JP2005191550A - 基板の貼り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェーハ等の基板を薄板化する際に、基板の割れや欠けが生じ難い基板の貼り付け方法を提供する。
【解決手段】 半導体ウェーハＷの回路（素子）形成面に接着剤液を塗布し、この接着剤液を予備乾燥させて流動性を低減させ、接着剤層１としての形状維持を可能とする。予備乾燥にはオーブンを用いて例えば８０℃で５分間加熱する。接着剤層１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。この後、所定厚みの接着剤層１が形成された半導体ウェーハＷにサポートプレート２を貼り付ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の基板を研削して薄板化する際に、当該基板をサポートプレートに貼り付ける方法に関する。

ＩＣカードや携帯電話の薄型化、小型化、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の半導体チップとしなければならない。このため半導体チップを形成す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半導体ウェーハの厚さを２５μｍ〜５０μｍにしなければならないと言われている。

半導体ウェーハの薄板化には従来から図６に示す工程を経ている。即ち、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し、この薄板化し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し、この後ダイシング装置によって各チップ毎に切り離すようにしている。

上記した方法は特許文献１に開示されている。尚、特許文献１にあっては保護テープとして耐熱性保護テープの一端に強粘着テープを粘着させて引き剥がすようにしている。

また特許文献２には、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内容が開示されている。

また特許文献３には、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、炭化珪素などの材料を用い、また保護基板と半導体ウェーハとを接着する接着剤としてポリイミドなどの熱可塑性樹脂を用い、この接着剤の適用法として、１０〜１００μｍの厚さのフィルムとする方法或いは接着剤樹脂溶液をスピンコートし、乾燥させて２０μｍ以下のフィルムにする方法が提案されている。

特開２００２−２７０６７６号公報 段落（００３５） 特開２００２−２０３８２１号公報 段落（００１８） 特開２００１−７７３０４号公報 段落（００１０）、（００１７）

特許文献１に開示されるように保護テープを用いると、剥離の際に半導体ウェーハに割れや欠けが生じやすい。また保護テープだけでは薄膜化した半導体ウェーハを支えることができないため、搬送は人手によって行わなければならず自動化することができない。

特許文献２や特許文献３に開示されるように、保護テープの代わりにアルミナ、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素などを保護基板（サポートプレート）として用いれば、ハンドリングや搬送の自動化が可能になる。しかしながら、保護基板と半導体ウェーハとを一旦乾燥した熱可塑性フィルムを接着手段として用いている。このため、熱可塑性フィルムを柔らくするための加熱工程が必要となり、また、フィルム状の接着材を用いると接着強度に部分的なバラツキが生じ、研削の際に剥がれたり、逆にダイシングの際に剥離しにくい箇所が現れるなどの欠点がある。

上記課題を解決すべく本発明に係る基板の貼り付け方法は、基板の回路形成面に接着剤液を塗布した後、当該接着剤液を予備乾燥せしめて接着剤層としての形状維持を可能とし、次いで、サポートプレートを前記接着剤層に押し付けて一体化し、この押し付けと同時にまたは押し付けが終了した後に、前記接着剤層を乾燥せしめるようにした。
一旦、予備乾燥せしめることで接着剤層の膜厚コントロールが容易に行える。また、必要な厚さを得るために、接着剤液の塗布と予備乾燥を複数回繰り返すようにしてもよい。

接着剤としては、研磨時に水を使用するので非水溶性の高分子化合物が好ましく、またＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）の貼り付けなどの高温処理工程があるため軟化点が高いことが望ましい。以上の点を考慮すると、ノボラック樹脂，エポキシ樹脂、アミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン、ポリビニルエーテル、ポリ酢酸ビニルおよびその変性物またはそれらの混合物を溶剤に溶解したものが挙げられる。中でもアクリル系樹脂材料は２００℃以上の耐熱性があり、発生するガスも少なく、クラックが発生し難いので好ましい。またノボラック樹脂もスカムがなく、耐熱性、発生ガス量及びクラックの発生についてはアクリル系樹脂材料に劣るが、軟化点が高く、接着後の剥離についても溶剤剥離が容易な点で好ましい。これに加えて成膜時のクラック防止に可塑剤を混合してもよい。

