JP4693542B2 - 半導体ウェーハのダイシング用フレーム - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハのダイシング作業やエキスパンド作業等に使用される半導体ウェーハのダイシング用フレームに関するものである。

従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームは、図５ないし図７に示すように、口径３００ｍｍ（１２インチ）の半導体ウェーハＷを収容するフレーム１Ａを備え、このフレーム１Ａに、半導体ウェーハＷを保持するダイシングフィルム２１が貼着されることにより構成されている（特許文献１参照）。

フレーム１Ａは、例えばＳＵＳ等を使用して中空に形成され、表面の一部に、半導体ウェーハＷやその加工工程に関する情報管理用のバーコード７が貼着されており、２５枚一組で図示しない半導体ウェーハ用の収納容器に整列収納される。ダイシングフィルム２１は、例えば５０〜２００μｍの厚さでフィルム化された軟質塩化ビニル樹脂を備え、この柔軟な軟質塩化ビニル樹脂の表面に、アクリル系の粘着剤が１０〜５０μｍの厚さに塗布されており、フレーム１Ａの裏面に剥離可能に貼着されてその中空部を閉塞する。このダイシングフィルム２１は、使用後に粘着剤がフレーム１Ａに残存しないようにフレーム１Ａと共にＵＶ照射される。

このような構成の半導体ウェーハのダイシング用フレームは、ダイシングフィルム２１上に粘着保持した半導体ウェーハＷがダイヤモンドブレード４０により複数のダイ（チップ）Ｄにダイシング（図５参照）され、ダイシングフィルム２１を含む全体がＵＶ照射され、エキスパンド装置４１上に上方から圧接されてダイシングフィルム２１が径方向に延伸される（図６、図７参照）とともに、複数のダイＤが相互に接触しないようその間隔が拡大され、その後、半導体ウェーハＷからダイＤが個々にピックアップして移送され、パッケージの組立や基板の実装等の作業が行なわれる。
特開２０００‐３３１９６２号公報

従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームは、以上のようにダイシングフィルム２１として軟質塩化ビニル樹脂を使用しているので、アクリル系の粘着剤がダイＤに付着したり、ダイシングフィルム２１を剥離する際に粘着剤がフレーム１Ａに残存し、生産性を低下させるという問題がある。この問題を解消する手段としては、ダイシングフィルム２１にエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）等からなるポリオレフィン系フィルムを使用する方法があげられる。

しかしながら、ポリオレフィン系フィルムは、粘着剤がダイＤに付着したり、フレーム１Ａに残存するのを防止することができるものの、軟質塩化ビニル樹脂よりも引張り時の伸び率が小さいので、複数のダイＤが相互に接触するのを防ぐ観点から、エキスパンド装置４１上に上方から大きな力で強く圧接される必要がある。その結果、図８に示すように、フレーム１Ａからダイシングフィルム２１がずれたり、外れてしまうという大きな問題が新たに生じることとなる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、粘着剤がダイに付着したり、フレームに残存するのを抑制防止し、しかも、例え大きな圧力を加えてもフレームからダイシング層がずれたり、外れるのを防ぐことのできる半導体ウェーハのダイシング用フレームを提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、樹脂を含む成形材料を用いた射出成形用金型により射出成形されて半導体ウェーハを収容する中空のフレームと、このフレームの平坦な裏面に取り付けられ、収容された半導体ウェーハを粘着保持する可撓性のダイシング層とを備え、このダイシング層に粘着保持した半導体ウェーハが複数のダイにダイシングされた後、エキスパンド装置にダイシング層が上方からセットされてフレームが下方に圧接されることにより、ダイシング層が延伸されるダイシング用フレームであって、
射出成形用金型を、フレームの裏面を形成する第一の型と、フレームの裏面以外の部分を形成する第二の型とから構成し、
フレームのＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ弾性率を２５〜５０ＧＰａの範囲とするとともに、ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ強度を１５０〜６００ＭＰａの範囲とし、フレームの内周面を傾斜させて表面にはＲＦタグ用の収納穴を一体形成し、フレームの内周面と裏面とに８８°〜８９°の角度を形成させ、射出成形用金型における第一、第二の型の接合部の一部分をフレームの内周面と裏面とが交差する箇所とすることにより、フレームの内周面下端部と裏面内周縁とが区画するコーナ部を半径０．２ｍｍ以下の略ナイフエッジ形状に成形し、
ダイシング層を、フレームの中空を覆うポリオレフィン系フィルムと、このポリオレフィン系フィルムの表面に塗布されて半導体ウェーハを粘着する粘着剤とから形成し、このダイシング層の表面周縁部の粘着剤をフレームの裏面に接着したことを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハは、口径３００ｍｍタイプが主ではあるが、特に限定されるものではなく、口径２００ｍｍタイプや口径４５０ｍｍタイプ等でも良い。また、半導体ウェーハには、Ｓｉウェーハ、ＧａＰウェーハの種類があるが、いずれでも良い。

