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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-05
(45)【発行日】2024-11-13
(54)【発明の名称】加工装置及び方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/304 20060101AFI20241106BHJP
【FI】
H01L21/304 631
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2020100519
(22)【出願日】2020-06-09
(65)【公開番号】P2021197385
(43)【公開日】2021-12-27
【審査請求日】2023-05-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】100169960
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 貴光
(72)【発明者】
【氏名】金澤 雅喜
【審査官】杢 哲次
(56)【参考文献】
【文献】特開2020-25010(JP,A)
【文献】特開2019-212803(JP,A)
【文献】特開2018-122421(JP,A)
【文献】特開2020-25008(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2017/0282326(US,A1)
【文献】特開2009-206475(JP,A)
【文献】特開2009-182099(JP,A)
【文献】特開2003-273052(JP,A)
【文献】特開2019-140387(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/304
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面にバンプが形成されたバンプ領域と前記バンプ領域の周りの外周領域とを含み前記表面にフィルムが貼付されているウェハの裏面を研削する加工装置であって、
前記ウェハのバンプ領域を保持可能なチャックと、
前記バンプ領域から前記外周領域にかけて前記フィルムが湾曲する湾曲領域を支持するサポート面を備え、前記ウェハの外周領域を支持可能なサポート部材と、
前記チャックを収容し、前記チャックの外周に前記サポート部材を収容するチャックテーブルと、
を備えていることを特徴とする加工装置。
【請求項2】
前記サポート部材は、前記チャックの外周に形成された環状溝に嵌入されていることを特徴とする請求項1記載の加工装置。
【請求項3】
前記サポート部材及びチャックテーブルは、略同一の熱膨張係数を示す材料により構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の加工装置。
【請求項4】
前記チャックテーブルには、前記環状溝と前記チャックテーブルの周面に形成された開口部とを連通する排水孔が設けられていることを特徴とする請求項記載の加工装置。
【請求項5】
前記チャックテーブルの表面に向けて2流体を噴射させる洗浄手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の加工装置。
【請求項6】
表面にバンプが形成されたバンプ領域と前記バンプ領域の周りの外周領域とを含み前記表面にフィルムが貼付されているウェハの裏面を研削する加工方法であって、
前記フィルムのうち前記バンプ領域から前記外周領域にかけて前記フィルムが湾曲する湾曲領域の形状を測定する工程と、
前記湾曲領域の形状に応じたサポート面をサポート部材の上端面内周縁に形成する工程と、
前記ウェハのバンプ領域を保持可能なチャックの表面及び前記チャックを収容するチャックテーブルの表面を略平坦に研削する工程と、
前記チャックの外周に形成された前記チャックテーブルの環状溝に前記サポート部材の下端面を上方に向けた状態で前記サポート部材を嵌入する工程と、
前記サポート部材の下端面を前記チャックテーブルの表面から所定高さまで研削する工程と、
前記サポート部材を上下反転させる工程と、
前記サポート面が前記湾曲領域を支持するとともに前記上端面が前記外周領域を支持した状態で、前記チャックが前記ウェハを保持する工程と、
を含むことを特徴とする加工方法。
【請求項7】
前記サポート部材の下端面を研削する工程において、前記チャックテーブルの表面に対する前記サポート部材の下端面の高さを測定しながら研削することを特徴とする請求項6記載の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のバンプが表面に形成されたウェハを薄く加工する加工装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)を薄く平坦に研削するものとして、回転する研削砥石の研削面をウェハに押し当て、ウェハの裏面を研削する加工装置が知られている。ウェハの裏面研削の際に、ウェハ表面に形成されたチップ、バンプを保護するために、表面を保護するフィルムがウェハ表面に貼り付けられている。
