JP2013118324A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウエーハを研削して高精度に平坦化可能なウエーハの加工方法を提供することである。
【解決手段】 表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削して薄化するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に樹脂層を形成する樹脂層形成ステップと、該樹脂層形成ステップで形成した該樹脂層を硬化させる樹脂層硬化ステップと、該樹脂層硬化ステップを実施した後、ウエーハの裏面側をチャックテーブルで保持してウエーハの表面に形成された該樹脂層を露出させ、該樹脂層を平坦化する樹脂層平坦化ステップと、該樹脂層平坦化ステップを実施した後、ウエーハの該樹脂層側をハードプレート上に接着部材を介して貼り合わせる貼り合わせステップと、該貼り合わせステップを実施した後、該ハードプレートを研削装置のチャックテーブルで保持して該ウエーハの裏面を研削手段で研削し、所定の厚みへと薄化する薄化ステップと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削して薄化するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体ウエーハの表面にＩＣやＣＭＯＳ等の回路素子が複数形成される。回路素子が形成されたウエーハは、研削装置で裏面が研削されて薄化された後、切削装置で切削されて個々のチップへと分割されることで、各種の半導体デバイスが製造されている。製造された半導体デバイスは、携帯電話、ＰＣ（パソコン）等の電子機器に広く利用されている。

近年、電気機器は小型化、薄型化の傾向にあり、組み込まれる半導体デバイスも小型化、薄型化が要求されている。ところが、ウエーハを研削して例えば１００μｍ以下に薄化すると、剛性が著しく低下するためその後のハンドリングが非常に困難になる。更に、場合によってはウエーハに反りが生じ、反りによってウエーハ自体が破損してしまうということがある。

このような問題を解決するために、予め剛性のあるハードプレートに半導体ウエーハを貼り付けた後、ウエーハを研削して薄化する手法が広く採用されている（例えば、特開２００４−２０７６０６号公報参照）。

特開２００４−２０７６０６号公報

ところが、ウエーハをハードプレート上に貼着する際、ウエーハの表面に形成されているデバイスの微小な凹凸に起因して接着剤又は両面テープ等の接着部材をウエーハの表面に平坦に配設することが難しい。

その結果、ウエーハをハードプレート上に貼り合わせた貼り合わせウエーハには厚みばらつきが生じる。この状態でウエーハの裏面を研削しても、ウエーハを高精度に平坦化できないという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハを研削して高精度に平坦化可能なウエーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削して薄化するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に樹脂層を形成する樹脂層形成ステップと、該樹脂層形成ステップで形成した該樹脂層を硬化させる樹脂層硬化ステップと、該樹脂層硬化ステップを実施した後、ウエーハの裏面側をチャックテーブルで保持してウエーハの表面に形成された該樹脂層を露出させ、該樹脂層を平坦化する樹脂層平坦化ステップと、該樹脂層平坦化ステップを実施した後、ウエーハの該樹脂層側をハードプレート上に接着部材を介して貼り合わせる貼り合わせステップと、該貼り合わせステップを実施した後、該ハードプレートを研削装置のチャックテーブルで保持して該ウエーハの裏面を研削手段で研削し、所定の厚みへと薄化する薄化ステップと、を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、樹脂層平坦化ステップでは、バイト切削手段で樹脂層を切削して平坦化する。好ましくは、ウエーハは埋設された複数のビア電極を有しており、研削ステップでは、ウエーハの裏面を研削してビア電極を裏面に露出させる。

本発明のウエーハの加工方法によると、ウエーハの表面に形成された樹脂層が平坦化された状態でウエーハの樹脂層側が接着部材を介してハードプレートに貼着されるため、高精度に平坦な貼り合わせウエーハを形成することができ、ウエーハの裏面を研削して高精度にウエーハを平坦化することが可能となる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 樹脂層形成ステップを示す一部断面側面図である。 樹脂層硬化ステップを示す一部断面側面図である。 バイト切削装置の斜視図である。 樹脂層平坦化ステップの第１実施形態を示す一部断面側面図である。 樹脂層平坦化ステップの第２実施形態を示す一部断面側面図である。 貼り合わせステップを示す分解斜視図である。 裏面研削ステップを示す斜視図である。 研削後の貼り合わせウエーハの断面図である。

