ウェーハの研削方法

【課題】表面に凹凸を有する半導体ウェーハの裏面を研削する場合において、裏面の平坦度を向上させる。
【解決手段】バンプ１１が埋没するようにウェーハ１の表面１ａに樹脂２を塗布し、その樹脂２を半硬化させた後に、バンプ１１に到達しない深さを切削して樹脂２の表面を平坦化することにより、バンプ１１に対応する凹凸が樹脂の表面に現れることがないようにする。そして、平坦化した樹脂の表面に支持基板を貼着し、平坦な支持基板側が支持された状態でウェーハ裏面の研削を行うことにより、ウェーハ表面の凹凸の影響を受けずに、研削後のウェーハ裏面を高精度に平坦化する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にバンプが形成されたウェーハの裏面を研削する研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新たな３次元実装技術として、複数の半導体チップを積層し、積層した半導体チップを貫く貫通電極を形成して半導体チップ同士を接続する積層技術や、複数の半導体ウェーハを積層し、積層した半導体ウェーハを貫く貫通電極を形成して半導体ウェーハ同士を接続する積層技術（TSV : Through Silicon Via）が開発されつつある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、３次元実装に用いる半導体ウェーハは、厚みが５０μｍ以下と薄くなるまで研削するため、湾曲してしまい、その後のハンドリングが困難になるという問題がある。そのため、半導体ウェーハの湾曲を防止するために、半導体ウェーハの表面に樹脂、ワックス等を介してハードプレートからなるサポートプレートを接合して半導体ウェーハの裏面を研削する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４１４７９号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、３次元実装に用いる半導体ウェーハは、表面にバンプ等が形成され凹凸があるため、ウェーハの表面全体を覆うように樹脂を塗布し、サポートプレートを樹脂表面に圧着して樹脂を硬化させると、バンプの凹凸に対応した凹凸が樹脂表面に表出した状態でサポートプレートが貼着されてしまう。
【０００６】
そして、樹脂表面に凹凸が表出した状態で貼着されたサポートプレートに支持された半導体ウェーハの裏面を研削すると、残留した凹凸の影響により研削後の半導体ウェーハ裏面の平坦度が悪化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、表面に凹凸を有する半導体ウェーハの裏面を研削する場合において、当該裏面の平坦度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、表面にバンプが形成されたウェーハの裏面側を研削する研削方法に関するもので、以下の各ステップにより構成される。
（１）ウェーハの表面側から、バンプが埋没するように、外的刺激を受けて硬化する樹脂をウェーハの表面に塗布する樹脂塗布ステップ、
（２）外的刺激を受けて硬化する樹脂を、接着性が残った半硬化状態にさせる樹脂半硬化ステップ、
（３）樹脂半硬化ステップの後に、外的刺激を受けて硬化する樹脂の表面側からバンプに到達しない深さを切削して外的刺激を受けて硬化する樹脂の表面を平坦化させる樹脂表面平坦化ステップ、
（４）平坦化した外的刺激を受けて硬化する樹脂の表面に支持基板を圧着するとともに外的刺激を受けて硬化する樹脂を完全硬化させて、外的刺激を受けて硬化する樹脂を介して支持基板をウェーハ表面に貼着する支持基板貼着ステップ、
