JP2004186430A

JP2004186430A - 半導体ウェーハの加工方法

Info

Publication number: JP2004186430A
Application number: JP2002351579A
Authority: JP
Inventors: Kazunao Arai; 一尚荒井
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】裏面に金属膜が形成される半導体ウェーハの加工において、割れや反りが生じるのを防止し、電気的テストを円滑に行う。
【解決手段】表面に回路が複数形成された半導体ウェーハを個々の回路ごとの半導体チップに分割する半導体ウェーハの加工方法であって、半導体ウェーハＷの表面に保護部材を被覆し、半導体ウェーハＷの裏面を研削して所定の厚さに形成する薄加工工程と、裏面に金属膜を形成するメタライゼーション工程と、金属膜が形成された裏面をダイシングフレームＦと一体となったダイシングテープＴに貼着し、表面から保護部材を取り除いて半導体ウェーハＷの表面を露出させる移し替え工程と、半導体ウェーハＷがダイシングテープＴに貼着された状態で、金属膜をアースに接続し、表面に形成された個々の回路の電気的テストを行うテスティング工程と、半導体ウェーハＷを個々の半導体チップに分割する分割工程とから少なくとも構成される半導体ウェーハの加工方法を提供する。
【選択図】図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハの裏面に金属膜を形成し、表面に形成された回路のテストを行い、個々の回路ごとに半導体チップに分割する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面に集積回路が複数形成された半導体ウェーハは、裏面の研削により所定の厚さに形成された後にダイシングされ、個々の回路ごとの半導体チップに分割されるが、近年は、各種電子機器の軽量化、薄型化、小型化を図るために、半導体ウェーハを極めて薄く、例えば厚さを１００μｍ以下に形成することが求められている。
【０００３】
ところが、上記のように薄く形成された半導体ウェーハは、加工の過程において割れや反りが生じやすいことから、そのような弊害が生じるのを回避するための技術も提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９２７７８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７０６７６号公報
【０００５】
また、特許願２００２年第２４０５７８号の明細書においては、半導体ウェーハの裏面を研磨等して薄加工する際に、支持基板を用いて半導体ウェーハの表面側を支持する技術も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、裏面に金属膜が形成される半導体ウェーハについて、ダイシング前に個々の回路の電気的テストを行う場合には、半導体ウェーハの表面から支持基板を外し、半導体ウェーハを裸にして裏面をアースに接続し、表面に信号を加えるため、半導体ウェーハの厚さが例えば１００μｍ〜１５μｍというように極めて薄くなっていると、半導体ウェーハに反りが生じてテストを円滑に行うことができないという問題がある。
【０００７】
また、電気的テストが終了した後にダイシングを行うために、薄くなった半導体ウェーハをダイシングフレームと一体となったダイシングテープに貼着する際にも半導体ウェーハに割れが生じるおそれがある。
【０００８】
更に、薄くなった半導体ウェーハの裏面に金属膜を形成する際には、成膜装置に搬送する際に半導体ウェーハが損傷するおそれがあり、成膜装置として減圧成膜装置を用いる場合には、半導体ウェーハを静電チャックによっては十分に保持することができず、外周側が浮き上がって金属膜の仕上がり厚さが均一にならないという問題も生じる。
【０００９】
このように、裏面に金属膜が形成される半導体ウェーハの加工においては、割れや反りが生じるのを防止し、電気的テストを円滑に行うことに課題を有している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、表面に回路が複数形成された半導体ウェーハを個々の回路ごとの半導体チップに分割する半導体ウェーハの加工方法であって、半導体ウェーハの表面に保護部材を被覆し、半導体ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する薄加工工程と、裏面に金属膜を形成するメタライゼーション工程と、金属膜が形成された裏面をダイシングテープに貼着して半導体ウェーハをダイシングフレームに移し替え、半導体ウェーハの表面から保護部材を取り除いて半導体ウェーハの表面を露出させる移し替え工程と、半導体ウェーハがダイシングテープに貼着された状態で、金属膜をアースに接続し、表面に形成された個々の回路の電気的テストを行うテスティング工程と、半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割する分割工程とから少なくとも構成される半導体ウェーハの加工方法を提供する。
