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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