JP2018113395A

JP2018113395A - ウェーハの加工方法

Info

Publication number: JP2018113395A
Application number: JP2017004120A
Authority: JP
Inventors: 雅之川瀬; Masayuki Kawase
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2018-07-19

Abstract

【課題】バイトによる切削後のバンプの端面が実装前に酸化しないようにする。【解決手段】ウェーハの加工方法は、ウェーハＷの表面Ｗａをバイト２３で切削してバンプＢの高さを揃えるバイト切削ステップと、ウェーハＷの表面Ｗａに保護膜４１を被覆してバンプＢの端面Ｂａを保護する保護膜形成ステップと、ウェーハＷを個々のチップＣへと分割する分割ステップと、保護膜４１を除去する保護膜除去ステップと、個々のチップＣをそれぞれ実装する実装ステップとを備えたため、バンプＢの端面Ｂａが酸化するおそれを防止することができ、個々のチップＣを例えば実装基板に実装する際に、バンプＢの端面Ｂａと実装基板の電極との接合不良が生じるおそれを防ぐことができる。また、化学処理を行う必要がなくなるため、ウェーハＷの加工の工程が煩雑化することがなく、化学薬品の管理も不要となる。【選択図】図３

Description

本発明は、突起電極を有するデバイスが複数形成されたウェーハの加工方法に関する。

近年、パッケージの小型化や薄型化を図るために、フリップチップ実装方式が広く採用されている。フリップチップ実装方式とは、フリップチップ実装用のウェーハの表面にバンプと称される突起電極を形成し、バンプを介して実装基板にウェーハのチップを接続する方式を指す。フリップチップ実装用のウェーハは、その表面が実装面となり、裏面が研削される被研削面となっている。かかるウェーハは、例えば、バイトを備えるバイト切削装置を用いて、ウェーハの表面側を削ることによってバンプの高さが揃えられる（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２００６−３２４３９７号公報

しかし、上記のようなバイトによって切削されたバンプの端面が、実装するまでに酸化してしまい、バンプと実装基板とをうまく接合できないという問題がある。そこで、実装前に化学処理をバンプの端面に施したりしているが、工程が増える上、化学薬品の管理が手間であるため、さらなる改善が切望されている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、バイトによる切削後のバンプの端面が実装前に酸化しないようにすることを目的としている。

本発明は、交差する複数のストリートで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されるとともに該デバイスに突起電極が形成された表面を有したウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面をバイトで切削して該突起電極の高さを揃えるバイト切削ステップと、該バイト切削ステップを実施した後、ウェーハの表面に保護膜を被覆して該突起電極の端面を保護する保護膜形成ステップと、該保護膜形成ステップを実施した後、ウェーハを個々のチップへと分割する分割ステップと、該分割ステップを実施した後、該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、該保護膜除去ステップを実施した後、個々のチップをそれぞれ実装する実装ステップと、を備えた。

本発明にかかるウェーハの加工方法は、ウェーハの表面をバイトで切削して突起電極の高さを揃えるバイト切削ステップと、バイト切削ステップを実施した後、ウェーハの表面に保護膜を被覆して突起電極の端面を保護する保護膜形成ステップと、保護膜形成ステップを実施した後、ウェーハを個々のチップへと分割する分割ステップと、分割ステップを実施した後、保護膜を除去する保護膜除去ステップと、保護膜除去ステップを実施した後、個々のチップをそれぞれ実装する実装ステップとを備えたため、突起電極の端面が酸化するおそれを防止することができる。これにより、ウェーハを個々のチップへと分割した後、保護膜を除去してチップを例えば実装基板に実装する際に、突起電極の端面と実装基板の電極との接合不良が生じるおそれを防ぐことができる。
また、保護膜によって突起電極の端面の酸化が防止されるため、化学処理を行う必要がなくなり、ウェーハの加工の工程が煩雑化することがない。よって、化学薬品の管理も不要となる。

ウェーハの一例の構成を示す平面図である。バイト切削ステップを示す断面図である。保護膜形成ステップを示す断面図である。レーザ加工ステップを示す断面図である。分割ステップを示す断面図である。保護膜除去ステップを示す断面図である。

図１に示すウェーハＷは、円形板状の基板を有する被加工物の一例であって、その表面Ｗａには、縦横に交差する複数のストリートＳによって区画された各領域にデバイスＤがそれぞれ形成されている。デバイスＤには、部分拡大図に示すように、突起電極であるバンプＢが複数形成されている。本実施形態に示すバンプＢは、例えば、図２に示すように、実装基板に接続される柱状の銅ポストによって構成され、その端面Ｂａの高さがばらついている。ウェーハＷの表面Ｗａと反対側の裏面Ｗｂは、被加工物を保持するチャックテーブル１に保持される被保持面となっている。以下では、ウェーハＷを個々のチップへと分割し、個々のチップを実装するウェーハの加工方法について説明する。

