JP2017228566A

JP2017228566A - 半導体ウェーハの薬液誘導具及び半導体ウェーハの処理方法

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Publication number: JP2017228566A
Application number: JP2016121764A
Authority: JP
Inventors: 小田嶋　智; Satoshi Odajima; 智小田嶋
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP6577419B2

Abstract

【課題】薬液が半導体ウェーハのパターン形成面方向に流れるのを抑制し、半導体ウェーハのパターン形成面の汚染を防止できる半導体ウェーハの薬液誘導具及び半導体ウェーハの処理方法を提供する。【解決手段】半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３の周縁部６に対向する平面リング形の基材層１１と、基材層１１の対向面に積層粘着され、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３の周縁部６に粘着する粘着材層１２とを備え、被バックグラインド面３の周縁部６以外がバックグラインドされた半導体ウェーハ１を回転させ、半導体ウェーハ１の周縁部６以外の被バックグラインド面３を薬液により処理する場合に、回転する半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３から外部に薬液を薬液誘導具１０により誘導する。薬液誘導具１０が薬液の流動方向を規制し、案内するので、薬液が半導体ウェーハ１下方のパターン形成面方向に流動することがない。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハのストレスリリーフ工程等で使用される半導体ウェーハの薬液誘導具及び半導体ウェーハの処理方法に関するものである。

従来、半導体ウェーハにバックグラインド処理やストレスリリーフ処理を施す場合には、先ず、半導体ウェーハの表面の凹凸のパターン形成面に保護シートを粘着して被覆保護し、この保護シートが粘着された半導体ウェーハをバックグラインド装置にセットして半導体ウェーハの裏面の被バックグラインド面を上向きとし、この半導体ウェーハの被バックグラインド面を回転砥石でバックグラインドして１００μｍ以下の厚さとし、その後、半導体ウェーハを回転させてその被バックグラインド面をエッチング液等の薬液で処理し、被バックグラインド面のバックグラインドで損傷したクラック条痕等のダメージ層を除去するようにしている（特許文献１参照）。

半導体ウェーハは、バックグラインド処理により１００μｍ以下の厚さに薄化されるが、例えば７０μｍ以下（必要に応じ、５０μｍ以下）の厚さに薄化される場合には、強度が低下して非常に撓みやすくなり、反りが生じて後の搬送作業に支障を来すことがある。この問題点に鑑み、従来においては、図４に示すように、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３の周縁部６以外の領域がバックグラインドされ、被バックグラインド面３の周縁部６が半導体ウェーハ１の厚さ方向に湾曲した断面略半楕円形に残される（特許文献１参照）。

被バックグラインド面３の周縁部６が残存することにより、半導体ウェーハ１は、例え７０μｍ以下の厚さに薄化されても、強度が向上し、反りが低減する。このような半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３にストレスリリーフ処理のため、図４に矢印で示す薬液が供給される場合、薬液は、半導体ウェーハ１の回転に伴い、被バックグラインド面３の中心部付近から周縁部６に流動し、この周縁部６を乗り越えて外部に排水される。

特開２００９‐２７９６６１号公報

従来における半導体ウェーハ１は、以上のようにバックグラインド処理されたり、ストレスリリーフ処理され、薬液が被バックグラインド面３の周縁部６を乗り越えて外部に排水されるが、この排水の際、薬液の一部が被バックグラインド面３の周縁部６からその湾曲面に沿い、半導体ウェーハ１の下方のパターン形成面方向に流動することがある。薬液の一部が半導体ウェーハ１のパターン形成面方向に流動すると、薬液の一部が半導体ウェーハ１のパターン形成面と保護シート４との間に浸入して回路パターンに接触し、その結果、パターン形成面や回路パターンのシミ等の汚染を招いたり、後工程でメッキ不良等が生じることとなる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、薬液が半導体ウェーハのパターン形成面方向に流れるのを抑制し、半導体ウェーハのパターン形成面の汚染を防止することのできる半導体ウェーハの薬液誘導具及び半導体ウェーハの処理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、被バックグラインド面の周縁部以外がバックグラインドされた半導体ウェーハが回転し、この半導体ウェーハの周縁部以外の被バックグラインド面が薬液で処理される場合に、半導体ウェーハに取り付けられるものであって、
半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部に対向する基材層と、この基材層に積層され、半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部に粘着する粘着材層とを含み、回転する半導体ウェーハの被バックグラインド面から外部に薬液を誘導するようにしたことを特徴としている。

