JP2010062269A - ウェーハ積層体の製造方法、ウェーハ積層体製造装置、ウェーハ積層体、支持層剥離方法、及びウェーハの製造方法 - Google Patents

ウェーハ積層体の製造方法、ウェーハ積層体製造装置、ウェーハ積層体、支持層剥離方法、及びウェーハの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、ウェーハの裏面研削特性を高めることができるウェーハ積層体の製造方法、ウェーハ積層体製造装置、ウェーハ積層体、支持層剥離方法、及びウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ウェーハ積層体１の製造方法であって、ウェーハ２を上側に位置するウェーハ吸着台で吸着し、支持層３を下側に位置する支持層吸着台で吸着し、ウェーハ２と支持層３とを上下方向に対向させて配置する工程と、ウェーハ２に対する支持層３の対向面に、接着層４を形成するために液状の接着性樹脂を塗布する工程と、ウェーハ２及び支持層３の平行度を維持したまま両者を接近させ、接着性樹脂が介在している状態で加圧して、接着性樹脂を広げることで、ウェーハ２と支持層３との間を接着性樹脂で塞ぎ、かつ、ウェーハ２の側壁外周に樹脂突出部４ａを形成する工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、接着剤を介してウェーハと支持層とが貼着されたウェーハ積層体の製造方法、ウェーハ積層体製造装置、ウェーハ積層体、支持層剥離方法、及びウェーハの製造方法の製造方法に関する。
一般に、薄片化された半導体チップを製造する際は、一般に回路パターンや電極が形成された半導体ウェーハの裏面側を研削し、最終形状の個片化チップへと加工される。従来、半導体ウェーハの回路面側は保護テープ（支持層）により担持されてから裏面研削が行われているが、回路面には時には数１０μｍ程度の凹凸構造が形成されていることもあり、保護テープがこれらの凹凸構造を吸収しきれずに半導体ウェーハ裏面に回路パターンが転写されることがある。このような場合は、突起部へ応力が集中して半導体ウェーハが割れてしまうといった問題があった。保護テープの粘着層を厚くしたり、基材を厚くしたり、多層化するといった試みで問題の解決がある程度なされてきたが、いわゆるハイバンプと称される１００μｍ以上の突起電極を有するウェーハでは、もはや保護テープで凹凸を吸収することは困難となっている。また、保護テープ自体にも最大で１０μｍ程度の厚みばらつきを有する場合があり、この場合、同程度の厚みばらつきがウェーハに反映されるという問題があった。
上記問題を解決する方法の一例として、特許文献１で液状の接着剤を用いてガラス基材や金属基材といった高剛性の保護基材（支持層）を半導体ウェーハに貼着する方法が提案されている。液状の接着剤を用いることで、半導体ウェーハ表面の凹凸部を完全に吸収することができ、剛性の高い保護基材で半導体ウェーハを保護できるため、裏面研削時における半導体ウェーハの回路パターン転写や、半導体ウェーハが割れるといった問題は解決されるようになってきている。
また、接着剤を介して半導体ウェーハに保護基材を接着する他の従来例として、特許文献２で開示されているものがある。この従来例の製造方法については、段落番号[０００９]において、「・・・凹凸が埋没するように被膜形成用塗布液を塗布し、該塗布液表面を被膜化し、・・・前記被膜の破断伸度が３０〜７００％であり、破断応力が１．０×１０７〜５．０×１０７Ｐａである」と記載されている。また、塗布液の平滑化については、段落番号[００２６]において、「塗布液表面の平滑化は、たとえば、図２に示すように、ガラス板のような平滑表面を有する板状部材４を、被膜形成用塗布液表面に貼り合せることで行える」と記載されている。また、塗布液の硬化については、段落番号[００２８]において、「図２のように板状部材４を使用する場合は、被膜形成用塗布液２を形成する硬化性樹脂として、エネルギー線硬化型樹脂を用いた場合には、板状部材４の側からエネルギー線を照射して、被膜形成用塗布液を被膜化する」と記載されている。
特開２００４−６４０４０号公報 特開２００２−２０３８２７号公報
しかしながら、接着剤でガラス基材や金属基材を半導体ウェーハに貼着する方法では、裏面研削後に薄肉化された高剛性の半導体ウェーハからガラス基材などを剥離するのが困難であるという問題があった。そこで、予め保護基材上に設けた剥離層をレーザ剥離する方法が知られているが、装置が複雑になるので、簡便な方法が求められていた。
