(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも外周が面取りされた第一の半導体ウェーハの上面に外周が面取りされた第二の半導体ウェーハが積層された積層ウェーハを加工する積層ウェーハの加工方法であって、
該第二の半導体ウェーハの外周に形成された面取り部を除去する面取り部除去工程と、
該第二の半導体ウェーハの上面を研削して該第二の半導体ウェーハを所定の厚さに形成する研削工程とから少なくとも構成され、
該面取り部除去工程では、該積層ウェーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該積層ウェーハを構成する該第二の半導体ウェーハの面取り部を研削する研削砥石を備えた外周研削手段とから少なくとも構成される外周研削装置が使用され、
該研削工程では、該面取り部除去工程終了後の積層ウェーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された積層ウェーハを構成する該第二の半導体ウェーハの上面を研削する研削砥石を備えた上面研削手段とから少なくとも構成される上面研削装置が使用され、
該外周研削手段を構成する研削砥石は、回転軸と、該回転軸に対して垂直な円形基板と、該円形基板の外周に固着された砥石部とから構成され、該砥石部は、外周方向に向けて先細の曲面状に形成され、該面取り部除去工程では、該第二の半導体ウェーハの外周が、該砥石部の曲面に対応した形状に形成され、
該研削工程の後に、半導体ウェーハの積層と該面取り部除去工程及び研削工程とが繰り返し遂行されることによって外周にナイフエッジを生じさせることなく複数枚の半導体ウェーハを積層することができる積層ウェーハの加工方法。
【請求項２】
前記研削工程では、前記第二の半導体ウェーハの厚さが５０μｍ以下になるように上面が研削される請求項１に記載の積層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、複数の半導体ウェーハが積層されて構成される積層ウェーハを所定の厚さに形成する加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ等の回路がストリートによって区画されて表面に複数形成された半導体ウェーハは、ストリートを縦横に切削（ダイシング）することにより個々の半導体チップに分割され、各種電子機器に利用されている。
【０００３】
加工の過程においては機械的な接触により位置合わせ等を行う必要があるため、半導体ウェーハは所定の外径をもって形成されており、更に、機械的な接触により損傷するのを防止するために、その厚みはある程度厚く（例えば６００μｍ程度に）形成されていると共に、外周側面が円弧状等に面取りされており、回路形成後に裏面を研削することにより所定の厚さに形成される（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また近年は、半導体チップを複数積層して機能、容量、処理能力等を向上させることが行われており、これを実現する際には、半導体ウェーハを複数積層させて積層ウェーハが形成される。積層ウェーハにおいては、最も下層の第一の半導体ウェーハの厚さはある程度厚く（例えば厚さが６００μｍ程度に）形成され、同じぐらいの厚さを有する第二の半導体ウェーハが第一の半導体ウェーハの上面に積層された後、熱放散を良好とするために、または更にその上に半導体ウェーハを積層させることを可能とするために、第二の半導体ウェーハの上面の研削により薄く（例えば厚さが５０μｍ以下に）形成される。積層ウェーハを構成する個々の半導体ウェーハも、損傷防止のために外周側面が円弧状に面取りされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３７１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、６００μｍ程度の厚みを有する半導体ウェーハの外周側面は円弧状に面取りされていることにより、第二の半導体ウェーハの研削によりその厚さが５０μｍ以下のように極めて薄くなると、円弧状に面取りされた外周面がナイフのような鋭角形状（ナイフエッジ）となって欠けが生じやすくなり、欠けが生じるとそこから亀裂が入り、半導体ウェーハの品質を著しく低下させたり、使用できなくなったりするという問題がある。
