特許 5975669 半導体ウェーハ用治具及び半導体ウェーハの取り扱い方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5975669

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】半導体ウェーハ用治具及び半導体ウェーハの取り扱い方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20160809BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 M

   H01L21/68 N

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-32288(P2012-32288)

(22)【出願日】2012年2月17日

(65)【公開番号】特開2013-168593(P2013-168593A)

(43)【公開日】2013年8月29日

【審査請求日】2015年1月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190116

【氏名又は名称】信越ポリマー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112335

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 英介

(74)【代理人】

【識別番号】100101144

【弁理士】

【氏名又は名称】神田 正義

(74)【代理人】

【識別番号】100101694

【弁理士】

【氏名又は名称】宮尾 明茂

(74)【代理人】

【識別番号】100124774

【弁理士】

【氏名又は名称】馬場 信幸

(72)【発明者】

【氏名】細野 則義

(72)【発明者】

【氏名】小田嶋 智

【審査官】 内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１５９８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８３０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７１４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７６１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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に剛性を付与する半導体ウェーハ用治具であって、
半導体ウェーハの片面周縁部に対向する平面リング形の基材層と、この基材層の対向面に設けら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弱粘着性の粘着層とを含み、基材層の対向面の大部分に粘着層を積層し、この粘着層を６０℃程度で剥離強度が低下する粘着剤製としてその粘着面の算術表面粗さＲａを０．５〜５μｍの範囲とし、基材層の対向面の大部分以外の残部を、粘着性を有しない剥離契機部としたことを特徴とする半導体ウェーハ用治具。

【請求項2】

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の片面周縁部に請求項１に記載した半導体ウェーハ用治具の粘着層を剥離可能に粘着し、半導体ウェーハに所定の処理を施した後、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の剥離契機部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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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用治具及び半導体ウェーハの取り扱い方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２６０２１９号公報

【特許文献2】特開２００９−１６４４７６号公報

【特許文献3】特開２００５−１９１０３９号公報

【特許文献4】特許第４２３９９７４号公報

【特許文献5】特開２０１１−１５９８６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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用治具及び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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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厚さ１００μｍ以下の薄い半導体ウェーハに剛性を付与するものであって、
半導体ウェーハの片面周縁部に対向する平面リング形の基材層と、この基材層の対向面に設けら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弱粘着性の粘着層とを含み、基材層の対向面の大部分に粘着層を積層し、この粘着層を６０℃程度で剥離強度が低下する粘着剤製としてその粘着面の算術表面粗さＲａを０．５〜５μｍの範囲とし、基材層の対向面の大部分以外の残部を、粘着性を有しない剥離契機部としたことを特徴としている。

【0008】

なお、剥離契機部を、基材層の対向面残部と粘着層の端部との間に区画形成することができる。
また、粘着層を略Ｃ字形に形成し、この粘着層の両端部を対向面の残部を介して対向させることができる。

【0009】

また、粘着層を複数に分割し、これら複数の粘着層の両端部を対向面の残部を介して対向させることもできる。

【0010】

また、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厚さ１００μｍ以下の薄い半導体ウェーハの片面周縁部に請求項１に記載した半導体ウェーハ用治具の粘着層を剥離可能に粘着し、半導体ウェーハに所定の処理を施した後、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の剥離契機部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。

【0011】

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タイプ等やその一部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。

【0012】

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。粘着層や剥離契機部は、単数複数を問うものではない。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。

【0013】

本発明によれば、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粘着性を有しない剥離契機部に剥離用の手段を干渉させ、半導体ウェーハの片面から粘着層を引き剥がせば、半導体ウェーハ用治具を剥離して取り外すことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、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るという効果がある。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要しないので、作業の遅延や煩雑化を招くことが少ない。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、再利用等することも可能となる。以上により、半導体ウェーハの周縁部から半導体ウェーハ用治具を簡単に取り外し、作業の簡素化や迅速化を図ることができる。
また、粘着層が６０℃程度で剥離強度が低下する粘着剤製なので、半導体ウェーハ用治具の取り外しが簡易になる。さらに、粘着層の粘着面の算術表面粗さＲａが０．５〜５μｍの範囲なので、半導体ウェーハに対する位置決め作業の容易化や確実な粘着が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る半導体ウェーハ用治具及び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。

