JP6017800B2

JP6017800B2 - 半導体ウェーハの取り扱い方法

Info

Publication number: JP6017800B2
Application number: JP2012041037A
Authority: JP
Inventors: 小田嶋　智; 智小田嶋; 細野　則義; 則義細野
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: JP2013179111A

Description

本発明は、半導体の製造工程で使用される半導体ウェーハの取り扱い方法に関するものである。

従来における半導体ウェーハは、バックグラインド工程で図示しない薄い半導体パッケージに適合させるため、裏面がバックグラインドされ、ダイシング工程でキャリア治具の粘着テープに粘着支持された後、ダイシングブレードで個々の半導体チップに分離されることにより、多数の半導体チップを形成する（特許文献１、２、３、４参照）。半導体ウェーハのバックグラインド工程においては、半導体ウェーハが回転砥石により１００μｍ以下、時には３０〜５０μｍ程度の厚みに薄く削られるが、そうすると、半導体ウェーハが非常に薄く脆く撓みやすくなるので、ハンドリングや搬送に支障を来たすおそれがある。

係る点に鑑み、従来においては、（１）半導体ウェーハをバックグラインドする際、半導体ウェーハの周縁部を残しながらその内側領域をバックグラインドし、残存する周縁部により半導体ウェーハの剛性を確保して撓みを抑制する方法、（２）半導体ウェーハの周縁部に剛性確保リングを密着し、この剛性確保リングにより半導体ウェーハに剛性を付与して撓みを抑制防止する方法が提案されている（特許文献５参照）。

特開２００９−２６０２１９号公報特開２００９−１６４４７６号公報特開２００５−１９１０３９号公報特許第４２３９９７４号公報特開２０１１−１５９８６４号公報

しかしながら、（１）の方法を採用する場合には、半導体ウェーハの強度を向上させて反りを低減することができるものの、半導体ウェーハの周縁部を残存させるため、専用の装置が必要になり、製造設備やコストの削減を図ることができないという問題が新たに生じることとなる。また、（２）の方法の場合には、（１）の問題を解決することができ、実に便利ではあるが、剛性確保リングが剛性付与を重視して製造されているので、半導体ウェーハの周縁部から密着状態の剛性確保リングを取り外す作業が予想外に困難で、作業の遅延や煩雑化を招く事態が考えられる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、半導体ウェーハの剛性を向上させ、製造設備やコストの削減を図ることができ、しかも、半導体ウェーハの周縁部から簡単に取り外すことの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、バックグラインドされた半導体ウェーハの片面周縁部に、剛性を付与する半導体ウェーハ用治具を剥離可能に粘着し、半導体ウェーハにストレスリリーフ、ＰＶＤ、又はハンダバンプ形成の何れかの処理を施した後、半導体ウェーハ用治具を剥離する半導体ウェーハの取り扱い方法であって、
半導体ウェーハ用治具は、半導体ウェーハの片面周縁部に対向するリング形の基板層と、この基材層の半導体ウェーハの片面周縁部に対向する対向面に粘着されて半導体ウェーハの片面周縁部に剥離可能に粘着する複数の粘着層とから構成され、基材層が半導体ウェーハよりも僅かに拡径に形成されることにより、基材層の外周縁が半導体ウェーハの周縁部から３ｍｍ以内で周縁部に沿うよう近接し、基材層の周方向に、半導体ウェーハを位置決め固定する複数の固定孔が穿孔され、基材層の対向面が大部分とそれ以外の残部とに区分けされるとともに、基材層の対向面における残部の外周縁付近から剥離用タブが外方向に向けて突出し、複数の粘着層が隙間を介して突き合わされ、基材層の対向面の残部と複数の粘着層間の隙間により、剥離契機部が区画形成され、
半導体ウェーハ用治具の剥離用タブを持ち上げることにより、半導体ウェーハの片面から半導体ウェーハ用治具を剥離することを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハは、φ１５０、２００、３００、４５０ｍｍタイプ等を特に問うものではない。この半導体ウェーハの片面は、半導体ウェーハの表面でも良いし、裏面でも良い。また、基材層と粘着層とは、同じ厚さや幅でも良いし、異なる厚さ・幅でも良い。これら基材層と粘着層とは、一体成形しても良いし、別々に形成することもできる。

基材層は、主にリング形に形成されるが、半導体ウェーハの周縁部にフラットなオリフラが形成されている場合には、半導体ウェーハの周縁部に沿う形状に形成される。この基材層と剥離用タブとは、透明、不透明、半透明、着色、可撓性の有無を特に問うものではない。粘着層は、少なくとも基材層の対向面の大部分に積層されていれば良く、粘着性を有しないのを条件に対向面の残部に積層されても良い。さらに、半導体ウェーハに施す所定の処理には、少なくともストレスリリーフ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、バックグラインド、ダイシング等が該当する。

