JP5016321B2

JP5016321B2 - サポートプレートの処理方法

Info

Publication number: JP5016321B2
Application number: JP2007042538A
Authority: JP
Inventors: 吉浩稲尾
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: JP2008205387A

Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板を薄化する際に基板を支持するサポートプレートの処理方法に関する。

携帯電話、デジタルＡＶ機器およびＩＣカードなどの高機能化にともない、搭載される半導体シリコンチップ（以下、チップ）の小型化、薄型化および高集積化への要求が高まっている。また、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐｓｉｚｅｐａｃｋａｇｅ）およびＭＣＰ（ｍｕｌｔｉ-Ｃｈｉｐｐａｃｋａｇｅ）に代表されるような複数のチップをワンパッケージ化する集積回路についても、その薄型化が求められている。その中において、一つの半導体パッケージの中に複数のチップを搭載するシステム・イン・パッケージ（ＳｉＰ）は、搭載されるチップを小型化、薄型化および高集積化し、電子機器の高性能化、小型化かつ軽量化を実現する上で非常に重要な技術となっている。

電子機器の高性能化、小型化かつ軽量化を実現するためには、チップの厚さを１５０μｍ以下にまで薄くする必要がある。さらに、ＣＳＰおよびＭＣＰにおいては１００μｍ以下、ＩＣカードにおいては５０μｍ以下にチップを研削し、薄板化するための研削工程を行う必要がある。しかし、チップのベースとなる半導体ウエハは、研削することによりその強度は弱くなり、半導体ウエハにクラックおよび反りが生じやすくなる。また、薄板化した半導体ウエハは、搬送を自動化することができないため、人手によって行わなければならず、その取り扱いが煩雑であった。

そのため、研削する半導体ウエハの回路形成面に、サポートプレートと呼ばれるガラスまたは硬質プラスチックなどを貼り合せることによって、半導体ウエハの強度を保持し、クラックの発生および半導体ウエハに反りが生じることを防止する技術が開発されている（特許文献１参照）。
特開２００６−１５６６８３号公報（平成１８年６月１５日公開）

近年、半導体チップの微細化および高集積化の要請はさらに大きくなり、半導体ウエハの裏面側にも配線を形成して、多層配線化を図る技術が開発されている。この技術を上記の薄板化された半導体ウエハにも適用する場合には、サポートプレートに支持された状態で、配線を形成するための各種成膜処理やエッチング処理が行われることとなる。通常、サポートプレートの表面積は、半導体ウエハの表面積と同一以上の大きさを有するため、サポートプレートの外周部が露出することがある。このとき、半導体ウエハに対する処理と同じ処理がサポートプレートの露出面に施されることとなる。それゆえ、サポートプレートの露出面に上記処理による付着物が残存することがあり、このことは、サポートプレートの再利用を妨げる一因となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体ウエハなどの基板を支持するサポートプレートの再利用を可能とするサポートプレートの処理方法を実現することにある。

本発明にかかるサポートプレートの処理方法は、薄化される基板に貼り合せることによって当該基板を支持するサポートプレートを処理する方法であって、該基板と該サポートプレートとが貼着された状態で該基板を処理し、該サポートプレートと基板とを剥離した後、該サポートプレートを薬液に浸漬する工程、該サポートプレートにドライプラズマを施す工程および該サポートプレートを研磨する工程のいずれか１つの工程を含むことを特徴とする。

本発明にかかるサポートプレートの処理方法によれば、薄化される基板を支持するサポートプレートの再利用を実現することができる。サポートプレートと薄化される基板とが貼着された状態で、基板に対する処理が行なわれた場合、サポートプレートの露出部にも、基板に対する処理と同様の処理が施される場合がある。この処理が、たとえば、成膜処理である場合には、サポートプレートの露出部にも成膜されることとなる。サポートプレートは、基板の薄化工程が終了した後、基板から剥がされるが、１枚辺りの費用を考慮すると、再利用されることが好ましい。しかしながら、上記ように、サポートプレートの一部に膜が形成されてしまった場合などには、そのまま再利用することが難しい。そこで、本発明にかかるサポートプレートの処理方法によれば、薬液への浸漬またはドライプラズマ処理を施すことで、サポートプレートに形成された付着物を除去することができる。その結果、サポートプレートの再利用を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
まず、サポートプレートに貼り付けられた基板を薄化する工程について図１を参照しつつ説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、基板の薄化工程を示す断面図である。なお、本実施形態では、基板が半導体ウエハである場合を例として説明する。

