JP2007517409A

JP2007517409A - 複数の半導体ウエハのサポートシステムおよびその方法

Info

Publication number: JP2007517409A
Application number: JP2006547434A
Authority: JP
Inventors: ウィルク、ブライアン; ジョイス、フランク; クレーガー、ダグラス; レプコ、トーマス、エー
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: WO2005067030A1; US20060179632A1; CN1898791A; US7055229B2; TWI284956B; JP4408900B2; US7757363B2; DE112004002610T5; TW200522246A; CN100449726C; US20050139228A1

Abstract

【解決手段】半導体ウエハは、複数の各ダイがパッケージされる前に、異なる複数の工程を通る。そのような複数の工程の複数の例の不完全なリストは、ウエハの裏面研磨、ウエハ裏面のメタライゼーション、ウエハのレーザおよびソーによるダイシング、検査、正常なダイのマーキング、ダイの取り出しおよびテープ上へのダイの配置である。ウエハは、工程中に機械的に支持される必要がある。また、ウエハは、製造工場（ＦＡＢ）またはパッケージング装置内の複数の工程のツール間での移送が必要とされる。半導体ウエハは、例えば、３００ミリメータの直径を有しており、例えば、７６２マイクロメータの厚さを有している。裏面研磨の後に、ウエハの厚さは、例えば、およそ５０からおよそ１００マイクロメータの範囲の厚さに減少する。そのような厚さを有するウエハは割れやすく、注意深い取り扱いが必要である。

Description

半導体ウエハは、複数の各ダイがパッケージされる前に、異なる複数の工程を通る。そのような複数の工程の複数の例の不完全なリストは、ウエハの裏面研磨、ウエハ裏面のメタライゼーション、ウエハのレーザおよびソーによるダイシング、検査、正常なダイのマーキング、ダイの取り出しおよびテープ上へのダイの配置である。ウエハは、工程中に機械的に支持される必要がある。また、ウエハは、製造工場（ＦＡＢ）またはパッケージング装置内の複数の工程のツール間での移送が必要とされる。

半導体ウエハは、例えば、３００ミリメータの直径を有しており、例えば、７６２マイクロメータの厚さを有している。裏面研磨の後に、ウエハの厚さは、例えば、およそ５０からおよそ１００マイクロメータの範囲の厚さに減少する。そのような厚さを有するウエハは割れやすく、注意深い取り扱いが必要である。

本発明の複数の実施形態が実施例によって図示され、添付した複数の図面の複数の図表には限定されず、同様の複数の参照番号は、対応する類似のあるいは同様の複数の構成要素を示す。

本発明のいくつかの実施形態に係る、典型的な半導体ウエハおよび典型的なウエハサポートシステムの分解図である。

本発明のいくつかの実施形態に係る図１の半導体ウエハの一部および図１の半導体サポートシステムの一部の断面図である。

本発明のいくつかの実施形態に係る図１のウエハサポートシステムの一部の断面図である。

本発明のいくつかの実施形態に係るウエハサポートシステムへの半導体ウエハの固定の方法を示すフローチャートである。

本発明のいくつかの実施形態に係るウエハサポートシステムへの半導体ウエハの固定の他の方法を示すフローチャートである。

本発明のいくつかの実施形態に係るウエハサポートシステムへの半導体ウエハの固定の更に他の方法を示すフローチャートである。

図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、および８Ｄは、本発明のいくつかの実施形態に係るウエハサポートシステムからの半導体ウエハを外す２つ以上の方法を示すフローチャートである。

図示の単純さおよび明瞭さにおいて、複数の構成要素が複数の図面において必ずしも縮尺どおりに描かれているわけではないことが理解されるであろう。例えば、複数の構成要素のいくつかの寸法は、明確さのために他の複数の構成要素と比較して誇張されている。

以下に述べる詳細な説明において、多数の具体的な詳細が、本発明の複数の実施形態の完全な理解を提供すべく説明される。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくても本発明の複数の実施形態が実施されることを当業者は理解するであろう。他の複数の場合においては、本発明の複数の実施形態を分かりにくくしないために、複数の周知の方法、複数の手順、複数の構成要素、および複数の回路の詳細については記述されていない。

図１および図２を参照すると、本発明のいくつかの実施形態に係る典型的な半導体ウエハ２およびウエハサポートシステム４が図示されている。図１は、半導体ウエハ２およびウエハサポートシステム４の分解図であり、図２は、断面Ａに沿った半導体ウエハ２の一部およびウエハサポートシステム４の一部の断面図であり、図３は、断面Ｂに沿ったウエハサポートシステム４の一部の断面図である。