また、上記の接着剤であれば、前記予備乾燥工程の温度を２００℃以下（４０〜２００℃）、前記乾燥工程の温度を３００℃以下（４０〜３００℃）とすることができる。

また、溶剤としては上記物質を溶解でき、また均一にウェーハに成膜できるものが望ましく、例えばアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノンなどのケトン類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテートあるいはこれらのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテル等の多価アルコール類およびその誘導体；ジオキサンのような環式エーテル類；および乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類を挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。特にエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテートあるいはこれらのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテル等の多価アルコール類およびその誘導体が好ましい。また膜厚の均一性を向上させるためにこれらに活性剤を添加してもよい。

また接着剤を取り除くための剥離液としては、上記の溶剤に加え、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどの一価アルコール類、γ−ブチロラクトンなどの環状ラクトン類、ジエチルエーテルやアニソールなどのエーテル類、ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルアセトアルデヒドなどを使用してもよい。特に好ましいものは比較的に安全に取り扱えるメタノールが挙げられる。

また、使用するサポートプレートとしては厚み方向に多数の貫通穴を有するものが好ましい。このような構造のサポートプレートとすることで、接着剤の一部が貫通穴に入り込み接合が強固になるとともに、剥離の際に当該貫通穴からアルコールを供給することができる。

また、半導体ウェーハなどの基板の回路形成面に接着剤液をスピンコータで塗布すると周縁部に一段高くなったビード部ができる場合がある。この場合には、当該接着剤液を予備乾燥する前に、ビード部を溶剤によって除去することが好ましい。

本発明によれば、半導体ウェーハ等の基板を薄板化する際に、テープではなく剛性を有するサポートプレートにて支持するようにしたので、ハンドリングや搬送の自動化が可能になる。また基板とサポートプレートとを接着する際に、接着剤液を基板表面に塗布した後に予備乾燥せしめるようにしたので、接着剤層の厚みをコントロールでき、また接着強度も面内で均一になる。

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は本発明に係る半導体ウェーハの貼り付け方法を組み込んだ半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図である。
本発明にあっては先ず、半導体ウェーハＷの回路（素子）形成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、上記の接着剤液を予備乾燥させて流動性を低減させ、接着剤層１としての形状維持を可能とする。予備乾燥にはオーブンを用いて例えば８０℃で５分間加熱する。接着剤層１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。尚、一回の塗布では必要な厚みを出せない場合には、塗布と予備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予備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。

また、スピンナーを用いて接着剤液を塗布した場合には、図２に示すように予備乾燥後にあっても半導体ウェーハＷのエッジ部には盛上りが生じている。この盛上りについては後工程のプレスで潰してもよいが、処理液で盛上りの部分を除去してもよい。

以上によって所定厚みの接着剤層１が形成された半導体ウェーハＷにサポートプレート２を貼り付ける。サポートプレート２は図３に示すように半導体ウェーハＷよりも若干大径で、厚み０．５ｍｍの鉄−ニッケル合金（ニッケル３６％の３６インバー）を用い、Φ０．５ｍｍの貫通穴３が０．７ｍｍピッチで形成され、更に外縁部は貫通穴のないフラット部４としている。

上記サポートプレート２を半導体ウェーハＷの接着剤層１の上に重ね、図４に示す貼り付け機５を用いて貼り付ける。
貼り付け機５はボトムプレート５１の上方にトッププレート５２を配置し、このトッププレート５２をモータ５３を駆動することで昇降動せしめるようにし、またトッププレート５２の下面にはセラミックスの焼結板５４を取り付け、この焼結板５４に排気管５５を接続している。

この貼り付け機５を用いて貼り付けるには、ボトムプレート５１の上に、半導体ウェーハＷが下にサポートプレート２が上になるようにセットし、モータ５３を駆動してトッププレート５２を下降せしめ、焼結板５４をサポートプレート２に押し付ける。このとき、同時に加熱（２００℃以下）を行い接着剤層１中の溶剤を焼結板５４及び排気管５５を介して除去してもよい。

