(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が形成された半導体ウエハの素子形成面に切断溝を形成する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記半導体ウエハの素子形成面に保護テープを貼り付ける工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記半導体ウエハの裏面を研削して、前記半導体ウエハを薄厚化するとともに、前記半導体ウエハを半導体素子が形成された複数の半導体チップに分割する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の後に、前記半導体ウエハの裏面に接着剤層を形成する工程（ｄ）と、
前記半導体ウエハの裏面に形成された前記接着剤層を加熱して溶融または軟化させつつ、前記接着剤層に高圧エアを吹き付けることにより、前記接着剤層を前記半導体チップ毎に分離切断する工程（ｅ）と、
前記工程（ｅ）の後に、前記保護テープを剥離する工程（ｆ）と
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｅ）は、前記接着剤層の切断端により前記各半導体チップの側面が被覆されるように行われる請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｅ）において、前記接着剤層に高温高圧エアを吹き付ける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】
前記高温高圧エアは、温度が５０℃以上２００℃以下、圧力が０．１５ＭＰａ以上で、かつ流量が０．００５ｍ３／ｓ以上であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｅ）は、前記半導体ウエハを加熱ステージ上に載置して、前記接着剤層を予備的または補助的に加熱することを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項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】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、素子を形成した半導体ウエハから個々の半導体チップを得るために、先ダイシングプロセスと称する技術が使用されている。
【０００３】
この先ダイシングプロセスでは、まず、半導体ウエハの表面（素子形成面）に切断溝を形成する（ハーフカットダイシング）。次に、切断溝を形成した半導体ウエハの表面に保護テープを貼り付けた後、半導体ウエハの裏面を切断溝部分まで研削する。これにより、半導体ウエハの厚みが薄くなるとともに、半導体ウエハは個々の半導体チップに分割（個片化）される。次に、分割された半導体ウエハの裏面に接着フィルム（ダイアタッチメントフィルム）を貼り付けて接着剤層を形成し、表面（素子形成面）の保護テープを剥離する。次に、半導体ウエハの表面側から、分割溝に沿ってダイヤモンドブレードやレーザ等により接着剤層を切断する。これにより、接着剤層付きの半導体チップが得られる。この接着剤層付きの半導体ウエハは、その後、コレットと称する吸着ツールを用いてピックアップされ、基板や他の半導体チップに積層され接着される。
【０００４】
しかしながら、このような方法では、保護テープ剥離後の半導体チップの整列性が不良であるため、接着フィルムを切断する際、素子の配線部分の一部が切断されたり、切断屑により表面汚れが生じたり、あるいは、切断時の負荷や熱溶着により、切断後、半導体チップをピックアップする際にチップ割れが発生するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７０２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、半導体ウエハの裏面に形成された接着剤層を、半導体素子の配線部分の一部切断や、切断屑による汚れ、チップ割れを生じさせるような負荷等をかけることなく切断することができ、これにより、品質及び製造歩留まりを向上させることができる半導体装置の製造方法及び製造装置、並びに半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体素子が形成された半導体ウエハの素子形成面に切断溝を形成する工程（ａ）と、前記工程（ａ）の後に、前記半導体ウエハの素子形成面に保護テープを貼り付ける工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後に、前記半導体ウエハの裏面を研削して、前記半導体ウエハを薄厚化するとともに、前記半導体ウエハを半導体素子が形成された複数の半導体チップに分割する工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）の後に、前記半導体ウエハの裏面に接着剤層を形成する工程（ｄ）と、前記接着剤層を前記半導体チップ毎に分離切断する工程（ｅ）と、前記工程（ｅ）の後に、前記保護テープを剥離する工程（ｆ）とを具備する。前記工程（ｅ）は、前記半導体ウエハの裏面に形成された前記接着剤層を加熱して溶融または軟化させつつ、前記接着剤層に高圧エアを吹き付けることにより行われる。
