(57)【要約】【課題】  研削液の浸入により反復使用に関する信頼性が低下したり、半導体ウェーハの周辺装置に研削液が付着して汚染が生じるおそれを排除できる固定キャリアを提供する。【解決手段】  バックグラインド装置に回転可能にセットされる基板２１と、基板２１の表面に形成される凹み穴２２と、凹み穴２２に並べて配設される複数の支持突起２４と、凹み穴２２を被覆して複数の支持突起２４に支持され、半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着保持する変形可能な粘着層２５と、基板２１に穿孔され、真空ポンプ２７の駆動に基づいて粘着層２５に被覆された凹み穴２２内の空気を外部に導く給排路２６と、給排路２６に対するバックグラインド装置の研削液の浸入を防止する通気防水膜３０とを備える。通気防水膜３０が凹み穴２２に連通する給排路２６を被覆して研削液を遮断するので、固定キャリア２０内に研削液が浸入して反復使用に対する信頼性を低下させることがない。【選択図】  図４
2007242655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも研削液を用いたバックグラインドにより薄片化される半導体ウェーハ用の固定キャリアであって、
剛性を有する基板に設けられる凹部と、この凹部に設けられる複数の支持突起と、凹部を被覆して複数の支持突起に支持され、半導体ウェーハを着脱自在に粘着保持する変形可能な粘着層と、基板に設けられ、負圧源の駆動に基づいて粘着層に被覆された凹部内の気体を外部に導く給排路と、この給排路に対する研削液の浸入を規制する通気防水材とを含んでなることを特徴とする固定キャリア。
【請求項２】
通気防水材を、給排路を覆う柔軟な薄膜とした請求項１記載の固定キャリア。
【請求項３】
基板を多層構造に構成してその基板層と基板層との間に薄膜を介在させた請求項２記載の固定キャリア。
【請求項４】
凹部の底面に薄膜を重ね、この薄膜に、支持突起に嵌め入れられる取付孔を設けた請求項２記載の固定キャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削液を用いたバックグラインドにより薄片化される半導体ウェーハ用の固定キャリアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハは、半導体製造の前工程では反らないように、例えば３００ｍｍタイプの場合には、約７７５μｍの厚さに形成されているが、この肉厚のままでは、薄片化が必要な近年の半導体パッケージには適さないので、バックグラインド工程と呼ばれる工程において、裏面の研削処理で場合により１００μｍ以下に薄くされ、その後、ダイシング工程で個々のチップに分離される。
【０００３】
半導体ウェーハのバックグラインド工程においては、先ず、図示しない半導体ウェーハのパターン形成面を保護するために柔軟な保護シート（ＢＧシートともいう）を貼着してその大きさが半導体ウェーハよりも僅かに大きくなるようカットし、半導体ウェーハをバックグラインド装置における回転台上の複数のテーブルにセットし、回転台を回転させて研削装置の作業領域に半導体ウェーハを配置して位置決めする。
【０００４】
保護シートは、例えばＥＶＡや軟質ＰＶＣを基材とした５０〜２００μｍの厚さを有する耐溶剤性のフィルムに、アクリル系、ウレタン系、ブタジエン系、シリコーン系の粘着層が１０〜６０μｍの厚さで積層されることにより形成され、使い捨て品として使用後に再使用されることなく廃棄される。
【０００５】
研削装置の作業領域に半導体ウェーハを配置したら、半導体ウェーハの裏面を回転砥石で純水等の研削液を流しながら研削し、その後、半導体ウェーハの裏面を化学薬品により約１μｍ程度エッチングして研削に伴うダメージ層を除去することにより、半導体ウェーハを薄片化する（特許文献１参照）。
【０００６】
半導体ウェーハを薄片化したら、半導体ウェーハのエッチングされた裏面を中空のキャリア治具にダイシング工程で使用される粘着テープ、具体的にはＵＶテープを介して固定し、その後、半導体ウェーハのパターン形成面から保護シートを剥離すれば、キャリア治具に支持された半導体ウェーハをブレードと呼ばれる砥石により個々のチップに分離することができる。
【０００７】
ところで、半導体ウェーハのバックグラインド工程は、以上のように半導体ウェーハのパターン形成面に保護シートを一枚毎に貼着し、使用後に保護シートを廃棄処分するので、廃棄物の大量発生を抑制することができないという大きな問題がある。この問題を解消するため、出願人は、繰り返して使用することが可能な固定キャリアを提案している。
