JP2011211054A - エキスパンド装置及びこれを用いたチップの取扱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップの間隔を拡げた処理対象物を容易に取り外すことができ、極めてコンパクトな状態で搬送することができるエキスパンド装置を提供すること。
【解決手段】リングフレームＲＦの内周側に接着シートＳを介して一体化された複数のチップＣを含む半導体ウエハＷを処理対象物Ｗ１とするエキスパンド装置１０であって、同装置は、処理対象物Ｗ１を支持する支持手段１２と、接着シートＳの下面側に当接可能な当接手段１３と、支持手段１２を昇降させる駆動手段１４とを含む。当接手段１３は、基盤１１に保持される下側部材６５と、当該下側部材６５に着脱可能に設けられ、且つ、接着シートＳに当接する上側部材６８とを備えている。チップＣ間隔を拡げた後、上側部材６８に保持手段Ｈを介して接着シートを固定し、下側部材６５から上側部材６８を分離して搬送可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明はエキスパンド装置及びこれを用いたチップの取扱方法に係り、更に詳しくは、リングフレームに接着シートを介して一体化された複数のチップ、又は脆質層が形成され、複数のチップに個片化可能である板状部材を処理対象物とし、接着シートを放射方向に引っ張って延び変形させることでチップ間隔を拡げることのできるエキスパンド装置及びこれを用いたチップの取扱方法に関する。

半導体ウエハ等の板状部材（以下、必要に応じて、単に「ウエハ」という）は、リングフレームの内側に接着シートを介して一体化された状態で種々の処理が施される。ウエハは表面に回路が形成され、切削装置によってチップ状に個片化されたり、或いは、レーザ照射による脆質層の形成工程を経てチップ状に個片化され、各チップは摘出されて電子部品としてリードフレーム等にボンディングされる。
チップの摘出に際しては、切削によって形成されたチップ、若しくは、脆質層が割れることによって形成されたチップの間隔を拡げるためのエキスパンド装置が用いられており、当該エキスパンド装置としては、例えば、特許文献１に開示された装置が知られている。

特開２００２−１５１４３９号公報

特許文献１に開示されたエキスパンド装置は、リングフレームを支えるフレーム保持部材と、リングフレームとウエハとを一体化させた接着シートに当接して当該接着シートに放射方向への引張力を付与するリング状の当接手段とを備えている。
しかしながら、特許文献１にあっては、チップ間隔を拡げた処理対象物をピックアップ装置等の他の装置へ搬送する場合、処理対象物と共に当接手段自体を搬送しなければならず、当該当接手段が大掛かりなものの場合、搬送先でのスペースも大きなものが必要となり、搬送先の装置等が大型化してしまう、という不都合を招来する。

［発明の目的］
本発明は、チップの間隔を拡げた処理対象物を容易に取り外すことができ、極めてコンパクトな状態で搬送することができるエキスパンド装置及びこれを用いたチップの取扱方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、リングフレームの内周側に設けられた接着シートの一方の面に接着して一体化された複数のチップ、又は脆質層が形成され、複数のチップに個片化可能な板状部材を処理対象物とし、前記接着シートに放射方向への引張力を付与することでチップ間隔を拡げることのできるエキスパンド装置において、
前記処理対象物を支持する支持手段と、
前記支持手段に対して相対移動可能に設けられるとともに、前記接着シートの他方の面に当接して前記引張力を付与する当接手段と、
この当接手段を保持する基盤とを備え、
前記当接手段は、前記基盤に保持される下側部材と、当該下側部材に着脱可能に設けられ、且つ、前記接着シートの他方の面に当接する上側部材とを備え、
前記上側部材は保持手段により接着シートが固定される、という構成を採っている。

本発明において、前記当接手段は、係合手段を更に含み、
前記係合手段は、下側部材及び上側部材の何れか一方に設けられた突起と、下側部材及び上側部材の何れか他方に設けられ、前記突起を受容可能な受容部とを備える、という構成を採ることが好ましい。

また、本発明のチップの取扱方法は、前記エキスパンド装置を用いたチップの取扱方法であって、
前記処理対象物を支持手段で支持する工程と、
前記支持手段に対して前記当接手段を相対移動し、前記接着シートの他方の面に当接手段を当接して前記引張力を付与する工程と、
前記上側部材に保持手段を介して接着シートを固定する工程と、
前記接着シートをウエハ周りで切断して各チップをリングフレームから分離する工程と、
前記上側部材を下側部材から取り外す工程とを備える、という方法を採っている。

