JP7115932B2 - 被加工物の加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物の加工方法に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、被加工物の表面に、格子状のストリートが形成される。そして、ストリートによって区画された領域に、ＩＣあるいはＬＳＩ等のデバイスが形成される。これらの被加工物は、裏面が研削されて所定の厚みへと薄化される。その後、切削装置等によって、被加工物がストリートに沿って分割されることで、個々の半導体デバイスチップが製造される。
被加工物を薄化するために、その裏面を研削する際、被加工物の表面に形成されたデバイスを保護することが必要である。このために、紫外線の照射を受けることにより硬化する液状の紫外線硬化樹脂によって、被加工物の表面を被覆する手法がある（特許文献１参照）。
しかし、紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射を受けることにより硬化する際に収縮してしまう。そのため、裏面研削後、収縮する紫外線硬化樹脂に被加工物が引っ張られることで、被加工物に反りが発生することがある。被加工物の反りは、その後の工程において、搬送不良および被加工物の割れなどのトラブルを招く可能性がある。
本発明の被加工物の加工方法（本加工方法）は、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画され表面にデバイスが形成された被加工物の裏面を、所望の厚さまで研削する被加工物の加工方法であって、該デバイスが形成された該表面側を露出させるように、第１保持テーブルの第１保持面によって該被加工物を吸着保持する保持ステップと、該被加工物の該表面に、紫外線の照射を受けることにより硬化する液状樹脂を供給し、該被加工物の該表面を該樹脂で被覆する樹脂被覆ステップと、該樹脂被覆ステップにて該被加工物の該表面を被覆した該樹脂を、裏面研削ステップの環境温度よりも低温の状態で硬化させて樹脂層を形成する紫外線照射ステップと、該紫外線照射ステップの実施後、該被加工物の該表面を第２保持テーブルの第２保持面によって吸着保持し、該被加工物の該裏面の研削を実施する裏面研削ステップと、を備え該裏面研削ステップの環境温度よりも低温の状態で該樹脂を硬化させることにより、該被加工物の反りを低減可能とすることを特徴とする。
本加工方法では、該樹脂被覆ステップは、スピンコートにより、該被加工物の該表面を該樹脂によって被覆することを含んでもよい。
本加工方法では、紫外線照射ステップにおいて、被加工物における表面上の液状樹脂の温度を、裏面研削ステップの環境温度よりも低温にした状態で、液状樹脂を硬化させて樹脂層を形成している。その後の裏面研削ステップでは、樹脂層の温度を高めてから、被加工物の裏面を研削している。
本加工方法でも、紫外線照射ステップの後、樹脂層に、径方向内向きの収縮力が生じる。これは、液状樹脂が、硬化する際に収縮する性質を有していることに起因する。さらに、本加工方法では、裏面研削ステップの開始時までに、樹脂層が、紫外線照射ステップでの比較的に低い温度から、裏面研削ステップの環境温度にまで昇温される。その結果、樹脂層に、径方向外向きの膨張力が生じる。この膨張力は、液状樹脂が、硬化後の温度上昇に伴って熱膨張する性質も有していることに起因する。
このため、本加工方法では、樹脂層において、収縮力と膨張力とが相殺される。したがって、後の裏面研削ステップにおいて被加工物の裏面が削られて、被加工物が薄化されても、樹脂層によって被加工物が引っ張られることが抑制されるため、被加工物の反りの発生を抑えることが可能となる。
また、本加工方法の該樹脂被覆ステップは、スピンコートにより、該被加工物の該表面を該樹脂によって被覆することを含んでもよい。これにより、液状樹脂による被覆を容易に実施することができる。