本発明は、ウェーハの裏面研削特性を高めることができるウェーハ積層体の製造方法、ウェーハ積層体製造装置、ウェーハ積層体、支持層剥離方法、及びウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
また、裏面研削後に支持層及び接着層を容易に剥離することができるウェーハ積層体の製造方法、ウェーハ積層体製造装置、ウェーハ積層体、支持層剥離方法、及びウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明の一態様は、ウェーハ積層体の製造方法であって、前記ウェーハ積層体が、ａ）ウェーハと、ｂ）該ウェーハを支持する支持層と、ｃ）前記ウェーハと前記支持層とを接着する接着層と、ｄ）前記ウェーハの側壁外周に形成された樹脂突出部と、を備え、（１）前記ウェーハを上側に位置するウェーハ吸着台で吸着し、前記支持層支持層を下側に位置する支持層吸着台で吸着し、前記ウェーハと前記支持層とを上下方向に対向させて配置する工程と、（２）前記ウェーハに対する前記支持層の対向面に、前記接着層を形成するために液状の接着性樹脂を塗布する工程と、（３）前記ウェーハ及び前記支持層の平行度を維持したまま両者を接近させ、前記接着性樹脂が介在している状態で加圧して、前記接着性樹脂を広げることで、前記ウェーハと前記支持層との間を前記接着性樹脂で塞ぎ、かつ、前記ウェーハの側壁外周に前記樹脂突出部を形成する工程と、（４）前記ウェーハ積層体が所定の厚みに達した時点で、前記接着性樹脂に外部から紫外線を供給することにより前記接着性樹脂を硬化させ、前記接着層を形成する工程と、を含むウェーハ積層体の製造方法を提供する。
この製造方法によれば、裏面研削時のウェーハ割れやウェーハのエッジ部におけるチッピングを防止することができ、ウェーハの裏面研削特性に優れるウェーハ積層体を作製することができる。また、接着層によりウェーハ表面の凹凸を吸収することができるから、裏面研削時におけるウェーハ割れを防止することができる。
また、本発明の他の態様は、ウェーハを吸着するウェーハ吸着台、該ウェーハ吸着台の下側で相対向して配置され、液状の接着性樹脂を介して前記ウェーハに貼着される支持層を真空吸着する支持層吸着台、及び前記接着性樹脂を硬化するために、該接着性樹脂に紫外線を照射する紫外線照射源、を備える、ウェーハ積層体製造装置であって、前記支持層吸着台は、前記紫外線を透過させ、かつ、前記支持層を吸着する凹凸形状を有する、ウェーハ積層体製造装置を提供する。
この製造装置によれば、ウェーハの裏面研削特性に優れるウェーハ積層体を作製することができる。
また、本発明の他の態様は、ウェーハと、該ウェーハを支持している支持層と、前記ウェーハと前記支持層とを接着している接着層と、前記ウェーハの側壁外周に形成された樹脂突出部と、を備えたウェーハ積層体を提供する。
このウェーハ積層体によれば、接着層により、ウェーハ表面の凹凸を吸収でき、裏面研削時のウェーハ割れを防止することできる。
また、本発明の他の態様は、前記ウェーハ積層体の裏面を研削して前記ウェーハを所定の厚みまで薄くした後、前記ウェーハ積層体から前記支持層を前記接着層と共に剥離する支持層剥離方法であって、前記支持層をＵ字状に折り返したときに、前記ウェーハを曲げないようにして、前記支持層を前記接着層と共に前記ウェーハ積層体から剥離する、支持層剥離方法を提供する。
この支持層剥離方法によれば、ウェーハの裏面研削後は、複雑な装置を用いることなく、ウェーハに剥離不良を生じさせることなく、ウェーハから支持層と共に接着層を剥離することができる。
また、本発明の他の態様によると、前記ウェーハ積層体を用意することと、前記ウェーハを所望の厚さまで研削することと、研削後に、前記ウェーハ積層体から前記支持層を前記接着層と共に剥離することと、を含む、ウェーハの製造方法を提供する。
このウェーハの製造方法によれば、研削時におけるウェーハの損傷や、ピーリング時におけるウェーハの損傷を防止でき、中間製品としてのウェーハ積層体から最終製品としての薄いウェーハを得ることができる。
以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るウェーハ積層体の一実施形態を示す。
