(57)【要約】【課題】基板の薄化と必要な剛性確保を両立でき、使用の度に接着剤等を塗布する必要性を排除し、基板に悪影響を及ぼすおそれが少なく、しかも、環境に対する負荷の少ない基板の加工方法を提供する。【解決手段】薄化された半導体ウェーハ１を、耐熱性を有する保持治具１０の変形可能な保持層１４に粘着保持させ、この半導体ウェーハ１に複数の半導体チップ２４をダイアタッチ材２５を介して積層し、これらを所定の温度環境下に配置してダイアタッチ材２５の硬化により半導体ウェーハ１と複数の半導体チップ２４とを接着させ、その後、保持治具１０の保持層１４を変形させて半導体ウェーハ１を取り外す。薄化した半導体ウェーハ１と保持治具１０を一体化するので、必要な剛性を確保でき、ハンドリング、加熱時の保持、冷却作業に支障を来たすことがない。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に半導体チップをダイアタッチ材を介して接着する基板の加工方法であって、薄化された基板を、耐熱性を有する保持治具の変形可能な保持層に粘着保持させ、この基板に半導体チップをダイアタッチ材を介して積層し、これらを所定の温度環境下に配置してダイアタッチ材の硬化により基板と半導体チップとを接着させ、その後、保持治具の保持層を変形させて基板を取り外すことを特徴とする基板の加工方法。
【請求項２】
基板に接着された半導体チップを、フレームの中空部を覆うテープに粘着し、保持治具の保持層を変形させて基板を取り外し、半導体チップに応じて基板を分割する請求項１記載の基板の加工方法。
【請求項３】
保持治具は、耐熱性を有する基材の表面の凹み穴内に配列された複数の突起を耐熱性の保持層により被覆し、基材に、凹み穴に連通する排気孔を設けた請求項１又は２記載の基板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の基板に半導体チップをダイアタッチ材を介して接着する基板の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェーハ等の基板に半導体チップをダイアタッチ材を介して接着する場合には、図示しない半導体ウェーハにフィルム状あるいはペースト状のダイアタッチ材を積層して半導体ウェーハを個片化することにより半導体チップとし、実装基板あるいは半導体ウェーハからなる基板に個片化した半導体チップをダイアタッチ材を介して積層し、その後、これらを所定の温度環境下、具体的には１５０℃の環境下に１時間放置してダイアタッチ材を完全に硬化させることにより基板と半導体チップとを接着している（特許文献１、２参照）。
【０００３】
従来の半導体ウェーハは、φ２００ｍｍの場合には７２５μｍの厚さ、φ３００ｍｍの場合には７７５μｍの厚肉に形成され、ハンドリング、加熱時の保持、冷却作業に支障を来たさないよう剛性が付与されている。
【０００４】
しかしながら、近年の半導体ウェーハは、半導体パッケージに軽薄短小化が要求されている関係上、従来よりも薄化が強く求められている。具体的には、ＤＲＡＭ等のメモリ容量増加のため、複数枚の半導体ウェーハを積層する手法が多用されている関係上、一枚の半導体ウェーハには、従来の５０〜１００μｍの薄さに対して２５μｍの薄さが求められている。この場合、半導体ウェーハは、薄化を実現することができるものの、必要な剛性に欠けることになるので、ハンドリング、加熱時の保持、冷却作業に支障を来たすという問題が新たに生じる。
【０００５】
このような問題を解消する手段として、ガラス等の硬質基板上にレジスト等の接着剤を塗布して半導体ウェーハを載置し、この状態で半導体ウェーハをバックグラインドしてダイアタッチ材を形成するとともに、ダイシングテープ等を貼り合わせてダイシングし、個片化した半導体チップを実装基板あるいは別の半導体ウェーハからなる基板に載置し、ダイアタッチ材を加熱して硬化させる方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００６‐２５５９２６号公報
