JP5995636B2

JP5995636B2 - 半導体ウェーハのメッキ用サポート治具

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Publication number: JP5995636B2
Application number: JP2012220625A
Authority: JP
Inventors: 小田嶋　智; 智小田嶋
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP2014074192A

Description

本発明は、表面に回路パターンが形成された薄い半導体ウェーハをメッキ液に浸漬してメッキ処理する場合に使用される半導体ウェーハのメッキ用サポート治具に関するものである。

従来、表面に回路パターンが形成された薄い半導体ウェーハにメッキ処理を施す場合には、図示しないメッキ槽のメッキ液中に半導体ウェーハを浸漬し、この浸漬した半導体ウェーハ表面の回路パターンにメッキ液に速く衝突させ、半導体ウェーハの回路パターンにメッキ処理を迅速に施すようにしている（特許文献１、２、３、４参照）。

半導体ウェーハは、薄い半導体パッケージに適合させる観点から、例えば厚さ１００μｍ以下に薄く形成され、脆く撓みやすく、ハンドリングが困難であるという特徴を有する。この半導体ウェーハの表面は、周縁部を含む全ての面に回路パターンが多層構造に形成されている。

特開２０１０−１０９２９８号公報特開２００８−１９６０５５号公報特開２００３−２２６９９７号公報特開平０５−３０８０７５号公報

厚さ１００μｍ以下の従来の薄い半導体ウェーハは、以上のようにメッキ処理されているが、強度が低いので、メッキ液が速く衝突すると、衝撃により、割れて損傷するおそれが少なくない。このような問題を解消するため、薄い半導体ウェーハの裏面に保護テープを粘着し、半導体ウェーハの強度を向上させるという方法が提案されている。

しかしながら、半導体ウェーハの裏面に保護テープを単に粘着するだけでは、撓んで変形してしまうので、ハンドリングが困難である。また、半導体ウェーハの周縁部以外の損傷を防止することはできても、半導体ウェーハの脆い周縁部を保護して欠けを防ぐことは難しく、そうすると、表面周縁部の回路パターンが損傷することとなる。さらに、半導体ウェーハの表面に回路パターンが多層構造に形成される際、レジスト液等で半導体ウェーハの周縁部が少なからず汚れるが、この汚れた周縁部がメッキ液に触れると、メッキ処理に悪影響を及ぼすこととなる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、メッキ液でメッキ処理される薄い半導体ウェーハのハンドリングを容易にし、半導体ウェーハの脆い周縁部を保護して欠けを防ぐことができ、しかも、半導体ウェーハの周縁部の汚れでメッキ処理に悪影響を及ぼすことの少ない半導体ウェーハのメッキ用サポート治具を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、表面に回路パターンが形成された厚さ１００μｍ以下の半導体ウェーハをメッキ液に浸漬する場合に、半導体ウェーハの裏面と周縁部とを保護するものであって、
半導体ウェーハよりも径の大きい樹脂製で中空の支持体と、この支持体に支持されて支持体の中空部を被覆し、半導体ウェーハをその裏面側から保持する弾性保持層と、少なくとも弾性保持層の表面に粘着され、弾性保持層に保持された半導体ウェーハの表面周縁部に粘着される粘着リングとを含み、粘着リングを、半導体ウェーハの表面周縁部から弾性保持層の表面にかけて対向する支持基材と、この支持基材の対向面に粘着され、半導体ウェーハの表面周縁部から弾性保持層の表面にかけて粘着する粘着材とから形成したことを特徴としている。

なお、支持体を、半導体ウェーハを包囲するダイシングフレームとするとともに、弾性保持層を、ダイシングフレームの裏面に粘着するメッキマスキング粘着フィルムとし、支持基材の厚さを２０〜２００μｍとし、粘着材をシリコーン系の粘着材としてその厚さを２０〜１００μｍとすることができる。

また、支持体を、半導体ウェーハよりも拡径の内リングと、この内リングに外側から着脱自在に嵌め合わされる外リングとに分割形成し、これら内リングと外リングとに弾性保持層の周縁部を挟み持たせ、支持基材の厚さを２０〜２００μｍとするとともに、粘着材をシリコーン系の粘着材としてその厚さを２０〜１００μｍとすることもできる。

ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハには、φ２００、３００、４５０ｍｍ等のタイプがあるが、特に限定されるものではない。また、周縁部が厚く、それ以外の部分が薄く形成されるタイプもあるが、特に限定されるものではない。弾性保持層は、透明、不透明、半透明のいずれでも良い。この弾性保持層には、少なくとも市販のメッキマスキング粘着フィルムとダイシングフィルムとが含まれる。弾性保持層は、弱粘着性を有していても良いし、そうでなくても良い。さらに、ダイシングフレームは、樹脂製であれば、既存のタイプでも良いし、新たに製造されるタイプでも良い。

