JP2007201179A - ウェーハマウント装置及びウェーハマウント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ダイシングされたウェーハを、ダメージを与えることなくチップに分割するウェーハマウンタ装置を提供すること。
【解決手段】
プラズマにより洗浄を行なうプラズマ洗浄装置１９と、ＵＶ光を照射するＵＶ照射装置と、フレームＦをマウントするテープマウンタ１１と、保護用テープ２１を剥離するテープテープリムーバー１２と、ウェーハＷの各チップＴ間の間隔を拡張するエキスパンダ１３とを備えたことにより、表面に保護用シート２１が貼着されて裏面を研削、または研磨された後に、レーザーダイサにより加工されたウェーハＷへ、装置内の少ない移動距離でプラズマによる洗浄、ＵＶ光の照射、フレームへのマウント、剥離、及びエキスパンドまでの各工程を行うことが可能であり、チップへダメージを与える可能性を最小限に抑え、高品質なチップの製造が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップサイズに切断されたウェーハのマウントを行うウェーハマウント装置に関するものである。

半導体装置や電子部品等の製造工程では、まず表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハに対して、プロービング、ダイシング、ダイボンディング、及びワイヤボンディング等の各工程を経た後、樹脂モールドされて半導体装置や電子部品等の完成品となる。

近年、メモリーカードや薄型ＩＣカード等に組込まれる極薄の半導体装置や電子部品の需要が高まり、１００μｍ以下の極薄ウェーハの加工要求が増大している。このため、従来プロービング工程の後にダイシング工程によってウェーハを個々のチップに分割していたが、ダイシング工程前にウェーハの裏面を研削（バックグラインド）し、１００μｍ以下の極薄ウェーハとしてからダイシングを行うようになってきた。

このような背景の下に、従来の半導体装置や電子部品等のチップ製造方法では、図５に示すように、以下のような手順でチップの製造が行われる。

先ず、表面に半導体装置や電子部品等が多数形成されたウェーハの表面を保護するため、片面に粘着剤を有する保護シート（保護テープとも称される）をウェーハ表面に貼る（ステップＳ１０１）。次にウェーハを裏面から研削して所定の厚さに加工する裏面研削工程が行われる（ステップＳ１０３）。

裏面研削工程の後、片面に粘着剤を有するダイシングシート（ダイシングテープとも称される）を用いてウェーハをダイシング用フレームに取付けるフレームマウント工程が行われ、ウェーハとダイシング用のフレームとが一体化される（ステップＳ１０５）。この状態でウェーハをダイシングシート側で吸着し、表面に貼付されている保護シートが剥離される（ステップＳ１０７）。

保護シートが剥離されたウェーハは、フレームごとダイシングソーに搬送され、高速回転するダイヤモンドブレードで個々のチップに切断される（ステップＳ１０９）。切断された個々のチップは、図６に示すように、ダイシングシートＳに貼付されたままバラバラにならず、ウェーハ状態を保っているので、ここでは、便宜上このウェーハ状態を保ったチップＴの集合体をもウェーハＷと呼ぶことにする。

切断されたウェーハＷは、エキスパンド工程でダイシングシートＳが放射状に引き伸ばされて、個々のチップＴの間隔が広げられ（ステップＳ１１１）、チップマウント工程でリードフレーム等のパッケージ基材にマウントされる（ステップＳ１１３）。以上のような工程によりチップの製造が行われる。

ところが、従来のチップ製造方法では、厚さ１００μｍ以下の極薄ウェーハＷをダイシングソーにより切断した際、切断時にウェーハＷにチッピングや割れが生じ、多くの不良チップが発生する問題があった。

この問題を解決する手段として、従来のダイシングソーによる切断に替えて、ウェーハＷの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップＴに分割するレーザー加工方法に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
特開２００２−１９２３６７号公報 特開２００２−１９２３６８号公報 特開２００２−１９２３６９号公報 特開２００２−１９２３７０号公報 特開２００２−１９２３７１号公報 特開２００２−２０５１８０号公報