【0003】
ウェハの裏面研削が終了すると、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ハの裏面に貼付けられ、ウェハとマウントフレームとが一体化される。次に、ウェハの表面に貼付けられた表面保護フィルムが剥離された後に、ウェハは、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(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
図8は、ウェハの裏面研削を行う加工装置の一例である。ウェハ90は、表面91のチップ92上にバンプ93が形成されるとともにバンプBを覆うようにフィルム94が貼り付けられている。ウェハ90は、その裏面95が上方を向くようにテーブル96に吸着保持されるとともに、筒体97がウェハ90の外周を支持している状態で、研削砥石98が、裏面95を研削する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2009-206475号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、図8に示すような加工装置では、テーブル96と筒体97との間の段差がバンプ93の高さに応じて高くなり、バンプ93の高さが100μmを超えるような高バンプ付きウェハ90では、フィルム94が段差を吸収しきれずに、フィルム94がテーブル96から隙間を空けて浮いて平面から視て環状の隙間が生じ、薄いウェハ90が、裏面研削時に隙間で支持されていない部分から割れる虞があった。
【0007】
そこで、表面にバンプが形成されたウェハを安全に加工するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明に係る加工装置は、表面にバンプが形成されたバンプ領域と前記バンプ領域の周りの外周領域とを含み前記表面にフィルムが貼付されているウェハの裏面を研削する加工装置であって、前記ウェハのバンプ領域を保持可能なチャックと、前記バンプ領域から前記外周領域にかけて前記フィルムが湾曲する湾曲領域を支持するサポート面を備え、前記ウェハの外周領域を支持可能なサポート部材と、前記チャックを収容し、前記チャックの外周に前記サポート部材を収容するチャックテーブルと、を備えている。
【0009】
この構成によれば、サポート部材が、バンプの高さの分だけチャックから浮くように湾曲するフィルムの湾曲領域を支持することにより、フィルムが、サポート部材及びチャックに隙間なく支持されるため、バンプ付きウェハを破損させることなく安全に加工することができる。
【0010】
また、本発明に係る加工装置は、前記サポート部材は、前記チャックの外周に形成された環状溝に嵌入されていることが好ましい。
【0011】
この構成によれば、サポート部材が、チャックを取り囲むように環状に設けられることにより、ウェハを広範囲に亘って支持するため、バンプ付きウェハを破損させることなく安全に加工することができる。
【0012】
また、本発明に係る加工装置は、前記サポート部材及びチャックテーブルは、略同一の熱膨張係数を示す材料により構成されていることが好ましい。
【0013】
この構成によれば、ウェハ加工時に生じる摩擦熱でサポート部材及びチャックテーブルが略一様に熱膨張するため、ウェハを精度良く加工することができる。
【0014】
また、本発明に係る加工装置は、前記チャックテーブルには、前記環状溝と前記チャックテーブルの周面に形成された開口部とを連通する排水孔が設けられていることが好ましい。
【0015】
この構成によれば、環状溝内の研削水等を外部に排水することができる。
【0016】
また、本発明に係る加工装置は、前記チャックテーブルの表面に向けて2流体を噴射させる洗浄手段をさらに備えていることが好ましい。
【0017】
この構成によれば、硬質な洗浄ストーン等をチャックテーブルに押し当てる洗浄装置では、サポート部材がチャックから突出しているため、チャック表面を洗浄できないのに対して、2流体を用いてサポート部材及びチャックを含むチャックテーブル全面を効率的に洗浄することができる。
【0018】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る加工方法は、表面にバンプが形成されたバンプ領域と前記バンプ領域の周りの外周領域とを含み前記表面にフィルムが貼付されているウェハの裏面を研削する加工方法であって、前記フィルムのうち前記バンプ領域から前記外周領域にかけて前記フィルムが湾曲する湾曲領域の形状を測定する工程と、前記湾曲領域の形状に応じたサポート面をサポート部材の上端面内周縁に形成する工程と、前記ウェハのバンプ領域を保持可能なチャックの表面及び前記チャックを収容するチャックテーブルの表面を略平坦に研削する工程と、前記チャックの外周に形成された前記チャックテーブルの環状溝に前記サポート部材の下端面を上方に向けた状態で前記サポート部材を嵌入する工程と、前記サポート部材の下端面を前記チャックテーブルの表面から所定高さまで研削する工程と、前記サポート部材を上下反転させる工程と、前記サポート面が前記湾曲領域を支持するとともに前記上端面が前記外周領域を支持した状態で、前記チャックが前記ウェハを保持する工程と、を含む。
