JP2004134538A

JP2004134538A - ２部材の固定方法および保護プレート

Info

Publication number: JP2004134538A
Application number: JP2002296797A
Authority: JP
Inventors: Yozo Arikawa; 有川　洋三
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: JP4141788B2

Abstract

【課題】ワークやワークの表面を保護するための保護プレート等と他の部材とを一体にするのに好適な２部材の固定方法、および繰り返し使用が可能で、環境負荷を低減することができる保護プレートを提供すること。
【解決手段】第１の部材１と第２の部材２との間に液体３、例えば純水あるいは水を主成分とする液体を介在させ、この状態で液体３を気化させることにより第１の部材１と第２の部材２との間に発生する負圧作用により両者を互いに固定する。例えば、第１の部材１をシリコンウエハ、第２の部材２をシリコンウエハに形成されたデバイス面を保護するための保護プレートとする場合、固定手段が水であるので、初期費用およびランニングコストを低減できると共に、環境負荷を低減することができる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシリコンウエハ等の表面に形成されたデバイスを保護するための保護用部材をデバイス形成面に固定したり、シリコンウエハ等を加工テーブルに固定したりする際に使用される２部材の固定方法、およびシリコンウエハ等のデバイス形成面を保護するための保護プレートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカードやＩＣチップ等に使用されるデバイスウエハは、表面にデバイスが形成されたシリコンウエハの背面を研削等により加工して、板厚を数十μｍに加工されたものである。以下、素材のシリコンウエハ、表面にデバイスが形成された後のシリコンウエハおよび背面側が研削されたデバイスウエハをまとめてシリコンウエハという。
【０００３】
技術を開示した特許文献を特には参照しないが、例えば、背面を加工する際あるいはハンドリング時には、デバイス形成面が損傷を受けることを防止するために、特殊な接着剤を塗布した樹脂製の保護シートをデバイス形成面に貼りつけておき、所望の加工が終了した後、最終工程においてこの保護シートを除去することが通常行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
シリコンウエハは板厚が薄く、破損しやすい。このため、保護シートを能率良くシリコンウエハに貼り付けあるいは除去するためには専用装置を必要とし、これにより、初期費用が高価になる等の不都合があった。
【０００５】
また、上記保護シートの接着剤として、接着性および剥離性が良好でかつデバイスに悪影響を与えない特殊な材質のものが使用され、しかも、一度使用された保護シートは再使用することができない。このため、ランニングコストが高価になったり、保護シートの廃棄処理も必要になったりする等の不都合があった。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術における課題を解決し、ワークやワークの表面を保護するための保護プレート等と他の部材とを一体にするのに好適な２部材の固定方法、および繰り返し使用が可能で、環境負荷を低減することができる保護プレートを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するための本第一の発明は、対向させた２部材間に液体を充填することにより前記２部材間に液体層を形成した後、前記液体層の外気と接する外縁から前記液体を気化させ、前記２部材間に発生する負圧作用により前記２部材を互いに固定することを特徴とする２部材の固定方法にある。
【０００８】
この場合、前記液体を純水または水を主成分とする液体とすることができる。
【０００９】
また、本第二の発明は、上記２部材の固定方法を用いてワークと一体にするための保護プレートであって、
一方が前記ワークと対向する領域外縁近傍の領域内の表面に開口し、かつ他方が前記領域外の表面に開口する、前記領域外からの液体排出用の孔を設けたことを特徴とする保護プレートにある。
【００１０】
更に、本第三の発明は、上記２部材の固定方法を用いてワークと一体にされる保護プレートであって、
