(57)【要約】      （修正有）【課題】研削歪みを効果的に検出して加工することができる半導体ウエーハの加工方法および研削歪み確認装置を提供する。【解決手段】半導体ウエーハ１０の面を研削する研削工程と、研削工程によって研削された半導体ウエーハ１０の加工面１０ｂに生成された研削歪みを除去する研削歪み除去工程と、研削歪み除去工程が実施された半導体ウエーハ１０の加工面１０ｂに残留している研削歪みを検出する研削歪み確認工程とを含み、研削歪み確認工程は半導体ウエーハ１０の加工面１０ｂに所定の入射角をもってレーザー光線４を照射し、半導体ウエーハ１０の加工面１０ｂで乱反射または正反射したレーザー光線を検出することにより研削歪みを確認する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエーハの面を研削する研削工程と、該研削工程によって研削された半導体ウエーハの加工面に生成された研削歪みを除去する研削歪み除去工程と、該研削歪み除去工程が実施された半導体ウエーハの加工面に残留している研削歪みを検出する研削歪み確認工程、とを含み、
該研削歪み確認工程は、半導体ウエーハの加工面に所定の入射角をもってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハの加工面で乱反射または正反射したレーザー光線を検出することにより研削歪みを確認する、
ことを特徴とする半導体ウエーハの加工方法。
【請求項２】
該研削歪み確認工程によって半導体ウエーハの加工面に研削歪みが確認された場合には、該半導体ウエーハに対して該研削歪み除去工程を再度実施する、請求項１記載の半導体ウエーハの加工方法。
【請求項３】
研削加工された被加工物の加工面に生成された研削歪みを検出して研削歪みを確認する研削歪み確認装置において、
被加工物を保持する被加工物保持手段と、
該被加工物保持手段に保持された被加工物の加工面に対して所定角度をもってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、
該レーザー光線照射手段から照射され被加工物の加工面で乱反射または正反射したレーザー光線を受光する受光手段と、
該受光手段によって受光されたレーザー光線の光量に基づいて研削歪みの度合いを判定する判定手段と、を具備している、
ことを特徴とする研削歪み確認装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハを所定の厚さに研削加工する加工方法および研削歪みを検出し研削歪みの残留度合いを確認する研削歪み確認装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる切断予定ラインによって多数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々に半導体回路を形成する。このように多数の半導体回路が形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分離することにより、個々の半導体チップを形成する。
【０００３】
上述したように個々に分割された半導体チップの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断し個々の半導体チップに分割するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。半導体ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削工具を高速回転させつつ半導体ウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂行されている。このような研削方式によって半導体ウエーハの裏面を研削すると、半導体ウエーハの裏面にマイクロクラック等の研削歪が生成され、この研削歪みによって個々に分割された半導体チップの抗折強度が著しく低減される。研削によって半導体ウエーハの裏面に生成された研削歪を除去する対策として、研削された半導体ウエーハの裏面を硝酸および弗化水素酸を含むエンチング液を使用して化学的エッチングするウエットエッチング法やエッチングガスを用いるドライエッチング法や、研削された半導体ウエーハの裏面を遊離砥粒を使用してポリッシングするポリッシング法が実用化されている。また、フエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定した研磨砥石を用いて、研削された半導体ウエーハの裏面を研磨する研磨方法も提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平２００２−２８３２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
而して、研削加工によって生成される上記マイクロクラック等の研削歪の深さは通常１〜３μｍであるが、上述した研削歪み除去作業を実施しても研削歪みが十分に除去されない状態で半導体チップに分割された場合には、抗折強度が低い半導体チップが製造されるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、研削歪みを効果的に検出して加工することができる半導体ウエーハの加工方法および研削歪み確認装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、半導体ウエーハの面を研削する研削工程と、該研削工程によって研削された半導体ウエーハの加工面に生成された研削歪みを除去する研削歪み除去工程と、該研削歪み除去工程が実施された半導体ウエーハの加工面に残留している研削歪みを検出する研削歪み確認工程、とを含み、
該研削歪み確認工程は、半導体ウエーハの加工面に所定の入射角をもってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハの加工面で乱反射または正反射したレーザー光線を検出することにより研削歪みを確認する、
ことを特徴とする半導体ウエーハの加工方法が提供される。
【０００７】
