JPH0737768A - 半導体ウェハの補強方法及び補強された半導体ウェハ - Google Patents

半導体ウェハの補強方法及び補強された半導体ウェハ

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JPH0737768A
JPH0737768A JP5222459A JP22245993A JPH0737768A JP H0737768 A JPH0737768 A JP H0737768A JP 5222459 A JP5222459 A JP 5222459A JP 22245993 A JP22245993 A JP 22245993A JP H0737768 A JPH0737768 A JP H0737768A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
melt adhesive
hot melt
reinforcing
wafer
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Toshiyuki Nitta
俊之 新田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ホットメルト接着剤中に残留する
気泡の数を減少させることのでき、かつ、ホットメルト
接着剤中に残留する個々の気泡の体積を小さくすること
のできる半導体ウェハの補強方法を提供することを目的
とする。 【構成】 本発明の請求項１に係る半導体ウェハの補強
方法は、一面が平坦となった補強部材上に半導体ウェハ
を加熱により軟化したホットメルト接着剤によって密着
させることにより半導体ウェハを補強する第１のステッ
プと、補強された半導体ウェハをホットメルト接着剤を
軟化させたままで大気圧よりも低圧の雰囲気に所定の時
間放置し、ホットメルト接着剤を脱泡する第２のステッ
プと、第２のステップでの雰囲気よりも高い気圧下で補
強された半導体ウェハを冷却することにより、ホットメ
ルト接着剤を硬化させる第３のステップとを備えること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハに補強部材
を接着剤で貼り付ける補強方法及び補強された半導体ウ
ェハに関し、特に詳細には、上記の接着剤にホットメル
ト型のものを用いて減圧下で脱泡する補強方法及びこの
方法により補強された半導体ウェハに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体結晶のインゴットをスライスして
作製された半導体ウェハは、機械的又は化学的に研磨さ
れて鏡面仕上げされる。そして、このウェハの一面（デ
バイス形成面）に発光ダイオードやトランジスタなどを
通常のプロセスで形成した後、反対面を機械的あるいは
化学的に研磨することにより、薄化することがある。こ
のとき、デバイス形成面側にはホットメルト接着剤によ
って補強板が貼り付けられ、機械的強度の補強がされ
る。
【０００３】この補強板の貼り付けにおいては、接着剤
中に気泡が含まれていないことが大切である。気泡が含
まれていると、特に半導体ウェハが薄く、かつ脆い材質
（例えばＩｎＰ、ＧａＡｓなど）のときには、次のよう
なトラブルが生じる。第１は研削砥石などで補強板に貼
り合わせたウェハを研磨していくと、硬化した接着剤中
の気泡が発熱によって膨脹することである。このときに
は、気泡の膨脹によりこの部分の半導体ウェハが変形し
て膨らみ、ここが余分に削られて厚さが不均一となって
しまう。このため、後のダイシング工程を経て得られる
半導体チップの厚さが、チップごとに不揃いになる欠点
が生じる。第２は、補強板に貼り合わせて薄化した後に
ウェハを真空容器中で処理すると、特に加熱を伴う処理
をすると、気泡が膨脹することである。このときには、
気泡の膨脹により部分的にストレスが加わり、ウェハ自
体が破壊されることがある。特に研削時に気泡の部分が
余分に削られて薄くなっているときには、破壊の可能性
が高い。
【０００４】そこで、このトラブルを回避する技術とし
て、例えば、特開平２−１２３７２６号の技術がある。
これは、半導体ウェハを接着剤を介して補強板に密着さ
せる前に、雰囲気を真空としておく技術である。このよ
うにすれば、密着させたウェハと補強板の間の硬化した
接着剤中には、気泡が残ることがあったとしても、気泡
内は比較的低気圧であるため、温度上昇によって気泡が
膨脹する量は比較的少なく、ウェハを部分的に変形させ
ることが少ない。また、補強板とウェハが荷重等によっ
て押し付けられているときには、接着剤の粘度が低いほ
ど、液状の接着剤中を気泡が移動しやすくなるので、硬
化した後の接着剤中に残留する気泡は小さく、かつ少な
くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、接着剤の粘度
を十分に低くすることは不可能である。また、この気泡
の内部は低気圧であるとしても、一定量以上発生するこ
とは避けられない。このため、ウェハが薄くなればなる
ほど、気泡の膨脹によりウェハは変形しやすくなり、破
壊される確率が高くなる。特に、補強されたウェハを後
の工程で真空下に置き高温にさらしたとき、このトラブ
ルが生じやすい。さらに、このような補強された半導体
ウェハを、洗浄やエッチングなどのウェット処理工程に
入れると、気泡中に洗浄液やエッチング液が侵入し、ウ
ェハのデバイス形成面が汚染される。
