JP2011108978A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粘着シート（ウエハ）の温度上昇を抑えるとともに、中央部よりも周辺部に多くの紫外線エネルギーを照射できるようにしてウエハやチップ表面に接着剤が残らないようにし、容易にピックアップやテープ剥離ができるようにすること。
【解決手段】ハウジング３内には、円環状または渦巻状のフラッシュランプ１と、ミラー２が設けられ、ハウジング３の開口部３ａの光出射側には、円形の開口部３ａを取り囲むように内面が反射面である円錐状の第１の反射板４が設けられ、第１の反射板４の光出射側の周囲には円筒状の第２の反射板５がウエハ１０を囲むように設けられている。第２の反射板５を設けているので、ウエハ１０の周辺部に照射する紫外線の照射エネルギーを大きくすることができ、ウエハ周辺部における接着剤の未硬化を防ぐことができる。なお、第２の反射板５に代えて第１の反射板４の光出射側の周辺部にＬＥＤを設けてもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウエハのダイシングやグラインディングといった工程において、粘着シートをウエハからはがしやすくするために、ウエハに貼り付けられた粘着シートに紫外線を照射する光照射装置に関する。

集積回路の製造工程には、半導体ウエハを一つ一つの集積回路を形成したチップ（以下ＩＣチップ）に切り離すダイシング工程がある。ダイシング工程は、大まかには以下のような手順である。図６を用いて説明する。
（１）図６（ａ）に示すように前工程において、ウエハ１０の表面に集積回路素子１０ａが形成される。なお、図においては、ウエハ１０上に形成した集積回路１０ａを極端に大きく示している。
（２）図６（ｂ）に示すように集積回路１０ａが形成されているウエハ１０とこのウエハ１０を搬送するための枠１１の表面に、接着剤１２ａが塗られた粘着シート１２を貼る。 なお、粘着シート１２は、ＥＶＡ樹脂（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）やＰＯ樹脂（ポリオレフィン系樹脂）などの基板フィルム１２ｂに、接着剤１２ａが塗布されたものである。なお、粘着シート１２の接着剤１２ａには、紫外線を照射すると硬化し、粘着性が低下するものが使用される。

（３）図６（ｃ）に示すように、搬送用の枠１１とウエハ１０に粘着シート１２を貼ったもの（ＤＣマウント・ウエハ）をステージ１３に固定し、極薄の円形刃（ダイシング・ソー）１４により、ウエハ１０のみを切断し、ＩＣチップ１５に切り分ける。
なお、ウエハ１０に粘着シート１２を貼るのは、この切断時、ウエハ１０上に形成された集積回路１０ａを保護する（ウエハの表面に密着し研削屑などの侵入を防ぐ。また加工時の衝撃を吸収するクッションとしてはたらく）ためと、切断したＩＣチップ１５が飛び散ることがないようにするためである。
（４）図６（ｄ）に示すように、粘着シート１２に紫外線を照射し、接着剤１２ａを硬化させ、切断されたＩＣチップ１５が粘着シートからはがれやすくする。
（５）図６（ｅ）に示すように、各ＩＣチップ１５を、粘着シート１２側からピン（ニードル）１６で押し上げ、各ＩＣチップ１５を粘着シート１２から取外す（これをピックアップという）。
上記ダイシング工程において、ウエハ１０に貼り付けられた粘着シート１２に紫外線を照射する装置として、例えば特許文献１や、特許文献２に記載の装置がある。

