JP6631347B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１には、加工装置を用いて半導体ウエハを加工して、半導体装置を製造する方法が開示されている。半導体ウエハは、凸部を有する外周部と、凹部を有する中央部と、を有する。加工装置は、切削工具と、ステージと、を有している。ステージの上面の中央部には、凸部が設けられている。この方法では、半導体ウエハの凸部と凹部にまたがってダイシングテープを貼着する。次に、半導体ウエハをステージ上に載置する。ここでは、半導体ウエハの凸部がステージの外周部に接触し、半導体ウエハの凹部がステージの凸部に接触するように、半導体ウエハをステージ上に載置する。次に、切削工具によって、半導体ウエハを切削することによって、半導体ウエハの中央部を半導体ウエハの外周部から分離する。次に、半導体ウエハの中央部から分離した外周部を取り除く。その後、切削工具によって半導体ウエハを切削することによって、半導体ウエハの中央部を複数のチップに分割する。

特開２０１１−２２２８４３号公報

半導体ウエハの中央部を複数のチップに分割した後、分割された複数のチップは、チップマウンタなどによってピックアップされ、所定の回路基板に実装される。この際に、ダイシングテープを伸張して、複数のチップの間隔を広げる必要がある。半導体ウエハの中央部を複数のチップに分割した後の状態において、分割された複数のチップの間には、ほとんど隙間が空いていない。この状態では、個々のチップを適切にピックアップすることができないためである。半導体ウエハの外周部がダイシングテープ上に存在すると、ダイシングテープを伸張することができない。このため、特許文献１では、ダイシングテープ上から半導体ウエハの外周部を取り除いている。

半導体ウエハの外周部をダイシングテープから剥離させるためには、例えば、紫外線（ＵＶ）などを照射して、外周部が貼着されている部分のダイシングテープの貼着力を弱くする必要がある。このため、除去工程において、半導体ウエハは、加工装置から取り外され、ＵＶ照射装置に取付けられる。ＵＶ照射装置により、半導体ウエハへのＵＶの照射が完了したら、外周部がダイシングテープから取り除かれる。外周部が取り除かれた半導体ウエハは、再度加工装置に取付けられる。このように、除去工程では、加工装置とＵＶ装置に対する半導体ウエハの取付及び取り外しが必要になるため、比較的時間がかかる。これにより、半導体装置の製造にかかる時間も長くなる。このため、半導体装置の製造にかかる時間を短縮することのできる技術が望まれる。

本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、加工装置を用いて半導体ウエハを加工して、半導体装置を製造する方法である。加工装置は、切削工具と、ステージと、を有している。ステージは、円形の中央ステージと外周ステージを備えている。外周ステージは、中央ステージの周囲に沿って延びるリング形状を備えており、中央ステージの中心軸に沿って、中央ステージに対して相対移動可能である。半導体ウエハは、半導体ウエハの表面においてリング状に延びる凸部を有する外周部と、凸部によって囲まれた凹部を有する中央部と、を有している。方法は、貼着工程と、第１移動工程と、載置工程と、第１切削工程と、第２移動工程と、第２切削工程と、を有している。貼着工程では、凸部と凹部にまたがってダイシングテープを貼着する。第１移動工程では、中央ステージの上面が、外周ステージの上面よりも上側に位置するように中央ステージを外周ステージに対して相対移動させる。載置工程では、貼着工程と第１移動工程の後に、凸部がダイシングテープを介して外周ステージに接触し、凹部がダイシングテープを介して中央ステージに接触するように、半導体ウエハをステージ上に載置する。第１切削工程では、載置工程の後に、切削工具によって半導体ウエハを切削することによって、中央部を外周部から分離させる。第２移動工程では、第１切削工程の後に、中央ステージの上面の高さと外周ステージの上面の高さがそろうように中央ステージを外周ステージに対して相対移動させる。第２切削工程では、第２移動工程の後に、切削工具によって、中央部と外周部とを切削することによって、中央部を複数のチップに分割すると共に外周部を複数に分割する。

