WO2013157179A1

WO2013157179A1 - 半導体装置の製造方法、耐熱シート、基板裏面膜形成時の基板表面保護方法および半導体基板の保持方法

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Publication number: WO2013157179A1
Application number: PCT/JP2013/000921
Authority: WO
Inventors: 佐々木　博司; 斎藤　仁; 横田　浩
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2013-10-24
Also published as: TW201401453A

Abstract

【課題】工程の増加、レジスト残りや不純物残留、蒸着膜や蒸着装置への汚染、蒸着処理時の熱変形や脱ガスの発生を防止する。【解決手段】半導体ウエハ（２）単位で半導体ウエハ（２）のデバイス表面上に耐熱シート（３）を粘着させ、耐熱シート（３）をサポート材とし、そのまま露出した半導体ウエハ（２）のデバイス裏面（２ａ）側に高反射膜または金属膜などの蒸着膜（７）を蒸着装置により、耐熱シート（３）の耐熱温度（摂氏３００度）よりも低温（例えば摂氏１５０度）で成膜形成している。

Description

半導体装置の製造方法、耐熱シート、基板裏面膜形成時の基板表面保護方法および半導体基板の保持方法

　本発明は、複数の半導体素子が表面に形成された半導体ウエハの裏面側に蒸着膜を形成する半導体装置の製造方法、これに用いる耐熱シート、これによる基板裏面膜形成時の基板表面保護方法および、半導体装置の製造方法に用いる半導体基板の保持方法に関する。

　従来の半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの裏面を研磨し、半導体ウエハの厚みを整えてから、半導体ウエハの裏面に金属膜を蒸着している。これは、例えば発光ダイオードなどの発光素子の基板裏面に電極を形成する場合などである。

　複数の半導体素子が表面に形成された半導体ウエハの裏面側に金属膜として蒸着膜を形成する従来の蒸着膜形成工程が図５および図６に示されている。

　図５は、特許文献１に開示されている従来の蒸着膜形成工程を概略的に示す要部縦断面図である。図６は、図５の従来の蒸着膜形成工程およびその前後工程を概略的に示す工程図である。

　図５および図６において、まず、従来の蒸着膜形成工程の前工程について説明する。

　まず、ステップＳ１のフォトレジスト膜塗布工程において、複数の半導体素子１０１が表面部に２次元状に形成された半導体ウエハ１００の表面全面に、スピンコータを使用してフォトレジスト材料を塗布して表面保護用のフォトレジスト膜１０２が形成されている。フォトレジスト膜１０２は、半導体素子１０１の配線を形成する際に使用するポジレジストと同じ材料を使用している。このとき、膜厚ができるだけ厚くなるように、スピンコータの回転数は３０００ｒｐｍまで下げ、２μｍ程度のレジスト厚みを確保している。

　次に、ステップＳ２のベーク処理工程において、フォトレジスト膜１０２をホットプレートでベーク処理（熱処理）し、熱によりフォトレジスト膜１０２を硬化させる。これによりフォトレジスト膜１０２が硬化して半導体ウエハ１００の表面にある複数の半導体素子１０１の保護を行う。

　このようにして、フォトレジスト膜１０２が表面に形成された半導体ウエハ１００は、ステップＳ３の裏面の研磨・洗浄工程に送られる。

　ステップＳ３の研磨・洗浄工程では、フォトレジスト膜１０２で半導体ウエハ１００の表面を保護した状態で、半導体ウエハ１００の裏面１００ａの研磨，洗浄が行われる。裏面１００ａの研磨，洗浄が終了すると、フォトレジスト膜１０２が表面に形成された半導体ウエハ１００は、図５に示すように次の裏面の蒸着膜形成工程に移行する。

　続いて、ステップＳ４の蒸着膜形成工程では、フォトレジスト膜１０２が形成された半導体ウエハ１の表面側を上から押さえて保持する。具体的には、真空ピンセットでウエハ表面を直接掴むかまたは、ウエハ表面を直接上から押さえて半導体ウエハ１００を動かないように固定することが可能となる。

　図５では、ウエハ表面を直接上から押さえて固定するウエハ固定方法の一例を示している。

　図５において、フォトレジスト膜１０２が保護用に表面に形成された半導体ウエハ１００の裏面１００ａを下側にして、蒸着装置の蒸着用ドームにおけるウエハ固定ホルダ１０３の装着穴部に装着する。即ち、フォトレジスト膜１０２が表面に設けられた半導体ウエハ１００をウエハ固定ホルダ１０３の装着穴部の内周縁部に搭載し、半導体ウエハ１００の表面側のフォトレジスト膜１０２上にウエハ押さえ金属板１０４を載せ、ウエハ押さえスプリング１０５でウエハ押さえ金属板１０４を上から押さえて固定する。このような保持方法を採用した場合でも、半導体ウエハ１００の表面はフォトレジスト膜１０２で全面保護されているので、表面側の複数の半導体素子１０１のキズや基板落下および割れなどを防止することができる。

　以上のように、フォトレジスト膜１０２が表面に形成された半導体ウエハ１００をウエハ固定ホルダ１０３の装着穴部の内周縁部上に搭載して、図５に示すように、半導体ウエハ１００の裏面１００ａに金属蒸着を行い、電極となる金属膜１０６を形成する。このとき、金属蒸着工程においてフォトレジスト膜１０２は高温にさらされるが、フォトレジスト膜１０２は耐熱性があるので、影響を受けることがなく、保護膜としての機能を保持できる。

　その後、ステップＳ５のフォトレジスト剥離工程において、半導体ウエハ１００の裏面１００ａへの蒸着によって金属膜１０６が形成された半導体ウエハ１００をレジスト剥離液に浸漬し、これに超音波振動を与えてフォトレジスト膜１０２を半導体ウエハ１００の表面側から剥離する。