図１に示すように、本実施形態にかかる被加工物の一例であるウェーハ１は、たとえば、円板状のシリコン基板である。ウェーハ１の表面２ａには、デバイス領域５および外周余剰領域６が形成されている。デバイス領域５では、格子状の分割予定ライン３によって区画された領域のそれぞれに、デバイス４が形成されている。外周余剰領域６は、デバイス領域５を取り囲んでいる。
図２に示すように、ウェーハ１の表面２ａには、デバイス４による凹凸が形成されている。このため、ウェーハ１の表面２ａは、凹凸面となっている。また、ウェーハ１の裏面２ｂは、デバイス４を有しておらず、研削砥石などによって研削される被研削面となっている。
本実施形態にかかる被加工物の加工方法（本加工方法）では、このようなウェーハ１の表面２ａを樹脂によって被覆し、裏面２ｂを研削する。以下に、本加工方法に含まれるステップについて説明する。
（１）保持ステップおよび樹脂被覆ステップ
本加工方法における保持ステップおよび樹脂被覆ステップでは、図３に示すような被覆装置１１が用いられる。被覆装置１１は、ウェーハ１を保持し、スピンコートにより、ウェーハ１の表面２ａを樹脂によって被覆する。
本加工方法における保持ステップおよび樹脂被覆ステップでは、図３に示すような被覆装置１１が用いられる。被覆装置１１は、ウェーハ１を保持し、スピンコートにより、ウェーハ１の表面２ａを樹脂によって被覆する。
図３に示すように、被覆装置１１は、ウェーハ１を保持して回転させる保持部１３、および、ウェーハ１に樹脂を供給する樹脂供給部１５を備えている。
保持部１３は、ウェーハ１を吸着保持する第１保持テーブル２０、第１保持テーブル２０の回転軸となるスピンドル２２、および、これらを支持する基台２４を備えている。第１保持テーブル２０は、その表面の中央部に、第１保持面２１を有している。第１保持面２１は、ポーラスセラミックス等の多孔質材料からなり、円板状に形成されている。第１保持面２１は、図示しない吸引源に接続されている。
樹脂供給部１５は、樹脂供給口３１ａを備えたＬ字型の樹脂供給ノズル３１、および、樹脂供給ノズル３１を回転可能に支持する支持台３３を備えている。
保持ステップでは、図３に示すように、ウェーハ１が、第１保持テーブル２０の第１保持面２１上に載置される。その後、図示しない吸引源からの吸引力により、第１保持面２１に負圧が生じる。第１保持面２１は、この負圧によって、ウェーハ１の裏面２ｂを吸引保持する。これにより、ウェーハ１の表面２ａが、上向きに露出する。
保持ステップの後、樹脂被覆ステップが実施される。樹脂被覆ステップでは、図４に示すように、第１保持テーブル２０の上方に、樹脂供給ノズル３１の樹脂供給口３１ａが位置づけられる。そして、第１保持テーブル２０を、たとえば矢印Ａ方向に回転させながら、樹脂供給ノズル３１の樹脂供給口３１ａからウェーハ１の表面２ａの中央に、所定量の液状樹脂Ｒを供給する。ウェーハ１の表面２ａに滴下された液状樹脂Ｒは、第１保持テーブル２０の回転によって発生する遠心力によって、表面２ａの中央から外周側へ流れていき、表面２ａの全面にいきわたる。
なお、液状樹脂Ｒは、紫外線の照射を受けることにより硬化する紫外線硬化樹脂であり、スピンコートに適した樹脂であることが好ましい。
なお、液状樹脂Ｒは、紫外線の照射を受けることにより硬化する紫外線硬化樹脂であり、スピンコートに適した樹脂であることが好ましい。
（２）紫外線照射ステップ
樹脂被覆ステップの後、紫外線照射ステップが実施される。紫外線照射ステップでは、まず、ウェーハ１における表面２ａ上の液状樹脂Ｒを、低温状態とする。そのために、本加工方法では、ウェーハ１を低温の雰囲気にさらす。たとえば、ウェーハ１を、被覆装置１１から取り外して、図示しない低温の雰囲気の紫外線照射室あるいは紫外線照射用チャンバーに設置する。
樹脂被覆ステップの後、紫外線照射ステップが実施される。紫外線照射ステップでは、まず、ウェーハ１における表面２ａ上の液状樹脂Ｒを、低温状態とする。そのために、本加工方法では、ウェーハ１を低温の雰囲気にさらす。たとえば、ウェーハ１を、被覆装置１１から取り外して、図示しない低温の雰囲気の紫外線照射室あるいは紫外線照射用チャンバーに設置する。
