JP6904368B2 - 半導体基板の処理方法及び半導体基板の処理装置 - Google Patents
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Description
グラインドを行う時に保護テープはステージとウエハとの間に介在することになるが、集積回路チップにバンプが含まれている場合には、ミクロ的に見るとバンプが存在する部位において保護テープが膨らむ。このため保護テープの表面がうねってしまい、当該表面形状がグラインド後のウエハの裏面に転写され、結果として集積回路チップの厚さ寸法にばらつきが生じる。更にウエハの外周部にて保護テープとウエハとの間に隙間が生じ、この隙間から研削水が侵入して集積回路チップが汚れるし、ウエハの外周部に隙間が生じたことにより研削中に保護テープがバタついて集積回路チップが割れる要因になる。更にまたウエハの外周部にて保護テープの表面に凹凸が生じていると、グラインド時に、バキュームチャックを備えたウエハ保持テーブルに確実にウエハを吸着できないおそれがある。
そして保護テープの剥離作業は自動で行われるが、バンプが取れたり、テープ糊の残渣が集積回路チップに残ってしまうことを避けるためには、速やかに剥離することができず、このため集積回路チップの製造工程において高いスループットが得られない要因になっている。また保護テープの剥離作業において、バンプが取れたり、テープ糊の残渣が集積回路チップに残ってしまうことを確実に避けることは難しかった。
一面側に複数の集積回路チップが形成された半導体基板の当該一面側に保護膜用の硬化剤を塗布する工程と、
次いで、前記硬化剤の表面を平坦化する工程と、
前記硬化剤にエネルギーを供給して当該硬化剤を硬化させて硬化剤層である保護膜を形成する工程と、
しかる後、前記半導体基板の他面側を削って厚さを小さくする工程と、
その後、前記半導体基板の他面側にダイシング用の保持体を接着する工程と、
次に、前記保護膜を半導体基板から取り除く工程と、を含み、
前記保護膜を半導体基板から取り除く工程は、前記半導体基板の一面側に前記エネルギーとは異なるエネルギーを供給して当該半導体基板に接している膜を変質させる工程であり、
前記保護膜用の硬化剤を前記半導体基板の一面側に塗布する前に、当該一面側に剥離用の硬化剤を塗布する工程を含み、
前記膜を変質させる工程にて使用される前記エネルギーは、前記剥離用の硬化剤を前記半導体基板の一面側から剥離するためのエネルギーであることを特徴とする。
他の発明は、一面側に複数の集積回路チップが形成された半導体基板を処理する装置において、
前記半導体基板の一面側に保護膜用の硬化剤を塗布するための塗布部と、
前記塗布部にて塗布された前記硬化剤の表面を平坦化するための平坦化処理部と、
前記硬化剤にエネルギーを供給して当該硬化剤を硬化させて硬化剤層である保護膜を形成するための硬化処理部と、
前記保護膜が形成され、更にその他面側が削られて厚さが小さくなり、その後当該他面側にダイシング用の保持体が接着された半導体基板の一面側の当該保護膜を半導体基板から取り除くための保護膜除去部と、
前記塗布部、平坦化処理部、硬化処理部、保護膜除去部の間にて半導体基板を搬送するための搬送機構と、を備え、
前記保護膜除去部は、前記半導体基板の一面側に前記エネルギーとは異なるエネルギーを供給して当該半導体基板に接している膜を変質させる機構を備え、
前記保護膜用の硬化剤を前記半導体基板の一面側に塗布する前に、当該一面側に剥離用の硬化剤を塗布するための塗布部を備え、
前記保護膜除去部における前記膜を変質させる機構は、前記剥離用の硬化剤を前記半導体基板の一面側から剥離するためのエネルギーを供給する機構であることを特徴とする。
