JP5378932B2 - 被研削物の研削方法 - Google Patents

Description

本発明は被研削物の研削方法に関し、特に、被研削物の表面に保護部材を配設して裏面を研削する被研削物の研削方法に関する。

例えば、半導体チップの製造プロセスにおいては、半導体ウエーハの裏面にＩＣ、ＬＳＩ等の回路素子を複数形成した後、ウエーハの裏面を研削装置で研削して所定の厚みへと薄化し、薄化されたウエーハを切削装置で切削して個々の半導体チップへと分割する。このようにして製造された半導体チップは、携帯電話やＰＣ等の各種電気機器に広く利用されている。

通常、ウエーハの裏面を研削する際には回路素子を保護するためにウエーハ表面に保護部材を貼着する。このような保護部材としては、ポリオレフィンやポリエチレン塩化ビニル等からなる保護テープが一般的に使用されている（例えば、特開２００８−６０１５１号公報参照）。

一方、近年の電気機器の小型化、薄型化の要望に伴って半導体デバイスも軽薄短小化の傾向にあり、ウエーハもより薄く、例えば５０μｍ以下に研削することが要望されている。このようにウエーハを薄く研削すると、回路素子形成時に回路素子層に生成されたストレス等が原因でウエーハには反りが大きく発生し易い。

そこで、研削中にウエーハの表面を保護するとともに研削後の反りを矯正するために、保護テープに替えてガラス、シリコン等からなる保護部材が使用され、保護部材がウエーハの表面に貼着される。

例えば、特開平１０−９２７７６号公報に開示されるようにウエーハは固着剤（貼着剤）を介して保護部材に固着（貼着）される。固着剤としては、従来から広く使用されている各種ワックス（熱で軟化して常温で硬化する樹脂）や各種接着剤の他、紫外線又は加熱で硬化する樹脂などが使用される。

ところが、これらの固着剤を用いてウエーハを保護部材に固着する場合、ウエーハと保護部材間の固着剤厚みを均一に制御することが難しく、保護部材固着後の保護部材付きウエーハの厚みを均一にすることが非常に困難であるという問題がある。

特に、近年の半導体ウエーハはφ２００ｍｍやφ３００ｍｍが主流となってきており、更に将来的にはφ４５０ｍｍへと大型化する傾向にあり、より一層ウエーハ全面において均一な厚みになるように保護部材をウエーハへ固着することが難しい傾向にある。

特開２００８−６０１５１号公報 特開平１０−９２７７６号公報 特開２００４−２４１４７９号公報 特開２００８−１３０７０４号公報

厚みが均一でない保護部材付きウエーハを研削装置で研削すると、研削されたウエーハに厚みばらつきが生じてしまうという問題がある。特に近年では、例えば特許文献３又は特許文献４に開示されるように、複数の埋め込み電極をウエーハに埋設した埋め込み電極付きウエーハを形成して、ウエーハの裏面を研削及びエッチングして埋め込み電極をウエーハの裏面に表出させて貫通電極とし、半導体チップの積層と同時に貫通電極同士を接合させる技術も開発されている。

埋め込み電極付きウエーハは、研削装置で裏面が研削されることで埋め込み電極は裏面に表出され、その後エッチングによってウエーハ裏面が僅かに除去されることで埋め込み電極が裏面から突出して貫通電極とされる。

ところが、埋め込み電極付きウエーハでは、保護部材がウエーハの表面に固着された状態で厚みが均一でないと、ウエーハの裏面を仕上がり厚みまで研削しても裏面に表出しない電極が発生するという問題が生じる。

一方、固着剤を用いてウエーハを保護部材へ固着する際、保護部材とウエーハとの間に空気が残存して局所的に未接着領域が発生するとともに厚みばらつきの一因となってしまうという問題がある。未接着領域が広域に渡って発生すると固着力が低下し、研削中のウエーハのずれやひいてはウエーハ破損を生じる恐れもある。

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、被研削物を均一の厚さに研削可能であるとともに反りの発生を防止可能な被研削物の研削方法を提供することである。

本発明によると、被研削物の裏面を研削する被研削物の研削方法であって、被研削物の表面に固着剤を介して中央に開口を有する保護部材を配設するとともに該開口を該固着剤で埋める保護部材配設ステップと、該保護部材配設ステップを実施した後、該固着剤を硬化させて該保護部材を被研削物の表面に固着する硬化ステップと、該硬化ステップを実施した後、研削装置のチャックテーブルで被研削物の裏面を吸引保持しながら被研削物の表面に固着した該保護部材と該開口に露出した該固着剤とを研削して平坦化する保護部材研削ステップと、該保護部材研削ステップを実施した後、研削装置の該チャックテーブルで該保護部材を吸引保持しながら被研削物の裏面を研削する被研削物研削ステップと、を具備したことを特徴とする被研削物の研削方法が提供される。

