JPH04192329A - 半導体装置用ウエハの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は集積回路装置等の種々の半導体装置が作り込ま
れるウェハの処理方法、より具体的にはその表面側を治
具に固定した状態で裏面を研削した後に各半導体装置チ
ップに単離されるウェハに対する処理方法に関する。

〔従来の技術］ 周知のように、ウェハ内に作り込まれた半導体装置はス
クライビングにより各チップに単離された後にパッケー
ジ内に収納されないしはそのままの形で実装されるが、
いずれの場合でもボンディング等により外部の導体やリ
ードと接続する必要があり、この接続を自動ボンダー等
を用いて確実にかつ高速で行なうにはチップの厚みはあ
まり大でな（、ふつうは３００〜４００ｎ以下であるこ
とが望ましい、一方、半導体装置の製造費中で大きなウ
ェイトを占めるウェハプロセスのコストを低減するには
、よく知られているように口径のできるだけ大きなウェ
ハを用いるのが有効である。ところが、口径が大きくな
るとウェハが非常に曲がりやすくなって取り扱いが困難
になるので、これに適度な剛性を持たせるために口径に
ほぼ比例してウニへの厚みを増す必要があり、チップの
経済的な量産に適する４インチ径以上のウェハではその
厚みが５００μを越えてしまう。

このため、バンブ電極を介して外部と接続するいわゆる
フリップチップを除いては、ウエノ＼プロセスを終了し
たウェハの裏面を研削してその厚みを減らした上でスク
ライブしてチップに単離することが多い、以下、第５図
を参照してこのウェハの裏面研削の要領を簡単に説明す
る。

第５図に示すように、裏面研削にはウエノＸ１０をその
表面１１側でしっかり固定して置く必要があるので、こ
の表面１１を例えばフォトレジスト膜４０の塗布により
充分保護した上で、ウェハ１０を裏向けにした姿勢で治
具５０に吸引させて固定する。この治具５０は例えば図
示のように治具本体５１と、それに嵌め込まれた多孔質
材料からなる吸引バッド５２と、その下側に付けられた
排気路５３と、排気管５４を備え、吸引材バッド５２上
に置かれたウェハｌＯを排気管５４を排気系と接続する
ことにより吸引固定できるようになっている。ウェハプ
ロセス終了後のウェハｌＯにはかなりの反りがあるのが
ふつうであるが、治具５０に吸引させることによりほぼ
完全に平坦化できる。

このようにして治具５０上に固定されたウェハ１０の裏
面１２に対する研削は例えば超硬材料からなる複数個の
刃６１を備える回転式のカッタ６０に適宜な送りを掛け
ることによって行なう、裏面研削後のウェハ１０は、そ
の表面１１からフォトレジスト膜４０を除去し、かつ純
水洗浄後にスクライブすることにより所望の厚みのチッ
プに単離される。

〔発明が解決しようとする８１題） ところが従来のウェハ１０では、その裏面を研削する際
に周縁部に割れや欠けが発生しやすい問題がある。以下
、この梯子を第６図〜第８図を参照して説明する。

第６図は裏面研削中のウェハ１０の周縁部を拡大して示
すもので、前述の問題はウェハ１０の周縁部が治具５０
の上面から数μ以下のごく僅かであるが図のように浮き
やすい点に原因があり、このためカッタ６０により研削
中の周縁部にモーメント力Ｍが加わってクラックＣが発
生しやすい、ウエノＸ１０の周縁部は本来のチップとし
ては使用しない部分ではあるが、クラックＣが一部入る
とすぐチップ用部分に伝播したり欠けに発展してチップ
不良を発生させる。ウェハ１０の周縁部と治具５０との
間に隙間Ｇが出やすいのは、表面１１に付ける積層膜２
０の厚みが不均一で表面に凹凸が出るためであり、さら
にはこの積層膜２０を構成する第８図に詳細を示す各種
の膜をフォトエツチングするパターンと関連している。

第７図はウェハ１０の上に積層膜中の一つの膜のフォト
プロセス用フォトマスク３０を重ね合わせた状態を示す
、従来のフォトマスク３０は図のように多数個のチップ
用のパターン３１を方形に配列したもので、円形のウェ
ハ１０中のチップには使えない部分を除いて、ウェハ１
０上にその大部分の面積をチップパターン３１で埋める
よう重ね合わされる。

