JP7317483B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
研削装置は、ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハの上面を研削する研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、研削砥石を研削送りする送り手段と、から少なくとも構成されていて、ウエーハを所望の厚みに加工することができる（例えば、特許文献１を参照。）。
上記した研削装置においてウエーハを研削する際は、チャックテーブルの保持面とウエーハの表面との接触によってウエーハの表面に形成された複数のデバイスに傷が付かないようにウエーハの表面に粘着層を有する保護テープが貼着される。
特開２００５－２４６４９１号公報
上記したように、ウエーハの表面に粘着層を有する保護テープを貼着することにより、ウエーハの裏面を研削する際にウエーハの表面に傷が付く等の問題は回避されるものの、研削が終了した後に、ウエーハの表面から保護テープを剥離すると、粘着層の一部（粘着屑）が付着したまま残存し、ウエーハを個々のチップに分割した後のデバイスの品質を低下させるという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハの裏面を加工しても、デバイスの品質を低下させることのないウエーハの加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法であって、上面が平坦に形成された支持テーブルの該上面にウエーハの形状よりも大きい大きさのポリオレフィン系シート又はポリエステル系シートのいずれかのシートを敷設すると共に、該シートの上面にウエーハよりも小径で粘着性を有しない円形状のシートである剥離層を敷設し、該シートの上面に直接ウエーハの表面の外周を位置付けて配設するウエーハ配設工程と、該シート及び該剥離層を介して該支持テーブルに配設されたウエーハを密閉環境内で減圧して該シートを溶融温度近傍であって軟化して粘着性を発揮する温度まで加熱すると共にウエーハを押圧して該シートにウエーハの外周を熱圧着するシート熱圧着工程と、ウエーハの裏面に加工を施す加工工程と、該シートをウエーハから剥離する剥離工程と、から少なくとも構成され、該シート熱圧着工程において、該シートがウエーハを囲繞して盛り上がるようにウエーハを押圧するウエーハの加工方法が提供される。
該剥離層は、紙、布、オブラート、ポリイミドシートの少なくともいずれかを含むことができる。
該支持テーブルは、加熱手段を含み、該シート熱圧着工程において、該支持テーブルは該加熱手段で加熱されるように構成されていることが好ましい。また、該支持テーブルの上面は、フッ素樹脂で被覆されていることが好ましい。さらに、該加工工程では、ウエーハの裏面を研削する研削加工を実施することができる。
該ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシート、のいずれかにより構成されることが好ましい。該シート熱圧着工程において、該ポリエチレンシートが選択された場合の加熱温度は１２０～１４０℃、該ポリプロピレンシートが選択された場合の加熱温度は１６０～１８０℃、該ポリスチレンシートが選択された場合の加熱温度は２２０～２４０℃であることが好ましい。
該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートのいずれかにより構成されることが好ましい。該シート熱圧着工程において、該ポリエチレンテレフタレートシートが選択された場合の加熱温度は２５０～２７０℃、該ポリエチレンナフタレートシートが選択された場合の加熱温度は１６０～１８０℃であることが好ましい。
本発明のウエーハの加工方法は、上面が平坦に形成された支持テーブルの該上面にウエーハの形状よりも大きい大きさのポリオレフィン系シート又はポリエステル系シートのいずれかのシートを敷設すると共に、該シートの上面にウエーハよりも小径で粘着性を有しない円形状のシートである剥離層を敷設し、該シートの上面に直接ウエーハの表面の外周を位置付けて配設するウエーハ配設工程と、該シート及び該剥離層を介して該支持テーブルに配設されたウエーハを密閉環境内で減圧して該シートを溶融温度近傍であって軟化して粘着性を発揮する温度まで加熱すると共にウエーハを押圧して該シートにウエーハの外周を熱圧着するシート熱圧着工程と、ウエーハの裏面に加工を施す加工工程と、該シートをウエーハから剥離する剥離工程と、から少なくとも構成され、該シート熱圧着工程において、該シートがウエーハを囲繞して盛り上がるようにウエーハを押圧する。これにより、裏面を加工する加工工程が終了し、ウエーハの表面からシートを剥離しても、粘着層の一部が突起電極に付着してデバイスの品質を低下させる等の問題が解消される。また、シートとウエーハとの間に剥離層が介在していることから、ウエーハの表面から熱圧着されたシートを容易に剥離することができる。