【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、ホットメ
ルト接着剤中に残留する気泡の数を減少させることので
きる半導体ウェハの補強方法を提供することである。
【０００７】そして、本発明の第２の目的は、ホットメ
ルト接着剤中に残留する個々の気泡の体積を小さくする
ことのできる半導体ウェハの補強方法を提供することで
ある。
【０００８】さらに、本発明の第３の目的は、真空下で
の処理、加熱下での処理および液体に浸した処理をした
ときにも、不良部分を生じない補強された半導体ウェハ
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の請求項１に係る半導体ウェハの補強方法
は、一面が平坦となった補強部材上に半導体ウェハを加
熱により軟化したホットメルト接着剤によって密着させ
ることにより半導体ウェハを補強する第１のステップ
と、補強された半導体ウェハをホットメルト接着剤を軟
化させたままで大気圧よりも低圧の雰囲気に所定の時間
放置し、ホットメルト接着剤を脱泡する第２のステップ
と、第２のステップでの雰囲気よりも高い気圧下で補強
された半導体ウェハを冷却することにより、ホットメル
ト接着剤を硬化させる第３のステップとを備えることを
特徴とする。
【００１０】ここで、補強部材の一面には、半導体ウェ
ハとの密着面の外側まで延びる溝が形成されていること
が望ましい。
【００１１】また、第２のステップにおけるホットメル
ト接着剤の脱泡時の気圧は、第３のステップにおけるホ
ットメルト接着剤の硬化時の気圧の少なくとも１／５以
下であることが望ましく、できれば１／１０以下である
ことが望ましい。
【００１２】さらに、第３のステップにおけるホットメ
ルト接着剤の硬化時の気圧は、６０〜２５０ｍｍＨｇで
あることが望ましい。
【００１３】さらに、上記問題点を解決するために、本
発明の請求項６に係る半導体ウェハの補強方法は、一面
が平坦となりかつ溝が形成された補強部材上に半導体ウ
ェハを加熱により軟化したホットメルト接着剤によって
密着させることにより半導体ウェハを補強する第１のス
テップと、補強された半導体ウェハをホットメルト接着
剤を軟化させたままで大気圧よりも低圧の雰囲気に所定
の時間放置し、ホットメルト接着剤を主として溝を介し
て脱泡する第２のステップと、補強された半導体ウェハ
を冷却することにより、ホットメルト接着剤を硬化させ
る第３のステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】ここで、請求項１または請求項６に記載の
半導体ウェハの補強方法で、第１のステップは、補強部
材上に半導体ウェハを加熱により軟化したホットメルト
接着剤によって大気圧下で密着させるステップである
か、あるいは、補強部材上に半導体ウェハを加熱により
軟化したホットメルト接着剤によって大気圧よりも低圧
下で密着させるステップであることが望ましい。
【００１５】請求項１または請求項６に記載の半導体ウ
ェハの補強方法では、第２のステップにおけるホットメ
ルト接着剤の脱泡時の気圧は、２０ｍｍＨｇ以下である
ことが望ましい。
【００１６】また、請求項１または請求項６に記載の半
導体ウェハの補強方法で、第３のステップにおけるホッ
トメルト接着剤の硬化するまでの時間が、第２のステッ
プにおけるホットメルト接着剤を脱泡するための所定の
時間の１／１０以下であることが望ましい。
【００１７】また、請求項１または請求項６に記載の半
導体ウェハの補強方法では、補強部材の構成材料が半導
体ウェハの材料の有する熱膨脹係数と略同等であること
が望ましく、この場合においてはさらに、補強部材が硼
珪酸ガラスからなり、半導体ウェハがＩｎＰからなるこ
とが望ましい。
【００１８】さらに上記問題点を解決するために、本発
明の請求項１３に係る補強された半導体ウェハは、一面
が平坦となった補強部材と、この補強部材上にホットメ
ルト接着剤により貼り付けられた半導体ウェハとを備
え、補強部材の一面には、半導体ウェハとの密着面の外
側又は密着面の端部近傍まで延びる溝が形成されている
ことを特徴とする。
【００１９】ここで、補強された半導体ウェハは、補強
部材の構成材料が半導体ウェハの材料の有する熱膨脹係
数と略同等であることが望ましく、この場合、補強部材
が硼珪酸ガラスからなり、半導体ウェハがＩｎＰからな
ることが望ましい。
【００２０】
【作用】上記請求項１に係る方法によれば、補強された
半導体ウェハをホットメルト接着剤を軟化させたままで
大気圧よりも低圧の雰囲気に所定の時間放置し、ホット
メルト接着剤を脱泡するので、硬化した後のホットメル
ト接着剤中に残留する気泡の数を十分に減少できる。ま
た、接着剤の硬化は脱泡よりも高い気圧下で行うので、
僅かに残留している気泡の体積を脱泡時と硬化時の気圧
差に対応した分だけ、小さくできる。また、低圧の脱泡
処理時に生成した気泡中の揮発成分は、より高圧下での
硬化処理中にホットメルト接着剤に再吸収されるので、
気泡の体積は更に小さくなる。
【００２１】また、上記請求項６に係る方法によれば、
補強部材の一例である補強板に溝が形成されているの
で、低圧下での脱泡時に液状の接着剤中の気泡は溝中に
入り、この溝を通って移動して外部に抜けていく。
【００２２】また、請求項１または請求項６に係る方法
において、第１のステップで、補強部材上に半導体ウェ
ハを加熱により軟化したホットメルト接着剤によって大
気圧下で密着させる場合は、補強板にホットメルト接着
剤を塗布する作業が容易となり、かつウェハを補強板上
