JP2003094295A - 半導体ウエーハ研削方法、半導体ウエーハおよび半導体ウエーハの表面保護材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥を発生させることなく半導体ウエーハを
研削して薄型化する。 【解決手段】 半導体チップが作製された半導体ウエー
ハの表面に表面保護材料をコーティングし（ステップＳ
１）、これを硬化して（ステップＳ２）、半導体ウエー
ハの裏面を研削する（ステップＳ４）。これにより、半
導体ウエーハを研削により薄型化しても、硬化した表面
保護材料により、反りを発生させないで研削することが
できるとともに、表面保護材料が半導体チップの全体を
保護するので、研削時にその表面を固定面としても、半
導体チップの突起部分に歪を発生させないようにするこ
とができる。したがって、ひびや割れあるいは研削歪な
どの欠陥を発生させることなく半導体ウエーハを研削し
て薄型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエーハ研削
方法に関し、特に半導体ウエーハを研削して薄型化する
ための半導体ウエーハ研削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、電子機器やＩＣカードに実装され
る半導体チップとしては、その厚さが３５０μｍ程度の
ものが広く用いられている。しかし、近年では、更なる
電子機器の小型化・薄型化、ＩＣカードの薄型化が望ま
れており、半導体チップの厚さを１００〜２０μｍ、あ
るいはそれ以下にまで薄くすることが望まれている。こ
のような半導体チップを作製するためには、必然的に半
導体ウエーハを薄くすることが要求されることになる。

【０００３】半導体ウエーハを薄くする方法としては、
表面に半導体チップが作製されている半導体ウエーハの
裏面を研削機によって研削して薄くする方法、いわゆる
裏面研削が一般的な技術として用いられている。

【０００４】この裏面研削には、軟質基材の上に粘着剤
を塗布・加工して形成されたウエーハ加工用の粘着シー
トなどが用いられる。このようなウエーハ加工用粘着シ
ートを、半導体チップが作製された半導体ウエーハの表
面に貼り付けて保護するとともに、このウエーハ加工用
粘着シートの貼り付け面側を研削機の固定台に固定した
状態で、半導体ウエーハの裏面を研削機によって研削す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、このよ
うな半導体ウエーハの薄型化のために行う裏面研削にお
いては、次に示すような種々の問題点があった。

【０００６】まず、裏面研削を行うために半導体ウエー
ハの表面に貼り付けるウエーハ加工用粘着シートには、
貼り付け時に、その張力による残留応力が蓄積し、この
残留応力が半導体ウエーハに歪となって蓄積されてしま
うという問題点があった。

【０００７】半導体ウエーハに蓄積された歪は、半導体
ウエーハの裏面が研削機によって研削され、半導体ウエ
ーハの厚さが薄くなるにつれて開放され、半導体ウエー
ハの反り、ひびあるいは割れとなって現れる場合があ
る。このような問題は、半導体ウエーハが大口径であっ
て、薄く研削されるほど発生しやすくなる傾向にある。

【０００８】そのため、ウエーハ加工用粘着シートの基
材として、発生する反りなどに抗して半導体ウエーハを
平坦に保てるような硬質基材を用いることが検討されて
いる。しかし、このようなウエーハ加工用粘着シートを
用いた場合、硬質基材の剛性のため、裏面研削後のウエ
ーハ加工用粘着シートの剥離時に、半導体ウエーハに加
えられる力によって、裏面研削によって薄く脆くなって
いる半導体ウエーハを破損させてしまう場合があるとい
った問題点が残る。

【０００９】次に、回路パターンおよびデバイスの検査
で付される正否判定マークの突起やデバイスの電極パッ
ド上に形成されたバンプの突起がある半導体ウエーハの
表面に、ウエーハ加工用粘着シートを貼り付けると、こ
れらの突起部分が、半導体ウエーハに貼り付けたウエー
ハ加工用粘着シートから突出してしまうという問題点が
ある。

