JP2005243909A - 表面保護テープおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェハを薄厚化するように研削する際に、半導体ウェハの反りを抑制できると共に、半導体ウェハの裏面平坦度を向上することができる。
【解決手段】 ポリエチレンテレフタレート層１０ａ／中間吸収層１０ｂ／粘着材層１０ｃの３層構造のうち中間吸収層１０ｂの弾性率を２０［ＭＰａ］〜４０［ＭＰａ］の範囲となるように形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェハを裏面研削する際に表面に貼付される半導体ウェハ裏面研削工程用の表面保護テープおよび半導体装置の製造方法に関する。

半導体パッケージは、前工程で半導体ウェハの表面に回路パターンを形成した後に、半導体ウェハの裏面の研削、ダイシング、ワイヤボンディング、パッケージング等の後工程を経て製造される。
近年、半導体ウェハの薄厚化が要求されており、大口径ウェハの場合、裏面研削工程では半導体ウェハの厚さを５０〜１００μｍあるいはそれ以下まで研削することが必要とされている。このとき、薄厚化が進むと半導体ウェハの反りの影響が大きくなるためこの反りの影響を回避するため、ポリエチレンテレフタレートを硬質素材として構成したポリエチレンテレフタレート層／中間吸収層／粘着材層の３層構造のテープが使用されることがある。

表面保護テープの中間吸収層の弾性率が極端に高いと半導体ウェハの反りが増加し、搬送装置が半導体ウェハを搬送するときに半導体ウェハを破損させてしまうという弊害がある。そこで、応力緩和性フィルムを使用することにより半導体ウェハの反りを抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、図４は、このような表面保護テープの使用方法を概略的に示している。半導体ウェハ１の表面に回路パターンを形成し、その後半導体ウェハ１の表面部１ａの上全面に例えばポリイミドコーティングすることにより保護膜２を形成しパターン形成面を保護する。その後、この保護膜２をエッチング処理することにより保護膜２に溝部３を形成する。この溝部３は、後工程のダイシング工程において個々の半導体チップ分離を容易にするために形成される。溝部３を形成した後、保護膜２上から半導体ウェハ１の表面部１ａの上全面に表面保護テープ４を貼付し、その後裏面研削工程において半導体ウェハ１の裏面部１ｂを裏面研削する。その後ダイシングテープ（図示せず）に転写し、表面保護テープ４を剥離し、ダイシング工程において個々の半導体チップを分離する。
特開２００３−１２９０１１号公報（第2頁）

しかし前述のような表面保護テープ４を使用し、裏面研削工程において半導体ウェハ１の裏面部１ｂを砥石で研削すると、半導体ウェハ１表面上の保護膜２に形成された溝部３に起因して半導体ウェハ１の割れが発生し、歩留まりが悪化したり裏面平坦度が悪化する。
この歩留まりや裏面平坦度の悪化の原因として、次のような理由が推定される。すなわち、裏面研削工程において半導体ウェハ１の裏面を砥石により研削することにより、表面部１ａの一部が保護膜２に形成された溝部３を介して表面保護シート４に当接し、該当接部４ａに力が与えられる。この力は主に表面保護シート４の中間吸収層４ｂで吸収されるが、砥石から加えられる圧力が高く中間吸収層４ｂの弾性率が極端に低いと、図４に示すように、半導体ウェハ１の表面部１ａの一部が表面保護シート４面から沈みこんだ変形状態で半導体ウェハ１の裏面部１ｂが研削される。このように、変形状態において研削することにより溝部３を起点として半導体ウェハ１の割れが発生し歩留まりが悪化することが推定される。

