JP5708648B2 - サポート基板 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板を支持するサポート基板に係り、特に静電吸着による固定を可能としたサポート基板に関する。

近年、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）チップの小型化、薄型化、及び高集積化への要求が高まっている。
このため、半導体基板では、厚みをより薄くすることが求められており、電子回路が形成された半導体基板の裏面をグラインダーを用いて研削する裏面研削（バックグラインド）が行われている。また、この半導体基板に酸化膜等の薄膜を形成し、フォトレジストを塗布してパターンを露光後、プラズマ処理などのドライエッチングにより不要な薄膜の除去も行われている。

半導体基板の研削工程やドライエッチング工程では、研削に伴う摩擦熱や、プラズマ照射等により基板の温度が過度に上昇するため、基板上に形成されたデバイス（電子回路）が損傷を受けるおそれがある。
このため、基板の研削工程等の際には、冷却性能に優れた基板支持台に固定して行うことが求められる。前記基板支持台への固定方法として、基板に電圧をかけて可動イオンを移動させることにより、静電的に基板を吸着する、いわゆる静電チャック法が挙げられる。

静電チャック法は、具体的には、例えば図１０で示すように、セラミックスのような絶縁体２１内に設けた電極２２、２３に、直流電源２５、２６からなる吸着電源２４より電圧を印加して、吸着物である基板Ｐと上記電極２２、２３との間に正、負の電荷を生じさせ、この間に働く静電力（例えばクーロン力）によって基板Ｐを保持台（以下、静電チャックとも示す。）２０に吸着保持するものである（例えば、特許文献１参照。）。

これらの工程（基板研削工程、ドライエッチング工程）では、研削、エッチング等される基板に対し、ガラス、硬質プラスチック等のサポート基板を貼り合せて、基板の強度を保持することが行われている。これにより、研削される半導体基板にクラックや反りが生じるのを防止できる。

しかしながら、ガラス基板等の絶縁基板では、基板中に存在する可動イオンが少ないため、静電チャック法によっては十分に固定できないことがある。このため、絶縁基板からなるサポート基板の一面に、（１）電界印加によって電界分極を生じる膜、又は（２）導電性を有する膜等を設けることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

日本国特開平６−３３４０２４号公報 日本国特開２０００−２０８５９４号公報

導電性を有する膜として、例えばスズドープ酸化インジウムからなる導電膜（以下、ＩＴＯ膜と示す。）が用いられている。しかしながら、ＩＴＯ膜は、薬品等に対する耐久性が低く、膜の劣化が生じ易い。膜の劣化が進行すると、サポート基板本体の周縁部がエッチングされてサポート基板本体と膜との間に隙間が生じ、半導体基板を安定して支持できなくなるおそれがある。
また、サポート基板を再利用する際に、表面洗浄に用いる薬品により膜の劣化が生じると、サポート基板本体に膜を再度形成することが必要となり、効率的なリサイクルの妨げとなるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、静電チャックによる吸着保持を可能として、研削等される被支持基板の熱による損傷を抑制でき、また耐久性に優れたサポート基板の提供を目的とする。

すなわち、本発明のサポート基板は、被支持基板に貼着されて該被支持基板を支持するサポート基板であって、前記被支持基板に貼着される貼着面を有するサポート基板本体と、前記サポート基板本体の表面のうち少なくとも貼着面と反対側の面上に形成された、フッ素ドープ酸化スズを主体とする導電膜と、を有する。

また、前記サポート基板は、前記サポート基板本体の全面が、前記導電膜で被覆されていることが好ましい。また、前記導電膜の厚みは、５ｎｍ〜２μｍであることが好ましい。また、前記サポート基板本体の端面の曲率半径Ｒは５０〜８００μｍであることが好ましい。また、前記導電膜のシート抵抗は、１００ｋΩ／□以下であることが好ましい。

本発明によれば、サポート基板本体の表面に、フッ素ドープ酸化スズを主体とする導電膜を設けることで、研削機械等への静電チャックによる吸着保持が可能となり、研削、エッチング等される被支持基板の熱による損傷を抑制でき、また、耐久性に優れたサポート基板とできる。

図１は、本発明のサポート基板の一例を示す断面図である。 図２は、本発明のサポート基板と、このサポート基板によって支持される半導体ウェハとを貼り合わせた状態を示す断面図である。 図３は、本発明のサポート基板に適用されるサポート基板本体の一例を示す断面図である。 図４は、本発明のサポート基板の一例を示す斜視図である。 図５は、本発明のサポート基板の一例を示す断面図である。 図６は、本発明のサポート基板に支持される半導体ウェハの一例を示す斜視図である。 図７は、サポート基板本体に半導体ウェハが貼着されるときの状態を示す斜視図である。 図８は、サポート基板本体に半導体ウェハが貼着された状態を示す斜視図である。 図９は、本発明のサポート基板に支持された半導体ウェハの研削加工工程に用いる研削装置の一例を示す斜視図である。 図１０は、基板を吸着保持する方法の一例を示す図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、被支持基板に貼着されてこの被支持基板を支持するサポート基板であって、前記被支持基板に貼着される貼着面を有するサポート基板本体と、前記サポート基板本体の表面のうち少なくとも貼着面の反対面上に形成された、フッ素ドープ酸化スズ（以下、ＦＴＯと示す。）を主体とする導電膜と、を有する。

