JP2014027007A

JP2014027007A - ウエーハの加工方法及び環状凸部除去装置

Info

Publication number: JP2014027007A
Application number: JP2012163765A
Authority: JP
Inventors: Shigeya Kurimura; 茂也栗村; Tomoaki Sugiyama; 智瑛杉山
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-02-06

Abstract

【課題】環状凸部除去時に環状凸部を破損させる恐れを低減可能な環状凸部除去装置を提供する。
【解決手段】円形凹部と環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハ１１と、裏面に貼着された粘着テープ５８と、環状フレーム５６とから構成されるウエーハユニットから環状凸部を除去する装置であって、凹部より僅かに小さい直径の保持面を有し吸引保持するチャックテーブルと、環状フレーム５６を固定するフレーム固定手段と、チャックテーブルとフレーム固定手段とを鉛直方向に相対移動させる相対移動手段と、環状に配設された複数の爪と、複数の爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動させる第１爪移動手段と、複数の爪をチャックテーブルに接近及び離反する方向へ移動させる第２爪移動手段と、粘着テープ５８の少なくとも環状凸部が貼着された領域を常温から温度差を生じた温度に加熱又は冷却する温度差生成手段と、を具備した。
【選択図】図９

Description

本発明は、裏面に円形凹部及び円形凹部を囲繞する環状凸部が形成されたウエーハから環状凸部を除去するウエーハの加工方法及び環状凸部除去装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円盤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ストリートとよばれる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、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削して所定の厚みに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。

このように薄く形成されたウエーハは紙のように腰がなくなり取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に補強用の環状凸部を形成する研削方法が、例えば特開２００７−１７３４８７号公報で提案されている。

このように裏面の外周に環状凸部が形成されたウエーハをストリート（分割予定ライン）に沿って分割するには、まず、ウエーハの裏面に粘着テープを貼着し、該粘着テープの外周部に環状フレームに装着してウエーハユニットを形成する。そして、ウエーハユニットの環状凸部を除去した後、ウエーハの表面側から切削ブレードで切削する方法が提案されている（特開２００７−１９３７９号公報参照）。

特開２００７−１７３７９号公報では、環状凸部を除去する方法として、研削によって環状凸部を除去する方法と、切削ブレードで円形凹部と環状凸部との界面を円形に切削した後、環状凸部を除去する方法が開示されている。

特開２００７−１７３４８７号公報特開２００７−１９３７９号公報

ところが、ウエーハユニットを構成する粘着テープが一般テープ（感圧式テープ）の場合、環状凸部除去時に環状凸部を破損してしまう恐れがある。また、紫外線硬化型テープの場合も、紫外線照射量が適切でない場合や粘着テープとウエーハ間に空気が残存している場合等では、十分に粘着力が低下せず、環状凸部除去時に環状凸部を破損させてしまう恐れがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環状凸部除去時に環状凸部を破損させる恐れを低減可能なウエーハの加工方法及び環状凸部除去装置を提供することである。

請求項１記載の発明によると、裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有するウエーハから該環状凸部を除去するウエーハの加工方法であって、該ウエーハの裏面に粘着テープを貼着し、該粘着テープの外周部を環状フレームに装着してウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、該円形凹部と該環状凸部との境界に分断溝を形成する分断溝形成ステップと、該円形凹部より僅かに小さい保持面を有するチャックテーブルに該粘着テープを介してウエーハの該円形凹部を載置する載置ステップと、該チャックテーブルで該円形凹部を吸引保持するとともに該チャックテーブルの外周に配設されたフレーム固定手段で該環状フレームを固定する保持ステップと、該フレーム固定手段と該チャックテーブルとを鉛直方向に相対移動させて該チャックテーブルを該フレーム固定手段に対して突出させる突出ステップと、複数の爪をウエーハの外周側から該環状凸部と該粘着テープとの境界部に位置づけた後、該爪をウエーハ中心方向に移動させて該環状凸部と該粘着テープの境界部に侵入させる侵入ステップと、該複数の爪をウエーハから離反する方向へ移動させて該環状凸部を該ウエーハユニットから除去する除去ステップと、を備え、少なくとも該侵入ステップを実施する前に、該粘着テープの少なくとも該環状凸部が貼着された領域を常温から温度差を生じた温度に加熱又は冷却する温度差生成ステップを更に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。

