特許 6280019 薄板保持具

(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】6280019

(24)【登録日】2018年1月26日

(45)【発行日】2018年2月14日

(54)【発明の名称】薄板保持具

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20180205BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

【請求項の数】10

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-214297(P2014-214297)

(22)【出願日】2014年10月21日

(65)【公開番号】特開2016-82146(P2016-82146A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年2月7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】100144048

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 智弘

(74)【代理人】

【識別番号】100186679

【弁理士】

【氏名又は名称】矢田 歩

(74)【代理人】

【識別番号】100189186

【弁理士】

【氏名又は名称】大石 敏弘

(72)【発明者】

【氏名】大出 祥子

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】篠塚 信裕

(72)【発明者】

【氏名】田中 清文

【審査官】 中田 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０００９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５６６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３１５８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６９３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０３６８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４８１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７７８５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄板を保持する薄板保持具であって、
支持基板と、
前記支持基板の表面に形成された複数のスペーサと、
前記複数のスペーサの表面を覆うように少なくとも前記支持基板の周辺に接着された粘着保持層と、を備え、
前記スペーサが弾性を有し、
前記粘着保持層と前記スペーサのデュロメータＡ硬さの差が、０〜３０の範囲にあることを特徴とする薄板保持具。

【請求項2】

前記スペーサのデュロメータＡ硬さが３０〜６０の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の薄板保持具。

【請求項3】

前記スペーサがエラストマーで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄板保持具。

【請求項4】

前記スペーサの表面が粗面化処理されていることを特徴とする請求項１に記載の薄板保持具。

【請求項5】

前記粘着保持層がシリコーンゴムシートを含み、
前記シリコーンゴムシートの表裏面の少なくとも一方にコーティング層を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の薄板保持具。

【請求項6】

前記コーティング層がシリコーンエラストマーで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄板保持具。

【請求項7】

前記シリコーンエラストマーが、縮合反応系シリコーンを含むことを特徴とする請求項６に記載の薄板保持具。

【請求項8】

前記コーティング層が耐熱フィラーを含有することを特徴とする請求項５に記載の薄板保持具。

【請求項9】

前記粘着保持層が、表面の少なくとも一部をカットしたカット部を有することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の薄板保持具。

【請求項10】

前記支持基板が２．５ｐｐｍ／℃〜８．０ｐｐｍ／℃の線膨張係数を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の薄板保持具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は薄板保持具に係り、たとえば、半導体チップ、半導体ウェーハ等の薄板を保持する薄板保持具に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の保持具は、たとえば、下記特許文献１あるいは２に開示されているものが知られている。

【0003】

特許文献１には、支持基板と、該支持基板の表面を覆い該支持基板の周辺に接着された粘着フィルムと、を有し、該粘着フィルムに、ウェーハを貼り付けることができるようにしたウェーハ保持具が記載され、該粘着フィルムの材料として、それ自身が粘着性を有するポリオレフィン系エラストマーやウレタンゴム等、あるいは、それ自身は粘着性を示さないフィルム上にアクリル系粘着剤を塗布したものが用いられている。また、特許文献１は、支持基板と粘着フィルムとの間に複数のスペーサを設け、スペーサ間の領域にスペーサの高さと同じ厚さで接着剤を塗布して粘着フィルムの支持基板からの高さを均一にし、粘着フィルムの上面にはエンボス加工等の非粘着加工部を設けた例が開示されている。

【0004】

特許文献２には、支持基板と、該支持基板の表面を覆い該表面に部分的に形成された接着領域において接着される粘着保持層と、を有し、該粘着保持層に、複数の半導体チップを粘着保持させる半導体チップ用保持具が記載され、該粘着保持層の材料として、たとえば自己粘着性を有するポリオレフィン系エラストマーやウレタンゴム、耐熱性に優れるシリコーン系やフッ素系のエラストマー等が用いられている。

【0005】

特許文献１あるいは２に開示された保持具は、半導体ウェーハあるいは半導体チップ等の薄板を粘着させる粘着フィルムあるいは粘着保持層を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−２５６６６６号公報

