JP2013258236A - 接着フィルムの破断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】破断されない領域が発生することを低減可能な接着フィルムの破断方法を提供する。
【解決手段】接着フィルム２３の破断方法であって、個々のチップ１５Ａに分割されたウエーハ１１の裏面に接着フィルム２３が貼着されるとともにエキスパンドシートに貼着され環状フレームＦで支持された形態のウエーハユニットを形成するステップと、ウエーハ１１と同等以上の直径を有しエキスパンドシートを介してウエーハ１１を支持する伸縮可能な柔軟部材５８と、密閉空間６０に冷却気体を供給する冷却気体流入路６２と、気体を排出する気体排出路６８と、を備えた支持テーブル５４上にウエーハユニットを載置するとともに、フレーム固定手段４６でフレームＦを固定するステップと、密閉空間６０に冷却気体を流入して柔軟部材５８とともにエキスパンドシートを拡張しつつ接着フィルム２３を冷却しながらチップ１５Ａに沿って破断する破断ステップと、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ダイボンディング用の接着フィルムの破断方法に関する。

例えば、半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって区画された各領域にそれぞれＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスを形成し、分割予定ラインに沿ってウエーハを分割することにより個々のデバイスを製造している。

半導体ウエーハを個々のデバイスに分割する分割装置としては、一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置は非常に薄い切刃を有する切削ブレードによって半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切削し個々の半導体デバイスに分割する。

分割された半導体デバイスは金属製基板（リードフレーム）やテープ基板等にダイボンディング（接着）され、これらの金属製基板やテープ基板が分割されることで個々の半導体チップが製造される。こうして製造された半導体チップは、携帯電話やパソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

半導体デバイスを基板上にダイボンディングするには、基板上の半導体デバイスの搭載位置に半田やＡＵ−Ｓｉ、樹脂ペースト等の接着剤を供給してその上に半導体デバイスを搭載して接着する方法が用いられている。

近年では、例えば特開平１１−２１９９６２号公報に開示されているように、予め半導体ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムであるＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）を接着しておく方法が広く採用されている。

即ち、ＤＡＦが接着された半導体ウエーハを個々のデバイスへと分割することで、ＤＡＦが裏面に接着された半導体デバイスを形成する。その後、半導体デバイス裏面をＤＡＦを介して基板上にダイボンディングすることで、使用する接着剤を最小限とし、また半導体デバイスの搭載エリアを最小にできるというメリットがある。

特開２００６−４９５９１号公報には、ＤＡＦを冷却しつつ効率良く且つ確実に破断することのできる接着フィルムの破断方法及び破断装置が開示されている。

特開平１１−２１９９６２号公報 特開２００６−４９５９１号公報

特許文献２に開示されるような接着フィルムの破断方法では、環状フレームが固定された状態でウエーハの外周と環状フレームの内周との間のエキスパンドシートが押圧されて拡張され、エキスパンドシートに貼着された接着フィルムが破断される。

従って、接着フィルムにかかる外力は接着フィルムの面内で均一ではないため、例えば、１ｍｍ角以下とチップサイズが小さい場合には、接着フィルムを冷却しても破断されない領域が発生してしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、破断されない領域が発生することを低減可能な接着フィルムの破断方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、接着フィルムの破断方法であって、個々のチップに分割されたウエーハの裏面に接着フィルムが貼着されるとともに該接着フィルムを介してウエーハがエキスパンドシートに貼着され環状フレームで支持された形態のウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、該ウエーハユニット形成ステップを実施した後、該ウエーハユニットのウエーハと同等以上の直径を有し該エキスパンドシートを介してウエーハを支持する伸縮可能な柔軟部材と、該柔軟部材の直下に形成される密閉空間と、該密閉空間に冷却気体を供給する冷却気体源に接続された冷却気体流入路と、該密閉空間の気体を排出する気体排出路と、を備えた支持テーブル上に該ウエーハユニットを載置するとともに、該支持テーブルの外周に配設されたフレーム固定手段で該フレームを固定するウエーハユニット固定ステップと、該ウエーハユニット固定ステップを実施した後、該密閉空間に冷却気体を流入して該柔軟部材とともに該エキスパンドシートを拡張しつつ該気体排出路から冷却気体を排出させて該接着フィルムを冷却しながら該チップに沿って破断する破断ステップと、を備えたことを特徴とする接着フィルムの破断方法が提供される。

