JPWO2017006447A1 - 段差付ウエハおよびその製造方法 - Google Patents

段差付ウエハおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、現像後にレジストが残らないようにすることが可能な段差付ウエハおよびその製造方法を提供することを目的とする。本発明による段差付ウエハは、一方主面の中央部が薄く外周部が厚い段差を有する段差付ウエハであって、段差は、曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、段差付ウエハおよびその製造方法に関する。
現在、厚さが３００μｍ以下の半導体ウエハの反りまたは撓みを軽減するために、段差付ウエハが採用されている。段差付ウエハとは、半導体ウエハの裏面において、外周部よりも中央部の厚さを薄く形成した半導体ウエハのことをいう。
段差付ウエハは、段差部（凹部の側面）が急峻であるため、リソグラフィー工程またはダイシング工程で弊害が生じている。このような問題の対策として、従来では、急峻な段差部に代えて、段差付ウエハの外側（外周部側）から内側（中央部側）に向かって傾斜を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特許第５２６６８６９号公報 特開２０１１−５４８０８号公報
特許文献１，２で提案されている段差付ウエハの形状において、スピンコート法を用いてポジレジストを半導体ウエハに塗布すると、現像後に段差付ウエハの段差部にレジストが残るという問題がある。ウエハにレジストが残ると、後工程で用いる装置または段差付ウエハを汚染し、段差付ウエハを用いて製造した最終製品の歩留まりの低下を引き起こす問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、現像後にレジストが残らないようにすることが可能な段差付ウエハおよびその製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明による段差付ウエハは、一方主面の中央部が薄く外周部が厚い段差を有する段差付ウエハであって、段差は、曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含むことを特徴とする。
また、本発明による段差付ウエハの製造方法は、一方主面の中央部が薄く外周部が厚い段差を有する段差付ウエハの製造方法であって、（ａ）曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含む段差を形成する工程を備えることを特徴とする。
本発明によると、段差付ウエハは、一方主面の中央部が薄く外周部が厚い段差を有する段差付ウエハであって、段差は、曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含むため、現像後にレジストが残らないようにすることが可能となる。
また、段差付ウエハの製造方法は、一方主面の中央部が薄く外周部が厚い段差を有する段差付ウエハの製造方法であって、（ａ）曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含む段差を形成する工程を備えるため、現像後にレジストが残らないようにすることが可能となる。
本発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態１による半導体ウエハの構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による半導体ウエハの製造工程の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による半導体ウエハの製造工程の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１によるポジ型レジストを塗布したときの半導体ウエハの状態の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１によるポジ型レジストを塗布したときの半導体ウエハの状態の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１によるポジ型レジストを塗布したときの半導体ウエハの状態の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による曲率半径とレジスト残りとの関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態１による曲率半径と半導体ウエハの外周部との関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による曲率半径と半導体ウエハの外周部との関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による曲率半径と半導体ウエハの外周部の強度との関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態２による半導体ウエハの形状の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２による半導体ウエハの形状の一例を示す図である。 前提技術によるポジ型レジストを塗布したときの半導体ウエハの状態の一例を示す図である。 前提技術によるポジ型レジストを塗布したときの半導体ウエハの状態の一例を示す図である。 前提技術によるポジ型レジストを塗布したときの半導体ウエハの状態の一例を示す図である。 前提技術によるポジ型レジストを塗布したときの半導体ウエハの状態の一例を示す図である。
本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。
＜前提技術＞
まず、本発明の前提となる技術（前提技術）について説明する。
