JP6850099B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体製造装置に関する。
従来、半導体装置の集積率を高めるために、表面に回路等が形成された半導体ウエハの回路等が形成されていない裏面を研削することにより、半導体ウエハを薄化することが行われている。また、複数枚の半導体チップを積層して３次元実装される半導体装置の製造方法においては、貫通電極（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）が形成された半導体ウエハの裏面を研削して貫通電極の頭出しを行うことが知られている。
例えば、特許文献１には、半導体装置の製造方法において、銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によって研削し、シリコン及び銅を同時に除去して銅貫通電極の頭出し加工を行うことが記載されている。同文献に記載された半導体装置の製造方法では、シリコン基板の裏面を研削する前に、接着剤シート材または接着剤を用いてシリコン基板の表面を研削装置の基板チャックに貼付している。
特開２０１５−３２６７９号公報
しかしながら、上記した従来技術のようにシリコン基板の表面に接着剤シート材等を貼付する方法では、半導体チップを薄化して半導体装置の集積率を高めるために改善すべき点があった。
具体的には、半導体ウエハの表面にバンプ等の凸形状が形成される場合、該凸形状の影響を受けて、半導体ウエハの表面に貼り付けられる接着剤シート等の表面に凹凸が生じてしまう。そのため、基板チャックに半導体ウエハを貼付して半導体ウエハの裏面を研削した際に、半導体ウエハの厚みにばらつきが生じてしまうという問題点があった。
このように、半導体ウエハの厚みにばらつきが生じることは、半導体装置の品質を低下させる要因となり、特に、３次元実装される半導体装置においては、各層間の接点不良を引き起こす恐れがある。従来技術の製造方法では、半導体ウエハの厚みのばらつきを抑えつつ更なる薄化を図ることが容易ではなかったので、半導体ウエハの裏面を均一的に研削する技術を開発することが半導体装置の集積率を高める上で課題となっていた。
また、半導体ウエハの厚みを均一にするために、研削中に半導体ウエハの厚さ等を測定し、その測定結果に基づいてといしと半導体ウエハの接触方法等を変化させることが考えられる。しかしながら、半導体ウエハの厚さを測定する装置やといしの位置を高度に調整するための装置等が必要となり、研削装置が高価になってしまう。
また、半導体ウエハの裏面を研削する前の状態において、半導体ウエハの周囲端部近傍には、エッジ部に丸みや端面に傾斜等が形成されて薄肉になっている部分がある。そのため、半導体ウエハの裏面を研削した際に、半導体ウエハの端部近傍には、他の部分よりも薄く形成されてしまう箇所があり、端部の欠け、即ちチッピングが発生し易いという問題点があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体ウエハの厚みを均一にすると共に端部の欠けを抑制しつつ半導体ウエハを薄化することができる半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することにある。
本発明の半導体装置の製造方法は、凸形状が形成された半導体ウエハの表面に接着剤を塗布する工程と、前記半導体ウエハを回転させ、前記半導体ウエハに塗布された前記接着剤の表面を回転するカップホイール型研削といしで研削する接着剤研削工程と、前記接着剤が塗布された前記半導体ウエハの周囲端部を前記接着剤と共にトリミングする端部トリミング工程と、前記接着剤の表面が研削されて前記周囲端部がトリミングされた前記半導体ウエハを、前記接着剤を介してサポート基板に貼付する工程と、前記サポート基板に貼付された前記半導体ウエハの裏面を研削する工程と、を具備し、前記接着剤研削工程及び前記端部トリミング工程は、共用する１つのチャックテーブルに前記半導体ウエハが吸着保持された状態で実行されることを特徴とする。
