JP2019220550A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウエーハの裏面を加工する際に、デバイスの生産性や品質を低下させることのないウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハ１０の裏面を加工するウエーハの加工方法であって、平坦に形成された支持テーブル４０の上面にウエーハの形状と同等以上の大きさのポリオレフィン系シート２０、又はポリエステル系シートのいずれかを敷設し、シートの上面にウエーハの表面を位置付けて配設するウエーハ配設工程と、シートを介して支持テーブルに配設されたウエーハを密閉環境内で減圧してシートを加熱しウエーハを押圧してシートにウエーハを圧着すると共に、ウエーハの外周にウエーハを囲繞する盛り上がり部を形成するシート熱圧着工程と、ウエーハの裏面に加工を施す裏面加工工程と、ウエーハをシートから剥離する剥離工程と、から少なくとも構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、ウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
研削装置は、ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハの上面を研削する研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、研削砥石を研削送りする送り手段と、から少なくとも構成されていて、ウエーハを所望の厚みに研削することができる（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００５−２４６４９１号公報
研削装置によってウエーハの裏面を研削する際、チャックテーブルの保持面とウエーハの表面との接触によってウエーハの表面に形成された複数のデバイスに傷が付かないように、ウエーハの表面側に粘着層を有する保護テープを貼着する場合がある。しかし、保護テープをウエーハの表面に配設してチャックテーブルに載置して研削装置により研削すると、研削送り方向（上下方向）、及び水平方向に強い負荷が掛かり、ウエーハの表面に配設された保護テープに対してウエーハがずれて、ウエーハが損傷するという問題がある。
特に、ウエーハの表面に形成されるデバイスにバンプと称する突起電極が複数形成されている場合、ウエーハの表面と保護テープとの間における接触面積が比較的小さくなり、ウエーハが保護テープに安定的に支持されず、上記した問題が生じやすい。
さらに、研削が終了してウエーハの表面から保護テープを剥離する際に、保護テープを貼着する際に使用された糊剤、ワックス等が該バンプに付着して残存し、デバイスの品質を低下させるという問題もあり、これらの糊剤、ワックス等を除去する工程を追加することで、生産性も低下することになる。なお、保護テープに替えてウエーハの表面に液状樹脂を塗布し、樹脂層を形成してウエーハの表面を保護することも提案されているが、ウエーハの表面から液状樹脂を完全に除去する手間がかかり、やはり、デバイスの品質や、生産性に問題が生じる。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハの裏面を加工する際に、デバイスの生産性や品質を低下させることのないウエーハの加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法であって、上面が平坦に形成された支持テーブルの該上面にウエーハの形状と同等以上の大きさのポリオレフィン系シート、又はポリエステル系シートのいずれかを敷設し、該シートの上面にウエーハの表面を位置付けて配設するウエーハ配設工程と、該シートを介して該支持テーブルに配設されたウエーハを密閉環境内で減圧して該シートを加熱しウエーハを押圧して該シートにウエーハを圧着すると共に、該ウエーハの外周に該ウエーハを囲繞する盛り上がり部を形成するシート熱圧着工程と、ウエーハの裏面に加工を施す裏面加工工程と、ウエーハを該シートから剥離する剥離工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法が提供される。
好ましくは、該支持テーブルは加熱手段を含み、該シート熱圧着工程において、該支持テーブルが該加熱手段で加熱される。また、該支持テーブルの上面はフッ素樹脂で被覆されていることが好ましい。該裏面加工工程においては、ウエーハの裏面を研削する研削加工を実施することができる。
該シートとしてポリオレフィン系のシートが選択された場合の該シート熱圧着工程における該シートの加熱温度は、該シートがポリエチレンシートで構成される場合は１２０〜１４０℃であり、該シートがポリプロピレンシートで構成される場合は１６０〜１８０℃であり、該シートがポリスチレンシートで構成される場合は２２０〜２４０℃であることが好ましい。
