JP2007083377A - 固定キャリア及び薄板のグラインド方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は上記に鑑みなされたもので、グラインド時における薄板の厚みばらつきの抑制に資することのできる安価な固定キャリア及び薄板のグラインド方法を提供する。
【解決手段】 剛性を有する支持基材２と、支持基材２の表面周縁部に張架され、バックグラインドされる半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持する屈曲可能な可撓性の保持層１０とを備える。また、支持基材２と保持層１０とを半導体ウェーハＷよりもそれぞれ拡径に形成し、支持基材２と保持層１０との間に区画空間５を形成し、支持基材２の凹んだ表面４には、保持層１０を接着支持する複数の突起７を形成するとともに、支持基材２には、区画空間５に連通する給排孔６を穿孔し、半導体ウェーハＷを保持した状態でその厚みを測定しながらのバックグラインド作業に使用したり、半導体ウェーハＷ用の基板収納容器に収納する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体ウェーハ、石英ガラス、回路基板等からなる薄板を保持した状態でそのグラインド作業に使用される固定キャリア及び薄板のグラインド方法に関するものである。

近年、半導体ウェーハの口径は２００ｍｍから３００ｍｍに拡大してきているが、この３００ｍｍタイプの半導体ウェーハは、表面に回路が形成された後、積層構造のパッケージング要求や構造の微細化要求等に鑑み、裏面が薄くバックグラインドされることがある（特許文献１参照）。

半導体ウェーハＷを薄くバックグラインドする場合には図９に示すように、先ず、半導体ウェーハＷの表面にバックグラインド用の保護テープ（ＢＧテープともいう）４０を粘着し、真空吸着治具１上に表裏逆にした半導体ウェーハＷを保護テープ４０を介し隙間なく吸着し、その後、半導体ウェーハＷの上面となった裏面に、回転する砥石を研削液を流しつつ接触させれば、半導体ウェーハＷを薄くバックグラインドすることができる。
保護テープ４０は、半導体ウェーハＷよりも縮径の平面円形に形成され、厳しい厚み精度要求に鑑み、厚みに求められている寸法ばらつきが１〜３μｍの範囲内、好ましくは１μｍ程度とされている。

係るバックグラインド作業は、半導体ウェーハＷに対する厚み精度要求に鑑み、半導体ウェーハＷの厚みＴを測定・管理しながら行なわれる。具体的には図９に示す半導体ウェーハＷの裏面の平面精度値Ａと真空吸着治具１の表面の平面精度値Ｂを接触式変位計によりそれぞれ測定し、Ｔ＝Ａ−（Ｂ−Ｃ（保護テープ４０の厚み））の計算式により半導体ウェーハＷの厚みＴを算出し、この算出値に応じて半導体ウェーハＷがバックグラインドされる。

ところで近年、保護テープ４０の代わりとして、補強キャリアとして機能する簡易な構成の固定キャリアを半導体ウェーハＷに粘着し、この粘着状態の半導体ウェーハＷを薄くバックグラインドする技術が提案されている。
この種の固定キャリアは、図示しないが、保護テープ４０と同様の大きさで肉厚に形成される支持基材と、この支持基材の周縁部に接着層を介して接着され、バックグラインドされる半導体ウェーハＷを保持する屈曲可能な保持層とを備え、これら支持基材と保持層との間に区画空間が形成されており、支持基材に、保持層を支持する複数の突起が配設されるとともに、この支持基材には、区画空間に連通する給排孔が穿孔されている。

このような固定キャリアを使用して半導体ウェーハＷを薄くバックグラインドする場合には、先ず、固定キャリアの保持層上に表裏逆にした半導体ウェーハＷを密着させ、真空吸着治具１上に固定キャリアを保護テープ４０同様に吸着し、その後、半導体ウェーハＷの上面となった裏面に、回転する砥石を研削液を流しつつ接触させれば、半導体ウェーハＷを薄くバックグラインドすることができる。
特開昭５９‐２２７１９５号公報

