JP2014060269A

JP2014060269A - 保護被膜被覆方法

Info

Publication number: JP2014060269A
Application number: JP2012204445A
Authority: JP
Inventors: Kei Tanaka; 圭田中
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2032-09-18
Also published as: JP6101460B2

Abstract

【課題】ウェーハの表面に凹凸が形成されている場合でも、ウェーハの表面に保護被膜を均一に被膜すること。
【解決手段】回転可能なスピンナテーブル（４１）にウェーハ（Ｗ）の表面を上側にして保持するウェーハ保持工程と、スピンナテーブル（４１）に保持されたウェーハ（Ｗ）の表面に液状樹脂（Ｒ）を滴下し、スピンナテーブル（４１）を正回転方向に回転させることで滴下された液状樹脂（Ｒ）をウェーハ（Ｗ）の表面全域に拡散させ被膜を形成する第一の液状樹脂塗布工程と、第一の液状樹脂塗布工程後に、ウェーハ（Ｗ）の表面に形成された被膜に液状樹脂（Ｒ）を滴下し、スピンナテーブル（４１）を逆回転方向に回転させることで滴下された液状樹脂（Ｒ）をウェーハ（Ｗ）の表面全域に拡散させ被膜を形成する第二の液状樹脂塗布工程と、第二の液状樹脂塗布工程後に、スピンナテーブル（４１）を回転させ被膜を乾燥させる乾燥工程と、を設けた。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウェーハの加工面を保護被膜で被覆する保護被膜被覆方法に関し、特に、バンプ等の凹凸が形成された加工面を保護被膜で被覆する保護被膜被覆方法に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、ウェーハの表面に格子状に分割予定ライン（ストリート）が形成され、分割予定ラインによって区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路が形成される。ウェーハは、格子状の分割予定ラインに沿って切削されることにより、個々のデバイスチップに分割される。このようにして分割されたデバイスチップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用される。ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する方法としては、チッピングの低減等の理由により、レーザー加工によって分割する方法も採用されている。

ところで、レーザー加工は、切削加工に比べて加工速度を速くすることができると共に、サファイアのように硬度の高い素材からなるウェーハであっても比較的容易に加工することができる。しかしながら、ウェーハのストリートに沿ってレーザー光線を照射すると、照射された領域にエネルギーが集中してデブリが発生し、このデブリが回路に接続されるボンディングパッド等に付着してチップの加工品質を低下させる問題が起こっていた。そこで、このデブリによる問題を解消するために、ウェーハの加工面にポリビニルアルコール等の保護被膜を被覆し、保護被膜を通してウェーハにレーザー光線を照射するレーザー加工装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１のレーザー加工装置では、スピンナテーブルに保持されたウェーハの中心部に樹脂供給ノズルから所定量の液状樹脂を滴下し、スピンナテーブルを所定速度で回転させる、いわゆるスピンコーティング方法によって、ウェーハの加工面に液状樹脂が被覆されている。その後、保護被膜を通じてレーザー光線が照射されることで、ウェーハの加工面に直にデブリが付着することが防止されている。

特開２００４−１８８４７５号公報

しかしながら、ウェーハの表面のデバイス上にバンプ等が形成され凹凸がある場合には、ウェーハを保持したスピンナテーブルを回転させ、その遠心力によって液状樹脂を外周部に向けて流動させようとしても、表面の凹凸に妨げられ液状樹脂をウェーハの表面に均一に被覆させることが困難であった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ウェーハの表面に凹凸が形成されている場合でも、ウェーハの表面に保護被膜を均一に被膜することができる保護被膜被覆方法を提供することを目的とする。

