JP4307825B2 - 半導体ウエハの保護構造、半導体ウエハの保護方法、これらに用いる積層保護シートおよび半導体ウエハの加工方法 - Google Patents

半導体ウエハの保護構造、半導体ウエハの保護方法、これらに用いる積層保護シートおよび半導体ウエハの加工方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの保護構造、半導体ウエハの保護方法、これらに用いる積層保護シートおよび半導体ウエハの加工方法に関し、特に、半導体ウエハを極薄にまで研削し、これを保管・搬送する際に好適に使用される半導体ウエハの保護構造、半導体ウエハの保護方法、これらに用いる積層保護シートに関する。また、本発明は、前記半導体ウエハの保護方法を用いた半導体ウエハの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣカードの普及が進み、さらなる薄型化が望まれている。このため、従来は厚さが３５０μm程度であった半導体チップを、厚さ５０〜１００μmあるいはそれ以下まで薄くする必要が生じている。また、生産性を向上するためウエハの大口径化が検討されてきた。
【０００３】
回路パターン形成後にウエハ裏面を研削することは従来より行われており、その際、回路面に保護シートを貼付して、回路面の保護およびウエハの固定を行い、裏面研削を行っている。裏面研削に際しては、裏面研削中の保護シートの震動を避けるため、保護シートは、ウエハと略同一形状に裁断される。
本願出願人は、このような保護シートに関する種々の提案を行っており、たとえば特願2001-329146号、特願2002-67080号等においては、剛性のフィルムと、応力緩和性フィルムとを積層した積層保護シートを提案している。このような積層保護シートを用いることで、ウエハの裏面研削中に負荷される力を応力緩和性フィルムにより減衰させ、またウエハの搬送時には剛性フィルムによって強度を補うことで、ウエハの破損を低減している。
【０００４】
しかし、ウエハを極薄にまで研削すると、ウエハの強度が著しく低下し、わずかな衝撃によってもウエハが破損してしまう。たとえば、裏面研削終了後には、ウエハをウエハカセットに収納して、後工程に移送することになるが、工程間の搬送はウエハカセットに収納した状態で人手で搬送することが多い。この搬送の際に、ウエハの端部がウエハカセットの側壁に接触し、ウエハ端部が欠けたり、ウエハに亀裂が生じることがあった。
【０００５】
また、特許文献１および特許文献２には、半導体ウエハに保護シートを貼付した後、ウエハの最大径よりもやや小さめに保護シートを切除し、裏面研磨等の後工程に供する技術が開示されている。これにより保護シートの「あそび」が少なくなるため、裏面研削時の保護シートの震動を低減できる。しかし、上述したような搬送の際にウエハの端部がウエハカセットの側壁に接触することを防止することはできない。また、ウエハの裏面研削終了後には、ウエハの研削面にダイボンド用接着剤層を設けるなど種々の目的で接着シートを貼付する場合がある。接着シートを貼付した後、保護シートを剥離することで、ウエハを接着シートに転写している。この際に、接着シートは、ウエハに貼付後、ウエハと略同径となるように切除される。接着シートの切除に際しては、ウエハ外周部にカッターを這わせるようにして、これをカットする。これにより接着シートをウエハと略同径に切除できる。しかし、この際に、ウエハ外周部にカッター刃が接触するため、この工程においてもウエハの破損を招くことがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３５３６８２号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献２】
特開２００２−５７２０８号公報（特許請求の範囲、図１４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、ウエハを極薄にまで研削し、これを搬送等する場合に、研削中ないし搬送中のウエハの破損を防止できる半導体ウエハの保護構造、半導体ウエハの保護方法およびこれらに用いる積層保護シートを提供することを目的としている。また、本発明は、接着シートの貼付、切除を行う際におけるウエハの破損を低減できる半導体ウエハの加工方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
半導体ウエハの参考保護構造Ａは、
半導体ウエハの回路面上に、該半導体ウエハの外径よりも大径な保護シートが積層されてなる。
本発明に係る半導体ウエハの保護構造は、半導体ウエハの回路面上に、該半導体ウエハの外径と略同サイズの第１の保護層と、前記第１の保護層の上に積層された、第１の保護層の外径よりも大径である第２の保護層とからなる積層保護シートが第１の保護層側を介して積層されてなる。
【０００９】
上記参考保護構造Ａにおいては、保護シートの最大径が、前記半導体ウエハの外径の＋０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。
上記の本発明に係る保護構造においては、積層保護シートの最大径が、前記半導体ウエハの外径の＋０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。
また、積層保護シートを用いる場合には、第１の保護層の外径が前記半導体ウエハの外径の−２．０〜０ｍｍであり、第２の保護層の外径が前記半導体ウエハの外径の＋０．１〜＋２．０ｍｍであることが好ましい。
【００１０】