そして、ウェーハ１における表面２ａ上の液状樹脂Ｒの温度が所定値まで下がった後、図示しない紫外線照射装置により、表面２ａ上の液状樹脂Ｒに紫外光を照射する。これにより、液状樹脂Ｒが硬化して、図５に示すように、ウェーハ１の表面２ａに、樹脂層１０が形成される。
なお、このステップでは、液状樹脂Ｒは、次に実施される裏面研削ステップの環境温度よりも低温状態で硬化されればよい。
（３）裏面研削ステップ
紫外線照射ステップを実施した後、裏面研削ステップが実施される。裏面研削ステップでは、図６に示すような研削装置１５０が用いられる。研削装置１５０は、ウェーハ１を保持する第２保持テーブル１５１、鉛直方向の軸心を有するスピンドル１５２、スピンドル１５２の下端に取り付けられたマウント１５４、および、マウント１５４の下面に取り付けられた研削ホイール１５６を備えている。
紫外線照射ステップを実施した後、裏面研削ステップが実施される。裏面研削ステップでは、図６に示すような研削装置１５０が用いられる。研削装置１５０は、ウェーハ１を保持する第２保持テーブル１５１、鉛直方向の軸心を有するスピンドル１５２、スピンドル１５２の下端に取り付けられたマウント１５４、および、マウント１５４の下面に取り付けられた研削ホイール１５６を備えている。
第２保持テーブル１５１は、その表面の中央部に、第２保持面１５１ａを有している。第２保持面１５１ａは、ポーラスセラミックス等の多孔質材料からなり、円板状に形成されている。第２保持面１５１ａは、図示しない吸引源に接続されている。
研削ホイール１５６は、マウント１５４に取り付けられる基台１５８、および、基台１５８に固着される複数の研削砥石１６０を備えている。複数の研削砥石１６０は、研削ホイール１５６の下部の外周縁に、環状に並ぶように固着されている。
裏面研削ステップでは、まず、樹脂層１０を含むウェーハ１が、裏面研削ステップの実施される雰囲気にさらされる。これにより、ウェーハ１の温度が、この雰囲気の温度、すなわち、裏面研削ステップの環境温度とされる。そして、図６に示すように、ウェーハ１が、第２保持テーブル１５１の第２保持面１５１ａ上に載置される。その後、図示しない吸引源からの吸引力により、第２保持面１５１ａに負圧が生じる。第２保持面１５１ａは、この負圧によって、ウェーハ１の表面２ａに形成された樹脂層１０を吸引保持する。これにより、ウェーハ１の裏面２ｂが、上向きに露出する。
次に、第２保持テーブル１５１が、たとえば矢印Ｂ方向に回転する。さらに、研削ホイール１５６が、矢印Ｂ方向に回転しながら降下する。そして、研削砥石１６０が、ウェーハ１の裏面２ｂを、押圧しながら研削する。この研削では、ウェーハ１が所望の厚さとなるまで、ウェーハ１の裏面２ｂが削られる。
ここで、本加工方法の作用および効果について説明する。
紫外線照射ステップの後では、図７に示すように、ウェーハ１の表面２ａに形成される樹脂層１０に、矢印Ｃで示すような径方向内向きの収縮力が生じる。この収縮力は、液状樹脂Ｒが、紫外線照射により硬化する際に収縮する性質を有していることに起因する。
紫外線照射ステップの後では、図７に示すように、ウェーハ１の表面２ａに形成される樹脂層１０に、矢印Ｃで示すような径方向内向きの収縮力が生じる。この収縮力は、液状樹脂Ｒが、紫外線照射により硬化する際に収縮する性質を有していることに起因する。
したがって、従来、後の裏面研削ステップにおいてウェーハ１の裏面２ｂが削られて、ウェーハ１が薄化されると、この収縮力が、樹脂層１０およびウェーハ１の剛性を上回る場合がある。この場合、図８に示すように、ウェーハ１に反りが生じる。
これに関し、本加工方法では、紫外線照射ステップにおいて、ウェーハ１における表面２ａ上の液状樹脂Ｒの温度を、裏面研削ステップの環境温度よりも低温にした状態で、液状樹脂Ｒを硬化させて樹脂層１０を形成している。その後の裏面研削ステップでは、樹脂層１０の温度を高めてから、ウェーハ１の裏面２ｂを研削している。
本加工方法でも、紫外線照射ステップの後、樹脂層１０に、図９に矢印Ｃで示すような径方向内向きの収縮力が生じる。しかし、本加工方法では、裏面研削ステップの開始時までに、樹脂層１０が、紫外線照射ステップでの比較的に低い温度から、裏面研削ステップの環境温度にまで昇温される。その結果、樹脂層１０に、図９に矢印Ｄで示すような径方向外向きの膨張力が生じる。
