JP2022035272A - フライカット装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表面にバンプが形成されたワークを安全に加工するためのフライカット装置を提供する。【解決手段】フライカット装置１は、表面７２にバンプ７１が形成されたバンプ領域７３とバンプ領域７３の周りの外周領域７４とを含むワーク７に貼付されたＢＧフィルム７５の上面７５ｃを切削するフライカット装置１であって、フライカットツール２１と、フライカットツール２１が下端に取り付けられ、フライカットツール２１を回転させた状態で昇降可能なツールスピンドル２２と、ワーク７を回転可能に保持するチャック３と、を備え、フライカットツール２１が、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃを中心から外周に向かって切削する。【選択図】図６

Description

本発明は、表面にバンプが形成されたワークに貼付された保護フィルムを切削するフライカット装置に関するものである。
半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、「ワーク」という）を薄く平坦に研削するものとして、回転する研削砥石の研削面をワークに押し当て、ワークの裏面を研削する。ワークの裏面研削の際には、ワーク表面に形成されたチップ及びバンプを保護するために、表面を保護するフィルムがワークに貼り付けられている。
ワークの裏面研削が終了すると、ダイシングフィルム貼付装置においてダイシングフィルムがワークの裏面に貼付けられ、ワーク及びダイシングフレームが一体化される。次に、ワークの表面に貼付けられた保護フィルムが剥離された後に、ワークは、賽の目状にダイシングされる。ダイシングにより形成されたチップは、ピックアップされてリードフレームにマウントされる（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、図９に示す手順によってワーク１００が加工される。すなわち、ワーク１００は、表面１０１にバンプ１０２が形成されるとともにバンプ１０２を覆うようにＢＧフィルム１０３が貼り付けられる（ＢＧフィルム貼付工程）。その後、ワーク１００は、裏面１０４が上方を向くようにチャックテーブル１０５に吸着保持された状態で、研削砥石１０６によって裏面１０４が研削される（ワーク研削工程）。その後、ワーク１００の内部にレーザを集光させて、裏面１０４から所定深さに改質ライン１０７を形成する（レーザダイシング（ＭＬ）工程）。その後、ワーク１００の裏面１０４を搬送アームのチャック１０８で吸着し、ワーク１００がＤＣテープ貼付装置に搬送される（ワーク搬送工程）。そして、ワーク１００が転置されたチャック１０９に保持された状態で、転圧ローラ１１０が、ワーク１００の裏面１０４にＤＣテープ１１１を押し付けて貼付して、ワーク１００がダイシングフレーム１１２に保持された後に、剥離テープ１１３を介してＢＧフィルム１０３が剥離される（ＤＣテープ貼付、ＢＧフィルム剥離工程）。
特開２００９－２０６４７５号公報
しかしながら、図９に示す手順でワーク１００を加工する場合、ＢＧフィルム１０３がバンプ１０２の分だけワーク１００の中央が外周より盛り上がるため、ＢＧフィルム１０３の外周とチャックテーブル１０５との間の隙間からリークが生じてワーク１００の吸着保持が不十分になりがちで、研削時にワーク１００がばたつき易くなり、ワーク１００にダメージを与える虞があった。さらに、ワーク１００の外周側が中央側より厚く研削されがちなため、その後のＭＬ工程では、改質ライン１０７がワーク１００の深さ方向で大きくずれて形成され、搬送工程でチャック１０８とワーク１００との間で負圧が生じたり、剥離工程でＢＧフィルム１０３の粘着力を上回る剥離力がワーク１００に作用すると、ワーク１００内に画像検査でも検出不能なほど微小なクラックが生じる虞があった。
そこで、表面にバンプが形成されたワークを安全に加工するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るフライカット装置は、表面にバンプが形成されたバンプ領域と前記バンプ領域の周りの外周領域とを含むワークに貼付された保護フィルムの上面を切削するフライカット装置であって、フライカットツールと、前記フライカットツールが下端に取り付けられ、前記フライカットツールを回転させた状態で昇降可能なツールスピンドルと、前記ワークを回転可能に保持するチャックと、を備え、前記フライカットツールが、前記保護フィルムの上面を中心から外周に向かって切削する。
この構成によれば、保護フィルムのうち中央領域が外周領域より相対的に薄く切削されることにより、保護フィルムの上面側をチャックで吸着保持した場合に、保護フィルム全面がチャックに吸着保持可能なため、ワークを安全に研削することができるとともに、ＭＬ工程において改質ラインがワークの裏面から略一定の深さに形成されるため、搬送工程や剥離工程においてワーク内に微小なクラックが生じることを抑制できる。
