JP7648435B2

JP7648435B2 - ウエーハの処理方法

Info

Publication number: JP7648435B2
Application number: JP2021078315A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2025-03-18
Anticipated expiration: 2041-05-06
Also published as: JP2022172515A; US20220359259A1; US12211731B2

Description

ＩＣ、ＬＳＩ、ＭＥＭＳ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されたデバイス領域が表面に形成されたウエーハは、裏面が研削されて所定の厚みに薄化された後、ダイシング装置、レーザー加工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。

ウエーハを薄化すべく裏面を研削する際、ウエーハの表面がチャックテーブルに保持されてデバイスが傷付かないように、予めウエーハの表面に保護シートが配設される（例えば特許文献１を参照）。

ところで、デバイス領域に複数のＭＥＭＳが形成されたウエーハにおいては、ＭＥＭＳが１００μｍ程上方に突出し、隣接するＭＥＭＳとの間で凹んだ領域にＭＥＭＳの電極パッドと分割予定ラインとが形成されており、ＭＥＭＳ、電極パッド、分割予定ラインの間で形成される段差に起因して大気圧下で保護シートを適切に配設することが困難であることから、真空チャンバー内でウエーハのデバイス領域を囲繞する外周余剰領域に保護シートを圧着し、その後、真空チャンバー内を大気に開放して大気圧によって保護シートをウエーハの表面に密着させている。

特開２００９－２４６０９８号公報

しかし、上記したように真空チャンバーを利用して、大気圧によって保護シートをウエーハの表面に密着させる場合、保護シートがウエーハの凹んだ領域に深く入り込み、大気圧によって強い圧力が付与されることから、上記した段差が形成された部分で保護シートが繊維状に破断するという問題がある。これは、ＭＥＭＳに限定されず、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されたウエーハであっても、表面に段差を有するウエーハであれば起こり得る問題である。

また、ウエーハの裏面を研削する際には、保護シートの上面に柔軟シートを介して平坦化シートを配設するが、ウエーハの裏面を研削した後、ウエーハの表面から保護シートと共に柔軟シート及び平坦化シートを剥離すると、凹んだ領域に形成された電極パッドが保護シートの破断に起因して変形するという問題も発生する。

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、真空チャンバーを利用して大気圧によってウエーハの表面に密着させた保護シートが、表面の段差に起因して破断するという問題を解消すると共に、ウエーハの裏面を研削した後、該保護シートを剥離する際に電極パッドが変形するという問題を解消することができるウエーハの処理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、デバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備え、該デバイス領域は複数の凸状のデバイスが凹んだ分割予定ラインによって区画されデバイスと分割予定ラインとに段差がある表面を有するウエーハの処理方法であって、真空チャンバーにウエーハを収容するウエーハ収容工程と、該ウエーハ収容工程の前又は後にウエーハの表面に保護シートを配設する保護シート配設工程と、該ウエーハ収容工程及び該保護シート配設工程の後、該真空チャンバー内を減圧する減圧工程と、該減圧工程の後、該真空チャンバー内でウエーハの外周余剰領域に保護シートを押圧して圧着する圧着工程と、該圧着工程の後、該真空チャンバー内を大気に開放して保護シートを大気圧によってウエーハの表面に密着させてウエーハを搬出する搬出工程と、を含み、該保護シート配設工程において、凹んだ分割予定ラインに水を充填し、該搬出工程で搬出されるウエーハに配設された保護シートが大気圧によって凹んだ分割予定ラインに埋設されるのを抑制するウエーハの処理方法が提供される。

該保護シートは、ウエーハの外周余剰領域に対応した領域に粘着層を備えるようにすることが好ましい。また、該搬出工程の後、保護シートの上面に柔軟シートを介して平坦化シートを配設する平坦化工程が含まれることが好ましい。さらに、該搬出工程の後、保護シート側をチャックテーブルに保持し、ウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程が含まれることが好ましい。