上記の特許文献１〜６で提案されている技術は、従来のダイシングソーによるダイシング装置に替えて、図７に示すように、レーザー光源ＬＳから出射されたレーザー光ＬをウェーハＷ内部に集光し、ウェーハＷ内部に連続して改質領域Ｋを形成することによりウェーハＷを割断するダイシング装置（以下、レーザーダイシング装置と称する）を提案したものである。

レーザーダイシング装置では、高速回転するダイヤモンドブレードに替わり、レーザー光によりウェーハがチップに分割されるため、ウェーハに大きな力がかからず、チッピングや割れが発生しない。また、ウェーハに直接接触する部分がなく熱や切削屑が発生しない為、切削水を必要としない。更に、内部に改質領域を形成してウェーハの割段を行いチップに分割するため、チップの間隔がダイヤモンドブレードによる切断よりも非常に狭く、一枚のウェーハからより多くのチップを得られる。

しかし、レーザーダイシング装置では、ダイシング後に各工程に使用される装置間を搬送される際、チップ間隔が狭い為、隣り合うチップが接触してチップにダメージが発生する問題があった。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、レーザーダイシング装置によりダイシングされたウェーハを、ダメージを与えることなくチップに分割するウェーハマウント装置及びウェーハマウント方法を提供することを目的としている。

本発明のウェーハマウント装置は、前記目的を達成するために、パターンを保護する保護用テープを表面に貼着して裏面が研削、または研磨されたウェーハを、レーザーにより前記ウェーハ内部へ改質領域を形成して切断加工を行った後、前記ウェーハをプラズマにより洗浄する洗浄手段と、洗浄後の前記ウェーハの表面に対して紫外線光を照射する照射手段と、紫外線光照射後の前記ウェーハの裏面に対し、ダイシングテープを貼着して前記ウェーハをフレームへマウントするテープマウント手段と、前記ダイシングテープが貼着された前記ウェーハの表面に貼着されている前記保護用テープの剥離を行うテープ剥離手段と、前記保護用テープが剥離された前記切断後のウェーハの前記ダイシングテープが貼着された側より、前記ダイシングテープのエキスパンドとエキスパンドされた状態の保持を行なう保持リングを押圧して該ダイシングテープのエキスパンドを行い、前記切断後のウェーハの各チップ間の間隔を拡張するエキスパンド手段とを備えたことを特徴としている。

また、本発明は、前記発明において、前記ウェーハマウント装置には、前記ウェーハＷをマウントするフレームを供給するフレーム供給手段と、前記保持リングの貯蔵と前記エキスパンド手段への前記保持リングの供給とを行なう保持リング供給手段と、前記エキスパンド手段によりエキスパンドされ、該保持リングによりエキスパンドされた状態が保持された前記ウェーハをカセットへ収納するウェーハ収納手段とが備えられていることを特徴としている。

本発明によれば、表面に保護シートが貼着され、裏面を研磨した後にレーザーダイシングされたウェーハがウェーハマウント装置の洗浄手段へ全面吸着の面搬送装置により搬送されてくる。洗浄手段では、酸素、水素等のプラズマをウェーハへ当てて洗浄処理が行われる。洗浄処理後のウェーハは照射手段へ送られる。

照射手段では、保護シート貼着面へ紫外線光（以下、ＵＶ光と称する）の照射工程が行われ、保護シートの粘着力を低下させる。紫外線照射処理をされたウェーハは、ウェーハマウント装置内のテープマウント手段により、裏面へダイシングテープが貼着されてフレーム供給手段より供給されたフレームへマウントされる。

フレームにマウントされたウェーハは、ウェーハマウント装置内のテープ剥離手段により保護シートが剥離される。保護シートが剥離されたウェーハは、保持リング供給手段より供給された保持リングが、ダイシングテープ側より、ウェーハマウント装置内のエキスパンド手段によって押圧されてエキスパンドされる。エキスパンドされて各チップ間の間隔が広がり、保持リングによりエキスパンド状態が保持されたウェーハは、ウェーハ収納手段によりカセットへ収納されてウェーハマウント装置から搬出される。