近年提案されている固定キャリアは、以上のように構成され、構成の簡素化やコスト削減等に大いに資することができるものの、単一材料の保護テープ４０とは異なり、１ｍｍ弱程度の厚みの支持基材、５０〜１００μｍ程度の厚みの保持層、及び１０μｍ程度の厚みの接着層という複数の部品が構成要素となる関係上、保護テープ４０に要求されるような厳しい厚み精度を満たすことができない。したがって、支持基材、保持層、及び接着層の厚み公差、寸法ばらつき、あるいは製品間ばらつきが大きい場合には、バックグラインド時の測定に誤差が生じ、結果として半導体ウェーハＷの厚みばらつきを招くおそれも考えられる。

係る問題は、支持基材を研磨したり、支持基材や保持層の厚みを個々に測定すれば解消することができるが、そうすると、作業の著しい煩雑化・複雑化を招き、コストを削減することができず、固定キャリアを安価に提供することができないという大きな問題が新たに生じることとなる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、グラインド時における薄板の厚みばらつきの抑制に資することのできる安価な固定キャリア及び薄板のグラインド方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、支持基材と、この支持基材の周縁部に貼り着けられ、薄板を着脱自在に保持する屈曲可能な保持層とを備え、薄板を保持した状態でその厚みを測定しながらのグラインド作業に使用されるものであって、
支持基材と保持層とを薄板よりもそれぞれ幅広に形成し、これら支持基材と保持層との間に区画空間を形成し、支持基材には、保持層を支持する複数の突起を形成するとともに、支持基材には、区画空間に連通する給排孔を設けたことを特徴としている。

なお、薄板を直径３００ｍｍ以上の半導体ウェーハとし、支持基材と保持層とをそれぞれ平面略円形に形成してその大きさを半導体ウェーハの直径よりも０．５〜４ｍｍの範囲で大きくすることが好ましい。
また、区画空間内の気体を給排孔から外部に排気して保持層を略凹凸に屈曲させ、この屈曲した保持層の凸部先端面をグラインドして平面精度を向上させることが好ましい。

さらに、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１又は２記載の固定キャリアの保持層に薄板を保持させ、この薄板をグラインドするもののグラインド方法であって、
薄板をグラインドする際、固定キャリアの保持層に保持された薄板の平面精度と薄板の周縁部から露出した保持層の平面精度とをそれぞれ測定し、薄板の平面精度から保持層の平面精度を減算して薄板の厚みを算出し、この算出値に応じて薄板をグラインドすることを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における支持基材と保持層とは、平面略円形に形成するのが主ではあるが、略楕円形、略矩形、略多角形等に形成しても良い。薄板には、少なくとも半導体ウェーハ、液晶用ガラス、石英ガラス、フォトマスク、回路基板等が含まれる。薄板が半導体ウェーハの場合には、大口径の３００ｍｍタイプや４５０ｍｍタイプ等が含まれる。半導体ウェーハには、オリフラやノッチ等が形成されていても良いし、そうでなくても良い。

突起は、円柱形、円錐台形、角柱形、角錐台形等の形状に形成することができる。また、給排孔は、単数複数を特に問うものではない。気体は、空気でも良いし、窒素ガス等でも良い。さらに、固定キャリアは、薄板のグラインド作業に使用されるものであれば、半導体ウェーハ用の基板収納容器やカセットに収納されるものでも良いし、他の作業に使用されるものでも良い。

本発明によれば、グラインド時における薄板の厚みばらつきの抑制に資することができるという効果がある。
また、薄板を直径３００ｍｍ以上の半導体ウェーハとし、支持基材と保持層とをそれぞれ平面略円形に形成してその大きさを半導体ウェーハの直径よりも０．５〜４ｍｍの範囲で大きくすれば、半導体ウェーハ用の既存の基板収納容器に固定キャリアを支障なく収納することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における固定キャリアは、図１ないし図７に示すように、ポーラス構造の真空吸着治具１上にセットされる剛性の支持基材２と、この支持基材２の表面周縁部に張架され、バックグラインドされる半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持する屈曲可能な保持層１０とを備え、半導体ウェーハＷを保持した状態でその厚みを測定しながらのバックグラインド作業に使用されたり、半導体ウェーハＷ用の基板収納容器２０に収納される。