本実施形態のウェーハ積層体１は、多層構造をなし、回路パターン５を有する表面が接着面であり、裏面が研削面であるウェーハ２と、回路パターン５を保護し、かつウェーハの裏面研削後は接着面から剥離される樹脂フィルム（支持層）３と、ウェーハ２と樹脂フィルム３とを接着する接着層４と、から構成されている。接着層４の外周部分には、ウェーハ２の外側にはみ出している樹脂突出部４ａが形成されている。樹脂フィルム３及び接着層４は、ウェーハ２の裏面研削後にウェーハ２から剥離されるようになっている。なお、本実施形態において、樹脂フィルム３と接着層４の各層は単層で構成されているが、樹脂フィルム３と接着層４の各層を多層で構成することも可能である。
ウェーハ２には、１００μｍ以内に薄肉化されることが期待されるシリコン、ガリウムヒ素などの半導体ウェーハを適用することができる。回路パターンを有するウェーハ２の表面は凹凸になっているが、接着剤が凹所に入ることで、ウェーハ２の表面が平坦化されるようになっている。
接着層４を形成する液状接着剤には、硬化性接着剤、ホットメルト接着剤、ワックスなどで、硬化前の２３℃でのブルックフィールド型粘度計で測定した粘度が１００ｃＰ以上、１００００ｃＰ未満の接着剤が適用される。１００ｃＰ未満の場合には接着層４の厚みのコントロールが困難であり、１００００ｃＰ以上の場合にはウェーハ２の凹凸面に接着剤が浸透しにくい（接着剤が凹所に入り難い）という問題があるからである。熱硬化性接着剤や熱溶融接着剤の場合は、加熱溶融温度において１００００ｃＰ未満であれば問題はないが、接着剤の硬化（固化）時間、加熱による装置の寸法変化を考慮すると、接着剤は短時間で硬化する光硬化性接着剤、例えば紫外線硬化性接着剤が好適する。液状接着剤として紫外線硬化型接着剤を使用する場合には、樹脂フィルム３が紫外線透過性であることも重要である。
なお、紫外線硬化性接着剤は、熱や紫外線などのエネルギー線によって硬化する接着剤であり、アクリル系モノマーやエポキシ樹脂をベースとしたものが一般的である。ウェーハ２とフィルム３を接着する接着層４の厚みは、ウェーハ２の厚みを吸収できれば問題ないが、典型的には１０〜１５０μｍ、好ましくは２０〜１００μｍである。
また、接着層４を介して半導体ウェーハに支持層が接着された従来例として、特許文献１で開示されているものがあり、「・・・凹凸が埋没するように被膜形成用塗布液を塗布し、該塗布液表面を被膜化し、・・・前記被膜の破断伸度が３０〜７００％であり、破断応力が１．０×１０７〜５．０×１０７Ｐａである」と記載されている。これに対して、本発明の接着層４は、
１）裏面研磨時（研削時）に接着層４によるずれ、たわみを生じさせないため、２３℃でのＪＩＳ Ｋ ６２５１−１９９３で規定するダンベル状３号形を使用して５００ｍｍ／分で引っ張ったときの破断伸度は５０％以下、更に好ましくは３０％以下であることが好ましく、且つ、
２）樹脂フィルム３・接着層４の剥離時に凹凸面への接着層４の機械的な投錨力（アンカー効果）による剥離不良を低減するため、同破断伸度は５％以下であることが好ましい。
３）また、フィルム３・接着層４の剥離時に軽微な剥離力で剥がせ、かつ接着層４の破断を生じさせないため、接着剤は適度な強度と柔軟性をあわせもつ必要がある。具体的には２３℃における硬化後の接着剤の引張弾性率（レオメトリックス社、ＲＳＡII型 動的粘弾性装置を使用し、周波数１０ヘルツで測定）が１．０〜９．０×１０８Ｐａであることが好ましい。引張弾性率は弾性限度の度合い示すものであり、接着剤の弾性を適切に評価するものとして用いられている。良好な剥離性能を示す接着剤の例としては、住友３Ｍ株式会社から販売されているＬＣ３０００シリーズを挙げることができる。弾性率が低すぎると接着剤が粘着剤を示し、良好な剥離を期待できず、また剥離時に接着剤の破断を伴う恐れがあるからである。弾性率が高すぎると柔軟性が失われ、同様に接着剤が部分的に被接着面に残留しやすくなるからである。
特許文献１では、破断伸度が３０〜７００％であり、破断応力が１．０×１０７〜５．０×１０７Ｐａである接着剤（粘着剤）の物性を期待するものであり、良好な研削性を期待できない。また、接着層の剥離の際には接着剤の応力緩和が起こり、剥離界面に応力を集中させることができず、結果として剥離力が高くなり、良好な剥離を期待できない。