　このとき、超音波振動を与える理由は、蒸着時に高温に晒されるため、フォトレジスト膜１０２の硬化が進み、浸漬しただけではフォトレジスト膜１０２が容易に剥離しないためである。

　フォトレジスト膜１０２の剥離完了後は、純水洗浄の後に、スピン乾燥を行うことになる。

特開２００１－５３０４１号公報

　特許文献１に開示されている上記従来の蒸着膜形成工程では、半導体ウエハ１００の表面側をフォトレジスト膜１０２で保護しながら、半導体ウエハ１００の裏面１００ａに蒸着膜を形成するため、裏面１００ａへの蒸着膜形成時に、半導体ウエハ１００の割れや表面キズの発生を防止することができる。

　このように、基板裏面１００ａ側に蒸着膜として反射膜や金属膜１０６を形成する際に、半導体ウエハ１００の割れやや表面キズの発生を防止するため、表面側にフォトレジスト膜１０２を形成しているものの、これは、フォトレジスト塗布処理、ベーク処理およびフォトレジスト膜１０２の剥離処理といった複数の処理工程が増加するという問題があった。

　また、フォトレジスト膜１０２を剥離する際に、半導体ウエハ１００の裏面１００ａの蒸着デポ時に硬化したレジスト残りや不純物が半導体ウエハ１００の表面側に残留してしまうという問題があった。

　さらに、半導体ウエハ１００の裏面蒸着時に、表面側のフォトレジスト膜１０２からの蒸発物により、蒸着膜や蒸着装置への汚染が懸念されるという問題もあった。

　一方、裏面研磨時に用いる従来の保護シートは、耐熱性が弱く、蒸着処理時に熱変形や脱ガスの発生が起きる。また、蒸着処理時に裏面研磨用保護シートの粘着剤が溶けて、ウエハ基板表面に粘着剤残りが生じてしまうという問題もあった。

　本発明は、上記従来の問題を解決するもので、工程の増加、レジスト残りや不純物残留、蒸着膜や蒸着装置への汚染、蒸着処理時の保護シートの熱変形や保護シートからの脱ガスの発生を防止することができる半導体装置の製造方法、これに用いる耐熱シート、これによる基板裏面膜形成時の基板表面保護方法および、半導体装置の製造方法に用いる半導体基板の保持方法を提供することを目的とする。

　本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に耐熱シートを貼り付ける耐熱シート装着工程と、該半導体基板の裏面に膜形成する膜形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

　また、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における膜形成工程は、前記耐熱シートの許容温度範囲内で前記半導体基板の裏面に蒸着膜を蒸着させる蒸着処理を行う。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シートは、前記膜形成工程で摂氏３００度まで変形および脱ガスを生じない材質特性を有する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シートは、前記半導体基板の表面への貼り付け状態が、蒸着処理時にも、該耐熱シートと該表面間に異物混入および空気混入がないように該耐熱シートの表面が均一に貼り付けられている。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シートの耐熱温度は摂氏３００度であり、前記蒸着処理温度は摂氏１５０度である。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シートは、ウレタンアクリレートフィルム、塩化ビニルフィルム、またはポリエステルフィルムを基材とし、該基材に設けられる粘着剤は、アクリル系ポリマーまたはウレタン系ポリマーである。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シートは、ウレタンアクリレートフィルムを基材とし、該基材に設けられる粘着剤をアクリル系ポリマーとする。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シートは、前記半導体基板の表面への貼り付け後、該半導体基板の裏面への成膜前に、該耐熱シートの表面をＵＶ照射して該耐熱シートの粘着剤を硬化させる。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるＵＶ照射の条件は、紫外線中心波長λ＝３６５ｎｍにおいて照度１５０～２５０ｍＷ／ｃｍ^２である。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるＵＶ照射の条件は、紫外線中心波長λ＝３６５ｎｍにおいて光量３００～５００ｍＪ／ｃｍ^２である。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シートの前記表面への粘着力が、前記ＵＶ照射により、４２０～６８０ｇ／２５ｍｍ^２から１０～４０ｇ／２５ｍｍ^２に減少する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シート装着工程として、前記複数の半導体素子が形成された半導体基板の表面全面または一部面に前記耐熱シートを貼り付け、前記膜形成工程として、該半導体基板の裏面に金属膜または反射膜を、該耐熱シートの耐熱温度よりも低温で蒸着処理する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における膜形成工程における前記半導体基板の成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部への搭載時に、前記耐熱シートをサポート材として保持する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における半導体基板の外形形状に合った、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部に嵌合して該半導体基板の表面側を前記耐熱シートにより保持し、該半導体基板の裏面全面に蒸着膜を蒸着させる。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部への前記半導体基板の搭載時に、前記耐熱シートにより該半導体基板の自重を保持する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における耐熱シートによる前記半導体基板の保持時に、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部の内周縁部上に搭載した金属リング上の該耐熱シートの外周縁部をスプリング手段で押し付けることにより該耐熱シートを該半導体基板と共に固定する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における半導体基板の裏面を研磨・洗浄する研磨・洗浄工程を有し、前記膜形成工程は、研磨・洗浄後の半導体基板の裏面に金属膜を蒸着する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における半導体基板の裏面を研磨・洗浄する研磨・洗浄工程を有し、前記膜形成工程は、研磨・洗浄後の半導体基板の裏面に反射膜を形成する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における反射膜としてＴｉＯ_２膜とＳｉＯ_２膜の繰り返し多層膜を形成する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における研磨・洗浄工程と前記耐熱シート装着工程および前記膜形成工程との間に、チップ分割の前工程であるステルスダイシング（登録商標）処理、およびチップ分割処理のうちの少なくとも該ステルスダイシング（登録商標）処理を行う。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における研磨・洗浄工程から前記耐熱シート装着工程および前記膜形成工程の後に、チップ分割の前工程のステルスダイシング（登録商標）処理およびチップ分割処理を行う。

