(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置の歩留低下を抑制する半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供する。【解決手段】支持基板１１及びその上に熱可塑性樹脂からなる樹脂層１３を形成し、樹脂層の上に配線基板２１、半導体チップ、及び封止樹脂２７を有する中間構造物２０を形成する工程と、支持基板を下部固定加熱部３３に、中間構造物を上部固定加熱部４３の他方に固定する工程と、下部固定加熱部及び上部固定加熱部で加熱し、樹脂層を軟化させる工程と、水平に維持して、上部固定加熱部を下部固定加熱部に対して、線分をなすように、次に、向きを変えて別の線分をなすように、終点における支持基板の中心と中間構造物の中心との距離が、始点における距離より大きくなる線分を複数個有するように移動させる工程と、支持基板と中間構造物が樹脂層で分離されるまで、この線分に沿った移動を繰り返す工程とを備える。【選択図】図４
2010092931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ状の支持基板の上に熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成し、前記樹脂層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された第１の半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記第１の半導体チップを被う第１の封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物を形成する工程と、
前記樹脂層と反対側の前記支持基板を、対向配置された下部固定加熱部及び上部固定加熱部の一方に固定し、前記樹脂層と反対側の前記中間構造物の面を前記下部固定加熱部及び前記上部固定加熱部の他方に固定する工程と、
前記樹脂層を挟んだ前記支持基板及び前記中間構造物を、前記下部固定加熱部または前記上部固定加熱部で加熱し、前記樹脂層を軟化させる工程と、
前記支持基板と前記中間構造物とを平行に維持し、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して、線分をなすように、次に、向きを変えて別の線分をなすように、終点における前記支持基板の中心と前記中間構造物の中心との距離が、始点における前記距離より大きくなる前記線分を複数個有するように移動させる工程と、
前記支持基板と前記中間構造物が前記樹脂層で分離されるまで、前記線分に沿った移動を繰り返す工程と、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ウェーハ状の支持基板の上に熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成し、前記樹脂層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された第１の半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記第１の半導体チップを被う第１の封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物を形成する工程と、
前記樹脂層と反対側の前記支持基板を、対向配置された下部固定加熱部及び上部固定加熱部の一方に固定し、前記樹脂層と反対側の前記中間構造物の面を前記下部固定加熱部及び前記上部固定加熱部の他方に固定する工程と、
前記樹脂層を挟んだ前記支持基板及び前記中間構造物を、前記下部固定加熱部または前記上部固定加熱部で加熱し、前記樹脂層を軟化させる工程と、
前記支持基板と前記中間構造物とを平行に維持し、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して、らせん形をなして、前記支持基板の中心と前記中間構造物の中心との距離が、大きくなるように移動させる工程と、
前記支持基板と前記中間構造物が前記樹脂層で分離されるまで、前記らせん形に沿った移動を繰り返す工程と、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して移動させる工程において、更に、前記支持基板及び前記中間構造物のいずれか一方から超音波を印加することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
ウェーハ状の支持基板の上に金属層を形成し、前記金属層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された第１の半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記第１の半導体チップを被う第１の封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物を形成する工程と、
前記金属層と反対側の前記支持基板を、対向配置された下部固定加熱部及び上部固定加熱部の一方に固定し、前記金属層と反対側の前記中間構造物の面を前記下部固定加熱部及び前記上部固定加熱部の他方に固定する工程と、
前記金属層を挟んだ前記支持基板及び前記中間構造物を、前記下部固定加熱部または前記上部固定加熱部で加熱し、前記支持基板及び前記中間構造物のいずれか一方から超音波を印加する工程と、
前記支持基板と前記中間構造物とが平行となるように維持して、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して振動するように、一定速さで水平に移動し、同時または次に、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して、一定速さで垂直方向上下に移動する工程と、