本発明のウエーハの処理方法は、デバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備え、該デバイス領域は複数の凸状のデバイスが凹んだ分割予定ラインによって区画されデバイスと分割予定ラインとに段差がある表面を有するウエーハの処理方法であって、真空チャンバーにウエーハを収容するウエーハ収容工程と、該ウエーハ収容工程の前又は後にウエーハの表面に保護シートを配設する保護シート配設工程と、該ウエーハ収容工程及び該保護シート配設工程の後、該真空チャンバー内を減圧する減圧工程と、該減圧工程の後、該真空チャンバー内でウエーハの外周余剰領域に保護シートを押圧して圧着する圧着工程と、該圧着工程の後、該真空チャンバー内を大気に開放して保護シートを大気圧によってウエーハの表面に密着させてウエーハを搬出する搬出工程と、を含み、該保護シート配設工程において、凹んだ分割予定ラインに水を充填し、該搬出工程で搬出されるウエーハに配設された保護シートが大気圧によって凹んだ分割予定ラインに埋設されるのを抑制するので、保護シートが凹んだ領域に入り込み、大気圧に耐え切れず繊維状に破断するという問題が解消する。また、ウエーハの裏面を研削した後、該保護シートを剥離する際に電極パッドが変形するという問題も解消する。

（ａ）本実施形態において処理されるウエーハ、（ｂ）（ａ）に示すウエーハのＡ－Ａ断面図である。図１に示すウエーハの分割予定ラインに水を充填する態様を示す斜視図である。保護シート配設工程の実施態様を示す斜視図である。ウエーハ収容工程の実施態様を示す斜視図である。（ａ）減圧工程及び圧着工程を実施する真空チャンバーの側面図（一部を断面で示している）、（ｂ）圧着工程を実施した後のウエーハ及び保護シートの斜視図、（ｃ）（ｂ）のＢ－Ｂ断面図である。平坦化工程の実施態様を示す斜視図である。（ａ）研削装置のチャックテーブルにウエーハを載置する態様を示す斜視図、（ｂ）研削工程の実施態様を示す斜視図である。ウエーハから保護シート、柔軟シート、平坦化シートを剥離する態様を示す斜視図である。

以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの処理方法に係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

本実施形態のウエーハの処理方法を実施するに際し、まず、被加工物として、図１（ａ）に示すようなウエーハ１０を用意する。ウエーハ１０は、複数のデバイス１４が分割予定ライン１６によって区画された表面１０ａに形成されたデバイス領域１２Ａとデバイス領域１２Ａを囲繞する外周余剰領域１２Ｂとを備えている（デバイス領域１２Ａと外周余剰領域１２Ｂとを区分する破線Ｌ１は説明の都合上付した仮想の線である）。図１（ｂ）に示す図１（ａ）のＡ－Ａ断面から理解されるように、デバイス領域１２Ａに形成された複数のデバイス１４は、凸状となしており、凹んだ分割予定ライン１６によって区画されており、デバイス１４と分割予定ライン１６との間には段差が形成されている。

本実施形態のウエーハの処理方法では、以下に説明する保護シート配設工程を実施するが、この保護シート配設工程では、上記したウエーハ１０の表面１０ａ上の凹んだ分割予定ライン１６に水を充填する。より具体的には、図２に示すような水供給手段２０を用意し、水供給ノズル２２の噴射口２２ａをウエーハ１０の表面１０ａの中央上に位置付ける。次いで、水供給ノズル２２の噴射口２２ａから霧状の水Ｗを噴射して、表面１０ａ上に供給する。該水Ｗの量は、少なくともウエーハ１０の表面１０ａにおいて凹みを形成する分割予定ライン１６を満たす量であり、表面張力で表面１０ａ上に保持される程度の量である。

上記したように、水Ｗをウエーハ１０の表面１０ａに供給したならば、図３に示すように、水Ｗが保持されたウエーハ１０の表面１０ａに保護シートＴ１を配設する（保護シート配設工程）。保護シートＴ１は、例えば一般的な樹脂製のバックグラインドテープを採用することができる。保護シートＴ１の貼着面（下面）において、ウエーハ１０の外周余剰領域１２Ｂに対応する外周領域１８（破線Ｌ２によって区分される外側の領域）には粘着層が形成され、外周領域１８によって囲繞されるデバイス領域１２Ａに対応する内側領域には、粘着層は形成されない。

