(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体基板から半導体装置を製造する方法であって、半導体基板を薄型化しても、半導体基板に反り、割れなどが発生せず、しかも低いコストで生産性良く半導体基板を薄型化できる薄型化工程を含む半導体装置の製造方法を提供することである。【解決手段】保護テープ４の両面に粘着層６ａ，６ｂを設け、この粘着層６ａ，６ｂに半導体基板２，３の回路パターン形成面である主面２ａ，３ａを貼着した積層体１を形成する。そして、積層体１の厚み方向の両面に露出する、半導体基板２，３の主面２ａ，３ａに対向する裏面２ｂ，３ｂを、研削装置１０により研削して半導体基板２，３を薄型化する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の回路パターンが形成される主面に対向する裏面を研磨および／または研削して該半導体基板を薄板化する薄型化工程を含む半導体装置の製造方法において、
少なくとも薄型化工程は、
保護テープの両面に設けられる粘着層のそれぞれに半導体基板の主面を貼着してなる積層体を形成し、この積層体の両面に露出する半導体基板の裏面を研磨および／または研削して行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
保護テープの両面に粘着層を介して貼着される２つの半導体基板が、寸法および構成材料が同じであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
保護テープの両面に設けられる粘着層が熱発泡性樹脂材料を含むことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
保護テープの両面に設けられる粘着層の厚みが異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などモバイル機器の小型、薄型化を目指して、デバイスの更なる小型化が求められている。このような要求に応えるため、従来平面状に配置していた半導体チップを、厚み方向に積み上げる３次元積層デバイスが開発されている。この３次元積層デバイスに用いられる積層用の半導体装置は、成膜、フォトリソグラフィー、イオン注入などの工程を経て半導体基板に回路パターンを形成する点は、従来と変わらない。しかしながら、積層後の半導体装置全体の厚みを薄くするために、半導体基板の一方の面に回路パターンを形成した後、半導体基板の回路パターン形成面（主面）に対向する裏面を研磨または研削する薄型化工程が必要である。
【０００３】
図６は、半導体基板の製造方法における薄型化工程を説明するための断面図である。
薄型化工程においては、まず、半導体基板１０２の回路パターンを形成して主面となした回路パターン面１０２ａに保護テープ１０３を貼着し、積層体１０１を形成する。なお、保護テープ１０３は、回路パターン面１０２ａに形成される配線、バンプ電極などによる凹凸を吸収し、半導体基板１０２の割れを防ぐ役割を果たす。また、保護テープ１０３は、半導体基板１０２を薄型化した後に、パターン形成面１０２ａに対向する裏面１０２ｂに配線を形成する再配線工程において、半導体基板１０２の回路パターン面１０２ａを機械的又は化学的に保護する。
【０００４】
上記で得られる積層体１０１は、保護テープ１０３が図示しないグラインダー内に設けられるステージに接するように載置され、別途設けられる図示しない真空吸着ユニットによる真空吸着でステージ上に保持される。ここで、研削装置１０４によって、裏面１０２ｂが研削される。研削装置１０４は、図示しない駆動手段により回転駆動可能に設けられる回転軸１０５と、回転軸１０５の一端に固定され、回転軸１０５の回転に伴って回転する回転板１０６と、回転板１０６の下面端部に設けられる研削砥石１０７とを含んで構成される。研削装置１０４によれば、図示しない駆動手段により回転駆動可能に設けられる回転軸１０５の回転によって、回転軸１０５の一端に固定される回転板１０６が回転し、それに伴って、回転板１０６の下面端部に取り付けられる研削砥石１０７が裏面１０２ｂに擦り合わされ、裏面１０２ｂが研削される。これによって、回路パターン面１０２ａから裏面１０２ｂに向けて形成された図示しない非貫通孔が、図示しない貫通孔（貫通電極）として露出する。
