JP4847255B2

JP4847255B2 - 半導体ウエーハの加工方法

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Publication number: JP4847255B2
Application number: JP2006234053A
Authority: JP
Inventors: 剛村井; 敏典小中
Original assignee: Teoss Co Ltd
Current assignee: Teoss Co Ltd
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP2008060255A

Description

本発明は、半導体ウエーハからデバイスを作成する際の加工方法に関し、特にデバイスの小型化、高性能化のニーズに対応した半導体ウエーハの薄肉化方法に関する。

半導体ウエーハからチップを切り出し、これをリードフレームにマウントした後、モールディング又はパッケージングしてＩＣやＬＳＩなどのデバイスを作製する際、その基板となる半導体ウエーハの厚みを十分に薄くすることによって、チップをパッケージに組み込む際のスタック性(複数チップの積層性)の問題を解消でき、デバイスの小型化や高機能化を実現することができる。それゆえ、現在では、このようなデバイスを作成する際に、表面にデバイスのパターンが形成された半導体ウエーハの裏面を研削し、その厚みが概ね１２０μｍ以下(より具体的には５０〜１２０μｍ)となるように薄肉加工を施している。

ところで、このような薄肉加工を経て厚みが１２０μｍ以下と非常に薄くなった半導体ウエーハは、機械的強度が著しく低下しているため、その後の工程での取り扱いが困難となる。例えば、ダイシングなどの後工程に供するため、所定の厚みに研削した半導体ウエーハを搬送する際、工程間のハンドリングに如何に精密なロボットハンドを使用したとしても、強度不足(僅かな歪によって結晶の劈開方向に沿って破断する)のために当該ウエーハが破損して歩留が低下するといったリスクが急増する。特にデバイス製造プロセスが進行した状態での破損は多大な経済的損害を与える。

そこで、研削により薄くなったウエーハを安定的に支持し、その後の加工工程での取り扱いを容易とすべく、図８に示すように、ウエーハＷの表面のうちデバイスが形成されていない外周余剰領域に環状保護部材１を接合し、その状態で表面側を保持して裏面Ｗｂを研削する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

かかる技術によれば、半導体ウエーハＷの外周が環状保護部材１によって補強されているので、研削により薄くなった後の取り扱いをある程度容易にすることができる。
特開２００５−２９４６２３号公報

しかしながら、上述の技術で用いられている環状保護部材１はリング状であるため、様々な方向からの曲げ応力(特にねじれ方向のもの)に対する補強効果や面圧が加わった時の補強効果が弱く、例えば１２インチウエーハのように半導体ウエーハＷの口径が大きくなると、当該ウエーハＷの外周部分を補強することはできるものの、ウエーハＷ全体の補強効果(特に、ねじれ方向の曲げ応力や面圧に対する補強効果)が低減してしまうという問題があった。

さらに、上述の技術では、デバイスが形成されている半導体ウエーハＷの表面側に環状保護部材１を取着しているので、切削ブレードを装着したスピンドルなどの切断装置(ダイシングソー)を用いて半導体ウエーハＷを個々のデバイスに切断・分割(ダイシング)する際、ウエーハＷの外縁部表面に装着した環状保護部材１が邪魔になり、半導体ウエーハＷの外縁部近傍に切削ブレードを持って行くことができない。このため、半導体ウエーハＷの外縁部近傍にデバイスを形成することができず、１枚のウエーハＷから製造できるデバイスの数が制限されるようになる。つまり、デバイスの生産効率が悪くなるという問題もあった。

それゆえに、本発明の主たる課題は、加工時或いはその後の工程において、厚みが薄くなった半導体ウエーハの破損を確実に防止することができると共に、デバイスの生産効率を向上させることが可能な半導体ウエーハの加工方法を提供することにある。

請求項１に記載した発明は、「表面Ｗａにデバイスのパターンｐが形成された半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を除去して薄肉化する半導体ウエーハＷの加工方法において、半導体ウエーハＷの表面Ｗａに水溶性樹脂Ａからなる保護層１０を形成してパターンｐを被覆した後、保護層１０の表面に接着材１２を介して表面支持板１４を貼り合わせ、当該表面支持板１４にて支持された状態で半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を除去し、薄肉化した半導体ウエーハの裏面Ｗｂにウエーハシート２０を貼着した後、ウエーハシート２０の裏面に水溶性樹脂Ａを介して裏面支持板２２を貼り合わせると共に、ウエーハシート２０の表面側にウエーハフレームＦを取着し、然る後、保護層１０を水２４で溶解し、半導体ウエーハＷから表面支持板１４を除去する」ことを特徴とする半導体ウエーハＷの加工方法である。