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は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの表面側斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ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をその表面の平坦部に備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

図２の部分拡大図に示すように、半導体ウエーハ１１は各デバイス１５の電極に接続されウエーハ１１内に埋設された複数のビア電極２７を有している。本発明のウエーハの加工方法によると、第１ステップとして、図２に示すようにウエーハ１１の表面１１ａ上に樹脂層を形成する樹脂層形成ステップを実施する。

この樹脂層形成ステップの好ましい実施形態では、ウエーハ１１を保持した保持テーブル２９を回転しながら、樹脂供給ノズル３１から樹脂３５をウエーハ１１の表面１１ａ上に滴下し、スピンコート法により図３に示すようにウエーハ１１の表面１１ａ上に樹脂層３７を形成する。樹脂３５としては、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂又は熱硬化樹脂等が好ましい。

樹脂層３７の形成方法はスピンコート法に限定されるものではなく、例えば高圧プレス等によりウエーハ１１の表面１１ａに樹脂層３７を形成するようにしてもよい。また、ウエーハ１１は埋設ビア電極２７を有しない通常の半導体ウエーハでもよい。

樹脂層形成ステップを実施した後、樹脂層形成ステップで形成したウエーハ表面の樹脂層３７を硬化させる樹脂層硬化ステップを実施する。樹脂としてＵＶ硬化樹脂を採用した場合には、図３に示すように、紫外線ランプ３１から紫外線を照射して樹脂層３７を硬化させる。熱硬化樹脂を採用した場合には、ウエーハ１１を熱硬化樹脂の硬化温度に加熱して樹脂層３７を硬化させる。

樹脂層硬化ステップ実施後、樹脂層３７を平坦化する樹脂層平坦化ステップを実施する。この樹脂層平坦化ステップの第１実施形態では、図４に示すようなバイト切削装置２により樹脂層平坦化ステップを実施する。

図４において、４はバイト切削装置２のベース（ハウジング）であり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿ってバイト切削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。バイト切削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２２（図５参照）と、スピンドル２２の先端に固定されたマウント２４と、マウント２４に着脱可能に装着されたバイトホイール２５とを含んでいる。バイトホイール２５にはバイト工具２６が着脱可能に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、バイト切削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成されるバイト切削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

ベース４の中間部分にはチャックテーブル３０を有するチャックテーブル機構２８が配設されており、チャックテーブル機構２８は図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動される。３３は蛇腹であり、チャックテーブル機構２８をカバーする。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット３２と、第２のウエーハカセット３４と、ウエーハ搬送用ロボット３６と、複数の位置決めピン４０を有する位置決め機構３８と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）４２と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）４４と、スピンナ洗浄ユニット４６が配設されている。

また、ベース４の概略中央部には、チャックテーブル３０を洗浄する洗浄水噴射ノズル４８が設けられている。この洗浄水噴射ノズル４８は、チャックテーブル３０が装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル３０に向かって洗浄水を噴射する。

バイト切削装置２を使用した樹脂層平坦化ステップでは、図５に示すように、スピンドル２２を約２０００ｒｐｍで回転させつつ、バイト研削ユニット送り機構１８を駆動してバイト工具２６の切削刃２６ａを樹脂層３７に所定量切り込ませる。

そして、チャックテーブル３０を矢印Ｙ１方向に例えば１ｍｍ／ｓの送り速度で移動させながら、樹脂層３７を切削する。この切削加工時には、チャックテーブル３０は回転させずに矢印Ｙ１方向に加工送りする。