さらに、積層保護シートを用いる場合には、第１の保護層に、１０％伸長時の１分後における応力緩和率が４０％以上であるフィルムを含み、
第２の保護層に、ヤング率×厚さが５．０×１０4Ｎ／ｍ以上であるフィルムを含むことが好ましい。
半導体ウエハの参考保護方法Ａは、
半導体ウエハの回路面上に、該半導体ウエハの外径よりも大径な保護シートを積層することを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る半導体ウエハの保護方法は、
半導体ウエハの回路面上に、該半導体ウエハの外径と略同サイズの第１の保護層と、前記第１の保護層の上に積層された、第１の保護層の外径よりも大径である第２の保護層とからなる積層保護シートを第１の保護層側を介して積層することを特徴としている。
【００１２】
また、参考保護方法Ａにおいては、保護シートとして、その最大径が前記半導体ウエハの外径の＋０．１〜１０ｍｍである保護シートを用いることが好ましい。
本発明に係る保護方法においては、積層保護シートとして、その最大径が前記半導体ウエハの外径の＋０．１〜１０ｍｍである積層保護シートを用いることが好ましい。
また、積層保護シートを用いる場合の好ましい態様は前記と同様である。
本発明に係る半導体ウエハ用積層保護シートは、第１の保護層と第２の保護層とを積層してなり、該第１の保護層の外径よりも、第２の保護層の外径が大きいことを特徴としている。
【００１３】
半導体ウエハ用積層保護シートの好ましい態様は前記と同様である。
このような本発明によれば、ウエハを極薄にまで研削し、これを搬送等する場合に、研削中ないし搬送中のウエハの破損を防止できる半導体ウエハの保護構造、半導体ウエハの保護方法およびこれらに用いる積層保護シートが提供される。
本発明に係る半導体ウエハの加工方法は、
上記の本発明に係る半導体ウエハの保護方法により、半導体ウエハを保護しつつ、該半導体ウエハの裏面を研削し、
研削面に接着シートを貼付する工程を含む。
【００１４】
ここで、通常は、接着シートを貼付した後、接着シートの外周部をカッターによって切断除去する工程をさらに含み、この際に、本発明では、積層保護シートの外周端面に沿ってカッターを操作することを特徴としている。
このような本発明に係る半導体ウエハの加工方法によれば、接着シートの貼付時に半導体ウエハが破損することもなく、また接着シートの外周部を切除する際にカッター刃がウエハ端面に接することがないため、接着シートの貼付、切除を行う際におけるウエハの破損を低減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明についてさらに具体的に説明する。
半導体ウエハの参考保護構造Ａは、図１に示すように、半導体ウエハ５の回路面上に、該半導体ウエハの外径よりも大径な保護シート１１が積層されてなる。
【００１６】
保護シート１１は、通常は、基材２とその上に形成された粘着剤層３とからなるが、基材２は、複数の構成層を有するものであってもよい。
すなわち、本発明に係る半導体ウエハの保護構造Ｃは、図３に示すように、半導体ウエハの回路面上に、該半導体ウエハの外径と略同サイズの第１の保護層１と、前記第１の保護層１の上に積層された、第１の保護層１の外径よりも大径（図３）である第２の保護層２とからなる積層保護シート１２，１３が第１の保護層１側を介して積層されてなる。
【００１７】
このような構成をとることで、半導体ウエハの保護構造を、たとえばウエハカセットに収納する場合であっても、ウエハ５の端部が直接カセットの側壁に接触することがなく、ウエハの破損を防止できる。すなわち、保護シートの端部が、クッションの役割を果たし、ウエハ５が保護されることになる。また、保護シート層が剛性であれば剥離テープによる剥離が困難となるが、本発明では、ウエハ５よりも外側に突出した保護シートの端部が剥離のきっかけとなるため、保護シートが剛性フィルムを含む場合であっても保護シートを剥離しやすくなる。
【００１８】
また、所要の工程の後、半導体ウエハ５の研削面側に接着シート６を貼付するときであっても、ウエハ５は確実に保護されるため、半導体ウエハが破損することもない。さらに、図４に示すように、接着シート６の外周部を切除する際に保護シートの外周端面に沿ってカッターを操作することができる。このため、カッター刃７がウエハ端面に接することがないため、接着シートの貼付、切除を行う際におけるウエハの破損を低減できる。
【００１９】
以下、本発明の好ましい態様について、具体的に説明するが、これらは、本発明を何ら限定的に解釈するものではない。
まず、参考保護構造Ａ（図１）について、詳細に説明する。
参考保護構造Ａにおいては、半導体ウエハ５の回路面上に、該半導体ウエハの外径よりも大径な保護シート１１が積層されてなる。
【００２０】
保護シート１１の外径と前記半導体ウエハ５の外径との差〔（保護シート１１の外径）―（半導体ウエハ５の外径）〕が、好ましくは0.1〜10mm、さらに好ましくは0.1〜5mm、特に好ましくは0.1〜2mmである。
半導体ウエハ５は、保護シート１１上に保持される。基材２が自己接着性を有する場合には、基材２上に粘着剤等を利用することなく半導体ウエハ５を保持してもよい。また、粘着剤層３を介して半導体ウエハ５を保持してもよい。
【００２１】
基材２としては、十分な保護機能を得るために、剛性フィルムを含む基材を用いることが好ましい。
剛性フィルムとしては、種々の薄層品が用いられ、耐水性、耐熱性、剛性等の観点から、合成樹脂フィルムが好ましく用いられる。剛性フィルムのヤング率×厚さは好ましくは５．０×１０4N/m以上、さらに好ましくは１×１０5〜１×１０6N/mの範囲にあることが好ましい。ここで、剛性フィルムの厚さは、通常１０μm〜５mmであり、好ましくは５０〜５００μmである。
