JP2011228473A - 半導体基板の製造方法および半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイシングされたチップをシートからピックアップする工程をよりスムーズに行なうことが可能な半導体基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明における半導体基板の製造方法は、個々のチップに切断された半導体基板が貼り付けられたシート２と、シート２が載せられた載置台１１との間の領域８を、降圧機構７を用いて減圧する工程と、減圧を中断する工程と、上記減圧を中断する工程の後、降圧機構７を用いて領域８を再度減圧する工程と、チップ４をシート２からピックアップする工程とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体基板の製造方法および半導体製造装置に関するものであり、より特定的には、ダイシング工程における半導体基板の製造方法および半導体製造装置に関するものである。

半導体基板を個々のチップに切断する工程（ダイシング工程）においては、半導体基板がダイシングシートと呼ばれるシート上に接着された状態で、切断処理が行なわれる。

切断された個々のチップを１個ずつピックアップし後工程に送る半導体装置としては、たとえば特開２０００−１９５８７７号公報（特許公報１）に開示される分離装置が知られている。特開２０００−１９５８７７号公報には、チップをピックアップする際に、加熱されたダイシングシートを突起状の剣山に押し当てながら、剣山とダイシングシートとに挟まれた領域を真空状態にすることにより、ダイシングシートを下方に湾曲変形して、チップをダイシングシートから剥離する方法や、上記方法を用いる分離装置が開示されている。

また、たとえば特開平９−２８３５４０号公報（特許公報２）には、ダイシングシートの下部（チップの直下）にエアが吹き込まれることにより、ダイシングシートを上方に湾曲変形して、チップをダイシングシートから剥離するするピックアップ方法や、上記ピックアップ方法を用いるダイボンディング装置が開示されている。

さらに、たとえば特開平１１−５４５９４号公報（特許公報３）には、載置台上に載置された保持シート（ダイシングシート）の下方の吸引溝に負圧を付与することにより、保持シートを下方に湾曲変形することによりチップを保持シートから剥離する方法や、上記方法を用いる装置が開示されている。ここでは平面視におけるチップの周縁部における上記負圧をより強くすることにより、特に周縁部におけるチップを保持シートから容易に剥離できるようにし、その結果保持シート上のチップ全体が容易に剥離できるようになされている。

特開２０００−１９５８７７号公報 特開平９−２８３５４０号公報 特開平１１−５４５９４号公報

しかしながら、たとえばダイシングシートの材質や、半導体基板（チップ）とダイシングシートとを接着するための接着剤によっては、半導体基板とダイシングシートとの密着性が非常に良好になることがある。半導体基板の裏面すなわち半導体基板とダイシングシートとが密着される面の仕様によっても、上記と同様に半導体基板とダイシングシートとの密着性が非常に良好になることがある。その場合、上述した各特許公報に開示された剥離方法や装置を用いても、チップをダイシングシートから剥離することが困難となることがある。その結果、チップのピックアップが困難となり、チップの生産性が低下することがある。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものである。その目的は、ダイシングされたチップをシートからピックアップする工程をよりスムーズに行なうことが可能な半導体基板の製造方法、および当該製造方法を行なうために用いる半導体製造装置を提供することである。

本発明に係る半導体基板の製造方法は、個々のチップに切断された半導体基板が貼り付けられたシートと、シートが載せられた載置台との間の領域を、降圧機構を用いて減圧する工程と、減圧を中断する工程と、減圧を中断する工程の後、降圧機構を用いて領域を再度減圧する工程と、チップをシートからピックアップする工程とを備える。

上記シートと上記載置台との間の領域が減圧されれば、シートが湾曲変形することによりシートとチップとの密着力が弱くなる。この状態で一旦減圧を中断すれば、上記領域はエアが流入されることにより一旦加圧される。その後で再度上記領域が減圧されれば、シートの変形する方向が上記領域の圧力に応じて繰り返し変化するため、シートとチップとの密着力を弱め、チップをシートから剥離する処理がより確実になされる。