【特許文献１】特開２００５‐９３８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
出願人が提案した固定キャリアは、以上のように繰り返して使用することができるので、使用後に保護シートを廃棄処分する必要が全くなく、廃棄物の大量発生を抑制することができる。
【０００９】
しかしながら、出願人は、係る効果のみに満足することなく、固定キャリアに様々な改良を施して付加価値を付け、技術の飛躍的進歩を刺激することを欲している。具体的には、バックグラインド工程時に固定キャリア内に研削液が浸入して反復使用に対する信頼性を低下させたり、半導体ウェーハのハンドリング装置や他の周辺装置に研削液が付着して汚染を生じさせるおそれが考えられるので、これらを未然に抑制防止することを望んでいる。
【００１０】
本発明は上記に鑑みなされたもので、研削液の浸入により反復使用に関する信頼性が低下したり、半導体ウェーハの周辺装置に研削液が付着して汚染が生じるおそれを排除することのできる固定キャリアを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては上記課題を解決するため、少なくとも研削液を用いたバックグラインドにより薄片化される半導体ウェーハ用のものであって、
剛性を有する基板に設けられる凹部と、この凹部に設けられる複数の支持突起と、凹部を被覆して複数の支持突起に支持され、半導体ウェーハを着脱自在に粘着保持する変形可能な粘着層と、基板に設けられ、負圧源の駆動に基づいて粘着層に被覆された凹部内の気体を外部に導く給排路と、この給排路に対する研削液の浸入を規制する通気防水材とを含んでなることを特徴としている。
【００１２】
なお、通気防水材を、給排路を覆う柔軟な薄膜とすることが好ましい。
また、基板を多層構造に構成してその基板層と基板層との間に薄膜を介在させることができる。
さらに、凹部の底面に薄膜を重ね、この薄膜に、支持突起に嵌め入れられる取付孔を設けることができる。
【００１３】
ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハは、口径２００ｍｍタイプや３００ｍｍタイプ等を特に問うものではない。この半導体ウェーハには、結晶方位を判別したり、整列を容易化するオリフラやノッチが適宜形成される。また、固定キャリアの基板や通気防水材は、平面視で円形、楕円形、矩形、多角形等に形成することができる。
【００１４】
凹部、粘着層、及び給排路は、単数複数を特に問うものではない。また、複数の支持突起は、凹部に規則的に配列されるものでも良いし、不規則に配列されるものでも良い。この複数の支持突起は、凹部と一体構造でも良いし、別体の構造にすることもできる。支持突起は、円錐台形、角柱形、角錐台形等に形成することが可能である。
【００１５】
本発明によれば、通気防水材が基板の凹部に連通する給排路に設けられて研削液の浸入を規制するので、固定キャリア内に研削液が浸入して反復使用に対する信頼性を低下させるのを防ぐことができる。また、通気防水材が給排路に研削液を流通させずに気体のみを通すので、凹部内の気体の吸引に伴い、粘着層が支持突起に追従しながら変形するのに支障を来たすことがない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、研削液の浸入により固定キャリアの反復使用に関する信頼性が低下するおそれを排除することができるという効果がある。また、半導体ウェーハのハンドリング装置をはじめとする周辺装置に研削液が付着して汚染が生じるのを未然に防ぐことができるという効果がある。
さらに、通気防水材を、給排路を覆う柔軟な薄膜とすれば、例え凹部や給排路の取付面が不整面でも、給排路を的確に被覆することができ、良好なシーリング性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における固定キャリア２０は、図１ないし図４に示すように、バックグラインド装置１にセットされる剛性の基板２１と、この基板２１に形成される凹み穴２２と、この凹み穴２２に配設される複数の支持突起２４と、バックグラインドされる半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着保持する弾性変形可能な粘着層２５と、この粘着層２５に被覆された凹み穴２２内の空気を外部に導く給排路２６と、この給排路２６に対するバックグラインド装置１の研削液の浸入を防止する通気防水膜３０とを備え、ウェーハカセット５・５ＡやＦＯＵＰ等の基板収納容器に半導体ウェーハＷを保持した状態で収納可能に構成される。
