JP6021687B2 - 積層ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハに複数のチップが配設された積層ウェーハの加工方法に関する。

従来、複数の半導体デバイスを一つのパッケージに集積する手法の一つとして三次元実装が知られている。この三次元実装とは、複数の半導体デバイスチップを三次元方向に積層して実装する手法であり、三次元に積層する技術の一つにＣｏＷ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｗａｆｅｒ）方式がある（例えば、特許文献１参照。）。

このような三次元実装では、ウェーハ上にチップが積層された積層ウェーハが形成され、この積層ウェーハを個々のチップに分割することで、チップ上にチップが積層された状態の積層チップが形成される。

積層ウェーハを分割する手法として、特許文献２に開示されるように、切削ブレードを備えた切削装置によるダイシングをする方法が知られている。

また、積層ウェーハを分割する他の手法として、特許文献３に開示されるように、レーザービームを照射して改質層を形成した後ウェーハに外力を付与して分割する方法が知られている。外力を付与して分割する手法として、例えば特許文献４に開示される拡張装置を用いた分割方法が知られている。

特開２０１２−２０９５２２号公報 特開２００７−２１４２０１号公報 特許第３４０８８０５号 特開２０１０−０３４２５０号公報

積層ウェーハの一つの形態として、ウェーハ状のインターポーザ（インターポーザウェーハ）にチップを積層した積層ウェーハが知られている。このような形態の積層ウェーハについては、インターポーザに形成されたバンプの特性検査を実施するために、積層チップに分割した後に、分割されたインターポーザ側が上側となるようにチップ側が粘着シートに支持された状態とする必要がある。

このことを実現するために、積層ウェーハのチップ側を粘着シートに貼着してウェーハ状のインターポーザを上側に露出させた状態で積層ウェーハを分割することが考えられる。

しかし、ウェーハ状のインターポーザの外周余剰領域にはチップが配設されておらず、チップを介してインターポーザを粘着シートに貼着させることができない。

このため、特許文献４に開示されるような拡張装置を用いて、粘着シートを拡張し、ウェーハ状のインターポーザに外力を付与する分割手法では、外周余剰領域が粘着シートに貼着により固定されていないため、チップが配設される領域と外周余剰領域との境界部分に外力を付与させることができず、この境界部分において分割ができないという問題が生じることになる。

このことは、ウェーハ状のインターポーザを用いた積層ウェーハについてのみならず、デバイスが形成されたデバイスウェーハにチップを積層した積層ウェーハについても同様である。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウェーハにチップが積層された積層ウェーハにおいてチップ側を粘着シートに貼着した状態でも、ウェーハを個々のチップへと分割可能とするための積層ウェーハの加工方法を提供することである。

請求項１に記載の発明によると、ウェーハと、交差する複数の分割予定ラインで区画されたウェーハの表面の各領域にそれぞれ積層されたチップと、を備え、複数のチップが積層されたチップ領域と、チップ領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、チップ領域と外周余剰領域との間に段差が形成された積層ウェーハの加工方法であって、積層ウェーハのチップ側に粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップと、粘着シート貼着ステップを実施する前または後に積層ウェーハの分割予定ラインに沿った分割起点をウェーハに形成する分割起点形成ステップと、粘着シート貼着ステップと、分割起点形成ステップとを実施した後、粘着シートを拡張して積層ウェーハに外力を付与して分割起点からウェーハを分割する分割ステップと、を備え、少なくとも分割ステップを実施する前に、外周余剰領域に対応した領域で粘着シートとウェーハの表面の間に固定剤を配設し、ウェーハの外周余剰領域を粘着シートに固定する固定ステップを備える、ことを特徴とする、積層ウェーハの加工方法が提供される。

請求項２に記載の発明によると、粘着シートは感圧シートであり、固定剤は、紫外線硬化樹脂からなり、固定ステップでは、固定剤は外周余剰領域に対応した領域で粘着シートとウェーハの表面の間で点線状に配設された後、粘着シートを介して固定剤に紫外線が照射されることでウェーハの外周余剰領域を粘着シートに固定する、ことを特徴とする請求項１に記載の積層ウェーハの加工方法が提供される。

本発明によるとウェーハにチップが積層された積層ウェーハにおいてチップ側を粘着シートに貼着した状態でもウェーハを個々のチップへと分割できる積層ウェーハの加工方法が提供される。

具体的には、少なくとも粘着シートを拡張する前に、外周余剰領域に対応した領域で粘着シートとウェーハの表面の間に固定剤を配設し、ウェーハの外周余剰領域を粘着シートに固定する固定ステップを実施する。