本発明の半導体基板の処理装置を説明する前に、本発明の装置により行われる工程の概要について図1〜図3を参照しながら説明しておく。
先ず集積回路チップ(図示せず)が一面側(表面側)に形成された半導体基板である例えばシリコン基板であるウエハ(半導体ウエハ)Wの一面側に図1(a)に示すように剥離用の硬化剤11を塗布し、この硬化剤11に例えば紫外線(UV)を照射して硬化剤11を硬化させる(図1(b))。次いでウエハWの一面側に、即ち硬化剤11の上に保護膜用の硬化剤12を塗布し(図1(c))、更に保護膜用の硬化剤12の上に押圧部材例えば後述の石英ガラスに付着しない離型剤13を塗布する(図1(d))。硬化剤11、12が硬化することにより、硬化剤層が形成されるが、説明を簡素化するために、硬化前及び硬化後のいずれの状態においても硬化剤と呼ぶこととし、また符号についても同一の符号とする。
更にウエハWの表面を洗浄液で洗浄し、乾燥した後、図3(j)に示すように切断機構である例えばダイシングブレード23によりダイシングラインに沿ってウエハWを分断し、分断された各集積回路チップを含むダイ10aを取り出し機構によりダイシングテープ22から取り外す。
保護膜用の硬化剤12が光透過型の硬化剤である場合には、押圧部材14は光を透過する材料例えば石英ガラスなどのガラスを用いることができる。
また押圧部材14により保護膜用の硬化剤12の表面を押圧した後、押圧部材14を硬化剤12から離した後においても当該表面の平坦化が維持されている場合には、この状態で硬化剤12に紫外線を照射してもよい。
保護膜用の硬化剤12が熱硬化型の樹脂である場合には、保護膜用の硬化剤12が塗布されたウエハWが載置されるステージを例えばステージ内に設けたヒータにより加熱してもよいし、またはウエハWの上方からあるいはステージの下方側から赤外ランプなどのランプにより加熱してもよい。
ウエハWの裏面側(他面側)を研削、研磨して厚さを小さくした後、即ち薄層化した後(図2(g))、ウエハWが薄すぎて搬送が難しい場合には、ウエハWの保護膜の表面に搬送用の支持部材、例えば板状の支持部材を吸着あるいは接着などにより着脱自在に取り付けることが好ましい。支持部材としては、例えば後で詳述するように市販の板状の静電チャック部材を用いてもよいし、あるいは真空吸着機能(バキュームチャック機能)を備えた板状体を用いてもよいが、真空吸着の場合吸引路部材が必要であることから、静電チャック部材の方が簡素化できる利点がある。また支持部材としては、板状の押圧部材14、例えばガラス板を用いてもよく、この場合には硬化剤12からなる保護膜の表面にガラス板を接着する手法が挙げられる。なお、搬送用の支持部材を使用するか否かは保護膜の厚さなどに応じて決定することができるが、本発明は、搬送用の支持部材を使用することに限定されるものではない。
搬送用の支持部材としてガラス板などの押圧部材14を用いる場合には、粘着剤の粘着力を低下させるために例えば紫外線を照射することにより押圧部材14がウエハWから取り外される。剥離用の硬化剤11を用いる場合には、既述のように剥離用の硬化剤11に押圧部材14である例えばガラス板を介して例えばレーザー光を照射した後、押圧部材14をウエハWに対して相対的に持ち上げることによりウエハWの表面から押圧部材14及び保護膜用の硬化剤12が取り除かれる。
上述の発明の概要にて説明した工程について、より具体的な例(実施形態)を挙げて記載する。図4〜図8は、表面にバンプが形成されていないウエハWに対して行われる一連の処理の第1の実施形態を示している。図4(a)は、ウエハWの表面に集積回路チップ10が形成された状態を示している。図4(b)〜図4(d)は、夫々ウエハWに対して剥離用の硬化剤11を塗布する工程、当該硬化剤11を紫外線の照射により硬化する工程、硬化剤11の上に保護膜用の硬化剤12を塗布する工程を示している。
