(57)【要約】【課題】両面粘着シートを介して硬質板に固定した半導体ウエハに対し、加工に伴なって発生する熱を硬質板に接した固定テーブルを通して効率良く排熱しつつ、加工を施す方法を提供すること。【解決手段】両面粘着シートを介して硬質板に固定した半導体ウエハに、加工に伴なって発生する熱を硬質板に接した固定テーブルを通して排熱しつつ、加工を施すに際し、両面粘着シートとして粘着剤層のみからなるシートを用いる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面粘着シートを介して硬質板に固定した半導体ウエハに、加工に伴なって発生する熱を硬質板に接した固定テーブルを通して排熱しつつ、加工を施すに際し、両面粘着シートとして粘着剤層のみからなるシートを用いることを特徴とする半導体ウエハの加工方法。
【請求項２】
両面粘着シートが、１層の粘着剤層のみからなるシートである請求項１に記載の半導体ウエハの加工方法。
【請求項３】
両面粘着シートが、剥離力の異なる２層の粘着剤層のみからなるシートである請求項１に記載の半導体ウエハの加工方法。
【請求項４】
少なくとも１層の粘着剤層が、エネルギー硬化型粘着剤からなる層である請求項２又は３に記載の半導体ウエハの加工方法。
【請求項５】
両面粘着シートの厚さが、１０〜５０μｍである請求項１〜４の何れかに記載の半導体ウエハの加工方法。
【請求項６】
半導体ウエハの加工が、スパッタリング及びプラズマエッチングの何れかの加工である請求項１〜５の何れかに記載の半導体ウエハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの加工方法に関し、加工に伴なって発生する熱を効率良く排熱しつつ、半導体ウエハを加工する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップを製造するに際しては、先ず半導体ウエハの表面に回路を形成し、次いで裏面の酸化物層を除去したり、あるいは厚みを薄く均一にする等の目的で、種々の裏面加工が施される。
特に近年は、チップの薄型化の要求により、ウエハは、１００μｍ以下の厚さにまで研削されることがあるが、このようにウエハの厚みが薄くなると、砥石、グラインダー等を用いた機械研削によるウエハ裏面表層の破砕層に起因して、ウエハの抗折強度の低下が起こる。
このため、ウエハ裏面表層の破砕層にスパッタリングにより金属等の薄膜を堆積させ、抗折強度を補強することが行われている。
また、プラズマエッチングにより破砕層を化学反応で除去して、抗折強度を向上させることも行なわれている。
このような薄い半導体ウエハは剛性力低下による反りを発生し易いため、その極薄への研削に際しては、回路が形成された半導体ウエハの表面に両面粘着シートを貼付し、回路面を保護すると共に、更に硬質板に固定することが行なわれる。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
一方、スパッタリングやプラズマエッチングなどの裏面加工の際には、熱が発生して半導体ウエハの温度が１００〜２００℃にも達するため、排熱することが必要である。しかし、これらの加工は減圧系で行なわれるため、空冷により直接排熱することはできず、通常は半導体ウエハを固定した硬質板に接した固定テーブルを空冷又は水冷し、その固定テーブルを通して排熱することが行なわれる。この場合、熱は、ウエハから両面粘着シート及び硬質板を経由して固定テーブルに伝わることになるが、有機物から構成される両面粘着シートの熱伝導性は、ガラス、石英等の無機物である硬質板に比べて劣るため、排熱を十分に行なうことが難しく、両面粘着シートが熱劣化して、本来の固定機能を果たせなくなる結果を招いていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２０００−１３６３６２号公報（第２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような状況下で、両面粘着シートを介して硬質板に固定した半導体ウエハに対し、加工に伴なって発生する熱を硬質板に接した固定テーブルを通して効率良く排熱しつつ、加工を施す方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、半導体ウエハを硬質板に固定する為の両面粘着シートとして、粘着剤層のみからなるシートを用いるのが極めて有効であることを見出した。本発明は、係る知見に基いて完成されたものである。
