JP4781874B2 - サポートプレートの剥離方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の基板を薄板化する際に用いられるサポートプレートの剥離方法に関する。

ＩＣカードや携帯電話の薄型化、小型化及び軽量化が要求されており、この要求を満たすためには組み込まれる半導体チップについても薄厚化が要求される。この半導体チップの基になるウェーハの厚さは現状では１２５μｍ〜１５０μｍであるが、次世代のチップ用には２５μｍ〜５０μｍの厚さが要求されると言われている。

従来では、半導体ウェーハの薄板化は例えば図５に示す工程を経て行われている。
即ち、先ず半導体ウェーハの回路（素子）形成面（Ａ面）に保護テープを貼り付け、これを反転して半導体ウェーハの裏面（Ｂ面）をグラインダーで研削して薄板化する。次に、この薄板化された半導体ウェーハの裏面をダイシングフレームに保持されているダイシングテープ上に固定し、この状態で半導体ウェーハの回路（素子）形成面（Ａ面）を覆っている保護テープを剥離する。そしてこの後、ダイシング装置によりチップ毎に切り離す。なお、このような方法は特許文献１に開示されている。

ここで、特許文献１では、保護テープとして耐熱性保護テープを用い、剥離する際にはこの保護テープの一端に強粘着テープを粘着して薄板化した半導体ウェーハから引き剥がすようにしている。

また、特許文献２では、保護テープの代わりに窒化アルミニウム−窒化硼素気孔焼結体にラダー型シリコーンオリゴマーを含浸せしめた保護基板を用い、この保護基板と半導体ウェーハとを熱可塑性フィルムを用いて接着すると共に、８０℃の純水に入れ、３時間保持した後に剥離している。

また、特許文献３では、保護基板として半導体ウェーハと実質的に同一の熱膨張率のアルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素等の材料を用いることが記載されている。
この特許文献３では、保護基板と半導体ウェーハとをポリイミドなどの熱可塑性樹脂を用いて接着し、グラインダーで薄板化した後、剥離する場合には水、アミン又は水とアミンの混合溶液中に浸漬する方法、或いは水蒸気を用いる方法が記載されている。

また、特許文献４には、サポートプレートと半導体ウェーハを接着する粘着材層として、電離放射線、紫外線、可視光線等の光や熱エネルギーを付与すると粘着力が低下するものを選定し、剥離の際には粘着剤層に上記のエネルギーを付与することが開示されている。

また、特許文献５には、支持用積層体と半導体ウェーハとを粘着剤層を介して密着させ、研削によって半導体ウェーハを薄肉化することが開示されている。
特に支持用積層体の構成として、透明基板上に光触媒を含有する光触媒含有層を形成し、この光触媒含有層上に光触媒の作用により特性が変化する特性変化粘着剤層を設け、この特性変化粘着剤層上に高分子樹脂基材を介して粘着剤層を形成した構造が開示されている。

特開２００２−２７０６７６号公報 特開２００２−２０３８２１号公報 特開２００１−０７７３０４号公報 特開２００２−３７３８７１号公報 特開２００４−２５３４８３号公報

ところで、上述した特許文献１〜３では、半導体ウェーハからサポートプレート（保護テープ）を剥離する際に、サポートプレート（保護テープ）と半導体ウェーハとの間に溶剤が浸入しにくく剥離に時間がかかってしまう。
また、サポートプレート（保護テープ）と半導体ウェーハとを接着している熱可塑性フィルムが完全に溶けず、サポートプレート又は半導体ウェーハの一方に貼り付けられたまま残存してしまうことがある。
このように、接着剤の残渣が生じる場合、剥離する際に半導体ウェーハに割れや欠けが生じ易い。

また、特許文献４にあっては、半導体ウェーハと支持基板とが光硬化型粘着剤からなる粘着剤層によって貼り合わせられた状態において、光硬化型粘着剤に光を照射させることで、粘着剤層の全体を重合架橋させて一体化させ、重合硬化による弾性率の増加により粘着力を低下させている（段落番号〔００１１〕〜段落番号〔００１３〕参照）。

また、特許文献５にあっては、光触媒による分解力を利用しているが、光触媒によって分解するのは、直接半導体ウェーハの接合に関与している部分ではなく、剥離工程も複数あるため、簡単に剥離することができず、剥離に長時間を要することが考えられる。

