JP7420515B2 - 保護膜の除去方法、及び、保護膜の除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、両面にそれぞれ保護膜が積層されたウェーハから保護膜を除去する除去方法及び除去装置に関する。

従来、半導体ウェーハの形成プロセスにおいては、インゴットをスライスしてウェーハを形成することが通常行われる。

しかし、ウェーハの所定の領域の質が不良であった場合や、設備上の都合等により、大きいウェーハの一部分をくり抜いて小さいウェーハを形成することが行われる。

例えば、特許文献１では、コアドリルの代わりに切削ブレードを用い、大口径のウェーハを円形にカットして小口径のウェーハを形成することについて開示がされている。

特開平１１－５４４６１号公報

従来の切削ブレードやコアドリルを用いて小さいウェーハを形成する場合には、加工の際に加工屑が生じることになる。この加工屑がウェーハに固着してしまうと、その後に除去するのは非常に困難なものとなる。特にウェーハにデバイスを形成する場合には、僅かな加工屑であっても、その異物としての存在が問題となる。

そこで、加工前の大きいウェーハの状態において、その表裏面を保護するための保護膜を表裏面に予め積層しておき、小さいウェーハを形成した後に保護膜とともに付着した加工屑を除去する方法が考えられる。

しかしながら、保護膜を除去するためには多くの時間を要するため、改善が切望されていた。

以上の問題に鑑み、本発明は、ウェーハに形成された保護膜を短時間で除去しうる除去方法を提案するものである。

本発明の一態様によれば、
第一面と、該第一面の背面の第二面と、を有し、該第一面と該第二面とにそれぞれ保護膜が積層されたウェーハから該保護膜を除去する保護膜の除去方法であって、
該ウェーハの外周縁を局所的に支持する支持部を複数有し、複数の該支持部で支持された該ウェーハの下面との間に間隙を区画するベース部を備え、該ベース部の中心を通る回転軸周りに回転可能なウェーハ支持台を準備する準備ステップと、
該支持部でウェーハの該第二面の外周縁を支持して該ウェーハの該第一面を露出させる支持ステップと、
該支持ステップを実施した後、該ウェーハを支持した該ウェーハ支持台を該回転軸周りに回転させつつ該ウェーハの該第一面に保護膜剥離液を吐出して、該保護膜剥離液を該ウェーハの該第一面の全面に広げるとともに、該ウェーハの外周縁に到達した該保護膜剥離液を遠心力に抗して表面張力で該間隙を通じてウェーハの該第二面側に周り込ませ該第二面の全面に該保護膜剥離液を広げることで該保護膜を剥離する剥離ステップと、
該剥離ステップを実施した後、該ウェーハの該第一面に洗浄水を供給しつつウェーハを支持した該ウェーハ支持台を該回転軸周りに回転させて該洗浄水をウェーハの該第一面の全面に供給するとともに、ウェーハの外周縁に到達した該洗浄水を遠心力に抗して表面張力で該間隙を通じてウェーハの該第二面側に周り込ませ該第二面の全面に該洗浄水を供給して該ウェーハを洗浄する洗浄ステップと、
該洗浄ステップを実施した後、該回転軸周りに該ウェーハを回転させて該ウェーハを乾燥させる乾燥ステップと、を含む、保護膜の除去方法とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
第一面と、該第一面の背面の第二面と、を有し、該第一面と該第二面とにそれぞれ保護膜が積層されたウェーハから該保護膜を除去する除去装置であって、
該ウェーハの外周縁を局所的に支持する支持部を複数有し、複数の該支持部で支持された該ウェーハの下面との間に間隙を区画するベース部を備え、該ベース部の中心を通る回転軸周りに回転可能なウェーハ支持台と、
該ウェーハ支持部で支持された該ウェーハの第一面に剥離液を供給するための剥離液供給手段と、
該ウェーハ支持部で支持された該ウェーハの第二面に洗浄水を供給するための洗浄水供給手段と、を備える保護膜の除去装置とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該剥離液供給手段と該洗浄水供給手段は、
該ウェーハ支持部で支持された該ウェーハの該表面に対向するノズル手段と、
該ノズル手段と、剥離液供給源と、洗浄水供給源と、に接続され、該剥離液供給源から該ノズル手段へ該剥離液の供給と、該洗浄水供給源から該ノズル手段への該洗浄水の供給と、を切り替えるための切替手段と、にて構成される、ことを特徴とする請求項２に記載の保護膜の除去装置とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該ベース部には、中央部に排気穴が形成される、こととするものである。