また、たとえ半導体ウェハ１に割れが生じなくても裏面研削工程が終了し砥石５が半導体ウェハ１から離間されると、半導体ウェハ１の表面部１ａ側から裏面部１ｂ側に復元力が作用し、図５に示すように裏面部１ｂに凹凸部６が生じるため、裏面平坦度Ｈが悪化してしまうことが推定される。
すなわち、特許文献１に示されるように、表面保護シートとして、より好ましい応力緩和率（例えば４０％以上、５０％以上、６０％以上、９９％、９９．９％、理論上１００％）の応力緩和性フィルムをたとえ使用したとしても、裏面研削工程において半導体ウェハ１の表面部１ａの一部が表面保護シート４の表面から沈みこむ量が増加してしまい割れが発生したり、これに伴い、半導体ウェハ１の表面部１ａ側から裏面部１ｂ側にかかる復元力が増加してしまうため裏面平坦度が悪化する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体ウェハを薄厚化する際に、半導体ウェハの反り量を抑制できると共に、半導体ウェハ表面の保護膜に形成された溝部に起因して生じる歩留まりの悪化や半導体ウェハの裏面平坦度の悪化を抑制できる表面保護テープおよび半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明に係る半導体ウェハの表面保護テープは、ポリエチレンテレフタレート層／中間吸収層／粘着材層の３層構造であると共に、半導体ウェハを所定厚さに裏面研削するときに当該半導体ウェハ表面保護のために貼付されるものであって、表面保護テープの中間吸収層は、弾性率２０ＭＰａ〜４０ＭＰａの範囲となるように形成されていることを特徴としている。

また本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの表面に回路パターンを形成する工程と、ポリエチレンテレフタレート層と２０［ＭＰａ］〜４０［ＭＰａ］の弾性率の中間吸収層と粘着材層との３層構造の表面保護テープを半導体ウェハの表面に貼付して、前記半導体ウエハの裏面を研削する工程と、裏面が研削された半導体ウエハから個々のチップを分離する工程とを備えたことを特徴としている。

本発明に係る表面保護テープを使用することにより、半導体ウェハを薄厚化したとしても半導体ウェハの反り量を抑えることができると共に、保護膜の溝部に起因して生じる歩留まりの悪化を抑制することができ、裏面平坦度の悪化を抑制できる。

本発明によれば、半導体ウェハを薄厚化したとしても半導体ウェハの反り量を抑えることができると共に、保護膜の溝部に起因して生じる歩留まりの悪化を抑制することができる。

以下、本発明をバンプレス半導体ウェハの裏面研削用に適用した一実施形態について図１ないし図３を参照しながら説明する。尚、背景技術欄に記載した構成と同一構成については同一符号を付して異なる部分を中心に説明する。
本実施形態では、半導体ウェハ１の表面部１ａに回路パターンを形成した後の組立工程の特に裏面研削工程（バックグラインディング工程）に特徴があるため、この特徴について主に説明する。図１（ａ）に示すように、半導体ウェハ１の表面部１ａに回路パターン（図示せず）が形成された後、形成された回路パターンを検査する。この検査工程が終了すると組立工程が行われる。

組立工程では、半導体ウェハ１の裏面を研削する裏面研削工程、半導体ウェハ１からチップを個々に分離するダイシング工程、半導体ウェハ１から各チップをピックアップしリードフレームに搭載するダイボンディング工程、各チップの電極端子とリードフレームのインナリードとの間を金線等で電気的導通するように接続するワイヤボンディング工程等が行われる。

裏面研削工程では半導体ウェハ１の裏面を研削するが、このとき図１（ａ）に概略的な構成を示す表面保護テープ１０が使用される。以下、表面保護テープ１０の使用方法を図１を参照して説明する。半導体ウェハ１の表面部１ａに回路パターン（図示せず）を形成した後、半導体ウェハ１の表面部１ａに保護膜２を形成する。この保護膜２は、ポリイミド膜（ＰＩ膜）により膜厚５［μｍ］程度で形成されており、半導体チップの回路パターンを表面保護するようになっている。この後、この保護膜２をエッチング処理することにより溝部３を形成する。この溝部３は、回路パターン形成された各チップ間の直線状境界線（ストリート）を示すもので、その幅（図示横方向）は例えば約１００［μｍ］に形成される。

保護膜２がエッチング処理され溝部３が形成された後、半導体ウェハ１の表面部１ａ側の全面に表面保護テープ１０を貼付する。図１（ａ）には、表面保護テープの構造をも示しているが、この表面保護テープ１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層１０ａ／中間吸収層１０ｂ／粘着材層１０ｃの３層構造をなしている。このときアクリル系の材質により形成された粘着材層１０ｃがポリイミド（ＰＩ）膜２に貼付される。

