JP6061731B2 - 表面保護部材及びウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハの表面を保護する表面保護部材及び該表面保護部材を使用したウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、電子回路を有する多数のデバイスが表面に形成された半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）の裏面側を研削装置で研削して薄く加工してから、ウエーハは切削装置又はレーザー加工装置等により各デバイスに分割される。

ウエーハの裏面研削は、一般に、研削装置のチャックテーブル上にウエーハを吸引保持し、露出する裏面を砥石を有する研削ホイールで研削するといった方法が取られるが、ウエーハの表面をチャックテーブルに直接接触させるとデバイスが損傷するため、表面に表面保護部材を貼着してウエーハの表面を保護している。

表面保護部材としては、特開平５−１９８５４２号公報に開示されたような表面保護テープや、特開２００４−２０７６０６号公報に開示されたウエーハサポートプレートが知られている。

表面保護テープは、基材の片面に粘着層を形成したもので、粘着層によりウエーハの表面に貼着される。また、ウエーハサポートプレートは、通常接着剤を用いてウエーハの表面に貼着される。

特開平５−１９８５４２号公報 特開２００４−２０７６０６号公報

裏面研削がなされたウエーハは、表面保護部材を剥離して次の分割工程等に移されるが、例えば、表面側から切削ブレードを切り込ませて多数のデバイスに分割する場合には、裏面にハンドリング用のダイシングテープを貼着するとともに、表面側の表面保護部材を剥離する必要がある。

しかし、研削により薄化したウエーハの表面からウエーハを破損させずに表面保護部材を剥離することは難しく、特に近年では、ウエーハの大口径化や仕上げ厚さの更なる薄化の傾向があることから、表面保護部材を剥離する際の困難性が顕著となっている。

また、表面保護テープ又はウエーハサポートプレート等の表面保護部材は糊や接着剤によりウエーハの表面に貼着されているので、表面保護部材をウエーハから剥離した後には、ウエーハのデバイス表面に糊や接着剤が残存してしまうという問題も生じる。

本発明はこのような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、ウエーハの表面からの表面保護部材の剥離が容易で、且つデバイス表面に糊や接着剤が残存することのない表面保護部材及び該表面保護部材を用いたウエーハの加工方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、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するウエーハの表面を保護する表面保護部材であって、ウエーハの該デバイス領域よりも大きく該ウエーハの直径より小さい凹部を表面に有し、該ウエーハの直径以上の直径を有する円板状ベースと、該凹部中に配設された凹凸吸収部材と、を備え、該円板上ベースには該凹部の底から裏面に至る複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする表面保護部材が提供される。

請求項２記載の発明によると、請求項１記載の表面保護部材を用いて、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するウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、該ウエーハの該デバイス領域と該表面保護部材の該凹凸吸収部材とを対応させて該ウエーハを該表面保護部材上に配設し、該デバイス領域の外側に接着剤を配設して該表面保護部材と該ウエーハとを固定する固定ステップと、該固定ステップを実施した後、該表面保護部材側を研削装置のチャックテーブルで吸引保持して該貫通孔を介して該凹凸吸収部材を該凹部中に固定し、露出した該ウエーハの裏面を研削手段で研削して所定の厚さへと薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、該表面保護部材を該ウエーハ上から除去する除去ステップと、を備えたことをウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、前記接着剤は外的刺激によって接着力が低下する接着剤であり、前記除去ステップでは、該接着剤に外的刺激を付与して接着力を低下させた後、前記表面保護部材をウエーハ上から除去する。

好ましくは、本発明のウエーハの加工方法は、前記研削ステップを実施した後、前記除去ステップを実施する前に、切削装置のチャックテーブルで前記表面保護部材側を吸引保持し、切削ブレードで該ウエーハの該デバイス領域と該接着剤との間を環状に切断する切断ステップを更に備えている。

本発明の表面保護部材によると、円板状ベースには凹部の底面から裏面に至る複数の貫通孔が形成されているため、凹凸吸収部材を凹部に配設する際に、凹凸吸収部材と凹部との間に噛みこんだエアを貫通孔を介して逃がすことができるため、凹凸吸収部材の上面の高精度な平坦度を得ることができる。

また、ウエーハの研削加工中は、貫通孔を介してチャックテーブルの吸引力を凹凸吸収部材へと作用させることができるため、凹凸吸収部材の円板状ベースからの剥離を防ぐことが可能となるという効果を奏する。

更に、凹凸吸収部材を多孔質材料から形成した場合には、貫通孔と凹凸吸収部材を介してウエーハを表面保護部材上に吸収固定することができるため、研削ステップや除去ステップでウエーハが表面保護部材から剥離することを防ぐことができる。

