(57)【要約】【課題】凹凸の大きな半導体ウエハに対する裏面研削、およびチップ個片化が容易であるとともに、糊残り等の不具合なしに簡単にシートを剥離できる半導体ウエハの加工プロセスを実現する。【解決手段】回路面１０Ｓに表面保護用シート２０を貼付し、表面保護用シート２０側からウエハ１０のハーフカットダイシングを行ってハーフカット溝１０Ｋを形成する。研削用シート３０を表面保護用シート２０に重ねて貼付し、ウエハ１０の裏面を研削する。この研削によってウエハ１０を個片化チップ１８に分割した後に、シート側から紫外線を照射して表面保護用シート２０を硬化させる。さらに、表面保護用シート２０を加熱して収縮させることにより、個片化チップ１８との接触面積を低減させた後に剥離する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００μｍ以上の高低差のある凹凸が設けられているウエハの回路面に表面保護用シートを貼付した状態で、前記表面保護用シート側から前記ウエハのハーフカットダイシングを行うダイシング工程と、
研削用シートを前記表面保護用シートに貼付する貼付工程と、
前記ウエハの裏面を研削して前記ウエハをチップに個片化する研削工程と、
前記表面保護用シートを処理して前記表面保護用シートと前記回路面との接触面積を低減させる処理工程と、
処理された前記表面保護用シートおよび前記研削用シートを剥離する剥離工程とを備えることを特徴とする半導体ウエハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの加工方法、特に表面の凹凸が大きいウエハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末機器の小型化、多機能化が急速に進む中、それらに搭載される半導体装置については、薄型化、高密度化が必要とされている。さらに最近では、複数の半導体装置を単一のパッケージ内に収める異種半導体装置の複合化も進んでいる。このような半導体装置の進歩に対応すべく、半導体加工プロセスにも改良が加えられている。
【０００３】
例えば、半導体ウエハの段階において異なる機能を担う半導体装置をパッケージングし、その後で半導体ウエハを各パッケージに分割、個片化する手法が開発されている。このような半導体加工プロセスにおいては、半導体ウエハレベルで、異種半導体の積層等が行われ、ウエハの表面形状が複雑になる傾向がある。
【０００４】
表面形状が複雑なウエハについては、その後の薄型化、チップ個片化が困難になる。裏面研削による薄型化の後にダイシングを行うと、チッピング等の不具合が生じ易いからである。そこで、表面形状が複雑化したウエハに対しては、裏面研削に先立ってハーフカットダイシングを行い、研削と同時にウエハをチップ化する先ダイシングプロセス（ＤＢＧプロセス・例えば特許文献１）が有望視されている。
【０００５】
また、ＤＢＧプロセスを用いずに、ウエハの表面に表面保護シートを貼付したままの状態で、表面保護シートごとダイシングを行うことも知られている（例えば特許文献２〜４）。この場合、ダイシング工程において使用される切削水に対する耐久性の低い回路面を有するウエハや、表面の凹凸が大きいウエハを有効に保護し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２７０２９号公報
【特許文献２】特開２００３−２０９０７３号公報
【特許文献３】特開２００５−１７５１４８号公報
【特許文献４】特開２００３−１９７５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
表面形状が複雑なウエハに対するＤＢＧプロセスにおいて、凹凸の大きいウエハ表面を保護するために柔らかくて粘着剤層の厚い保護テープを使用すると、保護テープを剥離した時にウエハ表面への糊残り等が生じ得る。一方、硬い保護テープを用いると、ウエハ表面の保護が十分とはならず、ウエハ表面の凹凸への追従性不足によるウエハの裏面研削時における研削水の浸入の発生や、裏面研削後のウエハの破損が懸念される。また、ウエハの表面を確実に保護すべく、保護テープの貼付時に高い圧力をかけると、表面の凹凸に沿って保護テープが変形し、裏面研削後に研削面が歪むおそれがある。
【０００８】
