JP2023074768A - テープ圧着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】押圧ローラでテープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着しても、ウエーハを破損することがないテープ圧着装置を提供する。【解決手段】テープ圧着装置２は、上部チャンバー４と、下部チャンバー６と、上部チャンバー４を昇降させ下部チャンバー６に接触させた閉塞状態と下部チャンバー６から離反させた開放状態とを生成する昇降機構８と、閉塞状態で上部チャンバー４および下部チャンバー６を真空にする真空部１０と、上部チャンバー４および下部チャンバー６を大気に開放する大気開放部１２とを備える。下部チャンバー６には、ウエーハの外周余剰領域のみを支持しデバイス領域を非接触とする凹状に形成された保持面３４を有するウエーハテーブル３２が収容されている。また、テープ圧着装置２は、ウエーハテーブル３２の凹状に形成された領域にエアーを供給して、上部チャンバー４および下部チャンバー６の気圧より陽圧とする陽圧生成手段４８を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームに圧着されたテープをウエーハの裏面に圧着するテープ圧着装置に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスがストリートによって区画されたデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウエーハは、裏面が研削されて所望の厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割された各デバイスチップは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
本出願人は、研削されたウエーハの搬送を容易にするために、外周余剰領域に対応する裏面にリング状の補強部を残存させ所定の加工を施した後、ウエーハの裏面にダイシングテープを圧着すると共にフレームでウエーハを支持し、ウエーハからリング状の補強部を除去する技術を提案した（たとえば特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に開示されている技術においては、外周にリング状の補強部が形成されたウエーハの裏面にダイシングテープを圧着してフレームと一体にする作業が困難であると共に、リング状の補強部を切断してウエーハから除去することが困難であり生産性が悪いという問題があった。
そこで、本出願人は、外周余剰領域に対応する裏面にリング状の補強部が凸状に形成されたウエーハから凸状の補強部を除去する加工装置を開発し、２０２０年７月１７日に特許出願をした（特願２０２０－１２３３０１号）。
この加工装置は、
複数のウエーハが収容されたウエーハカセットが載置されるウエーハカセットテーブルと、
ウエーハカセットテーブルに載置されたウエーハカセットからウエーハを搬出するウエーハ搬出手段と、
ウエーハ搬出手段によって搬出されたウエーハの表面側を支持するウエーハテーブルと、
ウエーハを収容する開口部が形成されたリング状のフレームを複数収容するフレーム収容手段と、
フレーム収容手段からフレームを搬出するフレーム搬出手段と、
フレーム搬出手段によって搬出されたフレームを支持するフレームテーブルと、
フレームテーブルの上方に配設されフレームにテープを圧着するテープ圧着手段と、
テープが圧着されたフレームをウエーハテーブルまで搬送しウエーハテーブルに支持されたウエーハの裏面にフレームの開口部を位置づけてテープ付フレームをウエーハテーブルに載置するテープ付フレーム搬送手段と、
テープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着するテープ圧着手段と、
テープ圧着手段によってテープ付フレームのテープとウエーハの裏面とが圧着されたフレームユニットをウエーハテーブルから搬出するフレームユニット搬出手段と、
フレームユニット搬出手段によって搬出されたフレームユニットのウエーハからリング状の補強部を切断し除去する補強部除去手段と、
リング状の補強部が除去されたリング無しユニットを補強部除去手段から搬出するリング無しユニット搬出手段と、
リング無しユニット搬出手段によって搬出されたリング無しユニットを収容するフレームカセットが載置されるフレームカセットテーブルと、を含む。