【０００７】
一方、積層ウェーハを構成するすべての半導体ウェーハの外周を切削等して除去してしまうと、外径が変化してしまうために、加工の過程において機械的な接触による位置合わせ等ができなくなり、既存の加工装置の改造が必要になるという不都合が生じる。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、既存の加工装置を用い、積層ウェーハを構成する半導体ウェーハの品質を低下させずに研削を行って積層ウェーハを所望の厚さに形成できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、少なくとも外周が面取りされた第一の半導体ウェーハの上面に外周が面取りされた第二の半導体ウェーハが積層された積層ウェーハを加工する場合において、第二の半導体ウェーハの外周に形成された面取り部を除去する面取り部除去工程と、第二の半導体ウェーハの上面を研削して第二の半導体ウェーハを所定の厚さに形成する研削工程とから少なくとも構成され、面取り部除去工程では、積層ウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された積層ウェーハを構成する第二の半導体ウェーハの面取り部を研削する研削砥石を備えた外周研削手段とから少なくとも構成される外周研削装置が使用され、研削工程では、面取り部除去工程終了後の積層ウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された積層ウェーハを構成する第二の半導体ウェーハの上面を研削する研削砥石を備えた上面研削手段とから少なくとも構成される上面研削装置が使用され、外周研削手段を構成する研削砥石は、回転軸と、回転軸に対して垂直な円形基板と、円形基板の外周に固着された砥石部とから構成され、砥石部は、外周方向に向けて先細の曲面状に形成され、面取り部除去工程では、第二の半導体ウェーハの外周が、砥石部の曲面に対応した形状に形成され、研削工程の後に、半導体ウェーハの積層と面取り部除去工程及び研削工程とが繰り返し遂行されることによって外周にナイフエッジを生じさせることなく複数枚の半導体ウェーハを積層することができることを要旨とする。
【００１０】
面取り部は、研削して厚さを薄く形成することにより損傷しやすくなるような形状に面取りされているものすべてが含まれる。
【００１１】
積層ウェーハを構成する第二の半導体ウェーハは、厚さが５０μｍ以下のように極めて薄く形成されたものである場合に特に本発明が効果的である。
【００１２】
積層ウェーハが例えば３枚の半導体ウェーハにより構成される場合は、第三の半導体ウェーハが第二の半導体ウェーハの上面に積層され、第三の半導体ウェーハについて面取り部の除去及び上面の研削が行われる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、第二のウェーハの外周に形成された面取り部を除去した後に第二の半導体ウェーハの上面を研削するように構成したので、第二の半導体ウェーハを薄く研削しても外周が鋭角形状に形成されることがない。従って、外周から亀裂が生じることがなく、半導体ウェーハの品質を低下させることがない。また、第一の半導体ウェーハは加工せず、その当初の外径が維持されているため、積層ウェーハの外径に基づく機械的な位置合わせが可能である。
【００１４】
更に、面取り部除去工程において面取り部を研削する研削砥石を備えた外周研削手段を用いることにより、容易かつ効率的に面取り部を除去することができる。特に、その研削砥石を構成する砥石部が外周方向に向けて先細の曲面状に形成され、外周除去工程においてその研削砥石を用いれば、第二の半導体ウェーハの外周に砥石部の曲面形状が転写されて曲面状に形成され、より効率的であると共に、欠けが生じにくい形状となる。第二の半導体ウェーハの厚さが５０μｍ以上のように極めて薄く形成される場合は特に欠けが生じにくい。
【００１５】