これにより、ウェーハは、装置内の少ない移動距離で、洗浄工程、ＵＶ光照射工程、フレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了することが可能となる。よって、搬送中や各工程の作業中にチップへダメージを与える可能性が最小限に抑えられる。また、エキスパンドされた状態でカセットへ格納されるため、チップマウント工程を直ちに進められるのでスループットの向上が可能となる。

また、本発明では、前記発明において、前記テープマウント手段は、前記ウェーハへ前記ダイシングテープを貼着する際、前記ウェーハと前記ダイシングテープの間へダイアタッチフィルムを貼着することも特徴としている。

これにより、ダイボンディングを行う工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

以上説明したように、本発明のウェーハマウント装置及びウェーハマウント方法によれば、装置内の少ない移動距離で洗浄工程、ＵＶ光照射工程、フレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了することが可能となり、レーザーダイシング装置によりダイシングされたウェーハを、ダメージを与えることなくチップに分割することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るウェーハマウント装置及びウェーハマウント方法の好ましい実施の形態について詳説する。

まず初めに、本発明に係わるウェーハマウント装置の構成について説明する。図１はウェーハマウント装置の構成を模式的に表した平面図である。

ウェーハマウント装置１０は、テープマウント（テープマウント手段）１１、テープリムーバ（テープ剥離手段）１２、及びテープエキスパンダ（エキスパンド手段）１３、ＵＶ照射装置（照射手段）１８、プラズマ洗浄装置（洗浄手段）１９を備えている。

更に、テープマウント１１近傍にはフレームストッカー（フレーム供給手段）１５、エキスパンダ１３近傍にはリングストッカー（保持リング供給手段）１７、及びカセットストッカー（ウェーハ収納手段）１４がそれぞれ設けられている。

ウェーハマウント装置１０へは、全面吸着式の搬送装置４１の吸着パッド４２により、ウェーハＷが搬送されてくる。ウェーハＷは、表面に形成されたパターンを保護する保護用シート２１が貼着され、裏面を平坦に研削、または研磨された後にレーザーダイシングされたものであり、保護用シート２１が貼着された表面側を下に向けて吸着パッド４２に吸着される。

搬送装置４１によりウェーハマウント装置１０へ搬送されてきたウェーハＷは、まず背プラズマ洗浄装置１９へ搬送される。プラズマ洗浄装置１９は、酸素、水素等のプラズマを発生させてウェーハＷへ当て、ウェーハＷ上に残る有機汚染物を除去し、レーザーダイシングにより形成された改質領域の質を改善する。これにより、エキスパンド時の欠けの発生を抑える。プラズマ洗浄装置１９としては、例えば松下電工株式会社製大気圧プラズマクリーニング装置（製品名：Ａｉｐｌａｓｍａ）等が好適に利用可能である。

プラズマ洗浄装置１９により洗浄されたウェーハＷは、ＵＶ照射装置１８へ搬送される。ＵＶ照射装置１８は、図２に示すように、複数のＵＶ発光管２６がケース２７内に平行に並べられ、上方に向けて紫外線光を照射する。

ウェーハＷは、ＵＶ照射装置１８上を搬送装置４１により搬送されて通過する際に、保護用シート２１が貼着された表面に対してＵＶ光が照射され、貼着された保護用シート２１の粘着力が低下する。これにより、保護用シート２１の剥離が容易になる。

なお、ＵＶ照射装置１８は、ケース２７内に平行にＵＶ発光管２６を並べた構造で説明したが、この構造に限らず、図８に示すように、断面凹面形状の反射板２８を有し、中央部に設けられたＵＶ発光管２６から照射されたＵＶ光を上方へ平行に反射する構造等、様々な構造が適用可能である。