一方、表面に表面保護シートを貼付したままダイシングを行う場合、個片化された多数のチップのそれぞれに含まれる表面保護シートの断片の除去という煩雑な作業が必要となる。特に、ダイシングによって個片化された表面保護シートの端部がチップの縁に押し付けられる傾向にあるため、表面保護シートの断片をチップから剥離させる作業は、煩雑であるのみならず、困難な場合も多い。
【０００９】
そこで本発明は、表面の凹凸の大きい半導体ウエハを薄型化、チップ個片化する工程において、ウエハの表面を確実に保護して研削水の浸入による汚染、ウエハ表面上への糊残りを確実に防止するとともにシートの剥離も容易な半導体ウエハの加工プロセスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における半導体ウエハの加工方法は、以下の工程を備えることを特徴とする。すなわち、１００μｍ以上の高低差のある凹凸が設けられているウエハの回路面に表面保護用シートを貼付した状態で、表面保護用シート側からウエハのハーフカットダイシングを行うダイシング工程と、研削用シートを表面保護用シートに貼付する貼付工程と、ウエハの裏面を研削してウエハをチップに個片化する研削工程と、表面保護用シートを処理して表面保護用シートと回路面との接触面積を低減させる処理工程と、処理された表面保護用シートおよび研削用シートを剥離する剥離工程である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表面の凹凸の大きな半導体ウエハに対する裏面研削、およびチップ個片化が容易であるとともに、糊残り等の不具合なしに簡単にシートを剥離できる半導体ウエハの加工プロセスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】回路面にチップがボンディングされたウエハに、表面保護用シートが貼付された状態を示す断面図である。
【図２】ウエハのハーフカットダイシングを行うダイシング工程を示す断面図である。
【図３】研削用シートを表面保護用シートに重ねて貼付する貼付工程を示す断面図である。
【図４】個片化したチップの研削面に転写テープを貼付した状態を示す断面図である。
【図５】表面保護用シートを加熱して収縮させる処理工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施形態における半導体ウエハの加工方法につき説明する。この加工方法は、表面保護用シートおよび研削用シートを活用したＤＢＧプロセスである。図１は、回路面にチップがボンディングされたウエハに、表面保護用シートが貼付された状態を示す断面図である。図２は、ウエハのハーフカットダイシングを行うダイシング工程を示す断面図である。
【００１４】
本実施態様において、ウエハ１０の回路面１０Ｓには、別の製造プロセスで製造された多数の半導体チップ１２が接着剤によりボンディングされている。ウエハ１０の回路面１０Ｓには、チップ１２の厚さ分の凹凸を有する。チップ１２の厚さ１２Ｄは、例えば１５０μｍであり、図１および以下の図面においては誇張されている。なお、ウエハ１０の回路面１０Ｓにおいては、チップ１２がボンディングされている代わりに、１００μｍ以上の高低差の凹凸が形成されていても良い。
【００１５】
このように、凹凸の大きい回路面１０Ｓに、表面保護用シート２０を貼付する。表面保護シート２０はチップ１２の上面のみならず、回路面１０Ｓの上面に向かって露出している面にも充分に接着するように、真空ラミネータ等を用いて行われる。このようにすることにより、ウエハ１０がチップに個片化されても各チップを確実に固定しチップ表面を保護することができる。
【００１６】
回路面１０Ｓに表面保護用シート２０を貼付したままの状態で、表面保護用シート２０側からウエハ１０のハーフカットダイシングを行う（図２参照、ダイシング工程）。ハーフカットダイシングとは、ウエハを完全に切断しないように切り込むダイシング方法である。このダイシング工程により、ハーフカット溝１０Ｋを複数形成する。ハーフカット溝１０Ｋは、ウエハ１０に対する適度な切り込み深さを有しており、ウエハ１０の裏面１０Ｒまでは達していない。ダイシング工程において、表面保護用シート２０はウエハ１０のハーフカット時に切断されるが、表面保護用シート２０によって回路面１０Ｓに対する切削水等の浸入が防止される。
【００１７】
