JP2007281001A

JP2007281001A - 半導体ウェーハの加工方法

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Publication number: JP2007281001A
Application number: JP2006101803A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Furuta; 博人古田; Shunichi Matsuno; 俊一松野
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2026-04-03
Also published as: JP4800820B2

Abstract

【課題】半導体ウェーハの薄化処理においては、適正に半導体ウェーハの表面保護と反りを抑制することができるとともに、脆弱な半導体ウェーハへダメージを与えることなく、保護テープを剥離することができ、半導体ウェーハの割れや欠けを抑制して歩留を向上させることができる半導体ウェーハの加工方法を提供する。
【解決手段】保護テープ２が貼付されている半導体ウェーハ１の裏面を研削する工程と、半導体ウェーハ１の裏面を研削した後、保護テープ２の基層３の少なくとも一部の領域に、最外周部３ｂから中心部へと向かって所定の間隔でスリット溝３ａを形成する工程と、基層３にスリット溝３ａを形成した保護テープ２を、スリット溝３ａを形成する際の起点となった基層３の最外周部３ｂから中央部へと向かって、半導体ウェーハ１の表面から剥離させる工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの裏面研削を行うに際し、半導体ウェーハの表面を保護テープによって支持し、また、半導体ウェーハの裏面研削後には、半導体ウェーハの表面からその保護テープを剥離する、といった半導体ウェーハの加工方法に関する。

従来から、半導体ウェーハの裏面を研削する薄化処理を行う際に、半導体ウェーハ（ｔ＝２０〜１００μｍ）の表面を剛性テープ材からなる保護テープで支持する工法が用いられている。このような工法を用いる場合、そのサポート性能は、保護テープの剛性に大きく依存される。

このため、従来の保護テープとして、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート）などの高い剛性を有した厚さ３００μｍ程度の基材が用いられている。

しかし、この基材が硬く、厚くなると、保護テープを折り曲げること自体が非常に困難となり、薄化処理後に、この保護テープを半導体ウェーハの表面から剥離する際には半導体ウェーハの割れやクラックを誘発することとなり、歩留の低下を招いている。

以下、従来の保護テープを半導体ウェーハの表面から剥離する工程について説明する。図５（ａ）は、従来の保護テープ２が半導体ウェーハ１の表面から剥離される前の状態を示す側面図である。図５（ｂ）は、従来の保護テープ２が半導体ウェーハ１の表面から剥離される際の状態を示す側面図である。

図５（ａ）に示すように、半導体ウェーハ１の表面には、基層３、中間層４、粘着層５の３層構造からなる保護テープ２が貼り付けられている。さらに、半導体ウェーハ１の裏面には、吸着ステージ７に保持するためのテープ（図示省略）が貼り付けられており、半導体ウェーハ１は、このテープを介して吸着ステージ７に保持されている。

図５（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ１の表面に貼り付けられた保護テープ２の表面には、その最外周部１ａから中心部へ向かって剥離テープ６が貼り付けられており、この剥離テープ６を剥離方向である半導体ウェーハ１の最外周部１ａから中心部へと向かう方向へ引き込むことで、保護テープ２を１８０°折り曲げながら半導体ウェーハ１の表面から剥離するように構成されている。

しかし、このような構成では、保護テープ２の基層３を構成する主材質であるＰＥＴ樹脂材（ポリエチレンテレフタレート）が剛性の高い材質であるため、保護テープ２全体の弾性率が高く（具体的には、５×１０^９Ｎ／ｃｍ程度）、剥離テープ６を引き込んで保護テープ２を剥離する際、半導体ウェーハ１の表面に垂直方向の力が発生し、剛性による曲げ応力や剥離時の吸着破壊によるダメージにより、４０％以上の半導体ウェーハ１に割れやクラックが発生してしまう問題がある。

そこで、保護テープの半導体ウェーハへの貼付け面に予めスリットを形成しておき、そのスリットを形成することによって形成された突出部に粘着層を形成しておくことで、半導体ウェーハと接着する粘着層の面積を小さくして、保護テープを半導体ウェーハから容易に剥離することを可能にしたものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３−２１８１９１号公報

