JP2014232782A - チップ間隔維持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ同士の間隔を適切に維持可能なチップ間隔維持装置を提供する。【解決手段】被加工物（１１）が分割された複数のチップ（２７）の間隔を維持するチップ間隔維持装置（２）であって、エキスパンドシート（２３）を介して環状フレーム（２５）に装着された被加工物を支持する支持面（８ａ）と、支持面を加熱する加熱手段（１６）と、を有し、エキスパンドシートを介して被加工物を吸引保持するテーブル（４）と、テーブルの外周において環状フレームを固定する固定手段（４０）と、エキスパンドシートを拡張する拡張手段（４，１８，２４，２６）と、被加工物の外周縁と環状フレームの内周との間の拡張されたエキスパンドシートに向けて遠赤外線（４８）を照射する遠赤外線照射手段（４２）と、遠赤外線照射手段を、照射位置と退避位置とに位置付ける位置付け手段と、を備える構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のチップが貼着されたエキスパンドシートを拡張してチップ同士の間隔を拡げた後に、この間隔を維持するチップ間隔維持装置に関する。

ウェーハのストリート（分割予定ライン）に沿って分割の起点となる改質層等を形成し、外力を付与してウェーハを複数のチップへと分割する分割方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この分割方法では、改質層等が形成されたウェーハにエキスパンドシートを貼着し、このエキスパンドシートを拡張することでウェーハに外力を付与している。エキスパンドシートの拡張により、ウェーハは複数のチップに分割されると共に、分割されたチップ同士の間隔は拡げられる。

エキスパンドシートの外側の領域は、環状のフレームに固定されている。そのため、エキスパンドシートを拡張した状態でウェーハの外周とフレームの内周との間の領域に温風を当て、エキスパンドシートの当該領域を熱で収縮させれば、チップ同士の間隔を拡げた状態に維持できる。

特開２０１１−７７４８２号公報

ところで、エキスパンドシートの種類によっては、温風で収縮させる上述の方法は有効でない。例えば、エキスパンドシートに温風を当てても十分に収縮しないことがある。それどころか、温風を当てると、エキスパンドシートが伸びてしまうことさえある。

そのため、上述の方法を用いても、チップ同士の間隔を適切に維持できるとは限らない。チップ同士の間隔を適切に維持できないと、ハンドリング等の際に隣接するチップ同士が衝突し、割れ、欠け等の破損が発生してしまう。

本発明はかかる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、チップ同士の間隔を適切に維持可能なチップ間隔維持装置を提供することである。

本発明によれば、エキスパンドシートに貼着され環状フレームに装着された被加工物が分割されて形成された複数のチップの間隔を拡張した状態に維持するチップ間隔維持装置であって、被加工物を支持する支持面と、該支持面を加熱する加熱手段と、を有し、エキスパンドシートを介してチップに分割された被加工物を吸引保持可能に支持するテーブルと、該テーブルの外周で環状フレームを固定する固定手段と、該エキスパンドシートを拡張することで複数の該チップ間に間隔を形成する拡張手段と、該テーブルの該支持面の上方で、被加工物の外周縁と該環状フレームの内周との間の拡張された該エキスパンドシートに向けて遠赤外線を照射して該エキスパンドシートを収縮させる遠赤外線照射手段と、該遠赤外線照射手段を、該エキスパンドシートに対して遠赤外線を照射する照射位置と退避位置とに位置付ける位置付け手段と、を備えたことを特徴とするチップ間隔維持装置が提供される。

また、前記チップ間隔維持装置においては、前記遠赤外線照射手段で照射される遠赤外線のピーク波長は、３〜２５μｍであることが好ましい。

本発明のチップ間隔維持装置は、被加工物を支持する支持面を加熱する加熱手段を備えるので、エキスパンドシートを加熱手段で加熱しながら拡張することで、チップ同士の間隔を十分に拡げることができる。

また、本発明のチップ間隔維持装置は、被加工物の外周と環状フレームの内周との間に遠赤外線を照射してエキスパンドシートを収縮させる遠赤外線照射手段を備えるので、被加工物の外周と環状フレームの内周との間においてエキスパンドシートを遠赤外線で収縮させて、チップ同士の間隔を適切に維持できる。