即ち、本発明は、
（１）両面粘着シートを介して硬質板に固定した半導体ウエハに、加工に伴なって発生する熱を硬質板に接した固定テーブルを通して排熱しつつ、加工を施すに際し、両面粘着シートとして粘着剤層のみからなるシートを用いることを特徴とする半導体ウエハの加工方法、
（２）両面粘着シートが１層の粘着剤層のみからなるシートである上記（１）の半導体ウエハの加工方法，
（３）両面粘着シートが剥離力の異なる２層の粘着剤層のみからなるシートである上記（１）の半導体ウエハの加工方法，
（４）少なくとも１層の粘着剤層がエネルギー硬化型粘着剤からなる層である上記（２）又は（３）の半導体ウエハの加工方法、
（５）両面粘着シートの厚さが１０〜５０μｍである上記（１）〜（４）の何れかの半導体ウエハの加工方法、及び
（６）半導体ウエハの加工がスパッタリング及びプラズマエッチングの何れかの加工である上記（１）〜（５）の何れかの半導体ウエハの加工方法
を提供するものである。
【０００７】
本発明方法に使用する両面粘着シートは、１層の粘着剤層のみ、又は剥離力の異なる２層の粘着剤層のみからなるシートである。
粘着剤層は、ゴム系、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ポリビニルエーテル系等の従来より公知の感圧接着性のポリマーより形成され得る。このような粘着剤としては、半導体ウエハに対する汚染性が無く、且つ半導体ウエハ加工時の発熱温度に耐え得るものであれば何ら限定されるものではないが、半導体ウエハの加工終了後に接着力を低下させることのできる、エネルギー線硬化型、発泡型、水膨潤型などの機能性をもった粘着剤を用いることが好ましい。特に、少なくとも１層、即ち、１層の粘着剤層のみからなる場合はその粘着剤層が、２層の粘着剤層のみからなる場合は何れか１層又は両方の層が、初期の接着力が大きく、しかもエネルギー線照射後には粘着力は大きく低下する、エネルギー線硬化型の粘着剤からなる層であるのが好ましい。
【０００８】
エネルギー線硬化（紫外線硬化、電子線硬化）型粘着剤としては、特に紫外線硬化型粘着剤を用いることが好ましい。エネルギー線硬化型粘着剤は、一般的には、アクリル系粘着剤と、エネルギー線重合性化合物とを主成分としてなる。エネルギー線硬化型粘着剤に用いられるエネルギー線重合性化合物としては、たとえば特開昭６０−１９６９５６号公報および特開昭６０−２２３１３９号公報に開示されているような光照射によって三次元網状化しうる分子内に光重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも２個以上有する低分子量化合物が広く用いられる。
【０００９】
具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートあるいは１，４−ブチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、市販のオリゴエステルアクリレートなどを用いることができる。
【００１０】
さらにエネルギー線重合性化合物として、上記のようなアクリレート系化合物のほかに、ウレタンアクリレート系オリゴマーを用いることもできる。ウレタンアクリレート系オリゴマーは、ポリエステル型またはポリエーテル型などのポリオール化合物と、多価イソシアネート化合物たとえば２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、１，４−キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン４，４−ジイソシアネートなどを反応させて得られる末端イソシアネートウレタンプレポリマーに、ヒドロキシル基を有するアクリレートあるいはメタクリレートたとえば２−ヒドロキシエチルアクリレートまたは２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレートなどを反応させて得られる。
