(57)【要約】【課題】Ｖｉａ電極が埋設されたウェーハを加工してデバイスチップを製造する工程を簡略化する。【解決手段】Ｖｉａ電極が埋設され、該Ｖｉａ電極を覆う第１の絶縁膜が形成されたウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、該Ｖｉａ電極を覆う該第１の絶縁膜が裏面側に露出しない程度に該ウェーハを該裏面側から研削する研削ステップと、該ウェーハの該裏面をエッチングして該第１の絶縁膜で覆われた該Ｖｉａ電極を該裏面側に突出させる電極突出ステップと、該Ｖｉａ電極が突出した該ウェーハの裏面にプラズマ化した不活性ガスを供給し、該ウェーハの該裏面に歪み層を形成する歪み層形成ステップと、該ウェーハの該裏面に第２の絶縁膜を形成する絶縁膜形成ステップと、該Ｖｉａ電極と重なる領域において該第１の絶縁膜と、該第２の絶縁膜と、を除去し、該ウェーハの裏面側に露出したＶｉａ電極に接続する裏面側電極を形成する電極形成ステップと、を備える。【選択図】図６
2020092106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差する複数の分割予定ラインが表面に設定され、該分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成され、該各領域に厚さ方向に沿ったＶｉａ電極が埋設され、該Ｖｉａ電極を覆う第１の絶縁膜が形成されたウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、
該ウェーハの該表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
該ウェーハの該保護部材側をチャックテーブルで保持し、該Ｖｉａ電極を覆う該第１の絶縁膜が裏面側に露出しない程度に該ウェーハを該裏面側から研削する研削ステップと、
研削ステップを実施した後、該ウェーハを第１の真空チャンバーに収容し、該ウェーハの裏面にプラズマ化した第１のエッチングガスを供給して該ウェーハの該裏面をエッチングして該第１の絶縁膜で覆われた該Ｖｉａ電極を該裏面側に突出させる電極突出ステップと、
該電極突出ステップの後、該Ｖｉａ電極が突出した該ウェーハの該裏面にプラズマ化した不活性ガスを供給し、該ウェーハの該裏面に歪み層を形成する歪み層形成ステップと、
該歪み層形成ステップの後、該歪み層が形成された該ウェーハの該裏面に第２の絶縁膜を形成する絶縁膜形成ステップと、
該絶縁膜形成ステップの後、該Ｖｉａ電極と重なる領域において該第１の絶縁膜と、該第２の絶縁膜と、を除去し、該ウェーハの該裏面側に露出した該Ｖｉａ電極に接続する裏面側電極を形成する電極形成ステップと、
を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
【請求項２】
該歪み層形成ステップでは、該電極突出ステップにおいて該ウェーハが収容された該第１の真空チャンバーに該ウェーハを収容したまま、該第１のエッチングガスを排気した後、該第１の真空チャンバーにプラズマ化した該不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
【請求項３】
該電極突出ステップの後、該歪み層形成ステップの前に、第２の真空チャンバーに該ウェーハを収容し、該ウェーハの該裏面にプラズマ化した第２のエッチングガスを供給して該ウェーハの該裏面に形成された自然酸化膜を除去する酸化膜除去ステップをさらに備え、
該歪み層形成ステップでは、該ウェーハを該第２の真空チャンバーに収容したまま該第２のエッチングガスを排気した後、プラズマ化した該不活性ガスを該第２の真空チャンバーに供給することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｖｉａ電極が埋設されたウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に搭載されるデバイスチップは、半導体等の材料から形成されるウェーハの表面に複数の交差する分割予定ラインを設定し、該分割予定ラインで区画された各領域にデバイスを形成し、該ウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより形成される。近年、デバイスチップの省スペース化のために薄型のデバイスチップが求められており、ウェーハは分割される前に裏面側から研削され、所定の仕上がり厚さにまで薄化される。
【０００３】
さらに、近年、所定の実装対象へデバイスチップを実装する際の実装面積の省面積化や、デバイスチップの高性能化が求められている。そこで、複数のデバイスチップが積層され、デバイスチップの積層体が１つのパッケージに収められたパッケージチップが製造される。
【０００４】
しかし、従来、該パッケージチップに含まれる複数のデバイスチップはワイヤボンディング等の方法により互いに接続されていたが、この場合、結線のための領域が必要となる分パッケージを大きくしなければならず、デバイスチップの多層化は限界に達していた。
【０００５】