請求項２記載の発明によると、接着フィルムの破断方法であって、分割起点が形成されたウエーハの裏面に接着フィルムが貼着されるとともに該接着フィルムを介してウエーハがエキスパンドシートに貼着され環状フレームで支持された形態のウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、該ウエーハユニット形成ステップを実施した後、該ウエーハユニットのウエーハと同等以上の直径を有し該エキスパンドシートを介してウエーハを支持する伸縮可能な柔軟部材と、該柔軟部材の下方に形成される密閉空間と、該密閉空間に冷却気体を供給する冷却気体源に接続された冷却気体流入路と、該密閉空間の気体を排出する気体排出路と、を備えた支持テーブル上に該ウエーハユニットを載置するとともに、該支持テーブルの外周に配設されたフレーム固定手段で該フレームを固定するウエーハユニット固定ステップと、該ウエーハユニット固定ステップを実施した後、該密閉空間に冷却気体を流入して該柔軟部材とともに該エキスパンドシートを拡張しつつ該気体排出路から冷却気体を排出させることで該接着フィルムを冷却し該分割起点に沿ってウエーハとともに該接着フィルムを破断する破断ステップと、を備えたことを特徴とする接着フィルムの破断方法が提供される。

本発明の接着フィルムの破断方法では、ウエーハと同等以上の直径を有しエキスパンドシートを介してウエーハを支持する伸縮可能な柔軟部材と、該柔軟部材の直下に形成される密閉空間と、該密閉空間に冷却気体を供給する冷却気体源に接続された冷却気体流入路と、該密閉空間の気体を排出する気体排出路と、を備えた支持テーブルでウエーハを支持するとともに支持テーブルの外周に配設されたフレーム固定手段でフレームを固定する。

その後、密閉空間内に冷却気体を流入させることで柔軟部材が膨らみ、エキスパンドシートが拡張される。エキスパンドシートが拡張されると接着フィルム全体に均一に外力が付与されるため、接着フィルムに破断されない領域が発生する恐れを低減できる。また、密閉空間内に冷却流体が流入されるとともに排出されるため、常に接着フィルムを冷却することができ、効率良く接着フィルムを破断することができる。

切削ステップを示す斜視図である。 裏面研削ステップを示す斜視図である。 第１実施形態のウエーハユニットの斜視図である。 ウエーハユニット固定ステップを示す分割装置の縦断面図である。 破断ステップを示す分割装置の縦断面図である。 改質層形成ステップを示す斜視図である。 レーザービーム発生ユニットのブロック図である。 第２実施形態のウエーハユニットの斜視図である。 ウエーハユニット固定ステップを示す分割装置の縦断面図である。 破断ステップを示す分割装置の縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、切削装置１０を使用して実施する切削溝形成ステップの斜視図が示されている。切削装置１０は、吸引保持部を備え回転可能且つＸ軸方向に移動可能なチャックテーブル８と、切削ユニット１２と、切削ユニット１２と一体的にＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能なアライメントユニット１４を含んでいる。

切削ユニット１２は、図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル１６と、スピンドル１６の先端部に装着された切削ブレード１８を備えている。アライメントユニット１４は、ＣＣＤカメラ及び顕微鏡を有する撮像ユニット２０を備えている。

切削溝形成ステップを実施するには、チャックテーブル８上に半導体ウエーハ１１をその表面１１ａを上にして載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ウエーハ１１をチャックテーブル８上に吸引保持する。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

ウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブル８は、図示しない加工送り機構によって撮像ユニット２０の直下に位置付けられる。チャックテーブル８が撮像ユニット２０の直下に位置付けられると、撮像ユニット２０及び図示しない制御手段によって、ウエーハ１１に切削溝を形成すべき切削領域を検出するアライメント作業を実施する。

即ち、撮像ユニット２０及び図示しない制御手段は、ウエーハ１１の第１の方向に伸長する分割予定ライン１３と、切削ブレード１８との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、切削領域のアライメントを遂行する。次いで、チャックテーブル８を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に対しても同様なアライメントを実施する。

アライメント実施後、ウエーハ１１を保持したチャックテーブル８を切削領域の切削開始位置に移動する。そして、切削ブレード１８を矢印Ａで示す方向に高速（例えば３００００ｒｐｍ）で回転しつつ下方に移動して所定量の切り込み送りを実施する。この切り込み送り量は、切削ブレード１８の外周縁がウエーハ１１の表面１１ａからデバイスの仕上がり厚さに相当する深さ位置（例えば１００μｍ）に設定される。