なお、基材層がエンドレスでその厚さが５０〜３５０μｍであると良い。
また、基材層が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、あるいはポリイミドにより平面略リング形に形成され、粘着材層が微粘着性のシリコーン系のゴムからなると良い。

また、本発明においては上記課題を解決するため、パターン形成面が保護シートで被覆保護された半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部以外をバックグラインドし、この半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部に、請求項１、２、又は３に記載した半導体ウェーハの薬液誘導具を取り付け、その後、半導体ウェーハを回転させてその周縁部以外の被バックグラインド面を薬液で処理することを特徴としている。

なお、半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部以外の領域をバックグラインドすることにより、被バックグラインド面の周縁部を断面略半円形に残存させて半導体ウェーハの厚さ方向に湾曲させ、被バックグラインド面の周縁部に半導体ウェーハの薬液誘導具の粘着材層を粘着すると良い。

ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハには、少なくともφ１５０、２００、３００、４５０ｍｍのシリコンウェーハ等が含まれる。この半導体ウェーハの周縁部は、バックグラインドにより、断面略半円形に残存するが、ここにいう断面略半円形には、断面略半円形の他、断面略半楕円形等が含まれる。また、基材層は、可撓性を有していても良いし、そうでなくても良い。

本発明によれば、薬液が半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部から外部に排水される際、被バックグラインド面の周縁部に、薬液の流動方向を規制する薬液誘導具が取り付けられるので、薬液の一部が被バックグラインド面の周縁部からその曲面に沿い、半導体ウェーハのパターン形成面方向に流動するのを抑制することができる。

請求項１又は４記載の発明によれば、薬液が半導体ウェーハのパターン形成面方向に流れるのを抑制し、半導体ウェーハのパターン形成面の汚染を防止することができるという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、基材層がエンドレスで、基材層の両端部間等に薬液流通用の隙間がないので、薬液が半導体ウェーハの被バックグラインド面から基材層の間、及び半導体ウェーハの周縁部の曲面を順次通過し、半導体ウェーハのパターン形成面方向に流動するのを防ぐことができる。また、基材層が５０〜３５０μｍの厚さなので、薬液誘導具が扱いやすくなり、ハンドリング等の作業の作業性を向上させることができる。

請求項３記載の発明によれば、基材層が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、あるいはポリイミド製なので、ストレスリリーフ処理に必要な機械的強度、寸法安定性、耐溶剤性等を容易に得ることが可能になる。また、粘着材層が微粘着性を有するシリコーン系のゴムからなるので、半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部に薬液誘導具を位置調整しながら正確に粘着することができ、しかも、粘着力を長期に亘り維持することが可能になる。さらに、薬液誘導具を粘着する際の気泡の巻き込みを抑制することができる。

本発明に係る半導体ウェーハの薬液誘導具の実施形態を模式的に示す平面図である。本発明に係る半導体ウェーハの薬液誘導具及び半導体ウェーハの処理方法の実施形態を模式的に示す部分断面図である。本発明に係る半導体ウェーハの薬液誘導具及び半導体ウェーハの処理方法の実施形態における半導体ウェーハの周縁部と薬液誘導具とを模式的に示す部分拡大断面図である。従来における半導体ウェーハのストレスリリーフ処理を模式的に示す部分断面図である。

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半導体ウェーハの薬液誘導具１０は、図１ないし図３に示すように、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３の周縁部６に対向する基材層１１と、この基材層１１に粘着され、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３の周縁部６に粘着する粘着材層１２とを備え、回転する半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３から外部に薬液を誘導するようにしている。

半導体ウェーハ１は、例えばφ３００ｍｍのシリコンウェーハからなり、表面のパターン形成面に凹凸の回路パターン２がリソグラフィー技術等により形成されており、薄型半導体パッケージの製造に資する観点から、裏面の被バックグラインド面３がバックグラインド装置によりバックグラインドされることにより、厚みが約７５０μｍから１００μｍ以下とされる。