この発明では、デバイスのパターンｐが形成された半導体ウエーハＷの表面Ｗａに保護層１０及び接着材１２を介して表面支持板１４を貼り付けると共に、表面支持板１４で支持させた状態で半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を除去するようにしているので、裏面Ｗｂ側を除去して薄肉化した半導体ウエーハＷの全体を表面支持板１４で補強することができる。

また、所定の厚みｔ３となるように薄肉化した半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂにウエーハシート２０を貼着すると共に、さらにウエーハシート２０の裏面に水溶性樹脂Ａを介して裏面支持板２２を貼り合わせるようにしているので、半導体ウエーハＷを次の加工段階へ搬送する際に、半導体ウエーハＷに対して多少の応力が加わったとしても、当該ウエーハＷが破損するのを確実に防止することができる。

さらに、半導体ウエーハＷから表面支持板１４を除去する際、保護層１０を水で溶解して除去するようにしているので、薄肉化した半導体ウエーハＷの表面Ｗａに形成されているデバイスのパターンｐや半導体ウエーハＷ全体に機械的なストレス(不必要な応力)が与えられるのを防止することができる。加えて、薄肉化した半導体ウエーハＷから表面支持板１４を除去したとしても、半導体ウエーハＷは裏面支持板２２によって補強されているので、ハンドリングや後工程の際、半導体ウエーハＷに大きな曲げ応力が作用することがなく、かかる応力によって破損する心配がない。

そして、表面支持板が除去された後、ダイシングが行なわれる半導体ウエーハＷの表面Ｗａ側には、邪魔となるような物が全く存在しないため、半導体ウエーハＷの全体から最大限の数のチップを切り出してデバイスを作成することができる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の半導体ウエーハＷの加工方法において、「水溶性樹脂Ａがゼラチンである」ことを特徴とするものである。

ゼラチンは、電子デバイスの表面を保護する保護膜用の樹脂等として汎用されている。したがって、水溶性樹脂Ａを電子デバイス用材料としての実績があるゼラチンで構成することによって、半導体ウエーハＷの表面Ｗａに形成されたデバイスのパターンｐを物理的或いは化学的に安定した状態で確実に保護することができる。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の半導体ウエーハＷの加工方法において、「保護層１０の形成と、接着材１２の塗布と、ウエーハシート２０の裏面への水溶性樹脂Ａの塗布とをスピンコートで行なっている」ことを特徴とするもので、このようにスピンコートを用いることによって、半導体ウエーハＷの表面Ｗａでは、均一で厚み誤差の少ない保護層１０及び接着材１２からなる層を迅速に形成することができる。したがって、半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を除去する際に裏面Ｗｂ全体を均一な厚みで除去することができ、薄肉化後の半導体ウエーハＷの厚み精度を確保することができる。また、ウエーハシート２０の裏面では、均一で厚み誤差の少ない水溶性樹脂Ａからなる層を迅速に形成することができる。

請求項４に記載した発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の半導体ウエーハＷの加工方法において、「表面支持板１４及び裏面支持板２２が多孔質のセラミック板で構成されている」ことを特徴とするもので、これにより、表面支持板１４では、接着材１２を介して保護層１０の表面にこの表面支持板１４を貼り合わせる際、表面支持板１４の微多孔内に接着材１２が滲入することでアンカー効果が生じ、保護層１０と表面支持板１４とを強固に接合することができる。一方、裏面支持板２２では、水に浸漬してウエーハシート２０と裏面支持板２２とを貼り合わせる水溶性樹脂Ａを溶解させる際、裏面支持板２２の微多孔を通してウエーハシート２０と裏面支持板２２との間に介層した水溶性樹脂Ａの表面側にも水が浸入するようになるので、水溶性樹脂Ａを迅速に溶解することができ、半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側に貼着した裏面支持板２２を即座に除去することができる。