さらに、本発明のチップ間隔維持装置は、遠赤外線を使用するので、チップ間隔維持装置等を構成する金属部材の加熱を防止できる。つまり、本発明のチップ間隔維持装置は、エキスパンドシートのみを遠赤外線で加熱し、収縮させて、チップ同士の間隔を適切に維持できる。

本実施の形態に係るチップ間隔維持装置で処理されるウェーハ（被加工物）を模式的に示す斜視図である。 本実施の形態に係るチップ間隔維持装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 本実施の形態に係るチップ間隔維持装置の断面等を模式的に示す図である。 載置ステップを模式的に示す図である。 分割ステップを模式的に示す図である。 吸引保持ステップを模式的に示す図である。 加熱ステップを模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るチップ間隔維持装置で処理されるウェーハ（被加工物）を模式的に示す斜視図である。

図１に示すように、ウェーハ（被加工物）１１は、例えば、円盤状の外形を有する半導体ウェーハであり、中央のデバイス領域１３と、デバイス領域１３を囲む外周余剰領域１５とを備えている。

ウェーハ１１の表面１１ａ側のデバイス領域１３は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）１７で複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス１９が形成されている。

ウェーハ１１の内部には、各ストリート１７に沿って分割の起点となる改質層２１が形成されている。改質層２１は、例えば、ウェーハ１１に吸収されにくい波長のレーザービームをウェーハ１１の内部に集光することで形成される。

なお、図１では、各ストリート１７に沿って改質層２１が形成されたウェーハ１１を示しているが、分割の起点となり得る他の構成をウェーハ１１に設けても良い。例えば、レーザービームを用いたアブレーション加工で形成されるレーザー加工溝や、切削ブレードを用いた切削加工で形成される切削溝等を、改質層２１の代わりに形成しても良い。

ウェーハ１１の裏面１１ｂ側には、樹脂等の材料でなるエキスパンドシート２３が貼着されている。このエキスパンドシート２３は、ウェーハ１１の外周縁より外側の領域において、金属材料でなる環状フレーム２５に固定されている。

すなわち、ウェーハ１１は、エキスパンドシート２３を介して環状フレーム２５に保持されている。なお、図１では、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にエキスパンドシート２３が貼着された態様を示しているが、エキスパンドシート２３は、ウェーハ１１の表面１１ａ側に貼着されても良い。

図２は、本実施の形態に係るチップ間隔維持装置の構成例を模式的に示す斜視図であり、図３は、本実施の形態に係るチップ間隔維持装置の断面等を模式的に示す図である。

図２に示すように、チップ間隔維持装置２は、ウェーハ１１を吸引保持する支持テーブル（テーブル、拡張手段）４を備えている。支持テーブル４は、ステンレス等の金属材料でなる円盤状の枠体６と、枠体６の上面中央部分に配置された多孔質部材８とを含む。

多孔質部材８は、ウェーハ１１と同径の円盤状に形成されており、図３に示すように、支持テーブル４の下方に設けられた吸引路１０及びバルブ１２を介して吸引源１４に接続されている。

多孔質部材８の上面は、ウェーハ１１を支持する支持面８ａとなっている。支持面８ａに吸引源１４の負圧が作用することで、ウェーハ１１は支持テーブル４に吸引保持される。

多孔質部材８の下方には、支持面８ａを加熱するシートヒータ（加熱手段）１６が設けられている。ウェーハ１１のエキスパンドシート２３側を支持テーブル４の支持面８ａに重ね、シートヒータ１６を作動させることで、エキスパンドシート２３は加熱される。

枠体６の下方には、２個の支持テーブル昇降機構（拡張手段）１８が設けられている。支持テーブル昇降機構１８は、それぞれシリンダケース２０及びピストンロッド２２を備えており、ピストンロッド２２の上端部には支持テーブル４が固定されている。支持テーブル４の高さ位置は、この２個の支持テーブル昇降機構１８で調節される。

枠体６の外側には、枠体６の外周を囲むように、ステンレス等の金属材料でなる円環状の外周テーブル（拡張手段）２４が配置されている。外周テーブル２４の下方には、２個の外周テーブル昇降機構（拡張手段）２６が設けられている。