図１（Ａ）は半導体ウエーハの表面側斜視図、図１（Ｂ）はその断面図である。 図２（Ａ）は表面保護部材の表面側斜視図、図２（Ｂ）はその断面図、図２（Ｃ）は凹凸吸収部材が薄い場合の断面図である。 凹凸吸収部材の配設方法を説明する断面図である。 固定ステップを説明する断面図である。 研削ステップを示す一部断面側面図である。 第１実施形態の除去ステップを説明する断面図である。 第２実施形態の除去ステップを説明する断面図であり、図７（Ａ）はウエーハのデバイス領域と接着剤との間を環状に切断する切断ステップを、図７（Ｂ）は切断ステップ後の除去ステップをそれぞれ示している。 表面保護部材とウエーハとを固定する固定ステップの第２実施形態を示す断面図である。 除去ステップの第３実施形態を説明する断面図である。 第２実施形態の固定ステップを採用した図７に類似した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１（Ａ）を参照すると、半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。図１（Ｂ）はその断面図である。半導体ウエーハ１１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１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５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１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面の平坦部に備えている。半導体ウエーハ１１の外周部には円弧状の面取り部１１ｅが形成されている。

図２（Ａ）を参照すると、本発明位置実施形態に係る表面保護部材８の斜視図が示されている。図２（Ｂ）はその断面図である。本実施形態の表面保護部材８は、直径がウエーハ１１と同じ程度の円板状ベース１０を主体とするもので、円板状ベース１０の表面側には円形凹部１２が形成されており、この円形凹部１２中に凹凸吸収部材１４が配設されている。円板状ベース１０には、円形凹部１２の底面から円板状ベース１０の裏面に至る複数の貫通孔１６が形成されている。

円板状ベース１０の材料としては、例えばシリコン、ガラス、セラミックス等のハード部材を用いるのが好ましいが、シート状の樹脂等を用いるようにしてもよい。円板状ベース１０の円形凹部１２中には、凹凸吸収部材１４が円板状ベース１０の上面と概略面一となるように配設されている。本実施形態の円板上ベース１０はウエーハ１１と概略同一の直径を有しているが、円盤状ベース１０の直径はウエーハ１１の直径以上であっても良い。

凹凸吸収部材１４の材料としては、柔軟性及び反発性のある樹脂やセラミックス等であって、上面の平坦度が高いものが好ましく、耐熱性があるものであると尚適している。

具体的な商品としては、アシストテープ（親閲ポリマー株式会社）、フレックスキャリア（株式会社ユーエムアイ）、ゲルベース１１（株式会社エクシールコーポレーション）、ＫＥＲＡＴＨＥＲＭ（ＫＥＲＡＦＯＬ Ｋｅｒａｍｉｓｃｈｅ Ｆｏｌｉｅｎ ＧｍｂＨの登録商標）等を用いることができる。

図２（Ｃ）を参照すると、他の実施形態に係る表面保護部材８Ａの断面図が示されている。本実施形態の表面保護部材８Ａでは、凹凸吸収部材１４Ａの上面が円板状ベース１０の外周凸部１０ａの上面より低い状態で円形凹部１２中に配設されている。

本実施形態の表面保護部材８Ａは、例えば、ウエーハ１１のデバイス１５の表面からバンプと呼ばれる電極突起が突出している場合、バンプの高さを凹凸吸収部材１４Ａの上面とウエーハ１１の表面１１ａとの間の空間で吸収するために使用される。

図３を参照して、凹凸吸収部材１４の配設方法の一例について説明する。嵌合部２２を有する枠体２０と、嵌合部２２中に嵌合された吸引保持部２４とを有する保持テーブル１８で、円板状ベース１０を吸引保持しながら、凹凸吸収部材１４を円板状ベース１０の円形凹部１２中に載置し、ローラ２６を矢印Ａ方向に転動することにより、凹凸吸収部材１４を円板状ベース１０の円形凹部１２中に配設する。

円板状ベース１０には円形凹部１２の底面から裏面に至る複数の貫通孔が形成されているため、凹凸吸収部材１４と円形ベース１２の底面との間に捕獲されたエアは貫通孔１６を介して排出されるため、円板状ベース１０の円形凹部１２中に配設した凹凸吸収部材１４の上面を高い精度で平坦に維持することができる。

また、保持テーブル１８での吸収保持を行わずに凹凸吸収部材１４を円形凹部１２内に配設してもよい。この場合、エアが貫通孔１６から排気されるが、凹凸吸収部材１４と円形凹部１２内に固定する力が働かないため、位置の微調整が容易である。

次に、図４を参照して、ウエーハ１１と表面保護部材８とを固定する固定ステップの第１実施形態について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、接着剤２８を円板状ベース１０の外周凸部１０ａの上面に配設する。接着剤２８は外周凸部１０ａの上面の全周に渡って塗付するか、或いは所定間隔おいた複数個所に塗付するようにしてもよい。

