JP2004512970A - 平坦な工作物をマウントするための方法 - Google Patents

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Abstract

平坦な工作物をマウントするための方法であって、接着剤によって平坦な工作物とキャリヤプレートとの間に、温度に依存して接着しかつ温度に依存して脆化する結合を形成する形式の方法において、キャリヤプレートと平坦な工作物との互いに結合したい表面が、キャリヤプレートへの工作物の載着後に、それぞれ部分的にしか接着剤で被覆されていないようにすることを特徴とする、平坦な工作物をマウントするための方法。

Description

【０００１】
本発明は、平坦な工作物をマウントする、つまり貼り付けるための方法および特に半導体板とキャリヤプレート（マウント板）との間の接着結合を形成するための方法であって、接着剤（Ｋｉｔｔ）を用いて半導体板とキャリヤプレートとの間に、温度に依存して接着しかつ温度に依存して脆化する結合、すなわち温度依存性の接着特性と、温度依存性の脆化特性とを有する結合を形成する形式の方法に関する。本発明の対象は特に、片面ポリシングを準備するために半導体板をキャリヤプレートに固定する方法である。
【０００２】
ポリシング（研磨）は一般に、半導体板の面に残っている凹凸を除去するための最後の作業ステップである。このような凹凸は、先行する作業ステップ、たとえば半導体板の形状付与のために役立つラッピング加工または研削加工からのものである。所望の最終製品は、電子構成素子を製造するために適した、できるだけ平坦でかつ平行な面を備えた半導体板である。たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７５６６１４号明細書に記載されているように、半導体板（ウェーハ）を加工できるようにするために半導体板（ウェーハ）をキャリヤプレートに位置固定することが既に知られている。第１には、半導体板をガイド（リング）内に保持することができる。この場合、載着部（たいては発泡ポリウレタン布またはシート）は種々様々な方法バリエーションによってプリフォームを得る。第２の手段は、半導体板を真空によって基準面に吸い付けることにある。この場合、しばしば、シールが不完全となり、ひいては半導体板がずれ滑ったり、研磨剤が半導体板の裏面に回り込んでこの裏面をエッチングしてしまう危険が生じる。このようなウェーハ保持形式は有利には個別ウェーハプロセスにおいて使用される。この方法の欠点は、載着部が基準平面としてあまり正確に規定されていないことである。
【０００３】
ウェーハ固定のための第２の形では、接着剤が使用される。この接着剤は高い機械的な形状安定性を有する金属またはセラミックのキャリヤ上に半導体板を固定する。この平面は同時に、研磨したい板ジオメトリのための基準平面をも成している。この場合には、２つの変化形が使用される。
【０００４】
Ａ）　たいていは溶解された形での接着剤のスピンコーティング（Ａｕｆｓｐｉｎｎｅｎ）によって半導体板に接着剤が塗布される場合に、接着剤の表面は最後に接着剤の乾燥および溶融液状の領域への加熱の後に基準面であるキャリヤプレートの表面に圧着される。ウェーハ裏面の凹凸はこの場合、多かれ少なかれ接着剤内に完全に隠蔽される。この方法の欠点は接着剤溶液のレオロジ特性である。第１には、スピン過程に基づいたセンタアーティファクト（Ｚｅｎｔｒｕｍａｒｔｅｆａｋｔ；欠陥）を回避することができない。第２には、ウェーハ縁部に必ず縁隆起部が形成されてしまい、この縁隆起部はキャリヤへのウェーハのプレスによっても完全に除去され得ない。このような問題ゾーンはジオメトリ的にはしばしば１／１０μｍの範囲で検出され得る。
【０００５】
Ｂ）　接着剤溶液のスピンコーティングによってキャリヤプレートに接着剤が塗布される場合には、基本的に同じ問題ゾーンが発生し得るが、しかしキャリヤプレートは一般に中心部または臨界的な縁範囲ではウェーハによって覆われないので、これらの欠陥はウェーハには転移されない。この方法の欠点は、前プロセスからまだウェーハ裏面に残っているナノメータ領域の凹凸が接着剤内に完全に圧入され得ず、引き続き行われるポリシングによってウェーハ前面へ転写されてしまうことである。同じことは、接着剤の乾燥時および接着剤の付着ゾーンの領域への加熱時に発生する凹凸にも云える。ミリメートル領域の短波状のピッチと、最大５０ｎｍの領域の高さ差とを有する、「ナノトポロジ（Ｎａｎｏｔｏｐｏｌｏｇｉｅ）」と呼ばれるこのような「うねり（Ｗａｖｉｎｅｓｓ）」は、ウェーハ前面に転写されて、引き続き行われる構成素子製作プロセスにおいて不都合に作用する。
【０００６】
本発明の課題は、片側研磨された半導体板のナノトポロジを改善し、かつ特に半導体板の中央部における局所的な隆起部（センタマーク欠陥）を回避することである。
【０００７】
本発明の対象は、平坦な工作物をマウントする（貼り付ける）ための方法であって、接着剤によって平坦な工作物とキャリヤプレートとの間に、温度に依存して粘着しかつ温度に依存して脆化する結合を形成する形式の方法において、キャリヤプレートと平坦な工作物との互いに結合したい表面が、キャリヤプレートへの工作物の載着後に、それぞれ部分的にしか接着剤で被覆されていないようにすることを特徴とする、平坦な工作物をマウントするための方法である。
【０００８】
本発明によれば、半導体板とキャリヤプレートとの間に全面にわたって繋がった接着剤層を形成しようとするものではない。それどころか、半導体板とキャリヤプレートとの間に接着剤不含の接着剤フリーゾーンを設けることもできる。このような方法は種々の有利な作用を有している。第１に、半導体板がキャリヤプレートへ圧着される際に、圧縮された接着剤は接着剤不含の間隙へ逃出することができる。同じことは、もはや接着剤内には封入され得なくなった空気にも云える。半導体板の圧着時に生じる恐れのある圧力差が補償される。粒子による妨害は極めて希であり、センタマーク欠陥はもはやほとんど出現しなくなる。一般に、スピンテクノロジのシステマティックな欠陥（たとえばピクチャフレーミング）も回避される。