ウエーハ配設工程の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）シート熱圧着工程を実施する熱圧着装置の側面図、（ｂ）シート熱圧着工程により形成される一体化ウエーハの断面図である。 加工工程を実施する研削装置のチャックテーブルに一体化ウエーハを載置する態様を示す斜視図である。 研削装置を用いた研削加工の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）剥離用の保持手段に一体化ウエーハを載置する態様を示す斜視図、（ｂ）ウエーハからシートを剥離する剥離工程の実施態様を示す斜視図である。
以下、本発明のウエーハの加工方法に係る実施形態について添付図面を参照して、詳細に説明する。
図１（ａ）には、複数のデバイス１１が分割予定ライン１２によって区画され表面１０ａに形成されたウエーハ１０が示されている。本実施形態において、ウエーハ１０は、その裏面１０ｂが加工される。
本実施形態のウエーハの加工方法を実行するに際し、まず、上記したウエーハ１０、シート１４、及びウエーハ１０とシート１４の間に配設される剥離層１６と、を用意する。シート１４は、ウエーハ１０と同径以上の寸法で、ポリオレフィン系シート、又はポリエステル系シートのうちのいずれかから選択され、本実施形態では、ポリエチレン（ＰＥ）シートが選択される。剥離層１６は、ウエーハ１０より小径の円形状のシートであり、粘着性を有しない薄膜の素材、例えば紙が選択される。なお、剥離層１６は、紙に限定されず、布、オブラート、ポリイミドシートから選択されてもよい。
（ウエーハ配設工程）
ウエーハ配設工程を実施するに際し、まず、後述する熱圧着工程を実施する熱圧着装置３０（図２（ａ）を参照。）の保持手段となる支持テーブル２０の上面２２の中央にシート１４を敷設する。支持テーブル２０の上面２２は、フッ素樹脂で被覆されており、且つ平坦に形成されている。さらに、図２（ａ）に示すように、支持テーブル２０の内部には、加熱手段としての温度センサ（図示は省略）を含む電気ヒータ２４が内蔵されている。
図１（ａ）に戻り説明を続けると、支持テーブル２０の上面２２に敷設されたシート１４の上面に剥離層１６を敷設する。剥離層１６をシート１４上に敷設する際には、シート１４の中心と剥離層１６の中心とを合致させることが好ましい。上記したように、シート１４はウエーハ１０に対し同径以上に形成され、剥離層１６はウエーハ１０よりも小径に形成されていることから、剥離層１６の外側には、シート１４の外周が露出する状態となる。
シート１４上に剥離層１６を敷設したならば、剥離層１６が敷設されたシート１４の上面に、ウエーハ１０の表面１０ａを位置付けて裏面１０ｂが上方に露出するように配設する。以上により、ウエーハ配設工程が完了する（図１（ｂ）を参照。）。
（シート熱圧着工程）
上記したウエーハ配設工程が完了したならば、次いでシート熱圧着工程を実施する。シート熱圧着工程は、シート１４及び剥離層１６を介して支持テーブル２０上に配設されたウエーハ１０を密閉環境内で減圧してシート１４を加熱すると共に、ウエーハ１０を押圧して、ウエーハ１０の外周をシート１４に熱圧着する工程である。図２を参照しながら、該シート熱圧着工程を実施する熱圧着装置３０の機能、作用について説明する。
熱圧着装置３０は、上記した電気ヒータ２４を内蔵する支持テーブル２０と、支持テーブル２０が載置固定される支持基台３２と、支持基台３２に形成される吸引孔３４と、支持テーブル２０を含む支持基台３２上の空間Ｓを密閉空間とするための密閉カバー部材３６とを備える。なお、密閉カバー部材３６は、支持基台３２の上面全体を覆う箱型部材であるが、熱圧着装置３０の側面図を示す図２（ａ）では、内部の構成を説明する都合上、密閉カバー部材３６のみ断面を示している。
