JP6980341B2

JP6980341B2 - 保護部材の加工方法

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Publication number: JP6980341B2
Application number: JP2017187616A
Authority: JP
Inventors: 和裕小池; 正文面本; 秀典長井
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: JP2019059006A

Description

本発明は、ウェーハに貼付された保護部材を加工する保護部材の加工方法に関する。

携帯電話機やパーソナルコンピュータに代表される電子機器では、集積回路等のデバイスを含むデバイスチップが必須の構成要素になっている。デバイスチップは、例えば、シリコン等の半導体材料でなるウェーハの表面側を複数の分割予定ライン（ストリート）で区画し、各領域にデバイスを形成した後、この分割予定ラインに沿ってウェーハを分割することで得られる。

近年では、デバイスチップの小型化、軽量化等の目的で、分割前のウェーハを薄く加工する機会が増えている。例えば、結合材に砥粒を分散させてなる複数の研削砥石が固定された円盤状の工具を回転させて、この研削砥石をウェーハの裏面に接触させることで、ウェーハを裏面側から研削して薄くできる。

上述のような方法でウェーハの裏面側を研削する際には、保護テープ等と呼ばれる樹脂製の保護部材をウェーハの表面に貼付して、この保護テープの露出する面側をチャックテーブル等で保持することが多い。これにより、研削の際に加わる負荷等によって、ウェーハの表面に形成されているデバイスが破損するのを防止できる。

ところで、樹脂製の保護部材は、必ずしも均一な厚みに形成されておらず、この保護部材を単にウェーハの表面に貼付するだけでは、研削によって薄くした後のウェーハの厚みがばらつき易い。そこで、ウェーハを研削する前に、保護部材の露出する面を研削し、ウェーハの裏面に対して保護部材の露出する面を概ね平行かつ平坦に加工する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開昭６１−１４１１４２号公報特開２００５−１９６６６号公報

しかしながら、上述のような研削砥石で樹脂製の保護部材を研削すると、研削時に発生する屑（研削屑）等によって研削砥石が目詰まりし易い。研削砥石が目詰まりすると、加工の際の負荷が増大して保護部材を適切に加工できなくなってしまう。

本発明はかかる問題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、樹脂製の保護部材を適切に加工できる新たな保護部材の加工方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、ウェーハを保持するための円錐形状の保持面を有し、該円錐形状の頂点が回転の中心となるように回転するチャックテーブルと、環状に配置された複数の研削砥石を有する研削ホイールを回転させる研削ユニットと、を備える研削装置を用いて該ウェーハに貼付された保護部材を加工する保護部材の加工方法であって、樹脂を含む材料で形成される基材と、該基材の一方の面に設けられた粘着材層と、を有する保護部材の該粘着材層側を該ウェーハの表面に貼付する保護部材貼付工程と、該ウェーハの裏面側を該保持面で保持し、該チャックテーブルと該研削ホイールとをそれぞれ回転させて、該保護部材の該基材の他方の面側に該研削砥石を接触させることで、該基材の厚みが薄くなるように該保護部材を加工する保護部材加工工程と、を含み、複数の該研削砥石は、それぞれ、該研削ホイールが回転する方向の前方側に位置する前面と、底面と、のなす角度が鋭角になるように形成されており、該保護部材加工工程では、該円錐形状の頂点に相当する位置を該研削砥石が通過するように該チャックテーブルと該研削ホイールとの位置を合わせ、該研削砥石の該前面と該底面とにより形成される角部が、該保持面の該頂点に相当する位置から該基材に接触した後、該底面の全体が該基材に接触した状態で、該保持面の外周部に相当する位置へと向かうように該研削ホイールを回転させながら下降させることを特徴とする保護部材の加工方法が提供される。

本発明の一態様に係る保護部材の加工方法では、前面と底面とのなす角度が鋭角になるように形成された研削砥石を含む研削ホイールを用い、この研削砥石の前面と底面とにより形成される角部がウェーハを保持するための円錐形状の保持面の頂点に相当する位置から基材に接触し、保持面の外周部に相当する位置へと向かうように研削ホイールを回転させるので、研削時に発生する屑が鋭角な角部によって適切に排出され、研削砥石は目詰まりし難くなる。よって、本発明の一態様に係る保護部材の加工方法によれば、樹脂製の保護部材を適切に加工できる。