図9〜図12は、本発明の装置により実施される第2の実施形態の工程を示す図である。第2の実施形態は、ウエハWにバンプ31が形成されている場合において行われる一連の処理の例を示している。この例では例えば400μm程度の厚さの保護膜を形成するために、保護膜用の硬化剤12を2度塗りしている。即ち、図9(c)、(d)に示すように、剥離用の硬化剤11の上に保護膜用の硬化剤12を塗布し、紫外線照射により硬化させた後、当該硬化剤12の上に更に硬化剤12を塗布している(図10(e))。その後、石英ガラス板からなる押圧部材14により硬化剤12の表面を押圧して平坦化した後、紫外線照射により硬化剤12を硬化させている。
図13〜図17は、本発明の装置により実施される工程の第3の実施形態を示す図である。第3の実施形態は、集積回路チップに対して垂直に接続用の配線が伸びるTSV(Through −Silicon Via)を分離するための手法の一例である。図13〜図17において、34は、接続用の配線である。
ウエハWの表面側に剥離用の硬化剤を塗布する工程(図3(a))からウエハWの表面にESC板15を取り付ける工程(図14(f))までは、保護膜用の硬化剤12を1回だけ塗ることを除けば、第2の実施形態と同様である。
図19、図20は、本発明の装置により実施される工程の第4の実施形態を示す図である。第4の実施形態は、保護膜用の硬化剤12を押圧するための押圧部材が搬送用の支持体を兼用する例である。図19(a)は、既述の実施形態のように剥離用の硬化剤11を硬化させた後、保護膜用の硬化剤12を塗布した状態を示している。この例では、保護膜用の硬化剤12として例えば紫外線により硬化する接着剤が用いられる。
この例では、保護膜用の硬化剤12として紫外線硬化型のものを用いているが、熱や光(可視光)により硬化するものを用いてもよい。また保護膜用の硬化剤12により押圧部材14である石英ガラス板を当該硬化剤12に接着しているが、硬化剤12として接着性のないものを用いる場合には、押圧部材14の押圧面に事前に接着剤、例えば紫外線、熱あるいは光により硬化する接着剤を塗布し、例えば先に硬化剤12を硬化させた後、接着剤を硬化させるようにしてもよい。このように別途接着剤を用いる場合には、当該接着剤も保護膜の一部となる。
なお、この例のように石英ガラスを押圧部材、搬送用の支持体として用いることに限らず、保護膜用の硬化剤12を押圧、硬化して平坦化する工程の後に、当該石英ガラスあるいは他の石英ガラスを硬化剤12の表面に貼り付けて当該石英ガラスを搬送用の支持体として用いてもよい。
次に本発明の半導体基板の処理装置の一例について説明する。図21〜図23に示す半導体基板の処理装置は、例えば既述の第1の実施形態、第2の実施形態及び第3の実施形態に記載した工程を実施できるように構成されている。半導体基板の処理装置は、外部に対して半導体基板であるウエハWを搬入出するための搬入出ブロックS1と、この搬入出ブロックS1から見て奥側に順番に配置された中継ブロックS2、第1の処理ブロックS3、第2の処理ブロックS4、及びグラインド装置Gと、を備えている。各ブロックS1〜S4は、例えば互に接続、分離できる構造体により構成されている。
1階、2階ブロックB1、B2の各々には、主搬送機構50、60の搬送路51、61の左右両側にウエハWに対して処理を行うためのモジュールが配置されている。1階ブロックB1においては、搬入出ブロックS1から見て右側に、剥離用の硬化剤11を塗布するための塗布部である塗布モジュール51、保護膜用の硬化剤12を塗布するための例えば2台の塗布部である塗布モジュール52、53が設けられている。また左側には、剥離用の硬化剤11を硬化させるための硬化処理部に相当する、紫外線を照射する紫外線モジュール54、第2の実施形態のように保護膜用の硬化剤12を2回塗りするときに1回目に塗布された保護膜用の硬化剤12を硬化させるための硬化処理部に相当する、紫外線を照射する紫外線モジュール55、保護膜用の硬化剤12の表面を押圧すると共に当該硬化剤12を硬化させるための紫外線を照射する、この例では硬化処理部と平坦化処理部を兼用する(詳しくは載置台を共用する)平坦化モジュール56と、が設けられている。