しかしながら、このように初めからスリットを形成した保護テープを用いる場合には、以下のような問題が発生する。

保護テープの本来の役割として、薄化処理を行うときの半導体ウェーハの表面保護と反りを抑制することが挙げられるが、このようにスリットを形成した保護テープでは、サポート性能が弱まり、半導体ウェーハ厚が２０〜５０μｍと薄くなった場合、研磨時にスリット溝の部分に負荷がかかり、割れやクラックが発生することが懸念されるという問題が発生する。保護テープと半導体ウェーハの間に気泡が侵入しただけで半導体ウェーハ厚にバラツキが生じ、突出した部分に大きな負荷がかかるので割れやクラックが生じやすくなるからである。

また、このようにスリットを形成した保護テープでは、半導体ウェーハの表面に当該保護テープを貼り付ける際、半導体ウェーハの境界線と保護テープのスリットとが所定角度（ほぼ４５度）をなすように貼り付ける必要があることから、高い位置精度が要求されるという問題が発生する。このように所定角度をもって貼り付けることが要求されるのは、半導体ウェーハの表面から保護テープを剥離する際に、半導体ウェーハの破損を抑止するためには半導体ウェーハの表面にかかる応力をほぼ一定とする必要があるからである。

本発明によれば、基層、中間層、粘着層の順に積層されている３層構造の保護テープを、前記粘着層を介して半導体ウェーハの表面に貼付する工程と、前記保護テープを貼付した前記半導体ウェーハの裏面を研削する工程と、前記半導体ウェーハの裏面を研削した後、前記半導体ウェーハの表面に貼付した前記保護テープの前記基層に対し、その最外周部を含む少なくとも一部の領域に、起点となる前記最外周部から中心部へと向かって所定の間隔でスリット溝を形成する工程と、前記基層に前記スリット溝を形成した前記保護テープを、前記基層の前記起点となる最外周部から前記中央部へと向かって、前記半導体ウェーハの表面から剥離させる工程と、を含むことを特徴とする半導体ウェーハの加工方法が提供される。

この発明によれば、半導体ウェーハの裏面研削（以下、薄化処理と称する）を行った後に、基層（以下、基材と称する）にスリット溝を形成するので、半導体ウェーハの薄化処理においては、スリット溝が未だ形成されていない基材の高い剛性によるサポート効果により、適正に半導体ウェーハの表面保護と反りを抑制することができることに加えて、保護テープを剥離する際には、スリット溝が既に基材に形成されていることから保護テープの素材剛性は軟性化されており、当該保護テープの剥離時にかかる曲げ応力を小さくすることができるため、脆弱な半導体ウェーハへ与えるダメージが低減されて、半導体ウェーハの割れや欠けを抑制することができる。

本発明によれば、半導体ウェーハの薄化処理においては、適正に半導体ウェーハの表面保護と反りを抑制することができることに加えて、脆弱な半導体ウェーハへダメージを与えることなく保護テープを剥離することができるので、半導体ウェーハの割れや欠けを抑制して歩留を向上させることができる。

以下、本発明に係る半導体ウェーハの加工方法の一実施形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態に係る半導体ウェーハの加工方法は、基層、中間層、粘着層の順に積層されている３層構造の保護テープを、その粘着層を介して半導体ウェーハの表面に貼付し、半導体ウェーハの裏面研削を行った後、保護テープの基層にその最外周部から中心部へ向かって所定間隔でスリット溝を形成した上で、その保護テープを、スリット溝と略直交する方向であって、かつ、その最外周部から中央部へと向かう方向に剥離するというものである。

まず、保護テープの構造について説明する。図１（ａ）は、基層（以下、基材と称する）３にスリット溝が形成される前の保護テープ２が半導体ウェーハ１の表面に貼り付けられた状態を示す側面図である。

図１（ａ）に示すように、保護テープ２は、基材３、中間層４、粘着層（以下、粘着材と称する）５の順に積層された３層構造であり、その剛性を高めてサポート効果を奏するのは、主としてＰＥＴ樹脂材（ポリエチレンテレフタレート）からなる基材３である。なお、保護テープ２の外形は、半導体ウェーハ１の外形と一致している。

次に、半導体ウェーハ１の薄化処理について説明する。薄化処理を行う際、半導体ウェーハ１の表面に保護テープ２を貼り付ける。この保護テープ２によって半導体ウェーハ１の表面を保護し、また、そのサポート効果によって半導体ウェーハ１の反りを抑制するためである。

