハの裏面方向から研磨テープを前記半導体ウェーハの周縁部及び前記接着剤に押圧することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記支持基板の回転は、５０ｒｐｍ以上、かつ１５０ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
前記支持基板の周縁部に付着している前記接着剤を研磨する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記支持基板の周縁部に付着している前記接着剤の研磨は、前記支持基板の主面に対して水平方向及び斜め方向から行うことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。