JP2006216844A - 半導体ウエハの処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 分割した半導体ウエハを支持基板に搭載して所定のウエハ加工を行った後、半導体ウエハから支持基板を、半導体ウエハの厚みによらず、ウエハ割れを起こすことなしに剥離することができる半導体ウエハの処理方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 両面粘着テープを介して、可撓性を有する支持基板に、分割した半導体ウエハを貼り合わせて所定のウエハ加工を行った後、半導体ウエハの平面性を保持しつつ、ロール状のガイド部材に沿って支持基板を湾曲させながら、半導体ウエハから支持基板を両面粘着テープと共に剥離することを特徴とする半導体ウエハの処理方法により、上記の課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、分割した半導体ウエハを支持基板に搭載して所定のウエハ加工を行った後、半導体ウエハから支持基板を剥離する半導体ウエハの処理方法に関する。

半導体装置のウエハプロセスでは、成膜（ＰＶＤ、ＣＶＤ）、拡散、レジスト塗布、露光、現像、メッキ、エッチングなどの加工工程を繰り返すことにより、ウエハ上に半導体素子を形成する。このウエハプロセスでは高いプロセス再現性が求められ、特に露光工程では高い位置合わせ精度が要求される。このような要求に応えるために、ウエハ加工の装置は、一般に処理するウエハサイズ毎に設計されている。

ウエハプロセスには、ウエハに半導体素子を形成する工程（前半工程）以外に、前半工程が完了したウエハに対して、バンプ電極を形成する工程（バンプ工程）や、封止樹脂層や再配線、電極ポスト、半田ボールなどを形成する工程（ウエハレベルＣＳＰ（Chip Size Package）工程）がある。バンプ工程やウエハレベルＣＳＰ工程は、汚染やクリーン度の対策から、製造ラインでは前半工程とは異なるラインで行われることが多い。

また、ウエハプロセスでは、１ウエハ当たりの半導体素子の加工数を増加させて生産性を向上させるために、ウエハの大口径化が進められている。
しかしながら、ウエハプロセスにおいてウエハの口径が大きくなると、上記の理由からウエハ加工の装置一式を全て取り換える必要がある。したがって、新たな設備投資が必要となるばかりか、それまで使用していた小口径のウエハ加工の装置は遊休化することになる。

また、試作や少量生産段階におけるバンプ工程やウエハレベルＣＳＰ工程では、前半工程のウエハ口径によらず、処理できるようにすることが望まれている。そこで、大口径のウエハを分割して、小口径のウエハ加工の装置で処理する方法が提案されている。
この方法では、ワックスや両面粘着テープを用いた接着によって、分割した大口径のウエハを小口径のウエハの支持基板に搭載し、ウエハ加工を行っている。

支持基板に搭載したウエハは、ウエハ加工の後、割れを起こすことなしに支持基板から剥離する必要がある。この剥離方法として、図２に示すような方法が提案されている（特開２００３−３２４１４２号公報：特許文献１）。
図２（ａ）は、上部粘着剤層５、基材６および下部粘着剤層７からなる両面粘着テープ４を介して、半導体ウエハ２を硬質支持基板１８に搭載したワーク１の層構成を示す要部の概略断面図である。この方法では、ワーク１を用いてウエハ加工を行った後、図２（ｂ）に示すように、硬質支持基板１８および両面粘着テープ４から半導体ウエハを剥離している。

図２（ｂ）は、負圧などの吸引手段でワークを固定し、剥離方向（転写テープの進行方向）と平行に移動可能なワーク固定テーブル１９と、半導体ウエハ２を転写する転写テープ１４と、ローラ１５と、回転により半導体ウエハ２を剥離方向に送り出すガイド部材１７からなる転写装置の構成を示す要部の概略断面図である。図中の矢印は、それぞれ転写テープ１４の進行方向、ワーク固定テーブル１９の進行方向、および剥離位置を示す。この方法では、図２（ｂ）に示すように、ウエハ加工が完了した半導体ウエハ２を転写テープ４に貼付け、ロール状のガイド部材１７に沿ってウエハを湾曲させながら、ワーク固定テーブル１９から半導体ウエハ２を剥離している。

