JP3936987B2

JP3936987B2 - 被処理体の処理方法

Info

Publication number: JP3936987B2
Application number: JP21548698A
Authority: JP
Inventors: 進加賀谷; 弘幸池田; 桂三竹内
Original assignee: Dowa Electronics Materials Co Ltd
Current assignee: Dowa Electronics Materials Co Ltd
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: JP2000049065A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体ウェハなどの被処理体の処理方法に係り，さらに詳細には，半導体デバイスの製造工程において割れた半導体ウェハを処理して，効率的に後続の処理を施すための被処理体の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年において，ＬＳＩ，レーザ，ＬＥＤなどの各種半導体デバイスが高密度化，高性能化したことにより，各種電子部品，電気製品の高機能化，小型化が実現している。この半導体デバイスは，半導体単結晶基板などの被処理体（以下，半導体ウェハという）上に，エピタキシャル成長加工などを施し，各種デバイス構造を作製することによって実現される。この半導体ウェハとして，Ｇｅ，Ｓｉなどの単体の半導体やＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰなどの化合物半導体の半導体ウェハが用いられる。
【０００３】
この半導体ウェハは，チョクラルスキー法，水平ブリッジマン法，垂直ブリッジマン法，ＶＧＦ法などの方法で所定方位に成長させた単結晶インゴットから所定の方位面で所定の厚さ，例えば約１ｍｍの厚さにスライスされ，粗研磨，細研磨，鏡面加工など加工処理を施すことによって作製される。
【０００４】
このように作製された半導体ウェハの厚さは，３００〜７００μｍ程度と非常に薄いため，半導体デバイスの各製造工程において，半導体ウェハの取扱い中に割れてしまうことが多い。特に，化合物半導体のウェハは，特定の結晶方位で劈開する性質を有しているので，少しの衝撃でも容易に割れてしまう。例えば，ＧａＡｓウェハは（１１０）面で劈開する特性を有しているので，衝撃が加わると容易に（１１０）面で劈開する。
【０００５】
そして，このような半導体ウェハ上に，ＬＰＥ法，ＭＯＣＶＤ法などの方法で所望組成の結晶をエピタキシャル成長したのち，各種デバイス構造を作製するための加工工程を経て半導体デバイスが作製される。通常，この半導体ウェハも一体として半導体デバイスを構成しているが，デバイスの種類によっては，基板となる半導体ウェハ部分を取り除いて最終製品である半導体デバイスを製造する場合もある。例えば，赤色又は赤外ＬＥＤを作製する場合には，ＧａＡｓウェハ上にＧａＡｌＡｓ組成の結晶をエピタキシャル成長させてクラッド層，活性層などを作製した後，基板となるＧａＡｓウェハを除去している。これは，ウェハを除去しないでおくとＧａＡｓウエハ界面で赤色又は赤外光が吸収され発光効率が減じるからである。このように，ＧａＡｓウェハを除去して作製されたＧａＡｌＡｓウェハは，エッチング，電極形成，保護膜形成，ダイシングなどの工程を経て赤色又は赤外ＬＥＤチップとなる。このＧａＡｓウェハを除去したＧａＡｌＡｓウェハの厚さは，１８０〜２５０μｍ程度と非常に薄いものであるため破損しやすいものである。
【０００６】
一方，このような半導体ウェハ，特にＧａＡｌＡｓウェハなどのエピ成長により作製したウェハは，容易に量産することができない貴重なものであるので，割れたウェハであっても，そのまま使用して後工程を実施する必要がある。このため，従来においては，割れた半導体ウェハに対してそのまま所定処理を施して後工程を実施するか，あるいは，割れた半導体ウェハの片面に樹脂を塗布し硬化させることによって，割れた半導体ウェハがこれ以上割れないように補強して後工程の作業を実行していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来の半導体ウェハの処理方法では，割れた分だけ半導体ウェハ枚数が増えてしまうので，後工程の処理枚数が増加するという問題があった。例えば，１０枚の半導体ウェハが割れて２０枚の半導体ウェハになった場合には，後工程で２０枚の半導体ウェハを処理しなければならなかった。すなわち，１０枚の半導体ウェハを収納するバスケットを用いるエッチング作業は，割れて２０枚になった半導体ウェハをエッチング処理するため，本来１回で済んでいたエッチング作業を２回おこなわなければならなかった。
【０００８】
このように，従来の方法では，本来の半導体ウェハを使用した場合と比較して処理回数が増えてしまうので，後工程の処理効率が悪くなり，スループットも低下してしまうという問題があった。また，割れた半導体ウェハでは，一枚当たりに製造できる半導体デバイス個数が本来の半導体ウェハで製造できる半導体デバイス個数よりも大幅に減ってしまうので，生産性が低下し製造コストが上昇してしまうという問題があった。さらに，割れた半導体ウェハの各形状が異なるため取り扱いが面倒であり，また，割れた半導体ウェハの角に衝撃が加わると割れた半導体ウェハが更に割れてしまうという問題もあった。
【０００９】
