(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを半導体チップの個片に分割して半導体装置を製造する方法であって、
半導体ウエハの表面に、所望する半導体チップの外形に応じたパターンの切り溝を形成する溝形成工程と、
この溝形成工程の後に、ウエハ保持手段で半導体ウエハの表面を保持する保持工程と、
上記ウエハ保持手段に保持された半導体ウエハの裏面を研削盤によって研削する裏面研削工程と、
この裏面研削工程中に上記切り溝を通ってくるマイクロ波を検出し、これに基づいて、上記裏面研削工程の終了タイミングを決定する終了タイミング決定工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
所望する半導体チップの外形に応じたパターンの切り溝が表面に形成された半導体ウエハの裏面を研削して、当該半導体ウエハを半導体チップの個片に分割するための研削装置であって、
半導体ウエハの表面を保持するウエハ保持手段と、
このウエハ保持手段に保持された半導体ウエハの裏面を研削する研削盤と、
上記ウエハ保持手段に保持された半導体ウエハに形成されている切り溝を通ってくるマイクロ波を検出するためのマイクロ波検出手段と、
このマイクロ波検出手段からの出力に基づいて、上記研削盤による半導体ウエハの裏面研削の終了タイミングを決定する制御部と
を含むことを特徴とする研削装置。
【請求項３】
上記マイクロ波検出手段は、上記研削盤に関連して設けられたマイクロ波発振器から当該研削盤と上記ウエハ保持手段に保持された半導体ウエハの裏面との間に向けて発振されて、当該半導体ウエハに形成されている切り溝を通過してくるマイクロ波を検出するものであることを特徴とする請求項２記載の研削装置。
【請求項４】
上記マイクロ波検出手段は、上記ウエハ保持手段および研削盤の一方に配置されており、上記ウエハ保持手段および研削盤の他方に配置されたマイクロ波発振器から発振されて、上記ウエハ保持手段に保持された半導体ウエハに形成されている切り溝を通過してくるマイクロ波を検出するものであることを特徴とする請求項２記載の研削装置。
【請求項５】
上記制御部は、上記マイクロ波検出手段によって上記切り溝を通過してくるマイクロ波が検出されてから所定時間が経過した時点を、上記研削盤による半導体ウエハの裏面研削の終了タイミングに決定することを特徴とする請求項３または４に記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハから半導体チップの個片を切り出して半導体装置を製造する方法、およびこの半導体装置の製造方法に用いられる研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、ＩＣチップ用の半導体装置などの薄型半導体装置の製造工程は、半導体チップの薄型化を図るために、半導体ウエハの非活性表面（裏面）を研削盤で研削する工程を含む。この研削工程は、半導体ウエハをダイシングして半導体チップに切り分けるダイシング工程に先立って行われる。ダイシング工程の後では、半導体チップの裏面を個別に研削しなければならず、研削工程に手間がかかるからである。
【０００３】
ところが、薄い半導体ウエハをダイシングソーで切り分けると、半導体ウエハの割れや半導体チップの欠けが生じるため、ダイシング工程前の研削による半導体ウエハの薄型化は約５０μｍ程度の厚さが限度であり、それ以上に半導体ウエハを薄くすることはできない。
そこで、最近では、先にダイシング工程を行い、その後に、半導体ウエハの裏面研削を行うことが提案されている。すなわち、半導体ウエハの活性表面にダイシングソーで切り溝を付けた後、この半導体ウエハの表面に表面保護テープを貼着し、この状態で、研削盤によって半導体ウエハの裏面を研削していく。この裏面研削は、研削盤による半導体ウエハの被研削面（裏面）が切り溝に到達するまで行われ、被研削面が切り溝に到達したときには、薄型化された半導体チップの個片が得られることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