【０００５】
研磨および／または研削された裏面１０２ｂ上には、感光性樹脂を塗布し、図示しない絶縁膜が形成される。この絶縁膜をフォトリソグラフィーによりパターニングすることで、裏面１０２ｂに露出する貫通電極の上部が開口するようにコンタクトホールを設ける。次に、絶縁膜上にシード層になる金属層を形成する。シード層はコンタクトホール表面にも形成され、これによって、シード層と貫通電極上部とが導通する。次いで、メッキレジスト層の塗布、フォトリソグラフィーおよび電解メッキを行うことで、コンタクトホールに導電材料を埋め込むとともに、フォトリソグラフィーにより定められるパターン形状に導電材料を配線化する（再配線化）。この段階で、裏面１０２ｂに露出する貫通電極が、コンタクトホールに埋め込まれる導電材料を介して、再配線化により形成される配線に導通する。次に、シード層を除去することによって各配線間を絶縁し、配線パターンを完成させる。配線パターン上には、それを保護するための絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィーにて絶縁膜の厚さ方向に貫通するコンタクトホールを開口することにより、再配線化が終了する。
【０００６】
しかしながら、半導体基板１０２に保護テープ１０３を貼着しただけの積層体１０１において、半導体基板１０２の裏面１０２ｂの研削により、半導体基板１０２を薄型化すると、図７に示すように、積層体１０１に反りが発生するという問題がある。図７は、半導体基板１０２を研削して得られる積層体１０１の状態を示す側面図である。反りが発生した積層体１０１を用いて半導体製品を製造すると、微細な配線を精確に形成できないことが多い。また、反りがある積層体１０１では、半導体基板１０２はわずかな衝撃でも簡単に割れるので、半導体装置に加工する過程で割れて不良品率を高める。また、反りによってその後の搬送ができなくなる恐れもある。
【０００７】
積層体１０１に反りが発生する理由には、半導体基板１０２の回路パターン形成面１０２ａと研削面である裏面１０２ｂとで圧縮応力に差が生じることが挙げられる。すなわち、半導体基板１０２の研削によって、裏面１０２ｂの最表層には破砕層１０８が形成され、この破砕層１０８が、裏面１０２ｂの最表層の圧縮応力を低下させる。これに対し、回路パターン面１０２ａの最表層は、半導体基板１０２の構成材料のバルクと同等の圧縮応力を維持する。したがって、半導体基板１０２においては、研削によって、回路パターン面１０２ａと裏面１０２ｂとで圧縮応力に差が生じ、半導体基板１０２ひいては積層体１０１に反りが発生する原因になる。
【０００８】
また、研削後に、ベークなどの高温処理を行う場合は、保護テープ１０３が収縮し、薄型化された半導体基板１０２ひいては積層体１０１に反りを発生させる原因になる。さらに、回路パターン形成面１０２ａに形成される回路パターンが持つ膜応力も、薄型化された半導体基板１０２に反りを発生させる原因になる。
【０００９】
このように、種々の原因によって、半導体基板１０２ひいては積層体１０１に反りが発生する。
【００１０】
このような問題に鑑み、半導体基板の薄型化に際し、半導体基板に両面テーブを介して剛性の高いキャリア板を貼着した積層体を用いる方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この方法によれば、反りの発生は確かに減少するものの、半導体基板を薄型化する場合には、多数の半導体基板が一度に薄層化されるため、１つの半導体基板はごとにキャリア板が必要になる。このような、キャリア板の多用は、実際の薄型化工程における製造コストを著しく増大させる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２０９１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、半導体装置の製造方法において、半導体基板を薄型化しても、半導体基板に反りの発生が非常に少なく、キャリア板を使用する必要がなく、低いコストで生産性良く薄型化できる薄型化工程を含む半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、半導体基板の回路パターンが形成される主面に対向する裏面を研磨および／または研削して該半導体基板を薄板化する薄型化工程を含む半導体装置の製造方法において、