第二の半導体ウェーハの上面が研削された後に、第三の半導体ウェーハが第二の半導体ウェーハの上面に積層され、第三の半導体ウェーハに対して第二の半導体ウェーハの場合と同様に面取り部除去工程と研削工程とを施せば、外周にナイフエッジを生じさせることなく欠けを生じさせることのない３枚以上の半導体ウェーハを積層させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態の一例として、図１に示す積層ウェーハ３を加工する場合について説明する。この積層ウェーハ３は、第一の半導体ウェーハ１の上面に第二の半導体ウェーハ２が積層されて構成される。第一の半導体ウェーハ１の上面と第二の半導体ウェーハ２の下面とはバンプ等を介して接続される。第一のウェーハ１の外周は、円弧状に面取りされた面取り部１０を構成している。同様に、第二のウェーハ２の外周も、円弧状に面取りされた面取り部２０を構成している。
【００１７】
図２に示すように、第一の半導体ウェーハ１には結晶方位を示すオリエンテーションフラット１１が形成され、同様に、第二の半導体ウェーハ２には、オリエンテーションフラット２１が形成されている。オリエンテーションフラット１１及びオリエンテーションフラット２１も円弧状に面取りされている。なお、両半導体ウェーハとも、オリエンテーションフラットの代わりにオリエンテーションノッチが形成されている場合がある。
【００１８】
最初に、図２に示すように、積層ウェーハ３を構成する第一の半導体ウェーハ１の下面を支持プレート４に貼着等して固定する。そして、支持プレート４に固定された積層ウェーハ３を構成する第二の半導体ウェーハ２の面取り部２０を、例えば図３に示す外周研削装置５を用いて除去する。
【００１９】
図３に示す外周研削装置５は、積層ウェーハ３を保持するチャックテーブル５０と、積層ウェーハ３の外周に研削を施す外周研削手段５１とを備えている。チャックテーブル５０は、Ｘ軸方向に移動可能であると共に回転可能であり、チャックテーブル５０のＸ軸方向の移動経路の上方には撮像手段５２０を備えたアライメント手段５２が配設されている。一方、外周研削手段５１は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能であり、高速回転可能な回転軸５１０ａの先端に垂直に円形基板５１０ｂが装着され、円形基板５１０ｂの外周に砥石部５１０ｃが固着された構成の研削砥石５１０を備えている。
【００２０】
外周研削装置５においては、チャックテーブル５０において支持プレート４側を保持することにより積層ウェーハ３を支持する。そして、チャックテーブル５０を＋Ｘ方向に移動させることにより積層ウェーハ３がアライメント手段５２の直下に位置付けられると、撮像手段５２０によって第二の半導体ウェーハ２の上面が撮像され、研削すべき位置が検出される。そしてその後、チャックテーブル５０が更に＋Ｘ方向に移動することにより、積層ウェーハ３が外周研削手段５１の近傍に位置付けられる。
【００２１】
図４に示すように、研削砥石５１０を構成する砥石部５１０ｃは、外周方向に向けて先細の曲面状に（図示の例では断面が放物線状になるように）形成されている。最初に回転軸５１０ａの高速回転により砥石部５１０ｃを高速回転させながら外周研削手段５１を下降させていき、オリエンテーションフラット２１（図２参照）に砥石部５１０ｃを切り込ませると共にチャックテーブル５０をＸ軸方向に移動させることにより、図５において２点鎖線で示す位置、即ちオリエンテーションフラット２１に沿った内側を研削して直線部２２を形成し、その部分の面取り部２０を除去する。
【００２２】
次に、直線部２２に交差するように砥石部５１０ｃを位置付け、チャックテーブル５０を回転させながら高速回転する砥石部５１０ｃを第二の半導体ウェーハ２の外周に沿って所定深さ切り込ませると、第二の半導体ウェーハ２の円形状の外周に沿った面取り部２０が除去され、図５に示すように、円状部２３が形成される。
【００２３】
図５に示した直線部２２及び円状部２３においては図４に示した砥石部５１０ｃの形状がそのまま転写されるため、図６に示す積層ウェーハ３ａのように、第二の半導体ウェーハ２の外周側面には、砥石部５１０ｃの曲面形状に対応した曲面部２４が形成される。（面取り部除去工程）。
【００２４】
図６に示したように第二の半導体ウェーハ２の外周に曲面部２４が形成された積層ウェーハ３ａは、次に、例えば図７に示す上面研削装置６によって第二の半導体ウェーハ２の上面が研削される。上面研削装置６は、積層ウェーハ３を保持するチャックテーブル６０と、積層ウェーハ３に研削を施す上面研削手段６１とを備えている。チャックテーブル６０は、ターンテーブル６２によって回転（自転）可能に支持されていると共に、ターンテーブル６２の回転によって公転可能となっている。
【００２５】