（１）：図１（ａ）に示すように、サポートプレート１０の上に基板１４ａを配置する。なお、以下の説明では、基板を「半導体ウエハ」と称して説明する。サポートプレート１０と半導体ウエハ１４ａとは接着剤層（以下、「接着剤」ともいう。）１２で貼り合わされている。このとき、半導体ウエハ１４ａの回路形成面が、サポートプレート１０と対向するように貼り合わせる。また、サポートプレート１０には、厚み方向に複数の貫通穴が設けられていることが好ましい。この貫通穴を有する利点については、後述する。接着剤層１２は、たとえば、公知の接着剤用の組成物を塗布して、塗布物を硬化することで形成される。

サポートプレート１０は、貼り合せた半導体ウエハ１４を変形させることなく保持できる材質であれば、その材質は特に限定されるものではない。サポートプレート１０の材質としては、ガラス、金属、セラミック、およびシリコンを用いることが好ましく、ガラスを用いることがより好ましい。

また、サポートプレート１０は、半導体ウエハ１４を貼り合せる面が平面であれば、その形状は特に限定されるものではないが、サポートプレート１０の形状としては、半導体ウエハ１４の形状と相似形であることが好ましい。例えば、その形状として、円形を選択することができる。

また、サポートプレート１０の大きさは、半導体ウエハ１４のサイズと同等以上であることが好ましく、半導体ウエハ１４の外形よりも大きいことがより好ましい。具体的には、サポートプレート１０の形状が円形の場合、その直径は、半導体ウエハ１４の直径よりも１ｍｍ程度大きいことが好ましい。この場合、半導体ウエハ１４の支持をより確実に行うことができる。

（２）：次に、図１（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１４ａを薄化する。半導体ウエハ１４ａの薄化は、たとえば、研削により行うことができる。これにより、半導体ウエハ１４が得られる。半導体ウエハ１４の膜厚は、所望の膜厚を有する。

（３）：次に、薄化された半導体ウエハ１４の露出面（回路形成面の反対側の面）に、処理を施す。この処理は、金属膜（金属または金属化合物）および有機化合物の少なくとも１種を半導体ウエハ（基板）１４に付着する処理である。背景技術の欄において記載したように、半導体ウエハ１４の裏面に、多層配線を実現するために、配線パターン（図示せず）が形成されることがある。この形成工程における各処理が、半導体ウエハ１４に金属、金属化合物および有機化合物の少なくとも１種の付着物を形成する処理となり得る。

配線パターンを形成する場合には、半導体ウエハ１４の裏面全面に導電膜（図示せず）を形成した後、公知のパターニング技術により、導電膜をパターニングすることで形成される。この導電膜は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎから選択される少なくとも１種を含んで形成されることができる。導電膜の形成は、ＣＶＤ（化学的気相成長）、ＰＶＤ（物理蒸着）またはメッキ処理により行うことができる。そして、導電膜の上に、所定パターンを有するレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとして導電膜のエッチングが行われる。また、配線パターン間を埋め込むように無機絶縁膜（ＳＯＧなど）を形成することができる。さらに、配線パターンなどの最上にパッシベーション膜として、ポリイミド膜、エポキシ膜を形成することができる。

このような工程において、導電膜の除去や、レジスト層の除去を完全に行うことができず、サポートプレート１０の外周に残存することがある。つまり、上記各処理を経ることにより、図１（ｃ）に示すように、サポートプレート１０の露出面に、金属、金属化合物および有機化合物のうちの少なくとも１種からなる付着物１６が形成されてしまう。

