JP2014067818A

JP2014067818A - フレームユニットのテープ弛み固定方法

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Publication number: JP2014067818A
Application number: JP2012211076A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ueki; 篤植木
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】ウエーハがエキスパンドテープを介して環状フレームに貼着されて形成されたフレームユニットのエキスパンドテープを拡張した後、ウエーハ外周のエキスパンドテープに発生した弛みを固定するフレームユニットのテープ弛み固定方法を提供することである。
【解決手段】フレームユニットのテープ弛み固定方法であって、エキスパンドテープを拡張してチップ間隔を広げた後、エキスパンドテープに負圧を作用させながら環状部材をエキスパンドテープの粘着面に固定してエキスパンドテープの拡張を維持する拡張維持ステップを実施する。拡張維持ステップを実施後に、エキスパンドテープの拡張を解除することでエキスパンドテープの余剰部分が隆起した隆起部を発生させる。エキスパンドテープの隆起部を覆う範囲に補強テープを貼着し、隆起物を潰した状態で固定する。
【選択図】図９

Description

本発明は、ウエーハがエキスパンドテープを介して環状フレームに貼着されたフレームユニットの拡張されたテープの弛みを固定するフレームユニットのテープ弛み固定方法に関する。

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配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された各領域に、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。

そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによってデバイスが形成された領域毎にウエーハを分割し、個々のデバイスチップを製造している。また、サファイア基板等のエピタキシー基板上にエピタキシャル層（発光層）が形成された光デバイスウエーハも同様に分割されて個々の光デバイスチップが製造される。

このような半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハ内部に改質層を形成し、その後ウエーハに外力を付与して、ウエーハを改質層に沿って破断して個々のデバイスチップに分割する方法がある（例えば、特許第３４０８８０５号公報参照）。

この方法では、ウエーハに外力を付与する際にウエーハを貼着したエキスパンドテープを半径方向に拡張させてウエーハを改質層に沿って破断するとともにチップ間距離を形成し、後の工程へ搬送する際やチップをピックアップする際にチップ同士が当たってエッジ部が欠けたりすることを防止している。

また、拡張したエキスパンドテープの伸びた領域を加熱して収縮させ、拡張前と変わらない状態にエキスパンドテープの弛みをなくし、チップ同士が当たることや次工程以降で問題なくハンドリングできるようにした技術が特開２００７−１２３６５８号公報に開示されている。

このテープを拡張する工程は、切削ブレードを用いてウエーハをチップに分割するダイシングにおいても、２０μｍ〜３０μｍ等の薄い切削ブレードで形成されたチップ間隔では狭すぎる場合に、チップ間隔を拡大するために有効な工程である。

特許第３４０８８０５号公報特開２００７−１２３６５８号公報特開２０１０−２６３１６４号公報

しかし従来の方法では、エキスパンドテープを拡張後、伸びた部分を加熱して収縮させる際に、局所的に加熱するようにしてもウエーハ領域のエキスパンドテープも多少縮んでしまうため、チップ間隔が狭くなり易い。

また、エキスパンドテープの伸びた領域を収縮させるため、発熱体を近づけたり熱風等で伸びた領域のエキスパンドテープを加熱したりするのに時間がかかってしまうため、その間にチップ間隔が狭くなってしまう。

更に、テープのエキスパンドを解除する際、チャックテーブルのバキュームだけではエキスパンドテープの固定が万全ではなく、チャックテーブルの外周についてはエキスパンドテープがめくれ、めくれた部分の拡張が解除されて特にその部分のチップ間隔が狭くなるという課題もあった。

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、ウエーハがエキスパンドテープを介して環状フレームに貼着されて形成されたフレームユニットのエキスパンドテープを拡張した後、ウエーハ外周のエキスパンドテープに発生した弛みを固定するフレームユニットのテープ弛み固定方法を提供することである。

