JP5197037B2 - バンプが形成されたウェーハを処理するウェーハ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のバンプが表面に形成されたウェーハを処理するウェーハ処理方法に関する。

半導体製造分野においてはウェーハが年々大型化する傾向にあり、また、実装密度を高めるためにウェーハの薄膜化が進んでいる。ウェーハを薄膜化するためには、半導体ウェーハの裏面を研削するバックグラインド（裏面研削）が行われている。バックグラインド時には、ウェーハ表面に形成されたチップを保護するために表面保護フィルムがウェーハ表面に貼付けられる。

バックグラインドが終了すると、ダイシングフィルム貼付装置においてダイシングフィルムがウェーハの裏面に貼付けられ、それにより、ウェーハがマウントフレームと一体化される。次いで、ウェーハ表面に貼付けられた表面保護フィルムが剥離され、その後、ウェーハは賽の目状にダイシングされる。ダイシングにより形成されたチップはピックアップされてリードフレームにマウントされる。

ところで、図８は、従来技術における裏面研削前のウェーハの断面図である。図８に示されるように、ウェーハ表面のチップＣ上には、電気接点としてのバンプＢが形成されている。これらチップＣおよびバンプＢが形成されているので、ウェーハ２０の表面２１は平坦でない。図８から分かるように、ウェーハ２０の表面２１に表面保護フィルム１１０を貼付けると、ウェーハ２０の中央領域は外周領域よりも隆起した状態になる。すなわち、表面保護フィルム１１０に段差が形成されるようになる。

次いで図９に示されるように、ウェーハ２０の裏面２２を研削するためにウェーハ２０を反転させてテーブル５１に載置する。テーブル５１上には、ウェーハ２０の外形よりもわずかながら小さい吸引部５２が設けられている。表面保護フィルム１１０は中央領域において隆起しているので、外周領域においては表面保護フィルム１１０は吸引部５２に接触しない。従って、図示されるように外周領域においては表面保護フィルム１１０と吸引部５２との間に環状の隙間が形成されるようになる。

このような状態でウェーハ２０の裏面２２を研削すると、ウェーハ２０の中央領域に応力が集中して中央領域に位置するバンプＢおよび／またはウェーハ２０自体が破損する恐れがある。また、ウェーハ２０の外周領域が吸引部５２により吸着されていないので、裏面研削時にウェーハのエッジが欠ける可能性もある。さらに、裏面研削時には、研削屑が環状の隙間を通じて吸引部５２に吸引され、それにより、吸引部５２が目詰まりすることも考えられる。

このような問題を解決するために、特許文献１においては、ウェーハの外周領域に貼着する外周貼着部を備えたカップ状の保護部材によってウェーハの表面を被覆することが開示されている。このような保護部材を用いた場合には、裏面研削時における応力はウェーハ全体にほぼ均等に分布するようになり、ウェーハの破損などの前述した問題を回避することが可能である。
特開２００５−１０９４３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載される保護部材は特定の寸法のバンプにのみ対応した専用品であるため、保護部材自体が高価であり、従って、半導体チップの価格が上昇することになる。この保護部材は裏面研削時にのみ使用され、最終的には廃棄されるので、保護部材に掛かる費用を可能な限り抑えることが望まれる。

さらに、保護部材が専用品であるために、バンプの高さをわずかながら変更しただけであっても、保護部材がバンプを適切に保護できなくなる事態になる。そのような場合に保護部材をそのまま使用すると、ウェーハおよび／またはバンプの破損、ウェーハのエッジの欠け、および吸引部の目詰まりの問題が再び生じる可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ウェーハとテーブルとの間に隙間を生じさせることなしに、バンプの寸法変更に容易に対応できる安価なウェーハ処理方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、表面にバンプが形成されているウェーハを処理する処理方法において、前記バンプが形成されている前記ウェーハのバンプ領域にのみ対応した外形を有するバンプ領域対応部材をテーブル上に保持し、前記バンプ領域対応部材の周囲において樹脂を前記バンプ領域対応部材の厚さ以上に塗布して樹脂層を形成し、前記バンプ領域対応部材を前記樹脂層と一緒に所定の厚さまで研削し、前記バンプ領域対応部材を前記テーブルから取出して前記樹脂層に凹部を形成し、前記ウェーハの表面にフィルムを貼付け、前記ウェーハの裏面を上方に向けた状態で、前記ウェーハを前記樹脂層の前記凹部に配置して前記テーブルに保持し、前記ウェーハの裏面を研削する、ウェーハ処理方法が提供される。