（４）：次に、サポートプレート１０と半導体ウエハ１４とを剥離する。この工程では、まず、半導体ウエハ１４をダイシングテープ（図示せず）に貼り付ける。なお、ダイシングテープは、その周囲をダイシングフレーム（固定具）により固定されており、弛むことのないよう、適切な張り度を維持している。なお、半導体ウエハ１４の裏面が、ダイシングテープと対向するように貼り付けられる。

ついで、サポートプレート１０を半導体ウエハ１４から除去する。具体的には、サポートプレート１０と、半導体ウエハ１４との間にある接着剤１２を溶解することにより除去する。本実施の形態では、サポートプレート１０が、厚み方向に貫通穴を有するため、この貫通穴を通過して、接着剤１２に溶剤を浸透させることで、接着剤１２を溶解することができ、サポートプレート１０を半導体ウエハ１４から除去することができる。

一方、上記のように半導体ウエハ１４から除去されたサポートプレート１０においては、図１（ｄ）に示すように、その外周部の領域には、付着物１６が残存することとなる。

（５）：このサポートプレート１０に対して、付着物１６を除去するため、以下の処理を施す。これにより、サポートプレート１０の再利用を可能にすることができる。第１の処理方法として、薬液を用いて付着物１６を除去する方法を挙げることができる。

この方法では、サポートプレート１０を、付着物１６が溶解し得る溶剤に浸漬すればよい。薬液としては、たとえば王水、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、リン酸、加水硫酸、過酸化水素、フッ酸からなる群より選択される少なくとも１種を用いることができる。これらの薬液は、付着物１６が、特に金属または金属化合物である場合に有効である。付着物１６が有機化合物である場合には、有機溶剤、レジストの剥離液、加水硫酸のいずれかを用いることができる。また、この薬液に浸漬する処理は、複数回行ってもよい。複数回行う場合には、異なる薬液を用いた処理を複数回行ってもよく、あるいは、同一の薬液を用いた処理を複数回行ってもよい。

付着物１６を除去する第２の処理方法として、ドライプラズマエッチングが挙げられる。この方法では、公知のプラズマエッチング装置を用いることができる。ドライエッチングは、たとえば、酸素プラズマ（条件例：出力６００Ｗ）により行うことができる。

付着物１６を除去する第３の処理方法として、付着物１６を含むサポートプレート１０を研磨する方法を挙げることができる。

さらに、第１の処理方法から第３の処理方法は、単独で行ってもよく、また、併用してもよい。以上の処理により、サポートプレート１０から付着物１６を除去することができる。それゆえ、再利用可能なサポートプレートを得ることができる。

本実施形態にかかるサポートプレートの処理方法によれば、薄化される基板である半導体ウエハ１４を支持するサポートプレート１０の再利用を実現することができる。サポートプレート１０と薄化された基板１４とが貼着された状態で、基板１４に対する処理が行なわれた場合、サポートプレート１０の露出面に、基板１４に対する処理と同様の処理が施される。この処理が、たとえば、成膜処理である場合には、サポートプレート１０の露出部にも成膜されることとなる。サポートプレート１０は、基板１４の薄化工程が終了した後、基板１４から剥離されるが、費用面を考慮しても、再利用されることが好ましい。しかしながら、上記のように、サポートプレート１０の一部に膜が形成されてしまった場合などには、そのまま再利用することが難しい。そこで、本実施形態にかかる処理方法では、所定の薬液への浸漬またはドライプラズマ処理により、サポートプレート１０に形成された付着物を除去することができる。その結果、サポートプレート１０の再利用を実現することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、サポートプレートとして、保護膜が形成されたサポートプレートを用いる場合を、図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態にかかる基板の薄化工程を示す断面図である。なお、本明細書では、保護膜が形成されているサポートプレートを、「保護膜付サポートプレート」と称する。

