JP2011210858A - エキスパンド装置およびエキスパンド方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外縁部に凸部を有するウェハであっても、チップを的確にエキスパンドできる半導体ウェハのエキスパンド装置およびエキスパンド方法を提供する。
【解決手段】エキスパンド装置１は、接着シートＳを介してウェハＷを保持する保持手段２と、ウェハＷおよび接着シートＳから凸部ＷＡを分離する分離手段４と、接着シートＳをウェハＷの面方向外側に引っ張ることでウェハＷに形成された各チップＷＥの間隔を広げる引張手段７とを備えて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エキスパンド装置およびエキスパンド方法に関する。

従来、半導体製造工程において、裏面全域に接着シートが貼付された半導体ウェハ（以下、単にウェハという場合がある）を所定の形状、所定のサイズに切断して半導体チップに個片化し（ダイシング工程）、個片化したチップ同士の間隔を拡大してから（エキスパンド工程）、各チップをピックアップして基板にボンディングする（ボンディング工程）ことが行われている。このような各工程のうち、ダイシングされたチップをエキスパンドするエキスパンド装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２に記載されたエキスパンド装置は、裏面全域が接着シートを介してリングフレームと一体化されたウェハを接着シート側から支持するとともに、ウェハに対して接着シートを外側に引き伸ばしてチップ間隔を拡大する構成がとられている。

一方、半導体製造工程における前記ダイシングの工程において、半導体チップを薄型化するためにウェハの裏面を研削することが行われており、この研削工程において、ウェハの内側を外縁部よりも深く研削することで、外縁部よりも内側が薄く形成され、つまり厚さ方向に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−５７１５８号公報 特開平９−１９０９８８号公報 特開２００７−１９４６１号公報

ところで、特許文献３に記載されたようなウェハの場合、凸部を含むウェハの裏面全域に接着シートが貼付され、ダイシング工程で半導体チップに個片化される。このとき、ウェハは底壁部分の厚みに応じて切り込みＣが施されるため、凸部に関しては切り込みＣによって個片化されることはない（図１参照）。つまり、凸部は環状に連続した状態で残っている。このため、エキスパンド工程において接着シートを外側に引き伸ばしても、凸部が邪魔をしてエキスパンドできないという不都合がある。また、エキスパンド工程において接着シートを外側に引き伸ばした際に、凸部が割れてエキスパンドできる場合もあるが、凸部が均等に割れることは期待できず、不均等な割れ方をしてしまうことから、エキスパンドされたチップの間隔がばらついてしまい、正確にピックアップできず、ボンディングに支障をきたすという問題も生じる。

本発明の目的は、外縁部に凸部を有する半導体ウェハであっても、チップを的確にエキスパンドできるエキスパンド装置およびエキスパンド方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のエキスパンド装置は、厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに、当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハに形成された各チップの間隔を広げるエキスパンド装置であって、前記半導体ウェハは、一方側に接着シートが貼付され、前記接着シートを介して前記半導体ウェハを保持する保持手段と、前記半導体ウェハおよび前記接着シートから前記凸部を分離する分離手段と、前記接着シートを半導体ウェハの面方向外側に引っ張ることで前記各チップの間隔を広げる引張手段とを備える、という構成を採用している。

この際、本発明のエキスパンド装置では、分離された前記凸部を前記接着シートから剥離して除去する除去手段を有して構成されている、ことが好ましい。
さらに、本発明のエキスパンド装置では、前記接着シートは、エネルギー線硬化型の接着シートであって、前記凸部表面に貼付された接着シートにエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段を備える、ことが好ましい。

また、本発明のエキスパンド方法は、厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに、当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハに形成された各チップの間隔を広げるエキスパンド方法であって、前記半導体ウェハの一方側に貼付された接着シートを介して当該半導体ウェハを保持し、前記半導体ウェハおよび前記接着シートから当該凸部を分離し、前記接着シートを半導体ウェハの面方向外側に引っ張ることで前記半導体ウェハに形成された各チップの間隔を広げる、という構成を採用している。

