(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光を検出し、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光を検出するための光検出手段と、
この光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】
上記光検出手段は、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光源から出射されて、上記切り溝を通過してくる光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】
上記制御部は、上記光検出手段によって上記切り溝を通過してくる光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記載の研削装置。
【請求項５】
上記光検出手段は、上記ウエハ保持手段に保持されており、このウエハ保持手段に保持された半導体ウエハの切り溝に向けて光を出射するとともに、当該半導体ウエハまたは研削盤で反射されて戻ってくる光を検出する投受光型のものであ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４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、たとえば、半導体ウエハの表面にウエハ保持手段を接着することにより、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光を検出し、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（たとえば、当該半導体ウエハの表面に接着することにより）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光を検出するための光検出手段と、この光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、半導体ウエハをダイシングして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、ダイシング時における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、光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、上記光検出手段が、上記ウエハ保持手段または研削盤に配置されており、上記研削盤またはウエハ保持手段に配置された光源から出射されて、上記切り溝を通過してくる光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、光源からの光が切り溝を通過して光検出手段に入射する。したがって、光検出手段が光源からの光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、光検出手段によって切り溝を通過してきた光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】
この場合に、上記制御部は、上記光検出手段によって上記切り溝を通過してくる光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４）。
また、請求項５に記載のように、上記光検出手段は、上記ウエハ保持手段に保持されており、このウエハ保持手段に保持された半導体ウエハの切り溝に向けて光を出射するとともに、当該半導体ウエハまたは研削盤で反射されて戻ってくる光を検出する投受光型のものであってもよい。
【００１３】
半導体ウエハと研削盤とは材質や表面形状が異なるため、半導体ウエハの光反射率と研削盤の光反射率とは異なる。そのため、研削盤による半導体ウエハの裏面研削が進んで、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、光検出手段に戻ってくる光量が大きく変化する。したがって、光検出手段の受光量が変化するタイミングは、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、光検出手段の受光量が変化したことに基づいて、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。
【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、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。
【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光透過性材料からなる透明盤２４と、透明盤２４の上面に固定された研削パッド２５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２６によって回転可能に支持されている。
【００１６】
定盤２３の上面には、所定個数（１個または複数個）の光源２７が、透明盤２４に臨んで配置されている。そして、研削パッド２５には、光源２７に対応する位置に光通過孔２８が形成されており、光源２７からの光が、透明盤２４および光通過孔２８を通過して研削パッド２５の上面（研削面）から出射されるようになっている。一方、ウエハヘッド２１の下面には、光源２７からの光を検出するための所定個数（１個または複数個）の光検出器２９が配置されている。
【００１７】
この光検出器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、光検出器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。
研削装置２０に搬入された半導体ウエハＷは、光透過性材料からなる両面テープＴを介してウエハヘッド２１に保持される。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。
【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２５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。
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２５（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、切り溝１２が研削パッド２５の光通過孔２８を横切るときに、この光通過孔２８を通過してくる光源２７からの光が切り溝１２に入射する。切り溝１２に入射した光は、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光検出器２９に入射する。これにより、光検出器２９は、光源２７からの光を検出し、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を通過する光をウエハヘッド２１に配置された光検出器２９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、すべての光検出器２９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、すべての光検出器２９が光源２７からの光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。
【００２１】
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光検出器２９が切り溝１２上に位置するとは限らない。すなわち、図２に示すように、所定個数の光検出器２９のうちの一部のみが、格子状の切り溝１２上に位置する場合も想定できる。このような場合には、予め定める個数の光検出器２９が光源２７からの光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。
【００２２】
また、この実施形態では、研削盤２２に光源２７が配置され、ウエハヘッド２１に光源２７からの光を検出する光検出器２９が配置されているとしたが、これとは逆に、ウエハヘッド２１に光源２７が配置され、研削盤２２に光検出器２９が配置されてもよい。
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３に示すように、ウエハヘッド２１の下面に、半導体ウエハＷの表面１１に付けられた切り溝１２に向けて光を発射することができるとともに、半導体ウエハＷまたは研削パッド２５（研削盤２２）で反射されて戻ってくる光を検出することができる投受光センサ４０を配置し、この投受光センサ４０からの出力信号に基づいて、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もよい。すなわち、半導体ウエハＷと研削パッド２５とは材質や表面形状が異なるため、半導体ウエハＷの光反射率と研削パッド２５の光反射率とは異なる。そのため、研削パッド２５による半導体ウエハＷの裏面研削が進んで、半導体ウエハＷの被研削面が切り溝１２に到達し、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と、投受光センサ４０に入射する光量が変化するので、この光量変化に基づいて、半導体ウエハＷの被研削面の切り溝１２への到達を検出することができる。なお、この構成を採用した場合、透明盤２４を省略することができる。また、研削パッド２５に光通過孔２８を形成する必要もない。
【００２３】
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。
【００２４】
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】切り溝と光検出器との位置関係について説明するための図である。
【図３】研削装置の他の構成例を示す図解的な断面図である。
【図４】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    透明盤
２５    研削パッド
２７    光源
２９    光検出器（光検出手段）
３０    制御部
４０    投受光センサ（光検出手段）
Ｃ      半導体チップ
Ｗ      半導体ウエハ
【図１】
0003798590.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003798590.tif 000004
【図４】
0003798590.tif 000005