ＵＶ照射装置１８を通過したウェーハＷは、テーブル１６まで搬送され、図３（ａ）に示すように、保護用シート２１が貼着された表面側を下にしてテーブル１６に載置される。

テーブル１６は、不図示の真空吸着機構が設けられており、フレームストッカー１５から搬送装置３１のアーム３２により供給されるフレームＦとウェーハＷとを吸着する。テーブル１６は、不図示の駆動装置によりガイド３６に沿って移動し、テープマウント１１の下方を通過する。

テープマウント１１は、ガイド３６の上方に位置し、テーブル１６上に吸着載置されたウェーハＷの裏面側へ、図３（ｂ）に示すように、ダイシングテープ２２によりフレームＦをマウントする。

テープマウント１１は、ダイシングテープ２２が供給リール３７に巻きつけられており、ダイシングテープ２２が不図示のガイドリールを経て、ウェーハＷに対して平行に広がるように巻取りリール３８へ巻き取られる。

ウェーハＷをダイシングテープ２２によりフレームＦへマウントする際には、テープマウント１１の下方に位置したフレームＦとウェーハＷとへ、テープマウント１１に設けられた不図示のローラによりダイシングテープ２２を押圧して貼着することによりマウントする。

このとき、ウェーハＷとダイシングテープ２２との間には、ダイシングされたチップと基板とを接合する際に使用されるダイアタッチフィルム（以下、ＤＡＦと称する）が貼着される。これにより、ダイボンディングを行う工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

ダイシングテープ２２を貼着した後は、テープマウント１１に設けられた不図示のカッターにより不要な部分が切断除去される。

テープリムーバ１２は、図３（ｃ）に示すように、ダイシングテープ２２によりフレームＦがマウントされたウェーハＷの表面より保護シート２１を剥離する。

フレームＦがマウントされたウェーハＷは、テーブル１６から搬送装置３９によりテープリムーバ１２上へ保護シート２１が貼着された表面側が上となるように反転させながら搬送され、不図示のアームにより保護シート２１が剥離される。保護シート２１は、ＵＶ照射装置１８により照射されたＵＶ光により粘着力が低下されているため、ウェーハＷ上から容易に剥離することが可能である。

エキスパンダ１３は、リングストッカー１７から搬送装置３３のアーム３４により供給される保持リングＲを、フレームＦにマウントされたウェーハＷのダイシングテープ２２側より押圧し、ダイシングされたウェーハＷのエキスパンドを行う。

エキスパンダ１３へは、搬送装置３９により保護シート２１が剥離された後のウェーハＷが搬送される。エキスパンダ１３は、図３（ｄ）に示すように、フレームＦをフレーム固定機構２５により固定し、保持リングＲを押し上げ機構２４によりダイシングテープ２２へ押圧してダイシングテープ２２を放射状にエキスパンドする。これにより、ウェーハＷは個々のチップＴに分割される。

保持リングＲはフレームＦと勘合してエキスパンド状態を保持する。エキスパンド後のウェーハＷは、保持リングＲごと搬送装置３９によりテープリムーバ１２側へ戻される。テープリムーバ１２上のエキスパンド後のウェーハＷは、不図示の移動手段によってガイド３５上を移動し、図３（ｅ）に示されるように、カセットストッカー１４に載置されたカセットＣ内へ順次収納される。

カセットストッカー１４は、カセットＣを載置して上下するエレベータを備え、ウェーハＷを収納する位置を順次変更していく。カセットＣの全ての収納位置へウェーハＷが収納された時点で、不図示の搬送装置によりカセットＣをウェーハマウント装置１０から搬出し、新しいカセットＣがカセットストッカー１４へセットされる。

次に、本発明に係わるウェーハマウント方法について説明する。図４はウェーハマウント方法の動作順序を示したフロー図である。

まず、ウェーハマウント装置１０へ、パターンが形成された表面側へ保護シート２１が貼着され、裏面を研削、または研磨された後にレーザーダイシングされたウェーハＷが、全面吸着型の搬送装置４１により吸着されて搬送されてくる。搬送されてきたウェーハＷは、プラズマ洗浄装置１９へ載置され、プラズマ洗浄が行われる（ステップＳ１）。