本発明の構成によれば、ウェーハの両面の保護膜を個別に剥離させる操作が必要なく、短時間で除去することが可能となる。

本発明の一実施例に係る保護膜除去装置の全体構成について示す図である。 （Ａ）はウェーハ支持台の構成について示す斜視図である。（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ部分、Ｂ－Ｂ部分の断面について説明する図である。 支持ステップについて説明する図である。 剥離ステップについて説明する図である。 剥離液がウェーハとウェーハ支持台の間の空間に行き渡る様子について説明する図である。 洗浄ステップについて説明する図である。 乾燥ステップについて説明する図である。 排気穴を放射状に形成される複数本の貫通溝にて構成する例について説明する図である。 一つのノズル手段から剥離液と洗浄水を供給する装置構成の例について示す図である。

図１は、本発明の一実施例に係る保護膜除去装置２の全体構成について示す図であり、保護膜除去装置２は、ウェーハ４０の第一面となる表面４０ａ、第二面となる裏面４０ｂにそれぞれ積層された保護膜４２を除去する装置である。

保護膜除去装置２は、装置として単体で構成されるほか、例えば、ウェーハを切削加工する切削装置の一部に組み込まれるなど、ユニットとして他の装置と一体的に設けられるものであってもよい。

図１に示すように、保護膜除去装置２は、ウェーハ４０を保持するウェーハ支持台３０と、ウェーハ支持台３０に保持されたウェーハ４０に剥離液を供給する剥離液供給ノズル２０と、洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル２１と、洗浄水を除去するためのエアーを噴出するエアーノズル２２とを備えている。

図１に示すように、ウェーハ支持台３０は、軸部２３を介してモータ２４に連結されており、モータ２４に駆動されて回転可能となっている。また、モータ２４はエアピストン２５によって昇降可能となっており、モータ２４の昇降に伴いウェーハ支持台３０も昇降する構成となっている。

図１に示すように、ウェーハ支持台３０において保持される対象は、例えば、円盤状の半導体のウェーハ４０であって、第一面となる表面４０ａ、第二面となる裏面４０ｂにそれぞれ保護膜４２が積層されたものである。

保護膜４２は、例えば、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ：ＰＶＡ）又はポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ：ＰＶＰ）等の水溶性のものや、レジスト膜等である。

図１に示すように、軸部２３の上端にウェーハ支持台３０が固定され、ウェーハ支持台３０の下方となる位置において、その垂直断面が開口部を下にした略コ字状のカバー部材２９ａが軸部２３に固定される。

図１に示すように、カバー部材２９ａの周囲を下側から囲むように、有底の排液受２９ｂが設けられ、ウェーハ支持台３０やカバー部材２９ａから落ちる剥離液などの排液を捕捉する。

排液受２９ｂの底面には排出部２９ｃが開口されており、排出部２９ｃから排液ホース２９ｄへと剥離液などの排液を排出できるようにしている。

図２（Ａ）（Ｂ）は、ウェーハ支持台３０の構成について示す斜視図であり、ウェーハ支持台３０は、円盤状に構成されるベース部３２と、ベース部３２の複数箇所に設けられる支持部３４と、を有して構成される。