平坦化モジュール56は、図25に示すようにウエハを載置するための載置台561と、板状の押圧部材14、例えば石英ガラスの上面を吸着して載置台561上のウエハWの表面を押圧する押圧位置と載置台561から横に離れた待機位置との間で移動させる、進退自在、昇降自在な作動機構562とを備えている。560は吸着部である。載置台561の上方には、ランプハウス563内に配置された、紫外線を照射する機構に相当する紫外線ランプを含む紫外線照射部564が配置されている。565は筐体であり、566は紫外線透過窓である。また載置台561には、図示していないが、主搬送機構50との間でウエハWの受け渡しを行うための3本の昇降ピンが埋没している。紫外線照射部564から照射される紫外線の波長は、保護膜用の硬化剤12を硬化するための波長に設定されている。
ダイシングテープを貼り付けるためのモジュールとしては、公知の装置を使用できるが、このモジュールを半導体基板の処理装置に設けずに装置の外部に設けるようにしてもよい。しかしながら、ウエハWの搬送工程を少なくして高いスループットを得るという観点からは、当該モジュールを処理装置内に設けることが好ましい。
上述の例において、押圧部材14を保護膜用の硬化剤12に接触させるにあたり、硬化剤12の表面と押圧部材14との間に、離型剤を介在させるように構成してもよい。この場合には、例えば離型剤をミスト状に塗布するための離型剤塗布部である塗布モジュールが設けられる。この塗布モジュールとしては例えば硬化剤12を塗布するモジュールを利用することができ、硬化剤12をウエハWに塗布した後、続いて離型剤をウエハWの上方からミストにより供給し、その後にウエハWを平坦化モジュール56に搬送する例が挙げられる。また離型剤は押圧部材14側に塗布するようにしてもよく、この場合には、事前に離型剤を塗布した押圧部材14が用いられる。あるいは、平坦化モジュール57内の作動機構562のアクセス範囲内に離型剤を押圧部材14に塗布するための機構を設けることができる。
上述の装置においては、保護膜用の硬化剤12を平坦化させるためのモジュールと硬化剤12を硬化させるモジュールとが共用されているが、これらモジュールは、別々のモジュールとして構成してもよい。この場合には、例えば押圧部材14により保護膜用の硬化剤12を押圧して平坦化する平坦化処理部と、平坦化された硬化剤12を硬化させる硬化処理部とが別々のモジュールとして構成されることになる。
また保護膜剥離用のモジュールにおいて、66ウエハWに接している膜、この例では剥離用の硬化剤12を変質させる機構については、硬化剤12が紫外線により変質する場合には、紫外線の照射機構が用いられ、また硬化剤12が加熱により変質する場合には、載置台661を加熱するヒータなどの加熱機構が用いられる。また硬化剤12を変質させる機構としては、保護膜にウエハWから離れる方向に物理的な剥離力を相対的に作用させる機構、例えば保護膜の全面に吸着する吸着部材を引き上げる機構などであってもよい。
更にまた保護膜除去部は、剥離用の硬化剤11及び保護膜用の硬化剤12を溶剤により除去するように構成してもよく、この場合には表面側が下向きになるようにウエハWを配置し、下方側からウエハWの表面に溶剤を供給する機構を使用することができる。
