JP2018067586A

JP2018067586A - ウエーハの樹脂被覆方法

Info

Publication number: JP2018067586A
Application number: JP2016204155A
Authority: JP
Inventors: 祐介藤井; Yusuke Fujii
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: JP6730910B2

Abstract

【課題】ウエーハの表面に樹脂を被覆する場合に、樹脂の中に気泡が入らないようにしてウエーハの表面を樹脂で均一に被覆する。【解決手段】ウエーハ用テーブル３０にウエーハＷを保持するステップと、ウエーハ用テーブル３０に向かい合うように設置された樹脂用テーブル４０に樹脂Ｊを保持するステップと、ウエーハ用テーブル３０と樹脂用テーブル４０とを接近させてウエーハＷと樹脂Ｊとを接触させ樹脂ＪをウエーハＷの表面に広げる接近ステップと、ウエーハＷと樹脂Ｊとを接触させた状態でウエーハＷを樹脂用テーブル４０から離反させる離反ステップと、を備え、接近ステップと離反ステップとを繰り返してウエーハＷの表面に樹脂Ｊを被覆する樹脂被覆方法である。【選択図】図６

Description

本発明は、ウエーハの表面に樹脂を被覆する樹脂被覆方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、シリコンウエーハ等の表面に格子状の分割予定ラインが形成され、分割予定ラインによって区画される各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成される。このように形成されたウエーハの裏面を研削、研磨してウエーハを所定の厚みへと薄化した後、分割予定ラインに沿って切削装置等によって分割することで、個々の半導体デバイスを製造することができる。

近年、半導体デバイスの小型化を実現するための技術として、デバイス表面にバンプと呼ばれる金属突起物を複数形成し、これらのバンプを配線基板に形成された電極に相対させて直接接合するデバイスの基板実装技術が実用化されている。そして、バンプが表面に形成されたウエーハの中には、ハイバンプと呼ばれる厚みのあるバンプが実装されているものもある。従来、このようなウエーハを研削する場合には、デバイス及びバンプが形成されたウエーハ表面に保護テープを貼着してウエーハ表面を保護する。そして、保護テープ側が保持テーブルで吸引保持された状態のウエーハに対して回転させた研削砥石を当接させて、ウエーハの裏面の研削を行っていた。

しかし、バンプの厚みに対して保護テープの粘着面の糊の厚みが足りないため、研削前のウエーハを保護テープによってバンプの凹凸を解消して平坦化することができず、研削後のウエーハの被研削面（裏面）にバンプの凹凸が転写される、研削後のウエーハの厚みのばらつきが大きくなる、又は、保護テープが保持テーブルの保持面に追従しきれず保持テーブルによるウエーハの吸引保持におけるバキュームリークが発生する等の問題があった。

このような問題を解決するために、バンプの凹凸を吸収できるようにハイバンプ用の分厚い保護テープも開発されているが、このような保護テープは高価であるため加工費用が嵩むという問題があった。またバキュームリークを防ぐために、バキューム領域を小さくした保持テーブルも開発されているが、このような保持テーブルを研削装置に載せ替えるには費用も時間も掛かるという問題がある。

そこで費用を抑え、被研削面にハイバンプの凹凸が転写されず、研削後のウエーハの厚みばらつきを小さく治め、かつ、保持テーブルにウエーハを保持するときにバキュームリークが起きることがないようにするために、研削加工用の保護テープの代わりに紫外線により硬化する樹脂でウエーハの表面を被覆して樹脂膜を形成して、この樹脂膜によってウエーハを保護する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１７５６４７号公報

上記の樹脂のウエーハに対する被覆方法においては、まず、ウエーハ上に液状の樹脂を所定量滴下して液状樹脂の塊を形成する。この液状樹脂は、例えば、光（代表的には、紫外線）によって硬化する性質を備えている。そして、保持テーブルでウエーハ裏面が吸引保持された状態のウエーハを、液状樹脂に対して上側から押し付けることで液状樹脂を押し広げて、ウエーハの表面全面が液状樹脂で被覆された状態にする。次いで、液状樹脂に対して紫外線の照射を行い、液状樹脂を硬化させる。

