(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、
可撓性を有し、前記支持基板の表面を覆うように少なくとも前記支持基板に接着された粘着保持層と、を備え、
前記粘着保持層が、前記支持基板に対する接着領域と、前記支持基板に対して接着しない非接着領域とを有し、
前記非接着領域の表面に形成され、前記薄板を保持する複数の保持部を有し、
前記複数の保持部は、複数の保持部は、第１方向に配置された第１保持部と、第２方向に配置された第２保持部とを有し、
前記第１保持部及び前記第２保持部は、それぞれ長方形の形状を有し、
前記第１保持部と前記第２保持部が、規則性を持って配列されるとともに、井桁状に配置されている複数のパターンを有することを特徴とする薄板保持具。
【請求項２】
前記支持基板の表面に形成され、前記粘着保持部の前記非接着領域に対応して設けられる複数のスペーサを有し、
前記粘着保持層に形成された複数の保持部の形状は、前記複数のスペーサの形状によるもので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】
前記支持基板上に形成された複数のスペーサを覆うように設けられ、前記複数のスペーサと前記粘着保持部に間に設けられるシリコーンフィルムを有することを特徴とする請求項２に記載の薄板保持具。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄板保持具の使用方法であって、
前記支持基板に前記粘着保持層の複数の保持部を密接して前記複数の保持部に半導体チップを保持し、
前記半導体チップの上に半導体ウェーハを載置し、
前記半導体チップと前記薄板保持具とを少なくとも加圧することにより、前記半導体ウェーハに前記複数の半導体チップを一括して接合し、
その後、前記各半導体チップから前記粘着保持層の保持部を剥離することを特徴とする薄板保持具の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は保持具に係り、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保持具及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の製造工程では、三次元ＬＳＩ（大規模集積回路）の量産化に対応するため、半導体の三次元積層化技術が重視されている。この半導体の三次元積層化技術には、半導体ウェーハ同士を直接ハンダ等により張り合わせて接合するウェーハオンウェーハ方式、半導体ウェーハや半導体チップ上に良品の半導体チップを一個ずつハンダ等で接合するチップオンウェーハ方式がある。
【０００３】
ウェーハオンウェーハ方式の場合には、優れた生産性が期待できるという特徴がある。また、チップオンウェーハ方式は、製品率を向上させることができるという利点がある。
【０００４】
しかしながら、ウェーハオンウェーハ方式の場合には、生産性には優れるものの、半導体ウェーハ内に不良品が増大すると、複数枚の半導体ウェーハの張り合わせや積層に伴い、急激な製品率の低下を招くので、現実的ではなく、コストの削減を図ることもできないという問題がある。
【０００５】
これに対して、チップオンウェーハ方式の場合には、急激な製品率の低下を防止することができるものの、生産性に劣るという問題がある。例えば、一枚の半導体ウェーハに５００個の半導体チップが接合される場合、ウェーハオンウェーハ方式では、一回の接合作業で完了するのに対し、チップオンウェーハ方式では、接合作業を５００回繰り返す必要があるので、生産性の向上が期待できない。
【０００６】
特許文献１又は特許文献２には、上記ウェーハオンウェーハ方式やチップオンウェーハ方式で用いられる保持具について開示されており、この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保持層を有するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
上記保持具上に置いたチップの位置精度は、環境テスト温度−４０℃〜−１２０℃の雰囲気下において半導体チップのズレは±１０μｍ以下という高い精度が求められる。常温で精置されたチップは、特に樹脂系の粘着層を使用した場合、温度の変化によって半導体チップのズレが発生しやすくトラブルの原因となっている。
【０００９】
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、温度変化によるワークのズレを防止でき、生産性の向上と製品率の低下防止を図ることができるとともに、製造コストを削減することのできる薄板保持具及びその使用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、（１）本発明は、薄板を保持する薄板保持具であって、支持基板と、可撓性を有し、前記支持基板の表面を覆うように少なくとも前記支持基板に接着された粘着保持層と、を備え、前記粘着保持層が、前記支持基板に対する接着領域と、前記支持基板に対して接着しない非接着領域とを有し、前記非接着領域の表面に形成され、前記薄板を保持する複数の保持部を有し、前記複数の保持部は、第１方向に配置された第１保持部と、第２方向に配置された第２保持部とを有し、前記第１保持部と前記第２保持部が規則性を持って配列されている薄板保持具を提供する。
【００１１】
（２）前記第１保持部及び前記第２保持部は、それぞれ長方形の形状を有し、前記第１保持部及び前記第２保持部が井桁状に配置されている複数のパターンを有す（１）に記載の薄板保持具を提供する。