切削ブレード１８の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード１８を回転しつつチャックテーブル８をＸ軸方向、即ち矢印Ｘ１で示す方向に加工送りすることによって、分割予定ライン１３に沿ってデバイスの仕上がり厚さに相当する深さ（例えば１００μｍ）の切削溝１７が形成される。この切削溝形成ステップをウエーハ１１に形成された全ての分割予定ライン１３に沿って実施する。

次に、ウエーハ１１の表面１１ａに研削用の表面保護テープ２１を貼着する。表面保護テープ２１としては、例えば厚さが１５０μｍ程度のポリオレフィンテープが用いられる。

次に、表面に保護テープ２１を貼着したウエーハ１１の裏面１１ｂを研削し、切削溝１７を裏面１１ｂに表出させてウエーハ１１を個々のデバイス１５に分割する切削溝表出ステップを実施する。この切削溝表出ステップは、チャックテーブル２４と研削ユニット２６とを備えた図２に要部を示すような研削装置２２によって実施する。

研削ユニット２６は、モータにより回転駆動されるスピンドル２８と、スピンドル２８の先端に固定されたホイールマウント３０と、ホイールマウント３０に複数のねじ３４により着脱可能に装着された研削ホイール３２とを含んでいる。研削ホイール３２は、環状基台３６と、環状基台３６の下端部外周に固着された複数の研削砥石３８とから構成される。

切削溝表出ステップでは、チャックテーブル２４上にウエーハ１１の表面１１ａに貼着された表面保護テープ２１側を吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。そして、チャックテーブル２４を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ。研削ホイール３２を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転して、ウエーハ１１の裏面１１ｂに研削砥石３８を接触させることにより、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削して実施する。この研削は、切削溝１７がウエーハ１１の裏面１１ｂに表出するまで実施する。

切削溝１７が裏面１１ｂに表出するまで研削を実施すると、ウエーハ１１はデバイス１５を有する個々のチップ１５Ａに分割される。尚、分割された複数のチップ１５Ａは、その表面１１ａに表面保護テープ２１が貼着されているので、ばらばらにならずウエーハ１１の形態が維持される。

次いで、図３に示すように、エキスパンドシートＴに貼着されたダイボンディング用の接着フィルムであるＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）２３にウエーハ１１の裏面１１ｂを貼着し、エキスパンドシートＴの外周縁を環状フレームＦに貼着してウエーハユニット２５を形成する。そして、ウエーハ１１の表面１１ａから表面保護テープ２１を剥離する。

次に、図４に示すような分割装置（エキスパンド装置）４０を使用して、ＤＡＦ２３をチップ１５Ａに沿って破断する破断ステップを実施する。分割装置４０は、環状フレームＦを保持するフレーム保持ユニット４２を有している。

フレーム保持ユニット４２は、環状のフレーム保持部材４４と、フレーム保持部材４４の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ４６から構成される。フレーム保持部材４４の上面は環状フレームＦを載置する載置面４４ａを形成しており、この載置面４４ａ上にウエーハユニット２５の環状フレームＦが載置される。

環状のフレーム保持部材４４は、移動ユニット４８により上下方向に移動される。移動ユニット４８は複数のエアシリンダ５０を有しており、エアシリンダ５０のピストンロッド５２が環状のフレーム保持部材４４を支持している。

環状のフレーム保持部材４４の内側には支持テーブル５４が配設されている。支持テーブル５４はその上端部に円形凹部５６を有しており、円形凹部５６は伸縮可能な柔軟部材５８で閉塞されており、柔軟部材５８の直下に密閉空間６０を画成している。

支持テーブル５４には、密閉空間６０内に冷却気体を供給する冷却気体流入路６２と、密閉空間６０内の気体を排出する気体排出路６８が形成されている。冷却気体流入路６２は電磁切替弁６４を介して冷却エア源６６に接続されている。気体排出路６８は流量調整手段７０を介して大気に接続されている。

７２はエアシリンダであり、エアシリンダ７２のピストンロッド７４が支持テーブル５４を支持している。よって、エアシリンダ７２を駆動することにより、支持テーブル５４は上下に移動される。

以下、このように構成された分割装置４０の作用について説明する。まず、図４に示すように、ウエーハユニット２５のＤＡＦ２３を支持テーブル５４の上部に配設された伸縮可能な柔軟部材５８上に載置し、環状フレームＦをフレーム保持部材４４の載置面４４ａ上に載置して、環状フレームＦをクランプ４６でクランプして固定するウエーハユニット固定ステップを実施する。