密閉カバー３６の上壁３６ａの中央には、押圧部材３８の支持軸３８ａが貫通し、矢印Ｚで示す上下方向に進退させるための開口３６ｂが形成されている。開口３６ｂの周囲には、支持軸３８ａを上下に進退させつつ、密閉カバー部材３６の空間Ｓを外部と遮断して密閉環境とすべく、シール構造３６ｃが形成される。支持軸３８ａの下端には、押圧プレート３８ｂが配設されている。押圧プレート３８ｂは、少なくともウエーハ１０よりも大径の円盤形状に形成され、好ましくは支持テーブル２０と同径程度の寸法で設定される。密閉カバー部材３６の下端面には、全周にわたって適宜弾性シール部材が配設されるとよい（図示は省略する。）。また、押圧部材３８の上方には、押圧部材３８を上下方向に進退させるための図示しない駆動手段が配設される。
上記したウエーハ配設工程によりウエーハ１０が載置された支持テーブル２０を含む支持基台３２上に、密閉カバー部材３６を下降させて、空間Ｓを密閉環境とする。このとき、押圧プレート３８ｂは、図２（ａ）に示すように、ウエーハ１０の上面に接触しない上方位置に引き上げられている。
密閉カバー部材３６の内部に形成される空間Ｓが密閉環境とされたならば、図示しない吸引手段を作動して、吸引孔３４を介して空間Ｓの空気を吸引し、ウエーハ１０を含む領域を真空に近い状態まで減圧する。これと同時に、支持テーブル２０に内蔵された電気ヒータ２４を作動して、支持テーブル２０の上面２２の温度を制御する。具体的には、シート１４を構成するポリエチレンシートが溶融温度近傍の１２０～１４０℃になるように加熱する。さらに、図示しない駆動手段を作動して押圧プレート３８ｂを矢印Ｚで示す方向に下降させてウエーハ１０の上面全体を均等な力で押圧する。ウエーハ１０を収容している空間Ｓは真空に近い状態まで減圧されており、ウエーハ１０、剥離層１６、及びシート１４の各合わせ面から適宜空気が吸引されて除去される。そして、シート１４は、上記したシート１４の溶融温度近傍（１２０～１４０℃）まで加熱されることにより軟化しつつ、粘着性を発揮し、ウエーハ１０、剥離層１６、及びシート１４が、図２（ｂ）に断面図で示すような状態で熱圧着される。剥離層１６は加熱されても粘着性を発揮しない素材（紙）が選択されており、剥離層１６の配設位置は略真空状態となって、ウエーハ１０とシート１４とは、外周領域で熱圧着される。なお、この際、押圧プレート３８ｂによってウエーハ１０が押圧されることにより、図２（ｂ）に示すように、ウエーハ１０の直下に配設され軟化したシート１４の外周が盛り上がり、ウエーハ１０の外周を囲繞する盛り上がり部１４ａが形成される。このようにして熱圧着工程が完了し、ウエーハ１０、シート１４、剥離層１６が一体となった一体化ウエーハＷが形成される。
（加工工程）
上記した熱圧着工程が完了し、一体化ウエーハＷが形成されたならば、ウエーハ１０の裏面を加工する加工工程を実施する。本実施形態の加工工程は、裏面１０ｂを研削する研削加工を実施するものであり、図３、図４を参照しながらより具体的に説明する。
図３には、研削装置５０（一部のみ示している。）のチャックテーブル５２が示されており、チャックテーブル５２の上面は、通気性を有するポーラスセラミックスからなる吸着チャック５４で構成されている。この吸着チャック５４上に、一体化ウエーハＷのシート１４側を下にして載置する。吸着チャック５４上に一体化ウエーハＷを載置したならば、チャックテーブル５２に接続された図示しない吸引手段を作動して、一体化ウエーハＷを吸引保持する。
図４に示すように、研削装置５０は、チャックテーブル５２上に吸引保持されるウエーハ１０の裏面１０ｂを研削して薄化するための研削手段６０を備えている。研削手段６０は、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル６２と、回転スピンドル６２の下端に装着されたマウンター６４と、マウンター６４の下面に取り付けられる研削ホイール６６とを備え、研削ホイール６６の下面には複数の研削砥石６８が環状に配設されている。
一体化ウエーハＷをチャックテーブル５２上に吸引保持したならば、研削手段６０の回転スピンドル６２を図４において矢印Ｒ１で示す方向に、例えば６０００ｒｐｍで回転させつつ、チャックテーブル５２を図４において矢印Ｒ２で示す方向に、例えば３００ｒｐｍで回転させる。そして、図示しない研削水供給手段により、研削水を一体化ウエーハＷの上面に露出されたウエーハ１０に供給しつつ、研削砥石６８をウエーハ１０の裏面１０ｂに接触させ、研削砥石６８を支持する研削ホイール６６を、例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方に向けて研削送りする。この際、図示しない厚み検出装置によりウエーハ１０の厚みを測定しながら研削を進めることができ、ウエーハ１０の裏面１０ｂを所定量研削し、ウエーハ１０を所定の厚さ（例えば、５０μｍ）として、研削手段６０を停止する。このようにして、ウエーハ１０の裏面１０ｂを研削する加工工程が完了する。上記したように、本実施形態では、ウエーハ１０をシート１４に熱圧着して支持させている。これにより、シート１４が保護テープの役割を果たし、ウエーハ１０の表面１０ａに傷が付くことが防止される。さらに、ウエーハ１０のシート１４に対する十分な保持力が発揮され、ウエーハ１０の裏面１０ｂに対して研削加工を施してもウエーハ１０が動くことがない。