本実施の形態に係る半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。 図１中のピックアップ工程に関する手順を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る、ピックアップ工程に関する手順を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る半導体製造装置の構成を示す概略断面図である。 減圧工程時におけるダイシングシートの変形状態を示す概略断面図である。 実施の形態２に係る、ピックアップ工程に関する手順を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る半導体製造装置の構成を示す概略断面図である。 実施の形態２での加圧工程時におけるダイシングシートの変形状態を示す、概略平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の各実施の形態について説明する。なお、各実施の形態において、同一の機能を果たす要素には同一の参照符号を付し、その説明は、特に必要がなければ繰り返さない。

（実施の形態１）
本実施の形態に係る半導体基板の製造方法は、半導体基板を個々のチップにダイシングする工程の手順に関するものである。大まかな手順は、図１のフローチャートに示すように、まず半導体基板がダイシング（Ｓ１０）された後、切断された個々のチップがダイシング用の製造装置からピックアップされ（Ｓ２０）、次工程（Ｓ３０）に搬送される。

ここで本実施の形態においては、図１におけるピックアップ工程（Ｓ２０）において、図２のフローチャートに示すように、減圧工程（Ｓ２１）と加圧工程（Ｓ２２）と減圧工程（Ｓ２３）との３つの工程のシーケンスが実行される。より具体的には、図３のフローチャートに示すように、減圧工程（Ｓ２１）とは真空引き工程（Ｓ２１ａ）であり、加圧工程（Ｓ２２）とは真空停止工程（Ｓ２２ａ）とエア自然浸透工程（Ｓ２２ｂ）とからなる。そして減圧工程（Ｓ２３）とは真空引き工程（Ｓ２３ａ）である。

次に上述した各工程について、各工程に用いられる半導体製造装置を参照しながら説明する。

本実施の形態のダイシング工程には、たとえば図４に示す態様の半導体製造装置が用いられる。図４を参照して、半導体製造装置としてのダイシング装置１０は、本体の内部に載置台１１と、ヒーターブロック５と、剣山昇降機構６と、圧力変化機構７とを備える。また本体の外部にはリング３ａやリング固定部材３を備える。

載置台１１の上部には、複数の突起である剣山１が形成されている。剣山１の上に、リング３ａに貼り付けられたダイシングシート２が設置される。なおリング３ａは平面視において環状となっており、リング３ａは同じく平面視において環状のリング固定部材３によって、上記ダイシング装置１０の本体に取り付けられている。

剣山昇降機構６は剣山１を含む載置台１１を図４の上下方向に移動するためのシリンダなどからなる装置である。この上下方向の運動により、剣山１の上のダイシングシート２を剣山１に対してより接触させたり、当該接触状態を弱くしてダイシングシート２を剣山１から開放させたりすることができる。

圧力変化機構７とは、ダイシングシート２と剣山１とに挟まれた領域８（空間）のエアを吸収したり、上記領域８（空間）にエアを供給したりすることにより、領域８の圧力を変化させる装置である。本実施の形態１のダイシング装置１０においては、上記圧力変化機構７は上記領域８を真空状態とする減圧部材（降圧機構）を有するものである。圧力変化機構７と載置台１１（剣山１）とを連結するエア管９を通って、領域８と圧力変化機構７との間をエアが移動する。当該圧力変化機構７は降圧機構であるため、図４中の圧力変化機構７において下向きの矢印で示すように、領域８のエアを吸収することにより領域８の圧力が低下される。

