JP2005064325A

JP2005064325A - 半導体ウェハ加工における半導体ウェハのデバイス面保護膜形成方法

Info

Publication number: JP2005064325A
Application number: JP2003294373A
Authority: JP
Inventors: Masataka Kato; 雅隆加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】エッチング液のデバイス表面への浸み込みおよびウェハ外周部溜まりを防止する。
【解決手段】半導体ウェハ１２の第一主面にデバイスを作成後に半導体ウェハのデバイス作成面と反対側の第二主面をスピンエッチングする工程で半導体ウェハのデバイス作成面をエッチング液から保護するための保護膜の形成方法において、保護膜１０としてコーティングによって被膜形成し得る高分子化合物を用い、スピンエッチング工程で残される半導体ウェハ１２の厚さの位置を超えないように、半導体ウェハの端面に形成される保護膜１０の、デバイス作成面１１側からの形成位置を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハ裏面研磨処理工程（スピンエッチング工程）において、デバイス面をエッチング液から保護する半導体ウェハのデバイス面保護膜の形成方法に関する。

パーソナルコンピューター、ワードプロセッサーをはじめとする半導体装置は、小型化高密度化される傾向にある。これを構成する半導体パッケージ、チップも同様に小型化、薄型化してきている。その小型化の方法として、半導体チップの場合一般的には、半導体ウェハデバイス作成後の半導体ウェハ裏面を機械研磨し、薄くするバックグラインドを行う。更に、機械研磨時の応力を除去し抗折強度を向上させるために、裏面を化学的にエッチングする処理がなされる。この工程は一般にウェハを回転させながら行うことからスピンエッチングと呼ばれる。具体的には、回転テーブルに、エッチングするウェハの裏面を上にして固定し、約1000rpmで回転させながら、フッ酸・硝酸系のエッチング液を滴下しながら所望の厚さまで化学的にエッチングする方法である。

従来、これらの製造工程において、半導体ウェハやチップの表面を保護する場合、保護材をデバイス面に形成し、裏面研磨処理工程を行う。その後、ダイシングの際に、この保護材を剥離する。保護材の役割としては、デバイス面の凹凸を吸収し、この工程中に発生する研磨屑やエッチング液等による半導体ウェハの汚染や破損を防止することである。

半導体ウェハのデバイス面保護材として、ゴム系のテープやフィルムが挙げられる。しかし、ゴム系のテープやフィルムを使用した場合、保護膜のエッジがエッチング反応の熱によって収縮し、そこからエッチング液がしみ込むことがわかっている。それを防ぐために、例えば特許文献１に記載されているように、デバイス面側に窒素ガス等の冷却用流体を噴射する方法が挙げられる。しかし、スピンエッチングの際、デバイス面と保護フィルムの間へのエッチング液の浸み込みの発生が避けられない。このエッチング液の浸み込みにより、デバイス面にある電気素子等の回路が腐食したり、破壊されたりする問題が発生する。

これをさらに改良したものに、保護テープをウェハの大きさよりも一回り小さい、いわゆるオーバーハングをつけたものを用いることも提案されている。例えば、特許文献２に記載の、バックグラインドの際に半導体ウェハデバイス面凹凸を吸収するための補強層とスピンエッチングの際にデバイス面にエッチング液が回りこまないようにウェハより一回り小さくプリカットされた保護層の２層からなる半導体ウェハデバイス面保護用フィルムを挙げることができる。このような方法は、スピンエッチング時の保護層として精度良くウェハより一回り小さく切れ目を入れておくことが困難であり、且つ上層のみを剥離することも困難である。

半導体ウェハデバイス面保護材として、環化ゴム系の樹脂が挙げられる。環化ゴムは、スピンコーターを用いて形成する。従って、環化ゴムがウェハのべべリング部分に回り込むため、エッチング液の浸み込みを防止することができる。しかし、スピンエッチング後のウェハの厚みは薄くなる傾向にある。具体的には１５０μｍ以下、極薄化するものは１００μm以下、更に極薄化するものは５０μm以下にすることもある。ウェハを極薄化した際に、図６に示したように、べべリング部分に回りこんだ環化ゴムとウェハ外周部との間にエッチング液溜まり６０が発生し、ウェハ外周部が侵食されバラツキを生じる。このバラツキは、チッピングを生じやすく、パーティクルの発生源となる。また、ウェハ薄加工後にパターン形成を行う場合、オリフラやノッチ部分にもバラツキが生じるため、アライメント精度にも影響を及ぼす。
特開平７―２０１８０５号公報特開平１１―８７２８２号公報