上記研削歪み確認工程によって半導体ウエーハの加工面に研削歪みが検出された場合には、該半導体ウエーハに対して上記研削歪み除去工程を再度実施する。
【０００８】
また、本発明によれば、研削加工された被加工物の加工面に生成された研削歪みを検出して研削歪みを確認する研削歪み確認装置において、
被加工物を保持する被加工物保持手段と、
該被加工物保持手段に保持された被加工物の加工面に対して所定角度をもってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、
該レーザー光線照射手段から照射され被加工物の加工面で乱反射または正反射したレーザー光線を受光する受光手段と、
該受光手段によって受光されたレーザー光線の光量に基づいて研削歪みの度合いを判定する判定手段と、を具備している、
ことを特徴とする研削歪み確認装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による半導体ウエーハの加工方法によれば、研削歪み確認工程を実施して研削歪みが残留しているか否かを確認して半導体ウエーハを加工するので、研削歪みの除去が不十分なために抗折強度が低い半導体チップが製造されることを防止できる。
また、本発明による研削歪み確認装置は、被加工物の加工面にレーザー光線を照射し、乱反射または正反射したレーザー光線を受光して、その光量に基づいて研削歪みの度合いを判定するので、研削歪みを確実かつ迅速に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による半導体ウエーハの加工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。
【００１１】
図１の（ａ）には半導体ウエーハ１０および半導体ウエーハ１０に形成された回路を保護するための保護部材１１の斜視図が示されている。半導体ウエーハ１０は、その表面１０ａ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１１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１１の表面に図１の（ｂ）に示すように半導体ウエーハ１０の表面１０ａを適宜の接着剤によって貼着する（保護部材装着工程）。従って、半導体ウエーハ１０は、保護部材１１の表面に裏面１０ｂを上側にして保持される。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。
【００１２】
上述したように保護部材１１の表面に保持された半導体ウエーハ１０は、半導体ウエーハの裏面を研削し所定の厚さに加工する研削工程に移行する。この研削工程は、図２に示すように研削装置１２によって実施する。即ち研削工程は、先ず研削装置１２のチャックテーブル１２１上に半導体ウエーハ１０を保護部材１１側を載置し（従って、半導体ウエーハ１０は裏面１０ｂ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１０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を備えた研削工具１２３を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに接触することにより所定の厚さになるまで研削する。このようにして研削工程を実施すると半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂ即ち加工面には図３で示すようにマイクロクラック等の研削歪１００が生成される。
【００１３】
上述したように研削工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂ即ち加工面に生成された研削歪１００を除去する研磨歪み除去工程を実施する。研磨歪み除去工程は、図示の実施形態においては研磨装置によって実施する。即ち、研磨歪み除去工程は、先ず図４に示すように研磨装置１３のチャックテーブル１３１上に裏面１０ｂが研削加工された半導体ウエーハ１０の保護部材１１側を載置し（従って、半導体ウエーハ１０は研削加工された裏面１０ｂ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１３１上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。そして、チャックテーブル１３１を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、フエルト等の柔軟部材に酸化ジルコニア等の砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定した研磨砥石１３２を備えた研磨工具１３３を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに接触することにより、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂである加工面を研磨し、上記研削工程において生成された研削歪みを除去する。しかるに、上記研削工程において半導体ウエーハ１０の加工面に生成された研削歪みの深さが深い場合には、上記研磨歪み除去工程を実施しても研削歪みを十分に除去できない場合がある。そこで、半導体ウエーハ１０の加工面に研削歪みが残留しているか否かを検出する研削歪み確認工程を実施する。
【００１４】
研削歪み確認工程は、図５に示す研削歪み確認装置を用いて実施する。
図５に示す研削歪み確認装置２は、静止基台２１と、該静止基台２１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、該チャックテーブル機構３に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４と、該レーザー光線照射手段４から照射され被加工物の照射面で乱反射したレーザー光線を受光する受光手段５と、制御手段６および表示手段７を具備している。