前記支持基板と前記中間構造物が前記樹脂層で分離されるまで、水平及び垂直に前記移動を繰り返す工程と、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ウェーハ状の支持基板と、前記支持基板の上の接続層と、前記接続層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記半導体チップを被う封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物とからなる被加工物の中心部と周辺部とを独立に加熱できる第１及び第２の加熱部を有し、前記第１及び第２の加熱部の前記被加工物の側に吸着機構部を有する第１の固定加熱部と、
前記第１の固定加熱部に対向し、前記被加工物の中心部と周辺部とを独立に加熱できる第３及び第４の加熱部を有し、前記第３及び第４の加熱部の前記被加工物の側に吸着機構部を有する第２の固定加熱部と、
前記被加工物を加熱した状態で、前記第１の固定加熱部に対して、前記第２の固定加熱部を平面内で方向の異なる動きをさせて、前記第１の固定加熱部に固定された前記支持基板と前記第２の固定加熱部に固定された前記中間構造物とを分離する移動機構部と、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一の基板の両面に搭載された両面実装型の半導体装置において、複数の半導体チップを積層する基板は、樹脂やシリコン基板等が用いられることが多く、配線を有する配線基板は絶縁性の樹脂等が用いられる。
【０００３】
両面実装型の半導体装置は、例えば、所定の支持基板を準備し、この支持基板上に配線基板となる樹脂を配置し、配線層を形成して配線基板とした後、配線基板の一方の面に半導体チップを実装する。次いで、支持基板を除去する。その後、配線基板の他方の面に、別途配線層を介して更に半導体チップを追加形成することによって、両面実装型の半導体装置を得る。配線基板及び半導体チップ等の厚さが約１００μｍと薄いことが多く、支持基板の除去は、困難を伴うことが多い。
【０００４】
近い分野に、支持基板に接着剤によって貼り付けられた半導体ウェーハを分離する技術がある。例えば、支持基板に接着剤によって半導体ウェーハが貼り付けられたワークにおいて、下部保持機構部の吸着面上に、多孔質シートを配置した上で、支持基板に接着剤によって貼付けられたウェーハの表出している裏面側を、多孔質シート上に載せ、ウェーハ裏面全面を均一な吸引力で吸着保持するように構成し、上部保持機構部と下部保持機構部でワークを挟み込み、内蔵されたヒータで接着剤を加熱溶融させ、上部保持機構部を、支持基板を吸着した状態で水平方向に直線的に移動させて、多孔質シートを介して保持されたウェーハが支持基板から分離される方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、この開示された分離方法を、両面実装型の半導体装置の製造に適用して、樹脂層または接着剤の部分で、支持基板と配線基板とを分離しようとすると、配線基板にクラックが入ったり、配線基板の配線の断裂が起こったりして、半導体装置の製造歩留低下を引き起こす場合があるという問題を有している。
【特許文献１】特開２００７−２８７９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、半導体装置の歩留低下を抑制する半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の半導体装置の製造方法は、ウェーハ状の支持基板の上に熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成し、前記樹脂層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された第１の半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記第１の半導体チップを被う第１の封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物を形成する工程と、前記樹脂層と反対側の前記支持基板を、対向配置された下部固定加熱部及び上部固定加熱部の一方に固定し、前記樹脂層と反対側の前記中間構造物の面を前記下部固定加熱部及び前記上部固定加熱部の他方に固定する工程と、前記樹脂層を挟んだ前記支持基板及び前記中間構造物を、前記下部固定加熱部または前記上部固定加熱部で加熱し、前記樹脂層を軟化させる工程と、前記支持基板と前記中間構造物とを平行に維持し、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して、線分をなすように、次に、向きを変えて別の線分をなすように、終点における前記支持基板の中心と前記中間構造物の中心との距離が、始点における前記距離より大きくなる前記線分を複数個有するように移動させる工程と、前記支持基板と前記中間構造物が前記樹脂層で分離されるまで、前記線分に沿った移動を繰り返す工程とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別態様の半導体装置の製造方法は、ウェーハ状の支持基板の上に熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成し、前記樹脂層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された第１の半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