【００１０】このような状態で、ウエーハ加工用粘着シ
ートが貼り付けられた面側を研削機の固定台に固定する
と、突起部分が固定台に当たり、この部分に歪が生じた
状態で固定台に固定されてしまう。そして、この歪によ
るストレスによって、ひびや割れが発生する場合があ
り、さらに、この歪の影響で、裏面研削時に新たな歪が
生じたり、割れが発生したりする場合もある。

【００１１】また、現在の裏面研削において、裏面研削
後、ウエーハ加工用粘着シートからの半導体ウエーハの
剥離は、剥離時に発生するストレスによるひびや割れを
防止するために、ＵＶ照射して粘着力を低下させてから
剥離を行うことが多い。ところが、ウエーハ加工用粘着
シートは、一般に、熱によって伸縮する性質を有してお
り、ＵＶ照射により発生する熱によって、ウエーハ加工
用粘着シートの収縮が起こる場合があるという問題点が
あった。

【００１２】ＵＶ照射により、ウエーハ加工用粘着シー
トの温度は４０℃前後にまで昇温する場合があり、用い
る基材の種類によっては、ウエーハ加工用粘着シートの
収縮に伴って半導体ウエーハに反りが発生し、その結
果、ひびや割れが発生する可能性もある。

【００１３】このように、半導体ウエーハの表面にウエ
ーハ加工用粘着シートを貼り付けて裏面研削を行う場
合、半導体ウエーハの薄型化における反りによるひびや
割れ、あるいは研削時の歪の発生など、種々の問題点が
ある。これらの問題は、特に、非常に薄型の半導体ウエ
ーハの作製時や大口径の半導体ウエーハの裏面研削にお
いて顕著に現れてくる。

【００１４】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ひびや割れ、研削歪などを発生させることな
く研削して半導体ウエーハを薄型化することのできる半
導体ウエーハ研削方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
ウエーハを研削して薄型化する半導体ウエーハ研削方法
において、半導体ウエーハの一方の面に表面保護材料を
コーティングし、表面保護材料を硬化し、半導体ウエー
ハの他方の面を研削することを特徴とする半導体ウエー
ハ研削方法が提供される。

【００１６】上記構成によれば、半導体ウエーハの一方
の面を表面保護材料によってコーティングした後、その
表面保護材料を硬化して、半導体ウエーハの他方の面を
研削するので、研削により半導体ウエーハを薄型化して
も、反りが発生せず、半導体ウエーハは平坦な状態を維
持したまま研削される。

【００１７】さらに、例えば、半導体チップが作製され
ている面側を、表面保護材料でコーティングすれば、半
導体チップに存在する突起部分を、硬化後の表面保護材
料の表面から突出しないようにすることもでき、半導体
ウエーハの他方の面を研削する際、その突起部分に起因
する歪の発生を防止して、半導体ウエーハを固定するこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は半導体ウエーハ研削方法の
流れ図である。まず、半導体ウエーハの半導体チップが
作製されている表面側に、表面保護材料を滴下してコー
ティングし（ステップＳ１）、次いで、この表面保護材
料を硬化する（ステップＳ２）。そして、表面保護材料
の表面を研削機によって所定の厚さに研削し（ステップ
Ｓ３）、研削した表面を研削機の固定台に固定した後、
半導体ウエーハの半導体チップが作製されていない裏面
側を研削する（ステップＳ４）。最後に、半導体ウエー
ハの表面保護材料を、それが溶解可能な溶液に溶解させ
て除去する（ステップＳ５）。

【００１９】このような半導体ウエーハ研削方法におい
て、半導体ウエーハの表面にコーティングする表面保護
材料は、これを硬化するために添加される硬化剤の種類
により、常温で、あるいは熱や光の作用により硬化する
性質を有するとともに、硬化後、特定の溶液に溶解する
性質を有する材料で構成される。このような性質を有す
る表面保護材料としては、例えば、水に対して可溶性の
ゼラチンなどを主体とした材料などを用いることができ
る。

