JP6211884B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、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。この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、裏面が研削される研削面となっている(例えば、下記の特許文献1)。
ウェーハを個々のチップに分割するための方法としては、例えば、分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射してウェーハに改質層を形成した後、環状のフレームに装着された粘着テープにウェーハを貼着した状態で当該粘着テープを拡張することによって、改質層を破断起点として分割予定ラインに沿ってウェーハを個々のチップに分割する方法がある(例えば、下記の特許文献2を参照)。
特開2006−229021号公報 特開2009−277778号公報
しかし、ウェーハの分割は、ウェーハの裏面にテープが貼着されウェーハの表面が上向きに露出された状態でブレードによるダイシングやレーザ照射によって行われる場合が多いため、実装面であるウェーハの表面に異物が付着するおそれが高い。特に、ダイシング時に発生するテープ屑がウェーハに付着すると、当該ウェーハにスピンナ洗浄を実施しても完全に洗い流すことは難しい。そして、実装面上に異物が付着すると、実装不良が発生するおそれがある。
本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、チップの実装不良を低減しうるウェーハの加工方法を提供することに発明の解決すべき課題を有している。
本発明は、交差する複数の分割予定ラインで区画されたウェーハ表面の各領域にデバイスが形成され、該デバイスの表面側が実装基板上に実装される実装面となるウェーハの加工方法であって、のり層に離型剤が含まれる表面保護テープをウェーハの表面に貼着する貼着ステップと、該貼着ステップを実施した後、該表面保護テープを介してウェーハを保持手段で保持してウェーハの裏面を研削する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、該表面保護テープをウェーハの表面から剥離する剥離ステップと、該剥離ステップを実施した後、ウェーハを該分割予定ラインに沿って複数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、該チップの実装面に紫外線またはプラズマを照射してオゾンを生成するとともに活性酸素を生成して該実装面上の有機物を除去するとともに該実装面の撥水性を低減する照射ステップと、を備える。
本発明にかかるウェーハの加工方法では、分割ステップを実施してウェーハを個々のチップに分割した後、照射ステップを実施してチップの実装面に紫外線またはプラズマを照射しオゾンを生成するとともに活性酸素を生成してチップの実装面に付着した有機物を除去するため、ウェーハのハンドリング中に付着した異物に加えて分割時に発生した異物についてもチップの実装面から除去でき、チップの実装不良を低減することができる。
また、本発明は、貼着ステップ及び研削ステップを実施後、剥離ステップを実施するため、表面保護テープの剥離後も表面保護テープののり層に含まれる離型剤がウェーハの表面に残存することに起因して、ウェーハの表面の撥水性が高くなるものの、ウェーハを個々のチップに分割した後に上記照射ステップを実施することにより、高くなった撥水性を低減でき、表面保護テープの貼着に起因するチップの実装不良を低減することができる。
(a)は切削装置の一例を示す斜視図であり、(b)はカセット及びカセット載置機構の構成を示す断面図である。 ウェーハの構成を示す斜視図である。 貼着ステップを示す斜視図である。 研削ステップを示す斜視図である。 剥離ステップを示す斜視図である。 分割ステップを示す斜視図である。 照射ステップを示す断面図である。 テープ粘着力低減ステップを示す断面図である。 ピックアップステップを示す断面図である。 実装ステップを示す断面図である。
図1(a)に示す切削装置1は、装置ベース2を有し、装置ベース2の上部には、被加工物であるウェーハWを収容するカセット3が載置されるカセット載置機構10と、ウェーハWを保持し回転可能な保持テーブル4と、保持テーブル4に保持されたウェーハWの切削を行う切削手段5と、ウェーハWを仮置きする仮置き領域8と、切削後のウェーハWの洗浄を行う洗浄手段9とを備えている。保持テーブル4は、X軸方向に移動可能となっている。
切削手段5は、Y軸方向の軸心を有するスピンドル50と、スピンドル50を回転可能に囲繞するハウジング51と、スピンドル50の先端に装着された切削ブレード52と、切削ブレード52を回転可能にカバーするブレードカバー53とを少なくとも備えている。そして、切削手段5は、スピンドル50を回転させることにより、切削ブレード52を所定の回転速度で回転させることができる。