一方、本出願人はサポートプレートとして厚み方向に多数の貫通孔が形成された構成及び一方の面に溝が形成された構成を提案している。図６は、このサポートプレートを剥離する方法を説明したものである。
この方法は、先ずサポートプレート１００の上面にＯリング１０１を介して溶剤供給プレート１０２を重ねる。次にサポートプレート１００、Ｏリング１０１及び溶剤供給プレート１０２で囲まれる空間Ｓに溶剤供給管１０３から溶剤を供給する。これにより、サポートプレート１００に形成した貫通孔１０４を介して接着剤層１０５を溶解するようにしたものである。

ところが、このような多数の貫通孔が形成されたサポートプレートを用いた剥離方法の場合、短時間のうちに確実に接着剤を除去できるが、新たな問題が発生した。
即ち、図７に示すように、サポートプレートの周縁部から溶剤が外側に漏れ、ダイシングテープに大量の溶剤が落下し、ダイシングテープが短時間のうちに劣化してしまう。
また、空間Ｓに供給された新規な溶剤の一部はそのまま回収されてしまい剥離効率が悪い。
また、接着剤が完全に溶解した場合でも、半導体ウェーハからサポートプレートを剥離するための装置としてフィンガー等を用いると回路形成面を傷つけてしまう虞がある。

上述した点に鑑み、本発明は、ガラス基板等に多数の貫通孔を加工する必要がなく、また例えば基板を薄板化した後に、基板からサポートプレートを容易に剥離することができるサポートプレートの剥離方法を提供する。

本発明に係るサポートプレートの剥離方法は、サポートプレートは、その一方の面に少なくても光触媒体を含む被膜が形成されていると共に、接着剤層のみを介して基板の回路形成面に貼り合わされており、サポートプレート側から被膜に対し紫外線を照射することにより、光触媒体を励起させ、光触媒体の有機物分解機能により接着剤層を分解させ、この分解により被膜と接着剤層との間に気泡を生じさせることでサポートプレートを剥離するようにする。

上述した本発明に係る剥離方法によれば、その一方の面に少なくても光触媒体を含む被膜が形成されていると共に、接着剤層のみを介して基板の回路形成面に貼り合わされたサポートプレートを、光触媒体の作用により基板から剥離することが可能になる。

即ち、光触媒体を含む被膜に紫外線を照射した場合、この紫外線によって光触媒が励起され、光触媒体の有機物分解機能によって接着剤層が分解される。そしてこの分解によって光触媒体を含む被膜と接着剤層との接着面に気泡を生じさせることにより、基板からサポートプレートを剥離することが可能になる。

このように、基板とサポートプレートとの剥離に例えば有機溶剤を用いないので、周辺部材を汚すことなくまた使用後の溶剤の処理も不要になる。また剥離装置としても紫外線ランプを備えるだけで足りる。また更にサポートプレートの形状も単純な円盤状等で足り例えば孔等を加工する必要もない。

本発明によれば、サポートプレートの剥離に溶剤を用いないので、溶剤による汚染の問題を低減できる。
また装置としては紫外線ランプを備えるだけで足りるため、装置の簡素化並びに装置のコスト削減が可能になる。
また更にサポートプレートの形状も単純な円盤状等で足り、例えば孔等を加工する必要もないため、剥離作業が容易になると共にサポートプレートのコスト削減を図ることができる。
従って、装置及びサポートプレートのコスト削減や溶剤等に対する汚染に対して好適なサポートプレートの剥離方法を実現できる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の剥離方法を実施する剥離装置の概略図、図２はサポートプレートと基板との積層体の拡大断面図である。

図１に示すように、剥離装置はテーブル１と昇降体２とから構成されている。昇降体２の下面には下方に向かって開口する凹部２１が設けられ、この凹部２１内に紫外線ランプ２２が取り付けられている。このような剥離装置において、テーブル１上には、図２に示すような積層体１０が載置される。この積層体１０は、半導体ウェーハ等の基板Ｗの回路形成面に接着剤層１２を介してサポートプレート１１とが接合された構成である。