本発明の保護被膜被覆方法は、表面に凹凸を有するウェーハの該表面に樹脂による保護被膜を被覆する保護被膜被覆方法であって、回転可能なスピンナテーブルにウェーハの該表面を上側にして保持するウェーハ保持工程と、スピンナテーブルに保持されたウェーハの表面の中央領域に所定量の液状樹脂を滴下し、スピンナテーブルを正回転方向に回転させることによりウェーハの表面の中央領域に滴下された液状樹脂をウェーハの表面の全面に拡散させ被膜を形成する第一の液状樹脂塗布工程と、該第一の液状樹脂塗布工程の後に、ウェーハの表面に形成された被膜の中央領域に所定量の液状樹脂を滴下し、スピンナテーブルを逆回転方向に回転させることにより中央領域に滴下された液状樹脂をウェーハの表面の全面に拡散させ被膜を形成する第二の液状樹脂塗布工程と、該第二の液状樹脂塗布工程の後に、スピンナテーブルを回転させ被膜を乾燥させる乾燥工程と、を備える、ことを特徴とする。

この構成によれば、第一の液状樹脂塗布工程では、スピンナテーブルを正回転方向に回転させてウェーハの表面に液状樹脂が滴下され、第二の液状樹脂塗布工程では、スピンナテーブルを逆回転方向に回転させてウェーハの表面に液状樹脂が滴下される。このため、ウェーハの表面に凹凸が形成されている場合でも、凹凸による液状樹脂の塗り斑を生じさせることが無く、ウェーハの表面全域に均一な厚みの保護被膜を被膜することができる。

本発明によれば、ウェーハの表面に凹凸が形成されている場合でも、ウェーハの表面に保護被膜を均一に被膜することができる。

本実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。本実施の形態に係るウェーハの斜視図である。本実施の形態に係る保護被膜被覆装置の斜視図である。本実施の形態に掛る第一の液状樹脂塗布工程を説明するための模式図である。本実施の形態に掛る第二の液状樹脂塗布工程及び乾燥工程を説明するための模式図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る保護被膜被覆方法は、ウェーハ保持工程、第一の液状樹脂塗布工程、第二の液状樹脂塗布工程、乾燥工程、を含んでいる。

ウェーハ保持工程では、回転可能なスピンナテーブルにウェーハの該表面を上側にして保持する。第一の液状樹脂塗布工程では、スピンナテーブルに保持されたウェーハの表面の中央領域に所定量の液状樹脂を滴下し、スピンナテーブルを正回転方向に回転させることにより、ウェーハの表面の中央領域に滴下された液状樹脂をウェーハの表面の全面に拡散させ被膜を形成する。第二の液状樹脂塗布工程では、第一の液状樹脂塗布工程の後に、ウェーハの表面に形成された被膜の中央領域に所定量の液状樹脂を滴下し、スピンナテーブルを逆回転方向に回転させることにより、中央領域に滴下された液状樹脂をウェーハの表面の全面に拡散させ被膜を形成する。乾燥工程では、第二の液状樹脂塗布工程の後に、スピンナテーブルを回転させ被膜を乾燥させる。これにより、ウェーハの表面に凹凸が形成されている場合でも、凹凸による液状樹脂の塗り斑を生じさせることが無く、ウェーハの表面全域に均一な厚みの保護被膜を被膜することができる。以下、本実施の形態に係る保護被膜被覆方法について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。図２は、加工対象となるウェーハの斜視図である。なお、図１においては、レーザー加工装置において、ウェーハの加工面を保護被膜で被覆する保護被膜被覆装置を省略して記載している。また、本実施の形態に係るレーザー加工装置は、図１に示す構成に限定されない。レーザー加工装置は、保護被膜被覆装置を備えていれば、どのように構成されてもよい。

まず、加工対象となるウェーハＷについて説明する。図２に示すように、ウェーハＷは、表面を上向きにして、リングフレーム８６に張られたダイシングシート８７に裏面側が貼着されている。ウェーハＷの表面は、格子状に配列された分割予定ライン（不図示）によって複数のデバイス領域に区画され、この区画された各デバイス領域に、略球状のバンプ８５が複数形成されている。このウェーハＷの表面には、レーザー加工時のデブリの付着を抑制するための保護被膜が形成される。なお、本実施の形態においては、ウェーハＷとしてシリコンウェーハ、ガリウムヒソ等の半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではない。半導体ウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Al₂O₃）系の無機材料基板、各種電気部品やミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料をウェーハＷとしてもよい。