上記したウエーハ１０の裏面１０ｂを加工する加工工程が完了したならば、研削装置５０から一体化ウエーハＷを搬出する。上記したように、研削装置５の支持テーブル２０の上面２２には、フッ素樹脂が被覆されており、シート熱圧着工程を実施することによりシート１４に粘着力が発揮されていたとしても、支持テーブル２０の上面２２から一体化ウエーハＷを容易に搬出することができる。
（剥離工程）
支持テーブル２０から一体化ウエーハＷを搬出したならば、図５（ａ）に示す剥離工程を実施するための保持手段７０に搬送する。保持手段７０の上面は上記したチャックテーブル５２と同様に、通気性を有する吸着チャック７２によって形成されており、図示しない吸引手段が接続されている。
保持手段７０に搬送された一体化ウエーハＷは、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を下にし、シート１４側を上方に向けて保持手段７０の吸着チャック７２上に載置される。吸着チャック７２に一体化ウエーハＷが載置されたならば、図示しない吸引手段を作動して、一体化ウエーハＷを吸引保持する。
保持手段７０に一体化ウエーハＷを吸引保持したならば、図５（ｂ）に示すように、一体化ウエーハＷのうち、ウエーハ１０を吸引手段７０に残した状態で、ウエーハ１０からシート１４及び剥離層１６を剥離する。この際、一体化ウエーハＷを加熱するか、又は冷却することが好ましい。シート１４は、上記したように加熱することで軟化するため、粘着力があってもウエーハ１０から剥離しやすい状態となる。また、冷却することで、シート１４が硬化し粘着力が低下するため、冷却することによっても、剥離しやすい状態となる。剥離工程を実施する際に、加熱、冷却のいずれを実施すべきかについては、シート１４を構成する素材やシート１４の粘着力等を考慮して選択することができる。以上により、剥離工程が完了する。
本実施形態においては、液状樹脂、ワックス、両面テープ等を用いず、加熱することにより粘着力を発揮するシート１４をウエーハ１０に貼着している。これにより、ウエーハ１０から、シート１４を剥離しても、突起電極を構成するバンプ周辺に液状樹脂、ワックス、両面テープの糊剤等の粘着屑が付着して残存する問題が生じず、デバイスの品質を低下させることがない。さらに、ウエーハ１０とシート１４との間に、ウエーハ１０よりも小径の剥離層１６を真空状態で介在させて外周のみ熱圧着したことから、ウエーハ１０からシート１４を剥離する過程で剥離層１６の領域に空気が入り込み、熱圧着されたシート１４をウエーハ１０から容易に剥離させることができ、作業性が向上する。
なお、上記した実施形態では、シート１４をポリエチレンシートにより構成したが、本発明はこれに限定されない。液状樹脂、両面テープ、ワックス等を使用することなくウエーハ１０に熱圧着可能なシート１４として、ポリオレフィン系シート、ポリエステル系シートの中から適宜選択することができる。ポリオレフィン系シートとしては、上記したポリエチレンシートの他、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）シート、ポリスチレン（ＰＳ）シートを選択することができる。また、ポリエステル系シートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）シートを選択することができる。
上記した実施形態では、シート熱圧着工程においてシート１４を加熱する際の温度を、ポリエチレンシートの融点近傍の温度（１２０～１４０℃）に設定したが、上記したように、シート１４として他のシートを選択して構成する場合は、選択したシートの素材の融点近傍の温度になるように加熱することが好ましい。例えば、シート１４をポリプロピレンシートで構成する場合は、加熱する際の温度設定を１６０～１８０℃とし、シート１４をポリスチレンシートで構成する場合は、加熱する際の温度を２２０～２４０℃とすることが好ましい。また、シート１４をポリエチレンテレフタレートシートで構成する場合は、加熱する際の温度を２５０～２７０℃とし、シート１４をポリエチレンナフタレートシートで構成する場合は、加熱する際の温度を１６０～１８０℃に設定することが好ましい。