【0019】
この構成によれば、サポート部材が、バンプの高さの分だけチャックから浮くように湾曲するフィルムの湾曲領域を支持することにより、フィルムが、サポート部材及びチャックに隙間なく支持されるため、バンプ付きウェハを破損させることなく安全に加工することができる。
【0020】
また、本発明に係る加工方法は、前記サポート部材の下端面を研削する工程において、前記チャックテーブルの表面に対する前記サポート部材の下端面の高さを測定しながら研削することが好ましい。
【0021】
この構成によれば、研削加工中にチャックテーブルの表面に対する下端面の高さをリアルタイムで測定することにより、サポート部材を高精度に加工することができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明は、フィルムが、サポート部材及びチャックに隙間なく支持されるため、バンプ付きウェハを破損させることなく安全に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
図1】本発明の一実施形態に係る加工装置の概要を示す模式図である。
図2】(a)は、ウェハの平面図である。(b)は、ウェハの縦断面図である。(c)は、ウェハの要部拡大図である。
図3】(a)は、チャックテーブル及びサポート部材の組立図である。(b)は、サポート部材が嵌入された状態のチャックテーブルを示す斜視図である。
図4】サポート部材の縦断面図である。
図5】チャックテーブルの縦断面図である。
図6】(a)は、チャック及びチャックテーブルの各表面を研削する様子を示す模式図である。(b)は、サポート部材の下端面を研削する様子を示す模式図である。(c)は、2流体で洗浄する様子を示す模式図である。
図7】(a)は、ウェハがチャックに保持されている様子を示す模式図である。(b)は、フィルムがサポート面に支持されている様子を示す要部拡大図である。(c)は、ウェハの裏面を研削する様子を示す模式図である。
図8】従来の加工装置の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
【0025】
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
【0026】
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
【0027】
図1に示す加工装置10には、図2(a)、(b)に示すバンプBを備えた複数のチップCが表面23に形成されたシリコン製のウェハ20が供給される。加工装置10は、ウェハ20にBGフィルム21を貼り付けるフィルム貼付部11と、ウェハ20の裏面22を研削する裏面研削部12と、を備えている。
【0028】
裏面研削部12は、挿入ユニット13と、端面研削ユニット14と、裏面研削ユニット15と、を備えている。
【0029】
挿入ユニット13は、サポートリング30をチャックテーブル16に予め形成された環状溝17に挿入する。なお、挿入ユニット13を使用する代わりに、操作者がサポートリング30を環状溝17に挿入しても構わない。
【0030】
端面研削ユニット14は、チャックテーブル16に取り付けられたサポートリング30の端面を研削砥石14aで研削する。端面研削ユニット14は、後述するインプロセスゲージ14bを備えている。
【0031】
裏面研削ユニット15は、研削砥石15aでウェハ20の裏面22を研削する。裏面研削ユニット15は、チャックテーブル16に向けて液体を高速気体で微細化した2流体を噴射する公知の構成からなる2流体ノズル15bを備えている。また、裏面研削ユニット15は、ウェハ20の裏面研削中にウェハ20の厚み測定を行うインプロセスゲージ15cを備えている。裏面研削ユニット15は、端面研削ユニット14を兼ねるように構成されても構わない。なお、符号18は、フィルム貼付部11においてBGフィルム21が貼り付けられたウェハ20を裏面研削ユニット15に搬送するロボットハンドである。
【0032】
図2(a)、(b)に示すように、ウェハ20は、複数のチップCがウェハ20の表面23における中央領域24にのみ形成されており、各チップCには、電気接点としてのバンプBが形成されている。すなわち、チップC及びバンプBは、ウェハ20の外周領域25には形成されていない。以下、中央領域24をバンプ領域24という。
【0033】
