JP5000915B2 - 樹脂被膜の被覆方法および被覆装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハの裏面、更に詳しくは外周部に環状の補強部が設けられ凹部が形成されたウエーハの裏面に樹脂被膜を被覆する被覆方法および被覆装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述したように分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削またはエッチングによって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するためにウエーハの厚さを５０μm以下に形成することが要求されている。
しかるに、ウエーハの厚さを５０μm以下に形成すると破損し易くなり、ウエーハの搬送等の取り扱いが困難になるという問題がある。

上述した問題を解消するために本出願人は、ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における外周部を残存させて環状の補強部を形成することにより、剛性を有するウエーハを形成することができるウエーハの加工方法を特願２００５−１６５３９５号として提案した。

一方、ウエーハに形成されたデバイスにエッチングによって電極を形成する際や、ウエーハをエッチングによってストリートに沿って分割する際には、ウエーハの裏面にレジスト膜を形成する必要がある。また、ウエーハの裏面にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの裏面にストリートに沿って分割溝を形成する場合にも、ウエーハの裏面に保護膜として樹脂被膜を形成する。

ウエーハの裏面に樹脂被膜を効果的に被覆する方法としては、一般にスピンナーテーブル上にウエーハの裏面を上側にして保持し、ウエーハの裏面中央領域に液状樹脂を滴下してスピンナーテーブルを回転することにより、液状樹脂を遠心力によって外周に流動させるスピンナーコーティングが用いられている。

而して、上述したように外周部に環状の補強部が設けられ凹部が形成されたウエーハの裏面に液状樹脂をスピンナーコーティングすると、遠心力によって外周に向けて流動した液状樹脂が凹部の隅部に滞留して、ウエーハの裏面に樹脂被膜を均一に被覆することができないという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、外周部に環状の補強部が設けられ凹部が形成されたウエーハの裏面に樹脂被膜を均一に被覆することができる樹脂被膜の被覆方法および被覆装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、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有し該デバイス領域に対応する裏面に薄肉の凹部が形成され外周部に環状の補強部が設けられたウエーハの裏面に樹脂被膜を被覆する樹脂被膜の被覆方法であって、
ウエーハをスピンナーテーブルに裏面を上側にして保持するウエーハ保持工程と、
該スピンナーテーブルを回転しつつ該スピンナーテーブルに保持されたウエーハの裏面中央領域に液状樹脂を供給するとともに、ウエーハの裏面に供給された液状樹脂を遠心力によって外周に向けて流動させ、その後該凹部の隅部に滞留した液状樹脂を吸引除去する樹脂被膜被覆工程と、を含む、
ことを特徴とする樹脂被膜の被覆方法が提供される。

本発明による樹脂被膜の被覆方法においては、ウエーハをスピンナーテーブルに裏面を上側にして保持するウエーハ保持工程と、スピンナーテーブルを回転しつつスピンナーテーブルに保持されたウエーハの裏面中央領域に液状樹脂を供給するとともに、ウエーハの裏面に供給された液状樹脂を遠心力によって外周に向けて流動させ、その後凹部の隅部に滞留した液状樹脂を吸引除去する樹脂被膜被覆工程とを含んでいるので、生産性の良いスピンナーコーティングによってウエーハの裏面に形成された凹部の上面に均一な厚さの樹脂被膜を形成することができる。

以下、本発明に従って構成された樹脂被膜の被覆方法および被覆装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明によって裏面に樹脂被膜が被覆されるウエーハ、即ち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有し該デバイス領域に対応する裏面の薄肉の凹部が形成され外周部に環状の補強部が設けられたウエーハの加工方法について説明する。
図１には、所定の厚さに加工される前のウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚さが７００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数のストリート１０１が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０は、デバイス１０２が形成されているデバイス領域１０４と、該デバイス領域１０４を囲繞する外周余剰領域１０５を備えている。

上記のように構成された半導体ウエーハ１０の表面１０ａには、図２に示すように保護部材１１を貼着する（保護部材貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０の裏面１０bが露出する形態となる。

保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の裏面１０bにおけるデバイス領域１０４に対応する領域を研削してデバイス領域１０４の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ１０の裏面１０bにおける外周余剰領域１０５に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する補強部形成工程を実施する。この補強部形成工程は、図３に示す研削装置によって実施する。