また、セラミック板は機械的強度が強く耐久性に優れるため、上記各支持板１４及び２２を繰り返し再利用することができ、加工コストを低減することができる。

請求項５に記載した発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の半導体ウエーハＷの加工方法において、「水溶性樹脂Ａには、熱伝導性を有する導電粒子が配合されている」ことを特徴とするもので、これにより、半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側の除去やダイシングを行なう際、水溶性樹脂Ａに配合した導電粒子を介して摩擦等によって生じた熱や電荷を半導体ウエーハＷの外へと速やかに排出することができ、蓄熱や帯電に起因する半導体ウエーハＷのトラブルを未然に防止することができる。

本発明によれば、薄肉化した半導体ウエーハを表面支持板又は裏面支持板の少なくとも何れか一方で補強するようにしているので、半導体ウエーハを薄肉化して次の加工段階へ搬送する際などに、半導体ウエーハに多少の応力が加わったとしても、当該ウエーハが破損するのを確実に防止することができる。

また、保護層を水で溶解し、半導体ウエーハから表面支持板を除去しているので、表面支持板を除去する際に、薄肉化した半導体ウエーハの表面に形成されているデバイスのパターンや半導体ウエーハ全体に機械的なストレスが与えられるのを防止することができる。

さらに、表面支持板が除去された後、ダイシングが行なわれる半導体ウエーハの表面側には、邪魔となるような物が全く存在しないため、半導体ウエーハの全体から最大限の数のチップを切り出してデバイスを作成することができる。

したがって、薄肉加工時或いはその後の工程において、厚みが薄くなった半導体ウエーハの破損を確実に防止することができると共に、デバイスの生産効率を向上させることが可能な半導体ウエーハの薄肉加工方法を提供することができる。

以下、本発明を図面に従って詳述する。

図１は、本発明の薄肉加工を行なう前の半導体ウエーハＷを示す斜視図である。この図が示すように、円盤状の半導体ウエーハＷの表面Ｗａには、精密写真印刷技術により多数のデバイスのパターンｐが形成されている。この半導体ウエーハＷは、シリコン(Ｓｉ)，ゲルマニウム(Ｇｅ)或いはガリウム砒素(ＧａＡｓ)などの各原料単体で構成されており、その直径は、現在のところ５インチ(１２５ｍｍ)〜１２インチ(３００ｍｍ)程度となっている。また、半導体ウエーハＷの薄肉加工前の厚みｔ１は、半導体ウエーハＷの直径によって異なるが、その範囲は概ね０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

次に、本発明の半導体ウエーハＷの薄肉加工方法について説明する。

図２(ａ)〜(ｃ)は、半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を除去して薄肉化するまでの工程を模式的に示した概略図である。この図が示すように、まず始めに、デバイスのパターンｐが形成された半導体ウエーハＷの表面Ｗａに水溶性樹脂Ａを塗布して保護層１０を形成する(図２(ａ)参照)。

保護層１０は、少なくとも半導体ウエーハＷの表面Ｗａに形成されたデバイスのパターンｐ全体を完全に被覆するものであればよく、必ずしも半導体ウエーハＷの表面Ｗａ全体に設ける必要はない。この保護層１０の厚みｔ２はデバイスのパターンｐを完全に被覆できるものであればよく、具体的には５μｍ以上であるのが好ましい。一方、保護層１０の厚みが厚くなりすぎると当該保護層１０の厚みを加えた半導体ウエーハＷ全体の厚みの均一性を確保するのが困難になり、また、保護層１０を構成する水溶性樹脂Ａを無駄に使用することになるため、その厚みは５０μｍ以下であるのが好ましい。

ここで、保護層１０を構成する水溶性樹脂Ａとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、セルロースエーテル、メチルビニルエーテル無水マレイン酸共重合体等の水溶性合成高分子やゼラチン、ガラクトース等の天然系水溶性高分子を用いることができるが、このうち、ゼラチンを用いるのが特に好ましい。ゼラチンは、電子デバイスの表面を物理的或いは化学的に保護する保護膜用の樹脂等として汎用されているからである。

また、半導体ウエーハＷの表面Ｗａに保護層１０を形成する方法としては、スピンコートを用いるのが好適である。かかる方法を用いることにより、厚みのバラツキが少ない均一な保護層１０を迅速に形成することができるからである。ここで、スピンコートの一例を挙げると、水溶性樹脂Ａとしてゼラチンのゾルを用いる場合、６０℃前後に保持したスピンコータを使用し、３００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍでスピンコートした後、冷却する。そうすると、ゼラチンが固化して厚み誤差が２〜５％程度に抑えられた保護層１０が形成される。