しかし、ハイバンプ付きウエーハのような凹凸があるウエーハの表面を液状樹脂で覆う際に、液状樹脂が凹凸の細部まで十分に行き届かず、液状樹脂とウエーハの表面との間の空気を樹脂で十分に排除できず、樹脂とウエーハの表面との間に気泡が入り込んだ状態で液状樹脂を硬化させてしまう場合がある。気泡が入り込んだ状態で硬化した樹脂皮膜は、気泡が入り込んだ周囲のバンプやデバイス等を十分に保護しきれず、研削圧力によってバンプの損傷や折れ及びデバイスの損傷等が生じてしまう場合がある。

したがって、バンプ等によって凹凸が形成されたウエーハの表面に液状樹脂を被覆する場合には、液状樹脂の中に気泡が入らないようにしつつウエーハの表面を均一に液状樹脂によって被覆できるようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、ウエーハの表面を樹脂で覆う樹脂被覆方法であって、ウエーハ用テーブルにウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、該ウエーハ用テーブルに向かい合うように設置された樹脂用テーブルに樹脂を保持する樹脂保持ステップと、該ウエーハ用テーブルと該樹脂用テーブルとを接近させてウエーハと樹脂とを接触させ樹脂をウエーハの表面に広げる接近ステップと、ウエーハと樹脂とを接触させた状態でウエーハを該樹脂用テーブルから離反させる離反ステップと、を備え、該接近ステップと該離反ステップとを繰り返してウエーハの表面に樹脂を被覆することを特徴とする樹脂被覆方法である。

本願発明者は、樹脂とウエーハの表面との間に気泡が入り込んだ状態で液状樹脂を硬化させてしまう事態が生じることの原因の１つとして、ウエーハ上に液状樹脂を広げる際に、ウエーハと樹脂用テーブルとの間で流動する液状樹脂が上下に２体に完全に分離してしまうことで、それぞれの樹脂体の頂点部分に気泡が生じ、この気泡が最終的に樹脂とウエーハの表面との間に入り込むことを発見した。そこで、本発明に係る樹脂被覆方法においては、ウエーハ用テーブルと樹脂用テーブルとを接近させてウエーハと樹脂とを接触させ樹脂をウエーハの表面に広げる接近ステップと、ウエーハと樹脂とを接触させた状態でウエーハを樹脂用テーブルから離反させる離反ステップと、を備えることで、ウエーハと樹脂とを完全に離さず離反と接近を繰り返しながら樹脂をウエーハ上に押し広げていき、ウエーハ上に液状樹脂を広げる際に樹脂の中に気泡が入らないようにしつつ、ウエーハ上に均一に樹脂を被覆していくことを可能にする。

ウエーハの構造を示す断面図である。ウエーハ用テーブルにウエーハを保持した状態を示す断面図である。樹脂用テーブルに樹脂を供給して、樹脂用テーブルで樹脂を保持している状態を示す断面図である。ウエーハ用テーブルと樹脂用テーブルとを接近させてウエーハと樹脂とを接触させ樹脂をウエーハ上に広げていこうとしている状態を示す断面図である。ウエーハと樹脂とを接触させた状態でウエーハを樹脂用テーブルから離反させている状態を示す断面図である。樹脂膜に紫外線を照射し樹脂膜を硬化させている状態を示す断面図である。表面が樹脂膜によって保護された状態のウエーハの断面図である。

図１に示す外形が円形板状の半導体ウエーハＷは、所定の厚み（例えば、３００μｍ）のシリコンウエーハからなっており、その表面Ｗａには、複数の分割予定ラインによって区画された複数の格子状の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。このデバイスの表面にはそれぞれ複数のバンプ（突起電極）Ｗｆが設けられている。このバンプＷｆは、例えば、高さが１００μｍ〜２００μｍ程度に形成されている。ウエーハＷの裏面Ｗｂは、研削加工が施される場合の被研削面となる。
以下に、ウエーハＷの表面Ｗａを樹脂で覆う本発明に係る樹脂被覆方法の各ステップについて説明していく。