図３に示す研削装置２は、被加工物としてのウエーハを保持するチャックテーブル２１と、該チャックテーブル２１に保持されたウエーハの加工面を研削する研削手段２２を具備している。チャックテーブル２１は、上面にウエーハを吸引保持し図３において矢印２１aで示す方向に回転せしめられる。研削手段２２は、スピンドルハウジング２２１と、該スピンドルハウジング２２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル２２１と、該回転スピンドル２２１の下端に装着された研削ホイール２２３とを具備している。この研削ホイール２２３は、円板状の基台２２４と、該基台２２４の下面に装着された環状の研削砥石２２５とからなっており、基台２２４が回転スピンドル２２１の下端に取付けられている。

上述した研削装置２を用いて補強部形成工程を実施するには、チャックテーブル２１の上面（保持面）に図示しないウエーハ搬入手段によって搬送された上記半導体ウエーハ１０の保護部材１１側を載置し、半導体ウエーハ１０をチャックテーブ２１上に吸引保持する。ここで、チャックテーブル２１に保持された半導体ウエーハ１０と研削ホイール２２３を構成する環状の研削砥石２２５の関係について、図４を参照して説明する。チャックテーブル２１の回転中心P1と環状の研削砥石２２５の回転中心P2は偏芯しており、環状の研削砥石２２５の外径は、半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界線１０６の直径より小さく境界線１０６の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石２２５がチャックテーブル２１の回転中心P1（半導体ウエーハ１０の中心）を通過するようになっている。

次に、図３および図４に示すようにチャックテーブル２１を矢印２１aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２２３を矢印２２３aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、研削ホイール２２３を下方に移動して研削砥石２２５を半導体ウエーハ１０の裏面に接触させる。そして、研削ホイール２２３を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面には、図５に示すようにデバイス領域１０４に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば３０μm）の円形状の凹部１０４bに形成されるとともに、外周余剰領域１０５に対応する領域が残存されて環状の補強部１０５bに形成される。

次に、上述したように裏面に円形状の凹部１０４bに形成され外周余剰領域１０５に対応する領域が残存されて環状の補強部１０５bが形成され半導体ウエーハ１０の裏面に樹脂被膜を形成する樹脂被膜の被覆方法および被覆装置について、図６乃至図９を参照して説明する。
図６乃至図９に示す樹脂被膜の被覆装置４は、スピンナーテーブル機構５と、該スピンナーテーブル機構５を包囲して配設されたスピンナーテーブル収容手段６を具備している。スピンナーテーブル機構５は、スピンナーテーブル５１と、該スピンナーテーブル５１を回転駆動する電動モータ５２と、該電動モータ５２を上下方向に移動可能に支持する支持機構５３を具備している。スピンナーテーブル５１は多孔性材料から形成された吸着チャック５１１を具備しており、この吸着チャック５１１が図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナーテーブル５１は、吸着チャック５１１に被加工物であるウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用せしめることにより吸着チャック５１上にウエーハを保持する。電動モータ５２は、その駆動軸５２１の上端に上記スピンナーテーブル５１を連結する。上記支持機構５３は、複数本（図示の実施形態においては３本）の支持脚５３１と、該支持脚５３１をそれぞれ連結し電動モータ５２に取り付けられた複数本（図示の実施形態においては３本）のエアシリンダ５３２とからなっている。このように構成された支持機構５３は、エアシリンダ５３２を作動することにより、電動モータ５２およびスピンナーテーブル５１を上方の位置である図７に示す被加工物搬入・搬出位置と、下方位置である図８に示す液状樹脂供給位置と、該液状樹脂供給位置より僅かに上方の図９に示す液状樹脂吸引位置に位置付ける。

上記スピンナーテーブル収容手段６は、収容容器６１と、該収容容器６１を支持する３本（図６には２本が示されている）の支持脚６２と、上記電動モータ５２の駆動軸５２１に装着されたカバー部材６３とを具備している。収容容器６１は、図７乃至図９に示すように円筒状の外側壁６１１と底壁６１２と内側壁６１３とからなっている。底壁６１２の中央部には上記電動モータ５２の駆動軸５２１が挿通する穴６１２aが設けられおり、この穴６１２aの周縁から上方に突出する内側壁６１３が形成されている。上記カバー部材６３は、円盤状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部６３１を備えている。このように構成されたカバー部材６３は、電動モータ５２およびスピンナーテーブル５１が図８に示す液状樹脂供給位置および図９に示す液状樹脂吸引位置に位置付けられると、カバー部６３１が上記収容容器６１を構成する内側壁６１３の外側に隙間をもって重合するように位置付けられる。