これにより、ウェーハの外周余剰領域の部位も固定剤を介して粘着シートに固定することができ、外周余剰領域１６にも外力が伝わって放射状に引張力が作用し、チップ領域と外周余剰領域の境界部分に形成された分割起点においてウェーハを破断させることができる。

積層ウェーハの構成について示す斜視図。 粘着シート貼着ステップについて示す斜視図。 粘着シート貼着ステップについて示す側面図。 粘着シートに貼着された積層ウェーハについて示す側面断面図。 分割起点形成ステップについて示す側面図。 固定剤による外周余剰領域の固定について示す側面断面図。 （Ａ）はゲル状の固定剤の配置について説明する斜視図。（Ｂ）は硬化する固定剤の配置について説明する斜視図。 分割ステップにおける分割前の状態について示す側面断面図。 分割ステップにおける分割後の状態について示す側面断面図。 固定剤として紫外線硬化樹脂を用いる例について示す側面断面図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の加工対象の一例である積層ウェーハ１について示す斜視図である。

積層ウェーハ１は、薄板円盤状のウェーハとして構成されるインターポーザ１１の表面１１ａに、複数のチップ１２，１２を縦横整列するように所定の位置に配設して構成される。

隣り合うチップ１２，１２の間の領域において、分割予定ライン１３，１３が規定され、この分割予定ライン１３，１３に沿って分割がなされることが予定される。

インターポーザ１１の表面１１ａにおいて、チップ１２が配設される領域はチップ領域１４とされ、チップ領域１４の外周の部位が外周余剰領域１６として構成される。

チップ領域１４は、チップ１２の厚みだけ外周余剰領域１６よりも高く構成されているため、チップ領域１４と外周余剰領域１６の境界部分には段差１５が形成される。この段差１５の存在により、積層ウェーハ１のチップ領域１４を粘着シート１８（図２）に貼着した場合には、外周余剰領域１６が粘着シート１８から浮いてしまうことになる。

したがって、粘着シート１８を拡張しても分割を行おうとした場合には、粘着シート１８から浮いてしまっている外周余剰領域１６には外力が付与されず、チップ領域１４と外周余剰領域１６の間での分割が行えないことになる。

そこで、本実施例では、以下の方法により、積層ウェーハ１の分割を行うこととする。まず、図２及び図３に示すように、積層ウェーハ１のチップ１２側に粘着シート１８を貼着する粘着シート貼着ステップが実施される。

図２及び図３に示すように、積層ウェーハ１において、インターポーザ１１の裏面１１ｂを上側にして、粘着シート１８の粘着層１８ａに対してチップ１２（チップ領域１４）を対向させ、チップ１２を粘着層１８ａに貼着する。

ここで、粘着シート１８の基材１８ｂ（図３）は、例えば、ＰＯ（ポリオレフィン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥ（ポリエチレンテレフタレート）等で構成することができる。また、粘着層１８ａ（糊層）は、ゴム系やアクリル系の樹脂にて構成することができる。

さらに、積層ウェーハ１を取り囲む大きさの開口部２０ａを有する環状フレーム２０を、粘着シート１８に貼着する。

そして、図４に示すように、粘着シート１８を環状フレーム２０の外周内に収まるように適宜切断することで、粘着シート１８を介して積層ウェーハ１が環状フレーム２０に固定されるウェーハユニット２２が構成される。

次いで、図５に示すように、粘着シート貼着ステップを実施する前または後に積層ウェーハ１の分割予定ライン１３に沿った分割起点をインターポーザ１１に形成する分割起点形成ステップを実施する。

本実施形態では、図５に示すように、粘着シート貼着ステップを実施した後に、レーザー照射ユニット３０によりインターポーザ１１に改質層を形成することによって、分割起点を形成することとしている。

図５の例では、クランプ３２にて環状フレーム２０を保持し、保持テーブル３４にて粘着シート１８を介して積層ウェーハ１を吸引保持する構成としている。

そして、保持テーブル３４を矢印Ｘ１方向に加工送りしつつ、レーザー照射ユニット３０からインターポーザ１１にレーザービームを照射することで、図６に示すように、分割予定ライン１３に沿ってインターポーザ１１内に改質層１７が形成される。

なお、本実施形態のように、レーザービーム照射による分割起点（改質層１７）の形成を行うこととするほか、レーザーアブレーション加工によるレーザー加工溝の形成、或いは、回転する切削ブレードを備えた切削装置による切削溝の形成によって、分割起点を構成することとしてもよい。