上記した実施形態では、剥離層１６を円形状で形成したが、必ずしも円形である必要はなく、ウエーハ１０よりも小径で、ウエーハ１０とシート１４とが外周領域で接着可能な形状であればよい。
上記した実施形態では、ウエーハ１０の裏面１０ｂを加工する加工工程として、ウエーハ１０の裏面１０ｂを研削する研削加工を実施する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ウエーハ１０の裏面１０ｂを研磨する研磨工程を実施するものに適用してもよい。
また、上記した実施形態では、図２に示した装置により熱圧着を実施したが、本発明はこれに限定されず、図示しない加熱手段を備えたローラ用いて、ウエーハ１０側の全面を押圧しながら、シート１４を所望の温度に加熱して、ウエーハ１０にシート１４を熱圧着するシート熱圧着工程を実施することも可能である。なお、その際は、ローラの表面にフッ素樹脂を被覆することが好ましい。
１０：ウエーハ
１１：デバイス
１２：分割予定ライン
１４：シート
１６：剥離層
２０：支持テーブル
２２：上面
２４：電気ヒータ（加熱手段）
３０：熱圧着装置
３２：支持基台
３４：吸引孔
３６：密閉カバー部材
３８：押圧部材
３８ｂ：押圧プレート
５０：研削装置
５２：チャックテーブル
６０：研削手段
６６：研削ホイール
６８：研削砥石
７０：保持手段

Claims (9)

  1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法であって、
    上面が平坦に形成された支持テーブルの該上面にウエーハの形状よりも大きい大きさのポリオレフィン系シート又はポリエステル系シートのいずれかのシートを敷設すると共に、該シートの上面にウエーハよりも小径で粘着性を有しない円形状のシートである剥離層を敷設し、該シートの上面に直接ウエーハの表面の外周を位置付けて配設するウエーハ配設工程と、
    該シート及び該剥離層を介して該支持テーブルに配設されたウエーハを密閉環境内で減圧して該シートを溶融温度近傍であって軟化して粘着性を発揮する温度まで加熱すると共にウエーハを押圧して該シートにウエーハの外周を熱圧着するシート熱圧着工程と、
    ウエーハの裏面に加工を施す加工工程と、
    該シートをウエーハから剥離する剥離工程と、
    から少なくとも構成され、
    該シート熱圧着工程において、該シートがウエーハを囲繞して盛り上がるようにウエーハを押圧するウエーハの加工方法。
  2. 該剥離層は、紙、布、オブラート、ポリイミドシートの少なくともいずれかを含む請求項１に記載のウエーハの加工方法。
  3. 該支持テーブルは、加熱手段を含み、該シート熱圧着工程において、該支持テーブルは該加熱手段で加熱される請求項１、又は２に記載のウエーハの加工方法。
  4. 該支持テーブルの上面は、フッ素樹脂で被覆されている請求項３に記載のウエーハの加工方法。
  5. 該加工工程において、ウエーハの裏面を研削する研削加工を実施する請求項１乃至４のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
  6. ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシート、のいずれかにより構成される請求項１乃至３のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
  7. 該シート熱圧着工程において、該ポリエチレンシートの加熱温度は１２０～１４０℃であり、該ポリプロピレンシートの加熱温度は１６０～１８０℃であり、該ポリスチレンシートの加熱温度は２２０～２４０℃である請求項６に記載のウエーハの加工方法。
  8. 該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートのいずれかにより構成される請求項１乃至３のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
  9. 該シート熱圧着工程において、該ポリエチレンテレフタレートシートの加熱温度は２５０～２７０℃であり、該ポリエチレンナフタレートシートの加熱温度は１６０～１８０℃である請求項８に記載のウエーハの加工方法。
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