本発明によると、表面に形成された複数のデバイスを格子状に区画する複数の分割予定ラインに加工処理が施されたウエーハがエキスパンドテープを介して環状フレームに貼着されたフレームユニットの該エキスパンドテープを拡張した後、ウエーハ外周の該エキスパンドテープに発生した弛みを固定するフレームユニットのテープ弛み固定方法であって、該ウエーハの直径より大きく該環状フレームの内径より小さい直径の保持面を有するチャックテーブルに該エキスパンドテープを介して該フレームユニットの該ウエーハを載置するウエーハ載置ステップと、該環状フレームと該チャックテーブルを該保持面に対して垂直方向に相対移動させて該エキスパンドテープを拡張し、該ウエーハに外力を付与して該加工処理された該分割予定ラインを広げてデバイスチップ間の間隔を広げるチップ間隔拡張ステップと、該ウエーハの直径より大きい内径と該チャックテーブルの保持面の直径より小さい外径を有する環状部材を準備する環状部材準備ステップと、該チップ間隔拡張ステップを実施した後、該チャックテーブルの該保持面を介して該エキスパンドテープに負圧を作用させて該エキスパンドテープの収縮を抑制しつつ、内径に該ウエーハが収容される位置で該環状部材を該エキスパンドテープの粘着面に固定し、該エキスパンドテープの拡張を維持する拡張維持ステップと、該拡張維持ステップを実施した後、該環状フレームと該チャックテーブルを該保持面に対して垂直方向に相対移動させて該環状フレームと該チャックテーブルの該保持面とを略同等の高さに位置付け、該環状部材の外周の該エキスパンドテープの拡張を解除することで、該環状部材の外周と該環状フレームの内周との間で該エキスパンドテープの余剰部分が隆起した隆起部を発生させる隆起部発生ステップと、該隆起部発生ステップを実施した後、該環状部材を該エキスパンドテープの該粘着面から除去する環状部材除去ステップと、該環状部材除去ステップを実施した後に、該エキスパンドテープの該隆起部を覆う範囲に補強テープを貼着し、該ウエーハ外周の該エキスパンドテープの弛みを固定する補強テープ貼着ステップと、を備えたことを特徴とするフレームユニットのテープ弛み固定方法が提供される。

本発明によると、エキスパンドテープ拡張後、環状部材によってチップ間隔をウエーハ全域にわたって確実に維持しつつ、外周のエキスパンドテープの隆起部を覆う範囲に補強テープを貼着することにより隆起部を固定する。

これによって、チップ間隔が経時変化によって狭くなることが防止され、ウエーハ外周部のテープが弛んだりしてチップ同士がこすれて損傷したりすることも防止される。また、隆起部を潰すように補強テープを固定するので、テープを平坦に保つことが可能となり、次工程への悪影響もないという効果を奏する。

レーザー加工装置の概略斜視図である。レーザービーム照射ユニットのブロック図である。ウエーハをエキスパンドテープを介して環状フレームに装着したフレームユニットの斜視図である。改質層形成ステップの説明図である。ウエーハ載置ステップを示すテープ拡張装置の縦断面図である。チップ間隔拡張ステップを示すテープ拡張装置の縦断面図である。拡張維持ステップを示すテープ拡張装置の縦断面図である。隆起部発生ステップを示すテープ拡張装置の縦断面図である。補強テープ貼着ステップを示すテープ拡張装置の縦断面図である。補強テープ貼着ステップを説明する平面図である。隆起部発生ステップの他の実施形態を示すテープ拡張装置の縦断面図である。補強テープ貼着ステップの他の実施形態を示すテープ拡張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はレーザー加工装置２の概略構成図を示している。レーザー加工装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）２４を有している。チャックテーブル２０には図３に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランパ２６が配設されている。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８はレーザー加工装置２のコントローラに接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。

４６はレーザービーム照射ユニットであり、レーザービーム照射ユニット４６のケーシング４８中には後で詳細に説明するレーザービーム発振手段等が収容されており、ケーシング４８の先端にはレーザービームを加工すべきウエーハ上に集光する集光器（レーザヘッド）５０が装着されている。

レーザービーム照射ユニット４６のケーシング４８内には、図２のブロック図に示すように、レーザービーム発振手段５１と、レーザービーム変調手段５３が配設されている。

レーザービーム発振手段５１としては、ＹＡＧレーザ発振器或いはＹＶＯ４レーザ発振器を用いることができる。レーザービーム変調手段５３は、繰り返し周波数設定手段５５と、パルス幅設定手段５７と、波長設定手段５９を含んでいる。

