JP6061590B2 - 表面保護部材および加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハの表面を保護する表面保護部材および該表面保護部材を用いた研削加工等のウェーハの加工方法に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、電子回路を有する多数のデバイスが表面に形成された半導体ウェーハの裏面側を研削して薄く加工してから各デバイスに分割することが行われる。ウェーハの裏面研削は、一般に、保持テーブル上にウェーハを保持し、露出する裏面を研削手段の砥石で研削するといった方法が採られるが、表面を保持テーブルに直接接触させるとデバイスが損傷するため、表面に保護部材を貼着して保護している。
保護部材は、保護テープ（特許文献１）やウェーハサポートシステム（特許文献２）と呼ばれるものが知られている。保護テープは、基材の片面に粘着層を形成したもので、粘着層を介してウェーハの表面に貼着される。また、ウェーハサポートシステムは、通常、接着剤を用いてウェーハに貼着される。
特開平０５−１９８５４２号公報 特開２００４−２０７６０６号公報
裏面研削がなされたウェーハは、保護部材を剥離して次の分割工程等に移されるが、例えば表面側から切削ブレードを切り込ませて多数のデバイスに分割する場合には、裏面にハンドリング用のダイシングテープを貼着するとともに、表面側の保護部材を剥離することが行われる。しかし、研削により薄化したウェーハの表面からウェーハを破損させずに保護部材を剥離することは難しく、特に近年ではウェーハの大口径化や仕上げ厚さのさらなる薄化の傾向があることから、保護部材を剥離させる際の困難性が顕著となっている。また、ウェーハを保護部材から剥離させた後には、デバイス表面に糊や接着剤が残存してしまうという問題も生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、ウェーハ表面からの保護部材の剥離が容易で、デバイス表面に糊や接着剤が残存することのない表面保護部材および該表面保護部材を用いたウェーハの加工方法を提供することにある。
本発明の表面保護部材は、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウェーハの表面を保護する表面保護部材であって、ウェーハの前記デバイス領域よりも大きくウェーハサイズより小さいサイズの凹部を表面に有し、ウェーハの直径を含む直径を有したハード部材からなる円板状ベースと前記凹部に配設された凹凸吸収部材と、を備えることを特徴とする（請求項１）。
また、本発明の加工方法は、請求項１に記載の表面保護部材を用いて、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウェーハを加工する加工方法であって、ウェーハの前記デバイス領域と前記表面保護部材の前記凹凸吸収部材とを対応させてウェーハを該表面保護部材上に配設するとともに該デバイス領域の外側に接着剤を配設して該表面保護部材とウェーハとを固定する固定ステップと、該固定ステップを実施した後、前記表面保護部材側を保持テーブルで保持してウェーハの裏面を露出させるとともにウェーハを研削手段で研削して所定の厚さへと薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、前記表面保護部材をウェーハ上から除去する除去ステップと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、デバイス領域の外側といった局所的な部分に配設する接着剤によって表面保護部材とウェーハとを固定するため、ウェーハ研削後に表面保護部材をウェーハ上から剥離して除去する作業が容易であるとともに、接着剤はデバイス表面に残存しない。
本発明の加工方法では、前記接着剤は、外的刺激によって接着力が低下する接着剤であり、前記除去ステップでは、該接着剤に外的刺激を付与して該接着剤の接着力を低下させた後、前記表面保護部材をウェーハ上から除去する形態を含む。
また、本発明の加工方法では、前記除去ステップでは、前記デバイス領域と前記接着剤との間で少なくともウェーハを完全切断した後、前記表面保護部材をウェーハ上から除去する形態を含む。
本発明によれば、ウェーハ表面からの保護部材の剥離が容易で、デバイス表面に糊や接着剤が残存することのない表面保護部材および該表面保護部材を用いたウェーハの加工方法が提供される。