（１）ウエーハ保持ステップ
図２に示すウエーハ用テーブル３０は、ウエーハＷを吸引保持することが可能なテーブルである。ウエーハ用テーブル３０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等から構成されウエーハＷを吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。枠体３０１の底部中央には、吸引孔３０１ａが厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通形成されており、吸引孔３０１ａの下端は、枠体３０１と吸着部３００との間に広がる吸引空間３０１ｂに連通している。吸引孔３０１ａには吸引管を介して真空発生装置及びコンプレッサー等から構成される吸引源３９が接続されており、吸着部３００の露出面であり枠体３０１の下面と面一に形成された保持面３００ａは、吸引空間３０１ｂ、吸引孔３０１ａ、及び吸引管を介して吸引源３９に連通している。そして、ウエーハ用テーブル３０は、保持面３００ａ上でウエーハＷを吸引保持することができる。ウエーハ用テーブル３０は、移動手段３８によって、水平面方向及び鉛直方向に移動可能となっている。

ウエーハ保持ステップにおいては、まず、ウエーハ用テーブル３０の中心とウエーハＷの中心とが略合致するようにして、ウエーハ用テーブル３０が裏面Ｗｂ側を上に向けた状態のウエーハＷの上方に位置付けられる。次いで、ウエーハ用テーブル３０が移動手段３８によって−Ｚ方向へと降下し、保持面３００ａとウエーハＷの裏面Ｗｂとが接触する。さらに、吸引源３９が吸引することで生み出された吸引力が、吸引管、吸引孔３０１ａ、及び吸引空間３０１ｂを介して保持面３００ａへと伝達され、ウエーハ用テーブル３０が保持面３００ａ上でウエーハＷの裏面Ｗｂを吸引保持する。

（２）樹脂保持ステップ
図３に示す外形が円形状の樹脂用テーブル４０は、例えば、紫外線を透過するガラス等の透明部材で形成されており、図示しない吸引源に連通する平坦な保持面４０ａを備えている。樹脂用テーブル４０は、図２に示すウエーハ用テーブル３０が上方に位置付けられた場合に、ウエーハ用テーブル３０と向かい合った状態になる。そして、図３に示すように、樹脂用テーブル４０はウエーハＷと略同径又はウエーハＷより大径の円形状に形成された保護シートＴを保持面４０ａ上で吸引保持した状態になっている。保護シートＴは、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明な合成樹脂のフィルムで構成され、樹脂用テーブル４０の保持面４０ａに液状樹脂Ｊが付着してしまうことを防ぐ役割を果たす。

樹脂用テーブル４０の上方には、液状樹脂Ｊを供給する供給ノズル４１０を備える樹脂供給手段４１が位置付けられている。図３に示すように、樹脂供給手段４１は、液状樹脂Ｊが蓄えられている樹脂供給源４１１を備えており、樹脂供給源４１１に蓄えられている液状樹脂Ｊは、例えば、５００〜５０００ｍＰａ程度の粘度を有する無溶剤形の硬化樹脂であり、紫外線が照射されることで硬化する特性を備えている。

樹脂保持ステップにおいては、まず、樹脂用テーブル４０上で吸引保持された状態の保護シートＴの略中央領域の上方に、樹脂供給手段４１の供給ノズル４１０が位置付けられる。次いで、樹脂供給源４１１が液状樹脂Ｊを供給ノズル４１０に向かって送り出し、供給ノズル４１０から樹脂用テーブル４０の保持面４０ａに向けて液状樹脂Ｊが適量滴下され、保護シートＴ上の中心領域に液状樹脂Ｊが供給される。ある程度の粘度を備える液状樹脂Ｊは、保護シートＴ上で略半球体状の形態を保ち、また、樹脂用テーブル４０が保護シートＴを介して液状樹脂Ｊを保持した状態となる。適量の液状樹脂Ｊが保護シートＴの上面に堆積したら、樹脂供給手段４１は液状樹脂Ｊの供給を停止し、樹脂供給手段４１は樹脂用テーブル４０上方から退避する。

（３）接近ステップ
樹脂保持ステップが完了した後、図４に示す移動手段３８が、ウエーハＷを吸引保持するウエーハ用テーブル３０を移動させ、ウエーハＷの中心と保護シートＴの中心とが略合致しウエーハＷの表面Ｗａが保護シートＴ上の液状樹脂Ｊに向かい合うように、ウエーハＷを位置付ける。