【００２２】
このような剛性フィルムとしては、具体的には、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム等のポリオレフィンフィルム；ポリ塩化ビニルフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウレタンフィルム、ポリアミドフィルムなどが用いられる。剛性フィルムは、上記した各種フィルムの単層品であってもよく積層品であってもよい。
【００２３】
上記のうちでも、剛性フィルムとしては、ウエハにイオン汚染等の悪影響を与えないものが好ましく、具体的には、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリアミドフィルム等が特に好ましい。
基材２の上面には粘着剤層３が設けられる。粘着剤層３との密着性を向上させるために、基材２の上面にはコロナ処理等を施してもよく、またプライマー処理等の他の層を設けてもよい。
【００２４】
粘着剤層３の面積は、基材２と同一であってもよく、また貼付されるウエハと略同一のものであってもよい。
粘着剤層３は、半導体ウエハの搬送および加工時にウエハ５を保持するために、基材２上に設けられる。このような粘着剤層３は、エネルギー線硬化型粘着剤から形成されていてもよく、また、ゴム系、アクリル系、シリコーン系、ポリウレタン系、ポリビニルエーテル系等からなる再剥離型の汎用粘着剤から形成されていてもよい。
【００２５】
エネルギー線硬化型粘着剤は、一般的には、アクリル系粘着剤と、エネルギー線硬化性化合物とを主成分としてなる。
エネルギー線硬化型粘着剤に用いられるエネルギー線硬化性化合物としては、たとえば特開昭６０−１９６，９５６号公報および特開昭６０−２２３，１３９号公報に開示されているような光照射によって三次元網状化しうる分子内に光重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも２個以上有する低分子量化合物が広く用いられ、具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、１，４−ブチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、あるいはオリゴエステルアクリレート、ウレタンアクリレート等のオリゴマーが用いられる。
【００２６】
エネルギー線硬化型粘着剤中のアクリル系粘着剤とエネルギー線重合性化合物との配合比は、アクリル系粘着剤１００重量部に対してエネルギー線重合性化合物は５０〜２００重量部の量で用いられることが好ましい。この場合には、得られる粘着シートは初期の接着力が大きく、しかもエネルギー線照射後には粘着力は大きく低下する。したがって、ウエハ５とアクリル系エネルギー線硬化型粘着剤層との界面での剥離が容易になる。
【００２７】
また、エネルギー線硬化型粘着剤層は、側鎖にエネルギー線重合性基を有するエネルギー線硬化型共重合体から形成されていてもよい。このようなエネルギー線硬化型共重合体は、粘着性とエネルギー線硬化性とを兼ね備える性質を有する。側鎖にエネルギー線重合性基を有するエネルギー線硬化型共重合体は、たとえば、特開平５−３２９４６号公報、特開平８−２７２３９号公報にその詳細が記載されている。
【００２８】
粘着剤層３の厚さは、その材質にもよるが、通常は３〜１００μm程度であり、好ましくは１０〜５０μm程度である。
保護シート１１は、上記の粘着剤をロールコーター、ナイフコーター、ロールナイフコーター、リバースコーター、ダイコーターなど一般に公知の塗工機を用いて、基材２の上面に適宜厚さとなるように塗布乾燥して粘着剤層３を形成したり、剥離フィルムに粘着剤層３を形成して基材２に転写することによって得られる。
【００２９】
次に第２の保護構造について説明する。第２の保護構造は、前記参考保護構造Ａにおいて、基材２が複数の構成層を有する場合に相当する。以下、基材２を構成する二つの層を、「第１の保護層１」、「第２の保護層２」と呼ぶ。
この場合、第１の保護層１と第２の保護層２とは、同種または異種の剛性フィルムで構成されていてもよく、また剛性フィルムと他のフィルムとで基材を構成してもよい。特に、ウエハ側に面する第１の保護層１を後述する応力緩和性フィルムで形成し、ウエハとは反対面に位置する第２の保護層２を剛性フィルムで形成することが好ましい。
【００３０】
このような第２の保護構造の一例としては、図２に示すように、半導体ウエハ５の回路面上に、該半導体ウエハの外径よりも大径の第１の保護層１と、前記第１の保護層１の上に積層された、第１の保護層１の外径と同じである第２の保護層２とからなる積層保護シート１２が第１の保護層１側を介して積層されてなる参考保護構造Ｂがあげられる。
【００３１】
また第２の保護構造の他の一例としては、図３に示すように、半導体ウエハ５の回路面上に、該半導体ウエハの外径と略同サイズの第１の保護層１と、前記第１の保護層１の上に積層された、第１の保護層１の外径よりも大径である第２の保護層２とからなる積層保護シート１３が第１の保護層１側を介して積層されてなる本発明に係る保護構造Ｃがあげられる。
【００３２】
第２の保護層２上面には、第１の保護層１に積層するための接着剤層４が設けられる。第１の保護層１と第２の保護層２とは、剥離しないように強固に接着してもよいし、剥離可能となるように積層されてもよい。