請求項２記載の発明によると、裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、該円形凹部と該環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、該粘着テープの外周部分が装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、該円形凹部より僅かに小さい直径の保持面を有し該円形凹部を吸引保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルの外周側に配設され該環状フレームを固定するフレーム固定手段と、該チャックテーブルと該フレーム固定手段とを鉛直方向に相対移動させる相対移動手段と、環状に配設された複数の爪と、該複数の爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で半径方向に同時に移動させる第１爪移動手段と、該複数の爪を該チャックテーブルに接近及び離反する方向へ移動させる第２爪移動手段と、該粘着テープの少なくとも該環状凸部が貼着された領域を常温から温度差を生じた温度に加熱又は冷却する温度差生成手段と、を具備したことを特徴とする環状凸部除去装置が提供される。

粘着テープは冷却されることで糊層が硬化するため、粘着力が低下する。反対に、粘着テープは加熱されることで糊層が軟化するため、粘着力が低下する。よって、本発明によると、常温から温度差を生じた温度に粘着テープを加熱又は冷却することで、環状凸部除去時に環状凸部を破損させる恐れを低減することができる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。半導体ウエーハの裏面側斜視図である。環状凸部除去装置の外観斜視図である。環状凸部除去装置の斜視図である。図５（Ａ）は爪アセンブリの側面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の底面図である。ウエーハユニット形成ステップの説明図である。ウエーハユニットの斜視図である。分断溝形成ステップの説明図である。粘着力低下ステップの説明図である。チャックテーブル及びチャックテーブルの周りに配設された垂直移動部を示す図である。載置ステップの説明図である。中心合わせステップの説明図である。保持ステップの説明図である。突出ステップの説明図である。侵入ステップの説明図である。除去ステップの説明図である。環状凸部廃棄ステップの説明図である。エアブローステップの説明図である。ウエーハ分割ステップを示す切削装置の要部斜視図である。

以下、本発明実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１はシリコンから形成された半導体ウエーハ１１の表面側斜視図である。半導体ウエーハ１１の表面１１ａには複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａは、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

図２は半導体ウエーハ１１の裏面側斜視図を示している。半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂには、デバイス領域１７に対応する裏面１１ｂが研削されて厚さが約５０μｍの円形凹部２３が形成されており、円形凹部２３の外周側は研削されずに残存されて外周余剰領域１９を含む環状凸部２５が形成されている。環状凸部２５は補強部として作用し、例えばその厚さは７００μｍである。

図３を参照すると、環状凸部除去装置２の外観斜視図が示されている。環状凸部除去装置２のハウジング４には取っ手８を有するカセット投入口６と、操作及び表示画面としてのタッチパネル１０が配設されている。

図４を参照すると、環状凸部除去装置２の機構部の斜視図が示されている。１２は紫外線照射ユニット（ＵＶ照射ユニット）であり、その上面はウエーハを収納したカセットを載置するためのカセット載置台１４として機能する。紫外線照射ユニット１２とカセット載置台１４は図示されないエレベータ機構によって昇降可能となっている。

１６はカセット載置台１４上に載置された図示しないカセットから後で説明するウエーハユニットを取り出してチャックテーブル２６まで搬送するとともに、加工の終了したウエーハユニットをカセット中に収容するプッシュプルであり、Ｚ軸方向に移動するＬ形状部材１８に装着されている。

Ｌ形状部材１８は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＺ軸移動機構２０を介してＹ軸移動部材２２に取り付けられている。Ｙ軸移動部材２２は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＹ軸移動機構２４によりＹ軸方向に移動される。

チャックテーブル２６の周りには垂直方向（Ｚ軸方向）に移動する垂直移動部２７が配設されている。垂直移動部２７は電磁石３０とプレート部材３１が交互に配置されて構成されており、図１０に示すようにプレート部材３１は相対移動手段としてのエアシリンダ８０のピストンロッド８２に連結されている。

エアシリンダ８０を作動することにより、垂直移動部２７は図１０に示した上昇位置と垂直移動部２７がチャックテーブル２６の保持面２６ａに対して引き落とされた引き落とし位置との間で移動される。