本発明によれば、前記サポート基板本体の表面のうち少なくとも貼着面の反対面上に、ＦＴＯを主体とする導電膜を形成することにより、研削機械等に対し静電チャックによる吸着保持が可能となる。このため、研削処理、ドライエッチング処理等に伴って生じる熱による、被支持基板の損傷を抑制できる。また、ＦＴＯを主体とする導電膜を形成することで、耐久性が高められ、リサイクル性能が向上できる。

図１は、本発明のサポート基板の一例を示す断面図であり、図２は、本発明のサポート基板と、このサポート基板によって支持される半導体ウェハとを貼り合わせた状態を示す断面図である。
サポート基板１は、略平板状のサポート基板本体２を有している。サポート基板本体２は、一方の主面が、半導体ウェハ等の被支持基板（以下、半導体ウェハと示す。）４に貼着される貼着面２ａとされている。また、貼着面２ａの他方の主面は、研削工程等において、基板支持台１１（図９参照。）に保持される保持面２ｂとされており、この保持面２ｂ一帯を被覆するように、導電膜３が設けられている。
サポート基板１は、例えば図２で示すように、貼着面２ａ上に、接着剤６を用いて、半導体ウェハ４のデバイス形成面４ａを貼着することで、半導体ウェハ４を支持するようにされている。

導電膜３は、サポート基板１の静電チャックによる吸着支持を可能とするためのものであり、ＦＴＯを主体として構成されている。
なお、導電膜３は、ＦＴＯ単独で形成されるものに限定されず、例えばＦＴＯからなる膜とサポート基板１との密着性を向上させるための中間層又は中間膜等に相当するものを含んでいてもよい。

導電膜３の厚みは５ｎｍ以上が好ましく、５０ｎｍ以上がより好ましく、１００ｎｍ以上がさらに好ましい。２μｍ以下が好ましく、１μｍ以下が特に好ましい。
導電膜３の厚みが５ｎｍ未満であると、静電吸着の効果を十分に得られないおそれがあり、また、十分な耐久性を得られないおそれがある。一方、導電膜３の厚みが２μｍを超えると、膜形成に要する時間が増大し、生産性が低下するおそれがある。

導電膜３のシート抵抗は、１００ｋΩ／□以下が好ましい。１０ｋΩ／□以下がより好ましい。１０００Ω／□以下であることがもっとも好ましい。
導電膜３のシート抵抗が１００ｋΩ／□を超えると、静電吸着の効果を十分に得られず、静電チャックによって吸着保持されないおそれがある。

サポート基板本体２の材質としては、研削、エッチング等される半導体ウェハ４を支持できる強度を有するものであれば特に限定されないが、例えばガラス、金属、セラミックス、シリコン等を使用できる。この中でも、特に光透過性の観点から、ガラスが好適に用いられる。

また、サポート基板本体２は、例えば図３に示すように、その周縁部の端面２Ｓが円弧上に形成されていることがよく、この端面２Ｓの曲率半径Ｒが５０〜８００μｍであることが好ましい。サポート基板本体２の周縁部の端面２Ｓの曲率半径Ｒが５０μｍ未満であると、例えば導電膜３を、サポート基板本体２の保持面２ｂと併せて側面２ｃ、２ｄ等にも設ける場合、導電膜３を均一な厚みに形成できないおそれがある。一方、サポート基板本体２の周縁部の端面２Ｓの曲率半径Ｒが８００μｍを超えると、周縁部の機械的強度が低下するおそれがある。

サポート基板本体２の厚みは、特に限定されないが、半導体ウェハ４を安定して支持する観点からは、３００〜１０００μｍであることが好ましい。
サポート基板本体２の厚みが３００μｍ未満であると、ハンドリング性に劣り、耐久性の低下などにより、サポート基板としての歩留まりが低下するおそれがある。一方、サポート基板本体２の厚みが１０００μｍを超えたときは、生産コストが過度に高くなり、原価面で不利となるおそれがある。

サポート基板１は、半導体ウェハ４を支持できるものであれば、円盤形、正方形などの矩形、又は多角形など、その形状は特に限定されないが、半導体ウェハ４の全面を安定して支持する観点からは、半導体ウェハ４と同一の形状であることが好ましい。半導体ウェハ４は、通常円盤形に形成されるため、例えば図４で示すように、サポート基板１の形状も、円盤形が好ましい。