また、本発明の半導体製造装置は、表面に凸形状を有し前記表面に接着剤が塗布された半導体ウエハを吸着保持して回転するチャックテーブルと、前記半導体ウエハが前記チャックテーブルに吸着保持され回転する状態で前記接着剤の表面を回転しながら研削するカップホイール型研削といしと、前記半導体ウエハが前記チャックテーブルに吸着保持された状態で前記半導体ウエハの周囲端部を前記接着剤と共にトリミングする研磨テープと、を備え、前記研磨テープは、前記接着剤の表面を研削している前記カップホイール型研削といしの回転領域外側の前記半導体ウエハの周囲端部に摺擦可能な位置に設けられていることを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法によれば、凸形状が形成された半導体ウエハの表面に接着剤を塗布する工程と、前記半導体ウエハに塗布された前記接着剤の表面を研削する工程と、を具備する。これにより、塗布された接着剤の表面を平坦にすると共に、接着剤層の厚さを均一にすることができる。よって、裏面を研削された後の半導体ウエハの厚みを高精度に揃えることができる。
また、前記接着剤が塗布された前記半導体ウエハの周囲端部を前記接着剤と共にトリミングする工程を具備する。これにより、半導体ウエハの周囲端部近傍の丸みや傾斜を除去することができる。そのため、半導体ウエハを薄く研削する際の端部近傍のチッピングを抑制することができる。また、接着剤が塗布された後に半導体ウエハの周囲端部をトリミングすることにより、半導体ウエハの周囲端部と共に接着剤の端部をトリミングすることができる。そのため、接着剤層の端部近傍の丸みを除去し、接着剤層の厚みを均一にして、半導体ウエハの端部近傍が薄く形成されることを抑制できる。
また、前記接着剤の表面が研削されて周囲端部がトリミングされた前記半導体ウエハを、前記接着剤を介してサポート基板に貼付する工程と、前記サポート基板に貼付された前記半導体ウエハの裏面を研削する工程と、を具備する。このように、接着剤の表面が研削されて周囲端部がトリミングされた後にサポート基板を貼付して半導体ウエハの裏面を研削することにより、半導体ウエハの厚みを均一にすることができ、半導体ウエハの破損を抑制することができる。その結果、半導体ウエハを従来技術の半導体ウエハよりも薄く高品質に形成することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、前記接着剤の表面を研削する工程では、前記接着剤の表面を研削する接着剤研削工具に洗浄水を吹き付けながら前記接着剤の表面を研削しても良い。これにより、接着剤研削工具に付着した接着剤の削り屑を洗浄水で除去しつつ接着剤を研削することができるので、接着剤の表面を高精度且つ容易に研削することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、前記洗浄水は、前記接着剤研削工具の研削加工に供していないといしの刃先に吹き付けられても良い。これにより、接着剤の削り屑が接着剤の表面に再付着することが抑制され、接着剤の表面を平坦にし、接着剤層の厚みを高精度に仕上げることができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、前記半導体ウエハは、貫通電極を有し、前記半導体ウエハの裏面を研削する工程では、前記半導体ウエハの裏面を研削するウエハ研削工具に洗浄水を吹き付けながら前記半導体ウエハと前記貫通電極を同時に研削しても良い。これにより、半導体ウエハの薄化工程と貫通電極の頭出し工程とを同時に効率良く行うことができると共に、半導体ウエハだけでなく、半導体ウエハに形成された貫通電極の高さを均一に揃えることができる。また、ウエハ研削工具に洗浄水を吹き付けることにより、半導体ウエハの汚染を抑制することができる。よって、高集積率で小型の３次元実装される半導体装置を効率良く高品質に製造することができる。
また、本発明の半導体製造装置によれば、表面に凸形状を有し前記表面に接着剤が塗布された半導体ウエハを吸着保持するチャックテーブルと、前記半導体ウエハが前記チャックテーブルに吸着保持された状態で前記接着剤の表面を研削する接着剤研削工具と、前記半導体ウエハが前記チャックテーブルに吸着保持された状態で前記半導体ウエハの周囲端部を前記接着剤と共にトリミングする研磨テープと、を備える。これにより、１つの装置で、半導体ウエハの表面に塗布された接着剤の表面の研削と、半導体ウエハの周囲端部のトリミングと、を効率的に行うことができる。よって、半導体ウエハを高精度に薄化する製造方法における生産効率を高めることができると共に設備費用の増大を抑えることができる。
また、本発明の半導体製造装置によれば、前記接着剤研削工具に洗浄水を吹き付ける洗浄液噴射装置を備えても良い。これにより、接着剤の表面を高精度、高品質且つ容易に研削することができる。