射出成形されるフレームの成形材料としては、ポリフェニレンスルフィド、カーボンファイバー、及び炭酸カルシウムが混練された材料でも良いし、ナイロン系の樹脂にカーボンファイバー又はグラスファイバーが混練された材料でも良い。可撓性のダイシング層には、半導体ウェーハを粘着保持する透明、不透明、半透明のフィルムやシートが含まれる。

本発明によれば、樹脂製のフレームに、ポリオレフィン系のダイシング層を使用した場合においても、フレームやダイにダイシング層の粘着剤が付着するのを抑制することができる。また、フレームの内周面と裏面とが実質的な丸みを有しない半径０．２ｍｍ以下のコーナ部を形成するので、伸び率の小さいダイシング層を用いても、フレームのコーナ部でダイシング層が滑るのを防ぐことができる。

本発明によれば、ＥＶＡ系のダイシング層を使用するので、軟質塩化ビニル樹脂と異なり、フレームやダイに粘着剤が付着するのを抑制したり、生産性や品質を向上させることができ、しかも、その後の実装作業等の不具合を有効に抑制することができる。また、フレームの内周面と裏面とが実質的に丸みを有しない半径０．２ｍｍ以下のシャープなコーナ部を形成し、かつ８８〜８９°の角度を形成するので、例え伸び率の小さいＥＶＡ系のダイシング層を用いても、コーナ部でダイシング層の滑ることがない。したがって、エキスパンド装置を用いたエキスパンド作業時にフレームからダイシング層がずれたり、分離等することが少ない。また、金属の代わりにポリフェニレンスルフィド等の成形材料を使用してフレームを射出成形すれば、軽量化を図ることができ、これを通じて作業性や利便性を向上させることができる。

また、フレームの材料変更と共に、曲げ弾性率を２５〜５０ＧＰａの範囲内とし、かつ曲げ強度を１５０〜６００ＭＰａの範囲内とするので、例え樹脂を使用しても、フレームの強度低下を招くことがなく、しかも、フレームを３ｍｍ以下と薄くして既存の機器や装置をそのまま利用することが可能になる。また、第一、第二の型における接合部の一部分を、薄いバリの生じ易いフレームの内周面と裏面とが交差する箇所とするので、金属を切削加工する場合と異なり、フレームにＲの付かないシャープなコーナ部を簡単かつ迅速に形成してダイシング層がずれたり、外れるのを防ぐことが可能になる。