に載置して加圧用の荷重をセットする作業が容易とな
る。
【００２３】また、請求項１または請求項６に係る方法
で、第１のステップが補強部材上に半導体ウェハを加熱
により軟化したホットメルト接着剤によって大気圧より
も低圧下で密着させるステップであれば、低圧下でウェ
ハを補強板上に載置するので、ウェハを密着させる以前
に液状接着剤中から揮発成分や空気を取り除くことがで
きる。
【００２４】さらに請求項１３に係る構造によれば、一
面が平坦となった補強部材と、この補強部材上にホット
メルト接着剤により貼り付けられた半導体ウェハとを備
え、補強部材の一面には、半導体ウェハとの密着面の外
側又は接着面の端部近傍まで延びる溝が形成されている
ので、硬化した接着剤中に気泡が残っていても、その大
部分は補強板に形成した溝中に存在することになる。
【００２５】
【実施例】まず、本発明の特徴について説明する。
【００２６】本発明の特徴は、上記、課題を解決するた
めの手段及び作用において説明したように脱泡処理時の
気圧と硬化処理時の気圧を異ならせることにあるが、こ
の内容をより詳しく説明すると以下の通りである。
【００２７】まず、補強板に加熱により軟化したホット
メルト接着剤を介して半導体ウェハを密着させるプロセ
スには、大気圧下で補強板とウェハを密着させる態様
と、低圧下で補強板とウェハを密着させる態様の二種類
がある。前者の場合には、補強板にホットメルト接着剤
を塗布する作業が容易であり、かつウェハを補強板上に
載置して加圧用の荷重をセットする作業が容易である。
後者の場合には、低圧下でウェハを補強板上に載置する
ので、ウェハを密着させる以前に液状接着剤中から揮発
成分や空気を取り除くことができるので、硬化後の接着
剤中に残留する気泡の数を更に少なくし、かつそのサイ
ズを小さくできる。
【００２８】次に、補強板と半導体ウェハをホットメル
ト接着剤で密着させる仕方については、次の３通りがあ
る。第１は、補強板を加熱して硬化しているホットメル
ト接着剤をこすり付け、これによって補強板の表面を軟
化した液状の接着剤でぬらし、その上にウェハを載置す
る方法である。第２は、表面に液状のホットメルト接着
剤を塗布した後、冷却して硬化させておいた接着剤付き
補強板をあらかじめ準備し、次に硬化している接着剤の
上に半導体ウェハを重ね、これをホットプレートに載せ
て加熱する方法である。第３は、補強板と半導体ウェハ
の間に薄いフィルム状に硬化したホットメルト接着剤フ
ィルムを挟み、これらをホットプレートに載せて加熱す
る方法である。
【００２９】次に、脱泡処理時と硬化処理時の気圧差
は、接着剤の粘度や半導体ウェハの強度および厚さによ
り好ましい値が異なる。一般に半導体ウェハを補強する
ときには、脱泡時の気圧が硬化時の気圧の１／５程度で
あればよいが、望ましくは１／１０程度であればよい。
また、硬化処理時の気圧は大気圧でもよいが、後のプロ
セスに加熱処理を含む工程などがあるときには、６０ｍ
ｍＨｇ〜２５０ｍｍＨｇ程度の低圧が良い。我々の実験
によれば、脱泡を１０ｍｍＨｇで行い、硬化を１００ｍ
ｍＨｇで行ったとき、ほとんどトラブルが生じなかっ
た。
【００３０】低圧下で脱泡する時間と比べて、高圧下で
冷却することにより硬化させる時間の方が、短い方が好
ましい。硬化に要する時間が長すぎると、脱泡により液
状接着剤中から抜け出したガス、すなわちホットメルト
接着剤の揮発成分や空気が、硬化途中でホットメルト接
着剤に再吸収される。我々の研究によれば、硬化の所要
時間は脱泡の所要時間の１／１０程度以下とするのが望
ましい。なお、硬化のための冷却は、加熱を停止するこ
とにより自然冷却してもよいが、半導体ウェハの補強構
造体およびホットプレートの熱容量が大きいときは、冷
媒を供給してホットプレートを強制的に冷却してもよ
い。すなわち、一般に用いられているホットプレート
は、プレートの内部にヒータを内蔵しており、ヒータに
通電することで加熱され、電力供給を止めることで自然
冷却する。強制冷却するときには、このホットプレート
に冷却装置をマウントするか、あるいは加熱および冷却
の両方の機能を持った装置にプレートをマウントすれば
よい。
【００３１】補強板の材質は、半導体ウェハの熱膨張率
と同等のものが好ましく、例えば半導体ウェハがＩｎＰ
であるときには、補強板は硼珪酸ガラス製のものが適し
ている。ホットメルト接着剤は熱可塑性高分子を主成分
に配合したもので、加熱により液化し、冷却により固化
する。実例としては、エチレン酢酸ビニル系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリエステル系樹脂などがある。
【００３２】また、第１のステップで、補強部材の一例
である補強板に溝が形成されていれば、低圧下での脱泡
時に液状の接着剤中の気泡は溝中に入り、この溝を通っ
て移動して外部に抜けていく。したがって、脱泡が効果
的に行われ、結果的に硬化した接着剤中に残留する気泡
の数を少なくできる。これをより詳しく説明すると、次
のようになる。液状に軟化したホットメルト接着剤中に
残留した空気および接着剤から揮発したガスによる気泡
は、半導体ウェハと補強板との間に挾まれた接着剤中を
移動し、密着面の端部から外部に放出され、脱泡され
る。このとき、気泡の移動の妨げになるのは、液状接着
剤の「流動しにくさ」である。そして、この「流動しに
くさ」は、液状接着剤の粘度と、半導体ウェハと補強板
の間隔とに依存している。そこで、この発明において
は、補強板に溝を形成することで、ウェハと補強板の間