半導体ウェーハ１のパターン形成面には、バックグラインド時の回路パターン２を被覆保護する保護シート４が着脱自在に粘着される。この保護シート４としては、エチレン、酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）製のシート、又はこれらのシートの積層体、紫外線の照射により粘着力が低下するシート等が採用される。また、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３は、バックグラインド時に周縁部６以外の大部分の領域がバックグラインドされ、周縁部６が約３ｍｍ程度断面略半楕円形に湾曲して残される。

基材層１１は、図１に示すように、例えば機械的強度、寸法安定性、耐溶剤性等に優れる安価なポリエチレンテレフタレートにより平面リング形に形成され、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３の周縁部６に上方から対向して薬液を半導体ウェーハ１の半径外方向に誘導するよう機能する。

基材層１１は、半導体ウェーハ１よりも拡径の平面リング形の平板に形成され、内周縁部が半導体ウェーハ１のバックグラインドされた被バックグラインド面３のグラインド壁５に揃えて整合されるとともに、外周縁部が半導体ウェーハ１の外方向に略水平に突出する。この基材層１１の厚さは、取扱作業に資する観点から、５０〜３５０μｍ、好ましくは１００〜３００μｍ、より好ましくは２４０〜２６０μｍ程度が良い。

粘着材層１２は、図２や図３に示すように、耐候性、撥水性、接着性、耐薬品性等に優れる微粘着性のシリコーン系ゴムにより平面リング形に形成され、半導体ウェーハ１の周縁部６に対向する基材層１１の対向面に積層粘着されており、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３の周縁部６に上方から着脱自在に粘着する。

粘着材層１２の厚さは、特に限定されるものではないが、微粘着性の維持と製造作業の便宜等を両立させる観点から、５〜２５０μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは１５〜５０μｍ程度が良い。また、粘着材層１２の幅は、基材層１１に整合するよう同じでも良いが、半導体ウェーハ１から薬液誘導具１０を剥離して取り外す作業の便宜を図りたい場合には、必要に応じ、基材層１１よりも狭い幅とされる。このように粘着材層１２の幅を狭くし、基材層１１の幅を相対的に広くすれば、基材層１１の外周縁部に指等を引っ掛けて簡単に引き上げることができ、剥離作業の効率化や容易化等を図ることが可能になる。

上記において、半導体ウェーハ１にバックグラインド処理やストレスリリーフ処理を施す場合には、先ず、半導体ウェーハ１の表面の凹凸の回路パターン２に保護シート４を粘着して被覆保護し、この保護シート４を半導体ウェーハ１よりもやや大き目にカットし、保護シート４が粘着された半導体ウェーハ１をバックグラインド装置の真空チャックテーブルにセットして半導体ウェーハ１の裏面の被バックグラインド面３を上向きとする。

こうしてバックグラインド装置に半導体ウェーハ１をセットしたら、真空チャックテーブルを回転させ、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３を粗研削用の回転砥石と仕上げ研削用の回転砥石とで複数回バックグラインドして１００μｍ以下の厚さにするとともに、被バックグラインド面３の周縁部６を断面略半楕円形に残存させる。

半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３をバックグラインドしたら、半導体ウェーハ１を停止させてストレスリリーフ処理用の専用装置であるスピナーに移し替え、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３を上向きとし、この被バックグラインド面３の残存した周縁部６に薬液誘導具１０の粘着材層１２を位置決め治具を介し上方から水平に位置決め粘着するとともに、基材層１１と粘着材層１２の内周縁部を被バックグラインド面３のグラインド壁５に揃えて整合させる。

この際、基材層１１と粘着材層１２の内周縁部が被バックグラインド面３のグラインド壁５よりも半導体ウェーハ１の半径内方向に突出すると、基材層１１と粘着材層１２の内周縁部に薬液が干渉し、薬液の誘導・排水に支障を来すおそれがある。したがって、基材層１１と粘着材層１２の内周縁部は、被バックグラインド面３のグラインド壁５に面一に揃えられるか、グラインド壁５よりも半導体ウェーハ１の半径外方向に位置することが好ましい。

