特開 2022-139255 半導体装置の製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022139255

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220915BHJP

   B24B 1/04 20060101ALI20220915BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20220915BHJP

   B24B 7/22 20060101ALI20220915BHJP

   B24B 53/12 20060101ALI20220915BHJP

   B24B 53/04 20120101ALI20220915BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 621E

B24B1/04 C

B24B9/00 601H

B24B7/22 Z

B24B53/12 Z

B24B53/04

B24B49/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021039546

(22)【出願日】2021-03-11

(71)【出願人】

【識別番号】391011102

【氏名又は名称】株式会社岡本工作機械製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100165423

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 雅久

(72)【発明者】

【氏名】山本 栄一

(72)【発明者】

【氏名】坂東 翼

(72)【発明者】

【氏名】三井 貴彦

【テーマコード（参考）】

3C034

3C043

3C047

3C049

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA08

3C034AA13

3C034AA19

3C034BB73

3C034BB93

3C034CA05

3C034CA22

3C034CB08

3C034DD10

3C034DD20

3C043CC04

3C043CC12

3C043DD02

3C043DD04

3C043DD14

3C043EE04

3C047BB04

3C047BB10

3C047EE06

3C047EE09

3C049AA03

3C049AA04

3C049AA18

3C049AA19

3C049AC01

3C049AC02

3C049BA01

3C049BA09

3C049BC03

3C049CB02

5F057AA12

5F057AA20

5F057AA23

5F057AA32

5F057BA11

5F057CA21

5F057DA17

5F057EB20

5F057EB30

5F057FA46

5F057GA11

5F057GB02

5F057GB12

(57)【要約】

【課題】安定したトリミング形状が得られ、高機能な半導体デバイスウェーハを高歩留まりで加工することができる半導体装置の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】半導体デバイスウェーハ３０をチャック機構１２に取り付けるチャッキング工程と、次いで、チャック機構によって半導体デバイスウェーハ３０を水平回転させると共に超音波を印加した縦型スピンドル１５により回転ブレード１７を水平回転させて半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４を回転ブレード１７でトリミングして溝３５を形成するエッジトリミング工程と、次いで、水平回転する半導体デバイスウェーハ３０の一主面を水平回転するカップといしで研削して半導体デバイスウェーハ３０を薄層化する薄層化工程と、を具備し、エッジトリミング工程において、水平回転している回転ブレード１７の先端形状をブレード成形用といし４０で修正する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体デバイスウェーハをチャック機構に取り付けるチャッキング工程と、
前記チャッキング工程の後に、前記チャック機構によって前記半導体デバイスウェーハを水平回転させると共に超音波を印加した縦型スピンドルにより回転ブレードを水平回転させて前記半導体デバイスウェーハの外周端部を前記回転ブレードでトリミングして前記外周端部に溝を形成するエッジトリミング工程と、
前記エッジトリミング工程の後に、水平回転する前記半導体デバイスウェーハの一主面を水平回転するカップといしで研削して前記半導体デバイスウェーハを薄層化する薄層化工程と、を具備し、
前記エッジトリミング工程において、水平回転している前記回転ブレードの先端形状をブレード成形用といしで修正することを特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記エッジトリミング工程において、トリミングされた前記溝の形状を検出し、その形状が規定値内となるよう、前記回転ブレードの前記先端形状を前記ブレード成形用といしで修正することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記エッジトリミング工程において、前記溝の形状に対して平行光を投射し前記平行光の影の形状を観察して前記溝の形状が検出されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記ブレード成形用といしの支持角度を調整しながら前記回転ブレードの前記先端形状を修正することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

半導体デバイスウェーハを吸着して水平回転させるチャック機構と、
前記チャック機構に吸着されて水平回転する前記半導体デバイスウェーハの外周端部を縦型スピンドルによって水平回転してトリミングして前記外周端部に溝を形成する回転ブレードと、
前記縦型スピンドルに超音波を印加する超音波振動装置と、
水平回転している前記回転ブレードの先端に当接して前記回転ブレードの先端形状を修正するブレード成形用といしと、を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。

【請求項6】

トリミングされた前記溝の形状を検出する観察手段と、を具備し、
前記観察手段で検出された前記溝の形状に基づいて前記ブレード成形用といしによる前記回転ブレードの先端形状の修正が行われることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置の製造方法及び製造装置に関し、特に、半導体デバイスウェーハの薄層化に先立ちウェーハエッジのトリミングを行うことで、半導体デバイスウェーハの薄層化時の欠け（チッピング）を抑制できる半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造では、半導体デバイスウェーハを、より薄くパッケージングすることが要求されている。半導体デバイスウェーハの薄層化は、固定砥粒といしを用いた研削加工によって行われる。半導体デバイスウェーハを薄層化する工程において、ウェーハエッジにチッピングが生ずると、半導体デバイスチップの歩留まりが低下して問題となる。そこで、半導体デバイスウェーハのチッピングを抑制するために、薄層化のための研削加工の前に、ウェーハエッジのトリミング（面取り）を行うことが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、カップホイール型のダイヤモンド研削といしを用いて半導体基板のエッジ研削加工（面取り加工）を行うことが開示されている。同文献のエッジ研削加工では、水平回転している半導体基板に対して、水平回転するダイヤモンド研削といしを利用している。具体的には、半導体基板の外周縁部の垂直面に対して、ダイヤモンド研削といしの外周縁部の垂直面が重なり合うように、水平回転するダイヤモンド研削といしを上方から下降させて、半導体基板のエッジ面への研削切り込みが行われる。