隔を部分的に拡大し、気泡が移動しやすいようにしてい
る。補強板に形成される溝の好ましいサイズは、液状接
着剤中の気泡のサイズ等に左右されるが、一般的なホッ
トメルト接着剤を使用するときは、深さ１０μｍ以上、
幅１００μｍ以上のサイズで十分である。なお、補強板
に溝を形成しておくこの発明では、脱泡処理を硬化処理
と同一気圧下で行っても、十分に気泡の残留を阻止でき
る。しかし、脱泡処理を硬化処理よりも低圧下で行なえ
ば、更に気泡の残留をすくなくできる。
【００３３】さらに、本発明に係る補強された半導体ウ
ェハは、一面が平坦となった補強部材と、この補強部材
上にホットメルト接着剤により貼り付けられた半導体ウ
ェハとを備え、補強部材の一面には、半導体ウェハとの
密着面の外側又は接着面の端部近傍まで延びる溝が形成
されている。従って、この発明によれば、硬化した接着
剤中に気泡が残っていても、その大部分は補強板に形成
した溝中に存在している。このため、残留する気泡の体
積が同一であったとしても、溝以外の部分に存在する時
よりも、溝中に存在している時の方が、気泡と半導体ウ
ェハの接触面積は小さくなるか、全く接しなくなってい
る。従って、後のプロセスで加熱されて気泡が膨脹した
ときでも、極めて僅かな面積でウェハにストレスを加え
るだけなので、気泡がウェハを変形させることは少な
い。また、後の洗浄工程やウェットエッチング工程で超
音波振動を加えたときでも、ウェハが補強板からはがれ
ることはない。さらに、気泡中にエッチング液が侵入し
たときでも、気泡とウェハの接触面積は小さいので、デ
バイス形成面を汚染する面積は少なくなる。
【００３４】次に、添付図面を参照して本発明の一実施
例について説明する。なお、図面の説明において同一要
素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３５】図１を参照して、本発明の補強方法で使用
される真空装置を説明する。ベース板１１の上面にリン
グ状に形成された溝にはゴム製のシールリング１２が埋
め込まれ、ここにガラス製のベルジャ１３が載置される
ことにより、真空容器すなわちチャンバ１が構成され
る。ベース板１１にはパイプ２１、２２が貫通してお
り、パイプ２１は開閉弁２３を介して真空ポンプ２４に
連結されている。パイプ２２は開閉弁２５を介して外気
につながっている。したがって、開閉弁２３を開にする
とチャンバ１の内部の気圧は低下され、開閉弁２５を開
にするとチャンバ１の内部の気圧は上昇される。なお、
真空ポンプ２４には１０ｍｍＨｇ程度までの真空引きが
可能なロータリポンプが用いられる。
【００３６】ベース板１１上にはホットプレート冷却装
置３１が置かれ、これは、冷却用のパイプライン（共に
図示せず）を内部に有している。ホットプレート３３は
加熱用ヒータを内蔵しており、ホットプレート冷却装置
３１の上に置かれる。このホットプレート冷却装置３１
とホットプレート３３による冷却と加熱は、チャンバ１
の外に設けられた温度コントローラ３２によって制御さ
れる。吊下装置４１はベース板１１に立設された柱４２
と、これに支えられる支持棒４３により支持され、重り
４４を吊下している。この吊下装置４１は、補強された
半導体ウェハに対して、その位置によらず均一な押圧力
が加わるようになっている。補強された半導体ウェハ
は、補強板５にホットメルト接着剤６を介して半導体ウ
ェハ７を密着して構成されるが、これはホットプレート
３３と重り４４の間に置かれる。
【００３７】図１に示す装置において、チャンバ１の内
部に半導体ウェハ７を自動的にセットするロボットを置
けば、補強板５とウェハ７を密着する手前の段階から低
圧雰囲気にできる。したがって、ウェハ７を置く前にホ
ットメルト接着剤６を真空ないし十分に低圧の空気にさ
らして揮発成分等を除去し、その後にウェハ７を密着し
て脱泡処理が行えるので、硬化したホットメルト接着剤
中に残留する気泡を十分に少なくできる。
【００３８】次に、図２〜５を参照して、実施例の補強
方法を説明する。なお、この実施例では、ホットプレー
ト冷却装置は使用せず、また重りの吊下装置も使用して
いない。
【００３９】まず、ホットプレート３３を加熱しその上
に補強板５をのせる。そして、硬化しているホットメル
ト接着剤のロウ材として、エレクトロンワックスからな
るロッド６１を用意し、熱くなった補強板５にこすり付
ける。このようにして補強板５に液状ワックス６を塗布
し（図２）、ウェハ７を補強板５に貼り付ける。つぎ
に、ウェハ７に加重するために数百グラムの重り４４を
ウェハ７にのせる（図３）。ホットプレート３３を加熱
したままこれら全体をチャンバ１内にいれ、ロータリポ
ンプで圧力１０ｍｍＨｇまで真空引きし、ワックス６か
ら気泡が次々に発生しては潰れるのを観察する（図
４）。そして、これがおさまって揮発成分の蒸発が完了
した事を確認する。それから、バルブを制御してチャン
バ１内の圧力を１００ｍｍＨｇまで上昇させ、バルブを
閉めてこの真空度を維持する。その後、ホットプレート
３３の加熱を止めて放置することで自然冷却し、ワック
ス６が完全に硬化した頃を見計らってバルブを開にして
チャンバ１内を大気圧にし、ウェハ７を取り出す。これ
により、気泡が硬化したワックス６（ホットメルト接着
剤）中に気泡が残留することなく、ウェハ７を補強板５
に良好に貼り付けることができた。
【００４０】ここで、半導体ウェハ７には接着面に金を
蒸着したＩｎＰを用い（２０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ３５