図１（Ａ）は、ウェーハの構成例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、保護部材貼付工程について説明するための斜視図である。保護部材加工工程で使用される研削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。チャックテーブルの構造を模式的に示す断面図である。研削ホイールの構造を模式的に示す斜視図である。保護部材加工工程について説明するための平面図である。保護部材加工工程について説明するための一部断面側面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係る保護部材の加工方法は、保護部材貼付工程（図１（Ｂ）参照）、及び保護部材加工工程（図５、図６参照）を含む。保護部材貼付工程では、樹脂等の材料で構成される保護部材をウェーハの表面側に貼付する。保護部材加工工程では、ウェーハに貼付されている保護部材を加工して薄くする。以下、本実施形態に係る保護部材の加工方法について詳述する。

図１（Ａ）は、本実施形態で使用されるウェーハ１１の構成例を模式的に示す斜視図である。図１（Ａ）に示すように、ウェーハ１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体材料を用いて円盤状に形成されている。このウェーハ１１の表面１１ａ側は、交差する複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス１５が形成されている。

なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハ１１を用いるが、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板をウェーハ１１として用いることもできる。同様に、デバイス１５の種類、数量、大きさ、配置等にも制限はない。また、デバイス１５が形成されていない基板等をウェーハ１１としても良い。

本実施形態に係る保護部材の加工方法では、まず、上述したウェーハ１１の表面１１ａ側に保護部材を貼付する保護部材貼付工程を行う。図１（Ｂ）は、保護部材貼付工程について説明するための斜視図である。保護部材２１は、例えば、ウェーハ１１と概ね同等の径を持つ円形に形成されており、樹脂を含む材料で構成されるフィルム状（平板状）の基材２３と、所定の粘着力を示し基材２３の一方の面に設けられる粘着材層２５と、を有している。

そのため、図１（Ｂ）に示すように、この保護部材２１の粘着材層２５側をウェーハ１１の表面１１ａ側に密着させることで、ウェーハ１１の表面１１ａ側に保護部材２１を貼付できる。ウェーハ１１の表面１１ａ側に保護部材２１を貼付することで、後にウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削する際の負荷や衝撃等を緩和して、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成されているデバイス１５等を保護できる。

保護部材貼付工程の後には、ウェーハ１１に貼付されている保護部材２１を加工する保護部材加工工程を行う。図２は、保護部材加工工程で使用される研削装置２の構成例を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、研削装置２は、各構成要素が搭載される基台４を備えている。基台４の後端には、上方に延びる支持構造６が設けられている。

基台４の上面には、Ｘ軸方向（前後方向）に長い開口４ａが形成されている。この開口４ａ内には、ボールネジ式のＸ軸移動機構８と、Ｘ軸移動機構８の一部を覆う防塵防滴カバー１０とが配置されている。Ｘ軸移動機構８は、Ｘ軸移動テーブル８ａを備えており、このＸ軸移動テーブル８ａをＸ軸方向に移動させる。開口４ａの前方には、加工の条件等を入力するための操作パネル１２が設置されている。

Ｘ軸移動テーブル８ａ上には、保護部材２１が貼付されたウェーハ１１を保持するためのチャックテーブル１４が設けられている。図３は、チャックテーブル１４の構造を模式的に示す断面図である。なお、図３では、説明の便宜上、チャックテーブル１４の形状等を誇張して示している。図２及び図３に示すように、チャックテーブル１４の上面の一部は、ウェーハ１１を吸引、保持するための保持面１４ａになっている。

保持面１４ａは、概ね円錐形状（円錐の側面に相当する形状）に形成されており、チャックテーブル１４の内部に形成された吸引路１４ｂ等を介して吸引源（不図示）に接続されている。この保持面１４ａにウェーハ１１を載せて、吸引源の負圧を作用させることで、ウェーハ１１をチャックテーブル１４によって吸引、保持できる。なお、図３では、保持面１４ａの円錐形状を誇張しているが、実際には、保持面１４ａの最も高い点と最も低い点との差（高低差）が１５μｍ〜２０μｍ程度である。