表面保護テープ１０を貼付した後、図１（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１の裏面部１ｂを上にして回転テーブル１１上に固定し、回転テーブル１１を回転させながら砥石５により上側から裏面研削する。半導体ウェハ１の直径が２００ｍｍ（８インチ）の場合、半導体ウェハ１の厚さは研削前７２５μｍ±２５μｍであり、図１（ｂ）に示すように、この半導体ウェハ１を８５μｍを下回る厚さ（例えば５０μｍ）まで裏面研削する。

＜実験条件と実験結果について＞
図２（ａ）〜（ｄ）は、表１に示した条件の表面保護テープ１０を使用して裏面研削した後に、溝部３付近の裏面平坦度を測定した実験結果を示している。この実験結果は、半導体ウェハ１の裏面部１ｂの凹凸を実測した結果を示している。

この表１に示す弾性率は、中間吸収層１０ｂ（（４）についてはＰＥＴ層１０ａ）に使用される材質の試験片の両端を所定の掴み条件で引張りを行い、変位と強力を計測した引張弾性率を表している。尚、表１に示す実験条件において、（４）の条件では中間吸収層１０ｂを挟むことなくＰＥＴ層１０ａおよび粘着材層１０ｃの２層構造のテープを使用しており、このとき中間吸収層１０ｂの厚みを０μｍとしており、弾性率１０００［ＭＰａ］はＰＥＴ層１０ａの弾性率を表している。また、３層構造の表面保護テープ１０では、中間吸収層１０ｂの厚みが一般的に３０〜２００［μｍ］の実用範囲で用いられるが、表１の（１）〜（３）に示した条件の中間吸収層１０ｂの厚みの表面保護テープ１０を用いることにより好ましい実験結果が得られている。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、溝部３付近の半導体ウェハ１の凹凸部６の最大検出値および最小検出値の差分を裏面平坦度として定義したとき、裏面平坦度Ｈと反り量Ｗの弾性率依存性を示している。半導体ウェハ１は裏面研削工程後には図３（ｂ）に示すように球面状に反ることになるが、図３（ａ）に示す反りＷの値は、半導体ウェハ１の中心部１ｃおよび端部１ｄ間の反りの量を表している。

図２（ａ）〜図２（ｄ）に実験結果を示すように、（１）の条件の表面保護テープ１０を用いて裏面研削後に測定した半導体ウェハ１の裏面平坦度は、約０．４５４［μｍp-p］である。同様に（２）の条件の半導体ウェハ１の裏面平坦度は約０．２７５［μｍp-p］、（３）の条件の半導体ウェハ１の裏面平坦度は約０．１０［μｍp-p］、（４）の条件の半導体ウェハ１の裏面平坦度は約０．１５［μｍp-p］である。

図３（ａ）に示すように、裏面平坦度の悪化は保護膜２の溝部３付近に対応した部位に大きく影響し、中間吸収層１０ｂの弾性率が小さいほど悪化する。これは、発明が解決しようとする課題の欄に説明したように、裏面研削するときには半導体ウェハ１の表面部１ａの一部が保護膜２に形成された溝部３を介して表面保護シート１０に当接し、表面保護シート１０の表面から沈み込んだ変形状態で裏面が研削され、裏面研削工程が終了すると半導体ウェハ１の表面部１ａ側から裏面部１ｂ側に復元力が作用するために溝部３付近に凹凸部６が生じてしまうことに起因するものと推定される。しかし、図２(ｃ）および図２（ｄ）に示すように、中間吸収層１０ｂの弾性率を大きくしたものでは、裏面平坦度Ｈを測定誤差範囲に抑えることができる。すなわち、裏面平坦度Ｈを良化するためには、好ましくは２０［ＭＰａ］以上にし、さらに好ましくは４０［ＭＰａ］以上にすると良い。

また、図３（ａ）に示すように、表１の（１）の条件における反りＷは約４［ｍｍ］、表１の（２）の条件における反りＷは約６［ｍｍ］、表１の（３）の条件における反り量は約４．８［ｍｍ］、表１の（４）の条件における反り量は約２８［ｍｍ］である。測定誤差を考慮すると、中間吸収層１０ｂの弾性率を２０または４０［ＭＰａ］以下に設定することにより反りＷの好ましい結果を得ることができるようになる。