図１に示すように、レーザー加工装置１は、レーザー光を照射するレーザー加工ユニット５とウェーハＷを保持したチャックテーブル３とを相対移動させて、ウェーハＷを加工するように構成されている。

レーザー加工装置１は、直方体状の基台２を有している。基台２の上面には、チャックテーブル３をＸ軸方向に加工送りすると共に、Ｙ軸方向に割出送りするチャックテーブル移動機構４が設けられている。チャックテーブル移動機構４の後方には、立壁部１１が立設されている。立壁部１１の前面からはアーム部１２が突出しており、アーム部１２にはチャックテーブル３に対向するようにレーザー加工ユニット５が支持されている。

チャックテーブル移動機構４は、基台２上面に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール１５と、一対のガイドレール１５にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル１６とを有している。また、チャックテーブル移動機構４は、Ｘ軸テーブル１６上面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール１７と、一対のガイドレール１７にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル１８とを有している。

Ｙ軸テーブル１８の上部には、チャックテーブル３が設けられている。なお、Ｘ軸テーブル１６、Ｙ軸テーブル１８の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ２１、２２が螺合されている。そして、ボールネジ２１、２２の一端部に連結された駆動モータ２３、２４が回転駆動されることで、チャックテーブル３がガイドレール１５、１７に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動される。

チャックテーブル３は、円板状に形成されており、θテーブル２５を介してＹ軸テーブル１８の上面に回転可能に設けられている。チャックテーブル３の上面には、多孔質材料で吸着チャックが形成されている。チャックテーブル３の周囲には、一対の支持アームを介して４つのクランプ部２６が設けられている。４つのクランプ部２６がエアアクチュエータにより駆動されることで、ウェーハＷの周囲のリングフレーム８６が四方から挟持固定される。

レーザー加工ユニット５は、アーム部１２の先端に設けられた加工ヘッド３１を有している。アーム部１２及び加工ヘッド３１内には、レーザー加工ユニット５の光学系が設けられている。加工ヘッド３１は、不図示の発振器から発振されたレーザー光を集光レンズによって集光し、チャックテーブル３上に保持されたウェーハＷをレーザー加工する。レーザー光は、ウェーハＷに対して吸収性を有する波長であり、光学系においてウェーハＷの表面（加工面）に集光するように調整される。

この場合、ウェーハＷの表面は、後述する保護被膜被覆装置６（図３参照）において形成された保護被膜で被覆されている。加工ヘッド３１からのレーザー光が保護被膜を通じてウェーハＷの表面に照射されることで、ウェーハＷの表面にアブレーションが生じて部分的にエッチングされる。このとき、ウェーハＷの表面には保護被膜が形成されているため、アブレーションによって飛散したデブリが保護被膜に付着し、ウェーハＷの表面に直に付着することがない。

そして、チャックテーブル移動機構４によってチャックテーブル３が加工ヘッド３１に対して相対的に移動されることにより、ウェーハＷの分割予定ラインに沿ってレーザー加工（アブレーション加工）される。ここで、アブレーションとは、レーザー光の照射強度が所定の加工閾値以上になると、固体表面で電子、熱的、光科学的及び力学的エネルギーに変換され、その結果、中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスタ、電子、光が爆発的に放出され、固体表面がエッチングされる現象をいう。