切削装置1は、仮置き領域8と保持テーブル4との間でウェーハWを搬送する第1の搬送手段6aと、カセット載置機構10に載置されたカセット3に対してウェーハWを搬入するとともに搬出する搬入出手段7と、切削後のウェーハを保持する保持テーブル4から洗浄手段9に搬送する第2の搬送手段6bとを備えている。
図1(b)に示すように、カセット3の前部は、開口しており、ウェーハWの搬出入を行うための開口部3aとなっている。また、カセット3の内部には、ウェーハWを支持するための棚部3bが上下方向に所定間隔をあけて形成されている。
図1(b)に示すように、カセット載置機構10は、ウェーハWに対して紫外線を照射するUV照射ユニット100と、カセット載置機構10に載置されたカセット3をZ軸方向に昇降させる昇降手段110とを備えている。UV照射ユニット100は、枠体101を有し、枠体101の上部がカセット3を載置させるカセット載置部102aとなっている。枠体101の内部には、ウェーハWを下方から支持する支持部102bを備えている。支持部102bは、例えば、ガラスなどの透明部材により形成されている。
支持部102bの上側が上部チャンバー104となっており、支持部102bの下側が下部チャンバー105となっている。上部チャンバー104には、複数のUVランプ106が整列状態で配設されている。このUVランプ106は、例えば低圧水銀ランプであり、波長が184nmの紫外線と波長が254nmの紫外線とをそれぞれ照射することが可能となっている。また、UVランプ106に替えて、172nmの波長の紫外線を照射可能なエキシマUVランプを使用してもよいし、大気圧プラズマを発生させるプラズマ発生装置を使用してもよい。
下部チャンバー105には、波長が300〜400nmの紫外線を発光するUVランプ106aが整列状態で複数配設されている。下部チャンバー105の下方には、仕切り部102cを介してオゾン処理室107と、窒素ガス等の不活性ガスを収容する不活性ガス収容室109とが形成されている。オゾン処理室107には、フィルター108と、排出ファン108aとが配設されている。オゾン処理室107は、通気口103を介して上部チャンバー104に連通している。オゾン処理室107では、上部チャンバー104で発生したオゾンを通気口103及びフィルター108を通じて吸引して処理することができる。仕切り部102cには開閉弁109aが設けられており、不活性ガス収容室109は、仕切り部102cに形成された開閉弁109aを通じて、下部チャンバー105に不活性ガスを供給することができる。
UV照射ユニット100は、昇降手段110によって上下移動可能に支持されている。昇降手段110は、枠体101の底部102dを下方から支持する昇降台111と、昇降台111の端部に形成されたナットに螺合するボールネジ112と、ボールネジ112の下端に連結されたモータ113と、ボールネジ112と平行にのびるガイドレール114とを少なくとも備えている。そして、モータ113がボールネジ112を回動し、昇降台111を上下方向に移動させることができる。
次に、図2に示すウェーハWの加工方法について説明する。ウェーハWは、円形の被加工物の一例であって、縦横に複数交差する分割予定ラインSによって区画されたそれぞれの領域にデバイスDが形成されている。ウェーハWは、デバイスDが形成された面が表面Waとなっており、表面Waと反対側にある面が図1に示す保持テーブル4に保持される裏面Wbとなっている。ウェーハWの表面Waに形成されたデバイスDには、部分拡大図に示すように、突起電極であるボール状のバンプBが形成されている。
(1)貼着ステップ
図3に示すように、ウェーハWを反転させ、ウェーハWと略同径の表面保護テープ20に対面させ、ウェーハWの表面Wa側を表面保護テープ20に貼着する。その結果、ウェーハWの裏面Wbが上向きに露出した状態でウェーハWと表面保護テープ20とが一体となって形成される。
(2)研削ステップ
貼着ステップを実施した後、図4に示す研削手段30によってウェーハWの裏面Wbの研削行う。研削手段30は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル31と、スピンドル31の下端においてマウント32を介して連結された研削ホイール33と、研削ホイール33の下部に環状に固着された研削砥石34とを少なくとも備えている。図示しないモータによって駆動されてスピンドル31が回転すると、研削ホイール33を所定の回転速度で回転させることができる。
ウェーハWを研削する際には、被加工物を保持し回転可能な保持テーブル4aに表面保護テープ20側を載置する。図示しない吸引源によってウェーハWを保持テーブル4aで吸引保持したら、保持テーブル4aを例えば矢印A方向に回転させつつ、研削手段30が、研削ホイール33を例えば矢印A方向に回転させながら、砥石34がウェーハWの裏面Wbに接触するまで下降させる。そして、砥石34が裏面Wbを押圧しながら、所望の厚みに達するまでウェーハWを研削する。
(3)剥離ステップ