第１の保護層１と第２の保護層２を強固に接着するための接着剤としては、ゴム系、アクリル系等の永久接着型粘着剤や、ポリエステル系やポリアミド系等のドライラミネート用接着剤等が使用できる。また、第１の保護層１と第２の保護層２とを剥離可能に積層するための接着剤としては、前記粘着剤層３と同じ粘着剤から選択することができる。接着剤層４の厚さは、その材質にもよるが、通常は１〜１００μｍ程度であり、好ましくは３〜５０μｍ程度である。
【００３３】
なお、接着剤層４は第２の保護層２と同サイズ（面一）であることが好ましいが、本発明に係る保護構造Ｃの場合には、接着剤層４は第１の保護層１のサイズに同じであってもよい。
参考保護構造Ｂにおいては、第１の保護層１は第２の保護層２と略同一の大きさであり、積層保護シート１２の外径と前記半導体ウエハ５の外径との差〔（積層保護シート１２の外径）―（半導体ウエハ５の外径）〕が、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜５ｍｍ、特に好ましくは０．１〜２ｍｍである。
【００３４】
上記保護構造Ｃにおいては、第１の保護層１は、前記半導体ウエハの回路面を覆うことができる面積を有する。半導体ウエハの縁の輪郭は破損防止のため斜めに削られ、その内側に回路面が形成されているので、第１の保護層１の外径が前記半導体ウエハ５の外径と同一か、あるいはやや小さいことが好ましい。具体的には、第１の保護層１の外径と前記半導体ウエハ５の外径との差〔（第１の保護層１の外径）―（半導体ウエハ５の外径）〕が、好ましくは−2〜０mm、特に好ましくは-1.5〜0mm、最も好ましくは-1.0〜0mmである。
【００３５】
一方、第２の保護層２の外径は、前記半導体ウエハ５の外径よりもやや大きく、具体的には、第２の保護層２の外径と前記半導体ウエハ５の外径との差〔（第２の保護層２の外径）―（半導体ウエハ５の外径）〕が、好ましくは+0.1〜+10mm、さらに好ましくは+0.1〜+5mm、いっそう好ましくは＋0.1〜＋2mm、特に好ましくは＋0.1〜＋1.5mm、最も好ましくは＋0.1〜＋1mmである。
【００３６】
したがって、第２の保護層２の外径と前記第１の保護層１の外径との差〔（第２の保護層２の外径）―（第１の保護層１の外径）〕が、好ましくは+0.1〜+12mm、さらに好ましくは+0.1〜+6mm、いっそう好ましくは＋0.1〜＋4mm、特に好ましくは＋0.1〜＋3mm、最も好ましくは＋0.1〜＋2mmである。
また、特に第１の保護層１に、後述する応力緩和性フィルムが含まれていることが好ましく、第２の保護層２に、前述した剛性フィルムが含まれていることが好ましい。
【００３７】
半導体ウエハ５は、第１の保護層１上に保持される。第１の保護層１が自己接着性を有する場合には、第１の保護層１上に粘着剤等を利用することなく半導体ウエハ５を保持してもよい。また、前述した粘着剤３を介して半導体ウエハ５を保持してもよい。
第１の保護層１は、好ましくは応力緩和性フィルムを含む。
【００３８】
応力緩和性フィルムは、応力緩和性に優れ、具体的には引張試験における１０％伸長時の応力緩和率が、１分後で４０％以上、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは６０％以上を示すものである。応力緩和率は高いほど好ましく、その上限は、理論的に１００％であり、場合によっては９９．９％、９９％あるいは９５％であってもよい。
【００３９】
応力緩和性フィルムは応力緩和性に優れるため、ウエハ５に貼付後速やかに残留応力が減衰する。したがって、積層保護シート１２，１３を貼付後、極薄まで研削され脆くなったウエハであっても、積層保護シート全体の残留応力が極めて小さいので、湾曲させずに保持できる。
また、応力緩和性フィルムの厚みは、好ましくは３０〜１０００μm、さらに好ましくは５０〜８００μm、特に好ましくは８０〜５００μmである。
【００４０】
応力緩和性フィルムは、樹脂製フィルムからなり、上記の物性を満たすかぎり、特に限定されず、樹脂そのものが上記物性を示すものであっても、他の添加物を加えることにより、上記物性となるものであっても良い。また、応力緩和性フィルムは硬化性樹脂を製膜、硬化したものであっても、熱可塑性樹脂を製膜したものであっても良い。
【００４１】
硬化性樹脂としては、光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂等が用いられ、好ましくは光硬化型樹脂が用いられる。
光硬化型樹脂としては、たとえば、光重合性のウレタンアクリレート系オリゴマーを主剤とした樹脂組成物が好ましく用いられる。本発明で好ましく用いられるウレタンアクリレート系オリゴマーの分子量は、１０００〜５００００、さらに好ましくは２０００〜３００００の範囲にある。上記のウレタンアクリレート系オリゴマーは一種単独で、または二以上を組み合わせて用いることができる。
【００４２】
上記のようなウレタンアクリレート系オリゴマーのみでは、成膜が困難な場合が多いため、通常は、光重合性のモノマーで希釈して成膜した後、これを硬化してフィルムを得る。光重合性モノマーは、分子内に光重合性の二重結合を有し、特に本発明では、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、フェニルヒドロキシプロピルアクリレート等の比較的嵩高い基を有するアクリルエステル系化合物が好ましく用いられる。
【００４３】
上記光重合性モノマーは、ウレタンアクリレート系オリゴマー１００重量部に対して、好ましくは５〜９００重量部、さらに好ましくは１０〜５００重量部、特に好ましくは３０〜２００重量部の割合で用いられる。
