JP7313968B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂でモールドされたパッケージデバイスを生成するウエーハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが表面に形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され、所望の厚みに加工された後、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

また、デバイスチップの機能を向上させるために、ＣＰＵ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたベースウエーハの各デバイスに対応して半導体メモリー（ＤＲＡＭ）等のメモリーチップを積層し、樹脂でモールドされ個々に分割されたパッケージデバイスを生成する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１４－１６５３３９号公報

ところで、ベースウエーハの各デバイスに対応して積層されたメモリーチップ側にモールド樹脂を被覆すると、液状のモールド樹脂が硬化するに伴ってベースウエーハに応力が働いて湾曲し、個々のパッケージデバイスに分割することが困難になるという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、モールド樹脂で被覆したベースウエーハが湾曲し個々のパッケージデバイスに分割することが困難になるという問題を解消するウエーハの加工方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたベースウエーハにメモリーチップを積層し、樹脂でモールドされたパッケージデバイスを生成するウエーハの加工方法であって、ベースウエーハの表面にボンド層を介してハード基板を貼着するハード基板貼着工程と、ベースウエーハの裏面を研削してデバイスに埋設された電極を裏面に露出させる電極露出工程と、ベースウエーハの裏面の各デバイスに対応する位置にメモリーチップを積層するメモリーチップ積層工程と、メモリーチップが積層された側にモールド樹脂を被覆するモールド樹脂被覆工程と、を少なくとも含み、該モールド樹脂被覆工程を実施する前に、ベースウエーハの分割予定ラインを間引いて切断して該モールド樹脂被覆工程後に生じるモールド樹脂の応力を緩和させる応力緩和工程を実施するウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、該モールド樹脂被覆工程の後、ベースウエーハの樹脂でモールドされた側をダイシングテープに貼着し、ハード基板を剥離したベースウエーハの表面から分割予定ラインを切断して、樹脂でモールドされたパッケージデバイスを生成する。

本発明のウエーハの加工方法は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたベースウエーハにメモリーチップを積層し、樹脂でモールドされたパッケージデバイスを生成するウエーハの加工方法であって、ベースウエーハの表面にボンド層を介してハード基板を貼着するハード基板貼着工程と、ベースウエーハの裏面を研削してデバイスに埋設された電極を裏面に露出させる電極露出工程と、ベースウエーハの裏面の各デバイスに対応する位置にメモリーチップを積層するメモリーチップ積層工程と、メモリーチップが積層された側にモールド樹脂を被覆するモールド樹脂被覆工程と、を少なくとも含み、該モールド樹脂被覆工程を実施する前に、ベースウエーハの分割予定ラインを間引いて切断して該モールド樹脂被覆工程後に生じるモールド樹脂の応力を緩和させる応力緩和工程を実施するので、モールド樹脂の容積変化によって、ベースウエーハが湾曲し、個々のパッケージデバイスに分割することが困難になるという問題が解消する。

被加工物のベースウエーハ、及びハード基板の分解斜視図である。 電極露出工程の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）メモリーチップ積層工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）応力緩和工程の実施態様を示す斜視図、（ｃ）メモリーチップ積層工程及び応力緩和工程が完了したベースウエーハを示す斜視図である。 （ａ）応力緩和工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）メモリーチップ積層工程の実施態様を示す斜視図、（ｃ）応力緩和工程及びメモリーチップ積層工程が完了したベースウエーハを示す斜視図である。 モールド樹脂被覆工程の実施態様を示す斜視図である。 モールド樹脂を被覆したベースウエーハをダイシングテープに保持する態様を示す斜視図である。 ベースウエーハからハード基板を剥離する態様を示す斜視図である。 ベースウエーハから、個々のパッケージデバイスを生成する態様を示す斜視図である。

以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの加工方法の実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１には、本実施形態のウエーハの加工方法によって加工されるベースウエーハ１０が示されている。ベースウエーハ１０は、シリコン基板をベースに形成されており、表面１０ａにＣＰＵ等のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画された各領域に形成されている。各デバイス１２には、後述するメモリーチップを積層する際に、各デバイス１２と対応して該メモリーチップを電気的に接続するための複数の電極が埋設されている。

（ハード基板貼着工程）
本実施形態を実施するに際し、まず、図１に示すように、ベースウエーハ１０のデバイス１２が形成された表面１０ａ側に、図示しないボンド層を形成し、該ボンド層を介して剛性のあるハード基板２０を貼着する。ハード基板２０の材質等は特に限定されないが、ハード基板２０は、例えば、ガラス基板により構成され、平面視でベースウエーハ１０と略同一の形状をなす基板である。

（電極露出工程）
上記したハード基板貼着工程を実施したならば、ベースウエーハ１０の裏面１０ｂを研削してデバイス１２に対応して埋設された電極を裏面１０ｂに露出させる電極露出工程を実施する。図２を参照しながら、より具体的に説明する。