上記テープ圧着手段は、上部チャンバーと、ウエーハテーブルを収容した下部チャンバーと、上部チャンバーを昇降させ下部チャンバーに接触させた閉塞状態と下部チャンバーから離反させた開放状態とを生成する昇降機構と、閉塞状態で上部チャンバーおよび下部チャンバーを真空にする真空部と、上部チャンバーおよび下部チャンバーを大気に開放する大気開放部とを備え、ウエーハテーブルに支持されたウエーハの裏面にテープ付フレームのテープが位置づけられた状態で、昇降機構を作動して閉塞状態を維持しつつ上部チャンバーおよび下部チャンバーを真空にし、上部チャンバーに配設された押圧ローラでテープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着するように構成されていて、ウエーハの裏面にテープを密着させることができる。
特開２０１０－６２３７５号公報
しかし、ウエーハテーブルは、ウエーハの表面に形成されたデバイス領域に傷をつけないように外周余剰領域のみを支持しデバイス領域を非接触とする凹状に形成されていることから、押圧ローラでテープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着する際、ウエーハが破損するおそれがあるという問題がある。
本発明の課題は、押圧ローラでテープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着しても、ウエーハを破損することがないテープ圧着装置を提供することである。
本発明によれば、上記課題を解決する以下のテープ圧着装置が提供される。すなわち、
「ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームに圧着されたテープをウエーハの裏面に圧着するテープ圧着装置であって、
上部チャンバーと、ウエーハの外周余剰領域のみを支持しデバイス領域を非接触とする凹状に形成された保持面を有するウエーハテーブルを収容した下部チャンバーと、該上部チャンバーを昇降させ該下部チャンバーに接触させた閉塞状態と該下部チャンバーから離反させた開放状態とを生成する昇降機構と、該閉塞状態で該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを真空にする真空部と、該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを大気に開放する大気開放部と、を備え、
該ウエーハテーブルに支持されたウエーハの裏面にテープ付フレームのテープが位置づけられた状態で、該昇降機構を作動して該閉塞状態を維持しつつ該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを真空にし、該上部チャンバーに配設された押圧ローラでテープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着するように構成され、
該ウエーハテーブルの凹状に形成された領域にエアーを供給して該上部チャンバーおよび該下部チャンバーの気圧より陽圧とする陽圧生成手段を含むテープ圧着装置」が提供される。
好ましくは、該押圧ローラがテープを介してウエーハを押圧した際、該陽圧生成手段が作動する。ウエーハの外周余剰領域に対応する裏面にはリング状の補強部が凸状に形成されていてもよい。
本発明のテープ圧着装置は、ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームに圧着されたテープをウエーハの裏面に圧着するテープ圧着装置であって、
上部チャンバーと、ウエーハの外周余剰領域のみを支持しデバイス領域を非接触とする凹状に形成された保持面を有するウエーハテーブルを収容した下部チャンバーと、該上部チャンバーを昇降させ該下部チャンバーに接触させた閉塞状態と該下部チャンバーから離反させた開放状態とを生成する昇降機構と、該閉塞状態で該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを真空にする真空部と、該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを大気に開放する大気開放部と、を備え、
該ウエーハテーブルに支持されたウエーハの裏面にテープ付フレームのテープが位置づけられた状態で、該昇降機構を作動して該閉塞状態を維持しつつ該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを真空にし、該上部チャンバーに配設された押圧ローラでテープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着するように構成され、