【０００９】
本発明による方法で使用される平坦な工作物の例は、半導体板ならびに高い表面平坦度で研磨されるべき工作物、たとえば光学システム用の工作物である。この場合、半導体板が有利であり、シリコンウェーハが特に有利である。
【００１０】
本発明による方法では、接着剤として、温度に依存もしくは関連して接着作用を示す全ての物質混合物を使用することができる。このような接着剤の例は、ピロリドンを主体としたコポリマならびにたとえばこれまでも半導体板をキャリヤプレートにマウントするための方法において使用されているようなロジン系樹脂を主体とした物質混合物である。
【００１１】
本発明による方法で使用される接着剤は、アミンで鹸化されたロジン系樹脂を含有する物質混合物であると有利である。この場合、アミンにおける基のうちの少なくとも１つの基が脂肪族アルコールの基であり、アミンの沸点は、場合によっては充填剤との混合物の形で、１０００ミリバールの圧力で１５０℃よりも高い。
【００１２】
本発明による方法で使用されるロジン系樹脂を含有する接着剤の例は、市販の任意のロジン系樹脂、たとえば商品名「Ｍ−１ＸＸ」でアリゾナケミカル社（Ａｒｉｚｏｎａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ，ＵＳＡ）により販売されているロジン系樹脂である。この場合、「ＸＸ」は連続製品番号である。ロジン系樹脂は有利には真空蒸留により粗製タル油（「ｃｒｕｄｅ　ｔａｌｌ　ｏｉｌ」）から取得されて、化学的に改質されかつエステル化される。ロジン系樹脂が、マレイン酸、無水マレイン酸およびフタル酸から成るグループから選び出された化合物との反応によって化学的に改質されることが有利である。改質された樹脂は引き続き、有利にはグリセリンおよびペンタエリトリットから成るグループから選び出されたアルコールでエステル化される。化学的に改質されかつエステル化されたロジン系樹脂は、５０〜２５０の酸価（樹脂１ｇ当たりのＫＯＨのｍｇ）、６０〜１８０℃の軟化点および１２００〜４０００の分子量Ｍｗ（重量平均）を有していると有利である。
【００１３】
化学的に改質されかつエステル化されたロジン系樹脂を鹸化することのできるアミンは、トリエタノールアミンの水溶液、トリイソプロパノールアミンの水溶液、ジイソプロパノールアミンの水溶液またはジエタノールアミンの水溶液であると有利である。この場合、樹脂石鹸は水相で溶解する。
【００１４】
本発明による方法で使用される接着剤を製造するために使用される溶剤、たとえば水もしくは有機溶剤の量は、塗布プロセスのための所望の粘度に関連している。
【００１５】
本発明による方法で使用される接着剤を製造するために使用することのできる充填剤の例は、カーボンブラック、顔料、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ルチル、アナターゼ（鋭錐石）、ＳｉＯ２ゾル、高分散性ケイ酸、有機ポリマ、たとえば特に粉末の形のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドまたはポリウレタン、チキソトロピポリマ、誘導された炭水化物、セルロースおよびセルロースエーテルである。本発明による物質混合物を製造するためにどのような種類の充填剤を使用するのかは、とりわけ所望の親水性度もしくは接着層の機械的な硬度に関連している。
【００１６】
本発明による方法で使用される接着剤は、以下の組成を有する無水および含水の物質混合であると有利である：
化学的に改質されかつエステル化された、アミンを用いて完全に鹸化された形のロジン系樹脂１０〜１００重量％、
無機充填剤０〜１０重量％、
助剤、たとえば界面活性剤、アルコール性の溶解助剤ならびに染料０〜２重量％および
量値の総和が１００重量％になるように不足分を補う量の水。
【００１７】
本発明による物質混合物において界面活性剤が、特に所望の付着ゾーン領域への適合のために使用される場合（このことは有利であるとは云えない）、界面活性剤が非イオン界面活性剤、特に可塑剤として作用し得るノニルフェノールポリエーテルであると有利である。
【００１８】
本発明による物質混合物においてアルコール性の溶解助剤が、特に溶解過程を促進するために使用される場合（このことは有利であるとは云えない）、アルコール性の溶解助剤がイソプロパノールであると有利である。
【００１９】
本発明による物質混合物において染料が、特に層厚さを視覚によりコントロールするために使用される場合、染料がクリスタルバイオレット、蛍光染料、たとえばローダミンＢおよびエオシンおよび強力な着色性を有する水溶性染料、たとえばマラカイトグリーンであると有利である。
【００２０】
本発明による物質混合物は；
化学的に改質されかつエステル化された、トリエタノールアミンを用いて完全に鹸化された形のロジン系樹脂２５〜１００重量％、
無機充填剤０〜１０重量％、
助剤、たとえば界面活性剤、アルコール性の溶解助剤ならびに染料０〜２重量％および
量値の総和が１００重量％になるように不足分を補う量の水
から成っていると特に有利である。
【００２１】
本発明による方法では、接着剤をキャリヤプレートの表面に塗布するか、または平坦な工作物、つまり有利には半導体板の表面に塗布することができる。また、接着剤をキャリヤプレートの表面にも、半導体板の表面にも塗布することもできる。しかしこのことは、既に方法経済的な視点から有利であるとは云えない。本発明による方法で使用されるキャリヤプレートの大きさおよびジオメトリ（幾何学的形状）は、固定したい半導体板の大きさおよびジオメトリに相当していてよい。しかし、使用されるキャリヤプレートが、固定したい半導体板よりも大きく形成されていてもよい。これにより、１つのキャリヤプレートに複数の半導体板を同時に固定することができるので有利である。
【００２２】
