JP5489662B2

JP5489662B2 - 半導体ウェーハの取り扱い方法

Info

Publication number: JP5489662B2
Application number: JP2009259975A
Authority: JP
Inventors: 清文田中; 則義細野
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-11-13
Also published as: JP2011108738A

Description

本発明は、薄い半導体ウェーハを容易にハンドリングすることのできる半導体ウェーハの取り扱い方法に関するものである。

半導体ウェーハは、薄い半導体パッケージに適合させる観点から、バックグラインドにより薄化される（特許文献１、２参照）が、厚さ１００μｍ以下に薄化される場合には、非常に脆く割れ易く、周囲が欠け易い状態になるので、そのまま結晶ケース等に収納して搬送すると、損傷するおそれがある。
このような弊害に鑑み、半導体ウェーハの薄化の前後にサポート治具の粘着テープに半導体ウェーハを貼り付け、薄化された半導体ウェーハの割れや欠けを防止する方法が提案されている。

ところで、サポート治具の粘着テープは、バックグラインドテープあるいは表面保護テープとも呼ばれ、図示しない基材層に粘着剤が積層されることで形成されているが、薄化された半導体ウェーハの変形を防止し、結晶ケース等に収納してハンドリングするためには、基材層の厚さが概ね１８８μｍ等、比較的厚い二軸延伸ＰＥＴ等を用いなければならない。

また、粘着テープの粘着剤には、感圧粘着タイプと、紫外線照射で易剥離性を現出するタイプとがあるが、感圧粘着タイプの場合には、半導体ウェーハに回路パターンが形成されていたり、ハンダバンプが形成されているときには、粘着力がある程度強くないと、半導体ウェーハに粘着テープを粘着することができない。逆に、粘着力が強すぎると、粘着剤が残存したり、半導体ウェーハの割れるおそれがある。

これに対し、紫外線照射で易剥離性を現出するタイプの場合には、粘着テープを一度しか使用することができないので、廃棄物が大量に発生することとなる。さらに、いずれのタイプの場合にも、半導体ウェーハに粘着テープを粘着した後、長時間放置すると、粘着力が非常に高くなるので、ハンダバンプの近傍に粘着剤が残存したり移行し、粘着テープの剥離時に半導体ウェーハの割れを招くおそれがある。

そこで、ハンダバンプを備えた粗面の半導体ウェーハの場合、バックグラインドテープを粘着してバックグラインドした後、速やかにバックグラインドテープを剥離して保持治具に密着保持させ、サポートする方法が提案されている（特許文献３参照）。しかしながら、この方法を採用する場合、半導体ウェーハのバックグラインド面に対しては良好な密着保持が期待できるものの、半導体ウェーハのハンダバンプ面等の粗面に対しては密着保持が不十分になるおそれがあり、ハンドリングの途中で半導体ウェーハが反って浮き上がる事態が考えられる。

特開２００９‐１６４４７６号公報特開２００５‐１９１２９６号公報特開２００７‐７３６７７号公報

上記事態に鑑み、ガラス基板上にレジスト系の接着剤をスピンコータ等で塗布してその表面に半導体ウェーハを積層し、そのままバックグラインド工程で半導体ウェーハをバックグラインドして薄化し、他の工程に供した後、溶剤槽の溶剤に浸漬してガラス基板の接着剤を溶解し、ガラス基板と半導体ウェーハとを剥離する方法が提示されている。しかし、この方法の場合、溶剤槽の溶剤で接着剤を溶解しなければならないので、環境負荷が増大し、しかも、接着剤が完全に溶解せずに半導体ウェーハに残存することがある。さらに、接着剤の廃棄量も増大し、生産性の点等でも問題がある。