【特許文献２】特開２００３‐２７３１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、係る方法を採用する場合には、ガラス等の硬質基板を繰り返し使用することができるものの、使用の度に接着剤を塗布しなければならない。また、半導体ウェーハのバックグラインド後に接着剤を溶剤を用いて剥離しなければならず、半導体ウェーハの回路に悪影響を及ぼすおそれがあり、しかも、環境に対する負荷が大きいという問題がある。
【０００７】
本発明は上記に鑑みなされたもので、基板の薄化と必要な剛性確保とを両立することができ、使用の度に接着剤等を塗布する必要性を排除し、基板に悪影響を及ぼすおそれが少なく、しかも、環境に対する負荷の少ない基板の加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては上記課題を解決するため、基板に半導体チップをダイアタッチ材を介して接着する基板の加工方法であって、
薄化された基板を、耐熱性を有する保持治具の変形可能な保持層に粘着保持させ、この基板に半導体チップをダイアタッチ材を介して積層し、これらを所定の温度環境下に配置してダイアタッチ材の硬化により基板と半導体チップとを接着させ、その後、保持治具の保持層を変形させて基板を取り外すことを特徴としている。
【０００９】
なお、基板に接着された半導体チップを、フレームの中空部を覆うテープに粘着し、保持治具の保持層を変形させて基板を取り外し、半導体チップに応じて基板を分割することができる。
また、保持治具は、耐熱性を有する基材の表面の凹み穴内に配列された複数の突起を耐熱性の保持層により被覆し、基材に、凹み穴に連通（通し連なる）する排気孔を設けると良い。
【００１０】
ここで、特許請求の範囲における基板には、各種の実装基板、液晶基板、半導体ウェーハ（例えばφ２００、３００、４５０ｍｍ）が含まれる。半導体チップは、単数複数を特に問うものではない。ダイアタッチ材は、基板と半導体チップとを接着する接着機能を有するのであれば、フィルム状でも良いし、ペースト状でも良く、エポキシ系やシリコーン系の材質等に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板の薄化と必要な剛性確保とを両立することができるという効果がある。また、使用の度に接着剤等を塗布する必要性を排除し、基板に悪影響を及ぼすおそれが少なく、しかも、環境に対する負荷を減少させることができる。
【００１２】
また、基板に接着された半導体チップを、フレームの中空部を覆うテープに粘着し、保持治具の保持層を変形させて基板を取り外し、半導体チップに応じて基板を分割すれば、基板が半導体ウェーハの場合、半導体のパッケージング工程に移載する積層個片チップを得ることができる。
【００１３】
さらに、耐熱性を有する基材の表面の凹み穴内に配列された複数の突起を耐熱性の保持層により被覆し、基材に、凹み穴に連通する排気孔を設ければ、凹み穴内の気体を排気孔から外部に排気することにより、保持層が変形して保持状態の基板との間に気体流入用の隙間を形成し、保持層から基板を取り外すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明に係る基板の加工方法の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における基板の加工方法は、図１ないし図１５に示すように、薄化された半導体ウェーハ１を、耐熱性を有する保持治具１０の保持層１４に粘着保持させ、この半導体ウェーハ１に複数の半導体チップ２４をダイアタッチ材２５を介して積層し、これらを所定の温度環境下に配置してダイアタッチ材２５の硬化により半導体ウェーハ１と複数の半導体チップ２４とを接着させ、その後、保持治具１０の保持層１４を変形させて半導体ウェーハ１を取り外すようにしている。
【００１５】
半導体ウェーハ１は、図１に示すように、例えばφ２００ｍｍあるいはφ３００ｍｍのシリコンウェーハからなり、表面に所定の回路パターンが形成されており、裏面がバックグラインド装置によりバックグラインドされることにより２５μｍ程度の薄さに薄化される。この半導体ウェーハ１の表面には、半導体ウェーハ１の薄化の前に、回路パターンを保護する保護シート２が着脱自在に粘着される。また、半導体ウェーハ１の裏面は、バックグラインド装置により粗研削と仕上げ研削とが順次施され、エッチング又はポリッシュでダメージ層が除去されることによりバックグラインドされる。