記第１の半導体チップを被う第１の封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物を形成する工程と、前記樹脂層と反対側の前記支持基板を、対向配置された下部固定加熱部及び上部固定加熱部の一方に固定し、前記樹脂層と反対側の前記中間構造物の面を前記下部固定加熱部及び前記上部固定加熱部の他方に固定する工程と、前記樹脂層を挟んだ前記支持基板及び前記中間構造物を、前記下部固定加熱部または前記上部固定加熱部で加熱し、前記樹脂層を軟化させる工程と、前記支持基板と前記中間構造物とを平行に維持し、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して、らせん形をなして、前記支持基板の中心と前記中間構造物の中心との距離が、大きくなるように移動させる工程と、前記支持基板と前記中間構造物が前記樹脂層で分離されるまで、前記らせん形に沿った移動を繰り返す工程とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別態様の半導体装置の製造方法は、ウェーハ状の支持基板の上に金属層を形成し、前記金属層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された第１の半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記第１の半導体チップを被う第１の封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物を形成する工程と、前記金属層と反対側の前記支持基板を、対向配置された下部固定加熱部及び上部固定加熱部の一方に固定し、前記金属層と反対側の前記中間構造物の面を前記下部固定加熱部及び前記上部固定加熱部の他方に固定する工程と、前記金属層を挟んだ前記支持基板及び前記中間構造物を、前記下部固定加熱部または前記上部固定加熱部で加熱し、前記支持基板及び前記中間構造物のいずれか一方から超音波を印加する工程と、前記支持基板と前記中間構造物とが平行となるように維持し、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して振動するように、一定速さで水平に移動し、同時または次に、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して、一定速さで垂直方向上下に移動する工程と、前記支持基板と前記中間構造物が前記樹脂層で分離されるまで、水平及び垂直に前記移動を繰り返す工程とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の別態様の半導体装置の製造装置は、ウェーハ状の支持基板と、前記支持基板の上の接続層と、前記接続層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記半導体チップを被う封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物とからなる被加工物の中心部と周辺部とを独立に加熱できる第１及び第２の加熱部を有し、前記第１及び第２の加熱部の前記被加工物の側に吸着機構部を有する第１の固定加熱部と、前記第１の固定加熱部に対向し、前記被加工物の中心部と周辺部とを独立に加熱できる第３及び第４の加熱部を有し、前記第３及び第４の加熱部の前記被加工物の側に吸着機構部を有する第２の固定加熱部と、前記被加工物を加熱した状態で、前記第１の固定加熱部に対して、前記第２の固定加熱部を平面内で方向の異なる動きをさせて、前記第１の固定加熱部に固定された前記支持基板と前記第２の固定加熱部に固定された前記中間構造物とを分離する移動機構部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体装置の歩留低下を抑制する半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。各図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法及び製造装置について、図１乃至図６を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示すように、半導体装置の製造方法は、ステップＳ１１から、ステップＳ１６に至る工程により構成される。そして、これらの工程を経て、図２（ｅ）に示すように、半導体装置１が完成する。
【００１５】
図２（ｅ）に示すように、半導体装置１は、マザーボード７１の一方の側に、半導体チップ２３、７２が、半田バンプ２５、７３を介して両面に接続された配線基板２１が固定され、他方の側に、半田バンプ７９が配設されている。図示を省略するが、配線基板２１は、両面に配線が設けられ、配線の一部に半導体チップ２３、７２と接続するパッドが設けられ、また、配線の一部は配線基板２１を貫通している。マザーボード７１は、両面に配線が設けられ、配線の一部に配線基板２１と接続するためのパッドが設けられ、また、配線の一部はマザーボード７１を貫通して、半田バンプ７９に接続されている。マザーボード７１と配線基板２１とは、金属細線７５を介して接続されている。配線基板２１は、半導体チップ２３を被う封止樹脂２７が配設され、封止樹脂２７の配線基板２１と反対側がマザーボード７１に固定されている。マザーボード７１の配線基板２１の側の面は、半導体チップ７２、配線基板２１、金属細線７５、及び封止樹脂２７等と共に、封止樹脂７７によって被われている。なお、ソルダーレジスト、アンダーフィル等の図示も省略されている。
【００１６】