応力緩和性フィルムを、上記の光硬化型樹脂から形成する場合には、該樹脂に光重合開始剤を混入することにより、光照射による重合硬化時間ならびに光照射量を少なくすることができる。
【００４４】
光重合開始剤の使用量は、樹脂の合計１００重量部に対して、好ましくは０．０５〜１５重量部、さらに好ましくは０．１〜１０重量部、特に好ましくは０．５〜５重量部である。
上記のような硬化性樹脂は、オリゴマーまたはモノマーを前述の物性値となるよう種々の組み合わせの配合より選択することができる。
【００４５】
また、上述の樹脂中に、炭酸カルシウム、シリカ、雲母などの無機フィラー、鉄、鉛等の金属フィラー、顔料や染料等の着色剤等の添加物が含有されていてもよい。
応力緩和性フィルムの成膜方法としては、液状の樹脂（硬化前の樹脂、樹脂の溶液等）を工程フィルム上に薄膜状にキャストした後に、これを所定の手段によりフィルム化（硬化、乾燥）し、工程フィルムを除去することで応力緩和性フィルムを製造できる。このような製法によれば、成膜時に樹脂にかかる応力が少なく、フィッシュアイの形成が少ない。また、膜厚の均一性も高く、厚み精度は通常２％以内になる。
【００４６】
別の成膜方法として、Ｔダイやインフレーション法による押出成形やカレンダー法により製造して、応力緩和性フィルムを用意してもよい。
第１の保護層１の上面には、粘着剤層３との密着性を向上するために、コロナ処理を施したりプライマー処理等の他の層を設けてもよい。また、粘着剤層３としては、前記した参考保護構造Ａで説明したものと同様のものが用いられる。
【００４７】
このような本発明に係る半導体ウエハの保護構造は、たとえば極薄半導体ウエハの保管、移送あるいは加工時において好ましく採用され、特にウエハ裏面を極薄にまで研磨し、これを保管・搬送する際に、回路面を保護するために有用である。
参考保護構造Ａを用いた半導体ウエハの裏面研削工程においては、上記した保護シート１１を半導体ウエハ５の回路面に貼付した後、常法により裏面研削を行う。
【００４８】
参考保護構造Ｂ，および本発明の保護構造Ｃを用いた半導体ウエハの裏面研削工程においては、まず、積層保護シート１２、１３の粘着剤層３をウエハ５表面に貼付する。ウエハ５表面には、回路パターンが形成されている。この貼付工程は、ウエハ専用のラミネーター装置を用いて極力張力をかけないように行われるが、完全に張力をかけずに貼付を行うことは実質的に不可能である。通常の粘着シートではこの際の張力が粘着シート中に残留応力として蓄積することがあるが、本発明において第１の保護層１として応力緩和性フィルムを用いると、応力緩和により内部応力が減衰する。また、剛性フィルムは、貼付時の張力の影響を受けにくく、内部応力の残留は少ない。
【００４９】
積層保護シートを用いる場合、第１の保護層１をウエハ５の回路面に貼付した後、該第１の保護層１の露出面に、第２の保護層２を貼付してもよく、また第１の保護層１と第２の保護層２とを予め積層した積層保護シートを、第１の保護層１側を介してウエハ５の回路面に貼付してもよい。
後者の場合、第１の保護層１および第２の保護層２は、それぞれ所定のサイズにカットされたシート状で供給されてもよいし、カットされていない状態で供給され、ウエハ５に貼付された後に所定のサイズにあわせてカットされてもよい。保護構造Ｃにおいては、好ましくは、第１の保護層１はカットされない状態で供給され、ウエハ５に貼付された後、ウエハ５の縁に沿ってカッターナイフで切断され、続いて、第２の保護層２は予め所定のサイズにカットされた状態で供給され、ウエハ５と第２の保護層２の中心が一致するように第１の保護層１上に貼付することが好ましい。このような手段で加工を行えば、精度良く本発明による半導体ウエハの保護構造Ｃとすることができる。
【００５０】
上記のような保護構造により、半導体ウエハを保護しつつ、次いで、通常は、ウエハの裏面をグラインダー等により、所定の厚さになるまで研削し、必要に応じエッチング等による化学研削を行う。
このような研削によりウエハは、例えば厚み３０μm〜１００μmにまで研削される。上記のように、通常の粘着シートでは貼付時の張力が粘着シート中に残留応力として蓄積され、極薄ウエハを湾曲させる原因となることがあるが、応力緩和性フィルムを用いると、応力緩和により内部応力が減衰するため、ウエハを極薄にまで研削してもウエハが湾曲することはない。
【００５１】
このような研削工程を終えた後、ウエハ５は、ウエハカセットなどに収納されて次工程に搬送される。搬送作業においては、保護シート１１または積層保護シート１２，１３の最大径が、ウエハ５よりもやや大径であるため、半導体ウエハの保護構造を、たとえばウエハカセットに収納する場合であっても、ウエハ５の端部が直接カセットの側壁に接触することがなく、ウエハの破損を防止することができる。すなわち、保護シートの端部が、クッションの役割を果たし、ウエハ５が保護されることになる。
【００５２】
次いで、半導体ウエハは搬送され、保管などした後、ダイシング工程に供される。ダイシング工程に先だって、ウエハの研削面（回路形成面の反対側）にダイボンド用の接着剤層を設ける等の目的で接着シート６を貼着する場合がある。接着シート６を貼付した後、保護シートまたは積層保護シートを剥離して、ウエハは接着シート６に転写される。接着シートとしては、ダイボンド用の他、半導体加工において用いられている種々の機能を有する接着シートが特に制限されることなく用いられる。
【００５３】