本発明の枠内で「大きなキャリヤプレート」とは、複数の半導体板を同時に固定することのできるようなキャリヤプレート、特に有利には半導体板の直径の２〜４倍の大きさの直径を有するキャリヤプレートを意味する。
【００２３】
大きなキャリヤプレートが使用されると、表面全体を接着剤で被覆するか、またはあとから半導体板が載着される範囲だけを接着剤で被覆することができる。後者の場合、つまりあとから半導体板が載着される範囲だけを接着剤で被覆する場合には、少量の接着剤が使用されるだけで済み、かつ使用される工具も小さくで済み、ひいては容易に加工され得るという利点がある。しかし、使用条件に応じて、たとえば個別事例においてクリーンルームに一層適した作業を引き出すことができる場合には、キャリヤプレート全体を接着剤で被覆することも有利になり得る。
【００２４】
本発明による方法では、大きなキャリヤプレートを接着剤で被覆する場合に、１回の被覆で複数個の半導体板を固定することができるという利点が得られる。個々の半導体板を接着剤で被覆する場合には、使用される助剤のジメンションをより小さく設定することができるという利点が得られる。このことは、器械にかかる手間を減少させる。したがって、本発明による方法では、キャリヤプレートと半導体板との互いに結合したい表面がキャリヤプレートへの半導体板の載着後にそれぞれ部分的にしか接着剤で被覆されていないという条件で、接着剤が有利には半導体板に被着される。
【００２５】
本発明の枠内で「結合したい表面」とは、半導体板に関しては半導体板がキャリヤプレートに載着している側の面を意味し、キャリヤプレートに関してはキャリヤプレートに載着された半導体板によって覆われている表面部分を意味する。
【００２６】
本発明による方法では、結合したい表面の最大７５％が接着剤で被覆されていると有利である。下限値は任意であるが、しかし一般には位置固定時の安定性基準から判断して設定される。半導体板がポリシング時にキャリヤプレートから剥離しないようにするために十分な量の接着剤が存在していなければならない。本発明による方法では、結合したい表面の１０〜５０％が接着剤で被覆されていると有利である。
【００２７】
以下に、本発明による方法の可能となる実施例を説明する。特に有利な実施例については、さらに図面を用いて詳しく説明する。図１には、接着剤点の有利な分布が示されており、図２には有利な方法変化形ｄ）によるスクリーン印刷の原理が示されており、図３にはこの方法変化形を実施するために適したスクリーンの顕微鏡撮影像が示されており、図４および図５には、２つの半導体板の表面のナノトポロジ検査の結果が比較のために示されており、この場合、図４に示した半導体板だけが本発明により研磨されたものである。
【００２８】
方法変化形ａ）：
本発明による方法変化形ａ）では、使用したい接着剤が、流し込み可能なコンシステンシを有するようになるまで加熱される。流し込み可能なコンシステンシとは有利には１０００〜１０００００ｍｍ２／ｓの粘度に相当し、特に有利には１００００〜１０００００ｍｍ２／ｓの粘度に相当する。接着剤がこの範囲の粘度を有するようになる温度は、粘度が一般に温度と共に著しく変化するようになる付着ゾーンよりも上であると有利である。「付着ゾーン」とは、接着剤が最も有効に接着作用を発揮する温度領域を意味する。本発明による方法で使用される最大温度は１１０℃を超過しないことが望ましい。なぜならば、長時間が経過すると第１の分解生成物が生成し、この分解生成物が付着特性に対して不都合な影響を与える恐れがあるからである。本発明による方法変化形ａ）では、次いで、加熱された接着剤が、たとえば建設用化学（Ｂａｕｃｈｅｍｉｅ）で知られているような汎用の歯付ドクタ（Ｚａｈｎｒａｋｅｌ）を用いて、被覆したい表面に塗布される。接着剤のその都度選択された粘度によって、接着剤の膜厚さを、有利には１〜５０μｍの範囲で特に簡単に調節することができる。ドクタ塗布もしくはナイフ塗布時には、横方向におけるドクタもしくはドクタのガイドのジオメトリ的な完全性に特に配慮しなければならない。ドクタの下でキャリヤプレートを回転させることが本発明による方法変化形ａ）における比較的簡単な手段であることが判った。この場合、キャリヤプレートの縁範囲は中心部よりも均一に塗布されている。中心部は大きなキャリヤプレートの場合にはポリシングのためにはたいてい重要にならない。なぜならば、一般に中心部には半導体板が装備されないからである。上記方法変化形では、接着剤が、接着剤不含の範囲によって分離された、互いに平行に位置する複数のストライプから成る被膜を形成する。
【００２９】
方法変化形ｂ）：
本発明による方法変化形ｂ）では、接着剤が外部で２つの分離紙もしくは付着防止紙の間で圧延され、この場合、方法変化形ａ）で説明したように、熱エネルギを用いて接着剤は塑性コンシステンシに調節される。このことは有利には５００００〜２０００００ｍｍ２／ｓの粘度に相当し、特に有利には７００００〜１５００００ｍｍ２／ｓの粘度に相当する。接着剤は、有利には５〜５０μｍの厚さのシートの形に加工される。こうして得られたシートは、両分離紙のうちの一方の分離紙を除去した後に、溝付けされたローラによって基板（半導体板またはキャリヤプレート）へローラ塗布され、第２の分離紙が引き剥がされる。
【００３０】
本発明による方法変化形ｂ）では、達成された接着剤シート厚さ公差が長波状に有利には＜＜１μｍである。このような厚さ変動は、ローラのジオメトリと、ローラ対によるキャリヤプレートの搬送とが原因で生ぜしめられた長波状のうねりに基づき、ウェーハの全体的なジオメトリを妨げるものではない。数ｍｍのうねりと、１０〜５０ｎｍの高さとを有するナノトポロジ効果は出現しない。
【００３１】
方法変化形ｃ）：