本発明によれば、半導体ウェーハの片面周縁部から半導体ウェーハ用治具を剥離したい場合には、半導体ウェーハ用治具の剥離用タブに指先等を係止して引き上げれば、半導体ウェーハの片面から粘着層が徐々に剥がれ、半導体ウェーハ用治具を完全に取り外すことができる。

本発明によれば、バックグラインドされた薄い半導体ウェーハの周縁部に半導体ウェーハ用治具を沿わせて粘着することにより、半導体ウェーハの強度を増大させることができるので、半導体ウェーハの反りや撓みを有効に抑制し、後のハンドリングや搬送の円滑化を図ることができるという効果がある。したがって、半導体ウェーハの周縁部を残しながらその内側領域をバックグラインドする必要がなく、専用の装置を確実に省略することができるので、製造設備やコストの削減が期待できる。また、剥離用タブに指先等を干渉させて持ち上げることができるので、半導体ウェーハの周縁部から密着状態の半導体ウェーハ用治具を簡単、かつ安全に取り外すことができ、作業の遅延や煩雑化のおそれを排除することができる。また、半導体ウェーハの片面周縁部に半導体ウェーハ用治具を接着剤により剥離不能に固着するのではなく、弱粘着性の粘着層を利用して着脱自在に粘着するので、半導体ウェーハに半導体ウェーハ用治具を重ねてその位置を手作業で着脱を繰り返して微調整し、正確に位置合わせすることができる。
また、接着剤を塗布する作業を何ら要しないので、作業の遅延や煩雑化を招くこともない。また、作業毎に半導体ウェーハ用治具を廃棄することなく、再利用等することが可能となる。また、剥離契機部に指先等の干渉の障害となる粘着層が何ら存在せず、指先等の引っかかりを容易にする空隙のみが存在するので、半導体ウェーハの周縁部から密着状態の半導体ウェーハ用治具をさらに容易に取り外すことが可能となる。また、基材層に複数の固定孔を穿孔するので、加工時に半導体ウェーハを位置決め固定することが可能となる。さらに、基材層の外周縁が半導体ウェーハの周縁部から３ｍｍ以内で外側に沿うよう近接するので、位置決め治具等が薄い半導体ウェーハのエッジに直接接触し、チッピングやクラック等が発生するのを有効に抑制することができる。

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断面説明図である。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ダイシング処理状態を模式的に示す断面説明図である。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半導体ウェーハと半導体ウェーハ用治具との関係を模式的に示す斜視説明図である。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半導体ウェーハと半導体ウェーハ用治具との関係を模式的に示す正面説明図である。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半導体ウェーハ用治具を模式的に示す裏面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハの取り扱い方法の第２の実施形態を模式的に示す裏面説明図である。

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用治具は、図１ないし図５に示すように、半導体ウェーハ１の裏面周縁部に対向するエンドレスの基材層１０と、この基材層１０に積層されて半導体ウェーハ１の裏面周縁部に剥離可能に粘着する粘着層１４とを二層構造に備え、基材層１０から剥離用タブ１５を外方向に突出させるようにしている。

半導体ウェーハ１は、図１ないし図４に示すように、例えばφ２００ｍｍの平面円形のシリコンウェーハからなり、表面に回路パターンが形成されており、裏面が図示しない汎用のバックグラインド装置でバックグラインドされることにより、１００μｍ以下の厚さに薄化される。この半導体ウェーハ１は、バックグラインドされた裏面に回路パターンが必要に応じて形成され、周縁部に、結晶方向の判別や整列を容易にする平面略Ｖ字形のノッチ２が切り欠かれる。

半導体ウェーハ用治具の基材層１０と粘着層１４とは、図４や図５に示すように、例えば基材層１０と粘着層１４とが同じ幅に形成されるが、製造や作業の便宜を図りたい場合等には、基材層１０の幅が粘着層１４の幅よりもやや広く形成される。

基材層１０は、図１ないし図５に示すように、所定の材料により薄い平面リング形に形成され、加工時に半導体ウェーハ１を位置決め固定する複数の固定孔１１が周方向に所定の間隔で穿孔されており、半導体ウェーハ１の裏面周縁部に対向する。この基材層１０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えばシリコン、ガラスエポキシ樹脂やガラスクロス複合材、カーボン繊維強化プラスチック、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、金属（アルミニウム、ＳＵＳ、タングステン、鉄−ニッケル合金（４２アロイ等））、その他の合金等があげられる。