研削ステップを実施した後、図5に示すように、中央部が開口した環状のフレーム21の下面にダイシングテープ22を貼着し、中央部から露出したダイシングテープ22にウェーハWの裏面Wb側を貼着する。その後、ウェーハWの表面Waから図3に示した表面保護テープ20を剥離する。
(4)分割ステップ
剥離ステップを実施した後、図1で示した切削装置1を用いてウェーハWに切削を施す。まず、フレーム21と一体となったウェーハWを、図1に示したカセット3に複数収容し、当該カセット3をカセット載置機構10に載置する。搬入出手段7は、カセット3の内部からウェーハWを取り出して、仮置き領域8に搬送する。その後、第1の搬送手段6aによって、仮置き領域8から保持テーブル4にウェーハWを搬送し、ウェーハWを保持した保持テーブル4がX軸方向に移動し切削手段5の下方にウェーハWを移動させる。
図6に示すように、ウェーハWをX軸方向に移動させつつ、切削手段5は、スピンドル50を回転させることにより、切削ブレード52を所定の回転速度で矢印A1方向に回転させながら、切削ブレード52をZ軸方向に下降させる。切削ブレード52をX軸方向に向く一列分の分割予定ラインSに沿って切り込ませて切削することにより、溝Gを形成したら、切削手段5をY軸方向にインデックス送りしながら、X軸方向に向く全ての分割予定ラインSに上記切削を繰り返し行って溝Gを形成する。その後、ウェーハWを90度回転させ、Y軸方向に向いている分割予定ラインSをX軸方向に向かせて上記同様の切削を繰り返し行い、分割予定ラインSの全てに溝Gを形成する。このようにして、ウェーハWをフルカットして図7に示す個々のチップCにフルカットする。
分割ステップは、切削手段5によってフルカットする場合に限定されるものではない。
例えば、レーザビームを利用したアブレーション加工でフルカットしてもよいし、レーザビームでハーフカットしてウェーハWに加工溝を形成もしくはウェーハWの内部に改質層を形成して加工溝や改質層を起点に個々のチップCに分割してもよい。
(5)洗浄ステップ
分割ステップを実施した後、図1に示した第2の搬送手段6bによって、保持テーブル4から切削後のウェーハWを洗浄手段9に搬送する。洗浄手段9おいてウェーハWを洗浄しウェーハWに付着した切削屑を除去した後、第1の搬送手段6aによって洗浄後のウェーハWを仮置き領域8に搬送する。
(6)照射ステップ
洗浄ステップを実施した後、UV照射ユニット100によって洗浄後のウェーハWに紫外線を照射する。まず、図1(b)に示すように、昇降手段110が作動し、カセット3とともに、UV照射ユニット100の枠体101を上昇させる。次いで、搬入出手段7によって、ウェーハWを支持部102bに載置する。
ウェーハWが支持部102bに載置された後、図7に示すように、複数のUVランプ106によって波長が185nmの紫外線及び波長が254nmの紫外線をチップCの表面側の実装面C1に向けて照射する。このとき、大気中の酸素(O2)に波長が185nmの紫外線が吸収されてオゾン(O3)を生成する。さらに、発生した当該オゾン(O3)に波長が254nmの紫外線が吸収されると活性酸素が生成される。この活性酸素がチップCの実装面C1に付着した有機物(例えば、切削屑やテープ屑)を分解することにより、チップCの実装面C1から有機物を除去することができる。なお、照射ステップ中において、図1(b)で示した上部チャンバー104で発生したオゾンは、通気口103及びフィルター108を通じてオゾン処理室107に吸引され、排出ファン108aによって外部に排出される。
貼着ステップにおいてはウェーハWの表面Waに表面保護テープ20を貼着したため、剥離ステップにおいて表面保護テープ20を剥離した後も、実装面C1には、表面保護テープ20ののり層に含まれる離型剤が残存している。そして、この離型剤によって実装面C1の撥水性が高くなり、そのままの状態で後の実装ステップを行うと、実装不良が生じやすい。しかし、照射ステップによって実装面C1に紫外線またはプラズマを照射すると、実装面C1の高くなった撥水性を低減することができるため、表面保護テープの貼着に起因するチップの実装不良を低減することができる。
UVランプ106に替えてプラズマ発生装置を用いて照射ステップを実施した場合は、大気圧プラズマを照射することにより、チップCの実装面C1に付着した有機物を除去するとともに大気圧プラズマが照射された実装面C1を親水性や疎水性に変えることができ、実装面C1において高まった撥水性をより低減することができる。親水性または疎水性は、使用するガスによって選択することができる。また、カセット載置機構10においてプラズマ発生装置を適用した場合には、チャンバーが不要となるため、装置構成を簡素にすることが可能となり、プロセスコストを抑えることができる。
照射ステップは、ウェーハWを分割した後、チップCを実装基板に実装するまでに実施すればよく、切削装置1において行う形態に限定されるものではない。例えばエキスパンドテープをエキスパンドして被加工物を分割するエキスパンド装置や、テープから被加工物をピックアップするピックアップ装置等で照射ステップを行ってもよい。
(7)テープ粘着力低減ステップ