また、粘着シート貼着ステップを実施する前に、予め分割起点形成ステップを実施して改質層１７を形成しておき、その後、図３に示すように、改質層が形成された積層ウェーハ１を粘着シート１８に貼着させることとしてもよい。

そして、以上に説明した各ステップに加え、外周余剰領域１６に対応した領域で粘着シート１８とインターポーザ１１の表面１１ａの間に固定剤４０（図４）を配設し、インターポーザ１１の外周余剰領域１６を粘着シート１８に固定する固定ステップを実施する。

この固定ステップは、後述する分割ステップを実施する前に実施すればよく、上述した各ステップのうちのいずれかのステップの前、或いは、後に実施されることが予定される。

図６には、インターポーザ１１の表面１１ａに固定剤４０が配設され、固定剤４０を介して粘着シート１８に対してインターポーザ１１の外周余剰領域１６が貼着される様子が示されている。

この固定剤４０は、例えば、ゲル状の接着剤を用いることができ、インターポーザ１１の周辺をなぞる（縁取る）ように固定剤４０を注出することで、インターポーザ１１の外周余剰領域１６と粘着シート１８の間の隙間Ｓに固定剤４０を供給することが考えられる。

また、この固定剤４０の配設は、例えば、図１に示すように、インターポーザ１１の表面１１ａを上に露出させた状態で行う、つまり、粘着シート貼着ステップの前に実施しすることができる。これによれば、粘着シート貼着ステップと同時に固定ステップが実施されることになる。

或いは、図４に示すように、インターポーザ１１の表面１１ａを粘着シート１８に対して貼着させた状態で行う、つまり、粘着シート貼着ステップの後に実施することができる。或いは、図５に示すように、レーザービーム照射などによる分割起点を形成した後に行う、つまり、分割起点形成ステップの後に実施することもできる。

そして、固定剤４０の配設は、固定剤４０を塗布するための塗布装置によって自動的に付与することとするほか、作業員による手作業によるものであってもよい。また、図７（Ａ）に示すように、固定剤４０を連続供給して、インターポーザ１１の周辺をなぞる（縁取る）こととするほか、図７（Ｂ）に示すように、固定剤４１を断続的に供給し、点線状に固定剤４１が配置されるものとしてもよい。

固定剤４０は、インターポーザ１１と粘着シート１８の間の隙間Ｓ（図６）に留まらせる必要はなく、インターポーザ１１の外周縁や裏面１１ｂまで回り込ませることで、裏面１１ｂが固定剤４０で覆われるようにしてもよい。

次いで、図８及び図９に示すように、粘着シート１８を拡張して積層ウェーハ１に外力を付与して分割起点（改質層１７）からインターポーザ１１を分割する分割ステップを実施する。

本実施形態では、粘着シート１８に貼着された積層ウェーハ１を保持する保持テーブル５１と、環状フレーム２０を保持するフレーム保持部材５６を有する分割装置５０が用いられる。

フレーム保持部材５６は、エアシリンダ５５の駆動により図８に示す保持位置から図９に示す拡張位置に下降され、保持テーブル５１とフレーム保持部材５６とが鉛直方向に相対移動される。

この際、フレーム保持部材５６の載置面５６ａ上に保持されている環状フレーム２０が下降され、環状フレーム２０に装着された粘着シート１８は保持テーブル５１の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。

その結果、粘着シート１８に貼着されているインターポーザ１１には外力が伝わって放射状に引張力が作用し、インターポーザ１１に放射状に引張力が作用すると、分割予定ライン１３（図１参照）に沿って形成された改質層１７は強度が低下されているので、この改質層１７が分割基点となってインターポーザ１１は改質層１７に沿って破断され、個々のチップ１Ａ，１Ａに分割される。

そして、この分割ステップの際には、インターポーザ１１の外周余剰領域１６の部位も固定剤４０を介して粘着シート１８に固定されているため、外周余剰領域１６にも外力が伝わって放射状に引張力が作用し、チップ領域１４と外周余剰領域１６の境界部分１９に形成された改質層１７において、インターポーザ１１が破断されることになる。