図２（Ｂ）に示すように、ウェーハ支持台３０のベース部３２の下面３２ｂは、モータ２４（図１）の軸部２３と連結されており、軸部２３の回転により回転されるものである。図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ベース部３２の中央部には、ベース部３２の上面３２ａと下面３２ｂの間を貫通する排気穴３２ｃが複数箇所に形成されている。本実施例では、排気穴３２ｃは断面円形の貫通穴にて構成され、ベース部３２と同心円上に合計４箇所に設けられている。

図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ベース部３２の上面３２ａには、ウェーハ４０をベース部３２と間隔を開けて支持するための支持部３４が設けられている。本実施例では、支持部３４は、ベース部３２の外周縁の位置に、１２０度ずつずらした均等な間隔で、合計３箇所に設けられている。

図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、支持部３４は、ベース部３２の上面３２ａから立ち上がる縦壁部３４ａと、縦壁部３４ａからベース部３２の中心Ｃ側に突出する係止部３４ｂと、を有する。ベース部３２の中心Ｃから支持部３４の縦壁部３４ａまでの距離Ｄ／２は、ウェーハ４０の直径Ｄの約１／２であり、ウェーハ４０を上からベース部３２に近づけると、図３に示すように、支持部３４の係止部３４ｂにウェーハ４０の裏面４０ｂが係止され、支持部３４によってウェーハ４０が下側から支持された状態となる。

図３に示すように、支持部３４によって支持されたウェーハ４０の裏面４０ｂ（保護膜４２）と、ベース部３２の上面３２ａの間には、高さＨの空間Ｋが形成される。この空間Ｋを通じて、後述するように、剥離液をウェーハ４０の表面４０ａから裏面４０ｂへと回り込ませることが可能となる。高さＨは、例えば、１ｍｍ～３ｍｍ程度とされる。

図３に示すように、ウェーハ４０の表面４０ａと裏面４０ｂには、保護膜４２が積層されている。ウェーハ４０の外周縁４０ｃは、縦壁部３４ａの内側面３４ｃに対向しており、後述するように、ウェーハ支持台３０を回転する際には、ウェーハ４０の外周縁４０ｃが縦壁部３４ａの内側面３４ｃに突き当たり、ウェーハ４０が内側で突っ張るようにして縦壁部３４ａによって支持される。

次に、以上の装置構成を用いた保護膜の除去方法について説明する。
＜支持ステップ＞
まず、図３に示すように、ウェーハ４０の外周縁４０ｃの近傍において、第二面となる裏面４０ｂを複数の支持部３４で支持し、第一面となる表面４０ａを上方に露出させた状態とする。

＜剥離ステップ＞
図４に示すように、ウェーハ４０を支持したウェーハ支持台３０を例えば、１００ｒｐｍで回転させつつ、ウェーハ４０の第一面となる表面４０ａの中央に剥離液供給ノズル２０の吐出口２０ａを位置付け、剥離液５０を表面４０ａに向けて吐出する。なお、ウェーハ支持台３０が回転する際には、図３に示すように、外周縁４０ｃが縦壁部３４ａの内側面３４ｃに突き当たり、ウェーハ４０が内側で突っ張るようにして支持部４３に支持されるため、ウェーハ４０がウェーハ支持台３０から外れてしまうことがない。

剥離液供給ノズル２０は、バルブ６１を介して剥離液供給源６２と接続されており、図示せぬ制御装置によるバルブ６１の開閉により、剥離液５０の吐出、停止が制御される。剥離液５０は、例えば、保護膜４２がレジスト膜である場合に、硫酸と過酸化水素水を３：１で混合した混合溶液とする。

図５に示すように、ウェーハ支持台３０の回転を続け、剥離液５０をウェーハ４０の表面４０ａにおいて中心Ｃから全面に広げる。ウェーハ４０の外周縁に到達した剥離液５０は、表面張力によりウェーハ４０の第二面である裏面４０ｂに周り込み、空間Ｋの中を進んで裏面４０ｂ全体に剥離液５０が行き渡る。

