JP5939810B2 - デバイスウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体デバイスウェーハの加工方法に関し、より詳しくは、薄化された半導体デバイスウェーハのハンドリングを容易にする技術に関する。
半導体デバイスウェーハや、光デバイスウェーハ等の複数のデバイスを表面に有するウェーハの加工では、例えば、ウェーハの厚みを５０μｍ以下とするように、ウェーハの裏面を研削する薄化が行われる。
ウェーハの厚みが５０μｍ以下となるようなものでは、より厚いものと比較して、ハンドリング（取り扱い）が非常に難しくなる。例えば、ウェーハの外周に欠けが生じたり、剛性が著しく低下するという問題が生じる。
そこで、ガラスや、シリコンからなるキャリアウェーハ（サポートウェーハ、サポートプレートとも称される）の上に、ウェーハの表面（デバイス面）を接着剤等で貼着した状態として、ウェーハの裏面研削を施す技術が知られている（特許文献１参照）。
特開２００４−２０７６０６号公報
しかしながら、一般に、半導体ウェーハの表面には、デバイスを構成する微小な凹凸があり、ウェーハをキャリアウェーハから剥離した後に、この微細な凹凸に入り込んだ接着剤を完全に除去するには非常に手間がかかるという問題がある。
特に、デバイスが可動部や微細な脆弱構造を含むＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスが配置されるウェーハや、デバイス面に異物が付着すると画素品質が低下しデバイス不良となるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等のデバイスが配置される光デバイスウェーハについては、接着剤をデバイス面に配置することができないという問題も生じる。
また、研削による薄化の後に、貫通電極を形成するＴＳＶウェーハ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａウェーハ）には、貫通電極形成に伴う絶縁膜形成工程や、リフロー工程等の高温処理が施される。このため、高温処理後に接着剤の糊がデバイス面に残されてしまうと、デバイス不良が生じるという問題がある。
本発明は、上記問題を解決し、接着剤の付着によるデバイス不良の発生を防止するためのウェーハの加工方法を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明によると、表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれ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有するデバイスウェーハの加工方法であって、該デバイスウェーハが貼着されるキャリアウェーハであって、該デバイスウェーハの該外周余剰領域に対応する位置にキャリア余剰領域を有するキャリアウェーハを準備するキャリアウェーハ準備ステップと、該キャリアウェーハの表面の該キャリア余剰領域であって該キャリアウェーハの外周縁より内側の位置に、該外周縁に開口しない凹部を形成する凹部形成ステップと、該凹部形成ステップを実施した後、該キャリアウェーハの表面から突出するように接着剤を該凹部にのみ配設する接着剤配設ステップと、該接着剤配設ステップを実施した後、該キャリアウェーハの表面側と該デバイスウェーハの表面側とを貼り合わせ、該接着剤で該デバイスウェーハを該キャリアウェーハに固定するウェーハ貼り合わせステップと、該ウェーハ貼り合わせステップを実施した後、該デバイスウェーハの裏面側を研削、又は、研磨して所定厚みへと薄化する薄化ステップと、を備える、ことを特徴とするデバイスウェーハの加工方法とする。
請求項２に記載の発明によると、前記接着剤配設ステップで、前記凹部に配設される前記接着剤の量は、前記ウェーハ貼り合わせステップを実施した際に、該接着剤が該デバイス領域に到達しない量に設定される。
請求項３に記載の発明によると、前記薄化ステップを実施した後、前記キャリアウェーハを前記デバイスウェーハから剥離する剥離ステップをさらに備える。
請求項４に記載の発明によると、前記薄化ステップを実施した後、前記剥離ステップを実施する前に、前記キャリアウェーハに貼着された前記デバイスウェーハに追加処理を施す追加処理ステップをさらに備える。
本発明によると、キャリアウェーハの凹部に配設される接着剤は、ウェーハの外周余剰領域に接着するため、デバイス領域への接着剤の付着を防止できる。これにより、デバイス面への接着剤の付着によるデバイス不良の発生を防止できる。