このように半導体ウェーハ１の表面に保護テープ２を貼り付けた状態で、半導体ウェーハ１の裏面を研削する薄化処理を施す。この薄化処理においては、半導体ウェーハ１は、厚さｔ＝２０〜１００μｍまで薄化されるが、半導体ウェーハ１は、基材３に未だスリット溝が形成されていない剛性の高い保護テープ２によって保持されることになるので、適切に表面が保護され、かつ、適正に反りが抑制される。

次に、半導体ウェーハ１の表面から保護テープ２を剥離させる方法について説明する。図１（ａ）に示すように、薄化処理を施した半導体ウェーハ１を、その裏面に貼付したＵＶテープ８を介して吸着ステージ７に貼り付ける。なお、吸着ステージ７には、半導体ウェーハ１を加温するためのヒータ（図示省略）が設けられている。

図１（ｂ）は、半導体ウェーハ１の表面に貼り付けられた保護テープ２の基材３にスリット溝３ａが形成された状態を示す側面図である。図１（ｂ）に示すように、まず、半導体ウェーハ１を吸着ステージ７に貼り付けた状態で、その表面に貼り付けられた保護テープ２の基材３に対して、所定の間隔でスリット溝３ａを形成する。この際、スリット溝３ａは、基材３の最外周部３ｂを起点として中心部へと向かって所定の間隔で形成される。このスリット溝３ａの加工は、半導体ウェーハ１を切断するためのダイシングソー（図示省略）を用いて行う。なお、以下において基材３の最外周部３ｂとは、このスリット溝３ａを形成する際に起点となった基材３の最外周部のことを指すものとする。

図２（ａ）は、半導体ウェーハ１の表面に貼り付けた保護テープ２の基材３に対して、所定の間隔で部分的にスリット溝３ａを形成した状態を示す平面図である。図２（ａ）に示すように、この際、スリット溝３ａは、基材３に対して部分的に形成してもよい。このように、基材３の最外周部から中心部へ向かって所定幅にわたってスリット溝３ａを形成することで、保護テープ２の折り曲げが容易となり、保護テープ２を剥離する当初に半導体ウェーハ１の表面にかかる応力を低減することができる。なお、この保護テープ２の剥離方向は、基材３に形成したスリット溝と略直交する方向であり、かつ、半導体ウェーハ１の最外周部（＝基材３の最外周部３ｂ）から中央部へと向かう方向である。

ここで、半導体ウェーハ１へのダメージは、保護テープ２を剥離する当初が最も大きいのだが、このように保護テープ２を剥離する際にその先端部となる基材３の最外周部３ｂにスリット溝３ａを形成して、保護テープ２の素材剛性を軟性化しておくことで、この保護テープ２の剥離当初時に半導体ウェーハ１の表面にかかる曲げ応力を小さくすることができるので、脆弱な半導体ウェーハ１へ与えるダメージを低減して、半導体ウェーハ１の割れや欠けを抑制することができる。

図２（ｂ）は、半導体ウェーハ１の表面に貼り付けた保護テープ２の基材３に対して、所定の間隔で全面的にスリット溝３ａを形成した状態を示す平面図である。図２（ｂ）に示すように、スリット溝３ａは、基材３に対して全面的に形成してもよい。このように、基材３の全面にわたってスリット溝３ａを形成することで、保護テープ２を剥離する当初のみならず、剥離終了に至るまで常に半導体ウェーハ１の表面にかかる応力を低減することができる。なお、この保護テープ２の剥離方向は、基材３に形成したスリット溝３ａと略直交する方向であり、かつ、半導体ウェーハ１の最外周部（＝基材３の最外周部３ｂ）から中央部へと向かう方向である。

なお、保護テープ２を剥離する際にその先端部となる基材３の最外周部３ｂにスリット溝３ａを形成して保護テープ２の素材剛性を軟性化しておけば、保護テープ２の剥離当初時にかかる曲げ応力を小さくすることができ、脆弱な半導体ウェーハ１へ与えるダメージを低減して、半導体ウェーハ１の割れや欠けを抑制することができることは上述した通りである。しかしながら、基材３の全面にわたってスリット溝３ａを形成しておけば、保護テープ２の剥離時にかかる曲げ応力を常に小さくすることができ、脆弱な半導体ウェーハ１へ与えるダメージを低減して、半導体ウェーハ１の割れや欠けをより抑制することができる。