【００１８】
バックグラインド装置１は、図１や図２に示すように、本体である架台２上に回転可能に設置される回転台４と、この回転台４上に回転可能に支持されて固定キャリア２０を着脱自在に搭載保持する複数のチャックテーブル６と、このチャックテーブル６上の固定キャリア２０に保持された半導体ウェーハＷの裏面を粗研削と仕上げ研削を通じて研削処理する研削装置７と、研削処理された半導体ウェーハＷ用の洗浄装置１０とを備えて構成される。
【００１９】
架台２は、前後方向に長く形成され、作業面の前部中央にハンドリング装置３が設置されるとともに、作業面の略中央部に平面円形の回転台４が上部の露出した状態で回転可能に設置されており、作業面の後部には、回転台４の表面後部に上方から対向する研削装置７が立設される。ハンドリング装置３の左右両側部には、固定キャリア２０に保持されたバックグラインド前の厚い半導体ウェーハＷを複数枚整列収納したウェーハカセット５と、固定キャリア２０に保持されたバックグラインド後の薄い半導体ウェーハＷを整列収納するウェーハカセット５Ａとがそれぞれ搭載される。
【００２０】
回転台４は、例えば所定の材料を使用して大径の円板形に形成され、その露出した上部表面の周方向には複数のチャックテーブル６が間隔をおき支持されており、所定の回転角度で回転してチャックテーブル６の位置をハンドリング装置３方向や研削装置７方向に変更するよう機能する。
【００２１】
チャックテーブル６は、例えばステンレス製の枠体に多孔質セラミックス製の円板が嵌合されることにより平坦な平面円形に構成され、架台２内の図示しない真空装置の減圧に基づき、半導体ウェーハＷを粘着保持した固定キャリア２０を着脱自在に搭載保持するよう機能する。このチャックテーブル６における固定キャリア２０の給排路２６に対応する位置には、粘着層２５に被覆された凹み穴２２内を減圧しないよう目止めが施される。
【００２２】
研削装置７は、半導体ウェーハＷの裏面に上方から♯３２０〜３６０程度の回転砥石８ａで研削液を介し粗研削処理を施す粗研削装置８と、この粗研削装置８に隣接配置されて粗研削処理された半導体ウェーハＷの裏面に上方から♯２０００程度の回転砥石９ａで研削液を介し仕上げ研削処理を施す仕上げ研削装置９とを備えて構成される。
【００２３】
固定キャリア２０の基板２１は、図１や図３に示すように、所定の材料を使用して０．５〜２．０ｍｍ程度の厚さを有する平坦な薄板に形成され、半導体ウェーハＷよりも大きい平面円形とされており、ウェーハカセット５・５Ａや基板収納容器に収納可能な大きさに形成される。この基板２１の材料としては、例えばアルミニウム合金、マグネシウム合金、ステンレス等の金属材料、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル、ポリ塩化ビニル等の樹脂成形材料、ガラスがあげられる。
【００２４】
基板２１の厚さは０．５〜２．０ｍｍの範囲、好ましくは１．０ｍｍ程度とされるが、これは、基板２１の厚さが０．５ｍｍ未満の場合には、薄片化された半導体ウェーハＷのハンドリング時に半導体ウェーハＷが撓んだり、折曲して破損するおそれがあるからである。逆に、基板２１の厚さが２．０ｍｍを超える場合には、ウェーハカセット５・５Ａ等に対する出し入れ時に引っかかり、支障を来たすおそれがあるからである。
【００２５】
凹み穴２２は、図４に示すように、基板２１の表面周縁部を除く大部分に浅く凹み形成されるとともに、半導体ウェーハＷに略対応する大きさの平面円形に形成され、周縁部２３が半導体ウェーハＷの周縁部に粘着層２５を介して略対向する。この凹み穴２２は、０．０５〜０．５ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ程度の深さに形成され、その底面には、粘着層２５を下方から支持する複数の支持突起２４が並設される。
【００２６】
複数の支持突起２４は、例えば凹み穴２２の底面に成形法、サンドブラスト法、エッチング法等により間隔をおき規則的に配列され、各支持突起２４が凹み穴２２の深さと略同じ高さ、長さの円柱形に形成される。
【００２７】
粘着層２５は、図３や図４に示すように、例えばエチレン‐メチルメタクリレート、シリコーンゴム、ウレタン系エラストマー、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＰＥ）、エチレン−メチルメタアクリレート共重合物、オレフィン系熱可塑性エラストマー、プロピレン−オレフィン共重合物、アクリル系粘着剤／オレフィン系基材のエラストマーフィルム等を使用して半導体ウェーハＷよりも大きい平面円形の薄膜に成形され、基板２１の表面周縁部に接着されるとともに、複数の支持突起２４にそれぞれ接着されており、凹み穴２２を被覆してその底面との間に空気流通用の空間を区画する。