そこで、例えば、デバイスチップを厚さ方向に貫くＶｉａ電極（貫通電極）を該デバイスチップに形成し、複数のデバイスチップ間を該Ｖｉａ電極で接続する技術が開発されている。例えば、シリコンウェーハが分割されて作製されたデバイスチップに形成されたＶｉａ電極により上下のデバイスチップを接続する技術はＴＳＶ（Through-silicon via）と呼ばれている。該Ｖｉａ電極は、ボンディングワイヤよりも短く形成できるため、ＴＳＶ技術はパッケージチップの処理の高速化にも寄与する。
【０００６】
Ｖｉａ電極を有するデバイスチップは、以下に説明する手順により作成される。まず、円板状のウェーハを準備し、デバイスを形成する前又は後に、分割予定ラインによって区画される各領域に表面から該デバイスチップの仕上がり厚さを超える所定の深さにまでＶｉａ電極を埋め込む。なお、Ｖｉａ電極と、ウェーハと、の間を絶縁させるために、また、Ｖｉａ電極の形成プロセスの事情により、Ｖｉａ電極を埋め込む穴（Ｖｉａホール）の内壁には酸化珪素膜等の絶縁膜が形成される。
【０００７】
そして、該ウェーハを裏面側から研削し、その後、Ｖｉａ電極を裏面側に露出させる。さらに、Ｖｉａ電極の露出部分に端子となる電極（バンプ）を形成し、該ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−３３１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ウェーハに埋め込まれたＶｉａ電極を裏面側に露出させる際は、まず、ウェーハを構成する材料を透過する波長の赤外線等を該ウェーハの裏面側から照射して、Ｖｉａ電極の底部と、ウェーハの裏面と、の距離（深さ）を検出する。次に、Ｖｉａ電極を覆う絶縁膜を裏面側に露出させない程度にウェーハを裏面側から研削する。さらに、ウェーハの裏面側をエッチングすることにより、ウェーハをデバイスチップの仕上がり厚さにまで薄化すると同時に該絶縁膜に覆われたＶｉａ電極をウェーハの裏面側に突出させる。
【００１０】
その後、金属元素等が外部からウェーハ（デバイスチップ）の内部に拡散するのを防止するゲッタリング層となる窒化珪素膜をウェーハの裏面側に形成し、さらにパッシベーション膜となる酸化珪素膜をウェーハの裏面側に形成する。その後、Ｖｉａ電極と重なるゲッタリング層と、パッシベーション膜と、該Ｖｉａ電極を覆う絶縁膜と、をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により除去してＶｉａ電極をウェーハの裏面側に露出させる。さらに、露出したＶｉａ電極に端子となる電極（バンプ）を形成する。
【００１１】
このように、Ｖｉａ電極を備えるデバイスチップは多数のステップを経て形成されるため、該デバイスチップの製造コストが高くなりやすい傾向にあり、ステップの簡略化が求められている。例えば、ゲッタリング層となる窒化珪素膜を形成するステップには大きなコストがかかるため、該デバイスチップの製造コストの削減のために該ステップを省略することが望まれている。
【００１２】
本発明はかかる問題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、Ｖｉａ電極が埋設されたウェーハを加工してＶｉａ電極を有するデバイスチップを製造する工程を簡略化し低コスト化できるウェーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によると、交差する複数の分割予定ラインが表面に設定され、該分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成され、該各領域に厚さ方向に沿ったＶｉａ電極が埋設され、該Ｖｉａ電極を覆う第１の絶縁膜が形成されたウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、該ウェーハの該表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該ウェーハの該保護部材側をチャックテーブルで保持し、該Ｖｉａ電極を覆う該第１の絶縁膜が裏面側に露出しない程度に該ウェーハを該裏面側から研削する研削ステップと、研削ステップを実施した後、該ウェーハを第１の真空チャンバーに収容し、該ウェーハの裏面にプラズマ化した第１のエッチングガスを供給して該ウェーハの該裏面をエッチングして該第１の絶縁膜で覆われた該Ｖｉａ電極を該裏面側に突出させる電極突出ステップと、該電極突出ステップの後、該Ｖｉａ電極が突出した該ウェーハの該裏面にプラズマ化した不活性ガスを供給し、該ウェーハの該裏面に歪み層を形成する歪み層形成ステップと、該歪み層形成ステップの後、該歪み層が形成された該ウェーハの該裏面に第２の絶縁膜を形成する絶縁膜形成ステップと、該絶縁膜形成ステップの後、該Ｖｉａ電極と重なる領域において該第１の絶縁膜と、該第２の絶縁膜と、を除去し、該ウェーハの該裏面側に露出した該Ｖｉａ電極に接続する裏面側電極を形成する電極形成ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
【００１４】
好ましくは、該歪み層形成ステップでは、該電極突出ステップにおいて該ウェーハが収容された該第１の真空チャンバーに該ウェーハを収容したまま、該第１のエッチングガスを排気した後、該第１の真空チャンバーにプラズマ化した該不活性ガスを供給する。
【００１５】
