(57)【要約】【課題】半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す前工程として実施する梨地面を形成する工程において、半導体ウエーハの表面に形成された回路を損傷させさせたり品質を低下させることなく、また、廃液処理を行う必要がない半導体ウエーハの処理方法を提供する。【解決手段】表面に回路が形成された半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す半導体ウエーハの処理方法であって、半導体ウエーハの裏面全面にレーザー光線を照射して梨地面を形成した後、該梨地面に形成された半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に回路が形成された半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す半導体ウエーハの処理方法であって、
半導体ウエーハの裏面全面にレーザー光線を照射して梨地面を形成した後、該梨地面に形成された半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す、
ことを特徴とする半導体ウエーハの処理方法。
【請求項２】
該レーザー光線は、複数の集光スポットから照射する、請求項１記載の半導体ウエーハの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に回路が形成された半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す半導体ウエーハの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域をダイシングすることによって個々半導体チップを製造している。半導体チップの放熱性を良好にするためには、半導体チップの厚さをできるだけ薄く形成することが望ましい。また、半導体チップを多数用いる携帯電話、スマートカード、パソコン等の小型化を可能にするためにも、半導体チップの厚さをできるだけ薄く形成することが望ましい。そのため、半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する前に、その裏面を研削して所定の厚さに加工している。
【０００３】
また、半導体ウエーハを所定の厚さに加工した後にメタライゼーション加工を施し、その後個々半導体チップに分割することにより、裏面に金属膜が形成された半導体チップを得る製造方法もある。この裏面に金属膜が形成された半導体チップの製造は、次の工程を経て製作される。
（１）表面に回路が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して、半導体ウエーハを所定の厚さに形成する。
（２）研削された半導体ウエーハの裏面をエッチング処理して粗し、半導体ウエーハの裏面を梨地面に形成する。
（３）梨地面に形成された半導体ウエーハの裏面に金等の金属を真空蒸着等によってメタライゼーション加工する。
（４）裏面にメタライゼーション加工が施された半導体ウエーハをダイシング装置によって個々半導体チップに分割する。
【０００４】
上述したエッチング処理は、回路が形成された半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着し、硝酸とフッ化水素酸を含有するエッチング液を用いるウエットエッチングが一般に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、ウエットエッチングは、エッチング液が半導体ウエーハの表面に回り込み、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路面が侵食され半導体ウエーハの品質を低下させる場合がある。また、ウエットエッチングは、一般にスピンナーテーブルに保持された半導体ウエーハの回転中心部にエッチング液を供給する所謂スピンエッチング装置が用いられているため、半導体ウエーハの中心領域から外周領域に向かってエッチングレートが徐々に大きくなることから、特に半導体ウエーハの厚さが１００μｍ以下に薄く研削された後にエッチング処理すると、外周領域に形成されたの回路がエッチングされて著しく損傷する。更に、ウエットエッチングは、硝酸やフッ化水素酸等の化学薬液を使用していることから環境汚染の問題があり、使用済みのエッチング液を処理するための廃液処理装置を備える必要があるとともに、廃液処理を比較的頻繁に行う必要があり作業性を低下させる等の問題がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す前工程として実施する梨地面を形成する工程において、半導体ウエーハの表面に形成された回路を損傷させさせたり品質を低下させることなく、また、廃液処理を行う必要がない半導体ウエーハの処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、表面に回路が形成された半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す半導体ウエーハの処理方法であって、
半導体ウエーハの裏面全面にレーザー光線を照射して梨地面を形成した後、該梨地面に形成された半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す、
ことを特徴とする半導体ウエーハの処理方法が提供される。
【０００８】
上記レーザー光線は、複数の集光スポットから照射することが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による半導体ウエーハの処理方法の好適実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１および図２は、本発明による処理方法における半導体ウエーハの裏面を梨地面に形成する工程の前までの各工程の一実施形態を示す説明図である。
図１の（ａ）には半導体ウエーハ１００および半導体ウエーハ１００に形成された回路を保護するための保護部材１１０の斜視図が示されている。半導体ウエーハ１００は、その表面１００ａに複数のストリート１０１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１０１によって区画された複数の領域に回路１０２が形成されている。一方、保護部材１１０は、例えば１〜３ｍｍのガラス板によって円盤状に形成されている。この保護部材１１０の表面に図１の（ｂ）に示すように半導体ウエーハ１００の表面１００ａを適宜の接着剤によって貼着する（保護部材装着工程）。なお、接着剤としては、アクリル系、エステル系、ウレタン系等の樹脂からなる接着剤を用いることができ、紫外線を照射することによって接着力が低下するタイプのものを使用することが望ましい。
