JP2015213135A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デラミネーションを発生させることなく、低誘電率絶縁膜を含む積層体を除去可能なウェーハの加工方法を提供する。
【解決手段】ウェーハ１１の積層体上に表面保護部材１９を配設する表面保護部材配設ステップと、表面保護部材配設ステップを実施した後、表面保護部材を介してウェーハを保持手段１４で保持し基板側を露出させる保持ステップと、保持ステップを実施した後、分割予定ラインに沿ってウェーハの基板１２に第一の厚みを有する第一切削ブレードで基板を厚み方向に完全切断しない切削溝２１を形成するとともに、切削溝の下に基板の第一切り残し部を形成する切削溝形成ステップと、切削溝形成ステップを実施した後、第一切り残し部と積層体１３とを、分割予定ラインに沿って第一の厚みより薄い第二の厚みを有する第二切削ブレード１８又はエッチングで分断する分断ステップと、を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、層間絶縁膜として低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を使用したウェーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状であるシリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハ等の半導体ウェーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。

このような半導体ウェーハは研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置又はレーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

切削装置としては一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置ではダイアモンドやＣＢＮ等の超砥粒をメタルやレジンで固めて厚さ２０〜３０μｍの切刃を有する切削ブレードが約３００００ｒｐｍ等の高速で回転しつつ半導体ウェーハへ切り込むことで切削が遂行される。

半導体ウェーハの表面に形成された半導体デバイスは、金属配線が何層にも積層されて信号を伝達しており、各金属配線間は主にＳｉＯ_２から形成された層間絶縁膜により絶縁されている。

近年、構造の微細化に伴い、配線間距離が近くなり、近接する配線間の電気容量は大きくなってきている。これに起因して信号の遅延が発生し、消費電力が増加するという問題が顕著になってきている。

各層間の寄生容量を軽減すべく、デバイス（回路）形成時に各層間を絶縁する層間絶縁膜として従来は主にＳｉＯ_２絶縁膜を採用していたが、最近になりＳｉＯ_２絶縁膜よりも誘電率の低い低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が採用されるようになってきている。

低誘電率絶縁膜としては、ＳｉＯ_２膜（誘電率ｋ＝４．１）よりも誘電率が低い（例えばｋ＝２．５乃至３．６程度）材料、例えばＳｉＯＣ，ＳｉＬＫ等の無機物系の膜、ポリイミド系、パリレン系、ポリテトラフルオロエチレン系等のポリマー膜である有機物系の膜、及びメチル含有ポリシロキサン等のポーラスシリカ膜を挙げることができる。

このような低誘電率絶縁膜を含む積層体を切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、低誘電率絶縁膜は雲母のように非常に脆いことから積層体が剥離するという問題が生じる。

この問題を解決するために、例えば特開２００５−０６４２３０号公報又は特開２００５−１４２３９８号公報では、切削ブレードでの切削に先立って、予め分割予定ライン上の積層体をレーザービームの照射により除去し、その後切削ブレードでチップへと分割する半導体ウェーハの加工方法が提案されている。

特開２００５−０６４２３０号公報 特開２００５−１４２３９８号公報

しかし、上記特許文献１及び特許文献２で提案されているようにＬｏｗ−ｋ膜を含む積層体をレーザービームを用いて加工することでデラミネーションと言われる積層体の剥離は防止されるが、複数パスのレーザー加工が必要となり、生産性が悪いという問題がある。

また、分割予定ライン上にアルミニウム又は銅等の金属からなるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）と呼ばれる試験用の回路が形成されている場合には、金属のバリがウェーハの上面に発生する。金属のバリはボンディングパッド間を短絡させたり、脱落して隣接する回路を損傷する等の不具合発生の原因となる。

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デラミネーションを発生させることなく、低誘電率絶縁膜を含む積層体を除去可能なウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、基板と、該基板上に形成された低誘電率絶縁膜を含む積層体とからなり、該積層体によって格子状に交差する複数の分割予定ラインと該分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、ウェーハの該積層体上に表面保護部材を配設する表面保護部材配設ステップと、該表面保護部材配設ステップを実施した後、該表面保護部材を介してウェーハを保持手段で保持し該基板側を露出させる保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿ってウェーハの該基板に第一の厚みを有する第一切削ブレードで該基板を厚み方向に完全切断しない切削溝を形成するとともに、該切削溝の下に該基板の第一切り残し部を形成する切削溝形成ステップと、該切削溝形成ステップを実施した後、該第一切り残し部と該積層体とを、該分割予定ラインに沿って該第一の厚みより薄い第二の厚みを有する第二切削ブレード又はエッチングで分断する分断ステップと、を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。

好ましくは、ウェーハの加工方法は、該切削溝形成ステップを実施した後、該分断ステップを実施する前又は後に、ウェーハの該基板を研削して薄化し該切削溝を除去する研削ステップを更に備えている。