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いられる接着剤研削装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いられるエッジトリミング装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いられる接着剤研削装置の他の例を示す（Ａ）正面図、（Ｂ）平面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に係る半導体ウエハを示す図であり、（Ａ）は、回路が形成された状態、（Ｂ）は、接着剤が塗布された状態、（Ｃ）は、接着剤が研削される状態、を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に係る半導体ウエハを示す図であり、（Ａ）は、周囲端部がトリミングされる状態、（Ｂ）サポート基板が貼り付けられた状態、（Ｃ）裏面が研削される状態、を示す概略図である。
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートであり、詳しくは、表面１０ａ（図５（Ａ）参照）に回路が形成された半導体ウエハ１０（図５（Ａ）参照）を薄化する工程に関するフローチャートである。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、特に、表面１０ａに凸形状が形成された半導体ウエハ１０の裏面１０ｂ（図５（Ａ）参照）を研削する場合に適している。
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、回路形成工程Ｓ１０と、接着剤塗布工程Ｓ２０と、接着剤研削工程Ｓ３０と、端部トリミング工程Ｓ４０と、サポート基板貼付工程Ｓ５０と、裏面研削工程Ｓ６０と、サポート基板取り外し工程Ｓ７０と、を具備する。
先ず、回路形成工程Ｓ１０では、従来の方法に基づいて、半導体ウエハ１０の表面１０ａに回路が形成される。半導体ウエハ１０としては、例えば、厚さ７２０μｍから７７０μｍのシリコン（Ｓｉ）基板等が用いられる。また、半導体ウエハ１０には貫通電極が形成されても良く、その場合、貫通電極は回路形成工程Ｓ１０で形成される。
次に、接着剤塗布工程Ｓ２０では、半導体ウエハ１０の回路等が形成された面、即ち表面１０ａに接着剤１２（図５（Ｂ）参照）が塗布される。半導体ウエハ１０の表面１０ａに接着剤１２を塗布することにより、接着剤１２によって半導体ウエハ１０の表面１０ａに形成された回路が保護されると共に、半導体ウエハ１０を後述するサポート基板１３（図６（Ｂ）参照）に貼り付けることができる。
半導体ウエハ１０の表面１０ａに塗布された接着剤１２が硬化した後、接着剤研削工程Ｓ３０が行われる。接着剤研削工程Ｓ３０では、後述する接着剤研削装置２０（図２参照）を用いて、接着剤１２の表面が研削される。
そして次に、端部トリミング工程Ｓ４０では、後述するエッジトリミング装置４０（図３参照）によって半導体ウエハ１０の端部が研削若しくは研磨される。このとき、接着剤１２も同時に研削若しくは研磨される。なお、接着剤研削工程Ｓ３０と端部トリミング工程Ｓ４０は、順番を入れ替えて実行されても良い。即ち、半導体ウエハ１０の表面１０ａに接着剤１２が塗布された後に、半導体ウエハ１０の端部のトリミングが行われ、その後に接着剤１２の表面が研削されても良い。
次に、サポート基板貼付工程Ｓ５０では、半導体ウエハ１０の表面１０ａ側に、サポート基板１３が貼り付けられる。サポート基板１３が貼付されることにより、半導体ウエハ１０の表面１０ａ側を、裏面研削装置等に固定することができ、これにより、半導体ウエハ１０の研削や、薄く研削された後の半導体ウエハ１０の搬送等を容易にすることができる。
そして次に、裏面研削工程Ｓ６０では、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂが研削若しくは研磨され、半導体ウエハ１０が薄化される。なお、半導体ウエハ１０に貫通電極が形成されている場合には、裏面研削の際に、半導体ウエハ１０と貫通電極とが同時に研削される。また、裏面研削工程Ｓ６０では、接着剤研削装置２０と同等の装置が用いられる。即ち、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂの研削と接着剤１２の研削は、同じ装置が用いられても良い。
なお、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂの研削が終わった後、貫通電極の頭面にキャップ層を形成する工程、キャップ層の形成されていないシリコン面をアルカリエッチングまたは化学的機械研磨（ＣＭＰ）加工して貫通電極の第二次頭出しを行う工程、絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により貫通電極の頭面の絶縁膜を除去する工程等の仕上げ工程や、その他検査工程等が実行されても良い。