図１３〜１６は、前提技術によるポジ型レジストを塗布したときの半導体ウエハ１５の状態の一例を示す図である。なお、図１３〜１６において、半導体ウエハ１５の紙面上側の面は、半導体ウエハ１５の裏面を示している。
図１３に示すように、前提技術による半導体ウエハ１５は、第１直線傾斜面１６と、第１研削面１７と、第２直線傾斜面１８と、第２研削面１９とで構成される段差付ウエハである。また、第１直線傾斜面１６と第１研削面１７との接続部、および第２直線傾斜面１８と第２研削面１９との接続部の各々は直線接続部２０である。
図１４に示すように、スピンコート法を用いて半導体ウエハ１５の裏面上にポジ型レジスト１０を塗布した場合において、直線接続部２０は角度を有しているため、直線接続部２０でのポジ型レジスト１０の流れが悪くなる。その結果、直線接続部２０では、他の箇所よりも厚いポジ型レジスト１０が塗布されることになる。
その後、図１５に示すように、図１４の状態でポジ型レジスト１０に対して露光光源１１から光を照射する（露光する）と、直線接続部２０に塗布されたポジ型レジスト１０の下部まで感光することができない。すなわち、全てのポジ型レジスト１０が露光済みレジスト１２とならない。従って、現像後には、図１６に示すようなレジスト残り２１が生じる。
現像後にレジスト残り２１が生じると、上述のように、後工程で用いる装置または半導体ウエハ１５を汚染し、半導体ウエハ１５を用いて製造した最終製品の歩留まりの低下を引き起こす問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、以下に詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
まず、本発明の実施の形態１による段差付ウエハの構成について説明する。
図１は、本実施の形態１による段差付ウエハを構成する半導体ウエハ１の一例を示す図である。図１において、半導体ウエハ１の紙面上側の面は、半導体ウエハ１の裏面を示している。
図１に示すように、半導体ウエハ１は、第１直線傾斜面３（傾斜部）と、第１曲面接続部４（曲面）と、第１研削面５（平坦部）と、第２直線傾斜面７（傾斜部）と、第２曲面接続部８（曲面）と、第２研削面９（平坦部）とで構成される段差付ウエハである。すなわち、半導体ウエハ１は、一方主面（裏面）の中央部が薄く外周部が厚い段差を有する段差付ウエハである。また、第１直線傾斜面３と第１研削面５との接続部（境界部）は第１曲面接続部４であり、第２直線傾斜面７と第２研削面９との接続部は第２曲面接続部８である。
次に、段差付ウエハを構成する半導体ウエハ１の製造方法について説明する。
図２，３は、半導体ウエハ１の製造工程の一例を示す図である。
まず、半導体ウエハ１を研削ステージ（図示せず）に固定する。
次に、図２に示すように、第１研削砥石２を用いて、半導体ウエハ１の最外周部の１ｍｍ〜３ｍｍ内側から第１直線傾斜面３を形成する。このとき、第１研削砥石２は、半導体ウエハ１の裏面を研削しながら、外側（外周部側）から内側（中央部側）に向かって断面視で斜め方向に移動する。
次に、図２に示すように、第１研削砥石２を用いて、第１直線傾斜面３と、後に形成する第１研削面５とを接続する第１曲面接続部４を形成する。このとき、第１研削砥石２は、曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下となるように第１曲面接続部４を形成する。第１曲面接続部４の形成後、第１研削砥石２を用いて第１研削面５を形成する。
次に、図３に示すように、第２研削砥石６を用いて、第１直線傾斜面３および第１曲面接続部４と同様に、第２直線傾斜面７および第２曲面接続部８を形成する。このとき、第２研削砥石６は、第１直線傾斜面３または第１曲面接続部４に接触しないよう、曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下となるように第２曲面接続部８を形成する。第２研削砥石６は、第１研削砥石２よりも表面（研削を行う面）の粗さが低い砥石であり、仕上げ研削に用いられる。第２曲面接続部８の形成後、第２研削砥石６を用いて第２研削面９を形成する。第２研削面９に対向する半導体ウエハ１の表面には、電極パターン等が形成される。
次に、図２，３に示す上記の製造工程を経て作製した半導体ウエハ１（すなわち、図１に示す半導体ウエハ１）にポジ型レジストを塗布する場合について説明する。
図４〜６は、ポジ型レジスト１０を塗布したときの半導体ウエハ１の状態の一例を示す図である。
図４に示すように、スピンコート法を用いて半導体ウエハ１の裏面上にポジ型レジスト１０を塗布すると、ポジ型レジスト１０は、第１直線傾斜面３、第１曲面接続部４、第１研削面５、第２直線傾斜面７、第２曲面接続部８、および第２研削面９に渡って均一の厚さで形成される。
その後、図５に示すように、露光光源１１を用いてポジ型レジスト１０を露光すると、全てのポジ型レジスト１０が感光される（すなわち、全てのポジ型レジスト１０が露光済みレジスト１２となる）。そして、図６に示すように、現像後には、全てのポジ型レジスト１０（露光済みレジスト１２）を除去することができる。
図７は、半導体ウエハ１の曲率半径とレジスト残りとの関係の一例を示すグラフである。
図７に示すように、曲率半径が３００μｍ以上の曲面を有する半導体ウエハ１では、ポジ型レジスト１０を塗布して露光および現像を行った後に、レジストが残らないことが分かる。一方、曲率半径が３００μｍ未満の曲面を有する半導体ウエハ１では、レジストが残った。
上述の通り、本実施の形態１による半導体ウエハ１では、曲面である第１曲面接続部４および第２曲面接続部８の曲率半径を３００μｍ以上としているため、ポジ型レジスト１０を塗布した場合であっても、現像後にレジストが残ることはない。すなわち、第１曲面接続部４の曲率半径を３００μｍ以上とすることによって、第１直線傾斜面３と第１研削面５とをつなぐ立ち上がりの角度が緩和されてポジ型レジスト１０の流れが良くなり、第１曲面接続部４にレジストが溜まることを抑制することができる。