この膨張力は、液状樹脂Ｒが、紫外線照射により硬化する際に収縮する性質に加えて、硬化後の温度上昇に伴って熱膨張する性質を有していることに起因する。
この膨張力は、液状樹脂Ｒが、紫外線照射により硬化する際に収縮する性質に加えて、硬化後の温度上昇に伴って熱膨張する性質を有していることに起因する。
このため、本加工方法では、樹脂層１０における収縮力（矢印Ｃ）と膨張力（矢印Ｄ）とが相殺される。したがって、後の裏面研削ステップにおいてウェーハ１の裏面２ｂが削られて、ウェーハ１が薄化されても、図１０に示すように、樹脂層１０によってウェーハ１が引っ張られることが抑制されるため、ウェーハ１の反りの発生を抑えることが可能となる。
以下に、本加工方法の効果を確認するための実験結果を示す。
まず、ウェーハ１の表面２ａを液状樹脂Ｒによって被覆し、この液状樹脂Ｒを常温で硬化させて、厚さが５０μｍの樹脂層１０を形成した。その後、ウェーハ１の裏面２ｂを、ウェーハ１が所望の厚さとなるまで研削することによって、比較例を作成した。
まず、ウェーハ１の表面２ａを液状樹脂Ｒによって被覆し、この液状樹脂Ｒを常温で硬化させて、厚さが５０μｍの樹脂層１０を形成した。その後、ウェーハ１の裏面２ｂを、ウェーハ１が所望の厚さとなるまで研削することによって、比較例を作成した。
さらに、ウェーハ１の表面２ａを、同様に液状樹脂Ｒによって被覆し、この液状樹脂Ｒを氷水温度にまで低下させた状態で硬化させて、厚さが５０μｍの樹脂層１０を形成した。その後、樹脂層１０を常温に戻した後、ウェーハ１の裏面２ｂを、ウェーハ１が所望の厚さとなるまで研削することによって、実施例を作成した。
そして、図１１に示すような、裏面２ｂの研削後におけるウェーハ１の左端部の反り量（左反り量）ｄ１、および、右端部の反り量（右反り量）ｄ２を測定した。
常温で液状樹脂Ｒを硬化させた比較例では、左反り量ｄ１および右反り量ｄ２は、それぞれ、３８μｍおよび４０μｍであった。一方、氷水温度で液状樹脂Ｒを硬化させた実施例では、左反り量ｄ１および右反り量ｄ２は、それぞれ、３０μｍおよび３８μｍに改善された。
常温で液状樹脂Ｒを硬化させた比較例では、左反り量ｄ１および右反り量ｄ２は、それぞれ、３８μｍおよび４０μｍであった。一方、氷水温度で液状樹脂Ｒを硬化させた実施例では、左反り量ｄ１および右反り量ｄ２は、それぞれ、３０μｍおよび３８μｍに改善された。
なお、本加工方法では、該樹脂被覆ステップにおいて、スピンコートにより、ウェーハ１の表面２ａを液状樹脂Ｒによって被覆している。これにより、液状樹脂Ｒによる表面２ａの被覆を、容易に実施することができる。ただし、表面２ａを液状樹脂Ｒによって被覆する方法は、他のいずれの方法であってもよい。
また、本実施形態では、紫外線照射ステップにおいて、ウェーハ１を低温の雰囲気にさらすことにより、その表面２ａ上の液状樹脂Ｒの温度を下げている。しかしながら、表面２ａ上の液状樹脂Ｒの温度を下げる方法は、これに限られず、どのような方法でもよい。たとえば、低温のチャックテーブルによってウェーハ１を保持することにより、表面２ａ上の液状樹脂Ｒの温度を下げてもよい。
また、紫外線照射ステップ時の液状樹脂Ｒの温度を、予測されるウェーハ１の反り量に応じて決定してもよい。たとえば、反り量が比較的に大きいと予想される場合には、紫外線照射ステップ時の液状樹脂Ｒの温度を、比較的に低くして、樹脂層１０の熱膨張力を大きくしてもよい。一方、反り量が比較的に小さいと予想される場合には、紫外線照射ステップ時の液状樹脂Ｒの温度を、比較的に高くして、樹脂層１０の熱膨張力を小さくしてもよい。このように、本実施形態では、ウェーハ１の反りの量（反りの強さ）に応じて、紫外線照射ステップ時の液状樹脂Ｒの温度を調整してもよい。