図２に示すように、ハード基板２０と一体化されたベースウエーハ１０は、研削装置３０（一部のみを示している）に搬送され、ハード基板２０側を下方に、ベースウエーハ１０の裏面１０ｂ側を上方に向けて、研削装置３０のチャックテーブル３１上に載置される。研削装置３０は、チャックテーブル３１に加え、研削手段３２を備えている。研削手段３２は、図示しない電動モータによって回転させられるホイールマウント３３と、ホイールマウント３３の下面に装着される研削ホイール３４と、研削ホイール３４の下面に環状に配設された複数の研削砥石３６とから構成される。チャックテーブル３１の上面には、図示しない吸引手段に接続された通気性を有する吸着面が構成されており、該吸引手段を作動させることで、チャックテーブル３１上にベースウエーハ１０が吸引保持される。

ベースウエーハ１０をチャックテーブル３１上に吸引保持したならば、チャックテーブル３１を図２において矢印Ｒ１で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転させ、これと同時に研削手段３２の研削ホイール３４を図２において矢印Ｒ２で示す方向に、例えば６０００ｒｐｍで回転させる。そして、図示しない研削送り手段を作動して、研削砥石３６をベースウエーハ１０の裏面１０ｂに上方から接触させ、研削ホイール３６を、例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方、すなわち、チャックテーブル３１に対して垂直な方向に所定量研削送りする。この際、図示しない接触式の測定ゲージによりベースウエーハ１０の厚みを測定しながら研削を進めることができ、ベースウエーハ１０の裏面１０ｂが研削されてベースウエーハ１０を所定の厚さとする。これにより、図２の下方側に示すように、デバイス１２に対応して形成されている電極１６が裏面１０ｂ側に露出する状態なって、電極露出工程が完了する。

（メモリーチップ積層工程・応力緩和工程）
上記したように、電極露出工程を実施したならば、ベースウエーハ１０の裏面１０ｂの各デバイス１２に対応する位置にＤＲＡＭ等のメモリーチップ１８を積層するメモリーチップ積層工程、及びベースウエーハ１０の分割予定ライン１４を間引いて切断して、その後被覆されるモールド樹脂によって発生させられる応力を緩和させる応力緩和工程を実施する。このメモリーチッップ積層工程と応力緩和工程とを実施する場合、いずれを先に実施してもよく、図３、及び図４を参照しながら、メモリーチッップ積層工程と応力緩和工程とを実施する２つの実施形態について説明する。

先ず、メモリーチップ積層工程を応力緩和工程よりも先に実施する場合は、図３（ａ）に示すように、電極露出工程によって電極１６が露出したベースウエーハ１０の裏面１０ｂ側であって、デバイス１２に対応した位置に接着剤等を介してメモリーチップ１８を積層し、メモリーチップ１８と、ベースウエーハ１０のデバイス１２の電極１６とを電気的に接続する（メモリーチップ積層工程）。

上記したように、メモリーチップ積層工程を実施したならば、メモリーチップ１８を積層したウエーハ１０を、図３（ｂ）に示す切削装置４０（一部のみ示している）に搬送し、切削装置４０のチャックテーブル４１に載置する。切削装置４０は、チャックテーブル４１に加え、切削手段４２を備えている。切削手段４２は、回転スピンドル４３の先端部に固定され外周に切り刃を有する切削ブレード４４と、切削ブレード４４を保護するブレードカバー４５とを備えている。ブレードカバー４５には、切削ブレード４４に隣接する位置に切削水供給手段４６が配設されており、ブレードカバー４５を介して導入される切削水を切削位置に向けて供給する。回転スピンドル４３の他端側には図示しないモータ等の回転駆動源が配設されており、該モータは回転スピンドル４３を回転させることで切削ブレード４４を回転させる

上記した切削装置４０によって、応力緩和工程を実施するには、まず、アライメント用の撮像手段（図示は省略）を用いて、ベースウエーハ１０を撮像し、加工すべき分割予定ライン１４を検出し、切削ブレード４４との位置合わせを実施する。なお、アライメント用の撮像手段は、ベースウエーハ１０を透過して撮像することが可能な赤外線照射手段、赤外線ＣＣＤ等を備えており、ウエーハ１０の表面１０ａ側に形成された分割予定ライン１４を正確に検出することが可能である。切削すべき分割予定ライン１４を検出したならば、ベースウエーハ１０の分割予定ライン１４を間引いて選択された一部の分割予定ライン１４を切断する間引き切断を実施する。