ウェーハＷは、プラズマ洗浄によりウェーハＷ上に残る有機汚染物が除去され、レーザーダイシングにより形成された改質領域の質が改善される。

プラズマ洗浄後、図２に示されるように、搬送装置４１により保護用シート２１側を下方に向けて搬送されてきたウェーハＷは、ＵＶ照射装置１８上を通過する（ステップＳ２）。

このとき、ＵＶ照射装置１８から保護用シート２１へ向けてＵＶ光が照射され、保護用シート２１の粘着力が低下する。

ＵＶ照射装置１８を通過したウェーハＷは、図３（ａ）に示すように、保護用シート２１が貼着された表面側を下にしてテーブル１６へ載置される。

テーブル１６へ載置されたウェーハＷは、不図示の真空吸着機構によりテーブル１６へ吸着される。ウェーハＷが吸着された後、フレームＦが搬送装置３１のアーム３２によりフレームストッカー１５から供給される。

ウェーハＷは、フレームＦの中心に位置し、テーブル１６がガイド３６に沿って移動することによりフレームＦとともにテープマウント１１下方へ移動する。

テープマウント１１の下方へウェーハＷが移動した後、図３（ｂ）に示すように、不図示のローラによりダイシングテープ２２がウェーハＷの裏面とフレームＦへ貼着され、不図示のカッターにより不要部分が切断されてウェーハＷがフレームＦへマウントされる（ステップＳ３）。

ダイシングテープ２２がウェーハＷの裏面へ貼着される際には、ウェーハＷとダイシングテープ２２の間には、チップと基板を接合する際に使用されるＤＡＦが貼着される。これにより、エキスパンド後のダイボンディング工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

テープマウント１１によりフレームＦへマウントされたウェーハＷは、搬送装置３９により、反転して保護シート２１を上に向けながらテープリムーバ１２へ搬送される。テープリムーバ１２へ送られたウェーハＷは、表面に貼着された保護シート２１を剥離される（ステップＳ４）。

保護シート２１が剥離されたウェーハＷは、エキスパンダ１３へ搬送装置３９により搬送される。エキスパンダ１３は、図３（ｅ）に示されるように、フレームＦをフレーム固定機構２５により固定し、リングストッカー１７から搬送装置３３のアーム３４により供給された保持リングＲをダイシングテープ２２側から押圧してウェーハＷのエキスパンドを行う（ステップＳ５）。

ウェーハＷは、エキスパンドされて個々のチップＴへ分割され、保持リングＲは、フレームＦと勘合してエキスパンド状態を保持する。これにより、ウェーハＷはエキスパンドされた状態のまま搬送することが可能となる。

エキスパンドされたウェーハＷは、カセットストッカー１４に載置されたカセットＣへ保持リングＲごと順次収納されていく（ステップＳ６）。

カセットストッカー１４は、カセットＣを上下させてウェーハＷの収納位置を調整する。カセットＣの全てのウェーハＷ収納部へウェーハＷが収納されると、カセットＣはウェーハマウント装置１０より搬送され、新しいカセットＣがカセットストッカー１４へ載置される。

以上説明したように、本発明に係わるウェーハマウント装置及びウェーハマウント方法によれば、レーザーダイシング装置によりダイシングされたウェーハを、装置内の少ない移動距離で、ＵＶ光照射工程、フレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了し、エキスパンド状態を保ったままカセットに収納することが可能となる。