【００１６】
保持治具１０は、図１に示すように、耐熱性や剛性を有する薄い基材１１を備え、この基材１１の平坦な表面に平面円形の凹み穴１２が穿孔されてその内部には複数の突起１３が配列形成されており、基材１１の表面周縁部には、凹み穴１２や複数の突起１３を被覆する耐熱性の保持層１４が弾性変形可能に接着される。
【００１７】
保持治具１０の基材１１は、例えばガラス、ＰＰＳ等の耐熱性の結晶性樹脂、フェノール等の熱硬化性樹脂を使用して半導体ウェーハ１や保持層１４よりも拡径の平面円形に形成され、凹み穴１２に連通する排気孔１５が厚さ方向に穿孔されており、この排気孔１５に真空ポンプ１６が着脱自在に接続される。
【００１８】
複数の突起１３は、間隔をおいて形成され、各突起１３が円柱形や円錐台形等に形成されており、この突起１３の平坦な上面に保持層１４が耐熱性の接着剤を介して接着される。保持層１４は、耐熱性を有する所定の薄いエラストマー（例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等）を使用して半導体ウェーハ１よりも拡径の平面円形に形成され、平坦な状態で半導体ウェーハ１の保護シート２に密着するとともに、真空ポンプ１６の駆動に基づき複数の突起１３に応じて凹凸に変形し、半導体ウェーハ１との密着を解除する。
【００１９】
上記において、半導体ウェーハ１に複数の半導体チップ２４をダイアタッチ材２５を介して積層接着する場合には、先ず、バックグラインド装置により２５μｍ程度に薄化された半導体ウェーハ１の保護シート２を多孔質の吸着プレート２０に真空吸着して半導体ウェーハ１の裏面を露出させ、この半導体ウェーハ１の裏面に搬送用の吸着パッド２１を上方から真空吸着し（図２参照）、この吸着パッド２１により半導体ウェーハ１を耐熱性の保持治具１０に搬送してその保持層１４上に粘着保持させる（図３参照）。
【００２０】
こうして保持治具１０の保持層１４に半導体ウェーハ１を保持させたら、半導体ウェーハ１と吸着パッド２１の真空吸着を解除（図４参照）し、半導体ウェーハ１と一体化した保持治具１０を搬送用のアーム２２によりフロントオープンの収納ケース２３に搬送して収納・保管する（図５参照）。
【００２１】
次いで、半導体ウェーハ１と一体化した保持治具１０を収納ケース２３から選択的に取り出し（図５、図６参照）、半導体ウェーハ１上に複数の半導体チップ２４を耐熱性のダイアタッチ材２５を介して積層（図７参照）し、これらを所定の温度環境、具体的には、加熱オーブン２６の１５０℃の環境下に１時間放置してダイアタッチ材２５の接着成分の硬化により半導体ウェーハ１と各半導体チップ２４とを完全に接着させる（図８参照）。
【００２２】
こうして完全に接着したら、半導体ウェーハ１に複数の半導体チップ２４を積層接着してウェーハのマウント工程に移載することができる（図９参照）。ダイアタッチ材２５としては、例えば粘着性を有する専用のダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）等が好適に使用される。
【００２３】
次に、上記半導体ウェーハ１を使用して積層個片チップ３３を形成する場合には、先ず、半導体ウェーハ１に接着された複数の半導体チップ２４を、テープフレーム３０の中空部を覆うダイシングテープ３１に粘着（図１０参照）し、保持治具１０の排気孔１５に真空ポンプ１６を接続・駆動して（図１１参照）保持層１４を凹凸に変形させ、保持層１４から密着していた半導体ウェーハ１を取り外す（図１２参照）。
【００２４】
保持治具１０から半導体ウェーハ１を取り外したら、テープフレーム３０を上下逆に反転させて半導体ウェーハ１の表面から保護シート２を剥離し（図１３参照）、各半導体チップ２４の大きさや数に応じて半導体ウェーハ１をダイサーのブレード３２で切断して複数の積層個片チップ３３を形成すれば、（図１４、図１５参照）、ダイシングテープ３１から剥離した積層個片チップ３３をパッケージング工程に移載することができる（図１５参照）。