したがって，本発明は，従来技術が有する上記のような問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，割れた半導体ウェハを使用しても生産性が低下することのなく半導体デバイスを作製することが可能な，新規かつ改良された半導体ウェハの処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明によれば，半導体デバイスの製造工程において複数片に割れた半導体ウェハなどの被処理体の処理方法であって，割れた被処理体を実質的に元の被処理体形状に復元する復元工程と，復元された被処理体をその状態で仮固定手段により仮固定する仮固定工程と，仮固定された被処理体に対して後続処理を施す後工程とから成り，前記復元工程は，平坦な基板上で前記割れた被処理体を処理面を下にして実質的に元の被処理体形状に復元する工程を含み，前記仮固定工程は，前記基板上に固定された前記被処理体の露出面に対して樹脂を塗布する工程と，前記被処理体を基板から剥離する工程と，前記樹脂を硬化させる硬化工程とを含むことを特徴とする，被処理体の処理方法が提供される。
【００１１】
かかる構成によれば，割れた被処理体を使用した場合であっても，元の被処理体形状に復元して後工程を実行することができるので，後工程で処理する被処理体の枚数増加を防ぐことができるばかりでなく，一枚当たりの被処理体で生産できる半導体デバイス個数の低減を抑制することができる。この結果，半導体デバイスの製品歩留まりや生産効率を向上することができる。
【００１２】
なお，仮固定工程を，被処理体に樹脂を塗布する塗布工程と，前記樹脂を硬化させる硬化工程とから構成すれば，硬化させた樹脂により，割れた被処理体の形状を元の被処理体の形状に復元して固定する共に，同時に復元した半導体ウェハを補強することができる。
【００１３】
さらに，復元工程は，割れた被処理体を基板上において実質的に元の被処理体形状に固定する工程を含み，仮固定工程は，基板上に固定された被処理体に対して樹脂を塗布する工程を含むように構成すれば，被処理体の復元を容易かつ確実に行うことが可能であり，また被処理体を基板に乗せたまま，例えばスピンコータなどにより樹脂を塗布することが可能となる。
【００１４】
さらにまた，復元工程は，被処理体の処理面を発泡樹脂の発泡面に接着し，発泡面の裏面を基板上に接着する工程を含むように構成すれば，被処理体に傷等をつけることなく，元の形状の復元を容易に行うことができる。
【００１５】
また，仮固定工程は，基板上に固定された被処理体に対して樹脂を塗布した後に乾燥させ，被処理体の形状に沿って乾燥させた樹脂に切り込みを入れ，発泡面を発泡させて被処理体を基板から剥離し，その後樹脂を熱硬化させる工程を含むように構成すれば，元の形状に復元された被処理体を容易に基板から剥離することが可能である。
【００１６】
さらに，復元作業を行う基板をシリコン基板とすれば，平坦な基板上に割れた被処理体を搭載することができるので，復元した被処理体を平坦に設置することができる。また，重量が軽いシリコン基板を付着した状態であっても，スピンコータを支障なく使用して復元した被処理体上に樹脂を塗布することができる。また，発泡樹脂の発泡温度で熱処理して被処理体をシリコン基板から剥離しても，シリコン基板が歪むことがないため，復元した被処理体に応力が加わることもない。また，ハンドリングも容易である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に，添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお，以下の説明及び添付図面において，略同一の機能構成を有する部材に対しては，同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１８】
本実施形態においては，図１に示すように，半導体ウェハなどの被処理体（以下，半導体ウェハと称する。）１が割れて３枚の半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃになったものとして説明する。そして，この半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃは，図２に示すように，処理面を下にして，元の半導体ウェハ１の形状に復元されて発泡テープ２に貼り付けられる。この発泡テープ２は，図３に示すように，発泡面３と粘着面４を有しており，発泡テープ２の発泡面３に半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃの処理面が接着される。なお，この発泡面３は所定の温度で発泡する性質を有しているので，必要な場合には，発泡面２を加熱することにより，発泡させ，半導体ウェハ１を発泡テープ２から容易に剥離することができる。
【００１９】
次いで，半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃが貼り付けられている発泡テープ２の粘着面４をシリコン基板５上に接着する。この状態では，形状が復元された半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃが発泡テープ２を介してシリコン基板５と接着するとともに，その裏面が露出する状態となっている。なお，このシリコン基板５は，平坦度が高いので，割れた半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃのウェハ面をその平坦に合わせて設置することができる。
【００２０】