【0004】

また、特許文献２には、水平軸によって垂直回転するダイヤモンド製のエッジ研削といし車を用いた半導体基板のエッジ研削工程が開示されている。同文献のエッジ研削工程では、垂直回転するエッジ研削といし車を下降させて、水平回転する半導体基板の外周縁を所望の厚さに減少させる。

【0005】

また、特許文献３には、Ｙ軸方向（水平方向）に沿って配置されたスピンドルによってダイヤモンドホイールを垂直回転させて、ダイヤモンドホイールの外周面を水平回転する半導体ウェーハの外周部分に当接させて研削する端部研削装置が開示されている。

【0006】

また、特許文献４には、チャック機構によって半導体デバイスウェーハを水平回転させると共に超音波を印加した縦型スピンドルにより回転ブレードを水平回転させて半導体デバイスウェーハの周側面を回転ブレードでトリミングする技術が開示されている。

【0007】

また、半導体デバイスウェーハのデバイス面に研削保護層としてＢＧテープ（Ｂａｃｋ Ｇｒｉｎｄ Ｔａｐｅ）を貼り付けることや、半導体デバイスウェーハのデバイス面に樹脂を介してサポートウェーハを形成する方式であるＷＳＳ（Ｗａｆｅｒ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００９－３９８０８号公報

【特許文献2】特開２０１１－１４２２０１号公報

【特許文献3】特開平９－２１６１５２号公報

【特許文献4】特開２０２０－３１１０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述の如く、半導体装置の分野では、半導体デバイスウェーハの更なる薄層化が求められており、それを実現するために半導体デバイスウェーハのチッピングを防ぐ高精度なトリミング技術が求められている。

【0010】

しかしながら、上記した従来技術には、半導体デバイスウェーハの欠けを抑制する高精度且つ高効率なエッジトリミング工程を実現するために改善すべき問題点があった。

【0011】

具体的には、上記した従来技術のようにカップホイール型のダイヤモンド研削といしによりエッジをトリミングする方法では、加工速度が遅く生産性に欠けるという問題点があった。また、カップホイール型のダイヤモンド研削といしが摩耗することにより、トリミング底面の垂直性が崩れテーパ形状になるという欠点があった。

【0012】

また、垂直回転するダイヤモンドブレードを水平回転する半導体デバイスウェーハのエッジ部に押し当ててトリミングを行う方法では、ダイヤモンドブレードと半導体デバイスウェーハが線接触であることから、半導体デバイスウェーハへのせん断応力が大きいという欠点がある。

【0013】

そのため、ＷＳＳによって半導体デバイスウェーハのデバイス面に樹脂を介してサポートウェーハを形成する方式では、ＷＳＳの貼り合わせが完全でないと、ダイヤモンドブレードによるせん断応力によって半導体デバイスウェーハやＷＳＳに新たな欠陥が生ずることがあった。

【0014】

また、半導体デバイスウェーハのデバイス面のエッジ部をダイヤモンドブレードで除去する方法では、デバイス面の外周に段差が形成された状態でＢＧテープの貼り付けやＷＳＳによるサポートウェーハの形成が行われるので、薄層化工程時に半導体デバイスウェーハの厚さにばらつきが生じ易い。

【0015】

また、上記の半導体デバイスウェーハのデバイス面をトリミングする方法では、加工し難い金属や絶縁膜を介して、その下方にあるシリコン（Ｓｉ）等の半導体ウェーハを除去しなくてはならないので、ダイヤモンドブレードの摩耗が大きくなる。

【0016】

また、上記の半導体デバイスウェーハのデバイス面をトリミングする方法では、デバイス面に飛散したゴミや汚染が付着し易いため、精密洗浄が必要になる等、プロセスコストが増大するという問題点がある。

【0017】

また、特許文献４に開示された従来技術のように、超音波を印加した縦型スピンドルで水平回転する回転ブレードを用いて水平回転する半導体デバイスウェーハの周側面をトリミングする方法は、高速度且つ高精度なトリミングが可能である。しかしながら、量産技術として実用化を図るためには、高精度、高品質なトリミング形状及びトリム面性状が安定して得られる高歩留まりの加工技術が求められている。

【0018】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安定したトリミング形状とトリム面性状が得られ、高機能な半導体デバイスウェーハを高歩留まりで加工することができる生産性に優れた半導体装置の製造方法及び製造装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体デバイスウェーハをチャック機構に取り付けるチャッキング工程と、前記チャッキング工程の後に、前記チャック機構によって前記半導体デバイスウェーハを水平回転させると共に超音波を印加した縦型スピンドルにより回転ブレードを水平回転させて前記半導体デバイスウェーハの外周端部を前記回転ブレードでトリミングして前記外周端部に溝を形成するエッジトリミング工程と、前記エッジトリミング工程の後に、水平回転する前記半導体デバイスウェーハの一主面を水平回転するカップといしで研削して前記半導体デバイスウェーハを薄層化する薄層化工程と、を具備し、前記エッジトリミング工程において、水平回転している前記回転ブレードの先端形状をブレード成形用といしで修正することを特徴とする。