サポートプレート１１は紫外線を透過すべく、透明なガラス板、透明なセラミック板或いは透明な樹脂板で形成されている。

そして本実施の形態においては特に、サポートプレート１１の一方の面に光触媒体を含む被膜（光触媒体層）１３が形成されている。光触媒体層１３は例えばアナターゼ型のＴｉＯ_２ 膜が好ましい。これにより、サポートプレート１１は、ＴｉＯ_２膜１３、接着剤層１２を介して基板Ｗの回路形成面に貼り合わされている。

サポートプレート１１の一方の面に上記ＴｉＯ_２膜１３を形成する場合は、例えば、チタンアルコキシドをサポートプレートの一方の面（表面）に塗布し、４００〜６００℃まで加熱することで形成できる。この他にも、スパッタリング法やＣＶＤ法等によっても形成できる。

次に、サポートプレートの剥離方法の一実施の形態を、上述した図１及び図２用いて説明する。

図２に示したように、所定の回路素子が形成された基板Ｗ上に接着剤層１２を介して、上記ＴｉＯ_２膜１３が形成されたサポートプレート１１が貼り合わされている。

このような状態において、昇降体２を下げ、紫外線ランプ２２をサポートプレート１１の直上に位置させる。そして紫外線ランプ２２を点灯してサポートプレート１１を介してＴｉＯ_２膜１３に紫外線を到達させる。

この際、光触媒体の作用によりサポートプレート１１が基板Ｗから剥離される。
即ち、図３に示すように、ＴｉＯ_２膜１３に紫外線（例えば４００ｎｍ以下）が照射されると、光触媒が励起されて電子が発生しＯ_２と反応してＯ_２ ⁻となる。そしてこのＯ_２ ⁻が有機物（接着剤層１２）と反応してガス（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２等）を発生する。これにより光触媒体層１３と接着剤層１２との間にガスが広がり、サポートプレート１１と基板Ｗとが徐々に離れはじめ、基板Ｗからサポートプレート１１が剥離される。
この後は基板Ｗの表面をアルコール等で洗浄し残存する接着剤層１２を除去する。

このように本実施の形態のサポートプレート１１の剥離方法によれば、基板Ｗを撓みなく確実にサポートプレート１１で支持でき、更に基板Ｗを傷つけることなくサポートプレート１１を剥離することができる。

また、本実施の形態のサポートプレート１１の剥離方法によれば、基板とサポートプレートとの剥離に有機溶剤を用いないため、例えば周辺部材を汚すことがなく使用後の溶剤の処理も不要になる。また、剥離装置としても紫外線ランプを備えるだけで足りるため、装置の簡素化並びに装置のコスト削減が可能になる。更には、サポートプレート１１の形状も単純な円盤状等で足り、例えば孔等を加工する必要もないため、剥離作業が容易になると共にサポートプレート１１のコスト削減を図ることができる。

また、本実施の形態のサポートプレート１１の剥離方法によれば、基板Ｗとサポートプレート１１との間には少なくても接着剤層１２とＴｉＯ_２膜１３しか存在しておらず、例えば基板Ｗとサポートプレート１１との間に複数の層が存在する場合と比較して、ＴｉＯ_２膜１３への１回の紫外線照射のみで容易に剥離を行うことができる。

上述した本実施の形態では、ＴｉＯ_２膜１３に紫外線が照射されてからの分解反応において、分解反応が最後まで終らない段階でサポートプレート１１を基板Ｗから剥離する場合を説明した。しかしながら分解反応が最後まで終った段階で、即ち時間をかけることにより分解反応が完全に終った段階でサポートプレート１１を基板Ｗから剥離することもできる。
つまり、両者とも剥離の原理は図３に示した場合と同様であるが、接着剤層１２や光触媒体層１３に用いられる材料等によっては、分解反応過程で（少ないガス発生量で）完全にサポートプレート１１が基板Ｗから剥離されない場合も考えられる。このような場合は、分解反応が完全に終ってから（充分なガス発生量で）基板Ｗをサポートプレート１１から剥離させるようにする。このように状況に応じて剥離方法を使い分けることができる。
この場合においても上述した実施の形態と同様の作用を得ることができる。

次に、本実施の形態の剥離方法を両面回路形成の基本となる貫通電極の形成に利用した場合を説明する（図４参照）。

先ず、ウェーハＷの回路素子形成面（Ａ面）に接着剤液を塗布する。塗布には例えばスピンナーを用いる。接着剤液としてはアクリル系樹脂またはノボラックタイプのフェノール樹脂系材料とする。