　本発明の耐熱シートは、本発明の上記半導体装置の製造方法に用いる耐熱シートであって、加熱状況下で摂氏３００度まで変形および脱ガスが生じない材質特性を持つものであり、そのことにより上記目的が達成される。

　本発明の基板裏面膜形成時の基板表面保護方法は、半導体基板の表面を耐熱シートで保護して該半導体基板の裏面に膜形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

　また、好ましくは、本発明の基板裏面膜形成時の基板表面保護方法において、前記耐熱シートの許容温度範囲内で前記半導体基板の裏面に蒸着膜を蒸着させる。

　本発明の半導体基板の保持方法は、半導体基板の表面を耐熱シートで保護して該半導体基板の裏面に膜形成する際に、成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部への該半導体基板の搭載時に該耐熱シートを保持するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

　また、好ましくは、本発明の半導体基板の保持方法における耐熱シートをサポート材として、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部への前記半導体基板の搭載時に該耐熱シートにより該半導体基板の自重を保持する。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体基板の保持方法における半導体基板の外形形状に合った、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部に該半導体基板を嵌合して該半導体基板の表面側を前記耐熱シートにより保持して、該半導体基板の裏面全面に蒸着膜を蒸着させる。

　さらに、好ましくは、本発明の半導体基板の保持方法において、前記耐熱シートによる前記半導体基板の保持時に、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部の内周縁部上に搭載した金属リング上の該耐熱シートの外周縁部をスプリング手段で押し付けることにより該耐熱シートを該半導体基板と共に固定する。

　上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

　本発明においては、半導体基板の表面に耐熱シートを貼り付ける耐熱シート装着工程と、半導体基板の裏面に膜形成する膜形成工程とを有する。この膜形成工程は、耐熱シートの許容温度範囲内で半導体基板の裏面に蒸着膜を蒸着させる蒸着処理を行う。

　これによって、半導体基板の表面を保護するのに、従来のフォトレジスト膜に代えて耐熱シートを使うことにより、従来のように、レジスト残りや不純物残留がなく、フォトレジスト塗布処理、ベーク処理およびフォトレジスト膜剥離処理といった工程の増加も防止される。

　耐熱性に優れた耐熱シートを使うことにより、耐熱シートの熱変形がなく、耐熱シートからの脱ガス発生が回避されて、成膜装置の内部汚染が防止され、さらには、基板成膜面への不純物の混入もなくなる。

　以上により、本発明によれば、従来のフォトレジスト膜に代えて、耐熱性に優れた耐熱シートを使うため、工程の増加、レジスト残りや不純物残留、蒸着膜や蒸着装置への汚染、蒸着処理時の保護シートの熱変形や保護シートからの脱ガスの発生を防止することができる。

本発明の半導体装置の製造方法における蒸着膜形成工程の概略構成を示す要部縦断面図である。図１の蒸着膜形成工程およびその前後工程の一例（その１）を概略的に示す工程図である。図１の蒸着膜形成工程およびその前後工程の他の一例（その２）を概略的に示す工程図である。図１の蒸着膜形成工程およびその前後工程の別の一例（その３）を概略的に示す工程図である。特許文献１に開示されている従来の蒸着膜形成工程を概略的に示す要部縦断面図である。図５の従来の蒸着膜形成工程およびその前後工程を概略的に示す工程図である。

　１　半導体素子
　２　半導体ウエハ（半導体基板）
　２ａ　裏面
　３　耐熱シート
　４　ウエハ固定ホルダ
　５　耐熱シート固定用リング
　６　基板押さえスプリング
　７　蒸着膜

　以下に、本発明の半導体装置およびその製造方法の実施形態１～３について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。

　（実施形態１）
　図１は、本発明の半導体装置の製造方法における蒸着膜形成工程の概略構成を示す要部縦断面図である。図２は、図１の蒸着膜形成工程およびその前後工程の一例（その１）を概略的に示す工程図である。

　図１および図２において、まず、蒸着膜形成工程の前工程について説明する。

　まず、ステップＳ１１の裏面の研磨・洗浄工程（厚み加工）では、複数の半導体素子１が表面に形成された半導体基板としての半導体ウエハ２の裏面２ａを研磨して所定厚さとした後に、研磨した裏面２ａの洗浄が行われる。裏面２ａの研磨・洗浄が終了すると、次のステップＳ１２でステルスダイシング（登録商標）加工を行う。このステルスダイシング（登録商標）とは、基板の厚さ方向中間位置にレーザの焦点を合わせてダイシングすることから中間ダイシングである。

　次のステップＳ１２のステルスダイシング（登録商標）工程では、半導体ウエハ２上に行列方向にマトリクス状に形成された隣接の半導体素子１間に切断前工程としてのステルスダイシング（登録商標）加工を行う。このステルスダイシング（登録商標）加工は、隣接する半導体素子チップ間の格子状の切断ラインにおいて、レーザ光によって半導体ウエハ２の厚み方向中間位置にひびを入れる加工である。

　続いて、ステップＳ１３の耐熱シート装着工程では、半導体ウエハ２上に形成された複数の半導体素子１の全面上に耐熱シートを貼り付ける。耐熱シート３は平面視円形状であり、平面視円形状の半導体ウエハ２によりも外形寸法が大きい。半導体ウエハ２の表面側の複数の半導体素子１の全面上に、平面視円形状の半導体ウエハ２と同心円状に耐熱シート３を半導体ウエハ２の表面側全面の複数の半導体素子１上に貼り付けて、複数の半導体素子１の表面を保護するようになっている。