上述したように、特許文献１の方法は、スピンエッチングの際、デバイス面と保護フィルムの間へのエッチング液の浸み込みの発生が避けられない。また、特許文献２の方法は、スピンエッチング時の保護層として精度良くウェハより一回り小さく切れ目を入れておくことが困難であり、且つ上層のみを剥離することも困難である。

本発明はこれら従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、半導体ウェハの裏面をスピンエッチングするに際し、エッチング液の浸み込みを防止して、デバイス面を保護するとともに、ウェハ外周部のバラツキをなくすことが可能な保護膜の形成方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために、半導体ウェハの第一主面にデバイスを作成後に該半導体ウェハのデバイス作成面と反対側の第二主面をスピンエッチングする工程で該半導体ウェハの該デバイス作成面をエッチング液から保護するための保護膜の形成方法において、
前記保護膜としてコーティングによって被膜形成し得る高分子化合物を用い、前記スピンエッチング工程で残される前記半導体ウェハの厚さの位置を超えないように、前記半導体ウェハの端面に形成される前記保護膜の、デバイス作成面側からの形成位置を設定することを特徴とし、それによりエッチング液の浸み込みおよびウェハ外周部溜まりを防止するものである。

保護膜としては、スピンエッチングに用いるフッ酸・硝酸系のエッチング液のような非常に反応性の高い薬品に侵されない膜をデバイス表面に形成することが望ましい。また、保護膜は、それを溶解する溶剤が存在し、コーティングによって被膜形成し得る高分子化合物であればいずれでも用い得る。

本発明においては、デバイス面保護膜をウェハデバイス面側から所望の厚さ以下（スピンエッチング工程で残される半導体ウェハの厚さ以下）に形成する方法として、高さが精度良く制御可能なウェハ支持体と、ある一定の交差内のウェハ径を隙間なく囲むことができる弾性体とで構成されたウェハ支持冶具を用いることができる。

本発明においては、デバイス面保護膜をウェハデバイス面側から所望の厚さ（スピンエッチング工程で残される半導体ウェハの厚さ以下）以下に形成する方法として、保護膜をコーティング後、イオンビーム加工を用いてウェハ外周部の保護膜を除去することができる。

本発明によれば、エッチング液のデバイス表面への浸み込みおよびウェハ外周部溜まりを防止できるため、デバイスが損傷することはない。

また、ウェハ外周部のバラツキもなくなり、チッピングが生じにくく、歩留まりが向上し、オリフラやノッチ部分にもバラツキを生じないことから、スピンエッチング後にパターン形成を行う場合においても、アライメント精度に影響を及ぼすこともなくなる。

次に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は本実施形態に係る半導体ウェハ保護材が半導体ウェハデバイス面に形成された様子を示す断面図である。高さが制御可能なウェハ支持体１４と、ある一定の交差内のウェハ径を隙間なく囲むことができる弾性体１３とで構成されたウェハ支持冶具によって、ウェハ裏面研磨処理後の最終的な所望のウェハ厚さが上面に残るように（スピンエッチング工程で残されるウェハの厚さの位置を超えないように）、ウェハ１２の外周部を取り囲み、その後、ウェハデバイス面保護膜１０をコーティングする。図１において、１１はウェハ面に半導体デバイスが形成されたデバイス面である。

ウェハデバイス面保護膜１０として、例えば環化ゴム系の樹脂は、常温でコーティングでき、エッチング液に対する耐性に優れているため好ましい。環化ゴム系の樹脂としては、従来からフォトリソグラフィーで用いられているネガ型のフォトレジストや、それから感光基を取り除いたもの等を用いることができる。例えば、東京応化工業製のOMR―８３（ネガレジスト）やＯＢＣ（感光基を取り除いたもの）を挙げることが出来る。ＯＢＣを用いる場合、まず、ウェハ支持冶具ごとウェアをスピンナーに取り付け、コーティングを行い、ついで、オーブンにより乾燥させることで、エッチング保護膜が出来る。その膜厚は、５μｍ〜３０μｍ、好ましくは１０μｍ〜２０μｍあれば良い。