上記の半導体装置の製造方法は、第１切削工程と第２切削工程の間に、中央ステージの上面の高さと外周ステージの上面の高さをそろえる第２移動工程を有している。中央ステージの上面の高さと外周ステージの上面の高さをそろえることで、半導体ウエハの外周部と中央部を連続して切削することができる。これにより、第２切削工程において、半導体ウエハの中央部を複数のチップに分割すると共に、外周部を複数に分割することができる。外周部を複数に分割するので、その後にダイシングテープを伸張するときに、外周部の各個片の間隔が、中央部のチップの間隔と同様に拡大する。つまり、外周部をダイシングテープ上から取り外すことなく、ダイシングテープの伸張が可能である。従って、半導体ウエハの外周部を取り除くための除去工程が不要となる。この結果、半導体装置の製造にかかる時間を短縮することができる。

半導体ウエハ１０の上面図である。 半導体ウエハ１０の断面図である。 加工装置３０の構成を模式図に示す図である。 半導体装置の製造工程を示す図である（１）。 半導体装置の製造工程を示す図である（２）。 半導体装置の製造工程を示す図である（３）。 半導体装置の製造工程を示す図である（４）。 半導体装置の製造工程を示す図である（５）。 半導体装置の製造工程を示す図である（６）。

本明細書が開示する半導体装置の製造方法の一実施例について、図面を参照して説明する。まず、図１、２を用いて、半導体ウエハ１０について説明する。図１に示すように、半導体ウエハ１０は、円板状である。図２に示すように、半導体ウエハ１０は、外周部１４と、中央部１６と、を有している。外周部１４は、半導体ウエハ１０の下面に凸部１８を有している。凸部１８は、半導体ウエハ１０の外周縁に沿ってリング状に延びている。凸部１８は、半導体ウエハ１０の下方に延びている。中央部１６は、凸部１８に囲まれた凹部２０を有している。半導体ウエハ１０の反りを抑制するために、凸部１８は、設けられている。つまり、半導体ウエハの厚みが一定であり、その厚みが薄い場合（例えば、１００μｍ）、半導体ウエハの裏面に電極を形成する場合などに、半導体ウエハ１０に反りが発生する。半導体ウエハに反りが発生することで、半導体ウエハ１０を搬送する際の電極部品などの吸着不良の原因となる。図１に示すように、半導体ウエハ１０は、複数の素子部１２を有している。中央部１６に、複数の素子部１２が形成されている。各素子部１２には、半導体素子が形成されている。

次に、図３を用いて、加工装置３０について説明する。加工装置３０は、切削工具３２と、ステージ３４と、を備えている。切削工具３２は、ダイシングブレードであり、図示しない駆動装置（モータ等）によって駆動される。切削工具３２は、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向に移動する。切削工具３２は、半導体ウエハ１０を切削する。ステージ３４は、中央ステージ３６と、外周ステージ３８と、を有している。中央ステージ３６は、円柱状である。中央ステージ３６の直径は、半導体ウエハ１０の凹部２０の直径よりも小さい。外周ステージ３８は、中央ステージ３６の周囲に沿って延びるリング形状である。外周ステージ３８の中心孔内に、中央ステージ３６が配置されている。中央ステージ３６の中心軸Ａと外周ステージ３８の中心軸は一致している。中央ステージ３６は、図示しない駆動装置（モータ等）によって駆動され、外周ステージ３８に対して中央ステージ３６の中心軸Ａに沿って相対移動することができる。すなわち、中央ステージ３６は、上下方向（図面ｚ軸方向）に移動することができる。中央ステージ３６と外周ステージ３８との間には、隙間４０が設けられている。隙間４０の下端部には、図示しない真空ポンプが取付けられている。外周ステージ３８の中央部付近には、貫通孔４２が設けられている。貫通孔４２には、図示しない真空ポンプが接続されている。隙間４０の下端部に取付けられている真空ポンプと貫通孔４２に接続されている真空ポンプは、互いに独立して作動することができる。