接着剤２８が、外的刺激が付与されることで接着力が低下する特性を有するものであると、後の除去ステップでウエーハ１１から表面保護部材８を剥離するのが容易となるため好ましい。この場合の外的刺激とは、例えば所定温度に加熱されることや、紫外線照射等があげられる。

次に、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、ウエーハ１１のデバイス領域１７と表面保護部材８の凹凸吸収部材１４とを対応させてウエーハ１１を表面保護部材８上に配設するとともに、接着剤２８によって表面保護部材８とウエーハ１１とを固定する。

接着剤２８は円形凹部１２を囲繞する円板上ベース１０の外周凸部１０ａの上面に配設されており、円形凹部１２はウエーハ１１のデバイス領域１７よりも大きいことから、接着剤２８はウエーハ１１のデバイス領域１７の外側に配設されている。

また、ウエーハ１１のデバイス領域１７は円形凹部１２内の凹凸吸収部材１４と対面し、ウエーハ１１の表面１１ａから僅かに突出する各デバイス１５は、凹凸吸収部材１４に埋まる状態となる。

上述したように、ウエーハ１１のデバイス１５からバンプが突出している場合には、図２（Ｃ）に示した表面保護部材８Ａを用い、バンプの高さを凹凸吸収部材１４Ａとウエーハ１１との間の空間で吸収して表面保護部材８Ａをウエーハ１１に固定する。

固定ステップを実施した後、図５に示すように、表面保護部材８側を研削装置のチャックテーブル４２で吸引保持してウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させるとともに、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削ユニット３０で研削してウエーハ１１を所定の厚さ（例えば５０〜１００μｍ程度）へと薄化する研削ステップを実施する。

研削ユニット（研削手段）３０は、回転駆動されるスピンドル３２と、スピンドル３２の先端に固定されたホイールマウント３４と、ホイールマウント３４に図示しないボルトにより着脱可能に装着された研削ホイール３６とを含んでいる。研削ホイール３６は、環状基台３８と、環状基台３８の下端部に固着された複数の研削砥石４０とから構成される。

チャックテーブル４２は、嵌合凹部４６を有する枠体４４と、嵌合凹部４６中に嵌合されたポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部４８とから構成される。吸引保持部４８は、吸引路５０、電磁切替弁５２を介して真空吸引源５４に選択的に接続される。

研削ステップでは、電磁切替弁５２を接続位置に切り替えて、チャックテーブル４２の吸引保持部４８に負圧を作用させてウエーハ１１に接着された表面保護部材８を吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。

そして、チャックテーブル４２を例えば３００ｒｐｍで矢印ａ方向に回転させるとともに、研削ホイール３６を矢印ｂ方向に６０００ｒｐｍで回転させながら、図示しない研削ユニット送り機構を作動して研削砥石４０をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

研削ホイール３６を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１の裏面１１ｂの研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１の厚みを測定しながらウエーハ１１を所望の厚みに研削する。

ウエーハ１１の研削加工中には、表面保護部材８の円板上ベース１０に形成した貫通孔１６がチャックテーブル４２の吸引力を凹凸吸収部材１４へと作用させることができるため、研削中に横方向の力が凹凸吸収部材１４に働いても、凹凸吸収部材１４の円板上ベース１０からの剥離を防止することができる。

研削ステップ実施後、表面保護部材８をウエーハ１１から剥離する剥離ステップを実施する。図６を参照して、第１実施形態の剥離ステップについて説明する。この第１実施形態では、接着剤２８として所定温度に加熱することにより接着力が低下する接着剤を使用する。図６（Ａ）に示すように、所定温度に加熱されたホットプレート上に、研削されたウエーハ１１が接着された表面保護部材８を載置し、接着剤２８を加熱する。

接着剤２８は所定温度に加熱するとその接着力が低下するため、図６（Ｂ）に示すように、接着剤２８を所定温度に加熱してその接着力を低下させた後、表面保護部材８をウエーハ１１から容易に除去することができる。

次に、図７を参照して、接着剤２８として外的刺激により接着力が低下しない通常の接着剤を使用した場合の除去ステップについて説明する。この場合には、図７（Ａ）に示すように、研削済みのウエーハ１１が接着された表面保護部材８を切削装置のチャックテーブル５８で吸引保持する。

チャックテーブル５８は、嵌合凹部６２を有する枠体６０と、枠体６０の嵌合凹部６２中に嵌合されたポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部６４から構成される。吸引保持部６４は、吸引路６６、電磁切替弁６８を介して真空吸引源７０に選択的に接続される。