好ましくは、該切削溝形成ステップでは第一の幅を有する第一切削溝を形成し、ウェーハの加工方法は、該切削溝形成ステップを実施した後、該分断ステップを実施する前に、該第一切削溝の底に該第一の幅より狭い第二の幅を有する該基板を厚み方向に完全切断しない第二切削溝を形成するとともに、該第二切削溝の下に該基板の第二切り残し部を形成する第二切削溝形成ステップを備えている。

本発明のウェーハの加工方法では、ウェーハの積層体上に表面保護部材を配設した後、基板側から積層体を分断する。積層体表面には表面保護部材が配設されているため、デラミネーションやバリが積層体表面に発生することが防止できる。

表面保護部材配設ステップを示す斜視図である。 保持ステップを示す断面図である。 切削溝形成ステップを示す断面図である。 分断ステップを示す断面図である。 図５（Ａ）は研削ステップを示す一部断面側面図、図５（Ｂ）は研削ステップ実施後のウェーハの断面図である。 第二切削溝形成ステップを示す断面図である。 エッチングによる分断ステップを説明する断面図である。 研削及びエッチング後のウェ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を参照すると、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１の表面１１ａに表面保護部材である表面保護テープ１９を貼着する様子を示す斜視図が示されている。

図２に示すように、半導体ウェーハ１１はＳｉ等の基板１２と、基板１２上に積層された低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を含む積層体１３から構成されている。ウェーハ１１の表面１１ａに形成された積層体１３には、格子状に形成された複数の分割予定ライン（ストリート）１５によって区画された各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１７が形成されている。ウェーハ１１は例えばシリコンウェーハから形成されており、その厚みは７００μｍ程度である。

本発明のウェーハの加工方法では、ウェーハ１１の表面１１ａ、即ち積層体１３上に、図１に示すように、表面保護テープ１９等の表面保護部材を配設する表面保護部材配設ステップを実施する。ここでは、表面保護テープ１９をウェーハ１１の表面１１ａに貼着する。

次いで、図２に示すように、切削装置のチャックテーブル（保持手段）１４で表面保護テープ１９を介してウェーハ１１を吸引保持し、ウェーハ１１の基板１２側を露出させる保持ステップを実施する。

チャックテーブル１４でウェーハ１１を保持した状態で、図３に示すように、分割予定ライン１５に沿って第一の厚みを有する第一切削ブレード１６でウェーハ１１の裏面１１ｂ側から基板１２を厚み方向に完全切断しない切削溝２１を形成するとともに、切削溝２１の下に基板１２の切り残し部１２ａを形成する切削溝形成ステップを実施する。ここで、切り残し部１２ａの厚みｔ１は１５０〜２００μｍ程度であるのが好ましい。

第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１５に沿って同様な切削溝形成ステップを実施した後、チャックテーブル１４を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１５に沿って同様な切削溝形成ステップを実施する。

切削溝形成ステップを実施した後、図４に示すように、切り残し部１２ａと積層体１３とを、分割予定ライン１５に沿って第一の厚みより薄い第二の厚みを有する切削ブレード１８で分断する分断ステップを実施する。

この分断ステップは、第二切削ブレード１８で表面保護テープ１９に所定厚みｔ２切り込んで実施する。ｔ２は５〜１０μｍ程度である。この分断ステップにより、切削溝２１の底部から表面保護テープ１９に至る切削溝２３が形成される。

第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１５に沿って同様な分断ステップを実施した後、チャックテーブル１４を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１５に沿って同様な分断ステップを実施する。分断ステップで使用する切削ブレード１８の厚みは、１０〜２０μｍであるのが好ましい。

このような薄い切削ブレード１８でＬｏｗ−ｋ膜を含む積層体１３を切削するとデラミネーションが起こりにくいことを確認した。たとえ、多少のデラミネーションが発生しても、積層体１３の表面は表面保護テープ１９で被覆されているため、デラミネーションや金属のバリが積層体１３表面に付着することが防止される。

図３に示す切削溝２１を形成する第一切削ブレード１６の厚みは、第二切削ブレード１８よりも厚いことは勿論、第二切削ブレード１８が公知のハブブレードの場合にも、ハブ基台が切削溝２１に干渉しないように切削溝２１を十分な幅に形成できる厚みを有することが好ましい。

上述した実施形態では、分断ステップを第二切削ブレード１８で実施した例について説明したが、分断ステップをドライエッチング又はウェットエッチングで実施するようにしても良い。

分断ステップを実施する前又は後に、好ましくは、ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削してウェーハ１１を薄化する研削ステップを実施する。図５（Ａ）を参照すると、分断ステップ実施後の研削ステップを示す一部断面側面図が示されている。研削装置のチャックテーブル２０で分断ステップ実施後のウェーハ１１を吸引保持する。

図５（Ａ）において、研削ユニット２２は、モータにより回転駆動されるスピンドル２４と、スピン同２４の先端に固定されたホイールマウント２６と、ホイールマウント２６に着脱可能に装着された研削ホイール２８とを含んでいる。研削ホイール２８は、環状のホイール基台３０と、ホイール基台３０の下端部外周に固着された複数の研削砥石３２とから構成される。