したがって、中間吸収層１０ｂの弾性率を２０［ＭＰａ］〜４０［ＭＰａ］の範囲に設定した表面保護テープ１０を半導体ウェハ１の表面に貼付し裏面を研削することで、反り量Ｗを抑制することができると共に、半導体ウェハ１の裏面平坦度Ｈを良好な状態にすることができ、良好な研削状態を得ることができるようになる。
半導体ウェハ１を裏面研削した後、半導体ウェハ１の裏面部１ｂをダイシングテープ（図示せず）に転写する。ダイシングテープは、ダイシング工程において半導体ウェハ１から個々のチップにスクライビングし分割するときに貼付されるテープを示している。このダイシングテープが貼付された後、半導体ウェハ１の表面部１ａに貼付された表面保護テープ１０を剥離し、ダイシング工程において個々の半導体チップを分離することができる。

尚、バンプが形成された半導体ウェハを裏面研削する場合には、中間吸収層１０ｂの弾性率が１〜１０［ＭＰａ］程度のものが用いられる。中間吸収層１０ｂの弾性率を１〜１０［ＭＰａ］を超えて極端に高く構成した３層構造の表面保護テープを使用し、バンプが形成された半導体ウェハ１の表面部１ａに貼付し裏面研削すると、裏面研削時の条件によっては表面保護テープによる反発力がバンプに集中するためバンプに傷を生じてしまったり、ウェハ割れの原因となる虞もある。本実施形態では、必要に応じてバンプレス半導体ウェハの裏面研削用途に適用することで、反りＷおよび裏面平坦度Ｈを共に良好にすることができるようになる。尚、本発明は、ダイシング工程で個々の半導体チップを分離した後、個々の半導体チップにバンプを取付けて製造する製造工程にも適用することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ポリエチレンテレフタレート層１０ａ／中間吸収層１０ｂ／粘着材層１０ｃの３層構造のうち中間吸収層１０ｂの弾性率を２０［ＭＰａ］〜４０［ＭＰａ］の範囲となるように形成するため、バンプレス半導体ウェハ１を薄厚化したとしても半導体ウェハ１の反り量を抑制することができ、保護膜２の溝部３に起因して生じる歩留まりの悪化を抑制でき、半導体ウェハ１の裏面平坦度Ｈを良好にすることができるようになる。

本発明の一実施形態を示す図（（ａ）表面保護テープの斜視図と使用方法を示す図，（ｂ）裏面研削工程の説明図） （ａ）〜（ｄ）は保護膜の溝部付近の裏面状態の測定図 反り量と裏面平坦度の弾性率依存性を示す図 従来例の説明図（その１） 従来例の説明図（その２）

符号の説明

図面中、１は半導体ウェハ、２は保護膜、３は溝部、５は砥石、１０は表面保護テープ、１０ａはポリエチレンテレフタレート層、１０ｂは中間吸収層、１０ｃは粘着材層、Ｗは反り、Ｈは裏面平坦度を示す。

Claims (3)

1. ポリエチレンテレフタレート層／中間吸収層／粘着材層の３層構造であると共に、半導体ウェハを所定厚さに裏面研削するときに当該半導体ウェハ表面保護のために貼付される表面保護テープにおいて、
   前記中間吸収層は、２０［ＭＰａ］〜４０［ＭＰａ］の弾性率の範囲となるように形成されていることを特徴とする表面保護テープ。
2. バンプレス半導体ウェハの裏面研削用に適用したことを特徴とする請求項１記載の表面保護テープ。
3. 半導体ウエハの表面に回路パターンを形成する工程と、
   ポリエチレンテレフタレート層と２０［ＭＰａ］〜４０［ＭＰａ］の弾性率の中間吸収層と粘着材層との３層構造の表面保護テープを前記半導体ウェハの表面に貼付して、前記半導体ウエハの裏面を研削する工程と、
   裏面が研削された半導体ウエハから個々のチップを分離する工程と、
   を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
   
   
   
   
   

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