本発明によれば、チップの間隔を拡げた後、上側部材に保持手段を介して接着シートを固定し、下側部材から上側部材を取り外して搬送することができる。つまり、この搬送にあたって、下側部材を搬送することなく上側部材を搬送可能となり、極めてコンパクトな状態で搬送することができる。
更に、上側部材に保持手段を介して接着シートを固定するので、上側部材と接着シートに接着されたチップとが分離したり、位置ずれしたりすることを防止することができる。また、接着シートを切断して各チップをリングフレームから分離するので、リングフレームを搬送する必要もなくすことができ、より一層の搬送先のスペースを小型化することが可能となる。
また、前述の係合手段を当接手段が有するので、下側部材に対する上側部材の着脱は、工具を使用することなく容易に行うことができる。

実施形態に係るエキスパンド装置の概略正面図。 前記エキスパンド装置の概略平面図。 処理対象物を受け部材に支持させる前の状態を示す概略斜視図。 支持手段等の一部構成を省略したエキスパンド装置の概略分解平面図。 図４のＡ−Ａ断面Ｂ矢視図。 （Ａ）は、図２のＣ−Ｃ断面Ｄ矢視図、（Ｂ）は、図６（Ａ）のＥ矢視断面図、（Ｃ）は、図６（Ａ）のＦ矢視断面図。 処理対象物を支持した状態におけるエキスパンド装置の説明図。 接着シートを外側に引っ張ってチップ間隔を拡げた状態を示す説明図。 保持手段で接着シートを上側部材に固定した状態を示す説明図。 エキスパンド装置からチップを取り外した状態を示す説明図。 保持手段の一例を示す概略斜視図。

以下、本発明のエキスパンド装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態に係るエキスパンド装置１０は、図３に示す、リングフレームＲＦの内周側に設けられた接着シートＳの一方の面（接着面）に接着して一体化された複数のチップＣからなるウエハＷを処理対象物Ｗ１とし、接着シートＳの中心から面方向外側に向かう引張力、すなわち放射方向への引張力を付与して延び変形させることでチップＣ間隔が拡げられるように構成されている。

前記エキスパンド装置１０は、図１及び図２に示されるように、基盤１１の上方位置で処理対象物Ｗ１を支持する支持手段１２と、基盤１１上に配置されるとともに、接着シートＳの他方の面（接着面の反対面）に当接可能に設けられた当接手段１３と、支持手段１２と当接手段１３とを図１中上下方向に相対移動させる駆動手段１４と、当接手段１３に接着シートＳを固定可能な保持手段Ｈ（図９参照）とを備えて構成されている。

前記支持手段１２は駆動手段１４の一部を構成する送りねじ軸４３を介して基盤１１の上方に配置されており、当該支持手段１２は処理対象物Ｗ１を支持する受け部材２０と押さえ部材２１とを含む。受け部材２０は、押さえ部材２１と当接手段１３との間に位置するとともに、中央に円形の孔２３を備えた板状体により構成されている。押さえ部材２１は、受け部材２０の上面２０Ａが押さえ部材２１の下面２１Ａに接する閉塞位置（図１中二点鎖線で示した位置）とされた状態で当該受け部材２０の孔２３と同心円となる孔２６を備えた板状体により構成されている。また、受け部材２０と押さえ部材２１は、図１中右辺側が軸受機構３０を介して連結され、受け部材２０は同図中左端を自由端として回転可能に設けられている。
これにより、受け部材２０は、閉塞位置に保たれたときに、押さえ部材２１と共にリングフレームＲＦを挟み込みできる一方、受け部材２０の上面２０Ａが押さえ部材２１の下面２１Ａから下方に離間した開放位置（図１中実線で示した位置）に回転したときに、リングフレームＲＦの挟み込みを解除して処理対象物Ｗ１の出し入れが行えるようになっている。なお、受け部材２０の自由端側上面にはマグネット６０が埋設若しくは装着され、当該マグネット６０を介して受け部材２０の上面２０Ａが押さえ部材２１の下面２１Ａに接着可能に設けられている。