すなわち１番目の発明においては、ウェーハをテーブルに保持させるときには、ウェーハの外周領域が樹脂層に載置される。このため、ウェーハとテーブルとの間に隙間が形成されない。また、バンプの高さに基づいて、バンプ領域対応部材および樹脂層の研削量を変更することにより、バンプの寸法変更に容易に対応でき、従って専用品を準備する必要性を排除することもできる。さらに、裏面研削時に、ウェーハおよび／またはバンプの破損、ウェーハのエッジの欠け、および吸引部の目詰まりを解消することができる。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記所定の厚さは、前記ウェーハの前記表面と前記バンプの頂部との間の距離に等しいようにした。
すなわち２番目の発明においては、ウェーハをテーブルに保持させるときに生じうる隙間をほぼ完全に排除できる。

３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記バンプ領域対応部材は、前記ウェーハと同一寸法の他のウェーハから形成されている。
すなわち３番目の発明においては、ウェーハの処理に要する費用を安価に抑えることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくウェーハ処理方法を実施するウェーハ処理装置の略図である。図１に示されるウェーハ処理装置３０には、バンプＢを備えた複数のチップＣが表面２１に形成されたシリコン製ウェーハ２０が供給されるものとする（後述する図２（ｂ）を参照されたい）。図１から分かるように、ウェーハ処理装置３０は、ウェーハ２０に表面保護フィルム１１を貼付けるフィルム貼付部署３１と、ウェーハ２０の裏面２２を研削する裏面研削部署３２とを主に含んでいる。

裏面研削部署３２は、テーブル５１上にダミー部材４０を配置するダミー部材配置ユニット３３と、ダミー部材４０周りに樹脂を塗布して樹脂層２９を形成する樹脂塗布ユニット３４と、ダミー部材４０および樹脂層２９を所定の厚さまで研削するダミー部材研削ユニット３５と、研削されたダミー部材４０を取出すダミー部材取出ユニット３６と、ウェーハ２０の裏面２２を研削する裏面研削ユニット３７とを含んでいる。なお、裏面研削ユニット３７がダミー部材研削ユニット３５を兼ねるようにしてもよい。

図２（ａ）および図２（ｂ）はそれぞれウェーハの頂面図および断面図である。簡潔にする目的で、図２（ａ）においては、バンプＢの図示を省略している。これら図面から分かるように、複数のチップＣはウェーハ２０の表面２１における中央領域２５にのみ形成されており、これらチップＣのそれぞれにはバンプＢが形成されている。そして、これらチップＣおよびバンプＢはウェーハ２０の外周領域２６には形成されていない。従って、以下、中央領域２５をバンプ領域２５と呼ぶこととする。

はじめに、図２（ａ）に示されるように、フィルム貼付部署３１において、ウェーハ２０の表面２１全体に表面保護フィルム１１を貼付ける。この表面保護フィルム１１は、後述する裏面研削時に、表面２１のチップＣおよびバンプＢを保護する役目を果たす。図２（ｂ）から分かるように、表面保護フィルム１１を貼付けると、バンプ領域２５と外周領域２６との間に段差が形成されるようになる。なお、図面には示さないものの、実際には表面保護フィルム１１はバンプＢ間においてわずかながら凹んでいることに留意されたい。