樹脂フィルム３は、裏面研削時のウェーハ２の反りを防止し、歪のない研削を行うために適度な剛性を有することが好ましく、かつ、裏面研削後に容易に剥離できるものが好ましい。また、樹脂フィルム３は、裏面研削時の摩擦熱や、蒸着、スパッタリング、メッキ、エッチングなどのプロセスを経ることが考えられるため、プロセス条件に応じて、透明性、耐熱性、耐薬品性、低膨張率を備えた支持層が好ましくは選択される。裏面研削時にウェーハ２の反りを防止し、歪みのない研削を行うという観点からは１０００ＭＰａ以上の曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ ７１７１−１９９４で規定する２３℃における曲げ弾性率）を有することが好ましく、図２に示すように、裏面研削後にフィルム３を湾曲させて容易に剥離できるという観点からは、１００００ＭＰａ以下の曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ ７１７１−１９９４で規定する２３℃における曲げ弾性率）で、３０μｍ〜２００μｍの薄さを有する樹脂フィルム３が好ましい。有用なフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系及びポリオレフィン共重合体フィルム、ポリアミド系フィルム、アクリロニトルフィルムなどが挙げられる。樹脂フィルム３を裏面研削後に剥離する際に接着層４と同時に剥離させるために樹脂フィルム３にプライマー層の塗布、粘着剤の塗布、コロナ処理などの表面処理したものを使用することもできる。使用されるプライマーとしては、ウレタン系、ゴム系、ポリエステル系などがある。また、アクリル系、ゴム系の粘着剤を塗布することもできる。また、プライマー、粘着剤の塗布以外にコロナ処理、表面のマット処理、プラズマ処理、化学エッチング、火炎処理などを施すこともできる。また、フィルム３の反りの問題を抑制するために、フィルム３を多層構造とし、複数の緩衝層を含んだ多層化フィルムを用いることもできる。樹脂フィルム３を多層化とした場合は、各層は同質の樹脂材料であることが好ましい。また、各層は、室温２３℃における曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上、１００００ＭＰａ以下であることが望ましい。多層構造をなす樹脂フィルム３の合計厚みは、３０〜２００μｍに設定されることができる。
ウェーハ積層体１の裏面研削後は、樹脂フィルム３がウェーハ積層体１から剥離されるが、本実施形態で用いている接着層４は、樹脂フィルム３との接着強度が、ウェーハ２との接着強度より大きくなっているため、接着層４をウェーハ２に残すことなく樹脂フィルム３を剥離することができるようになっている。
図２に示すように、ウェーハ積層体１からフィルム３を剥離する際は、ウェーハ積層体１の上下を逆にして、１８０゜ピール法を用い、ウェーハ２の上方向への曲がりを抑え、ウェーハ２を破損することなく樹脂フィルム３をウェーハ２から容易に剥離することができる。
次に、上述したウェーハ積層体１を製造する製造装置の一実施形態について説明する。図３に示すように、本実施形態の本装置１０は、３本以上の支柱２１で支えられた上部ベース１６と下部ベース３０からなる筐体構造内で、上部吸着台（ウェーハ吸着台）１８と下部吸着台（フィルム吸着台）２６とが上下に移動可能に配設された構造をなしている。上部吸着台１８と下部吸着台２６は、中心軸Ｃが同軸になるように相対向して配置されている。下部吸着台２６の下側には、液状の接着剤を硬化させるために紫外線を照射するＵＶ照射源３３を有している。また、筐体構造の上下方向にかかる荷重を均一に分散させるため、各支柱２１から上部吸着台１８の移動軸（シャフト１２の移動軸または貼り合わせ中心）までの距離は全て等しく、なおかつ、支柱２１は等間隔で配置されている。なお、本実施形態の装置１０は、液状の接着剤を硬化させるための硬化手段としてＵＶ照射源３３を有しているが、本発明は接着剤の硬化手段をＵＶ照射源３３に制限するものではなく、ＵＶ照射源３３に代えて熱源を用いることもできる。
上部吸着台１８が上部ベース１６を基準面として鉛直方向に移動できるように、上部吸着台１８を支持する剛直なシャフト１２は、二つのリニアブッシュ１３，１５を内包した円筒部品１４に沿って上下移動する。このとき、シャフト１２の鉛直移動速度精度を向上させるために、二つのリニアブッシュ１３，１５はその取り付け位置をなるべく離すことが肝要である。