【００１１】
また、エネルギー線硬化型粘着剤層は、側鎖にエネルギー線重合性基を有するエネルギー線硬化型共重合体から形成されていてもよい。このようなエネルギー線硬化型共重合体は、粘着性とエネルギー線硬化性とを兼ね備える性質を有している。側鎖にエネルギー線重合性基を有するエネルギー線硬化型共重合体は、たとえば、特開平５−３２９４６号公報、特開平８−２７２３９号公報等にその詳細が記載されているが、それらの他に、特開２００２−３３８９３６号公報に記載されている、側鎖に紫外線重合性基を有する紫外線硬化型共重合体とリン系光重合開始剤とからなる紫外線硬化型粘着剤組成物も、揮発成分がなく、好ましいものである。
【００１２】
２層の粘着剤層のみからなる両面粘着シートの場合は、剥離力の異なる、即ち各々の層の粘着の対象物とする半導体ウエハと硬質板との関係において、各々適した剥離力を有する２層の粘着剤層を選択するのが好ましい。
両面粘着シートの厚さは、その材質にもよるが、１０〜５０μｍが好ましく、特に１５〜４０μｍが好ましい。両面粘着シートの厚さが１０μｍ未満では、半導体ウエハの固定が不十分となる恐れがあり、５０μｍを超えると熱伝導が不十分となり、本発明の目的が達せられない恐れがある。
【００１３】
両面粘着シートは、保管時や輸送時粘着面の保護のため、あるいは貼付時のキャリアとして、それぞれの粘着剤面に剥離フィルムが積層される。剥離フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの寸法安定性のあるプラスチックフィルムにシリコーン樹脂などの剥離剤を塗布し層を形成したものが使用される。
両面粘着シートの貼付作業を円滑に行うためには、粘着剤層とそれぞれの面に積層した剥離フィルムとの剥離力に差を設けることが好ましい。半導体ウエハまたは硬質板のうち先に貼付する側の粘着剤面にまず剥離力が小さい（軽剥離）側の剥離フィルムを積層し、後に貼付する側の粘着剤面を剥離力の大きい（重剥離）側の剥離フィルムを積層する。このようにすることによって、両面粘着シートの貼付作業がスムーズに行えるようになる。反対に積層したり、剥離力を同等に設定した場合は、貼付作業のため剥離フィルムを剥がすと両面粘着シートが双方の剥離フィルムに追従して変形してしまい、貼付作業ができなくなる虞がある。なお、剥離フィルムとしては、両面に剥離剤層を形成したものを用い、その片面に両面粘着シートを積層しロール状に巻き取ることによって、粘着剤面の両面を保護する形態としてもよい。
【００１４】
本発明方法に使用する硬質板としては、熱伝導性の点から、無機材料、例えばガラス板、石英板等が使用できる。硬質板のＡＳＴＭＤ    ８８３により定義される硬度は、好ましくは７０ＭＰａ以上である。硬質板の厚みは、その材質にもよるが、通常は、０．１〜１０ｍｍ程度である。またエネルギー線として紫外線を用いる場合には、硬質板は、紫外線透過性の材質により形成される。
【００１５】
半導体ウエハとしては、例えばシリコンやガリウム砒素等があり、特にシリコンが多用されているが、本発明の方法は、それらの何れの加工にも好適に適用することができる。また、種々の加工に適用できるが、特にスパッタリング及びプラズマエッチングの何れかの加工に好適に適用することができる。
【００１６】
次に本発明の半導体ウエハの加工方法を、ウエハ裏面の機械研削に続いて研削面をスパッタリングする場合を例にとって説明する。
まず常法により表面に回路パターンを形成した半導体ウエハの回路形成面に、両面粘着シートを貼付し、ウエハの回路面を保護する。
次に、両面粘着シートの他方の面には硬質板に貼着し、ウエハを固定する。これにより、極薄のウエハであっても、強度が保たれるため、移送ないし保管中のウエハの損壊を防止できる。また、極薄となったウエハは回路形成工程で内部応力が不均一に蓄積し、反りやすい性質となっている。両面粘着シートで硬質板に固定することにより、ウエハの反りは矯正できるようになる。なお、両面粘着シートを介したウエハと硬質板との固定の手順は、両面粘着シートの硬質板への貼付を先にした順であっても良い。