ウエーハユニット固定ステップを実施した後、図５に示すように、電磁切替弁６４を連通位置に切り替えて、冷却気体流入路６２を加圧冷却エア源６６に接続し、密閉空間６０内に加圧された冷却気体を導入する。そして、流量調整手段７０を適当に調整して、気体排出路６８から密閉空間６０内の気体を所定の割合で排出させる。

排出気体量より冷却気体流入路６２を介して流入する加圧された冷却気体の流入量を多く設定することにより、伸縮可能な柔軟部材５８は密閉空間６０内に導入された加圧された冷却気体により図５に示すように膨らみ、エキスパンドシートＴが半球状に拡張される。その結果、ＤＡＦ２３全体に均一に外力が付与されるため、ＤＡＦ２３は冷却されながらチップ１０Ａに沿って破断される。

このように本実施形態の分割装置４０を使用した接着フィルムの破断ステップでは、密閉空間６０内に加圧された冷却気体が流入されるとともに所定の割合で排出されるため、密閉空間６０内に導入された加圧気体により柔軟部材５８が半球状に膨らみ、エキスパンドシートＴが半球状に拡張される。

その結果、ＤＡＦ２３全体に均一に外力が付与されるため、ＤＡＦ２３を確実にチップ１５Ａに沿って破断することができる。また、密閉空間６０内には常に新鮮な加圧された冷却気体が導入されるため、ＤＡＦ２３を連続して冷却することができ、効率良くＤＡＦ２３を破断することができる。

密閉空間６０内への加圧された冷却気体の導入に加えて、エアシリンダ７０を作動して支持テーブル５４を突き上げるか、或いはエアシリンダ５０を作動してフレーム保持部材４４を引き下げれば、エキスパンドシートＴをより拡張することができ、ＤＡＦ２３をより確実に破断することができる。

次に、図６乃至図１０を参照して、本発明第２実施形態の接着フィルムの破断方法について説明する。本実施形態の接着フィルムの破断方法では、ウエーハ１１に分割起点を形成する分割起点形成ステップを実施する。この分割起点形成ステップは、例えば図６に示すようなレーザー加工装置７６を使用して、ウエーハ１１の内部に改質層を形成する改質層形成ステップにより実施する。

レーザー加工装置７６はレーザービーム照射ユニット８０を備えており、レーザービーム照射ユニット８０はケーシング８２内に収容されたレーザービーム発生ユニット８４（図７参照）と、ケーシング８２の先端部に装着された集光器（レーザー加工ヘッド）８６を含んでいる。

図７に示すように、レーザービーム発生ユニット８４は、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器８８と、繰り返し周波数設定手段９０と、パルス幅調整手段９２と、パワー調整手段９４とを含んでいる。

この改質層形成ステップでは、撮像ユニット９６でウエーハ１１を撮像し、分割予定ライン１３に対応する領域を集光器８６とＸ軸方向に整列させるアライメントを実施する。このアライメントには、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。

第１の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメント実施後、チャックテーブル７８を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメントも同様に実施する。

アライメント実施後、ウエーハ１１の内部にレーザービームの集光点を位置付けて、ウエーハ１１の表面１１ａ側からレーザービームを分割予定ライン１３に沿って照射して、ウエーハ１１の内部に分割起点となる改質層２７を形成する改質層形成ステップを実施する。

チャックテーブル７８をＹ軸方向に割り出し送りしながら第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１の内部に改質層２７を形成する。次いで、チャックテーブル７８を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１７に対応するウエーハ１１の内部に同様な改質層２７を形成する。

改質層２７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、溶融再硬化領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等を含み、これらの領域が混在した領域も含むものである。

この改質層形成ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定される。

光源 ：ＬＤ励起Ｑスイッチ Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス出力 ：１０μＪ
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

分割起点は上述したウエーハ１１の内部に形成された改質層２７に限定されるものではなく、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームをウエーハに照射して、アブレーション加工により分割起点となるレーザー加工溝をウエーハに形成するようにしてもよい。或いは、切削装置の切削ブレードによりウエーハ１１を不完全切断して切削溝を形成し、この切削溝を分割起点として利用しても良い。

改質層形成ステップ実施後、図８に示すように、エキスパンドシートＴに貼着されたＤＡＦ２３にウエーハ１１の裏面１１ｂを貼着し、エキスパンドシートＴの外周縁を環状フレームＦに貼着してウエーハユニット２５Ａを形成する。

ウエーハユニット形成ステップ実施後、分割装置（エキスパンド装置）４０を使用して分割起点（改質層）に沿ってウエーハ１１とともに接着フィルム２３を破断する破断ステップを実施する。

