JP4322328B2 - ウエハをウエハテープに接着する方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【関連出願】
以下の特許出願に対してクロスレファレンスされ、各々は本発明と同じ譲渡人に譲渡され、その教示はレファレンスによってここに含まれる。

【０００２】
【発明の属する分野】
本発明は、一般に半導体ウエハの取扱に関し、特に、既に部分に切断されたウエハを含む壊れやすい半導体をウエハテープに確実に接着するための方法に関する。
【０００３】
【発明の背景】
半導体デバイスの製造において、シリコンのような単一ウエハの材料に多くの集積回路やデバイスを形成することが従来から行われている。これらのデバイスはウエハ上に形成された後に、互いに各デバイス、例えば１以上のデバイスや回路が形成されたセグメントにウエハを完全に切断することによって、一般にダイと呼ばれているセグメントを分離する必要がある。従来の集積回路に対して、完成されたウエハは、例えば二酸化シリコンのような材料のオーバーコートで保護される。その後、この完成されたウエハは、円形のウエハフレームを横切って伸ばされた接着性のウエハテープにしっかり接着され、それによって、ウエハの活性面は表面によって物理的に支持される。ローラやホイールが、支持されたウエハに近いテープの裏側を横切って回転され、テープをウエハに固定する。保護のオーバーコートは力が物理的にかかっている間、活性化したデバイスを損傷から保護する。ウエハは、個々の回路を分離する通路に沿って完全に切断されてダイを形成する。このダイはウエハテープにしっかりと接着されたままであり、後に、ダイパッキング用のピック・アンド・プレイス装置(pick and place equipment)によって取り除かれる。
【０００４】
ウエハの表面上の脆い素子のために完全な切断プロセスに適していないデバイスに対して、部分切断プロセスが行われる。完全な切断プロセスに適当でないこれらのデバイスは、テキサス州ダラスのテキサスインスツルメントによって製造されたディジタルマイクロミラーデバイス(digital micromirror device: DMD) を含む動く部品を有するマイクロメカニカルデバイスである。直交ラインがウエハ上に書かれるか、或いは部分切断がデバイス間に伸びるウエハ通路に沿って形成され、これらの形成された切断ラインは、一般にカーフとして知られている。ドーム状のウエハは、個々のダイを形成するために、これらのウエハカーフに沿ってウエハを割るためにウエハの裏側に対して押圧される。このような方法は、“Method and Apparatus for Breaking and Separating Die from a Wafer using Multi-Radii Dome"および“Method and Apparatus for Stretching Saw Film Tape after Breaking a Patially Sawn Wafer" の名称の、テキサスインスツルメントに譲渡された特許出願に教示され、これらの教示は、本願にレファレンスによって添付される。もし、ウエハを分離する間に注意が払われないと、個々のダイは部分的に壊されたりするかもしれない。
【０００５】
クロスレファレンスされた特許出願に示されているように、ウエハを分離するプロセスは、１つの側に接着材を有するウエハテープのような伸縮する膜上に製造されたウエハを置くことによって、容易にされる。ウエハがアンビルで分離されると、テープは、互いに形成されたダイを更に分離するために伸ばされ、互いにダイのコーナーが擦られるのを避ける。このウエハの分離プロセスの後、ピック・アンド・プレイス装置は、個々のダイをテープから取り除く。これらのダイはリードおよびピンと共にパッケージされる。パッキングはプラスチック、セラミック或いは他の適当な材料を有する。時々、ダイは、特にデバイスが移動するエレメントを有するマイクロメカニカルなデバイスであるなら、パッケージにおいて気密にシールされ、湿気がデバイスを損傷するのを防止する。
【０００６】
製造されたウエハは、特にウエハの分離プロセス中にウエハが反転される場合は、効果的なウエハの分離を達成するために、伸びる膜の上にしっかりと置かれることが大切である。分離中に発生したあらゆる粒子が脆いマイクロメカニカルデバイスから下方に離れるように、ウエハブレーク中にウエハを反転することが好ましい。もし、ウエハがテープに充分に固定されない場合、ダイはテープから離れて落下し、廃品にされる可能性がある。空気の泡は、ダイが互いにシフトしたり、かみ合ったりするのを避けるために、テープとウエハ間から除かれる必要がある。