少なくとも薄型化工程は、
保護テープの両面に設けられる粘着層のそれぞれに半導体基板の主面を貼着してなる積層体を形成し、この積層体の両面に露出する半導体基板の裏面を研磨および／または研削して行われることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１４】
また本発明の半導体装置の製造方法は、保護テープの両面に粘着層を介して貼着される２つの半導体基板が、寸法および構成材料が同じであることを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の半導体装置の製造方法は、保護テープの両面に設けられる粘着層が熱発泡性樹脂材料を含むことを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明の半導体装置の製造方法は、保護テープの両面に設けられる粘着層の厚みが異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体基板の回路パターンが形成される主面に対向する裏面を研磨および／または研削して該半導体基板を薄板化する薄型化工程を含む半導体装置の製造方法において、保護テープの両面に粘着層を設け、それぞれの粘着層に半導体基板の主面を貼着してなる積層体を作成し、この積層体の両面に露出する半導体基板の裏面を研磨および／または研削することによって、半導体基板の反りを著しく少なくし、キャリア板などのコストの増大につながる部材を用いることなく、生産性良く、半導体基板の薄板化を実施できる。特に、保護テープの両面に貼着される２つの半導体基板の反り量が等価になるように、基板材料、基板厚さなどを適宜選択し、回路パターンの応力を調整することで、互いの反りを打ち消し合わせ、積層体としての反りを小さくし得る。
【００１８】
また本発明によれば、保護テープの両面に粘着層を介して、寸法および構成材料が同じである半導体基板を貼着することによって、裏面の研磨および／または研削を行っても、積層体としての反りが一層少なくなり、後の工程（たとえば再配線工程など）を精確にかつ容易に実施できる。
【００１９】
また本発明によれば、保護テープの両面に設けられる粘着層が、熱発泡性樹脂材料を含むことによって、最終的に保護テープから半導体基板を剥離する際に、加熱処理することで、保護テープと半導体基板との間の粘着力を低下させることができ、剥離時の負荷による割れ発生を小さくすることができる。
【００２０】
また本発明によれば、保護テープの両面に設けられる２つの粘着層の厚みが異なるように形成することによって、それぞれの粘着層の強度が異なるので、保護テープから半導体基板を剥離する際に、一方の面の半導体基板を先に剥がすことができる。さらに、この２つの粘着層が熱発泡性樹脂組成物を含む場合には、一方の面の半導体基板を一層確実に先に剥がすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法は、少なくとも薄型化工程において、保護テープの両面に設けられる粘着層のそれぞれに半導体基板の回路パターン形成面である主面を貼着した積層体を用いる以外は、半導体基板の薄型化工程を含む従来の半導体基板の製造方法と同様に実施できる。
【００２２】