チャックテーブル１４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、保持面１４ａの円錐形状の頂点１４ｃが回転の中心となるように、Ｚ軸方向（鉛直方向）に対して概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１４は、上述したＸ軸移動機構８によって、Ｘ軸移動テーブル８ａとともにＸ軸方向に移動する。

支持構造６の前面には、Ｚ軸移動機構１６が設けられている。Ｚ軸移動機構１６は、Ｚ軸方向に概ね平行な一対のＺ軸ガイドレール１８を備えており、このＺ軸ガイドレール１８には、Ｚ軸移動プレート２０がスライド可能に取り付けられている。Ｚ軸移動プレート２０の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール１８に概ね平行なＺ軸ボールネジ２２が螺合されている。

Ｚ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｚ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｚ軸パルスモータ２４でＺ軸ボールネジ２２を回転させることにより、Ｚ軸移動プレート２０はＺ軸ガイドレール１８に沿ってＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動プレート２０の前面（表面）には、前方に突出する支持具２６が設けられている。

支持具２６には、ウェーハ１１に貼付されている保護部材２１を加工するための研削ユニット（加工ユニット）２８が支持されている。研削ユニット２８は、支持具２６に固定されるスピンドルハウジング３０を含む。スピンドルハウジング３０には、回転軸となるスピンドル３２が回転可能な状態で収容されている。

スピンドル３２の下端部（先端部）は、スピンドルハウジング３０の外部に露出している。このスピンドル３２の下端部には、円盤状のホイールマウント３４が設けられている。ホイールマウント３４の下面には、ホイールマウント３４と概ね同径に構成された円盤状の研削ホイール３６がボルト等で固定されている。

図４は、研削ホイール３６の構造を模式的に示す斜視図である。図４に示すように、本実施形態に係る研削ホイール３６は、ステンレス、アルミニウム等でなる円盤状（円環状）のホイール基台３８を備えている。ホイール基台３８は、互いに概ね平行な上面３８ａと下面３８ｂとを有し、その中央には、基台３８を上面３８ａから下面３８ｂまで貫通する概ね円形の開口３８ｃが形成されている。また、ホイール基台３８の下面３８ｂには、純水等の液体（加工液）を下方に供給するための複数の供給口３８ｄが設けられている。

上述した研削装置２に研削ホイール３６を装着する際には、ホイールマウント３４の下面にホイール基台３８の上面３８ａを密着させて、このホイール基台３８をボルト等でホイールマウント３４に固定する。すなわち、ホイール基台３８の上面３８ａは、研削装置２のホイールマウント３４に接する固定端面となる。一方で、ホイール基台３８の下面３８ｂは、研削装置２に固定されない自由端面である。

ホイール基台３８の下面３８ｂには、樹脂や金属等の結合材にダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を分散させてなる複数の研削砥石４０が環状に配置、固定されている。研削砥石４０を構成する結合材の種類（材質）や、砥粒の材質、大きさ、形状等に特段の制限はないが、本実施形態では、ダイヤモンドの砥粒をニッケル（めっき）の結合材で固定した研削砥石４０を用いる。

図４に示すように、各研削砥石４０は、保護部材２１を加工する際に研削ホイール３６を回転させる方向（回転方向）Ａの前方側に位置する前面４０ａと、下方に位置する底面４０ｂと、のなす角度が鋭角となるように形成されている。具体的な角度の値に制限はないが、例えば、７５°以上８５°以下、代表的には、８０°程度にすると良い。これにより、研削砥石４０の強度を十分に維持しながら、加工時に発生する屑（加工屑）の排出性を高め易くなる。

また、本実施形態の研削砥石４０は、研削ホイール３６を回転させる方向Ａの後方側に位置する後面４０ｃと、下方に位置する底面４０ｂと、のなす角度も鋭角となるように形成されている。これにより、研削ホイール３６を正規の方向Ａとは逆の方向に回転させるような場合でも、保護部材２１を適切に加工できる。ただし、正規の方向Ａに対する前面４０ａと、底面４０ｂと、のなす角度が鋭角になっていれば、後面４０ｃと、底面４０ｂと、のなす角度は必ずしも鋭角でなくて良い。