また、フレームを金属製ではなく樹脂製とするので、ＲＦＩＤシステムのＲＦタグを使用しても、ＲＦタグの通信特性にフレームが悪影響を及ぼすことがなく、無線通信に誤作動等の支障を来たすおそれを有効に排除することが可能になる。また、フレームにＲＦタグを一体的に装着できるので、情報システムの簡素化を図ることができ、しかも、情報の問い合わせが不要なので、レスポンスが早くなるとともに、情報を分散処理できるので、システムの拡張や変更に柔軟に対応することが可能になる。さらに、フレームが金属製の場合には、フレームにＲＦタグ用の収納穴を後から時間をかけて切削加工せざるを得ないが、フレームの成形時に収納穴を簡単に一体形成することができるので、生産性の向上が期待できる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における半導体ウェーハのダイシング用フレームは、図１ないし図４に示すように、パターン描画された１２インチの薄い半導体ウェーハＷを隙間をおいて収容包囲する中空のフレーム１と、このフレーム１の被貼着面である裏面４に貼着されて収容包囲された半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着保持する可撓性のダイシング層２０とを備え、フレーム１が射出成形用金型３０により射出成形される。

フレーム１は、図１ないし図３に示すように、所定の成形材料により１２インチの半導体ウェーハＷよりも大きい厚さ２〜３ｍｍの略リング形に射出成形され、内周面２が断面略く字形に形成されており、外周面の前後左右がそれぞれ直線的に切り欠かれるとともに、外周面の前部には、位置決め用の一対のノッチ３が左右に並べて切り欠かれる。

所定の成形材料としては、例えば流動性、寸法安定性、低磨耗性、精密成形に優れるポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、強度や剛性を確保するカーボンファイバー、及び炭酸カルシウムが混合混練された材料があげられる。また、ポリフェニレンスルフィドとポリアミドから選択された少なくとも１種の樹脂、及び補強効果や耐薬品性に優れるホウ酸アルミニウムウィスカーが混合混練された材料があげられる。

フレーム１の内周面２と裏面４とは図３に示すように、実質的な丸みを有しない半径０．２ｍｍ以下のシャープな略ナイフエッジ形状のコーナ部５を形成し、かつ９０°以下、好ましくは４５°〜８９°、より好ましくは６０°〜８９°の角度θを形成する。この角度θが４５°〜８９°の範囲なのは、４５°未満の場合には、フレーム１の強度が低下し、逆に８９°を超える場合には、現実問題としてフレーム１の成形時に射出成形用金型３０からの脱型が困難になるからである。また、フレーム１の表面後部には図２に示すように、左右横方向に伸びる収納穴６が一体的に凹み成形され、この収納穴６内に、ＲＦＩＤシステム１０のＲＦタグ１１が装着される。

ＲＦＩＤシステム１０は、図１に示すように、電波により内部メモリがアクセスされ、フレーム１と共に移動するＲＦタグ１１と、このＲＦタグ１１との間で電波や電力を送受信するアンテナユニット１２と、ＲＦタグ１１との交信を制御するリーダ／ライタ１３と、このリーダ／ライタ１３を制御するコンピュータ１４とを備えて構成される。アンテナユニット１２とリーダ／ライタ１３とは、別々に構成されるが、必要に応じて一体化される。また、リーダ／ライタ１３の制御に特に支障を来たさなければ、コンピュータ１４の代わりに各種のコントローラが使用される。

このようなフレーム１は、工業規格ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ弾性率が２５〜５０ＧＰａ、好ましくは２５〜４０ＧＰａの範囲内とされ、かつＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ強度が１５０〜６００ＭＰａ、好ましくは１５０〜４００ＭＰａの範囲内とされる。これは、フレーム１の曲げ弾性率や曲げ強度が上記範囲から外れた場合には、フレーム１の強度が低下したり、フレーム１が容易に破損してしまうからである。

ダイシング層２０は、例えば粘着剤がダイＤに付着するのを規制するエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）等からなるポリオレフィン系フィルムと、このポリオレフィン系フィルムの表面に塗布されて半導体ウェーハＷを粘着するアクリル系の粘着剤とを備えた薄い平面円板形に形成され、フレーム１の平坦な裏面４の被接着領域に接着されてその中空部を閉塞する。フレーム１の裏面４の被接着領域は、そのままでも良いが、略スパイク状の凸凹に粗してダイシング層２０との接着強度を向上させることもできる。