（３）前記支持基板の表面に形成され、前記支持基板の表面に形成され、前記粘着保持部の前記非接着領域に対応して設けられる複数のスペーサを有し、前記粘着保持層に形成された複数の保持部の形状は、前記複数のスペーサの形状によるものである（１）又は（２）に記載の薄板保持具を提供する。
【００１２】
（４）前記支持基板上に形成された複数のスペーサを覆うように設けられ、前記複数のスペーサと前記粘着保持部に間に設けられるシリコーンフィルムを有する（３）に記載の薄板保持具を提供する。
【００１３】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１に記載の薄板保持具の使用方法であって、前記支持基板に前記粘着保持層の複数の保持部を密接して前記複数の保持部に半導体チップを保持し、前記半導体チップの上に半導体ウェーハを載置し、前記半導体チップと前記薄板保持具とを少なくとも加圧することにより、前記半導体ウェーハに前記複数の半導体チップを一括して接合し、その後、前記各半導体チップから前記粘着保持層の保持部を剥離する薄板保持具の使用方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生産性の向上と製品率の低下防止を図ることができ、しかも、製造コストを削減することのできる薄板保持具及びその使用方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る薄板保持具の正面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図１のｂ−ｂ線の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る薄板保持具の正面図であって、粘着保持層に形成された保持部を説明する図である。
【図５】他の形態の薄板保持具の正面図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
【図７】本発明の実施形態の薄板保持具における半導体チップのズレを説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る半導体チップ用保持具の使用方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る薄板保持具の正面図である。図２は、図１のＡ部拡大図である。図３は、図１のｂ−ｂ線の断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る薄板保持具の正面図であって、粘着保持層に形成された保持部を説明する図である。
【００１７】
図１〜図３に示すように、薄板保持具１は、平面視で円形状からなる支持基板１０を有する。薄板保持具１は、半導体の製造工程で半導体チップ等の薄板の積層や搬送等に使用されるものである。
支持基板１０は、半導体ウェーハと略同サイズに形成されており、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の表面には、複数のスペーサ１１が規則性を持って配列されている。図１及び図２において、スペーサ１１を破線で示しているのは、スペーサ１１上には後述する粘着保持層１３が設けられているからである。
【００１８】
各スペーサ１１は平面視で長方形状を持つ。４つのスペーサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって一つのパターンＣが形成される。支持基板１０上には、４つのスペーサ１１ａ〜１１ｄからなる複数のパターンＣが規則的に配置されている。図１及び図２に示すように、パターンＣは、第１方向を向いて配置された２つのスペーサ１１ａ、１１ｂと第２方向を向いて配置された２つのスペーサ１１ｃ、１１ｄから構成され、これらスペーサ１１ａ〜１１ｄが井桁状に配置されてパターンＣが構成されている。
【００１９】
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ようにしても、支持基板１０の表面を選択エッチングで溝を形成することによって構成してもよい。なお、支持基板１０の表面の選択エッチングでスペーサ１１を形成する場合、各スペーサ１１の表面にマット加工、ヘアライン加工、ブラスト加工等の非粘着処理を施すことが好ましい。
【００２０】
図３に示すように、粘着保持層１３は、この支持基板１０に積層され、半導体ウェーハに接合される複数の半導体チップ２０を着脱自在に保持するものである。粘着保持層１３は可撓性を有し、複数のスペーサ１１ａ〜１１ｄの表面を覆うように少なくとも支持基板１０の周辺に接着されている。粘着保持層１３は、その一部を支持基板１０に対して接着する接着領域と、粘着保持層１３の残部を支持基板１０に対して接着しない非接着領域とを有する。
【００２１】
粘着保持層１３の非接着領域に対応して上述のスペーサ１１が支持基板１０上に形成されており、スペーサ１１ａ〜１１ｄがあることによって粘着保持層１３は支持基板１０と非接着となり、スペーサ１１ａ〜１１ｄが無い領域においては粘着保持層１３が支持基板１０に対して接着することとなる。
複数のスペーサ１１を覆うよう複数のスペーサ１１と粘着保持層１３に間には、シリコーンフィルム１５が設けられている。
【００２２】
次に、粘着保持層１３に形成される保持部について説明する。図４では図１と異なり、粘着保持層１３の保持部１４ａ〜１４ｄを示している。
図２〜図４に示すように、粘着保持層１３の非接着領域の表面には半導体チップ２０を保持するための複数の保持部１４ａ〜１４ｄがスペーサ１１ａ〜１１ｄと同じ規則性を持って形成されている。粘着保持層１３に形成された複数の保持部１４ａ〜１４ｄの形状は、粘着保持層１３の下に配置された複数のスペーサ１１の形状によるもので、スペーサ１１と同じ長方形の形状を有する。