図１は、本発明の実施の第１形態である半導体装置の製造方法の構成を概略的に示すフローチャートである。図２は、図１に示す半導体装置の製造方法における保護テープ貼着工程ｓ１および裏面研削工程ｓ２を説明するための断面図である。図３は、図１に示す半導体装置の製造方法における裏面研削工程ｓ２を説明するための断面図である。図４は、図１に示す半導体装置の製造方法における薄型化工程で得られる積層体１ａの構成を模式的に示す断面図である。図５は、図１に示す半導体装置の製造方法における保護テープ剥離工程ｓ６を説明するための断面図である。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法は、薄型化工程、再配線形成工程および分断化工程を含む。薄型化工程は保護テープ貼着工程ｓ１および裏面研削工程ｓ２を含み、再配線形成工程は裏面絶縁膜形成工程ｓ３、裏面配線形成工程ｓ４および最終保護膜形成工程ｓ５を含み、分断化工程は、保護テープ剥離工程ｓ６およびダイシング工程ｓ７とを含む。
【００２４】
まず、スタートＳ０では、２つの半導体基板２，３および保護テープ４が準備される。
半導体基板２，３は、寸法、厚みおよび構成材料が同一のものである。半導体基板２，３は、それぞれ、回路パターンが形成された回路パターン面である主面２ａ，３ａと、主面２ａ，３ａに対向する裏面２ｂ，３ｂとを有する。さらに主面２ａ，３ａには、回路パターンとともに、所望の位置に図示しない非貫通孔を形成してもよい。本実施の形態では、半導体基板２，３には、８インチのシリコンウエハを用いる。
【００２５】
保護テープ４は、基材５と、基材５の一方の面に形成される粘着層６ａと、基材５の他方の面に形成される粘着層６ｂとを含んで構成される。さらに、保護テープ４において、粘着層６ａ，６ｂの表面には、図示しない剥離可能なセパレータが貼着される。
【００２６】
基材５には、従来からこの分野で常用される材料を使用できるけれども、半導体基板２，３が後述の裏面研削工程で研削されて薄板化することなどを考慮すると、弾性を有する樹脂材料が好ましい。樹脂材料が有する弾性は、適度に高いことが望ましい。また、基材５の厚みは特に制限されず、基材５自体を構成する材料の種類、粘着層６ａ，６ｂを構成する材料の種類などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択できる。本実施の形態では、厚さ１００μｍのポリエステル製テープが用いられる。
【００２７】
基材５の両面に形成される粘着層６ａ，６ｂは、粘着性樹脂を含んで構成される。本実施の形態では、アクリル系樹脂が用いられる。さらに、粘着層６ａ，６ｂを構成する粘着性樹脂には、好ましくは、後述する保護テープ剥離工程ｓ６において粘着層６ａ，６ａからの半導体基板２，３の剥離を一層容易に実施できるように、加熱により発泡する熱発泡性が付与される。ここで、粘着層６ａ，６ｂを構成する粘着性樹脂に熱発泡性を付与するには、この分野で常用される熱発泡性付与方法が採用される。たとえば、粘着性樹脂にアゾジカルボンアミドなどの熱分解型発泡剤の適量を添加する方法が挙げられる。さらに、粘着層６ａ，６ｂの厚みは、半導体基板２，３の回路パターン面２ａ，３ａの図示しない段差または凹凸を吸収できる範囲から適宜選択され、通常は５０μｍ以上である。
【００２８】
なお、後述する保護テープ剥離工程ｓ６において、半導体基板２，３のいずれか一方を保護テープ４から確実に剥離させるために、粘着層６ａ，６ｂの厚みが異なるように形成されるのが好ましい。本実施の形態では、粘着層６ａが粘着層６ｂよりも厚く形成される。熱発泡性を付与された粘着性樹脂（以後「熱発泡性粘着樹脂」と称す）を加熱する際の発泡量は、一般に、熱発泡性粘着樹脂の体積に比例する。すなわち、熱発泡性粘着樹脂の体積が大きいほど発泡量が多くなり、一方、発泡量が多くなるほど発泡後の熱発泡性粘着樹脂と被接着物との粘着力が小さくなる。したがって、本実施の形態では、半導体基板２と粘着層６ａとの粘着力が、半導体基板３と粘着層６ｂとの粘着力よりも小さくなり、半導体基板２の方が剥がれ易くなる。
【００２９】