ダイシング工程の次に、研削用シート３０を切断された表面保護用シート２０に貼付する（図３参照、貼付工程）。
【００１８】
このように、研削用シート３０と表面保護用シート２０とを積層させた状態で、グラインダを用いてウエハ１０の裏面１０Ｒを研削する。
【００１９】
グラインダが、ハーフカット溝１０Ｋの底面を越えて所定のチップの厚さまでウエハ１０を研削することにより、ウエハ１０を、ハーフカット溝１０Ｋにより隔てられた多数のチップに分割、個片化する（研削工程）。こうして個片化されたチップは、表面保護用シート２０に積層された研削用シート３０により固定されているため、チップが散逸することもなく、また、チップ同士の接触による破損等も防止される。
【００２０】
図４は、個片化したチップの研削面に転写テープ１６を貼付した状態を示す断面図である。図５は、表面保護用シート２０を処理して収縮させる処理工程を示す断面図である。
【００２１】
表面保護用シート２０の硬化後、個片化チップ１８の裏面（研削された面）１８Ｒ側に転写テープ１６を貼付する。転写テープ１６は、適度な粘着性により個片化チップ１８を保持する。この状態において、表面保護用シート２０を処理する。処理を加熱で行う場合、加熱は、加熱炉やヒートプレート等によって行ってもよい。ヒートプレートを用いる場合は、研削用シート３０側から行っても良く、転写テープ１６側から行っても良い。この処理（処理工程）により、収縮性の表面保護用シート２０を収縮させ、図５に示されるように、表面保護用シート２０と、個片化チップ１８の上面（回路面１０Ｓとチップ１２の上面および側面）との接触面積を低減させる。また、収縮した表面保護用シート２０の端部は個片化チップ１８の表面から浮き上がり、個片化チップ１８の表面との間にわずかな隙間が形成され得る。
【００２２】
その後、表面保護用シート２０と研削用シート３０とを個片化チップ１８から剥離する（剥離工程）。このとき、研削用シート３０が表面保護用シート２０に強固に接着していることで、切断された表面保護用シート２０は、研削用シート３０と一体で剥離することができる。また、表面保護用シート２０における個片化チップ１８との接触面が小さくなっている上に、表面保護用シート２０の周辺部と個片化チップ１８の表面との間にわずかな隙間が形成され得るため、表面保護用シート２０の剥離は、さらに容易となる。
【００２３】
次に、本実施形態で用いられる表面保護用シート２０について説明する。
本発明における表面保護用シート２０は、基材２２と粘着剤層２４を含む。基材２２は、何らかの処理を施すと収縮するフィルムである。基材２２を収縮させるための処理としては、加熱処理が好ましい。
このような性質を有する基材２２としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。特に、熱収縮性ポリエチレンフィルムが好ましい。
基材２２の収縮率Ｒ（％）は、以下の（１）式により算出される。基材２２を１２０℃に加熱したときの収縮率Ｒは、１０〜９０％であることが好ましく、より好ましくは２０〜８０％である。基材２２の収縮率Ｒが低い場合、個片化チップ１８（図４、５等参照）からの表面保護用シート２０の剥離が困難となり、収縮率Ｒが高い場合、剥離工程に先立って表面保護用シート２０が不必要に収縮し得るからである。
Ｒ＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１×１００・・・（１）
（Ｌ１（ｍｍ）は収縮前の寸法、Ｌ２（ｍｍ）は加熱による収縮後の寸法）
基材２２の厚さは、好ましくは２〜１６０μｍであり、より好ましくは１０〜５０μｍである。基材２２があまりにも薄い場合、回路面１０Ｓ（図１、２等参照）を十分に保護できなくなり、厚さが大き過ぎる場合、加熱による収縮が不十分となり得るからである。
また、基材２２は、熱収縮するタイプの他にも、紫外線、電子線などのエネルギー線の照射によって収縮する材質を用いて形成されても良い。
表面保護用シート２０の粘着剤層２４は、例えばアクリル系粘着剤を主な成分とする。粘着剤層２４は適度に柔らかいため、回路面１０Ｓに貼付されると、チップ１２の表面のみならずチップ１２間に侵入して回路面１０Ｓにも接する。粘着剤層２４は、紫外線などのエネルギー線の照射によって硬化し、剥離が容易になるエネルギー線硬化型粘着剤からなる層であることが好ましい。粘着剤層２４の厚さは、好ましくは２〜２００μｍであり、より好ましくは５〜１５０μｍである。