図１に示したように、半導体ウエハ２はディスク形状を有しているが、半導体ウエハ２の他のいかなる形状をも意図する。半導体ウエハ２は、典型的な複数のスクライブライン８のような、複数のスクライブラインによって分離された（"ストリート"としても知られている）、典型的な複数のダイ６のような複数のダイを含む。複数のダイ６は、長方形であるが、複数のダイ６の他のいかなる形状も意図される。更に、図１には明瞭に示されていないが、半導体ウエハ２は、異なる複数の形および複数のサイズの複数のダイを含む。

半導体ウエハ２は、例えば表面研磨および表面のメタライゼーションのような異なる複数の工程を通る。更に、例えば６"と印されているダイのような、特定の複数のダイ６は、例えばレーザソーあるいは機械的なソーによって半導体ウエハ２から切り出される。切られたダイ６"は、半導体ウエハ２から取り出され、テープ（図示しない）上に配置される。

半導体ウエハ２の直径の複数の実施例の不完全なリストは、約１５０ミリメータ、約２００ミリメータ、および約３００ミリメータを含む。半導体ウエハ２は、例えば、約７００マイクロメータから約８００マイクロメータの範囲の厚さを有しており、例えば約７６２マイクロメータの厚さを有する。表面研磨の工程は、例えば、約５０から約１００マイクロメータの範囲の厚さに、半導体ウエハ２の厚さを減少させる。

ウエハサポートシステム４は、複数の開口部１２を有する、実質上、穴の開いた硬い表面１０を有する。複数の開口部１２は、半導体ウエハ２と実質上、同一形状を有する曲線１４によって決定される領域内に集中して存在する。複数の開口部１２は、実質上円形形状を有しているが、複数の開口部１２の他のいかなる形状も意図される。

半導体ウエハ２は、半導体ウエハ２によって実質的に複数の開口部１２が遮断されるべく、半導体ウエハ２の支持表面１６を穴の開いた表面１０と接触させて置かれ、更に、半導体ウエハ２の露出した表面１８が複数の開口部１２を通して支持表面１６に適用されるガス圧よりも高いガス圧によって、ウエハサポートシステム４に固定される。

半導体ウエハ２がウエハサポートシステム４に固定される一方で、半導体ウエハ２は、ウエハサポートシステム４とともに移送される。更に、半導体ウエハ２がウエハサポートシステム４に固定される一方で、例えば、ウエハの裏面研磨、ウエハ裏面のメタライゼーション、レーザおよびソーによるウエハのダイシング、検査、正常なダイへのマーキング、ダイの取り出しおよびダイのテープ上への配置のような、複数の工程が、半導体ウエハ２に適用される。穴の開いた表面１０の剛性は、取り扱い、移送、および処理中において半導体ウエハ２の屈曲を減少または排除する。

露出した表面１８を、複数の開口部１２を通して支持表面１６に適用されているガス圧より低いガス圧か実質的に等しいガス圧にすることによって、固定された半導体ウエハ２はウエハサポートシステム４から外される。

更に、例えば、ダイ６"のような、固定された半導体ウエハ２の１つ以上の切られたダイは、例えば、開口部１２"のような、それらの切られた複数のダイによって遮られている複数の開口部を通して支持表面１６に適用されているガス圧を増加させ、一方で、他の複数の開口部１２を通して支持表面１６に適用されているガス圧を保つことにより、ウエハサポートシステム４から外される。切られたダイ６"は、ウエハサポートシステム４から外された後に、ダイピッキングツール（図示しない）によってウエハサポートシステム４から分離される。ウエハサポートシステム４に切られたダイ６"を保持する粘着剤がないので、ダイピッキングツールによる切られたダイ６"の取り外しは、ダイを粘着性のある表面から取り外すときに一般的に必要とされる、引っ張り、引き剥がし、あるいはほじくりを含まない。

図２に示すように、ウエハサポートシステム４は、穴の開いた表面１０および複数の開口部１２を有する実質的に剛体の穴の開いたプレート３０である第１の部分を備える。更に、ウエハサポートシステム４は、複数の空洞３４を有する第２の部分３２を備える。

図３に示すように、複数の空洞３４は、ハニカム構造に配置されるが、他のいかなる複数の空洞の構造も意図される。例えば、複数の空洞３４は六角形の形状を有するが、例えば、矩形、円形、およびそのような、他のいかなる空洞３４の形状も意図される。