また、ウエハの厚みの調整や裏面の仕上げを行うために、ウエハを裏面側から薄く削るバックグライディングと呼ばれる作業もある。この作業も、ダイシングと同様にウエハの表面に粘着テープを貼って行い、作業終了後、粘着シートに紫外線を照射し、その後粘着テープをはがすことが行われる。
このバックグライディング工程について図７を用いて説明する。
（１）図７（ａ）に示すように、：回路が形成されているウエハ１０の表面に、接着剤１２ａが塗られた粘着シート１２を貼る。なお、粘着シート１２は、ＥＶＡ樹脂（エチレン−酢酵ビニル共重合樹脂）やＰＯ樹脂（ポリオレフィン系樹脂）などの基板フィルム１２ｂに、接着剤１２ａが塗布されたものである。また、粘着シート１２の接着剤１２ａには、紫外線を照射すると硬化し、粘着性が低下するものが使用される。
（２）図７（ｂ）に示すように、ウエハ１０を回転アーム１７により回転させながら、ウエハ１０の裏面に砥石１８を当てて削り、厚みの調整や裏面の仕上げを行う。同図は、機械による研削（バックグラインディング）を示しているが、他に薬液によるエッチングの方法がある。
なお、ウエハ１０に粘着シート１２を貼るのは、この研削時、ウエハ１０上に形成された集積回路１０ａを保護する（ウエハの表面に密着し研削屑などの侵入を防ぐ。また加工時の衝撃を吸収するクッションとしてはたらく）ためである。
（３）図７（ｃ）に示すように、粘着シート１２に紫外線を照射し、接着剤１２ａを硬化させ、テープの粘着力をなくする。
（４）図７（ｄ）に示すように、粘着シート１２を剥離する。

特開昭６２−１８９１１１号公報 特開平１１−１０２９５６号公報

上記のように、ダイシング工程やグライディングの工程ではウエハ表面に粘着シートを貼り集積回路素子の保護を行う。
最近、ウエハ１０上に形成される集積回路１０ａの素子の高さが高くなっている。それにつれて、高くなった素子の高さを吸収するために、粘着シート１２の基板フィルム１２ｂまたは接着剤１２ａの厚さが、従来に比べて厚くなってきている。さらに、研削（バックグラインディング）により形成するウエハの厚さは薄くなってきている（５０μｍ以下）。
例えば、従来は基板フィルムの厚さが５０μｍ〜１００μｍ、接着剤の厚さが２０μｍ〜３０μｍであったものが、最近は、基板フィルムの厚さが１２０μｍ〜２００μｍ、接着剤の厚さが４０μｍ〜１５０μｍのものが使われるようになってきた。
粘着シートや接着剤の厚さが厚くなると、その分接着剤を硬化させる紫外線のエネルギーが増加する。接着剤の厚さが厚いということは、即ち接着剤の量が多いということであり、多くの紫外線エネルギーが必要である。また、紫外線は粘着シートを介して接着剤に照射されるが、粘着シートは樹脂であり、紫外線を吸収する。そのため、粘着シートの厚さが厚くなると、その分接着剤に到達する紫外線が少なくなる。したがって、接着剤を硬化させるためには、より多くの紫外線エネルギーを照射しなければならない。

しかし、照射する紫外線エネルギーが増えると、紫外線照射中に、粘着シートは従来に比べて高温になり、熱で収縮変形（シュリンク）が生じる。粘着シートが熱変形してしまうと、チップのピックアップ工程中にチップの飛び散りや、ピックアップした素子に接着剤が付着するなど、不良品の原因となる。
また、図８に示すように、ウエハ１０に貼り付けた粘着シート１２の周辺部（ウエハの周辺部）は、接着剤１２ａが外気と接している。接着剤１２ａは、外気と接していると、酸素阻害により、紫外線を照射しても硬化しにくくなる。十分に硬化させるためには、より多くの紫外線エネルギーが必要となる。
そのため、接着剤１２ａが外気と接するウエハ１０の周辺部は、中央部に比べて、より多くの紫外線エネルギーを照射しなければならない。接着剤の硬化が不十分であると、テープは剥がれにくくなり、剥離後のウエハやチップに接着剤が残ることがある。また、上記したようにウエハ１０の厚さも従来よりも薄くなっているので、剥がれにくいテープを無理に引き剥がすと、ウエハやチップに破損が生じる場合もある。
そのため、最近は、従来よりも多くの紫外線エネルギーを照射しても、粘着シート（ウエハ）の温度上昇を抑え、粘着シートの変形を防ぐことができるとともに、さらに、粘着シート（ウエハ）の周辺部の周辺部に対して、中央部よりも多くの紫外線エネルギーを照射できる光照射装置が望まれている。

