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JP2006135272A - 基板のサポートプレート及びサポートプレートの剥離方法 - Google Patents

基板のサポートプレート及びサポートプレートの剥離方法 Download PDF

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JP2006135272A JP2004343547A JP2004343547A JP2006135272A JP 2006135272 A JP2006135272 A JP 2006135272A JP 2004343547 A JP2004343547 A JP 2004343547A JP 2004343547 A JP2004343547 A JP 2004343547A JP 2006135272 A JP2006135272 A JP 2006135272A
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Abstract

【課題】 半導体ウェーハ等の基板を薄板化した後に、サポートプレートと基板とを接着している接着層に短時間のうちに溶剤が供給できる構造のサポートプレート、及びこのサポートプレートを用いた剥離方法を提供する。
【解決手段】 サポートプレート２は半導体ウェーハＷよりも大径で、貫通穴３が形成され、更に外縁部は貫通穴のない平坦部４なっている。このサポートプレート２の上から溶剤としてアルコールを注ぐと、アルコールはサポートプレート２の貫通孔３を介して接着剤層１に到達し接着剤層１を溶解し除去する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の基板を薄板化する際にバックアップのために基板に貼り合せるサポートプレートと、このサポートプレートの剥離方法に関する。
ＩＣカードや携帯電話の薄型化、小型化、軽量化が要求されており、この要求を満たすためには組み込まれる半導体チップについても薄厚の半導体チップとしなければならない。このため半導体チップの基になるウェーハの厚さは現状では１２５μｍ〜１５０μｍであるが、次世代のチップ用には２５μｍ〜５０μｍにしなければならないと言われている。
半導体ウェーハの薄板化には従来から図７に示す工程を経ている。即ち、半導体ウェーハの回路（素子）形成面（Ａ面）に保護テープを貼付け、これを反転して半導体ウェーハの裏面（Ｂ面）をグラインダーで研削して薄板化し、この薄板化した半導体ウェーハの裏面をダイシングフレームに保持されているダイシングテープ上に固定し、この状態で半導体ウェーハの回路（素子）形成面（Ａ面）を覆っている保護テープを剥離し、この後ダイシング装置によって各チップ毎に切り離すようにしている。
上記した方法は特許文献１に開示されている。尚、特許文献１にあっては保護テープとして耐熱性保護テープを用い、剥離する際にはこの保護テープの一端に強粘着テープを粘着して薄板化した半導体ウェーハから引き剥がすようにしている。
また特許文献２には、保護テープの代わりに窒化アルミニウム−窒化硼素気孔焼結体にラダー型シリコーンオリゴマーを含浸せしめた保護基板を用い、この保護基板と半導体ウェーハとを熱可塑性フィルムを用いて接着するとともに、剥離するには８０℃の純水に入れ、３時間保持した後に剥離することが記載されている。
また特許文献３には、保護基板として半導体ウェーハと実質的に同一の熱膨張率のアルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素などの材料を用いることが記載されている。また特許文献３には、保護基板と半導体ウェーハとをポリイミドなどの熱可塑性樹脂を用いて接着し、グラインダーで薄板化した後、剥離する場合には水、アミンまたは水とアミンの混合溶液中に浸漬する方法、或いは水蒸気を用いる方法が提案されている。
また、技術分野は異なるが特許文献４にはカラーブラウン管用のシャドーマスクの一部（電子ビーム照射側）にインバー材（３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金）を用いることが開示されている。
特開２００２−２７０６７６号公報 段落（００３５） 特開２００２−２０３８２１号公報 段落（００２０） 特開２００１−７７３０４号公報 段落（００１０）、（００１７）（００２０） 特許第３４４０３３３号公報 段落（０００７）