図１及び図２（ａ）に示すように、半導体装置の製造方法は、ウェーハ状の支持基板１１及び支持基板１１の上に熱可塑性の樹脂層である剥離層１３を形成し、剥離層１３の上に配線が設けられた配線基板２１、配線基板２１上に固定且つ電気的に接続された第１の半導体チップである半導体チップ２３、及び配線基板２１の上面及び半導体チップ２３を被う第１の封止樹脂である封止樹脂２７を有するウェーハ状の中間構造物２０を形成する（ステップＳ１１）。
【００１７】
剥離層１３は、例えば、ポリスチレンからなり、２００〜２５０℃で粘度が低くなる。剥離層１３は、後工程で、支持基板１１と中間構造物２０を分離する界面とするために、２５０℃の温度における粘度が１×１０５ｃｐｓ以下となるようなものが好ましく、他に、メタクリル樹脂、ポリエチレン、及びポリプロピレン等を使用することが可能である。剥離層１３は、厚さが数μｍから数十μｍのオーダである。
【００１８】
配線基板２１は、図示を省略するが、剥離層１３の上に、配線となる金属等の導電膜を形成し、配線及びパッドを残すようにパターニングして、その上に、例えば、熱硬化性の樹脂からなる絶縁膜を形成し、絶縁膜を貫通するビアを形成し、ビアを導電膜と同様の導電体で埋め込み、絶縁膜の上に、ビアと接続するように導電膜を形成し、配線及びパッドを残すようにパターニングする。なお、ビアはパッドを兼ねる程度に大きくして、導電膜の最初のパターニング工程を省略することは可能であり、また、複数の絶縁膜及びそれに必要な複数の導電膜からなる構成とすることは可能である。配線基板２１の両側に半導体チップ２３、７２と接続可能なパッド、配線基板２１の半導体チップ２３の側の周辺部にマザーボード７１と接続可能なパッドが形成される。
【００１９】
配線基板２１の剥離層１３とは反対側で配線と接続するように、半導体チップ２３をＳｎＡｇ等の半田バンプ２５を介して固定する。配線基板２１の半導体チップ２３側の面に、半導体チップ２３を被って、表面がほぼ平坦となるように、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂からなる封止樹脂２７を形成する。後の工程で剥離層１３から分離される配線基板２１、半導体チップ２３、及び封止樹脂２７を有する部分を中間構造物２０という。
【００２０】
図３に示すように、支持基板１１及び中間構造物２０は、例えば、シリコンウェーハからなる支持基板１１に規定され、ほぼ円盤形をなす。中間構造物２０は、半導体チップ２３等を被った封止樹脂２７が表出している。図２（ａ）に示す断面図は、図３に示すＡ−Ａ線に沿った断面にほぼ対応している。
【００２１】
次に、中間構造物２０の支持基板１１からの分離は、図１に示すステップＳ１２〜Ｓ１５の工程、並びに、図４及び図５に示す製造装置によって行われる。
【００２２】
まず、図４（ａ）に示すように、製造装置の移動機構部は、底板１０１、底板１０１に垂直に固定された支柱１０３、支柱１０３に沿って上下移動（図面上下方向を向いた両方向矢印で示す）及び固定可能な上板１０５で枠組みが構成されて、上板１０５には、上板１０５の下面に沿って、すなわち、底板１０１に対して一定距離を保ちながら平面移動（図面左右方向を向いた両方向矢印で示す）が可能な可動板１０７が装着されている。下部テーブル３１が底板１０１の上面に固定され、上部テーブル４１が可動板１０７の下面に固定されている。下部固定加熱部３３及び上部固定加熱部４３は、それぞれ、下部テーブル３１及び上部テーブル４１に固定されて、相対向させてある。
【００２３】
図５に示すように、下部固定加熱部３３は、下部テーブル３１の上にほぼ水平に固定され、一体化されたウェーハ状の支持基板１１及び中間構造物２０の中心部と周辺部とを独立に加熱できる第１及び第２の加熱部である中心加熱部３５ａ及び周辺加熱部３５ｂを有し、中心加熱部３５ａ及び周辺加熱部３５ｂは、それぞれ、同心円状に埋め込まれたヒータ３７が配設されている。下部固定加熱部３３の外周側から、電力供給部５１ａ、５１ｂを介して電力が供給される。なお、下部固定加熱部３３は、２分割（中心及び周辺）に限らず、３分割以上とすることは可能である。
【００２４】
中心加熱部３５ａ及び周辺加熱部３５ｂの支持基板１１の側に吸着部３６を有している。吸着部３６は、同心円状に形成された吸着孔３８に、外周から中心方向に向かう吸着孔３８ａが交わり、中心方向に向かう吸着孔３８ａは、外側から、排気接続部５３を介して減圧される。吸着孔３８は、支持基板１１と接する側に開口を有している。なお、電力供給部５１ａ、５１ｂ、及び排気接続部５３は、くりぬかれた下部テーブル３１の中心部を通して、下側に引き出すことは可能である。吸着部３６の表面は、耐熱性のある樹脂、例えば、フッ素系樹脂等で被うことが可能である。
【００２５】
上部固定加熱部４３は、上部テーブル４１の下に固定され、一体化されたウェーハ状の支持基板１１及び中間構造物２０の中心部と周辺部とを独立に加熱できる第３及び第４の加熱部である中心加熱部４５ａ及び周辺加熱部４５ｂを有し、中心加熱部４５ａ及び周辺加熱部４５ｂは、図示を省略しているが、それぞれ、同心円状に埋め込まれたヒータを有し、上部固定加熱部４３の外周側から、電力供給部を介して電力が供給される。なお、上部固定加熱部４３は、２分割（中心及び周辺）に限らず、３分割以上とすることは可能である。
【００２６】
中心加熱部４５ａ及び周辺加熱部４５ｂの中間構造物２０の側に吸着部４６を有している。吸着部は、図示を省略しているが、同心円状に形成された吸着孔に、外周から中心方向に向かう吸着孔が交わり、中心方向に向かう吸着孔は、外側から、排気接続部を介して減圧される。吸着孔は、中間構造物２０と接する側に開口を有している。なお、電力供給部、及び排気接続部は、くりぬかれた上部テーブル４１の中心部を通して、上側に引き出すことは可能である。吸着部４６の表面は、耐熱性のある樹脂、例えば、フッ素系樹脂等で被うことは可能である。
【００２７】