前記ワークと対向する領域外縁近傍の領域内の表面に、前記領域外の液体が前記領域内に進入することを阻止するためのシール部材を配置したことを特徴とする保護プレートにある。
【００１１】
この場合、前記シール部材を、前記液体層への前記領域外からの液体の進入を阻止しかつ該液体層からの液体の蒸発を妨げない性質を有する材料によって構成することができる。
【００１２】
〔作用〕
本第一の発明にあっては、２部材間に形成された液体層の側面から液体を気化させると、表面張力による負圧作用により、液体層を挟む２部材が密着状態になって互いに固定される。
【００１３】
本第二および第三の発明にあっては、保護プレートに設けられた液体排出用の孔やシール部材は、例えば加工液が使用される環境下において、加工液が液体層に進入することを防止して、２部材の固定状態を維持する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、薄板（例えばシリコンウエハ）と、この薄板の表面を保護するための保護プレートとを純水を用いて一体にする場合について説明する。図１は本発明における２物体間の保持力（固定力）の時間的変化を示す図、図２は薄板と保護プレートの位置関係を示す側面図、図３は液体の充填手順説明図、図４および図５は図２の要部拡大断面図である。
【００１５】
以下、図１に示す時間経過に従って順に説明する。
【００１６】
（１）時刻Ｔ０
図２に示すように、薄板１と保護プレート２とを対向させ、両者の間に純水３を充填する。純水３の充填方法としては、例えば、純水３を満たした容器中で薄板１と保護プレート２とを重ね合わせ、容器中から両者を重ね合わせた状態で取り出してもよいし、保護プレート２の表面に純水３を載置しておき、純水３の上に薄板１を乗せてもよい。いずれの場合も、図３に示すように、薄板１と保護プレート２を外部から軽く加圧して薄板１と保護プレート２間から純水３を流出させるとよい。この際、流出した純水３を除去するとさらによい。なお、薄板１と保護プレート２との間に空気層が存在しないようにする。
【００１７】
この時点における薄板１と保護プレート２との関係は、図４に示すように、純水３を挟み、薄板１と保護プレート２が全く接触していない場合と、図５に示すように、純水３を挟み、薄板１と保護プレート２が一部接触している場合とがある。以下、薄板１と保護プレート２との間に挟まれた（充填された）純水３を、純水層３という。
【００１８】
周知のように、図４に示す場合であっても、保護プレート２を固定した状態で薄板１を厚さ方向（図２の上方）に持ち上げようとすると、両者間に発生する大きな抗力（保持力）により、両者を引き離すことは困難である。しかし、薄板１に水平方向の力を加えると、両者間には保持力がほとんど発生せず、薄板１を容易に移動させることができる。薄板１を研削加工する場合、薄板１には水平方向の研削力が加わる。したがって、この状態では薄板１を研削加工することができない。
【００１９】
（２）時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで　図２の状態で、純水３を自然乾燥させる。薄板１と保護プレート２との間に充填された純水層３は、外気と接触する最外端部から蒸発拡散することにより体積が減少する。この時、表面張力により、純水層３は薄板１と保護プレート２との相接面全面の広がりを維持するため、純水層３は体積が減少しても面積的には縮小せず、厚さが徐々に減少する。
【００２０】
そして、時刻Ｔ１になると、空気中で薄板１を保護プレート２に載置した時の両者間の空気層を純水層に置き換えた状態になる。
【００２１】
時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までに要する時間は、時刻Ｔ１における純水層３の厚さにより数時間から数分のばらつきが発生するが、薄板１が外径２００ｍｍのシリコンウエハ、保護プレート２の材質が合成樹脂の場合、図３で説明した方法を採用し、一般的な空調管理条件下（温度が２０度Ｃ前後、湿度が５０％前後）に放置した場合、数十分程度である。
【００２２】
なお、この状態では、薄板１が保護プレート２に載っているだけであるので、薄板１を研削加工することができない。
【００２３】
（３）時刻Ｔ１から時刻Ｔ３まで　さらに自然乾燥を継続すると、純水層３の体積はさらに減少するが、表面張力により、純水層３は面積的な広がりを維持しようとする。この結果、負圧作用が徐々に増加し、薄板１と保護プレート２との間には、垂直上方だけでなく、水平方向の力に対しても大きな保持力が発生し、この保持力は時刻Ｔ３で最大になる。この時、時刻Ｔ２において、保持力がシリコンウエハの背面側を研削加工する際にシリコンウエハに加わる研削力Ｆに等しくなるので、時刻Ｔ２以降は薄板１を研削加工することができる。
