JP2010287586A

JP2010287586A - 基板用フレームの製造方法

Info

Publication number: JP2010287586A
Application number: JP2009137858A
Authority: JP
Inventors: Kiyofumi Tanaka; 清文田中; Noriyoshi Hosono; 則義細野
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】例え大きな基板を保持する際にも、ステンレス製の場合と略同様の厚さで十分な強度を確保でき、しかも、軽量化を図ることのできる基板用フレームの製造方法を提供する。
【解決手段】中空のフレーム１内に、半導体ウェーハＷを粘着テープ１０を介し収容して着脱自在に保持する基板用フレームの製造方法で、中空のステンレス薄板２０を一対用意して各ステンレス薄板２０を１０〜５００μｍの厚さとし、一対のステンレス薄板２０の間に熱可塑性の発泡樹脂層２１を介在接着することにより積層体３を構成し、この積層体３の発泡樹脂層２１をステンレス薄板２０の内周縁に沿って切除することにより、発泡樹脂層２１を中空に形成してフレーム１を得る。薄いステンレスと発泡性の樹脂とを多層構造に積層するので、ステンレス製の基板用フレームと略同等の厚さで必要十分な強度を確保しつつ、基板用フレームの軽量化を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハに代表される基板を個片のチップに分割するダイシング時等に使用される基板用フレームの製造方法に関するものである。

従来の基板用フレームは、図示しないが、ステンレスやステンレスを熱処理して剛性を高めた所定の材料を使用して中空板形のフレームに形成され、このフレームに防錆の観点から無電解ニッケルメッキが均一に施されており、フレームの中空に、各種大きさの半導体ウェーハを粘着テープを介し収容して着脱自在に保持する（特許文献１、２、３参照）。

ところで、基板用フレームは、半導体ウェーハの大口径化（例えば、φ３００ｍｍタイプ）に伴い、次第に大型化して重量が著しく増大し、搬送装置等の重厚長大化を招いている。例えば、ステンレス製の基板用フレームは、半導体ウェーハが６インチの場合には６０ｇ、半導体ウェーハが８インチの場合には１２０ｇ、半導体ウェーハがφ３００ｍｍの場合には３００ｇもの重量となる。

係る重量増大による搬送装置等の重厚長大化を防止する観点から、樹脂を使用して中空板形のフレームを成形する方法が提案されている。この方法によれば、強度を確保する観点からフレームが厚くなるものの、重量が軽減するので、半導体ウェーハが６インチの場合には３０ｇ、半導体ウェーハが８インチの場合には６０ｇ、半導体ウェーハがφ３００ｍｍの場合には１２０ｇの重量に抑制することができる。

特開２００５‐２３０８９７号公報特開２００６‐２１０９０５号公報特開２００９‐６５１２９号公報

しかしながら、半導体ウェーハの大口径化は近年さらに進み、生産性向上の観点からφ４５０ｍｍタイプの半導体ウェーハが出現しているので、このタイプの半導体ウェーハを基板用フレームに保持してダイシングすることが要求されて来ている。この場合、基板用フレームは、ステンレス製の場合には略４５０ｇ、樹脂製の場合にも２５０ｇ前後の重量になり、半導体ウェーハの重量と合わせると、搬送装置等に多大の負担を加えることが予測される。また、係る重量増加に伴い、搬送や出荷時のエネルギー効率の低下も予測される。

本発明は上記に鑑みなされたもので、例え大きな基板を保持する際にも、ステンレス製の場合と略同様の厚さで十分な強度を確保することができ、しかも、軽量化を図ることのできる基板用フレームの製造方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、中空のフレーム内に、基板を粘着テープを介し収容して着脱自在に保持する基板用フレームの製造方法であって、
中空のステンレス薄板を一対用意して各ステンレス薄板を１０〜５００μｍの厚さとし、一対のステンレス薄板の間に熱可塑性の発泡樹脂層を介在接着することにより積層体を構成し、この積層体の発泡樹脂層をステンレス薄板の内周縁に沿って切除することにより、発泡樹脂層を中空に形成してフレームを得ることを特徴としている。