チャックテーブル２６の保持面２６ａはウエーハ１１の円形凹部２３の直径よりも１〜３ｍｍ小さい直径を有しており、ウエーハ１１の円形凹部２３のみを粘着テープ５８を介してチャックテーブル２６で吸引保持できるようになっている。

図４を再び参照すると、垂直移動部２７を挟むようにプッシュプル１６によりカセット中から引き出されたウエーハユニットをセンタリングする一対のセンタリングガイド２８が配設されている。センタリングガイド２８を互いに近づく方向に移動することにより、チャックテーブル２６上でのウエーハユニットの予備的センタリングが実施される。

３２は爪アセンブリであり、図５にその詳細を示すようにＺ軸方向に移動するＺ軸移動部材３４と、Ｚ軸移動部材３４の先端に固定された矩形部材３６と、矩形部材３６から互いに９０度離間して四方向に伸長する４本の案内部材３８とを含んでいる。

各案内部材３８にはボールねじ４０が取り付けられており、ボールねじ４０の一端は矩形部材３６中に収容されたパルスモータにそれぞれ連結されている。ボールねじ４０とパルスモータとにより第１爪移動手段４２が構成される。

各ボールねじ４０には水平移動部材４４中に収容されたナットが螺合しており、第１爪移動手段４２のパルスモータを駆動すると、各ボールねじ４０が回転されて水平移動部材４４が待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動される。

各水平移動部材４４には爪４６が取り付けられている。図５（Ｂ）に示すように、４個の爪４６が作動位置に移動されると、リング４７が形成される。各水平移動部材４４には爪４６に向かってエアを噴出するエア噴出口４８が形成されている。

再び図４を参照すると、Ｚ軸移動部材３４はボールねじ及びパルスモータから構成されるＺ軸移動機構（第２爪移動手段）５２を介してＹ軸移動部材５０に取り付けられている。

Ｙ軸移動部材５０は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＹ軸移動機構５４によりＹ軸方向に移動される。チャックテーブル２６に隣接して、ウエーハユニットから除去された環状凸部を回収する環状凸部回収ケース５５が配設されている。

次に、図６乃至図１９を参照して、本発明実施形態に係るウエーハの加工方法について詳細に説明する。まず、ウエーハユニット形成ステップを実施する。即ち、図６に示すように、裏面中央に形成された円形凹部２３と円形凹部２３を囲繞する環状凸部２５を備えるウエーハ１１の裏面に紫外線硬化型粘着テープ５８を貼着するとともに、紫外線硬化型粘着テープ５８の外周部を環状フレーム５６の開口５６ａを塞ぐように環状フレーム５６に貼着する。

実際には、テーブル等の上に置かれた紫外線硬化型粘着テープ５８上に、矢印Ａで示すようにウエーハ１１の裏面及び環状フレーム５６を貼着し、図７に示すようなウエーハユニット５９を形成する。

次いで、切削ブレード又はレーザ光を用いて、ウエーハ１１の円形凹部２３と環状凸部２５との境界部分に分断溝を形成する。例えば、図８に示すように、段差６１を有する切削装置のチャックテーブル６０で粘着テープ５８を介してウエーハ１１の円形凹部２３を吸引保持し、クランプ６２で環状フレーム５６を固定する。

切削ユニット６４のスピンドルハウジング６６中に回転可能に収容されたスピンドル６８の先端には切削ブレード７０が装着されている。切削ブレード７０を高速回転させながらウエーハへ所定深さにまで切り込ませつつチャックテーブル６０を低速で回転させて、ウエーハ１１の表面１１ａ側から円形凹部２３と環状凸部２５との境界部分を円形に切削して円形の分断溝を形成する。この円形の分断溝が形成された状態で、ウエーハ１１の円形凹部２３と環状凸部２５は粘着テープ５８に貼着されたままである。

この分断溝形成ステップは、切削ブレード７０によるサークルカットに限定されるものではなく、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザビームによるアブレーション加工で分断溝形成ステップを実施するようにしてもよい。

分断溝形成ステップ終了後、粘着力低下ステップを実施する。この粘着力低下ステップでは、図９に示すように、ＵＶ照射ユニット１２中にウエーハユニット５９を挿入し、環状凸部２５に対応した円形開口７８を有するマスク７４を使用して、紫外線ランプ７２を点灯して円形開口７８を介して紫外線を環状凸部２５が貼着された紫外線硬化型粘着テープ５８に照射し、粘着テープ５８の環状凸部２５に対応する領域を硬化させてその粘着力を低下させる。