本発明による方法変化形ｃ）では、有利には０．５〜５μｍ、特に有利には０．５〜４μｍの粒子スペクトルを有する粉末の形の接着剤が使用される。使用可能な接着剤の例は、薄い接着剤層のためには０．５〜１．０μｍの粒子スペクトルを有する接着剤であり、厚い接着剤層のためには２．０〜５μｍの粒子スペクトルを有する接着剤である。本発明により使用される接着剤粉末は公知の方法、たとえば微細粉砕＋分級によるか、またはスプレディスク（Ｓｐｒｕｅｈｔｅｌｌｅｒ）ならびに接着剤溶液の沈殿により得ることができる。後者の場合には、有利には接着剤の水溶液が使用されて、強い鉱酸、たとえばＨＣｌまたはＨ２ＳＯ４を用いて沈殿される。キャリヤプレート、またはより簡単には半導体板は、本発明による方法変化形ｃ）では＞＞１０ｋＶにまで静電気的に帯電される。接着剤粉末は流動床内で逆に帯電されて、スプレガンによって推進ガス中で１：１０００〜１：１００００に希釈された形で、被覆したい表面にわたって吹き付けられ、これによって被覆したい表面の一部が接着剤で占められる。基板からの粒子の強力な引付けと、粒子同士の強力な反発とに基づき、高い希釈度により助成されて単分散性の粒子が得られる。本発明による方法変化形ｃ）では温度を増大させることによって、接着剤が付着ゾーンにもたらされて、予熱された未被覆のキャリヤプレートもしくは半導体板へ圧着される。キャリヤプレートを被覆することの利点は比較的少ない手間である。なぜならば、１回の被覆によって複数個のウェーハがマウントされるからである。それに対して、個々の半導体板を被覆することは、器械が著しく小さく構成されて、付加的な粒子汚染に対して良好に防護され得るという利点を有している。このことは極めて重要である。なぜならば、より大きな粒子の埋込みは否応なしに「えくぼ」（ディンプル）を招いてしまい、このような「えくぼ」はウェーハを使用不能にしてしまうからである。
【００３２】
本発明による特に有利な方法変化形ｄ）およびｅ）は印刷技術に関するものであり、印刷技術を用いて接着剤が塗布される。このような技術に共通して云えることは、有利には半導体板または場合によってはキャリヤプレートの選び出された所定の個所に接着剤を塗布することができることである。印刷された接着剤パターンは平面図で見て有利には点状のアイランドの外観を有している。これらのアイランドは規定の直径、規定の密度（ただし場合によっては局所的に異なっていてよい）および選択された規定の高さを有している。点密度は有利には１０〜１００点／ｃｍ、特に有利には１０〜４０点／ｃｍである。点直径は有利には５０〜５００μｍの範囲、特に有利には５０〜４００μｍの範囲にある。点高さは有利には１〜２０μｍ、特に有利には２〜５μｍである。接着剤点の直径、高さおよび形状は、特に接着剤の粘度および流動特性ならびに使用される印刷技術により調節可能である。点間隔は点密度、点高さおよび点直径に関連した規定に相応して選択される。接着剤点は印刷を施された面にわたって均一に分配されていてよい。本発明の有利な実施態様では、接着剤点の直径が半導体板の縁範囲において、半導体板の中心範囲におけるよりも大きく形成されているか、または等しい直径を有する接着剤点の場合に接着剤点の密度が半導体板の縁範囲において、半導体板の中心範囲におけるよりも高く形成されている。さらに、半導体板の縁範囲において接着剤点が、閉じられた接着剤膜を形成していてもよい。このことは特に水溶性の接着剤の場合に有利になる。なぜならば、上記手段により、侵入する湿分、たとえば侵入する研磨剤による接着剤点の溶食またはウオッシュアウト（Ｕｎｔｅｒｓｐｕｅｌｅｎ）が阻止されるからである。図１には、均一に分配された複数の接着剤点１の範囲と、複数の接着剤点が溶融して繋がり合った１つの接着剤膜２を形成している縁範囲とが示されている。
【００３３】
本発明の特別な実施態様では、接着剤点による半導体板の局所的な助成を、半導体板がポリシングによって意図的に凸面状または凹面状の形状を得るように設定することができる。このことは特に、ポリシングの後に引き続き、著しい材料除去なしのヘイズフリーポリシング（鏡面研磨）が行われるか、または半導体板の形状を変える別の片面処理または片面被覆が行われ、かつこの形状変化により、一連のプロセス鎖の終了時に半導体板が理想的に平坦であるとみなされ得るようになる場合に有利である。
【００３４】
本発明の別の特別な実施態様では、研磨したい半導体板の形状が検査され、そして半導体板の研磨したい側の面における、後続のポリシング時に有利に除去されるべき個所が決定される。次いで、接着剤が有利にはまたは前記個所に対して増幅された程度で、半導体板の、キャリヤプレートと結合される側の面に塗布される。この手段を用いても、できるだけ平坦に研磨された面を備えた半導体板を得るという目的が達成される。
【００３５】
方法変化形ｄ）：
本発明による方法変化形ｄ）では、接着剤が粘液状のコンパウンドとしてスクリーン印刷技術で、構造化された印刷スクリーンによってスキージ塗布され、このときに有利には半導体板に印刷される。接着剤は、それぞれ２５℃に関して有利には５〜１０００００ｍｍ２／ｓの範囲の粘度、特に有利には５０〜１００００ｍｍ２／ｓの範囲の粘度を有している。この場合、スクリーンの寸法、版（スクリーン基体）の寸法および接着剤コンパウンドの流動特性とが互いに適合していなければならない。印刷結果に影響を与える別の量はスクリーン材料、スクリーン材料の反跳特性（Ａｂｓｐｒｕｎｇｖｅｒｈａｌｔｅｎ）、目開きもしくはメッシュ幅および糸強度である。スクリーンのためには、プラスチック、たとえばポリエステルから成る糸も、金属、たとえば鋼または黄銅から成る糸も使用され得る。スクリーンを選択する場合には、フォトレジストによって得られた非透過性の個所対接着剤に対して透過性の範囲の割合が、接着剤点を互いに明瞭に分離するために十分な大きさとなるように配慮しなければならない。他方において、半導体板のポリシング時に接着剤点のパターンが半導体板の研磨された面に転写されないようにするために、接着剤点は互いに十分に接近して位置していなければならない。
【００３６】