該ポリエステル系のシートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、のいずれかで構成されてもよい。該シートとしてポリエステル系のシートが選択された場合の該シート熱圧着工程における該シートの加熱温度は、該シートがポリエチレンテレフタレートシートで構成される場合は２５０〜２７０℃であり、該シートがポリエチレンナフタレートシートで構成される場合は１６０〜１８０℃であることが好ましい。
本発明のウエーハの加工方法は、上面が平坦に形成された支持テーブルの該上面にウエーハの形状と同等以上の大きさのポリオレフィン系シート、又はポリエステル系シートのいずれかを敷設し、該シートの上面にウエーハの表面を位置付けて配設するウエーハ配設工程と、該シートを介して該支持テーブルに配設されたウエーハを密閉環境内で減圧して該シートを加熱しウエーハを押圧して該シートにウエーハを圧着すると共に、該ウエーハの外周に該ウエーハを囲繞する盛り上がり部を形成するシート熱圧着工程と、ウエーハの裏面に加工を施す裏面加工工程と、ウエーハを該シートから剥離する剥離工程と、から少なくとも構成されることから、ウエーハがシートによって十分な支持力で支持され、ウエーハの裏面に加工が施されても、ウエーハが破損することがない。また、デバイスの表面にバンプが複数形成されている場合であっても、該バンプがシートに埋設されて確実に支持され、裏面加工工程時の応力が分散されて、ウエーハが破損するという問題が解消する。
さらに、本発明の加工方法によれば、ウエーハを該シートに熱圧着することで一体化するため、裏面加工工程が終了した後、ウエーハの裏面から該シートを剥離しても、糊剤、ワックス、液状樹脂等がバンプに残存するという問題が生じ得ず、デバイスの品質を低下させるという問題が解消される。
本実施形態において実施されるウエーハ配設工程の実施態様を説明するための斜視図である。 本実施形態において実施されるシート熱圧着工程の実施態様を説明するための側面図である。 図２に示すシート熱圧着工程により得られた一体化ユニットの側面図、及び一部拡大断面図である。 本実施形態における裏面加工工程の実施態様を説明するための斜視図である。 本実施形態における剥離工程を説明するための斜視図である。 （ａ）シート熱圧着工程の別の実施形態を示す斜視図、及び（ｂ）一部拡大断面図である。
以下、本発明に基づき構成されたウエーハの裏面を加工する加工方法の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態のウエーハの加工方法を実施するに際し、まず、図１（ａ）に示すように、被加工物としてのウエーハ１０、及びシート２０を用意する。ウエーハ１０の表面１０ａには、複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され形成されている。シート２０は、少なくともウエーハ１０の形状と同等以上の大きさに設定されており、ポリオレフィン系シート、又はポリエステル系シートによって構成される。本実施形態では、シート２０としてポリオレフィン系のポリエチレン（ＰＥ）シートを選択している。
（ウエーハ配設工程）
ウエーハ１０、及びシート２０を用意したならば、図１（ａ）に示すように、ウエーハ１０の裏面１０ｂを上方に、すなわち、表面１０ａを下方に向け、支持テーブル４０の上面に敷設されるシート２０の上面２０ａに配設する（図１（ｂ）を参照。）。支持テーブル４０は、基台５０上に配設されており、支持テーブル４０の上面は平坦に形成され、フッ素樹脂で被覆されている。
（シート熱圧着工程）
上記したウエーハ配設工程が実施されたならば、図２に示すシート熱圧着工程を実施する。シート熱圧着工程は、シート２０に配設されたウエーハ１０を密閉環境内で減圧してシート２０を加熱すると共にウエーハ１０を押圧して、ウエーハ１０とシート２０とを熱圧着する工程である。なお、支持テーブル４０の内部には、加熱手段として、電気ヒータ４２、及び図示しない温度センサーが内蔵される。電気ヒータ４２及び該温度センサーは、図示しない制御装置、及び電源に接続され、支持テーブル４０を所望の温度に調整することが可能になっている。以下に具体的に説明する。
シート熱圧着工程を実施するためには、図２（ａ）に示す熱圧着装置６０を利用する。熱圧着装置６０は、支持テーブル４０を含む密閉環境を形成するための密閉カバー部材６２を備える。なお、図２は、熱圧着装置６０の側面図であるが、内部の構成を説明する都合上、密閉カバー部材６２のみ断面を示している。密閉カバー部材６２は、基台５０の上面全体を覆う箱型部材であり、上壁６２ａ、及び上壁６２ａの外周端部から垂下される側壁６２ｂから構成され、下方側は開放されている。上壁６２ａの中央には、押圧部材６４の支持軸６４ａが貫通し、上下方向に進退させるための開口６２ｃが形成されている。また、支持軸６４ａを上下に進退させつつ、密閉カバー部材６２の内部空間Ｓを外部と遮断して密閉環境とすべく、支持軸６４ａの外周を支持する開口部６２ｃにシール構造６２ｄが形成される。支持軸６４ａの下端には、押圧プレート６４ｂが配設されている。押圧プレート６４ｂは、少なくともウエーハ１０よりも大径であり、好ましくは支持テーブル４０よりもやや大きい寸法に設定された円盤形状である。密閉カバー部材６２の側壁６２ｂの下端面には、全周にわたって弾性シール部材６２ｅが配設されている。また、図示は省略するが、押圧部材６４の上方には、押圧部材６４を上下方向に進退させるための駆動手段が配設される。