ここで、剥離液５０がウェーハ４０の裏面４０ｂとベース部３２の間の空間Ｋに入り込んだ際に、空間Ｋが剥離液５０によって密閉されてしまうと空間Ｋ内での剥離液５０の移動が妨げられてしまうことになるが、ベース部３２の排気穴３２ｃから空気を逃がすことが可能となり、空気の逃げ場が無いことによって剥離液５０の移動が妨げられることを防ぐことができる。

この剥離ステップは、所定時間行われるものであり、例えば、所定時間を１分と設定することで、ウェーハ４０の全面に広がった剥離液５０と保護膜４２を反応させ、ウェーハ４０の表面から保護膜４２を剥離させる。

また、以上の過程においては、遠心力により剥離液５０が飛び散らないようにするため、大きな表面張力を確保する必要がある。このため、遠心力よりも表面張力を大きくするため、ウェーハ（ウェーハ支持台３０）の回転速度、剥離液の年度、剥離液の供給量と供給速度が適宜設計される。

＜洗浄ステップ＞
図６に示すように、ウェーハ支持台３０を回転させるとともに、ウェーハ４０の第一面となる表面４０ａの中央に洗浄水供給ノズル２１の吐出口２１ａを位置付け、洗浄水５２を表面４０ａに向けて吐出する。洗浄水５２もウェーハ４０の第二面となる裏面４０ｂに回り込む。

洗浄水供給ノズル２１は、バルブ６３を介して洗浄水供給源６４と接続されており、図示せぬ制御装置によるバルブ６３の開閉により、洗浄水５２の吐出、停止が制御される。

ウェーハ支持台３０の回転と洗浄水５２の供給を所定時間行うことで、ウェーハ４０の周囲に残存していた剥離液５０（図５）や、剥離した保護膜４２（図５）が洗浄水５２によって洗い流される。

＜乾燥ステップ＞
図７に示すように、ウェーハ支持台３０を高速回転（１００ｒｐｍ～３０００ｒｐｍ）させることで、ウェーハ４０に付着した洗浄水を跳ね飛ばし、ウェーハ４０の表面を乾燥させる。なお、この際、エアーノズル２２の吐出口２２ａから乾燥エアーや窒素エアーを吹き付けることとしてもよい。

エアーノズル２２は、バルブ６５を介してエアー供給源６６と接続されており、図示せぬ制御装置によるバルブ６５の開閉により、乾燥エアーの吐出、停止が制御される。

なお、以上に説明した装置構成において、図８に示すように、ウェーハ支持台３０Aのベース部３２の下面３２ｂに設ける排気穴３２ｅを、ベース部３２の中心から放射状に形成される複数本（図８の例では８本）の貫通溝にて構成することとしてもよい。

また、図１に示すウェーハ４０に剥離液を供給する剥離液供給ノズル２０と、洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル２１について、図９に示すように一本のノズル手段９１から切替手段９２（電磁バルブ等）の切替により、剥離液と洗浄水が選択的に供給されることとしてもよい。この場合、切替手段９２（電磁バルブ等）は、剥離液供給源６２と洗浄水供給源６４に接続されるものとする。