接着シート６にダイシングテープとしての機能（ウエハ、チップの固定機能およびピックアップ機能）が無い場合には、接着シート６はウエハに略同サイズで貼付され、さらにその背面にダイシングテープが貼付されてダイシング工程に供される。接着シート６をウエハと略同サイズにするには、接着シートをウエハに貼付する前に予めその形状に切断しておく場合もあるが、多くの場合、未切断のテープ形状の接着シート６をウエハに貼付した後にウエハ外周に沿って切断する。
【００５４】
本発明の保護構造により半導体ウエハを保護しておくと、半導体ウエハ５の研削面側に接着シート６を貼付するときであっても、ウエハ５は確実に保護されるため、半導体ウエハが破損することもない。さらに、図４に示すように、接着シート６の外周部を切除する際に保護シートの外周端面に沿ってカッターを操作することができる。このため、カッター刃７がウエハ端面に接することがないため、接着シートの貼付、切除を行う際におけるウエハの破損を低減できる。
【００５５】
次いで、保護シートまたは積層保護シートを剥離することで、ウエハは接着シート６に転写され、その後、ダイシング等の通常の工程を経て半導体装置が製造される。
なお、接着剤層４として、剥離可能な接着剤を使用した場合、ウエハの研削面に接着シート６を貼付し、外周部を切除した後、第２の保護層２を剥離し、さらに、ダイシングを行う前に、ウエハの表面に残っている第１の保護層１を剥離することが好ましい。第２の保護層２の剥離と第１の保護層１の剥離とに工程を分離することで、第１の保護層１と第２の保護層２を一度に剥離する場合に比べて、ウエハに加えられる曲げ応力を低減できる。
【００５６】
このようにして第１の保護層１と第２の保護層２が共に剥離され、ダイシングテープに転写されたウエハは、常法によりダイシングされて半導体チップが得られ、さらに常法により半導体装置が製造される。
また、本発明に係る半導体ウエハ用積層保護シートは、上記保護構造Ｃに用いられた積層保護シート１３である。
【００５７】
すなわち、本発明に係る半導体ウエハ用積層保護シート１３は、第１の保護層１と第２の保護層２とを積層してなり、該第１の保護層１の外径よりも、第２の保護層２の外径が大きいことを特徴としている。
本発明に係る半導体ウエハ用積層保護シートの好ましい態様等は、上記半導体ウエハの保護構造において説明したものと同様である。
【００５８】
【発明の効果】
このような本発明によれば、ウエハを極薄にまで研削し、これを搬送等する場合に、研削中ないし搬送中のウエハの破損を防止できる半導体ウエハの保護構造、半導体ウエハの保護方法およびこれらに用いる積層保護シートが提供される。
また、本発明に係る半導体ウエハの加工方法によれば、接着シートの貼付時に半導体ウエハが破損することもなく、また接着シートの外周部を切除する際にカッター刃がウエハ端面に接することがないため、接着シートの貼付、切除を行う際におけるウエハの破損を低減できる。
【００５９】
【実施例】
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、以下において「ウエハ搬送性」、「接着シート貼合性」は次の方法で評価した。
「ウエハ搬送性」
実施例、参考例および比較例で半導体ウエハの保護構造を作成し、ウエハ研削装置（株式会社ディスコ社製 グラインダーＤＦＧシリーズ）を用いてシリコンウエハの厚みが５０μｍとなるまで研削し、ウエハキャリア交換装置（リンテック社製 Ａｄｗｉｌｌ ＲＡＤ−ＣＸＶ）によりウエハカセットケースに収納した。続いて人手によりウエハカセットケースを搬送してダインシングテープマウンタ（リンテック社製ＡｄｗｉｌｌＲＡＤ−２５００シリーズ）のカセット収容部にセットした。
【００６０】
実施例、参考例および比較例についてそれぞれ１０枚の８インチウエハを処理してウエハ端部のクラック、ウエハ破損の発生数をカウントすることで評価を行った。
「接着シート貼合性」
実施例、参考例および比較例で半導体ウエハの保護構造を作成しウエハ研削装置（株式会社ディスコ社製 グラインダーＤＦＧシリーズ）を用いてシリコンウエハの厚みが５０μｍとなるまで研削した。保護シートを貼付した状態で接着シート（リンテック社製、Ａｄｗｉｌｌ ＬＰシリーズ）をウエハの研削面に貼着した。貼着装置としてリンテック社製Ａｄｗｉｌｌ ＲＡＤ−３５００シリーズを使用した。この時ウエハ研削面と接着シートの密着性を高めるために１５０℃程度の加熱を施しながら接着シートを貼合した。その後ウエハ形状に沿ってナイフを使用して接着シートを所定サイズにカットした。
【００６１】
実施例、参考例および比較例についてそれぞれ１０枚の８インチウエハを処理して接着シートの貼合時におけるウエハのクラック・破損の発生数をカウントすることで評価を行った。
【００６２】
【実施例１】
（１）応力緩和性フィルム
重量平均分子量５０００のウレタンアクリレート系オリゴマー（荒川化学工業社製）５０重量部と、イソボルニルアクリレート２５重量部と、フェニルヒドロキシプロピルアクリレート２５重量部と、光重合開始剤（チバ・スペシャルティケミカルズ社製、イルガキュア１８４）２．０重量部と、フタロシアニン系顔料０．２重量部とを配合して、応力緩和性フィルムを成膜するための光硬化性を有する樹脂組成物を得た。
【００６３】
得られた樹脂組成物をファウンテンダイ方式により、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東レ社製：厚み３８μｍ）の上に厚みが１１０μｍとなるよう塗工して樹脂組成物層を形成した。塗工直後に、樹脂組成物層の上にさらに同じＰＥＴフィルムをラミネートし、その後、高圧水銀ランプ（１６０Ｗ／cm、高さ１０cm）を用いて、光量２５０ｍJ／cm2の条件で紫外線照射を行うことにより樹脂組成物層を架橋・硬化させて、両面のＰＥＴフィルムを剥離して、厚さ１１０μｍ、応力緩和率８７％、ヤング率1.8×108Paの応力緩和性フィルムを得た。