【０００８】
実施形態の半導体製造装置は、複数の半導体チップに分割され、それらの裏面全面に接着剤層が形成されて一体化されている半導体ウエハの前記接着剤層を加熱する加熱手段と、前記接着フィルムに高圧エアを吹き付けるノズルを備えた高圧エア発生装置とを具備する。
【０００９】
実施形態の半導体装置は、表面に半導体素子が形成され、裏面から側面に跨って接着剤層が被着された半導体チップを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態による半導体装置の製造工程を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す工程の後の半導体装置の製造工程を示す概略斜視図である。
【図３】図２に示す一工程をより詳細に示す断面図である。
【図４】図２に示す工程の変形例を示す断面図である。
【図５】図２（ｅ）の工程を加熱ステージ上で行った場合の効果を示すグラフである。
【図６】実施形態を適用して切断された接着剤層の断面を金属顕微鏡を用いて撮像した写真の模写図である。
【図７】図２に示す工程の他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
【００１２】
図１及び図２は、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための概略斜視図、図３は図２に示す工程（ｅ）をより詳細に説明するための概略断面図、図４は、図３に示す工程の変形例を示す概略断面図である。
【００１３】
本実施形態においては、まず、シリコン等からなる半導体ウエハ１´の表面（素子形成面）に半導体素子を形成した後、この半導体素子を形成した半導体ウエハ１´を保持テーブル２１上に固定し、半導体ウエハ１´の素子形成面側からダイシングライン（またはチップ分割ライン）に沿って、ダイヤモンドブレード２２を用いて裏面に達しない深さの切断溝３１を形成する。すなわち、ハーフカットダイシングを行う（図１（ａ））。切断溝３２の形成は、ダイヤモンドブレード２２に限らず、ダイヤモンドスクライバー、レーザ等を用いて行なうことができる。また、反応性ガスエッチングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等の手段を用いることも可能である。
【００１４】
次に、半導体ウエハ１´の素子形成面に、保護テープ３２を貼り付け、表面保護層を形成する（図１（ｂ））。保護テープ３２には、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリオレフィン樹脂（ＰＯ）等の熱可塑性樹脂からなるテープ基材上に粘着剤層を設けた粘着テープ等が使用される。保護テープ３２に代えてガラス等からなる基材上に粘着剤層を設けたものを使用することも可能である。粘着剤は光硬化型粘着剤であってもよい。保護テープ３２は、後の工程で剥離するため、粘着剤が光硬化型粘着剤である粘着性テープを使用した場合には、剥離前に光照射することにより剥離を容易にすることができる。図１（ｂ）において、符号２３は、保護テープ３２を半導体ウエハ１´の素子形成面に密着させるための押さえ部材を示している。
【００１５】
次に、砥石２４により半導体ウエハ１´の裏面を研削し、半導体ウエハ１´を薄厚化するとともに、個々の半導体チップ１へ分割する（図１（ｃ−１））。この個片化工程では、砥石２４による研削後、さらに、エッチング装置２５によりエッチング処理を行ってもよい（図１（ｃ−２））。エッチングは、ドライエッチング、プラズマエッチング、及びウエットエッチングのいずれであってもよい。また、エッチング処理に代えて、ＣＭＰ（化学機械研磨）による平坦化処理を行ってもよい。研削後にエッチング、または平坦化処理を行うことにより、裏面チッピングを低減することができる。
【００１６】
裏面研削後、あるいは裏面研削及びエッチング処理（または平坦化処理）後、半導体ウエハ１´の裏面に接着フィルムを貼り付けて接着剤層３３を形成し（図２（ｄ））、さらに、この接着剤層３３をチップサイズに切断する（図２（ｅ））。この接着フィルムの貼り付けから、チップサイズに切断する工程は、例えば、図３に示すように行われる。