次いで、接着剤液をオーブン又はホットプレートを用いて乾燥させて接着剤層とする。接着剤層の厚みは半導体ウェーハＷの表面に形成した回路の凹凸に応じて決定する。
なお、一回の塗布では必要な厚みを出せない場合には、塗布と乾燥を複数回繰り返して行う。この場合、最上層以外の接着剤層の乾燥は接着剤に流動性を残さないように乾燥の度合いを強める。

所定厚みの接着剤層が形成された半導体ウェーハの回路形成面（Ａ面）にサポートプレートを貼り付ける。そして、半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）をグラインダーで研削し、半導体ウェーハ薄板化する。
なお、研削によってグラインダーと半導体ウェーハＷとの間に生じる摩擦熱を抑えるために水を半導体ウェーハＷの裏面に供給しつつ行う。ここで、接着剤は水に対して不溶な（アルコールに可溶な）接着剤を選定しているため、研削の際に半導体ウェーハからサポートプレートが剥がれることがない。

これ以降は、上述した実施の形態の剥離方法を用いて基板Ｗからサポートプレートを剥離する。具体的な動作及び剥離原理は上述した場合と同様であるため重複説明は省略する。
この後、回路表面に塗布されている接着剤の溶剤洗浄を行い、ダイシング装置によって半導体ウェーハをチップサイズに切断する。
切断後は、ダイシングテープに紫外線を照射し、ダイシングテープの粘着力を低下せしめて、切断したチップを取り出す。このようにして得られたチップを積層することで、ワイヤボンディングのないパッケージを得ることができる。

上述した実施の形態では、サポートプレート１１の一方の面に光触媒体層１３としてＴｉＯ_２膜のみの被膜を形成した場合を説明した。しかしながら、少なくとも光触媒体を含有する被膜であっても構わない。

また上述した実施の形態では、光触媒体層１３としてＴｉＯ_２膜を形成した場合を説明したが、ＴｉＯ_２膜に限らず、例えばＦｅ_２Ｏ_２、Ｃｕ_２Ｏ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＷＯ_３、Ｆｅ_２ＴｉＯ_３、ＰｂＯ、Ｖ_２Ｏ_５、ＦｅＴｉＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２に示す各膜を用いることもできる。

また上述した実施の形態では、基板Ｗとサポートプレート１１との間に光触媒体層１３と接着剤層１２とが介在された場合を説明したが、剥離を促進させるために、光触媒体層１３と接着剤層１２との間にもう１層（剥離層）形成することもできる。剥離層としては例えばアクリル系或いはエポキシ系等の樹脂からなる層を形成することができる。この場合は剥離を促進させることが可能になり、より簡単に短時間で剥離を行うことも実現できる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

本発明の剥離方法を実施する剥離装置の概略図。 サポートプレートと基板とからなる積層体の拡大断面図。 剥離の原理を説明するための図。 本発明の剥離方法を一部に組み込んだ貫通電極の形成方法の説明図。 従来の半導体ウェーハの薄板化工程の説明図。 貫通孔を形成したサポートプレートを剥離する方法の説明図。 貫通孔を形成したサポートプレートの問題点の説明図。

符号の説明

１…テーブル、２…昇降体、１０…積層体、１１…サポートプレート、１２…接着剤、１３…光触媒層、２１…凹部、２２…紫外線ランプ、Ｗ…半導体ウェーハ

Claims (3)

1. サポートプレートは、その一方の面に少なくとも光触媒体を含む被膜が形成され、基板の回路形成面に接着剤層が形成され、前記光触媒体を含む被膜と前記接着剤層との間に剥離を促進させる層が形成されて貼り合わされており、
   前記被膜に対し紫外線を照射することにより、前記光触媒体を励起させ、前記光触媒体の有機物分解機能により前記接着剤層を分解させ、この分解により前記被膜と前記接着剤層との間に気泡を生じさせることで前記サポートプレートを剥離することを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
2. 請求項１に記載のサポートプレートの剥離方法において、前記分解の途中で前記サポートプレートを剥離することを特徴とするサポートプレートの剥離方法。
3. 請求項１に記載のサポートプレートの剥離方法において、前記分解が完全に終った段階で前記サポートプレートを剥離することを特徴とするサポートプレートの剥離方法。