（２） ウエハ回路面に貼付される粘着剤
ｎ−ブチルアクリレート８５重量部、２−ヒドロキシエチルアクリレート１５重量部からなる重量平均分子量約６５万の共重合体１００重量部と、メタクリロイルオキシエチルイソシアナート１６重量部との反応により得られる側鎖にエネルギー線重合性基を有するエネルギー線硬化型共重合体に硬化剤（トルイレンジイソシアナートとトリメチロールプロパンの付加物）５重量部と、光重合開始剤（チバ・スペシャルティケミカルズ社製、イルガキュア１８４）５重量部を配合した粘着剤を用意した。該粘着剤をＰＥＴ製の剥離フィルム（リンテック社製、SP-PET3801、厚さ３８μm）上にロールナイフコーターで乾燥膜厚が１５μｍとなるように塗布乾燥し、上記（１）で作成した応力緩和性フィルムに転写し、第１の保護層を作成した。
（３）第２の保護層
ＰＥＴ製の剥離フィルム（リンテック社製、SP-PET3801、厚さ３８μｍ）に強粘着性のアクリル系粘着剤（リンテック社製、ＰＫ）を乾燥塗布厚が２０μｍとなるように塗布乾燥して、剛性フィルムとしてのＰＥＴフィルム（東レ社製、厚さ：１２５μｍ、ヤング率：4.9×109Ｐａ、厚さ×ヤング率：6.1×105Ｎ／ｍ）に転写して、第２の保護層を作成した。
（４） 積層保護シート形状
第２の保護層は、予め直径201mmの円形状にカットした。第１の保護層上の剥離フィルムを剥がし、露出した粘着剤を介してテープラミネータ（リンテック社製、Adwill RAD3500/m12）を用いてシリコンウエハ（200mm直径、厚さ７５０μｍ）の鏡面に貼付し、シリコンウエハの輪郭に沿って第１の保護層を切断した。なお、切断する際にカッターは第１の保護層の垂直面に対し約１５°に傾斜して切断を行ったので、第１の保護層の表面の直径は、199.9mmとなった。
【００６４】
続いて、第１の保護層の露出面に対して、第２の保護層の粘着剤層面をそれぞれの中心が一致するようにして貼付し、半導体ウエハの保護構造とした。
【００６５】
【実施例２】
実施例１（１）〜（３）で作成した第１の保護層および第２の保護層をそれぞれ直径199.5mm、201mmの円形状にカットした。次に、第１の保護層の応力緩和性フィルムに対して、第２の保護層上の剥離フィルムを剥がして、露出した粘着剤を介して第２の保護層を中心が一致するように貼付し、積層保護シートを作成した。続いて、シリコンウエハの鏡面に対し、第１の保護層側の粘着剤層面を介して、該積層保護シートを中心が一致するようにして貼付し、半導体ウエハの保護構造とした。
【００６６】
［参考例３〜参考例５］
実施例１（１）〜（３）で作成した第１の保護層の応力緩和性フィルムに対して、第２の保護層上の剥離フィルムを剥がして、露出した粘着剤を介して第２の保護層を貼付して積層保護シートを作成した。次に該積層保護シートを予め直径２０１ｍｍの円形状にカットした。続いて、シリコンウエハの鏡面に対し、第１の保護層側の粘着剤層面を介して、該積層保護シートを中心が一致するようにして貼付し、半導体ウエハの保護構造としたものを参考例３とし、直径２０５ｍｍ、２０８ｍｍにカットしたものをそれぞれ参考例４および参考例５とした。
【００６７】
［参考例６〜参考例７］
実施例１（１）〜（３）で作成した第１の保護層の応力緩和性フィルムに対して、第２の保護層上の剥離フィルムを剥がして、露出した粘着剤を介して第２の保護層を貼付して積層保護シートを作成した。続いて、シリコンウエハの鏡面に対し、第１の保護層側の粘着剤層面を介して、積層保護シートを中心が一致するようにして貼付した。その後、ウエハの中心から２０１ｍｍの外径サイズとなるように該積層保護シートをカットし、半導体ウエハの保護構造としたものを参考例６とし、直径２０８ｍｍにカットしたものを参考例７とした。
【００６８】
［参考例８］
ＰＥＴ製の剥離フィルム（リンテック社製、ＳＰ−ＰＥＴ３８０１、厚さ３８μｍ）に実施例（２）で使用している粘着剤を乾燥塗布厚が２０μｍとなるように塗布乾燥して、剛性フィルムとしてのＰＥＴフィルム（東レ社製、厚さ：１２５μｍ、ヤング率：４．９×１０9Ｐａ、厚さ×ヤング率：６．１×１０5Ｎ／ｍ）に転写して保護シートを作成した。該保護シートを予め直径２０５ｍｍの円形状にカットした。続いて、シリコンウエハの鏡面に対し、該保護シートを中心が一致するようにして貼付し、半導体ウエハの保護構造とした。
【００６９】
［参考例９］
ＰＥＴ製の剥離フィルム（リンテック社製、ＳＰ−ＰＥＴ３８０１、厚さ３８μｍ）に実施例（２）で使用している粘着剤を乾燥塗布厚が２０μｍとなるように塗布乾燥して、剛性フィルムとしてのＰＥＴフィルム（東レ社製、厚さ：１２５μｍ、ヤング率：４．９×１０9Ｐａ、厚さ×ヤング率：６．１×１０5Ｎ／ｍ）に転写して保護シートを作成した。シリコンウエハの鏡面に対し、該保護シートを中心が一致するようにして貼付し、その後ウエハの中心から２０５ｍｍの外径サイズとなるように該保護シートをカットし、半導体ウエハの保護構造とした。
【００７０】
【比較例１】
実施例１（１）〜（２）で作成した第１の保護層の応力緩和性フィルムに対し、実施例１（３）で作成した第２の保護層上の剥離フィルムを剥がして、露出した粘着剤層面を介して第２の保護層を貼付し、積層した保護シートを作成した。続いて、テープラミネータを用いて積層保護シートをシリコンウエハの鏡面に貼付し、シリコンウエハの輪郭にそって積層保護シートを切断して、半導体ウエハの保護構造とした。保護シートの基材最上面の直径は、199.8mmとなった。