これにより、搬送中や各工程の作業中にチップへダメージを与える可能性が最小限に抑えられ、極薄のウェーハであっても高品質にチップ形状へ加工可能である。

また、エキスパンドされた状態でカセットへ格納されるため、チップマウント工程を直ちに進められるのでスループットの向上が可能となる。

本発明に係わるウェーハマウント装置の構成を模式的に表した平面図。 ウェーハマウント装置のＵＶ光照射装置の構造を模式的に示した側面図。 ＵＶ光照射後のウェーハマウント装置の動作順序を模式的に示した側面図。 ウェーハマウント装置の動作順序を示したフロー図。 従来の半導体装置や電子部品等のチップ製造方法を示したフロー図。 フレームにマウントされたウェーハの斜視図。 レーザーダイシングの原理を示した側面断面図。 別のＵＶ照射装置の構造を模式的に示した側面図。

符号の説明

１０…ウェーハマウント装置，１１…テープマウント（テープマウント手段），１２…テープリムーバ（テープ剥離手段），１３…テープエキスパンダ（エキスパンド手段），１４…カセットストッカー，１５…フレームストッカー（ダイシングフレーム供給手段），１６…テーブル，１７…リングストッカー（保持リング供給手段），１８、１８Ａ…ＵＶ照射装置（照射手段），１９…プラズマ洗浄装置（洗浄手段），２１…保護シート，２２…ダイシングテープ，２３…ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ），２４…押し上げ機構，２５…フレーム固定機構，２６…ＵＶ発光管，３１、３３、３９、４１…搬送装置，３２、３４…アーム，３５、３６…ガイド，３７…供給リール，３８…巻取りリール，４２…吸着パッド，Ｃ…カセット，Ｆ…フレーム，Ｒ…保持リング，Ｗ…ウェーハ

Claims (4)

1. パターンを保護する保護用テープを表面に貼着して裏面が研削、または研磨されたウェーハを、レーザーにより前記ウェーハ内部へ改質領域を形成して切断加工を行った後、前記ウェーハをプラズマにより洗浄する洗浄手段と、
   洗浄後の前記ウェーハの表面に対して紫外線光を照射する照射手段と、
   紫外線光照射後の前記ウェーハの裏面に対し、ダイシングテープを貼着して前記ウェーハをフレームへマウントするテープマウント手段と、
   前記ダイシングテープが貼着された前記ウェーハの表面に貼着されている前記保護用テープの剥離を行うテープ剥離手段と、
   前記保護用テープが剥離された前記切断後のウェーハの前記ダイシングテープが貼着された側より、前記ダイシングテープのエキスパンドとエキスパンドされた状態の保持を行なう保持リングを押圧して該ダイシングテープのエキスパンドを行い、前記切断後のウェーハの各チップ間の間隔を拡張するエキスパンド手段とを備えたことを特徴とするウェーハマウント装置。
2. 前記ウェーハマウント装置には、前記ウェーハをマウントするフレームを供給するフレーム供給手段と、
   前記保持リングの貯蔵と前記エキスパンド手段への前記保持リングの供給とを行なう保持リング供給手段と、
   前記エキスパンド手段によりエキスパンドされ、該保持リングによりエキスパンドされた状態が保持された前記ウェーハをカセットへ収納するウェーハ収納手段とが備えられていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハマウント装置。
3. 前記テープマウント手段は、前記ウェーハへ前記ダイシングテープを貼着する際、前記ウェーハと前記ダイシングテープの間へダイアタッチフィルムを貼着することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハマウント装置。
4. 表面に形成されたパターンを保護する保護用テープが貼着され、裏面を研削、または研磨し、レーザー光により内部に改質領域が形成されたウェーハに対して、プラズマにより洗浄を行ない、前記ウェーハ表面に紫外線光を照射し、ダイシングテープを介して前記ウェーハをフレームへマウントし、前記保護用テープを前記ウェーハから剥離し、前記ダイシングテープのエキスパンドを行い各チップ間の間隔を拡張し、同一のウェーハマウント装置上で、洗浄工程、紫外線光照射工程、フレームへのマウント工程、保護シート剥離工程、及びエキスパンド工程を行うことを特徴とするウェーハマウント方法。

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