図示の樹脂被膜の被覆装置４は、上記スピンナーテーブル５１に保持された半導体ウエーハ１０の裏面中央領域（円形状の凹部１０４bの中央領域）に液状樹脂を供給する樹脂液供給手段７を具備している。樹脂液供給手段７は、スピンナーテーブル５１に保持された半導体ウエーハ１０の上面（円形状の凹部１０４bの上面）に向けて液状樹脂を供給する樹脂液供給ノズル７１と、該樹脂液供給ノズル７１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ７２を備えており、樹脂液供給ノズル７１が図示しない樹脂液供給源に接続されている。樹脂液供給ノズル７１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部７１１と、該ノズル部７１１の基端から下方に延びる支持部７１２とからなっており、支持部７１２が上記収容容器６１を構成する底壁６１２に設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され図示しない液状樹脂液供給源に接続されている。また、上記樹脂液供給ノズル７１の支持部７１２が挿通する図示しない挿通穴の周縁には、支持部７１２との間をシールするシール部材（図示せず）が装着されている。

図示の樹脂被膜の被覆装置４は、上記スピンナーテーブル５１に保持された半導体ウエーハ１０に供給され外周部に移動された液状樹脂の余剰分を吸引除去する液状樹脂吸引手段８を具備している。液状樹脂吸引手段８は、スピンナーテーブル５１に保持された半導体ウエーハ１０に供給され外周部に移動された液状樹脂の余剰分を吸引除去する吸引ノズル８１と、該吸引ノズル８１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ８２を備えており、吸引ノズル８１が図示しない吸引手段に接続されている。吸引ノズル８１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部８１１と、該ノズル部８１１の基端から下方に延びる支持部８１２とからなっており、支持部８１２が上記収容容器６１を構成する底壁６１２に設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され図示しない吸引手段に接続されている。なお、吸引ノズル８１のノズル部８１１は、その先端は上記樹脂液供給ノズル７１のノズル部７１１の先端より僅かに下方に伸びている。また、上記吸引ノズル８１の支持部８１２が挿通する図示しない挿通穴の周縁には、支持部８１２との間をシールするシール部材（図示せず）が装着されている。

図示の樹脂被膜の被覆装置４は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上述したようにデバイス領域１０４に対応する裏面に円形状の凹部１０４bが形成され外周余剰領域１０５に対応する領域が残存されて環状の補強部１０５bが形成され半導体ウエーハ１０は、図示しない搬送手段によってスピンナーテーブル５１の吸着チャック５１１上に裏面を上側にして搬送され、該吸着チャック５１１に保護部材１１側が吸引保持される(ウエーハ保持工程)。このとき、スピンナーテーブル５１は図７に示す被加工物搬入搬出位置に位置付けられており、樹脂液供給ノズル７１および吸引ノズル８１は図６および図７に示すようにスピンナーテーブル５１の上方から離隔した待機位置に位置付けられている。

半導体ウエーハ１０をスピンナーテーブル５１上に保持するウエーハ保持工程を実施したならば、スピンナーテーブル５１上に保持された半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの上面に樹脂被膜を被覆する樹脂被膜被覆工程を実施する。この樹脂被膜被覆工程は、先ずエアシリンダ５３２を作動してスピンナーテーブル５１を図８に示す液状樹脂供給位置に位置付け、樹脂液供給手段７の電動モータ７２を作動して液状樹脂供給ノズル７１を支持部７１２を中心として揺動し、ノズル部７１１の先端をスピンナーテーブル５１上に保持された半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの中央領域の上方に位置付ける。

次に、スピンナーテーブル機構５の電動モータ５２を作動してスピンナーテーブル５１を１０００〜３０００rpmの回転速度で回転する。従って、スピンナーテーブル５１に保持された半導体ウエーハ１０は、図１０において矢印５１aで示す方向に回転せしめられる。このように半導体ウエーハ１０が回転している状態で、図１０に示すように樹脂液供給手段７を作動して樹脂液供給ノズル７１のノズル部７１１から半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの中央領域に液状樹脂１００を３０秒間程度滴下する。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの中央領域に供給された液状樹脂１００は、図１１に示すように遠心力によって外周部まで流動し円形状の凹部１０４bの上面を被覆するとともに、円形状の凹部１０４bの滞留する。