【００２４】
続いて、本実施形態で用いられる研削用シート３０について説明する。
研削用シート３０は、基材３２と粘着剤層３４を含む。
基材３２は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、フッ素樹脂、およびその水添加物または変性物等からなるフィルムで形成されている。またこれらの架橋フィルムも用いられる。上記の基材は、１種単独でも良いし、さらにこれらを２種類以上組み合わせた複合フィルムであっても良い。
基材３２のヤング率は、３．０×１０７〜５．０×１０９Ｐａの範囲内にあることが好ましく、ヤング率と基材３２の厚さとの積は、１．０×１０３〜１．０×１０７Ｎ／ｍの範囲内にあることが好ましい。ヤング率の値や、ヤング率と厚さの積の値が上述の範囲未満であれば、研削用シート３０が柔らかくなり過ぎ、研削時にウエハが割れたり、チッピング等の不具合を生じ得る。また、表面保護シート２０の熱収縮により研削用シート３０の形状が保たれなくなり、シートが反る等の不具合を生じる。一方、ヤング率の値等が上述の範囲を超えると、硬すぎる研削用シート３０が、表面保護用シート２０に追従できなくなり、表面保護用シート２０から剥離してしまうおそれがあるからである。
基材３２の厚さは、好ましくは１０〜３００μｍであり、より好ましくは５０〜２００μｍである。
粘着剤層３４は、例えばアクリル系粘着剤を主な成分とする。粘着剤層３４は、研削用シート３０が、収縮した表面保護用シート２０から剥れない強固な粘着性を有する強粘着タイプの粘着剤が選択される。粘着剤層３４の厚さは、好ましくは５〜１５０μｍであり、より好ましくは１０〜１００μｍである。
【００２５】
以下、本実施形態における、表面保護用シート２０と研削用シート３０の実施例の成分ならびに製造方法につき説明する。
【００２６】
まず、実施例１における表面保護用シート２０の配合につき、説明する。各配合量は、固形分換算の値を示す。アクリル酸ｎ−ブチル７０重量部、メタクリル酸メチル１０重量部、アクリル酸２−ヒドロキシエチル２０重量部の共重合体を作成し、アクリル酸２−ヒドロキシエチルの水酸基の８０％に対しメタクリロイルオキシエチルイソシアナートを付加させ、アクリル系粘着剤とした。このアクリル系粘着剤１００重量部に、イソシアナート系架橋剤（日本ポリウレタン社製・コロネートＬ）０．１８５重量部を加え、実施例１の表面保護用シート２０における粘着剤層２４の組成物を製造した。
【００２７】
この粘着剤層組成物を、剥離処理された厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に厚さ１００μｍとなるように塗布し、１００℃で１分間加熱した。こうして形成された粘着剤層２４を、基材２２を形成するための収縮性ポリエチレンフィルムと貼合して転写し、実施例１の表面保護用シート２０とした。
【００２８】
なお、基材２２を形成した収縮性ポリエチレンフィルムは、厚さが３５μｍであり、１２０℃に加熱したときの収縮率が５０％であった。
【００２９】
なお収縮率Ｒ（％）は、ポリエチレンフィルムにおける収縮前の寸法Ｌ１（ｍｍ）と、加熱による収縮後の寸法Ｌ２（ｍｍ）とから、上述の（１）式により算出した。
Ｒ＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１×１００・・・（１）
【００３０】
実施例１の研削用シート３０としては、粘着剤層３４の厚さが４０μｍであるアクリル系強粘着フィルムを用いた。この研削用シート３０においては、基材３２のヤング率が４６００ＭＰａ、厚さが１００μｍであり、ヤング率と厚さの積は、４６０，０００Ｎ／ｍであった。
【００３１】
実施例２では、１２０℃加熱時の収縮率が７０％である収縮性ポリエチレンフィルムを用いて、表面保護用シート２０の基材２２を形成した他、実施例１と同じ表面保護用シート２０および研削用シート３０を用いた。また、実施例３では、１２０℃加熱時の収縮率が３０％の収縮性ポリエチレンフィルムを基材２２として用いた他、実施例１、２と同じ表面保護用シート２０および研削用シート３０を用いた。
【００３２】
次に、実施例１〜３の表面保護用シート２０および研削用シート３０の評価試験と結果につき説明する。
【００３３】