そしてダイシングシート２上のうち、特に剣山１と対向する領域には、ダイシング工程（Ｓ１０）により半導体基板が切断されたチップ４が貼り付けられる。

ダイシングシート２は、たとえばポリオレフィンやポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）により構成されるシートである。またリング固定部材３は、たとえばＳＳ４００などのスチール材からなり、ダイシングシート２が貼り付けられたリング３ａを固定する構造となっている。ダイシングシート２はたとえばアクリル系の樹脂材料によりリング３ａに固定され、またチップ４（半導体基板）はダイシングシート２上に、たとえばアクリル系の樹脂材料により貼り付けられる。

このようにチップ４をダイシングシート２上に貼り付け、両者を接着することにより、半導体基板がダイシングシート２に対して固定された状態でダイシング工程（Ｓ１０）がなされる。

減圧工程（Ｓ２１）を行なう際には、まずリング３ａに固定されたダイシングシート２が、載置台１１の下部のヒーターブロック５により加熱される。この加熱はダイシングシート２に予熱を与えるものであり、この加熱によってダイシングシート２はその主表面（表面のうちもっとも面積の大きい主要な面）に沿った方向に容易に伸縮される。また当該加熱は、チップ４とダイシングシート２とを互いに接着する樹脂材料を柔軟にし、チップ４がダイシングシート２に対して容易に剥離できるようにするためのものである。このためダイシングシート２は、ピックアップ工程（Ｓ２０）の各工程を行なう間を通して、ヒーターブロック５により加熱されることが好ましい。

次に剣山昇降機構６を用いて、剣山１（載置台１１）を上昇することにより、剣山１（載置台１１）がダイシングシート２をさらに押し当てた状態となるようにする。このようにすれば、ダイシングシート２は剣山１（載置台１１）に対して主表面に沿った方向に関してさらに強い張力で張られた状態となる。

このようにダイシングシート２が剣山１（載置台１１）に対して強く張られた状態で、圧力変化機構７によりダイシングシート２と剣山１とに挟まれた領域８が真空引きされる（Ｓ２１ａ）。すると図５に示すように、領域８における圧力の低下に伴い、剣山１の隣り合う先端１ａに挟まれた領域において、谷１ｂを中心として、ダイシングシート２が図５の下方向に湾曲変形する。これは領域８の圧力が低下することにより、領域８に対向するダイシングシート２には領域８側に圧力が加わるためである。

このため、（図５の上下方向に関して）特に谷１ｂの直上において、チップ４の主表面がダイシングシート２の主表面から剥離する。しかしたとえば（図５の上下方向に関して）特に先端１ａに対向する領域については、ダイシングシート２は先端１ａに対して接触していることが多く、先端１ａの直上においてはチップ４の主表面はダイシングシート２の主表面から剥離しないことが多い。

載置台１１が多数の剣山１を有するため、減圧工程（Ｓ２１）時にダイシングシート２が剣山１の形状に沿うように下方に湾曲変形することが容易になる。このことから、剣山１を有することにより、チップ４のダイシングシート２に対する剥離がより効率よくなされる。なお上記のダイシングシート２の湾曲変形は、ダイシングシート２が主表面に沿った方向に関して強く張られている場合に顕著になる。したがって上述したようにたとえば剣山１を上昇させることにより、剣山１（載置台１１）がダイシングシート２をさらに押し当てた状態となるようにすることがより好ましい。

次に加圧工程（Ｓ２２）を行なう際には、圧力変化機構７によるエア吸引が一旦停止され（Ｓ２２ａ）、領域８（図５参照）は加圧される。圧力変化機構７が領域８を減圧する作用が中断されると、たとえば剣山１とダイシングシート２との隙間などから、領域８にはエアが自然浸透される（Ｓ２２ｂ）。なお圧力変化機構７の降圧機構を作動したり停止したりなど、動作を切り替えるためには、たとえば図４に図示されない動作切り替えスイッチが用いられる。

エアが領域８に任意時間浸透すれば、たとえば減圧工程（Ｓ２１）において下方向に湾曲変形していたダイシングシート２は再び載置台１１の主表面に沿う方向（水平方向）に延びるように変形する。なお、この変形もダイシングシート２が主表面に沿った方向に関して強く張られている場合に顕著になる。