【特許文献2】特開２０１２−２０９５２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、例えばウェーハのバックグラインド時など薄板の処理時、スペーサと周囲の凹部に対応した粘着保持層にかかる押圧に差が生じ、薄板に部分的な押圧がかかり、薄板が破損してしまうという問題があった。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄板が破損する事の無い薄板保持具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の薄板保持具は、支持基板と、前記支持基板の表面に形成された複数のスペーサと、前記複数のスペーサの表面を覆うように少なくとも前記支持基板の周辺に接着された粘着保持層と、を備え、前記スペーサが弾性を有し、前記粘着保持層と前記スペーサのデュロメータＡ硬さの差が、０〜３０の範囲にある。

【0010】

（２）前記スペーサは、デュロメータＡ硬さが３０〜６０の範囲である（１）に記載の薄板保持具を提供する。
（３）前記スペーサがエラストマーで構成されている（１）に記載の薄板保持具を提供する。
（４）前記スペーサの表面が粗面化処理されている（１）に記載の薄板保持具を提供する。
（５）前記粘着保持層がシリコーンゴムシートを含み、前記シリコーンゴムシートの表裏面の少なくとも一方にコーティング層を有する（１）〜（４）のいずれか１に記載の薄板保持具を提供する。

【0011】

（６）前記コーティング層がシリコーンエラストマーで構成されている（５）に記載の薄板保持具を提供する。
（７）前記シリコーンエラストマーが、縮合反応系シリコーンを含む（６）に記載の薄板保持具を提供する。
（８）前記コーティング層が耐熱フィラーを含有する（５）に記載の薄板保持具を提供する。
（９）前記粘着保持層が、表面の少なくとも一部をカットしたカット部を有することを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１に記載の薄板保持具を提供する。
（１０）前記支持基板が、２．５ｐｐｍ／℃〜８．０ｐｐｍ／℃の線膨張係数を有する（１）から（９）のいずれか１に記載の薄板保持具を提供する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、薄板が破損する事の無い薄板保持具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1A】本発明の薄板保持具の実施形態を示す構成図であって、その平面図である。

【図1B】図１Ａのｂ−ｂ線の断面図である。

【図2】本発明の薄板保持具に用いられる粘着フィルムの断面図である。

【図3A】本発明の薄板保持具に半導体チップを載置した状態を示す図であって、半導体チップを粘着させた場合を示した図である。

【図3B】図３Ａの半導体チップを剥離しようとする場合を示した図である。

【図4】粘着保持層の表面全体にカット部を形成した例を示す図である。

【図5】粘着保持層のうちのスペーサ上のみにカット部を形成した例を示す図である。

【図6】図６は、粘着保持層の表面全体にカット部を形成した場合の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１Ａ及び１Ｂは、本発明の薄板薄板保持具１の実施形態を示す構成図である。図１Ａは平面図、図１Ｂは図１Ａのｂ−ｂ線の断面図である。薄板保持具１は、半導体チップや薄ウェーハの積層、搬送等に使用する薄板保持具であって、特にウェーハの薄化処理やダイシング時に、処理後は薄ウェーハや薄チップを仮固定し、また当該ワークを容易に剥離可能で、繰り返し使用することができる。

【0015】

図１Ａ及び１Ｂにおいて、まず、平面視で円形状からなる支持基板１０を有する。支持基板１０は、たとえばシリコンウェーハ、ガラス基板、アルミナ基板等の基板によって構成されている。支持基板１０は、線膨張係数が２．５ｐｐｍ／℃〜８.０ｐｐｍ／℃の範囲のものを用いるのが好ましい。例えば、シリコン、炭化ケイ素、アルミナ、サファイア及びガラス等が、線膨張係数が２．５ｐｐｍ／℃〜８.０ｐｐｍ／℃の範囲に含まれる。ワークがシリコン製の場合、線膨張係数が同じとなるよう支持基板１０にシリコンウェーハを用いるのが好ましい。
支持基板１０の表面には、平面視で矩形状からなるスペーサ１１が縦横に並設されて形成されている。これにより、支持基板１０の表面において、該スペーサ１１が形成されていない領域は、格子状の溝１２が形成される領域となっている。