薄型化工程の第１工程である保護テープ貼着工程ｓ１では、保護テープ４の両面に半導体基板２，３を貼着し、積層体１を得る。積層体１は、たとえば、次のようにして製造される。まず、保護テープ４の粘着層６ｂに貼着される図示しないセパレータを剥がし、粘着層６ｂを露出させ、これと半導体基板３の回路パターン面３ａとを貼着する。貼着は、皺の発生、気泡の噛み込みなどを防止するために、真空中にて加熱下に行うのが好ましい。これにより、半導体基板３と保護テープ４との構造体が得られる。この構造体を、半導体基板３の回路パターン面（主面）３ａに対向する裏面３ｂの方が、図示しないステージの載置面に接するように該ステージに載置し、保護テープ４の図示しないもう一方のセパレータを剥がし、粘着層６ａを露出させる。この上に、半導体基板２の回路パターン面（主面）２ａと粘着層６ａとが接するように半導体基板２を載置して貼着する。この貼着も、真空中にて加熱下に行うのが好ましい。これにより、積層体１が得られる。積層体１の厚み方向の両面には、半導体基板２，３の回路パターン面２ａ，３ａに対向する裏面２ｂ，３ｂが露出する。
【００３０】
薄型化工程の第２工程である裏面研削工程ｓ２では、図２〜図４に示すように、保護テープ貼着工程ｓ１で得られる積層体１を研削する。
【００３１】
本工程では、まず、積層体１の厚み方向に露出する半導体基板２，３の裏面２ｂ，３ｂのうち裏面２ｂを研削し、半導体基板２の薄型化を行う。研削は、従来の方法と同様に実施できる。たとえば、図示しないグラインダー内に設けられるステージ上に、裏面２ｂの面を下にして積層体１を載置し、図示しない真空吸着ユニットによる真空吸着でステージ上に積層体１を保持した状態で、研削装置１０により裏面２ｂの研削が行われる。研削装置１０は、図示しない駆動手段により回転駆動可能に設けられる回転軸１１と、回転軸１１の一端に固定され、回転軸１１の回転に伴って回転する回転板１２と、回転板１２の下面端部に設けられる研削砥石１３とを含んで構成される。研削装置１０によれば、回転軸１１ひいては回転板１２の回転に伴って、研削砥石１３が裏面２ｂに擦り合わされ、裏面２ｂが研削される。このとき、ステージに吸着する側の半導体基板３は積層体１の支持体として機能する。このため、研削される側の半導体基板２では、研削が進行し、最終的に半導体基板２の厚みが５０μｍ程度まで薄くなっても、反りは発生しない。本実施の形態では、半導体基板２は厚さ１００μｍに研削される。裏面２ｂの研削によって、半導体基板２の裏面２ｂの表層には破砕層７が形成される。
【００３２】
裏面２ｂの研削に引き続き、裏面３ｂの研削が行われる。裏面３ｂの研削は、裏面２ｂの研削と同様にして実施できる。すなわち、研削後の裏面２ｂの側がステージに接するように積層体１をステージに載置し、真空吸着によりステージ上に保持し、研削装置１０によって半導体基板３の厚みが１００μｍになるまで裏面３ｂが研削され、裏面３ｂの表層には破砕層８が形成される。これにより、半導体基板２，３の裏面２ｂ，３ｂが研削された積層体１ａが得られる。このとき、半導体基板３の研削後の厚みを半導体基板２の研削後の厚みと同程度（ここでは１００μｍ）にすることによって、半導体基板２，３がそれぞれ反対向きに同じ量だけ反るので、相殺しあって積層体１ａ全体としては反りは発生しない。しかも、半導体基板２，３の反りに非常に少ない。すなわち、本工程では、保護テープ４の両面に半導体基板２，３を貼着することによって、コスト高の主因になるキャリア板を用いることなく、反りの発生が非常に少ない薄型化された半導体基板を得ることができる。
【００３３】
再配線形成工程である裏面絶縁膜形成工程ｓ３、裏面配線形成工程ｓ４および最終保護膜形成工程ｓ５は、公知の方法と同様にして実施できる。裏面絶縁膜形成工程ｓ３では、たとえば、裏面絶縁膜塗布および裏面絶縁膜のフォトリソグラフィーを行えばよい。裏面配線形成工程ｓ４では、たとえば、スパッタリングによるシード層の形成、めっきレジストの塗布、めっきレジストのフォトリソグラフィー、再配線メタルめっき、めっきレジストの剥離および再配線メタルエッチングを行えばよい。最終保護膜形成工程ｓ５では、たとえば、最終保護膜塗布および最終保護膜のフォトリソグラフィーを行えばよい。各工程ｓ３〜ｓ５で利用される各技術は、いずれも従来から半導体装置の製造分野で利用される技術であるので、説明を省略する。いずれの工程においても、積層体１ａの厚み方向に露出する裏面２ｂ，３ｂを、片面ずつまたは両面を一度に処理する。
【００３４】
再配線形成工程に引き続いて、分断化工程が実施される。分断化工程においては、まず、保護テープ剥離工程ｓ６が実施される。