本発明の一実施形態に係るウェーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 本発明の一実施形態に係る表面保護部材の（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）他の形態の側面図である。 一実施形態の固定ステップで表面保護部材に接着剤を配設した状態を示す側面図である。 一実施形態の固定ステップを示す側面図である。 一実施形態の固定ステップが完了した状態を示す側面図である。 一実施形態の研削ステップを示す側面図である。 接着剤を加熱する形態の除去ステップを示す側面図である。 一実施形態の除去ステップが完了した状態を示す側面図である。 ウェーハを切断する形態の除去ステップを示す側面図であって、（ａ）ウェーハ切断中、（ｂ）ウェーハを切断して除去ステップが完了した状態である。 紫外線照射で接着力が低下する接着剤による（ａ）固定ステップを示す側面図、（ｂ）除去ステップを示す側面図である。 紫外線照射で接着力が低下する接着剤を外周側面に配設した後、ウェーハを切断する形態の除去ステップを示す側面図であって、（ａ）ウェーハ切断中、（ｂ）ウェーハを切断して除去ステップが完了した状態である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）ウェーハ
図１は、一実施形態に係る半導体ウェーハ等のウェーハ１を示している。ウェーハ１は例えば７００μｍ程度の一定厚さを有しており、その表面１ａには複数のデバイス２が形成されている。これらデバイス２は、表面１ａに格子状に設定された複数の分割予定ラインで区画された複数の矩形領域に、ＬＳＩ等の電子回路を設けることで形成されている。
これらデバイス２は、表面１ａの外周部以外の大部分を占める領域であるデバイス領域３に形成されている。デバイス領域３は、ウェーハ１の外周縁と同心状の円形状の領域とされる。ウェーハ１の表面１ａは、デバイス領域３の外周側であってデバイス２が形成されずデバイス領域３を囲繞する略環状の外周余剰領域４を備えている。図１（ｂ）に示すように、各デバイス２はウェーハ１の表面１ａから僅かに突出しており、このためウェーハ１の表面１ａは凹凸面となっている。
（２）表面保護部材
図２は、一実施形態に係る表面保護部材１０を示している。表面保護部材１０は、厚さおよび直径がウェーハ１と同じ程度の円板状のベース１１を主体とするものである。ベース１１の表面側には、ウェーハ１のデバイス領域３よりも大きく、かつ、ウェーハ１のサイズ（直径）よりは小さいサイズを有する円形状の一定深さの凹部１２が形成されている。凹部１２はベース１１の外周縁と同心状に形成されており、凹部１２の周囲には、環状の外周凸部１３が形成されている。ベース１１の材料としては、例えばシリコン、ガラス、セラミック等のハード部材の他、シート状の樹脂等が用いられる。
図２（ｂ）に示すように、凹部１２には、凹凸吸収部材１４が、外周凸部１３の表面と同一高さとなるように埋め込まれて配設されている。凹凸吸収部材１４は、ベース１１の表面を研削して凹部１２を形成した後、その凹部１２にシート状に形成された凹凸吸収部材１４を収容したり、液状樹脂を塗布して硬化させて凹凸吸収部材１４を形成するなどの手法で配設される。
凹凸吸収部材１４の材料としては、柔軟性および反発性のある樹脂やセラミック等であって、上面平坦度が高いものが好ましく、耐熱性があるものであるとなおよい。具体的な商品として、アシストテープ（信越ポリマー株式会社）、フレックスキャリア（株式会社ユーエムアイ）、ゲルベース１１（株式会社エクシールコーポレーション）、KERATHERM（登録商標 KERAFOL Keramische Folien Gmbh）等が用いられる。
なお、凹部１２に配設される凹凸吸収部材１４は、図２（ｃ）に示すように、外周凸部１３の高さよりも低い状態に配設される場合もある。このように凹凸吸収部材１４の表面が外周凸部１３に達せず表面に凹部１５が形成される表面保護部材１０は、例えば、ウェーハ１のデバイス２の表面からバンプと呼ばれる電極突起等が突出している場合、その電極突起等を凹部１５内に入り込む状態で使用される。
（３）表面保護部材を用いた加工方法
次に、上記表面保護部材１０を用いてウェーハ１の裏面１ｂを研削する一実施形態の加工方法について説明する。
（３−１）固定ステップ
図３に示すように、表面保護部材１０のベース１１における環状の外周凸部１３の表面に、接着剤２０を配設する。接着剤２０は、ベース１１がウェーハ１に接着して固定される特性を有するものが用いられ、外周凸部１３の表面の全周にわたって塗布されるか、あるいは破線状、もしくは所定間隔をおいた複数箇所（例えば４箇所、８箇所など）に塗布されて配設される。