０μｍ）、補強板５にはＩｎＰと熱膨脹率の等しい硼珪
酸ガラス板を用いた。また、ワックス６には、軟化点１
３６度のホットメルトタイプエレクトロンワックス（日
化精工株式会社製のProof AH20) を使用した。そのた
め、ホットプレート３３は脱泡のための真空引き時に１
５０〜１７０℃まで加熱した。
【００４１】この実施例で補強した半導体ウェハ７は、
面発光型の発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するための
ＩｎＰウェハであり、補強される前の工程で、ウェハ７
には複数のＬＥＤが作り込まれている。すなわち、単結
晶ＩｎＰのインゴットからスライスして平板とされ、鏡
面仕上げされたＩｎＰウェハの一面には、ＩｎＰ系の複
数のエピタキシャル結晶層が重ねられ、ｐｎ接合型のＬ
ＥＤ構造になっている。そして、このＬＥＤの形成面が
ワックス６によって補強板５に貼り付けられる。本実施
例の方法で補強されたＩｎＰウェハは、ＬＥＤ形成面の
反対面から削られて薄化される。その後、必要な電極形
成等を研削面側に施した後、ダイシングによりＬＥＤ単
位のチップとされる。このＬＥＤチップについては、製
品として出荷するに際してＬＥＤ形成面の反対面にボー
ルレンズが接するように装着される。したがって、薄化
されたウェハ７の厚さが部分的に異なっていると、ダイ
シングで分割された複数のチップの厚さはチップごとに
異なることになるので、ボールレンズで集光されるＬＥ
Ｄの発光面からの光のスポット位置が、チップごとに異
なることになる。本実施例によれば、気泡の数を最低限
にしたので、極めて精度よく均一の厚さにチップを薄化
できた。したがって、実施例のプロセスを経て得られた
ボールレンズ付きの発光素子は、極めて信頼性の高いも
のとなった。
【００４２】真空引きによる脱泡の際に生じる気泡の内
部の圧力（気圧）は、気泡を形成する膜（この場合はワ
ックス６）の表面張力および外部の圧力（気圧）との間
で釣り合っている。従って、発生する気泡の内部圧力は
真空容器内の圧力とほぼ等しくなっている。この時、ワ
ックス中の揮発成分が完全に除去できていれば、この圧
力下では、これ以上のワックス内部からの気体発生はな
い。
【００４３】冷却硬化の前に真空容器内部の圧力を上げ
れば、気泡は外部と圧力を釣り合おうとするために、気
泡の体積は真空容器の内部圧力の増加と反比例し減少す
る。例えば、圧力を１０倍に上げれば、気泡の体積が約
１／１０になる。このとき、ワックス内部の揮発成分は
脱泡処理で殆ど除去されているため、気泡内部の気体の
一部はワックスに再吸収される。また、雰囲気圧が上昇
するためウェハに気圧による加重が加わることになる。
真空引きの際の圧力が約１０ｍｍＨｇで、冷却硬化の前
にこれを１００ｍｍＨｇにしたとすれば、ウェハには約
１３０ｇ／ｃｍ2 の荷重が加わる事になる。この加重に
よってウェハと補強板の密着性が増し、より気泡を生じ
にくい状態になる。
【００４４】このように、ウェハを補強板に貼り付け、
真空引きを行ってワックス内の空気や揮発成分を除いた
後に圧力を真空引き時より上げてこの真空度を維持し、
その後直ちに冷却を開始してワックスの冷却硬化を行え
ば、従来の貼り付け方法で硬化したワックス中に残留し
ていた気泡は、内部がほぼ真空であるため、それ自身が
消滅するか、サイズが極めて小さくなり、その後の工程
では殆どトラブルを生じさせない。
【００４５】脱泡時の真空度は、ワックス中の空気や揮
発成分を除くために、できるだけ低い方がよい。しか
し、あまり真空度を上げると、真空引きの時間がかか
り、かつ真空ポンプのコストが高くなるので具体的に妥
当な値が望ましい。上述の例では、ロータリポンプの性
能限界が１０ｍｍＨｇであるので、実施例ではここまで
圧力を下げたのであるが、実際にはこの２倍程度のマー
ジンを取っておくのが望ましい。そのため、真空引きし
た後の脱泡時の圧力は２０ｍｍＨｇ以下としておくのが
良い。
【００４６】一方、冷却による硬化時のチャンバ内の圧
力は、内部がほぼ真空の気泡のサイズを縮小させ、望ま
しくは気泡自体を消滅させるために、真空引きによる脱
泡時の圧力よりできるだけ高い方がよい。気泡を十分縮
小させ、又は消滅させるには、真空引きによる脱泡時の
３〜５倍程度、望ましくは１０倍程度の圧力にして、冷
却による硬化をするのが望ましい。また、真空引き後の
硬化時の圧力の絶対値は、できるだけ低い方がワックス
中への空気や揮発成分の再吸収が少なくて済むので、大
気圧の１／３または１／５よりも小さいのが望ましい。
そのため、冷却硬化の際のチャンバ内の圧力は、６０ｍ
ｍＨｇ以上１６０ｍｍＨｇ（または、２５０ｍｍＨｇ以
下）にしておくのがよい。但し、ウェハを補強した後に
ウェハに対して施されるプロセスが、蒸着処理等を含ま
ないのであれば、大気圧あるいはこれに近い高圧下で冷
却してもよい。
【００４７】また、冷却硬化のための時間を、気泡の除
去に要した時間の１／１０以下の時間とするのが望まし
い。ワックスを冷却硬化させるときの時間をワックスか
ら空気や揮発成分を除去したときよりも十分に短くすれ
ば、ワックス中に再吸収される揮発成分や空気の量を極
めて少なくする事ができる。そのため、真空状の空洞の
発生が抑えられ、なお良いものになる。但し、後のプロ
セスで、この再吸収した揮発成分や空気の放出がトラブ
ルの原因とならないのであれば、１／１０以上の時間を
かけてホットメルト型のワックスを硬化してもよい。
【００４８】実際には、本発明にて貼り付けを行うに
は、上記の事を考慮にいれて、装置あるいは工程におけ