本発明の第１の実施形態によれば、穴が開けられたプレート３０中の各開口部１２に対して、部分３２は、対応する空洞３４を有する。例えば、空洞３４"は開口部１２"に対応する。

本発明の第２の実施形態によれば、穴が開けられたプレート３０中の各開口部１２に対して、部分３２は、対応する複数の空洞３４を有する。本発明の第３の実施形態によれば、部分３２中の各空洞３４に対して、穴が開けられたプレート３０は、複数の開口部１２を有する。

複数の空洞３４の数、サイズ、形状、および配置は、半導体ウエハ上の複数のダイの形状に適するべく選択される。更に、最も小さい複数の空洞３４は、領域において実質的に、半導体ウエハ２上の複数のダイの最も小さい領域と同等である。

複数の空洞３４は、部分３２の表面３８上に複数のオリフィス３６を有する。本発明の一実施形態によれば、空洞３４は、１つの対応するオリフィス３６を有する。本発明の第２の実施形態によれば、空洞３４は、１つ以上の対応するオリフィス３６を有する。

穴が開けられたプレート３０および部分３２は、穴が開けられたプレート３０の表面４０と部分３２の表面４２とが接触すべく貼り付けられる。他の例としては、穴が開けられたプレート３０および部分３２は、複数の開口部１２を含む表面１０および複数のオリフィス２６を含む反対側の表面３８を有し、複数の開口部および複数のオリフィスが複数の空洞によって接続されている一体のボディとして製造される。

以下の場合に、ガスが実質的に複数の空洞３４の内部に閉じ込められる。ａ．複数の開口部１２が実質的に半導体ウエハ２によって閉鎖されるべく、半導体ウエハ２の支持表面１６が穴の開いた表面１０と接触し、支持表面１６と部分３２の表面４２との間のガスケットとして実質的に機能する、穴が開けられたプレート３０と接触する。ｂ．膜５０を、複数のオリフィス３６が実質的に密封されるべく部分３２に取り付けられる。

複数の空洞３４に閉じ込められたガスが、複数の開口部１２を通じて支持表面１６に力をかける。更に、複数の空洞３４の外部のガスが、露出した表面１８に力をかける。

図４は、本発明のいくつかの実施形態に係る、半導体ウエハ２をウエハサポートシステム４に固定する方法を示すフローチャートである。半導体ウエハ２およびウエハサポートシステム４が、例えば、真空チャンバのような第１の環境中に、複数の開口部１２が実質的に遮られるべく支持表面１６と穴の開いた表面１０とが接触した状態で設置される（４０２）。第１の環境中のガス圧を減少する（４０４）。膜５０が、複数のオリフィス３６が実質的に密閉されるべく部分３２に取り付けられる（４０６）。続いて、ウエハサポートシステム４および半導体ウエハ２を、第１の環境から、第１の環境中のガス圧よりも高いガス圧の第２の環境へ移動する（４０８）。その結果、複数の空洞３４の内部のガス圧は、露出した表面１８上のガス圧よりも低くなる。

図５は、本発明のいくつかの実施形態に係るウエハサポートシステム４への半導体ウエハ２の固定の他の方法を示すフローチャートである。膜５０は柔軟性があり、複数のオリフィス３６が実質的に密閉されるべく、部分３２に取り付けられる（５０２）。膜５０は、複数の空洞３４の内側に向かって押される（５０４）。続いて、複数の開口部１２が実質的に遮られるべく、支持表面１６が穴の開いた表面１０に接触して配置され（５０６）、複数の空洞３４の中にそれ以上押されないように、膜５０が外される（５０８）。その結果、複数の空洞３４の内側のガス圧は、露出した表面１８上のガス圧よりも低下する。

図６は、本発明のいくつかの実施形態に係るウエハサポートシステム４への半導体ウエハ２の固定の他の方法を示すフローチャートである。本発明のいくつかの実施形態において、部分３２は、任意に、表面３８を越えて伸びる複数の外壁５４を有していてよく、膜５０は剛体であってもよい。複数のオリフィス３６が実質的に密閉されるべく、膜５０は部分３２に取り付けられてよい（６０２）。支持表面１６は、複数の開口部１２が実質的に遮られるべく、穴の開いた表面１０に接触して配置される（６０４）。続いて、空隙５６を形成するべく複数の外壁５４の内側に依然として膜５０はあるが、膜５０は、表面３８から引き離される（６０６）。空隙５６および複数の空洞３４は、膜５０および複数の外壁５４によって密閉される。その結果、複数の空洞３４および空隙５６の内部のガス圧は、露出した表面１８上のガス圧よりも低くなる。