または、好ましくは、該電極突出ステップの後、該歪み層形成ステップの前に、第２の真空チャンバーに該ウェーハを収容し、該ウェーハの該裏面にプラズマ化した第２のエッチングガスを供給して該ウェーハの該裏面に形成された自然酸化膜を除去する酸化膜除去ステップをさらに備え、該歪み層形成ステップでは、該ウェーハを該第２の真空チャンバーに収容したまま該第２のエッチングガスを排気した後、プラズマ化した該不活性ガスを該第２の真空チャンバーに供給する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、第１の絶縁膜に覆われたＶｉａ電極が埋設されたウェーハを裏面側から研削し、その後、プラズマ化された第１のエッチングガスを供給してウェーハの裏面をエッチングし、該Ｖｉａ電極を裏面側に突出させる。その後、該Ｖｉａ電極が突出した該ウェーハの裏面にプラズマ化した不活性ガスを供給し、該ウェーハの該裏面に歪み層を形成する。
【００１７】
該歪み層は、外部から該ウェーハへ進入しようとする金属元素をゲッタリングするゲッタリング層として機能するため、ゲッタリング層として機能する窒化珪素膜を別途形成する必要がなく、工程が簡略化される。その後、ゲッタリング層として機能する歪み層が形成されたウェーハを分割予定ラインに沿って分割すると、Ｖｉａ電極を有する個々のデバイスチップを製造できる。
【００１８】
したがって、本発明の一態様によると、Ｖｉａ電極が埋設されたウェーハを加工してＶｉａ電極を有するデバイスチップを製造する工程を簡略化し低コスト化できるウェーハの加工方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）は、ウェーハを模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウェーハを拡大して模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、保護部材配設ステップを模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、Ｖｉａ電極の深さの測定の様子を模式的に示す断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、研削ステップを模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、研削ステップが実施された後のウェーハを模式的に示す断面図である。
【図４】プラズマエッチング装置を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、電極突出ステップにおいてテーブルに固定されたウェーハを模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は、電極突出ステップが実施された後のウェーハを模式的に示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、歪み層形成ステップにおいてテーブルに固定されたウェーハを模式的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、歪み層形成ステップが実施された後のウェーハを模式的に示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、絶縁膜形成ステップが実施されたウェーハを模式的に示す断面図であり、図７（Ｂ）は、Ｖｉａ電極と重なる領域において第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜が除去されたウェーハを模式的に示す断面図であり、図７（Ｃ）は、電極形成ステップが実施されたウェーハを模式的に示す断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、ウェーハの加工方法の一例を示すフローチャートであり、図８（Ｂ）は、ウェーハの加工方法の他の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るウェーハの加工方法における被加工物であるウェーハについて、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を用いて説明する。図１（Ａ）は、ウェーハ１を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウェーハ１を拡大して模式的に示す斜視図である。
【００２１】
ウェーハ１は、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等である。
【００２２】
ウェーハ１の表面１ａには交差する複数の分割予定ライン３が設定され、該分割予定ライン３で区画された各領域にはＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）等のデバイス５が形成される。ウェーハ１を分割予定ライン３に沿って分割することで、デバイス５を備えるデバイスチップを形成できる。
【００２３】