図３（ａ）から図６（ａ）ならびに図３（ｂ）から図６（ｂ）はそれぞれ裏面研削部署３２におけるテーブル５１の頂面図および断面図である。これら図面に示されるように、テーブル５１は、テーブル外周部５３と、テーブル外周部５３内に含まれる吸引部５２とを主に有している。テーブル外周部５３は、ウェーハ２０の直径よりもわずかながら大きい外径を有している。また、吸引部５２は図示しない真空源に接続されており、その外径はウェーハ２０の直径よりもわずかながら小さいものとする。

そして、ダミー部材配置ユニット３３を用いて、ダミー部材４０を吸引部５２に同心に配置する（図３（ａ）および図３（ｂ）を参照されたい）。図２（ａ）と図３（ａ）とを比較して分かるように、ダミー部材４０は、ウェーハ２０のバンプ領域２５に対してわずかながら大きな外形を有する部材である。ダミー部材４０は、後述する研削砥石３２ａにより研削可能な材料、例えばシリコンまたはプラスチックから作成されている。

一つの実施形態においては、ダミー部材４０は、ウェーハ２０と同一形状のウェーハを例えばレーザにより切出すことにより作成される。このような場合には、後述するウェーハ２０の処理に要する費用を安価に抑えることができるので有利である。

次いで、樹脂塗布ユニット３４を用いて、ダミー部材４０周りに樹脂、例えば熱硬化性樹脂を塗布する。図４（ａ）および図４（ｂ）から分かるように、樹脂はテーブル外周部５３の周面５３ａおよびダミー部材４０の上面のそれぞれと同一平面になるように塗布される。

このとき、テーブル外周部５３を取囲む枠体（図示しない）などを使用してもよく、またダミー部材４０周りにおける吸引部５２上にシートを配置してもよい。さらに、テーブル外周部５３の周面５３ａを越えて樹脂を塗布してもよく、ダミー部材４０の上面を越えて樹脂を塗布してもよい。あるいは、樹脂の一部がダミー部材４０の上面に塗布されてもよい。樹脂を塗布した後で、樹脂は自然乾燥または加熱処理により固化される。その結果、樹脂層２９、つまりリング型の樹脂製部材がダミー部材４０周りに形成される。

次いで、吸引部５２を起動して、ダミー部材４０および樹脂層２９がテーブル５１に吸引される。そして、ダミー部材研削ユニット３５の研削砥石３５ａにより、ダミー部材４０の上面を研削する（図５（ａ）および図５（ｂ）を参照されたい）。このとき、樹脂層２９も一緒に研削され、ダミー部材４０および樹脂層２９は所定の厚さにまで研削される。この所定の厚さは、ウェーハ２０の表面２１とバンプＢの頂部との間の距離に概ね等しい。言い換えれば、所定の厚さは、ウェーハ２０のバンプ領域２５と外周領域２６との間における表面保護フィルム１１の段差に概ね等しい。

次いで、吸引部５２の吸引作用を解除する。そして、ダミー部材取出ユニット３６を用いて、研削済みのダミー部材４０を樹脂層２９から取出す（図６（ａ）および図６（ｂ）を参照されたい）。これにより、リング型の樹脂層２９の内方には、樹脂層２９の内側面と吸引部５２の上面とで構成される凹部４５が形成されるようになる。当然のことながら、この凹部４５の外形は、ウェーハ２０のバンプ領域２５に対応している。

その後、表面保護フィルム１１が貼付けられたウェーハ２０は、ロボットハンド３９によりフィルム貼付部署３１から裏面研削部署３２に搬送されて、テーブル５１上に保持される。（図１を参照されたい）。図７は裏面研削部署３２においてテーブル５１に配置されたウェーハの断面図である。図７に示されるように、裏面研削部署３２においては、ウェーハ２０はその裏面２２が上方を向くようにテーブル５１上に配置されて吸引部５２により吸引される。

前述したようにテーブル５１には樹脂層２９が形成されている。従って、ウェーハ２０をテーブル５１上に配置すると、図７に示されるように、この樹脂層２９がウェーハ２０の外周領域２６と吸引部５２との間に位置するようになる。このとき、ウェーハ２０のバンプ領域２５は吸引部５２に吸引され、ウェーハ２０の外周領域２６は樹脂層２９上に載置される。従って、本発明においては、ウェーハ２０の外周領域２６と吸引部５２との間に環状の隙間は形成されない。