移動手段３８がウエーハ用テーブル３０を−Ｚ方向へと降下させることで、ウエーハ用テーブル３０と樹脂用テーブル４０とが接近していき、ウエーハＷのバンプＷｆの頂点と液状樹脂Ｊとが図４に示す高さ位置Ｚ０において接触する。移動手段３８によってウエーハ用テーブル３０がさらに−Ｚ方向へと降下することで、保護シートＴ上の液状樹脂ＪがウエーハＷで押圧され、液状樹脂ＪはウエーハＷの表面Ｗａ上で径方向外側に向かって広がっていく。そして、例えば、ウエーハＷのバンプＷｆの根元まで液状樹脂Ｊが十分に押し込まれる高さ位置Ｚ１まで、ウエーハＷを保持するウエーハ用テーブル３０が下降し、保護シートＴ上の液状樹脂ＪがウエーハＷの表面Ｗａに押し広げられる。

（４）離反ステップ
例えば、ウエーハＷのバンプＷｆの根元まで液状樹脂Ｊが十分に押し込まれる高さ位置Ｚ１まで、ウエーハＷを保持するウエーハ用テーブル３０が下降した後、図５に示すように、移動手段３８がウエーハ用テーブル３０を＋Ｚ方向へ上昇させて、ウエーハＷを樹脂用テーブル４０から離反させる。ウエーハＷの表面Ｗａと保護シートＴの上面との両方に付着している状態の液状樹脂Ｊは、ウエーハＷの表面Ｗａと保護シートＴの上面との間で、例えば、伸縮方向（Ｚ軸方向）の中間部の外径が縮径するように円錐台を湾曲させた形を保ちつつ緩やかに流動しながら、上昇するウエーハＷによって＋Ｚ方向に引き伸ばされていく。このように、ウエーハＷの表面Ｗａと液状樹脂Ｊとを接触させた状態、すなわち、ウエーハＷの表面Ｗａと保護シートＴの上面との間の液状樹脂Ｊが分断されない状態を保ちつつ、移動手段３８がウエーハ用テーブル３０を＋Ｚ方向へ上昇させる。そして、例えば、ウエーハＷのバンプＷｆの頂点が、高さ位置Ｚ０と高さ位置Ｚ１との中間程度の高さ位置Ｚ２に位置するまで、移動手段３８がウエーハ用テーブル３０を＋Ｚ方向へ上昇させる。

例えば、ウエーハＷのバンプＷｆの頂点が、高さ位置Ｚ０と高さ位置Ｚ１との中間程度の高さ位置Ｚ２に至った後、再び接近ステップを実施し、ウエーハＷのバンプＷｆの頂点が高さ位置Ｚ１よりも所定の距離だけ下方にある高さ位置Ｚ３に至るまで、移動手段３８がウエーハＷを保持するウエーハ用テーブル３０を下降させ、保護シートＴ上の液状樹脂ＪをウエーハＷの表面Ｗａにさらに押し広げる。次いで、再び離反ステップを実施し、ウエーハＷの表面Ｗａと保護シートＴの上面との間の液状樹脂Ｊが分断されない状態を保ちつつ、移動手段３８がウエーハ用テーブル３０を＋Ｚ方向へ上昇させる。そして、例えば、ウエーハＷのバンプＷｆの頂点が、高さ位置Ｚ２と高さ位置Ｚ３との中間程度の高さ位置Ｚ４に至るまで、移動手段３８がウエーハ用テーブル３０を＋Ｚ方向へ上昇させる。このように接近ステップと離反ステップとを複数回（例えば、４〜７回）繰り返すことにより、ウエーハＷの表面Ｗａと保護シートＴの上面との間の液状樹脂Ｊが分断されない状態を保ちつつ、保護シートＴ上の液状樹脂ＪをウエーハＷの表面Ｗａに押し広げていき、かつ、接近ステップにおけるウエーハ押し付け時のウエーハＷの高さ位置が徐々に下方の位置になっていくようにする。