【００１１】
そしてこの半導体ウェーハの加工方法は、保護部材が粘着剤を介して半導体ウェーハの表面に固着されるガラス基板であり、薄加工工程においては、ガラス基板に支持された状態で半導体ウェーハの裏面が研削され、メタライゼーション工程においては、ガラス基板に支持された状態で半導体ウェーハの裏面に金属膜が形成され、移し替え工程においては、半導体ウェーハの表面からガラス基板が取り除かれること、粘着剤は、外的刺激によって粘着力が低下する両面テープであり、移し替え工程において半導体ウェーハの表面からガラス基板を取り除く際には外的刺激により粘着力が低下していること、薄加工工程においては、半導体ウェーハの厚さが１００μｍ〜１５μｍになるように加工されること、個々の半導体チップはパワートランジスタであること、分割工程の後に個々の半導体チップをダイシングテープからピックアップして電極フレームにダイボンディングするダイボンディング工程が含まれることを付加的要件とする。
【００１２】
このように構成される半導体ウェーハの加工方法によれば、移し替え工程においてダイシングフレームと一体となったダイシングテープに半導体ウェーハを貼着して移し替えた後にテスティング工程を遂行するようにしたことにより、テスティングの際に半導体ウェーハに反りが生じることがないため、テストを円滑に行うことができると共に、割れが生じることもない。
【００１３】
また、ガラス基板のような剛性の高い支持部材によって半導体ウェーハが支持されるため、移し替え工程までの過程において半導体ウェーハが損傷することがない。
【００１４】
更に、メタライゼーション工程において半導体ウェーハがガラス基板によって保護されていることにより、薄加工工程の後に半導体ウェーハが薄くなっていても反りが生じることがなく平坦な状態で金属膜が形成されるため、均一厚さの金属膜を形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、図１に示す半導体ウェーハＷを加工する方法について説明する。この半導体ウェーハＷの表面には、所定の間隔を置いて複数のストリートＳが格子状に形成されており、ストリートＳによって区画された多数の矩形領域には回路が形成されている。そして、ストリートＳを縦横に切削することにより、各回路ごとに半導体チップＣが形成される。
【００１６】
この半導体ウェーハＷを薄加工する前に、回路保護のために、表面に保護部材を被覆する。以下では保護部材として図２に示す支持基板１０を用いる場合について説明する。
【００１７】
この支持基板１０は、厚さが１００μｍ以下のように極めて薄くなった半導体ウェーハを湾曲させずに安定的に支持することができるように剛性の高い部材により構成され、例えばガラス基板を用いることができる。また、ガラスの他に、セラミックス、合金、金属、樹脂等を用いることもできる。ガラス基板を用いた場合には、その厚さは１ｍｍ〜３ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００１８】
支持基板１０の支持面である表面１０ａ及び裏面は平坦に形成され、図３に示すように、支持基板１０の表面１０ａと半導体ウェーハＷの表面とが対面するように、粘着剤によって両者を貼着して一体とすることにより、表面１０ａにおいて半導体ウェーハＷを支持する。半導体ウェーハＷは、この状態では、回路が形成されていない裏面が露出している。
【００１９】
支持基板１０としてガラス基板を用いた場合には、粘着剤として紫外線により粘着力が低下するタイプのものを使用すれば、ガラス基板を透過させて粘着剤に紫外線を照射することができるため、後に支持基板１０と半導体ウェーハＷとの剥離を容易に行うことができる。
【００２０】
次に、上記のようにして支持基板１０に支持された半導体ウェーハＷの裏面を研削して薄加工を行う。薄加工には、例えば図４に示す研削装置２０を使用することができる。
【００２１】
研削装置２０においては、基台２１の端部から立設した壁部２２の内側の面に一対のレール２３が垂直方向に配設されており、レール２３に沿って支持板２４が昇降するのに伴って支持板２４に取り付けられた薄加工手段である研削手段２５が上下動するよう構成されている。また、基台２１上には、ターンテーブル２６が回転可能に配設され、更にターンテーブル２６上には研削対象物を保持するチャックテーブル２７が回転可能に複数配設されている。