スクリーン印刷法の原理は図２に示されている。以下に記載の経過は特に適当であることが判った。パターン化されたスクリーン３は基板４の上に、有利には半導体板の、キャリヤプレートと結合したい側の面の上に配置される。スクリーン３は印刷過程の際に基板４に載着されるのではなく、接着剤の特性に関連して基板４から小さな距離を置いて保持される。スクリーン３が充填スキージによって接着剤で充填された後に、別のステップで、スクリーン３に存在する接着剤容量が印刷スキージ５によって基板４へ押し付けられる。このときに強力に延伸されたスクリーン織物はスキージのすぐ後で基板４から反跳して、接着剤点１の極めて均一な印像を形成する。これらの接着剤点１の間隔および配置形式は予め版に与えられている。図３には、適当なスクリーン３が示されている。円形の接着剤透過性の面６（透過点）と、接着剤非透過性の範囲７とを明瞭に識別することができる。基板からのスクリーンの間隔（「反跳」）は、使用される接着剤の粘度や版における透過点の大きさに関連して調節され得る。スクリーンが接着剤のスキージ塗布の際に点状にのみ半導体板の表面に接触することが有利である。接着剤コンパウンドの溶剤成分および接着剤点の高さにより、接着剤層の高さが調節され、この場合、収縮率は蒸発された溶剤の量に比例する。
【００３７】
実験により、溶剤、有利には水中に溶解された接着剤が、粘度を低減させるために高められた温度を使用する必要なしに、約５０〜約１００００ｍｍ２／ｓの粘度範囲で問題なく室温で使用され得ることが判った。このことは接着剤配合の全質量に対して約６５〜４０重量％の含水量に相当する。含水量が増大するにつれて、つまり相応して粘度が減少するにつれて、接着剤コンパウンドは収縮し、この場合、接着剤の粘度に応じて種々異なる最終形状が生ぜしめられる。より高い粘度を有する接着剤では、接着剤点がコラム形の構造を有しており、それに対して低い粘度を有する接着剤溶液はむしろ、半球−球欠に相当する接着剤点を生ぜしめる。特に薄い接着層が目標とされる場合には、低粘度の接着剤溶液が特に適している。一般に接着剤の流動特性にはスクリーン印刷による塗布の後に、接着剤配合物に付加的に界面活性剤、たとえばトリエタノールアミンを添加することによっても影響を与えることができる。これによって、たしかに付着ゾーンは一層減じられ、これによって低い温度での接着作用が高められるが、しかしこのことは半導体板の接着剤剥離時では僅かにしか作用しない。なぜならば、分離したい面が半導体板の面の一部にしか相当していないからである。
【００３８】
スキージ塗布時では接着剤の大きな表面が常に新たに形成されるので、接着剤コンパウンドの粘度は溶剤の蒸発と共に徐々に増大する。粘度が増大してゆくと、収縮度は減少してゆき、ひいては接着剤塗布量が増大してゆく。このことは十分に望ましいと云える。ただし、確実でかつ一定のプロセス案内のためには、接着剤の粘度ができるだけ狭い範囲内に保持されることが望ましい。なぜならば、これによって、接着剤がスクリーン上で乾燥し始めることも回避されるからである。このことは、スクリーンをフードによって周辺環境からシールドし、かつ形成された内室の上に、場合によっては付加的に湿らされた空気をそそぎかけることによって行われると有利である。水溶性の接着剤が使用される場合には、有利には６ｋｇ／ｍ３の一定の水蒸気圧が特に有利である。システムに、印刷過程により失われた量の接着剤を連続的に、蒸発された水または溶剤の量だけ希釈された接着剤によって供給することにより、一層容易に一定粘度を得ることができる。このような制御は連続的な運転の場合には極めて簡単である。なぜならば、消費される接着剤量が一定であって、秤量によって容易に決定され得るからである。
【００３９】
接着剤の粘度を一定に保持するための別の手段は、溶剤不含の接着剤を使用することにある。粘度は接着剤の温度調節によって調節される。このことは有利には金属製のスクリーンに直接に電流を通電することによって行われる。必要とされる温度は短時間、６０〜１１５℃の範囲あり、このことは１０００００〜３００００ｍｍ２／ｓの粘度に相当する。
【００４０】
スクリーンのクリーニングを規則的に実施することが推奨される。なぜならば、クリーンルーム条件下でもまだ存在する粒子がスクリーンの個々の細孔を塞いでしまい、これによって印像を損なってしまう恐れがあるからである。個々の接着剤点の欠落は、単位面積当たりの点の個数が高いことに基づき、研磨された半導体板におけるジオメトリ的またはナノトポロジ的な効果をまだ生ぜしめないが、しかし卓越した品質レベルを達成するためにはやはり回避されることが望ましい。それゆえに、スクリーンは規則的にクリーニングされることが有利である。クリーニング剤としては、特に接着剤を溶かす溶剤が適している。この場合、クリーニング工具として、回転するブラシが使用されると、クリーニングが促進される。しかし、クリーニング工具として、回転するノズル、たとえば家庭で汎用されている食器洗い機で使用されるようなノズルが使用されると、作業は著しく簡単になる。特に溶剤として水が使用される場合には、ポンプ循環法での接着剤の溶解や新しい水または別の溶剤を用いた自由すすぎを実施することにより、クリーニングを極めて簡単に行うことができる。引き続きスクリーンを乾燥させるためには、同じ回転ノズルシステムによるか、または好ましくは、ガスの比較的小さな粘度に適合されている別個のノズルシステムによって、たとえば空気または窒素が吹き付けられる。新しいスクリーンまたはクリーニングされたスクリーンのすり合わせ運転時では、最初の印刷の際に接着剤塗布量のばらつきが生じる恐れがある。このことを確実に回避するためには、有利にはまずダミーウェーハ、紙またはシートに、印像が所要の品質を有するようになるまで印刷が行われる。シートを使用することが特に有利であることが判っている。
【００４１】
上で説明したスクリーン印刷技術に対して択一的に、類似の方法、たとえば凸版印刷またはフレキソ印刷の特別な構成を使用することができる。この場合、意図的に調節された数および深さのセルを備えた貯えローラから、点版を保持したローラを介して、印刷を施したい基板へ接着剤が転移される。
【００４２】