【００１７】
すなわち、図３（ｉ）は、図１（ｃ−１）または図１（ｃ−２）の工程終了後の半導体ウエハ１´を示した断面図で、半導体チップ１に個片化された半導体ウエハ１´の素子形成面には保護テープ３２が貼り付けられている。
【００１８】
このように保護テープ３２が貼り付けられた半導体ウエハ１´の裏面に、フィルム基材３４上に接着剤層３３が設けられた接着フィルム３５を、接着剤層３３側を半導体ウエハ１´側に向けて貼り付ける（図３（ii））。次に、接着フィルム３５のフィルム基材３４を剥離する（図３（iii））。
【００１９】
次に、接着剤層３３に向けて高温の高圧エアを吹き付ける（図３（iv））。図２（ｅ）及び図３（iv）において、符号２６は、高温高圧エア発生装置（図示なし）に接続されたノズルを示しており、このノズル２６から高温高圧エアが接着剤層３３に向けて吹き付けられる。接着剤層３３に吹き付けられるエアは高温であるため、接着剤層３３が溶融もしくは軟化し、この溶融もしくは軟化した接着剤層３３にエアによる高圧が加わることによって、接着剤層３３が切断溝３１に沿って切断されるとともに、その切断端が個々の半導体チップ１の側面に回り込み、被着する。
【００２０】
高温高圧エアの吹き付けは、接着剤層３３の全面に行ってもよく、切断溝３１に沿って吹き付けるようにしてもよい。また、切断溝３１に沿って吹き付ける場合、切断溝３１の溝幅より狭い範囲に吹き付けてもよく、溝幅より広い範囲に吹き付けてもよい。図３（iv）及び図２（ｅ）では、ノズル２６の先端が切断溝３１に沿って移動するように構成されており、高温高圧エアは接着剤層３３に対し、切断溝３１に沿って吹き付けられる。
【００２１】
また、吹き付けるエアの温度は、接着剤層３３が少なくとも軟化する温度であればよく、接着剤の種類にもよるが、通常、５０℃以上２００℃以下の範囲であり、好ましくは６０℃以上１２０℃以下の範囲である。また、エアの圧力は、０．１５ＭＰａ以上であることが好ましく、０．３ＭＰａ以上であることがより好ましい。エアの圧力が０．１５ＭＰａ未満では、接着剤層３３が切断されないおそれがある。さらに、エアの流量は、０．０００５ｍ３／ｓ以上であることが好ましく、０．０００８ｍ３／ｓ以上であることがより好ましい。ここで、上記エア温度は、ノズルの噴き出し口のエア温度ではなく、エアが切断溝３１部分の接着剤層３３に到達したときの温度、すなわち、切断溝３１部分の接着剤層３３の表面温度をいう。
【００２２】
なお、本実施形態では、接着剤層３３の形成に、フィルム基材３４上に接着剤層３３が設けられた接着フィルム３５を使用しているが、接着剤層３３のみからなる接着フィルムを用いることも可能である。この場合には、図３（iii）に示すようなフィルム基材３４の剥離工程を省略することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、高温の高圧エアを吹き付けているが、他の加熱手段によって接着剤層３３を溶融もしくは軟化させ、常温の高圧エアを吹き付けるようにしてもよい。
【００２４】
さらに、接着剤層３３を切断溝３１に沿って切断する工程、すなわち、図２（ｅ）の工程を、図４に示すように、冷却ステージ４１上で行い、高温高圧エアの吹き付け、または他の加熱手段による接着剤層３３の加熱によって、半導体ウエハ１´の表面に貼り付けた保護テープ３２が熱劣化するのを防止するようにすることも可能である。
【００２５】
あるいは、接着剤層３３の予備もしくは補助加熱手段として、同工程を加熱ステージ上で行うことも可能である。この場合には、より短時間に接着剤層３３を軟化もしくは溶融させることができ、切断時間を短縮し、切断の作業効率を高めることができる。特に、図３（iv）及び図２（ｅ）に示すように、ノズル２６の先端を切断溝３１に沿って移動させながら、高温高圧エアを接着剤層３３に吹き付ける場合には、接着剤層３３を予備もしくは補助的に加熱することにより、加工（切断）速度の高速化、切断安定性の向上を図ることができる。
【００２６】
すなわち、図５は、図２（ｅ）の工程を一定の温度に制御した加熱ステージ上で行うことによって接着剤層３３を加熱しながら接着剤層３３に高温高圧エアを吹き付けて切断した場合と、接着剤層３３を加熱せずに接着剤層３３に高温高圧エアを吹き付けて切断した場合の、接着剤層３３の表面温度と加工速度（ノズル２６の移動速度）の関係を示したグラフである。縦軸は接着剤層３３の表面温度を示しており、横軸は加工速度を示している。なお、切断は接着剤層３３に対する加熱の有無を除いて同一条件、同一方法で行った。
【００２７】