【図2】本発明に係る半導体ウェーハ用治具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。

【図3】本発明に係る半導体ウェーハ用治具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。

【図4】本発明に係る半導体ウェーハ用治具の実施形態を模式的に示す裏面説明図である。

【図5】本発明に係る半導体ウェーハ用治具の第２の実施形態を模式的に示す裏面説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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４に示すように、薄い半導体ウェーハ１に対向する基材層１０と、この基材層１０の対向面１２に積層されて半導体ウェーハ１の裏面周縁部に粘着する粘着層１５とを二層構造に備え、基材層１０の対向面１２の大部分に粘着層１５を積層し、対向面１２の大部分以外の残部１３を非粘着の剥離契機部１６に形成するようにしている。

【0017】

半導体ウェーハ１は、図１ないし図３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半円形のノッチ２が切り欠かれる。

【0018】

半導体ウェーハ用治具の基材層１０と粘着層１５とは、図３や図４に示すように、例えば基材層１０と粘着層１５とが同じ幅に形成されるが、指を引っかけて半導体ウェーハ用治具を剥離する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１５の幅よりもやや広く形成される。

【0019】

基材層１０は、図１ないし図４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。

【0020】

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。

【0021】

粘着層１５は、図１、図３、図４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Ｃ字形に形成され、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。

【0022】

粘着層１５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１５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。

【0023】

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。このような粘着層１５は、基材層１０の対向面１２の大部分に積層粘着され、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。

【0024】

剥離契機部１６は、図３や図４に示すように、対向面１２の残部１３と粘着層１５の両端部との間に空隙として区画形成され、半導体ウェーハ１から粘着した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。

【0025】

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１５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２参照）。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契機部１６を対向させることができる。

【0026】

次いで、強度が増した半導体ウェーハ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を真空ポンプで真空吸着したら、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２３でダイシング処理（図１参照）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。

【0027】

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したい場合には、半導体ウェーハ用治具の剥離契機部１６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１５が徐々に剥がれ、半導体ウェーハ用治具を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１５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。

【0028】

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。

【0029】

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、剥離契機部１６に指先等の干渉の障害となる粘着層１５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。この効果は、半導体ウェーハ１と半導体ウェーハ用治具とが同径の場合に実に有意義である。

【0030】

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１５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になる。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。

【0031】

次に、図５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１５を二分割して各粘着層１５を平面半円弧形に湾曲形成し、この一対の粘着層１５を隙間を介して突き合わせ、対向面１２の残部１３と一対の粘着層１５の両端部との隙間をそれぞれ剥離契機部１６とするようにしている。
一対の剥離契機部１６の少なくとも一の剥離契機部１６の内周縁、すなわち、残部１３の内周縁には、剥離時の目印となる切り欠き１７が選択的に切り欠かれる。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。

【0032】

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が複数なので、剥離契機部１６の数に伴う不便さを解消することができ、半導体ウェーハ用治具の剥離作業の便宜を図ることができるのは明らかである。また、切り欠き１７の存在により、剥離契機部１６がどこにあるかを明瞭に把握することができる。

【0033】

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１５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１５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１５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。

【0034】

また、粘着層１５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１５を隙間を介して突き合わせ、この複数の粘着層１５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１５を積層粘着し、残部１３に対向する粘着層１５の対向部における露出した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もできる。

【0035】

また、基材層１０の残部１３表面を着色して剥離契機部１６の視覚的な把握を容易にすることも可能である。さらに、上記実施形態では半導体ウェーハ用治具の剥離契機部１６に指先等を係止したが、剥離契機部１６を薄い一対の保持板により外側から挟持して自動的に引き上げたり、剥離契機部１６に細長い保持板を外側から挿通させて自動的に引き上げることも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本発明に係る半導体ウェーハ用治具及び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。

【符号の説明】

【0037】

１ 半導体ウェーハ
１０ 基材層
１２ 対向面
１３ 残部
１５ 粘着層
１６ 剥離契機部
１７ 切り欠き

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】