図３に示すように、水Ｗが保持されたウエーハ１０の表面１０ａに上記の保護シートＴ１を配設したならば、該ウエーハ１０を図４に示す真空チャンバー３０（一部のみを示している）に搬送して、真空チャンバー３０に収容する（ウエーハ収容工程）。真空チャンバー３０にウエーハ１０を収容する際には、保護シートＴ１を上方に、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を下方に向けて、真空チャンバー３０の圧着テーブル３２上に位置付け、圧着テーブル３２の中心とウエーハ１０の中心とが一致するように載置する。なお、上記した実施形態では、ウエーハ収容工程を実施する前に保護シート配設工程を実施したが、本発明はこれに限定されず、ウエーハ収容工程を実施した後、真空チャンバー３０内において、上記した保護シート配設工程を実施するようにしてもよい。

図５（ａ）を参照しながら、真空チャンバー３０についてより具体的に説明する。真空チャンバー３０は、上記した圧着テーブル３２が配設されたチャンバーケース３１（説明の都合上、断面図で示されている）を備えており、チャンバーケース３１の上部には、吸引口３３と、開放口３４と、押圧手段３５とが配設されている。吸引口３３は、真空ポンプＰに接続されており、開放口３４は、開閉バルブＶを介して大気に開放されている。真空チャンバー３０内の空気を減圧して真空チャンバー３０内を真空状態とする際には、開閉バルブＶを閉じると共に真空ポンプＰを作動させる。真空チャンバー３０内の真空状態を解除する場合は、開閉バルブＶを徐々に開放して大気を導入する。押圧手段３５は、真空チャンバー３０の上部中央に配設されており、チャンバーケース３１を貫通し上下方向に延びる駆動軸３５ａと、駆動軸３５ａの下端部に配設され下方に向けて開放された環状の開口縁部３５ｃを備えた押圧部３５ｂとを備えている。駆動軸３５ａの上部には、該押圧部３５ｂを上下方向に昇降させる図示を省略する昇降手段が配設されている。駆動軸３５ａは、チャンバーケース３１に配設された軸受３６によって支持されている。軸受３６は、チャンバーケース３１の内部と外部との間をシールしつつ、駆動軸３５ａの上下方向の移動を許容する軸受である。

押圧手段３５は、押圧部３５ｂを構成する環状の該開口縁部３５ｃの中心と圧着テーブル３２の中心とが平面視で見て一致するように配設されており、該開口縁部３５ｃは、上記したウエーハ１０の外周余剰領域１２Ｂに対応する形状及び寸法で形成されている。

上記したように、保護シート配設工程、ウエーハ収容工程を実施したならば、開閉バルブＶを閉じた状態で、上記の真空ポンプＰを作動して、真空チャンバー３０内を減圧する（減圧工程）。

次いで、上記した昇降手段を作動して、真空チャンバー３０内の圧着テーブル３２に載置されたウエーハ１０に対して、押圧部３５ｂを矢印Ｒ１で示す方向に下降させて、押圧部３５ｂの開口縁部３５ｃをウエーハ１０に配設された保護シートＴ１の外周領域１８に当てて押圧する。上記したように、押圧部３５ｂの開口縁部３５ｃは、ウエーハ１０の外周余剰領域１２Ｂに対応した形状及び寸法で形成されており、図５（ｂ）に示すように、保護シートＴ１の外周領域１８は、ウエーハ１０の外周余剰領域１２Ｂに圧着される（圧着工程）。保護シートＴ１の外周領域１８の下面側には、粘着層が形成されており、ウエーハ１０の外周余剰領域１２Ｂと、保護シートＴ１の外周領域１８とは強固に貼着される。この結果、図５（ｃ）に示すように、ウエーハ１０の表面１０ａに形成された隣接するデバイス１４の間にある分割予定ライン１６に充填された水Ｗは、保護シートＴ１によって閉じ込められる。なお、上記した実施形態では、保護シートＴ１の外周領域１８の下面に形成した粘着層を上方から押圧して保護シートＴ１をウエーハ１０の表面１０ａに圧着したが、本発明はこれに限定されない。例えば、加熱することにより粘着力を発揮する熱圧着シートによって保護シートＴ１を構成し、押圧手段３５の押圧部３５ｂに加熱手段を配設して、保護シートＴ１の外周領域１８を上方から熱圧着することで上記の圧着工程を実施するようにしてもよい。