第２の実施形態に係る保護膜付サポートプレート２０は、図２（ａ）に示すように、サポートプレート１０の少なくとも側面部と表面の周縁部とを覆う保護膜２２を備えている。さらに、サポートプレート１０は、上記表面に背向する面である裏面の周縁部を覆う保護膜２２を備えていることが好ましい。

また、本明細書等において、サポートプレートの「表面」とは、半導体ウエハに貼り合せる面を指す。また、「裏面」とは、上記表面に背向する面を指す。

保護膜２２は、少なくともサポートプレート１０の側面部および表面の周縁部に形成されている。これによって、半導体ウエハ１４の加工工程において、化学薬品などによって、サポートプレート１０の側面部および表面の周縁部がエッチングされることを防ぐことができる。また、ＣＶＤ、ＰＶＤ、およびめっき処理などの成膜処理における付着物によって、サポートプレート１０の側面部および表面の周縁部が汚染されることを防ぐことができる。

また、保護膜２２は、裏面の周縁部にも形成されていることが好ましい。保護膜２２が、裏面の周縁部にも形成されていることによって、化学薬品などがサポートプレート１０の裏面にまで回り込んだ場合であっても、サポートプレート１０の裏面の周縁部がエッチングされることを防ぐことができると共に、上記付着物によってサポートプレート１０の裏面の周縁部が汚染されることを防ぐことができる。

保護膜２２は、半導体ウエハ１４に対する処理工程において、サポートプレート１０のエッチングおよび汚染を防ぐことができる保護膜であれば、その材質は特に限定されるものではない。保護膜２２は、有機化合物からなる有機被膜であることが好ましい。保護膜２２として用いることができる有機化合物としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、およびシリカ系樹脂などを挙げることができる。

なお、保護膜２２は、無機化合物からなる無機被膜であってもよい。保護膜２２に用いることができる具体的な無機化合物としては、金属、セラミック、窒化物、酸化物、カーボンなどを挙げることができる。

保護膜２２の膜厚は、０．１μｍ〜２０μｍの範囲であることが好ましく、０．１μｍ〜２．０μｍであることがより好ましい。保護膜２２の膜厚を２０μｍ以下とすることによって、半導体ウエハ１４とサポートプレート１０とを貼り合せたときに、保護膜２２による段差の影響を抑制することができる。すなわち、半導体ウエハ１４とサポートプレート１０とを貼り合せたときに、反りまたは撓みが生じることを防ぐことができる。また、保護膜２２の膜厚を０．１μｍ以上とすることによって、半導体ウエハ１４の処理工程に対して必要な耐性を確保することができる。

図２（ｂ）に示すように、このような保護膜付サポートプレート２０に対して、第１の実施形態の工程（１）と同様にして、半導体ウエハ（基板）１４ａを貼り合わせる。このとき、半導体ウエハ１４ａの回路形成面が、サポートプレート１０と対向するように貼り合わせる。その後、図２（ｃ）に示すように、第１の実施形態の工程（２）に従って半導体ウエハ１４ａを薄化して、半導体ウエハ１４を得る。

次に、第１の実施形態の工程（３）および（４）に従って、半導体ウエハ１４が剥離された保護膜付サポートプレート２０を得る。保護膜付サポートプレート２０は、図１（ｄ）と同様に、その周縁に付着物１６が形成されていることとなる。

次に、サポートプレートを再利用することができるよう、保護膜２２および付着物１６を除去する。この工程では、保護膜２２が溶解し得る薬液に浸漬すること、または研磨することにより、付着物１６ごと除去することができる。たとえば、保護膜２２がセラミック膜である場合には、セラミック膜を物理的に研削することによって、保護膜２２を除去することができる。

第２の実施形態にかかる処理方法によれば、サポートプレート１０に形成された保護膜２２を除去することで、付着物１６を容易に除去することができ、サポートプレートの再利用をより容易なものとすることができる。

