JP2009071145A - 半導体ウエハ等の板状部材のダイシングテープ貼付け方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコンウエハのような半導体ウエハの薄型化に対応できる新方式のダイシングテープ貼付け方法及び装置を提供する。
【解決手段】ダイシングテープ２とウエハ１とを隙間を保って対向する位置にセットする。その後、ウエハ及びダイシングテープを収容するダイシングテープ貼付け用チャンバー１２内を真空状態にして、ウエハ１を支持する支持部材１１ａを、貼付け用チャンバー１２内の真空と外部の大気圧との差圧により移動させて、ウエハ１及びダイシングテープ２の一方を他方に押し付けることで、ダイシングテープをウエハ１の一面に貼付ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハ、液晶ガラスなどの板状部材のダイシング前工程において、ダイシングテープを板状部材の一面に貼付ける方法及び装置に関する。板状部材は、ダイシングの対象であれば、その種類を問わない。

例えば、半導体ウエハの製造工程では、シリコンウエハに露光−拡散−エッチングなどの前工程処理を施した後に、シリコンウエハをチップサイズにダイシングする。その具体例を、図３の（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の工程により模式的に示す。

通常、半導体ウエハとして用いられるシリコンウエハ１は、投入時の初期の厚みｔ１が７００〜２００μｍであり、前工程（回路形成）終了まで、その厚みで処理される（図３（１））。これは、前工程処理が酸化膜形成−露光−熱拡散−エッチングなどの回路形成工程を何回も繰り返すため、温度履歴や表面処理履歴の影響でシリコンウエハに変形を発生させない厚みを保つ必要があるためである。

次いで、前工程が終了したシリコンウエハ１を、回路形成面を保護テープ４で覆う（図３（２））。保護テープ４は、ウエハの薄型化に伴って製造過程で生じる反りを防止するために使用される。通常のＩＣチップの厚みは、３５０μｍ程度であり、投入時の厚みをそのまま使用して、ダイシングを行っていたが、近年、ＩＣチップはフラッシュメモリ用などに対応するため、例えば５０μｍの厚みにするなど、その薄型化が図られている。このような薄型にする場合には、グラインダでシリコンウエハ１の裏面から所定の肉厚部分１´までを削っている（図３（３））。

この、薄くした後のシリコンウエハ１の一面（回路形成面と反対側）に、ダイシングテープ２をローラ加圧方式機構５により貼付け（図３（４））、その後に保護テープ４を剥がしダイシングカッター（レジンに砥石を混ぜたブレード）６を用いてダイシング工程が行われる（図３（５））。

ダイシングテープ２は、ダイシング作業で半導体チップが散乱するのを防止し、チップの現状の位置に保持してそのまま次の工程へまとめてチップを搬送するために使用される。そのためにダイシングカッターは半導体ウエハのダイシングの際にダイシングテープの肉厚の途中までしか及ばないようにして、ダイシングテープは切断されないようにしてある。

ここで、シリコンウエハ１へのダイシングテープ２貼付けの従来の方法を説明する。まず、下準備として、図３（４）に示すように、張力を与えた状態で円環状のダイシングフレーム３に貼付けられたダイシングテープ２（円形状にカットされている）が用意される。このようにしてダイシングフレームで張力を保持されたダイシングテープ２の一面（接着面）に真空チャック１１aなどで保持されたシリコンウエハの一面をあてがって、ダイシングテープをローラ加圧機構５により加圧する。ローラ加圧により、ダイシングテープ２・シリコンウエハ１間に気泡の混在をなくしてダイシングテープを均一にならした状態で、ダイシングテープにシリコンウエハが貼付けられる。このようなローラ加圧を経て、ダイシングテープで保持されたシリコンウエハがダイシング装置に供給される。図４は、ダイシング後の半導体チップがダイシングテープ２に接着されている状態を半導体チップの回路形成面側から見た平面模式図である。