なお、積層体を傾斜させた状態で回転させながらその発泡樹脂層をステンレス薄板の内周縁に沿って切除することにより、発泡樹脂層を中空に形成するとともに、この発泡樹脂層の内周面を、一のステンレス薄板から他の一のステンレス薄板に向かうにしたがい中空が狭まるよう傾斜させることができる。
また、発泡樹脂層を、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、あるいはポリプロピレンに発泡剤を添加して成形することができる。

ここで、特許請求の範囲における中空のフレームは、平面視でリング形や枠形等に形成することができる。基板には、少なくとも大きいφ３００ｍｍや４５０ｍｍの半導体ウェーハ、液晶ガラス、ガラス基板等が含まれる。積層体やその発泡樹脂層を部分的に除去する方法としては、少なくともウォータージェット加工法、刃物による機械加工法、レーザ加工法等があげられる。

本発明によれば、例え大きな基板を保持する際にも、ステンレス製の場合と略同様の厚さで十分な強度を確保することができ、しかも、基板用フレームの軽量化を図ることができるという効果がある。

また、積層体を傾斜させた状態で回転させつつ発泡樹脂層をステンレス薄板の内周縁に沿って切除すれば、発泡樹脂層の内周面を容易に傾けることが可能になる。さらに、発泡樹脂層の内周面、即ち、フレームの内周面を傾斜させるので、例えば洗浄水を粘着テープ側ではなく、粘着テープとは反対側のフレームの表面側から外部にガイドすることができ、洗浄水の供給に伴う粘着テープのフレームからの剥離を有効に抑制することができる。

本発明に係る基板用フレームの実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る基板用フレームの実施形態における半導体ウェーハのダイシング状態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る基板用フレームの製造方法の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における基板用フレームは、図１ないし図３に示すように、丸いリング形のフレーム１内に、半導体ウェーハＷを粘着テープ１０を介し収容して保持する基板用のフレームで、フレーム１を、表裏一対のステンレス薄板２０の間に熱可塑性の薄い発泡樹脂層２１を介在接着することで多層の積層構造に構成するようにしている。

フレーム１は、図１や図２に示すように、総厚が１〜３ｍｍ、好ましくは１．２〜１．５ｍｍの３層構造で中空の板形に形成され、内周面２が表面から裏面に向かうにしたがい徐々に傾斜するよう９０°以上の所定の角度θでテーパ形成されており、半導体ウェーハＷよりも拡径の中空が上下方向に狭まるようになっている。

半導体ウェーハＷは、図２に示すように、例えばφ４５０ｍｍの大口径で薄く丸いシリコンウェーハからなり、表面に回路パターンが形成されており、フレーム１の丸い中空に隙間を介し遊嵌して収容されるとともに、フレーム１の中空を覆う粘着テープ１０の表面に着脱自在に粘着保持される。このような半導体ウェーハＷは、ダイシング時に冷却洗浄水（図２の矢印参照）の噴射供給を受けつつ、ダイシングブレード３０により個片のチップに分割される。

粘着テープ１０は、図１や図２に示すように、例えば粘着剤がチップに付着するのを規制するエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）等からなるポリオレフィン系フィルムと、このポリオレフィン系フィルムの表面に塗布されて半導体ウェーハＷを粘着するアクリル系の粘着剤とを備えた薄い平面円板形に形成され、フレーム１の平坦な裏面に着脱自在に粘着されてその中空を閉塞する。フレーム１の裏面は、そのままでも良いが、略スパイク状の凸凹に粗して粘着テープ１０との接着強度を向上させることもできる。

各ステンレス薄板２０は、焼鈍（焼きなまし）の施されないステンレス製の薄いリング形の板からなり、１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜５００μｍの厚さとされる。ステンレス薄板２０に焼鈍が施されないのは、焼鈍を施すと、ステンレス薄板２０の硬度が低下して伸びやすくなり、曲げ強度が低下して撓みやすくなり、半導体ウェーハＷの保持や搬送に支障を来たすからである。

ステンレス薄板２０の厚さが１０〜５００μｍの範囲内なのは、厚さが１０μｍ未満の場合には、曲げ応力が作用したときにクラック等が生じやすく、強度的に不十分になるからである。逆に、５００μｍを超える場合には、フレーム１の総厚が１ｍｍ以上になり、軽量化を図ることができなくなるからである。