ウェハ20の表面23側には、全面を覆うようにBGフィルム21が貼り付けられている。BGフィルム21は、後述する裏面研削時に、チップC及びバンプBを保護するとともに、研削水がウェハ20とBGフィルム21との間に流入してチップC及びバンプBを汚染することを抑制する。
【0034】
図2(b)、(c)に示すように、BGフィルム21は、バンプ領域24と外周領域25との間でバンプBの高さに応じて滑らかに湾曲する。以下、BGフィルム21が湾曲する領域を湾曲領域26という。BGフィルム21の湾曲領域26におけるテーパ角Θ1は、約1~10度の範囲内で、バンプBの高さ、BGフィルム21の硬さ及び外周領域25の幅等に応じて設定される。
【0035】
図3(a)、(b)に示すように、チャックテーブル16の表面略中央には、アルミナ等の多孔質材料から成るチャック40が埋設されている。チャックテーブル16は、内部を通って表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しない真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、チャックテーブル16に載置されたウェハ20がチャック40に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ウェハ20とチャック40との吸着が解除される。
【0036】
サポートリング30は、チャック40の外周に形成された環状溝17に嵌入可能である。サポートリング30は、略円筒状に形成されており、その内径がウェハ20の外径より小さく設定されている。サポートリング30の軸方向の高さ寸法は、サポートリング30が環状溝17に嵌入された状態でサポートリング30の上端面31がチャックテーブル16の表面からバンプBの高さ分だけ突出するように設定されている。なお、サポートリング30の形状は、円筒状に限定されるものではなく、後述するウェハ20の裏面研削時にウェハ20が破損しない程度に湾曲領域26を支持可能であれば、如何なる形状であっても構わない。
【0037】
図4に示すように、サポートリング30は、上端面31の内周縁をテーパ状に切り欠いたサポート面32が形成されている。サポート面32の形状は、BGフィルム21の湾曲領域26の形状に応じて形成されている。具体的には、サポート面32の径方向の幅寸法は、BGフィルム21の湾曲領域26の径方向の幅寸法に応じて設定され、サポート面32のテーパ角Θ2は、実測されたBGフィルム21のテーパ角Θ1に応じて設定される。また、サポートリング30の下端面33は、上端面31と略平行に形成されている。
【0038】
サポートリング30は、端面研削ユニット14の研削砥石14aにより研削可能な材料、例えばシリコン又はプラスチックから成り、特に、チャックテーブル16と略同一の熱膨張係数を示す材料であるのが好ましく、例えば、アルミナセラミックス等が考えられる。これにより、チャックテーブル16とサポートリング30とが、研削時の摩擦熱で略一様に熱膨張するため、加工精度を確保することができる。なお、サポートリング30を環状溝17から取り外すのにTレンチを用いる場合には、サポートリング30の上端面31に図示しないタップ孔を設けるのが好ましい。
【0039】
図5に示すように、環状溝17に嵌入されたサポートリング30は、チャックテーブル16の周面から径方向内側に向かって形成されたネジ孔16bに螺合されたビス50により固定されている。なお、ビス50は、チャックテーブル16の周方向に等間隔で形成されているのが好ましい。また、環状溝17は、排水孔16bを介してチャックテーブル16の周面に形成された開口部16cに連通されている。これにより、裏面研削時に、研削水が環状溝17内に残留することなく外部に排水される。
【0040】
次に、加工装置10を用いてウェハ20を裏面研削する手順について、図面に基づいて説明する。
【0041】
[研削準備]
まず、フィルム貼付部11が、ウェハ20にBGフィルム21を貼り付ける。そして、ウェハ20全面に貼り付けられたBGフィルム21のうち湾曲領域26の形状(径方向の長さ、テーパ角Θ1等)を図示しない表面粗さ計等を用いて測定する。
【0042】
次に、測定した湾曲領域26の形状に対応するように、サポートリング30の上端面31の内周縁を図示しない研削装置を用いて研削して、サポート面32を形成する。なお、サポートリング30にサポート面32を形成する研削装置は、例えば、サポート面32の形状に応じたテーパ面を有する砥石を備え、サポートリング30及び砥石をそれぞれ回転させながら、砥石のテーパ面をサポートリング30の上端面31の内周縁に押し当てて内径加工することにより、サポート面32を形成するロータリー研削盤等が考えられるが、これに限定されるものではない。
【0043】
次に、図6(a)に示すように、研削砥石15a及びチャックテーブル16を回転させながら、研削砥石15aを下方に所定時間だけ押し付けることにより、チャック40の表面及びチャックテーブル16の表面を略平坦に研削する。
【0044】