【００２８】
給排路２６は、図４に示すように、基板２１の下部に穿孔されてその下流部が真空ポンプ２７に剥離用テーブル２８の連通孔２９や図示しない剥離用ハンド等を介し着脱自在に接続されており、真空ポンプ２７の駆動に基づき、粘着層２５に被覆された凹み穴２２内の空気を外部に排気して負圧化するよう機能する。そして、この空気の排気により、平坦な粘着層２５は、複数の支持突起２４に追従しながら凹み穴２２の底面方向に凹凸に変形し、半導体ウェーハＷから部分的に離隔して密着状態の半導体ウェーハＷの剥離を容易化する。
【００２９】
給排路２６の大きさは、特に限定されるものではないが、バックグラインド作業に悪影響を及ぼさないようφ２ｍｍ以下であることが好ましい。また、剥離用テーブル２８は、例えば平面略円板形に形成され、真空ポンプ２７と共にバックグラインド装置１の外部に設置されており、バックグラインド装置１から搬出された固定キャリア２０の基板２１を着脱自在に搭載する。
【００３０】
通気防水膜３０は、同図に示すように、空気を通すが、純水からなる研削液等の液体を通さない柔軟な防水透湿素材、例えば多孔質ＰＴＦＥシート（商品名ゴアテックス（登録商標））等を使用して平面円形の薄膜に形成され、凹み穴２２の底面に接着されて給排路２６の開口を被覆する。
【００３１】
上記において、半導体ウェーハＷをバックグラインドにより１００μｍ以下の厚さに薄片化し、ダイシング工程で個々のチップに分離する場合には、先ず、ウェーハカセット５に、予め半導体ウェーハＷを粘着保持した固定キャリア２０を収納してバックグラインド装置１にセットし、ウェーハカセット５から回転台４のチャックテーブル６に固定キャリア２０をハンドリング装置３により移載し、チャックテーブル６に固定キャリア２０を対向させて減圧保持させる。
【００３２】
こうしてチャックテーブル６に固定キャリア２０が搭載されると、回転台４が回転してチャックテーブル６をハンドリング装置３側から研削装置７側に搬送するとともに、チャックテーブル６と共に固定キャリア２０が回転し、研削装置７が回転する半導体ウェーハＷの裏面を粗研削装置８と仕上げ研削装置９の回転砥石８ａ・９ａと研削液で順次研削し、ウェーハカセット５Ａが収納する。
【００３３】
上記研削作業の際、研削液が給排路２６を流通して凹み穴２２に流入するのを通気防水膜３０が制水するので、固定キャリア２０の粘着層２５や半導体ウェーハＷの汚染を招くことが全くない。
その後、図示しないエッチング装置により半導体ウェーハＷの裏面が化学薬品により約１μｍ程度エッチングされて研削に伴うダメージ層が除去される。このダメージ層の除去により、半導体ウェーハＷが完全に薄片化される。
【００３４】
次いで、半導体ウェーハＷのエッチングされた裏面が中空のキャリア治具にダイシング工程で使用される粘着テープ、具体的にはＵＶテープを介して固定されるとともに、半導体ウェーハＷが固定キャリア２０から取り外される。具体的には、剥離用テーブル２８や剥離用ハンド等を介して接続された真空ポンプ２７が駆動して固定キャリア２０の粘着層２５を凹み穴２２の底面方向に凹凸に変形させることにより、半導体ウェーハＷが容易に剥離可能となるので、固定キャリア２０から簡単に取り外すことができる。
【００３５】
この際、通気防水膜３０が給排路２６に研削液を流通させずに空気のみを通すので、空気の吸引に伴う粘着層２５の変形に支障を来たすことが全くない。
【００３６】
半導体ウェーハＷをＵＶテープによりキャリア治具に支持させたら、ＵＶテープの余剰部をカットし、キャリア治具の中空部に配置された半導体ウェーハＷを砥石により個々のチップに分離することができる。
【００３７】
上記構成によれば、バックグラインド工程時に通気防水膜３０が凹み穴２２に連通する給排路２６を被覆して研削液の流入を遮断するので、固定キャリア２０内に研削液が浸入して反復使用に対する信頼性を低下させることがない。また、半導体ウェーハＷのハンドリング装置３や他の周辺装置に研削液が付着して汚染を生じさせるおそれを未然に排除することができる。さらに、通気防水膜３０として柔軟な多孔質ＰＴＦＥシートを使用すれば、優れた加工性、密着性、耐薬品性を得ることができる。
【００３８】