既に部分切断された壊れやすいウエハをウエハテープにしっかりと接着するための非接触法である“Noncontact Method of Adhering a Wafer to a Wafer Tape" の名称の発明が特許出願番号60/034,831に記載されている。特に、ウエハテープをウエハにしっかり取り付けるために、圧搾ガスを用いる、非接触方法が開示されている。
【０００７】
脆い半導体ウエハをウエハテープに、特に、個々のダイを形成するために、カーフに沿ってブレークされるべき特に部分切断されたウエハをテープにしっかりと接着するための改善された方法と装置を提供することが望まれる。特に、ウエハをテープに固定している間、支持面上に物理的に押圧されない、脆い活性面を有する脆いウエハをウエハの接着テープへ接着する改善された方法を提供することが特に望まれる。脆いウエハは、それが反転され、ダイがウエハテープから不用意に剥がれるという危険性なく、ウエハの分離中に発生された粒子が下方におちることを可能にするように、ウエハにしっかり接着される必要がある。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、支持されたウエハに接近したウエハテープの裏側に穏やかな集中ポイント力を与え、それによりテープの反対側の接着面をウエハにしっかり接着するるコンタクト方法および装置として技術的利点を達成する。ウエハテープは、半導体ウエハを分離することなく、粘着性のある切断膜が脆い半導体ウエハの裏側に接着するように、充分な圧力で切断フレームを横切ってぴんと張って支持されているので、穏やかなポイント力がウエハテープにローラによって選択的に加えられる。ローラの圧力の適用は、例えばマイクロメカニカルデバイスを有するウエハのようなウエハの活性面を物理的に取扱ったり、または支持したりするための必要性を除く接触方法である。本発明は、部分切断され、反転されたウエハの裏側に対してアンビルを押圧することによって事実上分離される脆いウエハを取り付けるのに特に適している。
【０００９】
本発明の好適な方法によると、集中されたポイント力はテープの中央に近いウエハテープ上に先ず向けられ、ウエハテープに対してフォーカスされる。ウエハは突出したポイント上に置かれ、引力によってその場所に保持される。その後穏やかな力はターンテーブルによって回転され、ウエハとウエハテープの下で外方に進められ、それにより、スパイラル或いはヘリカルパターンを画定し、ウエハテープとウエハ間に空気の泡を導くことなくウエハテープをウエハにしっかり接着する。このポイント力の幅は、前の通路をオーバラップするうず巻路（スパイラルパス）をスイープするのに充分である。好ましくは、テープとウエハ間の全てのガスは放射状に外方に向けられ、テープとウエハ間で捕獲されないことを確実にするために、うず巻路の２０％−５０パーセントのオーバラップがある。ポイント力の圧力は、ウエハが割れないように選択される。
【００１０】
【実施の形態】
図１を参照すると、本発明の好適な実施の形態による装置１０を示す。装置１０は、ウエハの取付けセクション（ハウジング）１２と取り付けられるウエハ１６を受け取るための丁番の付いた蓋１５上に取り付けられたウエハ真空チャック１４を含む。ウエハ取付けセクション１２は環状の切断フレームホルダー２０を固定的に支持する。このホルダー２０は、切断フレーム２４をしっかり受け取るためにフランジ２２を有する。上方に面した接着上面を有する切断膜２６が、切断フレーム２４を横切って伸長されるようにし、本発明によってそこに取り付けられるウエハ１６を受け取るのに適している。回転アーム３０が選択された速度でモーター（図示せず）によって回転駆動されるローター３２によって回転可能に示されている。好ましくは、この速度は、１００ＲＰＭである。選択的に上昇され、伸ばされたウエハテープ２６をつけるために軸方向に進められる圧力生成ローラ３６がアーム３０から上方に伸びている。
【００１１】
図２を参照すると、回転圧力ホイール３６を有するウエハ取付けセクション１２が示されている。ロッド３８がアーム３０に取付けられ、はめ込まれている。図示されるように、圧力ホイール３６は、アーム３０が回転するにつれて、アーム３０の基部と端部間でロッド３８に沿って直線的に、選択的に進めることができる。これは、図５に関して簡単に記載されるように、ウエハの下のウエハテープに対してうず巻路の力を形成する。