被研削面が切り溝に到達したことは、たとえば、研削盤を駆動するためのモータに流れるトルク電流の変化に基づいて検出できる。すなわち、被研削面が切り溝に到達すると、半導体ウエハの裏面と研削盤との接触面積が減少するので、半導体ウエハの裏面から研削盤に加わるトルクが減少する。その結果、研削盤を駆動するためのモータに流れるトルク電流量が減少するから、これに基づいて、被研削面が切り溝に到達したことを検出できる。また、たとえばＣＭＰ（化学的機械的研磨）処理のような薬液を用いた研削が行われる場合には、薬液のｐＨ値の変化に基づいて、被研削面の切り溝への到達を検出することもできる。
【０００５】
ところが、被研削面が切り溝に到達したことによるトルク電流値の変化やｐＨ値の変化は微小であるから、上記のどちらの手法であっても、被研削面が切り溝に到達したことを正確に検出することはできない。そのため、これらの手法により被研削面の切り溝への到達が検出されたことに応答して、半導体ウエハの裏面研削を終了していたのでは、研削が不足であったり進みすぎたりして、作製される半導体チップの厚さにばらつきが生じる。
【０００６】
さらに、被研削面が切り溝に到達したことを検出する他の方法として、図３に示すように、半導体ウエハＷの被研削面にゲージＧを押し当てて、半導体ウエハＷを載置したウエハステージ９１と半導体ウエハＷの被研削面との間の厚さを測定（監視）し、半導体ウエハＷの厚さが予め定める厚さになったことに応答して、被研削面が切り溝に到達したと判断する方法も提案されている。しかしながら、この方法では、半導体ウエハの表面に貼着されている表面保護テープ９２の厚さにばらつきがあるために、ゲージＧによる測定結果に含まれる誤差が大きく、作成される半導体チップの厚さを精度良く所望厚（たとえば５０μｍ）にすることはできない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、半導体チップの割れや欠けの発生を防止でき、かつ、半導体チップの厚さのばらつきを抑えることができる半導体装置の製造方法、およびこの半導体装置の製造方法に用いられる研削装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、半導体ウエハを半導体チップの個片に分割して半導体装置を製造する方法であって、半導体ウエハの表面に、所望する半導体チップの外形に応じたパターンの切り溝を形成する溝形成工程と、この溝形成工程の後に、ウエハ保持手段で半導体ウエハの表面を保持する保持工程と、上記ウエハ保持手段に保持された半導体ウエハの裏面を研削盤によって研削する裏面研削工程と、この裏面研削工程中に上記切り溝を通ってくるマイクロ波を検出し、これに基づいて、上記裏面研削工程の終了タイミングを決定する終了タイミング決定工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【０００９】
この製造方法は、請求項２に記載されているように、所望する半導体チップの外形に応じたパターンの切り溝が表面に形成された半導体ウエハの裏面を研削して、当該半導体ウエハを半導体チップの個片に分割するための研削装置であって、半導体ウエハの表面を保持するウエハ保持手段と、このウエハ保持手段に保持された半導体ウエハの裏面を研削する研削盤と、上記ウエハ保持手段に保持された半導体ウエハに形成されている切り溝を通ってくるマイクロ波を検出するためのマイクロ波検出手段と、このマイクロ波検出手段からの出力に基づいて、上記研削盤による半導体ウエハの裏面研削の終了タイミングを決定する制御部とを含むことを特徴とする研削装置を用いることにより実施できる。
【００１０】
上記の発明によれば、半導体ウエハの表面に切り溝を付けた後に、この半導体ウエハの裏面を研削することにより、半導体ウエハが半導体チップの個片に分割される。したがって、半導体チップの割れや欠けを生じることなく、５０μｍ以下の極めて薄型の半導体チップを良好に作製できる。
また、半導体ウエハの裏面研削工程の終了タイミングは、マイクロ波検出手段の出力に基づいて決定される。