上部吸着台１８を支持するシャフト１２のアクチュエータ１１としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、リニアモータヘッドなどを適用することが可能であるが、制御できる位置精度や停止性能という観点から、サーボモータやステッピングモータによるリニアヘッドが好適である。アクチュエータ１１の最大推力は、実際に貼り合せるウェーハサイズや製造装置の耐荷重、接着剤の粘度などに依存するが、目安として０．１〜１．０kg/cm２で加圧できることが好ましい。いずれにしても、動作停止時には外力によって移動しないことが肝要であるが、若干のスプリングバック現象は避けられない。このため、上部吸着台１８と下部吸着台２６の絶対的なギャップ距離を常時監視できる機構が必要である。例えば、リニアゲージ１７を上部吸着台の脇に取り付け、リニアゲージ１７の先端が下部吸着台２６の透明剛体（平面板）２４へ接触するようにして、絶対的なギャップを制御することが有効である。
上部吸着台１８は、ウェーハ２を保持する機構を有し、また吸着されるウェーハ２の平坦性を保持するため、吸着面は平坦度が±５μｍ以内、より好ましくは±１μｍ以内となっている。保持機構としては、真空吸着、粘着、静電吸着などが適用可能である。簡便な真空吸着が好適である。本実施形態では、上部吸着台１８に真空吸着のための吸着溝２３が設けられている。ウェーハ吸着時のエア抜けを促進するために、吸着面に平坦度に影響を与えない範囲で数μｍ以下の表面凹凸を設けても良い。
下部吸着台２６は、上部吸着台１８より一回り大きいサイズに形成されており、樹脂フィルム３を真空吸着するための吸着溝２８を有し、また、吸着される樹脂フィルム３の平坦性を保持するため、吸着面は平坦度が±５μｍ以内、より好ましく±１μｍ以内となっている。また、上部吸着台１８と同様に吸着面と吸着される樹脂フィルム３との間からのエア抜けを促進するために、平坦度に影響を与えない範囲で数μｍ以下の表面凹凸３８が剛体２４（図５）に設けられている。剛体２４の表面凹凸３８は種々の方法で形成することができ、例えばブラスト処理を適用することができる。剛体２４をガラスとした場合は、表面凹凸３８はすりガラスと同様の形態を成したものとなる。また、貼着時の視認性や、貼り合わせ時の変形抑制、紫外線硬化型の液状接着剤を硬化させる際には紫外線を透過させるという観点から、下部吸着台２６の中央部を透明な剛体２４とすることが好ましい。例えば、パイレックス（登録商標）、テンパックス（登録商標）などのホウ酸ガラス、石英ガラス、などが挙げられる。下部吸着台２６の一部だけを透明な剛体とする場合は、ウェーハ２より直径が大きく、ガタツキを抑制するために透明な剛体２４を３点で支持するのが好適である。
上部吸着台１８の吸着表面と下部吸着台２６の吸着表面の平行度を制御するという観点から、下部吸着台２６は上下方向に移動せずに、吸着表面の傾斜角度だけを変化させることもできる。吸着表面の傾斜角度を変化させる具体的な方法としては、下部ベース３０を３点のマイクロメータヘッド３１で支持する構造とすることができる。３点のマイクロメータヘッド３１をそれぞれ独立に動かすことにより、下部吸着台２６の傾斜角度を変化させることができる。
図６に装置の変形例を示すように、上部吸着台１８と下部吸着台２６の間を真空雰囲気とすることも可能である。この場合、上部吸着台１８の対向面の外周部分に、下部吸着台２６の対向面に接触して弾性変形するＯリング２２を取り付けることで、上部吸着台１８と下部吸着台２６の間を密閉し、密閉された空間を減圧することで真空雰囲気とすることができる。Ｏリング２２の材質には、ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴムなどを適用することができる。
液状接着剤を硬化させるために紫外線を照射するＵＶ照射源３３は、下部ベース３０の貼り合せ中心直下に設置されている。ＵＶ照射源３３の照射強度は、使用する接着剤の種類、樹脂フィルム３及び下部吸着台２６に取り付けた透明剛体２４の透過率にも依存するが、目安として５０〜１００ｍＷ／ｃｍ２を選定すれば、１０〜２０秒のＵＶ照射で５００〜２０００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーを照射することができる。
次に、図４（ａ）〜（ｅ）を用いて、ウェーハ積層体１の製造方法の一実施形態ついて説明する。本実施形態の製造方法は、上部吸着台１８の吸着面にウェーハ２を真空吸着する工程と、下部吸着台２６（剛体２４）の吸着面に樹脂フィルム３を吸着する工程と、樹脂フィルム３上に液状接着剤を塗布する工程と、ウェーハ表面とフィルム表面の平行度を維持したまま両者を接触させた後に加圧して液状接着剤を塗り広げて、ウェーハの側壁外周に樹脂突出部４ａを形成する工程と、所望の接着剤厚み（ウェーハ積層体厚み）に達した時点で液状接着剤を硬化させる工程と、貼り合わせたウェーハ積層体１を取り出す工程と、を備えている。