【0020】

また、本発明の半導体装置の製造装置は、半導体デバイスウェーハを吸着して水平回転させるチャック機構と、前記チャック機構に吸着されて水平回転する前記半導体デバイスウェーハの外周端部を縦型スピンドルによって水平回転してトリミングして前記外周端部に溝を形成する回転ブレードと、前記縦型スピンドルに超音波を印加する超音波振動装置と、水平回転している前記回転ブレードの先端に当接して前記回転ブレードの先端形状を修正するブレード成形用といしと、を具備することを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体デバイスウェーハをチャック機構に取り付けるチャッキング工程が実行された後に、チャック機構によって半導体デバイスウェーハを水平回転させると共に超音波を印加した縦型スピンドルにより回転ブレードを水平回転させて半導体デバイスウェーハの外周端部を回転ブレードでトリミングして外周端部に溝を形成するエッジトリミング工程が行われる。そして、エッジトリミング工程の後に、水平回転する半導体デバイスウェーハの一主面を水平回転するカップといしで研削して半導体デバイスウェーハを薄層化する薄層化工程が実行される。このような工程により、半導体デバイスウェーハのデバイス面の表面に形成された金属膜や絶縁膜等の各種被膜に影響されることなく半導体デバイスウェーハの外周端部をトリミングすることができる。エッジトリミング工程では、回転ブレードは、超音波を印加した縦型スピンドルによって水平回転するので、高速度且つ高精度なトリミングが可能である。そして、エッジトリミング工程において、水平回転している回転ブレードの先端形状は、ブレード成形用といしで好適な形状に修正される。これにより、半導体デバイスウェーハには安定したトリミング形状とトリム面性状が得られ、高機能な半導体デバイスウェーハを高歩留まりで加工することができる。即ち、従来技術では得られない優れた生産性が得られる。具体的には、厚さ２０μｍ以下の極薄化された半導体デバイスウェーハを高歩留まりに量産することができる。

【0022】

また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、前記エッジトリミング工程において、トリミングされた前記溝の形状を検出し、その形状が規定値内となるよう、前記回転ブレードの前記先端形状が前記ブレード成形用といしで修正されても良い。これにより、連続した効率的なトリミング加工により、高精度で正確なトリミング形状が得られる。

【0023】

また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、前記エッジトリミング工程において、前記溝の形状に対して平行光を投射し前記平行光の影の形状を観察して前記溝の形状が検出されても良い。これにより、半導体デバイスウェーハのトリミングされた溝の形状を効率良く高精度に検出することができ、高精度で安定した形状及び面性状の溝を高効率に加工することができる。

【0024】

また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、前記ブレード成形用といしの支持角度を調整しながら前記回転ブレードの前記先端形状が修正されても良い。これにより、回転ブレードの先端形状を常に好適な状態に維持することができ、高精度なトリミング加工を連続して効率良く行うことができる。具体的には、半導体デバイスウェーハの外周端部に、好適な角度で傾斜するトリミング面を形成することができる。

【0025】

また、本発明の半導体装置の製造装置によれば、半導体デバイスウェーハを吸着して水平回転させるチャック機構と、前記チャック機構に吸着されて水平回転する前記半導体デバイスウェーハの外周端部を縦型スピンドルによって水平回転してトリミングして前記外周端部に溝を形成する回転ブレードと、前記縦型スピンドルに超音波を印加する超音波振動装置と、水平回転している前記回転ブレードの先端に当接して前記回転ブレードの先端形状を修正するブレード成形用といしと、を具備する。このような構成により、半導体デバイスウェーハの外周端部をトリミングする回転ブレードの先端形状を常に好適な状態に維持して、高精度且つ高効率なトリミング加工を連続して実行することができる。よって、高機能な最先端の半導体デバイスウェーハについての高歩留まり製造が実現し、生産性が向上する。

【0026】

また、本発明の半導体装置の製造装置によれば、トリミングされた前記溝の形状を検出する観察手段を具備し、前記観察手段で検出された前記溝の形状に基づいて前記ブレード成形用といしによる前記回転ブレードの先端形状の修正が行われても良い。このような構成により、半導体デバイスウェーハの外周端部のトリミング状況を常に正確に把握することができる。よって、回転ブレードの先端形状が常に好適な状態になるようブレード成形用といしで先端形状を正確に修正することができる。その結果、高精度且つ高効率なトリミング加工が連続して実行され、半導体デバイスウェーハ製造の歩留まりが高められる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す平面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造装置のエッジトリミング装置を示す正面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造装置のエッジトリミング装置を示す平面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造装置の画像データの撮像データを示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であり、図５（ａ）は、チャッキング工程で半導体デバイスウェーハが準備される状態、図５（ｂ）は、エッジトリミング工程でトリミングが行われている状態、図５（ｃ）は、エッジトリミング工程が完了した状態、図５（ｄ）は、薄層化工程で薄層化が行われた状態を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係るトリミング面の近傍を示す図であり、図６（ａ）は、エッジトリミング工程が完了した状態、図６（ｂ）は、薄層化工程で薄層化が行われた状態を示す図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であり、図７（ａ）は、チャッキング工程で半導体デバイスウェーハが準備される状態、図７（ｂ）は、エッジトリミング工程でトリミングが行われている状態、図７（ｃ）は、エッジトリミング工程が完了した状態、図７（ｄ）は、薄層化工程で薄層化が行われた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を図面に基づき詳細に説明する。