支持テーブル４０上に、シート２０を介してウエーハ１０を載置したならば、図２（ａ）に示すように基台５０上に位置付けられた密閉カバー部材６２を下降させて、基台５０上に載置する。このとき、押圧プレート６４ｂは、図２（ｂ）に示すように、ウエーハ１０の上面に接触しない上方位置に引き上げられている。密閉カバー部材６２が基台５０上に載置されると、側壁６２ｂの下端面に配設された弾性シール部材６２ｅが基台５０の上面に密着する。基台５０における支持テーブル４０の近傍位置には、吸引孔５２が配設されており、吸引孔５２を介して、密閉カバー部材６２によって形成される内部空間Ｓに図示しない吸引手段が接続される。
図２（ｂ）に示すように、密閉カバー部材６２を基台５０上に載置し、密閉カバー部材６２の内部空間Ｓが密閉環境とされたならば、該吸引手段を作動して、吸引孔５２を介して内部空間Ｓの空気を吸引し、ウエーハ１０を含む領域を真空に近い状態まで減圧する。これと同時に、電気ヒータ４２を作動させて、ウエーハ１０を支持しているシート２０を加熱する。支持テーブル４０の電気ヒータ４２を作動させ、図示しない温度センサーによって支持テーブル４０の温度を制御することにより、シート２０を構成するポリエチレンシートが融点近傍の温度（１２０〜１４０℃）になるように加熱する。さらに、シート２０を加熱すると同時に、図２（ｃ）に示すように、押圧プレート６４ｂを下降させてウエーハ１０の上面全体を均等な力で押圧する。ウエーハ１０を収容している内部空間Ｓは真空に近い状態まで減圧されて、ウエーハ１０とシート２０との間に残存する空気は吸引されて除去される。そして、シート２０は、上記した温度に加熱されることにより軟化して粘着性が増し、シート２０とウエーハ１０とが熱圧着されて一体化ユニットＷを形成する。以上により、シート熱圧着工程が完了する。このようにしてシート熱圧着工程が完了したならば、図示しない吸引手段、及び電気ヒータ４２を停止し、押圧プレート６４ｂを上昇させると共に、密閉カバー部材６２を上方に引き上げる。シート２０の温度が常温近傍まで低下したならば、支持テーブル４０から一体化ユニットＷを搬出することができる。本実施形態では、支持テーブル４０の上面にフッ素樹脂が被覆されていることから、加熱されることにより粘着性が増したシート２０であったとしても、支持テーブル４０から容易に剥離される。
上記したシート熱圧着工程を実施することにより形成された一体化ユニットＷについて、図３を参照しながら、さらに説明する。上記したように、シート熱圧着工程によれば、密閉環境内で減圧した状態で、シート２０を加熱し、シート２０が軟化した状態でウエーハ１０を押圧して密着させるため、ウエーハ１０は、糊剤やワックス等を介することなくシート２０に十分な支持力で支持される。さらに、ウエーハ１０の表面１０ａに形成されたデバイス１２にバンプ１６が複数形成されている場合でも、該バンプ１６の近傍から完全に空気が吸引されて除去され、図中に一体化ユニットＷの端部の断面を拡大して示すように、加熱されて軟化した状態のシート２０にバンプ１６が埋設され密着して一体化される。そして、シート２０が、ウエーハ１０の形状に対し同等以上の大きさで形成されていることから、シート２０の外周が盛り上がり、ウエーハ１０の外周１０ｃを外方から囲繞する盛り上がり部２２が形成される。
（裏面加工工程）
上記したシート熱圧着工程を実施したならば、一体化ユニットＷとされたウエーハ１０の裏面１０ｂに研削加工を施す裏面加工工程を実施する。以下に、裏面加工工程について具体的に説明する。
シート熱圧着工程により得られた一体化ユニットＷを、図４（ａ）に示すように、研削加工を実施する研削装置７０（一部のみを示している。）に搬送し、研削装置７０が備える保持手段７１の吸着チャック７１ａ上に、シート２０側を下にして載置する。吸着チャック７１ａは、通気性を有するポーラスセラミックスからなり、保持手段７１に接続された図示しない吸引手段を作動させることにより、一体化ユニットＷが保持手段７１に吸引保持される。
保持手段７１に一体化ユニットＷを吸引保持したならば、図４（ｂ）に示す研削装置７０によりウエーハ１０の裏面１０ｂを研削する。研削装置７０は、保持手段７１上に一体化ユニットＷとして吸引保持されたウエーハ１０の裏面１０ｂを研削して薄化するための研削手段７２を備えている。研削手段７２は、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル７４と、回転スピンドル７４の下端に装着されたマウンター７６と、マウンター７６の下面に取り付けられた研削ホイール７８とを備え、研削ホイール７８の下面には研削砥石７８ａが環状に配設されている。