【００１１】
たとえば、請求項３に記載のように、上記マイクロ波検出手段が、上記研削盤に関連して設けられたマイクロ波発振器から当該研削盤と上記ウエハ保持手段に保持された半導体ウエハの裏面との間に向けて発振されて、当該半導体ウエハに形成されている切り溝を通過してくるマイクロ波を検出するものである場合には、研削盤による半導体ウエハの被研削面が切り溝に到達し、切り溝が半導体ウエハの表裏面を貫通した状態になると、研削盤と半導体ウエハの裏面との間に向けて発振されたマイクロ波が切り溝を通過してマイクロ波検出手段に到達する。したがって、マイクロ波検出手段がマイクロ波を検出するタイミングは、半導体ウエハの被研削面が切り溝に到達するタイミングと一致することになるから、マイクロ波検出手段によって切り溝を通過してきたマイクロ波が検出されたことに基づいて、半導体ウエハの裏面研削工程の終了タイミングを決定することにより、半導体ウエハの裏面研削を常にほぼ一定のタイミングで終了することができる。これにより、半導体ウエハの裏面研削量にばらつきを生じることがなく、この裏面研削により得られる半導体チップの厚さをほぼ一定に保つことができる。
【００１２】
なお、請求項３に記載の構成に限らず、請求項４に記載されているように、上記マイクロ波検出手段は、上記ウエハ保持手段および研削盤の一方に配置されており、上記ウエハ保持手段および研削盤の他方に配置されたマイクロ波発振器から発振されて、上記ウエハ保持手段に保持された半導体ウエハに形成されている切り溝を通過してくるマイクロ波を検出するものであってもよい。
また、上記制御部は、上記マイクロ波検出手段によって上記切り溝を通過してくるマイクロ波が検出されてから所定時間が経過した時点を、上記研削盤による半導体ウエハの裏面研削の終了タイミングに決定してもよい（請求項５）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図解的な断面図であり、半導体ウエハＷから半導体チップＣを切り出す工程を順に示している。まず、図１(a)に示すように、ダイシングソーＳを用いて、半導体ウエハＷの表面１１に、半導体チップＣの外形に応じたパターンの切り溝１２が付けられる。この切り溝１２の深さは、半導体ウエハＷの厚みよりも浅く、かつ、たとえば、所望する半導体チップＣの厚みよりも若干大きく設定される。半導体ウエハＷの表面１１とは、トランジスタや抵抗などの素子が形成された活性表層領域側の表面（活性表面）である。
【００１４】
切り溝１２が付けられた半導体ウエハＷは、表面１１と反対側の裏面（非活性表面）１３を研削するための研削装置２０に搬入される。研削装置２０は、図１(b)に示すように、鉛直軸線まわりに回転可能なウエハヘッド２１と、このウエハヘッド２１の下方に対向して設けられた研削盤２２とを含む。研削盤２２は、平面視において半導体ウエハＷよりも大きなほぼ円形の定盤２３と、この定盤２３の上面に固定された研削パッド２４とを有しており、ほぼ鉛直方向に沿って設けられた回転軸２５によって回転可能に支持されている。
【００１５】
研削盤２２に関連して、研削パッド２４の上面付近に向けてマイクロ波を発振するマイクロ波発振器２６が設けられている。そして、ウエハヘッド２１の下面には、マイクロ波発振器２６から発振されたマイクロ波を検出するための所定個数（１個または複数個）のマイクロ波検出器２７が配置されている。マイクロ波検出器２７は、たとえば、マイクロ波を受波するためのループアンテナと、このループアンテナで受波されたマイクロ波を電気信号に変換して出力するためのショットキー接合ダイオードを含む構成を有している。
【００１６】
このマイクロ波検出器２７の出力信号は、マイクロコンピュータなどを含む制御部３０に入力されている。制御部３０は、マイクロ波検出器２７から入力される信号などに基づいて、ウエハヘッド２１および研削盤２２の回転など、研削装置２０の各部の動作を制御する。