【００２４】
時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間は、例えば、薄板１が外径２００ｍｍのシリコンウエハ、保護プレート２の材質が合成樹脂である場合、数十分程度である。
【００２５】
（４）時刻Ｔ３から時刻Ｔ５まで
さらに自然乾燥を続けると、純水層３の外縁部が中央方向に徐々に後退して、純水層３の面積的な広がりが小さくなる。これに伴って負圧作用も減少する結果、両者間の保持力は小さくなり、純水層３がほとんどなくなる時刻Ｔ５において両者は分離（剥離）した状態になる。なお、保持力が研削力Ｆに等しくなる時刻Ｔ４までは、薄板１を研削加工することができる。
【００２６】
時刻Ｔ１から時刻Ｔ５までの時間は、薄板１が外径２００ｍｍのシリコンウエハ、保護プレート２の材質が合成樹脂である場合、数日程度である。
【００２７】
なお、時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までの間、純水層３の外縁部に純水３を供給することにより純水層３の縮小を防止すると、比較的容易に両者を一体の状態に維持することができる。
【００２８】
次に、加工終了時あるいは何らかの理由により負圧作用による保持力が働いている薄板１と保護プレート２とを分離（剥離）する必要がある場合に、両者を分離する方法について説明する。
【００２９】
（ａ）第１の分離方法
上記したように、外部から純水層３に純水を供給すると、供給された純水３が純水層３に進入する結果、負圧作用が小さくなり、これに伴って両者間に加わる保持力も小さくなる。したがって、外部から純水層３に純水を供給して負圧作用を減少させた後、両者を水平方向に相対的に移動させることにより、両者を分離することができる。
【００３０】
また、一体状態にある薄板１と保護プレート２とを純水３の中に浸漬させた状態で放置しても、上記の場合と同様に、十数分間で両者を分離することができる。
【００３１】
（ｂ）第２の分離方法
図６は薄板と保護プレートの第２の分離方法の説明図である。
【００３２】
薄板１と保護プレート２とは、純水３の表面張力を利用して一体になっているだけであり、接着剤による固定ではない。したがって、同図に示すように、純水層３の端部を僅かに引き離して薄板１と純水層３との間に空気層を設けると、数秒間で両者を分離させることができる。
【００３３】
次に、本発明を適用するのに好適な保護プレートについて説明する。
【００３４】
図７は薄板１（シリコンウエハ）の研削加工状態を示す側面図であり、図８は本発明を適用するのに好適な保護プレートの平面図である。
【００３５】
図７において、薄板１と保護プレート２とは純水層３を介し、上記の固定方法により一体に固定されている。保護プレート２の薄板１の外縁から僅か内側には、一方が薄板（ワーク）１と対向する領域外縁近傍の領域内の表面に開口しかつ他方が前記領域外の表面に開口する、前記領域外からの液体排出用の排出孔２ａ、即ち保護プレート２の表面と背面とを接続（連通）する排水孔（排水路）２ａが、図８に示すように、円周方向に複数形成されている。
【００３６】
研削盤の真空チャック５は多孔質の材料で形成され、外周を通気性のない保持具６により外気から遮断されている。真空チャック５の下側に形成された空間７は、図示を省略する真空源に接続されている。そして、薄板１は保護プレート２を介して真空チャック５に吸引されて固定されている。
【００３７】
加工時、加工液（研削液）が薄板１の外周に供給される結果、加工液が純水層３の内部に進入しようとする。しかし、内部に進入しようとする加工液は排水路２ａを介して外部に排出されて内部に進入することがない。したがって、両者間に働く固定力はほとんど減少せず、両者を相互に固定した状態に維持することができる。
【００３８】
ここで、排水路２ａは、外部から浸入する加工液を排出する作用だけでなく、薄板１と保護プレート２との間に充填された純水層３も吸収するので、例えば加工前に真空チャック５を動作させると、外径が２００ｍｍのシリコンウエハ，保護プレート２の材質が合成樹脂である場合、図１における時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間を数分に短縮することができる。
【００３９】
なお、排水路２ａを加工することに代えて、排水路２ａを形成した部分を多孔質の構造体で形成してもよい。