また、保護層１０を形成する水溶性樹脂Ａに、熱伝導性を有する導電粒子(図示せず)を配合するようにしてもよい。このような導電粒子を配合することによって、(後述するように)半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を研削・除去する際、該導電粒子を介して研削時の摩擦等によって生じた熱や電荷を半導体ウエーハＷの外へと速やかに排出することができ、蓄熱や帯電に起因する半導体ウエーハＷのトラブルを未然に防止することができるからである。

ここで、熱伝導性を有する導電粒子とは、熱伝導性と導電性とを併せ持つ微粒子のことであり、具体的には、Ｎｉ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｔ等の金属単体、合金、金属酸化物、ＳｉＣ等のセラミックス、プラスチック等の表面に金属メッキを施した物などを単独で或いは混合して形成した粒径(レーザー回折散乱法・湿式)０．１〜５０μｍ程度の微粒子などがこれに該当する。

水溶性樹脂Ａに対する該導電粒子の配合割合は、水溶性樹脂Ａ１００重量部に対して０．１〜２０重量部の範囲であることが好ましい。導電粒子の配合割合が０．１重量部未満の場合には、水溶性樹脂Ａを介して半導体ウエーハＷから熱や電荷を排出するのが困難になり、逆に、導電粒子の配合割合が２０重量部より多い場合には、水溶性樹脂Ａによって形成される層の機械的強度が著しく低下するようになるからである。

続いて、均一な厚みで形成された保護層１０の表面に接着材１２を塗布して表面支持板１４を貼り付ける(図２(ｂ)参照)。

接着材１２は、保護層１０と表面支持板１４とを強固に接合でき、しかもその成分中に水を含まないものであれば如何なる物であってもよく、例えば溶剤系接着材やパラフィン系接着材などが挙げられる。この接着材１２の塗布方法としては、上述した水溶性樹脂Ａの場合と同様に、スピンコートを用いるのが好適である。かかる方法を用いることにより、保護層１０の表面に厚みのバラツキが少ない均一な接着材１２の層を迅速に形成することができるからである。

表面支持板１４は、表面Ｗａ側から半導体ウエーハＷの機械的強度を補強するためのものであり、その外寸が半導体ウエーハＷの外寸とほぼ同じか或いは若干大きく構成された略円盤状或いは角形状の板材である。この表面支持板１４は、均一の厚みを有する金属(例えば、アルミニウム或いはチタニウム)、ガラス又はセラミックなどで構成されている。これらの材料で構成された表面支持板１４は、優れた機械的強度を有しており、繰り返し再利用することができる。このうち、表面支持板１４を多孔質のセラミック板で構成するのが特に好ましい。これにより、上述した効果に加えて、接着材１２を介して保護層１０の表面に表面支持板１４を貼り合わせる際、表面支持板１４の微多孔内に接着材１２が滲入することでアンカー効果が生じ、保護層１０と表面支持板１４とをより強固に接合できるようになるからである。

なお、保護層１０の表面に接着材１２を介して表面支持板１４を貼り付ける際には、接着材１２を塗布した保護層１０の表面に表面支持板１４を載置し、接着材１２が未硬化の状態で、表面支持板１４の表面及び半導体ウエーハＷの表面Ｗａ全体に均一で且つ半導体ウエーハＷに歪みが生じないような面圧をかけてプレスするのが好ましい。仮に、保護層１０及び接着材１２からなる層に厚みムラがあったとしても、このようにプレスすることで未硬化の接着材が流動して厚みムラを補正することができるからである。

また、上述の例では、保護層１０の表面に接着材１２を塗布する場合を示したが、接着材１２を表面支持板１４側に塗布した後、表面支持板１４と保護層１０とを貼り合わせるようにしてもよい。

以上のように、その表面Ｗａに保護層１０及び表面支持板１４が取り付けられた半導体ウエーハＷは、ロボットハンドなどの搬送手段によって研削装置に搬送され、チャックテーブル１６に保持される。そして、チャックテーブル１６を回転させながら研削工具１８を押し当てて半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を研削・除去し、所定の厚みｔ３(具体的には１２０μｍ以下)に加工する(図２(ｃ)参照)。