次に、保護テープ２の基材３にスリット溝３ａを形成することにより形成される基材３のスリット状の突出部（＝基材３の残存部）を、スリット溝３ａに沿って最外周部３ｂから所定幅にわたって除去する。ここで、図２（ａ）、（ｂ）において、この基材３の突出部を３ｃ、基材３の突出部を除去した部分を３ｄで示す。具体的には、複数個のスリット溝３ａを含むように基材３の最外周部３ｂから５〜１０mm程度の幅にわたって、複数個に及ぶ基材３のスリット状の突出部を除去する。この基材３の突出部を除去する加工も、半導体ウェーハ１を切断するためのダイシングソー（図示省略）を用いて行う。除去する基材３の突出部の幅は、スリット溝と比較して大きいが、ダイシングソー（図示省略）の送りピッチを調整して複数回にわたって加工することで、このような除去処理を行うことが可能である。

図１（ｂ）に示すように、この際、基材３の突出部３ｃはその厚さ分を一切残さずに完全に除去してもよい。このように基材３の突出部３ｃを所定幅にわたって除去する理由は、保護テープ２に後述する剥離テープ６を貼り付ける場合に、単に基材３の突出部３ｃを跨ぐようにして貼り付けるよりも、基材３の突出部３ｃを所定幅にわたって除去して、まずそこに剥離テープ６を貼り付けた上で、さらに基材３の突出部３ｃを跨ぐようにして貼り付ける方がより接着面積が増して、より接着強度を増すことができるからである（このような効果を得るために、少なくとも複数個のスリット溝３ａを含むように基材３の最外周部３ｂから５〜１０mm程度の幅にわたって、複数個に及ぶ基材３のスリット状の突出部を除去する必要がある）。

また、図３は、基材３の突出部３ｃを除去して、基材３を所定の厚さ分だけ残した状態を示す側面図である。図３に示すように、この際、基材３の突出部３ｃは所定の厚さ分だけ残して除去して、加工後、基材３が所定の厚さ、具体的には５〜１５μｍ程度分だけ残るようにしてもよい。このように基材３を所定厚さだけ残す加工を行う理由は、基材３の原材料であるＰＥＴ樹脂材（ポリエチレンテレフタレート）は、中間層４と比較して、後述する剥離テープ６との密着性が高いので、基材３を完全に除去して中間層４に剥離テープ６を貼り付ける場合よりも、この残存する基材３に剥離テープ６を貼り付ける場合の方がより接着強度を増すことができるからである。

次に、この基材３の突出部３ｃを除去した部分を含む基材３の表面に、スリット溝３ａと略直交する方向であって、かつ、基材３の最外周部３ｂから中央部に向かって剥離テープ６を貼り付ける。すなわち、剥離テープ６は、基材３の突出部３ｃを除去した部分３ｄに加えて、基材３の表面に、基材３の突出部３ｃを跨ぐようにして貼り付けられる。これにより、剥離テープ６を単に基材３の突出部３ｃを跨ぐようにして貼り付ける場合と比較して、より接着面積が増し、より接着強度を増すことができる。

次に、吸着ステージ７に設けられたヒータ（図示省略）によって、吸着ステージ７に貼り付けられている半導体ウェーハ１に対して４０〜６０℃程度の熱を加える。このように半導体ウェーハ１を加熱するのは、その表面に貼り付けられている保護テープ２を高温にし、粘着材５の粘着力を低下させることで、保護テープ２を半導体ウェーハ１から剥離することを容易にするためである。

次に、半導体ウェーハ１の表面から保護テープ２を剥離する動作について説明する。図４は、半導体ウェーハ１の表面から保護テープ２を剥離する状態を示す側面図である。

図４に示すように、保護テープ２を高温にし、粘着材５の粘着力を低下した状態で、吸着ステージ７に貼り付けられた半導体ウェーハ１の表面から保護テープ２を剥離させる。

具体的には、剥離テープ６を半導体ウェーハ１の最外周部１ｂ（＝基材３の最外周部）から中心部へと向かう方向へ引き込むことで、保護テープ２自体を１８０°反対に折り曲げながら半導体ウェーハ１の表面から剥離させる。