しかしながら、半導体ウエハが厚さ５０〜１００μｍ程度で、湾曲できるほど薄くなければ、上記の方法を適用できない。
また、半導体ウエハを薄く研磨加工し、支持基板から剥離した後には、再度ウエハ加工を行うことは困難である。
さらに、バンプ工程やウエハレベルＣＳＰ工程は、真空中での成膜、高温中での拡散、薬液中でのメッキやエッチングという、粘着テープが耐えられない処理を含んでいるので、支持基板から剥離した半導体ウエハを、各工程に適応するように設計されたクランプ付き支持体や特殊キャリアに固定して、各工程の処理を行う必要がある。
上記のような事情から、厚い半導体ウエハでも支持基板から容易に剥離可能な半導体ウエハの処理方法が求められている。

特開２００３−３２４１４２号公報

本発明は、分割した半導体ウエハを支持基板に搭載して所定のウエハ加工を行った後、半導体ウエハから支持基板を、半導体ウエハの厚みによらず、ウエハ割れを起こすことなしに剥離することができる半導体ウエハの処理方法を提供することを課題とする。

かくして、本発明によれば、両面粘着テープを介して、可撓性を有する支持基板に、分割した半導体ウエハを貼り合わせて所定のウエハ加工を行った後、半導体ウエハの平面性を保持しつつ、ロール状のガイド部材に沿って支持基板を湾曲させながら、半導体ウエハから支持基板を両面粘着テープと共に剥離することを特徴とする半導体ウエハの処理方法が提供される。
本発明において「所定のウエハ加工」とは、成膜（ＰＶＤ、ＣＶＤ）、拡散、レジスト塗布、露光、現像、メッキ、エッチングなどの半導体装置のウエハプロセスの加工工程を意味する。

本発明によれば、分割した半導体ウエハを支持基板に搭載して所定のウエハ加工を行った後、半導体ウエハから支持基板を、半導体ウエハの厚みによらず、ウエハ割れを起こすことなしに剥離することができる。

本発明の半導体ウエハの処理方法は、両面粘着テープを介して、可撓性を有する支持基板に、分割した半導体ウエハを貼り合わせて所定のウエハ加工を行った後、半導体ウエハの平面性を保持しつつ、ロール状のガイド部材に沿って支持基板を湾曲させながら、半導体ウエハから支持基板を両面粘着テープと共に剥離することを特徴とする。

本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、この実施形態は一例であり、種々の形態での実施が本発明の範囲内で可能である。
図１は、本発明の半導体ウエハの処理方法、（ａ）ワークの層構成を示す要部の概略断面図、（ｂ）および（ｃ）ワークの概略平面図、ならびに（ｄ）転写装置の構成を示す要部の概略断面図である。

より具体的には、図１（ａ）は、上部粘着剤層５、基材６および下部粘着剤層７からなる両面粘着テープ４を介して、半導体ウエハ２を支持基板３に搭載したワーク１の層構成を示す要部の概略断面図である。

本発明において用いられる半導体ウエハ２は、通常、半導体装置に用いられるものであれば特に限定されない。その材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＺｎＳｅなどの化合物半導体が挙げられ、これらの中でもシリコンが特に好ましい。
また、半導体ウエハは、回路形成などの表面加工や裏面研削などの薄厚加工が施されたものであってもよい。
本発明において「分割した半導体ウエハ」とは、ウエハ加工の装置におけるウエハの設置台の寸法に合わせて扇型などに切断（分割）したウエハを意味する。
本発明の半導体ウエハの処理方法によれば、厚い半導体ウエハにも適用でき、その厚さは、通常、０．１〜１ｍｍ程度である。

本発明において用いられる支持基板３は、可撓性を有し、後述するロール状のガイド部材に沿って湾曲し得るものであれば特に限定されない。
本発明の半導体ウエハの処理方法では、半導体ウエハから支持基板を剥離する際に、支持基板を曲率半径１〜１０００ｍｍの範囲で湾曲させるのが好ましく、支持基板の材料としては、このような曲率半径を有するものが好ましい。

また、本発明の半導体ウエハの処理方法では、支持基板の剥離直前に支持基板および両面粘着テープを加熱して、支持基板を軟化または変形させ、かつ両面粘着テープの粘着剤を軟化させるのが好ましい。これにより、半導体ウエハからの支持基板の剥離が容易になる。