エッチング保護膜形成後、図２に示すようにウェハ支持冶具から、ウェハデバイス面保護膜１０が形成されたウェハ１２を取り除く。

上述のようにして、半導体ウェハデバイス面１１に半導体ウェハデバイス面保護膜１０を形成し、その裏面を研磨処理する。即ち、図３に示すように、この半導体ウェハ１２を保護膜側からウェハ固定台３１となる真空チャックで保持した状態で、回転軸３２を１０００ｒｐｍで回転させ、半導体ウェハ裏面側からフッ酸・硝酸系のエッチング液３０を滴下する。

図４に示すように、半導体ウェハデバイス面１１が保護膜１０によって保護されているため、エッチング液の浸み込みは発生しない。また、ウェハ１２の厚みを極薄化した場合においても、ウェハのべべル部分に所望の厚さまで保護膜が形成されているため、ウェハ外周部にエッチング液が溜まらず、ウェハ外周部バラツキも発生しない。図４は図３のエッチング後のＡ部を拡大した図に対応する。

（実施形態２）
図５は、本発明の第２実施形態の概略図である。本実施形態は、裏面研磨処理を行う際に用いるデバイス面保護膜を、デバイス面から所望の厚さ以下にウェハの端部に形成する方法として、イオンビーム５０を用いる点が第１実施形態と異なる点である。図５のようにイオンビーム加工を行い、デバイス面保護膜を形成しても、第１実施形態と同様の効果が見られる。

本発明はエッチング液のデバイス表面への浸み込みおよびウェハ外周部溜まりを防止することが求められる半導体ウェハ、例えば、インク液を加熱し生じた気泡を利用するインクジェット方式のプリンタのヒータボードの作製に用いることができる。

本発明の第１実施形態を解説する為の半導体ウェハデバイス面保護膜を形成する工程を概念的に示すものであり、保護膜塗布時の半導体ウェハの断面図である。本発明の第１実施形態を解説する為の半導体ウェハデバイス面保護膜を形成する工程を概念的に示すものであり、ウェハ端部の様子を示す断面図である。本発明の第１実施形態を解説する為の半導体ウェハデバイス面保護膜を形成する工程を概念的に示すものであり、スピンエッチング工程を示す図である。本発明の第１実施形態を解説する為の半導体ウェハデバイス面保護膜を形成する工程を概念的に示すものであり、スピンエッチング工程中のウェハ端部の様子を示す断面図である。本発明の第２実施形態を解説する為の半導体ウェハデバイス面保護膜を概念的に示すものであり、イオンビーム加工時のウェハ端部の様子を示す断面図である。従来の半導体ウェハデバイス面保護膜を形成し、スピンエッチングを行った際のウェハ端部の様子を示す断面図である。

符号の説明

１０ウェハデバイス面保護膜
１１半導体ウェハデバイス面
１２半導体ウェハ
１３弾性体
１４ウェハ支持体
３０エッチング液
３１ウェハ固定台
３２回転軸
４０エッチング液
５０イオンビーム
６０エッチング液溜まり

Claims

半導体ウェハの第一主面にデバイスを作成後に該半導体ウェハのデバイス作成面と反対側の第二主面をスピンエッチングする工程で該半導体ウェハの該デバイス作成面をエッチング液から保護するための保護膜の形成方法において、
前記保護膜としてコーティングによって被膜形成し得る高分子化合物を用い、前記スピンエッチング工程で残される前記半導体ウェハの厚さの位置を超えないように、前記半導体ウェハの端面に形成される前記保護膜の、デバイス作成面側からの形成位置を設定することを特徴とするデバイス面保護膜形成方法。
前記保護膜は環化ゴム系のコーティング材であることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス面保護膜形成方法。
前記デバイス形成面を含む第一の主面及び前記デバイス作成面側から形成位置までの前記半導体ウェハの端面が露出するように前記半導体ウェハの外周部をウェハ支持冶具で囲い、前記保護膜を形成することで、前記保護膜の、デバイス作成面側からの形成位置を設定することを特徴とする請求項１又は２記載のデバイス面保護膜形成方法。
保護膜で前記半導体ウェハのデバイス作成面を含む第一の主面及び半導体ウェハ端面をコーティングした後、イオンビーム加工を用いて前記半導体ウェハ端面の保護膜の一部を除去することで、前記保護膜の、デバイス作成面側からの形成位置を設定することを特徴とする請求項１又は２記載のデバイス面保護膜形成方法。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデバイス面保護膜形成方法により半導体ウェハに保護膜を形成した後に、該半導体ウェハのデバイス作成面と反対側の第二主面をスピンエッチングすることを特徴とする半導体ウェハ研磨処理方法。