（１）バイト切削ステップ
図２に示すチャックテーブル１の上方側に配設されたバイト切削手段２を用いて、ウェーハＷの表面Ｗａから突出したバンプＢに対してバイトによる切削を行う。チャックテーブル１は、その上面が被加工物を保持する保持面１０となっており、図示しない吸引源に接続されている。チャックテーブル１の下方には、チャックテーブル１とバイト切削手段２とを鉛直方向と直交する水平方向に相対移動させる移動手段が接続されている。なお、チャックテーブル１は、回転可能な構成となっていてもよいが、バイトによる切削時には回転させないようにする。

バイト切削手段２は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル２０と、スピンドル２０の下端にマウント２１を介して着脱可能に装着された円盤状のバイトホイール２２と、バイトホイール２２の下部に着脱可能に装着されたバイト２３とを備え、スピンドル２０が所定の回転速度で回転することにより、バイトホイール２２を所定の回転速度で回転させることができる。

まず、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側をチャックテーブル１の保持面１０に載置して、ウェーハＷの表面Ｗａ側を上向きに露出させ、チャックテーブル１の保持面１０でウェーハＷを吸引保持する。続いて、バイト２３の刃先の位置を所定の高さ位置に位置づけるとともに、スピンドル２０が回転し、バイトホイール２２を例えば矢印Ａ方向に回転させる。

チャックテーブル１を例えば矢印Ｙ方向に移動させることにより、ウェーハＷとバイトホイール２２とを相対移動させ、回転するバイトホイール２２の下方にウェーハＷを移動させる。バイトホイール２２の回転にともない円運動するバイト２３をウェーハＷの表面Ｗａ側に接触させて切削する。すなわち、バイト２３の刃先によって複数のバンプＢの端面Ｂａを削っていき、その高さを揃える。そして、すべてのバンプＢの高さが均一の高さになった時点でバイト切削ステップを終了する。

（２）保護膜形成ステップ
バイト切削ステップを実施した後、図３に示すように、例えば、ウェーハＷを保持する保持面３０を有し自転可能なスピンナーテーブル３によってウェーハＷを保持するとともに、保護膜を形成する樹脂を滴下する樹脂供給ノズル４を用いてウェーハＷの表面Ｗａに保護膜を被覆する。スピンナーテーブル３の外周側には、フレームＦが載置されるフレーム載置台３１と、フレーム載置台３１に載置されたフレームＦをクランプするクランプ部３２とを備えている。

ウェーハＷの表面Ｗａに保護膜を被膜するときは、まず、中央部が開口した環状のフレームＦの下部にテープＴを貼着し、中央部から露出したテープＴにウェーハＷの裏面Ｗｂ側を貼着することによりテープＴを介してフレームＦとウェーハＷとを一体に形成する。その後、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側に貼着されたテープＴをスピンナーテーブル３の保持面３０に載置するとともにフレームＦをフレーム載置台３１に載置する。そして、クランプ部３２がフレームＦの上部を押さえて保持面３０でウェーハＷが動かないように保持する。

次いで、スピンナーテーブル３を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、スピンナーテーブル３の上方側に位置づけられた樹脂供給ノズル４からウェーハＷの表面Ｗａの中央に所定量の保護膜の材料液となる樹脂４０を供給する。樹脂４０としては、例えばPVA(ポリビニルアルコール)などの水溶性の樹脂を使用する。ウェーハＷの表面Ｗａに滴下された樹脂４０は、スピンナーテーブル３の回転によって発生する遠心力によってウェーハＷの中央から外周側へ流れていき、ウェーハＷの表面Ｗａの全面にいきわたる。

ウェーハＷの表面Ｗａの全面に樹脂４０がいきわたったら、例えば、スピンナーテーブル３を継続して回転させて樹脂４０を乾燥させることにより、ウェーハＷの表面Ｗａ及びバンプＢを覆う図４に示す保護膜４１を被覆する。これにより、切削後のバンプＢの端面Ｂａが保護膜４１によって覆われて保護された状態となり、バンプＢの端面Ｂａが外気に接触するのを防ぎ、端面Ｂａが酸化するのを防止できる。かかる状態は少なくとも後述する保護膜除去ステップが実施されるまで維持される。なお、本実施形態に示した保護膜形成ステップは、スピンコートによりウェーハＷの表面Ｗａに保護膜４１を形成した場合を説明したが、この場合に限られない。また、スピンナーテーブル３の回転動作による樹脂４０の乾燥が不十分であれば、例えばベーキングすることによって樹脂４０を乾燥させてもよい。