【００７１】
【比較例２】
実施例１（１）〜（２）で作成した第１の保護層を、その粘着剤層を介して、シリコンウエハの鏡面に対して中心が一致するように貼付し、シリコンウエハの輪郭にそって切断して半導体ウエハの保護構造とした。保護シートの基材最上面の直径は、199.8mmとなった。
【００７２】
上記実施例、参考例および比較例の構成を表１に示し、各評価結果を表２に示す。
【００７３】
【表１】
Figure 0004307825
【００７４】
＊１） ＰＫ（強粘着剤）、ＵＶタイプ（紫外線硬化型粘着剤）
＊２）２度貼合（ウエハに第１の保護層を貼付した後、第１の保護層に第２の保護層を貼付した）
１度貼合（第１の保護層に第２の保護層を貼付した後、第１の保護層側をウエハに貼付した。参考例８，９、比較例１，２では単層フィルムを貼付した）
＊３）プリカット（貼付前に所定の大きさにカットした）、アフタカット（貼付後に所定の大きさにカットした）
第１＝第１保護層、第２＝第２保護層
【００７５】
【表２】
Figure 0004307825

【図面の簡単な説明】
【図１】参考保護構造Ａの概略断面図を示す。
【図２】参考保護構造Ｂの概略断面図を示す。
【図３】本発明に係る保護構造Ｃの概略断面図を示す。
【図４】本発明に係る半導体ウエハの加工方法の一工程を示す。
【符号の説明】
１…第１の保護層
２…第２の保護層（または基材）
３…粘着剤層
４…接着剤層
５…半導体ウエハ
６…接着シート
７…カッター
１１…保護シート
１２，１３…積層保護シート
Ａ，Ｂ，Ｃ…半導体ウエハの保護構造

Claims (13)

  1. 半導体ウエハの回路面上に、該半導体ウエハの外径と略同サイズの第１の保護層と、前記第１の保護層の上に積層された、第１の保護層の外径よりも大径である第２の保護層とからなる積層保護シートが第１の保護層側を介して積層されてなる半導体ウエハの保護構造。
  2. 第２の保護層の外径と半導体ウエハの外径との差〔（第２の保護層の外径）−（半導体ウエハの外径）〕が＋０．１〜１０ｍｍである請求項１に記載の半導体ウエハの保護構造。
  3. 第１の保護層の外径と半導体ウエハの外径との差〔（第１の保護層の外径）−（半導体ウエハの外径）〕が−２〜０ｍｍであり、
    第２の保護層の外径と半導体ウエハの外径との差〔（第２の保護層の外径）−（半導体ウエハの外径）〕が＋０．１〜＋２ｍｍである
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハの保護構造。
  4. 第１の保護層に、１０％伸長時の１分後における応力緩和率が４０％以上であるフィルムを含み、
    第２の保護層に、ヤング率×厚さが５．０×１０4Ｎ／ｍ以上であるフィルムを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体ウエハの保護構造。
  5. 半導体ウエハの回路面上に、該半導体ウエハの外径と略同サイズの第１の保護層と、前記第１の保護層の上に積層された、第１の保護層の外径よりも大径である第２の保護層とからなる積層保護シートを第１の保護層側を介して積層することを特徴とする半導体ウエハの保護方法。
  6. 積層保護シートとして、第２の保護層の外径と半導体ウエハの外径との差〔（第２の保護層の外径）−（半導体ウエハの外径）〕が＋０．１〜１０ｍｍである積層保護シートを用いることを特徴とする請求項５に記載の半導体ウエハの保護方法。
  7. 第１の保護層として、第１の保護層の外径と半導体ウエハの外径との差〔（第１の保護層の外径）−（半導体ウエハの外径）〕が−２〜０ｍｍである保護層を用い、
    第２の保護層として、第２の保護層の外径と半導体ウエハの外径との差〔（第２の保護層の外径）−（半導体ウエハの外径）〕が＋０．１〜＋２ｍｍである保護層を用いる
    ことを特徴とする請求項５に記載の半導体ウエハの保護方法。
  8. 第１の保護層に、１０％伸長時の１分後における応力緩和率が４０％以上であるフィルムを含ませ、
    第２の保護層に、ヤング率×厚さが５．０×１０4Ｎ／ｍ以上であるフィルムを含ませることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の半導体ウエハの保護方法。
  9. 第１の保護層と第２の保護層とを積層してなり、該第１の保護層の外径よりも、第２の保護層の外径が大きいことを特徴とする半導体ウエハ用積層保護シート。
  10. 第２の保護層の外径と第１の保護層の外径との差〔（第２の保護層の外径）−（第１の保護層の外径）〕が、＋０．１〜＋４ｍｍであることを特徴とする請求項９に記載の半導体ウエハ用積層保護シート。
  11. 第１の保護層に、１０％伸長時の１分後における応力緩和率が４０％以上であるフィルムを含み、
    第２の保護層に、ヤング率×厚さが５．０×１０4Ｎ／ｍ以上であるフィルムを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体ウエハ用積層保護シート。
  12. 請求項５〜８のいずれかに記載の半導体ウエハの保護方法により、半導体ウエハを保護しつつ、該半導体ウエハの裏面を研削し、研削面に接着シートを貼付する工程を含む半導体ウエハの加工方法。
  13. 接着シートの外周部をカッターによって切断除去する工程をさらに含み、この際に、積層保護シートの外周端面に沿ってカッターを操作することを特徴とする請求項１２に記載の半導体ウエハの加工方法。
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