以上のようにして本発明を実現することができる。
即ち、図１乃至図７に示すように、
第一面である表面４０ａと、表面４０ａの背面の第二面である裏面４０ｂと、を有し、表面４０ａと裏面４０ｂとにそれぞれ保護膜４２が積層されたウェーハ４０から保護膜４２を除去する除去方法であって、
ウェーハ４０の外周縁４０ｃを局所的に支持する支持部３４を複数有し、複数の支持部３４で支持されたウェーハ４０の下面との間に間隙Kを区画するベース部３２を備え、ベース部３２の中心を通る回転軸周りに回転可能なウェーハ支持台３０を準備する準備ステップと、
支持部３４でウェーハ４０の裏面４０ｂの外周縁４０ｃを支持してウェーハ４０の表面４０ａを露出させる支持ステップと、
支持ステップを実施した後、ウェーハ４０を支持したウェーハ支持台３０を回転軸周りに回転させつつウェーハ４０の表面４０ａに剥離液５０を吐出して、剥離液５０をウェーハ４０の表面４０ａの全面に広げるとともに、ウェーハ４０の外周縁４０ｃに到達した剥離液５０を遠心力に抗して表面張力で間隙Kを通じてウェーハ４０の裏面４０ｂ側に周り込ませ裏面４０ｂの全面に剥離液５０を広げることで保護膜４２を剥離する剥離ステップと、
剥離ステップを実施した後、ウェーハ４０の表面４０ａに洗浄水５２を供給しつつウェーハ４０を支持したウェーハ支持台３０を回転軸周りに回転させて洗浄水５２をウェーハ４０の表面４０ａの全面に供給するとともに、ウェーハ４０の外周縁４０ｃに到達した洗浄水５２を遠心力に抗して表面張力で間隙Kを通じてウェーハ４０の裏面４０ｂ側に周り込ませ裏面４０ｂの全面に洗浄水５２を供給してウェーハ４０を洗浄する洗浄ステップと、
洗浄ステップを実施した後、回転軸周りにウェーハ４０を回転させてウェーハ４０を乾燥させる乾燥ステップと、を含む、保護膜４２の除去方法とするものである。

この方法によれば、ウェーハの両面の保護膜を個別に剥離させる操作が必要なく、短時間で除去することが可能となる。

また、図１乃至図７に示すように、
第一面である表面４０ａと、表面４０ａの背面の第二面である裏面４０ｂと、を有し、表面４０ａと裏面４０ｂとにそれぞれ保護膜４２が積層されたウェーハ４０から保護膜４２を除去する保護膜除去装置であって、
ウェーハ４０の外周縁４０ｃを局所的に支持する支持部３４を複数有し、複数の支持部３４で支持されたウェーハ４０の下面との間に間隙Kを区画するベース部３２を備え、ベース部３２の中心を通る回転軸周りに回転可能なウェーハ支持台３０と、
ウェーハ支持部３４で支持されたウェーハ４０の表面４０ａに剥離液５０を供給するための剥離液供給手段としての剥離液供給ノズル２０と、
ウェーハ支持部３４で支持されたウェーハ４０の裏面４０ｂに洗浄水５２を供給するための洗浄水供給手段としての洗浄水供給ノズル２１と、を備える保護膜除去装置２とするものである。

これにより、ウェーハの両面の保護膜を個別に剥離させる操作が必要なく、短時間で除去することが可能な除去装置が実現される。

また、図９に示すように、
剥離液供給手段と洗浄水供給手段は、
ウェーハ支持部で支持されたウェーハの表面に対向するノズル手段９１と、
ノズル手段９１と、剥離液供給源６２と、洗浄水供給源６４と、に接続され、剥離液供給源６２からノズル手段９１へ剥離液５０の供給と、洗浄水供給源６４からノズル手段９１への洗浄水５２の供給と、を切り替えるための切替手段９２と、にて構成される、こととするものである。

これにより、一つのノズル手段９１により、剥離液と洗浄水の供給を行うことができる。

また、図５に示すように、
ベース部３２には、中央部に排気穴３２ｃが形成される、こととするものである。

これにより、ベース部３２の排気穴３２ｃから空気を逃がすことが可能となり、空気の逃げ場が無いことによって剥離液５０の移動が妨げられることを防ぐことができる。

２ 保護膜除去装置
２０ 剥離液供給ノズル
２１ 洗浄水供給ノズル
２２ エアーノズル
２３ 軸部
２４ モータ
２６ ノズル
２６ａ バルブ
２９ａ カバー部材
２９ｂ 排液受
２９ｃ 排出部
２９ｄ 排液ホース
３０ ウェーハ支持台
３２ ベース部
３２ａ 上面
３２ｂ 下面
３２ｃ 排気穴
３４ 支持部
３４ａ 縦壁部
３４ｂ 係止部
３４ｃ 内側面
４０ ウェーハ
４０ａ 表面
４０ｂ 裏面
４０ｃ 外周縁
４２ 保護膜
４３ 支持部
５０ 剥離液
５２ 洗浄水
６１ バルブ
６２ 剥離液供給源
６４ 洗浄水供給源
６６ エアー供給源
Ｃ 中心
Ｄ 直径
Ｋ 空間

