(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエーハの表面側を平坦面に形成するウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】表面に形成された複数の分割予定ライン２２１によって区画された複数の領域にデバイス２２２が形成され、デバイス２２２と他の領域とが凹部凸部を持って構成されている半導体ウエーハ２の加工方法は、ウエーハの表面にSiO2膜２３を被覆するSiO2膜被覆工程と、SiO2膜２３の表面における凹部にレジスト膜２４を被覆するレジスト膜被覆工程と、レジスト膜被覆工程が実施されたウエーハの表面のSiO2膜２３の凸部をエッチングして凹部とほぼ同じ高さに揃えるエッチング工程と、エッチング工程が実施されたウエーハの表面に被覆されているSiO2膜２３の表面に被覆されているレジスト膜２４を除去するレジスト膜除去工程と、レジスト膜除去工程が実施されたウエーハの表面に被覆されているSiO2膜２３の表面を平坦化するSiO2膜平坦化工程とを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成され、該デバイスと他の領域とが凹部凸部を持って構成されているウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面にSiO2膜を被覆するSiO2膜被覆工程と、
ウエーハの表面に被覆されたSiO2膜の表面における凹部にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆工程と、
該レジスト膜被覆工程が実施されたウエーハの表面にSiO2膜の凸部をエッチングして凹部とほぼ同じ高さに揃えるエッチング工程と、
該エッチング工程が実施されたウエーハの表面に被覆されているSiO2膜の表面に被覆されているレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
該レジスト膜除去工程が実施されたウエーハの表面に被覆されているSiO2膜の表面を平坦化するSiO2膜平坦化工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。
【請求項２】
該レジスト膜被覆工程において被覆するレジスト膜は、水溶性レジストによって形成される、請求項１記載のウエーハの加工方法。
【請求項３】
該SiO2膜平坦化工程を実施した後にウエーハを構成する基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程を実施する、請求項１又は２記載のウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法に関する。
【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分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。
【０００３】
近年、デバイスの機能を向上させるために、複数のウエーハを積層して積層ウエーハを構成し、この積層ウエーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、積層されたデバイスを製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６４６７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、ウエーハの表面に形成されるデバイスは絶縁層と回路層とを交互に積層して構成していることから、デバイスの領域と分割予定ラインとの間に１０μm前後の段差が生じて凹凸となり、ウエーハを密着して積層することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハの表面側を平坦面に形成するウエーハの加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成され、該デバイスと他の領域とが凹部凸部を持って構成されているウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面にSiO2膜を被覆するSiO2膜被覆工程と、
ウエーハの表面に被覆されたSiO2膜の表面における凹部にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆工程と、
該レジスト膜被覆工程が実施されたウエーハの表面にSiO2膜の凸部をエッチングして凹部とほぼ同じ高さに揃えるエッチング工程と、
該エッチング工程が実施されたウエーハの表面に被覆されているSiO2膜の表面に被覆されているレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
該レジスト膜除去工程が実施されたウエーハの表面に被覆されているSiO2膜の表面を平坦化するSiO2膜平坦化工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
【０００８】
上記レジスト膜被覆工程において被覆するレジスト膜は、水溶性レジストによって形成されることが望ましい。
また、上記SiO2膜平坦化工程を実施した後にウエーハを構成する基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程を実施する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハの表面にSiO2膜を被覆するSiO2膜被覆工程と、ウエーハの表面に被覆されたSiO2膜の表面における凹部にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆工程と、該レジスト膜被覆工程が実施されたウエーハの表面にSiO2膜の凸部をエッチングして凹部とほぼ同じ高さに揃えるエッチング工程と、該エッチング工程が実施されたウエーハの表面に被覆されているSiO2膜の表面に被覆されているレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、該レジスト膜除去工程が実施されたウエーハの表面に被覆されているSiO2膜の表面を平坦化するSiO2膜平坦化工程とを含んでいるので、ウエーハの表面に被覆されたSiO2膜の表面が上記SiO2膜平坦化工程を実施することによって平坦化されているので、ウエーハを構成する基板の裏面と密着して積層することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるウエーハの加工方法によって分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。