【００２０】半導体ウエーハに作製されている半導体チ
ップには、回路パターンおよびデバイスの検査で付され
る正否判定マークの突起やデバイスの電極パッド上に形
成されたバンプの突起があり、表面に表面保護材料をコ
ーティングして硬化することにより、突起を含めた半導
体チップ全体を覆って保護することができる。そして、
この表面保護材料の表面は、半導体ウエーハの裏面研削
時に研削機に固定するための固定面となる。

【００２１】したがって、半導体ウエーハの表面にコー
ティングされた表面保護材料は、硬化後にその表面を研
削し、平坦にしておく必要がある。そして、平坦にした
表面保護材料の表面側を研削機の固定台に固定し、半導
体ウエーハの裏面研削が行われる。

【００２２】裏面研削終了後、硬化した表面保護材料が
形成されている半導体ウエーハは、この表面保護材料が
可溶性を示す溶液に浸漬されることにより、あるいは溶
液を噴霧されることにより、表面保護材料が除去され
る。

【００２３】上記の半導体ウエーハ研削方法によれば、
半導体ウエーハの表面に作製された半導体チップの突起
部分が表面保護材料によって保護され、かつ、表面保護
材料の表面が平坦にされているので、裏面研削して半導
体ウエーハを薄型化する際、歪を発生させることなく研
削機の固定台に固定することができる。したがって、こ
の歪によるストレスによるひびや割れの発生を防止する
ことができるとともに、裏面研削時の割れの発生、新た
な歪の発生を防止することができる。

【００２４】ここで用いる表面保護材料は、従来のウエ
ーハ加工用粘着シートと異なり、その成分比率を変える
ことで粘度を変えることができ、かつ、液体状態で半導
体ウエーハの表面にコーティングされてから硬化される
ため、その膜厚制御が可能である。したがって、表面保
護材料の粘度を適当に選択することにより、半導体ウエ
ーハの表面に作製された半導体チップの突起部分に対し
て極力ストレスを加えることなくその表面を保護するこ
とができ、突起部分における歪の発生を防止することが
できる。

【００２５】さらに、半導体ウエーハの表面に形成され
ている表面保護材料は、裏面研削後、これを溶解するこ
とのできる溶液によって溶解除去されるので、表面保護
材料を除去する際、薄型化された半導体ウエーハあるい
はその表面に作製されている半導体チップに機械的なス
トレスを与えることがなく、ひびや割れの発生を防止す
ることができる。

【００２６】次に、本発明の半導体ウエーハ研削方法を
半導体チップ製造に適用した場合について説明する。図
２は裏面研削を行う半導体ウエーハの概略図であって、
（ａ）は半導体ウエーハの外観図、（ｂ）は半導体ウエ
ーハの表面に作製されている半導体チップの配置状態を
示している。ただし図２（ａ）では、半導体ウエーハの
表面に作製されている半導体チップは省略している。

【００２７】図２（ａ）に示す半導体ウエーハ１には、
その表面に、複数の半導体チップ２が、図２（ｂ）に示
すように、縦、横に整列した状態で作製されている。そ
して、各半導体チップ２間には、隙間が設けられてい
て、この隙間は、後述するダイシング工程において、各
半導体チップ２を切り分けるための切り代となる。

【００２８】図３は半導体ウエーハの表面に作製されて
いる半導体チップの概略図であって、（ａ）は平面図、
（ｂ）はＡ−Ａ線における断面図である。半導体ウエー
ハ１の表面に作製されている半導体チップ２には、図３
（ａ）に示すように、その外縁に沿って配置された電極
パッド２ａと、内部に多層配線２ｂが配置されている。
そして、電極パッド２ａ上には、図３（ｂ）に示すよう
に、半導体チップ２が外部リードと電気的に接続される
ためのバンプ２ｃが形成されている。