本発明は、バンプ付きワークを全面に亘って略均一な厚みに形成されるため、保護フィルム全面がチャックに吸着保持されて、ワークを安全に研削することができるとともに、ＭＬ工程において改質ラインがワークの裏面から略一定の深さに形成されるため、搬送工程や剥離工程においてワーク内に微小なクラックが生じることを抑制できる。
本発明の一実施形態に係るフライカット装置の概要を示す模式図である。 （ａ）は、フライカットツールの斜視図である。（ｂ）は、フライカットツールの要部拡大図である。 フライカットラインの位置、厚みセンサの測定位置を示す平面図である。 （ａ）は、ワークの平面図である。（ｂ）は、ワークの縦断面図である。（ｃ）は、ワークの要部拡大図である。 バンプ付きワークを加工する手順を示す模式図である。 ＢＧフィルムを切削する手順を示す模式図である。 隣り合うフライカットラインの位置関係を模式的に示す平面図である。 フライカットツール及びチャックの位置関係を模式的に示す側面図である。 従来のバンプ付きワークを加工する手順を示す模式図である。
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
図１に示すフライカット装置１には、後述するシリコン製のワーク７が供給される。フライカット装置１は、切削手段２と、チャック３と、を備えている。
切削手段２は、フライカットツール２１と、ツールスピンドル２２と、スピンドル送り機構２３と、を備えている。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、フライカットツール２１は、ツールスピンドル２２の下端に取り付けられるリングフレーム２１ａと、リングフレーム２１ａの外周に装着されたバイト２１ｂと、を備えている。リングフレーム２１ａは、例えばボルト等を介してツールスピンドル２２に取り付けられる。また、バイト２１ｂは、ボルト２１ｃを介してリングフレーム２１ａに装着されるため、バイト２１ｂが消耗した場合には、バイト２１ｂのみを交換可能である。バイト２１ｂは、例えば単石ダイヤモンドである。
ツールスピンドル２２は、回転軸２２ａ回りに図１中の矢印Ａ方向に回転駆動するように構成されている。ツールスピンドル２２の回転駆動には、誘導モータが用いられている。なお、ツールスピンドル２２の回転方向は、図１中の矢印Ａの向きに限定されず、反対向きであっても構わない。
スピンドル送り機構２３は、ツールスピンドル２２を上下方向に昇降させる。スピンドル送り機構２３は、例えば、ツールスピンドル２２の移動方向を案内する複数のリニアガイドと、ツールスピンドル２２を昇降させるボールネジスライダ機構と、で構成されている。スピンドル送り機構２３は、ツールスピンドル２２とコラム２４との間に介装されている。
チャック３は、チャックスピンドル３１を備えている。チャックスピンドル３１は、回転軸３１ａ回りに図１中の矢印Ｂ方向に回転駆動するように構成されている。なお、チャックスピンドル３１の回転方向は、図１中の矢印Ｂの向きに限定されず、反対向きであっても構わない。
チャック３は、上面にアルミナ等の多孔質材料からなる吸着体３２が埋設されている。吸着体３２の気孔の粗さは、例えば＃４００又は＃８００等である。チャック３は、内部を通って表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、吸着体３２に載置されたワーク７がチャック３の保持面３ａに吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ワーク７と保持面３ａとの吸着が解除される。
フライカット装置１は、冷却水ノズル４を備えている。冷却水ノズル４は、バイト２１ｂが後述するＢＧフィルム７５を切削するフライカットラインＬに純水等の冷却水を供給する。
フライカット装置１は、厚みセンサ５を備えている。厚みセンサ５は、ワーク７の厚みを測定するインプロセスゲージであり、具体的には、図３に示すように、一方の測定ヘッド５１がワーク７の高さを測定し、他方の測定ヘッド５２がチャック３の高さを測定し、それらの差分からチャック３に対するワーク７を加工中に測定することができる。
フライカット装置１の動作は、制御部６によって制御される。制御部６は、フライカット装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御部６は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御部６の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。
また、制御部６は、厚みセンサ５の測定値、ツールスピンドル２２の回転数、チャックスピンドル３１の回転数及びスピンドル送り機構２３の降下速度に基づいて、ＢＧフィルム７５が仕上がり厚みに達する時間を演算する切削時間予測部としても機能する。