【0029】

図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造装置１を示す平面図であり、エッジトリミング装置１０が組み込まれた全自動研削装置の概略構成を示している。

【0030】

図１を参照して、製造装置１は、半導体デバイスウェーハ３０（図２参照）のチャッキング工程からエッジトリミング工程、薄層化工程、洗浄工程までの一連の工程を自動で行う装置である。

【0031】

製造装置１は、半導体デバイスウェーハ３０を搬送する搬送ロボット２１と、各工程を実行するスタンバイテーブル２２、超音波トリミングテーブル２３、粗研削テーブル２５、仕上げ研削テーブル２７及び洗浄ユニット２９と、を有する。

【0032】

そして、製造装置１は、半導体デバイスウェーハ３０をスタンバイテーブル２２、超音波トリミングテーブル２３、粗研削テーブル２５及び仕上げ研削テーブル２７に９０度インデックスする９０度割り出しテーブル２０を有する。

【0033】

スタンバイテーブル２２は、半導体デバイスウェーハ３０のチャッキング工程を実行するテーブルである。加工対象である半導体デバイスウェーハ３０は、先ず、搬送ロボット２１によってスタンバイテーブル２２に搬送される。そして、スタンバイテーブル２２にて、半導体デバイスウェーハ３０のチャッキング工程が実行される。

【0034】

超音波トリミングテーブル２３は、半導体デバイスウェーハ３０のエッジトリミング工程を実行するテーブルである。スタンバイテーブル２２におけるチャッキング工程の後、９０度割り出しテーブル２０にて９０度時計方向にインデックスし、超音波トリミングテーブル２３にて半導体デバイスウェーハ３０のエッジトリミング工程が実行される。具体的には、超音波が印加された状態で水平回転するエッジトリミング装置１０の回転ブレード１７によって、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４（図２参照）の一部が研削される。

【0035】

また、製造装置１は、半導体デバイスウェーハ３０のトリミング形状を正確に検出して評価する観察手段としての撮像装置４５を備えている。撮像装置４５は、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４近傍を撮像し、エッジトリミング工程によって外周端部３４に形成された溝３５（図２参照）の形状情報を画像データ４９（図４参照）として正確に取得する。これにより、高精度なトリミングが実現する。

【0036】

粗研削テーブル２５及び仕上げ研削テーブル２７は、半導体デバイスウェーハ３０の薄層化工程を実行するテーブルである。粗研削テーブル２５の上方には、半導体デバイスウェーハ３０の上面を粗研削する粗研削ヘッド２６が、仕上げ研削テーブル２７の上面には、半導体デバイスウェーハ３０の上面を仕上げ研削する仕上げ研削ヘッド２８が設けられている。

【0037】

超音波トリミングテーブル２３にてエッジトリミング工程が完了した半導体デバイスウェーハ３０は、９０度割り出しテーブル２０によって更に９０度時計方向にインデックスされる。そして、粗研削テーブル２５にて、粗研削ヘッド２６による薄層化の粗研削が行われる。

【0038】

そして、粗研削テーブル２５にて粗研削された半導体デバイスウェーハ３０は、９０度割り出しテーブル２０で仕上げ研削テーブル２７にインデックスされ、仕上げ研削ヘッド２８によって最終厚さに仕上げ研削される。

【0039】

仕上げ研削テーブル２７で薄層化工程が終了した半導体デバイスウェーハ３０は、９０度割り出しテーブル２０にてスタンバイテーブル２２に戻された後、搬送ロボット２１によって洗浄ユニット２９に送られる。そして、洗浄ユニット２９では、半導体デバイスウェーハ３０を洗浄する洗浄工程が行われる。

【0040】

なお、図１に示した製造装置１は、本発明の実施形態の一例に過ぎない。例えば、エッジトリミング装置１０のみが図１に示す製造装置１から分離され、単独の全自動トリミング装置とされても良い。

【0041】

また、図１において洗浄ユニット２９が配置されている部分にエッジトリミング装置１０が設けられ、粗研削テーブル２５や仕上げ研削テーブル２７の研削ステージと分離されたエッジトリミング装置１０付き自動研削装置であっても良い。

【0042】

図２は、エッジトリミング装置１０の概略構成を示す正面図である。
図２を参照して、エッジトリミング装置１０は、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４をトリミングする装置である。

【0043】

エッジトリミング装置１０は、半導体デバイスウェーハ３０を支持して水平回転させる真空チャック１１と、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４を研削する回転ブレード１７と、回転ブレード１７を支持する縦型スピンドル１５と、縦型スピンドル１５に超音波を印加する超音波振動装置１６と、を有する。