前記受け部材２０には、図３に示されるように、孔２３の外周側に位置決め手段３２が設けられている。この位置決め手段３２は、リングフレームＲＦを支持する受け面３２Ａと、この受け面３２Ａの外周側に位置し、リングフレームＲＦの外周に当接する起立面３２Ｂと、リングフレームＲＦの外周２箇所に形成されたＶ字状のノッチ６１に係合可能なピン３２Ｃとからなる。

前記当接手段１３は、円筒状の筒状部材３５を備えて構成されている。筒状部材３５の直径は、受け部材２０と押さえ部材２１にそれぞれ形成された孔２３、２６の内径よりも小さく設けられているとともに、チップＣ間隔を拡げる前の段階におけるウエハＷの直径よりも大きく設けられている。筒状部材３５は、基盤１１に連結手段６４を介して着脱自在に保持される下側部材６５と、この下側部材６５に係合手段６７を介して着脱可能に設けられた上側部材６８とを備えた分割構造とされる。上側部材６８は、その上端側で接着シートＳの他方の面に当接可能に設けられている。

前記連結手段６４は、図４に示されるように、下側部材６５の下端側における周方向１２０°間隔毎に３箇所設けられ、当該下端から外方に向かって突出する片状体７０と、基盤１１の上面において各片状体７０に対応する形状に形成され、当該片状体７０を受容可能に設けられた凹部７１と、図５に示されるように、凹部７１の底面に連なって形成され、片状体７０を上下から挟み込み可能に形成された横溝部７２とを備えている。連結手段６４は、各片状体７０を各凹部７１内に受容した後、図４中矢印Ａ１方向に下側部材６５が回転されることで、横溝部７２内に片状体７０が挿入されて上側部材６８と下側部材６５との相対的な移動を規制する。なお、各横溝部７２内には、ボール状の部材が図示しないバネで付勢されるボールプランジャ７２Ａが埋設され、各片状体７０には、各ボールプランジャ７２Ａに係合する穴７０Ａが設けられている。

前記係合手段６７は、図６にも示されるように、下側部材６５の上端側における内周が部分的に段付加工によって形成された下側段部７５と、上側部材６８の下端側における外周が部分的に段付加工され、下側段部７５と嵌り合うように形成された上側段部７６と、下側段部７５の内面における周方向１２０°間隔毎に３箇所設けられ、当該内面から内側に突設された突起７７と、上側段部７６において各突起７７に対応する位置にそれぞれ形成され、当該突起７７を受容可能に設けられた受容部７８と、図６Ａに示されるように、受容部７８の上面に連なって形成され、突起７７を上下から挟み込み可能に形成された横溝部７９とを備えている。係合手段６７は、各突起７７を各受容部７８内に受容した後、図６（Ａ）中矢印Ａ２方向に上側部材６８が回転されることで、横溝部７９内に突起７７が挿入されて下側部材６５と上側部材６８との相対的な移動を規制する。なお、各横溝部７９内には、ボール状の部材が図示しないバネで付勢されるボールプランジャ７９Ａが埋設され、各突起７７には、各ボールプランジャ７９Ａに係合する穴７７Ａが設けられている。

前記駆動手段１４は、基盤１１の図２中右端側に位置する延長基盤１１Ａにおいて、その下面側から出力軸４０が突出するように配置されたモータＭと、基盤１１を上下方向に貫通するとともに、動力伝達手段４１を介してモータＭの出力軸４０の回転によって回転駆動する４本の送りねじ軸４３とを含む。動力伝達手段４１は、出力軸４０に固定されたプーリ４５と、各送りねじ軸４３の下端部に固定されたプーリ４６と、これらプーリ４５、４６に掛け回されたベルト４７と、当該ベルト４７の回行位置を規制する複数のガイドローラ４８とにより構成されている。前記送りねじ軸４３は、押さえ部材２１にねじ係合した状態で当該押さえ部材２１を貫通して上方に延び、その上端がベアリング５０を介してトッププレート５１に回転可能に支持されている。送りねじ軸４３の下端側は、ベアリング５３を介して基盤１１に回転可能に支持されているとともに、下端は基盤１１の下面よりも下方に突出して当該突出した軸部分にプーリ４６が固定されている。トッププレート５１は、押さえ部材２１に設けられた孔２６と同心円となる孔５２を中央部に備えた形状に設けられ、４本のガイドロッド５５によって基盤１１に固定されている。各ガイドロッド５５は、ブッシュを介して押さえ部材２１を貫通し、当該押さえ部材２１が昇降するときの直進性を担保する。