近年、デバイスチップの薄型化のため、ウェーハ１は分割される前に裏面１ｂ側から加工されて所定の仕上がり厚さにまで薄化される。さらに、デバイスチップの高性能化のため、また、該デバイスチップを実装する際の実装面積の省面積化のため、複数のデバイスチップが積層され、デバイスチップの積層体が１つのパッケージに収められたパッケージチップが形成される。積層されたデバイスチップ間の電気的な接続は、例えば、それぞれのデバイスチップを厚さ方向に貫くＶｉａ電極（貫通電極）により実現される。
【００２４】
ウェーハ１の分割予定ライン３により区画された各領域、すなわち、デバイス５が形成される領域には、図１（Ｂ）に示す通り、ウェーハ１の厚さ方向に沿ってＶｉａ電極９が埋設され、デバイス５が備える電極７に接続される。Ｖｉａ電極９は、１枚のデバイスチップの仕上がり厚さを超える深さにまで形成される。
【００２５】
その後、ウェーハ１を該仕上がり厚さにまで薄化し、Ｖｉａ電極９を裏面側に露出させ、さらに、露出されたＶｉａ電極９に端子となる電極（バンプ）を形成する。次に、ウェーハ１を分割予定ライン３に沿って分割することでデバイス５を備えるデバイスチップを形成する。そして、複数の該デバイスチップを積層してパッケージチップを形成する際、Ｖｉａ電極９を通じて各デバイスチップのデバイス５を電気的に接続する。
【００２６】
Ｖｉａ電極９は、デバイス５よりも前または後にウェーハ１に形成される。Ｖｉａ電極９を形成する際は、まず、ウェーハ１の分割予定ライン３によって区画された各領域において所定の位置にＶｉａ電極９を埋設するためのＶｉａホールと呼ばれる凹部をウェーハ１の表面１ａ側に形成する。Ｖｉａホールは、デバイスチップの仕上がり厚さを超える深さにまで形成される。
【００２７】
Ｖｉａホールの底部及び内壁には、第１の絶縁膜１３（図３（Ｂ）等参照）が形成される。該第１の絶縁膜１３は、例えば、酸化珪素膜であり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の方法で形成される。次に、ＶｉａホールにＣｕ、Ｗ、Ａｌまたはポリシリコン等を埋め込み、Ｖｉａ電極９とする。その後、ウェーハ１の裏面１ｂ側が加工されると、ウェーハ１が薄化されるとＶｉａ電極９が該裏面１ｂ側に露出する。
【００２８】
次に、本実施形態に係るウェーハの加工方法で使用するプラズマ処理装置の一例について説明する。該プラズマ処理装置は、ウェーハ１の裏面１ｂ側にプラズマ化したエッチングガスを供給することでウェーハ１の裏面１ｂ側をエッチングする。また、ウェーハ１の裏面１ｂ側にプラズマ化した不活性ガスを供給することでウェーハ１の裏面１ｂ側に歪み層を形成する。図４は、プラズマ処理装置１６の構成例を模式的に示す断面図である。
【００２９】
プラズマ処理装置１６は、処理空間１８を形成する第１の真空チャンバー２０を備える。第１の真空チャンバー２０は、底壁２０ａと、上壁２０ｂと、第１側壁２０ｃと、第２側壁２０ｄと、第３側壁２０ｅと、第４側壁（不図示）と、を含む直方体状に形成されており、第２側壁２０ｄにはウェーハ１を搬入搬出するための開口２２が設けられている。
【００３０】
開口２２の外側には、開口２２を開閉するゲート２４が設けられている。このゲート２４は、開閉機構２６によって上下に移動する。開閉機構２６は、エアシリンダ２８と、ピストンロッド３０とを含んでいる。エアシリンダ２８はブラケット３２を介して第１の真空チャンバー２０の底壁２０ａに固定されており、ピストンロッド３０の先端はゲート２４の下部に連結されている。
【００３１】
開閉機構２６でゲート２４を開くことにより、開口２２を通じてウェーハ１を第１の真空チャンバー２０の処理空間１８に搬入し、又は、ウェーハ１を該処理空間１８から搬出できる。第１の真空チャンバー２０の底壁２０ａには、排気口３４が形成されている。この排気口３４は、真空ポンプ等の排気機構３６と接続されている。
【００３２】
第１の真空チャンバー２０の処理空間１８には、下部電極３８と、上部電極４０と、が対向するように配置されている。下部電極３８は導電性の材料で形成されており、円盤状の保持部４２と、保持部４２の下面中央から下方に突出する円柱状の支持部４４と、を含む。
【００３３】
支持部４４は、第１の真空チャンバー２０の底壁２０ａに形成された開口４６に挿通されている。開口４６内において、底壁２０ａと支持部４４との間には環状の絶縁部材４８が配置されており、第１の真空チャンバー２０と、下部電極３８と、は絶縁されている。下部電極３８は、第１の真空チャンバー２０の外部において高周波電源５０と接続されている。
【００３４】
保持部４２の上面には凹部が形成されており、この凹部には、ウェーハ１が載置されるテーブル５２が設けられている。テーブル５２には吸引路（不図示）が形成されており、この吸引路は、下部電極３８の内部に形成された流路５４を通じて吸引源５６と接続されている。
【００３５】
また、保持部４２の内部には、冷却流路５８が形成されている。冷却流路５８の一端は、支持部４４に形成された冷媒導入路６０を通じて冷媒循環機構６２と接続されており、冷却流路５８の他端は、支持部４４に形成された冷媒排出路６４を通じて冷媒循環機構６２と接続されている。この冷媒循環機構６２を作動させると、冷媒は、冷媒導入路６０、冷却流路５８、冷媒排出路６４の順に流れ、下部電極３８を冷却する。
【００３６】