その後の減圧工程（Ｓ２３）において、上記の減圧工程（Ｓ２１）と同様の領域８への真空引きが再びなされる（Ｓ２３ａ）。減圧工程（Ｓ２３）においては減圧工程（Ｓ２１）よりもさらに広範囲において、チップ４の主表面がダイシングシート２の主表面から剥離する。

以上の手順によりチップ４とダイシングシート２との密着が十分弱くなったところで、当該チップ４がダイシングシート２からピックアップされ、当該チップ４は次工程に搬送される。

以上に述べたように、本実施の形態の製造方法を用いれば、ダイシング工程（Ｓ１０）を行なうためにダイシングシート２の主表面上に貼り付けられたチップ４の主表面が、ダイシングシート２の主表面から容易に剥離される。これは図２や図３に示すシーケンスを行ない、ダイシングシート２と剣山１との間の領域８の圧力を減圧、加圧、減圧の順に変化させ、減圧工程を２度行なうことにより、ダイシングシート２の湾曲変形がより確実になされ、当該湾曲変形によるチップ４の剥離がより確実になされるようになるためである。したがって、チップ４をダイシングシート２から容易にピックアップすることができる。

なお本実施の形態のダイシング装置１０においては、上記シーケンスが１度実行されることにより、１枚の半導体基板から切断されたほぼすべてのチップ４を１度にダイシングシート２から剥離させることができる。したがって、たとえば切断された個々のチップ４ごとに上述したシーケンスを行ない剥離を行なう必要がないため、ピックアップ工程（Ｓ２０）のタクトタイムが比較的短縮される。

（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１と比較して、チップ４をダイシングシート２から剥離するための工程のシーケンスが一部異なっている。以下、本実施の形態の製造方法について説明する。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、図１や図２のフローチャートに示す手順に従い、ダイシング工程後の処理がなされる。しかし本実施の形態においては、図６のフローチャートに示すように、加圧工程（Ｓ２２）の一部であるエア自然浸透工程（Ｓ２２ｂ）の代わりに、エア排出工程（Ｓ２２ｂ）がなされる。この点において、本実施の形態は実施の形態１と異なる。

つまり、実施の形態１においては、領域８（図５参照）の減圧を中断する工程の後、再度減圧する工程の前には自然にエアを領域８の内部に浸透させて領域８を昇圧していたのに対し、本実施の形態においては、領域８を積極的に昇圧する昇圧機構を用いて領域８が昇圧される。

より具体的には、本実施の形態におけるダイシング装置２０は、図７に示すように、圧力変化機構７が領域８を真空状態とする減圧部材（降圧機構）と、領域８にエアを供給するエア供給部材（昇圧機構）とを有している。

つまり圧力変化機構７が一台で、降圧機構と昇圧機構との両方を有し、図７の圧力変化機構７中に矢印で示すように、圧力変化機構７がエア管９を通じて領域８のエアを吸収したり、領域８にエアを供給したりする。このためたとえば圧力変化機構７の昇圧機構は、降圧機構が作動した際に圧力変化機構７が吸収したエアを排出することが可能な構成とすることが好ましい。このようにすれば、設備の構成を簡略化することができる。またダイシング装置２０においても、圧力変化機構７の降圧機構を作動したり加圧機構を作動したりなど、動作を切り替えるためには、たとえば図７に図示されない動作切り替えスイッチが用いられる。

本実施の形態においても、減圧工程（Ｓ２１）および、加圧工程（Ｓ２２）のうち真空停止工程（Ｓ２２ａ）については実施の形態１と同様である。また減圧工程（Ｓ２３）についても実施の形態１と同様である。