支持基板の材料としては、例えば、加熱によって軟化する熱可塑性樹脂、ならびに加熱のような特定のエネルギー付与によって形状が変化する形状記憶合金および形状記憶ポリマーが挙げられる。これらの中でも、材料として入手し易く、かつ比較的低コストの熱可塑性樹脂が好ましい。具体的には、アクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられ、これらを好適に用いることができる。熱可塑性樹脂の場合、剥離前の加熱は必ずしも必要でないが、加熱するのが好ましい。

支持基板の厚さは、その材質にもよるが、通常は、０．１〜１０ｍｍ程度である。
また、支持基板の形状は、円盤状、角板状など特に限定されない。
図１（ｂ）および（ｃ）は、半導体ウエハを支持基板に搭載したワークの例を示す概略平面図である。図１（ｂ）は、両面粘着テープ４を介して１５０ｍｍφ 熱可塑性樹脂支持基板８に２００ｍｍφ ４分割半導体ウエハ９を接着したものであり、図１（ｃ）は、両面粘着テープ４を介して１５０ｍｍ角 熱可塑性樹脂支持基板１０に３００ｍｍφ ４分割半導体ウエハ１１を接着したものである。

図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、両面粘着テープの寸法は、半導体ウエハよりも０．５〜５ｍｍ程度大きくするのが好ましい。これにより、半導体ウエハの接着が完全になり、ウエハ加工時の精度が向上する。
このように分割した大口径の半導体ウエハを、両面粘着テープを介して支持基板に貼り合わせたワークであれば、１５０ｍｍφもしくは１５０ｍｍ角のウエハ加工の装置に用いることができる。

本発明において用いられる両面粘着テープ４は、上部粘着剤層５、基材６および下部粘着剤層７からなる、公知の両面粘着テープを用いることができる。基材に用いられる材料としては、例えば、ＰＥＴが挙げられる。
支持基板と共に湾曲させて、半導体ウエハから剥離する両面粘着テープ４は、支持基板と同様の曲率半径を有するものが好ましい。

また、上部粘着剤層および下部粘着剤層に用いられる材料としては、例えば、剥離力を小さくすることができる紫外線硬化型の粘着剤、加熱によって粘着力が低下する粘着剤が挙げられる。前者の粘着剤を用いる場合には、支持基板として紫外線透過性のものを用いるのが好ましい。後者の粘着剤としては、フェノール系樹脂が好ましい。
上部粘着剤層５、基材６および下部粘着剤層７を合わせた両面粘着テープ４の厚さは、その材質にもよるが、通常、０．０１〜１ｍｍ程度である。

上部粘着剤層および下部粘着剤層の構成材料は、同一であっても異なっていてもよい。半導体ウエハに貼着される上部粘着剤が、支持基板１６に粘着される下部粘着剤１８よりも剥離力が小さくなるように選択するのが好ましい。これにより、支持基板を剥離する際の剥離力を小さくすることができる。

次に、本発明の半導体ウエハの処理方法について説明する。
図１（ｄ）は、負圧などの吸引手段で半導体ウエハ２を固定し、剥離方向（転写テープの進行方向）と平行に移動可能な半導体ウエハ吸着プレート１２と、両面粘着テープと共に支持基板を転写する転写テープ１４と、ローラ１５と、ヒーター１６と、回転により支持基板を剥離方向に送り出すガイド部材１７からなる転写装置の構成を示す要部の概略断面図である。また、図１（ｄ）の転写装置は、半導体ウエハ吸着プレート１２に固定した半導体ウエハ２を半導体ウエハ収納プレート１３に搬送する機構を備えている。図中の矢印は、それぞれ転写テープ１４の進行方向、半導体ウエハ吸着プレート１２の移動方向、および剥離位置を示す。

本発明の半導体ウエハの処理方法は、両面粘着テープを介して、可撓性を有する支持基板に、分割した半導体ウエハを貼り合わせて所定のウエハ加工を行った後、上記の転写装置を用いて、半導体ウエハの平面性を保持しつつ、ロール状のガイド部材に沿って支持基板を湾曲させながら、半導体ウエハから支持基板を両面粘着テープと共に剥離する。

上記の転写装置における転写テープ１４は、支持基板を転写し得るものであれば特に限定されないが、支持基板の剥離直前に支持基板および両面粘着テープを加熱する場合には、転写テープ１４は、支持基板である熱可塑性樹脂よりも高い耐熱性を有する樹脂からなるのが好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる支持基板を用いる場合、ポリイミドからなる転写テープを用いるのが好ましい。
転写テープの厚さは、通常、０．０１〜１ｍｍ程度である。