図28、図29に示した装置においてウエハの流れが図21、図22に示した装置と異なる点は、ウエハWの表面の保護膜用の硬化剤12を硬化させた後、ウエハWが保護膜剥離用のモジュールに至るまで押圧部材14と共に搬送され、ESC板15の着脱工程が存在しないことにある。
10 集積回路チップ
11 剥離用の硬化剤
12 保護膜用の硬化剤
14 押圧部材
15 ESC板
21 ダイシングフレーム
22 ダイシングテープ
31 レーザー光
32 割れ目
33 バンプ
34 接続用の配線
35 絶縁膜
36 バンプ
C キャリア
42 受け渡し機構
43 受け渡し棚
44 第1の移載機校
51〜53、 塗布モジュール
54、55 紫外線モジュール
56 平坦化モジュール
61 塗布モジュール
62 ダイシングテープをウエハに貼り付けるためのモジュール
63 洗浄モジュール
64 加熱モジュール
65 ESC板着脱用のモジュール
66 保護膜剥離用のモジュール
71 受け渡し棚
72 第2の移載機構
73 ステルスダイシング装置
65 ESC板を取り外すためのモジュール
Claims (15)
- 一面側に複数の集積回路チップが形成された半導体基板の当該一面側に保護膜用の硬化剤を塗布する工程と、
次いで、前記硬化剤の表面を平坦化する工程と、
前記硬化剤にエネルギーを供給して当該硬化剤を硬化させて硬化剤層である保護膜を形成する工程と、
しかる後、前記半導体基板の他面側を削って厚さを小さくする工程と、
その後、前記半導体基板の他面側にダイシング用の保持体を接着する工程と、
次に、前記保護膜を半導体基板から取り除く工程と、を含み、
前記保護膜を半導体基板から取り除く工程は、前記半導体基板の一面側に前記エネルギーとは異なるエネルギーを供給して当該半導体基板に接している膜を変質させる工程であり、
前記保護膜用の硬化剤を前記半導体基板の一面側に塗布する前に、当該一面側に剥離用の硬化剤を塗布する工程を含み、
前記膜を変質させる工程にて使用される前記エネルギーは、前記剥離用の硬化剤を前記半導体基板の一面側から剥離するためのエネルギーであることを特徴とする半導体基板の処理方法。 - 前記硬化剤の表面を平坦化する工程は、前記硬化剤が硬化する前に行われ、当該硬化剤の表面を、押圧面が平坦面である押圧部材により押圧する工程であることを特徴とする請求項1記載の半導体基板の処理方法。
- 前記エネルギーは、前記押圧部材が前記硬化剤の表面に接触している状態で当該硬化剤に供給されることを特徴とする請求項2記載の半導体基板の処理方法。
- 前記半導体基板の一面側に剥離用の硬化剤を塗布した後、前記半導体基板の一面側に保護膜用の硬化剤を塗布する第1の塗布工程と、当該硬化剤を硬化させる工程と、硬化した当該硬化剤の上に更に保護膜用の硬化剤を塗布する第2の塗布工程と、を行い、
前記硬化剤の表面を平坦化する工程は、前記第2の塗布工程の後に行われることを特徴とする請求項1記載の半導体基板の処理方法。 - 前記第1の塗布工程にて塗布された硬化剤は紫外線の照射により硬化され、
前記硬化剤の表面を平坦化する工程は、前記第2の塗布工程により塗布された硬化剤の表面を、押圧面が平坦面である押圧部材により押圧することにより行われ、
前記第2の塗布工程にて塗布された硬化剤は紫外線の照射により硬化されることを特徴とする請求項4記載の半導体基板の処理方法。 - 前記剥離用の硬化剤は、紫外線を照射することにより硬化する材料とレーザー光を加えることによりガスを発生させる材料と溶剤とを含むことを特徴とする請求項1記載の半導体基板の処理方法。
- 前記保護膜用の硬化剤及び前記剥離用の硬化剤は、同じ薬剤でありかつ濃度が互に異なる薬剤が用いられ、
前記薬剤は、エネルギーが照射されることにより硬化する材料と、エネルギーが照射されることにより分解してガスを発生する樹脂と、を含み、