まず、直径８インチ、厚さ７２５μｍのダミーウエハ表面に、複数のチップ（縦８ｍｍ×横８ｍｍ×厚さ１５０μｍ、接着剤層の厚さ１０μｍ）をチップとチップの間が４ｍｍになるように等間隔でボンディングした。こうして形成されたウエハを１６０℃で１時間加熱し、硬化させて評価用ウエハとした。
【００３４】
この評価用ウエハにおけるチップをボンディングした表面（チップ側表面）に、真空ラミネータ（リンテック株式会社製ＲＡＤ−３８００）を用いて、上述の熱収縮性の表面保護用シート２０を貼付した。次に、ダイシング装置（ディスコ株式会社製、ＤＦＤ６３６１）を用いて、チップ側表面にボンディングされているチップ間でウエハ表面側から表面保護用シート２０とともにウエハのハーフカットダイシングを行い、幅３５μｍ、ウエハ表面からの深さ２３０μｍ（チップ表面から３９０μｍ）の格子状の溝を形成した。
【００３５】
ラミネータ（リンテック株式会社製ＲＡＤ−３５１０Ｆ／１２）を用いて、研削用シート３０を表面保護用シート２０上に貼付した。そして、裏面研磨装置（ディスコ（株）製、ＤＧＰ８７６０）にて評価用ウエハの厚さが２００μｍとなるまで薄化研削すると同時に個片化チップ１８（１２ｍｍ×１２ｍｍ）へと個片化した。
【００３６】
その後、紫外線照射ユニット付きテープマウンタ（リンテック株式会社製、ＲＡＤ−２７００Ｆ／１２）を用いて、シート面側から紫外線を照射し、転写テープ１６（リンテック株式会社製  Ａｄｗｉｌｌ Ｄ−２１０）を個片化チップ１８の研削面側に貼付した。そして８０℃のホットプレート上に転写テープ１６面が接するように３０秒間、静置して表面保護用シート２０を加熱収縮させた。こうして収縮させた表面保護用シート２０と研削用シート３０とを、転写テープ１６により保持された個片化チップ１８から剥離した。
【００３７】
表面保護用シート２０と研削用シート３０との剥離後に、個片化チップ１８の表面への研削水の浸入、汚染、および糊残りの有無を観察、評価した。
表１は、実施例の評価試験の結果を示す。
【００３８】
【表１】
2010239030.tif 000003
【００３９】
表１の結果から明らかであるように、本発明の実施例においては、個片化チップ１８上の糊残り、研削水の浸入や個片化チップ１８の表面汚染も観察されなかった。以上のことから明らかであるように、本発明の実施例においては、ダイシング工程にて表面保護用シート２０がウエハ１０を確実に保護しており、研削水のウエハ表面への浸入を研削用シート３０が確実に防止しており、さらに加熱収縮された表面保護用シート２０は糊残りなく剥離されたという、全般的に良好な結果が示された。
【００４０】
以上のように本実施形態によれば、表面保護用シート２０および研削用シート３０を併用したＤＢＧプロセスにより、１００μｍ以上の高低差のある凹凸の大きなウエハ１０に対する裏面研削、チップ個片化を容易にするとともにチッピング等の不具合を防止し、さらに糊残りなしにシートを剥離することが可能である。
【００４１】
これは、凹凸の大きい回路面１０Ｓに対して表面保護用シート２０を貼付し、表面保護用シート２０ごとハーフカットダイシングを行うことにより回路面１０Ｓを保護する（図２等参照）とともに、研削用シート３０を積層させた状態でウエハ裏面を研削する（図４等参照）ため、個片化されたチップの表面を研削用シート３０によって保護することができるからである。さらに、熱収縮性の表面保護用シート２０を収縮させて剥離する（図５等参照）ことにより、糊残りを確実に防止できるからである。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ウエハ
１０Ｋ  ハーフカット溝
１０Ｒ  裏面
１０Ｓ  回路面
１２  チップ
１６  転写テープ
１８  個片化チップ
２０  表面保護用シート
２２  基材
２４  粘着剤層
３０  研削用シート
３２  基材
３４  粘着剤層
【図１】
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【図２】
2010239030.tif 000005
【図３】
2010239030.tif 000006
【図４】
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【図５】
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