Claims (4)

1. 第一面と、該第一面の背面の第二面と、を有し、該第一面と該第二面とにそれぞれ保護膜が積層されたウェーハから該保護膜を除去する保護膜の除去方法であって、
   該ウェーハの外周縁を局所的に支持する支持部を複数有し、複数の該支持部で支持された該ウェーハの下面との間に間隙を区画するベース部を備え、該ベース部の中心を通る回転軸周りに回転可能なウェーハ支持台を準備する準備ステップと、
   該支持部でウェーハの該第二面の外周縁を支持して該ウェーハの該第一面を露出させる支持ステップと、
   該支持ステップを実施した後、該ウェーハを支持した該ウェーハ支持台を該回転軸周りに回転させつつ該ウェーハの該第一面に保護膜剥離液を吐出して、該保護膜剥離液を該ウェーハの該第一面の全面に広げるとともに、該ウェーハの外周縁に到達した該保護膜剥離液を遠心力に抗して表面張力で該間隙を通じてウェーハの該第二面側に周り込ませ該第二面の全面に該保護膜剥離液を広げることで該保護膜を剥離する剥離ステップと、
   該剥離ステップを実施した後、該ウェーハの該第一面に洗浄水を供給しつつウェーハを支持した該ウェーハ支持台を該回転軸周りに回転させて該洗浄水をウェーハの該第一面の全面に供給するとともに、ウェーハの外周縁に到達した該洗浄水を遠心力に抗して表面張力で該間隙を通じてウェーハの該第二面側に周り込ませ該第二面の全面に該洗浄水を供給して該ウェーハを洗浄する洗浄ステップと、
   該洗浄ステップを実施した後、該回転軸周りに該ウェーハを回転させて該ウェーハを乾燥させる乾燥ステップと、を含む、保護膜の除去方法。
2. 第一面と、該第一面の背面の第二面と、を有し、該第一面と該第二面とにそれぞれ保護膜が積層されたウェーハから該保護膜を除去する除去装置であって、
   該ウェーハの外周縁を局所的に支持する支持部を複数有し、複数の該支持部で支持された該ウェーハの下面との間に間隙を区画するベース部を備え、該ベース部の中心を通る回転軸周りに回転可能なウェーハ支持台と、
   該支持部で支持された該ウェーハの第一面に剥離液を供給するためのノズルを有する剥離液供給手段と、
   該支持部で支持された該ウェーハの第一面に洗浄水を供給するためのノズルを有する洗浄水供給手段と、
   を備える保護膜の除去装置であって、
   該間隙を通じ、該第一面の外周縁に到達した該剥離液を該第二面側に周り込ませ該第二面の全面に該剥離液を広げることで該保護膜を剥離し、
   該間隙を通じ、該第一面の外周縁に到達した該洗浄水を該第二面側に周り込ませ該第二面の全面に該洗浄水を供給して洗浄する、構成とする保護膜の除去装置。
3. 該剥離液供給手段のノズルと、該洗浄水供給手段のノズルは、該支持部で支持された該ウェーハの該第一面に対向し、該剥離液供給手段と該洗浄水供給手段で兼用される共用のノズルであり、
   該除去装置は、
   該共用のノズルと、剥離液供給源と、洗浄水供給源と、に接続され、該剥離液供給源から該共用のノズルへの該剥離液の供給と、該洗浄水供給源から該共用のノズルへの該洗浄水の供給と、を切り替えるための切替手段を更に備える、ことを特徴とする請求項２に記載の保護膜の除去装置。
4. 該ベース部には、中央部に排気穴が形成される、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の保護膜の除去装置。