上記した圧着工程の後、真空ポンプＰの作動を停止して、図５（ａ）に示す開放口３４に接続された開閉バルブＶを徐々に開放し、上記した昇降手段を作動して押圧部３５ｂを上昇させる。これにより、真空チャンバー３０内に大気が導入され、保護シートＴ１は、大気圧によってウエーハ１０の表面１０ａに密着して、真空チャンバー３０からウエーハ１０を搬出する（搬出工程）。

本実施形態においては、上記のように真空チャンバー３０から搬出したウエーハ１０を、図６に示すような、適宜の作業テーブル４０に載置して、ウエーハ１０に密着させた保護シートＴ１上に、ウエーハ１０の表面１０ａの凹凸を吸収する柔軟シートＴ２と、該柔軟シートＴ２を介して平坦化シートＴ３を配設する。柔軟シートＴ２と平坦化シートＴ３を保護シートＴ１上に配設する場合、柔軟シートＴ２としては、例えば流動性及び粘着性を有する部材を採用し、平坦化シートＴ３としては、例えば硬質の樹脂シートを採用することができる。柔軟シートＴ２としては、最初からシート状であることに限定されず、液状の樹脂を保護シートＴ１上に塗布することでシート状に形成されるものであってもよい。

本実施形態においては、さらに、上記の平坦化工程を実施した後、ウエーハ１０の裏面１０ｂを研削して薄化する研削工程を実施する。より具体的には、保護シートＴ１、柔軟シートＴ２、及び平坦化シートＴ３を貼着したウエーハ１０を、図７（ａ）に示す研削装置５０（一部のみ示している）に搬送する。研削装置５０には、保持面５２を備えるチャックテーブル５１が配設されている。チャックテーブル５１は、図示を省略する回転駆動手段を備えている。チャックテーブル５１の保持面５２は、通気性を有する部材によって形成され、図示を省略する吸引手段が接続されており、該吸引手段を作動することにより保持面５２上に負圧が生成される。研削装置５０に搬送されたウエーハ１０は、図に示すように反転されて、平坦化シートＴ３側を下方に、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を上方に向けて、チャックテーブル５１に載置され吸引保持される。

研削装置５０には、図７（ｂ）に示すように、研削手段５３が配設されている。研削手段５３は、図示を省略する回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル５４と、回転スピンドル５４の下端に装着されたホイールマウント５５と、ホイールマウント５５の下面に取り付けられる研削ホイール５６とを備え、研削ホイール５６の下面には複数の研削砥石５７が環状に配設されている。

ウエーハ１０をチャックテーブ５１上に吸引保持したならば、研削手段５３の回転スピンドル５４を図７（ｂ）において矢印Ｒ２で示す方向に、例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、チャックテーブル５１を矢印Ｒ３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、研削水をウエーハ１０の裏面１０ｂ上に供給しつつ、研削砥石５７をウエーハ１０の裏面１０ｂに接触させ、研削ホイール５６を、例えば１．０μｍ／秒の速度で、矢印Ｒ４で示す方向（下方）に向けて研削送りする。この際、図示しない接触式の測定ゲージによりウエーハ１０の研削量を測定しながら研削を進めることができる。ウエーハ１０の裏面１０ｂを所定量研削してウエーハ１０を薄化して所定の厚さとしたならば、研削手段５３を停止し、洗浄、乾燥等を経て研削工程が完了する。