特許文献１に開示されるように保護テープを用いると、剥離の際に半導体ウェーハに割れや欠けが生じやすい。また保護テープだけでは半導体ウェーハを支えることができないため、搬送は人手によって行わなければならず自動化することができない。
特許文献２や特許文献３に開示されるように、保護テープの代わりにアルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素などをサポートプレートとして用いれば、ハンドリングや搬送の自動化が可能になる。しかしながら、剥離する際にサポートプレートと半導体ウェーハとの間に溶剤が浸入しにくく剥離に時間がかかってしまう。
また、サポートプレートと半導体ウェーハとを接着している熱可塑性フィルムが完全に溶けずにサポートプレートまたは半導体ウェーハの一方にくっついたまま残ってしまうことがある。
また最近では、サポートプレートとしてガラス基板を用い、このガラス基板と半導体ウェーハとを紫外線硬化型ワックスや両面接着テープで接着し、剥離の際には硬化に用いた紫外線と異なる波長の紫外線を照射してガラス基板と半導体ウェーハとを剥離する方法も知られているが、半導体ウェーハの回路形成面に紫外線を照射すると、素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）を破壊するおそれがある。
またアルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素などを保護基板として用いた場合には、剥離に磁石を用いることができないので、装置が複雑になる。
上記課題を解決すべく本発明に係るサポートプレートは、貼り合せる相手方の 基板と同径か基板よりも大径で厚み方向に溶剤が透過可能な多数の貫通孔が形成されたものとした。
また、サポートプレートの径を基板よりも大径とした場合には、外縁領域で基板のエッジ部がかかる部分よりも外側部分を貫通孔が形成されない平坦部とした構成としてもよい。
サポートプレートの材料としては、基板を貼り合わせた状態での熱（ 研削後のメタライジング）によって反りが発生するのを防止する必要があり、このためには、できるだけ基板の熱膨張係数に近い材料（５．０×１０−６以下）のもの、例えば熱膨張係数が１．５×１０−６以下の低熱膨張材、一例を挙げればＮｉ−Ｆｅ合金、セラミックス、ガラスを選定する。
基板を研削して薄板化した後に上記のサポートプレートを基板から剥離する方法は、サポートプレートと基板とを接着している接着剤を溶解せしめる溶剤をサポートプレートの外側から供給し、サポートプレートの貫通孔を介して前記溶剤を接着剤まで到達せしめ、硬化している接着剤を溶解せしめた後、サポートプレートを基板から剥離する。前記溶剤を供給する前に、サポートプレート付きの薄化ウェーハをダイシングテープに転写しておくことが好ましい。
前記溶剤の供給する治具としては、溶剤供給プレートとＯリングを備えた治具が考えられる。この場合、サポートプレートの上にＯリングを介して溶剤供給プレートを重ね、サポートプレート、Ｏリング及び溶剤供給プレートで囲まれる空間に溶剤供給プレートを介して溶剤を供給する。また溶剤供給の他の手段は、スプレー、超音波ノズルまたは２流体ノズル（気液混合ノズル）を介して行うか、溶剤を満たした槽に浸漬する。
サポートプレートを基板から剥離する手段としては、サポートプレートの周縁の一部をマグネットに吸着して剥離することが考えられる。またサポートプレートがガラスからなる場合はマグネットで吸着して剥離することができず、ガラスの端面に治具をひっかけ機械的に剥離する。
更に溶剤としてはアルコール、アルカリ、ケトン、アルコールとケトンとの混合溶液、或いはこれらを水で希釈した溶液などが考えられる。更に溶剤を短時間にうちに接着剤に行き渡らせるには、溶剤を回転又は振動している状態のサポートプレートに供給するか、溶剤を供給した後サポートプレートを回転又は振動せしめることが好ましい。なお、溶剤の温度を２５℃〜５０℃の間に加温することも好ましい。
本発明によれば、半導体ウェーハ等の基板のサポートプレートとして多数の貫通孔を有する多孔板を用いたため、サポートプレートの外側からアルコールなどの溶剤を供給すれば、貫通孔を介して溶剤が接着層まで直接到達するので、半導体ウェーハをサポートプレートから短時間のうちに剥離することができる。また、剥離する際に半導体ウェーハに割れや欠けを生じることもない。