本発明による方法変化形ｄ）では、半導体板に対する有利な印刷により次のような利点も提供される。すなわち、溶剤を蒸発させるための熱質量が、大きな支持プレートに対する印刷の場合よりも著しく小さくなる。ただし、半導体板の研磨したい側の面が本発明による被覆時に損傷されないように配慮することが望ましい。
【００４３】
方法変化形ｅ）：
本発明による方法変化形ｅ）では、接着剤が粘液性のコンパウンドとしてインキジェット印刷法で塗布される。接着剤の粘度はプリントヘッドのノズル間隔に関連しており、この場合、接着剤の粘度は、個々の接着剤点が互いに接触し合わないように、そしてウェーハの押付け圧下でもまだ十分な間隙を残して、封入された空気が逃出し得るように、もしくはウェーハの凹凸が接着剤の流れによって補償され得るように調節されている。
【００４４】
粘度の調節は溶剤、たとえば有機溶剤、たとえばイソプロパノールまたはトルオールまたは水を用いて行うことができる。この場合、水が有利である。ただし、引き続き行われる乾燥ステップで接着剤点が収縮し、ひいては接着剤点の寸法が、溶剤添加率のファクタだけ変化することを配慮しなければならない。接着剤点の形状はこの場合、僅かにしか変えられない。基本形状、たいていは先端の対称的な丸みは、十分に維持されている。
【００４５】
本発明による方法変化形ｅ）の別の実施態様は、プリンタヘッドにおける温度制御により目標値に調節される粘度を有する溶剤不含の接着剤を使用することにある。この方法には、別個の乾燥ステップや、この場合に生じる形状変化および容積変化が行われないという利点がある。
【００４６】
接着剤点が「ｄｐｉ」（ｄｏｔｓ　ｐｅｒ　ｉｎｃｈ）により特徴付けられる汎用のインキジェットヘッドを使用することができる。約４０μｍ（２０μｍ）の接着剤点間隔を形成することができる。一般に圧電式に制御されるプリントノズルのサイズおよび個数や、ノズルヘッドの制御により、接着剤点の間隔および大きさを調節することができる。＞１ｍｍの間隔は回避されるべきである。なぜならば、この場合には既に半導体板の撓みによって小さなうねり（ナノトポロジ）が形成されてしまうからである。
【００４７】
本発明による方法変化形ｅ）では、使用される接着剤の粘度が有利には、それぞれ含水性の接着剤に関して２５℃で５〜１０００００ｍｍ２／ｓ、特に有利には５０〜１００００ｍｍ２／ｓ（溶剤含有接着剤）であるか、もしくは溶剤不含の接着剤に関して６０〜１１５℃で１００００〜１０００００ｍｍ２／ｓである。
【００４８】
本発明による方法では、提案した方法変化形ａ）〜ｅ）により結合したい表面の被覆が行われた後に、引き続き公知の作業形式に従って作業することができる。本発明により形成された被覆体は乾燥して、温度に依存して接着しかつ物理的に脆化する材料となる。この材料の接着作用は有利には４０〜８０℃の狭い温度範囲（付着ゾーン「ｓｔｉｃｋｉｎｇ　ｚｏｎｅ」）内でしか発揮されない。溶融接着剤の場合と同様に、この材料が付着ゾーンの上限温度を超えて加熱されると、接着作用は減弱する。また、付着ゾーンの下でも接着作用は減弱する。本発明により半導体板とキャリヤプレートとの間の脆化する結合を形成するためには、キャリヤプレートが有利には６０〜１２０℃の温度にまで加熱され、引き続き、この加熱されたキャリヤプレートに半導体板が載着され、数秒後に（半導体板の加熱後に）適当な工具を用いてキャリヤプレートに圧着される。キャリヤプレートと半導体板とが付着ゾーンよりも少しだけ低い温度にまで冷却されると、前記材料は硬化し、これによって半導体板とキャリヤプレートとの間の強固な結合を提供する。また、キャリヤプレートの代わりに半導体板を加熱し、そして半導体板を高温状態でキャリヤプレートに載着させることも可能である。
【００４９】
こうして形成された結合は、ポリシング中に通常生ぜしめられる有利には３０〜５０℃の温度条件下でも強固のままとなる。
【００５０】
複数の半導体板、たとえば６枚の半導体板が、１つのキャリヤプレートに載着されて、一緒にまたはグループ毎にキャリヤプレートに圧着されると有利である。半導体板を縁範囲で吸着して、凸面状に変形された状態のまま予熱されたキャリヤプレート上へ落下させ、そして膨らまし可能な圧力チャンバを用いて半導体板の中心面をキャリヤプレートに圧着することにより、半導体板は有利にキャリヤプレートに載着される。
【００５１】
キャリヤプレートへの複数の半導体板の圧着は、ポンチとして大きなプレートを用いて行うことができる。ただし、ポンチ平面をキャリヤプレートに対して平行に向けることは困難であり、インテリジェンスなコントロールを必要とする。全ての半導体板にわたって延びるダイヤフラムを使用することが適当である。このダイヤフラムは、たとえばガス圧によって半導体板に所要の力を伝達する。しかし、膨らまし可能なベローズを使用することが特に簡単であることが判った。この場合、このベローズは相応する圧力制御によって力を極めて均一に半導体板表面へ加える。しかし、パッド印刷（Ｔａｍｐｏｎｄｒｕｃｋ）で使用されるようなパッドを用いた圧着の方がなお一層簡単でかつ作用的にも一層良好である。このパッドは、たとえば２〜２０ショアＡの範囲、有利には２〜１２ショアＡの範囲にある極めて小さな硬度を有するシリコーンクッションである。有利にはパッドに扁平な円錐形先端部または丸められた先端部が付与され、これにより半導体板の表面への最適な圧力分配が達成される。ベローズまたはパッドは、１２０゜のずれで配置されると有利である。これにより、それぞれ３枚の半導体板を同時に圧着することができる。基本的には圧着を個々の半導体板毎に実施することもできるが、しかしプロセス流にとってはあまり有利であるとは云えない。押圧ベローズまたはパッドを用いた作業時に使用される圧力範囲は、５０〜１０００ミリバール、有利には５０〜５００ミリバールにある。また、１〜５バールの圧力も使用可能ではあるが、しかしこのような圧力範囲は付加的な利点をもたらさない。
【００５２】