図４（ａ）の上部吸着台１８の吸着面にウェーハ２を吸着する工程では、ウェーハ２の貼り合せ面（対向面）が下を向くようにして、ウェーハ２を上部吸着台１８に真空吸着する。一方、下部吸着台２６の吸着面に樹脂フィルム３を吸着する工程では、樹脂フィルム３の貼り合せ面（対向面）が上を向くように真空吸着する。真空吸着時の圧力は、１００Ｐａより低真空であることが好ましい。
続いて、図４（ｂ）の樹脂フィルム３上に液状接着剤を塗布する工程では、接着剤に気泡が混入しないようにして塗布する。接着剤に気泡が混入すると、ウェーハ積層体１の厚みが一様でなくなり、裏面研削時においてウェーハ割れや欠け（チッピング）といった問題を生じるからである。塗布された接着剤がさらに均一に塗れ広がり、接着剤の外周部における突出部の均一形成を図るために、液状接着剤をウェーハ２の貼り合せ中心に塗布することが重要である。液状接着剤の外周部の樹脂突出部４ａの形成程度を制御するには、接着層４の目標厚み（積層体の厚み）を考慮した適性量を塗布することが肝要である。目安として、接着剤の樹脂突出部４ａの形成には、ウェーハ２とフィルム３との間の隙間を埋めるために必要な量の１０％増しにすると良い。具体的には、塗布する接着剤量Ｗ（ｇ）は、ウェーハ半径Ｒ（ｃｍ）、接着剤厚みｔ（ｃｍ）、接着剤比重Ｇ（ｇ／ｃｍ３）とすると、接着剤量Ｗ（ｇ）＝１．１×（π×Ｒ２×ｔ×Ｇ）となる。
続いて、図４（ｃ）の上部吸着台１８をゆっくり下降させ、ウェーハ２がフィルム３上の接着剤に接触したら、アクチュエータ１１によりウェーハ２とフィルム３との間で接着剤を加圧する。加圧力は、接着剤の粘度、ターゲット厚みにも依存するが、目安として０．１〜１．０ｋｇ／ｃｍ２である。接着剤を加圧した状態で待機し、所望の接着層４厚みになるまで液状接着剤をウェーハ２の全面に広げ、かつ、ウェーハ２とフィルム３との間から接着剤を漏出させてウェーハ２（ウェーハ積層体１）の外周側面に樹脂突出部４ａを形成する。樹脂突出部４ａが形成され、所望の接着層４厚みになったら、接着剤にＵＶ照射源３３からの紫外線を照射し、接着剤を硬化させる。
樹脂突出部４ａは、ウェーハ２の外周から外側にはみ出している部分であり、この樹脂突出部４ａを形成することで、ウェーハ２の外周部分をフィルム３に空隙が生じることなく接着することができる。これにより、ウェーハ２の外周部分でフィルム３に接着しない部分が存在することを回避でき、裏面研削時に接着していない部分に応力が集中してチッピングを生じることを防止することができる。この種のチッピングは、薄いウェーハ２ほど生じやすいため、樹脂突出部４ａを形成することの効果が大きい。ウェーハ２の外周側面に形成された樹脂突出部４ａの形態は、接着剤の粘度、種類、ウェーハ２及びフィルム３に対するぬれ性によって変わるものであるが、例えば、凹状タイプ（フィレット状タイプ）４ａ１や、凸状タイプ４ａ２に形成することができる。本実施形態の樹脂突出部４ａは、凹状タイプ４ａ１である。
樹脂突出部４ａは、ウェーハ２とフィルム３との間で所定量の接着剤を加圧することにより、接着剤がウェーハ２の外側にはみ出して形成されるものであるが、ウェーハ２を吸着する上部吸着台１８の吸着面には接触することがない。これは、上部吸着台１８が上側に配置されていることと、塗布する接着剤の量が適量に調整されていることに依るものである。また、フィルム３は、ウェーハ２より一回り大きいサイズに形成されているため、ウェーハ２とフィルム３との間から突出させた接着剤を受けることができ、スカート状の形態をなす樹脂突出部４ａを形成することができる。このように、上側にウェーハ２を吸着する上部吸着台１８を配置し、下側にフィルム３を吸着する下部吸着台２６を配置する ウェーハ積層体製造装置１０の構成は、樹脂突出部４ａを形成するための好ましい形態となっている。
以上のようにして、中間製品としてのウェーハ積層体１が製造される。ウェーハ積層体１は裏面研削工程に搬送され、ウェーハ２が所望の厚みになるまで研削される。裏面研削後、ウェーハ積層体１から接着層４と共に樹脂フィルム３を本発明の方法で剥離し、所望厚みのウェーハ２を得る。