【００１５】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２１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は多孔質材料によって構成されており、このチャックテーブル３６上に被加工物である例えば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適宜回転せしめられるようになっている。
【００１６】
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で示す割り出し送り方向に移動させるための割り出し送り手段３７を具備している。割り出し送り手段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２１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で示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１７】
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で示す走査送り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で示す走査送り方向に移動させるための走査送り手段３８を具備している。走査送り手段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Ｙで示す走査送り方向に移動せしめられる。
【００１８】
上記レーザー光線照射手段４と受光手段５は、上記チャックテーブル機構３の一対の案内レール３１、３１に沿って上記チャックテーブル３６を挟んで対向して配設されている。即ち、レーザー光線照射手段４と受光手段５は、矢印Ｙで示す走査送り方向と直交する方向に対向して配設されている。
【００１９】
上記レーザー光線照射手段４は、図６に示すようにチャックテーブル３６に保持された被加工物であるウエーハ１０の裏面１０ｂ（加工面である上面）に対して所定角度θ（３０〜４５度）をもって実線で示すようにレーザー光線を照射する。なお、レーザー光線照射手段４によって照射されるレーザー光線は、例えば次のように設定されている。
レーザー光線の波長：６５０ｎｍの連続波（ＣＷ）
出力              ：２ｍＷ
スポット径        ：２ｍｍ
【００２０】
上記受光手段５は、レーザー光線照射手段４から照射され被加工物の照射面で乱反射したレーザー光線を受光するために、図６に示す実施形態においてはレーザー光線照射手段４から照射された実線で示すレーザー光線が被加工物の照射面で正反射する２点鎖線で示す位置以外の所定位置に配置される。この受光手段５はフォトセンサーからなっており、受光した光量に対応した電気信号を出力する。この受光手段５から出力された電気信号は、上述した図５に示す制御手段６に送られる。この制御手段６は入力した電気信号に基づいて乱反射の度合い即ち加工面に残留する研削歪みの度合いを判定し、判定結果を表示手段７に表示する。従って、制御手段６は、受光手段によって受光された乱反射したレーザー光線の光量に基づいて研削歪みの度合いを判定する判定手段として機能する。
【００２１】
図示の実施形態における研削歪み確認装置２は以上のように構成されており、この研削歪み確認装置２を用いて上述したように研削工程および研削歪み除去工程が実施された半導体ウエーハ１０の加工面に研削歪みが残留しているか否かを検出する研削歪み確認工程を実施する。以下、研削歪み確認工程について説明する。
上述したように研削工程および研削歪み除去工程が実施された半導体ウエーハ１０は、図５に示す研削歪み検出装置２のチャックテーブル３６上に保護部材１１側を載置する。従って、半導体ウエーハ１０は、加工面である裏面１０ｂが上側となる。このようにしてチャックテーブル３６上に載置された半導体ウエーハ１０は、図示しない吸引手段によってチャックテーブル３６上に吸着保持される。なお、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６は、半導体ウエーハ１０に格子状に形成された分割予定ライン１１が図１においてＸで示す割り出し方向およびＹで示す走査方向に対して平行および直角になるように図示しないアライメント手段によって検出されアライメントされる。チャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０を吸着保持したならば、チャックテーブル３６を図５で示す走査領域に移動し、図７で示すように一端（図７において左端）をレーザー光線照射手段４と対向する位置に位置付ける。
【００２２】
次に、レーザー光線照射手段４から図６において実線で示すように上記レーザー光線をチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の加工面（上面）に向けて照射するとともに、走査送り手段３８を作動してチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ１０を図７において矢印Ｙ１で示す方向に所定の走査速度で移動せしめる。レーザー光線照射手段４から照射されたレーザー光線は、半導体ウエーハ１０の加工面に研削歪みが存在しない場合には、図６において２点鎖線で示すように正反射する。一方、半導体ウエーハ１０の加工面に研削歪みが存在する場合には、レーザー光線照射手段４から照射されたレーザー光線は図６において破線で示すように乱反射する。この乱反射した反射光が受光手段５によって受光される。受光手段５は、受光した反射光の光量に対応した電圧信号として出力する。図８において、横軸は時間（秒）、受光手段５から出力される電圧値（Ｖ）である。受光手段５から出力された電圧信号を入力した制御手段６は、所定の基準値より高い電圧の領域が存在する場合には、研削歪みの除去が不十分であると判定し、この判定結果を表示手段７に表示する。このようにして研削歪みの除去が不十分であると判定されたウエーハについては、上記研削歪み除去工程を再度実施する。従って、研削歪みの除去が不十分なために抗折強度が低い半導体チップが製造されることを防止できる。なお、上記研削歪み確認工程は、半導体ウエーハ１０の加工面全面に渡って実施する。