一方、半導体ウェーハのサイズよりも大きいサイズの治具を使用して薄化された半導体ウェーハをサポートする方法も提示されている。これには、例えばダイシング用のテープフレームに薄化された半導体ウェーハをダイシングテープを介して貼り付ける方法が該当する。しかし、この方法の場合には、結晶ケース、ＦＯＵＰやＦＯＳＢと呼ばれる基板収納容器にテープフレームを挿入保持することができず、プロセス装置とのインターフェイス面でも使用が困難になる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、薄い半導体ウェーハでも容易にハンドリングすることができ、剥離が困難になる経時変化が少なく、接着剤の残存や移行を減少させるとともに、繰り返し使用したり、環境負荷を軽減することができ、着脱の簡素化が期待できる半導体ウェーハの取り扱い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、サポート治具の支持層の両面のうち少なくとも片面に積層された弾性吸盤層に、バックグラインドで厚さ１００μｍ以下に薄化された半導体ウェーハを着脱自在に保持させてその損傷を防ぐ半導体ウェーハの取り扱い方法であって、
支持層と弾性吸盤層とを半導体ウェーハと同じ大きさ、形状に形成して半導体ウェーハ用のケースあるいは基板収納容器に収納可能とするとともに、これら支持層と弾性吸盤層とに可撓性をそれぞれ付与し、支持層を剛性を有する屈曲可能な円板とし、弾性吸盤層を、アクリル酸エステル樹脂により気泡を有する薄膜に形成してその平坦な表面には、半導体ウェーハの被保持面の回路パターンとハンダバンプとに対応する複数の凹み穴を設けることを特徴としている。

なお、支持層用の材料に弾性吸盤層用の材料を塗布し、この弾性吸盤層用の材料を加熱して発泡させ、支持層用材料と弾性吸盤層用材料とを半導体ウェーハの大きさ、形状に応じて加工することにより、サポート治具を製造することができる。

ここで、特許請求の範囲におけるサポート治具は、半導体ウェーハと同じ大きさが好ましい。このサポート治具の弾性吸盤層は、所定の発泡樹脂を用いて弾性の層に形成することができる。この弾性吸盤層は、支持層の表面、裏面、あるいは表裏面に積層固定される。

半導体ウェーハには、少なくともφ２００、３００、４５０、６００ｍｍのタイプが含まれる。さらに、本発明に係る半導体ウェーハの取り扱い方法は、少なくとも結晶ケース、ＦＯＵＰやＦＯＳＢと呼ばれる基板収納容器にハンドリングして半導体ウェーハを挿入可能なプロセス等で使用される。

本発明によれば、サポート治具に薄化された半導体ウェーハを保持させる場合には、サポート治具の弾性吸盤層に薄化された半導体ウェーハを押し付けて保持させれば良い。こうしてサポート治具に半導体ウェーハを保持させれば、剛性を確保して持ち上げることができ、サポート治具と一体化した半導体ウェーハを安全に収納、搬送、保管等することができる。

これに対し、サポート治具から薄化された半導体ウェーハを取り外す場合には、テーブル等に半導体ウェーハを固定し、サポート治具を撓ませて剥がせば、サポート治具と半導体ウェーハとを分離して半導体ウェーハを取り外すことができる。

本発明によれば、サポート治具の弾性吸盤層に半導体ウェーハを吸着保持するので、粘着テープやその粘着剤を使用する必要が全くない。したがって、例え半導体ウェーハに回路パターンが形成されていたり、ハンダバンプが形成されていても、半導体ウェーハを安全に吸着保持することができるという効果がある。また、半導体ウェーハに粘着剤が残存したり、半導体ウェーハの割れるおそれもない。また、サポート治具やその弾性吸盤層を複数回使用することができるので、廃棄物の大量発生を確実に防ぐことができ、剥離時における半導体ウェーハの割れを有効に防止することができる。
また、半導体ウェーハの回路パターンやハンダバンプに弾性吸盤層の凹み穴が対応して効果的に吸着するので、半導体ウェーハのハンダバンプ付きの被保持面に対しての密着保持が十分になる。したがって、ハンドリングの途中で半導体ウェーハが反って浮き上がる事態を簡易な構成で防止することが可能になる。

また、溶剤槽の溶剤で接着剤を溶解する必要が全くないので、環境負荷を大幅に低減したり、生産性を著しく向上させることが可能になる。また、支持層と弾性吸盤層とが半導体ウェーハと同じ大きさ・形状なので、結晶ケースや基板収納容器にサポート治具をそのまま挿入保持することができ、プロセス装置とのインターフェイス面でも使用が実に便利となる。
さらに、弾性吸盤層を、アクリル酸エステル樹脂により、気泡を有する薄膜に形成するので、弾性吸盤層を他の材料により形成した場合に比べ、半導体ウェーハの良好な保持や着脱が期待できる。