図７は、本発明のいくつかの実施形態に係る、ウエハサポートシステム４への半導体ウエハ２を固定する他の方法を示すフローチャートである。半導体ウエハ２およびウエハサポートシステム４は、複数の開口部１２が実質的に遮られるべく、穴の開いた表面１０と支持表面１６とを接触させた状態で、第１の温度の第１の環境に配置される（７０２）。複数のオリフィス３６が実質的に密閉されるべく、部分３２に膜５０が取り付けられる（７０４）。続いて、ウエハサポートシステム４および半導体ウエハ２が、第１の温度よりも低い第２の温度の第２の環境へ第１の環境から移される（７０６）。第１の環境の空気は第２の環境の空気よりも密度が小さいので、一度ウエハサポートシステム４および半導体ウエハ２を第２の環境におくと、複数の空洞３４の内側の空気圧は、露出した表面１８上の空気圧よりも低くなる。

図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、および８Ｄは、本発明のいくつかの実施形態に係る、ウエハサポートシステム４から半導体ウエハ２を取り外す複数の異なる方法を示すフローチャートである。

図８Ａにおいて、膜５０が、複数の空洞３４の内側のガス圧が実質的に露出した表面１８上のガス圧と等しくなることが引き起こされ、それゆえにウエハサポートシステムから半導体ウエハ２が取り外される（８０２）。

図８Ｂにおいて、膜５０に穴が開けられ（８０４）、複数の空洞３４の内側のガス圧が、露出した表面１８上のガス圧と等しくなる。当該方法の変更されたバージョンでは、１つ以上の切られた複数のダイが、ウエハサポートシステム４から個別に取り外される。例えば、切られたダイ６"は、オリフィス３６"内の柔軟性のある膜５０に穴を開けることによってウエハサポートシステム４から個々に取り外され、そのようにして空洞３４"内のガス圧が、ウエハサポートシステム４を取り囲むガス圧と等しいか、またはより高くなり、そして、他の複数の空洞３４内のガス圧は影響を受けない。

図８Ｃにおいて、膜５０が柔軟性を有する場合に、膜５０は複数の空洞３４内に向かって押され（８０６）、複数の空洞３４の内側のガス圧が、露出した表面１８上のガス圧と等しくなるか、またはより高くなる。当該方法の変更例において、１つ以上の切られたダイが、ウエハサポートシステム４から個別に外される。例えば、柔軟性のある膜５０をオリフィス３６"内に押し込むことによって、空洞３４"内のガス圧をウエハサポートシステム４を取り囲むガス圧と等しくするか、またはより高くして、他の複数の空洞３４内のガス圧は影響されないような方法で、切られたダイ６"は、ウエハサポートシステム４から個別に外される。

図８Ｄは、例えば、表面３８を越えて伸びる部分３２が複数の外壁５４を有し、膜５０が剛性の膜である場合に適用できる。膜５０は、表面３８の方向に向かって移動する（８０８）。複数の空洞３４および空隙５６内部のガス圧は増加して、露出した表面１８上のガス圧と等しいか、またはより高い圧力となる。

本発明のある複数の特徴が本明細書において図示および記述されているが、多数の変形、置換、変更、および均等物が存在することが当業者に明らかである。それゆえに、添付した特許請求の範囲が、本発明の精神の範囲内に収まる、そのような複数の変形および変更の全てに及ぶことが理解されるであろう。