る制約条件を満たす方法を上記条件の中から選択して使
用する。
【００４９】このように、ウェハを補強板に貼り付ける
際に、ワックスを加熱したまま真空引きを行ってその揮
発成分を除き、その後直ちに圧力を真空引き時（脱泡
時）よりも上昇するという簡単な操作を行うだけで、従
来除去が難しかったウェハと補強板の間に残留する内部
が真空の気泡が除去できる。そのため、気泡の影響によ
って研磨精度（特に厚さの均一性）が悪化したり、ウェ
ハを加工する途中でウェハが剥がれるあるいは破壊され
るという事が無くなる。これによって半導体ウェハ或い
は半導体デバイスの製造における精度向上、歩留まり向
上が達成される。特に、ウェハ表面に凹凸があり気泡の
発生し易い場合、例えばＬＥＤなどの半導体素子を製造
する加工途中のウェハ加工においては、特に内部に気泡
が残留しやすく、ストレスによって破壊されやすいの
で、残留する気泡を減少させることの効果は絶大であ
る。
【００５０】なお、この実施例ではウェハと補強板を貼
り付けた後に真空引きして脱泡を行い、その後圧力を上
げて硬化しているが、ウェハと補強板が貼り付かないよ
うにしたままワックスを加熱し、真空引きして揮発成分
および空気の除去を行った後、ウェハを補強板に貼り付
け、脱泡を一定時間行い、しかる後に圧力を上昇させて
ホットメルト接着剤を硬化してもよい。また、この図２
〜図５の実施例ではウェハに荷重をかけて密着させるた
めに、オペレータが手によってウェハ上にセットするタ
イプの重りを使用しているが、これを荷重が任意にかえ
られるような装置をセットしたり、真空容器を含めこれ
らを一体化した装置にしてもよい。さらに、ウエハと補
強板の上下の位置関係が変わっても、その効果、つまり
脱泡処理と硬化処理を異なる気圧の雰囲気で実行したこ
とによる効果には何等影響を与えない。
【００５１】本発明の効果をより大きくするためには、
補強板５の密着面に微少なサイズの溝を形成しておくの
が望ましい。図６（ａ）、図６（ｂ）と図７（ａ）、図
７（ｂ）は、これを対比して説明している。補強板５に
溝がないときには、補強板５とウェハ７の間に介在する
ワックス６（ホットメルト接着剤）中の気泡８は、図６
（ｂ）に示すように、薄い円板形状となる。この場合に
は、補強板５とウェハ７の間の狭い領域（幅は１０μｍ
程度）では、液状のワックス６（接着剤）の粘性のため
に、気泡８は移動しにくいので、長時間かけないと脱泡
が完全に行えない。また、図６（ｂ）の状態で接着剤６
が硬化すると、気泡８とウェハ７の接触面積が大きくな
る。このため、ウェハ７が気泡８の膨脹により変形しや
すく、また気泡８内にエッチング液などの汚染物が入る
とウェハ７が広い面積でダメージを受けやすい。
【００５２】これに対して、図７（ａ）、図７（ｂ）に
示すように、補強板５の密着面に複数の溝９が形成され
ていると、次のような利点がある。第１は、脱泡処理中
に気泡８は溝９中に集まり、移動しやすくなる。このた
め、脱泡時間が短くなり、かつ残留する気泡の数も少な
くなる。第２に、たとえ気泡８が残留したまま接着剤７
が硬化しても、気泡８は溝９中で球状になるため、ウェ
ハ７との接触面積が少なくなる。このため、気泡８が膨
脹してもウェハ７を変形させることは少なくなり、汚染
物が気泡８に侵入してもウェハ７にダメージを与えにく
い。また、超音波振動を加えたときでも、ウェハ７が補
強板５から剥がれるようなことはない。さらに、気泡８
は主として溝９中に残留するので、他の部分のウェハ７
にはほとんどダメージを与えない。
【００５３】このような溝９を形成した補強板５の例
は、図８に斜視図で示されている。図８（ａ）のよう
に、平行な複数本の溝９を形成してもよいし、図８
（ｂ）のように、互いに直交する複数本づつの溝９を形
成してもよい。また、図８（ｃ）のように、中心から放
射状に延びる複数本の溝９を形成してもよいし、図８
（ｄ）のように、補強板５の端部までは届かない複数本
の溝９を形成してもよい。この図８（ｄ）の場合には、
補強板５とウェハ７との密着面の外側には、溝９が露出
しないようになっている。
【００５４】図９は、平行な複数本の溝９が形成された
補強板５に、ＩｎＰのようなウェハ７が固着されること
により補強されたウェハを示している。ウェハ７と補強
板５の間に介在しているのは、硬化されたホットメルト
接着剤６である。半導体ウェハ７は補強板５によって補
強され、ウェハ７の被加工面すなわちその裏面のみが露
出している。
【００５５】補強板５に溝を付けた本発明の実施例を、
再び図２〜５を参照して説明する。補強板としてのガラ
ス板５には深さ数十μｍ、幅数百μｍの溝が１０ｍｍ間
隔で形成してある。なお、図２〜５には溝は表現されて
いないが、以下の説明では溝が形成されているものと仮
定する。
【００５６】まず、ホットプレート３３を加熱し、溝が
形成された表面を上にしてガラス板５をのせる。ガラス
板５にホットメルト接着剤としてのワックス６を塗布し
（図２）、溝が形成されたガラス板５の表面に半導体ウ
ェハとしてのウェハ７を圧着させ、貼り付ける。次に、
数百グラムの重り４４をウェハ１にのせる（図３）。ホ
ットプレート３３を加熱したまま、これら全体を真空容
器内にいれ、ロータリポンプを用いて圧力１０ｍｍＨｇ
程度まで真空引きし、ワックス６から揮発成分の蒸発が
完了するまで真空引きを続ける（図４）。その後、ホッ
トプレート３３を冷却し、ワックス６が完全に硬化され
てから真空容器をリークし、補強されたウェハを取り出
す。これにより、ガラス板５の溝に添った線上にのみ、