【0016】

スペーサ１１は、バックグラインド時の応力を緩和するため、粘着保持層と同等の弾性を有し、スペーサ１１のデュロメータＡ硬さが３０〜６０の範囲である。スペーサ１１の材料には、特にエラストマーで構成するのが好ましい。スペーサ１１は、粘着保持層と密着しないように、スペーサ１１の表面を粗面化処理する。スペーサ１１は、支持基板１０の表面に厚さを有する材料層を印刷で積層させることによって構成する。

【0017】

そして、スペーサ１１が形成された支持基板１０の表面には、粘着保持層１３が各スペーサ１１を覆って配置され、支持基板１０の周辺及び該スペーサ１１を囲む溝１２の内部に接着部１４を介して接着されている。接着部１４としては、たとえば縮合系シリコーンエラストマーを含む接着剤が用いられ、接着部１４は、スペーサ１１が形成されていない領域において支持基板１０の表面に粘着保持層１３を接着し、スペーサ１１の高さよりも小さい厚みを有する。

【0018】

粘着保持層１３は、複数のスペーサの表面を覆うように少なくとも支持基板の周辺に接着されている。薄化したウェーハを剥離する際に、薄化したウェーハと粘着保持層との接触面積が小さいほど剥離がしやすい。粘着保持層１３は、その拡大した断面図である図２に示すように、基材１３Ｂと、基材１３Ｂの支持基板１０と反対側の面に形成される第１コーティング層１３１と、基材１３Ｂの支持基板１０の側の面に形成される第２コーティング層１３２と、を有する。コーティング層は基材１３Ｂの表裏面の一方又は両方に設けることができる。

【0019】

基材１３Ｂは、シリコーンゴムシートからなる。このコーティング層１３１，１３２には、例えばシリコーンペーストゴムを用いることができ、シリコーンエラストマー層を形成する。表面側のコーティング層１３１に耐熱フィラーを添加し、粘着部と非粘着部の密着力を調整することができる。第２コーティング層１３２は、支持基板とシリコーンゴムが密着しないために、耐熱フィラーを添加したシリコーンエラストマー層を形成し、非粘着にすることが可能である。

【0020】

さらに第１コーティング層１３１、第２コーティング層１３２には、縮合反応系シリコーンを含有させることができる。縮合反応系シリコーンには、脱アセトンタイプ、または、脱アルコールタイプを用いることが好ましい。脱酢酸タイプを使用すると、支持基板やワークのシリコン腐食するためである。

【0021】

第１コーティング層１３１はフィラーが比較的少なく含有された縮合系シリコーンエラストマーからなり、第２コーティング層１３２はフィラーが比較的多く含有された縮合系シリコーンエラストマーからなっている。フィラーは、増量作用、補強作用、マット作用等の役割を担っている。

【0022】

フィラーの種類は、特に限定されず、たとえばシリカ、タルク、クレー、マイカ、珪藻土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、グラファイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸、金属酸化物等の無機フィラー、及び、シリコ―ン樹脂、フェノ―ル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等の有機フィラーを、単独又は複数用いることができる。これらのうち、コスト、機械強度の点から、シリカが特に好ましい。また、フィラーの形状は、特に限定されず、使用することができる。

【0023】

ここで、第１コーティング層１３１のフィラーの含有量は、第１コーティング層１３１内の前記フィラー以外の固形分（例えば、縮合系シリコーンエラストマー）の重量に対して、１．０重量％〜２．５重量％の範囲に設定することが好ましい。第１コーティング層１３１は、フィラーを比較的少なく含有させることにより粘着層として機能させることができ、第２コーティング層１３２は、フィラーを比較的多く含有させることにより粘着抑制層として機能させることができる。

【0024】

また、粘着保持層１３は、デュロメータＡ硬さが５０〜６０の範囲である。スペーサ１１を粘着保持層１３と同等の弾性を有するようにするために、粘着保持層１３とスペーサ１１のデュロメータＡ硬さの差を、０〜３０の範囲にすることが好ましい。従来、ウェーハのバックグラインド時など薄板の処理時、スペーサ１１と周囲の凹部に対応した粘着保持層１３にかかる押圧に差が生じ、ウェーハに部分的な押圧がかかり、薄板が破損してしまうことがあった。スペーサ１１を粘着保持層１３と同等の弾性とすることにより、ウェーハの薄化時に研磨による押圧によって、薄化したウェーハを破損することがなくなる。