現在、５０μｍの厚みのシリコンウエハは、今後益々薄くなる傾向にある。それに伴い、ダイシングテープに対するシリコンウエハのローラ加圧方式貼付け方法によれば、シリコンウエハにかけ割れ、クラックが生じるなどダメージを与えることが予想される。また、５０μｍ以上の厚みを有するシリコンウエハであっても貼付け時に高推力で加工される、ウエハパターンや半田ホールなどへの影響が大きい。

本発明は、以上の点に鑑みてなされ、その目的は、ダイシング対象となる半導体ウエハなどの板状部材に対して負荷をあまりかけない新方式の板状部材のダイシングテープ貼付け方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、基本的には次のように構成する。

一つは、板状部材のダイシング前工程においてダイシングテープを前記板状部材の一面に貼付けける方法において、
前記ダイシングテープと前記板状部材とを隙間を保って対向する位置にセットする第１の工程と、
前記板状部材及びダイシングテープを収容するダイシングテープ貼付け用チャンバー内を真空状態にして、前記板状部材或いはダイシングテープを支持する支持部材を、前記貼付け用チャンバー内の真空と外部の大気圧との差圧により移動させて、前記板状部材及びダイシングテープの一方を他方に押し付けることで、前記ダイシングテープを前記板状部材の一面に貼付ける第2の工程と、を有することを特徴とする。

もう一つは、上記ダイシングテープ貼付け方法に用いる装置の発明である。
そのダイシングテープ貼付け装置は、
板状部材を支持して直線的に往復移動可能な移動機構と、
前記移動機構上の前記板状部材に対面する位置でダイシングテープを保持するダイシンテープ保持部と、
前記板状部材と前記ダイシングテープを収容する気密性を有するダイシングテープ貼付け用チャンバーと、
前記貼付け用チャンバー内を真空状態にする真空装置と、
前記移動機構のうち前記板状部材を支持する部分と移動機構の動力部とを、切り離したり再連結させたりする連結機構とを備え、
且つ前記板状部材を支持する部分は、前記移動機構の動力部から切り離された状態で前記貼付け用チャンバー内が真空状態にある時は、貼付け用チャンバー内の真空と外部大気圧との差圧により前記ダイシングテープ側に移動可能な機構にしてあることを特徴とする。

上記構成によれば、ダイシングの前工程において、薄型化する半導体ウエハなどの板状部材にダメージを与えることなくダイシングテープを貼付けることができる。

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。

図３の（１）（２）（３）（４´）（５）の工程が、本発明のダイシングテープ貼付け方式を取り入れた半導体製造工程を示すものである。図３の（１）、（２）、（３）、（５）の工程は、既述した従来方式と同様であり、説明は省略する。図３の（４´）のダイシングテープ貼付け工程が従来例と異なるものである。

図３（４´）では、シリコンウエハのダイシング前工程において、次ぎのような工程でシリコンウエハ１にダイシングテープ２が接着される。
（ｉ）ダイシングフレーム３にダイシングテープ２を張った状態で、シリコンウエハ１の被接着面とダイシングテープ２の接着面とを対面させて、移動機構（後で詳述する）を介して、ウエハ１を１点鎖線１´に示すように、ダイシングテープ２に対して隙間を保てる位置まで移動させる。この移動は、ダイシングテープ２及びウエハ１を収容するダイシングテープ貼付け用チャンバー１２内を大気状態にして行われる。なお、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２内は、ダイシングテープ２を介して２室１２ａ，１２ｂに分けられる。