なお、本実施例(図２)では、半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側の除去して目的の厚みｔ３まで薄肉化する方法として研削加工する場合を示したが、この研削加工は、研削過程で研削面(裏面Ｗｂ)に研削工具１８による加工歪層(モザイク層)が形成され、目的とする半導体ウエーハＷの厚みｔ３によっては、表面Ｗａ側にその加工歪に起因する応力が伝播し、その応力によりデバイスのパターンｐが破壊される虞がある。このような場合には、半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を研削してある程度薄肉化した後、化学薬品を使用したウェットエッチング法や反応性ガスを使用したプラズマドライエッチング法などで加工歪層を除去し、所定の厚みｔ３にするのが好ましい。

次に、図３(ａ)〜(ｂ)に示す裏面支持板取付工程について説明する。

まず、目的の厚みｔ３となるように裏面Ｗｂ側を除去した半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂにウエーハシート２０を取着し、このウエーハシート２０の表面側に上述した保護層１０を形成した物と同じ水溶性樹脂Ａを介して(つまり、当該水溶性樹脂Ａを接着剤として使用する)裏面支持板２２を貼り合わせる(図３(ａ)参照)。

なお、ウエーハシート２０の表面側に裏面支持板２２を貼り合わせる際に、均一で且つ半導体ウエーハＷに歪みが生じないような面圧でプレスするようにしてもよい。

また、上述した保護層１０を形成する水溶性樹脂Ａと同様に、ウエーハシート２０と裏面支持板２２との間に介層する水溶性樹脂Ａに、熱伝導性を有する導電粒子(図示せず)を配合するようにしてもよい。このような導電粒子を配合することによって、後述するダイシング加工の際、該導電粒子を介して切断時の摩擦等によって生じた熱や電荷を半導体ウエーハＷの外へと速やかに排出することができ、蓄熱や帯電に起因する半導体ウエーハＷのトラブルを未然に防止することができるからである。

ウエーハシート２０は、ＰＶＣ(ポリ塩化ビニル)フィルムやポリオレフィンフィルムなどからなる基材の表面に、紫外線硬化型，熱硬化型，感圧型などの反応性樹脂からなり、水に濡れても接着力が低下しない粘着材層が形成された粘着テープである。このウエーハシート２０には粘着材層が両面に設けられた両面テープと片面のみに設けられた片面テープとがあるが、本発明で用いるウエーハシート２０としては片面テープが好ましい。また、ウエーハシート２０の大きさは後述するウエーハフレームＦの外寸とほぼ同じになるよう構成されている。

裏面支持板２２は、裏面Ｗｂ側から半導体ウエーハＷの機械的強度を補強する板材である。裏面支持板２２は、上述した表面支持板１４と同様に、均一の厚みを有する金属(例えば、アルミニウム或いはチタニウム)、ガラス又はセラミックなどで構成されている。これらの材料で構成された裏面支持板２２は、優れた機械的強度を有しており、繰り返し再利用することができる。このうち、裏面支持板２２を多孔質のセラミック板で構成するのが特に好ましい。(後述するように)半導体ウエーハＷを水に浸漬してウエーハシート２０と裏面支持板２２とを貼り合わせる水溶性樹脂Ａを溶解させる際、裏面支持板２２の微多孔を通してウエーハシート２０と裏面支持板２２との間に介層した水溶性樹脂Ａの表面側にも水が浸入するようになるので、水溶性樹脂Ａを迅速に溶解することができ、半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側に貼着した裏面支持板２２を即座に除去することができるからである。

なお、この裏面支持板２２の形状は、上述の表面支持板１４と同様に、略円盤状或いは角形状など如何なる形状であってもよく、その大きさについては、半導体ウエーハＷの外寸よりも大きくする必要があり、とりわけ後述するウエーハフレームＦの外寸と略同等の大きさにするのが好ましい。

また、ウエーハシート２０と裏面支持板２２との間に水溶性樹脂Ａを介層する際には、ウエーハシート２０若しくは裏面支持板２２の少なくとも一方の表面にスピンコート、ロールコート、スプレーコートなどの公知の方法で水溶性樹脂Ａを塗布すればよい。

続いて、図３(ｂ)に示すように、ウエーハシート２０の表面側に略リング形状のウエーハフレームＦを接着する。この際、ウエーハシート２０の裏面Ｗｂ側には裏面支持板２２が貼り付けられているので、ウエーハシート２０表面へのウエーハフレームＦの取り付けが容易となる。