Claims

半導体ウエハの露出した表面よりも前記半導体ウエハの支持表面を、より低いガス圧にすることによってウエハサポートシステムに前記半導体ウエハを固定する段階
を備える方法。
前記支持表面を、前記より低いガス圧にすることをもたらす段階が、
前記半導体ウエハの前記支持表面を、真空チャンバ内で前記ウエハサポートシステムの穴の開いた表面と接触させて設置する段階と、
前記真空チャンバ内のガス圧を、実質的に前記より低いガス圧に減少させる段階と、
前記ウエハサポートシステムの反対側の表面を密閉する段階と、
前記ウエハサポートシステムおよび前記固定された半導体ウエハを、前記真空チャンバから移動する段階と
を少なくとも有する請求項１に記載の方法。
前記支持表面を、前記より低いガス圧とすることをもたらす段階が、
前記半導体ウエハの前記支持表面を、第１の温度の第１の環境中で前記ウエハサポートシステムの穴の開いた表面と接触させて設置する段階と、
前記ウエハサポートシステムの反対側の表面を密閉する段階と、
前記ウエハサポートシステムおよび前記固定された半導体ウエハを、前記第１の環境から前記第１の温度よりも低い第２の温度の第２の環境に移動する段階と
を少なくとも有する請求項１に記載の方法。
前記支持表面を、前記より低いガス圧にすることをもたらす段階が、
前記ウエハサポートシステムの柔軟性のある表面を、前記ウエハサポートシステムの穴の開いた表面の方向に向かって内側に押す段階と、
前記半導体ウエハの前記支持表面を、前記ウエハサポートシステムの前記穴の開いた表面に接触させて設置する段階と、
前記柔軟性のある表面を外す段階と
を少なくとも有する請求項１に記載の方法。
前記支持表面を、前記より低いガス圧にすることをもたらす段階が、
前記半導体ウエハの前記支持表面を、前記ウエハサポートシステムの穴の開いた表面と接触させて設置する段階と、
前記穴の開いた表面から離れる外側の方向に前記サポートシステムの反対側の表面を引っ張る段階と
を少なくとも有する請求項１に記載の方法。
前記より低いガス圧を増加させることによって前記ウエハサポートシステムから前記半導体ウエハを外す段階
を更に備える請求項１に記載の方法。
前記支持表面が前記ウエハサポートシステムの穴の開いた表面によって支持され、前記より低いガス圧を増加させる段階が、
前記ウエハサポートシステムの反対側の表面を外す段階
を少なくとも有する請求項６に記載の方法。
前記より低いガス圧を増加させる段階が、
前記ウエハサポートシステムの柔軟性のある表面を、前記半導体ウエハの方向に向かって内側に押す段階
を少なくとも有する請求項６に記載の方法。
前記露出した表面を前記より低いガス圧よりも低い圧力であるか、または実質的に等しい圧力にすることによって前記ウエハサポートシステムから前記半導体ウエハを外す段階
を更に備える請求項１に記載の方法。
前記半導体ウエハの他の複数の部分の支持表面上の前記より低いガス圧を維持する間、１つ以上のダイの支持表面上の、前記より低いガス圧を増加させることによって、前記ウエハサポートシステムから前記半導体ウエハの前記１つ以上のダイを外す段階
を更に備える請求項１に記載の方法。
前記１つ以上のダイの支持表面上の前記より低いガス圧を増加させる段階が、
前記半導体ウエハの前記１つ以上のダイに向かって内側に、前記ウエハサポートシステムの柔軟性のある表面の１つ以上の部分を押す段階
を少なくとも有する請求項１０に記載の方法。
前記１つ以上のダイの支持表面上の前記より低いガス圧を増加させる段階が、
前記半導体ウエハの前記１つ以上のダイに対応する前記ウエハサポートシステムの柔軟性のある表面の１つ以上の部分に穴を開ける段階
を少なくとも有する請求項１０に記載の方法。
前記１つ以上のダイの露出した表面にダイピッカーをつなぐことにより前記半導体ウエハから前記１つ以上のダイの内の１つを分離する段階
を更に備える請求項１０に記載の方法。
半導体ウエハを支持する穴の開いた表面を有するボディであって、前記穴の開いた表面と前記ボディの反対側の表面との間に複数の空洞を有し、前記複数の空洞は、前記反対側の表面に複数のオリフィスを有するボディと、
前記複数のオリフィスを密閉する前記ボディに取り付けられた膜
を備えるウエハサポートシステム。
前記複数の空洞の最も小さい空洞が、前記半導体ウエハの上の複数のダイの最も小さい領域に対して領域において、実質的に等しい
請求項１４に記載のウエハサポートシステム。
前記複数の空洞が前記穴の開いた表面に複数の開口部を有し、前記複数の空洞の数が、実質的に前記複数の開口部の数と等しい
請求項１４に記載のウエハサポートシステム。
前記ボディが、前記穴の開いた表面を有する第１の部分と、前記反対側の表面を有する第２の部分とを少なくとも有する請求項１４に記載のウエハサポートシステム。
前記膜が取り外し可能である
請求項１４に記載のウエハサポートシステム。
前記膜が柔軟性を有する
請求項１４に記載のウエハサポートシステム。
前記膜が剛性である
請求項１４に記載のウエハサポートシステム。
前記穴の開いた表面が剛性である
請求項１４に記載のウエハサポートシステム。