本発明に係る半導体ウェーハの取り扱い方法の実施形態を模式的に示す全体斜視説明図である。本発明に係る半導体ウェーハの取り扱い方法の実施形態におけるサポート治具を模式的に示す側面説明図である。図２のＩＩＩ部を拡大して示す拡大説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における半導体ウェーハの取り扱い方法は、サポート治具１の支持層２に積層された弾性吸盤層３に薄化された半導体ウェーハ１０を吸着保持させ、薄く脆い半導体ウェーハ１０に剛性を付与してその損傷を防ぐ取り扱い方法である。

サポート治具１は、図１ないし図３に示すように、半導体ウェーハ１０用の支持層２と、この支持層２の表裏両面のうち少なくとも全表面に積層接着されて半導体ウェーハ１０を着脱自在に吸着保持する弾性吸盤層３とを備え、これら支持層２と弾性吸盤層３とが半導体ウェーハ１０と同じ大きさ・形状の平面円形にそれぞれ形成され、かつ可撓性が共に付与される。

支持層２は、例えば所定の材料を使用して屈曲可能な剛性の円板に薄く形成され、図示しない結晶ケース、ＦＯＵＰやＦＯＳＢと呼ばれる基板収納容器に収納される。この支持層２の材料としては、特に限定されるものではないが、二軸延伸ＰＥＴ、アモルファスＰＥＴ、ポリカーボネート、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ガラエポ（ガラス繊維織布をエポキシ樹脂で固めた物）等のシートがあげられる。

これらの材料の中でも、弾性率の高い二軸延伸ＰＥＴ製のシートの使用が最適である。支持層２の材料として、厚さ１８８μｍや２５０μｍの二軸延伸ＰＥＴ製のシートを使用すると、曲げて半導体ウェーハ１０を剥離した後のクセがなく、好ましい。

弾性吸盤層３は、例えば所定の材料を使用して多数の発泡気泡４を有する弾性の薄膜に形成され、表面に微小な凹み穴５が複数ランダムに形成される。この弾性吸盤層３の材料としては、アクリル酸エステル樹脂、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ウレタン等、各種の樹脂水溶液やエマルジョンがあげられ、これらの中でも、半導体ウェーハ１０の良好な保持・着脱が期待できるアクリル酸エステル樹脂が最適である。

弾性吸盤層３の材料には、可塑剤、発泡剤、整泡剤、増粘剤が適宜混合され、弾性吸盤層３の発泡状態が調整される。また、複数の凹み穴５は、図３に示すように、例えば半球形や半楕球形等の形に適宜形成されて露出する。

半導体ウェーハ１０は、例えばφ２００あるいは３００ｍｍのシリコンウェーハからなり、バックグラインドにより厚さ１００μｍ以下、具体的には２５μｍ程度に薄化されており、サポート治具１の弾性吸盤層３に接触する被保持面、換言すれば、表面１１に回路パターンや必要なハンダバンプが凹凸に形成される。この半導体ウェーハ１０の表面１１には、バックグラインドの際、図示しない保護用のバックグラインドテープが着脱自在に粘着される。

上記構成において、サポート治具１を製造する場合には、支持層２用の材料表面に弾性吸盤層３用の材料を塗布し、これらを乾燥炉にセットして弾性吸盤層３用材料を発泡させ、乾燥炉から取り出した後、支持層２用材料と弾性吸盤層３用材料とを半導体ウェーハ１０の大きさ・形状に応じてカットすれば、サポート治具１を製造することができる。

この際、弾性吸盤層３を発泡剤により発泡させることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、発泡剤を使用することなく機械的に気泡を混入し、支持層２に弾性吸盤層３用の材料をグラビアコータやコンマコータ等でコーティングするとともに、連続して乾燥炉に導入して弾性吸盤層３用の材料を発泡させ、乾燥炉から取り出した後、発泡した弾性吸盤層３に厚さ２５μｍの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを貼着することで弾性吸盤層３を得ることもできる。

次に、サポート治具１に薄化された半導体ウェーハ１０を保持させる場合には、半導体ウェーハ１０の表面１１からバックグラインドテープを剥離し、サポート治具１の柔軟な弾性吸盤層３に半導体ウェーハ１０の表面１１を吸着保持させれば良い。この際、弾性吸盤層３の表面に多数の微小な凹み穴５が露出しているので、半導体ウェーハ１０の表面１１に回路パターンやハンダバンプにより凹凸が存在していても、半導体ウェーハ１０の凹凸に弾性吸盤層の凹み穴５が対応して吸収し、吸盤効果により効果的に吸着することができる。