【００３５】
保護テープ剥離工程ｓ６では、図５に示すように、まず再配線形成工程で裏面２ｂ，３ｂに回路パターンが形成された積層体１ａの面２ｂ，３ｂに、ダイシングテープ１４，１５を貼着する。次いで、図示しない真空吸着ユニットおよび加熱手段を備えるステージ上に、ダイシングテープ１５がステージに接するように積層体１ａを載置し、真空吸着ユニットによりステージ上に保持する。引き続き、加熱手段により、ステージからダイシングテープ１５および半導体基板３を介して保護テープ４を加熱し、粘着層６ａ，６ｂを発泡させ、粘着層６ａ，６ｂと半導体基板２，３との間の粘着力を充分に弱くする。具体的には、半導体基板２，３の粘着層６ａ，６ｂからの引き剥がしが可能で、引き剥がしの際に半導体基板２，３に損傷を与えない程度に粘着力を弱める。図５に示すように、粘着層６ａの方が粘着層６ｂよりも厚みが大きい場合、粘着層６ａにおける熱発泡性樹脂の体積が大きく、発泡量も多くなるので、粘着層６ａと半導体基板２との粘着力は弱くなる。したがって、半導体基板２を、ダイシングテープ１４を介して保護テープ４とは反対の方向、すなわち矢符１６の方向に引き剥がすと、半導体基板２と粘着層６ａとの粘着力は、半導体基板３と粘着層６ｂとの粘着力よりも小さくなり、半導体基板２と保護テープ４との間で剥離が確実に起こる。
【００３６】
次いで、半導体基板２の引き剥がしにより露出する保護テープ４を、半導体基板２と同様にして引き剥がすことよって、半導体基板２，３の保護テープ４からの分離が完了する。したがって、半導体基板２，３は、裏面２ｂ，３ｂにダイシングテープ１４，１５が貼着された状態で、保護テープ４から分離される。
【００３７】
ダイシング工程ｓ７では、保護テープ剥離工程ｓ６で得られるダイシングテープ１４，１５が貼着される半導体基板２，３を、公知の方法にしたがってダイシング、個片化およびピックアップすることにより、半導体装置が得られ、一連の操作が完了し、エンドｓ８になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の第１形態である半導体装置の製造方法の構成を概略的に示すフローチャートである。
【図２】図１に示す半導体装置の製造方法における保護テープ貼着工程および裏面研削工程を説明するための断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の製造方法における裏面研削工程を説明するための断面図である。
【図４】図１に示す半導体装置の製造方法における薄型化工程で得られる積層体の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図１に示す半導体装置の製造方法における保護テープ剥離工程を説明するための断面図である。
【図６】半導体基板の製造方法における薄型化工程を説明するための断面図である。
【図７】半導体基板を研削して得られる積層体１０１の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
ｓ１  保護テープ貼着工程
ｓ２  裏面研削工程
ｓ３  裏面絶縁膜形成工程
ｓ４  裏面配線形成工程
ｓ５  最終保護膜形成工程
ｓ６  保護テープ剥離工程
ｓ７  ダイシング工程
１，１ａ  積層体
２，３  半導体基板
２ａ，３ａ  半導体基板の主面
２ｂ，３ｂ  半導体基板の裏面
４  保護テープ
５  基材
６ａ，６ｂ  粘着層
７，８  破砕層
１０  研削装置
１１  回転軸
１２  回転板
１３  研削砥石
１４，１５  ダイシングテープ
１６  矢符
【図１】
2006196779.tif 000003
【図２】
2006196779.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006196779.tif 000007
【図６】
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【図７】
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