なお、本実施形態では、図４に示す方向Ａを、正規の方向として回転させる研削ホイール３６について説明したが、方向Ａとは逆の方向を正規の方向として回転させるように研削ホイール３６を構成しても良い。この場合には、方向Ａとは逆の方向において前方側に位置する前面（すなわち、本実施形態の後面４０ｃ）と、下方に位置する底面（本実施形態の底面４０ｂ）と、のなす角度が鋭角となるように研削砥石を形成すれば良い。

図５は、保護部材加工工程について説明するための平面図であり、図６は、保護部材加工工程について説明するための一部断面側面図である。保護部材加工工程では、まず、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を上述したチャックテーブル１４の保持面１４ａに接触させて、この保持面１４ａに吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、表面１１ａ側に貼付された保護部材２１の基材２３が上方に露出するように、チャックテーブル１４によって吸引、保持される。

チャックテーブル１４でウェーハ１１を吸引、保持した後には、Ｘ軸移動機構８でチャックテーブル１４を移動させて、図５に示すように、保持面１４ａの円錐形状の頂点１４ｃに相当する位置を研削砥石４０が通過するように、チャックテーブル１４と研削ホイール３６との位置関係を調整する。

また、図５に示すように、研削砥石４０の前面４０ａと底面４０ｂとにより形成される角部が、保持面１４ａの頂点１４ｃに相当する位置から保護部材２１の基材２３に接触し、保持面１４ａの外周部に相当する位置へと向かうように、チャックテーブル１４と研削ホイール３６との位置関係や、回転軸の傾き等を調整する。すなわち、図５に示す領域Ｂにおいて、研削砥石４０の角部が保護部材２１の基材２３と接触するように、各部の状態を調整する。

次に、チャックテーブル１４と研削ホイール３６とを所定の方向にそれぞれ所定の回転数で回転させる。チャックテーブル１４の回転数は、例えば、１０ｒｐｍ程度、研削ホイール３６の回転数は、例えば、４０００ｒｐｍ程度である。ただし、チャックテーブル１４の回転数及び研削ホイール３６の回転数は、これらに限定されない。

そして、研削ホイール３６を所定の速度で下降させて、複数の供給口３８ｄ等から液体（加工液）を供給しながら保護部材２１の基材２３の他方の面側に研削砥石４０を接触させる。研削ホイール３６を下降させる速度は、例えば、０．１μｍ／ｓ程度、液体の供給量は、例えば、３．０Ｌ／ｍｉｎ〜７．０Ｌ／ｍｉｎ程度である。ただし、研削ホイール３６を下降させる速度及び液体の供給量は、これらに限定されない。

これにより、図６に示すように、研削砥石４０によって保護部材２１の基材２３を削り取るように加工して薄くできる。例えば、ウェーハ１１の裏面１１ｂに対して保護部材２１の基材２３の露出する面が概ね平行かつ平坦になった段階で、保護部材加工工程を終了する。

上述のように、本実施形態の研削砥石４０は、研削ホイール３６を回転させる方向Ａの前方側に位置する前面４０ａと、下方に位置する底面４０ｂと、のなす角度が鋭角となるように形成されている。そのため、保護部材２１の加工時に発生する屑（加工屑）の排出性が高くなって、研削砥石４０が目詰まりし難くなる。

また、本実施形態では、研削砥石４０の前面４０ａと底面４０ｂとにより形成される角部が、保持面１４ａの頂点１４ｃに相当する位置から保護部材２１の基材２３に接触し、保持面１４ａの外周部に相当する位置へと向かうように研削ホイール３６を回転させている。これにより、研削砥石４０の前面４０ａと底面４０ｂとにより形成される角部を保護部材２１の基材２３に切り込ませるように作用させて、保護部材２１（基材２３）を効率良く（効果的に）加工できる。