図５から明らかなように、接着剤層３３に対し加熱ステージによる加熱を行わなかった場合、加工速度を上げると接着剤層３３の表面温度が大きく低下しているのに対し、接着剤層３３を加熱ステージで加熱しながら切断した場合には、加工速度を上げても接着剤層３３の表面は略一定の温度を保っている。これは、前者では、加工速度を上げると接着剤層３３の表面温度が低下して切断ができなくなるおそれがあるのに対し、後者では、加工速度を上げても接着剤層３３を所定の温度に保つことができ、安定に切断することができることを示している。これにより、接着剤層３３を加熱ステージで加熱しながら行った場合には、高速での加工が可能となり、かつ切断の安定性を高めることができることがわかる。
【００２８】
なお、接着剤層３３に対し予備的もしくは補助的に加熱する温度は、あまり高いと前述したように半導体ウエハ１´の表面に貼り付けた保護テープ３２が熱劣化させるおそれがあることから、保護テープ３２が熱劣化しない範囲で設定することが好ましい。
【００２９】
このように半導体ウエハ１´の裏面に接着剤層３３を形成し、さらに、この接着剤層３３をチップサイズに切断した後、半導体チップ１に個片化された半導体ウエハ１´から保護テープ３２を剥離する（図２（ｆ））。その際、図２（ｆ）に示すように、ウエハリング３7に貼り付けたフィルム３６上に、個片化された半導体ウエハ１´を、保護テープ３２側を上に向けて保持させて、保護テープ３２を剥離する。フィルム３６は、粘着性を有するものであっても、非粘着性のものであってもよい。また、フィルム３６を使用せず、保持テーブル等に直接保持させるようにしてもよい。
【００３０】
保護テープ３２が剥離され、裏面に接着剤層を備えた半導体ウエハ１´を構成する半導体チップ１は、吸着コレット２７を備えたピックアップ機構によりピックアップされて、基板、あるいは他の半導体チップへの実装工程等の、半導体装置の所定の製造工程に搬送される（図２（ｇ））。
【００３１】
本実施形態によれば、個々の半導体チップに個片化された半導体ウエハ１´の裏面に形成された接着剤層を切断するにあたり、接着剤層を溶融もしくは軟化させたうえでエア圧力で切断するので、従来のブレードを用いて切断した場合のような、半導体素子の一部が切断されたり、切断屑によって表面汚れが生ずることはなく、また、レーザを用いた場合のような、ピックアップ時において半導体チップの割れが発生することもない。
【００３２】
さらに、接着剤層の切断端を半導体チップの側面に被着させるため、接着剤層の切断端における「ヒケ（縮み）」や「飛び出し」等の発生を防止することができる。すなわち、「ヒケ」は、接着剤層形成時の歪みが原因で生じるもので、「ヒケ」が存在すると、実装時に封止材に含まれるフィラーが侵入して半導体チップに割れやクラックが発生するおそれがある。また、ぬれ不足により、半導体チップ実装時の接着不良が生ずるおそれがある。また、「飛び出し」は、切断端が半導体チップより外側に飛び出している現象をいい、「飛び出し」があると、その部分が裏側に折曲がるなどして実装に支障をきたすおそれがある。本実施形態では、接着剤層の切断端が半導体チップの側面に回り込んで被着されるため、このような「ヒケ」や「飛び出し」の発生が防止される。
【００３３】
図６は、本実施形態を適用して切断された接着剤層３３の断面を金属顕微鏡を用いて撮像した写真の模写図である。この例では、厚さ７μｍの接着剤層３３が切断され、その切断端が半導体チップ１の側面に約２０μｍ（切断溝３の深さ１３０ｍｍの約１／７〜１／６）の深さまで被着しているのが確認された。接着剤層３３の切断に用いたエアの条件は次の通りである。
温度：１００℃、圧力：０．４ＭＰａ
上記のような「ヒケ（縮み）」や「飛び出し」を防止するためには、接着剤層３３の切断端は、半導体チップ１の側面に少なくとも５μｍの深さまで被着されていることが好ましい。
【００３４】
本実施形態においては、接着フィルムとして、接着剤層に金属不純物イオンを捕獲する金属不純物イオン捕獲剤を含有するものを用いることができる。すなわち、近時、半導体素子の微細化、半導体チップの薄膜化等に伴い、微量の金属不純物による半導体素子への汚染が問題になっており、なかでも、半導体ウエハ中での拡散速度の速い可動イオンであるＣｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎａ等の金属イオンによる汚染が問題となっている。そこで、このような金属不純物イオンを捕獲する金属不純物イオン捕獲剤を添加して、これにより金属不純物イオンの半導体ウエハへの侵入を抑制した接着フィルムが開発されている。本実施形態においては、かかる金属不純物イオン捕獲剤を含有する接着フィルムを用いることができる。本実施形態においては、前述したように、接着剤層の切断端が半導体チップの側面にまで被着されるため、半導体チップの裏面のみならず側面からの金属不純物イオン侵入も防止することができる。金属不純物イオンの半導体チップへの侵入を防止する観点からは、図７に示すように、金属不純物イオン捕獲剤を含有する接着剤層３３Ａの切断端は半導体チップ１の側面全体に被着されるようにすることが好ましい。つまり、半導体チップ１の側面全体が接着剤層３３によって覆われるようにすることが好ましい。図７において、１１は半導体チップ１の表面に形成された半導体素子を示している。