以上のような発明によれば、エキスパンド工程に先立って凸部を取り除くことができるので、当該エキスパンド工程で接着シートを引き伸ばした際に、凸部が邪魔になるようなことがなくなり、チップを適正な間隔でエキスパンドすることができる。
また、分離された凸部を除去する除去手段を有することで、エキスパンド工程に先駆けて当該エキスパンド時に邪魔となる凸部を除去することができ、チップを確実にエキスパンドすることができる。
さらに、接着シートがエネルギー線硬化型のシートの場合に、エネルギー線照射手段によって凸部表面に貼付された接着シートにエネルギー線を照射することで、凸部表面の接着シートを硬化させて凸部を剥離しやすくでき、容易かつ確実に凸部を除去することができる。

本発明の実施形態に係るエキスパンド装置の部分断面図。 （Ａ），（Ｂ）は、実施形態のエキスパンド装置の動作説明図。 変形例に係るエキスパンド装置の部分断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、エキスパンド装置１は、まず、ウェハＷ外縁部に形成された凸部ＷＡを除去し、その後、チップＷＥ間に適切な間隔を形成する装置である。なお、対象となるウェハＷは、例えば、前記特許文献３に記載されたように、外縁部に対して内周部が薄く研削されることで、厚さ方向（裏面側）に突出した環状の凸部ＷＡが外縁部に形成され、凸部ＷＡで囲まれた内側が底面ＷＢとされるとともに、その表面（研削面の反対側であり、図１の上側の面）ＷＤに回路が形成されている。また、ウェハＷは、ダイシング工程において、ダイシングブレードによって格子状の切り込みＣが設けられ、所定形状のチップＷＥに個片化されたものや、レーザによってストリートが脆弱に改質されてチップＷＥに個片化可能なものである。凸部ＷＡは、底面ＷＢに直交する内周面ＷＡ１と、内周面ＷＡ１に直交した凸部頂面ＷＡ２と、ウェハＷの外周面ＷＡ３と、表面ＷＤの外周側領域であって、凸部頂面ＷＡ２に背向する凸部背向面ＷＡ４とからなる。そして、このウェハＷは、裏面全域、つまり、凸部頂面ＷＡ２と内周面ＷＡ１および底面ＷＢ全域にマウント用テープ等の接着シートＳが貼付され、この接着シートＳを介してリングフレームＲＦと一体化されている。この接着シートＳには、紫外線等のエネルギー線によって硬化し、その接着力が低下するエネルギー線硬化型の接着剤が採用されている。

エキスパンド装置１は、接着シートＳを介してウェハＷを保持する保持手段２と、ウェハＷおよび接着シートＳから凸部ＷＡを分離する分離手段４と、接着シートＳをウェハＷの面方向外側に引っ張ることで各チップＷＥの間隔を拡げる引張手段７とを備えて構成されている。

保持手段２は、側壁部２２および底壁部２３からなり、上方に開口した円筒状の中央凹部２１を備えている。側壁部２２には、外周に沿って上方に開口した凹溝部２４が設けられている。また、凹溝部２４の開口には、側壁部２２の上面とフラットとなる状態で、凸部頂面ＷＡ２の下方に対向するとともに、紫外線等のエネルギー線を透過可能なガラス板等からなる透過部材２５が設けられている。なお、側壁部２２の上面と透過部材２５の上面とによって、凸部頂面ＷＡ２に貼付されている接着シートＳが当接する凸部当接部２６が構成されている。また、凹溝部２４内部には、エネルギー線照射手段としての紫外線ランプ２７が内蔵されている。さらに、側壁部２２の下端には、鍔状に突出する鍔部２８が設けられている。