【0025】

図４は、粘着保持層の表面全体にカット部３０を形成した例を示す図である。図４に示すように、粘着保持層１３の表面全体に切り込み状（穿孔）のカット部３０を形成する。このカット部３０によりワークの剥離性を向上させることができる。また、カット部３０は、粘着保持層１３の表面全体に形成しなくてもよく、少なくとも一部に形成してもよい。
図５は、粘着保持層のうちのスペーサ１１上のみにカット部３０ａを形成した例を示す図である。図５に示すように、粘着保持層１３の表面全体ではなく、スペーサ１１上の領域だけにカット部３０ａを形成してもよい。このカット部３０ａによってもワークの剥離性を向上させることができる。
図６には、図４で示したように、粘着保持層１３の表面全体にカット部３０を形成した場合の写真を示す。

【0026】

スペーサ１１が形成された支持基板１０の表面を覆って該支持基板１０に形成された溝１２内の接着部１４によって接着される粘着保持層１３は、該溝１２（スペーサ１１が形成されていない領域）によって反映される凹部に粘着抑制材（粘着抑制部ともいう）１５が充填（塗布）されている。これは粘着保持層１３の表面の平坦化を図るためである。該粘着抑制材１５は、第２コーティング層１３２のフィラーの含有率とほぼ等しい含有率のフィラーを含有して構成されている。

【0027】

このように構成された薄板保持具１は、図３Ａに示すように、面積の比較的小さな半導体チップ（ワーク）２０を粘着保持層１３に載置して粘着させることができる。この場合、半導体チップ２０は、スペーサ１１の上方の粘着保持層１３の表面に粘着され、溝１２の上方の粘着抑制材１５が塗布された部分には粘着されないことになる。図３Ｂは、半導体チップ２０を剥がそうとして該半導体チップ２０を薄板保持具１から上方に持ち上げた場合を示した図である。

【0028】

粘着保持層１３のスペーサ１１との当接面は粘着抑制面となっているため、この部分における粘着保持層１３は半導体チップ２０とともに上方に持ち上げられるよう離間する。しかし、粘着保持層１３の半導体チップ２０との粘着面は、上述したように第１コーティング層１３１（図２参照）となっており、フィラーが適当な量（第１コーティング層１３１内の前記フィラー以外の固形分の重量に対して、１．０重量％〜２．５重量％）で含有されることによって第１コーティング層１３１自体の粘着性が相対的に低く抑制され、半導体チップ２０は該粘着保持層１３から容易に剥がれるようになる。

【0029】

薄板保持具１の実施例について説明する。
＜実施例＞

【0030】

スペーサ１１を次のように調製した。まず、フィラーとして、シリカ（マット剤（セイコーアドバンス社製商品名））１ｇをトルエン７．３ｇに分散させた。この分散溶液に縮合系シリコーンエラストマー（Ｘ−３１−２６５８（信越化学工業社製商品名））を２０ｇ添加し、分散させ、スペーサ用インキ溶液を作製した。そして、スクリーン印刷法を用いて、前記スペーサ用インキ溶液を２００ｍｍのシリコンウェーハ（７５０μｍ厚）の鏡面側に２．５ｍｍ角パターン、５ｍｍピッチで印刷し常温下で静置し、硬化させた。硬化したスペーサ上にさらにスペーサ用インキを印刷し、常温で硬化させて、２８μｍ厚のスペーサ１１を形成した。

【0031】

第１コーティング層１３１を次のように調製した。まず、フィラーとして、シリカ（マット剤（セイコーアドバンス社製商品名））０．２ｇをトルエン７ｇに分散させた。
この分散溶液に縮合系シリコーンエラストマー（Ｘ−３１−２６５８（信越化学工業社製商品名））を２０ｇ添加し、分散させ、第１コーティング層用エラストマー溶液を作製した。
そして、３５０ｍｍφのベタ版を用いて、前記第１コーティング層用エラストマー溶液をシリコーンゴムシートからなる基材１３Ｂ（ＫＥ−１５１Ｋ−Ｕ（信越化学工業社製商品名）をシーティングしたもの、２００μｍ厚）にスクリーン印刷し、常温下で硬化させた。