このようにしてサポート治具１に半導体ウェーハ１０を吸着保持させれば、薄く脆く割れ易い半導体ウェーハ１０に剛性を付与して手で持ち上げることができ、サポート治具１と一体化した薄い半導体ウェーハ１０を結晶ケースに安全に収納することが可能になる。

次に、次工程でサポート治具１から薄い半導体ウェーハ１０を取り外す場合には、次工程に供した結晶ケースの蓋を取り外し、結晶ケースからサポート治具１と一体化した半導体ウェーハ１０を取り出してポーラスセラミックス製の吸着テーブル上に下向きに真空吸着し、サポート治具１を端からゆっくり弓なりに反らせて徐々に剥離すれば、サポート治具１と半導体ウェーハ１０とを完全に分離して薄い半導体ウェーハ１０を取り外すことができる。

こうしてサポート治具１から半導体ウェーハ１０を取り外したら、図示しない全面吸着ハンドに半導体ウェーハ１０を吸着保持させ、真空ポンプの停止した吸着テーブルから半導体ウェーハ１０を持ち上げれば、プロセス装置内に半導体ウェーハ１０を円滑に投入することができる。

プロセス装置のプロセス加工が終了して半導体ウェーハ１０が排出されたら、半導体ウェーハ１０を取り出して吸着テーブル上に吸着固定し、半導体ウェーハ１０にサポート治具１の弾性吸盤層３を圧接ローラを介して貼り付け、吸着テーブルの真空吸着を解除してサポート治具１を持ち上げれば、サポート治具１と一体化した半導体ウェーハ１０を再び結晶ケースに収納することができる。

上記構成によれば、サポート治具１の弾性吸盤層３に半導体ウェーハ１０を吸着保持するので、粘着テープやその粘着剤を使用する必要が全くない。したがって、例え半導体ウェーハ１０に回路パターンが形成されていたり、ハンダバンプが形成されていても、半導体ウェーハ１０を安全に吸着保持することができる。また、半導体ウェーハ１０に粘着剤が残存したり、半導体ウェーハ１０の割れるおそれもない。また、サポート治具１やその弾性吸盤層３を複数回使用することができるので、廃棄物の大量発生を確実に防ぐことができ、剥離時における半導体ウェーハ１０の割れを有効に防止することができる。

また、半導体ウェーハ１０の凹凸に弾性吸盤層３の凹み穴５が対応して効果的に吸着するので、半導体ウェーハ１０のハンダバンプ付きの表面１１に対しての密着保持が十分になる。したがって、ハンドリングの途中で半導体ウェーハ１０が反って浮き上がる事態を簡易な構成で防止することが可能になる。

また、溶剤槽の溶剤で接着剤を溶解する必要が全くないので、環境負荷を大幅に低減したり、生産性を著しく向上させることが可能になる。さらに、支持層２と弾性吸盤層３とが半導体ウェーハ１０と同じ大きさ・形状なので、結晶ケースや基板収納容器にサポート治具１をそのまま挿入保持することができ、プロセス装置とのインターフェイス面でも使用が実に便利となる。

１サポート治具
２支持層
３弾性吸盤層
４発泡気泡
５凹み穴
１０半導体ウェーハ
１１表面（被保持面）

Claims

サポート治具の支持層の両面のうち少なくとも片面に積層された弾性吸盤層に、バックグラインドで厚さ１００μｍ以下に薄化された半導体ウェーハを着脱自在に保持させてその損傷を防ぐ半導体ウェーハの取り扱い方法であって、
支持層と弾性吸盤層とを半導体ウェーハと同じ大きさ、形状に形成して半導体ウェーハ用のケースあるいは基板収納容器に収納可能とするとともに、これら支持層と弾性吸盤層とに可撓性をそれぞれ付与し、支持層を剛性を有する屈曲可能な円板とし、弾性吸盤層を、アクリル酸エステル樹脂により気泡を有する薄膜に形成してその平坦な表面には、半導体ウェーハの被保持面の回路パターンとハンダバンプとに対応する複数の凹み穴を設けることを特徴とする半導体ウェーハの取り扱い方法。