(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳｉＯ２膜の形成によりエッチングレートが下がる恐れを低減可能なエッチング方法を提供する。【解決手段】シリコンウエーハ１１をエッチングするエッチング方法であって、エッチング液供給源５２からのエッチング液を脱気する脱気処理５４ステップと、該脱気処理ステップで脱気されたエッチング液をシリコンウエーハの裏面に供給５０してシリコンウエーハをエッチングするエッチングステップと、を含むことを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウエーハをエッチングするエッチング方法であって、
エッチング液供給源からのエッチング液を脱気する脱気処理ステップと、
該脱気処理ステップで脱気されたエッチング液をシリコンウエーハの裏面に供給してシリコンウエーハをエッチングするエッチングステップと、
を含むことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記エッチング液は水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液からなることを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
【請求項３】
シリコンウエーハは内部に埋設された複数の銅ポストを有し、
前記エッチングステップでは、シリコンウエーハをエッチングして該複数の銅ポストをシリコンウエーハの裏面から突出させる請求項２記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエーハをエッチングするエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化、高密度化、小型化、薄型化を達成するために、ＭＣＰ（マルチ・チップ・パッケージ）やＳＩＰ（システム・イン・パッケージ）といった複数の半導体チップを積層した積層型半導体パッケージが提案されている。このような積層型半導体パッケージは、インターポーザーとよばれるパッケージ基板上に複数の半導体チップを積層することで形成される。
【０００３】
一般的には、インターポーザーと半導体チップの電極同士、或いは複数積層した半導体チップの電極同士を、金線ワイヤーで電気的に結線した後、半導体チップをインターポーザーに樹脂でモールド封止することで積層型半導体パッケージが製造される。
【０００４】
ところがこの方法では、半導体チップの電極にボンディングされた金線ワイヤーは、半導体チップの外周余剰領域に張り出す形となるために、パッケージサイズが半導体チップよりも大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
また、樹脂でモールド封止する際に金線ワイヤーが変形して断線や短絡が生じたり、モールド樹脂中に残存した空気が過熱時に膨張して半導体パッケージの破損を招いたりするという問題があった。
【０００６】
そこで、半導体チップ内に、半導体チップを厚み方向に貫通して半導体チップの電極に接続する貫通電極を設け、半導体チップを積層するとともに貫通電極を接合させて電気的に結線する技術が提案されている（例えば、特開２００４−２４１４７９号公報及び特開２００８−１３０７０４号公報参照）。
【０００７】
貫通電極を有する半導体チップを形成する方法として、ビアファーストと呼ばれる方法やビアミドルと呼ばれる方法があり、広く採用されている。これらの方法では、ウエーハの表面から半導体チップの仕上げ厚みに至るビア（穴）を形成し、更に穴内に銅等の導体を充填して銅ポストを形成する。
【０００８】
銅ポストを形成する前又は後のウエーハ表面にはフォトリソグラフィーにより複数のデバイスが形成され、銅ポストを形成した後に表面側に配線を施すことで、複数のデバイスを有し銅ポストが埋設されたウエーハが製造される。
【０００９】
次いで、ウエーハの裏面を研削してウエーハを所定厚みへと薄化し、更にエッチングを施すことによりウエーハの裏面側に銅ポストを僅かに突出させた後、適宜裏面側に絶縁膜等を被覆する。その後、ウエーハを個々のチップへと分割することで貫通電極を有するチップが形成される。
【００１０】
シリコンウエーハをエッチングするエッチング液として、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液又はＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液が広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−２４１４７９号公報
【特許文献２】特開２００８−１３０７０４号公報
【特許文献３】特開２００２−６４０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
エッチングされたシリコンウエーハの被エッチング面は非常に活性化された状態であり、この状態で被エッチング面に酸素が供給されると、被エッチング面にはシリコンの酸化膜であるＳｉＯ２膜が形成される。
【００１３】
ところが、ＳｉＯ２はエッチング液と反応性が低くエッチングされ難いため、シリコンウエーハの被エッチング面にＳｉＯ２膜が形成されてしまうとエッチングレートが下がるという問題がある。
【００１４】