【００１１】
表面１００ａに保護部材１１０が装着された半導体ウエーハ１００は、半導体ウエーハの裏面研削工程に移行する。半導体ウエーハの裏面研削工程においては、図２に示すように研削装置１２０のチャックテーブル１２１上に半導体ウエーハ１００を保護部材１１０側を載置し（従って、裏面１００ｂが上側となる）、図示しない吸引手段によってチャックテーブル１２１上に半導体ウエーハ１００を吸着保持する。そして、チャックテーブル１２１を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石１２２を６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂに接触することにより所定の厚さになるまで研削する。このようにして、半導体ウエーハの裏面研削工程を実施したならば、半導体ウエーハの裏面を梨地面に形成する梨地面形成工程に移行する。
【００１２】
ここで、半導体ウエーハの裏面を梨地面に形成するためのレーザー加工装置について、図３および図４を参照して説明する。
図３に示されたレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。
【００１４】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための移動手段３７を具備している。移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１５】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための移動手段３８を具備している。移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１６】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための移動手段４３を具備している。移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１７】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
【００１８】
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図４に示すようにレーザー光線発振手段５２２とレーザー光線変調手段５２３とが配設されている。レーザー光線発振手段５２２としてはＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザー光線変調手段５２３は繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂ、およびレーザー光線波長設定手段５２３ｃを含んでいる。レーザー光線変調手段５２３を構成する繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂおよびレーザー光線波長設定手段５２３ｃは当業者には周知の形態のものでよく、それ故にこれらの構成についての詳細な説明は本明細書においては省略する。上記ケーシング５２１の先端には、レーザーヘッド５２４が装着されている。このレーザーヘッド５２４は、複数の例えば１００以上の集光スポットを備えている。
【００１９】
上記レーザー光線発振手段５２２が発振するレーザー光線はレーザー光線変調手段５２３を介してレーザーヘッド５２４に到達する。レーザー光線変調手段５２３における繰り返し周波数設定手段５２３ａはレーザー光線を所定繰り返し周波数のパルスレーザー光線にし、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂはパルスレーザー光線のパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザー光線波長設定手段５２３ｃはパルスレーザー光線の波長を所定値に設定する。
【００２０】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、被加工物を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）と、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系とを備え、該光学系によって捕らえられた像を撮像素子（ＣＣＤ）に伝達し、電気的な画像信号に変換するように構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、上記各移動手段と同様に一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００２２】
次に、上述したレーザー加工装置１を用いて、図１に示す半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂを梨地面に形成する梨地面形成工程について説明する。
上述した半導体ウエーハの裏面研削工程によって所定の厚さに加工された半導体ウエーハ１００は、図示しない搬送手段によって保護部材１１０を装着した状態で図３に示すレーザー加工装置のチャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に裏面１００ｂを上側にして搬送される。吸着チャック３６１上に搬送された半導体ウエーハ１００は、保護部材１１０側が載置され裏面１００ｂを上側にして吸着チャック３６１に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、移動手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられレーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。そして、半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂにレーザー光線を照射する領域（裏面１００ｂの全領域）のアライメントが行われる。
【００２３】
レーザー光線を照射する領域のアライメントが実施されたならば、チャックテーブル３６を移動し、半導体ウエーハ１００をレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５のレーザーヘッド５２４が位置するレーザー光線照射領域に位置付ける。そして、チャックテーブル３６を図５で示すように矢印Ｘで示す方向に加工送りレーザー光線照射ユニット５のレーザーヘッド５２４から半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂにレーザー光線を照射する。
【００２４】
ここで、梨地面形成工程について説明する。