上部電極４０は、導電性の材料で形成されており、円盤状のガス噴出部６６と、ガス噴出部６６の上面中央から上方に突出する円柱状の支持部６８と、を含む。支持部６８は、第１の真空チャンバー２０の上壁２０ｂに形成された開口７０に挿通されている。開口７０内において、上壁２０ｂと、支持部６８と、の間には環状の絶縁部材７２が配置されており、第１の真空チャンバー２０と、上部電極４０と、は絶縁されている。
【００３７】
上部電極４０は、第１の真空チャンバー２０の外部において高周波電源７４と接続されている。また、支持部６８の上端部には、昇降機構７６と連結された支持アーム７８が取り付けられており、この昇降機構７６及び支持アーム７８によって、上部電極４０は上下に移動する。
【００３８】
ガス噴出部６６の下面には、複数の噴出口８０が設けられている。この噴出口８０は、ガス噴出部６６に形成された流路８２及び支持部６８に形成された流路８４を通じて、第１のガス供給源８６、及び第２のガス供給源８８に接続されている。第１のガス供給源８６、第２のガス供給源８８、流路８２，８４、及び噴出口８０によって、第１の真空チャンバー２０内にガスを導入するガス導入部が構成される。なお、プラズマ処理装置１６が備えるガス導入部を構成するガス供給源は、２つに限らない。
【００３９】
開閉機構２６、排気機構３６、高周波電源５０、吸引源５６、冷媒循環機構６２、高周波電源７４、昇降機構７６、第１のガス供給源８６、第２のガス供給源８８等は、制御装置９０に接続されている。
【００４０】
排気機構３６から制御装置９０には、処理空間１８の圧力に関する情報が入力される。また、冷媒循環機構６２から制御装置９０には、冷媒の温度に関する情報（すなわち、下部電極３８の温度に関する情報）が入力される。
【００４１】
さらに、制御装置９０には、第１のガス供給源８６、第２のガス供給源８８から、各ガスの流量に関する情報が入力される。制御装置９０は、これらの情報や、ユーザーから入力される他の情報等に基づいて、上述した各構成を制御する制御信号を出力する。
【００４２】
次に、本実施形態に係るウェーハの加工方法について、図８（Ａ）に示すフローチャートを参照して説明する。図８（Ａ）は、本実施形態に係るウェーハの加工方法の各工程の流れの一例を示すフローチャートである。
【００４３】
本実施形態に係るウェーハの加工方法では、まず、保護部材配設ステップＳ１を実施する。図２（Ａ）は、保護部材配設ステップＳ１を模式的に示す斜視図である。保護部材配設ステップＳ１では、ウェーハ１の表面１ａに保護部材１１を配設する。
【００４４】
保護部材１１は、本実施形態に係るウェーハの加工方法を実施している間、ウェーハ１の表面１ａに形成されたデバイス５等を保護する機能を有する。保護部材１１は、例えば、ウェーハ１の径と同程度の径の円形の粘着テープであり、保護部材配設ステップＳ１では、ウェーハ１の表面１ａに該粘着テープが貼着される。または、保護部材１１は、ガラスや樹脂、セラミックス等の材料で形成された剛性を有する円板状のプレートであり、この場合、接着部材によりウェーハ１の表面１ａに貼着される。
【００４５】
保護部材配設ステップＳ１の後、研削ステップＳ２が実施される。研削ステップＳ２では、ウェーハ１が裏面１ｂ側から研削される。研削ステップＳ２を実施する際には、予め、該裏面１ｂからＶｉａ電極９の先端までの深さの測定が実施される。その後、測定された該深さの値を参照してウェーハ１を裏面側から研削し、Ｖｉａ電極９及び第１の絶縁膜１３（図３（Ｂ）等参照）が露出しない程度にウェーハ１を薄化する。図２（Ｂ）は、Ｖｉａ電極の深さの測定の様子を模式的に示す断面図である。
【００４６】
図２（Ｂ）に示される通り、まず、ウェーハ１の表面１ａ側を下方に向け、該ウェーハ１をチャックテーブル４の上に載せる。次に、チャックテーブル４の上方に設けられた高さ検出ユニット２を使用してＶｉａ電極９の先端の深さの測定を実施する。
【００４７】
高さ検出ユニット２及びチャックテーブル４は、例えば、次に説明する研削装置（図３（Ａ）参照）に配設される。または、独立した高さ測定装置に配設されていてもよい。高さ検出ユニット２は、例えば、赤外線カメラユニットであり、ウェーハ１を透過する波長の赤外線をウェーハ１に裏面１ｂ側から照射させ、ウェーハ１の上方を移動させ、反射された赤外線を観測してＶｉａ電極９の該裏面１ｂからの深さを測定する。
【００４８】
次に、ウェーハ１の研削を実施する研削装置について説明する。図３（Ａ）は、研削ステップを模式的に示す断面図である。図３（Ａ）に示す研削装置６は、チャックテーブル４と、チャックテーブル４の上方に配された研削ユニット６ａと、を備える。
【００４９】
チャックテーブル４の上面は、多孔質部材が露出した保持面となる。チャックテーブル４は、一端が該多孔質部材に接続された吸引路（不図示）を内部に備え、該吸引路の他端は吸引源（不図示）に接続されている。チャックテーブル４の保持面の上に表面１ａを下方に向けた状態でウェーハ１を載せ、該吸引源を作動させて該吸引路及び該多孔質部材を通じてウェーハ１に負圧を作用させると、ウェーハ１がチャックテーブル４に吸引保持される。なお、チャックテーブル４は、該保持面に垂直な軸の周りに回転可能である。
【００５０】