ウエーハ１０を保持手段７１上に吸引保持したならば、研削手段７２の回転スピンドル７４を図４（ｂ）において矢印Ｒ１で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させつつ、保持手段７１を図４（ｂ）において矢印Ｒ２で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転させる。そして、研削砥石７８ａをウエーハ１０の裏面１０ｂに接触させ、研削ホイール７８を、例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方、すなわち、保持手段７１に対し垂直な方向に研削送りする。この際、図示しない接触式の測定ゲージによりウエーハ１０の厚みを測定しながら研削を進めることができ、ウエーハ１０の裏面１０ｂが研削されてウエーハ１０を所定の厚さ、例えば５０μｍとして、裏面加工工程が完了する。
（剥離工程）
上記した裏面加工工程が完了したならば、ウエーハ１０をシート２０から剥離する剥離工程を実施する。剥離工程の実施手順について、以下に説明する。
裏面加工工程によって研削され薄化されたウエーハ１０はシート２０と共に研削装置７０の保持手段７１から搬出される。保持手段７１から搬出されたウエーハ１０は、図５（ａ）に示す剥離用保持手段８０に搬送される。ウエーハ１０及びシート２０は、図に示すように、上下を反転させられて、シート２０の裏面２０ｂを上方に、すなわち、ウエーハ１０の裏面１０ｂを下方に向けて、剥離用保持手段８０の吸着チャック８０ａ上に載置する。なお、剥離用保持手段８０は、上記した研削装置７０の保持手段７１と同様の構成を備えているが、研削装置７０の吸着チャック７１ａがシート２０と同等の径に設定されているのに対し、剥離用保持手段８０の吸着チャック８０ａは、ウエーハ１０と同等の径に設定される。
図示しない吸引手段を作動させることにより、ウエーハ１０を剥離用保持手段８０に吸引保持したならば、図５（ｂ）に示すようにして、ウエーハ１０から、シート２０を剥離する。なお、シート２０は、ポリオレフィン系シート、又はポリエステル系シートから選択されることから、ウエーハ１０から剥離させる際に湾曲させることができ、好都合である。また、剥離工程を実施する際に、シート２０を加熱すれば、シート２０が軟化するため、さらに容易に剥離させることが可能になる。
上記した説明では、シート２０をウエーハ１０から剥離する際に、シート２０を加熱するようにしたが、冷却することによってシート２０の粘着力が低下する場合もあり、シート２０を冷却してから剥離工程を実施してもよい。剥離工程を実施する際に、シート２０を加熱するか、冷却するかについては、シート２０を構成する素材の特性に応じて選択すればよい。
本実施形態によれば、ウエーハ１０は、シート熱圧着工程が実施されることによって、シート２０に十分な支持力で支持され、シート２０の外周にウエーハ１０の外周部１０ｃを囲繞する盛り上がり部２２を形成したことから、ウエーハ１０に対して研削加工を施す際にウエーハ１０が安定的に支持され、ウエーハ１０の裏面１０ｂに研削加工を施しても、ウエーハが破損することが防止される。また、ウエーハ１０の表面１０ａに形成されたデバイス１２上にバンプが複数形成されている場合であっても、ウエーハ１０の表面１０ａとシート２０との間の空気が吸引されて除去されると共に、加熱により軟化したシート２０にバンプが埋設し、ウエーハ１０全体が均等に支持されるため、研削時の応力が分散されてウエーハ１０やバンプが破損することが防止される。さらに、本実施形態では、ウエーハ１０を、熱圧着によりシート２０に支持させており、シート２０とウエーハ１０の間に、液状樹脂、糊剤、ワックス等を介在させていない。よって、ウエーハ１０をシート２０から剥離しても、デバイス１２に液状樹脂、糊剤、ワックス等が残存することがなく、デバイス１２の品質を低下させるという問題が発生しない。
なお、上記した実施形態では、ポリエチレンシートによりシート２０を構成したが、本発明はこれに限定されない。液状樹脂、糊剤、ワックス等を必要とすることなくウエーハ１０を支持可能なシート２０としては、ポリオレフィン系シート、ポリエステル系シートの中から適宜選択することができる。ポリオレフィン系シートとしては、上記したポリエチレンシートの他、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）シート、ポリスチレン（ＰＳ）シートを選択することができる。また、ポリエステル系シートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）シートを選択することができる。
上記した実施形態では、シート熱圧着工程においてシート２０を加熱する際の温度を、ポリエチレンシートの融点近傍の温度（１２０〜１４０℃）に設定したが、上記したように、シート２０として他のシートを選択して構成する場合は、選択したシートの素材の融点近傍の温度になるように加熱することが好ましい。例えば、シート２０がポリプロピレンシートで構成される場合は、加熱する際の温度設定を１６０〜１８０℃とし、シート２０がポリスチレンシートで構成される場合は、加熱する際の温度を２２０〜２４０℃とすることが好ましい。また、シート２０がポリエチレンテレフタレートシートで構成される場合は、加熱する際の温度を２５０〜２７０℃とし、シート２０がポリエチレンナフタレートシートで構成される場合は、加熱する際の温度を１６０〜１８０℃に設定することが好ましい。