上記のシリコンウエハ１の移動により、ダイシングテープ貼付け用チャンバー内の一方１２ｂの容積を最小とする。
（ii）次にダイシングテープ貼付け用チャンバー１２（１２ａ，１２ｂ）内を、真空到達速度を制御しながら定圧真空状態とする。
（iii）その状態で、上記移動機構を動力源から切り離し、ウエハ１の支持部材（例えば真空チャック、電磁チャックなど）１１ａをフリーの状態にする。この状態でウエハ１を搭載する支持部材１１ａは、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２内の真空圧と外部大気圧の差圧によりダイシングテープ2側に移動し、ウエハ１の一面がダイシングテープ２の接着面に密着する。
（iv）移動機構は、ダイシングテープ２とウエハ１が密着した状態から微少量以上、動かぬよう機械的（もしくは電気的）なロックが掛けられる。機械的ロックはストッパを利用してもよい。
（v）ダイシングテープ２とウエハ１を密着後、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２ａ，１２ｂの片側のみ大気開放させると、それらのチャンバーの差圧によりダイシングテープ２がウエハ１に対する密着性が増大する。なお、ケースによっては、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２ａ，１２ｂを同時に大気開放させてもよい。
（vi）ダイシングテープ２のウエハ１への貼付け後、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２（１２ａ，１２ｂ）内を全て大気開放し、移動機構をその動力源と再連結し、ウエハ１をチャンバー１２から取り出す。

このようなダイシングテープ貼付け法によれば、ウエハ１をダイシングテープ２に接近した位置１´で、ウエハ１とダイシングテープ２とを真空と大気圧の差圧力で密着させてダイシングテープ貼付けを行なうので、無負荷に近いきわめて低荷重の加圧力でダイシングテープの貼付け作業を実行することができる。しかも真空中でダイシングテープ２とウエハ１とを面接着するので、ウエハ１の一面にダイシングテープ２が均一に押し付けられ、薄型化する半導体ウエハにダメージを与えることなく、且つダイシングテープをシリコンウエハなような半導体ウエハに気泡が入ることなく貼付けることができる。

ダイシング後の半導体チップは、ダイシングテープに保持されてそのままの状態で次工程の作業位置に送られる。

ここで、上記ダイシングテープ貼付け方法を具現化するための具体例を、図１に基づき装置を含めて説明する。

図１は、本発明に係るダイシングテープ貼付け装置の縦断面図である。

図１の装置は、基本的には、シリコンウエハ１を真空チャック１１ａにより保持して直線的に往復移動可能な移動機構１１と、移動機構１１上のシリコンウエハ１に対面する位置でダイシングテープ２を保持するダイシングテープホルダ（ダイシングテープ保持部）２０と、シリコンウエハ１の移動空間及びそれに対向するダイシングテープ２の接着面の周囲を真空状態にするダイシングテープ貼付け用チャンバー１２とを備える。

ダイシングテープホルダ２０は、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２のハウジング本体（固定壁）となるべきものであり、環状体により形成される。ダイシングテープホルダ２０の上面部にホルダ２０の内周に沿ってダイシングフレーム３を着脱自在に嵌め込める環状溝２２が形成されている。この環状溝２２にダイシングフレーム３をセットすることで、ダイシングテープ２が真空チャック１１ａ上の半導体ウエハ１に対面するようにセット可能にしてある。

蓋１３は、ダイシングテープホルダ２０の上面にシールリング（例えばＯリング）４２を介して着脱可能に取り付けられる。

ウエハのための移動機構１１は、真空チャック１１ａ、それを支持する可動ベース１１ｂ、一端が可動ベース１１bの支持プレート１１ｊに結合し他端がクラッチ要素１１ｈの可動クラッチ要素１１ｈ−１に結合されるボールスクリュウロッド１１ｃ、ボールスクリュウロッド１１ｃに昇降可能に嵌合する可動子１１ｄ、支持プレート１１ｊに固定された一対の可動ロッド１１ｅ、可動ロッド１１ｅに固着されたジョイント１１ｆ、ジョイント１１ｆと可動子１１ｄとを連結する連結ロッド１１ｉ、移動機構の動力源となるモータ１１ｇ、ボールスクリュウロッド１１ｃをモータ１１ｇの出力軸と連結、切り離しするための可動クラッチ要素１１ｈ−１及び固定クラッチ要素１１ｈ−２よりなるクラッチ１１ｈ、可動子１１ｄとジョイント１１ｆとを連結するロッド１１ｉを備える。固定クラッチ要素１１ｈ−２はモータ１１ｇの出力軸と連結される。ボールスクリュウロッド１１ｃの一部は、支持プレート１１ｊ及び可動ベース１１ｂに設けたガイド穴４７に軸受け４８を介して挿入されている。