【００２９】また、通常、裏面研削を行う前には、半導
体ウエーハ１の表面に作製されている各半導体チップ２
の回路パターンおよびデバイスの検査が行われ、半導体
チップ２の良・不良が判定される。ここで、不良と判定
された半導体チップ２には、図３（ａ）および図３
（ｂ）に示したような正否判定マーク２ｄが付けられ、
この正否判定マーク２ｄが付けられた半導体チップ２
は、後述するダイシング工程で切り分けられた後、廃棄
される。

【００３０】そして、図３（ｂ）に示したように、半導
体チップ２に形成されているバンプ２ｃおよび正否判定
マーク２ｄは、半導体ウエーハ１の表面から突出して形
成される。

【００３１】上記の図２および図３に示した構成の半導
体ウエーハ１に対して裏面研削を行う。まず、半導体チ
ップ２が形成された半導体ウエーハ１の表面に、表面保
護材料をコーティングする。ただし、本形態で用いる表
面保護材料は、ゼラチンを主体とし、さらに、その硬化
剤として、ＵＶ照射することにより光重合して硬化する
光硬化性を有する物質を含んでいる。

【００３２】図４は表面保護材料のコーティング工程の
説明図である。半導体ウエーハ１への表面保護材料３の
コーティングは、本形態では、スピンコーティング法に
よって行う。この場合、まず、スピンコーター４に半導
体ウエーハ１を配置した後、スピンコーター４によって
回転させる。そして、表面保護材料３を、回転している
半導体ウエーハ１の表面にディスペンサー５を用いて滴
下し、遠心力を利用して半導体ウエーハ１の表面上に略
均一にコーティングする。

【００３３】ここで、コーティング後の表面保護材料３
の膜厚は、その粘度を適当に選択することにより変化さ
せることができる。さらに、表面保護材料３は、ディス
ペンサー５を用いて、半導体ウエーハ１に大きな外力を
与えることなくコーティングすることができるので、図
３（ｂ）に示したような、バンプ２ｃおよび正否判定マ
ーク２ｄなどの突起部分に対して極力ストレスを加える
ことなくコーティングすることができ、突起部分におけ
る歪の発生が防止されるようになる。

【００３４】図５は表面保護材料の硬化工程の説明図で
ある。半導体ウエーハ１の表面にコーティングされた表
面保護材料３の硬化は、表面保護材料３に対してＵＶ照
射することにより行う。これにより、表面保護材料３に
含まれる硬化剤のはたらきで、半導体ウエーハ１の表面
にコーティングされた表面保護材料３が硬化され、半導
体ウエーハ１の表面、すなわち、図２および図３に示し
た半導体チップ２の全体が保護される。

【００３５】さらに、ここで形成された硬化後の表面保
護材料３の表面は、半導体ウエーハ１の裏面研削におけ
る固定面としての役割を果たす。この表面保護材料３の
表面を裏面研削時の固定面とし、半導体ウエーハ１の裏
面研削を精度良く行うためには、表面保護材料３の表面
を平坦にする必要がある。そのため、硬化後に、表面保
護材料３の表面を、図３に示した半導体チップ２のバン
プ２ｃおよび正否判定マーク２ｄが露出しない程度に、
所定の厚さに研削する。

【００３６】図６は表面研削工程の説明図である。半導
体ウエーハ１の表面に形成された表面保護材料３の表面
研削には、裏面研削に用いるのと同じ研削機を用いるこ
とができる。表面研削は、半導体ウエーハ１の裏面を、
研削機の固定台に固定し、グラインダー６を回転させ、
半導体ウエーハ１の表面に形成された表面保護材料３の
表面を研削することにより行われる。ここで、表面保護
材料３の表面研削は、図３に示したバンプ２ｃおよび正
否判定マーク２ｄが露出しないよう行われる。