図６に示すように、接近ステップと離反ステップとを複数回繰り返すことで、ウエーハＷの表面Ｗａ全面に液状樹脂Ｊが被覆され、バンプＷｆの凹凸を解消する樹脂膜Ｊ１が形成された後、移動手段３８によるウエーハ用テーブル３０の上下動を停止させる。そして、例えば、樹脂膜Ｊ１に紫外線を照射して樹脂膜Ｊ１を硬化させる。本願に係る樹脂被覆方法では、上記のようにウエーハ用テーブル３０と樹脂用テーブル４０とを接近させてウエーハＷと液状樹脂Ｊとを接触させ液状樹脂ＪをウエーハＷの表面Ｗａに広げる接近ステップと、ウエーハＷと液状樹脂Ｊとを接触させた状態でウエーハＷを樹脂用テーブル４０から離反させる離反ステップと、を備えることで、ウエーハＷと液状樹脂Ｊとを完全に離さず離反と接近を繰り返しながら液状樹脂ＪをウエーハＷ上に押し広げていくため、ウエーハＷと樹脂用テーブル４０との間で伸縮する液状樹脂Ｊが２体に完全に分離した場合の液状樹脂Ｊの頂点部分（分離した部分の先端）における気泡の発生がなく、ウエーハＷの表面Ｗａの全面を均一に覆う樹脂膜Ｊ１中に気泡が入り込んでいない状態で樹脂膜Ｊ１を硬化させることができる。

例えば、図６に示すように、樹脂用テーブル４０の下方には、液状樹脂Ｊを硬化させる樹脂硬化手段７０が配設されており、樹脂硬化手段７０は、紫外光を発するＵＶランプ７００を複数備えている。例えば、樹脂硬化手段７０から＋Ｚ方向に向かって照射された紫外光は、透明な樹脂用テーブル４０および保護シートＴを透過して樹脂膜Ｊ１に照射される。これにより樹脂膜Ｊ１は硬化し、ウエーハＷの表面Ｗａを被覆し保護する樹脂膜Ｊ１が形成される。

その後、例えば、図示しない吸引源による吸引を止めて、樹脂用テーブル４０による保護シートＴの吸引保持を解除するとともに、移動手段３８がウエーハ用テーブル３０を＋Ｚ方向へ上昇させウエーハＷを樹脂用テーブル４０上から搬出し、保護シートＴが下方に向かって露出した状態にする。さらに、図示しない剥離装置のクランプ等から構成される挟持手段により保護シートＴを挟持して、挟持手段を移動させてウエーハＷから保護シートＴを剥離することで、図７に示すように表面Ｗａが樹脂膜Ｊ１によって保護されて裏面Ｗｂが研削可能な状態のウエーハＷを作製することができる。

なお、本発明に係る樹脂被覆方法は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されているウエーハ用テーブル３０や樹脂用テーブル４０の構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態の液状樹脂Ｊは紫外線によって硬化する紫外線硬化型の樹脂であるが、これに限定されるものではなく。例えば加熱によって硬化する熱硬化型の樹脂を用いてもよく、その場合には、上記樹脂硬化手段７０に代えて、加熱手段が用いられる。

Ｗ：ウエーハＷａ：ウエーハの表面Ｗｂ：ウエーハの裏面Ｗｆ：バンプ
３０：ウエーハ用テーブル３００：吸着部３００ａ：保持面３０１：枠体３０１ａ：吸引孔３０１ｂ：吸引空間３８：移動手段３９：吸引源
４０：樹脂用テーブル４０ａ：保持面４１：樹脂供給手段４１０：供給ノズル４１１：樹脂供給源
７０：樹脂硬化手段７００：ＵＶランプ
Ｔ：保護シートＪ：液体樹脂Ｊ１：樹脂膜

Claims

ウエーハの表面を樹脂で覆う樹脂被覆方法であって、
ウエーハ用テーブルにウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、
該ウエーハ用テーブルに向かい合うように設置された樹脂用テーブルに樹脂を保持する樹脂保持ステップと、
該ウエーハ用テーブルと該樹脂用テーブルとを接近させてウエーハと樹脂とを接触させ樹脂をウエーハの表面に広げる接近ステップと、
ウエーハと樹脂とを接触させた状態でウエーハを該樹脂用テーブルから離反させる離反ステップと、を備え、
該接近ステップと該離反ステップとを繰り返してウエーハの表面に樹脂を被覆することを特徴とする樹脂被覆方法。