研削装置２０に搬入された半導体ウエハＷは、電磁波を透過させる性質を有する材料からなる両面テープＴを介してウエハヘッド２１に接着されて保持される。より具体的には、半導体ウエハＷの表面１１に両面テープＴの一方面が貼着され、この両面テープＴの他方面が研削装置２０のウエハヘッド２１の下面に貼着されることにより、半導体ウエハＷは、裏面１３を下方に向けた状態でウエハヘッド２１に保持される。
【００１７】
こうして半導体ウエハＷがウエハヘッド２１に保持されると、ウエハヘッド２１に下向きの荷重がかけられて、半導体ウエハＷの裏面１３が研削パッド２４の上面（研削面）に押し付けられる。そして、この状態で、ウエハヘッド２１が回転されるとともに、研削盤２２が回転駆動されることにより、半導体ウエハＷの裏面１３が研削されていく。この半導体ウエハＷの裏面研削中は、常時、マイクロ波発振器２６から研削パッド２４の上面付近に向けてマイクロ波が発振されている。研削パッド２４の上面は、砥粒などが埋設された凹凸面であるから、マイクロ波発振器２６から発振されたマイクロ波は、研削パッド２４の上面と半導体ウエハＷの裏面１３との間にも進入することになる。
【００１８】
半導体ウエハＷの裏面研削が進んで、図１(c)に示すように、研削パッド２４（研削盤２２）による半導体ウエハＷの被研削面が切り溝１２に到達し、半導体ウエハＷの裏面１３に切り溝１２が現れると、切り溝１２が半導体ウエハＷの表裏面を貫通した状態になる。すると、研削パッド２４の上面と半導体ウエハＷの裏面１３との間に進入したマイクロ波が、切り溝１２を通って両面テープＴに入射し、この両面テープＴを透過した後、ウエハヘッド２１の下面に配置されているマイクロ波検出器２７に入射する。これにより、マイクロ波検出器２７は、マイクロ波発振器２６から発振されて切り溝１２を通過したマイクロ波を検出し、これに基づいて、制御部３０は、半導体ウエハＷの被研削面が切り溝１２に到達したことを検出する。
【００１９】
そして、被研削面の切り溝１２への到達が検出されてから所定時間が経過すると、ウエハヘッド２１が上昇され、その後、ウエハヘッド２１の回転が停止されるとともに、研削盤２２の回転が停止される。これにより、裏面研削工程が終了し、所望する厚さの半導体チップＣの個片が得られることになる。
以上のようにこの実施形態によれば、切り溝１２を通過するマイクロ波をウエハヘッド２１に配置されたマイクロ波検出器２７によって検出し、これに基づいて、半導体ウエハＷの被研削面が切り溝１２に到達したことを検出するようにしている。そして、被研削面の切り溝１２への到達が検出されてから所定時間が経過した時点で、研削盤２２による半導体ウエハＷの裏面研削を終了するようにしている。これにより、半導体ウエハＷの裏面研削を常にほぼ一定のタイミングで終了することができるから、半導体ウエハＷの研削量にばらつきを生じることがなく、この裏面研削により得られる半導体チップＣの厚さをほぼ一定に保つことができる。
【００２０】
また、半導体ウエハＷをダイシングして切り溝１２を付けた後に、この半導体ウエハＷの裏面１３を研削して半導体チップＣに分割している。したがって、ダイシング時における半導体チップＣの割れや欠けを生じることなく、５０μｍ以下の極めて薄型の半導体チップＣを良好に作製できる。
なお、マイクロ波検出器２７は、たとえば、ループアンテナの直径を１０ｍｍ以下にして、ウエハヘッド２１の下面に多数分布して配置することが好ましい。こうすることにより、半導体ウエハＷの面内での裏面研削の均一性をモニタすることができる。
【００２１】
また、すべてのマイクロ波検出器２７が、半導体ウエハＷの表面１１に付けられている切り溝１２上に位置するように配置されている場合には、すべてのマイクロ波検出器２７がマイクロ波を検出したことに応答して、半導体ウエハＷの被研削面が切り溝１２に到達したと判断することが好ましい。こうすることにより、切り溝１２の全域が現れたことを正確に検出することができ、研削不足のために半導体ウエハＷが半導体チップＣに上手く分割されないといった不具合が生じることを確実に防止できる。
【００２２】