ワーク７は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、バンプ７１を備えた図示しない複数のチップが表面７２に形成されている。具体的には、ワーク７は、複数のチップがワーク７の表面７２における中央領域７３にのみ形成されており、各チップには、電気接点としてのバンプ７１が形成されている。すなわち、チップ及びバンプ７１は、ワーク７の外周領域７４には形成されていない。以下、中央領域７３をバンプ領域７３という。バンプ７１の高さは、例えば１００μｍ以下である。
ワーク７の表面７２側には、全面を覆うようにＢＧフィルム７５が貼り付けられている。ＢＧフィルム７５は、後述する切削時や裏面７６の研削時に、チップ及びバンプ７１を保護する。図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＢＧフィルム７５は、バンプ領域７３が、バンプ７１の高さに応じて外周領域７４よりも相対的に高くなっている。
次に、ワーク７を加工する一連の手順について、図５に基づいて説明する。
［ＢＧフィルム貼付］
まず、公知のフィルム貼付装置を用いて、ワーク７の表面７２にＢＧフィルム７５が貼り付けられる。ＢＧフィルム７５は、基材７５ａと粘着剤７５ｂとから成り、例えば、基材７５ａがポリオレフィン製であり、粘着剤７５ｂがアクリル製である。
［ＢＧフィルム切削］
次に、フライカット装置１を用いて、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃを切削する。具体的には、まず、ワーク７の裏面７６がチャック３に吸着保持される。次に、ツールスピンドル２２及びチャックスピンドル３１をそれぞれ回転させた状態で、冷却水ノズル４から冷却水を供給しながら、スピンドル送り機構２３がバイト２１ｂをＢＧフィルム７５に切り込ませる。
図６（ａ）～（ｃ）及び図７（ａ）に示すように、バイト２１ｂは、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃを中心から外周に向けて切削する。バイト２１ｂが、ＢＧフィルム７５の外周から中心に向かって切削する場合には、バイト２１ｂが当たるＢＧフィルム７５の周縁が弾性変形して所望の形状に切削できない虞があるのに対して、バイト２１ｂが、ＢＧフィルム７５の中心から外周に向けて切削することにより、ＢＧフィルム７５を安定して切削することができる。各種切削条件は、例えば、ツールスピンドル２２の回転量が３０００ｒｐｍ、チャックスピンドル３１の回転量が１ｒｐｍ、スピンドル送り機構２３の降下速度が０．２μｍ／ｓ等である。
また、バイト２１ｂが１度の切削で除去するＢＧフィルム７５の除去量（フライカットラインＬのサイズ）は、上述した切削条件の場合、厚み（深さ）は１２μｍとなる。さらに、図７（ａ）～（ｃ）に示すように、バイト２１ｂがＢＧフィルム７５を切削した後、バイト２１ｂが１回転する間のＢＧフィルム７５の回転量（０．３ｍｍ）は、隣り合うフライカットラインＬのピッチ間隔に相当する。
また、図８に示すように、チャック３は、回転軸３１ａがツールスピンドル２２の回転軸２２ａに対して傾斜し、チャック３の保持面３ａが、中央が外周に比べて高い中凸状に形成されている。すなわち、バイト２１ｂがＢＧフィルム７５を切削する範囲では、チャック３とツールスピンドル２２とが略平行である一方、チャック３の回転中心を挟んでバイト２１ｂがＢＧフィルム７５を切削する範囲の反対側では、チャック３がツールスピンドル２２から離間するようになっている。これにより、バイト２１ｂが、ＢＧフィルム７５の外周から外部に切り抜けた後にＢＧフィルム７５の中心に戻るまでの間、ＢＧフィルム７５とバイト２１ｂとの間に隙間が確保されているため、バイト２１ｂが意図しない位置でＢＧフィルム７５に接触することが抑制される。なお、図７では、保持面３ａの下端からチャック３の回転中心までの距離であるエスケープ量を６０μｍに設定している。
ＢＧフィルム７５の切削終了のタイミングは、以下の手順により決定される。すなわち、厚みセンサ５が、加工中にチャック３に対するワーク７の厚みを測定する。制御部６は、厚みセンサ５の測定値、ツールスピンドル２２の回転数、チャックスピンドル３１の回転数及びスピンドル送り機構２３の降下速度に基づいて、厚みセンサ５の測定値が予め設定されたワーク７の仕上がり厚みに達するまでの時間を演算し、その時間が経過すると、制御部６は、加工中のワーク７の厚みが仕上がり厚みに達したとして、図６（ｄ）に示すように、スピンドル送り機構２３による送りを停止させる。