サポート基板取り外し工程Ｓ７０では、半導体ウエハ１０からサポート基板１３が取り外される。このとき、使用している接着剤１２の特性に応じて、接着剤１２の接着力を低下させるべく、例えば、紫外線照射、溶剤や剥離剤等の供給等が行われる。
取り外された半導体ウエハ１０は、他の半導体ウエハ等に積層されても良く、その後、ダイシング工程、チップマウンティング工程、ワイヤーボンディング工程、モールド工程、トリム工程、検査工程等の各種後工程を経て、半導体装置が完成する。
図２は、接着剤研削装置２０の概略構成を示す正面図である。接着剤研削装置２０は、前述の図１に示す接着剤研削工程Ｓ３０において、接着剤１２の表面を研削する装置である。
図２に示すように、接着剤研削装置２０は、接着剤１２を研削するための接着剤研削工具であるといし２２を有する。といし２２は、例えば、カップホイール型研削といし等であり、回転軸２３に接続されて回転駆動される研削ヘッド２１の略水平な下面に設けられる。
といし２２の砥粒としては、研削する接着剤１２に応じて適宜選定され、例えば、砥番＃３００〜＃１，２００のダイヤモンドや、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等が用いられる。また砥粒を固定する結合材としては、ビトリファイドボンドや、メタルボンド、レジンボンド等が用いられる。
研削ヘッド２１の上部に接続される回転軸２３には、例えば、図示しないモータ等が接続され、該モータが駆動することにより、回転軸２３及び研削ヘッド２１が回転する。これにより、といし２２が所定の速さで回転移動し、といし２２の刃先が接着剤１２の表面に摺擦されて、所定量の接着剤１２が除去される。
また、接着剤研削装置２０は、半導体ウエハ１０を載置するためのチャックテーブル３０を有する。チャックテーブル３０の上面には、半導体ウエハ１０を保持するための基板チャック３１が設けられ、基板チャック３１の上面及びそれを取り囲むチャックテーブル３０の上面は、略面一に略水平に形成される。
基板チャック３１は、例えば、ポーラスセラミックから成る板状体等である。基板チャック３１の下方となるチャックテーブル３０の内部には、基板チャック３１につながる流体室３３が形成され、流体室３３には、脱気管３４及び給水管３５が接続される。脱気管３４には、図示しない真空ポンプ等が接続され、給水管３５には、図示しない給水ポンプ等が接続される。
このような構成により、前記真空ポンプ等よって脱気管３４を介して流体室３３内の空気を排出して流体室３３を減圧することにより、基板チャック３１に半導体ウエハ１０の裏面１０ｂが吸着され保持される。即ち、チャックテーブル３０の上面に、基板チャック３１を介して半導体ウエハ１０が固定される。
基板チャック３１による吸着を解除して半導体ウエハ１０を取り外す際には、脱気管３４に接続される真空ポンプ等が停止され、若しくは真空ポンプ等につながる図示しないバルブ等が閉じられ、給水管３５に接続される給水ポンプ等によって給水管３５を介して流体室３３に純水が供給される。これにより、半導体ウエハ１０を容易に取り外すことができる。
また、チャックテーブル３０の下部には、チャックテーブル３０を支持する回転軸３２が接続され、回転軸３２には、例えば、図示しないモータ等が接続される。該モータが駆動することにより、回転軸３２及びチャックテーブル３０が回転する。これにより、半導体ウエハ１０を所定の速さで回転させることができ、接着剤１２の表面全体を研削することができる。
また、接着剤研削装置２０は、研削液を供給する研削液供給ノズル２６と、洗浄液噴射装置２７と、を有する。研削液供給ノズル２６は、例えば、接着剤１２の表面、即ち研削若しくは研磨される面に研削液を供給する。研削液としては、例えば、純水や、エタノールアミン水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、苛性アルカリ水溶液、セリア水分散液、アルミナ水分散液等が用いられる。
洗浄液噴射装置２７は、といし２２を洗浄するための装置であり、といし２２に洗浄液を吹き付けるための噴射ノズル２８を有する。洗浄液噴射装置２７は、噴射ノズル２８から、例えば、３ＭＰａから１７ＭＰａの圧力で、研削加工に供していないといし２２の刃先に洗浄水を噴射する。これにより、接着剤１２の研削若しくは研磨の際に、といし２２に付着した削り屑を洗い流すことができる。これにより、接着剤１２の表面を高精度、高品質且つ容易に研削することができる。