図３を参照して、ウェーハの表面に保護被膜を被覆する保護被膜被覆装置について説明する。図３は、本実施の形態に係る保護被膜被覆装置の斜視図である。

図３に示すように、保護被膜被覆装置６は、保持テーブル（スピンナテーブル）４１上のウェーハＷに対して液状樹脂Ｒを供給して、保持テーブル４１の回転に伴う遠心力によってウェーハＷの表面全域に液状樹脂Ｒを塗布するように構成されている。保護被膜被覆装置６は、円筒状の周壁部３５と底壁部３６とからなる有底筒状のケーシング３７を有している。ケーシング３７は、底壁部３６の下面から延びる複数（本実施の形態では３本）の脚部３８によって設置面３９上に支持されている。ケーシング３７内には、保持テーブル４１が収容されており、保持テーブル４１の周囲には液状樹脂ノズル４２、洗浄水ノズル４３、エアノズル４４が設けられている。

保持テーブル４１は、ウェーハＷのリングフレーム８６よりも大径に形成されており、上面に多孔質材料で吸着チャックが形成されている。吸着チャックは保持テーブル４１内の図示しない配管を通じて吸引源に接続されており、吸着チャック上に生じる負圧によってウェーハＷを吸引保持する。保持テーブル４１の下面中央には、電動モータ４５の駆動軸４６の上端部が固定されている。駆動軸４６は、ケーシング３７の下方に位置する電動モータ４５から上方に延在し、底壁部３６に貫通形成された中心開口を通って保持テーブル４１に接続される。

電動モータ４５の外周面には、複数（本実施の形態では３つ）のエアシリンダ４８が取り付けられている。電動モータ４５は、各エアシリンダ４８から設置面３９に突き当てられたピストンロッド４７によって支持されており、ピストンロッド４７の伸縮によって昇降駆動される。このように、保持テーブル４１は、電動モータ４５によってケーシング３７内で高速回転され、複数のエアシリンダ４８によってウェーハＷを取り込む上昇位置と加工が行われる下降位置との間で昇降駆動される。

液状樹脂ノズル４２は、保持テーブル４１の上方で水平に延在する水平部５１と、水平部５１の基端から下方に延びる垂直部５２とで略Ｌ字状に形成されている。水平部５１の先端部分は下方に屈曲して形成されており、屈曲した先端部分から液状樹脂Ｒが保持テーブル４１上のウェーハＷに滴下される。また、液状樹脂ノズル４２は、保持テーブル４１の上方で旋回可能なようにケーシング３７に支持されている。この液状樹脂ノズル４２には、不図示の液状樹脂供給部から液状樹脂Ｒが供給される。ここで、液状樹脂Ｒとしては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の水溶性樹脂が用いられる。なお、液状樹脂Ｒには、レーザー波長の光を吸収する吸収剤を添加することが好ましい。これにより、レーザー加工時にウェーハＷの加工と共に保護被膜も同時に除去されるため、ウェーハＷの熱分解物の蒸気等によって保護被膜がウェーハＷの表面から剥離することが防止される。

保護被膜被覆装置６では、液状樹脂ノズル４２からウェーハＷの表面中央に液状樹脂Ｒが滴下されると、保持テーブル４１が高速回転することで液状樹脂Ｒに遠心力が作用する。この遠心力によってウェーハＷの表面全域に液状樹脂Ｒが広げられ保護被膜が形成される。保護被膜が形成されたウェーハＷは、チャックテーブル３に載せ替えられてレーザー加工が実施される。レーザー加工時には、上記したようにウェーハＷの表面が保護被膜で被覆されるため、デブリが直にウェーハＷの表面に付着することがない。

また、保護被膜被覆装置６は、加工前のウェーハＷに保護被膜を形成するだけでなく、加工済みのウェーハＷから保護被膜を除去する洗浄装置としても機能する。ケーシング３７内には、液状樹脂ノズル４２と同様に、洗浄水ノズル４３及びエアノズル４４が旋回可能に設けられている。洗浄水ノズル４３及びエアノズル４４は、それぞれ保持テーブル４１の上方で水平に延在する水平部５３、５５と、水平部５３、５５の基端から下方に延びる垂直部５４（エアノズル４４の垂直部は不図示）とで略Ｌ字状に形成されている。洗浄水ノズル４３及びエアノズル４４の先端部分は、それぞれ下方に屈曲しており、屈曲した先端部分から洗浄水及び乾燥エアがウェーハＷに吹き付けられる。