好ましくは、保護部材は複数の溝を有しており、保護部材配設ステップでは、保護部材の溝側が被研削物の表面に固着される。好ましくは、被研削物は研削仕上がり厚さ以上の深さに至る複数の埋め込み電極が埋設されたシリコンウエーハから構成され、被研削物研削ステップでは、被研削物の裏面を研削して埋め込み電極を裏面に表出させる。

本発明によると、ウエーハは中央に開口を有する保護部材へ固着剤によって固着されるため、ウエーハと保護部材との間に介在する空気が外に逃げ易く、未接着領域の発生を防止するとともに空気が残存することによる固着後の厚みばらつきを防止できる。

また、ウエーハの研削に先立って、ウエーハの裏面を研削装置のチャックテーブルで吸引保持してウエーハに固着された保護部材を開口に露出した固着剤とともに研削するため、ウエーハと保護部材の一体化物は一様な厚さとなる。従って、ウエーハの裏面を研削して一様な厚みに平坦化できる。

保護部材と硬化された固着剤とでウエーハを支持するため、ウエーハを薄く研削した際にウエーハの反りが防止され、ウエーハの破損を防止することができる。特に、ウエーハが埋め込み電極付きウエーハの場合には、厚みばらつきによって一部の電極が表出しない問題が解消される。

更に、固着剤がモールド樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化樹脂である場合には、樹脂中に存在する水分が加熱時に気化することで保護部材やウエーハを破損させる恐れがあるが、保護部材中央の開口部では気化した水分が逃げられるため、破損の発生頻度を低減できる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 半導体ウエーハの縦断面図である。 固着材塗布ステップの説明図である。 保護部材配設ステップを説明する斜視図である。 表面に保護部材が固着されたウエーハと保護部材の縦断面図である。 保護部材の裏面側斜視図である。 保護部材研削ステップの説明図である。 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後の貫通電極付きウエーハの縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は半導体ウエーハの表面側斜視図を示している。半導体ウエーハ２の表面２ａにおいては、複数のストリート（分割予定ライン）４が格子状に形成されており、ストリート４によって区画された複数の領域に回路素子６が形成されている。半導体ウエーハ２は例えば約６００μｍの厚さを有している。半導体ウエーハ２の厚さは、ウエーハ面内の厚さばらつきが所定の許容範囲内であるように均一の厚さに形成されている。

図２を参照すると、半導体ウエーハ２の模式的断面図が示されている。半導体ウエーハ２は表面２ａ及び裏面２ｂを有しており、各回路素子６からは半導体デバイスの仕上がり厚さ以上の深さに埋設された複数の埋め込み電極８が裏面２ｂ側に伸長している。

本発明の研削方法では、まず図３に示すように固着剤供給装置１０から固着剤１２をウエーハ２の表面２ａ上に供給して固着剤層１４を形成する。固着剤１２としては、ＵＶ硬化型樹脂、ワックス（熱で軟化し常温で硬化する樹脂）、モールド樹脂等を採用可能である。

ウエーハ２上に固着剤層１４を形成したならば、図４に示すように円形開口１７を有する環状保護部材１６を固着剤層１４上に押し付け、更に固着剤層１４を硬化させて環状保護部材１６をウエーハ２の表面に固着する。

ウエーハ２上に環状保護部材１６が固着された状態の縦断面図が図５に示されている。環状保護部材１６は固着剤層１４でウエーハ２の表面２ａに固着され、円形開口１７は固着剤１２で埋め込まれている。

保護部材１６としては、シリコン、ガラス、樹脂等を採用可能である。例えば、φ８インチのウエーハの場合には、開口１７の直径は１００ｍｍ程度にするのが好ましい。尚、環状保護部材１６をウエーハ２に押し付けることにより、ウエーハ２及び保護部材１６の外周から固着剤１２がはみ出すが、このはみ出した固着剤１２を切削装置の切削ブレードで切削してエッジトリミングを施すのが好ましい。

図６を参照すると、環状保護部材１６の裏面（ウエーハ固着面）には同心状の複数の円形溝１８が形成されている。環状保護部材１６がこのような同心状円形溝１８を有するため、環状保護部材１６をウエーハ２に固着すると、同心状円形溝１８中に固着剤１２が入り込むため、大きな固着力を提供することができる。

また、外に逃げ切らずウエーハ２と環状保護部材１６間に残存する空気があっても、同心状円形溝１８でこの残存した空気を捕まえることができるためウエーハ２と環状保護部材１６の一体化物を一様な厚みにできる。円形保護部材１６の裏面に形成する溝は同心状の円形溝１８に限定されるものではなく、格子状の溝又は平行線状の溝等でもよい。

固着剤１２を硬化させる固着剤硬化ステップを実施した後、図７に示すように研削ユニット２０を使用して保護部材１６を研削する保護部材研削ステップを実施する。図７（Ａ）は保護部材研削時のチャックテーブル３６に保持された保護部材付きウエーハ１１と研削ユニット２０との関係を示す斜視図であり、図７（Ｂ）はその正面図を示している。