外周テーブル昇降機構２６は、それぞれシリンダケース２８及びピストンロッド３０を備えており、ピストンロッド３０の上端部には外周テーブル２４が固定されている。外周テーブル２４の高さ位置は、この２個の外周テーブル昇降機構２６で調節される。

外周テーブル２４の外側には、環状フレーム２５を載置する載置テーブル３２が設けられている。載置テーブル３２の中央部分には、外周テーブル２４に対応する円形の開口３２ａが設けられており、支持テーブル４及び外周テーブル２４は、この開口３２ａ内に位置付けられる。

載置テーブル３２の下方には、４個の載置テーブル昇降機構３４が設けられている。載置テーブル昇降機構３４は、それぞれシリンダケース３６及びピストンロッド３８を備えており、ピストンロッド３８の上端部には載置テーブル３２が固定されている。載置テーブル３２の高さ位置は、この４個の載置テーブル昇降機構３４で調節される。

載置テーブル３２の上面には、エキスパンドシート２３の上方にウェーハ１１を位置づけるように環状フレーム２５が載置される。つまり、ウェーハ１１は、裏面１１ｂ側が下を向くように開口３２ａの中央付近に位置付けられる。その結果、ウェーハ１１は、エキスパンドシート２３を介して支持テーブル４に支持される。ただし、ウェーハ１１等の配置はこれに限定されない。

載置テーブル３２の上方には、載置テーブル３２に載置された環状フレーム２５を上方から押圧して固定するプレート（固定手段）４０が設けられている。プレート４０の中央部分には、載置テーブル３２の開口３２ａに対応する開口４０ａが設けられており、ウェーハ１１とエキスパンドシート２３の一部とが露出するようになっている。

載置テーブル３２に載置された環状フレーム２５をプレート４０で固定し、支持テーブル昇降機構１８及び外周テーブル昇降機構２６で支持テーブル４及び外周テーブル２４を上昇させる。すなわち、支持テーブル４及び外周テーブル２４を、載置テーブル３２に対して相対的に上昇させる。そうすると、環状フレーム２５に張られたエキスパンドシート２３は拡張される。

このように、本実施の形態に係るチップ間隔維持装置２においては、支持テーブル４及び支持テーブル昇降機構１８、並びに外周テーブル２４及び外周テーブル昇降機構２６が、エキスパンドシート２３を拡張する拡張手段として機能する。

ただし、拡張手段の構成はこれに限定されない。例えば、支持テーブル４及び支持テーブル昇降機構１８、又は外周テーブル２４及び外周テーブル昇降機構２６のいずれかを拡張手段として用いても良いし、他の構成を拡張手段として用いても良い。

支持テーブル４及び外周テーブル２４の上方には、遠赤外線を照射する２個の遠赤外線ヒータ（遠赤外線照射手段）４２を装着した円盤状のマウント４４が配置されている。

マウント４４は、モータ等の回転機構（不図示）によって回転する回転軸４６の一端側に固定されており、回転軸４６を支持する移動機構（位置付け手段）（不図示）で上下方向に移動する。

遠赤外線ヒータ４２は、プレート４０の開口４０ａから露出されるエキスパンドシート２３の一部に遠赤外線を照射する。具体的には、遠赤外線ヒータ４２は、ウェーハ１１の外周と環状フレーム２５の内周との間の領域上に位置付けられ、下方のエキスパンドシート２３に向けて遠赤外線を照射する。

遠赤外線ヒータ４２は、例えば、３μｍ〜２５μｍにピーク波長を有する遠赤外線を照射できるように構成されている。このような波長の遠赤外線は、金属材料に吸収されにくいので、エキスパンドシート２３を収縮させる際の支持テーブル４、外周テーブル２４等の加熱を防止できる。つまり、遠赤外線が照射された領域においてのみエキスパンドシート２３を適切に加熱し、収縮させることができる。

また、遠赤外線ヒータ４２は、上記移動機構によって支持テーブル４及び外周テーブル２４に接近され、又は支持テーブル４及び外周テーブル２４から離反される。これにより、遠赤外線ヒータ４２を、エキスパンドシート２３に対して遠赤外線を照射する下方の照射位置と、上方の退避位置とに位置付けることができる。