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、ＳｉＯ２膜の形成によりエッチングレートが下がる恐れを低減可能なエッチング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によると、シリコンウエーハをエッチングするエッチング方法であって、エッチング液供給源からのエッチング液を脱気する脱気処理ステップと、該脱気処理ステップで脱気されたエッチング液をシリコンウエーハの裏面に供給してシリコンウエーハをエッチングするエッチングステップと、を含むことを特徴とするエッチング方法が提供される。
【００１６】
好ましくは、エッチング液は水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液から構成される。好ましくは、シリコンウエーハは内部に埋設された複数の銅ポストを有し、エッチングステップでは、シリコンウエーハをエッチングして複数の銅ポストをシリコンウエーハの裏面から突出させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、脱気処理ステップによってエッチング液中の主に空気からなる気体が除去されるため、被エッチング面に酸素が供給されることが防止される。従って、エッチング中にＳｉＯ２膜が形成されてしまう恐れを低減でき、エッチングレートが下がる恐れを低減できる。
【００１８】
特に、水酸化テトラメチルアンモニウムは、ＳｉＯ２に対して反応性が低くＳｉＯ２をエッチングすることができないため、脱気処理ステップでエッチング液を脱気することは特に有効である。
【００１９】
請求項３記載の発明によると、水酸化テトラメチルアンモニウムは酸化銅と反応するが銅単体とは反応しないという特性を有している。エッチング液を脱気処理ステップで脱気することで、エッチング中の銅ポスト露出面が酸化することが防止される。従って、露出面に酸化銅が形成されないため、エッチングによって銅イオンが発生し、金属汚染を引き起こす恐れが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】銅ポストが埋設されたシリコンウエーハの表面側斜視図である。
【図２】シリコンウエーハの断面図である。
【図３】表面にサポートプレートが貼着されたシリコンウエーハの裏面側斜視図である。
【図４】表面にサポートプレートが貼着されたシリコンウエーハの断面図である。
【図５】研削ステップを示す斜視図である。
【図６】研削ステップ終了後のシリコンウエーハの断面図である。
【図７】エッチングステップを説明する模式図である。
【図８】エッチングステップ終了後のシリコンウエーハの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。ここでは、本発明のエッチング方法を内部に複数の銅ポストを有するシリコンウエーハに適用した例について説明する。図１を参照すると、所定の厚さに加工される前のシリコンウエーハ（以下単にウエーハと略称することがある）１１の斜視図が示されている。
【００２２】
図１に示すシリコンウエーハ１１は、例えば７００μｍの厚さを有しており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
【００２３】
このように構成されたシリコンウエーハ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１１ａに備えている。また、シリコンウエーハ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。
【００２４】
図２を参照すると、シリコンウエーハ１１の模式的断面図が示されている。シリコンウエーハ１１に形成された各デバイス１５からはデバイスの仕上がり厚みｔ１以上の深さに埋設された複数の埋め込み電極（銅ポスト）２５が裏面１１ｂ側に伸長している。
【００２５】
本発明実施形態のウエーハの加工方法では、図３及び図４に示すように、ウエーハ１１の表面１１ａ側にサポートプレート２３を配設するサポートプレート配設ステップを実施する。好ましくは、サポートプレート２３は接着剤によりウエーハ１１の表面１１ａに貼着される。
【００２６】
ここで、サポートプレート２３としては、後のエッチングステップで付与される化学薬品やエッチングステップに続いて実施される絶縁膜被覆時の加熱に耐えうる部材から適宜選択する。好ましくは、サポートプレート２３はガラスやシリコンウエーハ等から形成される。本実施形態の説明では、サポートプレート２３はガラス製であるものとして図示してある。
【００２７】
サポートプレート配設ステップを実施した後、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削する研削ステップを実施する。この研削ステップでは、図５に示すように、研削装置のチャックテーブル１０でウエーハ１１の表面１１ａ側に貼着されたサポートプレート２３側を吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。
【００２８】
図５において、研削ユニット１２は、回転駆動されるスピンドル１４と、スピンドル１４の先端に固定されたホイールマウント１６と、ホイールマウント１６に複数のねじ２０により着脱可能に装着された研削ホイール１８とを含んでいる。研削ホイール１８は、環状基台２２の自由端部に複数の研削砥石２４が固着されて構成されている。
【００２９】