該ウエーハテーブルの凹状に形成された領域にエアーを供給して該上部チャンバーおよび該下部チャンバーの気圧より陽圧とする陽圧生成手段を含むので、押圧ローラでテープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着しても、ウエーハを破損することがない。
本発明にしたがって構成されたテープ圧着装置の斜視図。 図１に示すテープ圧着装置の分解斜視図。 図１に示すテープ圧着装置の断面図。 （ａ）補強部ありウエーハの斜視図、（ｂ）補強部なしウエーハの斜視図。 テープ付フレームの斜視図。 テープの押圧を開始する状態を示す模式図。 テープの押圧が終了した状態を示す模式図。
以下、本発明に従って構成されたテープ圧着装置の好適実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（テープ圧着装置２）
図１に示すとおり、テープ圧着装置２は、上部チャンバー４と、下部チャンバー６と、上部チャンバー４を昇降させ下部チャンバー６に接触させた閉塞状態と下部チャンバー６から離反させた開放状態とを生成する昇降機構８と、閉塞状態で上部チャンバー４および下部チャンバー６を真空にする真空部１０と、上部チャンバー４および下部チャンバー６を大気に開放する大気開放部１２とを備える。
（上部チャンバー４）
上部チャンバー４は、円形の天板１４と、天板１４の周縁から垂下する円筒状の側壁１６とを含み、側壁１６の下部は開放されている。図２および図３を参照して説明すると、天板１４の下面と側壁１６の内周面とによって規定される収容空間には、テープ付フレームのテープをウエーハに圧着するための押圧ローラ１８と、押圧ローラ１８を回転自在に支持する支持片２０と、図２に矢印Ｘで示すＸ軸方向に支持片２０を移動させるＸ軸送り手段２２（図２参照）とが配設されている。
図２に示すとおり、Ｘ軸送り手段２２は、支持片２０に連結されＸ軸方向に延びるボールねじ２４と、ボールねじ２４を回転させるモータ２６とを有する。そして、Ｘ軸送り手段２２は、モータ２６の回転運動をボールねじ２４によって直線運動に変換して支持片２０に伝達し、Ｘ軸方向に延びる一対の案内レール２８に沿って支持片２０と共に押圧ローラ１８を移動させる。
（下部チャンバー６）
図２および図３に示すとおり、下部チャンバー６は、円筒状の側壁３０を有する。側壁３０の上部は開放され、側壁３０の下部は閉塞されている。側壁３０の内部には、ウエーハおよびフレームを保持するウエーハテーブル３２が収容されている。
ウエーハテーブル３２は、ウエーハの外周余剰領域のみを保持しデバイス領域を非接触とする凹状に形成された保持面３４を有する。保持面３４は、ウエーハの外周余剰領域およびフレームを保持する環状保持部３６と、デバイス領域に対応する円形凹部３８とを有する。環状保持部３６には、円形凹部３８の周縁に沿ってゴムリング４０が配置されており、ゴムリング４０には、周方向に間隔をおいて複数の吸引孔４０ａが設けられている。各吸引孔４０ａは、流路４２を介して吸引手段４４（図２参照）に接続されている。
（昇降機構８、真空部１０、大気開放部１２）
昇降機構８は、上部チャンバー４の天板１４の上面に装着されたエアシリンダ等の適宜のアクチュエータから構成され得る。真空部１０は、適宜の真空ポンプから構成され得る。真空部１０は、流路４６を介して下部チャンバー６に接続されている。また、流路４６には、流路４６を大気に開放可能な適宜のバルブから構成され得る大気開放部１２が設けられている。
（陽圧生成手段４８）
図２および図３を参照して説明を続けると、図示の実施形態のテープ圧着装置２は、ウエーハテーブル３２の凹状に形成された領域（円形凹部３８）にエアーを供給して、上部チャンバー４および下部チャンバー６の気圧より陽圧とする陽圧生成手段４８を含んでいる。陽圧生成手段４８は、円形凹部３８に形成された供給孔５０と、流路５２を介して供給孔５０に接続されたエアー供給手段５４（図２参照）とを有する。
（ウエーハＷ）
図４（ａ）には、テープ圧着装置２によってテープ付フレームのテープに圧着される円板状のウエーハＷが示されている。ウエーハＷは、シリコン（Ｓｉ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の適宜の半導体材料から形成され得る。ウエーハＷの表面Ｗａは、円形のデバイス領域Ｒｄと、デバイス領域Ｒｄを囲繞する外周余剰領域Ｒｓとを有する。デバイス領域Ｒｄは、格子状のストリートＳによって複数の矩形領域に区画されており、複数の矩形領域のそれぞれには、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスＤが形成されている。なお、便宜的にデバイス領域Ｒｄと外周余剰領域Ｒｓとの境界Ｂを二点鎖線で示しているが、実際には境界Ｂを示す線は存在しない。