【0032】

第２コーティング層１３２を次のように調製した。まず、フィラーとして、シリカ（マット剤（セイコーアドバンス社製商品名））１ｇをトルエン９ｇに分散させた。この分散溶液に縮合系シリコーンエラストマー（Ｘ−３１−２６５８（信越化学工業社製商品名））を２０ｇ添加し、分散させ、第２コーティング層用エラストマー溶液を作製した。そして、３５０ｍｍφのベタ版を用いて、第１コーティング層を印刷したシリコーンゴムシートからなる基材１３Ｂの裏面に前記第２粘着剤層用エラストマー溶液をスクリーン印刷し、常温下で硬化させた。以上により、第１コーティング層１３１、シリコーンゴムシート１３Ｂ及び第２コーティング層１３２を含む粘着保持層１３を得た。

【0033】

粘着保持層１３の支持基板１０への固定を次のように行った。まず、粘着保持層１３を２００ｍｍのＳＵＳフレームに貼り付け、２００ｍｍ対応ウェハーエキスパンダー（ＴＥＸ−２１８（テクノビジョン社製））で７．２％延伸させ、２００ｍｍグリップリングに嵌合した。
そして、グリップリング周囲の粘着保持層１３を切り取った。そして、スペーサ１１を形成した支持基板１０上に縮合系シリコーン系エラストマー（ＫＥ３４１７（信越化学工業社製商品名））を格子状（２ｍｍラインパターン、５ｍｍピッチ、１８μｍ厚）にスクリーン印刷し、１０分間静置した。その後、グリップリングで嵌合したフィルムを貼り付け、常温下でフィルム上面から加圧し（２４時間）、支持基板１０に格子状に接着した。そして、支持基板１０の周囲の粘着保持層１３の余剰部分を切り取った。

【0034】

粘着抑制材１５を次のように調製した。まず、フィラーとして、シリカ（マット剤（セイコーアドバンス社製商品名））１ｇをトルエン８．３ｇに分散させた。この分散溶液に縮合系シリコーンエラストマー（Ｘ−３１−２６５８（信越化学工業社製商品名））を２０ｇ添加し、分散させ、粘着抑制材用エラストマー溶液を作製した。そして、スクリーン印刷法を用いて、支持基板１０に固定された粘着保持層１３の表面に前記粘着抑制材用エラストマー溶液を格子状（たとえば、２ｍｍラインパターン、５ｍｍピッチ、１０μｍ厚）に印刷し、常温下で硬化させた。印刷の際は支持基板１０のノッチを基準にして、位置決めをした。

【0035】

各材料のデュロメータＡ硬さは、基材１３Ｂ（シリコーンゴムシート）が５０〜５７、第１コーティング層１３１及び第２コーティング層１３２が３０〜３５である。基材１３Ｂに比べて、第１コーティング層１３１及び第２コーティング層１３２の厚みは薄いため、粘着保持層１３全体のデュロメータＡ硬さは、主に基材１３Ｂに依存すると考えられるため、５０〜６０の範囲であることが好ましい。

【0036】

以上説明したことから明らかなように、本発明の薄板保持具１によれば、ウェーハの薄化時に研磨による押圧によって、薄化したウェーハを破損することなく、保持することができ、さらに薄化後のウェーハを小さな応力で剥離することができる。剥離の際に、粘着剤を溶解したり、機械的に破壊することなく、剥離することが可能であり、ウェーハに粘着剤が残ることもない。耐熱性を有した粘着保持層を用いた場合、半導体チップやシリコンウェーハを保持したまま、高温処理することもでき、高温処理後も、搭載ワークを剥離することができる。さらに、粘着保持部が位置整合性に優れている。

【0037】

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0038】

１……薄板保持具、１０……支持基板、１１……スペーサ、１２……溝、１３……粘着保持層、１３Ｂ……基材（シリコーンゴムシート）、１３１……第１コーティング層、１３２……第２コーティング層、１４……接着部、１５……粘着抑制部、２０……半導体チップ、３０……カット部

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】