【図２】本発明によるウエーハの加工方法におけるSiO2膜被覆工程の説明図。
【図３】本発明によるウエーハの加工方法におけるレジスト膜被覆工程の説明図。
【図４】本発明によるウエーハの加工方法におけるエッチング工程の説明図。
【図５】本発明によるウエーハの加工方法におけるレジスト膜除去工程の説明図。
【図６】本発明によるウエーハの加工方法におけるSiO2膜平坦化工程の説明図。
【図７】本発明によるウエーハの加工方法における裏面研削工程の説明図。
【図８】本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ積層工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１の（a）および(b)には、本発明による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の斜視図および要部拡大断面図が示されている。図１の（a）および(b)に示す半導体ウエーハ２は、厚みが３００μmのシリコン等の基板２１の表面２１aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が交互に積層された機能層２２が形成されており、この機能層２２に格子状に形成された複数の分割予定ライン２２１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ２は、デバイス２２２と分割予定ライン２２１を含む外周領域が段差を持って形成されている。図示の実施形態においては、デバイス２２２領域である凸部と分割予定ライン２２１を含む外周領域である凹部とは８μmの段差(t1)を持って構成されている。
【００１３】
上述した半導体ウエーハ２の表面側を平坦化する加工方法について説明する。
先ず、半導体ウエーハ２の表面にSiO2膜を被覆するSiO2膜被覆工程を実施する。このSiO2膜被覆工程は、図示の実施形態においては化学蒸着法(CVD)によって実施する。即ち。図２の(a)に示すように化学蒸着炉３に設けられた支持テーブル３１上に半導体ウエーハ２を構成する基板２１の裏面２１b側を載置する。従って、支持テーブル３１上に載置された半導体ウエーハ２は、機能層２２の表面２２aが上側となる。次に、化学蒸着炉３の原料導入口３２から原料ガスとしてのシリコン水素化物を供給するとともに、排気口３３から真空排気する。そして、プラズマ発生器３４によって炉内にプラズマを派生させることにより、図２の(b)に示すように化学蒸着法(CVD)によって半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面２２aにSiO2膜２３が被覆される。このようにして半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面２２aに被覆されるSiO2膜２３の厚み(t２)は、図示の実施形態においては１６μmに設定されている。なお、SiO2膜２３における上記デバイス２２２領域以外の分割予定ライン２２１を含む外周領域と対応する領域は、凹部２３１となっている（図２の(b)においては分割予定ライン２２１と対応する領域のみが示されている）。
【００１４】
上述したようにSiO2膜被覆工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３の表面における凹部にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆工程を実施する。即ち、図３の(a)および((b)に示すように半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３の表面における凹部２３１に水溶性レジストを供給してレジスト膜２４を被覆する（図３の(b)においては分割予定ライン２２１と対応する領域のみが示されている）。なお、半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３の表面における凹部２３１にレジスト膜２４を被覆する方法としては、SiO2膜２３の表面におけるデバイス２２２と対応する領域にマスキングを施した後に、SiO2膜２３の表面における凹部２３１に水溶性レジストを供給する。また、分割予定ライン２２１と対応する領域の凹部２３１には例えばインクジェット方式を用いて水溶性レジストを供給してもよい。なお、水溶性レジストとしては、東洋工業株式会社が製造販売するRIOSURFIN―AWP(登録商標)を用いることができる。
【００１５】
次に、上記レジスト膜被覆工程が実施された半導体ウエーハ２の表面にSiO2膜の凸部をエッチングして凹部とほぼ同じ高さに揃えるエッチング工程を実施する。このエッチング工程は、図４の(a)に示すプラズマエッチング装置を用いて実施する。図４の(a)に示すプラズマエッチング装置４は、装置ハウジング４１と、該装置ハウジング４１内に上下方向に対向して配設された下部電極４２と、上部電極４３を具備している。下部電極４２は、円盤状の被加工物保持部４２１と、該被加工物保持部４２１の下面中央部から突出して形成された円柱状の支持部４２２とからなっており、支持部４２２が第１の高周波電圧印加手段４４１に接続されている。
【００１６】