しかしながら、半導体ウエハＷの表面１１に付けられる切り溝１２のパターンは、所望する半導体チップＣの外形（サイズ）によって異なるため、必ずしもウエハヘッド２１に配置されたすべてのマイクロ波検出器２７が切り溝１２上に位置するとは限らない。すなわち、所定個数のマイクロ波検出器２７のうちの一部のみが、切り溝１２上に位置する場合も想定できる。このような場合には、予め定める個数のマイクロ波検出器２７がマイクロ波を検出したことに応答して、半導体ウエハＷの被研削面が切り溝１２に到達したと判断すればよい。
【００２３】
さらに、マイクロ波発振器２６は、一定周波数のマイクロ波を発振するものであってもよいが、マイクロ波の発振周波数を可変設定できるものであることが好ましい。この場合、たとえば、半導体ウエハＷの裏面研削工程の開始時は、マイクロ波の発振周波数を比較的高く設定して、短いスリットが形成された時点でマイクロ波が通過できるようにしておき、いずれかのマイクロ波検出器２７でマイクロ波が検出された後、裏面研削が進むにつれてマイクロ波の発振周波数を低くしていくことにより、研削により半導体ウエハＷの裏面１３に現れた切り溝１２の長さを検出することができる。これにより、切り溝１２の全長が半導体ウエハＷの裏面１３に現れる時点をより正確に判定でき、かつ、半導体ウエハＷの面内での裏面研削の均一性のモニタを精度良く行える。
【００２４】
なお、マイクロ波発振器２６から発振されるマイクロ波の最低周波数は、たとえば、半導体ウエハＷの表面に格子状に複数本の切り溝１２が付けられる場合に、この切り溝１２の中で最も短い切り溝１２の長さをＬとすると、Ｌ＞λ／４（λ：マイクロ波の波長）を満たすような周波数に設定されることが好ましい。
さらに、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、図２に示すように、定盤２３の上面に所定個数（１個または複数個）のマイクロ波発振器４１を配置するとともに、研削パッド２４にはマイクロ波発振器４１に対応する位置にマイクロ波通過孔４２を形成することにより、マイクロ波発振器４１から発振されてマイクロ波通過孔４２および切り溝１２を通過したマイクロ波を、ウエハヘッド２１の下面に配置されたマイクロ波検出器２７で検出するようにしてもよい。また、これとは逆に、ウエハヘッド２１にマイクロ波発振器４１を配置し、研削盤２２にマイクロ波検出器２７を配置して、マイクロ波発振器４１から発振されてマイクロ波通過孔４２および切り溝１２を通過したマイクロ波を、マイクロ波検出器２７で検出するようにしてもよい。
【００２５】
さらには、上述の実施形態では、研削盤２２がウエハヘッド２１の下方に対向して設けられているとしたが、ウエハヘッド２１および研削盤２２の配置が上下逆にされて、研削盤２２が研削面を下方に向けた状態に設けるとともに、この研削盤２２の下方に対向してウエハヘッド２１を設けて、このウエハヘッド２１の研削盤２２に対向する面に半導体ウエハＷを取り付けるようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、研削盤２２は平面視において半導体ウエハＷ（ウエハヘッド２１）よりも大きいとしたが、研削盤２２のサイズは、平面視において半導体ウエハＷとほぼ同じであってもよいし、半導体ウエハＷよりも小さくてもよい。
【００２６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図解的な断面図である。
【図２】研削装置の他の構成例を示す図解的な断面図である。
【図３】半導体ウエハの裏面研削の終点を検出する従来技術について説明するための図である。
【符号の説明】
１１    表面（半導体ウエハの表面）
１２    切り溝
１３    裏面（半導体ウエハの裏面）
２０    研削装置
２１    ウエハヘッド（ウエハ保持手段）
２２    研削盤
２３    定盤
２４    研削パッド
２６    マイクロ波発振器
２７    マイクロ波検出器（マイクロ波検出手段）
３０    制御部
４１    マイクロ波発振器
４２    マイクロ波通過孔
【図１】
0003895510.tif 000002
【図２】
0003895510.tif 000003
【図３】
0003895510.tif 000004