本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、従来よりも多くの紫外線エネルギーを照射しても、粘着シート（ウエハ）の温度上昇を抑え、粘着シートの変形を防ぐことができ、また、粘着シート（ウエハ）の周辺部に対して、中央部よりも多くの紫外線エネルギーを照射できるようにし、これにより、テープ剥離後のウエハ表面やピックアップ後のチップ表面に接着剤が残らず、かつ、ウエハやチップにストレスを与えず容易にピックアップやテープ剥離ができる光照射装置を提供することである。

紫外線の照射エネルギーが増加しても被照射物の温度が上昇しない光源ランプとしてフラッシュランプが知られている。そこで本発明では、光照射装置の光源としてフラッシュランプを使用する。
しかし、粘着シートが貼られるウエハは円形であり、円形の光照射領域を照射するのに棒状のランプを使用したのでは光の利用効率が悪い。そこで円環状または渦巻き状のフラッシュランプを使用する。しかし、ウエハは直径が２５０ｍｍ〜３００ｍｍと大口径化しているのに対し、円環状または渦巻状のフラッシュランプにおいて、そのような大きな直径のものは、まだ開発試作段階である。
そのため、ウエハの径より直径の小さい円環状または渦巻状のランプを使用することになるが、そうなると、何もしなければウエハの周辺部の照度が低くなり、周辺部に中央部よりも多くの紫外線エネルギーを照射することができない。
そこで、ランプとウエハとの間に反射板を設け、この反射板を、光入射側よりも光出射側が広がった円錐形状の内壁に光反射面を持つ反射板（第１の反射板）で構成する。さらに、この反射板の光出射口に円筒状の内壁に光反射面を持つ第２の反射板を取り付ける。
または、上記反射板（第１の反射板）を、光入射側よりも光出射側が広がった円錐形状の内壁に光反射面を持つとともに、反射板の光出射側に紫外線を照射する複数のＬＥＤを配置したものにする。

以上に基づき、本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）ウエハに貼り付けた粘着シートに紫外線を照射し、粘着シートの接着剤を硬化する光照射装置において、該光照射装置の内部に、径が粘着シートが貼り付けられたウエハの径よりも小さい円環状または渦巻き状のフラッシュランプを設ける。そして、該光照射装置を、上記フラッシュランプからの光を出射する開口部を備えたハウジングと、上記ハウジングの開口部の周囲に取り付けられ、内面が上記開口部から出射したフラッシュランプからの光を反射する光反射面である反射板から構成し、この反射板を光入射側よりも光出射側が広がった円錐形状とする。
（２）上記（１）において、反射板の光出射側の周囲に、内面が光反射面である円筒状の第２の反射板を取り付ける。
（３）上記（１）において、反射板の光出射側に、紫外線を出射する複数のＬＥＤを設ける。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）光照射装置の光源としてフラッシュランプを用い、該フラッシュランプから粘着シート（ウエハ）に紫外線を照射するようにしたので、紫外線の照射エネルギーが増加しても、粘着シートの温度が上昇しない。したがって、粘着シート（ウエハ）の温度上昇を抑え、粘着シートの変形を防ぐことができる。
（２）入射側よりも光出射側が広がった円錐形状の内壁に光反射面を持つ反射板をランプと被照射物との間に設けたので、ウエハの径よりも小さい直径の環状・渦巻き状のランプを使用しても、ウエハの周辺部に紫外線を照射することができる。
（３）上記円錐形状の内壁に光反射面を持つ反射板の光出射口に、円筒状の内壁に光反射面を持つ第２の反射板を取り付けることで、粘着シート（ウエハ）の周辺部に照射する紫外線の照射エネルギーを、中央部よりも大きくすることができる。このため、粘着シート（ウエハ）の周辺部における接着剤の未硬化を防ぐことができる。
（４）また、反射板を、光入射側よりも光出射側が広がった円錐形状の内壁に光反射面を持つとともに、反射板の光出射側に紫外線を照射する複数のＬＥＤを設けたものにすることで、粘着シート（ウエハ）の周辺部に照射する紫外線の照射エネルギーを、中央部よりも大きくすることができる。このため、粘着シート（ウエハ）の周辺部における接着剤の未硬化を防ぐことができる。