　その後、ステップＳ１４の半導体ウエハ２の裏面２ａへの蒸着膜形成工程に移行する。

　この蒸着膜形成工程では、複数の半導体素子１の表面に耐熱シート３が貼り付けられた半導体ウエハ２を、その裏面２ａを下側にして蒸着装置の蒸着用ドームにおけるウエハ固定ホルダ４に装着する。

　即ち、ウエハ固定ホルダ４は半導体ウエハ２の外形形状（オリフラを含む平面視略円形状）よりも若干大きい円形穴が開いている。その円形穴の内周縁部は下から受けるように平面視所定幅のドーナツ状に形成されている。ウエハ固定ホルダ４のドーナツ状の穴内周縁部上に蒸着装置セット用治具としての耐熱シート固定用リング５を配置する。このドーナツ状の耐熱シート固定用リング５の中央穴内に半導体ウエハ２の外形形状を通して、半導体ウエハ２上の複数の半導体素子１の表面に貼り付けられた耐熱シート３の外形が耐熱シート固定用リング５上に止まって保持される。

　したがって、平面視円形状の耐熱シート３により、複数の半導体素子１が形成された半導体ウエハ２を貼り付けてその粘着力により半導体ウエハ２を浮かせている。さらに、平面視円形状の耐熱シート３の外周縁部を平面視で均等距離毎に４箇所または６箇所、基板押さえスプリング６により上から押さえて耐熱シート固定用リング５上に耐熱シート３を保持させている。このように、耐熱シート３をサポート材として用いて、表面側の複数の半導体素子１のキズや基板落下および基板割れなどを防止することができる。

　このように、ドーナツ状の耐熱シート固定用リング５上に耐熱シート３を半導体ウエハ２の自重で半導体ウエハ２と共に固定した状態で、半導体ウエハ２の裏面２ａに金属膜や反射膜などの蒸着膜７を蒸着させる。また、半導体ウエハ２の外形形状（ここではオリフラが付いた平面視円形であるが平面視４角形であってもよい）に合ったウエハ固定ホルダ４の装着穴部内に半導体ウエハ２を嵌合して半導体ウエハ２の表面側を耐熱シート３により保持し、半導体ウエハ２の形状やチップ形状に拘わらず、半導体ウエハ２の裏面全面に蒸着膜を蒸着することができる。

　以上のように、複数の半導体素子１の表面に貼り付けられた耐熱シート３の円形の外形が耐熱シート固定用リング５上に止まって半導体ウエハ２をウエハ固定ホルダ４に保持した状態で、図１に示すように、半導体ウエハ２の裏面２ａに金属蒸着を行い、電極となる金属膜や反射膜などの蒸着膜７を蒸着させる。このとき、耐熱シート３は高温に晒されるが、耐熱シート３は蒸着処理時の熱以上に耐熱性があるので、熱による変形や脱ガスなどの影響を受けることがなく、複数の半導体素子１に対して保護膜としての機能を保持することができる。耐熱シート固定用リング５によって、取り外せるため、耐熱シート３の取り扱いが容易になる。

　その後、ステップＳ１５のチップ分割処理工程において、裏面の蒸着によって金属膜や反射膜などの蒸着膜７が形成された半導体ウエハ２を半導体素子１毎の各半導体チップにブレードなどで分割して個片化する。

　以上により、本実施形態１の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ２の裏面２ａを研磨・洗浄する研磨・洗浄工程（ステップＳ１１）と、隣接する半導体素子チップ間の切断ラインにおいて、半導体ウエハ２の厚み方向中間位置にひびを入れるステルスダイシング（登録商標）工程（ステップＳ１２）と、複数の半導体素子が２次元状に配列された半導体ウエハの表面に耐熱シート３を貼り付ける耐熱シート装着工程（ステップＳ１３）と、半導体ウエハ２の裏面２ａに蒸着膜７を形成する膜形成工程（ステップＳ１４）と、この蒸着膜７が形成された半導体ウエハ２を半導体素子１毎の各半導体チップに分割するチップ分割処理工程（ステップＳ１５）とを有している。

　耐熱シート固定用リング５上に装着した耐熱シート３を、半導体ウエハ２に形成された複数の半導体素子１の表面全体に粘着し、耐熱シート３をサポート材として、蒸着装置にセッティングして基板裏面側に金属膜の蒸着膜７を形成する。この場合、基板表面を耐熱シート３で保護しており、基板表面に従来のようにレジスト膜を形成しなくても、半導体ウエハ２の割れや表面キズの発生を防止して基板裏面側に蒸着膜７を形成することができる。

　耐熱シート３は、膜形成処理としての蒸着処理時に、加熱状況下で摂氏３００度まで変形および脱ガスが生じない材質特性を持つ材料を用いる。この場合、耐熱シート３は、ウレタンアクリレートフィルム、塩化ビニルフィルムまたはポリエステルフィルムを基材とし、この基材に設けられる粘着剤としては、アクリル系ポリマーまたはウレタン系ポリマーである。

　耐熱シート３の材料の最適条件としては、耐熱シート３の基材としては、ウレタンアクリレートフィルム（厚さ１６０μｍ）を用い、耐熱シート３の粘着剤としてはアクリル系ポリマー（厚さ２０μｍ）を用いて構成されている。