以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、ウェーハとしてのインターポーザ１１と、交差する複数の分割予定ライン１３で区画されたインターポーザ１１の表面の各領域にそれぞれ積層されたチップ１２と、を備え、複数のチップ１２が積層されたチップ領域１４と、チップ領域１４を囲繞する外周余剰領域１６とを有し、チップ領域１４と外周余剰領域１６との間に段差１５が形成された積層ウェーハ１の加工方法であって、積層ウェーハ１のチップ１２側に粘着シート１８を貼着する粘着シート貼着ステップと、粘着シート貼着ステップを実施する前または後に積層ウェーハ１の分割予定ライン１３に沿った分割起点をインターポーザ１１に形成する分割起点形成ステップと、粘着シート貼着ステップと、分割起点形成ステップとを実施した後、粘着シート１８を拡張して積層ウェーハ１に外力を付与して分割起点からインターポーザ１１を分割する分割ステップと、を備え、少なくとも分割ステップを実施する前に、外周余剰領域１６に対応した領域で粘着シート１８とインターポーザ１１の表面１１ａの間に固定剤４０を配設し、インターポーザ１１の外周余剰領域１６を粘着シート１８に固定する固定ステップを備える、積層ウェーハ１の加工方法とする。

この加工方法によれば、ウェーハとしてのインターポーザ１１の外周余剰領域１６の部位も固定剤４０を介して粘着シート１８に固定されているため、外周余剰領域１６にも外力が伝わって放射状に引張力が作用し、チップ領域１４と外周余剰領域１６の境界部分１９に形成された改質層１７において、インターポーザ１１を破断させることができる。

なお、以上の実施形態では、ウェーハとしてインターポーザ１１が使用される積層ウェーハ１の例を用いて説明をしたが、デバイスが形成されたデバイスウェーハにチップを積層した積層ウェーハについても本発明を適用することができる。

さらに、図７（Ｂ）に示す実施形態のように、粘着シート１８は圧着により貼着がなされる感圧シートであり、固定剤４１は、紫外線硬化樹脂からなり、固定ステップでは、固定剤４１は外周余剰領域１６に対応した領域で粘着シート１８とインターポーザ１１の表面１１ａの間で点線状に配設された後、図１０に示すように、粘着シート１８を介して固定剤４１に紫外線４２が照射されることでインターポーザ１１の外周余剰領域１６を粘着シート１８に固定することとしてもよい。

この実施形態は、硬化するタイプの固定剤４１として紫外線硬化樹脂を用いる場合について特に好適な実施形態である。仮に点線状に配設しない、つまりは、間隔を開けて断続的に配置されないこととすると、固定剤が硬化することによって分割ステップの際の粘着シート１８の拡張が阻害されることになるためである。

図１０に示す実施形態では、紫外線照射装置４４からの紫外線４２を粘着シート１８の裏面側より固定剤４１に対して照射することで固定剤４１が硬化される。

この固定剤４１は、インターポーザ１１の外周余剰領域１６において点線状に配置されていることから、点在する固定剤４１の間に空隙部４３（図７（Ｂ））が形成されているため、この空隙部４３において粘着シート１８の拡張が許容され、インターポーザ１１の全領域に対して外力を伝えて放射状の引張力を作用させることができる。

１ 積層ウェーハ
１１ａ 表面
１２ チップ
１３ 分割予定ライン
１４ チップ領域
１６ 外周余剰領域
１７ 改質層
１８ 粘着シート
１９ 境界部分
４０ 固定剤

Claims (2)

1. ウェーハと、交差する複数の分割予定ラインで区画された該ウェーハの表面の各領域にそれぞれ積層されたチップと、を備え、複数の該チップが積層されたチップ領域と、
   該チップ領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、該チップ領域と該外周余剰領域との間に段差が形成された積層ウェーハの加工方法であって、
   積層ウェーハの該チップ側に粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップと、
   粘着シート貼着ステップを実施する前または後に該積層ウェーハの該分割予定ラインに沿った分割起点を該ウェーハに形成する分割起点形成ステップと、
   該粘着シート貼着ステップと、該分割起点形成ステップとを実施した後、該粘着シートを拡張して該積層ウェーハに外力を付与して該分割起点から該ウェーハを分割する分割ステップと、を備え、
   少なくとも該分割ステップを実施する前に、該外周余剰領域に対応した領域で該粘着シートと該ウェーハの表面の間に固定剤を配設し、該ウェーハの該外周余剰領域を該粘着シートに固定する固定ステップを備える、
   ことを特徴とする、積層ウェーハの加工方法。
2. 前記粘着シートは感圧シートであり、
   前記固定剤は、紫外線硬化樹脂からなり、
   前記固定ステップでは、該固定剤は該外周余剰領域に対応した領域で該粘着シートと該ウェーハの表面の間で点線状に配設された後、該粘着シートを介して該固定剤に紫外線が照射されることで該ウェーハの該外周余剰領域を該粘着シートに固定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層ウェーハの加工方法。
   

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