次いで、図３〜図９を用いて、半導体装置の製造方法について説明する。まず、図４に示すように、貼着工程を行う、貼着工程では、まず、図４に示すように、メタルリング５０の中心孔内に半導体ウエハ１０を配置する。半導体ウエハ１０とメタルリング５０の間には間隔を設ける。次に、ダイシングテープ５２を、半導体ウエハ１０およびメタルリング５０に貼着する。これにより、半導体ウエハ１０は、ダイシングテープ５２を介してメタルリング５０に固定される。また、半導体ウエハ１０の下面側において、ダイシングテープ５２は、半導体ウエハ１０の凸部１８と凹部２０にまたがって貼着される。具体的には、ダイシングテープ５２は、半導体ウエハ１０の凸部１８の頂面、凹部２０の側面、及び凹部２０の底面に沿って貼着される。なお、ダイシングテープ５２は、紫外線（ＵＶ）を照射することで、その貼着力が弱くなるＵＶテープなどを用いるとよい。

次いで、図３に示すように、駆動装置を作動させて、中央ステージ３６の上面が外周ステージ３８の上面よりも上側に位置するように、中央ステージ３６を移動させる（第１移動工程）。中央ステージ３６の上面と外周ステージ３８の上面の間の段差の高さを、半導体ウエハ１０の凸部１８の頂面と凹部２０の底面の間の段差の高さとほぼ一致させる。

次いで、図５に示すように、ダイシングテープ５２が貼着されている半導体ウエハ１０及びメタルリング５０を、ステージ３４上に載置する（載置工程）。具体的には、半導体ウエハ１０の凹部２０の底面を、ダイシングテープ５２を介して中央ステージ３６に接触させる。また、半導体ウエハの凸部１８の頂面を、ダイシングテープを介して外周ステージ３８に接触させる。半導体ウエハ１０及びメタルリング５０をステージ３４上に載置したら、貫通孔４２に接続されている真空ポンプを作動させる。これにより、半導体ウエハ１０が貫通孔４２により吸着され、半導体ウエハ１０がステージ３４上に固定される。

次いで、図６、７に示すように、切削工具３２によって、中央部１６と外周部１４の境界線に沿って延びる第１カット線６０に沿って、半導体ウエハ１０を切削する。これによって、半導体ウエハ１０の中央部１６を外周部１４から分離させる（第１切削工程）。つまり、半導体ウエハ１０は、円形状の中央部１６と、リング状の外周部１４と、に分割される。なお、第１切削工程において、ダイシングテープ５２は切削しない。

次いで、図８に示すように、駆動装置を作動させて、中央ステージ３６の上面の高さと外周ステージ３８の上面の高さがそろうように、中央ステージ３６を下方に移動させる（第２移動工程）。なお、駆動装置の作動と同時に、隙間４０の下端部に取付けられている真空ポンプを作動させる。中央ステージ３６を下方に移動させることで、凹部２０の底面及び側面に貼着されていたダイシングテープ５２の一部が剥がれる。真空ポンプが作動していることで、凹部２０の底面及び側面から剥がれたダイシングテープ５２は、隙間４０に吸引される。これにより、その他の範囲でダイシングテープ５２がたわむことを防止することができる。

次いで、切削工具３２で半導体ウエハ１０を切削することによって、半導体ウエハ１０の中央部１６を複数のチップに分割する（第２切削工程）。具体的には、図９の複数の第２カット線７０に沿って、半導体ウエハ１０の外周部１４及び中央部１６を連続して切削する。これにより、半導体ウエハ１０の外周部１４及び中央部１６が分割される。なお、外周部１４を切削するときの切削工具３２の切削速度は、中央部１６を切削するときの切削速度よりも遅くなるように制御する。外周部１４の厚みは中央部１６の厚みよりも厚いため、切削する際の切削工具３２への負担は大きくなる。外周部１４を切削するときの切削速度を遅くすることで、切削工具３２の寿命を長くすることができる。なお、第２切削工程において、ダイシングテープ５２は切削しない。