なお、厚みセンサ５は、図３に示すように、直近のフライカットラインＬとは異なる地点においてワーク７の高さを測定するため、厚みセンサ５の測定位置と直近のフライカットラインＬとの位置関係を考慮する必要がある。例えば、図３の厚みセンサ５の測定位置におけるワーク７の厚みは、直近のフライカットラインＬでのワーク７の厚みより約１２μｍ程度厚くなるため、厚みセンサ５の測定値から約１２μｍを減じて、厚みセンサ５の測定値を直近のフライカットラインＬにおけるワーク７の厚みに略一致するように補正しても構わない。なお、フライカット後のＢＧフィルム７５の形状（すなわち、フライカットによる総除去量）は、バンプ７１の高さに応じて任意に変更可能である。
ワーク７が仕上がり厚みに達すると、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃは螺旋状の曲面であり、さらに、図６（ｄ）に示すように直近のフライカットラインＬにおける段差７７が形成されている。そこで、図６（ｅ）に示すように、スピンドル送り機構２３が停止した状態で、ツールスピンドル２２及びチャックスピンドル３１をそれぞれ回転させるスパークアウトを行うことにより、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃが滑らかに仕上げられる。
このようにして、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃうち、外周領域７４に対して相対的に厚く形成された中央領域７３をバイト２１ｂで除去することにより、ＢＧフィルム７５を含むワーク７の厚みを全面に亘って略均一に形成することができる。
［ワーク研削］
次に、ワーク７が公知の研削装置に搬送されて、研削砥石８１でワーク７の裏面研削を行う。このとき、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃがフライカットされていることにより、バンプ７１にかかわらず、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃ全面が略平坦に研削チャック８２に吸着保持されるため、ワーク７の外周での真空漏れや研削時のワーク７のばたつきが抑制され、研削後のワーク７の裏面７６が、略平坦に形成される。
［レーザダイシング］
次に、ワーク７が公知のレーザダイシング装置に搬送されて、ワーク７を透過する波長のレーザをワーク７内に集光させてワーク７に平面視で格子状に改質ライン７８を形成するレーザダイシング（ＭＬ）を行う。改質ライン７８は、ワーク７を個片化する際にワーク７の分割起点となるものである。ＢＧフィルム７５の上面７５ｃがフライカットされていることにより、バンプ７１にかかわらず、ＢＧフィルム７５が略平坦にＭＬチャック８３に吸着保持されるとともに、ワーク７の裏面７６が略平坦に研削されていることから、改質ライン７８をワーク７の裏面７６から所定深さに安定して形成することができる。
［ワーク搬送］
次に、公知の搬送アームのチャック８４にワーク７の裏面７６が吸着保持されて、ワーク７がダイシング（ＤＣ）テープ貼付装置に搬送される。このとき、改質ライン７８がワーク７の裏面７６から所定深さに均一に形成されていることから、ワーク７を負圧で吸引しても、ワーク７内にクラックが生じることなく、ワーク７を安全に搬送することができる。
［ＤＣテープ貼付、ＢＧフィルム剥離］
次に、公知のＤＣテープ貼付装置を用いて、チャック８５に転置されたワーク７がＤＣテープ８６を介してダイシングフレーム８７に貼着される。ＤＣテープ８６の貼付は、転圧ローラ８８がワーク７の裏面７６にＤＣテープ８６を押し付けることで行われる。このとき、改質ライン７８がワーク７の裏面７６から所定深さに均一に形成されていることから、転圧ローラ８８がワーク７を押圧しても、ワーク７内にクラックが生じることなく、ＤＣテープ８６を安全に貼付することができる。
その後、公知の剥離装置を用いて、ワーク７からＢＧフィルム７５を剥離する。ＢＧフィルム７５の剥離は、ＢＧフィルム７５に圧着された剥離テープ８９を巻き上げることにより、ＢＧフィルム７５がワーク７の表面７２から剥離される。このとき、改質ライン７８がワーク７の裏面７６から所定深さに均一に形成されていることから、ＢＧフィルム７５がワーク７から剥離する際にも、ワーク７内にクラックが生じることなく、ＤＣテープ８６を安全に貼付することができる。
以上説明したとおり、本発明の実施形態に係るフライカット装置１は、表面７２にバンプ７１が形成されたバンプ領域７３とバンプ領域７３の周りの外周領域７４とを含むワーク７に貼付されたＢＧフィルム７５の上面７５ｃを切削するフライカット装置１であって、フライカットツール２１と、フライカットツール２１が下端に取り付けられ、フライカットツール２１を回転させた状態で昇降可能なツールスピンドル２２と、ワーク７を回転可能に保持するチャック３と、を備え、フライカットツール２１が、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃを中心から外周に向かって切削する構成とした。