梨地面形成工程においては、図５に示すようにレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５のレーザーヘッド５２４から半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂに向けてパルスレーザー光線を照射しながら、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１００を矢印Ｘで示す方向に所定の加工送り速度（例えば、１００ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、レーザー光線照射工程においては、以下に示す紫外レーザー光線を用いることができる。
光源          ：ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長          ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：３５ｋＨｚ
パルス幅      ：６ｎｓ
照射密度      ：０．９ｊ／ｃｍ２
集光スポット径：φ５０〜１００μｍ
【００２５】
上述したレーザー光線照射および加工送りと該加工送り方向（Ｘ方向）と直角な矢印Ｙで示す方向に割り出し送りを繰り返し実施することにより、半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂの全面にレーザー光線を照射する。このようにしてレーザー光線が照射された半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂには、図６に拡大して示すように深さ０．１〜０．３μｍの溝１０３によって粗された梨地面が形成される。なお、上述したレーザー加工装置は、レーザーヘッド５２４が１００以上の集光スポットを備えているので、加工効率を向上することができる。このように、半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂにレーザー光線を照射することによって梨地面を形成するので、ウエットエッチングのように回路を損傷することがないとともに、廃液処理も不要となる。
【００２６】
上述した梨地面形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂに梨地面が形成されたならば、半導体ウエーハの裏面に金属膜を形成するメタライゼーション加工工程に移行する。
メタライゼーション加工は、薄膜形成装置を用いて行われる。薄膜形成装置としては、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いることができる。以下、薄膜形成装置について図７を参照して説明する。図７に示す薄膜形成装置８は、スパッタチャンバー８０を形成するスパッタ槽８１を具備している。スパッタチャンバー８０内には、その下部に被処理物を静電的に保持する被処理物保持手段８２が配設され、その上部には被処理物保持手段８２と対向して励磁手段８３が配設されている。この励磁手段８３に金（Ａｇ）等のスパッタ源８４が支持され、スパッタ源８４には高周波電源８５が接続される。また、スパッタ槽８１には、その一側にスパッタチャンバー８０内にアルゴンガス等のスパッタガスを導入する導入口８６が設けられているとともに、その他側に減圧源に連通する減圧口８７が設けられている。
【００２７】
以上のように構成された薄膜形成装置８の被処理物保持手段８２上に、裏面１００ｂが梨地面に形成された半導体ウエーハ１００が表面１００ａに保護部材１１０が装着された状態で裏面１００ｂを上側にして保持される。そして、励磁手段８３によって磁化されたスパッタ源８４に高周波電源８５から４０ｋＨｚ程度の高周波電力を印加し、減圧口８７からスパッタチャンバー８０内を１０−２Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度に減圧するとともに、導入口８６からアルゴンガス等のスパッタガスをスパッタチャンバー８０内に導入してプラズマを発生させる。この結果、プラズマ中のアルゴンイオンが金（Ａｇ）等のスパッタ源８４である金（Ａｇ）に衝突して粒子がはじき出され、この粒子が被処理物保持手段８２に保持された半導体ウエーハ１００の裏面１００ｂに堆積して、図８に拡大して示すように金（Ａｇ）の薄膜１０５が形成される。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、半導体ウエーハの裏面にメタライゼーション加工を施す前工程として実施する梨地面を形成する工程は、半導体ウエーハの裏面全面にレーザー光線を照射して梨地面を形成するので、ウエットエッチングのように回路を損傷することがないとともに、廃液処理も不要となり生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による処理方法ににおける保護部材装着工程を示す説明図。
【図２】本発明による処理方法における裏面研削工程を示す説明図。
【図３】本発明による処置方法における梨地面形成工程を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図４】図３に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段レーザの構成を簡略に示すブロック図。
【図５】本発明による処置方法における梨地面形成工程を示す説明図。
【図６】本発明による処置方法における梨地面形成工程によって梨地面が形成された半導体ウエーハの一部拡大断面図。
【図７】本発明による処置方法におけるメタライゼーション加工工程を実施するための薄膜形成装置の断面図。
【図８】本発明による処置方法におけるメタライゼーション加工工程によって金属膜が形成された半導体ウエーハの一部拡大断面図。
【符号の説明】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５２２：レーザー光線発振手段
５２３：レーザー光線変調手段
５２４：集光器
１００：半導体ウエーハ
１１０：保護部材
１２０：研削装置
１２１：チャックテーブル
８：薄膜形成装置
８０：スパッタチャンバー
８１：スパッタ槽
８２：被処理物保持手段
８３：励磁手段
８４：スパッタ源
８５：高周波電源
８６：導入口
８７：減圧口
【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】
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【図７】
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【図８】
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