次に、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、固定キャリア２０の基板２１を単層構造ではなく、多層構造に構成してその基板層２１ａと基板層２１ａとの間に通気防水膜３０を介在させ、この通気防水膜３０を給排路２６の途中に位置させるようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、基板層２１ａと基板層２１ａとの間に通気防水膜３０を挟持させるので、強固な止水構造が期待でき、研削液の流入に伴う通気防水膜３０の給排路２６からの剥離を防止することができるのは明らかである。
【００４０】
次に、図６は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、凹み穴２２の底面に、給排路２６の開口を被覆する平面円形の通気防水膜３０を接着し、この通気防水膜３０の周縁部には、複数の支持突起２４にそれぞれ嵌入する取付孔３１を穿孔するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、通気防水膜３０の周縁部の取付孔３１が支持突起２４に嵌入してその位置ずれや脱落を規制するので、簡易な構成で研削液の浸入に伴う通気防水膜３０の剥離を防止することができるのは明らかである。
【００４２】
なお、上記実施形態では単一の通気防水膜３０を示したが、何らこれに限定されるものではなく、例えば複数の通気防水膜３０を積層して使用しても良い。また、通気防水膜３０を、多孔質ＰＴＦＥシートを用いて形成したが、空気は通すが、研削液等の液体は通さない多孔質ＰＴＦＥシート以外の周知の素材により形成しても良い。さらに図７に示すように、凹み穴２２の周縁部２３に、半導体ウェーハＷの振動を抑制する抑制体３２を備え、この抑制体３２を、凹み穴２２の周縁部２３内面から中心の内方向に突出する複数の櫛歯３３から形成しても良い。
【００４３】
こうすれば、半導体ウェーハＷの周縁部を対向保持する固定キャリア２０の保持部分に複数の櫛歯３３が存在するので、固定キャリア２０に半導体ウェーハＷをセットする際に多少位置がずれても、半導体ウェーハＷの周縁部を均一に固定することができる。したがって、バックグラインド工程で半導体ウェーハＷの周縁部が部分的に大きく振動することがないので、振動部分が固定キャリア２０から剥離し、固定キャリア２０と半導体ウェーハＷとの間に研削液が浸入するおそれをきわめて有効に抑制することができ、半導体ウェーハＷの汚染防止が大いに期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る固定キャリアの実施形態におけるバックグラインド装置を模式的に示す平面説明図である。
【図２】本発明に係る固定キャリアの実施形態におけるバックグラインド装置を模式的に示す側面説明図である。
【図３】本発明に係る固定キャリアの実施形態を模式的に示す平面説明図である。
【図４】本発明に係る固定キャリアの実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図５】本発明に係る固定キャリアの第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図６】本発明に係る固定キャリアの第３の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図７】本発明に係る固定キャリアの第４の実施形態を模式的に示す要部平面説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１        バックグラインド装置
３        ハンドリング装置
４        回転台
６        チャックテーブル
７        研削装置
８        粗研削装置
９        仕上げ研削装置
２０      固定キャリア
２１      基板
２１ａ    基板層
２２      凹み穴（凹部）
２４      支持突起
２５      粘着層
２６      給排路
２７      真空ポンプ（負圧源）
２８      剥離用テーブル
３０      通気防水膜（通気防水材、薄膜）
３１      取付孔
Ｗ        半導体ウェーハ
【図１】
2007242655.tif 000003
【図２】
2007242655.tif 000004
【図３】
2007242655.tif 000005
【図４】
2007242655.tif 000006
【図５】
2007242655.tif 000007
【図６】
2007242655.tif 000008
【図７】
2007242655.tif 000009