上記上部電極４３は、円盤状のガス噴出部４３１と、該ガス噴出部４３１の上面中央部から突出して形成された円柱状の支持部４３２とからなっており、支持部４３２が第２の高周波電圧印加手段４４２に接続されている。このようにガス噴出部４３１と円柱状の支持部４３２とからなる上部電極４３は、ガス噴出部４３１が下部電極４２を構成する被加工物保持部４２１と対向して配設されている。上部電極４３を構成する円盤状のガス噴出部４３１には、下面に開口する複数の噴出口４３１ａが設けられている。この複数の噴出口４３１ａは、ガス噴出部４３１に形成された連通路４３１ｂおよび支持部４３２に形成された連通路４３２ａを介してガス供給手段４５に連通されている。ガス供給手段４５は、ＳＦ６+Ｃ４Ｆ８等のフッ素系ガスを主体とするプラズマ化用ガスを供給するようになっている。
【００１７】
以上のよう構成されたプラズマエッチング装置４を用いて上記エッチング工程を実施するには、下部電極４２を構成する被加工物保持部４２１上に上記現像工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する基板２１の裏面２１ｂ側を載置する。従って、被加工物保持部４２１上に載置された半導体ウエーハ２は、機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３におけるデバイス２２２に対応する領域およびSiO2膜２３の表面における凹部２３１に被覆されたレジスト膜２４が上側となる。
【００１８】
次に、図示しない減圧手段を作動して装置ハウジング８１内の圧力を２０Paに減圧し、ガス供給手段４５を作動してプラズマ化するプラズマ化用ガスを上部電極４３に供給する。ガス供給手段４５から供給されたプラズマ化用ガスは、支持部４３２に形成された連通路４３２ａおよびガス噴出部４３１に形成された連通路４３１ｂを通して複数の噴出口４３１ａから下部電極４２の被加工物保持部４２１上に保持された半導体ウエーハ２に向けて噴出される。このようにプラズマ化用ガスを供給した状態で、第１の高周波電圧印加手段４４１から下部電極４２に１３．５MHzで５０Wの高周波電力を印加するとともに、第２の高周波電圧印加手段４４２から上部電極４３に１３．５MHzで３０００Wの高周波電力を印加する。これにより、プラズマ化用ガスがプラズマ化して下部電極４２と上部電極４３との間の空間にプラズマが発生し、このプラズマ化した活性物質が半導体ウエーハ２の表面（上面）に作用する。従って、半導体ウエーハ２は上記図３に示すように半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３における凹部２３１には被覆されたレジスト膜２４が被覆されているがSiO2膜２３におけるデバイス２２２に対応する領域が露出されているので、デバイス２２２に対応する領域がエッチングされる。この結果、半導体ウエーハ２は図４の(b)に示すようにSiO2膜の凸部であるデバイス２２２に対応する領域がエッチングされ、凹部２３１である分割予定ライン２２１を含む外周領域と対応する領域とほぼ同じ高さに揃えられる（図４の(b)においては分割予定ライン２２１と対応する領域のみが示されている）。しかるに、図４の(b)に示すようにSiO2膜の凸部であるデバイス２２２に対応する領域におけるレジスト膜２４と接触している部分には僅かな突起２３２が残る。
【００１９】
上述したエッチング工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３の表面に被覆されているレジスト膜２４を除去するレジスト膜除去工程を実施する。このレジスト膜除去工程は、図５の(a)に示す洗浄装置５を用いて実施する。図５の(a)に示す洗浄装置５は、高圧エアー供給手段５１と純水供給手段５２および高圧エアー供給手段５１と純水供給手段５２に接続された洗浄水噴射ノズル５３とからなっている。洗浄装置５を用いてレジスト膜除去工程を実施するには、高圧エアー供給手段５１を作動して圧力が０．３MPaの高圧エアーを供給するとともに純水供給手段５２を作動して圧力が０．３MPaの純水を供給する。この結果、洗浄水噴射ノズル５３から純水と高圧エアーとが混合された洗浄水が半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３の表面に向けて噴射される。この結果、SiO2膜２３の表面に被覆されているレジスト膜２４は水溶性レジストによって形成されているので、図５の(b)に示すように容易に除去される。
【００２０】
次に、レジスト膜除去工程が実施された半導体ウエーハ２の表面に被覆されているSiO2膜２３の表面を平坦化するSiO2膜平坦化工程を実施する。このSiO2膜平坦化工程は、図６の(a)に示す研磨装置６を用いて実施する。図６の(a)に示す研磨装置６は、被加工物を保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１に保持された被加工物を研削する研磨手段６２を具備している。チャックテーブル６１は、上面に被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない回転駆動機構によって図６の(a)において矢印６１aで示す方向に回転せしめられる。研磨手段６２は、スピンドルハウジング６２１と、該スピンドルハウジング６２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル６２２と、該回転スピンドル６２２の下端に装着されたマウンター６２３と、該マウンター６２３の下面に取り付けられた研磨工具６２４とを具備している。この研磨工具６２４は、円形状の基台６２５と、該基台６２５の下面に装着された研磨パッド６２６とからなっており、基台６２５がマウンター６２３の下面に締結ボルト６２７によって取り付けられている。なお、研磨パッド６２６は、図示の実施形態においては、フェルトに研磨材としてシリカからなる砥粒が混入されている。
【００２１】
