JP2010042469A

JP2010042469A - サポートプレート

Info

Publication number: JP2010042469A
Application number: JP2008207746A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Miyanari; 淳宮成
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2010-02-25

Abstract

【課題】サポートプレートを用いて薄化した基板の厚さのばらつきを小さくするための技術を提供する。
【解決手段】薄化される基板３を支持するサポートプレート１であって、面内の厚さのばらつきが、５．０μｍ以下であるサポートプレート１を用いる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板の加工工程において基板を支持するサポートプレートに関し、より詳細には、基板を薄板化（薄化）する際に基板に貼り合せるサポートプレートに関する。

近年、半導体チップは、例えばシステムの多機能化、動作周波数の向上および更なる高集積化のために微細加工されることが望まれている。

この半導体チップの微細化は、例えば、ウエハ等の基板を薄くすることによって達成され得る。しかしながら、薄型化された基板は強度が極端に低下し、ハンドリング時における僅かな接触または熱ストレスによって、割れあるいは欠けといった不良が生じることがある。そのため、加工時における基板の強度を補うために、基板を支持するサポートプレートが用いられることがある。すなわち、加工する基板にサポートプレートを張り合わせることによって、基板の強度を保持して、基板の割れ、欠け、反り等が生じることを防止することができる（特許文献１参照）。
特開２００６−１３５２７２号公報（平成１８年５月２５日公開）

上述したような微細加工を行うためには、薄化後の基板の厚さのばらつきはできるだけ小さいほうが望ましい。そのため、特許文献１に記載のようなサポートプレートを用いて薄化した基板の厚さのばらつきを小さくするための技術が強く求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、サポートプレートを用いて薄化した基板の厚さのばらつきを小さくするための技術を提供することを主たる目的とする。

本発明に係るサポートプレートは、薄化される基板を支持するサポートプレートであって、面内の厚さのばらつきが、５．０μｍ以下であることを特徴とする。

本発明に係るサポートプレートを用いれば、薄化後の基板の厚さのばらつきを小さくすることができる。

本発明者らは、サポートプレートを用いて基板を薄化する際に、サポートプレートと基板との貼り合わせ時における厚さのばらつきの大きさが、サポートプレートの厚さのばらつきに大きく起因することを見出した。すなわち、厚さのばらつきの大きいサポートプレートを用いた場合には、サポートプレートと基板との貼り合わせ時の面内の厚さの均一性が低くなり、その結果、薄化される基板の厚さのばらつきも大きくなる。本発明者らは、上記知見に基づいてさらなる検討を行い、本発明を完成させた。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るサポートプレート１を示す断面図であり、図２は、基板３が張り合わされた状態のサポートプレート１を示す断面図であり、図３は、基板３が薄化されている状態のサポートプレート１を示す断面図である。

サポートプレート１は、薄化される基板３を支持するサポートプレートである。サポートプレート１の面内の厚さのばらつきは、５μｍ以下であればよく、１μｍ以下であればより好ましい。また、サポートプレート１の面内の厚さのばらつきが、薄化された後の基板３の厚さのばらつきとして望まれる値よりも小さい値であればさらに好ましい。サポートプレート１の面内の厚さのばらつきがこのような値をとることにより、サポートプレート１によって支持されて薄化された基板３の面内の厚さのばらつきを、例えば、微細加工のために望ましい値とすることができる。

なお、本明細書において、用語「面内の厚さのばらつき」とは、サポートプレートの厚さの最大値と最小値との差を指し、ＴＴＶ（ＴｏｔａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＶａｒｉａｔｉｏｎ）またはＲａｎｇｅと称される場合もある。本実施形態において、上記「面内」とは、具体的には、サポートプレート１における基板３との接着面の面内を指す。すなわち、本実施形態におけるサポートプレート１の面内の厚さのばらつきは、図１のサポートプレート１において、基板３との接着面（上側）の任意の点から底面（下側）までの長さの最大値と最小値との差となる。

サポートプレート１の面内の厚さのばらつきは、例えば、サポートプレート１の表面を研磨することにより調整することができる。または、研磨済のガラス板等を購入してサポートプレート１としてもよい。