次いで、ダイシングテープ５２を、水平方向（図のｘ−ｙ平面方向）に伸張する（伸張工程）。第２切削工程完了後の状態において、分割されている複数のチップの間には、ほとんど隙間が空いていない。従って、個々のチップをピックアップすることが困難である。従って、ダイシングテープ５２を水平方向に伸張し、隣接するチップの間の隙間を広げる。これにより、個々のチップを適切にピックアップすることができる。

次いで、チップマウンタ（図示省略）を用いて、半導体ウエハ１０上に形成されているチップを所定の回路基板に実装する（実装工程）。伸張工程において、半導体ウエハ１０上のチップ間の隙間は広げられている。従って、チップマウンタは、チップを適切にピックアップすることができる。これにより、半導体装置は完成する。

上述のように、本実施例では、第１切削工程と第２切削工程との間に、第２移動工程を備えている。第２移動工程では、中央ステージ３６の上面の高さと外周ステージ３８の上面の高さをそろえている。中央ステージ３６の上面の高さと外周ステージ３８の上面の高さがそろっていれば、外周部１４と中央部１６とを連続的に切削することができる。このため、第２切削工程において、中央部１６を複数のチップに分割するときに、外周部１４を複数に分割することができる。このため、伸張工程において、ダイシングテープ５２を水平方向に伸張することができる。従って、第２切削工程を実行する前に、外周部１４を取り除く工程が不要となる。これにより、半導体ウエハ１０の加工にかかる時間を短縮することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０ ：半導体ウエハ
１２ ：素子部
１４ ：外周部
１６ ：中央部
１８ ：凸部
２０ ：凹部
３０ ：加工装置
３２ ：切削工具
３４ ：ステージ
３６ ：中央ステージ
３８ ：外周ステージ
４０ ：隙間
４２ ：貫通孔
５０ ：メタルリング
５２ ：ダイシングテープ
６０ ：第１カット線
７０ ：第２カット線
Ａ ：中心軸

Claims (1)

1. 加工装置を用いて半導体ウエハを加工して、半導体装置を製造する方法であって、
   前記加工装置は、
   切削工具と、
   ステージと、を有しており、
   前記ステージは、
   円形の中央ステージと、
   前記中央ステージの周囲に沿って延びるリング形状を備えており、前記中央ステージの中心軸に沿って、前記中央ステージに対して相対移動可能な外周ステージと、を備えており、
   前記半導体ウエハは、前記半導体ウエハの表面においてリング状に延びる凸部を有する外周部と、前記凸部によって囲まれた凹部を有する中央部と、を有しており、
   前記方法は、
   前記凸部と前記凹部にまたがってダイシングテープを貼着する貼着工程と、
   前記中央ステージの上面が、前記外周ステージの上面よりも上側に位置するように前記中央ステージを前記外周ステージに対して相対移動させる第１移動工程と、
   前記貼着工程と前記第１移動工程の後に、前記凸部が前記ダイシングテープを介して前記外周ステージに接触し、前記凹部が前記ダイシングテープを介して前記中央ステージに接触するように、前記半導体ウエハを前記ステージ上に載置する載置工程と、
   前記載置工程の後に、前記切削工具によって前記半導体ウエハを切削することによって、前記中央部を前記外周部から分離させる第１切削工程と、
   前記第１切削工程の後に、前記中央ステージの前記上面の高さと前記外周ステージの前記上面の高さがそろうように前記中央ステージを前記外周ステージに対して相対移動させる第２移動工程と、
   前記第２移動工程の後に、前記切削工具によって、前記中央部と前記外周部とを切削することによって、前記中央部を複数のチップに分割すると共に前記外周部を複数に分割する第２切削工程と、を有する半導体装置の製造方法。

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