上述したウェーハ積層体１の製造方法において、フィルム３上に接着剤を塗布する際に気泡が接着剤に混入していなくても、接着剤がウェーハ２とフィルム３との間で塗り広がる過程で気泡が混入することがある。例えば、ウェーハ表面の回路体のアスペクト比が大きい場合、いわゆるハイバンプと称される回路体が形成されている場合は、多量の気泡が接着剤に混入する心配がある。気泡の混入は、裏面研削時におけるウェーハ２の割れや欠けといった問題を引き起こすこととなる。そこで、接着剤がウェーハ２とフィルム３との間で塗り広がる時に、気泡が接着剤に混入しないように、ウェーハ２とフィルム３との間を真空雰囲気にする必要があり、その方法が図６で示されている。また、この方法により、効率良くウェーハ２とフィルム３との貼り合わせ前の接着剤に混入した気泡の脱泡も可能である。
図７（ａ）〜(ｅ)の本実施形態の製造方法の変形例では、接着剤に気泡が混入しないように、また、接着剤に混入した気泡を脱泡するために、ウェーハ２とフィルム３との貼り合わせ雰囲気を真空にする工程を含むことができる。図７（ｃ）の気泡を脱泡する工程は、ウェーハ２とフィルム３を接触させた後に加圧して液状接着剤を塗り広げる工程で実施することができる。気泡を脱泡する工程を実施するには、ウェーハ２とフィルム３との接着を真空雰囲気で行う必要がある。真空雰囲気は、装置１０Ａの筐体構造内に真空槽を設けたり、上部吸着台１８の対向面の外周部分にＯリング２２を取り付けることで（図６）、上部吸着台１８と下部吸着台２６の間を密閉し減圧することで真空雰囲気としたりすることができる。
接着剤に混入した気泡を脱泡する方法を具体的に説明する。上部吸着台１８に吸着したウェーハ２を下部吸着台２６に吸着されたフィルム３に接近させ、上部吸着台１８と下部吸着台２６との間に位置する脱泡用治具３６から突出したＯリング３７が下部吸着台２６に接触したら、アクチュエータ１１又はシャフト１２の動作を完全に停止させる。この時点で、ウェーハ２にはフィルム３上の接着剤は接触していない。次に、減圧装置（図示しない）を動作させ、真空弁２０（図６）を介してウェーハ２とフィルム３の間を減圧する。
脱泡が完了した時点で、アクチュエータ１１またはシャフト１２を動作させて除々に加圧し、上部吸着台１８にアクチュエータ１１による圧力と大気圧による圧力を加える。加圧した状態で待機し、接着剤がウェーハ２の全面に塗り広がり、かつ、所望の接着剤厚みになったときに、真空弁２０を閉じて、減圧した状態で紫外線を照射して接着剤を硬化させる。接着剤が硬化した後、上部吸着台１８および下部吸着台２６の間の大気開放し、フィルム積層体１を取り出す。フィルム積層体１のウェーハ２が裏面研削された後、図２で示す１８０゜ピール法でフィルム積層体１から樹脂フィルム３を剥離して、所望厚みのウェーハ２を得る。
なお、本発明は上記実施形態に制限するものではなく、他の形態で実施することもできる。本実施形態のウェーハ積層体１において、接着層４の層が単層となっているが、接着層４を多層構造とすることもできる。例えば、上部吸着台１８でウェーハ２を吸着する前に、ウェーハ表面を接着層４と略同質の接着剤で下地処理しておくこともできる。下地処理には、接着剤をウェーハの対向面に塗布することに加えて、塗布した接着剤を硬化させる処理を含めることもできる。ウェーハ２の対向面が下地処理された場合、接着層４は２層構造となる。接着層４を２層とする構成は、特にバンプ（凹凸）の高さが大きいときに有効であり、下地用接着剤とウェーハ２との間に隙間を存しないように（気泡が残らないように）処理され、ウェーハ２の割れなどを効果的に防止することができる。このように、接着層４を２層とした場合は、界面における密着性が損なわれないように、各層を構成する接着剤は同質の接着特性を有することが望ましい。各層は、室温２３℃における引張弾性率が１．０〜９．０×１０８Ｐａ、破断伸度が５〜５０％の接着特性を有することができる。
本発明に係るウェーハ積層体の一実施形態を示す断面図である。 ウェーハ積層体から樹脂フィルムを剥離する様子を説明するための説明図である。 本発明に係るウェーハ積層体の製造装置の一実施形態を示す正面図である。 本発明に係るウェーハ積層体の製造方法の一実施形態を示す説明図である。 図４のＡ部拡大図である。 ウェーハ積層体の製造装置の変形例を示す正面図である。 図６の製造装置を用いたウェーハ積層体の製造方法の説明図である。
符号の説明
１ ウェーハ積層体
２ ウェーハ
３ 樹脂フィルム
４ 接着剤
１０，１０Ａ 製造装置
１８ 上部吸着台（ウェーハ吸着台）
２６ 下部吸着台（フィルム吸着台）
３３ 照射源

Claims (13)

  1. ウェーハ積層体の製造方法であって、