次いで，復元された半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃの露出面上にスピンコータなどの装置により樹脂６を塗布する。このときシリコン基板５も同時にスピンコータに搭載されるが，シリコン基板５は比較的軽いのでスピンコータに過度な負荷を欠けることなく使用することができる。この状態では，図４に示すように，シリコン基板５上に発泡テープ２を介して接着された半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃの露出面上に樹脂６が塗布されている。なお，この樹脂６は，半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃ上だけでなくシリコン基板５の全体に塗布されている。
【００２１】
そして，樹脂６を塗布した半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃを，通風型乾燥機やオーブンなどの乾燥機にいれ，５０〜１３０℃の温度で乾燥させたのち，半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃの外周に沿って切り込みを入れる。この切り込みを入れることによって，半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃを簡単に剥離することができる。
【００２２】
次いで，切り込みを入れた半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃを，発泡テープ２の発泡温度に加熱する。このことにより，発泡テープ２の発泡面３が発泡して切り込みを入れた半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃをシリコン基板５から剥離することができる。なお，このシリコン基板５は，発泡テープ２の発泡温度では歪むことがないため半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃに応力が加わることがない。なお，この状態では，復元された半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃに樹脂６が塗布された状態になっている。
【００２３】
そして，この復元された半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃを，乾燥機，炉，ホットプレートなどの加熱装置に入れて，１５０〜４００℃の温度で所定時間ベーキング処理する。このことにより，半導体ピース１ａ，１ｂ，１ｃに塗布された樹脂６が硬化し，割れた半導体ウェハ１を元の形状に復元すると共に半導体ウェハ１を補強することができる。以上のように，図５に示すように，裏面に樹脂が塗布されて元の形状に復元された半導体ウェハ１を得ることが可能である。このようにして，形状が復元された半導体ウェハ１に対しては，通常の処理を施すことが可能である。
【００２４】
（第１実施例）
本実施例においては，割れたＧａＡｌＡｓウェハを本実施形態に示した方法に基づいて処理したものであり，その結果を以下に説明する。
【００２５】
まず，厚さ１８０〜２５０μｍの割れたＧａＡｌＡｓウェハを合わせて元の形に復元し，発泡テープの発泡面に接着した。そして，発泡テープの粘着面をシリコン基板に接着した。
【００２６】
次いで，発泡テープを介してシリコン基板に接着している復元したＧａＡｌＡｓウェハをスピンコータにセットし，初速を５００ｒｐｍの回転速度で５秒間，続けて２０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの回転速度で２０秒間の条件で基板の熱膨張係数とほぼ等しい係数を有する厚膜タイプのポリイミド樹脂（以下，該樹脂と記す）を復元したＧａＡｌＡｓウェハ上に塗布した。
【００２７】
そして，該樹脂が塗布されたＧａＡｌＡｓウェハをオーブンに入れ，５０〜１３０℃の温度で５〜３０分間，該樹脂６を乾燥した。次いで，この乾燥した該樹脂６上に復元したＧａＡｌＡｓウェハの外周に沿って切り込みを入れ，さらに，オーブンで１００〜１５０℃で５〜３０分間加熱して発泡テープの発泡面を発泡させ，該樹脂がコーティングされているＧａＡｌＡｓウェハを元のＧａＡｌＡｓウェハの形状で発泡テープから剥離した。
【００２８】
次いで，該樹脂がコーティングされているＧａＡｌＡｓウェハを，１５０〜２５０℃で３０分〜２時間，３００〜４００℃で２〜３時間かけてベーキングして該樹脂を硬化させた。このように復元されたＧａＡｌＡｓウェハを使用して，エッチング，電極形成，保護膜形成，該樹脂の剥離，ダイシングなどの後工程の作業をおこない赤色ＬＥＤチップを作製した。
【００２９】
この方法により，復元したＧａＡｌＡｓウェハの加工歩留まりは９０％以上となり，かつ，従来に比較して生産性は２倍以上となった。
【００３０】
（第１比較例）
次に，割れたＧａＡｌＡｓウェハを従来の方法で処理して後工程を実施した比較例を説明する。
【００３１】
まず，厚さ１８０〜２５０μｍの割れたＧａＡｌＡｓウェハを割れた状態のまま，それぞれスピンコータにセットし，初速を５００ｒｐｍの回転速度で５秒間，続けて２０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの回転速度で２０秒間の条件で該樹脂を割れたＧａＡｌＡｓウェハのそれぞれに塗布した。
【００３２】
そして，該樹脂が塗布されたＧａＡｌＡｓウェハをそれぞれオーブンに入れ，５０〜１３０℃の温度で５〜３０分間，該樹脂を乾燥した。
次いで，樹脂がコーティングされている割れたＧａＡｌＡｓウェハを，１５０〜２５０℃で３０分〜２時間，３００〜４００℃で２〜３時間かけてベーキングして該樹脂を硬化させた。このように樹脂を塗布したＧａＡｌＡｓウェハを割れたままの形状で使用して，エッチング，電極形成，保護膜形成，該樹脂の剥離，ダイシングなどの後工程の作業をおこない赤色ＬＥＤチップを作製した。