　耐熱シート装着工程と膜形成工程との間、即ち、半導体ウエハ２に形成された複数の半導体素子１の表面への耐熱シート３の貼り付け後、半導体ウエハ２の裏面２ａへの蒸着膜７の成膜前に、耐熱シート３の表面をＵＶ照射して粘着剤を硬化させる。このＵＶ照射の条件は、紫外線中心波長λ＝３６５ｎｍにおいて照度１５０～２５０ｍＷ／ｃｍ^２かつ／または光量３００～５００ｍＪ／ｃｍ^２である。照度１５０ｍＷ／ｃｍ^２または光量３００ｍＪ／ｃｍ^２よりも小さいときは粘着剤の硬化が十分ではなく、照度２５０ｍＷ／ｃｍ^２または光量５００ｍＪ／ｃｍ^２よりも大きいときは、温度が上がり過ぎて粘着剤が柔らかくなって不具合が生じる。

　ＵＶ照射（波長λ＝３６５ｎｍ）することにより、粘着剤としてのアクリル系ポリマーが一旦硬化しているため、粘着力が約１／２０となって蒸着膜７の蒸着後に、半導体ウエハ２や複数の半導体素子１の表面側に残留物が全く付かずに、耐熱シート３を剥がすことができる。即ち、半導体ウエハ２の表面上に、粘着残りおよび不純物残りを発生しないように耐熱シート３を表面から容易に剥がすことができる。この場合、耐熱シート３の半導体ウエハ２の表面への粘着力が、ＵＶ照射により、４２０～６８０ｇ／２５ｍｍ^２から１０～４０ｇ／２５ｍｍ^２に減少する。また、耐熱シート３の耐熱限界温度は摂氏３００度であり、摂氏１５０度以下の低温蒸着する際に、耐熱シート３からの脱ガス発生を懸念する必要が全くない。

　以上により、本実施形態１によれば、半導体ウエハ２単位で半導体ウエハ２のデバイス表面上に耐熱シート３を粘着させ、耐熱シート３をサポート材とし、そのまま露出した半導体ウエハ２のデバイス裏面２ａ側に高反射膜または金属膜などの蒸着膜７を蒸着装置により、耐熱シート３の耐熱温度（摂氏３００度）よりも低温（例えば摂氏１５０度）で成膜形成している。

　このように、半導体ウエハ２の表面を保護するのに、従来のフォトレジスト膜に代えて耐熱シート３を使うことにより、従来のように、レジスト残りや不純物残留がなく、フォトレジスト塗布処理、ベーク処理およびフォトレジスト膜剥離処理といった工程の増加を防止することができる。したがって、半導体ウエハ２の表面をキズ付けたり、半導体ウエハ２の表面に不純物を残すことなく、裏面側に反射膜や金属膜などの蒸着膜７を形成することができる。

　また、耐熱性に優れた耐熱シート３を使うことにより、耐熱シート３からの脱ガス発生を回避することができて、上記膜を形成する成膜装置、例えば蒸着機やスパッタリング装置等への内部汚染を防止でき、さらには、基板成膜面への不純物の混入もなくすことができる。

　さらに、上記耐熱シート３は従来の粘着シートと違い、耐熱性に優れかつ、耐熱シート剥がし時の粘着剤残りが全く発生しないという特性を持つ材料を使用する。

　耐熱シート３については、前述したが、基材としてウレタンアクリレートフィルム（膜厚１６０μｍ）、その粘着剤としてはアクリル系ポリマー（膜厚２０μｍ）とで構成されたものを使用する。これにより、耐熱性（最大摂氏３００度）に優れ、蒸着処理前にＵＶ照射（波長λ＝３６５ｎｍ）することにより、粘着剤が硬化し、粘着力が約１／２０となり、蒸着後でも、半導体ウエハ２の表面に残留物がない状態で半導体ウエハ２の表面から耐熱シート３を容易に剥がすことが可能になる。

　前述したように、耐熱シート３の耐熱限界温度は摂氏３００度であり、摂氏１５０度以下の低温蒸着をする際に、耐熱シート３からの脱ガス発生を懸念する必要は全くない。

　さらに、半導体ウエハ２の表面を保護するために、従来のフォトレジスト膜を使用せずに、耐熱性のある粘着シート、即ち、耐熱シート３を半導体ウエハ２の表面に粘着または装着させる。従来のフォトレジスト膜の代わりに耐熱シート３を使うことにより、従来技術である基板表面へのフォトレジスト膜形成の必要性がなくなり、従来技術に比べて、工程が大幅に短縮され、ＴＡＴ短縮やコスト低減に寄与できる。

　さらに、耐熱シート３や耐熱シート固定用リング５に半導体ウエハ２や工程等の情報を直接記入することができて、裏面研磨後であっても半導体ウエハ２のウエハ情報を管理することが可能になる。例えば耐熱シート３や耐熱シート固定用リング５に予め番号を付しておけば、半導体ウエハ２を管理することもできる。

　さらに、基板蒸着工程の前後工程に対して、蒸着専用付帯作業が不要となり、蒸着前後を含めて同一シート運用で付帯作業の削減が可能となる。即ち、従来のフォトレジスト膜剥離工程はなく、耐熱シート３を半導体ウエハ２の表面に付けた状態で、膜形成工程からチップ分割処理工程を実施することができる。このため、半導体ウエハ２の番号管理を耐熱シート３や耐熱シート固定用リング５の番号で管理している。

　柔らかい耐熱シート３の周辺に金属リングを装着し、金属リング部分を保持することにより蒸着装置へのセッティングを可能にしている。

　なお、本実施形態１では、前述したように、耐熱シート装着工程と膜形成工程との間、即ち、半導体ウエハ２に形成された複数の半導体素子１の表面への耐熱シート３の貼り付け後、半導体ウエハ２の裏面２ａへの蒸着膜７の成膜前に、耐熱シート３の表面をＵＶ照射して粘着剤を硬化させて粘着力を約１／２０に低下させ、蒸着膜７の蒸着（膜形成工程）後に耐熱シート３を剥がす場合について説明し、また、耐熱シート３を半導体ウエハ２の表面に付けた状態で、膜形成工程からチップ分割処理工程を実施する場合について説明したが、耐熱シート３へのＵＶ照射は蒸着処理前に行うことに限らず、ＵＶ照射は蒸着処理後に行ってもよく、ＵＶ照射はチップ分割処理後に行ってもよい。要するに、複数の半導体素子１の表面から耐熱シート３を剥がす前に、耐熱シート３の表面をＵＶ照射して粘着力を低下させた後に耐熱シート３を複数の半導体素子１の表面から剥がすようにしてもよい。