この破断ステップでは、図９に示すように、ウエーハユニット２５ＡのＤＡＦ２３を支持テーブル５４の上部に配設された伸縮可能な柔軟部材５８上に載置し、環状フレームＦをフレーム保持部材４４の載置面４４ａ上に載置して、環状フレームＦをクランプ４６でクランプして固定するウエーハユニット固定ステップを実施する。

次いで、図５を参照して説明した第１実施形態と同様に、図１０に示すように、電磁切替弁６４を連通位置に切り替えて、冷却気体流入路６２を加圧冷却エア源６６に接続し、密閉空間６０内に加圧された冷却気体を導入する。そして、流量調整手段７０を適当に調整して、気体排出路６８から密閉空間６０内の気体を所定の割合で排出させる。

排出気体量より冷却気体流入路６２を介して流入する加圧された冷却気体の流入量を多く設定することにより、伸縮可能な柔軟部材５８は密閉空間６０内に導入された加圧された冷却気体により図１０に示すように膨らみ、エキスパンドシートＴが半球状に拡張される。

その結果、ウエーハ１１とともにＤＡＦ２３全体に均一に外力が付与されるため、ウエーハ１１及びＤＡＦ２３は冷却されながら分割起点である改質層２７に沿って破断される。

本実施形態でも、密閉空間６０内への加圧された冷却気体の導入に加えて、エアシリンダ７０を作動して支持テーブル５４を突き上げるか、或いはエアシリンダ５０を作動してフレーム保持部材４４を引き下げれば、エキスパンドシートＴをより拡張することができ、ウエーハ１１及びＤＡＦ２３をより確実に破断することができる。

１１ 半導体ウエーハ
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１７ 切削溝
１８ 切削ブレード
２３ 粘着テープ（ＤＡＦ）
２５，２５Ａ ウエーハユニット
４０ 分割装置（エキスパンド装置）
５８ 伸縮可能な柔軟部材
６０ 密閉空間
６２ 冷却気体流入路
６８ 気体排出路
７０ 流量調整手段
８０ レーザービーム照射ユニット
８４ レーザービーム発生ユニット
８６ 集光器

Claims (2)

1. 接着フィルムの破断方法であって、
   個々のチップに分割されたウエーハの裏面に接着フィルムが貼着されるとともに該接着フィルムを介してウエーハがエキスパンドシートに貼着され環状フレームで支持された形態のウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、
   該ウエーハユニット形成ステップを実施した後、該ウエーハユニットのウエーハと同等以上の直径を有し該エキスパンドシートを介してウエーハを支持する伸縮可能な柔軟部材と、該柔軟部材の直下に形成される密閉空間と、該密閉空間に冷却気体を供給する冷却気体源に接続された冷却気体流入路と、該密閉空間の気体を排出する気体排出路と、を備えた支持テーブル上に該ウエーハユニットを載置するとともに、該支持テーブルの外周に配設されたフレーム固定手段で該フレームを固定するウエーハユニット固定ステップと、
   該ウエーハユニット固定ステップを実施した後、該密閉空間に冷却気体を流入して該柔軟部材とともに該エキスパンドシートを拡張しつつ該気体排出路から冷却気体を排出させて該接着フィルムを冷却しながら該チップに沿って破断する破断ステップと、
   を備えたことを特徴とする接着フィルムの破断方法。
2. 接着フィルムの破断方法であって、
   分割起点が形成されたウエーハの裏面に接着フィルムが貼着されるとともに該接着フィルムを介してウエーハがエキスパンドシートに貼着され環状フレームで支持された形態のウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、
   該ウエーハユニット形成ステップを実施した後、該ウエーハユニットのウエーハと同等以上の直径を有し該エキスパンドシートを介してウエーハを支持する伸縮可能な柔軟部材と、該柔軟部材の下方に形成される密閉空間と、該密閉空間に冷却気体を供給する冷却気体源に接続された冷却気体流入路と、該密閉空間の気体を排出する気体排出路と、を備えた支持テーブル上に該ウエーハユニットを載置するとともに、該支持テーブルの外周に配設されたフレーム固定手段で該フレームを固定するウエーハユニット固定ステップと、
   該ウエーハユニット固定ステップを実施した後、該密閉空間に冷却気体を流入して該柔軟部材とともに該エキスパンドシートを拡張しつつ該気体排出路から冷却気体を排出させることで該接着フィルムを冷却し該分割起点に沿ってウエーハとともに該接着フィルムを破断する破断ステップと、
   を備えたことを特徴とする接着フィルムの破断方法。

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