上面研削手段６１は支持板６３に固定されており、支持板６３がモータ６４によって駆動されてレール６５にガイドされて昇降するのに伴い上面研削手段６１も昇降する構成となっている。
【００２６】
上面研削手段６１には、垂直方向の軸心を有するスピンドル６１０と、スピンドル６１０の先端部に形成されたマウンタ６１１と、マウンタ６１１に固定された研削ホイール６１２と、研削ホイール６１２の下面に固着された研削砥石６１３とを備えている。研削砥石６１３は、被研削物との接触部である下面が平面状に形成されている。
【００２７】
チャックテーブル６０においては、積層ウェーハ３ａを支持する支持プレート４側が保持され、第二の半導体ウェーハ２の上面が露出した状態となり、ターンテーブル６２の回転によって積層ウェーハ３ａが上面研削手段６１の直下に位置付けられる。そして、スピンドル６１０の回転によって研削砥石６１３が回転すると共に、図８に示すように、回転する研削砥石６１３の平面状の下面が第二の半導体ウェーハ２の上面に接触することにより、当該上面が研削される。そして、所定量研削することにより、第二の半導体ウェーハ２が所定の厚さに研削される（研削工程）。
【００２８】
面取り部除去工程において円弧状の面取り部が既に除去されているため、研削工程によって第二の半導体ウェーハ２の上面が研削されても、図９に示す研削工程終了後の積層ウェーハ３ｂでは、その外周は鋭角形状のナイフエッジにはならない。従って、外周から亀裂が生じることがなく、半導体ウェーハの品質を低下させることがない。しかも、第二の半導体ウェーハ２の外周は曲面状に面取りされた状態となるため、欠けが生じにくい。
【００２９】
また、第一の半導体ウェーハ１は加工せず、その外径は維持されているため、積層ウェーハ３の外径に基づく各工程における機械的な位置合わせには何ら影響しない。
【００３０】
なお、第二の半導体ウェーハ２の上面を研削した後に、当該上面に第三の半導体ウェーハが積層することもできる。その場合は、第三の半導体ウェーハに対して第二の半導体ウェーハと同様に面取り部除去工程と研削工程とを遂行すれば、外周にナイフエッジを生じさせることなく半導体ウェーハを何層にも積層させることができる。            
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明においては、積層される半導体ウェーハを研削して薄く形成しても外周が鋭角形状にならないため、欠けや割れのない高品質な半導体ウェーハの製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】積層ウェーハの一例を示す拡大断面図である。
【図２】同積層ウェーハ及び支持プレートを示す斜視図である。
【図３】外周研削装置の一例を示す斜視図である。
【図４】同外周研削装置を構成する研削砥石を用いた面取り部除去工程を示す説明図である。
【図５】第二の半導体ウェーハに形成される直線部及び円状部を示す斜視図である。
【図６】面取り部除去工程終了後の積層ウェーハを示す断面図である。
【図７】上面研削装置の一例を示す斜視図である。
【図８】同上面研削装置を構成する研削砥石を用いた研削工程を示す断面図である。
【図９】研削工程終了後の積層ウェーハを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：第一の半導体ウェーハ
１０：面取り部  １１：オリエンテーションフラット
２：第二の半導体ウェーハ
２０：面取り部  ２１：オリエンテーションフラット  ２２：直線部  ２３：円状部
２４：曲面部
３（３ａ、３ｂ）：積層ウェーハ
４：支持プレート
５：外周研削装置
５０：チャックテーブル
５１：外周研削手段
５１０：研削砥石
５１０ａ：回転軸  ５１０ｂ：円形基板  ５１０ｃ：砥石部
５２：アライメント手段
５２０：撮像手段
６：上面研削装置
６０：チャックテーブル
６１：上面研削手段
６１０：スピンドル  ６１１：マウンタ  ６１２：研削ホイール
６１３：研削砥石
６２：ターンテーブル
６３：支持板
６４：モータ
６５：レール
【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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【図９】
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