　（実施形態２）
　上記実施形態１では、基板研磨加工と蒸着処理との間にステルスダイシング（登録商標）加工をして蒸着膜７の応力を緩和する場合について説明したが、本実施形態２では、基板研磨加工と蒸着処理との間にステルスダイシング（登録商標）加工を設けずに、蒸着処理後にステルスダイシング（登録商標）加工をする場合について説明する。

　図３は、図１の蒸着膜形成工程およびその前後工程の他の一例（その２）を概略的に示す工程図である。

　図３において、まず、ステップＳ２１の裏面の研磨・洗浄工程では、複数の半導体素子１が表面に形成された半導体基板としての半導体ウエハ２の裏面２ａを研磨して所定厚さとした後に、研磨した裏面２ａの洗浄が行われる。

　次に、ステップＳ２２の耐熱シート装着工程で、半導体ウエハ２上に形成された複数の半導体素子１の全面上に耐熱シートを貼り付ける。半導体ウエハ２の表面側の複数の半導体素子１の全面上に、平面視円形状の半導体ウエハ２と同心円状に耐熱シート３を半導体ウエハ２の表面側全面の複数の半導体素子１上に貼り付けて、複数の半導体素子１の表面を保護する。

　続いて、ステップＳ２３の蒸着膜形成工程では、複数の半導体素子１の表面に耐熱シート３が貼り付けられた半導体ウエハ２を、その裏面２ａを下側にして蒸着装置の蒸着用ドームにおけるウエハ固定ホルダ４に装着する。

　即ち、ウエハ固定ホルダ４は半導体ウエハ２の外形形状よりも若干大きい円形穴が開いている。ウエハ固定ホルダ４のドーナツ状の穴内周縁部上に蒸着装置セット用治具としての耐熱シート固定用リング５を配置する。このドーナツ状の耐熱シート固定用リング５の中央穴内に半導体ウエハ２の外形形状を通して、半導体ウエハ２上の複数の半導体素子１の表面に貼り付けられた耐熱シート３の外形が耐熱シート固定用リング５上に止まって保持される。さらに、平面視円形状の耐熱シート３の外周縁部を平面視で均等距離毎に４箇所または６箇所、基板押さえスプリング６により上から押さえて耐熱シート固定用リング５上に耐熱シート３を固定する。

　このように、図１に示すように、ドーナツ状の耐熱シート固定用リング５上に耐熱シート３を半導体ウエハ２の自重で半導体ウエハ２と共に固定した状態で、半導体ウェハ２の裏面２ａに金属膜や反射膜などの蒸着膜７を蒸着させる。

　このとき、耐熱シート３は高温に晒されるが、耐熱シート３は蒸着処理時の熱（摂氏１５０度）以上に耐熱性（摂氏３００度）があるので、熱による変形や脱ガスなどの影響を受けることがなく、複数の半導体素子１に対して保護膜としての機能を保持することができる。

　次に、ステップＳ２４のステルスダイシング（登録商標）加工を行う。ステルスダイシング（登録商標）工程では、隣接する半導体素子チップ間の格子状の切断ラインにおいて、レーザ光によって半導体ウエハ２の厚み方向中間位置にひびを入れて加工する。

　その後、ステップＳ２５のチップ分割処理工程において、裏面の蒸着によって金属膜や反射膜などの蒸着膜７が形成された半導体ウエハ２を半導体素子１毎の各半導体チップにブレードなどで分割して個片化する。

　以上により、本実施形態２の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ２の裏面２ａを研磨・洗浄する研磨・洗浄工程（ステップＳ２１）と、複数の半導体素子が２次元状に配列された半導体ウエハの表面に耐熱シート３を貼り付ける耐熱シート装着工程（ステップＳ２２）と、半導体ウエハ２の裏面２ａに蒸着膜７を形成する膜形成工程（ステップＳ２３）と、隣接する半導体素子チップ間の切断ラインにおいて、半導体ウエハ２の厚み方向中間位置にひびを入れるステルスダイシング（登録商標）工程（ステップＳ２４）と、この蒸着膜７が形成された半導体ウエハ２を半導体素子１毎の各半導体チップに分割するチップ分割処理工程（ステップＳ２５）とを有している。

　以上により、本実施形態２によれば、耐熱シート３を半導体ウエハ２の表面に付けた状態で、膜形成工程からステルスダイシング（登録商標）工程さらにチップ分割処理工程を実施することができるため、半導体ウエハ２の番号管理を耐熱シート３や耐熱シート固定用リング５の番号で管理することができる。

　また、上記実施形態１の場合と同様、半導体ウエハ２の表面を保護するのに、従来のフォトレジスト膜に代えて耐熱シート３を使うことにより、従来のように、レジスト残りや不純物残留がなく、フォトレジスト塗布処理、ベーク処理およびフォトレジスト膜剥離処理といった工程の増加を防止することができる。また、耐熱シート３からの脱ガス発生を回避することができて、上記成膜装置、例えば蒸着機やスパッタリング装置等への内部汚染を防止でき、さらには、基板成膜面への不純物の混入もなくすことができる。