上記の移動機構１１において、クラッチ１１ｈの結合状態でモータ１１ｇを正回転させると、ボールスクリュウロッド１１ｃの回転により可動子１１ｄが上昇する。それにより連結ロッド１１ｉ，ジョイント１１ｆ，及び可動ロッド１１ｅを介して支持プレート１１ｊ及び可動ベース１１ｂが、ガイド穴４７に案内されながら可動子１１ｄと共に上昇する。モータｇを逆回転させた場合には、正回転と逆の動作により支持プレート１１ｊ及び可動ベース１１ｂが下降する。

真空チャック１１ａのために真空引きをする真空ポンプ２７は、可動ベース１１ｂ及び支持プレート１１ｊを貫通する真空パイプ２６を介して真空チャック室１１ａ´に通じている。真空チャック１１ａは、ポーラスな部材により形成されている。真空パイプ２６は可動ベース１１ｂの上下移動に追従できるように伸縮自在なベローズ部２６ａを有している。真空パイプ２６には、オン／オフ切替バルブ２８が設けられている。

ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２は、蓋１３、ダイシングテープホルダ２０、可動シール部材４０により囲まれる空間により形成され、その内部にダイシングテープ２とウエハ保持用の真空チャック１１ａとが配置される。

ダイシングテープ貼付け用チャンバーは、蓋１３に設けた真空パイプ２９及びダイシングテープホルダ２０に設けた真空パイプ３０を介して外部真空チャンバー３５と接続される。

ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２は、ダイシングテープ２をチャンバー１２内にセットしたときに、ダイシングテープ２により第1のチャンバー１２ａと第2のチャンバー１２ｂとに分けられる。第１のチャンバー１２ａと第２のチャンバー１２ｂの真空系統は、真空パイプ２９、３０によって互いに独立している。

真空パイプ２９は、流量調整バルブ３１及びオン／オフ切替バルブ３３を備える。同様に、真空パイプ３０は、流量調整バルブ３２及びオン／オフ切替バルブ３４を備える。これらのオン／オフ切替バルブはオフ時に大気導入する機能も有している。

外部真空チャンバー３５は、流量調整バルブ３１及び３２が安定した流量調整を行い得るようにするための真空供給源であり、その上流側に真空ポンプ３７が接続される。

蓋１３とダイシングテープホルダ２０との間のシールリング４２は、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２の気密性を維持する。

移動機構１１の上下方向の移動量は、センサー３９により検出される。

真空チャック１１ａの機能を維持するために、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２（１２ａ，１２ｂ）を真空にした場合には、そのチャンバー１２の真空度を真空チャック１１ａの真空度よりも低真空になるように設定してある。なお、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２の真空度は、真空チャック１１ａの真空度よりも低真空であれば特に条件を限定されない。

上記構成の装置において、ウエハ１とダイシングテープ２とは、蓋１３を開けてそれぞれの所定位置にセットされる。セット後、蓋１３が閉まってダイシングテープ貼付け用チャンバー１２が気密状態になる。このとき、ウエハ１は、初期状態として、ダイシングテープ２から離れた位置にある。ダイシングテープ２の接着面となる一面は、ウエハ１と対面するようにセットされる。

ウエハ１に対するダイシングテープ２の貼付けは、まず、真空チャック１１ａを真空引きしてウエハ１をチャック１１ａ上に固定した後、可動ベース１１ｂが上方向（ダイシングテープの向けた方向）に所定量だけ移動するようにボールスクリューロッド１１ｃを駆動させる。これにより、移動機構１１の可動要素（可動子１１ｃ，連結ロッド１１ｉ，ジョイント１１ｆ，可動ロッド１１ｅ，支持プレート１１ｊ，可動ベース１１ｂ，及び真空チャック１１ａ）は上昇し、ダイシングテープ２に対して微小間隔を保つ位置１´にセットされる。