【００３７】この表面研削後、次に、半導体ウエーハ１
の裏面研削を行う。図７は裏面研削工程の説明図であ
る。まず、前述の表面研削工程で研削された表面保護材
料３側を、研削機の固定台に固定し、グラインダー６を
回転させ、半導体ウエーハ１が所望の厚さとなるよう、
裏面から研削し、半導体ウエーハ１を薄型化していく。

【００３８】その際、半導体チップ２の全体が表面保護
材料３によって覆われ、かつ、この表面保護材料３の表
面が平坦になっているため突起部分がなく、歪を発生さ
せることなく研削機の固定台に固定することができる。
これにより、その歪によって加えられるストレスによる
ひびや割れの発生が防止され、研削歪の発生も防止され
る。

【００３９】裏面研削工程において、所望の厚さにまで
半導体ウエーハ１を薄型化した後、表面保護材料３を除
去する。図８は表面保護材料除去工程の説明図である。
裏面研削された半導体ウエーハ１は、その表面に形成さ
れている表面保護材料３が溶解する溶液７中に浸漬され
る。本形態では、表面保護材料３がゼラチンを主体とし
ており、これを溶解する溶液７として水を使用すること
ができる。これにより、半導体ウエーハ１に作製されて
いる半導体チップ２に機械的なストレスを与えることな
く表面保護材料３を除去することができ、半導体ウエー
ハ１のひびや割れの発生が防止される。ただし、溶液７
の液温は、溶解する表面保護材料３の量や膜厚、半導体
チップ２の製造時間などに応じて任意に設定可能であ
る。

【００４０】以降は、従来公知のウエーハマウント工
程、ダイシング工程およびＵＶ照射工程の各工程で所定
の処理が施される。図９はウエーハマウント工程の説明
図である。ウエーハマウント工程では、半導体ウエーハ
１の裏面にウエーハ加工用粘着シート８を貼り付け、全
体がリング９に固定される。

【００４１】図１０はダイシング工程の説明図である。
ダイシング工程では、半導体ウエーハ１に作製されてい
る、図２に示した各半導体チップ２間に設けられている
切り代の部分が、ダイサー１０によってカットされる。

【００４２】図１１はＵＶ照射工程の説明図である。ダ
イシング工程後、半導体ウエーハ１の裏面に貼り付けら
れている、図１０に示したウエーハ加工用粘着シート８
を裏側からＵＶ照射する。これにより、ウエーハ加工用
粘着シート８の粘着力を弱めることができる。

【００４３】図１２は半導体チップの概略図である。半
導体チップ２を、ＵＶ照射により粘着力の弱められたウ
エーハ加工用粘着シート８から剥離し、個々の半導体チ
ップ２が得られる。そして、これらの半導体チップ２の
うち、裏面研削前の検査で、不良と判定され、図３
（ｂ）に示した正否判定マーク２ｄが付けられた半導体
チップ２は廃棄される。

【００４４】このように半導体チップ製造において、本
発明の半導体ウエーハ研削方法を用いることにより、ひ
びや割れ、あるいは研削歪を発生させることなく半導体
ウエーハを薄型化することができる。したがって、より
小型化・薄型化された半導体チップを歩留まり良く製造
することが可能になる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、半導体
ウエーハの一方の面にコーティングされた表面保護材料
を硬化し、半導体ウエーハの他方の面を研削するように
構成にした。これにより、研削により半導体ウエーハを
薄型化しても、硬化した表面保護材料により、反りが発
生せず、半導体ウエーハを平坦な状態を維持したまま研
削することができる。

【００４６】さらに、半導体ウエーハに作製されている
半導体チップ全体を、表面保護材料で保護することによ
り、この表面を半導体ウエーハの他方の面の研削時にお
ける固定面としても、突起部分に起因する歪の発生を防
止することができる。

【００４７】したがって、本発明の半導体ウエーハ研削
方法を用いることにより、研削時にひびや割れあるいは
研削歪を発生させることなく半導体ウエーハを薄型化す
ることができ、より小型化・薄型化された半導体チップ
を歩留まり良く製造することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体ウエーハ研削方法の流れ図である。