僅かに気泡を有する良好な貼り付け状態を得ることがで
きた。
【００５７】ここで、ウェハ７には接着面に金を蒸着し
たＩｎＰを用い（３０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ３５０μ
ｍ）、補強板にはＩｎＰと熱膨脹率の等しい硼珪酸ガラ
ス板５を用いた。また、ワックス６には、軟化点１３６
℃のホットメルトタイプの樹脂（日化精工株式会社製の
Proof AH20) を使用した。そのため、ホットプレート３
３は真空引き時に１５０〜１７０℃まで加熱した。
【００５８】真空引きした脱泡処理の際に生じる気泡
は、ウェハ７に荷重がかけられることにより貼り付け面
から外に押し出された。このとき、ガラス板５に幅数百
μｍ、深さ数十μｍ程度の溝７を１０ｍｍ間隔で縦横に
予め形成しておくと、気泡はこの溝に沿って押し出され
ることになり、貼り付け面に大きく広がることはなかっ
た。また、気泡が溝に沿って押し出されるため、溝がな
いときに比べスムーズに押し出された。さらに、気泡が
貼り付け面に残留した場合でも、溝に沿って残留するた
め、残留した気泡の分布形状は線状となった。このた
め、気泡によりガラス板５から浮いた部分の面積が小さ
くなるので、超音波振動や真空中での加熱によりウェハ
７が剥がれたり、エッチング溶液が気泡に侵入してウェ
ハ７の貼り付け面が汚染、破壊されたりすることが無く
なった。
【００５９】ガラス板５に形成される溝の深さ及びその
幅は、十分に気泡を溝に閉じこめられるものでなければ
ならない。例えば、ウェハ７とガラス板５間隔が１０μ
ｍ程度で貼り付けられる場合に、１０×１０ｍｍ2 程度
の気泡８を生じるとすると、その気泡８の体積は１ｍｍ
3 となるため、貼り付け面にある溝はウェハ７の大きさ
が３０×３０ｍｍ2 ならば、深さ約２０μｍ、幅約３０
０μｍの溝を６本程度形成する必要がある。実際には、
溝がないときに比べ、気泡は貼り付け面から押し出され
易くなるため、深さ約１０μｍ、幅約１００μｍの溝が
６本あれば十分である。また、この溝の間隔あるいは本
数は、上記気泡の発生状況や形成可能な溝の幅、深さな
どを考慮し、最適な条件を選択して使用する。また、溝
を形成する際、ダイヤモンドブレードなどを用いた物理
的な加工方法を用いると、ガラス板５が熱や衝撃で破壊
されやすくなるので、化学的なエッチングあるいは物理
・化学的なエッチングにより溝が形成することが望まし
い。
【００６０】このように、ウェハ７をガラス板５に貼り
付け、真空引きをおこなうことにより接着剤の揮発成分
を取り除く際、貼り付け面に溝が形成された補強板を用
いるだけで内部がほぼ真空状の気泡が除去できる。ま
た、気泡が残留するときでも、後のウェハ加工工程に影
響の無い大きさと分布形状にすることができる。そのた
め、気泡の影響によって研磨精度が悪化したり、ウェハ
７の加工中にウェハ１が剥がれたり、破壊されたりする
ことが無くなる。
【００６１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る半導体ウェハの補強方法によれば、硬化した後のホッ
トメルト接着剤中に残留する気泡の数を、低圧下で脱泡
することで十分に減少できる。また、接着剤の硬化は脱
泡よりも高い気圧下で行うので、僅かに残留している気
泡の体積を脱泡時と硬化時の気圧差に対応した分だけ、
小さくできる。また、低圧の脱泡処理時に生成した気泡
中の揮発成分は、より高圧下での硬化処理中にホットメ
ルト接着剤に再吸収されるので、気泡の体積は更に小さ
くなる。
【００６２】また、本発明に係る補強された半導体ウェ
ハによれば、硬化した接着剤中に気泡が残っていても、
その大部分は補強板に形成した溝中に存在している。こ
のため、残留する気泡の体積が同一であったとしても、
溝以外の部分に存在する時よりも、溝中に存在している
時の方が、気泡と半導体ウェハの接触面積は小さくなる
か、全く接しなくなっている。従って、後のプロセスで
加熱されて気泡が膨脹したときでも、極めて僅かな面積
でウェハにストレスを加えるだけなので、気泡がウェハ
を変形させることは少ない。また、後の洗浄工程やウェ
ットエッチング工程で超音波振動を加えたときでも、ウ
ェハが補強板からはがれることはない。さらに、気泡中
にエッチング液が侵入したときでも、気泡とウェハの接
触面積は小さいので、デバイス形成面を汚染する面積は
少なくなる。
【００６３】このように、本発明に係る補強された半導
体ウェハは、真空下での処理、加熱下での処理および液
体に浸した処理をしたときにも、不良部分を生じること
がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】補強板と半導体ウェハを貼り合わせるのに使用
する真空装置を示した説明図である。
【図２】補強板にホットメルト接着剤を塗布している状
態の説明図である。
【図３】半導体ウェハを載置して加重をかける状態の説
明図である。
【図４】真空容器中でホットメルト接着剤を脱泡する状
態の説明図である。
【図５】真空容器中でホットメルト接着剤を硬化させる
状態の説明図である。
【図６】補強板に溝がないときの補強された半導体ウェ
ハを示した断面図である。
【図７】補強板に溝があるときの補強された半導体ウェ
ハを示した断面図である。
【図８】本発明の実施例に使用され、それぞれ異なる溝
が形成された補強板を示した斜視図である。
【図９】本発明の実施例に係る補強された半導体ウェハ
を、一部破砕断面斜視図である。
【符号の説明】
５…補強板、６…ホットメルト接着剤、７…半導体ウェ