半導体板のポリシング後に、半導体板とキャリヤプレートとの間の結合を再び解離することができる。このことは、スパチュラ、へらまたはナイフブレードのような適当な工具を接着継ぎ目内に引き込み、楔作用によって半導体板を引き剥がすことにより行われると有利である。上で「有利である」および「特に有利である」と記載した接着剤の場合には、水ならびに特に高周波超音波であるメガソニック（Ｍｅｇａｓｃｈａｌｌ）（６００〜１５００ｋＨｚ）を用いて、物質混合物の残分を半導体板とキャリヤプレートとから完全に剥離することができる。
【００５３】
本発明による方法は特に、結合したい表面に接着剤層が簡単にかつ高精密に形成され得ると共に、欠陥を招く物理的に規定された特異性が回避されることによりすぐれている。
【００５４】
本発明による方法には次のような利点がある。すなわち、ウェーハ裏面の凹凸も、乾燥された接着剤の凹凸も、接着剤内への半導体板の圧入時に各「接着剤点」の間の空隙もしくは間隙へ逃出し得るように接着剤層が被着時にパターン化される。
【００５５】
本発明による方法には次のような利点がある。すなわち、前製品の凹凸も、接着剤の乾燥時に接着剤溶液から生じた蒸気も、点状に塗布された接着剤の間隙内で緩衝される。
【００５６】
本発明による方法にはさらに次のような利点がある。すなわち、研磨された半導体板の表面にサブミクロン領域のうねり（「ｗａｖｉｎｅｓｓ」）が残らない。
【００５７】
本発明による方法にはさらに次のような利点がある。すなわち、低い付着ゾーン領域にもかかわらず接着剤は設定されたポリシング温度では極めて僅かにしか弾性的にならないので、半導体板が浮動しなくなり、また接着剥離時（接着結合の解離時）に、このために必要となる力が全面接着に比べて、点密度に応じて約１／３〜１／５にまで著しく低減され得る。
【００５８】
本発明による方法にはさらに次のような利点がある。すなわち、大きな直径を有する半導体板をも、ひいては大きな面を有する半導体板をも、半導体板下での空気封入の問題やウェーハ浮動の問題やうねりの問題なしに固定することができる。
【００５９】
本発明による方法にはさらに次のような利点がある。すなわち、接着剤の、溶剤含量に関連した収縮（全面接着剤塗布の場合の半導体板のナノトポロジ的な変形時の主ファクタ）が著しく減じられる。
【００６０】
本発明による方法にはさらに次のような利点がある。すなわち、全面接着の場合に知られているような、固定されたウェーハの縁範囲における変形が生じない。
【００６１】
以下の例において、全ての部分データおよびパーセンテージデータは、別記しない限り重量に関連するものである。別記しない限り、以下の例は周辺大気の圧力、つまり約１０００ｈＰａの圧力で、かつ室温、つまり約２２℃の温度もしくは付加的な加熱または冷却なしに室温での反応成分の合流時に生じる温度で実施される。
【００６２】
以下の略語が使用される：
ＴＰ＝６４０ｍｍの直径を有する酸化アルミニウムセラミックから成るキャリヤプレート、
ＭＭ＝マジックミラー（魔鏡法）。
【００６３】
比較例１
トリエタノールアミン１．４７ｋｇ（水中の８０重量％）とノニルフェノールポリエーテル４５０ｇとイソプロパノール１．９６ｋｇとクリスタルバイオレット１０ｇとの添加下に脱イオン水１３．９ｋｇ中でのロジン系樹脂「Ｂｅｒｇｖｉｋ　Ｍ−１０６」３．６ｋｇの溶解により製造された接着剤の約３０％の水溶液をＴＰにスピン塗布した。４５℃での乾燥後に６μｍの層厚さを有する一貫した層が達成された。引き続きＴＰを７５℃の均一な表面温度にまで加熱した後に、２００ｍｍの直径を有するシリコン板を真空サッカによって載着させて、３００ミリバールの圧力で接着剤内に圧入した。シリコン表面のポリシングの後に、ウェーハをＴＰから解離し、クリーニングし、ＭＭによって表面の局所的な平坦度に関して検査した。数ミリメータ（８〜１５ｍｍ）の長さの、丸みを帯びた大きな明度差が認められた。形成物の高さは、Ｆａ．ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社のＳＱＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｍｏｎｉｔｏｒ）器具で最大６０ｎｍであることが測定された。
【００６４】
例１（方法変化形ａ））
ロジン系樹脂「Ｍ―１０８」８．９ｋｇとトリエタノールアミン４．２ｋｇ（水中の８０重量％）とクリスタルバイオレット２５ｇとを、これらの成分が完全に溶解しかつ重量一定になるまで水が蒸発除去されるまで溶融させることにより製造された無水接着剤を１００℃で、予熱されたＴＰに流し込み塗布し、歯付ドクタ（ドクタの幅２１０ｍｍ、２５０μｍの幅と２５０μｍの間隔とを有する歯）によって表面にわたって均一に分配した。この場合、面の約５０％をストライプ状の接着剤によって被覆した。接着剤ストライプの高さは５０μｍであった。引き続き、後続のステップを比較例１で記載したステップと同様に行った。ＭＭでは、ドクタガイドにより生ぜしめられた、方向付けられた長波状の構造体（２０〜４０ｍｍ）が認められた。接着プロセスに起因し得る構造体は、最大２５ｎｍの高さであることが測定された。
【００６５】
例２（方法変化形ｂ））
実験室設備において、１５００００ｍｍ２／ｓの粘度を有する溶融液状の接着剤（その製造に関しては例１で説明した）を、シリコナイジングされた２つの分離紙の間で複数回、面状に圧延し、これにより３０μｍのできるだけ均一な膜厚さを得た。一方の分離紙の引抜き後に、このシートを８０℃で溝付きローラ（ｐｒｏｆｉｌｉｅｒｔ．Ｗａｌｚｅ）によってＴＰ上にローラ塗布した。この場合、ＴＰの面の約５０％が接着剤シートによってストライプ状に被覆された。接着剤ストライプの高さは約５０ｎｍであった。ウェーハの被着および後続の加工は、比較例１で記載したものと同様に行われた。ＭＭでは、ローラの成形溝の間隔に相当する、種々異なるウェーハ厚さのストライプが確認された。固有の「うねり」の高さは最大２５ｎｍであることが測定された。
【００６６】
例３（方法変化形ｃ））