サポートプレート１の材質は、特に限定されず、ガラス、硬質プラスチック、金属、セラミック、シリコン等、貼り合わせる基板３の強度を保ち得る強度を有する物質から適宜選択することができるが、熱膨張係数が基板３の熱膨張係数に近似している物質を選択することが好ましい。

サポートプレート１と基板３とで熱膨張係数が近似していれば、サポートプレート１に貼り合わされた基板３に対して、例えば、研磨処理のような熱が発生する処理を行ったとしても、サポートプレート１と基板３とを貼り合わせたものに反りが発生することを防止することができる。

また、サポートプレート１の形状は、面内の厚さのばらつき以外の点では特に限定されるものではなく、例えば、基板３を支持できる形状であればよい。好ましくは、基板３との接着面が平面でありかつ貼り合わせる基板３の形状と同じ（すなわち相似形）形状であり、貼り合わせる面の形状としては円形がより好ましい。

サポートプレート１によって基板３全体を首尾よく支持するために、サポートプレート１のサイズは、基板３のサイズと略同じであるか、または基板３の外形よりも大きいことがより好ましい。具体的には、サポートプレート１の形状が円形の場合、その直径は、基板３の直径よりも０．５〜１０ｍｍ程度大きいことが好ましい。サポートプレート１の直径が基板３の直径よりも大きい場合には、サポートプレート１と基板３との貼り合わせがより一層容易になる。

サポートプレート１は、さらにまた、厚さ方向に貫通する貫通穴を複数有していてもよい。貫通穴とは、サポートプレート１を貫通するように形成される穴である。貫通穴は、多数設けられることが好ましく、また、サポートプレート１の全面に均一に分散して設けられていることが好ましい。貫通穴は、例えば、サポートプレート１の両面から円錐状に穿孔してサポートプレート１内で穴を連通させることによって形成されてもよく、サポートプレート１の片面のみから穿孔して形成されてもよい。穴部の形状は特に限定されず、例えば、鼓状または円柱状であってもよい。また、当該貫通穴の開口面の形状は特に限定されないが、例えば開口面が円形状である場合には、その直径は、例えば１０〜１０００μｍの範囲であってもよい。また、該貫通穴の深さは、特に限定されず、例えば１００〜１０，０００μｍにしてもよい。また、貫通穴の数は、例えば１〜１０００個／ｃｍ^２であってもよいが、この範囲に限るものではない。好ましくは１０〜６００個／ｃｍ^２であり、さらに好ましくは５０〜３００個／ｃｍ^２である。貫通穴を形成する方法としては、サンドブラスト法、酸エッチング法、アルカリエッチング法、ドライエッチング法およびドリル加工等を採用することができる。また、該貫通穴のアスペクト比（深さ／幅（直径））は、特に限定されず、貫通穴の幅および深さのアスペクト比が、例えば０．１〜１０の範囲内となるように形成されることがより好ましい。

上記のような貫通穴を有することにより、サポートプレート１から基板３を剥離する際、サポートプレート１の外側から供給される溶剤（剥離液）が、貫通穴を介して接着層２まで直接到達し得る。また、貫通穴を有することにより、剥離液による効果を短時間で発揮させることができる。

基板３は、例えば半導体ウエハ等であってもよい。基板３の膜厚は、例えば、５００〜１，０００μｍの範囲とすることができる。基板３の材質は、目的に応じて種々の物を用い得るが、例えば、シリコン、ＧａＡｓ等を用いることができる。また、酸化膜、窒化膜等の被膜によって被覆されていてもよい。図２に示すように、基板３は、接着層２を介してサポートプレート１に張り合わされる。

接着層２は、サポートプレート１と基板３との間に、例えば接着剤組成物等を塗布して形成されることが好ましい。サポートプレート１と接着された基板３を、水を用いて研磨する場合には、該接着剤組成物は、非水溶性の高分子化合物が好ましい。基板の薄化工程では、研磨熱により基板が過熱することを防ぐために冷却水を噴きつけながら行うことがあるが、この工程時にサポートプレートが剥がれないようにすることが必要であり、該接着剤組成物は、耐水性の材料であることが好ましい。また、基板３に高温処理を施す場合には、軟化点が高い物質がより好ましい。これらの観点から、該接着剤組成物としては、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、およびこれらの混合物が好ましい。特にアクリル系樹脂材料は、耐熱性および接着性が良好で、剥離時に容易に剥離可能であることから好ましい。なお、接着層２の厚さは、数μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましいが、これに限定されない。