固定キャリアは、その全体の厚さが０．３〜２．５ｍｍの範囲、好ましくは０．５〜１．２ｍｍの範囲内となるよう構成され、セラミック製の真空吸着治具１上に吸着される（図５参照）。固定キャリアの全体の厚さが０．３〜２．５ｍｍの範囲なのは、係る範囲内であれば、半導体ウェーハＷに関する補強性を十分に確保することができるし、基板収納容器２０に収納したり取り出す際、図示しない専用ロボットのフォークの挿入間隔を十分に維持することができるからである。また、固定キャリアの軽量化を図ることもできるからである。

支持基材２と保持層１０とは、図１に示すように、それぞれ半導体ウェーハＷよりも拡径の平面円形に形成される。また、支持基材２は、図１、図２、図７に示すように、所定の材料を使用して薄板に形成され、基板収納容器２０に確実に収納することができるよう半導体ウェーハＷよりも４ｍｍ拡径で保持層１０よりも僅かに拡径の円板とされており、エンドレスの周縁部３に包囲された平面円形の領域が浅く平坦に凹み形成される。

支持基材２の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば支持基材２に半導体ウェーハＷが搭載された場合の撓み量を５ｍｍ以下に抑制可能なポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ガラス、ステンレス等があげられる。

支持基材２の凹まった領域の表面４と保持層１０との間には、空気の流通する区画空間５が形成され、この区画空間５に連通する丸い給排孔６が厚さ方向に穿孔されており、凹まった低位の表面４には、保持層１０の裏面を接着支持する複数の突起７が上方に向けて突出形成される。支持基材２の給排孔６には、図２に示すバキューム装置８がチューブ等を介し着脱自在に接続され、このバキューム装置８が動作して区画空間５が減圧されることにより保持層１０が変形する。

複数の突起７は、支持基材２の凹まった表面４に成形法、サンドブラスト法、エッチング法等により隙間をおいて配列形成される。各突起７は、支持基材２の表面周縁部と略同じ高さの円錐台形に形成され、０．０５ｍｍ以上の高さで揃えられるが、これは、０．０５ｍｍ未満の高さの場合には、十分な高さの区画空間５を形成することができず、保持層１０の変形に支障を来たすからである。

保持層１０は、可撓性、柔軟性、耐熱性、粘着性に優れるウレタン系、フッ素系、シリコーン系の薄いエラストマーを使用して半導体ウェーハＷの直径よりも０．５〜４ｍｍ拡径の薄膜に成形され、支持基材２の表面周縁部に接着剤や接着層を介して接着されるとともに、複数の突起７の平坦な先端面に接着剤や接着層を介して接着される。この保持層１０は、図３や図４に示すように、支持基材２や突起７への接着後、区画空間５内の空気が給排孔６から外部に排気されることにより凹凸に変形し、この変形した凸部先端面（凸部表面）１１がグラインダ１２や研削盤等により平坦にグラインドされることにより平面精度の向上が図られる。

このような保持層１０は、バキューム装置８の吸引動作で区画空間５が負圧化されることにより、複数の突起７の配列パターンに応じて凹凸に変形し、密着保持した半導体ウェーハＷとの間に空気流入用の隙間を生じさせ、保持した半導体ウェーハＷを取り外し可能とする。

半導体ウェーハＷは、基本的には３００ｍｍタイプ（１２インチ）の丸いシリコンウェーハからなり、鏡面である表面に回路が形成され、周縁部端面Ｗｅが厚さ方向に断面半円形に湾曲形成（図５参照）されており、専用ロボットにより保持層１０上に密着してその裏面が薄くバックグラインドされる。この半導体ウェーハＷの周縁部には、結晶方位の判別や位置合わせ用のオリフラやノッチが適宜形成される。

基板収納容器２０は、図６や図７に示すように、正面の開口した容器本体２１と、この容器本体２１の正面を開閉する蓋体２５とを備えたフロントオープンボックスタイプに構成され、半導体ウェーハＷを搭載した２５枚又は２６枚の固定キャリアを上下方向に並べて整列収納する。

容器本体２１は、ポリカーボネート等の材料を使用してフロントオープンボックスに成形され、底面の前部両側と後部中央には、図示しない加工装置搭載用の位置決め具がそれぞれ配設されており、天井の中央部には、自動搬送機に把持されるロボティックフランジ２２が着脱自在に装着される。また、容器本体２１の背面壁内面には、固定キャリアや半導体ウェーハＷの後部周縁を保持する複数のリヤリテーナ２３が上下方向に並べて装着され、左右両側壁の内面には、固定キャリアの両側部を水平に保持する複数のティース２４が上下方向に並設される。