チャック40の表面及びチャックテーブル16の表面を所定時間だけ研削させると、研削砥石15a及びチャックテーブル16を停止させて、研削砥石15aを退避させる。その後、必要に応じて環状溝17内を洗浄した後に、挿入ユニット13が、下端面33を上方に向けた状態でサポートリング30を環状溝17に嵌入させる。
【0045】
次に、図6(b)に示すように、研削砥石14a及びチャックテーブル16を回転させながら、研削砥石14aを下端面33に押し付けることにより、サポートリング30が研削される。
【0046】
サポートリング30の研削量は、チャックテーブル16の表面に対して下端面33の高さが、ウェハ20の表面23とバンプBの頂部との間の距離、すなわち、バンプ領域24と外周領域25との間におけるBGフィルム21の段差の高さと略等しくなるように設定される。したがって、バンプBの高さが異なるウェハ20を処理する場合には、バンプBの寸法に応じてサポートリング30の研削量が変更される。
【0047】
また、インプロセスゲージ14bを用いて、下端面33及びチャックテーブル16の表面の高さを測定し、それらの差分からチャックテーブル16の表面に対する下端面33の高さを加工中に測定することにより、バンプBの高さに応じてサポートリング30を高精度に加工することができる。
【0048】
下端面33が、チャックテーブル16の表面に対して所定の高さまで研削されると、研削砥石14a及びチャックテーブル16を停止させて、研削砥石14aを退避させる。そして、挿入ユニット13が、サポートリング30を環状溝17から取り外した後に、サポートリング30を上下反転させて上端面31を上方に向けた状態でサポートリング30を環状溝17に再び嵌入させる。
【0049】
図6(c)に示すように、裏面研削前に、2流体ノズル15bから吐出された2流体を、チャックテーブル16を回転させながら、チャック40の表面、チャックテーブル16の表面及びサポートリング30の上端面31に向けて噴射してサポートリング30の研削時に発生したスラッジ等を洗浄する。これにより、例えば硬質な洗浄ストーン等をチャックテーブル16に押し当てる洗浄装置を用いた場合、上端面31がチャックテーブル16の表面より高いため、洗い残しが生じる虞があるのに対して、2流体を用いた洗浄は、上端面31とチャックテーブル16の表面との僅かな高低差に係わらず、2流体がチャックテーブル16全面に飛散して効率良く洗浄することができる。
【0050】
[ウェハ研削]
ロボットハンド18が、BGフィルム21が貼り付けられたウェハ20をフィルム貼付部11から裏面研削部12に搬送して、図7(a)に示すように、ウェハ20が、裏面22が上方を向くようにチャックテーブル16上に載置される。
【0051】
ウェハ20とチャック40との間に負圧が供給されると、ウェハ20がチャック40に吸着保持される。このとき、バンプ領域24が、チャック40に支持され、外周領域25が、上端面31に支持され、さらに、図7(b)に示すように、湾曲領域26が、サポート面32に密着して支持されている。すなわち、BGフィルム21が、サポートリング30及びチャック40との間に全面に亘って隙間なく支持される。
【0052】
そして、図7(c)に示すように、研削砥石15a及びチャックテーブル16を回転させながら、研削砥石15aを下方に押し付けることにより、研削砥石15aが、ウェハ20の裏面22を研削する。ウェハ20の裏面研削時において、BGフィルム21が、サポートリング30及びチャック40との間に全面に亘って隙間なく支持されているため、ウェハ20を破損させることなく研削することができる。
【0053】
上述した実施形態では、ウェハ20を裏面研削する加工装置10を例に本発明を説明したが、ウェハ20を研磨する装置等にも適用可能である。
【0054】
また、サポートリング30は、外周領域25を支持する上端面31と湾曲領域26を支持するサポート面32と一体に兼ね備えた構成に限定されず、上端面31とサポート面32とを別体に設けても構わない。
【0055】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【0056】
10 :加工装置
11 :フィルム貼付部
12 :裏面研削部
13 :挿入ユニット
14 :端面研削ユニット
14a :研削砥石
14b :インプロセスゲージ
15 :裏面研削ユニット
15a :研削砥石
15b :2流体ノズル(洗浄手段)
15c :インプロセスゲージ
16 :チャックテーブル
16a :開口部
16b :排水孔
16c :ネジ孔
17 :環状溝
18 :ロボットハンド
20 :ウェハ
21 :BGフィルム
22 :(ウェハの)裏面
23 :(ウェハの)表面
24 :バンプ領域
25 :外周領域
26 :湾曲領域
30 :サポートリング(サポート部材)
31 :上端面
32 :サポート面
33 :下端面
40 :チャック
50 :ビス
B :バンプ
C :チップ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8