【0044】

真空チャック１１は、半導体デバイスウェーハ３０をチャッキングするチャック機構を構成する。真空チャック１１は、その回転軸が略垂直になるように水平回転自在に設けられている。真空チャック１１の上面には、支持基板１３等によって形成される保持層を介して半導体デバイスウェーハ３０が取り付けられ、半導体デバイスウェーハ３０は、真空チャック１１等のチャック機構と共に水平回転する。

【0045】

回転ブレード１７は、例えば、ダイヤモンドといしをビトリファイドボンドで固定したダイヤモンドといしブレードである。回転ブレード１７は、中心部が縦型スピンドル１５によって支持されて水平回転し、先端、即ち外周といし面１８、が半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に当接可能な位置に設けられている。

【0046】

縦型スピンドル１５は、回転ブレード１７を支える回転軸である。縦型スピンドル１５は、回転軸が垂直方向に延在し、水平回転可能に設けられている。縦型スピンドル１５は、図示しない駆動装置によって回転駆動され、それにより、回転ブレード１７が水平回転する。

【0047】

縦型スピンドル１５及び回転ブレード１７は、半導体デバイスウェーハ３０に向かって水平方向に移動自在に設けられている。これにより、真空チャック１１に保持され水平回転する半導体デバイスウェーハ３０に対して、水平回転する回転ブレード１７を接近させ、回転ブレード１７の外周といし面１８を半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に押し付けることができる。そして、回転ブレード１７の外周といし面１８で半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４を高精度に研削して所望の平均深さＤ（図４参照）でトリミング面３６を形成することができる。

【0048】

なお、上記のように水平回転する半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に水平回転する回転ブレード１７の外周といし面１８を押し付けてトリミングを行うために、半導体デバイスウェーハ３０を保持する真空チャック１１が水平方向に移動可能であっても良い。

【0049】

また、回転ブレード１７または真空チャック１１は、上下方向に移動自在であっても良い。これにより、半導体デバイスウェーハ３０に対する回転ブレード１７の上下方向の位置を変えてトリミングを繰り返し実行することができる。そして、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に対して上下方向の所望の範囲についてトリミング面３６を形成することができる。

【0050】

また、縦型スピンドル１５は、回転ブレード１７の上方及び下方において軸受１９によって軸支されている。このように縦型スピンドル１５が上下の２箇所で軸支されていることにより、回転ブレード１７の回転振れが抑えられ、回転精度が向上し、精度の良い精密なトリミング加工が可能となる。

【0051】

軸受１９として、例えば、玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受等の一般的なメカニカルベアリングが採用されても良い。また、回転ブレード１７の上方及び下方に設けられる軸受１９の少なくとも一方は、軸受１９と縦型スピンドル１５との間に空気膜を形成し非接触で縦型スピンドル１５を軸支するエアベアリングでも良い。軸受１９としてエアベアリングが用いられることにより、回転ブレード１７は、低摩擦で高精度に保持され高速回転する。よって、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４を高精度にトリミング加工することができる。

【0052】

特に、回転ブレード１７の下方に設けられる軸受１９としてエアベアリングが採用されることにより、加工水の飛散による劣化が抑制され、軸受１９及び縦型スピンドル１５の高寿命化を図ることができる。

【0053】

超音波振動装置１６は、縦型スピンドル１５に超音波を印加する装置である。超音波振動装置１６によって縦型スピンドル１５に超音波が印加されることにより、回転ブレード１７に超音波が印加され、回転ブレード１７が回転半径方向に超音波振動する。これにより、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４を高速度且つ高精度にトリミングすることが可能となる。また、回転ブレード１７に超音波が印加されることにより、回転ブレード１７の摩耗が少なくなり、半導体デバイスウェーハ３０のトリミングされた外周端部３４近傍の崩れが抑えられる。

【0054】

エッジトリミング装置１０には、回転ブレード１７の先端形状を修正するブレード成形用といし４０が設けられている。ブレード成形用といし４０は、例えば、ダイヤモンドといしをビトリファイドボンドで固定したブレード成形用ダイヤモンドといしである。

【0055】

ブレード成形用といし４０は、傾き調整機構４１によって傾き調整自在に支持されている。具体的には、回転ブレード１７の先端に接触するブレード成形用といし４０のといし面は、略垂直な状態から傾斜した状態に調整可能である。即ち、ブレード成形用といし４０は、傾き調整機構４１に支持され、略水平方向に延在する傾き調整機構４１の支持軸４２を中心として回動自在である。

【0056】

ブレード成形用といし４０のといし面は、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４から離れた回転ブレード１７の先端、即ち回転ブレード１７の外周といし面１８、に接触する。これにより、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４をトリミングするエッジトリミング工程において、水平回転する回転ブレード１７の先端は、ブレード成形用といし４０のといし面に当接し、トリミングに適した形状に修正される。即ち、エッジトリミング工程において、水平回転する回転ブレード１７の先端は、ブレード成形用といし４０のといし面に接触して研削される。

【0057】

このような構成により、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４をトリミングする回転ブレード１７の先端形状は常に好適な状態に維持され、高精度且つ高効率なトリミング加工を連続して実行することができる。よって、高機能な最先端の半導体デバイスウェーハ３０について、高歩留まり製造が実現し生産性が向上する。