図１、図４（ａ）に示すように、剥離層１３と反対側の支持基板１１が下部固定加熱部３３に、剥離層１３と反対側の中間構造物２０の面が上部固定加熱部４３に固定される（ステップＳ１２）。支持基板１１の上に中間構造物２０が形成されるので、支持基板１１の面に垂直な中心を通る線（中心線）Ｃ１は、中間構造物２０の面に垂直な中心線Ｃ２に一致している。なお、上下を逆にして、支持基板１１を上部固定加熱部４３に固定することは可能である。
【００２８】
剥離層１３を挟んだ支持基板１１及び中間構造物２０を、下部固定加熱部３３及び上部固定加熱部４３で加熱し、剥離層１３を軟化させる（ステップＳ１３）。加熱温度は、例えば、２５０℃とする。なお、軟化は、２００℃、２２０℃でも確認され、２００℃〜２５０℃で可能である。
【００２９】
図４（ａ）には、支持基板１１と中間構造物２０との分離のための移動が始まる前、すなわち、支持基板１１の中心線Ｃ１と中間構造物２０の中心線Ｃ２とが一致した状態が示されている。図４（ｂ）には、支持基板１１と中間構造物２０との分離のための移動が終わる時点の支持基板１１と中間構造物２０との位置関係が示されている。下部固定加熱部３３及び上部固定加熱部４３は加熱状態にあり、剥離層１３ａ、１３ｂは、粘度の低い状態にある。
【００３０】
そして、図４（ａ）に示す位置から、図４（ｂ）に示す位置に至る支持基板１１と中間構造物２０の移動の手順を次に説明する。図１、図５、図６に示すように、支持基板１１及び中間構造物２０を水平に維持して、上部固定加熱部４３を下部固定加熱部３３に対して、線分をなすように、例えば、図面左方向に、次に、向きを９０度変えて別の線分をなすように、終点における支持基板１１の中心と中間構造物２０の中心との距離が、始点におけるその距離より大きくなる線分を複数個有するように移動させる（ステップＳ１４）。
【００３１】
より詳しくは、図６に示すように、支持基板１１を破線、移動開始後の中間構造物２０を実線で表わして、支持基板１１と中間構造物２０が一致した位置、すなわち、中心線Ｃ１と中心線Ｃ２（図４参照）とが一致した位置を出発点６１とする。支持基板１１及び中間構造物２０の間にある剥離層１３が面内でほとんど均一な温度になるように、中心加熱部３５ａ、４５ａ及び周辺加熱部３５ｂ、４５ｂを調整する（図５参照）。
【００３２】
剥離層１３が粘度の低い状態になった後、支持基板１１に対して、中間構造物２０を図面左方向に一定の速度、例えば、１ｍｍ／秒で、直線的に、３０μｍだけ線分６３−１に沿って動かす。線分６３−１は、中間構造物２０の中心（中心線Ｃ２に相当）の始点と終点を結んである。次に、線分６３−１の終点から、中間構造物２０を図面上方向（線分６３−１に対してほぼ９０度）に同様の速度で、直線的に、例えば、３５μｍだけ線分６３−２に沿って動かす。次に、線分６３−２の終点から、中間構造物２０を図面右方向（線分６３−２に対してほぼ９０度）に同様の速度で、直線的に、例えば、６５μｍだけ線分６３−３に沿って動かす。以下同様に、例えば、隣接した出発点側の線分との距離が一定または次第に大きくなるように、しかも、各線分の終点と支持基板１１の中心との距離が始点と支持基板１１の中心との距離より大きくなるように、中間構造物２０を動かす。そして、中間構造物２０の中心が、支持基板１１の周の最も外側と、中間構造物２０の周の最も外側とがほぼ接する位置となる分離点６５に来るまで、移動を繰り返す（ステップＳ１５）。その後、中間構造物２０を吸着した上部テーブル４１は、例えば、支柱１０３に沿って上方向に移動して、下部テーブル３１と干渉しない位置に置かれる。
【００３３】
図１及び図２（ｂ）〜（ｅ）に示すように、上部固定加熱部４３から中間構造物２０を取り外し、中間構造物２０の配線基板２１の表面の剥離層１３ｂを除去し、中間構造物２０を、例えば、ダイシングによって個片化した後、配線基板２１の半導体チップ２３とは反対側の面に半導体チップ７２を半田バンプ７３を介して固定且つ電気的に接続し、配線を有するマザーボード７１に封止樹脂２７側を固定し、配線基板２１をマザーボード７１に金属細線７５を介して電気的に接続し、中間構造物２０、半導体チップ７２を封止樹脂７７により封止し、封止樹脂７７及びマザーボード７１を、例えば、ダイシングによって個片化する（ステップＳ１６）。その後、マザーボード７１の封止樹脂７７とは反対側の面に半田バンプ７３を配設し、半導体装置１が完成する。なお、中間構造物２０を個片化する前に、配線基板２１の半導体チップ２３とは反対側の面に半導体チップ７２を半田バンプ７３を介して固定且つ電気的に接続し、その後、個片化することは可能である。
【００３４】
上述したように、両面実装型の半導体装置１の製造において、ステップＳ１１から、ステップＳ１５の工程を経ることによって、配線基板２１、半導体チップ２３、及び封止樹脂２７を有するウェーハ状の中間構造物２０と支持基板１１とを、これらの中間に形成した剥離層１３で、配線基板２１へのダメージを軽減した状態で分離可能となる。つまり、支持基板１１に対して中間構造物２０をそれぞれ異なる４つの方向（平面図上の東西方向及び南北方向）に移動することにより、せん断力が４つの方向に起こり、剥離層１３の高分子の結合が弱められて、分離し易くなるために、配線基板２１へのダメージ、すなわち、クラック、配線の断裂、反り等が抑制される。
【００３５】
また、下部固定加熱部３３及び上部固定加熱部４３に、周方向に分割した中心加熱部３５ａ、４５ａ及び周辺加熱部３５ｂ、４５ｂを配置して、剥離層１３が面内で粘度の低い状態でほぼ一定に維持されることにより、粘度の高低差により生じる応力の発生を抑制でき、配線基板２１へのダメージが低減可能となる。
【００３６】
そして、ステップＳ１６の工程を経ることによって、配線基板２１のダメージが低減された半導体装置１が完成する。支持基板１１から配線基板２１を分離する製造歩留低下が上述のように抑制されるので、両面実装型の半導体装置１のトータルの製造歩留が低下することが抑制される。