樹脂層平坦化ステップの第２実施形態では、図６に示すような研削装置の研削ユニット６０により樹脂層３７を研削して平坦化する。図６において、研削ユニット５０のスピンドル５２の先端にはホイールマウント５４が固定されており、このホイールマウント５４に複数のねじ５３（図８参照）により研削ホイール５６が着脱可能に装着されている。研削ホイール５６は、環状のホイール基台５８と、ホイール基台５８の自由端部に固着された複数の研削砥石６０から構成される。

樹脂層平坦化ステップでは、研削装置のチャックテーブル６２でウエーハ１１の裏面側を吸引保持して、樹脂層３７を露出させる。チャックテーブル６２に保持されたウエーハ１１を図６に示された研削位置に位置付け、チャックテーブル６２を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール５６を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット送り機構を作動して研削砥石６０をウエーハ１１の表面に形成された樹脂層３７に接触させる。そして、研削ホイール５６を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、樹脂層３７を研削して平坦化する。

樹脂層平坦化ステップ実施後、図７に示すように、ウエーハ１１の樹脂層３７側をガラス等から形成されたハードプレート４３上に接着剤４５を介して貼り合わせる貼り合わせステップを実施する。

この貼り合わせステップにより、ウエーハ１１の表面１１ａに形成された樹脂層３７は平坦化された状態で接着剤４５を介してハードプレート４３に貼着されるため、高精度に平坦な貼り合わせウエーハ４７を形成することができる。

この貼り合わせステップでは、糊状の接着剤の他、例えば両面テープ等のシート状の接着部材を使用して樹脂層３７をハードプレート４３に貼り合わせるようにしてもよい。ハードプレート４３としては、上述したガラスの他、シリコンウエーハ、金属、セラミックス、合成樹脂等の剛性の高い材料を採用することもできる。

貼り合わせステップを実施した後、図８に示すように、ハードプレート４３を研削装置のチャックテーブル６２で吸引保持して、貼り合わせウエーハ４７のウエーハ裏面１１ｂを露出させる。

そして、チャックテーブル６２を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール５６を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット送り機構を作動して研削砥石６０をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール５６を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１の研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１の厚みを測定しながらウエーハを所望の厚みに研削して、ウエーハ１１の裏面１１ｂからビア電極２７を露出させる。図９は研削終了後の貼り合わせウエーハ４７の断面図を示している。

２ バイト切削装置
１０ バイト切削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１５ デバイス
２６ バイト工具
２６ａ 切削刃
２７ ビア電極
３０ チャックテーブル
３７ 樹脂層
４１ 紫外線ランプ
４３ ハードプレート
４７ 貼り合わせウエーハ
５６ 研削ホイール

Claims (3)

1. 表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削して薄化するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの表面に樹脂層を形成する樹脂層形成ステップと、
   該樹脂層形成ステップで形成した該樹脂層を硬化させる樹脂層硬化ステップと、
   該樹脂層硬化ステップを実施した後、ウエーハの裏面側をチャックテーブルで保持してウエーハの表面に形成された該樹脂層を露出させ、該樹脂層を平坦化する樹脂層平坦化ステップと、
   該樹脂層平坦化ステップを実施した後、ウエーハの該樹脂層側をハードプレート上に接着部材を介して貼り合わせる貼り合わせステップと、
   該貼り合わせステップを実施した後、該ハードプレートを研削装置のチャックテーブルで保持して該ウエーハの裏面を研削手段で研削し、所定の厚みへと薄化する薄化ステップと、
   を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 前記樹脂層平坦化ステップでは、バイト切削手段で前記樹脂層を切削して平坦化する請求項１記載のウエーハの加工方法。
3. 前記ウエーハは埋設された複数のビア電極を有しており、
   前記研削ステップでは、該ウエーハの裏面を研削して該ビア電極を裏面に露出させる請求項１又は２の何れかに記載のウエーハの加工方法。

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