本発明によれば、半導体ウェーハの裏面を弾性保持層が保護して撓みを抑制するので、例え半導体ウェーハの回路パターンにメッキ液が速く衝突しても、半導体ウェーハが割れるおそれを排除することができる。また、半導体ウェーハではなく、メッキ用サポート治具の支持体を操作すれば、半導体ウェーハが撓んで変形することが少ない。また、半導体ウェーハの周縁部を粘着リングが弾性保持層との間に挟んで保護するので、半導体ウェーハの周縁部の欠けを防ぐことができる。さらに、例え半導体ウェーハの周縁部の表面や裏面が汚れていても、汚れた周縁部を粘着リングが被覆するので、周縁部に対するメッキ液の浸入を規制することができる。

本発明によれば、メッキ液でメッキ処理される薄い半導体ウェーハのハンドリングを容易にし、半導体ウェーハの脆い周縁部を保護して欠けを防ぐことができるという効果がある。また、半導体ウェーハの周縁部の汚れでメッキ処理に悪影響を及ぼすことを低減することができる。

請求項２記載の発明によれば、既存のダイシングフレームを使用することができるので、既存の装置で自動化したり、ハンドリングすることができ、しかも、粘着リングを剥離すれば、ダイシング工程でそのままメッキ用サポート治具を取り扱うことができる。また、粘着リングの支持基材の厚さを２０〜２００μｍとし、粘着材の厚さを２０〜１００μｍとするので、強度を確保しながらメッキ用サポート治具を繰り返し使用することができる。

また、粘着材を肉厚化するので、追従性を向上させることが可能になる。また、粘着材を肉厚化し、半導体ウェーハの表面周縁部に位置する回路パターンの凹凸を吸収することにより、半導体ウェーハと粘着リングとの間に隙間が生じ、メッキ液が浸入するのを防ぐことが可能になる。さらに、粘着材をシリコーン系とすれば、優れた撥水性や弱粘着性の確保が期待できる。

請求項３記載の発明によれば、内リングと外リングとに弾性保持層を挟み持たせるので、粘着性を有する弾性保持層を敢えて選択する必要がない。したがって、様々なフィルムを弾性保持層として利用することが可能になる。また、粘着リングの支持基材の厚さを２０〜２００μｍとし、粘着材の厚さを２０〜１００μｍとするので、強度を維持しながらメッキ用サポート治具を反復使用することができる。

また、粘着材の肉厚化により、追従性を向上させることができる。また、粘着材を肉厚化し、半導体ウェーハの表面周縁部に位置する回路パターンの凹凸を吸収することにより、半導体ウェーハと粘着リングとの間に隙間が生じ、メッキ液が浸入するのを防ぐことができる。さらに、シリコーン系の粘着材の採用により、優れた撥水性や弱粘着性を確保することができる。

本発明に係る半導体ウェーハのメッキ用サポート治具の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハのメッキ用サポート治具の実施形態を模式的に示す断面説明図である。

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半導体ウェーハのメッキ用サポート治具は、図１に示すように、表面に回路パターン２が形成された薄い半導体ウェーハ１よりも径の大きい樹脂製で中空の支持体１０と、この支持体１０に支持されて支持体１０の中空部を下方から被覆し、半導体ウェーハ１を搭載保持する自己粘着性の弾性保持層２０と、この弾性保持層２０の表面に粘着され、弾性保持層２０に搭載保持された半導体ウェーハ１に粘着される粘着リング３０とを備え、薄い半導体ウェーハ１をメッキ液でメッキ処理する場合に、半導体ウェーハ１の裏面と周縁部とを共に保護するよう機能する。

半導体ウェーハ１は、例えばバックグラインドされたφ２００ｍｍのシリコンウェーハからなり、表面に多層の回路パターン２が公知（例えば、レジスト液の塗布、現像、及びエッチング等）の方法により形成される。この半導体ウェーハ１は、薄い半導体パッケージに適合させる観点から、１００μｍ以下の厚さ、例えば７５μｍ以下や５０μｍ程度の薄さに形成され、脆く撓みやすく、ハンドリングが困難であるという特徴を有する。半導体ウェーハ１の表面は、歪等を防止する観点から、周縁部を含む全ての面に回路パターン２が多層構造に形成される。