【００３７】
また、半導体装置の製造装置は、シリコンウェーハを基準にして作られており、両面実装型の支持基板１１をシリコンウェーハとすることにより、上述の移動機構部を除く製造装置の多くは、特別な調整や治具等を用いる必要がなく、既存の製造装置を利用することが可能となる。従って、両面実装型の半導体装置１は、製造コストの増加が抑制され得る。
【実施例２】
【００３８】
本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法及び製造装置について、図７を参照しながら説明する。実施例１の半導体装置の製造方法とは、支持基板と中間構造物の相対的な移動方向が異なる。なお、実施例１と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３９】
本実施例の半導体装置は、実施例１の半導体装置１と同様であり、半導体装置１の製造装置は、実施例１と同様である。本実施例の半導体装置１の製造方法は、ステップＳ１１からステップＳ１３まで、及びステップＳ１５以降は、実施例１の半導体装置１の製造方法と同様である。つまり、図７に示すように、実施例１のステップＳ１４を置き換えて、上部固定加熱部４３を下部固定加熱部３３に対して、らせん形の曲線８３をなして、支持基板１１の中心と中間構造物２０の中心との距離が大きくなるように移動させる（ステップＳ２１）。つまり、曲線８３は、出発点８１から分離点８５に達する。
【００４０】
ステップＳ２１の移動によって、支持基板１１に対する中間構造物２０を、平面上の常に異なる方向に移動することにより、せん断力があらゆる方向に起こり、剥離層１３の高分子の結合が弱められて、より分離し易くなる。その他に、実施例１が有する効果と同様な効果を有している。
【実施例３】
【００４１】
本発明の実施例３に係る半導体装置の製造方法及び製造装置について、図８及び図９を参照しながら説明する。実施例１の半導体装置の製造方法とは、超音波を印加している点、及び中間構造物と支持基板の相対的な移動方向が異なる。なお、実施例１及び２と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４２】
本実施例の半導体装置は、実施例１の半導体装置１と同様である。図８に示すように、本実施例の半導体装置１の製造装置は、実施例１の製造装置の下部テーブル３１に、超音波発生機構部（図示略）で発生した超音波を印加するための超音波接続部９０が付加されている以外、実施例１の製造装置と同様である。なお、超音波接続部９０は、下部テーブル３１に替えて、上部テーブル４１に付加することが可能である。
【００４３】
また、半導体装置１の製造方法は、ステップＳ１１からステップＳ１２まで、及びステップＳ１５以降は、実施例１の半導体装置１の製造方法と同様である。つまり、実施例１のステップＳ１３に付け加えて、剥離層１３を軟化させた後、超音波接続部９０から、超音波による振動（例えば、周波数約２０ｋＨｚ、振幅約１．５μｍ）を下部テーブル３１に印加する（ステップＳ３１）。
【００４４】
そして、図９に示すように、実施例１のステップＳ１４を置き換えて、支持基板１１及び中間構造物２０を水平に維持して、上部固定加熱部４３を下部固定加熱部３３に対して、線分をなすように、例えば、図面右方向に、次に、向きを１８０度変えて、一部が重なる別の線分をなすように繰り返し、終点における支持基板１１の中心と中間構造物２０の中心との距離が、始点におけるその距離より大きくなる線分を複数個有するように移動させる（ステップＳ３２）。図９（ｂ）に示すように、それぞれの線分９３の長さが分かるようにずらすと、線分９３は、次第に長くなって出発点９１から分離点９５に達する。線分９３の幅は、超音波の印加を表わす。なお、超音波の方向は、支持基板１１に対する中間構造物２０の移動方向と同じであっても、異なっていてもよい。
【００４５】
ステップＳ３１、Ｓ３２の移動によって、中間構造物２０と支持基板１１とをそれぞれ異なる２つの方向（平面図上の左右）に移動することにより、せん断力が２つの方向に起こり、かつ、超音波によるせん断力が設定した２つの方向に起こり、剥離層１３の高分子の結合がより弱められて、より分離し易くなる。その他に、実施例１が有する効果と同様な効果を有している。
【００４６】
また、実施例３の変形例を、図１０に示す。図１０は、図９（ｂ）に対応させた図であり、実施例３とは、線分の長さが異なる。図１０に示すように、実施例１のステップＳ１４を置き換えて、支持基板１１及び中間構造物２０を水平に維持して、上部固定加熱部４３を下部固定加熱部３３に対して、線分９４−１をなすように、例えば、図面右方向に、次に、向きを１８０度変えて、一部が重なり長さが約半分の別の線分９４−２をなすように図面左方向に、次に、線分９４−１と同様な長さ及び方向を有する線分９４−３となるように、順次、繰り返し移動させる（ステップＳ３３）。右方向に向いた線分９４−ｎの終点の位置は、次第に出発点９１から遠ざかり、分離点９５に達する。
【００４７】
ステップＳ３３の移動によって、実施例３の変形例は、実施例３が有する効果と同様な効果を有している。本変形例は、実施例３に比較して、作業空間をより小さく設定することが可能となる。
【００４８】
また、超音波を印加して、実施例１または実施例２の移動方法によって、支持基板１１と中間構造物２０とを分離することは可能である。
【実施例４】
【００４９】
本発明の実施例４に係る半導体装置の製造方法及び製造装置について、図１１を参照しながら説明する。実施例３の半導体装置の製造方法とは、支持基板と中間構造物の境界の剥離層が金属であることが異なる。なお、実施例１及び３と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５０】