７２は切削ユニットであり、回転駆動されるスピンドル７４の先端部に切削ブレード７６が装着されて構成されている。この第２実施形態の除去ステップでは、図７（Ａ）に示すように、チャックテーブル５８で表面保護部材８を介して吸引保持したウエーハ１１のデバイス領域１７と接着剤２８との間に切削ブレード７６を矢印Ａ方向に高速で回転させながら切り込ませ、チャックテーブル５８を矢印Ｒ方向に低速で回転することにより、ウエーハ１１をデバイス領域１７と接着剤２８との間で環状に完全切断する。

これにより、ウエーハ１１のデバイス領域１７と表面保護部材８との固定が絶たれるため、図７（Ｂ）に示すように、表面保護部材８をウエーハ１１から容易に除去することができる。

図８を参照すると、ウエーハ１１を表面保護部材８に固定する固定ステップの第２実施形態が示されている。本実施形態の固定ステップでは、ウエーハ１１のデバイス領域１７と表面保護部材８の凹凸吸収部材１４とを対応させてウエーハ１１を表面保護部材８上に配設した後、接着剤２８でウエーハ１１と表面保護部材８との外周部分を接着する。この接着は全周に渡り接着剤２８を配設してもよいし、間欠的に接着剤２８を配設してウエーハ１１を表面保護部材８に固定するようにしてもよい。

接着剤２８としては紫外線照射により接着力が低下する接着剤を使用することができる。この場合の除去ステップでは、図９（Ａ）に示すように、ウエーハ１１及び表面保護部材８の外周側に配設した紫外線ランプ７８により接着剤２８に紫外線を照射する。この紫外線照射により接着剤２８の接着力が低下するため、図９（Ｂ）に示すように、表面保護部材８をウエーハ１１の表面から容易に除去することができる。

接着剤２８として通常の接着剤を使用した場合には、図１０（Ａ）に示すように、チャックテーブル５８で吸引保持したウエーハ１１のデバイス領域１７と接着剤２８との間に矢印Ａ方向に高速回転する切削ブレード７６を切り込ませ、チャックテーブル５８を矢印Ｒ方向に低速度で回転することにより、ウエーハ１１をデバイス領域１７と接着剤２８との間で環状に切断する。

凹凸吸収部材１４として多孔質材料を使用した場合には、表面保護部材８の貫通孔１６と凹凸吸収部材１４を介してウエーハ１１を表面保護部材８上に吸引保持することができるため、ウエーハの研削時や環状切断溝形成時にウエーハ１１が表面保護部材８から剥離することを防止することができる。

この場合には、環状切断溝形成後、電磁切替弁６８を遮断位置に切り替えて、チャックテーブル５８の吸引保持を解除してから、図１０（Ｂ）に示すように、ウエーハ１１のデバイス領域１７を表面保護部材８から除去する。

８ 表面保護部材
１０ 円板状ベース
１１ 半導体ウエーハ
１２ 円形凹部
１４ 凹凸吸収部材
１５ デバイス
１６ 貫通孔
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
２８ 接着剤
３０ 研削ユニット
３６ 研削ホイール
５６ ホットプレート
７２ 切削ユニット
７６ 切削ブレード
７８ 紫外線ランプ

Claims (4)

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するウエーハの表面を保護する表面保護部材であって、
   ウエーハの該デバイス領域よりも大きく該ウエーハの直径より小さい凹部を表面に有し、該ウエーハの直径以上の直径を有する円板状ベースと、
   該凹部中に配設された凹凸吸収部材と、を備え、
   該円板上ベースには該凹部の底から裏面に至る複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする表面保護部材。
2. 請求項１記載の表面保護部材を用いて、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するウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、
   該ウエーハの該デバイス領域と該表面保護部材の該凹凸吸収部材とを対応させて該ウエーハを該表面保護部材上に配設し、該デバイス領域の外側に接着剤を配設して該表面保護部材と該ウエーハとを固定する固定ステップと、
   該固定ステップを実施した後、該表面保護部材側を研削装置のチャックテーブルで吸引保持して該貫通孔を介して該凹凸吸収部材を該凹部中に固定し、露出した該ウエーハの裏面を研削手段で研削して所定の厚さへと薄化する研削ステップと、
   該研削ステップを実施した後、該表面保護部材を該ウエーハ上から除去する除去ステップと、
   を備えたことをウエーハの加工方法。
3. 前記接着剤は外的刺激によって接着力が低下する接着剤であり、
   前記除去ステップでは、該接着剤に外的刺激を付与して接着力を低下させた後、前記表面保護部材をウエーハ上から除去することを特徴とする請求項２記載のウエーハの加工方法。
4. 前記研削ステップを実施した後、前記除去ステップを実施する前に、切削装置のチャックテーブルで前記表面保護部材側を吸引保持し、切削ブレードで該ウエーハの該デバイス領域と該接着剤との間を環状に切断する切断ステップを更に備えた請求項２記載のウエーハの加工方法。

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