レーザービーム変調手段５３を構成する繰り返し周波数設定手段５５、パルス幅設定手段５７及び波長設定手段５９は周知の形態のものであり、本明細書においてはその詳細な説明を省略する。

ケーシング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５２が搭載されている。アライメントユニット５２はチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷを撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４を有している。集光器５０と撮像ユニット５４はＸ軸方向に整列して配置されている。

図３に示すように、レーザー加工装置２の加工対象である半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリート（第１の分割予定ライン）Ｓ１と第２のストリート（第２の分割予定ライン）Ｓ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とによって区画された各領域にデバイスＤが形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるエキスパンドテープＴに貼着され、エキスパンドテープＴの外周部が環状フレームＦに貼着されてフレームユニット１１が形成される。これにより、ウエーハＷはエキスパンドテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランプ２６により環状フレームＦをクランプすることにより、チャックテーブル２０上に支持固定される。

ウエーハＷがチャックテーブル２０上に吸引保持され、環状フレームＦがクランプ２６によりクランプされると、レーザヘッド５０で加工すべき領域を検出するアライメントが実施される。

このアライメントは、撮像ユニット５４でレーザ加工すべき領域を撮像し、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってレーザ加工すべきストリートを検出することにより遂行される。

アライメントが終了したら、図４（Ａ）に示すように、チャックテーブル２０をレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット４６の集光器５０が位置するレーザービーム照射領域に移動し、アライメントされたストリートＳ１の一端をレーザービーム照射ユニット４６の集光器５０の直下に位置づける。

そして、集光器５０からウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザービームを照射しながら、チャックテーブル２０をＸ軸方向に移動して、図４（Ｂ）に示すように、レーザービーム照射ユニット４６の集光器５０の照射位置がストリートＳ１の他端に達したら、パルスレーザービームの照射を停止するとともにチャックテーブル２０の移動を停止する。

このレーザ加工時においては、パルスレーザービームの集光点Ｐを図４（Ａ）に示すようにウエーハＷの厚さ方向中間部に位置づける。その結果、図４（Ｂ）に示すように、ウエーハＷの内部にストリートＳ１に沿った改質層５８が形成される。

ウエーハＷの内部に改質層５８を形成するレーザ加工条件は、例えば以下のように設定されている。

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長：１０６４ｎｍ
平均出力：１Ｗ
パルス幅：４０ｎｓ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

以上のようにして、ウエーハＷの全てのストリートＳ１に沿って改質層形成工程を実施したならば、チャックテーブル２０を９０度回転させて第１のストリートＳ１に直交する第２のストリートＳ２に沿って改質層形成工程を実行する。これにより、ウエーハＷの内部に全てのストリートＳ１，Ｓ２に沿った改質層が形成されることになる。

本発明のフレームユニットのテープ弛み平坦化方法は、内部に改質層５８を有するウエーハＷに適用可能であるばかりでなく、分割予定ラインに沿って他の加工処理が施されたウエーハにも同様に適用可能である。

ここで加工処理とは、上述したレーザーによるウエーハ内部への改質層の形成の他、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によるレーザー加工溝の形成、切削ブレードを使用したダイシングによる切削、先ダイシング法（ＤＢＧ）による分割加工を含むものである。

先ダイシング法（ＤｉｃｉｎｇＢｅｆｏｒｅＧｒｉｎｄｉｎｇ）は、半導体ウエーハの表面から分割予定ラインに沿って所定の深さ（デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成し、その後、表面に分割溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して裏面に分割溝を表出させて個々のデバイスに分割する技術である。

以下、ストリートＳ１，Ｓ２に沿って改質層５８が形成されたウエーハＷを、テープ拡張装置によって個々のデバイスに分割するとともに、ウエーハ外周のエキスパンドテープに発生した弛みを平坦化する本発明実施形態に係るフレームユニットのテープ弛み平坦化方法について図５乃至図１３を参照して説明する。

図５を参照すると、ウエーハ保持テーブル（チャックテーブル）６２上にストリートＳ１，Ｓ２に沿った改質層５８が形成されたウエーハＷが搭載された状態のテープ拡張装置６０の縦断面図が示されている。