その後、移動機構１１は、クラッチ１１ｈを介して動力源であるモータ１１ｇから切り離され、フリーの状態になる。また、真空ポンプ３７を駆動し、切替弁３３、３４を真空モードに切り替えて、ダイシングテープ貼付け用チャンバー１２（１２ａ，１２ｂ）内は真空状態になる。この真空状態は、真空流量調整バルブにより真空到達速度を制御しながら得られる定圧真空である。

以上の状態で、移動機構１１の可動要素（可動子１１ｃ，連結ロッド１１ｉ，ジョイント１１ｆ，可動ロッド１１ｅ，支持プレート１１ｊ，可動ベース１１ｂ，及び真空チャック１１ａ）及びボールスクリュウロッド１１ｃは、図２に示すように、チャンバー１２内の真空圧と外部大気圧の差圧によりダイシングテープ2側に移動し、ウエハ１の一面がダイシングテープ２の接着面に密着する。ここで、移動機構１１は、ストッパ３８がダイシングテープホルダ２０の下部に当接する。それにより、ダイシングテープ２とウエハ１が密着した状態から微少量以上、動かぬよう機械的（もしくは電気的）なロックが掛けられる。

ダイシングテープ２とウエハ１を密着後、切替弁３３又は３４を介して貼付け用チャンバー１２ａ，１２ｂの片側のみ大気開放させる。それらのチャンバーの差圧によりダイシングテープ２がウエハ１に対する密着性が増大する。

ダイシングテープ２のウエハ１への貼付け後、切替バルブ３３、３４を介して貼付け用チャンバー１２（１２ａ，１２ｂ）内を全て大気開放し、移動機構１１をモータ１１ｇとクラッチ１１ｈを介して再連結し、ウエハ１をチャンバー１２から取り出す。

なお、本実施例の適用対象は、ウエハ１以外の部材であっても、ダイシング対象の板状部材であれば、適用可能である。移動機構１１は、ボールスクリュウ方式のほかに油圧制御方式を採用することも考えられ、ボールスクリュウ方式に限定するものではない。

本実施例によれば、薄型化するシリコンウエハに、ダメージを与えることなく、且つダイシングテープとシリコンウエハ間の接合面間に気泡が入ることなく貼付けることができる。

なお、上記実施例に付随して次のような応用例を提案する。

図１に示すように、ダイシングテープホルダ２０と移動機構１１の可動ベース支持プレート１１ｊとの間にスペーサ３８に代えて押圧ばね４５を介在させる。この押圧ばね４５を連結部１１ｈ側に付勢するようにする。連結部１１ｈにより移動機構１１が動力源１１ｇから解放され、かつ貼付け用チャンバー１２内が真空状態のときは、大気と真空の差圧が押圧ばね４５の力に勝ってダイシングテープ２側に移動する。

この押圧ばね４５は、ばね荷重を調整自在としてもよい。

また、図５に示すように、貼付け用チャンバー１２を形成する蓋１３の内面に渦巻き溝１３ａを設け、この蓋１３の内面を、渦巻き溝にそった多数の吸気孔５１を有する内カバー５０で覆うようにして、真空引きを行うようにしてもよい。このようにすれば、チャンバー１２内を真空状態にする場合に、その圧力分布を応答良く均一化することができる利点がある。本図において、上記以外の部分は、先の実施例と同様の構成をなすものである。

本発明の一実施例に係るダイシングテープ貼付け装置のダイシングテープ貼付け前の状態を縦断面図。 上記ダイシングテープ貼付け装置のダイシングテープ貼付け後の状態を縦断面図。 シリコンウエハに対するダイシングテープの貼付け方式を従来例と本発明方式とを比較して示す半導体製造工程図。 ダイシングカット後の半導体ウエハの平面図である。 本発明の他の応用例を示す部分概略図。