（３）レーザ加工ステップ
保護膜形成ステップを実施した後、図４に示すように、被加工物を保持する保持テーブル５の上方側に配設されたレーザ加工ヘッド６を用いて、図１に示したストリートＳに沿ってレーザ加工溝を形成するレーザ加工を行う。レーザ加工ヘッド６は、ウェーハＷに対して吸収性を有する波長のレーザ光線ＬＢを発振する発振器が接続されている。レーザ加工ヘッド６の内部には、発振器から発振されたレーザ光線ＬＢを集光するための集光レンズが内蔵されている。レーザ加工ヘッド６は、鉛直方向に移動可能となっており、レーザ光線ＬＢの集光位置を調整することができる。保持テーブル５は、被加工物を保持する保持面５０を有し、保持テーブル５の外周側には、フレームＦが載置されるフレーム載置台５１と、フレーム載置台５１に載置されたフレームＦをクランプするクランプ部５２とを備えている。保持テーブル５の下方には、保持テーブル５とレーザ加工ヘッド６とを鉛直方向と直交する水平方向に相対移動させる移動手段が接続されている。

ウェーハＷにレーザ加工を行う際には、保持テーブル５においてテープＴを介してウェーハＷの裏面Ｗｂ側を保持するとともに、フレームＦをフレーム載置台５１に載置して、クランプ部５２によってフレームＦの上面を押さえて動かないように固定する。そして、レーザ光線ＬＢを照射しようとする位置にレーザ加工ヘッド６の位置を合わせるとともにレーザ加工ヘッド６をウェーハＷに接近する方向に下降させ、レーザ光線ＬＢの集光点を所望の位置に位置づける。

次いで、移動手段によって保持テーブル５を例えば矢印Ｙ方向に水平移動させることにより、レーザ加工ヘッド６と保持テーブル５とを相対的にウェーハＷに対して平行な方向に移動させつつ、レーザ加工ヘッド６からレーザ光線ＬＢを図１に示したストリートＳに沿って照射することにより、ウェーハＷに所定の深さを有する図５（ａ）に示すレーザ加工溝Ｇを形成する。このようにして、全てのストリートＳに沿ってレーザ光線ＬＢを照射してレーザ加工溝Ｇを形成したら、レーザ加工溝形成ステップを終了する。

（４）分割ステップ
次に、図５（ａ）に示すように、フレームＦと一体となったウェーハＷを例えば拡張装置７に搬送する。拡張装置７は、ウェーハＷを下方から支持する支持テーブル７０と、支持テーブル７０の外周側に配設されフレームＦが載置されるフレーム載置台７１と、フレーム載置台７１に載置されたフレームＦをクランプするクランプ部７２と、フレーム載置台７１の下部に連結されフレーム載置台７１を上下方向に昇降させる昇降手段７３とを備えている。昇降手段７３は、シリンダ７３ａと、シリンダ７３ａにより昇降駆動されるピストン７３ｂとにより構成され、ピストン７３ｂが上下に移動することにより、フレーム載置台７１を昇降させることができる。

ウェーハＷを、テープＴを介してウェーハＷの裏面Ｗｂ側を支持テーブル７０に載置するとともに、フレームＦをフレーム載置台７１に載置する。その後、クランプ部７２によってフレームＦの上面を押さえて動かないように固定する。続いて、図５（ｂ）に示すように、ピストン７３ｂが下方に移動しフレーム載置台７１を下降させ、支持テーブル７０に対して相対的にフレーム載置台７１を下降させる。これにより、テープＴが放射状に拡張されると、ウェーハＷに放射方向の外力が付与され、ウェーハＷが図５（ａ）に示したレーザ加工溝Ｇに沿って個々のチップＣに分割される。このとき、ウェーハＷの分割時に分割屑が発生してウェーハＷの周囲に飛散しても、図４に示した保護膜４１に分割屑が付着するため、デバイスＤに付着するおそれを防止できる。そして、所定の拡張量だけテープＴを拡張することにより、全ての隣り合うチップＣの間に隙間を形成したら、分割ステップが完了する。