熱可塑性の発泡樹脂層２１は、例えば塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等により、最終的にはリング形の板に形成され、軽量化の観点から発泡性が付与される。発泡性を付与する方法としては、例えばガスや発泡剤を熱可塑性の樹脂に添加して樹脂を発泡成形する方法があげられる。発泡性を有する発泡樹脂層２１、例えばポリエチレン製の発泡体を使用すれば、基板用フレームの大幅な軽量化を図ることができる。

上記において、ダイシングフレームと呼ばれる基板用フレームを製造する場合には、一対のステンレス薄板２０を用意し、この一対のステンレス薄板２０の間に予め成形しておいた熱可塑性の発泡樹脂層２１を介在接着することにより積層体３を構成し、その後、積層体３の中央部を所定の方法で除去して半導体ウェーハＷを収容可能な大きさの中空を形成すれば、必要十分な曲げ強度を有する基板用フレームを製造することができる。

具体的な基板用フレームの製造方法としては、先ず、リング形のステンレス薄板２０を一対用意し、この一対のステンレス薄板２０の間に、薄板形を呈した熱可塑性の発泡樹脂層２１を介在して接着することにより積層体３を構成する。積層体３を構成したら、ステンレス薄板２０の中空を覆う発泡樹脂層２１をステンレス薄板２０の内周縁に沿って切除し、発泡樹脂層２１を中空リング形に形成するとともに、この発泡樹脂層２１の内周面を、表面側のステンレス薄板２０から裏面側のステンレス薄板２０に向かうにしたがい傾斜させれば、基板用フレームを製造することができる。

この際、図３に示すように、積層体３を上下方向にやや傾斜させた起立状態で図３の点線で示す回転軸ＲＬを中心に回転させつつ、発泡樹脂層２１をステンレス薄板２０の内周縁に沿って切除することにより、発泡樹脂層２１を中空リング形に形成すれば、発泡樹脂層２１の内周面を容易にテーパ形に傾斜させ、丸いリング形のフレーム１を得ることができる。

発泡樹脂層２１の切除方法としては、特に限定されるものではなく、ウォータージェット加工法、刃物による機械加工法、レーザ加工法等のいずれかを選択すれば良い。但し、切除時の発泡樹脂層２１に温度上昇で悪影響が生じるのを防止する観点から、傾いたステンレス薄板２０の内周縁に加圧された細い水流（図３の矢印参照）を上方から下方に垂直に噴射するウォータージェット加工法が最適である。

このようにして製造された基板用フレームは、その裏面に半導体ウェーハＷを粘着した粘着テープ１０が粘着されてその余剰部がフレーム１の外周縁に沿ってカットされ、その後、フレーム１の側方から半導体ウェーハＷの表面側に冷却洗浄水が勢い良く噴射供給され、高速で回転するダイシングブレード３０により半導体ウェーハＷが個片のチップに分割される。冷却洗浄水は、ダイシングブレード３０を冷却するとともに、ダイシングに伴う研削粉を除去する。

この際、発泡樹脂層２１の内周面を含むフレーム１の内周面２が角度θでテーパ形成されているので、冷却洗浄水を粘着テープ１０側ではなく、フレーム１の表面側から外部にガイドすることができ、冷却洗浄水の噴射に伴う粘着テープ１０のフレーム１からの剥離を有効に抑制防止することができる。また、基板用フレームの表面がステンレス薄板２０なので、ダイシングブレード３０による損傷を有効に防止して基板用フレームの長寿命化を図ることができる。

上記構成によれば、薄いステンレスと発泡性の樹脂とを多層構造に積層するので、ステンレス製の基板用フレームと略同等の厚さで必要十分な強度を確保しつつ、大幅な軽量化を図ることができる。具体的には、ステンレス製の基板用フレームの半分以下の重量にすることができる。したがって、搬送装置等に加わる負担を軽減することができ、しかも、搬送や出荷時のエネルギー効率の低下防止も期待できる。

なお、上記実施形態では表裏一対のステンレス薄板２０の間に熱可塑性の発泡樹脂層２１を単に介在させて接着したが、ステンレス薄板２０と発泡樹脂層２１との対向面に、相互に噛み合う凹凸等の表面改質処理をそれぞれ施し、ステンレス薄板２０と発泡樹脂層２１との接着強度や耐性を向上させても良い。