なお、接着剤２０は、外的刺激が付与されることで接着力が低下する特性を有するものであると、後の除去ステップでウェーハ１から表面保護部材１０を剥離する除去ステップが容易となるため好ましい。この場合の外的刺激とは、例えば所定温度に加熱されることや、紫外線照射などが挙げられる。
次に、図４〜図５に示すように、ウェーハ１のデバイス領域３と表面保護部材１０の凹凸吸収部材１４とを対応させてウェーハ１を表面保護部材１０上に配設するとともに、接着剤２０によって表面保護部材１０とウェーハ１とを固定する。接着剤２０は凹部１２を囲繞する外周凸部１３の表面に配設されており、凹部１２はウェーハ１のデバイス領域３よりも大きいことから、接着剤２０はウェーハ１のデバイス領域３の外側に配設されている。また、ウェーハ１のデバイス領域３は凹部１２内の凹凸吸収部材１４に対面し、ウェーハ１の表面１ａから僅かに突出する各デバイス２は、凹凸吸収部材１４に埋まる状態となる。
前述したように、ウェーハ１が、デバイス２からバンプと呼ばれる電極突起等が突出しているものの場合には、図２（ｃ）に示した凹部１５が形成された表面保護部材１０を用い、その凹部１５に電極突起等を入り込ませて表面保護部材１０をウェーハ１に固定する。
（３−２）研削ステップ
次に、図６に示すように、表面保護部材１０側を保持テーブル２１で保持してウェーハ１の裏面１ｂを露出させるとともに、ウェーハ１を研削手段２２で研削してウェーハ１を所定の厚さ（例えば５０〜１００μｍ程度）へと薄化する研削ステップを行う。
保持テーブル２１は、多孔質材料によって形成された円形状の水平な保持面２１ａ上に、空気吸引による負圧作用によって被加工物を吸着して保持する一般周知の負圧チャックテーブルであり、図示せぬ回転駆動機構により軸回りに回転させられる。研削手段２２は、鉛直方向に延び、図示せぬモータによって回転駆動されるスピンドル２３の先端に、フランジ２４を介して研削ホイール２５が固定されたもので、保持テーブル２１の上方に上下動可能に配設されている。研削ホイール２５の下面外周部には、多数の砥石２６が環状に配列されて固着されている。砥石２６は被加工物であるウェーハ１の材質に応じたものが用いられ、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めて成形したダイヤモンド砥石等が用いられる。
研削ステップでは、表面保護部材１０側を保持面２１ａに合わせてウェーハ１を保持テーブル２１上に載置し、負圧チャックにより表面保護部材１０を介してウェーハ１を吸着保持する。そして、保持テーブル２１を所定速度で一方向に回転させた状態から研削手段２２を下降させ、回転する研削ホイール２５の砥石２６をウェーハ１の裏面１ｂに押し付けて、裏面１ｂ全面を研削する。この場合、図７に示すようにウェーハ１の裏面１ａ全面を平坦に研削するものとしているが、ウェーハ１から表面保護部材１０を除去した後のウェーハ１の破損抑制やハンドリング性を確保する点から、裏面１ｂの外周余剰領域４に対応する外周部を残し、デバイス領域３に対応する部分のみに凹部を形成するように研削してもよい。
（３−３）除去ステップ
次に、表面保護部材１０をウェーハ１上から除去する除去ステップを行う。例えば接着剤２０が、加熱されることで接着力が低下する熱軟化タイプであった場合には、図７に示すように、表面保護部材１０側をホットプレート３０上に載置することで接着剤２０を加熱して軟化させ、接着力が低下したら、図８に示すように研削ステップで裏面１ｂ側が研削されて薄化されたウェーハ１を、表面保護部材１０から剥離させる。これにより、表面保護部材１０をウェーハ１上から除去し、裏面研削後のウェーハ１を得る。
接着剤２０の接着力が外的刺激により低下するタイプでない場合には、図９（ａ）に示すように切削ブレード４０でウェーハ１を完全切断してデバイス領域３のみを取り出す。この場合、表面保護部材１０側を、回転可能な保持テーブル４５で保持してウェーハ１の裏面１ｂを露出させ、保持テーブル４５を回転させてウェーハ１を自転させながら、切削ブレード４０をデバイス領域３と接着剤２０との間の環状の境界に切り込ませて、ウェーハ１をその境界で完全切断する。
切削ブレード４０は、保持テーブル４５上に、軸方向に沿って移動可能、かつ、昇降可能に配設された水平なスピンドル４１の先端に取り付けられている。ウェーハ１は接着剤２０の内側で切断され、図９（ｂ）に示すように、接着されておらず凹凸吸収部材１４に合わせられたデバイス領域３の部分を、接着剤２０で表面保護部材１０に接着されている外周余剰領域４の部分から離脱させ、裏面研削後のウェーハ１を得る。なお、ウェーハ１の切断は切削ブレード４０の他に、レーザビーム照射によっても可能である。
（３−４）固定ステップの他の形態