研削ステップでは、ウェーハ１１に貼着された表面保護テープ１９側をチャックテーブル２０で吸引保持し、ウェーハ１１の基板１２側である裏面１１ｂを露出させる。そして、チャックテーブル２０を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２８を矢印ｂで示す方向に例えば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３２をウェーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２８を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りすると、ウェーハ１１の基板１２が研削されて、図５（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１が所定の厚み（例えば５０μｍ）まで研削される。

尚、この研削ステップを実施する前に、ウェーハ１１は分断ステップにより個々のチップに分割されているが、ウェーハ１１の表面１１ａが表面保護テープ１９に貼着されているため、個々のチップの集合体はウェーハ形状を保っており、研削ステップを実施することができる。研削ステップ実施後、好ましくはドライ又はウェットエッチングを実施して、研削歪を除去する。

次に、図６乃至図８を参照して、第２実施形態のウェーハの加工方法について説明する。第２実施形態のウェーハの加工方法では、図３に示す切削溝形成ステップまでは第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

第２実施形態では、切削溝形成ステップ実施後、図６に示すように、第一切削ブレード１６よりも薄い第二切削ブレード１８で基板１２を厚み方向に完全切断しない第二切削溝２５を形成するとともに、第二切削溝２５の下に基板１２の切り残し部１２ｂを形成する第二切削溝形成ステップを実施する。切り残し部１２ｂの厚みｔ３は５〜１０μｍ程度であるのが好ましい。

第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１５に沿って第二切削溝形成ステップを実施した後、チャックテーブル１４を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１５に沿って同様な第二切削溝２５を形成する。

第二切削溝形成ステップ実施後、ウェーハ１１をエッチングチャンバー内に導入して、ドライエッチング又はウェットエッチングでウェーハ１１を個々のチップに分断する（分断ステップ）。２７はエッチングによる分断溝を示している。

エッチングによる分断ステップ実施後、好ましくはウェーハ１１の裏面１１ｂを研削してウェーハ１１を所定厚みに薄化する研削ステップを実施する。この研削ステップは図５を参照して説明した第１実施形態の研削ステップと同様であるので、その説明を省略する。

好ましくは、研削ステップ実施後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、ドライ又はウェットエッチングを実施して、研削歪を除去する。エッチングを実施すると、分断溝２７もある程度エッチングされて少し幅の広がった分断溝２９となる。

上述した実施形態のウェーハの加工方法によると、ウェーハ１１の積層体１３表面に表面保護テープ１９を貼着した後、ウェーハ１１の基板１２側から積層体１３を切削ブレード又はエッチングで分断する。

積層体１３表面には表面保護テープ１９が貼着されているため、幅の狭い第二切削ブレード１８による分断で多少デラミネーションが発生しても、デラミネーションや金属のバリが積層体１３表面に付着することが防止される。ドライ又はウェットエッチングによる積層体１３の分断では、積層体１３のデラミネーションが発生することはない。

１１ 半導体ウェーハ
１２ 基板
１３ 積層体
１５ 分割予定ライン
１６ 第一切削ブレード
１７ デバイス
１８ 第二切削ブレード
１９ 表面保護テープ
２１ 第一切削溝
２２ 研削ユニット
２３ 第二切削溝
２７，２９ 分断溝
２８ 研削ホイール

Claims (3)

1. 基板と、該基板上に形成された低誘電率絶縁膜を含む積層体とからなり、該積層体によって格子状に交差する複数の分割予定ラインと該分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
   ウェーハの該積層体上に表面保護部材を配設する表面保護部材配設ステップと、
   該表面保護部材配設ステップを実施した後、該表面保護部材を介してウェーハを保持手段で保持し該基板側を露出させる保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿ってウェーハの該基板に第一の厚みを有する第一切削ブレードで該基板を厚み方向に完全切断しない切削溝を形成するとともに、該切削溝の下に該基板の第一切り残し部を形成する切削溝形成ステップと、
   該切削溝形成ステップを実施した後、該第一切り残し部と該積層体とを、該分割予定ラインに沿って該第一の厚みより薄い第二の厚みを有する第二切削ブレード又はエッチングで分断する分断ステップと、
   を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 該切削溝形成ステップを実施した後、該分断ステップを実施する前又は後に、ウェーハの該基板を研削して薄化し該切削溝を除去する研削ステップを更に備えた請求項１記載のウェーハの加工方法。
3. 該切削溝形成ステップでは第一の幅を有する第一切削溝を形成し、
   該切削溝形成ステップを実施した後、該分断ステップを実施する前に、該第一切削溝の底に該第一の幅より狭い第二の幅を有する該基板を厚み方向に完全切断しない第二切削溝を形成するとともに、該第二切削溝の下に該基板の第二切り残し部を形成する第二切削溝形成ステップを更に備えた請求項１又は２記載のウェーハの加工方法。