無水接着剤（その製造に関しては例１で説明した）を粉砕して微細な粉末を形成し、そして「風篩」によって０．５μｍに分級した。流動床内で内部摩擦により軽度に静電気的に少なくとも１０ｋＶで帯電され得るこの粉末を、ＴＰの浸漬によってＴＰの表面に極めて薄く被着させた。ほぼ単層のみの被覆が行われ、ＴＰ表面の約３０％が接着剤で被覆された。短時間に溶融温度にまで加熱した後に、ウェーハを、比較例１で説明したようにして載着させ、かつ加工した。ＳＱＭを用いて、約２０ｎｍを有するナノトポロジの高さが測定された。ただし、ウェーハ上に幾つかの「えくぼ」（Ｄｉｍｐｌｅ）が認められた。このことは幾つかのロジン粒子の凝集物形成に起因し得る。
【００６７】
例４（方法変化形ｄ））
中心部で２０５ｍｍの直径の面にフォトレジスト技術によって点パターン（点直径１６０μｍ、点間隔１６０μｍ）を備えている、５３０×４２０ｍｍのサイズおよび３５０個のメッシュ数とを有する金属スクリーンを用いて、ロジン系樹脂「Ｍ−１０８」５００ｇとトリエタノールアミン２３９ｇ（水中の８０重量％）と水２９０ｇとクリスタルバイオレット２ｇとから製造された粘稠性の接着剤コンパウンド（粘度４６０００ｍｍｍ２／ｓ）をスキージ塗布した。個々の点はほぼ半球形の形状を有しており、ウェーハの表面の約２５％が接着剤で被覆された。ＴＰと接着剤とを８０℃にまで加熱した。ウェーハの載着および後続の加工は比較例１で説明したようにして行われた。ウェーハの接着解離およびクリーニングの後に、半導体ウェーハの表面はＭＭでは無欠陥状態であった。ＳＱＭでは、なお小さな明度差を確認することができた。この明度差の高さは最大１０ｎｍであることが測定された。図４には、ナノトポロジを分解する表面検査器具により形成された、例４により研磨された半導体ウェーハの画像が示されている。比較のために図５には、ポリシング時に、閉じられた接着剤膜を介してキャリヤプレートに結合されていた半導体ウェーハの相応する画像が示されている。図４の、コントラストの少ない外観像は、図４の半導体ウェーハが図５の場合よりも僅かな凹凸しか有していないことを示している。図５の中央部に認められるセンタマーク欠陥８は図４には全く存在していない。
【００６８】
例５（方法変化形ｅ））
ヒューレット・パッカード社（Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐａｃｋａｒｄ）の「Ｄｅｓｋｊｅｔ　５００」プリンタの、空にされたプリンタヘッド内に、比較的希液状の接着剤（粘度２２ｍｍ２／ｓ）（その製造に関しては比較例１で説明した）を充填した。８０ｍｍ×８０ｍｍの面を走査した後に、２００ｍｍの直径の予熱されたモデルキャリヤプレートに個々の接着剤点を塗布して、３′′−Ｓｉウェーハを、例１で説明した方法により載着させかつ加工した。ナノトポロジ品質は、例４で５〜９ｎｍであった高さ差に相当していた。
【図面の簡単な説明】
【図１】
接着剤点の有利な分布を示す概略図である。
【図２】
有利な方法変化形ｄ）によるスクリーン印刷の原理を段階的に示す概略図である。
【図３】
方法変化形ｄ）を実施するために適したスクリーンの顕微鏡撮影像を示す図である。
【図４】
本発明により研磨された半導体ウェーハの表面のナノトポロジ検査の結果を示す図である。
【図５】
比較のためにポリシング時に、閉じられた接着剤膜を介してキャリヤプレートに結合されていた半導体ウェーハの表面のナノトポロジ検査の結果を示す図である。

Claims (12)

  1. 平坦な工作物のポリシングを準備するために平坦な工作物をマウントするための方法であって、接着剤によって平坦な工作物とキャリヤプレートとの間に、温度に依存して接着しかつ温度に依存して脆化する結合を形成する形式の方法において、キャリヤプレートと平坦な工作物との互いに結合したい表面が、キャリヤプレートへの工作物の載着後に、それぞれ部分的にしか接着剤で被覆されていないようにすることを特徴とする、平坦な工作物をマウントするための方法。
  2. 平坦な工作物が、半導体板または高い表面平坦度で研磨されるべき別の工作物である、請求項１記載の方法。
  3. 接着剤を点パターンとして、結合したい表面のうちの一方の表面に塗布する、請求項１または２記載の方法。
  4. 接着剤をストライプパターンとして、結合したい表面のうちの一方の表面に塗布する、請求項１または２記載の方法。
  5. 接着剤を、結合したい表面のうちの一方の表面に印刷する、請求項１または２記載の方法。
  6. 接着剤を、結合したい表面のうちの一方の表面から１〜５０μｍの高さで隆起させる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
  7. 工作物が接着剤で被覆される被覆率を工作物の縁範囲で、工作物の中央範囲におけるよりも大きく形成する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
  8. 接着剤が、ロジン系樹脂を主体とした物質混合物である、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
  9. 工作物をキャリヤプレートに載着させたときに、結合したい表面の約７５％が接着剤で被覆されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
  10. 結合したい表面の１０〜５０％が接着剤で被覆されている、請求項９記載の方法。
  11. 工作物をキャリヤプレートへの載着時に、凸面状に変形された状態でキャリヤプレート上へ落下させる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
  12. 工作物をキャリヤプレートへの載着後に５０〜１０００ミリバールの圧力でキャリヤプレートに圧着させる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
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