固定ステップの他の形態として、接着剤２０を外周凸部１３の表面ではなく、図１０（ａ）に示すように、重ね合わせたウェーハ１と表面保護部材１０の、双方の外周側面に接着剤２０を塗布して配設し、両者を固定する形態が挙げられる。この場合、接着剤２０は、必要に応じて外周面の全周にわたって塗布したり、周方向に間隔をおいて間欠的に配設する。
（３−５）除去ステップの他の形態
図１０（ａ）に示した接着剤２０が紫外線照射によって接着力が低下するタイプのものである場合には、研削ステップ後の除去ステップにおいては、図１０（ｂ）に示すように外周側面の接着剤２０に紫外線照射手段５０から紫外線（外的刺激）５１を照射することで接着剤２０の接着力を低下させ、ウェーハ１を表面保護部材１０から剥離させて表面保護部材１０をウェーハ１上から除去し、裏面研削後のウェーハ１を得ることができる。
また、図１０（ａ）に示した接着剤２０が、外的刺激により接着力が低下するタイプでない場合には、図１１（ａ）に示すように表面保護部材１０側を保持テーブル４５で保持し、保持テーブル４５を回転させてウェーハ１を自転させながら、切削ブレード４０をデバイス領域３と接着剤２０との間の環状の境界に切り込ませて、ウェーハ１を完全切断する。これにより図１１（ｂ）に示すように、接着されておらず凹凸吸収部材１４に合わせられたデバイス領域３の部分を、接着剤２０で表面保護部材１０に接着されている外周余剰領域４から離脱させ、裏面研削後のウェーハ１を得ることができる。なお、この場合には、接着剤２０をレーザビーム照射により蒸散させて除去することで、表面保護部材１０をウェーハ１から剥離することもできる。
（４）一実施形態の作用効果
上記一実施形態によれば、デバイス領域３の外側といった局所的な部分に配設する接着剤２０によって表面保護部材１０とウェーハ１とを固定し、その固定状態においてデバイス領域３は凹凸吸収部材１４に対面させている。このため、ウェーハ１の裏面研削後に表面保護部材１０をウェーハ１上から剥離して除去する作業が容易であるとともに、接着剤２０はデバイス１の表面１ａに残存しない。
また、前述したウェーハサポートシステムにおいては、ウェーハへの貼り付け装置およびウェーハからの剥離装置が一般に大型で高価な上、貼り付けや剥離に要する工程の時間が長くかかるという不具合があった。これに対し本実施形態では、表面保護部材１０をウェーハ１の表面１ａに対して貼り付けたり剥離したりするための大型で高価な専用装置は不要であり、工程に要する時間も短縮できるといった利点を得ることができる。
１…ウェーハ
１ａ…ウェーハの表面
１ｂ…ウェーハの裏面
２…デバイス
３…デバイス領域
４…外周余剰領域
１０…表面保護部材
１１…円板状ベース
１２…凹部
１４…凹凸吸収部材
２０…接着剤
２１…保持テーブル
２２…研削手段
５１…紫外線（外的刺激）

Claims (4)

  1. 表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウェーハの表面を保護する表面保護部材であって、
    ウェーハの前記デバイス領域よりも大きくウェーハサイズより小さいサイズの凹部を表面に有し、ウェーハの直径を含む直径を有したハード部材からなる円板状ベースと、
    前記凹部に配設された凹凸吸収部材と、
    を備えることを特徴とする表面保護部材。
  2. 請求項１に記載の表面保護部材を用いて、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウェーハを加工する加工方法であって、
    ウェーハの前記デバイス領域と前記表面保護部材の前記凹凸吸収部材とを対応させてウェーハを該表面保護部材上に配設するとともに該デバイス領域の外側に接着剤を配設して該表面保護部材とウェーハとを固定する固定ステップと、
    該固定ステップを実施した後、前記表面保護部材側を保持テーブルで保持してウェーハの裏面を露出させるとともにウェーハを研削手段で研削して所定の厚さへと薄化する研削ステップと、
    該研削ステップを実施した後、前記表面保護部材をウェーハ上から除去する除去ステップと、
    を備えることを特徴とする加工方法。
  3. 前記接着剤は、外的刺激によって接着力が低下する接着剤であり、
    前記除去ステップでは、該接着剤に外的刺激を付与して該接着剤の接着力を低下させた後、前記表面保護部材をウェーハ上から除去すること
    を特徴とする請求項２に記載の加工方法。
  4. 前記除去ステップでは、前記デバイス領域と前記接着剤との間で少なくともウェーハを完全切断した後、前記表面保護部材をウェーハ上から除去すること
    を特徴とする請求項２に記載の加工方法。
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