本発明の光照射装置の第１の実施例の構成を示す図である。 円環状のフラッシュランプを示す図である。 渦巻状のフラッシュランプを示す図である。 図１の光照射装置の光照射領域における照度分布を示す図である。 本発明の光照射装置の第２の実施例の構成を示す図である。 ダイシングの工程を説明する図である。 グラインディングの工程を説明する図である。 ウエハ周辺部の拡大図（断面図）である。

図１は、本発明の光照射装置の第１の実施例の構成を示す図である。
同図は、光照射装置の断面図であり、ランプの点灯電源や冷却系およびその配線等については省略している。
図１において、光照射装置のハウジング３内には、ランプ１と、ランプから放射される光を反射するミラー２が設けられている。
また、ハウジング３には円形の開口部３ａが形成され、この開口部３ａから、ランプ１からの直射光およびミラー２で反射された反射光が出射する。
ランプ１は、例えば図２または図３に示すような形状のフラッシュランプである。なお、図２、図３において（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
ランプ１は、例えば図２に示すように円環状、または図３に示すように渦巻状であり、環（または渦巻き）の直径は約１１０ｍｍである。このランプは、例えば１０Ｈｚの周波数で、パルス幅（半値幅）１２０μｓｅｃ〜１３０μｓｅｃ（例えば１２５μｓｅｃ）で約２００Ｊのエネルギーを放射する。ランプの発光波長は例えば２００ｎｍ〜８００ｎｍであり、幅の広い発光帯域を有する。
なお、円環状または渦巻状のフラッシュランプの径の中心は、ウエハの径の中心とほぼ一致するように配置する。

また、ハウジング３の開口部３ａの光出射側には、円形の開口部を取り囲むように、内面が反射面である反射板が取り付けられている。反射板は第１の反射板４と第２の反射板５から構成される。
第１の反射板４は、光入射側よりも光出射側が広がった中空の円錐形状であり、光入射側の端が、ハウジング３の開口部３ａに合わせて取り付けられる。本実施例の場合、光入射側の径は約１５０ｍｍであり、光出射側の径は約３６０ｍｍである。
第２の反射板５は、第１の反射板４の光出射側に取り付けられており、光入射側と光出射側の径が同じ（約３６０ｍｍ）円筒状である。
ランプ１の下面からウエハ１０までの距離は約２００ｍｍ、また第２の反射板５の高さは約３０ｍｍであり、光（紫外線）が照射される（粘着シートつきの）φ３００ｍｍのウエハ１０は、第２の反射板５に囲まれるように配置される。

図４に、上記光照射装置を用いた場合の、直径（φ）３００ｍｍの光照射領域の照度分布を示す。縦軸は照度の相対値であり、横軸は位置（ｍｍ）である。実線で示した照度分布は、第１の反射板４と第２の反射板５を備えた場合であり、点線で示した照度分布は、第１の反射板４のみ（第２の反射板５がない）場合である。
同図に示すように、第１の反射板４と第２の反射板５を備えた光照射装置においては、直径３００ｍｍの光照射領域において、周辺部の照度が中央部の照度よりも大きくなっている。これは、円筒状の第２の反射板５が、直径３００ｍｍの光照射領域の外に逃げる（漏れる）光を、光照射領域の周辺部に向かって反射しているためと考えられる。
したがって、ウエハ（粘着シート）の周辺部に対して、中央部よりも多くの紫外線エネルギーを照射することができ、酸素阻害により硬化しにくい周辺部の接着剤を十分に硬化させることができる。
これに対して、第１の反射板４のみで第２の反射板５を設けないと、周辺部の照度は中央部に比べて低下しており、周辺部に接着剤を硬化させることが困難な場合があると考えられる。
なお、第２の反射板５の高さを高くしていくと、照度の高い部分がウエハの中心部に向かって移動する。したがって、第２の反射板５の高さには上限があり、第１の反射板の広がり角度にも依存するが、ウエハの径に対して８％〜１２％程度の高さが望ましい。