また、サポートプレートの材料としてシリコンウェーハの熱膨張率（４．０×１０−６）に近い低熱膨張率材（１．５×１０−６以下）やＮｉ−Ｆｅ合金、セラミックス、ガラスなどを用いれば、熱処理の過程でウェーハとの熱膨張率の差に起因する反りが生じにくく、且つ溶剤によって接着層を溶解した後に、マグネットを用いてサポートプレートを取り外すことができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るサポートプレートとその剥離方法を組み込んだ半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図である。
本発明にあっては先ず、半導体ウェーハＷの回路（素子）形成面に接着剤液を塗布する。塗布には例えばスピンナーを用いる。接着剤液としてはノボラックタイプのフェノール樹脂系材料とする。
次いで、上記の接着剤液を予備乾燥させて流動性を低減させ、接着剤層１としての形状維持を可能とする。予備乾燥にはオーブンを用いて例えば８０℃で５分間加熱する。接着剤層１の厚みは半導体ウェーハＷの表面に形成した回路の凹凸に応じて決定する。尚、一回の塗布では必要な厚みを出せない場合には、塗布と予備乾燥を複数回繰り返して行う。この場合、最上層以外の接着剤層の予備乾燥は接着剤に流動性を残さないように乾燥の度合いを強める。
以上によって所定厚みの接着剤層１が形成された半導体ウェーハＷにサポートプレート２を貼り付ける。サポートプレート２は図２及び図３に示すように半導体ウェーハＷよりも大径（半径で２ｍｍ）で、厚み０．５ｍｍの鉄−ニッケル合金（ニッケル３６％の合金：インバー）を用い、Φ０．５ｍｍの貫通穴３が０．７ｍｍピッチで形成され、更に外縁部は貫通穴のない平坦部４としている。
図３に示すように、上記平坦部４はサポートプレート２を半導体ウェーハＷに重ねた状態で、半導体ウェーハＷのエッジ部がかかる部分よりも外側部分としている。半導体ウェーハＷは薄板化されているため極めて割れや欠けが発生しやすい。特にエッジ部が貫通孔にかかると、この部分は何も支えがない状態になるので研削液の水圧或いはグラインダーの圧によって簡単に割れや欠けが発生してしまう。そこで、実施例にあっては平坦部４に半導体ウェーハＷのエッジ部がかかるようにしている。
サポートプレート２として前記したように磁性材料を用いれば、従来のアルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素などを保護基板として用いた場合に比べ、剥離に磁石を用いることができ、装置構成が簡略化される。
尚、サポートプレートとしては上記のものに限定されない。例えば基板と同径としたもの、平坦部４がなく外縁部まで貫通孔が形成されたもの、材質をセラミックスやガラスとしたもの使用できる。また貫通穴３の直径としては０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、貫通孔のピッチとしては０．５ｍｍ〜１．０ｍｍが適当である。
またサポートプレート２を半導体ウェーハＷに貼り合せるには、図４に示す貼付け機５を用いる。貼付け機５はボトムプレート５１の上方にトッププレート５２を配置し、このトッププレート５２をモータ５３を駆動することで昇降動せしめるようにし、またトッププレート５２の下面にはセラミックスの焼結板５４を取り付け、この焼結板５４に排気管５５を接続している。
この貼付け機５を用いて貼り付けるには、ボトムプレート５１の上に、半導体ウェーハＷが下にサポートプレート２が上になるようにセットし、モータ５３を駆動してトッププレート５２を下降せしめ、焼結板５４をサポートプレート２に押し付ける。このとき、同時に加熱（２００℃以下）を行い接着剤層１中の溶剤を焼結板５４及び排気管５５を介して除去してもよい。
この後、貼付け機５から一体化した半導体ウェーハＷとサポートプレート２を取り外し、半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）をグラインダー１０で研削し、半導体ウェーハＷを薄板化する。尚、研削にあたってはグラインダー１０と半導体ウェーハＷとの間に生じる摩擦熱を抑えるために水（研削液）を半導体ウェーハＷの裏面に供給しつつ行う。ここで、前記接着剤は水に不溶（アルコールに可溶）なものを選定しているため、研削の際に半導体ウェーハＷからサポートプレート２が剥がれることがない。