この構成によれば、ＢＧフィルム７５のうち中央領域７３が外周領域７４より相対的に薄く切削されることにより、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃ側をチャック３で吸着保持した場合に、ＢＧフィルム７５全面がチャック３に吸着保持可能なため、ワーク７を安全に研削することができるとともに、ＭＬ工程において改質ライン７８がワーク７の裏面７６から略一定の深さに形成されるため、ワーク７を搬送する際、ＤＣテープ８６を貼付する際又はＢＧフィルム７５を剥離する際に、ワーク７内に微小なクラックが生じることを抑制できる。
また、フライカット装置１は、フライカットツール２１が、ツールスピンドル２２に取り付けられるリングフレーム２１ａと、リングフレーム２１ａの外周に装着され、ＢＧフィルム７５を切削可能なバイト２１ｂと、を備えている構成とした。
この構成によれば、ツールスピンドル２２にリングフレーム２１ａを介してバイト２１ｂを装着することができる。
また、フライカット装置１は、チャック３の回転軸３１ａは、所定角度だけ傾斜して設定され、チャック３のワーク７を保持する保持面３ａは、中央が外周に比べて高い中凸状に形成されている構成とした。
この構成によれば、バイト２１ｂが、ＢＧフィルム７５の外周から外部に切り抜けた後にＢＧフィルム７５の中心に戻るまでの間に、ＢＧフィルム７５とバイト２１ｂとの間に隙間が確保されるため、バイト２１ｂが意図しない位置でＢＧフィルム７５に接触することが抑制される。
また、フライカット装置１は、ＢＧフィルム７５の上面７５ｃに冷却水を供給する冷却水ノズル４を備えている構成とした。
この構成によれば、ＢＧフィルム７５を切削する際に、ＢＧフィルム７５が過度に昇温することを抑制できる。
また、フライカット装置１は、フライカットツール２１による切削中にＢＧフィルム７５の厚みを測定する厚みセンサ５と、厚みセンサ５の測定値、フライカットツール２１の回転数、チャック３の回転数及びツールスピンドル２２の降下速度に基づいて、ＢＧフィルム７５が仕上がり厚みに達する時間を演算する制御部６と、を備えている構成とした。
この構成によれば、ＢＧフィルム７５の仕上がり厚みを適切に管理することができる。
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
１ ：フライカット装置
２ ：切削手段
２１ ：フライカットツール
２１ａ ：リングフレーム
２１ｂ ：バイト
２１ｃ ：ボルト
２２ ：ツールスピンドル
２２ａ ：回転軸
２３ ：スピンドル送り機構
２４ ：コラム
３ ：チャック
３ａ ：保持面
３１ ：チャックスピンドル
３１ａ ：回転軸
３２ ：吸着体
４ ：冷却水ノズル
５ ：厚みセンサ
５１、５２：測定ヘッド
６ ：制御部
７ ：ワーク
７１ ：バンプ
７２ ：表面
７３ ：バンプ領域
７４ ：外周領域
７５ ：ＢＧフィルム
７５ａ ：基材
７５ｂ ：粘着剤
７５ｃ ：上面
７６ ：裏面
７７ ：段差
７８ ：改質ライン
Ｌ ：フライカットライン

Claims (5)

  1. 表面にバンプが形成されたバンプ領域と前記バンプ領域の周りの外周領域とを含むワークに貼付された保護フィルムの上面を切削するフライカット装置であって、
    フライカットツールと、
    前記フライカットツールが下端に取り付けられ、前記フライカットツールを回転させた状態で昇降可能なツールスピンドルと、
    前記ワークを回転可能に保持するチャックと、
    を備え、
    前記フライカットツールが、前記保護フィルムの上面を中心から外周に向かって切削することを特徴とするフライカット装置。
  2. 前記フライカットツールは、
    前記ツールスピンドルに取り付けられるリングフレームと、
    前記リングフレームの外周に装着され、前記保護フィルムを切削可能なバイトと、
    を備えていることを特徴とする請求項１に記載のフライカット装置。
  3. 前記チャックの回転軸は、所定角度だけ傾斜して設定され、
    前記チャックの前記ワークを保持する保持面は、中央が外周に比べて高い中凸状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフライカット装置。
  4. 前記保護フィルムの上面に冷却水を供給する冷却水ノズルをさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のフライカット装置。
  5. 前記フライカットツールによる切削中に前記保護フィルムの厚みを測定する厚みセンサと、
    前記厚みセンサの測定値、前記フライカットツールの回転数、前記チャックの回転数及び前記ツールスピンドルの降下速度に基づいて、前記保護フィルムが仕上がり厚みに達する時間を演算する切削時間予測部と、
    をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のフライカット装置。
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