前記保持手段Ｈは、図１１に示されるように、金属製の帯状体Ｈ１と、帯状体Ｈ１の一端に接続された操作部材Ｈ２とを備えている。帯状体Ｈ１の他端側にはねじ係合溝Ｈ４が形成され、操作部材Ｈ２内には帯状体Ｈ１のねじ係合溝Ｈ４に係合可能なねじ部材が設けられ、ノブＨ３を回転操作することで帯状体Ｈ１の内径寸法を拡縮可能に設けられている。従って、保持手段Ｈは、上側部材６８に覆うように位置する接着シートＳに被せて締め付けることで、接着シートＳが固定できるようになっている。

次に、前記エキスパンド装置１０によりチップＣ間隔を拡げる動作及び当該チップＣを取り外す動作について、図７〜図１１をも参照しながら説明する。

先ず、受け部材２０を開放位置とし、処理対象物Ｗ１を受け部材２０の受け面３２Ａ上に移載した後、当該受け部材２０を閉塞位置とする。このとき、処理対象物Ｗ１は、位置決め手段３２によって所定の位置に位置決めされる。（図７参照）。

次に、モータＭの駆動により、動力伝達機構４１を介して各送りねじ軸４３が回転すると、押さえ部材２１が各送りねじ軸４３にねじ係合しているため、支持手段１２がガイドロッド５５に沿って下降する。そして、図８に示されるように、リングフレームＲＦが筒状部材３５の上端位置よりも下方に移動すると、接着シートＳに放射方向への引張力が作用するようになる。この引張力は、接着シートＳに接着されたウエハＷの各チップＣ間隔を拡げるように作用し、これにより、チップＣ間に一定の隙間が形成される。

このようにしてチップＣの相互間隔が拡げられた状態で、図９に示されるように、筒状部材３５の上方から保持手段Ｈを被せる。その後、保持手段ＨのノブＨ３を介して帯状体Ｈ１を締め付けることで、ウエハＷの外周側の接着シートＳが保持手段Ｈによって上側部材６８に固定される。その後、図９の二点鎖線で示されるように、カッターＣｕ等を用いて保持手段ＨとリングフレームＲＦとの間の接着シートＳを切断する。この切断によって、各チップＣ及びこれらが接着された接着シートＳ領域がリングフレームＲＦから分離される。なお、この切断は、トッププレート５１の孔５２から手を入れて手動によって行ってもよいし、適宜なカッタ機構によって切断するようにしてもよい。

そして、下側部材６５に対して上側部材６８を図６中矢印Ａ２方向と逆方向に回転操作してから持ち上げる。これにより、受容部７８から突起７７が抜け出してこれらの係合が解除され、図１０に示されるように、上側部材６８と、これに固定される相互間隔を拡げたチップＣとを一体としたユニットＵが下側部材６５から取り外される。この取り外しされたユニットＵは、ピックアップ装置等の後工程の装置に搬送され、各チップＣが摘出されることとなる。このとき、後工程の装置等においても、上側段部７６と嵌り合う下側段部７５と同等の段部を設けたり、下側段部７５と同等の段部及び受容部７８、横溝部７９内に挿入可能な突起７７と同等の突起を設けたりしてもよい。このように構成することで、後工程におけるユニットＵの位置決めが簡単に行える。その後、支持手段１２が初期位置に移動され、リングフレームＲＦが支持手段１２から取さられ、新しい上側部材６８が下側部材６５に取り付けられた後、上記と同様の動作を繰り返される。

従って、このような実施形態によれば、ユニットＵの搬送において、当接手段１３の全てを搬送することなく上側部材６８だけを搬送可能となるので、極めてコンパクトな状態で搬送することができる。