本実施例の半導体装置は、実施例１の半導体装置１と同様である。図１１に示すように、本実施例の半導体装置１の製造装置は、実施例３の製造装置と同様である。また、図１１（図２（ａ）参照）に示すように、分離される前のウェーハ状の支持基板１１及び中間構造物２０は、境界に金属からなる剥離層１１３を有する。剥離層１１３は、例えば、約０．１μｍ厚のＴｉ、その上に、約０．１μｍ厚のＮｉをスパッタリング法で形成された２層構造である。なお、剥離層１１３は、接着が弱い他の金属であってもよい。
【００５１】
また、半導体装置１の製造方法は、ステップＳ１１からステップＳ１２まで、及びステップＳ１５以降は、実施例１及び実施例３の半導体装置１の製造方法と同様である。つまり、実施例１のステップＳ１３を置き換えて、中心加熱部３５ａ、４５ａは比較的低温、例えば、１５０℃になるように加熱し、周辺加熱部３５ｂ、４５ｂは比較的高温、例えば、２５０℃になるように加熱し、且つ実施例３のステップＳ３１と同様な超音波による振動を印加する（ステップＳ４１）。
【００５２】
そして、実施例１のステップＳ１４を置き換えて、水平に維持して、上部固定加熱部を下部固定加熱部に対して一定速さで水平に行きつ戻りつする移動をさせ（振動）、同時または次に、上部固定加熱部４３を下部固定加熱部３３に対して上方向、つまり面に垂直に引き離す方向及び戻す方向に移動させる（ステップＳ４２）。上方向の移動量は、水平方向の移動量の１０分の１程度乃至それ以下である。
【００５３】
そして、実施例１のステップＳ１５を置き換えて、支持基板１１と中間構造物２０が剥離層１１３で分離するまで、向きを変えた水平スライド及び上下移動を繰り返す（ステップＳ４３）。水平方向のスライドは、実施例１乃至３のような、粘性のある樹脂を切断するのとは違い、剥離層１１３及び対面にある支持基板１１は、３００℃またはそれ以下の温度では固体であるので、それぞれの原子間を剥離層１３に比較して、わずかな距離だけ引き離せばよい。従って、実施例１乃至３のように、支持基板１１の周辺と中間構造物２０の周辺とが離れるまで移動させる必要はなく、支持基板１１の中心に対して中間構造物２０の中心を一定範囲内で、周期的または非周期的に動かせばよい。
【００５４】
剥離層１１３に金属を使用し、ステップＳ４１乃至Ｓ４３によって、超音波による振動に加えて、下部固定加熱部３３を上部固定加熱部４３に対して一定範囲内で動かし、中間構造物２０と支持基板１１との間にそれぞれ異なる複数方向のせん断力が起こり、剥離層１１３の付いた中間構造物２０が支持基板１１から分離される。中心の低温部、周辺の高温部は、剥離層１１３と支持基板１１の熱膨張の差に変化を与えることにより、剥離のきっかけを与えることになる。なお、温度分布は、中心を高温部、周辺を低温部とすることは可能である。また、剥離層１１３がより大きな応力を有している場合等において、温度分布は、中心と周辺とをほとんど同じにすることは可能である。中間構造物２０に付いた剥離層１１３は、エッチングによって除去される。
【００５５】
中間構造物２０と支持基板１１とを、これらの中間に形成した金属からなる剥離層１１３で、配線基板２１にダメージを与えることなく分離可能となる。そして、ステップＳ１６の工程を経ることによって、実施例１と同様に、配線基板２１のダメージが低減された半導体装置１が完成し、両面実装型の半導体装置１のトータルの製造歩留が低下することが抑制される。
【００５６】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々、変形して実施することができる。
【００５７】
例えば、実施例では、下側の支持基板を固定して、上側の中間構造物を、移動させる方法を示したが、支持基板と中間構造物とは、相対的な位置関係が保たれればよいので、例えば、支持基板の中心と中間構造物の中心との中点が、ほぼ固定されるような機構とすることは可能である。その場合、支持基板と中間構造物と分離に必要な作業空間をより小さくすることが可能である。
【００５８】
また、実施例では、支持基板は、シリコンウェーハである例を示したが、支持基板は、他の半導体、金属、ガラス、セラミクス、及び樹脂からなるウェーハ、または、半導体、金属、ガラス、セラミクス、及び樹脂を表面に形成してなるウェーハであることが可能である。
【００５９】
また、実施例１乃至３では、上部固定加熱部を下部固定加熱部に対して一定速さで水平に移動させる例を示したが、水平移動と同時または次に、上部固定加熱部を下部固定加熱部に対して上方向、つまり面に垂直に引き離す方向に移動させることは可能である。
【００６０】
その他、以下の付記に記載されるような構成が考えられる。  
（付記１）  ウェーハ状の支持基板の上に熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成し、前記樹脂層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された第１の半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記第１の半導体チップを被う第１の封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物を形成する工程と、前記樹脂層と反対側の前記支持基板を、対向配置された下部固定加熱部及び上部固定加熱部の一方に固定し、前記樹脂層と反対側の前記中間構造物の面を前記下部固定加熱部及び前記上部固定加熱部の他方に固定する工程と、前記樹脂層を挟んだ前記支持基板及び前記中間構造物を、前記下部固定加熱部または前記上部固定加熱部で加熱し、前記樹脂層を軟化させる工程と、前記支持基板と前記中間構造物とを平行に維持し、前記上部固定加熱部を前記下部固定加熱部に対して、線分をなすように、次に、向きを変えて別の線分をなすように、終点における前記支持基板の中心と前記中間構造物の中心との距離が、始点における前記距離より大きくなる前記線分を複数個有するように移動させる工程と、前記支持基板と前記中間構造物が前記樹脂層で分離されるまで、前記線分に沿った移動を繰り返す工程とを備えている半導体装置の製造方法。