ウェーハの斜視図である。 ウェーハ貼り合わせステップを説明する斜視図である。 切削装置の外観の斜視図である。 切削装置による環状溝形成ステップを示す斜視図である。 切削装置による環状溝形成ステップを示す一部断面側面図である。 接着剤配設ステップを実施した後のキャリアウェーハの断面図である。 ウェーハ貼り合わせステップを説明する断面図である。 貼り合わされたウェーハとキャリアウェーハの断面図である。 薄化ステップを示す斜視図である。 薄化ステップ後のキャリアウェーハに貼り合わされたウェーハの断面図である。 剥離ステップを説明する断面図である。 （Ａ）は、追加処理ステップを説明する断面図である。（Ｂ）は、追加処理がなされたウェーハの剥離ステップを説明する断面図である。
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に示したデバイスウェーハ１１（以下、単に「ウェーハ１１」と記載される）は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウェーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１３によって区画された複数の領域にそれぞれデバイス１５が形成されている。デバイス１５は特に限定されるものではないが、例えば、可動部や微細な脆弱構造を含むＭＥＭＳ、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ、といった各種デバイスが想定される。
このように構成されたウェーハ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。ウェーハ１１の外周にはシリコンウェーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ１２が形成されている。
本発明のデバイスウェーハの加工方法では、後に説明する薄化ステップにおいて、例えば、５０μｍ以下に薄化されるウェーハ１１の欠けや、剛性低下による不具合発生を防止するために、図２に示すようなキャリアウェーハ６１を準備するキャリアウェーハ準備ステップが実施される。
キャリアウェーハ６１は円盤状の部材にて構成され、裏返されたウェーハ１１の表面１１ａが、キャリアウェーハ６１の表面６１ａに対して貼着される。キャリアウェーハ６１の表面６１ａには、ウェーハ１１のデバイス領域１７に対応し、デバイス領域１７が納まり得る領域となるデバイス収容領域６７と、デバイス収容領域６７を囲繞するキャリア余剰領域６９を備えている。キャリア余剰領域６９は、ウェーハ１１をキャリアウェーハ６１に対向させた場合に、ウェーハ１１の外周余剰領域１９に対応するように形成される。
キャリアウェーハ６１は、例えば、シリコン、ガラス、セラミックス、金属（例えばステンレス）、合成樹脂などの材料により形成され、後に説明する薄化ステップにおいて、例えば５０μｍ以下に薄化されたウェーハ１１でも安定的に支持できるように構成される。
以上のようにして、ウェーハ１１が貼着されるキャリアウェーハ６１であって、ウェーハ１１の外周余剰領域に対応する位置にキャリア余剰領域６９を備えるキャリアウェーハ６１を準備するキャリアウェーハ準備ステップが実施される。
そして、以上のように準備されたキャリアウェーハ６１のキャリア余剰領域６９に対し、例えば、図３に示される切削装置３０を用いることにより、キャリアウェーハ６１の表面６１ａのキャリア余剰領域６９に凹部となる環状溝６３を形成する凹部形成ステップが実施される。
この切削装置３０は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されるチャックテーブル３１と、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に往復動可能に構成される切削ユニット３２を備えている。
切削ユニット３２は、図４に示されるようにスピンドル３４の先端に装着された切削ブレード３６を備え、切削ブレード３６は図示せぬモータにて矢印Ａ方向に高速で回転する。一方、チャックテーブル３１は、キャリアウェーハ６１を吸引保持し、図示せぬモータにて矢印Ｂ方向に回転する。
そして、図５に示すように、切削ブレード３６をキャリア余剰領域６９の位置において下方に移動させ、切削ブレード３６をキャリアウェーハ６１の表面６１ａに到達させるとともに、チャックテーブル３１を少なくとも一回転させる。これにより、キャリア余剰領域６９において、環状に連続する環状溝６３が形成される。
また、図３に示される切削装置３０は、撮像ユニット３５を備えるアライメント機構３７や、撮像ユニット３５によって取得された画像を表示するための表示モニタ３８や、オペレータが必要な情報を入力するための操作パネル３９が設けられ、図１に示す分割予定ライン１３に沿ったウェーハ１１の切削加工も行える構成としている。