次いで、裏面研削部署３２の研削砥石３２ａを用いてウェーハ２０の裏面２２を研削する。本発明においてはウェーハ２０の外周領域２６が樹脂層２９により支持されるので、ウェーハ２０のバンプ領域２５に応力が集中することはなく、バンプＢ等および／またはウェーハ２０が破損するのを防止できる。さらに、本発明においては、環状の隙間が形成されないので、裏面研削時にウェーハ２０のエッジが欠けることはなく、また裏面研削により生じた研削屑により吸引部５２が目詰まりすることもない。

このようなことは、リング型の樹脂層２９を形成することにより達成される。そして、樹脂層２９を形成するのに必要な樹脂として、熱硬化可能なあらゆる樹脂を使用できる。また、ダミー部材４０を一般的なウェーハ２０から作成することができる。つまり、本発明においては、専用品を準備する必要が無いので、半導体チップの製造費用を抑えることが可能である。

さらに、バンプＢの寸法が異なるウェーハ２０を処理する場合には、バンプＢの寸法に応じて、樹脂層２９およびダミー部材４０の研削量を変更すれば足りる。従って、本発明においては、設計変更によりバンプＢの寸法が変化する場合であっても、その変更に容易に対応することが可能である。

本発明に基づくウェーハ処理方法を実施するウェーハ処理装置の略図である。 （ａ）ウェーハの頂面図である。（ｂ）ウェーハの断面図である。 （ａ）テーブルの第一の頂面図である。（ｂ）テーブルの第一の断面図である。 （ａ）テーブルの第二の頂面図である。（ｂ）テーブルの第二の断面図である。 （ａ）テーブルの第三の頂面図である。（ｂ）テーブルの第三の断面図である。 （ａ）テーブルの第四の頂面図である。（ｂ）テーブルの第四の断面図である。 テーブルに配置されたウェーハの断面図である。 従来技術におけるウェーハの断面図である。 従来技術においてテーブルに配置されたウェーハの断面図である。

符号の説明

１１ 表面保護フィルム
２０ ウェーハ
２１ 表面
２２ 裏面
２５ 中央領域（バンプ領域）
２６ 外周領域
２９ 樹脂層
３０ ウェーハ処理装置
３１ フィルム貼付部署
３２ 裏面研削部署
３２ａ 研削砥石
３３ ダミー部材配置ユニット
３４ 樹脂塗布ユニット
３５ ダミー部材研削ユニット
３５ａ 研削砥石
３６ ダミー部材取出ユニット
４０ ダミー部材（バンプ領域対応部材）
４５ 凹部
５１ テーブル
５２ 吸引部
５３ テーブル外周部
Ｂ バンプ
Ｃ チップ

Claims (3)

1. 表面にバンプが形成されているウェーハを処理する処理方法において、
   前記バンプが形成されている前記ウェーハのバンプ領域にのみ対応した外形を有するバンプ領域対応部材をテーブル上に保持し、
   前記バンプ領域対応部材の周囲において樹脂を前記バンプ領域対応部材の厚さ以上に塗布して樹脂層を形成し、
   前記バンプ領域対応部材を前記樹脂層と一緒に所定の厚さまで研削し、
   前記バンプ領域対応部材を前記テーブルから取出して前記樹脂層に凹部を形成し、
   前記ウェーハの表面にフィルムを貼付け、
   前記ウェーハの裏面を上方に向けた状態で、前記ウェーハを前記樹脂層の前記凹部に配置して前記テーブルに保持し、
   前記ウェーハの裏面を研削する、ウェーハ処理方法。
2. 前記所定の厚さは、前記ウェーハの前記表面と前記バンプの頂部との間の距離に等しいようにした請求項１に記載のウェーハ処理方法。
3. 前記バンプ領域対応部材は、前記ウェーハと同一寸法の他のウェーハから形成されている請求項１または２に記載のウェーハ処理装置。

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