この際、保護テープ２は、剛性の高い基材３に既にスリット溝３ａが形成されているため、素材剛性が軟性化されており、剥離当初時の保護テープ２の曲げ応力を小さくすることができる。これにより、脆弱な半導体ウェーハ１へのダメージを与えることなく、保護テープ２を剥離することができる。さらに、基材３の全面にわたってスリット溝３ａが形成されている場合には、剥離当初時のみならず、剥離終了に至るまで常に保護テープ２の曲げ応力を常に小さくすることができる。これにより、剥離時において脆弱な半導体ウェーハ１へダメージを与えることなく、保護テープ２を剥離することができる。

以上に説明したように、本発明に係る半導体ウェーハの加工方法によれば、半導体ウェーハの裏面研削を行った後に、基層にスリット溝を形成するので、半導体ウェーハの薄化処理においては、スリット溝が未だ形成されていない基材の高い剛性によるサポート効果により、適正に半導体ウェーハの表面保護と反りを抑制することができることに加えて、保護テープを剥離する際には、スリット溝が既に基材に形成されていることから保護テープの素材剛性は軟性化されており、当該保護テープの剥離時にかかる曲げ応力を小さくすることができるため、脆弱な半導体ウェーハへ与えるダメージが低減されて、半導体ウェーハの割れや欠けを抑制することができる。

図１（ａ）は、基材にスリット溝が形成される前の保護テープが半導体ウェーハの表面に貼り付けられた状態を示す側面図である。図１（ｂ）は、半導体ウェーハの表面に貼り付けられた保護テープの基材にスリット溝が形成された状態を示す側面図である。図２（ａ）は、半導体ウェーハの表面に貼り付けた保護テープの基材に対して、所定の間隔で部分的にスリット溝を形成した状態を示す平面図である。図２（ｂ）は、半導体ウェーハの表面に貼り付けた保護テープの基材に対して、所定の間隔で全面的にスリット溝を形成した状態を示す平面図である。基材の突出部を除去して、基材を所定の厚さ分だけ残した状態を示す側面図である。半導体ウェーハの表面から保護テープを剥離する状態を示す側面図である。図５（ａ）は、従来の保護テープが半導体ウェーハの表面から剥離される前の状態を示す側面図である。図５（ｂ）は、従来の保護テープが半導体ウェーハの表面から剥離される際の状態を示す側面図である。

符号の説明

１半導体ウェーハ
１ａ最外周部
１ｂ最外周部
２保護テープ
３基材
３ａスリット溝
３ｂ最外周部
３ｃ突出部
４中間層
５粘着材
６剥離テープ
７吸着ステージ
８ＵＶテープ

Claims

基層、中間層、粘着層の順に積層されている３層構造の保護テープを、前記粘着層を介して半導体ウェーハの表面に貼付する工程と、
前記保護テープを貼付した前記半導体ウェーハの裏面を研削する工程と、
前記半導体ウェーハの裏面を研削した後、
前記半導体ウェーハの表面に貼付した前記保護テープの前記基層に対し、その最外周部を含む少なくとも一部の領域に、起点となる前記最外周部から中心部へと向かって所定の間隔でスリット溝を形成する工程と、
前記基層に前記スリット溝を形成した前記保護テープを、前記基層の前記起点となる最外周部から前記中央部へと向かって、前記半導体ウェーハの表面から剥離させる工程と、
を含むことを特徴とする半導体ウェーハの加工方法。
前記スリット溝を形成した後、
前記基層を、前記起点となる最外周部から複数の前記スリット溝を含む所定幅にわたって除去する工程と、
前記基層が除去された領域を含む前記基層の表面に、前記起点となる最外周部から前記中央部へと向かって剥離テープを貼り付ける工程と、
をさらに含み、
前記保護テープを剥離する工程では、前記剥離テープを、前記基層の前記起点となる最外周部から前記中央部へと向かって引き込むことで、前記保護テープを、前記基層の前記起点となる最外周部から前記中央部へと向かって、前記半導体ウェーハの表面から剥離させることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハの加工方法。