分離手段４は、接着シートＳを介して底面ＷＢを保持する底面保持手段４０と、この底面保持手段４０と凸部当接部２６とを図中上下方向に相対移動させることでウェハＷから凸部ＷＡを分離する移動手段５０と、ウェハＷの表面ＷＤを押さえる押え手段６０と、分離された凸部ＷＡを接着シートＳから剥離して除去する除去手段８と、を備えている。
底面保持手段４０は、底面ＷＢの全域と略同一平面形状に形成されている。この底面保持手段４０の上面には、接着シートＳの底面ＷＢに貼付されている部分である底面貼付部分Ｓ１を介して底面ＷＢを吸着保持する複数の吸引口４１が形成され、これら複数の吸引口４１は、底面保持手段４０内部に形成されたチャンバー４２を介して図示しない吸引ポンプ等の吸引装置に接続されている。

移動手段５０は、駆動機器としての直動モータ５１を備え、そのモータ本体５２が底壁部２３に固定されるとともに、出力軸５３が底面保持手段４０の図１中下面に連結されている。これにより、保持手段２と底面保持手段４０とをウェハＷの底面ＷＢに直交する方向に相対移動させてウェハＷから凸部ＷＡを分離可能となっている。
押え手段６０は、ウェハＷの底面ＷＢの平面形状に合わせて円盤状に形成された支持体６１と、この支持体６１の図１中下面外周縁に沿って環状に形成されてウェハＷの表面ＷＤに当接可能な当接部材６２と、図示しないフレームに支持されて支持体６１を図１中上下方向に昇降させる駆動機器としての直動モータ６３とを備え、直動モータ６３が直動モータ５１と同期して作動することで、ウェハＷから凸部ＷＡを分離可能となっている。支持体６１における当接部材６２の外周側には、複数の孔若しくは円環状の孔からなり、図示しない吸引源に連結されて塵や埃、ウェハＷの破片等の塵埃を吸引して除去する塵埃除去手段としての吸引孔６１Ａが設けられている。なお、塵埃除去手段は、塵埃を除去する限りにおいて何ら限定されることはなく、例えば、接着テープによって塵埃を接着して除去してもよいし、大気や窒素等の気体をウェハＷ側に吹き付けることによって塵埃を除去するように構成してもよい。また、当接部材６２の外周側だけに限らず、当接部材６２の内側に設けてもよい。当接部材６２は、特に限定されることはないが、ゴムや樹脂等の弾性部材によって構成され、ウェハＷの表面ＷＤにおける凸部背向面ＷＡ４との境界領域の内側に位置し、底面保持手段４０との間に底面ＷＢ領域を挟み込み可能に設けられている。なお、当接部材６２は、環状以外に底面ＷＢの平面形状に合わせて円盤状（中実状）に形成してもよい。また、当接部材６２は、金属等の非弾性部材によって構成してもよい。

除去手段８は、支持体６１の図１中上面に設けられたブラケット８０Ａと、このブラケット８０Ａに対して図１中上下方向に摺動可能に設けられるとともに、ブラケット８０Ａからの脱落を防止するシャフトエンド８０Ｂを有するシャフト８０Ｃと、シャフト８０Ｃを図１中下方に付勢する巻ばね等で構成された付勢手段８０Ｄと、図示しない吸引ポンプ等の吸引手段に連通されるとともに、シャフト８０Ｃの図１中下方に取り付けられた吸着パッド８０Ｅと、を備えている。

引張手段７は、リングフレームＲＦを図１中下方から支持する外側テーブル７５と、この外側テーブル７５を図中上下方向に移動させる駆動手段７０と、外側テーブル７５の外周面の少なくとも図中左右両側面の上端に設けられた断面視略Ｌ字形状のフレーム保持手段９０と、を備える。駆動手段７０は、鍔部２８の図１中上方に設けられ、その出力軸７３が外側テーブル７５に接続された駆動機器としての直動モータ７２を備える。また、フレーム保持手段９０は、図示しないモータ等の駆動機器によって回動可能に設けられ、外側テーブル７５上にリングフレームＲＦを固定可能に設けられている。また、外側テーブル７５は、側壁部２２に嵌合可能な円環状に形成されており、直動モータ７１により、その上面が凸部当接部２６と同一面となる初期位置と、この初期位置よりも下方の下降位置との間で昇降可能となっていることで、接着シートＳをウェハＷの面方向外側に引っ張り、各チップＷＥの間隔を広げることが可能に設けられている。