研削ユニット２０のハウジング２２中には、モータ２８により回転駆動されるスピンドル２４が収容されており、スピンドル２４の先端にはホイールマウント２６が固定されている。

このホイールマウント２６に対して、研削ホイール３０が着脱可能に装着されている。研削ホイール３０は、ホイール基台３２と、ホイール基台３２に環状に配設された複数の研削砥石３４とから構成される。

保護部材研削ステップでは、チャックテーブル３６でウエーハ２の裏面側を吸引保持し、保護部材１６を露出させる。そして、チャックテーブル３６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３０を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット移動機構を作動して研削砥石３４を保護部材１６に接触させる。そして、研削ホイール３０を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、保護部材１６及び開口１７中に埋め込まれた固着剤１２の研削を実施する。

この保護部材研削ステップ終了後には、ウエーハ２と保護部材１６の一体化物は一様な厚さに仕上げられる。よって、保護部材研削ステップが終了すると、図８に示すようにチャックテーブル３６で保護部材１６を吸引保持してウエーハ２を露出させる。

そして、チャックテーブル３６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３０を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット移動機構を作動して研削砥石３４をウエーハ２の裏面２ｂに接触させる。

研削ホイール３０を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ２の研削を実施する。接触式又は非接触式の厚みゲージによってウエーハ２の厚みを測定しながらウエーハ２を所望の厚み、即ち埋め込み電極８がウエーハ２の裏面２ｂに表出する厚みに研削する。このウエーハ研削ステップ終了時の状態の縦断面図が図９に示されている。

半導体ウエーハ２の研削終了後、埋め込み電極８を回路素子６の裏面から突出させるためによく知られたプラズマエッチング等によってシリコンのみを除去し、埋め込み電極８を回路素子６の裏面から所定量突出させて貫通電極とする。

上述した実施形態の研削方法によると、ウエーハ２は中央に開口１７を有する保護部材１６へ固着剤によって固着されるため、ウエーハ２と保護部材１６との間に介在する空気が外に逃げ易く、未接着領域の発生を防止できるとともに空気が残存することにより固着後の厚みばらつきを防止できる。

ウエーハ２の研削に先立って、ウエーハ２を研削装置のチャックテーブルで吸引保持してウエーハに固着された保護部材１６を開口１７から露出する固着剤１２とともに研削するため、ウエーハ２と保護部材１６との一体化物は一様な厚さに研削される。従って、保護部材をチャックテーブルで吸引保持してウエーハ研削ステップを実施すると、ウエーハ２を均一な厚みに研削することができる。

保護部材１６と硬化された固着剤１２とでウエーハ２を支持するため、ウエーハ２を薄く研削した際にウエーハ２の反りを抑制でき、ウエーハ２が破損してしまうことを防止できる。ウエーハ２が埋め込み電極８付きのウエーハの場合には、厚みばらつきによって一部の電極８が表出しない問題を解消できる。

更に、固着剤１２がモールド樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である場合には、樹脂中に存在する水分が加熱時に気化することで保護部材１６やウエーハ２を破損させる恐れがあるが、保護部材中央部に設けた開口１７で気化した水分は逃げられるため、破損の発生頻度を低減できる。

２ 半導体ウエーハ
６ 回路素子
８ 埋め込み電極
１２ 固着剤
１４ 固着剤層
１６ 環状保護部材
１７ 円形開口
１８ 同心状円形溝
２０ 研削ユニット
３０ 研削ホイール
３４ 研削砥石
３６ チャックテーブル

Claims (3)

1. 被研削物の裏面を研削する被研削物の研削方法であって、
   被研削物の表面に固着剤を介して中央に開口を有する保護部材を配設するとともに該開口を該固着剤で埋める保護部材配設ステップと、
   該保護部材配設ステップを実施した後、該固着剤を硬化させて該保護部材を被研削物の表面に固着する硬化ステップと、
   該硬化ステップを実施した後、研削装置のチャックテーブルで被研削物の裏面を吸引保持しながら被研削物の表面に固着した該保護部材と該開口に露出した該固着剤とを研削して平坦化する保護部材研削ステップと、
   該保護部材研削ステップを実施した後、研削装置の該チャックテーブルで該保護部材を吸引保持しながら被研削物の裏面を研削する被研削物研削ステップと、
   を具備したことを特徴とする被研削物の研削方法。
2. 前記保護部材は複数の溝を有しており、
   前記保護部材配設ステップでは、該保護部材の該溝側が被研削物の表面に固着される請求項１記載の被研削物の研削方法。
3. 前記被研削物は研削仕上がり厚さ以上の深さに至る複数の埋め込み電極が埋設されたシリコンウエーハから構成され、
   前記被研削物研削ステップでは、被研削物の前記裏面を研削して該埋め込み電極を該裏面に表出させる請求項１又は２記載の被研削物の研削方法。

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