サポート基板１の大きさは特に限定されないが、半導体ウェハ４を安定して保持する観点からは、半導体ウェハ４と同一の大きさであるか、または半導体ウェハ４の外形より０．１〜０．５ｍｍ程度大きいことが好ましい。

図１では、導電膜３を、サポート基板本体２の表面のうち、保持面２ｂのみに形成したサポート基板１を示したが、導電膜３は、保持面２ｂだけでなく、サポート基板本体２の側面２ｃ、２ｄ又は貼着面２ａにも形成されていることが好ましく、サポート基板１の耐久性を向上させる観点からは、サポート基板本体２の全面（図５参照。）に導電膜３が形成されていることがよい。

導電膜３を構成するＦＴＯは、耐酸性に優れるため、サポート基板本体２が例えばガラスを主体として構成されている場合でも、ＦＴＯを主体とする導電膜３でサポート基板本体２の全面を被覆することにより（図５参照。）、フッ化水素等の強酸性の薬剤による腐食の進行を抑制でき、サポート基板１の耐久性を向上できる。

以上、本発明のサポート基板１について一例を挙げて説明したが、本発明の趣旨に反しない限度において、また、必要に応じて適宜変更できる。

本発明のサポート基板１は、導電膜３の原料物質を、例えばスプレー熱分解法（ＳＰＤ法）、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、Ｄｉｐ法、スパッタリング法、ゾルゲル法、パイロゾル法等により、上述したサポート基板本体２の保持面２ｂに成膜できる。この中でもＳＰＤ法は、均一な厚みを有する導電膜３を、低いコストで形成できるため好ましい。

ＳＰＤ法は、出発原料溶液を加熱された基材上に噴霧し、基材上で熱分解反応を起こして生成される酸化物を基材表面に成長させる薄膜形成方法の一種であり、減圧雰囲気が不要であり、装置構成が簡易なため、製造コストを抑制できる。
導電膜３の形成にＳＰＤ法を用いる場合には、出発原料としての塩化スズ水和物のエタノール溶液とフッ化アンモニウム水溶液とを混合した混合溶液を、噴霧器によってサポート基板本体２の貼着面２ａに噴霧することで導電膜３を形成できる。

ＳＰＤ法により導電膜３を形成する場合、例えば原料溶液濃度、原料溶液の噴霧圧力、噴霧時の流速、サポート基板本体の温度等の条件は、適宜選択できる。

このようにして得られたサポート基板１は、例えば図７、８に示すように、半導体ウェハ４のデバイス形成面４ａ（図６参照。）と、サポート基板本体２の貼着面２ａとを対面させ、貼着面２ａとデバイス形成面４ａとを接着剤等によって貼着し、一体化して使用できる。

サポート基板１と一体化された半導体ウェハ４は、例えば図９で示すように、サポート基板１の導電膜３を、研削装置１０の基板支持台１１で保持して設置できる。これにより、デバイス形成面４ａと反対側の露出面４ｂが、研削砥石１２と対峙して研削される。

なお、接着剤としては、アクリル系、エステル系、ウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の樹脂材料を使用できる。

本発明のサポート基板１は、ＦＴＯを主体とする導電膜３を、保持面２ｂ上に設けているため、例えば図１０に示すような静電チャック（保持台）２０によって吸着支持できる。

具体的には、吸着電源２４から、電極２２、２３に対して吸着用の電圧を印加して、絶縁体２１上の導電膜３と電極２２、２３との間に正、負の電荷を生じさせ、この間に働く静電力によって、サポート基板１が絶縁体２１上に吸着保持される。

本発明のサポート基板によれば、導電膜３により、静電チャックによる吸着保持が可能となり、絶縁体２１と支持基板が密着することにより、装置本来の冷却機能を十分に発揮させることができる。それにより、研削処理やドライエッチング処理される被支持基板４の過度な温度上昇を抑制できるため、被支持基板４の熱による損傷を抑制できる。

また、導電膜３を、ＦＴＯを主体とする膜で形成することで、導電膜３の耐久性が高められるため、導電膜３を設けたまま表面洗浄を行っても、薬剤による腐食の進行が少なく、リサイクル性能が向上されたサポート基板ができる。

なお、上述したサポート基板１の製造方法では、各部の形成順序等についても、サポート基板１の製造が可能な限度において適宜変更できる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

（実施例１）
まず、ＦＴＯからなる導電膜（以下、ＦＴＯ膜と示す。）用原料溶液を調製した。すなわち、塩化スズ（ＩＶ）五水和物をエタノールに溶解させ、この溶液にフッ化アンモニウム飽和水溶液を加えた混合物を、超音波洗浄機にかけて完全に溶解させて、ＦＴＯ膜用原料溶液を得た。