保護部材加工工程の後には、例えば、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削する研削工程等を行うと良い。なお、この場合には、上述した研削装置２及び研削ホイール３６を用いてウェーハ１１を研削することもできるし、別の研削装置や研削ホイールを用いてウェーハ１１を研削しても良い。

本実施形態に係る保護部材の加工方法では、保護部材２１を適切に加工できるので、この保護部材２１側をチャックテーブル等で保持してウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削することで、厚みのばらつきを抑制しながらウェーハ１１を薄くできる。すなわち、本実施形態に係る保護部材の加工方法をウェーハの加工方法（研削方法）に組み込むことで、ウェーハ１１の加工精度を高められる。

以上のように、本実施形態に係る保護部材の加工方法では、前面４０ａと底面４０ｂとのなす角度が鋭角になるように形成された研削砥石４０を含む研削ホイール３６を用い、この研削砥石４０の前面４０ａと底面４０ｂとにより形成される角部がウェーハ１１を保持するための円錐形状の保持面１４ａの頂点１４ｃに相当する位置から基材２３に接触し、保持面１４ａの外周部に相当する位置へと向かうように研削ホイール３６を回転させるので、研削時に発生する屑が鋭角な角部によって適切に排出され、研削砥石４０は目詰まりし難くなる。よって、本実施形態に係る保護部材の加工方法によれば、樹脂製の保護部材２１を適切に加工できる。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、ダイヤモンドの砥粒をニッケルの結合材で固定した研削砥石４０を用いているが、金属炭化物等でなる超硬刃を研削砥石４０として用いることもできる。すなわち、研削砥石４０には、必ずしも砥粒が分散されていなくて良い。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ウェーハ
１１ａ表面
１１ｂ裏面
１３分割予定ライン（ストリート）
１５デバイス
２１保護部材
２３基材
２５粘着材層
２研削装置
４基台
６支持構造
８Ｘ軸移動機構
８ａＸ軸移動テーブル
１０防塵防滴カバー
１２操作パネル
１４チャックテーブル
１４ａ保持面
１４ｂ吸引路
１４ｃ頂点
１６Ｚ軸移動機構
１８Ｚ軸ガイドレール
２０Ｚ軸移動プレート
２２Ｚ軸ボールネジ
２４Ｚ軸パルスモータ
２６支持具
２８研削ユニット（加工ユニット）
３０スピンドルハウジング
３２スピンドル
３４ホイールマウント
３６研削ホイール
３８ホイール基台
３８ａ上面
３８ｂ下面
３８ｃ開口
３８ｄ供給口
４０研削砥石
４０ａ前面
４０ｂ底面
４０ｃ後面
Ａ方向
Ｂ領域

Claims

ウェーハを保持するための円錐形状の保持面を有し、該円錐形状の頂点が回転の中心となるように回転するチャックテーブルと、環状に配置された複数の研削砥石を有する研削ホイールを回転させる研削ユニットと、を備える研削装置を用いて該ウェーハに貼付された保護部材を加工する保護部材の加工方法であって、
樹脂を含む材料で形成される基材と、該基材の一方の面に設けられた粘着材層と、を有する保護部材の該粘着材層側を該ウェーハの表面に貼付する保護部材貼付工程と、
該ウェーハの裏面側を該保持面で保持し、該チャックテーブルと該研削ホイールとをそれぞれ回転させて、該保護部材の該基材の他方の面側に該研削砥石を接触させることで、該基材の厚みが薄くなるように該保護部材を加工する保護部材加工工程と、を含み、
複数の該研削砥石は、それぞれ、該研削ホイールが回転する方向の前方側に位置する前面と、底面と、のなす角度が鋭角になるように形成されており、
該保護部材加工工程では、該円錐形状の頂点に相当する位置を該研削砥石が通過するように該チャックテーブルと該研削ホイールとの位置を合わせ、該研削砥石の該前面と該底面とにより形成される角部が、該保持面の該頂点に相当する位置から該基材に接触した後、該底面の全体が該基材に接触した状態で、該保持面の外周部に相当する位置へと向かうように該研削ホイールを回転させながら下降させることを特徴とする保護部材の加工方法。