ウエーハ保持テーブル６２は、多孔性セラミックス等から形成された保持面６４ａを備えた保持部（吸着部）６４を有している。吸着部６４の下方には吸着部６４を加熱するヒータ６６が配設されており、ヒータ６６の下側には断熱材６８が配設されている。ウエーハ保持テーブル６２の中心穴７０は真空吸引源７２に接続されている。
ウエーハ保持テーブル６２を囲繞するように外筒７４が配設されている。外筒７４は、図示しない移動手段により図５に示した待機位置と図６に示した拡張位置との間で上下方向に移動される。外筒７４には環状フレームＦを保持するフレーム保持手段としての複数個のクランプ７６が取り付けられている。

以下、本発明第１実施形態のフレームユニットのテープ弛み固定方法について詳細に説明する。まず、図５に示すように、フレームユニット１１のウエーハＷをウエーハ保持テーブル６２上に載置し、環状フレームＦをフレーム保持手段としてのクランプ７６でクランプする。この時には、吸引源７２を非作動にして吸着部６４に吸引力を作用させない。

次いで、ヒータ６６によりウエーハ保持テーブル６２の吸着部６４を加熱して、ウエーハＷが貼着されている部分のエキスパンドテープＴを柔軟にするエキスパンドテープ柔軟化ステップを実施する。この時の加熱温度は、４０〜１００℃の範囲内であるのが好ましい。

次いで、外筒７４の移動手段を作動して、図６に示すように、外筒７４をウエーハ保持テーブル６２に対して矢印Ａ方向に引き落として拡張位置に位置付け、エキスパンドテープＴを半径方向に拡張してウエーハＷに外力を付与し、ウエーハＷを改質層５８に沿って個々のデバイスチップＤに分割するとともにチップ間隔を拡張するチップ間隔拡張ステップを実施する。

チップ間隔拡張ステップを実施後、図７に示すように、ウエーハ保持テーブル６２の保持部６４を介してエキスパンドテープＴに矢印Ｓで示すように負圧を作用させてエキスパンドテープＴの収縮を抑制しつつ、ウエーハＷの直径より大きい内径を有しウエーハ保持テーブル６２の保持面６２ａの直径より小さい外径を有する環状部材８０を、内径にウエーハＷが収容される位置でエキスパンドテープＴの粘着面に固定し、エキスパンドテープＴの拡張を維持する拡張維持ステップを実施する。

拡張維持ステップ実施後、外筒７４を図８に示す待機位置まで上昇させる。即ち、外筒７４をウエーハ保持テーブル６２の保持面６４ａと略同等の高さに位置付け、環状部材８０の外周のエキスパンドテープＴの拡張を解除する。

これにより、ウエーハＷの外周と環状フレームＦの内周との間でエキスパンドテープＴの余剰分が隆起した隆起部８２を環状部材８０の外周面に沿って発生させる（隆起部発生ステップ）。この隆起部発生ステップは、ウエーハ保持テーブル６２の保持部６４に負圧を作用させたまま実施する。

隆起部発生ステップ実施後、環状部材８０をエキスパンドテープＴの粘着面から除去する環状部材除去ステップを実施する。その結果、図９に示すように、キスパンドテープＴの隆起部８２が残存する。

環状部材除去ステップ実施後、図９に示すように、環状の補強テープ８４を矢印Ａ方向に移動して隆起部８２を押しつぶしてエキスパンドテープＴに固定する補強テープ貼着ステップを実施する。

この補強テープ貼着ステップでは、図１０（Ａ）に示すように、ローラー８６を補強テープ８上で転動することにより、補強テープ８４で隆起部８２を符号８２´で示すように押しつぶして、エキスパンドテープＴに固定する。

このように補強テープ８４をエキスパンドテープＴに貼着すれば、潰れた隆起部８２´を固定したまま維持することができ、潰れた隆起部８２´の固定が解消されることを確実に防止できる。

上述した実施形態では、エキスパンドテープＴの隆起部８２を押しつぶすように環状の補強テープ８４をダイシングテープＴに貼着して固定しているが、補強テープ貼着ステップはこの実施形態に限定されるものではない。