支持体１０は、所定の成形材料により半導体ウェーハ１を包囲する拡径のダイシングフレーム１１に成形され、半導体ウェーハ１を隙間を介して収容する。このダイシングフレーム１１は、金属製の場合には、メッキ液との相性が悪いので、所定の樹脂を含む成形材料により成形される。

ダイシングフレーム１１の所定の成形材料としては、メッキ処理に支障を来さなければ、特に限定されるものではないが、例えば耐衝撃性や強度等に優れるポリカーボネートや厚いポリエチレンテレフタレート等があげられる。また、ポリフェニレンスルフィド樹脂やナイロン系の樹脂に、強度、剛性を確保するカーボンファィバーや炭酸カルシウム、耐薬品性、補強効果に優れるホウ酸アルミニウムウィスカー等が混合混練された成形材料等があげられる。

ダイシングフレーム１１は、剛性を確保し、半導体ウェーハ１のハンドリングを容易にする観点から、０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは１．５〜３ｍｍ程度の肉厚を有する平坦な板に射出成形され、中空部に半導体ウェーハ１を隙間を介して遊嵌する。このダイシングフレーム１１は、例えば多角形の板に円形の中空部を穿孔した形状に形成されたり、平面リング形等に形成される。

弾性保持層２０は、例えば薄いポリ塩化ビニルフィルムにゴム系粘着剤が塗布されたメッキマスキング粘着フィルム２１、ポリエチレンテレフタレート系や特殊なポリプロピレン系のメッキマスキング粘着フィルム２１等からなる。このメッキマスキング粘着フィルム２１は、ダイシングフレーム１１の平坦な裏面に粘着されるとともに、弛まないよう緊張して張架され、ダイシングフレーム１１の周縁部に沿って平面円形にカットされた後、半導体ウェーハ１をその裏面側から着脱自在に粘着保持する。

粘着リング３０は、半導体ウェーハ１の表面周縁部３から弾性保持層２０であるメッキマスキング粘着フィルム２１の表面にかけて対向する支持基材３１と、この支持基材３１の対向面に粘着される粘着材３２とを備えた二層構造の平面リング形に形成され、半導体ウェーハ１の表面周縁部３からメッキマスキング粘着フィルム２１の表面にかけて着脱自在に粘着される。

粘着リング３０は、係る粘着により、メッキマスキング粘着フィルム２１との間に半導体ウェーハ１を固定し、半導体ウェーハ１の周縁部をシールするよう機能する。したがって、メッキ液が露出していない半導体ウェーハ１の周縁部や裏面側に浸入するのを防止することができる。

支持基材３１は、特に限定されるものではないが、例えばポリエチレンテレフタレートやポリイミド等により、平面リング形に形成される。この支持基材３１は、剛性を確保し、繰り返し使用する場合には、２０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍ、より好ましくは９０〜１２０μｍ程度の厚さに形成される。また、粘着材３２は、例えば撥水性等に優れ、弱粘着性を有するシリコーン系タイプ等により、平面リング形に形成される。この粘着材３２は、剛性を付与して繰り返し使用したり、追従性を向上させたい場合には、２０〜１００μｍ程度の厚さに形成される。

このような粘着リング３０の使用により、半導体ウェーハ１のメッキ処理が必要な回路パターン２部分のみを露出させた状態でサポート治具に半導体ウェーハ１を保持することができ、しかも、サポート治具の薄肉化や軽量化を図ることができるので、ハンドリングが実に容易になる。

上記構成において、表面に回路パターン２が形成された薄い半導体ウェーハ１にメッキ処理を施す場合には、先ず、既存のダイシングフレーム１１の裏面にメッキマスキング粘着フィルム２１を粘着して所定の大きさにカットし、半導体ウェーハ１の露出した裏面にメッキマスキング粘着フィルム２１を重ねて積層粘着し、半導体ウェーハ１を反転させてその表面を露出させる。この際、半導体ウェーハ１の裏面にメッキマスキング粘着フィルム２１を重ねて積層粘着した後、ダイシングフレーム１１の裏面にメッキマスキング粘着フィルム２１を粘着しても良い。

半導体ウェーハ１の表面を露出させたら、半導体ウェーハ１の表面周縁部３からメッキマスキング粘着フィルム２１の表面にかけて粘着リング３０を粘着することにより、メッキ用サポート治具に半導体ウェーハ１を保持させ、その後、メッキ槽の加熱されたメッキ液中にメッキ用サポート治具を浸漬し、浸漬した半導体ウェーハ表面の回路パターン２にメッキ液に速く衝突させれば、半導体ウェーハ１の回路パターン２にメッキ処理を迅速に施すことができる。