遠赤外線ヒータ４２を照射位置に位置付け、遠赤外線を照射させながら回転軸４６の周りに回転させることで、ウェーハ１１の外周と環状フレーム２５の内周との間の領域においてエキスパンドシート２３は加熱される。その結果、当該領域のエキスパンドシート２３は収縮する。

次に、図４〜７を参照して、チップ間隔維持装置２の使用方法の例を説明する。図４は、載置ステップを模式的に示す図であり、図５は、分割ステップを模式的に示す図であり、図６は、吸引保持ステップを模式的に示す図であり、図７は、加熱ステップを模式的に示す図である。

まず、支持テーブル４上にウェーハ１１を載置する載置ステップを実施する。この載置ステップでは、エキスパンドシート２３の上方にウェーハ１１を位置付けるように、載置テーブル３２の上面に環状フレーム２５を載置する。その結果、図４に示すように、ウェーハ１１は、エキスパンドシート２３を介して支持テーブル４に支持される。

載置ステップの後には、エキスパンドシート２３を拡張してウェーハ１１を分割する分割ステップを実施する。分割ステップにおいては、図５に示すように、載置テーブル３２に載置された環状フレーム２５をプレート４０で固定して、支持テーブル昇降機構１８及び外周テーブル昇降機構２６で支持テーブル４及び外周テーブル２４を上昇させる。

この分割ステップにおいては、吸引路１０に設けられたバルブ１２を閉じ、ウェーハ１１を支持テーブル４に吸引させないようにする。また、シートヒータ１６を作動させ、支持テーブル４の支持面８ａをあらかじめ５０℃〜８０℃程度に加熱しておく。ただし、支持面８ａの温度は特に限定されず、エキスパンドシート２３の種類に応じて変更できる。

環状フレーム２５は、載置テーブル３２及びプレート４０で挟持固定されているので、支持テーブル４及び外周テーブル２４が載置テーブル３２に対して相対的に上昇すると、エキスパンドシート２３は拡張される。

これによって、ウェーハ１１に、エキスパンドシート２３を拡張する方向の外力が加わり、ウェーハ１１は、改質層２１が形成されたストリート１７に沿って複数のチップ２７に分割される。

また、このエキスパンドシート２３の拡張によって、分割されたチップ２７同士の間隔が拡げられる。この分割ステップでは、シートヒータ１６でウェーハ１１に対応した領域のエキスパンドシート２３が加熱されるので、エキスパンドシート２３を十分に拡張してチップ２７同士の間隔を容易に拡げることができる。

また、この分割ステップでは、シートヒータ１６でウェーハ１１に対応した領域のみを加熱できるので、チップ２７同士の間隔を十分に拡張できると共に、ウェーハ１１の外周と環状フレーム２５の内周との間の領域において、エキスパンドシート２３の熱による拡張を抑制できる。

分割ステップの後には、ウェーハ１１を支持テーブル４に吸引させる吸引保持ステップを実施する。具体的には、図６に示すように、吸引路１０に設けられたバルブ１２を開いて、支持面８ａに吸引源１４の負圧を作用させる。これにより、分割された複数のチップ２７は、チップ２７同士の間隔が拡げられた状態で支持テーブル４に吸引保持される。

複数のチップ２７を支持テーブル４に吸引保持させた後には、支持テーブル４及び外周テーブル２４を、載置テーブル３２と同じ高さ位置まで下降させ、エキスパンドシート２３の拡張を解除する。その結果、ウェーハ１１の外周と環状フレーム２５の内周との間の領域において、エキスパンドシート２３は平坦になる。エキスパンドシート２３が平坦になると、吸引保持ステップは終了する。

吸引保持ステップの後には、エキスパンドシート２３に遠赤外線を照射する加熱ステップを実施する。すなわち、図７に示すように、遠赤外線ヒータ４２を上方の退避位置から下方の照射位置に移動させ、遠赤外線４８を照射させながら回転軸４６の周りに１８０度回転させる。この吸引保持ステップにおいては、吸引路１０のバルブ１２を開いておく。