チャックテーブル４の上方の研削ユニット６ａは、チャックテーブル４の保持面に垂直な方向に沿ったスピンドル８と、スピンドル８の下端に固定されたホイールマウント１０と、ホイールマウント１０の下面に装着された研削ホイール１２と、を備える。研削ホイール１２の下面には、研削砥石１４が装着されている。スピンドル８の上端には図示しない回転駆動源が接続されており、スピンドル８を該保持面に垂直な方向の周りに回転させると、研削ホイール１２が回転して研削砥石１４が回転軌道上を移動する。
【００５１】
研削ステップＳ２では、チャックテーブル４と、スピンドル８と、をそれぞれ回転させ、研削ユニット６ａを下降させる。回転軌道上を移動する研削砥石１４がチャックテーブル４に保持されたウェーハ１の裏面１ｂ側に接触すると、ウェーハ１が研削される。さらに、ウェーハ１のＶｉａ電極９及び第１の絶縁膜１３（図３（Ｂ）等参照）が裏面１ｂ側に露出しない程度の所定の高さ位置にまで研削ユニット６ａを下降させる。
【００５２】
図３（Ｂ）は、研削ステップＳ２が実施された後のウェーハ１を拡大して模式的に示す断面図である。図３（Ｂ）に示す通り、研削ステップＳ２を実施すると、Ｖｉａ電極９を覆う該第１の絶縁膜１３が裏面１ｂ側に露出しない程度にウェーハ１が裏面１ｂ側から研削される。
【００５３】
なお、シリコン等で形成された円板状のウェーハ１の外周部には、予め、該外周部の欠けを防止するために角部を取り除く面取り加工が実施されている。そのため、ウェーハ１の表面１ａと、裏面１ｂと、を接続する側面は、曲面となる。この場合、研削ステップＳ２を実施してウェーハ１を裏面１ｂ側から研削すると、ウェーハ１の外周部にナイフエッジのように尖った形状が現れ、ウェーハ１の欠けが生じ易くなる。そこで、ウェーハ１を研削する前に、ウェーハ１の外周部を除去するエッジトリミング加工を実施してもよい。
【００５４】
本実施形態に係るウェーハの加工方法では、研削ステップＳ２を実施した後、第１の絶縁膜１３で覆われたＶｉａ電極９をウェーハ１の裏面１ｂ側に突出させる電極突出ステップＳ３を実施する。電極突出ステップＳ３は、例えば、図４に示すプラズマ処理装置１６で実施される。
【００５５】
電極突出ステップＳ３では、まず、開閉機構２６でプラズマ処理装置１６のゲート２４を下降させる。次に、開口２２を通じてウェーハ１を第１の真空チャンバー２０の処理空間１８に搬入し、下部電極３８のテーブル５２に裏面１ｂ側が上方に露出するように載置する。なお、ウェーハ１の搬入時には、昇降機構７６で上部電極４０を上昇させ、下部電極３８と上部電極４０との間隔を広げておくことが好ましい。
【００５６】
その後、吸引源５６の負圧を作用させて、ウェーハ１をテーブル５２上に固定する。また、開閉機構２６でゲート２４を上昇させて、処理空間１８を密閉する。さらに、上部電極４０と下部電極３８とがプラズマ加工に適した所定の位置関係となるように、昇降機構７６で上部電極４０の高さ位置を調節する。また、排気機構３６を作動させて、処理空間１８を真空（低圧）とする。図５（Ａ）は、電極突出ステップＳ３においてプラズマ処理装置に搬入されたウェーハ１を模式的に示す断面図である。
【００５７】
なお、処理空間１８の減圧後、吸引源５６の負圧によってウェーハ１を保持することが困難な場合は、ウェーハ１を電気的な力（代表的には静電引力）等によってテーブル５２上に保持する。例えば、テーブル５２の内部に電極を埋め込み、この電極に電力を供給することにより、テーブル５２とウェーハ１との間に電気的な力を作用させる。
【００５８】
次に、第１のエッチングガスを含むプラズマ加工用のガスを所定の流量で供給しつつ、下部電極３８及び上部電極４０に所定の高周波電力を供給する。ここで、第１のエッチングガスは、例えば、ＣＦ４またはＳＦ６であり、第１のエッチングガスはさらに水素ガスまたは酸素ガス等と所定の割合で混合されてウェーハ１に供給される。
【００５９】
電極突出ステップＳ３では、処理空間１８内を所定の圧力（例えば、５Ｐａ以上５０Ｐａ以下）に維持し、第１のガス供給源８６から第１のエッチングガスを所定の流量で供給しながら下部電極３８及び上部電極４０に所定の高周波電力（例えば、１０００Ｗ以上３０００Ｗ以下）を付与する。
【００６０】
これにより、下部電極３８と上部電極４０との間にプラズマが発生し、プラズマ化した第１のエッチングガスから発生したイオンが下部電極３８側に引き付けられ、ウェーハ１の裏面１ｂに供給される。ここで、エッチングは、ウェーハ１と、第１の絶縁膜１３と、の間の選択比の高い条件で実施される。すなわち、電極突出ステップＳ３を実施すると、ウェーハ１がエッチングされて徐々に除去される一方で、露出された第１の絶縁膜１３はエッチングされにくい。
【００６１】
したがって、図５（Ｂ）に示す通り、電極突出ステップＳ３を実施すると、ウェーハ１が後退し、ウェーハ１の裏面１ｂに対してＶｉａ電極９及び第１の絶縁膜１３が突出した状態となる。図５（Ｂ）は、電極突出ステップを実施した後の状態を拡大して模式的に示す断面図である。
【００６２】
次に、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、Ｖｉａ電極９が突出したウェーハ１の裏面１ｂにプラズマ化した不活性ガスを供給し、ウェーハ１の裏面１ｂに歪み層を形成する歪み層形成ステップＳ４を実施する。
【００６３】