保護被膜被覆装置６の洗浄時には、加工済みのウェーハＷが保持テーブル４１に保持され、洗浄水ノズル４３から洗浄水を噴射させながら保持テーブル４１が高速回転される。ウェーハＷの表面に洗浄水が吹き付けられることで、加工済みのウェーハＷからデブリが付着した保護被膜が洗い流される。洗浄時の廃液は、ケーシング３７に接続されたドレインホース５８を介して排出される。その後、回転中のウェーハＷに対してエアノズル４４から乾燥エアが吹き付けられることでウェーハＷが乾燥される。

図４及び図５を参照して、保護被膜被覆装置６における第一の液状樹脂塗布工程、第二の液状樹脂塗布工程及び乾燥工程について説明する。図４は、本実施の形態に係る保護被膜被覆装置６における第一の液状樹脂塗布工程を説明するための模式図である。図５は、本実施の形態に係る保護被膜被覆装置６における第二の液状樹脂塗布工程及び乾燥工程を説明するための模式図である。なお、図４Ｂ及び図５Ｂは、図４Ａ及び図５Ａに示す点線部分の拡大図である。

第一の液状樹脂塗布工程では、保持テーブル４１上にウェーハＷが載置されると、吸着チャックによってウェーハＷが保持され、保持テーブル４１がケーシング３７内の下降位置に移動する（図３参照）。そして、液状樹脂ノズル４２（図３参照）が旋回して、ノズルの先端部分がウェーハＷの中央に位置付けられる。次に、図４Ａに示すように、保持テーブル４１に保持されたウェーハＷの表面の中央領域に所定量の液状樹脂Ｒが滴下され、保持テーブル４１が正回転方向（矢印Ａ方向）に高速回転される。保持テーブル４１が正回転方向に高速回転することで液状樹脂Ｒに遠心力が作用し、ウェーハＷの表面の中央領域に滴下された液状樹脂Ｒの液溜まりは、ウェーハＷの表面全域を覆うようにウェーハＷの径方向外側に向かって広げられる。このとき、ウェーハＷの表面には複数のバンプ８５が形成されているため、このバンプ８５に妨げられてバンプ８５の近傍には液状樹脂Ｒの塗り斑Ｒ１が生じる（図４Ｂ参照）。

図５Ａに示すように、第一の液状樹脂塗布工程の後、第二の液状樹脂塗布工程を実施する。第二の液状樹脂塗布工程では、保持テーブル４１に保持されたウェーハＷの表面に形成された被膜の中央領域に所定量の液状樹脂Ｒが滴下され、保持テーブル４１が逆回転方向（矢印Ｂ方向）に高速回転される。保持テーブル４１が逆回転方向に高速回転することで液状樹脂Ｒに遠心力が作用し、ウェーハＷの表面に形成された被膜の中央領域に滴下された液状樹脂Ｒの液溜まりは、ウェーハＷの表面全域を覆うようにウェーハＷの径方向外側に向かって広げられる。ウェーハＷの表面にバンプ８５等の凹凸が形成されている場合、保持テーブル４１を一方向にのみ回転させただけでは、バンプ８５に妨げられてバンプ８５の近傍に液状樹脂Ｒの塗り斑Ｒ１が生じてしまう（図４Ｂ参照）。この塗り斑Ｒ１がウェーハＷのストリートにまではみ出した場合には、はみ出した塗り斑Ｒ１部分にデブリが付着して堆積し、洗浄しても除去することが難しいため、チップの加工品質を低下させることに繋がってしまう。しかしながら、図５Ａに示す第二の液状樹脂塗布工程では、保持テーブル４１を第一の液状樹脂塗布工程とは反対方向に高速回転させるため、ウェーハＷの表面に塗布された液状樹脂Ｒには、第一の液状樹脂塗布工程とは逆向きの力が作用する。このため、保持テーブル４１を一方向にのみ回転させることで生じていた液状樹脂Ｒの塗り斑Ｒ１が無くなり、ウェーハＷの表面全域には均一な厚みの被膜が形成される（図５Ｂ）。なお、第一の液状樹脂塗布工程及び第二の液状樹脂塗布工程において、保持テーブル４１の回転速度は、ウェーハＷのバンプ８５の付き方や表面状態等に応じて可変させてもよい。