この薄板化した半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）に必要に応じて回路などを形成した後、当該裏面をダイシングテープ１１上に固定する。このダイシングテープ１１は粘着性を有するとともにフレーム１２に保持されている。
この後、図５に示すように、サポートプレート２の上から溶剤としてアルコールを注ぐ。アルコールはサポートプレート２の貫通孔３を介して接着剤層１に到達し接着剤層１を溶解し除去する。この場合、フレーム１２を図示しないスピンナーにて回転せしめることで、アルコールを短時間のうちに接着剤層１の全面に行き渡らせることができる。ここで、スピンで溶剤処理をする際、ダイシングテープに純水をかけることでテープに触れる溶剤の濃度を薄めることが好ましい。用いるアルコールとしてはエタノールやメタノールなどの分子量が小さいものほど溶解性が高いので好ましい。また複数のアルコールを混合してもよい。以下の（表）はエタノールおよびメタノールと水との混合溶液を用いた場合の剥離に要する時間を比較したものであり、この表からアルコール:水が１:１以上であれば短時間のうちに剥離できると言える。またアルコールの代わりにケトンまたはアルコールとケトンとの混合溶液を用いてもよい。なお、溶剤の温度は２５℃〜５０℃の間に加温することによって、さらに剥離時間の短縮に貢献することができる。
図６は溶剤供給手段の具体例を示し、この例にあっては溶剤供給手段を溶剤供給プレート６０の下面にＯリング６１を設けている。溶剤供給プレート６０には溶剤（剥離液）供給管６２及び溶剤排出管６３が接続されている。而して、図６（ａ）の状態から溶剤供給プレート６０を降下させ、図６（ｂ）に示すように、サポートプレート２の上面にＯリング６１を介して溶剤供給プレート６０を重ね、次いでサポートプレート２、Ｏリング６１及び溶剤供給プレート６０で囲まれる空間に溶剤供給管６２から溶剤を供給し、サポートプレート２に形成した貫通孔３を介して接着剤層１を溶解し除去する。
このように、Ｏリング６１によって溶剤が供給される空間を制限することで、溶剤がダイシングテープ１１に降りかかることを防止でき、ダイシングテープ１１に極力溶剤がかかることを防ぐことができる。また、テープののりがウェーハ表面にかかることを防げる。
アルコールなどの溶剤をサポートプレート２の外側から接着剤層１に供給する手段としては、溶剤を満たした槽にサポートプレート２が接着した半導体ウェーハＷを浸漬してもよい、この場合超音波振動を加えれば更に効果的である。
以上の如くして接着剤層１を溶解せしめたならば、サポートプレート２を取り外す。実施例では、フレーム１２を回転させサポートプレート２上の余分な溶剤を除去した後、アーム１４の先端に取り付けたマグネット１５をサポートプレート２の周辺に近づけ磁力によって付着せしめ、次いで、アーム１４を斜め上方に引くことでサポートプレート２を周辺部から徐々に剥離する。
そして、サポートプレート２を取り外した後、ダイシング装置１３によって半導体ウェーハＷをチップサイズに切断する。切断後は、ダイシングテープ１１に紫外線を照射し、ダイシングテープ１１の粘着力を低下せしめて、切断したチップを個々に取り出す。
本発明に係る基板の貼付け方法をその一部に組み込んだ半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図 サポートプレートの斜視図 サポートプレートを半導体ウェーハに重ねた状態の断面図 貼付け機の概略図 サポートプレートの上からアルコールを供給している状態を示す図 （ａ）は溶剤供給手段が上昇している状態を示す図、（ｂ）は溶剤供給手段が下降している状態を示す図 従来の半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図
符号の説明
１…接着剤層、２…サポートプレート、３…貫通穴、４…平坦部、５…貼付け機、１０…グラインダー、１１…ダイシングテープ、１２…フレーム、１３…ダイシング装置、１４…アーム、１５…マグネット、５１…ボトムプレート、５２…トッププレート、５３…モータ、５４…焼結板、５５…排気管、Ｗ…半導体ウェーハ。

Claims (14)