以上のエキスパンド装置１において、チップＷＥをエキスパンドする手順としては、まず、接着シートＳを介してリングフレームＲＦと一体化されたウェハＷを図示しない搬送手段によって搬送し、底面保持手段４０上に底面ＷＣを位置させると、凸部当接部２６上に凸部頂面ＷＡ２が位置し、かつ外側テーブル７５上にリングフレームＲＦが位置した状態で保持手段２上に支持される。次に、保持手段２は、図示しない吸引装置を駆動して吸引口４１から空気を吸引し、接着シートＳを介して底面保持手段４０で底面ＷＢを吸着保持する。そして、フレーム保持手段９０を図１中二点鎖線で示す位置から、実線で示す位置に回動させて、外側テーブル７５とでリングフレームＲＦを保持する。次いで、紫外線ランプ２７が発光することで、凸部頂面ＷＡ２に貼付された接着シートＳ部分の接着剤を硬化させてその接着力を低下させる。

次に、図２（Ａ）に示すように、直動モータ６３が駆動して当接部材６２と吸着パッド８０ＥとをウェハＷの表面ＷＤに当接させる。その後、吸引口４１で底面ＷＢを吸着保持したままで、直動モータ５１と直動モータ６３とを同期駆動し、当接部材６２と底面保持手段４０とを凸部当接部２６に対して下降させることで、ウェハＷの表面ＷＤにおける凸部背向面ＷＡ４との境界が割れ、ウェハＷから凸部ＷＡが分離する。このとき、ウェハＷが割れて塵埃を発生する場合があるが、吸引孔６１Ａによって、塵埃を吸引して除去することができるので、ウェハＷの表面ＷＤに塵埃が付着するような不都合を回避することができる。吸着パッド８０Ｅは、付勢手段８０Ｄの付勢力に抗して同図中上方に押し上げられると同時に、図示しない吸引手段によって吸引力が付与されて凸部ＷＡを吸着保持する。次いで、直動モータ６３が駆動することで、凸部ＷＡを吸着保持した状態で、当接部材６２と吸着パッド８０ＥとがウェハＷの表面ＷＤから離間させる。このとき、凸部頂面ＷＡ２に貼付された接着シートＳ部分に紫外線が照射されているので、凸部ＷＡを簡単に接着シートＳから剥離して除去することができる。

その後、吸引口４１の吸引を停止し、直動モータ７２により外側テーブル７５を初期位置から下降位置へ下降させることにより、凸部ＷＡが除去されて底面保持手段４０上に残されたウェハＷ’は、図２（Ｂ）に示すように、接着シートＳがウェハＷの面方向外側に引っ張られ、切り込みＣ部分でそれぞれのチップＷＥの間隔が拡がりエキスパンドが施される。なお、レーザによってストリートが脆弱に改質されているウェハＷの場合、接着シートＳがウェハＷの面方向外側に引っ張られることで脆弱なストリートが割れ、それぞれのチップＷＥの間隔が拡がりエキスパンドが施される。それぞれのチップＷＥの間隔が所定の間隔となったことが図示しないセンサ等によって検出されると、直動モータ７２の下降が停止され、それぞれのチップＷＥは、適宜なボンディング装置によってピックアップされて基板にボンディングされることとなる。