　（実施形態３）
　上記実施形態２では、基板研磨加工、耐熱シート装着処理および蒸着処理の後に、ステルスダイシング（登録商標）加工およびチップ分割処理をする場合について説明し、蒸着膜７の応力緩和ができなかったが、本実施形態３では、基板研磨加工後に、ステルスダイシング（登録商標）加工およびチップ分割処理を行い、その後に耐熱シート装着処理および蒸着処理をする場合について説明し、蒸着膜７の応力緩和が良好にできる場合について説明する。本実施形態３では、蒸着処理以前にチップ分割処理を行うのでチップ側面への蒸着膜７の周り込みがあるが、上記実施形態１、２ではそれがない。

　図４は、図１の蒸着膜形成工程およびその前後工程の別の一例（その３）を概略的に示す工程図である。

　図４において、まず、ステップＳ３１の裏面の研磨・洗浄工程では、複数の半導体素子１が表面に形成された半導体基板としての半導体ウエハ２の裏面２ａを研磨して所定厚さとした後に、研磨した裏面２ａの洗浄が行われる。

　次に、ステップＳ３２のステルスダイシング（登録商標）加工工程において、隣接する半導体素子チップ間の格子状の切断ラインにおいて、レーザ光によって半導体ウエハ２の厚み方向中間位置にひびを入れる加工をする。なお、レーザ光の焦点は半導体ウエハ２の厚み方向中間位置にある。

　続いて、ステップＳ３３のチップ分割処理工程では、ステルスダイシング（登録商標）加工後の半導体ウエハ２を半導体素子１毎の各半導体チップに格子状の切断ラインに沿ってブレードなどで分割して個片化する。このとき、半導体ウエハ２には保護テープが貼り付けられており各半導体チップはばらばらにはならない。

　その後、ステップＳ３４の耐熱シート装着工程で、半導体ウエハ２上に形成された複数の半導体素子１の全面上に耐熱シートを貼り付ける。半導体ウエハ２の表面側の複数の半導体素子１の全面上に、平面視円形状の半導体ウエハ２と同心円状に耐熱シート３を半導体ウエハ２の表面側全面の複数の半導体素子１上に貼り付けて、複数の半導体素子１の表面を保護する。

　さらに、ステップＳ３５の蒸着膜形成工程では、複数の半導体素子１の表面に耐熱シート３が貼り付けられた半導体ウェハ２を、その裏面２ａを下側にして蒸着装置の蒸着用ドームにおけるウエハ固定ホルダ４に装着する。

　図１に示すように、ドーナツ状の耐熱シート固定用リング５上に耐熱シート３を半導体ウェハ２の自重で半導体ウェハ２と共に固定した状態で、半導体ウェハ２の裏面２ａに金属膜や反射膜などの蒸着膜７を蒸着する。

　以上により、本実施形態３の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ２の裏面２ａを研磨・洗浄する研磨・洗浄工程（ステップＳ３１）と、隣接する半導体素子チップ間の切断ラインにおいて、半導体ウエハ２の厚み方向中間位置にひびを入れるステルスダイシング（登録商標）工程（ステップＳ３２）と、この蒸着膜７が形成された半導体ウエハ２を半導体素子１毎の各半導体チップに分割するチップ分割処理工程（ステップＳ３３）と、複数の半導体素子が２次元状に配列された半導体ウエハの表面に耐熱シート３を貼り付ける耐熱シート装着工程（ステップＳ３４）と、半導体ウエハ２の裏面２ａに蒸着膜７を形成する膜形成工程（ステップＳ３５）とを有している。

　以上により、本実施形態３によれば、テルスダイシング加工およびチップ分割処理を行った後に耐熱シートを装着して蒸着処理をするため、蒸着処理により半導体ウエハ２の裏面２ａに形成される蒸着膜７には応力緩和が良好に施される。

　また、上記実施形態１、２の場合と同様に、半導体ウエハ２の表面を保護するのに、従来のフォトレジスト膜に代えて耐熱シート３を使うことにより、従来のように、レジスト残りや不純物残留がなく、フォトレジスト塗布処理、ベーク処理およびフォトレジスト膜剥離処理といった工程の増加を防止することができる。また、耐熱シート３からの脱ガス発生を回避することができて、上記成膜装置、例えば蒸着機やスパッタリング装置等への内部汚染を防止でき、さらには、基板成膜面への不純物の混入もなくすことができる。

　また、上記実施形態１～３によれば、ウエハ固定ホルダ４は半導体ウエハ２の外形形状よりも若干大きい円形穴を有し、この円形穴に、半導体ウエハ２の外形形状を通して半導体ウエハ２が設置されるため、半導体ウエハ２の裏面２ａへの蒸着膜７の成膜は半導体ウエハ２の裏面２ａ全面に蒸着膜７が成膜される。このため、従来では、半導体ウエハ２をウエハ固定ホルダの装着穴部の内周縁部上に搭載することから、半導体ウエハ２の裏面２ａへの蒸着膜７の成膜は、半導体ウエハ２の外周端縁部分を除く部分への成膜となって、半導体ウエハ２の有効領域が狭くなる。蒸着装置のウエハ固定ホルダ４から半導体ウエハ２を取り外す場合に、半導体ウエハ２の裏面２ａの蒸着膜７が剥がれ落ちてダストになってその周りを汚すことになる。

　以上のように、本発明の好ましい実施形態１～３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１～３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１～３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

　本発明は、複数の半導体素子が表面に形成された半導体ウエハの裏面側に蒸着膜を形成する半導体装置の製造方法、これに用いる耐熱シート、これによる基板裏面膜形成時の基板表面保護方法および、半導体装置の製造方法に用いる半導体基板の保持方法の分野において、従来のフォトレジスト膜に代えて、耐熱性に優れた耐熱シートを使うため、工程の増加、レジスト残りや不純物残留、蒸着膜や蒸着装置への汚染、蒸着処理時の保護シートの熱変形や保護シートからの脱ガスの発生を防止することができる。