なお、噴射ノズル２８から噴射される洗浄液としては、前述の研削液と同じものを用いることができる。例えば、洗浄液として、純水や、エタノールアミン水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、苛性アルカリ水溶液、セリア水分散液、アルミナ水分散液等を用いることができる。
なお、図示を省略するが、裏面研削工程Ｓ６０で使用される半導体ウエハ１０の裏面１０ｂを研削する裏面研削装置は、図２を参照して説明した接着剤１２の表面を研削するための接着剤研削装置２０と略同等の構成である。
また、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂを研削するためのウエハ研削工具についても前述の接着剤１２を研削するためのといし２２と略同様の構成のといしが用いられる。但し、ウエハ研削工具の砥粒や結合剤については、半導体ウエハ１０のシリコン及び貫通電極を切削するために好適な仕様が選定される。
また、裏面研削装置は、前述のチャックテーブル３０と略同等のチャックテーブルを有し、裏面研削工程Ｓ６０においては、このチャックテーブルの上面に、半導体ウエハ１０の表面１０ａ側に貼付されたサポート基板１３（図６（Ｃ）参照）が吸着保持される。
図３は、エッジトリミング装置４０の概略構成を示す正面図である。図３に示すように、エッジトリミング装置４０は、前述のとおり、半導体ウエハ１０の周囲端部をトリミングする装置であり、半導体ウエハ１０の周囲端部を研削若しくは研磨する研磨テープ４２を有するトリミングヘッド４１を備える。
研磨テープ４２は、例えば、厚みが１００μｍから１５０μｍのポリエチレンテレフタレート等のフィルム基材に、炭化珪素やダイヤモンド等の砥粒が設けられた略帯状の部材である。前記砥粒は、研磨テープ４２の半導体ウエハ１０に摺擦する面、即ち研磨面に設けられる。研磨テープ４２は、図示しない供給リール及び巻取リールに巻回されており、半導体ウエハ１０の端部をトリミングする際には、供給リールから送り出されて巻取リールに巻き取られる。
研磨テープ４２は、トリミングヘッド４１の所定の位置に配列される複数のガイドローラ４４に掛けられることにより、その研磨面が半導体ウエハ１０の所定の位置に摺擦するよう配置される。なお、トリミングヘッド４１は、図示しないサーボモータ等によって位置調整自在に設けられている。
また、エッジトリミング装置４０は、研磨テープ４２と半導体ウエハ１０の端部とを当接させるための当て板４３を有する。当て板４３は、例えば、発泡シリコン樹脂等から形成され、研磨テープ４２の研磨面の反対側の面、即ち裏面から研磨テープ４２に当接し、研磨テープ４２の研磨面を、半導体ウエハ１０の側方から端部に押し当てる。即ち、研磨テープ４２は、当て板４３と半導体ウエハ１０の端部の間に挟まれた状態で半導体ウエハ１０の端部を研削若しくは研磨する。
また、エッジトリミング装置４０は、前述の接着剤研削装置２０（図２参照）と同様に、半導体ウエハ１０を吸着して保持するためのチャックテーブル４５及びそれを回転駆動自在に支持する回転軸４６を備えている。図示しないモータ等によって回転軸４６及びチャックテーブル４５を回転させることにより、半導体ウエハ１０を回転させて、半導体ウエハ１０の全周端部をトリミングすることができる。なお、チャックテーブル４５の半導体ウエハ１０を吸着保持するための吸着チャック機構については、既に説明したチャックテーブル３０と同様の構成を採用することができる。
エッジトリミング装置４０は、冷却水噴射ノズル４９を有する。これにより、エッジトリミング装置４０は、冷却水噴射ノズル４９から、研磨テープ４２と半導体ウエハ１０とが摺擦する面に冷却水を噴射しつつ、半導体ウエハ１０の端部を研削若しくは研磨する。このような構成により、半導体ウエハ１０の周囲端部を接着剤１２と共に高精度にトリミングすることができる。
なお、接着剤研削装置２０とエッジトリミング装置４０は、それぞれ別々の装置として構成されても良いし、それらの機能が一体的に組み込まれた１つの装置として構成されて良い。
以下、図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、接着剤研削装置２０の構成とエッジトリミング装置４０の構成が１つの装置に一体的に組み込まれた例について説明する。
図４（Ａ）は、接着剤研削装置１２０の概略構成を示す正面図であり、図４（Ｂ）は、同平面図である。なお、図４では、既に説明した実施形態と同一若しくは同様の作用、効果を奏する構成要素については、同一の符号を付している。