上述した研磨装置６を用いて上記非晶質除去工程を実施するには、図６の(a)に示すようにチャックテーブル６１の上面（保持面）に上記レジスト膜除去工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する基板２１の裏面２１ｂ側を載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル６１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル６１上に保持された半導体ウエーハ２は、機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３が上側となる。このようにチャックテーブル６１上に半導体ウエーハ２を吸引保持したならば、チャックテーブル６１を図６の(a)において矢印６１aで示す方向に所定の回転速度で回転しつつ、研磨手段６２の研磨工具６２４を図６の(a)において矢印６２４aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめて、図６の(b)に示すように研磨パッド６２６を被加工面である機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３の上面に接触せしめ、研磨工具６２４を図６の(a)および図６の(b)において矢印６２４bで示すように所定の研削送り速度で下方（チャックテーブル６１の保持面に対し垂直な方向）に所定量研削送りする。この結果、図６の(c)に示すように機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３が研磨され、SiO2膜２３の表面に残されていた突起２３２（図４の(b)参照）が除去されるとともに、所定の厚み(t3：８μm)に形成される。なお、上述したSiO2膜平坦化工程は乾式研磨によって実施した例を示したが、砥粒が混入されたスラリーを供給するCPMによって実施してもよい。
【００２２】
次に、上記SiO2膜平坦化工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する基板２１の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程を実施する。この裏面研削工程は、図７の(a)に示す研削装置７用いて実施する。図７の(a)に示す研削装置７は、被加工物を保持するチャックテーブル７１と、該チャックテーブル７１に保持された被加工物を研削する研削手段７２を具備している。チャックテーブル７１は、保持面である上面に被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない回転駆動機構によって図７の(a)において矢印７１aで示す方向に回転せしめられる。研削手段７２は、スピンドルハウジング７２１と、該スピンドルハウジング７２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル７２２と、該回転スピンドル７２２の下端に装着されたマウンター７２３と、該マウンター７２３の下面に取り付けられた研削ホイール７２４とを具備している。この研削ホイール７２４は、円環状の基台７２５と、該基台７２５の下面に環状に装着された研削砥石７２６とからなっており、基台７２５がマウンター７２３の下面に締結ボルト７２７によって取り付けられている。
【００２３】
上述した研削装置７を用いて上記裏面研削工程を実施するには、図７の(a)に示すようにチャックテーブル７１の上面（保持面）に上記SiO2膜平坦化工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する機能層２２の表面に被覆されたSiO2膜２３側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル７１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル７１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２１の裏面２１ｂが上側となる。このようにチャックテーブル７１上に半導体ウエーハ２を吸引保持したならば、チャックテーブル７１を図７の(a)において矢印７１aで示す方向に所定の回転速度で回転しつつ、研削手段７２の研削ホイール７２４を図７の(a)において矢印７２４aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめて、図７の(ｂ)に示すように研削ホイール７２４を構成する研削砥石７２６を被加工面である基板２１の裏面２１ｂに接触せしめ、研削ホイール７２４を図７の(a)および図７の(b)において矢印７２４bで示すように例えば所定の研削送り速度で下方（チャックテーブル７１の保持面に対し垂直な方向）に所定量研削送りする。この結果、半半導体ウエーハ２を構成する基板２１の裏面２１ｂが研削されて半導体ウエーハ２は所定の厚み（例えば１００μm）に形成される。
【００２４】
以上のようにして裏面研削工程を実施したならば、図８の(a)および(b)に示すように半導体ウエーハ２を積層するウエーハ積層工程を実施する。このとき、半導体ウエーハ２を構成する機能層２２に形成されたデバイス２２２を対応させて積層し、適宜の接合剤によって互いに接合するする。このように積層された積層ウエーハは、半導体ウエーハ２の表面側である機能層２２の表面２２aに被覆されたSiO2膜２３の表面が上記SiO2膜平坦化工程を実施することによって平坦化されているので、基板２１の裏面２１ｂと密着して積層することができる。
【符号の説明】
【００２５】
２：半導体ウエーハ
２１：基板
２２：機能層
２２１：分割予定ライン
２２２：デバイス
２３：SiO2膜
２４：レジスト膜
３：化学蒸着炉
４：プラズマエッチング装置
５：洗浄装置
６：研磨装置
７：研削装置
【図１】
2016111139.tif 000003
【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】
2016111139.tif 000009
【図８】
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