例えば、図１１及び図１２に示すように、ウエーハ保持テーブル６２と外筒７４との間の空間７８中に環状の支持部材９４を、駆動手段により上下方向に移動可能に配置する。この実施形態では、図１１に示すように、直径のやや大きな環状部材８０Ａを使用して拡張維持ステップを実施後、外筒７４を待機位置まで上昇させて隆起部又は弛み部９２を、環状部材８０Ａの外周と環状フレームＦの内周との間で発生させる（隆起部発生ステップ）。

隆起部発生ステップ実施後、図１２に示すように、第１実施形態に比べて直径の大きい環状の補強テープ８４Ａを矢印Ａ方向に下降させるとともに、環状支持部材９４を矢印Ｂ方向に上昇させて、隆起部９２を補強テープ８４Ａと環状支持部材９４とで挟持して補強テープ８４ＡをエキスパンドテープＴに貼着することにより、隆起部９２を押しつぶして固定する。この実施形態のように、隆起部９２を環状支持部材９４で支持しながら補強テープ貼着ステップを実施するようにしてもよい。

上述した各実施形態では、補強テープ８４，８４ＡをエキスパンドテープＴの表面側から貼着しているが、図１２の実施形態の場合には裏面側から補強テープ貼着ステップを実施するようにしてもよい。上述したように隆起部８２，９２を潰すように貼着してもよいし、隆起部の根本が剥がれないように固定してもよい。

上述した各実施形態では、ウエーハ保持テーブル６２が固定で外筒７４が上下方向に移動可能であるとして説明したが、外筒７４を固定し、ウエーハ保持テーブル６２を上下方向に移動可能に構成してもよい。

Ｗウエーハ
Ｔエキスパンドテープ
Ｆ環状フレーム
２レーザー加工装置
４６レーザービーム照射ユニット
５０集光器（レーザヘッド）
６０テープ拡張装置
６２ウエーハ保持テーブル（チャックテーブル）
７４外筒
８０，８０Ａ環状部材
８２，９２隆起部
８４，８４Ａ補強テープ
９４環状支持部材

Claims

表面に形成された複数のデバイスを格子状に区画する複数の分割予定ラインに加工処理が施されたウエーハがエキスパンドテープを介して環状フレームに貼着されたフレームユニットの該エキスパンドテープを拡張した後、ウエーハ外周の該エキスパンドテープに発生した弛みを固定するフレームユニットのテープ弛み固定方法であって、
該ウエーハの直径より大きく該環状フレームの内径より小さい直径の保持面を有するチャックテーブルに該エキスパンドテープを介して該フレームユニットの該ウエーハを載置するウエーハ載置ステップと、
該環状フレームと該チャックテーブルを該保持面に対して垂直方向に相対移動させて該エキスパンドテープを拡張し、該ウエーハに外力を付与して該加工処理された該分割予定ラインを広げてデバイスチップ間の間隔を広げるチップ間隔拡張ステップと、
該ウエーハの直径より大きい内径と該チャックテーブルの保持面の直径より小さい外径を有する環状部材を準備する環状部材準備ステップと、
該チップ間隔拡張ステップを実施した後、該チャックテーブルの該保持面を介して該エキスパンドテープに負圧を作用させて該エキスパンドテープの収縮を抑制しつつ、内径に該ウエーハが収容される位置で該環状部材を該エキスパンドテープの粘着面に固定し、該エキスパンドテープの拡張を維持する拡張維持ステップと、
該拡張維持ステップを実施した後、該環状フレームと該チャックテーブルを該保持面に対して垂直方向に相対移動させて該環状フレームと該チャックテーブルの該保持面とを略同等の高さに位置付け、該環状部材の外周の該エキスパンドテープの拡張を解除することで、該環状部材の外周と該環状フレームの内周との間で該エキスパンドテープの余剰部分が隆起した隆起部を発生させる隆起部発生ステップと、
該隆起部発生ステップを実施した後、該環状部材を該エキスパンドテープの該粘着面から除去する環状部材除去ステップと、
該環状部材除去ステップを実施した後、該エキスパンドテープの該隆起部を覆う範囲に補強テープを貼着し、該ウエーハ外周の該エキスパンドテープの弛みを固定する補強テープ貼着ステップと、
を備えたことを特徴とするフレームユニットのテープ弛み固定方法。