したがって、ヒーター１６は、支持基板および両面粘着テープを軟化温度まで加熱し得るものであればよく、カートリッジヒーター（発熱線ヒーター）、セラミックヒーターなどのような公知のヒーターを用いることができる。
ローラー１５、ガイド部材１７、半導体ウエハ吸着プレート１２および半導体ウエハ収納プレート１３などについても、当該分野における公知の構成部材を用いることができる。

すなわち、本発明の半導体ウエハの処理方法は、剥離可能な両面粘着テープ４を介して、可撓性を有する支持基板３に、分割した半導体ウエハ２を貼り合わせてワーク１を形成し、所定のウエハ加工を行った後、
ワーク１の半導体ウエハ２側の面を半導体ウエハ吸着プレート１２に固定するウエハ固定工程と、
ワーク１の支持基板３側の面に転写テープ１４を貼付する基板貼付工程と、
転写テープ１４に貼着されたワーク１を、半導体ウエハ吸着プレート１２とガイド部材１７との間に挟持した後、半導体ウエハ吸着プレート１２側の半導体ウエハ２から、転写テープ１４側の支持基板が両面粘着テープと共に剥離する方向に、ガイド部材１７の案内面に沿って転写テープ１４を進行させると共に、これに伴ってワーク１を固定した半導体ウエハ吸着プレート１２を搬送させ、半導体ウエハ２から支持基板３を剥離して、支持基板３を両面粘着テープ４と共に転写テープ１４に転写する剥離転写工程と
からなる。

このとき、転写テープ１４を進行させる速度は、半導体ウエハ吸着プレート１２を搬送させる速度と同じであるのが好ましい。具体的には、１〜１００ｍｍ／秒程度である。

本発明の半導体ウエハの処理方法、（ａ）ワークの層構成を示す要部の概略断面図、（ｂ）および（ｃ）ワークの概略平面図、ならびに（ｄ）転写装置の構成を示す要部の概略断面図である。 従来の半導体ウエハの処理方法、（ａ）ワークの層構成を示す要部の概略断面図および（ｂ）転写装置の構成を示す要部の概略断面図である。

符号の説明

１ ワーク
２ 半導体ウエハ
３ 支持基板（熱可塑性樹脂基板）
４ 両面粘着テープ
５ 上部粘着剤層
６ 基材
７ 下部粘着剤層

８ １５０ｍｍφ 熱可塑性樹脂支持基板
９ ２００ｍｍφ ４分割半導体ウエハ
１０ １５０ｍｍ角 熱可塑性樹脂支持基板
１１ ３００ｍｍφ ４分割半導体ウエハ
１２ 半導体ウエハ吸着プレート
１３ 半導体ウエハ収納プレート
１４ 転写テープ
１５ ローラ
１６ ヒーター
１７ ガイド部材
１８ 硬質支持基板
１９ ワーク固定テーブル

Claims (7)

1. 両面粘着テープを介して、可撓性を有する支持基板に、分割した半導体ウエハを貼り合わせて所定のウエハ加工を行った後、半導体ウエハの平面性を保持しつつ、ロール状のガイド部材に沿って支持基板を湾曲させながら、半導体ウエハから支持基板を両面粘着テープと共に剥離することを特徴とする半導体ウエハの処理方法。
2. 支持基板を曲率半径１〜１０００ｍｍの範囲で湾曲させる請求項１に記載の半導体ウエハの処理方法。
3. 支持基板の剥離直前に支持基板および両面粘着テープを加熱して、支持基板を軟化または変形させ、かつ両面粘着テープの粘着剤を軟化させる請求項１または２に記載の半導体ウエハの処理方法。
4. 支持基板が、熱可塑性樹脂からなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体ウエハの処理方法。
5. 熱可塑性樹脂が、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリエチレンテレフタレートから選択される請求項４に記載の半導体ウエハの処理方法。
6. 支持基板が、形状記憶合金または形状記憶ポリマーからなる請求項３に記載の半導体ウエハの処理方法。
7. 両面粘着テープが、フェノール系樹脂からなる粘着剤を有する請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体ウエハの処理方法。

Images