第８図に第７図中の例えば小円Ａで囲んだ部分に対応す
るウェハ１０の拡大断面を示す。

第８図のウェハｌＯはＭＯ５集積回路装置用で、その半
導体部分ではＰ形の半導体基板１上にｎ形のエピタキシ
ャル層２を成長させ、これにＭＯＳトランジスタのＰ形
のウェル３とｐ形のウェル接続層４とｎ形のソース・ド
レイン層５が拡散されている。ウェハ１０の表面１１に
付けられた積Ｎ１１９２０は例えばフィールド酸化１１
１１１１．ゲート酸化膜２２゜ゲートや抵抗用の多結晶
シリコンｗＡ２３．その上を覆う燐シリケートガラスの
層間絶縁膜２４．アルミの配線膜２５．最上層の窒化シ
リコンの保護１１１Ｉ２６等からなる０図かられかるよ
うに、積層膜２０の表面に凹凸が出るためウェハ１０の
周縁部では他の部分よりも低くなり、第６図のようにそ
の上をフォトレジスト膜４０で覆っても治具５０の上に
置いた時に隙間Ｇができやすく、裏面１２を研削する時
に上述のようにクランクＣが発生しやすい。

本発明の目的はかかる問題を解決して、ウェハの表面に
付ける積層膜の凹凸を減少させて、裏面研削時にウェハ
の周縁部に割れや欠けが発生することがないよう、処理
ないしはウェハプロセスを容易に行なえるようにするこ
とにある。

［課題を解決するための手段〕 この目的は本発明によれば、冒頭記載のように表面側を
治具に固定した状態で裏面を研削した後に各半導体装置
チップに単離すべきウェハを処理するに当たって、ウェ
ハの表面上に積層膜構造を形成するウェハプロセス工程
用のフォトマスクをチップ用のパターンとウェハ周縁用
のパターンを合成したパターンに形成し、このフォトマ
スクによるパターンで積層膜構造中の各膜をエツチング
する際その周縁パターンに対応する部分をウニＡ上に残
すことによって達成される。

なお、ウェハの裏面研削に際してその周縁部における割
れや欠けの発生を防止する上では、上記の構成にいうフ
ォトマスクの周縁パターンの幅を２１以上とするのが有
利である。

積層膜中のエツチング時にフォトマスクの周縁パターン
によりウェハ上に残すべき膜としては、例えば前述のフ
ィールド酸化膜、多結晶シリコン膜、眉間絶縁膜、配線
膜、保護膜等をこれに含ませることができる。

また本発明方法を実施したウェハのスクライブ作業を容
５にする上では、周縁パターンにチップパターン部分か
ら連続的に延長されたスクライブゾーン用パターンを含
ませて置き、エツチング時にウェハの周縁部上に残す膜
からこのスクライブゾーン用パターンに対応する部分を
除去するのが望ましい。

〔作用〕

本発明は、ウェハの表面に付ける膜用のフォトマスクの
パターンを従来のチップパターンのほか前項の構成にい
う周縁パターンと複合化して形成し、各膜のフォトエツ
チング時に周縁パターンに対応する膜部分を残して行く
ことにより、ウェハの周縁部にチップパターン部分と同
程度の厚みの積層膜を形成してその表面の凹凸をウェハ
の全面に亘り平均化し、裏面研削のためウェハを治具に
乗せたときにその周縁部と治具の間に隙間ができないよ
うにするものである。

上述のフォトマスクの作成には複数個のチップパターン
とごく簡単な周縁パターンとを単に合成するだけでよく
、かつウェハの周縁部に積層膜を形成するためにフォト
エツチング回数を増す必要もないから、本発明によりウ
ェハを従来と同工程を経て処理するだけで、裏面研削時
のその周縁の浮き上がりをなくして割れや欠けの発生の
おそれを格段に減少させることができる。

〔実施例〕

以下、第１図〜第４図を参照しながら本発明の詳細な説
明する０本発明方法により処理されたウェハに対する裏
面研削は第５図の要領でなされるものとし、これらの図
の第６図〜第８図と同じ部分には同じ符号が付されてい
る。