符号の説明

１…半導体ウエハ、２…ダイシングテープ、３…ダイシングフレーム、１１…移動機構、１１a…真空チャック、１２…貼付け用チャンバー、３５…真空チャンバー。

Claims (9)

1. 板状部材のダイシング前工程においてダイシングテープを前記板状部材の一面に貼付けける方法において、
   前記ダイシングテープと前記板状部材とを隙間を保って対向する位置にセットする第１の工程と、
   前記板状部材及びダイシングテープを収容するダイシングテープ貼付け用チャンバー内を真空状態にして、前記板状部材或いはダイシングテープを支持する支持部材を、前記貼付け用チャンバー内の真空と外部の大気圧との差圧により移動させて、前記板状部材及びダイシングテープの一方を他方に押し付けることで、前記ダイシングテープを前記板状部材の一面に貼付ける第2の工程と、を有することを特徴とする板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
2. 請求項１において、
   前記板状部材或いはダイシングテープを支持する支持部材は、移動機構の動力によって上下方向に昇降可能であり、この移動機構により支持部材を駆動して前記板状部材と前記ダイシングテープとを前記隙間を保てる対向位置までセットする前記第１の工程を実行し、
   その後に前記支持部材を、前記移動機構の動力機構から切り離してフリーの状態にて、この支持部材を前記貼付け用チャンバー内の真空と外部の大気圧の差圧により移動させて、前記第２の工程を実行する板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
3. 請求項１又は２において、
   前記貼付け用チャンバー内に対する真空流量調整用の真空チャンバーを設け、前記第２の工程では、この真空チャンバーにより前記貼付け用チャンバー内の真空到達速度を制御しながら定圧真空状態にする板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
4. 請求項２において、
   前記移動機構は、前記第２の工程において、前記ダイシングテープと前記板状部材とが密着した状態から微小量以上動かぬように機械的もしくは電気的なロックをかけるようにした板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記貼付け用チャンバーは、前記ダイシングテープにより２つに分けられ、前記第２の工程後に、前記貼付け用チャンバーの片側のみを大気開放して前記ダイシングテープと前記板状部材の密着性を更に増大させる第３の工程を有する板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記板状部材の支持部材は、真空チャックであり、前記第２の工程における前記貼付け用チャンバー内の真空度は、前記真空チャックの真空度よりも低真空にする板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
7. 板状部材を支持して直線的に往復移動可能な移動機構と、
   前記移動機構上の前記板状部材に対面する位置でダイシングテープを保持するダイシンテープ保持部と、
   前記板状部材と前記ダイシングテープを収容する気密性を有するダイシングテープ貼付け用チャンバーと、
   前記貼付け用チャンバー内を真空状態にする真空装置と、
   前記移動機構のうち前記板状部材を支持する部分と移動機構の動力部とを、切り離したり再連結させたりする連結機構とを備え、
   且つ前記板状部材を支持する部分は、前記移動機構の動力部から切り離された状態で前記貼付け用チャンバー内が真空状態にある時は、貼付け用チャンバー内の真空と外部大気圧との差圧により前記ダイシングテープ側に移動可能な機構にしてあることを特徴とするダイシングテープ貼付け装置。
8. 前記移動機構は、前記板状部材を前記ダイシングテープに接近させた後に、前記板状部材を支持する部材を前記移動機構の動力機構と切り離し、その後に前記貼付けチャンバー内外の差圧により可動可能となるように設定してあるダイシングテープ貼付け装置。
9. 請求項７又は８において、
   前記板状部材を支持する部材は、真空チャックよりなり、
   前記貼付け用チャンバーを真空状態にする場合に、前記真空チャックの真空度よりも低真空に設定するダイシングテープ貼付け装置。

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