【００２２】
研削手段２５においては、垂直方向の軸心を有するスピンドル２８の先端にマウンタ２９を介して研削ホイール３０が装着されており、研削ホイール３０の下面には研削砥石３１が固着され、スピンドル２８の回転に伴って研削砥石３１が回転する構成となっている。
【００２３】
支持基板１０と一体化された半導体ウェーハＷは、支持基板１０の裏面がチャックテーブル２７に保持されることにより支持され、ターンテーブル２６の回転によって研削手段２５の直下に位置付けられ、半導体ウェーハＷの裏面が上を向いた状態で研削砥石３１と対峙する。
【００２４】
そして、研削砥石３１が回転しながら研削手段２５が下降して半導体ウェーハＷの裏面に作用して押圧力が加えられることにより裏面が研削され、この研削を所定量行うことにより、裏面が所定量除去され、半導体ウェーハＷが薄加工されて所望の厚さ、例えば１００μｍ〜１５μｍの厚さに形成される（薄加工工程）。
【００２５】
次に、適宜の膜形成装置を用いて、薄加工された半導体ウェーハＷの裏面に金属膜を形成する。膜形成装置としては、ＰＶＤ（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いることができる。以下では図５に示す減圧成膜装置４０を使用する場合について説明する。
【００２６】
この減圧成膜装置４０においては、スパッタチャンバー４１の内部に静電式にて板状物を保持する保持部４２が配設されており、その上方の対向する位置には励磁部材４３に支持されてスパッタ源４４が配設されている。このスパッタ源４４には、高周波電源４７が連結されている。また、スパッタチャンバー４１の一方の側部には、スパッタガスを導入する導入口４５が設けられ、もう一方の側部には減圧源に連通する減圧口４６が設けられている。そして、スパッタチャンバー４１と励磁部材４３とスパッタ源４４と導入口４５と減圧口４６と高周波電源４７とで膜形成手段４８を構成している。
【００２７】
半導体ウェーハＷと一体となった支持基板１０の裏面が保持部４２に保持されることにより、半導体ウェーハＷの裏面がスパッタ源４４に対向して安定的に保持される。そして、励磁部材４３によって磁化されたスパッタ源４４に高周波電源４７から４０ｋＨｚ程度の高周波電力をくわえ、減圧口４６からスパッタチャンバー４１の内部を１０^−２Ｐａ〜１０^−４Ｐａ程度に減圧して減圧環境にすると共に、導入口４５からアルゴンガスを導入してプラズマを発生させると、プラズマ中のアルゴンイオンがスパッタ源４４に衝突して粒子がはじき出されて半導体ウェーハＷの裏面に堆積し、図６に示すように、金属膜５０が形成される（メタライゼーション工程）。ここで堆積させる金属としては、チタン、金、銀等がある。
【００２８】
上記のようにして行う金属膜の形成時には、スパッタチャンバー４１の内部が真空に近い状態となり、保持部４２において半導体ウェーハＷを吸着することはできないため、静電式にて保持しているが、静電式の保持部４２において薄くなった半導体ウェーハＷを直接保持することとすると、吸着式に比べて保持力が弱いために、薄くなった半導体ウェーハＷには反りが生じてしまう。
【００２９】
しかし、反りが生じない剛性の高い支持基板１０を介してこれと一体となった半導体ウェーハＷを保持することができるため、薄加工によって厚さが１００μｍ〜１５μｍほどに形成された半導体ウェーハであっても反りが生じることがない。従って、半導体ウェーハＷの裏面に高精度に均一な膜を形成することができる。
【００３０】
次に、図７に示すように、開口部を有するダイシングフレームＦの裏面に貼着され当該開口部において粘着面が上を向いた状態のダイシングテープＴの粘着面に、金属膜が形成された半導体ウェーハＷの裏面を貼着する。そして、支持基板１０を半導体ウェーハＷから分離させて取り除くと、図８に示すように、回路が形成された表面が露出する（移し替え工程）。
【００３１】
ここで、支持基板１０と半導体ウェーハＷとが外的刺激によって粘着力が低下する両面テープで固着されている場合は、支持基板１０を分離させる前に粘着テープに外的刺激を与えて粘着力を低下させておけば、半導体ウェーハＷからの分離を円滑に行うことができる。例えば、図９に示すように、支持基板１０がガラス基板であり、両面テープ５１の少なくとも半導体ウェーハＷ側の粘着面が紫外線硬化型の粘着剤により構成される場合は、ガラス基板である支持基板１０を透過させて紫外線を照射すれば、半導体ウェーハＷから円滑に剥離させることができる。
【００３２】