図４（ａ）に示すウエーハＷにおいては、外周余剰領域Ｒｓに対応する裏面Ｗｂに、リング状の補強部Ｒが凸状に形成されている。このため、外周余剰領域Ｒｓの厚みは、デバイス領域Ｒｄの厚みよりも大きい。
また、テープ圧着装置２によってテープ付フレームのテープに圧着されるウエーハは、図４（ｂ）に示すウエーハＷ’のように、リング状の補強部が裏面Ｗｂ’に設けられていないものであってもよい。なお、以下の説明では、主に、補強部Ｒを有するウエーハＷにテープを圧着する場合について記載している。
（テープ付フレームＦＴ）
図５には、上記のウエーハＷが圧着されるテープ付フレームＦＴが示されている。テープ付フレームＦＴは、ウエーハＷを収容する開口部Ｆｏを備えた環状のフレームＦと、フレームＦに圧着された円形の粘着テープＴとを備える。
次に、上述したとおりのテープ圧着装置２に作動について説明する。
図示の実施形態では、まず、昇降機構８を作動させ、上部チャンバー４を下部チャンバー６から離反させた開放状態にする。次いで、図２に示すとおり、デバイスＤが形成されている表面Ｗａを下に向けた状態で、ウエーハテーブル３２の保持面３４にウエーハＷを載せる。
保持面３４にウエーハＷを載せる際は、ウエーハＷの外周余剰領域Ｒｓを環状保持部３６のゴムリング４０に位置づけると共に、ウエーハＷのデバイス領域Ｒｄを円形凹部３８に位置づける。これによって、デバイスＤが形成されている表面Ｗａを下に向けた状態で、ウエーハテーブル３２の保持面３４にウエーハＷを載せても、デバイス領域ＲｄのデバイスＤと保持面３４とが接触することがなく、デバイスＤの損傷を防止することができる。
次いで、吸引手段４４を作動させ、ゴムリング４０の各吸引孔４０ａに吸引力を生成し、ウエーハＷの外周余剰領域Ｒｓを吸引保持する。この際の吸引孔４０ａの圧力は、たとえば絶対圧１００Ｐａ程度でよい。
ウエーハテーブル３２にウエーハＷを吸引保持させたら、テープ付フレームＦＴをウエーハテーブル３２の環状保持部３６に載せる（図２参照）。この際は、ウエーハテーブル３２に支持されたウエーハＷの裏面Ｗｂに、テープ付フレームＦＴのテープＴを位置づけると共に、テープＴの粘着面を下に向けて、ウエーハＷの裏面ＷｂにテープＴの粘着面を対面させる。
ウエーハテーブル３２にテープ付フレームＦＴを載せた後、昇降機構８によって上部チャンバー４を下降させ、上部チャンバー４の側壁１６の下端を下部チャンバー６の側壁３０の上端に接触させる（図３参照）。これによって、上部チャンバー４および下部チャンバー６を閉塞状態にする。そうすると、図６に示すとおり、押圧ローラ１８がテープ付フレームＦＴに接触すると共に、テープＴの粘着面がウエーハＷの補強部Ｒの上端に接触する。
次いで、大気開放部１２を閉じた状態で真空部１０を作動させ、上部・下部チャンバー４、６の内部を真空にする。ただし、上部・下部チャンバー４、６の内部の圧力は、吸引孔４０ａの圧力よりも大きくする（たとえば絶対圧２００Ｐａ程度）。これによって、ウエーハＷを吸引する力は若干弱まるものの、上部・下部チャンバー４、６の内部を真空にしても、ウエーハテーブル３２によってウエーハＷを吸引保持している状態を維持することができる。
次いで、図６および図７に示すとおり、上部チャンバー４に配設された押圧ローラ１８をＸ軸送り手段２２によってＸ軸方向に転がし、押圧ローラ１８でテープ付フレームＦＴのテープＴをウエーハＷの裏面Ｗｂに圧着する。このときは、押圧ローラ１８によってテープＴを介してウエーハＷを下方に押圧することになる。そうすると、ウエーハＷは外周余剰領域Ｒｓのみが環状保持部３６のゴムリング４０によって支持され、デバイス領域Ｒｄが円形凹部３８に位置づけられていることから、押圧ローラ１８による押圧によってウエーハＷが下方にたわみ、ウエーハＷが破損するおそれがある。
しかし、図示の実施形態のテープ圧着装置２は、円形凹部３８にエアーを供給して上部・下部チャンバー４、６の気圧より陽圧とする陽圧生成手段４８を備えているので、押圧ローラ１８による押圧によってウエーハＷがたわみ、ウエーハＷが破損するのを防止することができる。