蓋体２５は、容器本体２１の開口した正面にエンドレスのシールガスケットを介して嵌合する略矩形の筐体２６と、この筐体２６の開口した正面を被覆する略矩形のカバー２７とを備えて構成される。筐体２６とカバー２７との間には、容器本体２１に嵌合した蓋体２５を施錠、解錠する施錠機構が内蔵され、筐体２６の背面には、半導体ウェーハＷの前部周縁を弾発的に保持する複数のフロントリテーナ２８が上下方向に並べて装着される。

施錠機構は、加工装置により蓋体２５の外部から回転操作される左右一対の回転プレートと、各回転プレートの回転に伴い蓋体２５の内部上下方向に進退動する複数の進退動プレートと、各進退動プレートの先端部に取り付けられ、筐体２６の周壁の貫通孔から出没して容器本体２１の正面内周部の係止穴に干渉する複数の係止爪とから構成される。

上記構成において、固定キャリアを使用して半導体ウェーハＷを薄くバックグラインドする場合には、先ず、固定キャリアの保持層１０上に表裏逆にした半導体ウェーハＷを隙間なく密着保持させ、真空吸着治具１上に固定キャリアを隙間なく吸着し、その後、半導体ウェーハＷの上面となった裏面に、回転する砥石を研削液を介して接触させれば、半導体ウェーハＷを薄くバックグラインドすることができる。

この際のバックグラインド作業は、従来例同様、半導体ウェーハＷの厚みＴを測定・管理しながら慎重に行なわれる。具体的には図５に示す半導体ウェーハＷの裏面における平面精度値Ａ、半導体ウェーハＷの周縁部から露出した保持層１０の周縁部表面における平面精度値Ｄを接触式変位計によりそれぞれ測定し、Ｔ＝Ａ−Ｄの計算式により半導体ウェーハＷの厚みＴを算出し、この算出値に応じて半導体ウェーハＷが適切にバックグラインドされる。

上記構成によれば、支持基材２と保持層１０とを半導体ウェーハＷよりも拡径に形成するとともに、半導体ウェーハＷの平面精度値Ａ、半導体ウェーハＷの周縁部から露出した保持層１０の平面精度値Ｄを接触式変位計によりそれぞれ測定するので、従来の保護テープ４０のような減算なしに、Ｔ＝Ａ−Ｄの計算式により半導体ウェーハＷの厚みＴを簡単に算出することができる。したがって、積層する肉厚の支持基材２と保持層１０という複数の部品が構成要素であるにもかかわらず、バックグラインド時に固定キャリアに要求される特性を保持層１０の平坦度のみとすることができる。

このようにバックグラインド時に固定キャリアに要求される特性を保持層１０の平坦度のみとすることができるので、バックグラインド時の測定に誤差が生じ、半導体ウェーハＷの厚みばらつきを招くおそれをきわめて有効に抑制することができ、しかも、接触式変位計の仕様を特別に変更する必要もない。

また、支持基材２や突起７に接着した保持層１０を凹凸に変形させてその凸部先端面１１を平坦にグラインドし、平面精度をレンジで３．０μｍ以内とすることができるので、バックグラインド時に固定キャリアに要求される特性を十分に満たすことができ、これを通じて半導体ウェーハＷの厚みばらつきをきわめて有効に排除することができる。さらに、支持基材２を研磨したり、支持基材２や保持層１０の厚みを個々に測定する必要が全くないので、作業の著しい簡素化やコスト削減を図ることができ、固定キャリアを安価に提供することができる。

次に、図８は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、区画空間５を、半導体ウェーハＷの周縁部に保持層１０を介し対向する気体充填空間５１とそれ以外の気体給排空間５２に分割するとともに、複数の突起７を、半導体ウェーハＷの周縁部に保持層１０を介し対向する区画支持突起７０とそれ以外の支持突起７１に分割し、支持基材２に、気体充填空間５１に空気を流入させる流入孔３０を穿孔するようにしている。