支持基板１０を半導体ウェーハＷから分離させた後は、図１０に示すように、ダイシングテープＴを介してダイシングフレームＦと一体となった半導体ウェーハＷを支持テーブル５２に載置する。そして、金属膜５０が形成された裏面をアースに接続すると共に、テストの対象となる回路に端子５３、５４を接続して信号を流すことにより、半導体ウェーハＷの表面に形成された回路のテストを行う（テスティング工程）。この際は、半導体ウェーハＷはダイシングテープＴに支持された状態となっているため、反りが生じることがなく、テストを円滑に行うことができると共に、割れが生じることもない。なお、ダイシングテープＴに導電性がある場合はアースをダイシングテープＴに直接接続すればよいが、一般的には絶縁体である場合が多く、その場合はダイシングテープＴを貫通させてアースを金属膜５０に接続する。
【００３３】
テスティング工程が終了した後は、例えば図１１に示すダイシング装置６０を用いて半導体ウェーハＷをストリートに沿ってダイシングし、個々の回路ごとの半導体チップに分割する。
【００３４】
このダイシング装置６０においては、ダイシングテープＴを介してダイシングフレームＦに保持された半導体ウェーハＷがカセット６１に複数収容される。
【００３５】
そして、搬出入手段６２が＋Ｙ方向に移動してその半導体ウェーハＷが保持されたダイシングフレームＦを挟持し、−Ｙ方向に移動してから挟持を解除することにより、半導体ウェーハＷを仮置き領域６３に載置する。
【００３６】
仮置き領域６３に載置された半導体ウェーハＷは、第一の搬送手段６４に吸着され、旋回動によりチャックテーブル６５の直上に位置付けられ、そこで吸着を解除することによりチャックテーブル６５に載置される。
【００３７】
チャックテーブル６５は、ダイシング装置６０の内部の吸引源（図示せず）に連通しており、その吸引力によって半導体ウェーハＷを吸引保持し、Ｘ軸方向に移動可能となっている。
【００３８】
チャックテーブル６５のＸ軸方向の移動経路の上方には、アライメント手段６６が配設されている。このアライメント手段６６には、Ｙ軸方向に移動可能な撮像手段６７を備えており、チャックテーブル６５の＋Ｘ方向の移動及び撮像手段６７のＹ軸方向の移動により半導体ウェーハＷの表面を撮像し、予めメモリに記憶されたキーパターン画像と撮像した画像とのパターンマッチング処理を行うことにより切削すべきストリートを検出することができる。
【００３９】
回転ブレード６８を備えた切削手段６９は、撮像手段６７と一体に形成され、一体となってＹ軸方向に移動可能となっている。また、回転ブレード６８は、撮像手段６７とＹ座標が等しく、両者はＸ軸方向において一直線上に位置する。
【００４０】
従って、アライメント手段６６によって切削すべきストリートが検出されると、そのストリートと回転ブレード６８とのＹ軸方向の位置合わせが自動的になされる。そして、半導体ウェーハＷを保持するチャックテーブル６５が更に＋Ｘ方向に移動し、回転ブレード６８が高速回転しながら切削手段６９が下降して、検出されたストリートに切り込むことにより、当該ストリートが切削される。
【００４１】
そして、チャックテーブル６５をＸ軸方向に往復移動させると共に切削手段６９をストリート間隔ずつ間欠的にＹ軸方向に割り出し送りしながら切削を行うと、同方向のすべてのストリートが切削される。
【００４２】
更に、チャックテーブル６５を９０度回転させてから上記と同様に切削を行うと、すべてのストリートが切削されてダイシングされ、個々の半導体チップに分割される（分割工程）。個々の半導体チップは、例えば裏面に金属膜が形成されたパワートランジスタ等である。
【００４３】
こうして形成された半導体チップは、保持テープＴに貼着され半導体ウェーハＷの外形が維持されたままの状態で第二の搬送手段７０によって吸着されて洗浄手段７１に搬送され、ここで洗浄により切削屑が除去された後に、第一の搬送手段６４によって仮置き領域６３に搬送されて載置され、搬出入手段６２によってカセット６１に収容される。
【００４４】
こうして形成された半導体チップは、ダイシングフレームＦと一体となり、半導体ウェーハＷの外形を維持したままの状態でピックアップ装置に搬送される。そして、図１２に示すように、コレット７２を用いて半導体チップＣを個々に吸着してピックアップを行い、電極フレームにダイボンディングする（ダイボンディング工程）。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体ウェーハの加工方法によれば、薄くなった半導体ウェーハは常に保護部材またはダイシングテープのいずれかに保持されていて裸になることがなく、移し替え工程においてダイシングフレームと一体となったダイシングテープに半導体ウェーハを貼着して移し替えた後にテスティング工程を遂行するようにしたことにより、テスティングの際に半導体ウェーハに反りが生じることがないため、テストを円滑に行うことができると共に、割れが生じることもない。