次に、本発明に係る基板用フレームの実施例を比較例と共に説明する。
φ４５０ｍｍの半導体ウェーハを粘着保持する実施例用と比較例用の基板用フレームをそれぞれ形成し、各基板用フレームをその両側部で水平に支持し、この基板用フレームの中心部に２００ｇの荷重を加えた場合の撓み量を測定して表１にまとめた。

基板用フレームとして、表裏一対のステンレス薄板の間にポリエチレン製の薄い発泡樹脂層を介在接着した重量１１０ｇの多層構造タイプを使用した。この基板用フレームは、各ステンレス薄板の厚さが０．０５ｍｍ、発泡樹脂層の厚さが１．１ｍｍで、１．２ｍｍの総厚とした。

基板用フレームとして、表裏一対のステンレス薄板の間にポリエチレン製の薄い発泡樹脂層を介在接着した重量３２０ｇの多層構造タイプを使用した。この基板用フレームは、各ステンレス薄板の厚さが０．５ｍｍ、発泡樹脂層の厚さが０．５ｍｍで、１．５ｍｍの総厚とした。

比較例１

基板用フレームとして、多層の積層構造ではないステンレス製で重量４５０ｇのタイプを使用した。この基板用フレームは、１．５ｍｍの総厚とした。

比較例２

基板用フレームとして、多層の積層構造ではない未発泡のポリカーボネート製で重量２３０ｇのタイプを使用した。この基板用フレームは、３．０ｍｍの総厚である。

比較例３

基板用フレームとして、一対のステンレス薄板の間に未発泡のポリカーボネート製の樹脂層を介在接着した重量１０５ｇのタイプを使用した。この基板用フレームは、各ステンレス薄板の厚さが０．０４ｍｍ、樹脂層の厚さが１．１ｍｍで、１．１８ｍｍの総厚である。

比較例４

基板用フレームとして、一対のステンレス薄板の間に未発泡のポリカーボネート製の樹脂層を介在接着した重量４３０ｇのタイプを使用した。この基板用フレームは、各ステンレス薄板の厚さが０．７ｍｍ、樹脂層の厚さが０．１ｍｍで、１．５ｍｍの総厚である。

実施例１、２の基板用フレームの場合には、表１に示すように、重量の増大と撓み量の抑制を図ることができ、これを通じ、実用上の強度と軽量性とを十分に確保することができた。

これに対し、比較例１の基板用フレームの場合には、表１に示すように、重いので、搬送装置等の重厚長大化を招き、しかも、作業者が搬送する際の安全性にも支障が生じた。また、比較例２の基板用フレームの場合には、強度と軽量性とを確保することができるものの、実施例の基板用フレームの約２倍の厚さとなってしまった。

比較例３の基板用フレームの場合には、撓み量が増大するので、装置のインターフェイスに問題が生じた。さらに、比較例４の基板用フレームの場合、強度や厚さが良好ではあるが、重いので、搬送装置等の重厚長大化を生じ、作業者が搬送する際の安全性が低下した。

１フレーム
２内周面
３積層体
１０粘着テープ
２０ステンレス薄板
２１発泡樹脂層
Ｗ半導体ウェーハ（基板）

Claims

中空のフレーム内に、基板を粘着テープを介し収容して着脱自在に保持する基板用フレームの製造方法であって、
中空のステンレス薄板を一対用意して各ステンレス薄板を１０〜５００μｍの厚さとし、一対のステンレス薄板の間に熱可塑性の発泡樹脂層を介在接着することにより積層体を構成し、この積層体の発泡樹脂層をステンレス薄板の内周縁に沿って切除することにより、発泡樹脂層を中空に形成してフレームを得ることを特徴とする基板用フレームの製造方法。
積層体を傾斜させた状態で回転させながらその発泡樹脂層をステンレス薄板の内周縁に沿って切除することにより、発泡樹脂層を中空に形成するとともに、この発泡樹脂層の内周面を、一のステンレス薄板から他の一のステンレス薄板に向かうにしたがい中空が狭まるよう傾斜させる請求項１記載の基板用フレームの製造方法。