第１図はウェハ１０の上に本発明の半導体装置用ウェハ
の処理方法に用いるフォトマスク３０を重ね合わせた状
態を第７図と同じ要領で示す０図示のようにフォトマス
ク３０はチップパターン３１と周縁パターン３２からな
り、チップパターン３１は多数個が二次元配列されるの
は第７図と同じであるが１、本発明の場合はその集合の
外輪郭３１ａがウェハ１０がもつ円形の内側に納まるよ
うに配列され、その外側が図ではハツチングで示した周
縁パターン３２とされる。このフォトマスク３０はもち
ろん第２図に示す積層ｌ１１２０用の各膜のフォトエツ
チング工程ごとに必要である。

各工程用チップパターン３１はまず拡大パターンでいわ
ゆるレチクルの形にして、フォトマスク３０の作成時に
レンズにより縮小された微細パターンでフォトマスク３
０用のガラス感光板上に順次位置をずらせながら外輪郭
３１ａ内に焼き付けられる。

周縁パターン３２は、後述のように工程ごとにごく僅か
ずつ輻を異ならせるのが望ましいが、チップパターン３
１に比べずっと簡単なパターンでよく、感光板上に直接
に焼き付けることでよい、かかるチップパターン３１と
周縁パターン３２は、各フォトプロセスに際しフォトマ
スク３０を図のように位置合わせした状態でウェハ１０
上のフォトレジスト膜に焼き付けられる。

第２図にかかる周縁パターン３２を備えるフォトマスク
３０を用いて処理されたウェハ１０の前に説明した第８
図に対応する断面で示す０図かられかるように、第８図
と異なる点はうエバ１０の周縁部で積層膜２０が厚く形
成されることであって、図示の例では積層膜２０を構成
するフィールド酸化膜２１と多結晶シリコン膜２３と層
間絶縁膜２４とアルミＷＡ２５と保護膜２６が順次積み
重ねられ、全体ではチップパターンによって形成される
部分中の最大厚みと同じ４〜５ｐ程度の厚みとされる。

従って、このウェハ１０を第３図に示すように治具５０
に吸引固定した時に周縁部が治具５０の上面と接触して
安定に支持されるので、裏面の研削時に掛かる機械力に
よって割れや欠けが発生するおそれをほぼ皆無にするこ
とができる。

このようにウェハ１０の周縁部を治具５０上に安定に支
持するには、第２図に示す積層膜２０のウェハ周縁部の
肉厚部の幅Ｗを経験上から２ｍｍ一程度以上にするのが
よい。さらに、この積層膜２０の肉厚部中のアルミ膜２
５の幅を下側の多結晶シリコン膜２３より多少狭いめと
し、後者を眉間絶縁膜２４により前者を保護膜２６によ
ってそれぞれ覆うようにするのが望ましい。

第４図にフォトマスク３０のパターンが第１図と若干異
なる実施例を示す、この実施例ではウェハ１０をチップ
に単離する際のスクライブ作業を容５にするため、チッ
プパターン３１の相互間に設けるスクライブゾーン用の
パターン３３が図示のように周縁パターン３２に連続し
て延長される。ただし、このスクライブゾーン用パター
ン３３の幅はふつう数Ｉ角のチップパターン３１よりず
っと小さいが、図示の都合上かなり誇張して示されてい
る。この実施例では、積層膜２０中の冬服のエツチング
時に周縁パターン３２によりウェハ１０の周縁部に形成
される積層膜２０の肉厚部からこのスクライブゾーン用
パターン３３に対応する部分が除去される。これにより
、ウェハ１０をカッタ等でスクライブする際に積層膜の
肉厚部を切る必要がなくなるので、前の実施例よりスク
ライブ作業が容易になり、かつカッタの傷みもずっと少
なくなる。なお、この際に積層膜２０の肉厚部からエツ
チングされるスクライブゾーン用パターン３３の幅はご
く僅かなので、裏面研削時にウェハ１０の周縁部を支持
する機能が失われることはない。