また、本実施形態では、図３に示した被覆装置１１により、保持ステップおよび樹脂被覆ステップを実施している。これに代えて、被覆装置１１により、保持ステップ、樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップを実施してもよい。これは、たとえば、被覆装置１１に、ウェーハ１を冷却するための冷却装置、および、ウェーハ１に紫外線を照射するための紫外線照射装置を備えることによって実現されてもよい。冷却装置は、たとえば、ウェーハ１を保持する第１保持テーブル２０を低温とする装置であってもよい。
また、本実施形態では、図６に示した研削装置１５０により、裏面研削ステップが実施されている。これに代えて、研削装置１５０により、紫外線照射ステップおよび裏面研削ステップが実施されてもよい。これは、たとえば、研削装置１５０に、ウェーハ１を冷却するための冷却装置、および、ウェーハ１に紫外線を照射するための紫外線照射装置を備えることによって実現されてもよい。
また、本実施形態では、本加工方法を実施するために、被覆装置１１および研削装置１５０が用いられている。これに代えて、たとえば、図３に示した被覆装置１１が、研削装置１５０を兼ねていてもよい。これは、たとえば、被覆装置１１に、ウェーハ１の裏面２ｂを研削するための構成、たとえば、図６に示したスピンドル１５２、マウント１５４および研削ホイール１５６を備えることによって実現されてもよい。この構成では、第１保持テーブル２０は、第２保持テーブル１５１を兼ねる。
また、被覆装置１１が研削装置１５０を兼ねる場合、被覆装置１１は、ウェーハ１を冷却するための冷却装置、および、ウェーハ１に紫外線を照射するための紫外線照射装置をさらに備えてもよい。これにより、被覆装置１１は、紫外線照射ステップをも実施することが可能となる。したがって、本加工方法の全てのステップを、１つの被覆装置１１によって実施することができる。
１：ウェーハ、２ａ：表面、２ｂ：裏面、３：分割予定ライン、
４：デバイス、５：デバイス領域、６：外周余剰領域、Ｒ：液状樹脂、１０：樹脂層、
１１：被覆装置、１３：保持部、１５：樹脂供給部、
２０：第１保持テーブル、２１：第１保持面、
２２：スピンドル、２４：基台、３１：樹脂供給ノズル、
３１ａ：樹脂供給口、３３：支持台、
１５０：研削装置、１５１：第２保持テーブル、１５１ａ：第２保持面、
１５２：スピンドル、１５４：マウント、
１５６：研削ホイール、１５８：基台、１６０：研削砥石
４：デバイス、５：デバイス領域、６：外周余剰領域、Ｒ：液状樹脂、１０：樹脂層、
１１：被覆装置、１３：保持部、１５：樹脂供給部、
２０：第１保持テーブル、２１：第１保持面、
２２：スピンドル、２４：基台、３１：樹脂供給ノズル、
３１ａ：樹脂供給口、３３：支持台、
１５０：研削装置、１５１：第２保持テーブル、１５１ａ：第２保持面、
１５２：スピンドル、１５４：マウント、
１５６：研削ホイール、１５８：基台、１６０：研削砥石
Claims (2)
- 格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画され表面にデバイスが形成された被加工物の裏面を、所望の厚さまで研削する被加工物の加工方法であって、
該デバイスが形成された該表面側を露出させるように、第１保持テーブルの第１保持面によって該被加工物を吸着保持する保持ステップと、
該被加工物の該表面に、紫外線の照射を受けることにより硬化する液状樹脂を供給し、該被加工物の該表面を該樹脂で被覆する樹脂被覆ステップと、
該樹脂被覆ステップにて該被加工物の該表面を被覆した該樹脂を、裏面研削ステップの環境温度よりも低温の状態で硬化させて樹脂層を形成する紫外線照射ステップと、
該紫外線照射ステップの実施後、該被加工物の該表面を第２保持テーブルの第２保持面によって吸着保持し、該被加工物の該裏面の研削を実施する裏面研削ステップと、を備え
該裏面研削ステップの環境温度よりも低温の状態で該樹脂を硬化させることにより、該被加工物の反りを低減可能とすることを特徴とする被加工物の加工方法。 - 該樹脂被覆ステップは、スピンコートにより、該被加工物の該表面を該樹脂によって被覆することを含むことを特徴とする、
請求項１記載の被加工物の加工方法。
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