【0058】

図３は、エッジトリミング装置１０の概略構成を示す平面図である。
図３に示すように、エッジトリミング装置１０は、トリミングされた溝３５の形状を検出する観察手段としての撮像装置４５を備えている。撮像装置４５は、光を照射する光源４６と、光源４６からの光を受ける受光素子４７と、受光素子４７の光学データを解析する画像解析装置４８と、を有する。

【0059】

光源４６は、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４のトリミング状態を検出するための光を照射する。詳しくは、光源４６は、平行光源であって、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４近傍に平行光の一部が接するよう光を照射する。即ち、光源４６は、半導体デバイスウェーハ３０の側方から、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４の端部近傍に向かって略水平方向に平行光を発する。

【0060】

受光素子４７は、光源４６から発せられた光を受けるように、光源４６に対向するよう設けられている。よって、光源４６から発せられる平行光は、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４近傍を通過し、受光素子４７に受光される。

【0061】

受光素子４７は、画像解析装置４８に接続されている。画像解析装置４８は、受光素子４７で受信した光学データを解析し、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４の状態を画像データ４９（図４参照）として解析する。

【0062】

図４は、図３に示す撮像装置４５の画像データ４９を示す図である。
図４に示すように、撮像装置４５によって、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４の形状が正確に撮像される。そして、撮像装置４５で検出された半導体デバイスウェーハ３０の溝３５の形状に基づいて、ブレード成形用といし４０（図２参照）による回転ブレード１７（図２参照）の先端形状の修正が行われる。

【0063】

このような構成により、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４のトリミング状況が常に正確に把握される。よって、回転ブレード１７の先端形状が常に好適な状態になるよう、ブレード成形用といし４０で回転ブレード１７の先端形状を正確に修正することができる。

【0064】

例えば、撮像装置４５により、トリミング工程における半導体デバイスウェーハ３０の溝３５の平均深さＤ、即ちトリミング面３６の平均深さＤ、を連続して正確に検出することができる。これにより、製造装置１は、正確な平均深さＤの溝３５を形成することができる。

【0065】

また、撮像装置４５により、溝３５のトリミング面３６の傾き、即ち傾斜角度Ａ、を正確に検出することができる。これにより、トリミング面３６の傾斜角度Ａが、下限傾斜角度Ａ１よりも小さい場合または上限傾斜角度Ａ２よりも大きい場合には、回転ブレード１７の、先端形状、即ち外周といし面１８（図２参照）、の傾きを修正することができる。

【0066】

具体的には、図２を参照して、傾き調整機構４１でブレード成形用といし４０の支持角度を調整し、ブレード成形用といし４０で回転ブレード１７の先端形状をトリミングして好適な傾きに修正することができる。

【0067】

そして、図４を参照して、トリミング面３６の傾斜角度Ａを、下限傾斜角度Ａ１よりも大きく上限傾斜角度Ａ２よりも小さい好適な角度として、半導体デバイスウェーハ３０のトリミング工程を進めることができる。

【0068】

このように、撮像装置４５で検出されたトリミング面３６の形状情報に基づいて回転ブレード１７の先端形状を常に好適な傾斜角度Ａに維持して、高精度なトリミング加工を連続して効率良く行うことができる。そして、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に、好適な角度で傾斜するトリミング面３６を形成することができる。

【0069】

次に、図５から図７を参照して、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
図５は、半導体装置の製造方法を示す図であり、図５（ａ）は、チャッキング工程で半導体デバイスウェーハ３０が準備される状態、図５（ｂ）は、エッジトリミング工程でトリミングが行われている状態、図５（ｃ）は、エッジトリミング工程が完了した状態、図５（ｄ）は、薄層化工程で薄層化が行われた状態を示す図である。

【0070】

図５（ａ）を参照して、半導体デバイスウェーハ３０は、半導体デバイス層３１が形成されたシリコンウェーハであり、その大きさは、例えば、直径３００ｍｍ、厚さ７７５μｍである。

【0071】

チャッキング工程では、半導体デバイスウェーハ３０のデバイス面３２には、ＷＳＳの方式により、シリコーン系樹脂から形成される貼り合わせ樹脂層１２を介してシリコン系若しくはガラス系のサポートウェーハである支持基板１３が張り合わされる。貼り合わせ樹脂層１２の厚みは、例えば、４０μｍであり、支持基板１３の厚みは、例えば、７５０μｍである。

【0072】

次いで、図５（ｂ）に示すように、半導体デバイスウェーハ３０は、デバイス面３２を下にして、貼り合わせ樹脂層１２及び支持基板１３を介して真空チャック１１に保持される。

【0073】

そして、超音波トリミングテーブル２３（図１参照）において、エッジトリミング工程が実行される。エッジトリミング工程では、半導体デバイスウェーハ３０は真空チャック１１によって水平回転し、同じく水平回転する超音波が印加された回転ブレード１７の外周といし面１８が半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に押し当てられる。これにより、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４がトリミングされ溝３５が形成される。

【0074】

なお、回転ブレード１７によって、外周端部３４と共に貼り合わせ樹脂層１２の上部が研削されても良い。これにより、半導体デバイスウェーハ３０のチッピングを抑制する効果を高めることができる。