その結果、ウェーハ１１の外周と環状フレーム２５の内周との間の領域においてエキスパンドシート２３は加熱され、当該領域のエキスパンドシート２３が収縮する。これにより、吸引路１０のバルブ１２を閉じても、チップ２７同士の間隔は拡げられた状態に維持される。

本実施の形態のような遠赤外線を用いる方法では、温風を当てる方法等と比較して、エキスパンドシート２３を確実に収縮させることができる。そのため、チップ２７同士の間隔を適切に維持できる。

以上のように、本実施の形態のチップ間隔維持装置２は、ウェーハ（被加工物）１１を支持する支持面８ａを加熱するシートヒータ（加熱手段）１６を備えるので、エキスパンドシート２３をシートヒータ１６で加熱しながら拡張することで、チップ２７同士の間隔を十分に拡げることができる。

また、本実施の形態のチップ間隔維持装置２は、ウェーハ１１の外周と環状フレーム２５の内周との間に遠赤外線４８を照射してエキスパンドシート２３を収縮させる遠赤外線ヒータ（遠赤外線照射手段）４２を備えるので、ウェーハ１１の外周と環状フレーム２５の内周との間においてエキスパンドシート２３を遠赤外線４８で収縮させて、チップ２７同士の間隔を適切に維持できる。

さらに、本実施の形態のチップ間隔維持装置２は、遠赤外線４８を使用するので、チップ間隔維持装置２を構成する支持テーブル４、外周テーブル２４等の加熱を防止できる。つまり、本実施の形態のチップ間隔維持装置２は、エキスパンドシートのみを遠赤外線で加熱し、収縮させて、チップ２７同士の間隔を適切に維持できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施できる。例えば、上記実施の形態では、２個の遠赤外線ヒータ４２を回転軸４６の周りに回転させることで、ウェーハ１１の外周と環状フレーム２５の内周との間の領域に遠赤外線４８を照射しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、３個以上の遠赤外線ヒータ４２を環状に配置し、回転させずに遠赤外線４８を照射しても良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ チップ間隔維持装置
４ 支持テーブル（テーブル、拡張手段）
６ 枠体
８ 多孔質部材
８ａ 支持面
１０ 吸引路
１２ バルブ
１４ 吸引源
１６ シートヒータ（加熱手段）
１８ 支持テーブル昇降機構（拡張手段）
２０ シリンダケース
２２ ピストンロッド
２４ 外周テーブル（拡張手段）
２６ 外周テーブル昇降機構（拡張手段）
２８ シリンダケース
３０ ピストンロッド
３２ 載置テーブル
３２ａ 開口
３４ 載置テーブル昇降機構
３６ シリンダケース
３８ ピストンロッド
４０ プレート（固定手段）
４０ａ 開口
４２ 遠赤外線ヒータ（遠赤外線照射手段）
４４ マウント
４６ 回転軸
４８ 遠赤外線
１１ ウェーハ（被加工物）
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ デバイス領域
１５ 外周余剰領域
１７ ストリート（分割予定ライン）
１９ デバイス
２１ 改質層
２３ シート
２５ フレーム
２７ チップ

Claims (2)

1. エキスパンドシートに貼着され環状フレームに装着された被加工物が分割されて形成された複数のチップの間隔を拡張した状態に維持するチップ間隔維持装置であって、
   被加工物を支持する支持面と、該支持面を加熱する加熱手段と、を有し、エキスパンドシートを介してチップに分割された被加工物を吸引保持可能に支持するテーブルと、
   該テーブルの外周で環状フレームを固定する固定手段と、
   該エキスパンドシートを拡張することで複数の該チップ間に間隔を形成する拡張手段と、
   該テーブルの該支持面の上方で、被加工物の外周縁と該環状フレームの内周との間の拡張された該エキスパンドシートに向けて遠赤外線を照射して該エキスパンドシートを収縮させる遠赤外線照射手段と、
   該遠赤外線照射手段を、該エキスパンドシートに対して遠赤外線を照射する照射位置と退避位置とに位置付ける位置付け手段と、を備えたことを特徴とするチップ間隔維持装置。
2. 前記遠赤外線照射手段で照射される遠赤外線のピーク波長は、３〜２５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のチップ間隔維持装置。

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