図３と図４を参照すると、装置１０の蓋の部分１４の上面図および側断面図がそれぞれ示されている。蓋のアッセンブリ１４は、一般に真空チャックと呼ばれる。ウエハ取付けセクション１２の接着テープ２６にしっかり接着されるべきウエハ１６が蓋部材４０によって形成されるウエハと一致している窪み内に先ず配置される。蓋部材４０はその上にウエハを支持する環状肩部４２を有していて、窪みが付けられている。環状の真空チャンバ４８と連通して伸びる複数の開口４６を有する環状の窪み４４が肩部４２内に画定される。真空チャンバ４８から真空源に伸びる開口５０が設けられている。この真空源は複数の開口４６を介して選択的に与えられ、ウエハ１６を底の部分にローディングしている間肩部４２上にウエハをしっかり支持する。上部部材４０は、更にウエハ１６の中央部分の下にある空洞６２を画定する大きな中央の窪み６０を有している。通気開口６４は、空洞６２と周囲の環境間に伸び、ウエハ１６の下での真空の形成を阻止しており、従って、ウエハが開口４６によってウエハの周辺に環状に与えられた真空によって保持されている間圧力によってウエハが破壊されるのを防止する。
【００１２】
【使用方法】
ウエハのフレームやフープ２４を横切ってぴーんと張って支持された伸びた切断膜２６にウエハをしっかりと取り付けるために、部分的に切断されたウエハ１６が頂部部材４０の環状肩部４２上に先ず置かれる。これは、自動化された装置によって行われ、それによってウエハ１６の活性部分は図４に示された空洞６２の方へ下方へ向けられる。真空圧が幾つかの開口４６をとおしてウエハ１６の周辺に加えられる。真空はライン５２、開口５０、空洞４８を設けることによって、開口４６に確立される。
次に、チャック部分１４を有する蓋１５は図１に示される蝶番６６の周りに上方に蝶番で動くようにされ、一方部分的に切断されたウエハ１６は、ウエハの周辺に与えられた真空によって肩部４２上の正しい位置に保持される。部分的に切断されたウエハ１６の底部はウエハテープ２６の接着面上に丁度位置される。その後、真空圧が真空源５２ら除かれ引かれ、部分的に切断されたウエハ１６が頑丈な膜２６の表面上に自由落下するようにする。その後、蓋の部分１４は再度開けられ、その結果部分切断されたウエハ１６を抑えないようにする。
【００１３】
ウエハ取付けセクション１２の駆動モータ（図示せず）が回転して、圧力ホイール３６を有するアーム３０が接着性の切断膜２６の下で回転するようにする。圧力ホイール３６はウエハ１６の中央部分の周りに切断膜２６を付けるように僅かに上昇される。圧力ホイール３６は加熱されてもよく、また切断膜２６の接着面がウエハの底面にしっかり接着されるように、部分切断ウエハ１６に近接している接着テープ２６の裏側に対して回転される。部分切断ウエハ１６は、自由で、抑えられていないので、回転圧力ホイール３６の力によって、切断テープ２６はウエハ１６の面に接着される。緩やかな力がホイール３６によって加えられ、部分切断ウエハが破壊するのを防止する。
圧力ホイール３６はウエハの下の切断膜２６に対して穏やかに動かされるので、圧力ホイール３６は図２に示されるように、アーム３０のロッド３８に沿って外方へ直線的に進められる。圧力ホイール３６はアーム３０によって回転されるので、これによって、うず巻路の力が形成する。この路は図５の７０に示されるようにそれ自体オーバラップしている。即ち、７２で示されているようにホイール３６によって加えられた圧力の幅、および圧力ホイール３６がロッド３８に沿って進められる速度は、実際に形成されたうず巻路７０が２０％と５０％の間でそれ自身オーバラップするものである。
【００１４】
空気の泡がテープとウエハ間に存在しないこと、或いは後にウエハが切断カーフに沿って正しく分離しないことがないことが必要である。これらはウエハが最後のパッケージのためウエハテープから個々のダイを連続して取り上げたり、配置したりすることを困難にする。うず巻路が好適であるけれども、ウエハをテープにしっかり接着するために、他のパターンを利用することもできる。例えば、ホイール３６が水平ラインにおいて左から右へ、ウエハの下でウエハテープに対して連続して向けられることができ、ラインはラインからラインへオーバラップする。うず巻法は、連続した路を容易に与えることができるので、適しており、ウエハとテープ間に捕捉された空気は、ラインに沿ってウエハの周辺に向かって外方へ放射状に押圧される。もし、ローラーの圧力がディスプレイ用のラスター走査技術と同様に左から右へ加えられるなら、捕捉された空気は、空気が短いラインに沿って累積される傾向にあるウエハの裏面に向かって下方に力が加えられるであろう。累積された空気はテープの前に走査された面に向かって、後ろにゆっくり進もうとし、従って、路の大きなオーバラップが必要になるであろう。