この後、貼り付け機５から一体化した半導体ウェーハＷとサポートプレート２を取り外し、半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）をグラインダー１０で研削し、半導体ウェーハＷを薄板化する。尚、研削によってグラインダー１０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、前記接着剤は水に不溶（アルコールに可溶）なものを選定しているため、研削の際に半導体ウェーハＷからサポートプレート２が剥がれることがない。

この薄板化した半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）に必要に応じて回路などを形成した後、当該裏面をダイシングテープ１１上に固定する。このダイシングテープ１１は粘着性を有するとともにフレーム１２に保持されている。

この後、図５に示すように、サポートプレート２の上からアルコール（特に低分子アルコール）を注ぎ、接着剤層１を溶解し除去する。この場合、フレーム１２を図示しないスピンナーにて回転せしめることで、アルコールを短時間のうちに接着剤層１の全面に行き渡らせることができる。

次いで、サポートプレート２を取り外した後、ダイシング装置１３によって半導体ウェーハＷをチップサイズに切断する。切断後は、ダイシングテープ１１に紫外線を照射し、ダイシングテープ１１の粘着力を低下せしめて、切断したチップを取り出す。

本発明に係る半導体ウェーハの貼り付け方法をその一部に組み込んだ半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図 予備乾燥後の半導体ウェーハのエッジ部の接着剤の盛上りを説明した図 サポートプレートの断面図 貼り付け機の概略図 サポートプレートの上からアルコールを供給している状態を示す図 従来の半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図

符号の説明

１…接着剤層、２…サポートプレート、３…貫通穴、４…フラット部、５…貼り付け機、１０…グラインダー、１１…ダイシングテープ、１２…フレーム、１３…ダイシング装置、５１…ボトムプレート、５２…トッププレート、５３…モータ、５４…焼結板、５５…排気管、Ｗ…半導体ウェーハ。

Claims (8)

1. 研削によって半導体ウェーハなどの基板を薄板化する工程に先立って、前記基板の回路形成面をサポートプレートに貼り付ける方法であって、基板の回路形成面に接着剤液を塗布した後、当該接着剤液を予備乾燥せしめて接着剤層としての形状維持を可能とし、次いで、サポートプレートを前記接着剤層に押し付けて一体化し、この押し付けと同時にまたは押し付けが終了した後に、前記接着剤層を乾燥せしめることを特徴とする基板の貼り付け方法。
2. 請求項１に記載の基板の貼り付け方法において、前記接着剤液として、ノボラックタイプのフェノール樹脂系材料を用いることを特徴とする基板の貼り付け方法。
3. 請求項１に記載の基板の貼り付け方法において、前記サポートプレートとして厚み方向に多数の貫通穴を有するものを用い、また前記予備乾燥では、押圧した際に前記貫通穴から接着剤が滲み出なくなるまで乾燥せしめることを特徴とする基板の貼り付け方法。
4. 請求項１に記載の基板の貼り付け方法において、前記接着剤層を厚くするために、接着剤液の塗布と予備乾燥を複数回繰り返すことを特徴とする基板の貼り付け方法。
5. 請求項１に記載の基板の貼り付け方法において、前記予備乾燥工程の温度は２００℃以下、前記乾燥工程の温度は３００℃以下とすることを特徴とする基板の貼り付け方法。
6. 請求項１に記載の基板の貼り付け方法において、前記接着剤はアルコールまたはケトンに可溶性であることを特徴とする基板の貼り付け方法。
7. 請求項１に記載の基板の貼り付け方法において、前記基板の回路形成面に接着剤液を塗布した後、当該接着剤液を予備乾燥する前に、基板の周縁部に形成された接着剤液のビード部を溶剤によって除去することを特徴とする基板の貼り付け方法。
8. 請求項１に記載の基板の貼り付け方法において、前記接着剤液として、アクリル系樹脂材料を用いることを特徴とする基板の貼り付け方法。