この方法により，復元したＧａＡｌＡｓウェハの歩留まりは６０〜７０％であった。
【００３３】
本実施形態は，以上のように構成されており，割れた半導体ウェハを元の半導体ウェハ形状に復元して後工程を実行しているので，後工程で処理する半導体ウェハ枚数の増加を防ぐことができるばかりでなく，一枚当たりの半導体ウェハで生産できる半導体デバイス個数を増やすことができる。この結果，半導体デバイスの製品歩留まりや生産効率の低減を抑制することができる。
【００３４】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる半導体デバイスの製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到することは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３５】
例えば，上記実施の形態においては，割れた半導体ウェハをシリコン基板上に接着する構成を挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，平坦な基板であって，樹脂塗布時のスピンコータに支障を与えない重量であり，発泡温度で歪みの小さい基板であればいかなる基板をも使用することができる。
【００３６】
また，上記実施の形態においては，割れた半導体ウェハに塗布した樹脂を熱処理によって硬化する，いわゆる熱硬化性樹脂を採用した構成を挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，所定の手段の硬化する樹脂であれば光硬化性樹脂など他の樹脂を採用することによっても本発明を実施することができる。
【００３７】
また，上記実施の形態においては，割れた半導体ウェハを接着し補強するために樹脂を塗布する構成を挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，割れた基板を接着して補強することができるものであればあらゆる材料を使用することができる。
【００３８】
また，上記実施の形態においては，割れたＧａＡｌＡｓ基板を採用した構成を挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，ＧａＡｌＡｓ基板以外のエピウェハやＧａＡｓ，ＩｎＰなどの化合物半導体ウェハ，Ｓｉ，Ｇｅなどの単体の半導体ウェハなどあらゆる半導体ウェハについて実施することができる。
【００３９】
また，上記実施の形態においては，割れた半導体ウェハを処理して後工程を実行する構成を挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，両面を使用する半導体ウェハ，片面を使用する半導体ウェハなどの条件に応じて，樹脂を片面に塗布したり両面に塗布することは何ら差し支えがない。また，半導体ウェハが割れた時の工程等の条件に応じて，半導体ウェハが割れたままの状態で所定の工程を終了し，その後に本発明を実施してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
割れた半導体ウェハを元の半導体ウェハ形状に復元して後工程を実行することができるので，後工程で処理する半導体ウェハ枚数の増加を防止することができるばかりでなく，一枚当たりの半導体ウェハで生産できる半導体デバイス個数の低減を抑制することができる。この結果，半導体デバイスの製品歩留まりや生産効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態で使用した３枚に割れた半導体ウェハの状態を示した斜視図である。
【図２】本実施形態にかかる割れた半導体ウェハを発泡テープに接着した状態を示した斜視図である。
【図３】本実施形態にかかる割れた半導体ウェハを発泡テープに接着した状態を示した側面図である。
【図４】本実施形態にかかる割れた半導体ウェハ上に樹脂を塗布した状態を示した断面図である。
【図５】本実施形態にかかる方法により復元された半導体ウェハの状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１半導体ウェハ
２発泡テープ
３発泡面
４粘着面
５シリコン板
６樹脂

Claims

半導体デバイスの製造工程において複数片に割れた被処理体の処理方法であって，
前記割れた被処理体を実質的に元の被処理体形状に復元する復元工程と，
復元された被処理体をその状態で仮固定手段により仮固定する仮固定工程と；
前記仮固定された被処理体に対して後続処理を施す後工程と；
から成り，
前記復元工程は，平坦な基板上で前記割れた被処理体を処理面を下にして実質的に元の被処理体形状に復元する工程を含み，
前記仮固定工程は，前記基板上に固定された前記被処理体の露出面に対して樹脂を塗布する工程と，前記被処理体を基板から剥離する工程と，前記樹脂を硬化させる硬化工程とを含むことを特徴とする，被処理体の処理方法。
前記仮固定工程は，前記基板上に固定された前記被処理体に対して樹脂を塗布した後に乾燥させ，前記被処理体の形状に沿って前記乾燥させた樹脂に切り込みを入れる工程を含むことを特徴とする，請求項１に記載の被処理体の処理方法。
前記復元工程は，被処理体の処理面を発泡樹脂の発泡面に接着し，前記発泡面の裏面を前記基板上に接着する工程を含むことを特徴とする，請求項１または２に記載の被処理体の処理方法。
前記基板は，シリコン基板であることを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載の被処理体の処理方法。