【0075】

ここで、回転ブレード１７は、例えば、直径１００ｍｍ、外周といし面１８は、例えば、厚さ０．１５ｍｍである。回転ブレード１７のダイヤモンドといしの粒度は、♯２４０から♯８０００が好ましく、更に好ましくは、♯１０００から♯３０００、最も好ましくは、♯２０００である。

【0076】

また、エッジトリミング工程における回転ブレード１７の回転数は、８０００から１２０００ｍｉｎ^－１が好ましく、半導体デバイスウェーハ３０の回転数は、２５０から３５０ｍｉｎ^－１が好ましく、縦型スピンドル１５の水平移動速度は、０．３から０．７ｍｍ／ｍｉｎが好ましい。

【0077】

例えば、回転ブレード１７の回転数を１００００ｍｉｎ^－１、半導体デバイスウェーハ３０の回転数を３００ｍｉｎ^－１、縦型スピンドル１５の水平移動速度を０．５ｍｍ／ｍｉｎとして３分間トリミングが行われ、外周端部３４から平均深さＤ（図４参照）が１．５ｍｍとなるまでトリミング面３６の加工が行われる。前記条件のトリミングにより表面粗さ１５から２０ｎｍ（Ｒａ）の半導体デバイスウェーハ３０が得られる。

【0078】

前述のとおり、エッジトリミング工程では、超音波を印加した縦型スピンドル１５により回転ブレード１７を水平回転させるので、従来技術のカップホイール型のダイヤモンド研削といし等によるトリミングに比べて、高速度且つ高精度なトリミングが行われる。また、水平回転する回転ブレード１７に超音波が印加されることにより、回転ブレード１７の摩耗が少なくなり、トリミングされた外周端部３４近傍の崩れを抑えることができる。

【0079】

ここで、超音波振動装置１６から縦型スピンドル１５に印加される超音波の周波数は、例えば、１６から１０００ｋＨｚである。これにより、半導体デバイスウェーハ３０に好適なトリミング性能が得られる。

【0080】

また、半導体デバイスウェーハ３０は、デバイス面３２を下にして真空チャック１１に保持された状態で、水平回転する超音波が印加された回転ブレード１７でトリミングされるので、デバイス面３２が汚染されない。これにより、精密洗浄が不要となり半導体装置の低コスト化が実現する。また、デバイス面３２の表面に形成された金属膜や絶縁膜等の各種被膜に影響されることなく半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４をトリミングすることができる。

【0081】

エッジトリミング工程により、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４には溝３５が形成され、溝３５の内部にトリミング面３６が形成される。具体的には、回転ブレード１７の外周といし面１８近傍は、半導体デバイスウェーハ３０よりも薄い。そのため、図５（ｃ）に示すように、トリミング面３６は外周端部３４から凹み、外周端部３４には半導体デバイスウェーハ３０の回転方向に延在する円周状の凹部である溝３５が形成される。

【0082】

エッジトリミング工程により半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に溝３５が形成されることにより、半導体デバイスウェーハ３０の裏面３３の汚染も少なくすることができる。よって、次の薄層化工程において、精密な薄層化加工が可能となる。

【0083】

エッジトリミング工程において、撮像装置４５（図３参照）によって、半導体デバイスウェーハ３０のトリミングされた溝３５の形状に対して平行光が投射され、平行光の影の形状が解析され、溝３５の形状が正確に検出される。これにより、半導体デバイスウェーハ３０のトリミングされた溝３５の形状を効率良く高精度に検出することができる。

【0084】

そして、トリミングされた溝３５の形状が撮像装置４５で検出されたら、その画像データ４９（図４参照）において溝３５の形状が規定値内となるよう、回転ブレード１７の先端形状がブレード成形用といし４０で修正される。これにより、連続した効率的なトリミング加工により、高精度で正確なトリミング形状が得られる。よって、高精度で安定した形状及び面性状の溝３５を高効率に加工することができる。

【0085】

エッジトリミング工程が実行された後、粗研削テーブル２５（図１参照）及び仕上げ研削テーブル２７（図１参照）において、順次、薄層化工程が実行される。薄層化工程では、図示しないカップといしによって、半導体デバイスウェーハ３０は、一主面である裏面３３が研削されて、図３（ｄ）に示すように、薄層化される。

【0086】

薄層化工程で用いられるカップといしは、例えば、粒度♯２４０から♯８０００のダイヤモンド砥粒を使用したカップホイール型といしである。粗研削では、カップといしの砥粒を大きく、回転数を低くし、仕上げ研削では、カップといしの砥粒を小さく、回転数を高くして研削が行われても良い。

【0087】

エッジトリミング工程の後に薄層化工程が実行されることにより、厚さばらつきのない薄層化が可能となり、高平坦に薄層化された半導体デバイスウェーハ３０が得られる。また、チャック機構として、貼り合わせ樹脂層１２を介した支持基板１３の貼り付けによって、デバイス面３２を保持する構成を利用することができるので、薄層化工程において、半導体デバイスウェーハ３０の厚さばらつきが生じない。また、支持基板１３によってデバイス面３２が保護されているため、デバイス面３２の汚染やごみ付着の問題がない。