更に、この粘着力低下ステップでは、環状エア噴出口７５から冷却エアを噴出して、円形開口７８を介して冷却エアを環状凸部２５が貼着された紫外線硬化型粘着テープ５８に吹き付け、紫外線硬化型粘着テープ５８の糊層を硬化して、その粘着力を低下させる。

代替実施形態として、環状エア噴出口７５から加熱エアを噴出し、紫外線硬化型粘着テープ５８の糊層を軟化させてその粘着力を低下させるようにしてもよい。即ち、ここでは、紫外線照射ユニット１２が温度差生成手段を兼用し、紫外線硬化型粘着テープ５８の少なくとも環状凸部２５が貼着された領域を常温から温度差を生じた温度に冷却又は加熱する温度差生成ステップを粘着力低下ステップと同時に実施する。常温とは２０℃±１５℃（ＪＩＳ規格ＪＩＳＺ８７０３）であり、常温から温度差を生じた温度とは、例えば−１０℃〜−３０℃又は５０℃〜８０℃が好ましい。

粘着力低下ステップ終了後、図１１に示すようにウエーハ１１の円形凹部２３より僅かに小さい（１〜３ｍｍ小さい）保持面２６ａを有するチャックテーブル２６上にウエーハユニット５９を載置する。この時、フレーム固定手段としての電磁石３０は非励磁（オフ）のままである。

この載置ステップを実施したとき、粘着テープ５８へのウエーハの貼り位置ばらつきにより、ウエーハ１１の中心と環状フレーム５６の中心位置が一致していない場合がある。そこで、ウエーハ１１の中心とチャックテーブル２６の中心とを位置合わせする中心合わせステップを実施する。

即ち、図１２（Ａ）に示す爪アセンブリ３２を矢印Ａ方向に下降して、図１２（Ｂ）に示す複数の爪４６をチャックテーブル２６上に載置されたウエーハ１１の環状凸部２５の高さにウエーハ１１の外周側から位置付け、複数の爪４６を矢印Ｂに示すように同一速度でウエーハ中心方向に移動させることでウエーハ１１の環状凸部２５を押動してウエーハ１１の中心とチャックテーブル２６の中心とを位置合わせする。

この位置合わせステップが終了すると、図１３に示すように、ウエーハ１１の円形凹部２３がチャックテーブル２６の保持面２６ａに嵌合するため、チャックテーブル２６でウエーハ１１の円形凹部２３を吸引保持するとともに、チャックテーブル２６の外周に配設されたフレーム固定手段としての電磁石３０を励磁（オン）して、電磁石３０で環状フレーム５６を固定する保持ステップを実施する。

次いで、フレーム固定手段とチャックテーブル２６を鉛直方向に相対移動させて、チャックテーブル２４をフレーム固定手段に対して突出させる突出ステップを実施する。

即ち、図１４に示すように、フレーム固定手段としての電磁石３０を矢印Ａ方向に引き落として、チャックテーブル２６の保持面２６ａをフレーム固定手段としての電磁石３０から突出させる。これにより、電磁石３０で固定されている環状フレーム５６も引き下げられるため、ウエーハ１１の裏面に貼着されている粘着テープ５８は半径方向に僅かに伸長する。

尚、フレーム固定手段は電磁石３０に限定されるものではなく、例えば図８に示すような切削装置に使用されるクランプ６２でもよい。また、固定手段３０を移動させずに、チャックテーブル２６を昇降させる構成でもよい。

次いで、図１５に示すように、複数の爪４６をウエーハ１１の外周側から環状凸部２５と粘着テープ５８の界面高さに位置付けた後、爪４６を矢印Ｂに示すようにウエーハ中心方向に移動させて環状凸部２５と粘着テープ５８の界面に侵入させる。

図１４で粘着テープ５８が半径方向に伸長されるため、爪４６が環状凸部２５と粘着テープ５８の界面に侵入し易い上、ウエーハ１１の円形凹部２３はチャックテーブル２６で吸引保持されているため破損することがない。