被バックグラインド面３の周縁部６に薬液誘導具１０を位置決め粘着したら、被バックグラインド面３の中心部付近にフッ酸等のエッチング用の薬液を滴下し、半導体ウェーハ１を高速回転させる（図２参照）。すると、薬液は、図３に矢印で示すように、被バックグラインド面３の中心部付近から周縁部６方向に流動するとともに、被バックグラインド面３のバックグラインドで損傷した１〜５μｍのクラック条痕等からなるダメージ層を除去し、被バックグラインド面３の周縁部６から薬液誘導具１０の基材層１１に案内されつつ外部外方向に流動し、半導体ウェーハ１の半径外方向に排水される。

この薬液の排水の際、被バックグラインド面３の周縁部６に薬液誘導具１０が位置決め粘着され、この薬液誘導具１０が薬液の流動方向を規制しながら案内するので、薬液の一部が被バックグラインド面３の周縁部からその湾曲面に沿い、半導体ウェーハ１の下方のパターン形成面方向に流下することがない（図３参照）。したがって、薬液の一部がパターン形成面に接触するのを防止することができ、パターン形成面や回路パターン２のシミ等の汚染を招くことがなく、後工程でメッキ不良等の生じることもない。

被バックグラインド面３のダメージ層が除去されることにより、半導体ウェーハ１は、バックグラインドされた裏面が鏡面化し、反り量が低減するとともに、強度が向上する。したがって、半導体チップの強度低下により、後のアセンブリ工程で割れが発生したり、反り量が増大してダイボンディング等が困難になるおそれを有効に排除することができる。ストレスリリーフ処理された半導体ウェーハ１は、保護シート４が剥離され、ダイシング工程でダイシングされる。

なお、上記実施形態では基材層１１をポリエチレンテレフタレートにより平面リング形に形成したが、耐溶剤性等に支障を来さないのであれば、ポリエチレンナフタレートやポリイミド等により平面略リング形に形成しても良い。また、基材層１１の外周縁部に、操作用の摘みを突出形成しても良い。また、粘着材層１２は、シリコーン系ゴムに何ら限定されるものではなく、例えばフッ素系ゴムにより平面リング形に形成しても良い。

また、薬液誘導具１０を再利用しない場合には、粘着材層１２をアクリル系の粘着シート等により平面リング形に形成することもできる。また、薬液の排水等に特に支障を来さないのであれば、半導体ウェーハ１の被バックグラインド面３の周縁部６に薬液誘導具１０を徐々に下方に傾くよう位置決め粘着することもできる。

本発明に係る半導体ウェーハの薬液誘導具及び半導体ウェーハの処理方法は、半導体ウェーハの製造分野で使用される。

１半導体ウェーハ
２回路パターン
３被バックグラインド面
４保護シート
６周縁部
１０薬液誘導具
１１基材層
１２粘着材層

Claims

被バックグラインド面の周縁部以外がバックグラインドされた半導体ウェーハが回転し、この半導体ウェーハの周縁部以外の被バックグラインド面が薬液で処理される場合に、半導体ウェーハに取り付けられる半導体ウェーハの薬液誘導具であって、
半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部に対向する基材層と、この基材層に積層され、半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部に粘着する粘着材層とを含み、回転する半導体ウェーハの被バックグラインド面から外部に薬液を誘導するようにしたことを特徴とする半導体ウェーハの薬液誘導具。
基材層がエンドレスでその厚さが５０〜３５０μｍである請求項１記載の半導体ウェーハの薬液誘導具。
基材層が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、あるいはポリイミドにより平面略リング形に形成され、粘着材層が微粘着性のシリコーン系のゴムからなる請求項１又は２記載の半導体ウェーハの薬液誘導具。
パターン形成面が保護シートで被覆保護された半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部以外をバックグラインドし、この半導体ウェーハの被バックグラインド面の周縁部に、請求項１、２、又は３に記載した半導体ウェーハの薬液誘導具を取り付け、その後、半導体ウェーハを回転させてその周縁部以外の被バックグラインド面を薬液で処理することを特徴とする半導体ウェーハの処理方法。