【００４６】
また、ガラス基板のような剛性の高い支持部材によって半導体ウェーハが支持されるため、移し替え工程までの過程において半導体ウェーハが損傷することがない。
【００４７】
更に、メタライゼーション工程において半導体ウェーハがガラス基板によって保護されていることにより、薄加工工程の後に半導体ウェーハが薄くなっていても反りが生じることがなく平坦な状態で金属膜が形成されるため、均一厚さの金属膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工される半導体ウェーハの一例を示す斜視図である。
【図２】保護部材の一例を示す斜視図である。
【図３】同保護部材を半導体ウェーハの表面に被覆した状態を示す斜視図である。
【図４】研削装置の一例を示す斜視図である。
【図５】減圧成膜装置の一例を示す断面図である。
【図６】半導体ウェーハの裏面に形成された金属膜を示す断面図である。
【図７】移し替え工程を示す斜視図である。
【図８】移し替え工程によって保護部材が取り去られた状態を示す斜視図である。
【図９】粘着テープに紫外線を照射する様子を示す断面図である。
【図１０】テスティング工程を示す斜視図である。
【図１１】ダイシング工程の一例を示す斜視図である。
【図１２】半導体チップをピックアップする様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｗ…半導体ウェーハ１０…支持基板
２０…研削装置２１…基台２２…壁部
２３…レール２４…支持板２５…研削手段
２６…ターンテーブル２７…チャックテーブル
２８…スピンドル２９…マウンタ
３０…研削ホイール３１…研削砥石
４０…減圧成膜装置４１…スパッタチャンバー
４２…保持部４３…励磁部材
４４…スパッタ源４５…導入口
４６…減圧口４７…高周波電源
４８…膜形成手段
５０…金属膜５１…両面テープ
５２…支持テーブル５３、５４…端子
６０…ダイシング装置６１…カセット
６２…搬出入手段６３…仮置き領域
６４…第一の搬送手段６５…チャックテーブル
６６…アライメント手段６７…撮像手段
６８…回転ブレード６９…切削手段
７０…第二の搬送手段７１…洗浄手段
７２…コレット

Claims

表面に回路が複数形成された半導体ウェーハを個々の回路ごとの半導体チップに分割する半導体ウェーハの加工方法であって、
半導体ウェーハの表面に保護部材を被覆し、該半導体ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する薄加工工程と、
該裏面に金属膜を形成するメタライゼーション工程と、
該金属膜が形成された裏面をダイシングテープに貼着して該半導体ウェーハをダイシングフレームに移し替え、該半導体ウェーハの表面から前記保護部材を取り除いて該半導体ウェーハの表面を露出させる移し替え工程と、
該半導体ウェーハが該ダイシングテープに貼着された状態で、該金属膜をアースに接続し、該表面に形成された個々の回路の電気的テストを行うテスティング工程と、
該半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割する分割工程と
から少なくとも構成される半導体ウェーハの加工方法。
保護部材は、粘着剤を介して半導体ウェーハの表面に固着されるガラス基板であり、
薄加工工程においては、該ガラス基板に支持された状態で該半導体ウェーハの裏面が研削され、
メタライゼーション工程においては、該ガラス基板に支持された状態で該半導体ウェーハの裏面に金属膜が形成され、
移し替え工程においては、該半導体ウェーハの表面から該ガラス基板が取り除かれる請求項１に記載の半導体ウェーハの加工方法。
粘着剤は、外的刺激によって粘着力が低下する両面テープであり、移し替え工程において半導体ウェーハの表面からガラス基板を取り除く際には該外的刺激により該粘着力が低下している請求項２に記載の半導体ウェーハの加工方法。
薄加工工程においては、半導体ウェーハの厚さが１００μｍ〜１５μｍになるように加工される請求項１、２または３に記載の半導体ウェーハの加工方法。
個々の半導体チップはパワートランジスタである請求項１、２、３または４に記載の半導体ウェーハの加工方法。
分割工程の後に個々の半導体チップをダイシングテープからピックアップして電極フレームにダイボンディングするダイボンディング工程が含まれる請求項１、２、３、４または５に記載の半導体ウェーハの加工方法。