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、接着剤研削装置１２０は、接着剤１２の表面を研削するための接着剤研削工具であるといし２２を有する研削ヘッド２１と、半導体ウエハ１０の周囲端部を研削若しくは研磨するための研磨テープ４２を有するトリミングヘッド４１と、を備える。
また、接着剤研削装置１２０は、半導体ウエハ１０を吸着保持するためのチャックテーブル４５を備える。チャックテーブル４５の構成及び機能については既に説明したとおりであるが、接着剤研削装置１２０では、接着剤研削工程Ｓ３０及び端部トリミング工程Ｓ４０の両工程において共通のチャックテーブル４５が用いられる。
ここで、チャックテーブル４５の外径は、半導体ウエハ１０の外径よりも小さいことを特徴とする。これにより、チャックテーブル４５とトリミングヘッド４１が接触することなく、チャックテーブル４５の上面に載置され吸着保持された半導体ウエハ１０の周囲端部をトリミングヘッド４１の研磨テープ４２でトリミングすることができる。
その他、接着剤研削装置１２０は、研削液供給ノズル２６、洗浄液噴射装置２７、冷却水噴射ノズル４９等、既に説明した接着剤研削装置２０及びエッジトリミング装置４０と略同等の構成を備えている。
上記の構成を有する接着剤研削装置１２０によれば、１つの装置で、接着剤１２の表面を研削する接着剤研削工程Ｓ３０と、半導体ウエハ１０の周囲端部をトリミングする端部トリミング工程Ｓ４０と、を実行することができる。これにより、半導体ウエハ１０の搬送やセット工程を削減して生産効率を高めることができると共に設備費用を削減することができる。
次に、図５及び図６を参照して、図１に示す半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
図５（Ａ）は、表面１０ａに回路が形成された半導体ウエハ１０の概略図であり、図５（Ｂ）は、表面１０ａに接着剤１２が塗布された半導体ウエハ１０の概略図であり、図５（Ｃ）は、接着剤１２が研削される状態を示す半導体ウエハ１０の概略図である。また、図６（Ａ）は、端部がトリミングされる状態を示す半導体ウエハ１０の概略図であり、図６（Ｂ）は、サポート基板１３が貼り付けられた半導体ウエハ１０の概略図であり、図６（Ｃ）は、裏面１０ｂが研削される状態を示す半導体ウエハ１０の概略図である。
図５（Ａ）に示すように、回路形成工程Ｓ１０では、半導体ウエハ１０の表面１０ａに、例えば、フォトレジスト塗布工程、フォトマスクによるパターン焼き付け工程、エッチング工程、酸化、拡散、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、イオン注入工程、ＣＭＰ工程等の所定の工程を繰り返して、回路が形成される。
また、回路形成工程Ｓ１０では、半導体ウエハ１０に図示しない貫通電極が形成され、凸形状として、例えば、貫通電極に接続されるバンプ１１等が形成される。例えば、回路が形成された半導体ウエハ１０に、エッチング加工やレーザ加工等によって複数の孔が形成され、形成された該孔の内面に絶縁膜が設けられた後、タンタルまたはチタンによってメタルシード層が形成される。そして、メタルシード層の更に内側に銅樹脂ペースト等を充填することにより貫通電極が形成される。そして、表面１０ａ側の貫通電極の頭面に凸形状のバンプ１１が形成される。
なお、半導体ウエハ１０は、上記のような貫通電極が形成されたものに限定されず、貫通電極が形成されていないものであっても良い。また、半導体ウエハ１０の表面１０ａの凸形状は、貫通電極に接続されるバンプ１１に限定されるものではなく、その他の回路やマーキング等によって形成される種々の凸状部等であっても良い。
図５（Ｂ）に示すように、接着剤塗布工程Ｓ２０では、半導体ウエハ１０の表面１０ａに、接着剤１２が塗布される。接着剤１２は、例えば、アクリル樹脂系、ゴム系、シリコン樹脂系、フェノール樹脂系等の各種樹脂ボンドや接合剤、粘着剤等が用いられ、紫外線硬化型粘着剤等であっても良い。接着剤１２は、例えば、スピンコート等の方法によって塗布される。なお、接着剤１２は、接着剤１２によって形成される層の厚さが、バンプ１１の高さよりも厚くなるように塗布される。
そして、接着剤１２が塗布された後、使用している接着剤１２の種類に応じた所定の方法によって、接着剤１２を硬化させる処理が行われる。
このように、半導体ウエハ１０の表面１０ａに接着剤１２を塗布することにより、半導体ウエハ１０の表面１０ａに形成された回路が接着剤１２によって保護されると共に、半導体ウエハ１０を後述するサポート基板１３（図６（Ｂ）参照）に貼り付けることができる。
ここで、接着剤１２は、半導体ウエハ１０の表面１０ａに形成されたバンプ１１を覆うので、接着剤１２の表面は、バンプ１１によって一部が僅かに盛り上がった状態になり易い。