本実施形態では、レーザ加工ステップにおいて、ウェーハＷが完全切断しない程度のレーザ加工溝Ｇを形成するハーフカットを実施した場合を説明したが、レーザ加工溝Ｇの深さをウェーハＷの表裏が完全切断（フルカット）する深さに設定してレーザ加工ステップを実施して、レーザ加工ステップを分割ステップとして実施してもよい。この場合は、レーザ加工ステップにおいてウェーハＷを個々のチップに分割することができるため、ウェーハＷの加工の工程数が少なくなる。

（５）保護膜除去ステップ
分割ステップを実施した後、図６に示すように、個々のチップＣに分割された状態のウェーハＷをスピンナーテーブル３ａに搬送し、スピンナーテーブル３ａの上方側に位置づけられた洗浄水供給ノズル８を用いてウェーハＷの表面Ｗａを洗浄する。スピンナーテーブル３ａの構成は、上記のスピンナーテーブル３と同様である。ウェーハＷの裏面Ｗｂ側に貼着されたテープＴをスピンナーテーブル３ａの保持面３０に載置するとともにフレームＦをフレーム載置台３１に載置する。そして、クランプ部３２がフレームＦの上部を押さえて保持面３０でウェーハＷが動かないように保持する。

スピンナーテーブル３ａを例えば矢印Ａ方向に回転させながら、洗浄水供給ノズル８から所定量の洗浄水８０をウェーハＷの表面Ｗａに供給し、ウェーハＷの表面Ｗａから保護膜４１を水洗によって除去する。その結果、ウェーハＷは、バンプＢが形成された個々のチップＣの上面（実装面）が上向きに露出した状態で残存する。なお、洗浄水８０としては、例えば、純水を用いる。

（６）実装ステップ
保護膜除去ステップを実施した後、個々のチップＣを図示しない実装基板に実装する。すなわち、バンプＢが形成されたチップＣの実装面と実装基板に形成された電極とを対面させてバンプＢの端面Ｂａを接合し、電極とバンプＢとを電気的に接続する。このようにしてフリップチップ実装を行う。

このように、本発明にかかるウェーハの加工方法では、ウェーハＷの表面Ｗａをバイト２３で切削してバンプＢの端面Ｂａの高さを揃えた後、保護膜形成ステップを実施することにより、ウェーハＷの表面Ｗａに保護膜４１を被膜してバンプＢの端面Ｂａを保護することができるため、バンプＢの端面Ｂａが酸化するおそれを防止することができる。これにより、ウェーハＷを個々のチップＣへと個片化した後、保護膜４１を除去してチップＣを例えば実装基板に実装するときに、バンプＢの端面Ｂａと実装基板の電極との接合不良が生じるおそれを防ぐことができる。
また、保護膜４１によってバンプＢの端面Ｂａの酸化が防止されるため、化学処理を行う必要がなくなり、ウェーハＷの加工の工程が煩雑化することがない。よって、化学薬品の管理も不要となる。

上記実施形態では、保護膜４１が水溶性の樹脂４０から構成される場合を説明したが、水溶性以外の樹脂からなる保護膜をウェーハＷの表面Ｗａに被膜してもよい。この場合は、例えば切削ブレードによってウェーハＷをフルカットして個々のチップＣへと分割してもよいし、切削ブレードによってウェーハＷをハーフカットした後に、テープＴを拡張することでウェーハＷを個々のチップＣへと分割してもよい。

１：チャックテーブル１０：保持面２：バイト切削手段２０：スピンドル
２１：マウント２２：バイトホイール２３：バイト３，３ａ：スピンナーテーブル
３０：保持面３１：フレーム載置台３２：クランプ部
４：樹脂供給ノズル４０：樹脂４１：保護膜
５：保持テーブル５０：保持面５１：フレーム載置台５２：クランプ部
６：レーザ加工ヘッド７：拡張装置７０：支持テーブル７１：フレーム載置台
７２：クランプ部７３：昇降手段７３ａ：シリンダ７３ｂ：ピストン
８：洗浄水供給ノズル８０：洗浄水

Claims

交差する複数のストリートで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されるとともに該デバイスに突起電極が形成された表面を有したウェーハの加工方法であって、
ウェーハの表面をバイトで切削して該突起電極の高さを揃えるバイト切削ステップと、
該バイト切削ステップを実施した後、ウェーハの表面に保護膜を被覆して該突起電極の端面を保護する保護膜形成ステップと、
該保護膜形成ステップを実施した後、ウェーハを個々のチップへと分割する分割ステップと、
該分割ステップを実施した後、該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、
該保護膜除去ステップを実施した後、個々のチップをそれぞれ実装する実装ステップと、を備えたウェーハの加工方法。