このように爪４６を環状凸部２５と粘着テープ５８の界面に侵入させた後、図１６に示すように、水平移動部材４４に設けたエア噴出口４８から熱風又は冷却風を噴出して、環状凸部２５が貼着された部分の粘着力を低減し、複数の爪４６を矢印Ｂ方向に互いに接近させてから、矢印Ｃ方向に爪４６を引き上げて環状凸部２５をウエーハユニット５９から除去する。

この場合は、複数の爪４６が温度差生成手段として作用する。熱風又は冷却風を噴出するのは、爪４６を環状凸部２５と粘着テープ５８の界面に侵入させる前又は侵入中の何れかが好ましい。

このように環状凸部２５をウエーハユニット５９から除去した後は、図１７に示すように爪アセンブリ３２を矢印Ｄ方向に移動して環状凸部２５を環状凸部収容ケース５５上に位置づけた後、爪４６を矢印Ｅ方向に移動して環状凸部２５を環状凸部収容ケース５５内に廃棄する。環状凸部廃棄ステップを実施した後、図１８に示すようにエア噴出口４８から爪４６の保持面に対してエアを噴出して爪４６を清掃するのが好ましい。

次いで、環状凸部２５が除去されたウエーハ１１を切削ブレードで切削して個々のデバイスへと分割する。即ち、図１９に示すように、環状凸部２５が除去されたウエーハ１１を切削装置のチャックテーブル６０Ａで吸引保持し、チャックテーブル６０Ａを矢印Ｘ１方向に加工送りしながら切削ブレード７０Ａを高速回転させてウエーハ１１に切り込ませることにより、ウエーハ１１を個々のデバイス１５に分割する。

２環状凸部除去装置
１１半導体ウエーハ
１２ＵＶ照射ユニット
１３ストリート（分割予定ライン）
１５デバイス
２３円形凹部
２５環状凸部
２６チャックテーブル
３０電磁石
３２爪アセンブリ
４２第１爪移動手段
５２第２爪移動手段
５６環状フレーム
５８ＵＶ硬化型粘着テープ
５９ウエーハユニット
７０，７０Ａ切削ブレード
７５環状エア噴出口

Claims

裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有するウエーハから該環状凸部を除去するウエーハの加工方法であって、
該ウエーハの裏面に粘着テープを貼着し、該粘着テープの外周部を環状フレームに装着してウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、
該円形凹部と該環状凸部との境界に分断溝を形成する分断溝形成ステップと、
該円形凹部より僅かに小さい保持面を有するチャックテーブルに該粘着テープを介してウエーハの該円形凹部を載置する載置ステップと、
該チャックテーブルで該円形凹部を吸引保持するとともに該チャックテーブルの外周に配設されたフレーム固定手段で該環状フレームを固定する保持ステップと、
該フレーム固定手段と該チャックテーブルとを鉛直方向に相対移動させて該チャックテーブルを該フレーム固定手段に対して突出させる突出ステップと、
複数の爪をウエーハの外周側から該環状凸部と該粘着テープとの境界部に位置づけた後、該爪をウエーハ中心方向に移動させて該環状凸部と該粘着テープの境界部に侵入させる侵入ステップと、
該複数の爪をウエーハから離反する方向へ移動させて該環状凸部を該ウエーハユニットから除去する除去ステップと、を備え、
少なくとも該侵入ステップを実施する前に、該粘着テープの少なくとも該環状凸部が貼着された領域を常温から温度差を生じた温度に加熱又は冷却する温度差生成ステップを更に含むことを特徴とするウエーハの加工方法。
裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、該円形凹部と該環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、該粘着テープの外周部分が装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、
該円形凹部より僅かに小さい直径の保持面を有し該円形凹部を吸引保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルの外周側に配設され該環状フレームを固定するフレーム固定手段と、
該チャックテーブルと該フレーム固定手段とを鉛直方向に相対移動させる相対移動手段と、
環状に配設された複数の爪と、
該複数の爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で半径方向に同時に移動させる第１爪移動手段と、
該複数の爪を該チャックテーブルに接近及び離反する方向へ移動させる第２爪移動手段と、
該粘着テープの少なくとも該環状凸部が貼着された領域を常温から温度差を生じた温度に加熱又は冷却する温度差生成手段と、
を具備したことを特徴とする環状凸部除去装置。