この際、半導体ウェーハ１の全ての周縁部を粘着リング３０が保持するので、半導体ウェーハ１の上下左右方向へのがたつきを有効に防止することができる。メッキ処理された半導体ウェーハ１は、洗浄装置により洗浄され、メッキマスキング粘着フィルム２１から粘着リング３０が剥離された後、ダイシング工程で多数の半導体チップにダイシングされる。

上記構成によれば、半導体ウェーハ１の裏面をメッキマスキング粘着フィルム２１が保護して撓みを抑制するので、例え半導体ウェーハ１の回路パターン２にメッキ液が速く衝突しても、半導体ウェーハ１が割れて損傷するおそれを有効に排除することができる。また、強度に優れるメッキ用サポート治具のダイシングフレーム１１を取り扱えば、半導体ウェーハ１が撓んで変形することがないので、作業時におけるハンドリングの容易化を図ることができる。

また、半導体ウェーハ１の脆い周縁部を粘着リング３０がメッキマスキング粘着フィルム２１との間に挟んで保護するので、半導体ウェーハ１の周縁部の欠けを防ぐことができ、表面周縁部３の回路パターン２の損傷防止が期待できる。また、半導体ウェーハ１の汚れた表面周縁部３や裏面周縁部を粘着リング３０が水密に被覆し、撥水性に優れるシリコーン系の粘着材３２が表面周縁部３等に対するメッキ液の浸入を規制するので、半導体ウェーハ１の汚れた表面周縁部３等がメッキ液に触れることがなく、メッキ処理に何ら悪影響を及ぼすことがない。

また、半導体ウェーハ１の周縁部や裏面部分にメッキ液が付着すると、メッキ後の半導体ウェーハ１を収納する保管容器や半導体製造装置の汚染を招くという問題が生じるが、本実施形態によれば、メッキ液の浸入を防止することができるので、係る問題の発生を排除することが可能になる。また、既存のダイシングフレーム１１を利用するので、既存の装置で自動化したり、ハンドリングしたりすることができ、しかも、粘着リング３０を剥離すれば、ダイシング工程でそのまま用いることが可能になる。したがって、メッキ用サポート治具の取扱性や汎用性を向上させたり、作業の簡素化や迅速化を図ったりすることができる。

また、粘着材３２が２０〜１００μｍ程度の厚さを有するので、例え支持基材３１が厚くても、追従性の低下を招くことがない。さらに、厚い粘着材３２の使用により、半導体ウェーハ１の表面周縁部３に位置する回路パターン２の凹凸をも有効に吸収することが可能になる。

次に、図２は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、支持体１０を、半導体ウェーハ１を包囲する拡径の内リング１２と、この内リング１２の外周面に外側から着脱自在に嵌合される外リング１３とに分割形成し、これら内リング１２と外リング１３とに弾性保持層２０の周縁部を挟持させ、この弾性保持層２０の表面に粘着リング３０を着脱自在に粘着するようにしている。

内リング１２と外リング１３とは、特に限定されるものではないが、例えばダイシングフレーム１１と同様の成形材料により成形され、相互に密嵌可能な平面リング形に形成される。

弾性保持層２０は、例えば耐メッキ液性に優れ、不純物等を溶出させない厚さ１００μｍ以下、好ましくは厚さ４０〜６０μｍ程度、より好ましくは厚さ５０μｍ程度の薄いオレフィン系やシリコーン系の弾性フィルム等からなる。この弾性保持層２０は、内リング１２の外周面と外リング１３の内周面との間に挟持されるとともに、内リング１２の中空部を上方から被覆するよう緊張して張架され、内リング１２と外リング１３から食み出た余剰部がカットされた後、半導体ウェーハ１をその裏面側から着脱自在に密接保持する。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。

上記構成において、表面に回路パターン２が形成された薄い半導体ウェーハ１にメッキ処理を施す場合には、先ず、内リング１２と外リング１３とを密嵌してその間に弾性保持層２０を挟持させ、この弾性保持層２０の食み出た余剰部をカットし、弾性保持層２０の表面に半導体ウェーハ１の裏面を重ねて積層することにより、半導体ウェーハ１の表面を露出させる。

半導体ウェーハ１の表面を露出させたら、半導体ウェーハ１の表面周縁部３から弾性保持層２０の表面にかけて粘着リング３０を粘着することにより、メッキ用サポート治具に半導体ウェーハ１を保持させ、その後、メッキ槽の加熱されたメッキ液中にメッキ用サポート治具を浸漬し、浸漬した半導体ウェーハ１表面の回路パターン２にメッキ液に速く衝突させれば、半導体ウェーハ１の回路パターン２にメッキ処理を迅速に施すことができる。