なお、本実施形態では、キャリア余剰領域６９に設ける凹部の形態として、図３に示される切削装置３０を利用して環状溝６３を形成することとしたが、このほかにも、例えば、エッチングや別形態の装置などを用いることにより、キャリア余剰領域６９に有底の縦穴部を複数箇所に形成する形態とすることなども考えられる。このように、凹部の具体的な形態については、本実施形態に限定されるものではない。
以上のようにして、環状溝６３を形成する凹部形成ステップが実施され、その後に、図６に示すように、キャリアウェーハ６１の表面６１ａから突出するように接着剤６４を環状溝６３に配設する接着剤配設ステップが実施される。
接着剤６４は、キャリアウェーハ６１の素材に応じて適宜選定されるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ接着剤などの熱硬化性樹脂を使用することが考えられる。また、接着剤６４は塗布により環状溝６３に配設する形態とするほか、予め円環状に構成されたものを環状溝６３に挿入するなどして配設することも考えられ、具体的な手法については、特に限定されるものではない。
そして、接着剤６４の上端部が、キャリアウェーハ６１の表面６１ａから突出するように、環状溝６３内に接着剤６４が配設される。これにより、図７に示すように、ウェーハ１１を裏返し、表面１１ａをキャリアウェーハ６１の表面６１ａに近づけた際には、まずはウェーハ１１の外周余剰領域１９が、キャリアウェーハ６１の表面６１ａから突出する接着剤６４に対して接触することになる。そして、図８に示すように、接着剤６４を介してウェーハ１１の外周余剰領域１９とキャリアウェーハ６１のキャリア余剰領域６９が結合される。
以上のようにして、キャリアウェーハ６１の表面６１ａ側と、ウェーハ１１の表面１１ａ側を貼り合わせ、接着剤６４でウェーハ１１をキャリアウェーハ６１に固定するウェーハ貼り合わせステップが実施され、図８に示される状態となる。
ここで、接着剤配設ステップにおいて、環状溝６３に配設される接着剤６４の量は、ウェーハ貼り合わせステップを実施した際、つまりは、図８に示す状態において、接着剤６４がウェーハ１１のデバイス領域１７（あるいはデバイス収容領域６７）に到達しない量に設定されることが好ましい。換言すれば、接着剤６４がウェーハ１１の外周余剰領域１９（あるいはキャリア余剰領域６９）に納まる量に設定されることが好ましい。さらに好ましくは、接着剤６４が環状溝６３からあふれ出ない量に設定されることが好ましい。
このような接着剤６４の量の設定によれば、デバイス領域１７まで接着剤６４が到達することが防がれ、デバイス１５への接着剤６４の付着を防ぐことができる。換言すれば、接着剤６４を外周余剰領域１９（あるいはキャリア余剰領域６９）に留めることが可能となるのである。なお、接着剤６４の量が、環状溝６３からあふれ出ない量に設定されることによれば、デバイス１５への接着剤６４の付着を確実に防ぐことが可能となる。
そして、キャリアウェーハ６１の環状溝６３に配設される接着剤６４は、ウェーハ１１の外周余剰領域１９に接触するため、デバイス領域１７への接着剤６４の付着を防止できる。これにより、デバイス面への接着剤の付着によるデバイス不良の発生を防止できる。
以上のようにウェーハ貼り合わせステップが実施された後に、キャリアウェーハ６１と一体になったウェーハ１１の裏面１１ｂを研削、又は、研磨して所定厚みへと薄化する薄化ステップを実施する。
この薄化ステップは、図９に示される研削装置２を用いて行うことができる。スピンドル２２の先端部にはホイールマウント２４が固定されており、このホイールマウント２４には研削ホイール２６が螺子２７で装着されている。研削ホイール２６は、環状基台２８の自由端部に粒径０．３〜１．０μｍのダイアモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めた複数の研削砥石２９が固着されて構成されている。
そして、この薄化ステップにおいては、ウェーハ１１は剛性を呈するキャリアウェーハ６１に支持された状態で研削されるため、例えば、反りの発生やウェーハ１１の外周部に欠けが発生するなどといった不具合の発生を防止することが可能となる。なお、薄化ステップによる研削によって生じた研削歪を除去するために、薄化ステップの後にウェーハ１１の裏面に研磨を施すこととしてもよい。