【００１５】
例えば、６インチ（１５．２４センチ）のウエハに対して、圧力ホイール３６を有するアーム３０が１００ｒｐｍの速度で回転され、ホイールは毎分１インチの速度でロッド３８に沿って、直線的に進み、従って、図５に示されるように互いにオーバラップするうず巻パターンに約３００路を生じる。これは好適な速度および方法であるが、それぞれの要素に対して他の回転および直線速度が選ばれ、ウエハテープ２６がウエハにしっかり接着されて、ウエハとテープ間に捕捉されている空気の泡を避けることを確実にする。
要するに、本発明は、ウエハテープを脆いウエハに接着する穏やかなポイント力を利用する。この穏やかなポイント力は、ウエハが破壊することなく確実な接着を行うのに充分である。更に、この方法は、ウエハの活性面に物理的に接触することなく力を与える。即ち、穏やかなポイント力がローラーによってウエハの裏側に対して加えられるので、ウエハの面は、支持される必要がない。これは、ＤＭＤのようなマイクロメカニカルな活性面を有する脆いウエハを処理するのに適している。装置はむしろ簡単であり、コストはウエハ切断プロセスの準備中にウエハをウエハテープにしっかり接着するために効果的である。
【００１６】
本発明は、特定の好適な実施の形態について説明されたが、多くの変更や変形が本発明を理解した当業者には明らかであろう。従って、請求項は、全ての変更や変形を含んで、従来の技術に照らしてできる限り広く解釈されるべきである。
【００１７】
以上の記載の関連して、以下の各項を開示する。
（１）ウエハ処理装置であって、
ａ）接着性の第１の面と反対側の第２の面を有するフレキシブルな膜と、
ｂ）前記フレキシブルな膜を支持するフレームと、
ｃ）前記フレキシブルな膜の接着性の第１の面に近接するウエハを支持する支持手段と、
ｄ）前記膜の第２の面の一部を選択的にウエハに押しつけて、前記膜を前記ウエハに取り付ける突起手段
を有するウエハ処理装置。
（２）前記突起手段は、前記膜の第２の面上にポイント力を集中することを特徴とする前記（１）に記載のウエハ処理装置。
（３）前記突起手段は、前記ウエハのほぼ中央から外方へ前記ポイント力を向けることを特徴とする前記（２）項に記載のウエハ処理装置。
（４）前記突起手段は、前記ウエハの前記中央から外方に連続したうず巻路に前記ポイント力を向けることを特徴とする前記（３）項に記載のウエハ処理装置。
（５）前記うず巻路は、前記路が隣接するリングに沿ってオーバラップするように幅を有することを特徴とする前記（４）項に記載のウエハ処理装置。
（６）前記突起手段は、ローラーを有することを特徴とする前記（１）項に記載のウエハ処理装置。
（７）前記突起手段は、前記ポイント力を回転する手段と前記ウエハの中央付近から外方へ前記ポイント力を直線的に進める手段を有することを特徴とする前記（３）項に記載のウエハ処理装置。
（８）前記支持手段は、前記フレーム上に配置され、前記膜の接着性の面は、前記支持手段によって支持されたウエハに向かって上方に面していることを特徴とする前記（１）項に記載のウエハ処理装置。
（９）前記支持手段は、前記接着性の第１の面上に前記ウエハを選択的に置く手段を有することを特徴とする前記（１）項に記載のウエハ処理装置。
（10）接着性の第１の面と反対側の第２の面を有するフレキシブルな接着膜にウエハを固定する方法であって、
ａ）前記接着性の第１の面の近接してウエハを配置するステップと、
ｂ）前記ウエハに近接する前記膜の第２の面に対してポイント力を向けて、前記膜の接着性の第１の面と前記ウエハとの接着を増大するステップ、
を有することを特徴とする方法。
（11）前記ウエハは、前記ステップａ）において前記接着性の第１の面上に注意深く配置されることを特徴とする前記（10）に記載の方法。
（12）前記ポイント力は前記ウエハの中央付近から外方へ向けられることを特徴とする前記（10）に記載の方法。