該間引き切断は、ベースウエーハ１０上に形成された分割予定ライン１４の全てではなく、所定間隔で分割予定ライン１４を適宜間引きながら、一部の分割予定ライン１４のみを選択して、該選択された分割予定ライン１４に対して切削加工を実施する（応力緩和工程）。間引かれる分割予定ラン１４の数やその間隔は特に限定されず、間引き切断される分割予定ライン１４は均等間隔でもよいし、不等間隔であってもよい。ただし、この応力緩和工程によって切断される分割予定ライン１４は、後述するモールド樹脂の被覆によってベースウエーハ１０に対して応力が働いた際に、ベースウエーハ１０が、例えば凹状に湾曲して、ベースウエーハ１０を個々のデバイスチップに分割する際に支障が生じないように選択されるものであり、ベースウエーハ１０において所定の方向に延びる分割予定ライン１４と、該所定の方向と直交する方向の分割予定ライン１４とを適宜選択して切断する。上記した間引き切断によって、図３（ｃ）に示すように、ベースウエーハ１０を切断する複数の分割溝１００を形成し、複数のデバイス１２及びメモリーチップ１８をグループ化して分割する。なお、該分割溝１００は、ベースウエーハ１０を完全に分割する溝であり、且つハード基板２０を分割しない深さで形成される。

図３に基づいて説明した手順では、メモリーチップ積層工程を先に実施して、後に応力緩和工程を実施したが、この工程は入れ替えることが可能である。図４を参照しながら、応力緩和工程を先に実施し、その後にメモリーチップ積層工程を実施する実施形態について説明する。

上記した電極露出工程が実施されたベースウエーハ１０を、図４（ａ）に示す切削装置４０に搬送し、ベースウエーハ１０に貼着されたハード基板２０側を下方に向けてチャックテーブル４１に載置して吸引保持する。なお、図４（ａ）に示す切削装置４０は、上記した図３（ｂ）に示す切削装置４０と同一の構成であるので、詳細な説明は省略する。チャックテーブル４１にベースウエーハ１０を吸引保持したならば、まず、アライメント用の撮像手段（図示は省略する）を用いて、ベースウエーハ１０を撮像し、加工すべき分割予定ライン１４を検出し、切削ブレード４４との位置合わせを実施する。上記したように、アライメント用の撮像手段は、ベースウエーハ１０を透過して撮像することが可能な赤外線照射手段、赤外線ＣＣＤ等が配設されており、ウエーハ１０の表面１０ａ側に形成された分割予定ライン１４を正確に検出することが可能である。切削すべき分割予定ライン１４を検出したならば、図４（ａ）に示すように、ベースウエーハ１０の分割予定ライン１４を間引いて選択された一部の分割予定ライン１４を切断する間引き切断を実施し、ベースウエーハ１０を完全に切断すると共に、ハード基板２０は切断しない切削溝１００を形成し、応力緩和工程が完了する。

上記したように応力緩和工程を実施したならば、図４（ｂ）に示すように、デバイス１２に対応して電極１８が露出した位置に接着剤等を介してメモリーチップ１８を積層し、メモリーチップ１８と、ベースウエーハ１０側のデバイス１２の電極１６とを電気的に接続する。図４（ｃ）に示すように、全てのデバイス１２に対応する位置にメモリーチップ１８を固定することで、メモリーチップ積層工程が完了する。なお、図４（ｃ）に示すベースウエーハ１０と、図３（ｃ）に示すベースウエーハ１０は、同一の状態である。

（モールド樹脂被覆工程）
上記したように、メモリーチップ積層工程、応力緩和工程を実施したならば、メモリーチップ１８が積層された裏面１０ｂ側にモールド樹脂を被覆するモールド樹脂被覆工程を実施する。

図５に示すように、メモリーチップ１８が積層され、且つ分割予定ライン１４を間引いて切削溝１００が形成されたベースウエーハ１０の中央上方から、溶融した液状のモールド樹脂５２を供給する。液状のモールド樹脂５２は、例えばエポキシ樹脂等の有機樹脂を採用することができ、該有機樹脂の内部に無機フィラーが分散されたものであってもよい。液状のモールド樹脂５２を供給する際には、チャックテーブル４１を矢印Ｒ３で示す方向に回転させる。液状のモールド樹脂５２の供給は、数回に分けて実施され、図５の下方側に示すように、メモリーチップ１８が積層されたベースウエーハ１０の裏面１０ｂ全体をモールド樹脂によって被覆する。以上により、モールド樹脂被覆工程が完了する。