上記した研削工程が完了したならば、図８に示すように、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を下方に向けて、ウエーハ１０を収容可能な開口Ｆａを有する環状のフレームＦの該開口Ｆａに位置付けて、粘着テープＴ４に貼着し、該粘着テープＴ４を介してフレームＦに保持させる。その後、ウエーハ１０の表面１０ａから保護シートＴ１、柔軟シートＴ２、平坦化シートＴ３を剥離して表面１０ａを露出させる。表面１０ａを露出させたならば、表面１０ａに充填された水Ｗを適宜除去して、フレームＦに保持されたウエーハ１０をダイシング装置、又はレーザー加工装置に搬送して、個々のデバイスチップに分割する分割工程を実施する。

上記した実施形態によれば、保護シートＴ１をウエーハ１０の表面１０ａに配設する保護シート配設工程を実施する際に、隣接するデバイス１４の間に形成された凹んだ分割予定ライン１６に水Ｗが充填される。そして、その上に保護シートＴ１が配設され、保護シートＴ１を大気圧によってウエーハ１０の表面１０ａに密着させていることから、保護シートＴ１が大気圧によって凹んだ分割予定ラインに埋設されることが抑制され、保護シートＴ１が凹んだ領域に入り込み大気圧に耐えきれずに、繊維状に破断するという問題が解決する。

また、上記した実施形態では、保護シートＴ１をウエーハ１０の表面１０ａに配設し、その上面に柔軟シートＴ２を介して平坦化シートＴ３を配設する平坦化工程を実施していることから、ウエーハ１０の表面１０ａの凹凸が柔軟シートＴ２によって吸収され表面１０ａ側が平坦に支持されて、ウエーハ１０の裏面１０ｂを均一に研削することができると共に、上記したように保護シートＴ１が繊維状に破断することがないことから、分割予定ライン１６に電極パッドが存在していたとしても、ウエーハ１０の表面１０ａから保護シートＴ１を剥離する際に、上記の電極パッドが変形するという問題が解消する。

１０：ウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２Ａ：デバイス領域
１２Ｂ：外周余剰領域
１４：デバイス
１６：分割予定ライン
１８：外周領域
２０：水供給手段
２２：水供給ノズル
２２ａ：噴射口
３０：真空チャンバー
３１：チャンバーケース
３２：圧着テーブル
３３：吸引口
３４：開放口
３５：押圧手段
３５ａ：駆動軸
３５ｂ：押圧部
３５ｃ：開口縁部
３６：軸受
５０：研削装置
５１：チャックテーブル
５２：保持面
５３：研削手段
５４：回転スピンドル
５５：ホイールマウント
５６：研削ホイール
５７：研削砥石
Ｔ１：保護シート
Ｔ２：柔軟シート
Ｔ３：平坦化シート
Ｔ４：粘着テープ
Ｆ：フレーム
Ｐ：真空ポンプ
Ｗ：水

Claims

デバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備え、該デバイス領域は複数の凸状のデバイスが凹んだ分割予定ラインによって区画されデバイスと分割予定ラインとに段差がある表面を有するウエーハの処理方法であって、
真空チャンバーにウエーハを収容するウエーハ収容工程と、
該ウエーハ収容工程の前又は後にウエーハの表面に保護シートを配設する保護シート配設工程と、
該ウエーハ収容工程及び該保護シート配設工程の後、該真空チャンバー内を減圧する減圧工程と、
該減圧工程の後、該真空チャンバー内でウエーハの外周余剰領域に保護シートを押圧して圧着する圧着工程と、
該圧着工程の後、該真空チャンバー内を大気に開放して保護シートを大気圧によってウエーハの表面に密着させてウエーハを搬出する搬出工程と、を含み、
該保護シート配設工程において、凹んだ分割予定ラインに水を充填し、該搬出工程で搬出されるウエーハに配設された保護シートが大気圧によって凹んだ分割予定ラインに埋設されるのを抑制するウエーハの処理方法。
該保護シートは、ウエーハの外周余剰領域に対応した領域に粘着層を備える請求項１に記載のウエーハの処理方法。
該搬出工程の後、保護シートの上面に柔軟シートを介して平坦化シートを配設する平坦化工程が含まれる請求項１、又は２に記載のウエーハの処理方法。
該搬出工程の後、保護シート側をチャックテーブルに保持し、ウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程が含まれる請求項１から３のいずれかに記載のウエーハの処理方法。