（５）支持基板に貼着したウェーハの裏面側からウェーハの薄化研削を行う研削ステップ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、バンプが埋没するようにウェーハ表面に樹脂を塗布し、その樹脂を半硬化させた後に、バンプに到達しない深さを切削して樹脂の表面を平坦化するため、バンプに対応する凹凸が樹脂の表面に現れることがない。そして、平坦化した樹脂の表面に支持基板を貼着し、平坦な支持基板側が支持された状態でウェーハ裏面の研削を行うため、ウェーハ表面の凹凸の影響を受けずに、研削後のウェーハ裏面を高精度に平坦化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】バンプが形成された半導体ウェーハの一例を示す一部拡大断面図である。
【図２】バンプが埋没するように表面に樹脂が塗布された半導体ウェーハを示す一部拡大断面図である。
【図３】樹脂を半硬化させる状態を示す一部拡大断面図である。
【図４】樹脂を切削して平坦化する状態を示す一部拡大断面図である。
【図５】平坦化した樹脂に支持基板を貼着する状態を示す一部拡大断面図である。
【図６】半導体ウェーハの裏面を研削する状態を示す一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示す半導体ウェーハ１は、その内部の表面１ａ側に電極１０が埋め込まれて構成されており、各電極１０には、表面１ａから突出形成されたバンプ１１が接続されている。以下では、この半導体ウェーハ１の裏面１ｂを研削して薄化する方法について説明する。
【００１２】
（１）樹脂塗布ステップ
図２に示すように、最初に、バンプ１１が形成された表面１ａに樹脂２を塗布する。この樹脂２は、バンプ１１が樹脂２の中に埋没するように、バンプ１１の高さよりも厚く塗布する。
【００１３】
樹脂２は、外的刺激を受けることにより硬化して接着性が低下するタイプのものであり、例えば、加熱により硬化する熱硬化性樹脂、紫外線の照射を受けて硬化する紫外線硬化性樹脂等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。以下では、樹脂２として熱硬化性樹脂を使用する場合について説明する。
【００１４】
（２）樹脂半硬化ステップ
樹脂塗布ステップの後、樹脂２に対して外的刺激の一種である熱を加えて加熱することにより、樹脂２を半硬化状態（Ｂステージ状態）とする。例えば、図３に示すように、半導体ウェーハ１の裏面１ｂをヒータ３ａの上に載置するとともに、樹脂２の上方にヒータ３ｂを近づけることにより、樹脂２の両面側から加熱を行う。樹脂２を半硬化状態とするために、全硬化状態とする場合よりもヒータ３ａ、３ｂの温度を低く設定する。このようにして樹脂２を加熱して半硬化状態とする。
【００１５】
（３）樹脂表面平坦化ステップ
樹脂半硬化ステップの後、例えば図４に示すバイト切削装置４を用いて樹脂２の表面２ａ側を切削する。バイト切削装置４は、回転軸４０の下端部のホイール４１の下面にバイト４２が固定され、全体として昇降可能に構成されている。バイト４２は、超鋼合金等の下端にダイヤモンド等で形成された切削刃が形成されて構成されている。また、バイト切削装置４は、被加工物を保持する保持テーブル４３を備えている。なお、バイト切削装置４としては、例えば特開２００５−３４０５９２号公報に記載された構成のものを使用することができる。
【００１６】
樹脂２の切削時は、半導体ウェーハ１の裏面１ｂを保持テーブル４３において保持し、半導体ウェーハ１をバイト４２の側方に位置させておく。そして、バイト４２の下端がバンプ１１の上端よりも上に位置するように設定し、その状態で、ホイール４１を図４における矢印Ａ方向に回転させるとともに、半導体ウェーハ１をバイト４２に近づける方向（矢印Ｂ方向）に移動させていく。そうすると、図４に示すように、樹脂２は、バンプ１１に達しない深さが切削され、樹脂２の表面２ａが削り取られ平坦化されて平坦面２ｂが形成される。樹脂２は半硬化状態となっているため、切削による平坦化が可能であるとともに、後の支持基板貼着ステップにおいて支持基板を貼着可能な状態となっている。
【００１７】
（４）支持基板貼着ステップ
