(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内のエアを吸引するエア吸引工程と、
このエア吸引工程中に上記切り溝内のエア圧を検出して監視するエア圧監視工程と、
このエア圧監視工程で検出されるエア圧に基づいて、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内のエアを吸引するエア吸引手段と、
上記切り溝内のエア圧を検出するためのエア圧検出手段と、
このエア圧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】
上記制御部は、上記研削盤による半導体ウエハの裏面研削中、上記エア圧検出手段の出力を監視して上記切り溝内のエア圧の変化を検出し、このエア圧変化を検出し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２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５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内のエアを吸引するエア吸引工程と、このエア吸引工程中に上記切り溝内のエア圧を検出して監視するエア圧監視工程と、このエア圧監視工程で検出されるエア圧に基づいて、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内のエアを吸引するエア吸引手段と、上記切り溝内のエア圧を検出するためのエア圧検出手段と、このエア圧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、エア圧検出手段の出力に基づいて決定される。
【００１１】
たとえば、上記エア吸引手段が、上記ウエハ保持手段のウエハ保持面（半導体ウエハの表面に接触する面）に形成された吸気口と、この吸気口と連通した吸気管と、この吸気管に接続された真空源とを含む構成である場合、半導体ウエハＷの裏面に切り溝が現れていない状態では、切り溝のウエハ裏面側が閉塞されているので、この切り溝内のエア圧は比較的小さい。一方、半導体ウエハの裏面研削が進み、半導体ウエハの裏面に切り溝が現れると、切り溝が半導体ウエハの表裏面を貫通した状態になるから、ウエハ裏面側から切り溝内にエアが進入し、この切り溝内のエア圧が急激に大きくなる。
【００１２】
よって、切り溝内のエア圧（とくにその変化）を監視することにより、半導体ウエハの被研削面が切り溝に到達したことを正確に検出できるから、これ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れば、常に半導体ウエハがほぼ一定量だけ研削された時点で裏面研削工程を終了することができる。ゆえに、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。
【００１３】
なお、この場合、上記制御部は、上記切り溝内のエア圧変化を検出し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３）。
【００１４】
【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。また、切り溝１２のパターンは、半導体チップＣの外形に応じて設定され、たとえば、平面視において長方形状の半導体チップＣを切り出す場合には、図２に示すような格子状の切り溝１２が半導体ウエハＷの表面１１に付けられる。なお、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。
【００１５】
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。
【００１６】
ウエハヘッド２１の下面には、図３に示すように、吸気スリット２６が同心円状および放射状に開口して形成されている。ウエハヘッド２１の内部には、吸気スリット２６と連通した吸気路２７が形成されており、この吸気路２７は、吸気管２８を介して真空源（図示せず）に接続されている。上記真空源、吸気スリット２６、吸気路２７および吸気管２８などが、エア吸引手段を構成している。
吸気管２８に関連して、この吸気管２８内のエア圧を検出することにより、切り溝１２内のエア圧を検出するためのエア圧センサ２９が配設されている。このエア圧センサ２９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、エア圧センサ２９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。
【００１７】
研削装置２０に搬入された半導体ウエハＷは、チップ分離防止テープＴを介してウエハヘッド２１に接着されて保持される。チップ分離防止テープＴには、図４に示すように、複数のスリット状の開口４１が、互いに所定間隔を開けて、全体として格子状に形成されている。また、チップ分離防止テープＴの両面は粘着面となっていて、その一方面が半導体ウエハＷの表面１１に貼着され、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。
【００１８】
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、図示しない真空源が動作状態にされ、また、エア圧センサ２９の出力信号（吸気管２８内のエア圧）が制御部３０によって監視される。
【００１９】
半導体ウエハＷの裏面１３に切り溝１２が現れていない途中の状態（図１(b)に示す状態）では、切り溝１２の下方（半導体ウエハＷの裏面１３側）が閉塞されているので、吸気管２８内のエア圧は比較的小さい。
その後、半導体ウエハＷの裏面研削が進み、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、半導体ウエハＷの周囲から研削パッド２４と半導体ウエハＷの裏面１３との間に進入したエアが、切り溝１２、チップ分離防止テープＴの開口４１および吸気路２７を通って吸気管２８に吸い込まれ、吸気管２８内のエア圧が急激に大きくなるから、制御部３０は、この吸気管２８内のエア圧の変化に応答して、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。
【００２０】
そして、制御部３０によって半導体ウエハ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、裏面研削工程中は吸気管２８内のエア圧を常に監視し、吸気管２８内のエア圧の変化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に到達したと判断し、この後、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、常に、半導体ウエハＷをほぼ一定量だけ研削した時点で裏面研削工程を終了することができるから、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。
【００２１】
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。
この発明の一実施形態の説明は以上のとおりであるが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、吸気管２８内のエア圧の変化を検出することで、切り溝１２内のエア圧の変化を検出する構成を例にとったが、吸気スリット２６内のエア圧や吸気路２７内のエア圧の変化を検出する構成が採用されてもよい。すなわち、半導体ウエハＷの被研削面が切り溝１２に到達したことによる切り溝１２内のエア圧の変化を検出できればよい。
【００２２】
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。
【００２３】
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】半導体ウエハの表面に形成される切り溝のパターン例を示す図解的な平面図である。
【図３】ウエハヘッドの下面を示す図である。
【図４】チップ分離防止テープの構成例を示す図解的な平面図である。
【図５】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    吸気スリット
２７    吸気路
２８    吸気管
２９    エア圧センサ（エア圧検出手段）
３０    制御部
Ｃ      半導体チップ
Ｗ      半導体ウエハ
【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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