次に、第二の液状樹脂塗布工程の後、乾燥工程を実施する。乾燥工程では、保持テーブル４１が、第一及び第二の液状樹脂塗布工程と比べて高速回転される。これにより、第一及び第二の液状樹脂塗布工程で形成された被膜が乾燥され、ウェーハＷの表面全域に均一な厚みの保護被膜が形成される。なお、乾燥工程において、保持テーブル４１は、正回転方向及び逆回転方向のいずれの方向に回転させてもよい。

ウェーハＷの表面に保護被膜が形成されると、保持テーブル４１がケーシング３７内を上昇位置に移動する（図３参照）。そして、保持テーブル４１からチャックテーブル３（図１参照）にウェーハＷが載せ替えられて、後段のレーザー加工が実施される。レーザー加工済みのウェーハＷは、再び保護被膜被覆装置６に搬入されてデブリが付着した保護被膜が洗い流される。

以上のように、本実施の形態に係る保護被膜被覆方法によれば、第一の液状樹脂塗布工程では、保持テーブル４１を正回転方向に回転させてウェーハＷの表面に液状樹脂Ｒが滴下され、第二の液状樹脂塗布工程では、保持テーブル４１を逆回転方向に回転させてウェーハＷの表面に液状樹脂が滴下される。このため、ウェーハＷの表面にバンプ８５等の凹凸が形成されている場合でも、凹凸による液状樹脂Ｒの塗り斑Ｒ１を生じさせることが無く、ウェーハＷの表面全域に均一な厚みの保護被膜を被膜することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。

以上説明したように、本発明は、ウェーハの表面に凹凸が形成されている場合でも、凹凸による液状樹脂の塗り斑を生じさせることが無く、ウェーハの表面全域に均一な厚みの保護被膜を被膜することができるという効果を有し、特に、分割予定ラインに沿ってアブレーション加工を施すレーザー加工装置に有用である。

１レーザー加工装置
６保護膜被覆装置
４１保持テーブル（スピンナテーブル）
４２液状樹脂ノズル
８５バンプ（凹凸）
Ｗウェーハ
Ｒ液状樹脂

Claims

表面に凹凸を有するウェーハの該表面に樹脂による保護被膜を被覆する保護被膜被覆方法であって、
回転可能なスピンナテーブルにウェーハの該表面を上側にして保持するウェーハ保持工程と、
スピンナテーブルに保持されたウェーハの表面の中央領域に所定量の液状樹脂を滴下し、スピンナテーブルを正回転方向に回転させることによりウェーハの表面の中央領域に滴下された液状樹脂をウェーハの表面の全面に拡散させ被膜を形成する第一の液状樹脂塗布工程と、
該第一の液状樹脂塗布工程の後に、ウェーハの表面に形成された被膜の中央領域に所定量の液状樹脂を滴下し、スピンナテーブルを逆回転方向に回転させることにより中央領域に滴下された液状樹脂をウェーハの表面の全面に拡散させ被膜を形成する第二の液状樹脂塗布工程と、
該第二の液状樹脂塗布工程の後に、スピンナテーブルを回転させ被膜を乾燥させる乾燥工程と、
を備える、ことを特徴とする保護被膜被覆方法。