以上のような、実施形態によれば、エキスパンド工程の前の段階で凸部ＷＡを除去することができるので、エキスパンド工程において凸部ＷＡが邪魔になることがなく、各チップＷＥを適正な間隔でエキスパンドすることができ、所定位置にエキスパンドされたチップＷＥを確実にピックアップして効率よくボンディングを実施することができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、ウェハＷの底面ＷＢを下降させて凸部ＷＡと底面ＷＢとを分離したが、図３に示すように、凸部当接部２６を駆動機器としての直動モータ８２Ａを介して図３中上下方向に昇降可能に構成し、底面ＷＢを下降させることなく凸部ＷＡを上昇させて凸部ＷＡと底面ＷＢとを分離するように構成してもよい。また、底面ＷＢを下降させるとともに、凸部ＷＡを上昇させて凸部ＷＡと底面ＷＢとを分離するように構成してもよい。
また、前記実施形態では、リングフレームＲＦを下降させることで、接着シートＳをウェハＷの面方向外側に引き伸ばしたが、接着シートＳを下降させることなく、接着シートＳをウェハＷの面方向外側に引っ張ることで、それぞれのチップＷＥの間隔を拡げるように構成してもよい。
さらに、前記実施形態におけるエネルギー線照射手段（紫外線ランプ２７）は、本発明の必須要件ではなく、省略することができる。

また、前記実施形態では、保持手段２において、ウェハＷを吸着保持するように構成したが、本発明においてウェハＷを保持する手段としては、吸着保持に限らず、例えばチャック手段を用いた保持など、他の適宜な保持手段が利用可能である。これと同様に、除去手段８でも吸着保持以外の支持手段として、他の接着シート等を凸部に貼付して引っ張ったり、係合手段で凸部を係合して引っ張ったりなど、適宜な凸部支持手段が利用可能である。
さらに、前記実施形態において、外側テーブル７５に回動可能に設けられた外側保持手段９０でリングフレームＲＦを保持する構成としたが、吸着保持してもよい。
また、前記実施形態において、外側テーブル７５を下降させずに、底面保持手段４０を図１に示す位置よりも上昇させることで、エキスパンドしてもよい。
さらに、ウェハＷは、シリコン半導体ウェハや化合物半導体ウェハであってもよい。

また、前記実施形態では、除去手段８を押え手段６０に取り付けた構成としたが、除去手段８を押え手段６０から分離し、独立して動作可能に構成してもよい。
さらに、底面保持手段４０の上面がエネルギー線を透過可能な構成とし、チャンバー４２内に前記実施形態と同様のエネルギー線照射手段を配置してもよい。これにより、各チップＷＥを簡単に接着シートＳからピックアップすることができる。
また、エネルギー線照射手段は、紫外線を照射するものに限らず、電子線など適宜なエネルギー線を照射して接着シートを硬化させるものであればよい。
さらに、ウェハＷが予め複数のチップＷＥに個片化可能でないものを対象とし、当該ウェハＷから凸部ＷＡを除去した後に、ダイシングブレードやレーザ等によって複数のチップＷＥに個片化可能としてもよい。
また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダ及びロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１…エキスパンド装置
２…保持手段
４…分離手段
７…引張手段
８…除去手段
２７…紫外線ランプ（エネルギー線照射手段）
Ｓ…接着シート
Ｗ…半導体ウェハ
ＷＡ…凸部
ＷＢ…底面

Claims (4)

1. 厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに、当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハに形成された各チップの間隔を広げるエキスパンド装置であって、
   前記半導体ウェハは、一方側に接着シートが貼付され、
   前記接着シートを介して前記半導体ウェハを保持する保持手段と、
   前記半導体ウェハおよび前記接着シートから前記凸部を分離する分離手段と、
   前記接着シートを半導体ウェハの面方向外側に引っ張ることで前記各チップの間隔を広げる引張手段とを備えることを特徴とするエキスパンド装置。
2. 分離された前記凸部を前記接着シートから剥離して除去する除去手段を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエキスパンド装置。
3. 前記接着シートは、エネルギー線硬化型の接着シートであって、
   前記凸部表面に貼付された接着シートにエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエキスパンド装置。
4. 厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに、当該凸部で囲まれた内側に底面を有する半導体ウェハに形成された各チップの間隔を広げるエキスパンド方法であって、
   前記半導体ウェハの一方側に貼付された接着シートを介して当該半導体ウェハを保持し、
   前記半導体ウェハおよび前記接着シートから当該凸部を分離し、
   前記接着シートを半導体ウェハの面方向外側に引っ張ることで前記半導体ウェハに形成された各チップの間隔を広げることを特徴とするエキスパンド方法。

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