なお、サポートプレート１と基板３との張り合わせは、特にこれに限るものではないが、サポートプレート貼り付け装置を使用することが出来る。

図２に示すようにサポートプレート１に貼り合わされた基板３を研削して、図３に示すように薄化された基板３を得る。薄化工程において、サポートプレート１は基板３を支持する役割を果たす。なお、基板３の薄化工程は、研磨熱により基板３が過熱することを防ぐために冷却水を噴きつけながら行ってもよい。基板３の薄化は、例えば、厚さが１０〜１５０μｍ程度となるまで行うことができる。

ここで、サポートプレート１の面内の厚さのばらつきが小さければ、後述する実施例において示すように、薄化後の基板３の厚さのばらつきを小さくすることができる。サポートプレート１の面内の厚さのばらつきが５μｍ以下であれば、工業用途において通常求められる、面内の厚さのばらつきが５μｍ以下のシリコン基板を容易に得ることができる。

基板３には、上述の薄化工程以外の種々の加工工程を施してもよい。上記加工工程は、ウェットポリッシュ処理、エッチング処理、加熱処理、ＣＶＤ処理、ＰＶＤ処理、メッキ処理等の種々の処理を含んでよい。

このように多様な処理を行う過程において、基板３を貼り合わせた状態のサポートプレート１が加熱されることによって、反りが発生する場合がある。この反りを抑制するために、サポートプレート１の熱膨張係数は基板３の熱膨張係数に近似していることが好ましい。サポートプレート１と基板３とで熱膨張係数が近似していれば、後述する実施例において示すように、サポートプレート１と基板３とを貼り合わせたものに反りが発生することを防止することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔実施例１〕
面内の厚さのばらつきが異なるサポートプレートを用いた際の、薄化後の基板の厚さのばらつきを比較した。

サポートプレートとしてガラス（直径１５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ）を用い、基板としてウエハ（６ｉｎｃｈＳｉ）を用いた。
ガラスとウエハとを接着剤を介して貼り付けた。貼り付けは２００℃で２分間行い、また貼り付け圧は０．３５ｋｇ／ｃｍ^２とした。貼り付け後における接着層の厚さの平均は１５μｍ、厚さのばらつきは０．６μｍであった。

その後、ウエハの厚さの平均が５０μｍとなるように研削を行い、当該ウエハを薄化した。

貼り付け後におけるガラスと接着層との合計の厚さのばらつき、および薄化後におけるウエハの厚さのばらつきを測定した。上記の測定には、浜松ホトニクスＣ８１２６−０２を使用した。

実施例として、サポートプレートとして用いるガラスに、面内の厚さのばらつきが０．９μｍである研磨品を用いた。接着層を介してウエハと貼り付けた後における、ガラスと接着層との合計の厚さのばらつきを測定したところ、１．０μｍであった。次にウエハを薄化し、薄化後におけるウエハの厚さのばらつきを測定したところ、１．９μｍであった。

また、比較例として、サポートプレートとして用いるガラスに、面内の厚さのばらつきが８．７μｍである未研磨品を用いた。接着層を介してウエハと貼り付けた後における、ガラスと接着層との合計の厚さのばらつきを測定したところ、８．１μｍであった。次にウエハを薄化し、薄化後におけるウエハの厚さのばらつきを測定したところ、８．２μｍであった。

上記実施例と比較例との比較により、用いるサポートプレートの面内の厚さのばらつきが、サポートプレートと接着層との合計の厚さのばらつきにそのまま影響し、さらに薄化後のウエハの厚さのばらつきにも影響することが示された。

〔実施例２〕
次に、熱膨張係数が異なる材質からなるサポートプレートを用いた場合の、貼り付け後、薄化後および加熱処理後における反り量を比較した。

サポートプレートとして貫通穴を有するガラス（直径２００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ、穴直径０．３ｍｍ）を用い、基板としてウエハ（８ｉｎｃｈ）を用いた。なお、基板として用いたウエハの熱膨張係数は、３．２×１０^−６であった。