【００２３】
複数のスペーサ１１ａ〜１１ｄ上に可撓性の粘着保持層１３を置くことで、スペーサ１１ａ〜１１ｄのある部分ではスペーサ１１によって粘着保持層１３の位置が保たれ、スペーサ１１ａ〜１１ｄが無いところでは、可撓性の粘着保持層１３が撓みこととなる。これによって、粘着保持層１３上にスペーサ１１ａ〜１１ｄの形状による保持部１４ａ〜１４ｄが形成される。
図２では、粘着保持層１３の保持部１４ａ〜１４ｄとスペーサ１１ａ〜１１ｄの関係が分かり易いように、半導体チップ２０が搭載されている領域のみ粘着保持層１３の保持部１４ａ〜１４ｄを示している。その他の領域では、図１と同様にスペーサ１１ａ〜１１ｄを透かして示している。
【００２４】
粘着保持層１３の表面には、第１保持部１４ａ、１４ｂと第２保持部１４ｃ、１４ｄが規則性を持って配列されている。４つの保持部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄによって一つのパターンＤが形成される。図４に示すように、粘着保持層１３の表面には４つの保持部１４ａ〜１４ｄからなる複数のパターンＤが規則的に配置されている。
パターンＤは、スペーサ１１ａ〜１１ｄと同様に、第１方向を向いて配置された２つの第１保持部１４ａ、１４ｂと、第２方向を向いて配置された２つの第２保持部１４ｃ、１４ｄから構成され、これら第１保持部１４ａ、１４ｂ及び第２保持部１４ｃ、１４ｄが井桁状に配置されてパターンＤが構成される。
【００２５】
粘着保持層１３は、支持基板１０の周辺及び該スペーサ１１を囲む溝の内部に接着部を介して接着されている。接着部としては、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の表面に粘着保持層を接着し、スペーサ１１の高さよりも小さい厚みを有する。
【００２６】
粘着保持層１３は、基材と、基材の支持基板と反対側の面に形成される第１コーティング層と、基材の支持基板の側の面に形成される第２コーティングと、を有する。コーティング層は基材の表裏面の一方又は両方に設けることができる。
【００２７】
基材は、シリコーンゴムシートからなる。このコーティング層には、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。
【００２８】
さらに第１コーティング層、第２コーティング層には、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。
【００２９】
第１コーティング層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。
【００３０】
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。
【００３１】
ここで、第１コーティング層のフィラーの含有量は、第１コーティング層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。
【００３２】
図５は他の形態の薄板保持具の正面図である。図６は図５の部分拡大図である。図５及び６に示す例では、支持基板１０上に正方形のスペーサ１６が規則的に配置され、その上に粘着保持層３３が形成され、粘着保持層３３上に半導体チップ２０を搭載する。図５及び図６に示す薄板保持具４０の場合、図１〜図４に示した本発明の実施形態に比べて、温度変化による半導体チップのズレが顕著であった。
【００３３】
図７は本発明の実施形態の薄板保持具における半導体チップのズレを説明する図である。θ方向のズレの測定には、キーエンス社画像寸法測定器ＩＭ−６１４０にてデバイス間距離と角度を測定して温度上昇時の位相を測定した。その結果を図７に示す。図７に示すように、温度上昇時であっても半導体チップのズレが発生し難いことが確認できた。
【００３４】
本発明の実施形態に係る半導体チップ用（薄板）保持具の使用方法について説明する。図８は本発明の実施形態に係る半導体チップ用保持具の使用方法について説明する図である。薄板保持具１の使用方法は、支持基板１０に粘着保持層１３の複数の保持部１４を密接して複数の保持部１４に半導体チップ２０を保持し（ステップＳ１）、次に、半導体チップ２０の上に半導体ウェーハ３０を載置し（ステップＳ２）、半導体チップ２０と薄板保持具１とを少なくとも加圧することにより、半導体ウェーハ３０に複数の半導体チップ２０を一括して接合し（ステップＳ３）、その後、各半導体チップ２０から粘着保持層の保持部１４を剥離する（ステップＳ４）。
【００３５】
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、粘着保持層１３上の保持部１４ａ〜１４ｄによって半導体チップ２０のズレが規制されるため、温度変化によるワークのズレを防止でき、生産性の向上と製品率の低下防止を図ることができる。また、製造コストを削減することができる。保持部１４ａ〜１４ｄを井桁状に配置することにより、半導体チップ２０の位置ズレを特に規制することができる。
【００３６】
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】
【００３７】
１……薄板保持具、１０……支持基板、１１，１１ａ〜１１ｄ……スペーサ、１３……粘着保持層、１４，１４ａ〜１４ｄ……保持部、１５……シリコーンフィルム、２０……半導体チップ、３０……半導体ウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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