上記第１の実施例に示した光照射装置を用いて、２種類のサンプルに対して紫外線を照射する実験を行った。
第１のサンプルは、φ３００ｍｍのウエハに、基板フィルムの厚さが約１００ｎｍ、接着剤の厚さが１５０μｍの粘着テープを貼り付けたものであり、第２のサンプルは、φ３００ｍｍのウエハに、基板フィルムの厚さが約２００μｍ、接着剤の厚さが５０μｍの粘着テープを貼り付けたものである。
フラッシュランプの照射条件は、両方のサンプルとも、パルス幅（半値幅）１２０μｓｅｃ〜１３０μｍｓｅｃ、照射エネルギー約２００Ｊ、周波数１０Ｈｚで、１０〜１５ショット照射した。
いずれの場合も、ウエハ（粘着シート）周辺部での接着剤の未硬化はなく、また、粘着シートの熱による収縮変形（シュリンク）も生じない、良好な結果を得ることができた。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。
上記第１の実施例では、第１の反射板４と第２の反射板５を設けているが、第２の反射板５を設ける代わりに、第１の反射板４の光出射口に、紫外線を出射する複数のＬＥＤを並べて設けても良い。
図５は、本発明の光照射装置の第２の実施例の構成を示す。上記第１の実施例との違いは、第２の反射板5がなく、第１の反射板４の光出射側の周辺部に、ＬＥＤ６を並べて配置したという点である。
ＬＥＤ６は、紫外線領域の波長の光を照射する紫外線ＬＥＤ（ＵＶＬＥＤ）であり、近年市販されるようになってきている。ＬＥＤ６は、出射する光の波長が、接着剤の硬化波長に合うように適宜選択する。
第１の反射板４の光出射側の周辺部に並べて配置したＬＥＤ６から、ウエハ（粘着シート）の周辺部に対して紫外線が照射される。これにより、ウエハ１０（粘着シート）の周辺部に対して、中央部よりも多くの紫外線エネルギーを照射することができ、酸素阻害により硬化しにくい周辺部の接着剤を十分に硬化させることができる。

１ ランプ
２ ミラー
３ ハウジング
３ａ 開口部
４ 第１の反射板
５ 第２の反射板
６ ＬＥＤ
１０ ウエハ

Claims (3)

1. ウエハに貼り付けた粘着シートに紫外線を照射し、粘着シートの接着剤を硬化する光照射装置において、
   上記光照射装置は、内部に、径が上記粘着シートが貼り付けられたウエハの径よりも小さい、円環状または渦巻き状のフラッシュランプを有し、
   上記フラッシュランプからの光を出射する開口部を備えたハウジングと、
   上記ハウジングの開口部の周囲に取り付けられ、内面が上記開口部から出射したフラッシュランプからの光を反射する光反射面である反射板を備え、
   上記反射板は、光入射側よりも光出射側が広がった円錐形状である
   ことを特徴とする光照射装置。
2. 上記反射板の光出射側の周囲には、内面が光反射面である円筒状の第２の反射板が取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の光照射装置。
3. 上記反射板の光出射側には、紫外線を出射する複数のＬＥＤが設けられていることを特徴とする請求項１記載の光照射装置。
   

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