基材層１０は、半導体ウェーハ１と同径か、あるいは僅かに拡径に形成される。基材層１０は、半導体ウェーハ１と同径の場合には、外周縁が半導体ウェーハ１の周縁部に整合するよう揃えられ、半導体ウェーハ１よりも僅かに拡径の場合には、外周縁が半導体ウェーハ１の周縁部から３ｍｍ以内で外側に沿うよう近接する。基材層１０が半導体ウェーハ１よりも僅かに拡径に形成される場合、図示しないハンドリング装置の位置決め治具等が薄い半導体ウェーハ１のエッジに直接接触し、チッピングやクラック等が発生するのを有効に抑制することができる。

粘着層１４は、図１、図４、図５に示すように、弱粘着性を有する所定の材料により厚さ２００μｍ以下（例えば、１００μｍ程度）の薄い平面略リング形に形成され、半導体ウェーハ１の裏面周縁部に対向する基材層１０の平坦な対向面１２に積層粘着されており、半導体ウェーハ１の裏面周縁部に着脱自在に粘着する。この粘着層１４の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、６０℃程度で剥離強度が低下し、しかも、耐熱性等に優れるシリコーンゴムやフッ素ゴム等の粘着剤があげられる。

粘着層１４の半導体ウェーハ１の裏面周縁部に粘着する粘着面は、必要に応じ、金型による転写法やフィラーの添加等により粗く形成することができる。この粘着面の平均表面粗さ（算術表面粗さ）Ｒａは、半導体ウェーハ１に対する位置決め作業の容易化や確実な粘着を図るため、０．５〜５μｍの範囲であることが好ましい。

剥離用タブ１５は、図１、図３、図５に示すように、一般的な指の大きさを考慮した平面略半円形に形成され、基材層１０の外周縁から半径外方向に水平に突出しており、半導体ウェーハ１から半導体ウェーハ用治具を指で剥離する際のきっかけとなる。この剥離用タブ１５は、基材層１０と一体的に形成され、固定孔１１が作業用の目印として選択的に位置する。

上記構成において、バックグラインドされた厚さ１００μｍ以下の薄い半導体ウェーハ１に剛性を付与してダイシング処理を施す場合には、先ず、バックグラインドされた薄い半導体ウェーハ１の裏面を上面とし、この半導体ウェーハ１の裏面周縁部に半導体ウェーハ用治具の粘着層１４をローラ等により加圧して隙間なく着脱自在に粘着する（図３参照）。この際、半導体ウェーハ１の周縁部に半導体ウェーハ用治具の外周縁を位置決めし、半導体ウェーハ１のノッチ２に半導体ウェーハ用治具の剥離用タブ１５を対向させることができる。

次いで、強度が増した半導体ウェーハ１にストレスリリーフ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、エッチング、ハンダバンプの形成等、必要な処理を施した後、この半導体ウェーハ１をキャリア治具２０の粘着テープ２１に粘着し、キャリア治具２０をチャックテーブル２２上に真空吸着する（図１参照）。

チャックテーブル２２上にキャリア治具２０を真空ポンプ２３で真空吸着したら、半導体ウェーハ１の裏面周縁部から半導体ウェーハ用治具を剥離する。この場合、半導体ウェーハ用治具の剥離用タブ１５に指先等を係止して引き上げれば、半導体ウェーハ１の裏面周縁部から粘着層１４が徐々に剥がれ、半導体ウェーハ用治具を完全に取り外すことができる。

この際、６０℃程度で剥離強度が低下する粘着層１４の特性を利用すれば、半導体ウェーハ用治具の取り外しが簡易になる。そしてその後、半導体ウェーハ１に裏面側から高速回転するダイシングブレード２４でダイシング処理を施せば、半導体ウェーハ１の破損を招くことなく、多数の半導体チップを容易に得ることが可能となる（図２参照）。

上記構成によれば、バックグラインドされた薄い半導体ウェーハ１の周縁部に半導体ウェーハ用治具を沿わせて粘着することにより、半導体ウェーハ１の強度を増大させることができるので、半導体ウェーハ１の反りや撓みを有効に抑制防止し、後のハンドリングや搬送の円滑化を図ることができる。したがって、半導体ウェーハ１の周縁部を残しながらその内側領域をバックグラインドする必要がなく、専用の装置を確実に省略することができるので、製造設備やコストの大幅な削減が期待できる。

また、剥離用タブ１５に指先等を干渉させて持ち上げることができるので、半導体ウェーハ１の周縁部から密着状態の半導体ウェーハ用治具を簡単、かつ安全に取り外すことができ、作業の遅延や煩雑化のおそれを排除することができる。また、半導体ウェーハ１の裏面周縁部に半導体ウェーハ用治具を接着剤により剥離不能に固着するのではなく、弱粘着性の粘着層１４を利用して着脱自在に粘着するので、半導体ウェーハ１に半導体ウェーハ用治具を重ねてその位置を手作業で着脱を繰り返して微調整し、正確に位置合わせすることが可能である。