上記したモールド樹脂被覆工程においてベースウエーハ１０の裏面１０ｂ全体を覆うように供給されたモールド樹脂５２は、時間経過とともに硬化し、容積変化を起こす。このとき、本実施形態によれば、モールド樹脂被覆工程を実施する前に、予め応力緩和工程が実施されており、ベースウエーハ１０の分割予定ライン１４を間引いて切断溝１００を形成し、デバイス１２及びメモリーチップ１６をグループ化して分断した上で、モールド樹脂５２で被覆している。これにより、上記した容積変化が起きたとしても、ベースウエーハ１０全体に掛かる応力が緩和され、ベースウエーハ１０が、例えば凹状に湾曲するという問題が解消される。さらにいえば、ベースウエーハ１０は、間引かれた分割予定ライン１４によって切断されてメモリーチップ１８と一体化された複数のデバイス１２が個々に分断されずにグループ化されていることから、モールド樹脂５２を供給することによってベースウエーハ１０の裏面１０ｂ側を被覆する際に、個々のデバイス１２が相対的に動くことが抑制される。

本実施形態では、さらに、上記したモールド樹脂被覆工程を実施した後、以下に説明するように、ベースウエーハ１０の全ての分割予定ライン１４を切断して、モールド樹脂５２でモールドされたパッケージデバイスＣを生成する。以下に、図６乃至図８を参照しながら、その手順について説明する。

図６に示すように、モールド樹脂被覆工程が実施されたベースウエーハ１０を、ベースウエーハ１０を収容可能な開口部を備えた環状のフレームＦの開口部に位置付ける。次いで、ベースウエーハ１０のモールド樹脂５２側をダイシングテープＴに貼着すると共に、ダイシングテープＴの外周部をフレームＦに貼着し、ベースウエーハ１０をフレームＦによって支持する（ベースウエーハ支持工程）。なお、ベースウエーハ１０をダイシングテープＴに貼着して支持する前に、ベースウエーハ１０の裏面１０ｂ側のモールド樹脂５２を研磨装置等により研磨して、ベースウエーハ１０の裏面１０ｂ側を平坦化する平坦化工程を実施してもよい。

上記したベースウエーハ支持工程を実施したならば、図７に示すように、ベースウエーハ１０の表面１０ａ側に貼着されていたハード基板２０を剥離する。このようにハード基板２０を剥離することで、表面１０ａ側に形成されているデバイス１２と、応力緩和工程によって形成された切削溝１００が表出する。

ハード基板２０が剥離されたベースウエーハ１０は、フレームＦと共に、切削装置４０（一部のみ示す）に搬送され、図示しないチャックテーブル上に載置されて吸引保持される。なお、切削装置４０は、例えば、図３、図４で示した切削装置４０と同一の構成でよく、詳細な説明については省略する。切削装置４０に搬送されチャックテーブル上にベースウエーハ１０が保持されたならば、図示しないアライメント用の撮像手段を用いてベースウエーハ１０上の分割予定ライン１４を検出して、所定の方向に形成された全ての分割予定ライン１４に沿ってモールド樹脂５２と共にベースウエーハ１０を切断し、次いで、図示しない回転手段を作動してチャックテーブルを９０度回転させて、該所定の方向と直交する方向に形成された全ての分割予定ライン１４に沿ってモールド樹脂５２と共にベースウエーハ１０を切断する。これにより、ベースウエーハ１０が個々に分割されて、樹脂でモールドされたパッケージデバイスＣが生成される。

１０：ベースウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１６：電極
１８：メモリーチップ
２０：ハード基板
３０：研削装置
３１：チャックテーブル
３２：研削手段
３３：ホイールマウント
３４：研削ホイール
３６：研削砥石
４０：切削装置
４１：チャックテーブル
４２：切削手段
４３：回転スピンドル
４４：切削ブレード
５０：モールド樹脂供給ノズル
５２：モールド樹脂
１００：切削溝
Ｃ：パッケージデバイス

Claims (2)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたベースウエーハにメモリーチップを積層し、樹脂でモールドされたパッケージデバイスを生成するウエーハの加工方法であって、
   ベースウエーハの表面にボンド層を介してハード基板を貼着するハード基板貼着工程と、
   ベースウエーハの裏面を研削してデバイスに埋設された電極を裏面に露出させる電極露出工程と、
   ベースウエーハの裏面の各デバイスに対応する位置にメモリーチップを積層するメモリーチップ積層工程と、
   メモリーチップが積層された側にモールド樹脂を被覆するモールド樹脂被覆工程と、
   を少なくとも含み、
   該モールド樹脂被覆工程を実施する前に、ベースウエーハの分割予定ラインを間引いて切断して該モールド樹脂被覆工程後に生じるモールド樹脂の応力を緩和させる応力緩和工程を実施するウエーハの加工方法。
2. 該モールド樹脂被覆工程の後、ベースウエーハの樹脂でモールドされた側をダイシングテープに貼着し、ハード基板を剥離したベースウエーハの表面から分割予定ラインを切断して、樹脂でモールドされたパッケージデバイスを生成する請求項１に記載のウエーハの加工方法。