ハ、３３…ホットプレート、４４…重り

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一面が平坦となった補強部材上に半導体
    ウェハを加熱により軟化したホットメルト接着剤によっ
    て密着させることにより前記半導体ウェハを補強する第
    １のステップと、 前記補強された半導体ウェハを前記ホットメルト接着剤
    を軟化させたままで大気圧よりも低圧の雰囲気に所定の
    時間放置し、前記ホットメルト接着剤を脱泡する第２の
    ステップと、 前記第２のステップでの雰囲気よりも高い気圧下で前記
    補強された半導体ウェハを冷却することにより、前記ホ
    ットメルト接着剤を硬化させる第３のステップとを備え
    ることを特徴とする半導体ウェハの補強方法。
  2. 【請求項２】 前記補強部材の前記一面には、前記半導
    体ウェハとの密着面の外側まで延びる溝が形成されてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハの補
    強方法。
  3. 【請求項３】 前記第２のステップにおける前記ホット
    メルト接着剤の脱泡時の気圧は、前記第３のステップに
    おける前記ホットメルト接着剤の硬化時の気圧の１／５
    以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウ
    ェハの補強方法。
  4. 【請求項４】 前記第２のステップにおける前記ホット
    メルト接着剤の脱泡時の気圧は、前記第３のステップに
    おける前記ホットメルト接着剤の硬化時の気圧の１／１
    ０以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体
    ウェハの補強方法。
  5. 【請求項５】 前記第３のステップにおける前記ホット
    メルト接着剤の硬化時の気圧は、６０〜２５０ｍｍＨｇ
    であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハ
    の補強方法。
  6. 【請求項６】 一面が平坦となりかつ溝が形成された補
    強部材上に半導体ウェハを加熱により軟化したホットメ
    ルト接着剤によって密着させることにより前記半導体ウ
    ェハを補強する第１のステップと、 前記補強された半導体ウェハを前記ホットメルト接着剤
    を軟化させたままで大気圧よりも低圧の雰囲気に所定の
    時間放置し、前記ホットメルト接着剤を主として前記溝
    を介して脱泡する第２のステップと、 前記補強された半導体ウェハを冷却することにより、前
    記ホットメルト接着剤を硬化させる第３のステップとを
    備えることを特徴とする半導体ウェハの補強方法。
  7. 【請求項７】 前記第１のステップは、前記補強部材上
    に半導体ウェハを加熱により軟化したホットメルト接着
    剤によって大気圧下で密着させるステップであることを
    特徴とする請求項１または請求項６に記載の半導体ウェ
    ハの補強方法。
  8. 【請求項８】 前記第１のステップは、前記補強部材上
    に半導体ウェハを加熱により軟化したホットメルト接着
    剤によって大気圧よりも低圧下で密着させるステップで
    あることを特徴とする請求項１または請求項６に記載の
    半導体ウェハの補強方法。
  9. 【請求項９】 前記第２のステップにおける前記ホット
    メルト接着剤の脱泡時の気圧は、２０ｍｍＨｇ以下であ
    ることを特徴とする請求項１または請求項６に記載の半
    導体ウェハの補強方法。。
  10. 【請求項１０】 前記第３のステップにおける前記ホッ
    トメルト接着剤の硬化するまでの時間が、前記第２のス
    テップにおける前記ホットメルト接着剤を脱泡するため
    の前記所定の時間の１／１０以下であることを特徴とす
    る請求項１または請求項６に記載の半導体ウェハの補強
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記補強部材の構成材料が前記半導体
    ウェハの材料の有する熱膨脹係数と略同等であることを
    特徴とする請求項１または請求項６に記載の半導体ウェ
    ハの補強方法。
  12. 【請求項１２】 前記補強部材が硼珪酸ガラスからな
    り、前記半導体ウェハがＩｎＰからなることを特徴とす
    る請求項１１に記載の半導体ウェハの補強方法。
  13. 【請求項１３】 一面が平坦となった補強部材と、 この補強部材上にホットメルト接着剤により貼り付けら
    れた半導体ウェハとを備え、 前記補強部材の前記一面には、前記半導体ウェハとの密
    着面の外側又は前記密着面の端部近傍まで延びる溝が形
    成されていることを特徴とする補強された半導体ウェ
    ハ。
  14. 【請求項１４】 前記補強部材の構成材料が前記半導体
    ウェハの材料の有する熱膨脹係数と略同等であることを
    特徴とする請求項１３に記載の補強された半導体ウェ
    ハ。
  15. 【請求項１５】 前記補強部材が硼珪酸ガラスからな
    り、前記半導体ウェハがＩｎＰからなることを特徴とす
    る請求項１４に記載の補強された半導体ウェハ。
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