以上説明した実施例かられかるように、本発明はかかる
実施例に限らず種々の態様で実施をすることができる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明では、表面側を治具に固定した状態
で裏面を研削した後に半導体装置チップに単離すべきウ
ェハの処理方法として、ウェハの表面に積層膜構造を形
成するウェハプロセス工程用フォトマスクをチップパタ
ーンと周縁パターンの合成パターンに形成し、積層膜構
造を構成する冬服をこのフォトマスクのパターンでエツ
チングする際に周縁パターンに対応する膜部分をウェハ
周縁部上に残すようにしたので、ウェハの周縁部にチッ
プパターン部分と同程度の厚みの積層膜を形成して表面
の凹凸をウェハの全面に亘り平均化することができ、ウ
ェハを研削用治具に乗せたときその周縁部と治具の間に
隙間ができなくなり、裏面研削時にウェハの周縁部に割
れや欠けが発生、するおそれをほぼ皆無にすることがで
きる。

本発明に用いるフォトマスクはチップパターンと簡単な
周縁パターンを単に合成するだけで容易に作成でき、本
発明の実施のためウェハプロセス工程数を増す必要もな
い。

このように、本発明はチップへの単離前に裏面研削を要
するウェハ処理に適用して従来と変わらないコストで不
良品の発生を防止し、半導体装置の製造歩留まりを向上
する顕著な効果を奏し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までが本発明に関し、第１図は本発明
の半導体装置用ウェハの処理方法に用いるフォトマスク
をウェハ上に重ね合わせた状態の上面図、第２図は本発
明方法によって処理されたウェハの周縁部の拡大断面図
、第３図はウェハを治具に固定して裏面を研削中の状態
を示す要部の拡大断面図、第４図は本発明方法に用いる
第１図と異なるパターンのフォトマスクをウェハに重ね
合わせた状態の上面図、第５図はウェハに対する裏面研
削の要部を示すウェハと治具等の断面図である。第６図
以降は従来技術に関し、第６図は従来方法で処理された
ウェハを治具に固定して裏面を研削中の状態を示す要部
拡大断面図、第７図は従来方法に用いるフォトマスクを
ウェハ上に重ね合わせた状態の上面図、第８図は従来方
法で処理されたウェハの周縁部の拡大断面図である。こ
れらの図において。 １：ウェハの半導体基板、２：エピタキシャル層、３：
トランジスタ用ウェル、４：ウェル接続層、５：ソース
・ドレイン層、１０：ウェハ、１１；ウェハの表面、１
２：ウェハの表面、２０：積層膜、２１：フィールド酸
化膜、２２：ゲート酸化膜、２３；多結晶シリコン膜、
２４：層間絶縁膜、２５：接続用アルミ膜、２６：保護
膜、３０：フォトマスク、３１；チップパターン、３１
ａ：チップパターンの集合の外輪郭、３２：周縁パター
ン、３３ニスクライブゾーンパターン、４０：フォトレ
ジスト膜、５０：裏面研削用治具、５１：治具本体、５
２；吸引パッド、５３；排気路、５４：排気管、６０：
研削用カッタ、６１；カッタの刃、Ｃ：クラック、Ｇ：
ウェハ周縁と治具の間の隙間、Ｍ：裏面研削時にチップ
周縁に掛かる機械的モーメント力、Ｗ：ウェハ周縁の積
層膜の肉厚部の幅、である。 ５１　図 第　２　図 第　３　口 第　４に 第　５　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）表面側を治具に固定した状態で裏面を研削した後に
   各半導体装置チップに単離すべきウェハに対する処理方
   法であって、ウェハの表面上に積層膜構造を形成するウ
   ェハプロセス工程に用いるフォトマスクをチップ用のパ
   ターンとウェハ周縁用のパターンを合成したパターンに
   形成し、このフォトマスクによるパターンで積層膜構造
   を構成する膜をエッチングする際にその周縁パターンに
   対応する部分をウェハ上に残すようにしたことを特徴と
   する半導体装置用ウェハの処理方法。 ２）請求項１に記載の方法において、周縁パターンの幅
   が２ｍｍ以上とされることを特徴とする半導体装置用ウ
   ェハの処理方法。 ３）請求項１に記載の方法において、周縁パターンがチ
   ップ用パターンに連続したスクライブゾーン用のパター
   ンを含み、スクライブゾーンパターンに対応する膜部分
   をエッチング時に除去するようにしたことを特徴とする
   半導体装置用ウェハの処理方法。