【0088】

図６は、半導体デバイスウェーハ３０のトリミング面３６の近傍を示す図であり、図６（ａ）は、エッジトリミング工程が完了した状態、図６（ｂ）は、薄層化工程で薄層化が行われた状態を示す図である。

【0089】

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、外周端部３４に形成される溝３５のトリミング面３６は、上部の径が下部の径よりも小さい略円錐台状に形成されても良い。具体的には、デバイス面３２と傾斜したトリミング面３６とのなす角は、７０から９０度、好ましくは約８０度である。このように上部の径が小さくなるよう傾斜したトリミング面３６が形成されることにより、半導体デバイスウェーハ３０のチッピングを更に減らすことができる。

【0090】

前述のとおり、エッジトリミング工程においては、撮像装置４５（図３参照）で得られる溝３５形状の正確なデータに基づき、ブレード成形用といし４０（図２参照）の支持角度が調整され回転ブレード１７（図２参照）の先端形状が修正される。これにより、回転ブレード１７の先端形状が常に好適な傾斜状態に維持され、高精度なトリミング加工が連続して効率良く行われる。つまり、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に、好適な角度で傾斜するトリミング面３６が形成される。

【0091】

図７は、半導体装置の製造方法の他の例を示す図であり、図７（ａ）は、チャッキング工程で半導体デバイスウェーハ３０が準備される状態、図７（ｂ）は、エッジトリミング工程でトリミングが行われている状態、図７（ｃ）は、エッジトリミング工程が完了した状態、図７（ｄ）は、薄層化工程で薄層化が行われた状態を示す図である。なお、既に説明した実施形態と同一若しくは同様の作用、効果を奏する構成要素については、同一の符号を付している。

【0092】

図７（ａ）を参照して、チャッキング工程では、半導体デバイスウェーハ３０のデバイス面３２は、ＢＧテープである保護テープ１４が貼り付けられる。保護テープ１４としては、例えば、リンテック株式会社製のＵＶテープＥ８１８０、厚さ１８０μｍが使用される。

【0093】

そして、図７（ｂ）に示すように、半導体デバイスウェーハ３０は、デバイス面３２を下にして、保護テープ１４を介して真空チャック１１に保持される。
次いで、エッジトリミング工程では、半導体デバイスウェーハ３０は、超音波が印加され水平回転する回転ブレード１７によってトリミングされ、外周端部３４には、図７（ｃ）に示すように、トリミング面３６を有する溝３５が形成される。

【0094】

エッジトリミング工程が実行された後には、裏面３３を研削する薄層化工程が実行され、図７（ｄ）に示すように、高平坦に薄層化された厚さばらつきの少ない半導体デバイスウェーハ３０が得られる。

【0095】

以上説明の如く、本実施形態に係る製造方法によれば、チャッキング工程が実行された後に、半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４に溝３５を形成するエッジトリミング工程が行われる。そして、エッジトリミング工程の後に、半導体デバイスウェーハ３０を薄層化する薄層化工程が実行される。

【0096】

このような工程により、半導体デバイスウェーハ３０のデバイス面３２の表面に形成された金属膜や絶縁膜等の各種被膜に影響されることなく半導体デバイスウェーハ３０の外周端部３４をトリミングすることができる。エッジトリミング工程では、回転ブレード１７は、超音波を印加した縦型スピンドル１５によって水平回転するので、高速度且つ高精度なトリミングが可能である。

【0097】

そして、エッジトリミング工程において、水平回転している回転ブレード１７の先端形状は、ブレード成形用といし４０で好適な形状に修正される。これにより、半導体デバイスウェーハ３０には安定したトリミング形状とトリム面性状が得られ、高機能な半導体デバイスウェーハ３０を高歩留まりで加工することができる。即ち、従来技術では得られない優れた生産性が得られる。例えば、厚さ２０μｍ以下の極薄化された半導体デバイスウェーハ３０を高歩留まりに量産することができる。

【0098】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。

【符号の説明】

【0099】

１ 製造装置
１０ エッジトリミング装置
１１ 真空チャック
１２ 貼り合わせ樹脂層
１３ 支持基板
１４ 保護テープ
１５ 縦型スピンドル
１６ 超音波振動装置
１７ 回転ブレード
１８ 外周といし面
１９ 軸受
２０ ９０度割り出しテーブル
２１ 搬送ロボット
２２ スタンバイテーブル
２３ 超音波トリミングテーブル
２５ 粗研削テーブル
２６ 粗研削ヘッド
２７ 仕上げ研削テーブル
２８ 仕上げ研削ヘッド
２９ 洗浄ユニット
３０ 半導体デバイスウェーハ
３１ 半導体デバイス層
３２ デバイス面
３３ 裏面
３４ 外周端部
３５ 溝
３６ トリミング面
４０ ブレード成形用といし
４１ 傾き調整機構
４２ 支持軸
４５ 撮像装置
４６ 光源
４７ 受光素子
４８ 画像解析装置
４９ 画像データ
Ａ 傾斜角度
Ａ１ 下限傾斜角度
Ａ２ 下限傾斜角度
Ｄ 平均深さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】