次に、樹脂液供給手段７の電動モータ７２を作動して樹脂液供給ノズル７１を図６および図７に示す待機位置に位置付ける。そして、液状樹脂吸引手段８の電動モータ８２を作動して吸引ノズル８１を支持部８１２を中心として揺動し、図９および図１２に示すようにノズル部８１１の先端をスピンナーテーブル５１に保持された半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの隅部に位置付けるとともに、エアシリンダ５３２を作動してスピンナーテーブル５１を液状樹脂吸引位置に位置付ける。また、スピンナーテーブル機構５の電動モータ５２を回転速度を調整してスピンナーテーブル５１を１０rpm程度の回転速度で回転する。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの隅部に滞留する液状樹脂１００の余剰分は、吸引ノズル８１のノズル部８１１から吸引除去される。上述した樹脂被膜被覆工程を実施することにより、半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの上面には、図１３に示すように均一な厚さの樹脂被膜１１０が形成される。

上述したように樹脂被膜被覆工程においては、半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの中央領域に供給され遠心力によって外周部まで流動し円形状の凹部１０４bの隅部に滞留する液状樹脂１００の余剰分は、吸引ノズル８１のノズル部８１１から吸引除去されるので、生産性の良いスピンナーコーティングによって半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの上面に均一な厚さの樹脂被膜１１０を形成することができる。

被加工物としての半導体ウエーハの斜視図 図１に示す半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。 図１に示す半導体ウエーハの裏面を研削するための研削装置の斜視図。 図３に示す研削装置によって実施する補強部形成工程の説明図。 図５に示す補強部形成工程が実施された半導体ウエーハの断面図。 本発明に従って構成された樹脂被膜の被覆装置の一部を破断して示す斜視図。 図６に示す樹脂被膜の被覆装置のスピンナーテーブルを被加工物搬入・搬出位置に位置付けた状態を示す説明図。 図６に示す樹脂被膜の被覆装置のスピンナーテーブルを液状樹脂供給位置に位置付けた状態を示す説明図。 図６に示す樹脂被膜の被覆装置のスピンナーテーブルを液状樹脂吸引位置に位置付けた状態を示す説明図。 図６に示す樹脂被膜の被覆装置のスピンナーテーブルに保持されている半導体ウエーハの裏面に形成された円形状の凹部の中央領域にされた液状樹脂が供給された状態を示す説明図。 図６に示す樹脂被膜の被覆装置のスピンナーテーブルに保持されている半導体ウエーハの裏面に形成された凹部の中央領域に供給された液状樹脂が凹部の隅部に滞留した状態を示す説明図。 半導体ウエーハの裏面に形成された凹部の隅部に滞留した液状樹脂を吸引する状態を示す説明図。 半導体ウエーハの裏面に形成された凹部の上面に樹脂被膜が形成された状態を示す説明図。

符号の説明

２：研削装置
２１：研削装置のチャックテーブル
２２：研削手段
２２３：研削ホイール
２２５：研削砥石
４：樹脂被膜の被覆装置
５：スピンナーテーブル機構
５１：スピンナーテーブル
５２：電動モータ
５３：支持機構
６：スピンナーテーブル収容手段
６１：収容容器
７：樹脂液供給手段
７１：樹脂液供給ノズル
８：液状樹脂吸引手段
８１：吸引ノズル
１０：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：デバイス
１０４：デバイス領域
１０５：余剰領域
１０４b：円形状の凹部
１０５b：環状の補強部
１００：液状樹脂
１１０：樹脂被膜

Claims (1)

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有し該デバイス領域に対応する裏面に薄肉の凹部が形成され外周部に環状の補強部が設けられたウエーハの裏面に樹脂被膜を被覆する樹脂被膜の被覆方法であって、
   ウエーハをスピンナーテーブルに裏面を上側にして保持するウエーハ保持工程と、
   該スピンナーテーブルを回転しつつ該スピンナーテーブルに保持されたウエーハの裏面中央領域に液状樹脂を供給するとともに、ウエーハの裏面に供給された液状樹脂を遠心力によって外周に向けて流動させ、その後該凹部の隅部に滞留した液状樹脂を吸引除去する樹脂被膜被覆工程と、を含む、
   ことを特徴とする樹脂被膜の被覆方法。

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