半導体ウエハ１０の表面１０ａに塗布された接着剤１２が硬化した後、接着剤研削工程Ｓ３０が行われる。図５（Ｃ）に示すように、接着剤研削工程Ｓ３０では、図２を参照して説明した接着剤研削装置２０の研削ヘッド２１を用いて接着剤１２の表面が研削される。これにより、接着剤１２の表面に形成された盛り上がり等が除去され、接着剤１２の表面が平坦になる。なお、接着剤１２の厚みはバンプ１１の高さよりも厚いので、接着剤１２の表面を研削した際に、接着剤１２と一緒にバンプ１１が研削されることはない。
このように、半導体ウエハ１０の表面１０ａに塗布された接着剤１２の表面を研削することにより、半導体ウエハ１０の表面１０ａから接着剤１２の表面までの高さ、即ち接着剤１２の厚さ、を均一にして、厚さ寸法を高精度に揃えることができる。
図６（Ａ）に示すように、端部トリミング工程Ｓ４０では、図３を参照して説明したエッジトリミング装置４０を用いて、半導体ウエハ１０の周囲端部のトリミングを行う。端部トリミング工程Ｓ４０では、半導体ウエハ１０の端部と接着剤１２とが同時に研削若しくは研磨される。これにより、半導体ウエハ１０と接着剤１２の端部の丸みや傾斜が除去される。これにより、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂを研削して半導体ウエハ１０を薄化する際に、半導体ウエハ１０の端部近傍が他の部分よりも薄く形成されることが抑制される。よって、半導体ウエハ１０の端部近傍のチッピングを抑制することができる。
図６（Ｂ）に示すように、サポート基板貼付工程Ｓ５０では、接着剤１２が塗布された半導体ウエハ１０の表面１０ａ側にサポート基板１３が貼り付けられる。即ち、サポート基板１３は、半導体ウエハ１０の表面１０ａに塗布された接着剤１２によって、半導体ウエハ１０の表面１０ａ側に接着される。
サポート基板１３は、ガラス、金属、セラミック、合成樹脂等から形成される高剛性の板状体である。なお、接着剤１２の表面にサポート基板１３を接着する方法は、使用している接着剤１２の特性等に応じて種々の方法が採用される。
前述のとおり、接着剤研削工程Ｓ３０（図５（Ｃ）参照）で接着剤１２の表面が平坦にされて接着剤１２の厚みは均一化されており、その上に、高剛性のサポート基板１３が貼り付けられることにより、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂは、サポート基板１３の主面に対して略平行になる。
図６（Ｃ）に示すように、裏面研削工程Ｓ６０では、図２に示す接着剤研削装置２０と略同等の裏面研削装置を用いて、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂの研削が行われる。半導体ウエハ１０は、サポート基板１３を下にして裏面研削装置のチャックテーブルの上面に載置され、基板チャックによって吸着され保持される。即ち、半導体ウエハ１０は、その裏面１０ｂが上方を向くように、チャックテーブルの上面にセットされる。そして、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂは、ウエハ研削工具によって、研削される。
前述のとおり、接着剤研削工程Ｓ３０（図５（Ｃ）参照）で接着剤１２の厚みが均一化され、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂは、サポート基板１３の主面に対して略平行になっているので、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂは、裏面研削装置のチャックテーブルの上面に対して略平行になる。即ち、半導体ウエハ１０は、チャックテーブルの上面に略水平に載置されることになる。
以上のように、接着剤１２の表面が研削されて周囲端部がトリミングされた後に、サポート基板１３を貼付して半導体ウエハ１０の裏面１０ｂを研削することにより、半導体ウエハ１０の厚みを均一にすることができ、半導体ウエハ１０の破損を抑制することができる。その結果、半導体ウエハ１０を従来技術の半導体ウエハよりも薄く高品質に形成することができる。
また、裏面研削工程Ｓ６０では、半導体ウエハ１０と貫通電極が同時に研削される。これにより、半導体ウエハ１０の薄化工程と貫通電極の頭出し工程とを同時に効率良く行うことができると共に、半導体ウエハ１０だけでなく、半導体ウエハ１０に形成された貫通電極の高さを均一に揃えることができる。また、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂを研削するウエハ研削工具に洗浄水を吹き付けることにより、半導体ウエハ１０の汚染を抑制することができる。よって、高集積率で小型の３次元実装される半導体装置を効率良く製造することができる。