【００３５】
なお、金属不純物イオンによる汚染が特に問題になるのは、裏面が鏡面処理（例えば、ＣＭＰ、ドライポリッシュ等）された半導体チップ（通常、２０〜５０μｍ程度の厚みを有する）であって、裏面が粗い場合には、金属不純物イオンによる汚染は実質的に問題にならないと考えられている。その理由としては、粗い裏面はいわゆる金属不純物イオンのゲッタリングサイトとして機能することや、裏面が粗い半導体チップは、通常、厚みが大きいために、金属不純物イオンが侵入しても表面の半導体素子に到達することが少ないこと等が挙げられている。したがって、特に、裏面が鏡面処理された半導体チップの場合には、金属不純物イオン捕獲剤を含有する接着フィルムを使用することが好ましく、その場合、図７に示すように、半導体チップ１の側面全体が金属不純物イオン捕獲剤を含有する接着剤層３３Ａで覆われるようにすることが好ましい。２０〜５０μｍ程度の厚みを有する半導体チップでは、エアの温度や圧力、接着剤層の加熱温度（加熱する場合）等の切断加工条件を調節することにより、半導体チップの側面全体を接着剤層で覆うことができる。
【００３６】
本実施形態において好適に使用される金属不純物イオン捕獲剤を含有する接着フィルムとしては、錯化剤、無機イオン交換体および金属パウダーの１種以上を含むものが挙げられる。錯化剤は、金属イオンと結びついて錯体を形成するという性質を有するものであり、例えば、フェノール、クレゾール、カテコール、レゾルシノール、ジヒドロキシベンゾフェノン等が挙げられる。無機イオン交換体は、イオンを取り込み、その代わりに、無機イオン交換体の持っていた他のイオンを放出することで、無機イオン交換体の一部の入れ替えを行うものであり、例えば、酸化物やリン酸化合物等であるような、ジルコニウム系化合物、アンチモン系化合物、ビスマス系化合物、アンチモン-ビスマス系化合物、マグネシウム-アルミニウム系化合物等が挙げられる。金属パウダーは、その表面等に存在する複数のダングリングボンドをゲッタリングサイトとして用いて金属不純物イオンを捕獲するというものであり、例えば、シリコンパウダー（アモルファスシリコン、多結晶シリコン等）等が挙げられる。接着剤層中のこれらの金属不純物イオン捕獲剤の含有量は、通常、２０体積％以下であり、好ましくは、１０体積％以下である。
【００３７】
また、本実施形態では、接着剤層を、表面に半導体素子が形成された半導体ウエハの裏面に形成しているが、接着剤層は、半導体ウエハの表面、すなわち半導体素子の形成面に形成することも可能である。このように半導体ウエハの表面の形成された接着剤層に対しても、前述したと同様の方法で、接着剤層を加熱しつつ、高圧エアを接着剤層に吹き付けることにより、接着剤層３３を切断溝３１に沿って切断することができ、半導体素子形成面に接着剤層を備えた半導体チップを得ることができる。半導体素子形成面に接着剤層を備えた半導体チップは、基板、あるいは他の半導体チップにフリップチップ接続で実装する半導体チップとして有用である。
【００３８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示し
たものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、
その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省
略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要
旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１…半導体チップ、１´…半導体ウエハ、２１…保持テーブル、２２…ダイヤモンドブレード、２４…砥石、２６…ノズル、２７…吸着コレット、３１…切断溝、３２…保護テープ、３３…接着剤層、３３Ａ…金属不純物イオン捕獲剤を含有する接着剤層、３５…接着フィルム、３６…フィルム（粘着性フィルム、もしくは非粘着性フィルム）、３７…ウエハリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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