エア排出工程（Ｓ２２ｂ）においては、圧力変化機構７の真空引きを停止（Ｓ２２ａ）した後、図７に示すように、領域８にエアを供給する。するとリング３ａに貼り付けられたダイシングシート２は、領域８が加圧により膨張することに伴い、全体的に上方向に湾曲変形する。なお、この変形もダイシングシート２が主表面に沿った方向に関して強く張られている場合に顕著になる。

以上のようにすれば、減圧工程（Ｓ２１）や減圧工程（Ｓ２３）の際と、加圧工程（Ｓ２２）の際とでは、ダイシングシート２の湾曲変形する方向が互いに反対方向となる。このため、たとえば減圧工程（Ｓ２１）や減圧工程（Ｓ２３）においては実施の形態１と同様に、チップ４のうち剣山１の谷１ｂの直上（チップ４の主表面の中心近傍）において主に剥離がなされるのに対し、加圧工程（Ｓ２２）においてはチップ４の主表面の縁部において主に剥離がなされる。

これは、図５に示すように、減圧工程においては、剣山１の谷１ｂの直上を中心に、剣山１に沿ってダイシングシート２が小刻みに、下方向に湾曲変形するのに対し、図７の加圧工程（エア排出工程（Ｓ２２ｂ））においては、リング３ａに貼り付けられた点を中心として、ダイシングシート２の全体が上方向に大きく湾曲変形するためである。図７に示すようにダイシングシート２が変形すれば、図８中に矢印で示すように、隣接するチップ４の縁部（角部）の距離が広がる方向に力が加わる。このとき当該縁部（角部）においてチップ４とダイシングシート２とが剥離する方向に力が加わる。

本実施の形態のように減圧工程と加圧工程とのシーケンスを行なえば、実施の形態１よりもさらに確実に、チップ４の主表面に沿うより広範囲がダイシングシート２から剥離される。これは本実施の形態においては、図２の加圧工程（Ｓ２２）のエア排出工程（Ｓ２２ｂ）において、実施の形態１の加圧工程（Ｓ２２）のエア自然浸透工程（Ｓ２２ｂ）よりもチップ４のダイシングシート２に対する剥離が顕著になされるためである。このため、さらに容易にチップ４をダイシングシート２からピックアップする工程の作業効率を高めることができる。

本発明の実施の形態２は、以上に述べた各点についてのみ、本発明の実施の形態１と異なる。すなわち、本発明の実施の形態２について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態１に順ずる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、半導体基板の製造工程の作業効率や、形成される半導体基板の品質をさらに高める技術として、特に優れている。

１ 剣山、１ａ 先端、１ｂ 谷、２ ダイシングシート、３ リング固定部材、３ａ リング、４ チップ、５ ヒーターブロック、６ 剣山昇降機構、７ 圧力変化機構、８ 領域、９ エア管、１０，２０ ダイシング装置、１１ 載置台。

Claims (7)

1. 個々のチップに切断された半導体基板が貼り付けられたシートと、前記シートが載せられた載置台との間の領域を、降圧機構を用いて減圧する工程と、
   前記減圧を中断する工程と、
   前記減圧を中断する工程の後、前記降圧機構を用いて前記領域を再度減圧する工程と、
   前記チップを前記シートからピックアップする工程とを備える、半導体基板の製造方法。
2. 前記降圧機構は前記領域を真空状態とする減圧部材である、請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
3. 前記減圧を中断する工程の後、前記再度減圧する工程の前に、昇圧機構を用いて前記領域を昇圧する工程をさらに備える、請求項１または２に記載の半導体基板の製造方法。
4. 前記昇圧機構は前記領域にエアを供給するエア供給部材である、請求項３に記載の半導体基板の製造方法。
5. 前記降圧機構と前記昇圧機構とは同一の設備に含まれている、請求項３または４に記載の半導体基板の製造方法。
6. 請求項１に記載の半導体基板の製造方法に用いられる半導体製造装置。
7. 前記載置台には複数の突起が形成されている、請求項６に記載の半導体製造装置。

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