上記構成において、半導体ウェーハＷを薄くバックグラインドする場合には、先ず、保持層１０の平坦な表面に、表裏逆にした半導体ウェーハＷの表面を専用ロボットにより圧下して隙間なく密着保持させ、ファン等からなる送風機Ｆを作動させて空気を流入孔３０から気体充填空間５１に圧送し、半導体ウェーハＷの粘着保持に支障を来たさない範囲で保持層１０の周縁部を膨張させて半導体ウェーハＷの周縁部端面Ｗｅに隙間なく密着させれば、半導体ウェーハＷの裏面を砥石と研削液とにより薄く円滑にバックグラインドすることができる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、保持層１０の周縁部が膨張して半導体ウェーハＷの丸まった周縁部端面Ｗｅに隙間なく密着するので、研削液の浸入し易い隙間を的確に塞ぐことができ、半導体ウェーハＷの表面に研削液が周縁部端面Ｗｅを経由して浸入・付着することがない。したがって、研削液中の研磨粉により、半導体ウェーハ表面の回路が汚染してしまうのを簡易な構成で有効に抑制防止することができる。

なお、上記実施形態では単に保持層１０を示したが、汚染の問題が生じなければ、保持層１０に、補強性フィラーや疎水性シリカ等を必要に応じて添加しても良い。また、保持層１０を、半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着する自己粘着性の密着保持層と、この密着保持層の裏面に積層接着して一体化される帯電防止層とから多層構造に形成しても良い。

本発明に係る固定キャリア及び薄板のグラインド方法の実施形態における固定キャリアを示す平面説明図である。 本発明に係る固定キャリア及び薄板のグラインド方法の実施形態における固定キャリアを示す断面説明図である。 本発明に係る固定キャリア及び薄板のグラインド方法の実施形態における保持層の変形状態を示す説明図である。 本発明に係る固定キャリア及び薄板のグラインド方法の実施形態における変形した保持層を研磨する状態を示す説明図である。 本発明に係る固定キャリア及び薄板のグラインド方法の実施形態における半導体ウェーハのバックグラインド作業の状態を示す説明図である。 本発明に係る固定キャリア及び薄板のグラインド方法の実施形態における基板収納容器を示す全体斜視説明図である。 本発明に係る固定キャリア及び薄板のグラインド方法の実施形態における基板収納容器を示す断面説明図である。 本発明に係る固定キャリア及び薄板のグラインド方法の第２の実施形態を示す断面説明図である。 半導体ウェーハのバックグラインド作業の状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 真空吸着治具
２ 支持基材
３ 周縁部
４ 表面
５ 区画空間
６ 給排孔
７ 突起
８ バキューム装置
１０ 保持層
１１ 凸部先端面
２０ 基板収納容器
２１ 容器本体
２５ 蓋体
４０ 保護テープ
Ａ 半導体ウェーハの裏面における平面精度値
Ｄ 保持層の周縁部表面における平面精度値
Ｔ 半導体ウェーハの厚み
Ｗ 半導体ウェーハ（薄板）
Ｗｅ 周縁部端面

Claims (3)

1. 支持基材と、この支持基材の周縁部に貼り着けられ、薄板を着脱自在に保持する屈曲可能な保持層とを備え、薄板を保持した状態でその厚みを測定しながらのグラインド作業に使用される固定キャリアであって、
   支持基材と保持層とを薄板よりもそれぞれ幅広に形成し、これら支持基材と保持層との間に区画空間を形成し、支持基材には、保持層を支持する複数の突起を形成するとともに、支持基材には、区画空間に連通する給排孔を設けたことを特徴とする固定キャリア。
2. 薄板を直径３００ｍｍ以上の半導体ウェーハとし、支持基材と保持層とをそれぞれ平面略円形に形成してその大きさを半導体ウェーハの直径よりも０．５〜４ｍｍの範囲で大きくした請求項１記載の固定キャリア。
3. 請求項１又は２記載の固定キャリアの保持層に薄板を保持させ、この薄板をグラインドする薄板のグラインド方法であって、
   薄板をグラインドする際、固定キャリアの保持層に保持された薄板の平面精度と薄板の周縁部から露出した保持層の平面精度とをそれぞれ測定し、薄板の平面精度から保持層の平面精度を減算して薄板の厚みを算出し、この算出値に応じて薄板をグラインドすることを特徴とする薄板のグラインド方法。
   
   
   
   
   
   
   
   

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