Claims

　半導体基板の表面に耐熱シートを貼り付ける耐熱シート装着工程と、該半導体基板の裏面に膜形成する膜形成工程とを有する半導体装置の製造方法。
　前記膜形成工程は、前記耐熱シートの許容温度範囲内で前記半導体基板の裏面に蒸着膜を蒸着させる蒸着処理を行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
　前記耐熱シートは、前記膜形成工程で摂氏３００度まで変形および脱ガスを生じない材質特性を有する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
　前記耐熱シートは、前記半導体基板の表面への貼り付け状態が、蒸着処理時にも、該耐熱シートと該表面間に異物混入および空気混入がないように該耐熱シートの表面が均一に貼り付けられている請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
　前記耐熱シートの耐熱温度は摂氏３００度であり、前記蒸着処理温度は摂氏１５０度である請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
　前記耐熱シートは、ウレタンアクリレートフィルム、塩化ビニルフィルム、またはポリエステルフィルムを基材とし、該基材に設けられる粘着剤は、アクリル系ポリマーまたはウレタン系ポリマーである請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
　前記耐熱シートは、ウレタンアクリレートフィルムを基材とし、該基材に設けられる粘着剤をアクリル系ポリマーとする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
　前記耐熱シートは、前記半導体基板の表面への貼り付け後、該半導体基板の裏面への成膜前に、該耐熱シートの表面をＵＶ照射して該耐熱シートの粘着剤を硬化させる請求項１または６に記載の半導体装置の製造方法。
　前記ＵＶ照射の条件は、紫外線中心波長λ＝３６５ｎｍにおいて照度１５０～２５０ｍＷ／ｃｍ^２である請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
　前記ＵＶ照射の条件は、紫外線中心波長λ＝３６５ｎｍにおいて光量３００～５００ｍＪ／ｃｍ^２である請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
　前記耐熱シートの前記表面への粘着力が、前記ＵＶ照射により、４２０～６８０ｇ／２５ｍｍ^２から１０～４０ｇ／２５ｍｍ^２に減少する請求項８に記載の半導体装置の製造方法
　前記耐熱シート装着工程として、前記複数の半導体素子が形成された半導体基板の表面全面または一部面に前記耐熱シートを貼り付け、前記膜形成工程として、該半導体基板の裏面に金属膜または反射膜を、該耐熱シートの耐熱温度よりも低温で蒸着処理する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
　前記膜形成工程における前記半導体基板の成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部への搭載時に、前記耐熱シートをサポート材として保持する請求項１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
　前記半導体基板の外形形状に合った、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部に嵌合して該半導体基板の表面側を前記耐熱シートにより保持し、該半導体基板の裏面全面に蒸着膜を蒸着させる請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
　前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部への前記半導体基板の搭載時に、前記耐熱シートにより該半導体基板の自重を保持する請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
　前記耐熱シートによる前記半導体基板の保持時に、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部の内周縁部上に搭載した金属リング上の該耐熱シートの外周縁部をスプリング手段で押し付けることにより該耐熱シートを該半導体基板と共に固定する請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
　前記半導体基板の裏面を研磨・洗浄する研磨・洗浄工程を有し、前記膜形成工程は、研磨・洗浄後の半導体基板の裏面に金属膜を蒸着する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
　前記半導体基板の裏面を研磨・洗浄する研磨・洗浄工程を有し、前記膜形成工程は、研磨・洗浄後の半導体基板の裏面に反射膜を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
　前記反射膜としてＴｉＯ_２膜とＳｉＯ_２膜の繰り返し多層膜を形成する請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
　前記研磨・洗浄工程と前記耐熱シート装着工程および前記膜形成工程との間に、チップ分割の前工程であるステルスダイシング（登録商標）処理、およびチップ分割処理のうちの少なくとも該ステルスダイシング（登録商標）処理を行う請求項１７～１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
　前記研磨・洗浄工程から前記耐熱シート装着工程および前記膜形成工程の後に、チップ分割の前工程のステルスダイシング（登録商標）処理およびチップ分割処理を行う請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
　請求項１、２および４～７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に用いる耐熱シートであって、加熱状況下で摂氏３００度まで変形および脱ガスが生じない材質特性を持つ耐熱シート。
　半導体基板の表面を耐熱シートで保護して該半導体基板の裏面に膜形成する基板裏面膜形成時の基板表面保護方法。
　前記耐熱シートの許容温度範囲内で前記半導体基板の裏面に蒸着膜を蒸着させる請求項２３に記載の基板裏面膜形成時の基板表面保護方法。
　半導体基板の表面を耐熱シートで保護して該半導体基板の裏面に膜形成する際に、
　成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部への該半導体基板の搭載時に該耐熱シートを保持する半導体基板の保持方法。
　前記耐熱シートをサポート材として、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部への前記半導体基板の搭載時に該耐熱シートにより該半導体基板の自重を保持する請求項２５に記載の半導体基板の保持方法。
　前記半導体基板の外形形状に合った、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部に該半導体基板を嵌合して該半導体基板の表面側を前記耐熱シートにより保持して、該半導体基板の裏面全面に蒸着膜を蒸着させる請求項２６に記載の半導体基板の保持方法。
　前記耐熱シートによる前記半導体基板の保持時に、前記成膜装置の基板固定ホルダにおける装着穴部の内周縁部上に搭載した金属リング上の該耐熱シートの外周縁部をスプリング手段で押し付けることにより該耐熱シートを該半導体基板と共に固定する請求項２７に記載の半導体基板の保持方法。