樹脂表面平坦化ステップの後、図５に示すように、樹脂２の平坦面２ｂに支持基板５を圧着する。支持基板５としては、例えばガラスのような剛性が高い材料で形成された平板を用いる。樹脂２は半硬化状態であり接着性が残されているため、圧着により支持基板５と半導体ウェーハ１とを一体化させることが可能である。なお、樹脂２として紫外線硬化性樹脂を使用した場合は、樹脂２に対して後に紫外線を照射するために、支持基板５として透明又は半透明のものを使用する。
【００１８】
支持基板５を樹脂２に圧着した後、樹脂２を加熱することにより樹脂２を完全硬化させ、樹脂２を介して支持基板５を半導体ウェーハ１の表面１ａに貼着して固定する。なお、樹脂２の加熱は、例えば、樹脂半硬化ステップと同様に、ヒータを用いて樹脂２の両面側から加熱を行う。
【００１９】
樹脂表面平坦化ステップにおいて樹脂２を切削して平坦面２ｂを形成したため、バンプ１１の凹凸が樹脂２の表面に現れることがない。したがって、支持基板５の全面を確実に樹脂２の平坦面２ｂに貼着することができる。
【００２０】
（５）研削ステップ
支持基板貼着ステップの後、図６に示すように、例えば研削装置６を使用して半導体ウェーハ１の裏面１ｂを研削する。研削装置６は、回転軸６０の下端部のホイール６１の下面に砥石６２が円環状に固着されて構成されており、全体として昇降可能となっている。また、研削装置６には、被加工物を保持する保持テーブル６３を備えている。
【００２１】
半導体ウェーハ１の裏面１ｂを上に向けた状態で、支持基板５側を保持テーブル６３において保持する。そして、保持テーブル６３を図６における矢印Ｄ方向に回転させながら、ホイール６１を矢印Ｃ方向に回転させて下降させ、回転する砥石６２を半導体ウェーハ１の裏面１ｂに接触させて押圧することにより裏面１ｂを研削する。
【００２２】
このとき、樹脂表面平坦化ステップにおいて樹脂２を切削して平坦面２ｂを形成したため、半導体ウェーハ１の表面１ａから突出したバンプ１１の凹凸の影響を受けることなく研削を行うことができる。したがって、研削面を高精度に平坦面とすることができる。また、樹脂２が完全硬化しているため、半導体ウェーハ１が安定的に支持された状態で研削を行うことができる。
【００２３】
このようにして薄化研削を行い、電極１０が露出して半導体ウェーハＷが所望の厚さに形成されると、ホイール６１を上昇させて研削を終了する。研削終了後は、半導体ウェーハ１の表面１ａから樹脂２を剥離することにより、裏面側から電極１０が露出し表面からバンプが突出形成された半導体ウェーハが形成される。
【符号の説明】
【００２４】
１：半導体ウェーハ
１ａ：表面１ｂ：裏面
１０：電極１１：バンプ
２：樹脂２ａ：表面２ｂ：樹脂面
３ａ、３ｂ：ヒータ
４：バイト切削装置
４０：回転軸４１：ホイール４２：バイト４３：保持テーブル
５：支持基板
６：研削装置
６０：回転軸６１：ホイール６２：砥石６３：保持テーブル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にバンプが形成されたウェーハの裏面側を研削する研削方法であって、
該ウェーハの表面側から、該バンプが埋没するように、外的刺激を受けて硬化する樹脂を該ウェーハの表面に塗布する樹脂塗布ステップと、
該外的刺激を受けて硬化する樹脂を、接着性が残った半硬化状態にさせる樹脂半硬化ステップと、
該樹脂半硬化ステップの後に、該外的刺激を受けて硬化する樹脂の表面側から該バンプに到達しない深さを切削して該外的刺激を受けて硬化する樹脂の表面を平坦化させる樹脂表面平坦化ステップと、
平坦化した該外的刺激を受けて硬化する樹脂の表面に支持基板を圧着するとともに該外的刺激を受けて硬化する樹脂を完全硬化させて、該外的刺激を受けて硬化する樹脂を介して該支持基板を該ウェーハ表面に貼着する支持基板貼着ステップと、
該支持基板に貼着した該ウェーハの裏面側から該ウェーハの薄化研削を行う研削ステップと、
からなるウェーハの研削方法。

【図１】