図８，９は、曲率半径と半導体ウエハ１の外周部との関係を示す図である。なお、図８，９において、実線は曲率半径が３００μｍである半導体ウエハ１を示し、破線は曲率半径が３００μｍよりも大きい半導体ウエハ１を示している。また、半導体ウエハ１の段差は１段であるものとする。
図８に示すように、曲率半径が３００μｍである半導体ウエハ１の外周部の幅と、曲率半径が３００μｍよりも大きい半導体ウエハ１の外周部の幅とを同じ幅にした場合において、曲率半径が３００μｍよりも大きい半導体ウエハ１の方が第２研削面９の面積が小さくなり、電極パターンを含むチップの数が少なくなる。
一方、図９に示すように、曲率半径が３００μｍである半導体ウエハ１の第２研削面９の面積と、曲率半径が３００μｍよりも大きい半導体ウエハ１の第２研削面９の面積とを同じ面積にした場合において、曲率半径が３００μｍよりも大きい半導体ウエハ１の方が外周部の幅が狭くなり、当該外周部の強度が低下する（図１０参照）。半導体ウエハ１の外周部の強度の低下は、半導体ウエハ１の割れの発生頻度が増加する要因となる。図１０に示すように、曲率半径が３００μｍである半導体ウエハ１の第２研削面９の面積と同じ面積とし、かつ外周部の強度を確保するためには、曲率半径を１８００μｍ以下とすることが望ましい。
以上のことから、本実施の形態１によれば、半導体ウエハ１にレジストを塗布した場合において、現像後の半導体ウエハ１にレジストが残らないようにすることが可能となる。また、半導体ウエハ１の外周部の強度を確保することができる。
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、第１直線傾斜面３と第１研削面５との接続部に第１曲面接続部４を形成し、第２直線傾斜面７と第２研削面９との接続部に第２曲面接続部８を形成する場合について説明したがこれに限るものではない。
例えば、図１１に示すように、図１に示す第１直線傾斜面３、第１曲面接続部４、および第１研削面５を１つの曲面に置き換えた第１曲線傾斜面１３を形成してもよい。すなわち、半導体ウエハ１を、第１曲線傾斜面１３と、第２直線傾斜面７と、第２曲面接続部８と、第２研削面９とで構成される段差付ウエハとしてもよい。ここで、第１曲線傾斜面１３の曲率半径は３００μｍ以上、１８００μｍ以下であるものとする。
また、図１２に示すように、図１１に加えて、図１に示す第２直線傾斜面７および第２曲面接続部８を１つの曲面に置き換えた第２曲線傾斜面１４を形成してもよい。すなわち、半導体ウエハ１を、第１曲線傾斜面１３と、第２曲線傾斜面１４と、第２研削面９とで構成される段差付ウエハとしてもよい。ここで、第１曲線傾斜面１３および第２曲線傾斜面１４の曲率半径は３００μｍ以上、１８００μｍ以下であるものとする。
以上のことから、本実施の形態２によれば、第１曲線傾斜面１３および第２曲線傾斜面１４を形成することによって、半導体ウエハ１にレジストを塗布した場合において、第１曲線傾斜面１３および第２曲線傾斜面１４上にレジストを均一に形成することができ、現像後の半導体ウエハ１にレジストが残らないようにすることが可能となる。また、第１研削砥石２および第２研削砥石６を用いて研削することによって、半導体ウエハ１の裏面上に形成された破砕層を除去するエッチング工程において、エッチング液の流れが向上し（エッチング液が留まらない）、第２研削面９における半導体ウエハ１の厚さの面内均一性が向上する。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
１ 半導体ウエハ、２ 第１研削砥石、３ 第１直線傾斜面、４ 第１曲面接続部、５ 第１研削面、６ 第２研削砥石、７ 第２直線傾斜面、８ 第２曲面接続部、９ 第２研削面、１０ ポジ型レジスト、１１ 露光光源、１２ 露光済みレジスト、１３ 第１曲線傾斜面、１４ 第２曲線傾斜面、１５ 半導体ウエハ、１６ 第１直線傾斜面、１７ 第１研削面、１８ 第２直線傾斜面、１９ 第２研削面、２０ 直線接続部、２１ レ
ジスト残り。

Claims (7)

  1. 一方主面の中央部が薄く外周部が厚い段差を有する段差付ウエハであって、
    前記段差は、曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含むことを特徴とする、段差付ウエハ。
  2. 前記段差は、複数段存在し、
    各前記段差は、曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含むことを特徴とする、請求項１に記載の段差付ウエハ。
  3. 前記段差は、傾斜部と平坦部とを有し、
    前記曲面は、少なくとも前記傾斜部と前記平坦部との境界部に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の段差付ウエハ。
  4. 一方主面の中央部が薄く外周部が厚い段差を有する段差付ウエハの製造方法であって、
    （ａ）曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含む前記段差を形成する工程を備えることを特徴とする、段差付ウエハの製造方法。
  5. 前記工程（ａ）において、
    前記段差は、複数段形成され、
    各前記段差は、曲率半径が３００μｍ以上、１８００μｍ以下の曲面を含むように形成されることを特徴とする、請求項４に記載の段差付ウエハの製造方法。
  6. 前記工程（ａ）において、
    前記段差は、傾斜部と平坦部とを有し、
    前記曲面は、少なくとも前記傾斜部と前記平坦部との境界部に形成されることを特徴とする、請求項４に記載の段差付ウエハの製造方法。
  7. 前記工程（ａ）において、
    前記中央部側の前記段差は、前記外周部側の前記段差の形成時に用いる砥石よりも粗さが低い砥石で形成されることを特徴とする、請求項５に記載の段差付ウエハの製造方法。
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