また、上記した実施形態では、密閉カバー部材６２により密閉環境を形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６（ａ）に示すように、ウエーハ１０をシート２０と共にシート２０よりも大きい吸着チャック９１を有する保持手段９０に保持させ、吸着チャック９１の上面全体をフィルム状部材１００で覆い、吸着チャック９１から負圧Ｖｍを作用させることで、ウエーハ１０を含むフィルム状部材１００の内側を密閉環境とし、該密閉環境内の空間を減圧することができる。そして、図６（ｂ）に一部拡大断面図として示すように、図示しない加熱手段を備えたローラ１１０により、シート２０を所望の温度に加熱しながら、フィルム状部材１００の上からウエーハ１０の裏面１０ｂ全体を押圧することで、本発明のシート熱圧着工程を実施することも可能である。
上記した実施形態では、本発明の裏面加工工程をウエーハの裏面を研削する研削加工に適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の裏面加工工程をウエーハの裏面を研磨する研磨加工に適用してもよく、上記した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
１０：ウエーハ
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１６：バンプ
２０：シート
２２：盛り上がり部
４０：支持テーブル
４２：電気ヒータ
５０：基台
５２：吸引孔
６０：熱圧着装置
６２：密閉カバー部材
６４：押圧部材
６４ａ：押圧プレート
７０：研削装置
７１：保持手段
７２：研削手段
７４：回転スピンドル
７８：研削ホイール
８０：剥離用保持手段
１００：フィルム状部材
１１０：ローラ

Claims (8)

  1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法であって、
    上面が平坦に形成された支持テーブルの該上面にウエーハの形状と同等以上の大きさのポリオレフィン系シート、又はポリエステル系シートのいずれかを敷設し、該シートの上面にウエーハの表面を位置付けて配設するウエーハ配設工程と、
    該シートを介して該支持テーブルに配設されたウエーハを密閉環境内で減圧して該シートを加熱しウエーハを押圧して該シートにウエーハを圧着すると共に、該ウエーハの外周に該ウエーハを囲繞する盛り上がり部を形成するシート熱圧着工程と、
    ウエーハの裏面に加工を施す裏面加工工程と、
    ウエーハを該シートから剥離する剥離工程と、
    から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。
  2. 該支持テーブルは加熱手段を含み、該シート熱圧着工程において、該支持テーブルが該加熱手段で加熱される請求項１に記載のウエーハの加工方法。
  3. 該支持テーブルの上面はフッ素樹脂で被覆されている請求項１、又は２に記載のウエーハの加工方法。
  4. 該裏面加工工程において、ウエーハの裏面を研削する研削加工が実施される請求項１乃至３のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
  5. 該ポリオレフィン系のシートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシートのいずれかで構成される請求項１乃至４のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
  6. 該シートとしてポリオレフィン系のシートが選択された場合の該シート熱圧着工程における該シートの加熱温度は、該シートがポリエチレンシートで構成される場合は１２０〜１４０℃であり、該シートがポリプロピレンシートで構成される場合は１６０〜１８０℃であり、該シートがポリスチレンシートで構成される場合は２２０〜２４０℃である請求項５に記載のウエーハの加工方法。
  7. 該ポリエステル系のシートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、のいずれかで構成される請求項１乃至４のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
  8. 該シートとしてポリエステル系のシートが選択された場合の該シート熱圧着工程における該シートの加熱温度は、該シートがポリエチレンテレフタレートシートで構成される場合は２５０〜２７０℃であり、該シートがポリエチレンナフタレートシートで構成される場合は１６０〜１８０℃である請求項７に記載のウエーハの加工方法。
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