    前記ウェーハ積層体が、
    ａ）ウェーハと、
    ｂ）該ウェーハを支持する支持層と、
    ｃ）前記ウェーハと前記支持層とを接着する接着層と、
    ｄ）前記ウェーハの側壁外周に形成された樹脂突出部と、を備え、
    （１）前記ウェーハを上側に位置するウェーハ吸着台で吸着し、前記支持層を下側に位置する支持層吸着台で吸着し、前記ウェーハと前記支持層とを上下方向に対向させて配置する工程と、
    （２）前記ウェーハに対する前記支持層の対向面に、前記接着層を形成するために液状の接着性樹脂を塗布する工程と、
    （３）前記ウェーハ及び前記支持層の平行度を維持したまま両者を接近させ、前記接着性樹脂が介在している状態で加圧して、前記接着性樹脂を広げることで、前記ウェーハと前記支持層との間を前記接着性樹脂で塞ぎ、かつ、前記ウェーハの側壁外周に前記樹脂突出部を形成する工程と、
    （４）前記ウェーハ積層体が所定の厚みに達した時点で、前記接着性樹脂に外部から紫外線を供給することにより前記接着性樹脂を硬化させ、前記接着層を形成する工程と、
    を含むウェーハ積層体の製造方法。
  2. 前記ウェーハ及び前記支持層との間を真空雰囲気とし、前記接着性樹脂が介在している状態で加圧して前記接着性樹脂を広げることで、前記ウェーハと前記支持層との間を前記接着性樹脂で塞ぎ、かつ、前記ウェーハの側壁外周に前記樹脂突出部を形成する、請求項１記載のウェーハ積層体の製造方法。
  3. 吸着面が凹凸面である前記支持層吸着台と前記支持層との間から気泡を排出しながら、前記支持層を前記支持層吸着台で吸着する、請求項１又は２に記載のウェーハ積層体の製造方法。
  4. 前記ウェーハを前記ウェーハ吸着台で吸着する前に、前記接着層と略同質の接着性樹脂で、前記ウェーハの対向面を下地処理する、請求項１〜３の何れか１項に記載のウェーハ積層体の製造方法。
  5. 前記支持層が、室温２３℃における曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上、１００００ＭＰａ以下で、厚みが３０〜２００μｍの樹脂層である請求項１〜４の何れか１項に記載のウェーハ積層体の製造方法。
  6. 前記支持層が前記ウェーハの外径よりも大きい寸法であり、前記ウェーハと前記支持層との間からはみ出した前記接着性樹脂を受ける、請求項１〜５の何れか１項に記載のウェーハ積層体の製造方法。
  7. 前記接着層は、硬化前の液体状態における室温２３℃での粘度が１００cP以上、１００００cP未満であり、紫外線照射によって固化する接着性樹脂層である、請求項１〜６の何れか１に記載のウェーハ積層体の製造方法。
  8. ウェーハを吸着するウェーハ吸着台、
    該ウェーハ吸着台の下側で相対向して配置され、液状の接着性樹脂を介して前記ウェーハに貼着される支持層を真空吸着する支持層吸着台、及び
    前記接着性樹脂を硬化するために、該接着性樹脂に紫外線を照射する紫外線照射源、を備える、ウェーハ積層体製造装置であって、
    前記支持層吸着台は、前記紫外線を透過させ、かつ、前記支持層を吸着する凹凸形状を有する、ウェーハ積層体製造装置。
  9. 前記支持層吸着台が吸着面に凹凸を有するガラスである、請求項８に記載のウェーハ積層体製造装置。
  10. 請求項１〜７の何れか１項に記載のウェーハ積層体の製造方法により作製したウェーハ積層体。
  11. ウェーハと、
    該ウェーハを支持している支持層と、
    前記ウェーハと前記支持層とを接着している接着層と、
    前記ウェーハの側壁外周に形成された樹脂突出部と、
    を有したウェーハ積層体。
  12. 請求項１０又は１１記載のウェーハ積層体の裏面を研削して前記ウェーハを所定の厚みまで薄くした後、前記ウェーハ積層体から前記支持層を前記接着層と共に剥離する支持層剥離方法であって、
    前記支持層をＵ字状に折り返したときに、前記ウェーハを曲げないようにして、前記支持層を前記接着層と共に前記ウェーハ積層体から剥離する、支持層剥離方法。
  13. 請求項１０又は１１記載のウェーハ積層体を用意することと、
    前記ウェーハを所望の厚さまで研削することと、
    研削後に、前記ウェーハ積層体から前記支持層を前記接着層と共に剥離することと、を含む、ウェーハの製造方法。
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