【図２】裏面研削を行う半導体ウエーハの概略図であっ
て、（ａ）は半導体ウエーハの外観図、（ｂ）は半導体
ウエーハの表面に作製されている半導体チップの配置状
態を示している。

【図３】半導体ウエーハの表面に作製されている半導体
チップの概略図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ
−Ａ線における断面図である。

【図４】表面保護材料のコーティング工程の説明図であ
る。

【図５】表面保護材料の硬化工程の説明図である。

【図６】表面研削工程の説明図である。

【図７】裏面研削工程の説明図である。

【図８】表面保護材料除去工程の説明図である。

【図９】ウエーハマウント工程の説明図である。

【図１０】ダイシング工程の説明図である。

【図１１】ＵＶ照射工程の説明図である。

【図１２】半導体チップの概略図である。

【符号の説明】

１……半導体ウエーハ、２……半導体チップ、２ａ……
電極パッド、２ｂ……多層配線、２ｃ……バンプ、２ｄ
……正否判定マーク、３……表面保護材料、４……スピ
ンコーター、５……ディスペンサー、６……グラインダ
ー、７……溶液、８……ウエーハ加工用粘着シート、９
……リング、１０……ダイサー。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエーハを研削して薄型化する半
   導体ウエーハ研削方法において、 半導体ウエーハの一方の面に表面保護材料をコーティン
   グし、 前記表面保護材料を硬化し、 前記半導体ウエーハの他方の面を研削することを特徴と
   する半導体ウエーハ研削方法。
2. 【請求項２】 前記一方の面は、前記半導体ウエーハの
   半導体チップが作製されている面であることを特徴とす
   る請求項１記載の半導体ウエーハ研削方法。
3. 【請求項３】 前記他方の面を研削した後、前記表面保
   護材料を除去することを特徴とする請求項１記載の半導
   体ウエーハ研削方法。
4. 【請求項４】 前記表面保護材料を溶解して除去するこ
   とを特徴とする請求項３記載の半導体ウエーハ研削方
   法。
5. 【請求項５】 前記表面保護材料を溶解可能な溶液に浸
   漬することにより前記表面保護材料を除去することを特
   徴とする請求項４記載の半導体ウエーハ研削方法。
6. 【請求項６】 前記表面保護材料を溶解可能な溶液を噴
   霧することにより前記表面保護材料を除去することを特
   徴とする請求項４記載の半導体ウエーハ研削方法。
7. 【請求項７】 前記表面保護材料を硬化した後、前記表
   面保護材料の表面を研削することを特徴とする請求項１
   記載の半導体ウエーハ研削方法。
8. 【請求項８】 前記表面保護材料は、ゼラチンを主成分
   とすることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエーハ
   研削方法。
9. 【請求項９】 前記表面保護材料を水に溶解して除去す
   ることを特徴とする請求項８記載の半導体ウエーハ研削
   方法。
10. 【請求項１０】 研削により薄型化される半導体ウエー
    ハにおいて、 硬化後に溶解可能な表面保護材料が一方の面に形成され
    ていることを特徴とする半導体ウエーハ。
11. 【請求項１１】 前記一方の面は、半導体チップが作製
    されている面であることを特徴とする請求項１０記載の
    半導体ウエーハ。
12. 【請求項１２】 前記表面保護材料は、ゼラチンを主成
    分とし、硬化後に水に溶解可能であることを特徴とする
    請求項１０記載の半導体ウエーハ。
13. 【請求項１３】 半導体ウエーハに滴下され、硬化して
    前記半導体ウエーハの表面を保護し、かつ、硬化後に溶
    解可能であることを特徴とする半導体ウエーハの表面保
    護材料。
14. 【請求項１４】 前記表面保護材料は、ゼラチンを主成
    分とし、硬化後に水に溶解可能であることを特徴とする
    請求項１３記載の半導体ウエーハの表面保護材料。