照射ステップの実施と同時または照射ステップの実施前後においてダイシングテープ22の粘着力を低減するテープ粘着力低減ステップを実施する。照射ステップと同時に実施する場合には、図8に示すように、ウェーハWの上方に配置されているUVランプ106が、ウェーハWの上方からチップCの実装面C1に向けて少なくとも185nmの波長の紫外線と254nmの波長の紫外線とを照射するとともに、ウェーハWの下方に配置されているUVランプ106aによって、ウェーハWの下方からダイシングテープ22の全面に対して、例えば波長が300〜400nmであってピーク波長が365nmの紫外線を照射する。
このとき、図1(b)に示す仕切り部102cの開閉弁109aを開いて不活性ガス収容室109から下部チャンバー105に不活性ガスを供給する。これにより、UVランプ106aから支持部102bを透過して照射される紫外線を、図8に示すダイシングテープ22に効率よく照射することができる。その結果、ダイシングテープ22が硬化して粘着力が低下するため、ダイシングテープ22からチップCを剥離しやすくなる。
(8)ピックアップステップ
テープ粘着力低減ステップを実施した後、図9に示すように、コレット40によってチップCを搬送する。コレット40は、チップCを吸着する吸着面を有しており、上下方向に移動可能となっている。コレット40は、チップCの実装面C1を吸着するとともに上昇することにより、チップCをダイシングテープ22からピックアップする。そして、全てのチップCがダイシングテープ22からピックアップされて搬送された時点でピックアップステップが終了する。
(9)実装ステップ
ピックアップステップを実施した後、図10に示すように、チップCを実装基板23に実装する。具体的には、図2に示したボール状のバンプBが形成されたチップCの実装面C1側を実装基板23に電気的に接続する。このようにして実装ステップが終了する。
以上のとおり、本実施形態に示すウェーハの加工方法は、分割ステップを実施してウェーハWを個々のチップCに分割した後、照射ステップを実施するため、チップCの実装面C1に紫外線またはプラズマを照射してオゾン(O3)を生成するとともに活性酸素を生成してチップCの実装面C1に付着した有機物を除去することができる。
したがって、ウェーハWのハンドリング中に付着した異物に加えて分割時に発生した異物も除去できることから、チップCの実装不良を低減することができる。
また、貼着ステップ及び研削ステップを実施後、剥離ステップを実施するため、表面保護テープ20の剥離後も表面保護テープ20ののり層に含まれる離型剤がウェーハWの表面Waに残存することに起因して表面Waの撥水性が高くなるものの、ウェーハWを個々のチップCに分割した後に上記照射ステップを実施することにより、高くなった撥水性を低減でき、チップCの実装不良を低減することができる。
1:切削装置 2:装置ベース 3:カセット 3a:開口部 3b:棚部
4,4a:保持テーブル 5:切削手段 50:スピンドル 51:ハウジング
52:切削ブレード 53:ブレードカバー 6a:第1の搬送手段
6b:第2の搬送手段 7:搬入出手段 8:仮置き領域 9:洗浄手段
10:カセット載置機構 100:UV照射ユニット
101:枠体 102a:カセット載置部 102b:支持部 102c:仕切り部
102d:底部 103:通気口 104:上部チャンバー 105:下部チャンバー
106,106a:UVランプ 107:オゾン処理室 108:フィルター
109:不活性ガス収容室 110:昇降手段 111:昇降台 112:ボールネジ
113:モータ 114:ガイドレール
20:表面保護テープ 21:フレーム 22:ダイシングテープ 23:実装基板
30:研削手段 31:スピンドル 32:マウント 33:研削ホイール 34:砥石
40:コレット
W:ウェーハ Wa:表面 Wb:裏面 S:分割予定ライン D:デバイス
B:バンプ G:溝 C:チップ C1:実装面

Claims (1)

  1. 交差する複数の分割予定ラインで区画されたウェーハ表面の各領域にデバイスが形成され、該デバイスの表面側が実装基板上に実装される実装面となるウェーハの加工方法であって、
    のり層に離型剤が含まれる表面保護テープをウェーハの表面に貼着する貼着ステップと、
    該貼着ステップを実施した後、該表面保護テープを介してウェーハを保持手段で保持してウェーハの裏面を研削する研削ステップと、
    該研削ステップを実施した後、該表面保護テープをウェーハの表面から剥離する剥離ステップと、
    該剥離ステップを実施した後、ウェーハを該分割予定ラインに沿って複数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、該チップの実装面に紫外線またはプラズマを照射してオゾンを生成するとともに活性酸素を生成して該実装面上の有機物を除去するとともに該実装面の撥水性を低減する照射ステップと、を備えるウェーハの加工方法。
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