【００２５】
上記によれば、２５μｍ程度の厚さに薄化した半導体ウェーハ１を剛性の保持治具１０と一体化するので、必要な剛性を容易に確保することができ、ハンドリング、加熱時の保持、冷却作業に何ら支障を来たすことがない。また、ガラス等の硬質基板を使用する必要性が全くないので、使用の度に接着剤を塗布する必要がなく、作業の円滑化や簡素化等を図ることができる。
【００２６】
また、半導体ウェーハ１のバックグラインド後に接着剤を溶剤を介し剥離する必要性がないので、半導体ウェーハ１の回路に何ら悪影響を及ぼすおそれがなく、環境に対する負荷を低減することができる。さらに、耐熱性を有する保持治具１０を使用するので、上記したＤＡＦの加熱硬化工程においても、保持治具１０の損傷、変形、割れ等を確実に防止することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態では半導体ウェーハ１に保護シート２を粘着したが、半導体ウェーハ１から保護シート２を剥離した後、半導体ウェーハ１に半導体チップ２４をダイアタッチ材２５を介して積層しても良い。また、保持治具１０の保持層１４に負圧を利用して半導体ウェーハ１を保持させても良いが、保持層１４に半導体ウェーハ１をローラを用いて保持させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る基板の加工方法の実施形態における保持治具を模式的に示す断面説明図である。
【図２】本発明に係る基板の加工方法の実施形態における半導体ウェーハに吸着パッドを真空吸着する状態を模式的に示す説明図である。
【図３】図２の吸着パッドにより半導体ウェーハを保持治具に搬送して保持層に保持させる状態を模式的に示す説明図である。
【図４】図３の半導体ウェーハと吸着パッドの真空吸着を解除する状態を模式的に示す説明図である。
【図５】図４の半導体ウェーハと一体化した保持治具を搬送アームにより収納ケースに収納する状態を模式的に示す説明図である。
【図６】図５の半導体ウェーハと一体化した保持治具を収納ケースから取り出す状態を模式的に示す説明図である。
【図７】図６の半導体ウェーハ上に複数の半導体チップをダイアタッチ材を介して積層する状態を模式的に示す説明図である。
【図８】図７のダイアタッチ材の硬化により半導体ウェーハと各半導体チップとを接着させた状態を模式的に示す説明図である。
【図９】図８の半導体ウェーハと各半導体チップとをウェーハのマウント工程に移載する状態を模式的に示す説明図である。
【図１０】半導体ウェーハに接着された複数の半導体チップを、テープフレームのダイシングテープに粘着する状態を模式的に示す説明図である。
【図１１】図１０の保持治具の排気孔に真空ポンプを接続して排気する状態を模式的に示す説明図である。
【図１２】図１１の保持層から半導体ウェーハを取り外す状態を模式的に示す説明図である。
【図１３】図１２のテープフレームを反転させて半導体ウェーハから保護シートを剥離する状態を模式的に示す説明図である。
【図１４】図１３の半導体ウェーハをダイサーのブレードで分割して積層個片チップを形成する状態を模式的に示す説明図である。
【図１５】図１４の積層個片チップをパッケージング工程に移載する状態を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      半導体ウェーハ（基板）
２      保護シート
１０    保持治具
１１    基材
１２    凹み穴
１３    突起
１４    保持層
１５    排気孔
１６    真空ポンプ
２４    半導体チップ
２６    加熱オーブン
２５    ダイアタッチ材
３０    テープフレーム（フレーム）
３１    ダイシングテープ（テープ）
３２    ブレード
３３    積層個片チップ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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