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、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状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、それらの形状などの限定の一部若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、前記係合手段６７にあっては、突起７７とこの突起７７を受容可能な受容部７８とを備えた構成を有する限りにおいて、種々の設計変更が可能である。例えば、突起７７及び受容部７８の形成数を増減したり、突起７７を上側部材６８に設け、且つ、受容部７８を下側部材６５に設けてもよい。また、受容部７８は、横溝部７９を設けた鍵穴形状に設けることなく、上下方向だけの直線状の受容部７８とし、突起をボールプランジャとして上側部材６８と下側部材６５との相対移動を規制するように構成してもよい。更に、突起７７を雄ねじ、受容部７８を雌ねじとしてもよい。

また、前記実施形態では、リングフレームＲＦの内周側に設けられた接着シートＳの一方の面に接着して一体化された複数のチップＣからなるウエハＷを処理対象物Ｗ１としたが、処理対象物として、リングフレームＲＦの内周側に設けられた接着シートＳの一方の面に接着して一体化され、レーザを使用したステルスダイシング等により脆質層が形成され、エキスパンドによって複数のチップに個片化可能なウエハを処理対象物としてもよい。

更に、当接手段１３を構成する筒状部材３５に対して支持手段１２が下降する構成を図示、説明したが、モータ等の適宜な駆動手段を介して筒状部材３５を昇降可能に設けた構成とすることができる他、支持手段１２と筒状部材３５の双方を昇降可能に設けることもできる。

また、前記支持手段１２は、モータＭの駆動に限らず、手動により昇降可能に設けた構成とすることができる他、前記支持手段１２が重りにより、下降可能に設けた構成としてもよい。

更に、前記筒状部材３５は、筒状でなく中実部材で構成してもよいし、筒状部材３５の上面が閉塞されたものに代替することができる他、駆動手段１４を構成する送りねじ軸４３は、４本よりも多い本数或いは少ない本数としてもよい。

更に、保持手段Ｈは、前記実施形態で示したもの以外に、Ω型に形成されたＣリング、輪を描くように無端に形成されたコイルバネ、帯状体Ｈ１をねじ部材ではなくバネ部材でその内径寸法を拡縮可能に設けられているもの等を採用することができ、接着シートＳを上側部材６８に固定できる限りにおいて何ら限定されるものではない。

また、板状部材としてはシリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハが例示されるが、これに限定されるものではなく、金属やセラミックス等であってもよい。

１０ エキスパンド装置
１１ 基盤
１２ 支持手段
１３ 当接手段
６５ 下側部材
６７ 係合手段
６８ 上側部材
７７ 突起
７８ 受容部
Ｃ チップ
Ｈ 保持手段
ＲＦ リングフレーム
Ｓ 接着シート
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）
Ｗ１ 処理対象物

Claims (3)

1. リングフレームの内周側に設けられた接着シートの一方の面に接着して一体化された複数のチップ、又は脆質層が形成され、複数のチップに個片化可能な板状部材を処理対象物とし、前記接着シートに放射方向への引張力を付与することでチップ間隔を拡げることのできるエキスパンド装置において、
   前記処理対象物を支持する支持手段と、
   前記支持手段に対して相対移動可能に設けられるとともに、前記接着シートの他方の面に当接して前記引張力を付与する当接手段と、
   この当接手段を保持する基盤とを備え、
   前記当接手段は、前記基盤に保持される下側部材と、当該下側部材に着脱可能に設けられ、且つ、前記接着シートの他方の面に当接する上側部材とを備え、
   前記上側部材は保持手段により接着シートが固定されることを特徴とするエキスパンド装置。
2. 前記当接手段は、係合手段を更に含み、
   前記係合手段は、下側部材及び上側部材の何れか一方に設けられた突起と、下側部材及び上側部材の何れか他方に設けられ、前記突起を受容可能な受容部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のエキスパンド装置。
3. 請求項１又は２記載のエキスパンド装置を用いたチップの取扱方法であって、
   前記処理対象物を支持手段で支持する工程と、
   前記支持手段に対して前記当接手段を相対移動し、前記接着シートの他方の面に当接手段を当接して前記引張力を付与する工程と、
   前記上側部材に保持手段を介して接着シートを固定する工程と、
   前記接着シートをウエハ周りで切断して各チップをリングフレームから分離する工程と、
   前記上側部材を下側部材から取り外す工程とを備えていることを特徴とするチップの取扱方法。

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