【００２３】
実験例
（１）直径が２００ｍｍのシリコンウエーハの裏面を研削装置によって厚さを１００μｍまで研削した後、研削した加工面を研磨装置によって研磨し厚さ０．１μｍ除去したウエーハＡと、直径が２００ｍｍのシリコンウエーハの裏面を研削装置によって厚さを１００μｍまで研削した後、研削した加工面を研磨装置によって研磨し厚さ２．０μｍ除去したウエーハＢと、を制作した。
（２）上記ウエーハＡおよびウエーハＢを図９に示すように６１個のチップに分割する前に、図８において枠で囲った領域にあるチップの裏面（加工面）にそれぞれレーザー光線を照射し、乱反射したレーザー光線をホトセンサーによって受光しその受光量を検出した。そして、ホトセンサーの出力電圧が１Ｖ以上のグループと、出力電圧が１Ｖ未満５００ｍＶ以上のグループと、出力電圧が５００ｍＶ未満のグループにそれぞれ分類した。
（３）上記ウエーハＡおよびウエーハＢを図９に示すように６１個のチップ（縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの正方形）に分割し、図９においてハッチングしたチップに対して抗折強度試験を実施した。
なお、抗折強度試験は、図１０に示すように中央に直径７ｍｍの穴を備えた縦１６ｍｍ、横１６ｍｍの支持台上に上記チップを載置し、先端がＲ３ｍｍの押圧棒によりチップの中央部を押圧して、チップが破壊したときの荷重を測定した。
（４）図９においてハッチングした各チップに対して抗折強度試験を実施した結果の破壊荷重（単位：ニュートン（Ｎ））と上記乱反射のグループとの関係を纏めたのが図１１である。なお、図１１において乱反射のグループは、ホトセンサーの出力電圧が１Ｖ以上のグループが○印、出力電圧が１Ｖ未満５００ｍＶ以上のグループが△印、出力電圧が５００ｍＶ未満のグループが×印で示してある。
【００２４】
図１１から判るように、ホトセンサーの出力電圧が低い（即ち、レーザー光線の乱反射が少ない）チップは抗折強度が高く、ホトセンサーの出力電圧が高い（即ち、レーザー光線の乱反射が多い）チップは抗折強度が低いことが判る。従って、レーザー光線の乱反射の度合いを検出することにより、ウエーハの加工面に残留している研削歪みの度合いを判定することができる。
【００２５】
上述した実施形態においては、レーザー光線照射手段から照射され半導体ウエーハ１０の加工面で乱反射したレーザー光線を受光手段５によって受光し、受光したレーザー光線の光量に基づいて研削歪みの度合いを判定する例を示したが、半導体ウエーハ１０の加工面で正反射したレーザー光線を受光手段５によって受光し、受光したレーザー光線の光量に基づいて研削歪みの度合いを判定するようにしてもよい。即ち、受光手段５を図６において２点鎖線で示すようにレーザー光線照射手段４から照射された実線で示すレーザー光線が半導体ウエーハ１０の加工面で正反射する位置に配設し、半導体ウエーハ１０の加工面で２点鎖線で示すように正反射したレーザー光線を受光手段５が受光し図５に示す制御手段６に受光した光量に対応した電気信号を出力するようにする。このように構成した場合には、加工面に残留している研削歪みが少ない程レーザー光線の乱反射が少ないので正反射の割合が高いため受光手段５の出力電圧が高く、加工面に残留している研削歪み多い程レーザー光線の乱反射が多いので正反射の割合が低いため受光手段５の出力電圧が低くなる。従って制御手段６は、受光手段５から送られる出力電圧が高い場合には研削歪みが十分除去されていると判定し、受光手段５から送られる出力電圧が所定値より低い場合には研削歪みが十分除去されていないと判定する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による半導体ウエーハの加工方法によって加工される半導体ウエーハおよび保護部材の斜視図。
【図２】本発明による半導体ウエーハの加工方法における研削工程の説明図。
【図３】研削工程を実施した半導体ウエーハの加工面に生成された研削歪みを示す説明図。
【図４】本発明による半導体ウエーハの加工方法における研削歪み除去工程の説明図。
【図５】本発明に従って構成された研削歪み確認装置の斜視図。
【図６】図５に示す研削歪み確認装置に装備されるレーザー光線照射手段および受光手段と被加工物との位置関係を示す説明図。
【図７】本発明による半導体ウエーハの加工方法における研削歪み確認工程の説明図。
【図８】図５に示す研削歪み確認装置に装備される受光手段の出力信号を示す説明図。
【図９】シリコンウエーハに形成されたチップの抗折強度を試験する領域を示す説明図。
【図１０】シリコンウエーハに形成されたチップの抗折強度試験の説明図。
【図１１】シリコンウエーハに形成されたチップの抗折強度試験結果を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
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
３７：割り出し送り手段
３８：走査送り手段
４：レーザー光線照射手段
５：受光手段
６：制御手段
７：表示手段
１０：半導体ウエーハ（被加工物）
１１：保護部材
１２：研削装置
１３：研磨装置
【図１】
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【図２】
2005203580.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005203580.tif 000006
【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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【図１０】
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【図１１】
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