（13）前記ポイント力は、うず巻路状に向けられることを特徴とする前記（12）に記載の方法。
（14）前記うず巻路は、前記うず巻路がそれ自体とオーバラップするような幅を有することを特徴とする前記（13）に記載の方法。
（15）前記ポイント力は、ローラーによって生成されることを特徴とする前記（10）に記載の方法。
（16）前記ローラーは、それが前記膜に対して回転されるに従って、加熱されることを特徴とする前記（15）に記載の方法。
（17）前記ウエハは、前記膜の接着性の第１の面上に配置され、上方に伸びる活性面を有し、且つ前記ポイント力は、前記膜の第２の面に対して下から向けられることを特徴とする前記（10）に記載の方法。
（18）前記うず巻路を規定するために、前記ポイント力が前記膜の中央から外方へ直線的に進められるように、前記ウエハと前記膜を回転するステップを有することを特徴とする前記（13）に記載の方法。
（19）前記ウエハは、部分的に切断され、前記ポイント力は前記部分的に切断されたウエハを破壊しないことを特徴とする前記（10）に記載の方法。
（20）ウエハフレーム(24)を横切ってぴーんと張って固定されたウエハテープに脆いウエハ(16)を固定するための方法と装置を提供する。穏やかなポイント力(72)が回転可能なアーム(30)上に取り付けられたロールホイール(36)によって与えられて、ウエハテープ(26)をウエハ(16)の裏側にしっかり接着する。好ましくは、うず巻パターン(70)が回転ローラー(36)によって形成され、ウエハテープとウエハ間に空気の泡やしわが形成されるのを避ける。本方法と装置は、カーフに沿って連続して分離されるべき脆いウエハをウエハテープにしっかり接着するのに特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウエハフレームを横切ってウエハを支持するウエハテープに対するスパイラルパスに穏やかなポイント力を向けるのに適した本発明の装置の立面図である。
【図２】脆いウエハに対してウエハテープを押圧して、図５に示されたうず巻路を形成するために、ウエハの下で回転され、外方に向けられるローラー上のウエハの配置を示す図１におけるライン２−２に沿った上面図である。
【図３】図１と図２に示された装置の蓋部分の上面図であり、ウエハが真空を除くことによってテープ上に解放されるまでウエハテープ上で蓋部分が回転されるので、ウエハを蓋に固定するように孔をとおして真空を分布するスロットを示すために、一部切り取られている。
【図４】図３のライン４−４に沿った蓋アッセンブリの断面図を示し、ウエハの下のテープに対してローラーの力を加える装置の下部上に取付けられる前に、ウエハがどの様にして真空によって蓋に固定されるかを示す。
【図５】ポイント力がウエハに加えられるうず巻路を示し、空気の泡を避けるためにオーバーラップする路を示している。

Claims (2)

1. ウエハを処理するための装置であって、
   窪みのあるウエハ取付けハウジングと、
   前記ウエハ取付けハウジングによって支持され、前記窪み上に配置可能なウエハフレームホルダーとを有し、前記ウエハフレームホルダーにはフランジが付けられていて、取外し可能なウエハフレームが、前記フランジにより、前記ウエハフレームホルダーに位置決めされ、且つ、前記ウエハフレームは、ウエハをフレキシブル接着膜上に受けるために前記フレキシブル接着膜を支持し、且つ、
   前記窪み内に配置された回転アームを有し、前記回転アームは、前記回転アームと前記ウエハ間に位置する前記フレキシブル接着膜に圧力を加えるように構成され、前記圧力は、前記フレキシブル接着膜を前記ウエハの裏側に接着することを特徴とする装置。
2. フレキシブル接着膜をウエハの裏側に接着する方法であって、
   ウエハ取付けハウジング内に窪みがあり、該窪み内に回転アームが配置されている前記窪み上で前記ウエハ取付けハウジングにウエハフレームホルダーを位置決めするステップと、
   フレキシブル接着膜をウエハフレームを横切って伸張するステップと、
   前記ウエハフレームを前記ウエハフレームホルダーに配置するステップと、
   前記フレキシブル接着膜が前記回転アームと前記ウエハ間に配置されるように、ウエハを前記フレキシブル接着膜上に配置するステップと、
   前記回転アームで前記フレキシブル接着膜に対して圧力を与えて、前記フレキシブル接着膜を前記ウエハの裏側に接着するステップと、
   を有することを特徴とする方法。

Images