次いで、この硬質板に固定したウエハを固定テーブルに、硬質板が固定テーブルに接する形で搭載し、常法により、ウエハ裏面の機械研削を行う。機械研削を行うと、ウエハの裏面には砥石による研削痕（破砕層）が不可避的に生じる。このような研削痕は、ウエハやチップの抗折強度の低下やクラックの発生原因となる。このため、スパッタリングによりウエハの裏面に金属等の薄膜を設け、破砕層を補強して抗折強度を向上させることがある。
【００１７】
スパッタリングは、真空下（１０−１〜１０−３ｔｏｒｒ）において、金属等のターゲット材に高エネルギーのイオンを衝突させ、はじき飛ばされたターゲット材の原子をウエハ上に凝縮させることにより行われる。このようなスパッタリングによれば、０．０１〜１０μｍの膜厚を形成させることができ、研削痕を確実に補強できる。
このスパッタリングの際には、１００〜２００℃程度の反応熱が発生するが、この熱の排熱が不充分であると、ウエハの反りを矯正しきれず、両面粘着シートが浮き剥がれてしまい、ウエハ側は保護すべき回路面までもがエッチングされてしまい、粘着剤は熱劣化または化学変化し処理後の剥離が困難となる虞がでてくる。しかし、本発明の方法によれば、熱伝導性の低い有機物である両面粘着シートの厚みを薄くでき、これによってウエハで発生した反応熱は硬質板から空冷又は水冷されている固定テーブルに効率的に伝わり、排熱される。
【００１８】
加工の終了した半導体ウエハは、必要に応じて、ダイシングを施した後、両面粘着シートから剥離するが、例えばエネルギー硬化型粘着剤からなる層の場合はエネルギー線を照射して粘着剤組成物を重合硬化させ、粘着力を大きく低下させうるので、容易に半導体ウエハを剥離することができる。発泡型、水膨潤型などの機能性をもった粘着剤を用いる粘着シートの場合も、同様に接着力を低下させる処理を行うことにより、ウエハを容易に剥離することができる。
【００１９】
上記の説明においては、スパッタリング加工をウエハの抗折強度を向上させるために用いたが、その他の目的のために用いられる場合であっても良い。例えば、チップの熱伝導性や帯電防止性の向上のため、モールド樹脂との接着性の向上のため、あるいは、回路面の導線形成のために用いられても良い。
また、プラズマエッチングがウエハ裏面の破砕層を除去するために用いられることがある。この加工においても、スパッタリングと同様に反応熱で発熱するため、本発明の方法の適用が好ましい。さらに、スパッタリングやプラズマエッチングに限らず、加工に伴って熱が発生するプロセスであれば、本発明の方法の適用が可能である。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら制限されるものではない。
【００２１】
実施例１
次の各成分の混合物からなる紫外線硬化型粘着剤組成物を、ポリエチレンテレフタレートフィルムからなる重剥離タイプの剥離フィルム（リンテック社製、ＳＰ−ＰＥＴ３８Ｅ）上に塗布乾燥して、厚さ３０μｍの紫外線硬化型粘着剤層を形成した。露出している粘着剤面にポリエチレンテレフタレートフィルムからなる軽剥離タイプの剥離フィルム（リンテック社製、ＳＰ−ＰＥＴ３８１１）を積層し、１層の粘着剤層からなる両面粘着シートを作成した。
▲１▼紫外線硬化型共重合体：ｎ−ブチルアクリレート８５重量部、２−ヒドロキシエチルアクリレート１５重量部からなる重量平均分子量６５０，０００  の共重合体１００重量部と、メタクリロイルオキシエチルイソシアナート１６重量部との反応により得られる紫外線硬化型共重合体  １００重量部
▲２▼光重合開始剤：ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）  フェニルフォスフィンオキサイド  １．０重量部
▲３▼架橋剤：トルイレンジイソシアナートとトリメチロールプロパンの付加物  ２．０重量部
なお、この両面粘着シートの粘着剤層と剥離フィルムとの剥離力（ＪＩＳ  Ｚ−０２３７準拠）は、軽剥離フィルム側で２０３ｍＮ／１００ｍｍであり、重剥離フィルム側で５９０ｍＮ／１００ｍｍであった。
【００２２】