次に、図４に示す表面支持板除去工程について説明する。

まず初めに、その表裏両面に表面支持板１４若しくは裏面支持板２２が貼着された半導体ウエーハＷを、表面支持板１４が表側を向くようにしてスピンスプレーの回転チャックテーブル２１に載置する。そして、回転チャックテーブル２１を回転させ、表面支持板１４に遠心力を作用させながら、保護層１０に向けてノズル２３から水２４(本実施例の場合は純水)を供給する。すると、半導体ウエーハＷの表面Ｗａ側では、保護層１０を構成する水溶性樹脂Ａが溶解して表面支持板１４及び接着材１２からなる層が半導体ウエーハＷの表面Ｗａから即座に除去され(いわゆるスピンリフトオフ)、半導体ウエーハＷの表面Ｗａに形成されたデバイスのパターンｐが外部に露出するようになる。この際、半導体ウエーハＷは裏面支持板２２を介して回転チャックテーブル２１にしっかりと固定されているので、回転応力や表面支持板１４離脱時の応力によってデバイスのパターンｐが破損する心配はない。

また、ウエーハシート２０及び裏面支持板２２の外寸は、半導体ウエーハＷや保護層１０の外寸に比べて十分に大きいので、保護層１０に向けて供給された水２４によってウエーハシート２０と裏面支持板２２とを接合する水溶性樹脂Ａが溶解する心配はない。

ここで、水溶性樹脂Ａとしてゼラチンからなるものを使用した場合、ノズル２３から供給する水２４として水温が６０℃以上(好ましくは６５℃以上)の温水を使用するのが好ましい。かかる温水を使用することによって保護層１０を構成する水溶性樹脂Ａを迅速に溶解できるからである。なお、水溶性樹脂Ａとしてゼラチン以外のものを用いた場合でも、ノズル２３から供給する水２４の水温を各樹脂の融点或いは溶解温度以上とすることによって各樹脂を迅速に溶解できるようになることは言うまでもない。

以上のような薄肉加工が施された半導体ウエーハＷは、ダイシング工程、裏面支持板除去工程、ウエーハ拡張(エキスパンド)工程などの後工程に供される。

ダイシング工程は、その表面Ｗａに形成されたデバイスのパターンｐに沿って半導体ウエーハＷを切断し、個々のチップに切り分ける工程である。具体的には、上記薄肉加工が完了した半導体ウエーハＷをダイシングソーにセットし、図５に示すように、高速回転するスピンドル１９の先端に取り付けられた極薄外周刃１９ａを用いてパターンｐに沿って半導体ウエーハＷを正確に切断或いは切溝加工してチップ化する。

次に、このダイシング工程を経て個々のチップに切り分けられた半導体ウエーハＷは、裏面支持板除去工程が実行される。

裏面支持板除去工程は、ダイシングで個々のチップに細分化することによって破損リスクが低減された半導体ウエーハＷから裏面支持板２２を除去する工程である。具体的には、図６に示すように、ダイシングが完了した半導体ウエーハＷを水２４(本実施例の場合は純水)が満たされた浴槽２６に浸漬する。すると、半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側では、ウエーハシート２０と裏面支持板２２とを接着する水溶性樹脂Ａが溶解してウエーハシート２０の表面から裏面支持板２２が除去(リフトオフ)される。このように、半導体ウエーハＷから裏面支持板２２を除去する際、接着材として機能している水溶性樹脂Ａを水で溶解して除去するようにしているので、薄肉化した半導体ウエーハＷ全体に機械的なストレス(不必要な応力)が与えられるのを防止することができる。

ここで、水溶性樹脂Ａとしてゼラチンからなるものを使用した場合、上述の表面支持板除去工程と同様に、浴槽２６に満たす水２４として水温が６０℃以上(好ましくは６５℃以上)の温水を使用するのが好ましい。かかる温水を使用することによって水溶性樹脂Ａを迅速に溶解できるからである。

次に、裏面支持板２２を除去し、図７に示すようにウエーハシート２０及びウエーハフレームＦで支持された半導体ウエーハＷは、浴槽２６から引き上げられ、ウエーハ拡張工程が実行される。なお、このウエーハ拡張工程を実行する前に、必要に応じて、スピンスプレーなどを用い、半導体ウエーハＷを洗浄するようにしてもよい。

ウエーハ拡張工程は、ウエーハシート２０を縦横に引き伸ばす(エキスパンド)ことによって、切断されたチップ同士の間隔を拡げ、後述する運搬器具でのピックアップをしやすくする工程である。なお、ダイシング工程において半導体ウエーハＷに切溝加工(いわゆるハーフカット)を行なった場合には、このウエーハ拡張工程で半導体ウエーハＷが劈開して個々のチップに細分化されることとなる。