また、接着剤を塗布する作業を何ら要しないので、作業の遅延や煩雑化を招くこともない。さらに、作業毎に半導体ウェーハ用治具を廃棄することなく、再利用等することも可能となる。

次に、図６は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、粘着層１４を二分割して各粘着層１４を平面略半円弧形に湾曲形成し、基材層１０の対向面１２の大部分に一対の粘着層１４を積層粘着し、対向面１２の残部１３を一対の粘着層１４の存在しない剥離契機部１６とし、この剥離契機部１６を含む残部１３の外周縁付近から剥離用タブ１５を半径外方向に水平に突出させるようにしている。

一対の粘着層１４は、両端部が隙間、換言すれば、対向面１２の大部分以外の残部１３を介して対向する。また、剥離契機部１６は、対向面１２の残部１３と一対の粘着層１４の両端部との間に空隙として区画形成され、剥離用タブ１５同様、半導体ウェーハ１から半導体ウェーハ用治具を剥離する際のきっかけとなる。この剥離契機部１６には、基材層１０の固定孔１１が作業用の目印として選択的に位置する。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、剥離契機部１６に指先等の干渉の障害となる粘着層１４が何ら存在せず、指先等の引っかかりを容易にする空隙のみが存在するので、半導体ウェーハ１の周縁部から密着状態の半導体ウェーハ用治具をさらに容易に取り外すことができるのは明らかである。

なお、上記実施形態では半導体ウェーハ１の裏面周縁部に半導体ウェーハ用治具の粘着層１４を粘着したが、半導体ウェーハ１の表面周縁部に半導体ウェーハ用治具の粘着層１４を粘着し、半導体ウェーハ１の裏面に回路パターン等を形成しても良い。また、半導体ウェーハ１の裏面周縁部に半導体ウェーハ用治具の粘着層１４を粘着した後、半導体ウェーハ用治具を剥離して半導体ウェーハ１の表面周縁部に再び粘着しても良い。

また、粘着層１４を複数に分割（例えば、三分割、四分割等）してこれら複数の粘着層１４を隙間を介して突き合わせ、この複数の粘着層１４間の隙間をそれぞれ剥離契機部１６としても良い。また、基材層１０の対向面１２の残部１３を含む全てに粘着層１４を積層粘着し、残部１３に対向する粘着層１４の対向部における粘着面に所定の処理（例えば、表面を粗くする処理やＵＶ処理等）等を施すことにより、非粘着の剥離契機部１６を形成して半導体ウェーハ用治具の取り外しを容易にすることができる。さらに、剥離用タブ１５は、必要に応じ、平面略半楕円形、矩形、多角形等に適宜形成することもできる。

本発明に係る半導体ウェーハの取り扱い方法は、半導体製造の分野等で使用することができる。

１半導体ウェーハ
１０基材層
１１固定孔
１２対向面
１３残部
１４粘着層
１５剥離用タブ
１６剥離契機部
２２チャックテーブル

Claims

バックグラインドされた半導体ウェーハの片面周縁部に、剛性を付与する半導体ウェーハ用治具を剥離可能に粘着し、半導体ウェーハにストレスリリーフ、ＰＶＤ、又はハンダバンプ形成の何れかの処理を施した後、半導体ウェーハ用治具を剥離する半導体ウェーハの取り扱い方法であって、
半導体ウェーハ用治具は、半導体ウェーハの片面周縁部に対向するリング形の基板層と、この基材層の半導体ウェーハの片面周縁部に対向する対向面に粘着されて半導体ウェーハの片面周縁部に剥離可能に粘着する複数の粘着層とから構成され、基材層が半導体ウェーハよりも僅かに拡径に形成されることにより、基材層の外周縁が半導体ウェーハの周縁部から３ｍｍ以内で周縁部に沿うよう近接し、基材層の周方向に、半導体ウェーハを位置決め固定する複数の固定孔が穿孔され、基材層の対向面が大部分とそれ以外の残部とに区分けされるとともに、基材層の対向面における残部の外周縁付近から剥離用タブが外方向に向けて突出し、複数の粘着層が隙間を介して突き合わされ、基材層の対向面の残部と複数の粘着層間の隙間により、剥離契機部が区画形成され、
半導体ウェーハ用治具の剥離用タブを持ち上げることにより、半導体ウェーハの片面から半導体ウェーハ用治具を剥離することを特徴とする半導体ウェーハの取り扱い方法。