前記保護膜用の硬化剤に用いられる薬剤と前記剥離用の硬化剤に用いられる薬剤とは、硬化するときのエネルギーの波長が互に異なり、分解してガスを発生するときのエネルギーが互に異なることを特徴とする請求項1記載の半導体基板の処理方法。 - 前記保護膜用の硬化剤は、紫外線を照射することにより硬化する材料と光を加えることによりガスを発生する材料とを含むことを特徴とする請求項1記載の半導体基板の処理方法。
- 一面側に複数の集積回路チップが形成された半導体基板を処理する装置において、
前記半導体基板の一面側に保護膜用の硬化剤を塗布するための塗布部と、
前記塗布部にて塗布された前記硬化剤の表面を平坦化するための平坦化処理部と、
前記硬化剤にエネルギーを供給して当該硬化剤を硬化させて硬化剤層である保護膜を形成するための硬化処理部と、
前記保護膜が形成され、更にその他面側が削られて厚さが小さくなり、その後当該他面側にダイシング用の保持体が接着された半導体基板の一面側の当該保護膜を半導体基板から取り除くための保護膜除去部と、
前記塗布部、平坦化処理部、硬化処理部、保護膜除去部の間にて半導体基板を搬送するための搬送機構と、を備え、
前記保護膜除去部は、前記半導体基板の一面側に前記エネルギーとは異なるエネルギーを供給して当該半導体基板に接している膜を変質させる機構を備え、
前記保護膜用の硬化剤を前記半導体基板の一面側に塗布する前に、当該一面側に剥離用の硬化剤を塗布するための塗布部を備え、
前記保護膜除去部における前記膜を変質させる機構は、前記剥離用の硬化剤を前記半導体基板の一面側から剥離するためのエネルギーを供給する機構であることを特徴とする半導体基板の処理装置。 - 前記平坦化処理部は、前記硬化剤が硬化する前に当該硬化剤の表面を押圧するための押圧面が平坦面である押圧部材を備えていることを特徴とする請求項9記載の半導体基板の処理装置。
- 前記硬化処理部は、前記平坦化処理部と共用され、前記押圧部材が前記硬化剤の表面に接触している状態で当該硬化剤に前記エネルギーを供給するように構成されていることを特徴とする請求項10記載の半導体基板の処理装置。
- 前記半導体基板の一面側に剥離用の硬化剤を塗布した後、前記半導体基板の一面側に前記塗布部にて保護膜用の硬化剤を塗布する第1の塗布工程と、当該硬化剤を前記硬化処理部にて硬化させる工程と、硬化した当該硬化剤の上に前記塗布部にて更に保護膜用の硬化剤を塗布する第2の塗布工程と、当該第2の塗布工程の後に前記平坦化処理部にて前記硬化剤の表面を平坦化する工程と、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項9記載の半導体基板の処理装置。
- 前記硬化処理部は、前記第1の塗布工程にて塗布された硬化剤を硬化するための紫外線を照射する紫外線モジュールと、前記第2の塗布工程にて塗布された硬化剤を硬化するための紫外線を照射する紫外線モジュールと、を備え、
前記平坦化処理部は、前記硬化剤が硬化する前に当該硬化剤の表面を押圧するための押圧面が平坦面である押圧部材を備えていることを特徴とする請求項12記載の半導体基板の処理装置。 - 前記硬化処理部は、剥離用の硬化剤を硬化させるための紫外線を照射する紫外線モジュールを備え、
前記保護膜除去部は、剥離用の硬化剤を変質させてガスを発生させるためのレーザー光を照射するレーザー光照射部を備えていることを特徴とする請求項9記載の半導体基板の処理装置。 - 前記硬化処理部にて硬化剤に供給されるエネルギーは紫外線であり、
前記保護膜除去部にて前記半導体基板の一面側に供給されるエネルギーは、光であることを特徴とする請求項9記載の半導体基板の処理装置。
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