具体的には、押圧ローラ１８でテープＴを介してウエーハＷを押圧した際、陽圧生成手段４８のエアー供給手段５４を作動させ、供給孔５０から円形凹部３８にエアーを供給し、上部・下部チャンバー４、６の気圧より円形凹部３８を陽圧とする。この際は、押圧ローラ１８による押圧によってウエーハＷがたわむのを抑制できる程度に、上部・下部チャンバー４、６の気圧よりも円形凹部３８の気圧を若干大きくする。たとえば、上部・下部チャンバー４、６の気圧が絶対圧２００Ｐａ程度である場合、円形凹部３８の気圧は絶対圧３００Ｐａ程度でよい。
このように、図示の実施形態のテープ圧着装置２においては、陽圧生成手段４８によって円形凹部３８を上部・下部チャンバー４、６よりも陽圧とするので、押圧ローラ１８でテープＴを介してウエーハＷを押圧した際に、ウエーハＷがたわむのを抑制することでき、ウエーハＷの破損を防止することができる。
押圧ローラ１８でウエーハＷにテープＴを圧着する際に、上部・下部チャンバー４、６の内部を真空にすると、上記のとおり、ウエーハテーブル３２によるウエーハＷの吸引力が弱まってしまう。けれども、図示の実施形態では、環状保持部３６のゴムリング４０にウエーハＷの外周余剰領域Ｒｓが位置づけられているため、押圧ローラ１８でウエーハＷにテープＴを圧着する際、ゴムリング４０とウエーハＷとの間の摩擦力によって、ウエーハＷの位置ずれが防止される。
図示の実施形態では、ウエーハＷの裏面Ｗｂにリング状の補強部Ｒが形成されていることから、押圧ローラ１８でウエーハＷの裏面ＷｂにテープＴを圧着しても、リング状の補強部Ｒの付け根にテープＴが密着しない部分が生じることがある。
この点、図示の実施形態においては、上部・下部チャンバー４、６の内部を真空にした状態で、押圧ローラ１８でウエーハＷにテープＴを圧着している。したがって、押圧ローラ１８を移動させた後に大気開放部１２を開放すると、大気圧によってテープＴを押し付け、補強部Ｒの付け根に沿ってテープＴをウエーハＷに密着させることができる。
なお、図示の実施形態では、テープＴが粘着テープである場合について説明したが、テープＴは、シートに粘着層が敷設されていない熱圧着テープであってもよい。熱圧着テープは、熱可塑性の合成樹脂（たとえば、ポリオレフィン系樹脂）のテープであり、融点近傍の温度まで加熱されると、軟化ないし溶融して粘着力を発揮するテープである。
テープＴが熱圧着シートである場合には、押圧ローラ１８またはウエーハテーブル３２の少なくとも一方を、テープＴが軟化ないし溶融する温度まで加熱することにより、押圧ローラ１８でウエーハＷの裏面ＷｂにテープＴを熱圧着することができる。
２：テープ圧着装置
４：上部チャンバー
６：下部チャンバー
８：昇降機構
１０：真空部
１２：大気開放部
１８：押圧ローラ
３２：ウエーハテーブル
３４：保持面
４８：陽圧生成手段
Ｗ：ウエーハ
Ｗａ：ウエーハの表面
Ｗｂ：ウエーハの裏面
Ｒｄ：デバイス領域
Ｒｓ：外周余剰領域
Ｒ：補強部
ＦＴ：テープ付フレーム
Ｆ：フレーム
Ｆｏ：開口部
Ｔ：テープ

Claims (3)

  1. ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームに圧着されたテープをウエーハの裏面に圧着するテープ圧着装置であって、
    上部チャンバーと、ウエーハの外周余剰領域のみを支持しデバイス領域を非接触とする凹状に形成された保持面を有するウエーハテーブルを収容した下部チャンバーと、該上部チャンバーを昇降させ該下部チャンバーに接触させた閉塞状態と該下部チャンバーから離反させた開放状態とを生成する昇降機構と、該閉塞状態で該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを真空にする真空部と、該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを大気に開放する大気開放部と、を備え、
    該ウエーハテーブルに支持されたウエーハの裏面にテープ付フレームのテープが位置づけられた状態で、該昇降機構を作動して該閉塞状態を維持しつつ該上部チャンバーおよび該下部チャンバーを真空にし、該上部チャンバーに配設された押圧ローラでテープ付フレームのテープをウエーハの裏面に圧着するように構成され、
    該ウエーハテーブルの凹状に形成された領域にエアーを供給して該上部チャンバーおよび該下部チャンバーの気圧より陽圧とする陽圧生成手段を含むテープ圧着装置。
  2. 該押圧ローラがテープを介してウエーハを押圧した際、該陽圧生成手段が作動する請求項１記載のテープ圧着装置。
  3. ウエーハの外周余剰領域に対応する裏面にはリング状の補強部が凸状に形成されている請求項１記載のテープ圧着装置。
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