以下、実施例を参照しつつ、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されることはない。

（サンプル）
本実施例では、次の条件を満たすサンプルを準備した。

材質：無アルカリガラス（サポートプレートの材質と同じである）
処理内容：膜厚が２μｍである、エポキシ膜を成膜（サンプル１）
膜厚が２μｍである金、銅およびニッケルを含む金属膜を成膜（サンプル２）
さらに、参照用にいずれの膜も形成していないガラス（参照サンプル）を準備した。

（処理）
ついで、サンプル１は、加水硫酸に２０分間浸漬した。サンプル２は、王水に４０分間浸漬した。

（評価１）
処理後のサンプル１、２について、側面と上面とについてＸＰＳ分析を行った。測定結果を、参照用ガラスのＸＰＳ分析から得られたチャートと比較して、不純物が残存していないか否かを調べた。測定条件は、下記のとおりである。

分析装置：ＰＨＩ社製「ＸＰＳ５７００」
Ｘ線源：単色化ＡｌＫα（１４８６．６ｅＶ）２００Ｗ
測定領域：４００μｍ径
検出角：４５°
中和電子銃：使用
測定箇所：上面および側面
サンプル１、２および参照サンプルの上面について、ＸＰＳ分析をした結果、得られたチャートを比較したところ、不純物に由来するピークを観測することができなかった。そのため、実施例による処理により、成膜された膜が除去されていることが確認された。また、サンプル１、２および参照サンプルの側面での測定においても、同様の結果が得られ、本実施例における処理の有効性を確認することができた。

（評価２）
サンプル１、２および参照用ガラスについて、ＳＥＭ写真により表面の形態を観察した。サンプル１、２について、有機膜または無機膜に由来すると思われる異物は観測されなかった。なお、サンプル１、２について、実施例にかかる処理を終えた後は、肉眼および光学顕微鏡による観察において残膜は確認できなかった。

（評価３）
サンプル１、２および参照サンプルについて、ＡＦＭにより表面の凹凸を調べた。その結果、サンプル１、２では、膜に由来すると考えられる凹凸は観測されず、参照サンプルと同様であった。これにより、サンプル１、２では共に膜が除去されていることが確認された。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

薄板化される基板を支持するサポートプレートの再利用を実現でき、薄化工程に要する費用を低減することができる。

（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態で処理されるサポートプレートが薄板化される工程を説明する断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態で処理されるサポートプレートが薄板化される工程を説明する断面図である。

符号の説明

１０サポートプレート
１２接着剤
１４ａ半導体ウエハ（薄化前）
１４半導体ウエハ（基板）
１６付着物
２０保護膜付サポートプレート
２２保護膜

Claims

薄化される基板に貼り合せることによって当該基板を支持するサポートプレートを処理する方法であって、該基板と該サポートプレートとが貼着された状態で該基板を処理し、該サポートプレートと基板とを剥離した後、該サポートプレートに互いに異なる薬液を用いた浸漬を複数回行うことで付着物を除去する工程、および、該サポートプレートにドライプラズマエッチングを行うことで付着物を除去する工程を行うことを特徴とするサポートプレートの処理方法。
前記処理は、金属膜を基板に付着させる処理であることを特徴とする請求項１に記載のサポートプレートの処理方法。
前記金属膜は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＣｕおよびＳｎからなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２に記載のサポートプレートの処理方法。
前記処理は、無機絶縁膜を基板に付着させる処理であることを特徴とする請求項１に記載のサポートプレートの処理方法。
前記処理は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ処理およびスピンコートの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のサポートプレートの処理方法。
前記薬液のうちの１つは、王水、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、リン酸、加水硫酸、過酸化水素およびフッ酸からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のサポートプレートの処理方法。
前記処理は、有機化合物を基板に付着させる処理であることを特徴とする請求項１に記載のサポートプレートの処理方法。
前記薬液のうちの１つは、有機溶剤、レジストの剥離液、加水硫酸のいずれか１つであることを特徴とする請求項７に記載のサポートプレートの処理方法。
基板と剥離した後のサポートプレートを研磨する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のサポートプレートの処理方法。