ガラス基板（直径１５０ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）の一方の主面を液体洗浄し、乾燥させた後、このガラス基板を噴霧器内に設置し、ヒーターにより５００℃になるまで加熱した。このガラス基板の液体洗浄した面に対し、ＦＴＯ膜用原料溶液を噴霧器のノズルから所定時間噴霧して、ガラス基板の一方の主面上に、厚さ２００ｎｍのＦＴＯ膜を形成し、サポート基板１を製造した。

（実施例２）
ＦＴＯ膜用原料溶液をガラス基板の全面に噴霧してＦＴＯ膜を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、サポート基板１を製造した。

（比較例１）
サポート基板本体１の表面に、ＦＴＯ膜を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、サポート基板１を製造した。

（比較例２）
ＦＴＯ膜用原料溶液の代わりに、ＩＴＯからなる導電膜（以下、ＩＴＯ膜と示す。）用原料溶液を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてサポート基板１を製造した。

なお、ＩＴＯ膜用原料溶液は、塩化インジウム（ＩＩＩ）四水和物と塩化スズ（ＩＩ）二水和物とをエタノールに溶解させることで調製した。

次に、各実施例及び比較例のサポート基板１を、図１０に示す絶縁体２１上に設置し、吸着電源２４に電圧ＤＣ５００Ｖを印加した。このサポート基板１を、プッシュブルゲージによる測定強度が４．９Ｎ（５００ｇｆ）となるまで、円周方向に引っ張った。このとき、サポート基板１と絶縁体２１とが剥離しなかったものを○、剥離したものを×として、表１に表記した。
なお、絶縁体２１との接触面は、実施例１ではＦＴＯ膜、比較例２ではＩＴＯ膜とし、実施例２及び比較例１では、サポート基板１の任意の面とした。

このサポート基板１の全面を、１０質量％のフッ化水素酸（ＨＦ）溶液に２４時間浸漬し、ＦＴＯ膜又はＩＴＯ膜の減少量、及びガラス基板の減少量を、ＩＣＰ−ＭＳ（ＩＣＰ質量分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ））を用いて測定し、耐久性を評価した。

各実施例及び比較例のサポート基板１について、静電チャックによる吸着の有無及び耐久性についての評価結果を表１に示す。なお、表１において、ＦＴＯ膜又はＩＴＯ膜の減少量（表１中、膜減少量と示す。）、及びガラス基板の減少量（表１中、ガラス減少量と示す。）は、それぞれ厚さに換算して評価した。

表１から明らかなように、ＦＴＯ膜を設けていない比較例１のサポート基板１は、静電チャックによる吸着保持ができなかった。また、比較例２のサポート基板では、静電チャックによって吸着保持できたものの、耐久性に劣っており、薬品洗浄後における導電膜３の劣化が認められた。
一方、ガラス基板の一面にＦＴＯ膜を形成した実施例１のサポート基板では、静電チャックによる吸着保持が可能であり、また、薬品洗浄後におけるＦＴＯ膜の減少量も低いことが認められた。また、ガラス基板の全面にＦＴＯ膜を形成した実施例２のサポート基板では、薬品洗浄後における、ＦＴＯ膜およびガラス基板の減少量が極めて少なく、優れた耐久性を得られることが認められた。

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の範囲と精神を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１０年８月６日出願の日本特許出願２０１０−１７７７４６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１…サポート基板、２…サポート基板本体、２ａ…貼着面、２ｂ…保持面、３…導電膜、４…被支持基板（半導体ウェハ）、４ａ…デバイス形成面、５…デバイス（回路）、６…接着剤、１０…研削装置、１１…基板支持台、１２…研削砥石、１３…ターンテーブル、２０…保持台（静電チャック）、２１…絶縁体、２２、２３…電極、２４…吸着電源、２５、２６…直流電源

Claims (5)

1. 被支持基板に貼着されて該被支持基板を支持するサポート基板であって、
   前記被支持基板に貼着される貼着面を有するサポート基板本体と、
   前記サポート基板本体の表面のうち少なくとも貼着面の反対側の面上に形成された、フッ素ドープ酸化スズを主体とする導電膜と、を有する
   サポート基板。
2. 前記サポート基板本体の全面が、前記導電膜で被覆されている
   請求項１記載のサポート基板。
3. 前記導電膜の厚みは、５ｎｍ〜２μｍである
   請求項１又は２記載のサポート基板。
4. 前記サポート基板本体の端面の曲率半径Ｒは５０〜８００μｍである
   請求項１ないし３のいずれか１項記載のサポート基板。
5. 前記導電膜のシート抵抗は、１００ｋΩ／□以下である
   請求項１ないし４のいずれか１項記載のサポート基板。

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