この際、半導体ウェーハ１の周縁部を粘着リング３０が保持するので、半導体ウェーハ１の上下左右方向への位置ずれを有効に防止することができる。メッキ処理された半導体ウェーハ１は、洗浄装置により洗浄され、メッキ用サポート治具から真空のチャックテーブルに移し替えられてダイシングテープに粘着された後、ダイシング工程で多数の半導体チップにダイシングされる。

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、弾性保持層２０に自己粘着性が特に要求されないので、弾性保持層２０のフィルムの材質が何ら限定されることがない。したがって、様々なフィルムを弾性保持層２０として幅広く利用することが可能になるのは明らかである。

なお、上記実施形態ではダイシングフレーム１１の裏面にメッキマスキング粘着フィルム２１を粘着したが、汚染源になるおそれがない場合には、ダイシングフレーム１１の裏面に既存のダイシングフィルムを粘着しても良い。また、半導体ウェーハ１の表面周縁部３、メッキマスキング粘着フィルム２１の表面、及びダイシングフレーム１１の表面にかけて粘着リング３０を粘着しても良い。

また、半導体ウェーハ１の表面周縁部３、弾性保持層２０の表面、及び外リング１３の表面にかけて粘着リング３０を粘着しても良い。また、内リング１２の外周面と外リング１３の内周面のいずれか一方に凹部を形成し、他方には凸部を形成し、これら凹部と凸部を嵌め合わせて内リング１２と外リング１３を脱落しないよう強固に嵌合させることもできる。また、メッキ用サポート治具に半導体ウェーハ１を保持させる場合、通常の環境下で手作業により保持させても良いが、真空環境下で自動的に保持させることもできる。

さらに、本発明に係る半導体ウェーハ１のメッキ用サポート治具は、周縁部を残してバックグラインドされた半導体ウェーハ１にも適用することができる。この場合、半導体ウェーハ１の周縁部とバックグラインド部の段差に倣うようにメッキマスキング粘着フィルム２１を粘着することにより、半導体ウェーハ１との空間を減らし、加熱されたメッキ液に浸漬した際、内包された気体が膨張して粘着リング３０の剥離を招くのを有効に防止することが可能となる。

本発明に係る半導体ウェーハのメッキ用サポート治具は、半導体ウェーハの製造分野で使用される。

１半導体ウェーハ
２回路パターン
３表面周縁部
１０支持体
１１ダイシングフレーム
１２内リング
１３外リング
２０弾性保持層
２１メッキマスキング粘着フィルム
３０粘着リング
３１支持基材
３２粘着材

Claims

表面に回路パターンが形成された厚さ１００μｍ以下の半導体ウェーハをメッキ液に浸漬する場合に、半導体ウェーハの裏面と周縁部とを保護する半導体ウェーハのメッキ用サポート治具であって、
半導体ウェーハよりも径の大きい樹脂製で中空の支持体と、この支持体に支持されて支持体の中空部を被覆し、半導体ウェーハをその裏面側から保持する弾性保持層と、少なくとも弾性保持層の表面に粘着され、弾性保持層に保持された半導体ウェーハの表面周縁部に粘着される粘着リングとを含み、粘着リングを、半導体ウェーハの表面周縁部から弾性保持層の表面にかけて対向する支持基材と、この支持基材の対向面に粘着され、半導体ウェーハの表面周縁部から弾性保持層の表面にかけて粘着する粘着材とから形成したことを特徴とする半導体ウェーハのメッキ用サポート治具。
支持体を、半導体ウェーハを包囲するダイシングフレームとするとともに、弾性保持層を、ダイシングフレームの裏面に粘着するメッキマスキング粘着フィルムとし、支持基材の厚さを２０〜２００μｍとし、粘着材をシリコーン系の粘着材としてその厚さを２０〜１００μｍとした請求項１記載の半導体ウェーハのメッキ用サポート治具。
支持体を、半導体ウェーハよりも拡径の内リングと、この内リングに外側から着脱自在に嵌め合わされる外リングとに分割形成し、これら内リングと外リングとに弾性保持層の周縁部を挟み持たせ、支持基材の厚さを２０〜２００μｍとするとともに、粘着材をシリコーン系の粘着材としてその厚さを２０〜１００μｍとした請求項１記載の半導体ウェーハのメッキ用サポート治具。