【００４０】
ここで、保護プレート２に孔を設けない状態で直径２００ｍｍのシリコンウエハを研削する場合、加工に伴って加工液が純水層３に入り込む。このため、負圧作用に伴う固定力が徐々に低下し、数分でシリコンウエハが保護プレート２から分離する。したがって、孔を設けない保護プレート２を採用する場合には、加工時間を数分以内にする必要がある。
【００４１】
図９は、本発明を適用するのに好適な他の保護プレートの断面図である。
【００４２】
同図において、薄板（ワーク）１と対向する領域外縁近傍の領域内の表面に、即ち薄板１（または純水層３）の外縁部から僅か内側に接触するように、純水層３の蒸発拡散を防止すると同時に、加工液が純水層３に進入することを防止するシール部材２ｂが配置されている。
【００４３】
なお、このシール部材２ｂは、例えば通気性のないゴム質系材料をリング状に成形したものでも良いし、加工液が純水層３に進入することは阻止するが、純水層３の純水が蒸発することは妨げない通気性に方向性のある材質を採用してもよい。後者の方向性のある材料を採用する場合、時刻Ｔ０における純水層３の厚さのばらつき許容度を大きくできるので、当初の純水層３の管理が容易になるという利点がある。
【００４４】
なお、薄板１と保護プレート２とを一体にさせた後、薄板１と保護プレート２の境界に通気性のない粘性シール剤を塗布するようにしてもよい。
【００４５】
また、上記では液体として純水を用いる場合について説明したが、純水に限らず水を主成分とする液体等、気化する性質を備える液体であればよい。
【００４６】
また、本発明を適用する場合、液体に接する面の表面粗さを、５０Ｒｍａｘ以下（好ましくは２５Ｒｍａｘ以下）とすればよい。
【００４７】
さらに、この実施形態では、薄板１と保護プレート２とを互いに固定する場合について説明したが、本発明を用いて、薄板１を加工テーブルに直接固定することもできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対向させた２部材間に液体を充填することにより２部材間に液体層を形成した後、液体層の外縁から液体を気化させ、２部材間に発生する負圧作用により２部材を互いに固定するので、ワークやワークの表面を保護するための保護プレート等と他の部材とを容易に一体化することができる。また、例えば液体として水を採用すると、設備費が安価になる。また、例えば、シリコンウエハのデバイス形成面を保護する保護プレートとして採用すると、特殊な接着剤が不要であり、しかも再利用することができるので、ランニングコストを低減することができるだけでなく、環境負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における２物体間の保持力（固定力）の時間的変化を示す図である。
【図２】薄板と保護プレートの位置関係を示す側面図である。
【図３】本発明における液体の充填手順説明図である。
【図４】図２の要部拡大断面図である。
【図５】図２の要部拡大断面図である。
【図６】薄板と保護プレートの第２の分離方法の説明図である。
【図７】薄板（シリコンウエハ）の研削加工状態を示す側面図である。
【図８】本発明を適用するのに好適な保護プレートの平面図である。
【図９】本発明を適用するのに好適な他の保護プレートの断面図である。
【符号の説明】
１　第１の部材（薄板）
２　第２の部材（保護プレート）
３　液体（純水、純水層）

Claims

対向させた２部材間に液体を充填することにより前記２部材間に液体層を形成した後、前記液体層の外気と接する外縁から前記液体を気化させ、前記２部材間に発生する負圧作用により前記２部材を互いに固定することを特徴とする２部材の固定方法。
前記液体が純水または水を主成分とする液体であることを特徴とする請求項１に記載の２部材の固定方法。
請求項１に記載の２部材の固定方法を用いてワークと一体にされる保護プレートであって、
一方が前記ワークと対向する領域外縁近傍の領域内の表面に開口し、かつ他方が前記領域外の表面に開口する、前記領域外からの液体排出用の孔を設けたことを特徴とする保護プレート。
請求項１に記載の２部材の固定方法を用いてワークと一体にされる保護プレートであって、
前記ワークと対向する領域外縁近傍の領域内の表面に、前記領域外の液体が前記領域内に進入することを阻止するためのシール部材を配置したことを特徴とする保護プレート。
前記シール部材が、前記液体層への前記領域外からの液体の進入を阻止しかつ該液体層からの液体の蒸発を妨げない性質を有することを特徴とする請求項４に記載の保護プレート。