【００６１】
（付記２）  前記支持基板は、半導体、金属、ガラス、セラミクス、及び樹脂からなる基板、または、半導体、金属、ガラス、セラミクス、及び樹脂を表面に形成してなる基板である付記１に記載の半導体装置の製造方法。
【００６２】
（付記３）  前記上部固定加熱部及び前記下部固定加熱部は、それぞれ、前記支持基板または前記中間構造物を吸着して、固定する機構を有する付記１に記載の半導体装置の製造方法。
【００６３】
（付記４）  前記上部固定加熱部及び前記下部固定加熱部の少なくとも一方は、前記支持基板及び前記中間構造物の中心部と周辺部とを分割して加熱される付記１に記載の半導体装置の製造方法。
【００６４】
（付記５）  ウェーハ状の支持基板と、前記支持基板の上の接続層と、前記接続層の上に配線が設けられた配線基板、前記配線基板上に固定且つ電気的に接続された半導体チップ、及び前記配線基板の上面及び前記半導体チップを被う封止樹脂を有するウェーハ状の中間構造物とからなる被加工物の中心部と周辺部とを独立に加熱できる第１及び第２の加熱部を有し、前記第１及び第２の加熱部の前記被加工物の側に吸着機構部を有する第１の固定加熱部と、前記第１の固定加熱部に対向し、前記被加工物の中心部と周辺部とを独立に加熱できる第３及び第４の加熱部を有し、前記第３及び第４の加熱部の前記被加工物の側に吸着機構部を有する第２の固定加熱部と、前記被加工物を加熱した状態で、前記第１の固定加熱部に対して、前記第２の固定加熱部を平面内で方向の異なる動きをさせて、前記第１の固定加熱部に固定された前記支持基板と前記第２の固定加熱部に固定された前記中間構造物とを分離する移動機構部とを備えている半導体装置の製造装置。
【００６５】
（付記６）  前記第１の固定加熱部または前記第２の固定加熱部の少なくとも一方は、超音波発生機構部に接続されている付記５に記載の半導体装置の製造装置。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を工程順に模式的に示すフローチャート。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を工程順に模式的に示す構造断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造の１工程における部分を模式的に示す平面図。
【図４】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造の１工程における製造装置及び半導体装置の部分を模式的に示す図で、図４（ａ）は移動開始前の断面図、図４（ｂ）は移動終了時点の断面図。
【図５】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造装置の部分を模式的に示す図で、図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は一部を切り欠いて示す平面図。
【図６】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造の１工程における図４（ａ）から図４（ｂ）に至る分離の動きを模式的に示す平面的な図。
【図７】本発明の実施例２に係る半導体装置の製造の１工程における分離の動きを模式的に示す平面的な図。
【図８】本発明の実施例３に係る半導体装置の製造装置の部分を模式的に示す断面図。
【図９】本発明の実施例３に係る半導体装置の製造の１工程における分離の動きを模式的に示す平面的な図。
【図１０】本発明の実施例３の変形例に係る半導体装置の製造の１工程における分離の動きを模式的に示す平面的な図。
【図１１】本発明の実施例４に係る半導体装置の製造装置の部分を模式的に示す図で、図１１（ａ）は断面図、図１１（ｂ）は剥離層の温度分布を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１  半導体装置
１１  支持基板
１３、１３ａ、１３ｂ、１１３  剥離層
２０  中間構造物
２１  配線基板
２３、７２  半導体チップ
２５、７３、７９  半田バンプ
２７、７７  封止樹脂
３１  下部テーブル
３３  下部固定加熱部
３５ａ、４５ａ  中心加熱部
３５ｂ、４５ｂ  周辺加熱部
３６、４６  吸着部
３７、４７  ヒータ
３８、４８  吸着孔
４１  上部テーブル
４３  上部固定加熱部
５１ａ、５１ｂ  電力供給部
５３  排気接続部
７１  マザーボード
７５  金属細線
６１、８１、９１  出発点
６３−１、６３−２、６３−３、６３−ｎ、９３、９４−１、９４−２、９４−３、９４−ｎ  線分
６５、８５、９５  分離点
８３  曲線
９０  超音波接続部
１０１  底板
１０３  支柱
１０５  上板
１０７  可動板
Ｃ１、Ｃ２  中心線
【図１】
2010092931.tif 000003
【図２】
2010092931.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010092931.tif 000008
【図７】
2010092931.tif 000009
【図８】
2010092931.tif 000010
【図９】
2010092931.tif 000011
【図１０】
2010092931.tif 000012
【図１１】
2010092931.tif 000013