次いで、図１１に示すように、薄化ステップにより薄化されたウェーハ１１を、キャリアウェーハ６１から剥離する剥離ステップが実施される。これにより、ウェーハ１１がキャリアウェーハ６１から分離された状態となる。分離されたウェーハ１１においては、デバイス１５に接着剤６４が付着していない状態となるため、接着剤６４が異物となってデバイス上に付着することを防止することができ、接着剤６４の付着に起因するデバイス不良を防止することができる。なお、剥離ステップにおいては、接着剤６４の種別や必要に応じ、適宜剥離剤が用いられる。
さらに、薄化ステップを実施した後、剥離ステップを実施する前に、図１２（Ａ）の実施形態に示すように、キャリアウェーハ６１に貼着されたウェーハ１１に貫通電極の形成等の追加処理を施す追加処理ステップを実施することも可能である。
この貫通電極を形成する追加処理ステップでは、まず、ウェーハ１１の裏面１１ｂに、フォトリソグラフィにて貫通電極形成用マスクを形成し、ドライエッチングやレーザービームの照射にて貫通孔５０を形成する。この貫通孔５０の内面に、絶縁膜とバリアメタルを形成し、フォトレジストを除去した後、貫通孔５０に貫通電極５１となる銅を充填する。
次に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセスによって、ウェーハ１１の裏面側を平坦化させ、ウェット、又は、ドライエッチングで貫通電極５１のポスト端面をウェーハ１１の裏面１１ｂから突出させる。そして、貫通電極５１の端面にリフローによりボール状のバンプ５２を形成する。
その後、図１２（Ｂ）に示すように、キャリアウェーハ６１をウェーハ１１から剥離する剥離ステップが実施され、ウェーハ１１をキャリアウェーハ６１から分離させる。
このように、ウェーハ（例えば、ＴＳＶウェーハ）に貫通電極を形成する過程において、絶縁膜形成工程やリフロー工程等の高温処理が施されたとしても、デバイス１５に接着剤６４が付着することがないため、接着剤６４が異物となってデバイス上に付着することを防止することができ、接着剤６４の付着に起因するデバイス不良を防止することができる。
１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１５ デバイス
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
６１ キャリアウェーハ
６１ａ 表面
６３ 環状溝
６４ 接着剤
６７ デバイス収容領域
６９ キャリア余剰領域

Claims (4)

  1. 表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれ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有するデバイスウェーハの加工方法であって、
    該デバイスウェーハが貼着されるキャリアウェーハであって、該デバイスウェーハの該外周余剰領域に対応する位置にキャリア余剰領域を有するキャリアウェーハを準備するキャリアウェーハ準備ステップと、
    該キャリアウェーハの表面の該キャリア余剰領域であって該キャリアウェーハの外周縁より内側の位置に、該外周縁に開口しない凹部を形成する凹部形成ステップと、
    該凹部形成ステップを実施した後、該キャリアウェーハの表面から突出するように接着剤を該凹部にのみ配設する接着剤配設ステップと、
    該接着剤配設ステップを実施した後、該キャリアウェーハの表面側と該デバイスウェーハの表面側とを貼り合わせ、該接着剤で該デバイスウェーハを該キャリアウェーハに固定するウェーハ貼り合わせステップと、
    該ウェーハ貼り合わせステップを実施した後、該デバイスウェーハの裏面側を研削、又は、研磨して所定厚みへと薄化する薄化ステップと、
    を備える、ことを特徴とするデバイスウェーハの加工方法。
  2. 前記接着剤配設ステップで、前記凹部に配設される前記接着剤の量は、
    前記ウェーハ貼り合わせステップを実施した際に、該接着剤が該デバイス領域に到達しない量に設定される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のデバイスウェーハの加工方法。
  3. 前記薄化ステップを実施した後、前記キャリアウェーハを前記デバイスウェーハから剥離する剥離ステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデバイスウェーハの加工方法。
  4. 前記薄化ステップを実施した後、前記剥離ステップを実施する前に、前記キャリアウェーハに貼着された前記デバイスウェーハに追加処理を施す追加処理ステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項３に記載のデバイスウェーハの加工方法。
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