次に、ウエーハ拡張工程でチップ同士の間隔が拡げられた半導体ウエーハＷは、ウエーハシート２０の粘着材層をキュアリング(硬化)してその粘着力を低下させる。具体的には、ウエーハシート２０の粘着材層が紫外線効果樹脂で構成されている場合には紫外線を照射し、粘着材層が熱硬化性樹脂で構成されている場合には加熱する。

続いて、粘着材層の粘着力が低下したウエーハシート２０上に載置されているチップをコレットなどの運搬器具でピックアップし、ピックアップしたチップをリードフレームに取り付ける。

そして、チップとリードフレームとをアルミニウムや金などからなる極細のワイヤーで接続(ワイヤーボンディング)し、これらをエポキシ樹脂などで封止してＩＣやＬＳＩなどのデバイスが完成する。

本実施例の半導体ウエーハＷの加工方法によれば、デバイスのパターンｐが形成された半導体ウエーハＷの表面Ｗａに保護層１０及び接着材１２を介して表面支持板１４を貼り付けると共に、表面支持板１４で支持させた状態で半導体ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を除去するようにしているので、裏面Ｗｂ側を除去して薄肉化した半導体ウエーハＷの全体を表面支持板１４で補強することができる。

なお、上述の実施例では、円盤状の半導体ウエーハＷを加工する場合を示したが、半導体ウエーハＷは矩形のものであってもよい。

また、半導体ウエーハＷに取り付けたウエーハシート２０の表面に水溶性樹脂Ａを介して裏面支持板２２を貼着した後、当該テープ２０の表面側にウエーハフレームＦを取り付ける場合を示したが、ウエーハシート２０への裏面支持板２２及びウエーハフレームＦの取り付けは同時に行なってもよいし、逆にウエーハフレームＦを先に取り付けるようにしてもよい。

本発明の加工を行なう前の半導体ウエーハを示す斜視図である。本発明の加工方法における半導体ウエーハの薄肉化工程までを模式的に示した概略図である。本発明の加工方法における裏面支持板取り付け工程を模式的に示した概略図である。本発明の加工方法における表面支持板除去程を模式的に示した概略図である。後工程の１つであるダイシング工程を模式的に示した斜視図である。後工程の１つである裏面支持板除去工程を模式的に示した概略図である。裏面支持板除去工程が完了した段階の半導体ウエーハを示す斜視図である。従来の薄肉加工の一部工程の概略を示す斜視図である。

符号の説明

１０…保護層
１２…接着材
１４…表面支持板
１６…チャックテーブル
１８…研削工具
２０…ウエーハシート
２２…裏面支持板
２４…水
２６…浴槽
Ｗ…半導体ウエーハ
Ｗａ…(半導体ウエーハの)表面
Ｗｂ…(半導体ウエーハの)裏面
Ａ…水溶性樹脂
Ｆ…ウエーハフレーム
ｐ…(デバイスの)パターン

Claims

表面にデバイスのパターンが形成された半導体ウエーハの裏面側を除去して薄肉化する半導体ウエーハの加工方法において、
前記半導体ウエーハの表面に水溶性樹脂からなる保護層を形成して前記パターンを被覆した後、前記保護層の表面に接着材を介して表面支持板を貼り合わせ、当該表面支持板にて支持された状態で前記半導体ウエーハの裏面側を除去し、
薄肉化した前記半導体ウエーハの裏面にウエーハシートを貼着した後、前記ウエーハシートの裏面に水溶性樹脂を介して裏面支持板を貼り合わせると共に、前記ウエーハシートの表面側にウエーハフレームを取着し、
然る後、前記保護層を水で溶解し、前記半導体ウエーハから前記表面支持板を除去することを特徴とする半導体ウエーハの加工方法。
前記水溶性樹脂がゼラチンであることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエーハの加工方法。
前記保護層の形成と、前記接着材の塗布と、前記ウエーハシートの裏面への水溶性樹脂の塗布とをスピンコートで行なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体ウエーハの加工方法。
前記表面支持板及び前記裏面支持板が多孔質のセラミック板で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の半導体ウエーハの加工方法。
前記水溶性樹脂には、熱伝導性を有する導電粒子が配合されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の半導体ウエーハの加工方法。