この両面粘着シート上の軽剥離フィルムを剥離し、８インチシリコンウエハ（厚さ７２５μｍ）の裏面に貼付した。続いて重剥離フィルムを剥離して両面粘着シートを露出し、これを透明硬質板（ソーダライムガラス、厚み７００μｍ、直径２００ｍｍ）に貼付し、シリコンウエハを固定した。次に、ウエハ裏面研削装置（ディスコ社製、ＤＦＧ−８４０）を用いて、厚さ５０μｍまで機械研削し、次いで水冷されている固定テーブル上に透明硬質板を接触させる形で搭載し、１０−３ｔｏｒｒの真空中で、金（Ａｕ）をターゲット材としてウエハの露出面にスパッタリングを行い、０．５μｍのＡｕ膜を形成した。
スパッタリングに際しては反応熱が発生したが、効率的に排熱され、ウエハが両面粘着シートから浮き剥がれることがなく、余分な場所にＡｕ膜が堆積することがなかった。従って、スパッタリング加工の間シリコンウエハは両面粘着シートで確実に透明硬質板に固定されており、これによって両面粘着シートに接する面も確実に保護されていた。
【００２３】
実施例２
次の各成分の混合物からなる紫外線硬化型粘着剤組成物を、軽剥離タイプの剥離フィルム（リンテック社製、ＳＰ−ＰＥＴ３８１１）上に塗布乾燥して、厚さ２０μｍの紫外線硬化型粘着剤層を形成した。
▲１▼  ｎ−ブチルアクリレート５２重量部、メチルメタクリレート２０重量部及び２−ヒドロキシエチルアクリレート２８重量部からなる重量平均分子量５００，０００の共重合体１００重量部とメタクリロイルオキシエチルアクリレート３０重量部との反応により得られる紫外線硬化型共重合体  １００重量部
▲２▼光重合開始剤：ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）  フェニルフォスフィンオキサイド  １．０重量部
▲３▼架橋剤：トルイレンジイソシアナートとトリメチロールプロパンの付加物  ２．０重量部
なお、この両面粘着シートの粘着剤層と剥離フィルムとの剥離力は、軽剥離フィルム側で２５０ｍＮ／１００ｍｍであり、重剥離フィルム側で６１０ｍＮ／１００ｍｍであった。
露出した粘着剤層上に、粘着剤層の厚さを２０μｍとした以外は実施例１と同様に作成した両面粘着シートの軽剥離フィルムを剥離し、露出した粘着剤層を貼りあわせ、粘着剤層が２層の厚さ４０μｍの両面粘着シートを得た。
【００２４】
この両面粘着シートを用いて、実施例１と同様にシリコンウエハを透明硬質板に固定し、ウエハの裏面を研削した後、スパッタリングでウエハの研削面にＡｕ膜を形成した。スパッタリングに際して、ウエハが両面粘着シートから浮き剥がれることがなく、余分な場所にＡｕ膜が堆積することがなかった。
従って、スパッタリング加工の間シリコンウエハは両面粘着シートで確実に透明硬質板に固定されており、これによって両面粘着シートに接する面も確実に保護されていた。
【００２５】
比較例１
重剥離フィルム上に実施例１記載の組成物を塗布乾燥して厚さ２０μｍの粘着剤層を形成し、その上に厚さ５０μｍの未処理のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを積層して片面粘着シートを作成した。続いて、軽剥離フィルム上に実施例２に記載の組成物を塗布乾燥して、厚さ２０μｍの粘着剤層を形成し、この粘着剤層に対し片面粘着シートのＰＥＴフィルム側を積層した。このようにして得られた両面粘着シートは、実施例２で作成した両面粘着シートの粘着剤層間に厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムが中心基材として配置された厚さ９０μｍ（剥離フィルムを除く）の構成を有する。
この両面粘着シートを使用した以外は、実施例１と同様にスパッタリングを行なった。
その結果、ウエハの円周端部でウエハと両面粘着シートの層間で浮き剥がれが発生した。ウエハは、剥がれた部分までＡｕ膜が回り込んで堆積しており、また、両面粘着シートは剥がれた部分で熱劣化を起こし、処理後に透明硬質板から剥離しようとすると糊残りが発生した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、両面粘着シートを介して硬質板に固定した半導体ウエハに対する加工を、加工に伴なって発生する熱を効率良く排熱し、両面粘着シートが熱劣化して、本来の固定機能を果たせなくなるようなことなく、実施することができる。