この研削ステップでは、チャックテーブル１０を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール１８をチャックテーブル１０と同一方向に、即ち矢印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２４をウエーハ１１の裏面１１ｂに圧接させる。
【００３０】
そして、切削ホイール１８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の裏面１１ｂの研削を実施して、好ましくは、図６に示すように、銅ポスト２５がウエーハ１１の裏面１１ｂに露出する寸前の仕上げ厚みｔ１にウエーハ１１を仕上げる。
【００３１】
研削ステップ終了後、エッチング液をシリコンウエーハ１１の裏面１１ｂに供給してシリコンウエーハ１１をエッチングするエッチングステップを実施する。このエッチングステップは、例えば、図７に模式的に示すエッチング装置３０を使用して実施する。
【００３２】
このエッチング装置３０は、互いに円周方向に１２０度離間した３個の支持円盤３２を有しており、これらの支持円盤３２でウエーハ１１に貼着されたサポートプレート２３側を支持し、ウエーハ１１の裏面（被研削面）１１ｂを露出させる。
【００３３】
サポートプレート２３の外周には互いに円周方向に１２０度離間した３個のフィードローラー３４ａ，３４ｂ，３４ｃが押し付けられている。これらのフィードローラー３４ａ，３４ｂ，３４ｃは例えば硬質ゴムから形成されている。
【００３４】
モータ３６の出力軸３８に駆動ローラ４０が連結されており、この駆動ローラ４０及び３個の従動ローラ４４，４６，４８に渡りベルト４２が巻回されている。従動ローラ４４はフィードローラー３４ａに連結され、従動ローラ４６はフィードローラー３４ｂに連結され、従動ローラ４８はフィードローラー３４ｃに連結されている。
【００３５】
よって、モータ３６を駆動すると、駆動ローラ４０及びベルト４２を介して従動ローラ４４，４６，４８が回転される。その結果、サポートプレート２３の外周に押し付けられている３個のフィードローラー３４ａ，３４ｂ，３４ｃが回転されるため、サポートプレート２３に貼着されているシリコンウエーハ１１が矢印ａ方向に回転される。
【００３６】
ウエーハ１１の上方に配置されたエッチング液供給ノズル５０は、脱気処理ユニット５４を介してエッチング液供給源５２に接続されている。本実施形態ではエッチング液供給源５２はＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液を供給する。エッチングレートを上げるため、好ましくはエッチング液を８５℃付近まで加熱して供給する。
【００３７】
脱気処理ユニット５４としては、例えば中空糸膜脱気モジュールが使用される。中空糸膜は細いパイプ状の形状をした分離膜であり、脱気モジュールでは複数本の中空糸膜を束ねて使用する。
【００３８】
中空糸膜脱気モジュールを使用した脱気処理ユニット５４では、中空糸膜の中にポンプやガス圧を利用してエッチング液供給源５２からエッチング液を供給する。中空糸膜外側を真空ポンプ等で減圧すると、中空糸膜の膜面を通してエッチング液中の気泡や気体が減圧側へ移動し、エッチング液中の気泡や気体が減少する。これらの気泡や気体は主に空気からなるため、エッチング液中の酸素が減少する。
【００３９】
エッチング時には、シリコンウエーハ１１を矢印ａ方向に例えば１５０ｒｐｍで回転しながら、エッチング液供給ノズル５０から脱気処理ユニット５４で脱気されたエッチング液５６をシリコンウエーハ１１の裏面（被供給面）１１ｂに供給する。
【００４０】
ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液は酸化銅と反応するが、銅単体とは反応しない。本実施形態のエッチングステップでは、脱気処理ユニット５４で脱気されたエッチング液をシリコンウエーハ１１の裏面１１ｂに供給するので、エッチング中の銅ポスト２５の突出面が酸化することが防止される。従って、酸化銅が形成されないため、エッチングによって銅イオンが発生し、金属汚染を引き起こす恐れが防止される。
【００４１】
エッチングステップが終了すると、図８に示すように、銅ポスト２５の端面がシリコンウエーハ１１の裏面１１ｂに露出し、銅ポスト２５の先端部がシリコンウエーハ１１の裏面１１ｂから突出する。
【００４２】
エッチングステップを実施した後、ウエーハ１１の裏面１１ｂ上に絶縁膜を被覆し、銅ポスト２５上の絶縁膜を除去した後、銅ポスト２５上にバンプを形成する。
【符号の説明】
【００４３】
１１    シリコンウエーハ
１２    研削ユニット
１５    デバイス
１８    研削ホイール
２３    サポートプレート
２４    研削砥石
２５    銅ポスト
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ    フィードローラー
３６    モータ
５０    エッチング液供給ノズル
５２    エッチング液供給源
５４    脱気処理ユニット
５６    エッチング液
【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】
2014027008.tif 000008
【図７】
2014027008.tif 000009
【図８】
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