なお、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂが研削された後、裏面１０ｂに絶縁膜を形成する等、仕上げのための各種工程が実行されても良い。
具体的には、半導体ウエハ１０の裏面１０ｂのシリコン面より露出した貫通電極の頭面にのみ選択的にキャップ層を形成するニッケル（Ｎｉ）無電解メッキが行われても良い。ニッケル無電解メッキ液は、ニッケル（Ｎｉ）の他に硼素（Ｂ）、燐（Ｐ）またはコバルト（Ｃｏ）等を含有していても良い。
次に、キャップ層が形成されていないシリコン面をアルカリエッチングまたはＣＭＰ加工することにより、貫通電極の第二次頭出しが行われても良い。
そして、貫通電極の第二次頭出し加工が行われた半導体ウエハ１０の裏面１０ｂに絶縁膜（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を堆積する処理が行われ、その後に、ＣＭＰ組成物、研磨バフを用いて研磨加工が行われ、貫通電極の頭面の前記絶縁膜が除去されても良い。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。
１０ 半導体ウエハ
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
１１ バンプ
１２ 接着剤
１３ サポート基板
２０ 接着剤研削装置
２１ 研削ヘッド
２２ といし
２７ 洗浄液噴射装置
２８ 噴射ノズル
４０ エッジトリミング装置
４１ トリミングヘッド
４２ 研磨テープ
１２０ 接着剤研削装置

Claims (6)

  1. 凸形状が形成された半導体ウエハの表面に接着剤を塗布する工程と、
    前記半導体ウエハを回転させ、前記半導体ウエハに塗布された前記接着剤の表面を回転するカップホイール型研削といしで研削する接着剤研削工程と、
    前記接着剤が塗布された前記半導体ウエハの周囲端部を前記接着剤と共にトリミングする端部トリミング工程と、
    前記接着剤の表面が研削されて前記周囲端部がトリミングされた前記半導体ウエハを、前記接着剤を介してサポート基板に貼付する工程と、
    前記サポート基板に貼付された前記半導体ウエハの裏面を研削する工程と、を具備し、
    前記接着剤研削工程及び前記端部トリミング工程は、共用する１つのチャックテーブルに前記半導体ウエハが吸着保持された状態で実行されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記接着剤研削工程では、前記接着剤の表面を研削する前記カップホイール型研削といしに洗浄水を吹き付けながら前記接着剤の表面を研削する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。
  3. 前記洗浄水は、前記カップホイール型研削といしの研削加工に供していないといしの刃先に吹き付けられ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。
  4. 前記半導体ウエハは、貫通電極を有し、
    前記半導体ウエハの裏面を研削する工程では、前記半導体ウエハの裏面を研削するウエハ研削工具に洗浄水を吹き付けながら前記半導体ウエハと前記貫通電極を同時に研削することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 表面に凸形状を有し前記表面に接着剤が塗布された半導体ウエハを吸着保持して回転するチャックテーブルと、
    前記半導体ウエハが前記チャックテーブルに吸着保持され回転する状態で前記接着剤の表面を回転しながら研削するカップホイール型研削といしと、
    前記半導体ウエハが前記チャックテーブルに吸着保持された状態で前記半導体ウエハの周囲端部を前記接着剤と共にトリミングする研磨テープと、を備え、
    前記研磨テープは、前記接着剤の表面を研削している前記カップホイール型研削といしの回転領域外側の前記半導体ウエハの周囲端部に摺擦可能な位置に設けられていることを特徴とする半導体製造装置。
  6. 前記カップホイール型研削といしに洗浄水を吹き付ける洗浄液噴射装置を備えることを特徴とする請求項５に記載の半導体製造装置。
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