ガラスとウエハとを接着剤を介して貼り付けた。貼り付けは２００℃、４５秒間行い、貼り付け圧は０．２ｋｇ／ｃｍ^２とした。貼り付け後における接着層の厚さの平均は１５μｍであった。その後ウエハの厚さの平均が５０μｍとなるように研削を行い、当該ウエハを薄化した。さらに、２００℃において３０分間加熱処理を行った。

貼り付け後、薄化後および加熱処理後における反り量を測定した。反り量は、図４に示すように、サンプルを定盤上に置き、サンプルの直径（２００ｍｍ）のうちの一方の端からの距離が０、５０、１００、１５０、および２００ｍｍの５箇所において、レーザー変位計を用いて変位量（反り量）を測定する方法にて行った。

結果を図５〜９に示す。図５〜９では、サポートプレートとして、熱膨張係数３．７×１０^−６のガラスを用いた場合の結果を「Ａ」、熱膨張係数３．２×１０^−６のシリコン（基板と同じ材質）を用いた場合を「Ｂ」、熱膨張係数３．４×１０^−６のガラスを用いた場合の結果を「Ｃ」としてそれぞれ示した。

図５は、貼り付け後の反り量を示すグラフであり、図６は薄化後の反り量を示すグラフであり、図７は加熱処理後の反り量を示すグラフである。図５〜７に示すように、基板との熱膨張係数の差が小さい程、反り量は小さくなっていた。

図８（ａ）は、反りの向きを表している。図８（ａ）に示すように、基板３側が凸である状態を反りの向きが「凸」であるとし、基板３側が凹である状態を反りの向きが「凹」であるとした場合、「Ａ」および「Ｃ］の反りの向きは常に凸であり、「Ｂ］の反りの向きは常に凹であった。

各工程後の反り量（最大値）を、図８（ｂ）のグラフに示す。凸の向きにおける反り量は＋側に、また凹の向きにおける反り量は−側に示す。「Ａ」および「Ｃ］の反り量は、貼り付け後から薄化後、加熱処理後になるに従って減少していた。

また、各工程後における反り量の変化量を、図９のグラフに示す。薄化後から加熱処理後における反り量の変化量は、「Ｃ」が「Ａ」よりも大きかったが、「Ｃ］の反り量は、常に「Ａ」よりも小さかった。「Ｂ」では、薄化後から加熱処理後における反り量の変化量は大きかったが、反り量の絶対値は常に１００μｍ以下であった。それぞれの反り量の測定値を表１に示した。

以上に示した各工程後の反り量を比較すると、熱膨張係数がウエハと同じであるシリコンをサポートプレートに用いた「Ｂ」における反り量が最も低かった。また、「Ａ」と比べて熱膨張係数がウエハにより近い材質をサポートプレートに用いた「Ｃ」における反り量は、「Ａ」よりも小さくなることが示された。

本発明に係るサポートプレートを用いれば、薄化される基板の厚さのばらつきを小さくすることができるため、本発明は、たとえば微細化された半導体装置の製造に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るサポートプレートを示す断面図である。本発明に係るサポートプレートが基板と張り合わされた状態を示す断面図である。本発明に係るサポートプレートと貼り合わせられた基板が薄化されている状態を示す断面図である。反り量の測定方法を示す断面図である。サポートプレートと基板との張り合わせ後における反り量を表すグラフである。基板の薄化後における反り量を表すグラフである。基板の加熱処理後における反り量を表すグラフである。（ａ）は反りの向きを示す断面図であり、（ｂ）は貼り付け後、薄化後および加熱処理後の反り量（最大値）を示すグラフである。各工程後における反り量の変化量を示すグラフである。

符号の説明

１サポートプレート
２接着層
３基板

Claims

薄化される基板を支持するサポートプレートであって、
面内の厚さのばらつきが、５．０μｍ以下であることを特徴とするサポートプレート。
接着剤組成物を塗布して形成される接着層を介して、前記薄化される基板と貼り合わされていることを特徴とする請求項１に記載のサポートプレート。
厚さ方向に貫通する貫通穴を複数有することを特徴とする請求項１または２に記載のサポートプレート。