  1. 半導体ウェーハ等の基板を薄板化する際に基板に貼り合せるサポートプレートであって、このサポートプレートは基板と同径か基板よりも大径で厚み方向に溶剤が透過する多数の貫通孔が形成されていることを特徴とする基板のサポートプレート。
  2. 請求項１に記載の基板のサポートプレートにおいて、このサポートプレートは基板よりも大径で、外縁領域で前記基板のエッジ部がかかる部分よりも外側部分は貫通孔が形成されない平坦部としたことを特徴とする基板のサポートプレート。
  3. 請求項１に記載の基板のサポートプレートにおいて、このサポートプレートは熱膨張係数が１．５×１０−６以下の低熱膨張材からなることを特徴とする基板のサポートプレート。
  4. 請求項１に記載の基板のサポートプレートにおいて、このサポートプレートはＮｉ−Ｆｅ合金からなることを特徴とする基板のサポートプレート。
  5. 請求項１に記載の基板のサポートプレートにおいて、このサポートプレートはガラスからなることを特徴とする基板のサポートプレート。
  6. 請求項１に記載の基板のサポートプレートにおいて、このサポートプレートはセラミックスからなることを特徴とする基板のサポートプレート。
  7. 請求項１に記載の基板のサポートプレートにおいて、前記貫通孔の直径は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、前記貫通孔のピッチは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする基板のサポートプレート。
  8. 請求項１乃至請求項７に記載のサポートプレートを基板から剥離する方法であって、サポートプレートと基板とを接着している接着剤を溶解せしめる溶剤をサポートプレートの外側から供給し、サポートプレートの貫通孔を介して前記溶剤を接着剤まで到達せしめ、硬化している接着剤を溶解せしめた後、サポートプレートを基板から剥離することを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
  9. 請求項１乃至請求項７に記載のサポートプレートを基板から剥離する方法であって、サポートプレートをダイシングテープを貼ったフレームに貼り付けた後に、サポートプレートと基板とを接着している接着剤を溶解せしめる溶剤をサポートプレートの外側から供給し、サポートプレートの貫通孔を介して前記溶剤を接着剤まで到達せしめ、硬化している接着剤を溶解せしめた後、サポートプレートを基板から剥離することを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
  10. 請求項８または請求項９に記載のサポートプレートの剥離方法において、前記サポートプレートの上にＯリングを介して溶剤供給プレートを重ね、サポートプレート、Ｏリング及び溶剤供給プレートで囲まれる空間に溶剤供給プレートを介して溶剤を供給することを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
  11. 請求項８または請求項９に記載のサポートプレートの剥離方法において、前記溶剤の供給は、スプレー、超音波ノズルまたは２流体ノズルを介して行うか、溶剤を満たした槽に浸漬することを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
  12. 請求項８または請求項９に記載のサポートプレートの剥離方法において、前記溶剤はアルコール、ケトン、アルコールとケトンとの混合溶液、或いはこれらを水で希釈した溶液の何れかとすることを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
  13. 請求項１２に記載のサポートプレートの剥離方法において、前記溶剤は２５℃〜５０℃のいずれかの温度に温調してから供給することを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
  14. 請求項８または請求項９に記載のサポートプレートの剥離方法において、前記溶剤を回転又は振動している状態のサポートプレートに供給するか、溶剤を供給した後サポートプレートを回転又は振動せしめることを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
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