歪み層形成ステップＳ４は、電極突出ステップＳ３においてウェーハ１が収容された第１の真空チャンバー２０にウェーハ１を収容したまま、電極突出ステップＳ３に引き続き第１の真空チャンバー２０において実施されてもよい。この場合、該第１のエッチングガスを排気した後、第１の真空チャンバー２０にプラズマ化した該不活性ガスを供給する。図６（Ａ）は、歪み層形成ステップＳ４において、第１の真空チャンバー２０の内部のテーブル５２に固定されたウェーハ１を模式的に示す断面図である。
【００６４】
すなわち、歪み層形成ステップＳ４では、ウェーハ１をテーブル５２上に固定したままプラズマ加工用の不活性ガスを所定の流量で供給しつつ、下部電極３８及び上部電極４０に所定の高周波電力を供給する。歪み層形成ステップＳ４では、処理空間１８内を所定の圧力（例えば、５Ｐａ以上５０Ｐａ以下）に維持し、第２のガス供給源８８からＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等の不活性ガスを所定の流量で供給しながら下部電極３８及び上部電極４０に所定の高周波電力（例えば、１０００Ｗ以上３０００Ｗ以下）を付与する。
【００６５】
これにより、下部電極３８と、上部電極４０と、の間にプラズマが発生し、プラズマ化した不活性ガスから発生したイオンが下部電極３８側に引き付けられ、ウェーハ１の裏面１ｂに供給される。そして、ウェーハ１の裏面１ｂがスパッタされ、裏面１ｂには微細な凹凸やクラック（歪み）が形成される。この歪みが形成された領域が歪み層１５となる。  
【００６６】
図６（Ｂ）は、歪み層形成ステップＳ４が実施されたウェーハ１を拡大して模式的に示す断面図である。図６（Ｂ）に示す通り、歪み層形成ステップＳ４が実施されると、ウェーハ１の裏面１ｂ側には歪み層１５が形成される。歪み層１５は、ウェーハ１の裏面１ｂ側からウェーハ１の内部に進入しようとする金属元素をトラップするゲッタリング層として機能する。
【００６７】
本実施形態に係るウェーハの加工方法では、歪み層形成ステップＳ４によりゲッタリング層として機能する歪み層１５を形成できるため、ウェーハ１の裏面１ｂ側に窒化珪素膜等からなるゲッタリング層を成膜するための成膜工程が不要となる。特に、電極突出ステップＳ３の後に連続して歪み層形成ステップＳ４を実施する場合、電極突出ステップＳ３が実施されたプラズマ処理装置１６において、ウェーハ１に供給されるガス種を切り替えるだけで歪み層形成ステップＳ４を実施できる。
【００６８】
すなわち、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、歪み層形成ステップＳ４を実施するのに要するコストは極めて少なく、ウェーハ１の裏面１ｂ側に効率的にゲッタリング層を形成できる。すなわち、Ｖｉａ電極９を有するデバイスチップを製造する工程を簡略化でき、高い加工効率でウェーハ１を加工できる。
【００６９】
なお、歪み層形成ステップＳ４では、プラズマ化された不活性ガスをウェーハ１の裏面１ｂに衝突させて歪み層１５を形成するが、この過程においてウェーハ１に由来する屑が発生し、第１の真空チャンバー２０の内壁に付着し堆積する恐れがある。ここで、電極突出ステップＳ３と、歪み層形成ステップＳ４と、を第１の真空チャンバー２０で実施する場合、歪み層形成ステップＳ４を実施した後、第１の真空チャンバー２０では、次に加工されるウェーハに対して電極突出ステップＳ３が実施される。
【００７０】
電極突出ステップＳ３では、プラズマ化された第１のエッチングガスがウェーハの裏面１ｂに供給されるが、プラズマ化された第１のエッチングガスは第１の真空チャンバー２０の内壁に付着した該屑にも到達するため、該屑が除去される。したがって、第１の真空チャンバー２０において複数のウェーハに対して次々と電極突出ステップＳ３と、歪み層形成ステップＳ４と、を実施すると、第１の真空チャンバー２０のクリーニングの頻度を下げられ、ウェーハの加工効率はさらに高まる。
【００７１】
歪み層形成ステップＳ４の後には、絶縁膜形成ステップＳ５が実施される。絶縁膜形成ステップＳ５では、歪み層１５が形成されたウェーハ１の裏面１ｂに第２の絶縁膜を形成する。図７（Ａ）は、絶縁膜形成ステップＳ５が実施されたウェーハを拡大して模式的に示す断面図である。絶縁膜形成ステップＳ５では、スパッタ法またはＣＶＤ法等により、ウェーハ１の裏面１ｂ側に第２の絶縁膜１７として酸化珪素膜を形成する。第２の絶縁膜１７は、ウェーハ１の裏面側を保護するパッシベーション膜として機能する。
【００７２】
絶縁膜形成ステップＳ５の後には、電極形成ステップＳ６を実施する。電極形成ステップＳ６では、ウェーハ１の裏面１ｂ側にＶｉａ電極９を露出させ、Ｖｉａ電極９に接続する裏面側電極を形成する。電極形成ステップＳ６では、該裏面側電極を形成する前に予めＶｉａ電極９と重なる領域において、第１の絶縁膜１３及び第２の絶縁膜１７と、を除去する。図７（Ｂ）は、Ｖｉａ電極９と重なる領域において第１の絶縁膜１３及び第２の絶縁膜１７が除去されたウェーハ１を拡大して模式的に示す断面図である。
【００７３】
第１の絶縁膜１３及び第２の絶縁膜１７の除去は、例えば、ＣＭＰ加工により実施される。第１の絶縁膜１３により覆われたＶｉａ電極９は、電極突出ステップＳ３によりウェーハ１の裏面１ｂから突出している。そのため、ＣＭＰ加工を実施してウェーハ１の裏面１ｂ側の突出した部分を除去することにより、Ｖｉａ電極９と重なる第１の絶縁膜１３及び第２の絶縁膜１７を除去してＶｉａ電極９を裏面１ｂ側に露出できる。すると、Ｖｉａ電極９に電気的に接続する裏面側電極の形成が可能となる。
【００７４】
なお、ウェーハ１の裏面１ｂの主要な領域は第２の絶縁膜１７により保護されるため、該裏面１ｂ側に形成された歪み層１５にはＣＭＰ加工による損傷が生じない。また、Ｖｉａ電極９は、フォトリソグラフィによって露出されてもよい。
【００７５】
次に、Ｖｉａ電極９に接続する電極を形成する。図７（Ｃ）は、電極形成ステップＳ６が実施されたウェーハ１を拡大して模式的に示す断面図である。電極１９は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎ等の金属、または、これらの積層体で形成されるバンプであり、例えば、Ｖｉａ電極９に金属ワイヤーを圧着し、短い長さで切断することにより形成される。または、Ｖｉａ電極９を露出させる開口を有するレジスト膜を該裏面１ｂに形成し、電解めっきによりＶｉａ電極９の露出された領域に該電極１９を形成する。
【００７６】
その後、ウェーハをデバイス毎に分割することにより、Ｖｉａ電極９を備えるデバイスチップを形成できる。そして、複数のデバイスチップをＶｉａ電極９により接続しながら積層させ、これを１つのパッケージに収めると、パッケージチップを形成できる。
【００７７】
なお、上記実施形態では、電極突出ステップＳ３と、歪み層形成ステップＳ４と、を同一の第１の真空チャンバー２０において連続して実施する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、電極突出ステップＳ３と、歪み層形成ステップＳ４と、を第１の真空チャンバー２０において連続して実施しなくてもよく、両ステップ間に真空チャンバーの外で任意の処理を実施してもよい。この場合、歪み層形成ステップＳ４は第２の真空チャンバーを備える他のプラズマ処理装置で実施されてもよい。
【００７８】
図８（Ｂ）は、歪み層形成ステップＳ４を第２の真空チャンバーを備える他のプラズマ処理装置で実施する場合における本発明の一態様に係るウェーハの加工方法の各工程の流れを示すフローチャートである。ここで、第２の真空チャンバーを備えるプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１６と同様に構成される。
【００７９】
なお、電極突出ステップＳ３の後に第１の真空チャンバー２０を備えるプラズマ処理装置１６からウェーハ１を搬出し、第２の真空チャンバーを備える該プラズマ処理装置にウェーハ１を搬入する間に、ウェーハ１の裏面１ｂに自然酸化膜が形成される場合がある。そこで、電極突出ステップＳ３の後、歪み層形成ステップＳ４の前に、該自然酸化膜を除去する酸化膜除去ステップＳ７を実施してもよい。
【００８０】
酸化膜除去ステップＳ７では、第２の真空チャンバーにウェーハ１を収容し、ウェーハ１の裏面１ｂにプラズマ化した第２のエッチングガスを供給してウェーハ１の裏面１ｂに形成された自然酸化膜を除去する。ここで、第２のエッチングガスは、例えば、Ｃ４Ｆ６またはＣ４Ｆ８等であり、第２のエッチングガスはさらに水素ガス等と所定の割合で混合されてウェーハ１に供給される。
【００８１】
その後に実施される該歪み層形成ステップＳ４では、ウェーハ１を第２の真空チャンバーに収容したまま第２のエッチングガスを排気した後、プラズマ化した不活性ガスを第２の真空チャンバーに供給する。この場合、酸化膜除去ステップＳ７が実施されたプラズマ処理装置において、ウェーハ１に供給されるガス種を切り替えるだけで歪み層形成ステップＳ４を実施できるため、効率的である。
【００８２】
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００８３】
１  基板
１ａ  表面
１ｂ  裏面
３  分割予定ライン
５  デバイス
７  電極
９  Ｖｉａ電極
１１  保護部材
１３，１７  絶縁膜
１５  歪み層
１９  電極
２  高さ検出ユニット
４  チャックテーブル
６  研削装置
６ａ  研削ユニット
８  スピンドル
１０  ホイールマウント
１２  研削ホイール
１４  研削砥石
１６  プラズマ処置装置
１８  処理空間
２０  真空チャンバー
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ  壁
２２  開口
２４  ゲート
２６  開閉機構
２８  エアシリンダ
３０  ピストンロッド
３２  ブラケット
３４  排気口
３６  排気機構
３８，４０  電極
４２  保持部
４４  支持部
４６  開口
４８  絶縁部材
５０  高周波電源
５２  テーブル
５４  流路
５６  吸引源
５８  冷却流路
６０  冷媒導入路
６２  冷媒循環機構
６４  冷媒排出路
６６  ガス噴出部
６８  支持部
７０  開口
７２  絶縁部材
７４  高周波電源
７６  昇降機構
７８  支持アーム
８０  噴出口
８２，８４  流路
８６，８８  ガス供給源
９０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020092106.tif 000008
【図７】
2020092106.tif 000009
【図８】
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