射出成形用金型３０は、図４に示すように、フレーム１の裏面４を形成する固定型３１と、フレーム１の裏面４以外の大部分を形成する可動型３２とを備え、この可動型３２が固定型３１に対し接離可能に対向する。これら相対向する固定型３１と可動型３２における接合部、すなわちパーティングライン３３は、その一部分がフレーム１の内周面２と裏面４とが交差する箇所とされる。その他の部分については、従来例と同様であるので説明を省略する。

上記によれば、ＥＶＡ系のダイシング層２０を使用するので、軟質塩化ビニル樹脂と異なり、フレーム１やダイＤに粘着剤が付着するのを抑制したり、生産性や品質を著しく向上させることができ、しかも、その後の実装作業等の不具合をきわめて有効に抑制防止することができる。また、フレーム１の内周面２と裏面４とが実質的に丸みを有しない半径０．２ｍｍ以下のシャープなコーナ部５を形成し、かつ９０°以下の角度θを形成するので、例え伸び率の小さいＥＶＡ系のダイシング層２０を用いても、コーナ部５でダイシング層２０の滑ることがない。したがって、エキスパンド装置４１を用いたエキスパンド作業時にフレーム１からダイシング層２０がずれたり、分離等することがない。

また、金属の代わりにポリフェニレンスルフィド等の成形材料を使用してフレーム１を射出成形すれば、軽量化を図ることができ、これを通じて作業性や利便性を著しく向上させることができる。また、フレーム１の材料変更と共に、曲げ弾性率を２５〜５０ＧＰａの範囲内とし、かつ曲げ強度を１５０〜６００ＭＰａの範囲内とすれば、例え樹脂を使用しても、フレーム１の強度低下を招くことが全くなく、しかも、フレーム１を３ｍｍ以下と薄くして既存の機器や装置をそのまま利用することが可能になる。

また、固定型３１と可動型３２におけるパーティングライン３３の一部分を、薄いバリの生じ易いフレーム１の内周面２と裏面４とが交差する箇所とすれば、金属を切削加工する場合と異なり、フレーム１にＲの付かないシャープなコーナ部５を簡単かつ迅速に形成してダイシング層２０がずれたり、外れるのを防ぐことが可能になる。

また、フレーム１を金属製ではなく樹脂製とすれば、ＲＦＩＤシステム１０のＲＦタグ１１を使用しても、ＲＦタグ１１の通信特性にフレーム１が悪影響を及ぼすことがなく、無線通信に誤作動等の支障を来たすおそれをきわめて有効に排除することが可能になる。また、フレーム１に、ＲＦＩＤシステム１０のＲＦタグ１１を一体的に装着するので、情報システムの簡素化を図ることができ、しかも、情報の問い合わせが不要なので、レスポンスが非常に早くなるとともに、情報を分散処理できるので、システムの拡張や変更に柔軟に対応することが可能になる。

さらに、汚れやすい印刷物であるバーコード（最大情報量 数１０ケタ）７と異なり、情報の遠隔読み取りや電力伝送が可能になる他、情報量の増大（最大情報量 数１０００ケタ）、情報の書き換えの容易化、耐汚染性の向上が大いに期待できる。さらにまた、フレーム１が金属製の場合には、フレーム１にＲＦタグ１１用の収納穴６を後から時間をかけて切削加工せざるを得ないが、フレーム１が樹脂製の場合には、フレーム１の成形時に収納穴６を簡単に一体形成することができるので、生産性の著しい向上が大いに期待できる。

なお、上記実施形態ではフレーム１の表面後部に収納穴６を凹み成形したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、フレーム１の側部の少なくとも一部分に、収納穴６を成形しても良い。また、フレーム１の表裏面のいずれかに収納穴６を凹み成形することなく、ＲＦタグ１１を直接取り付けても良い。また、ＲＦＩＤシステム１０には、交信距離の短い電磁結合方式、電磁誘導方式、交信距離の長い電波方式等があるが、いずれでも良い。さらに、ＲＦタグ１１には、ラベル形、円筒形、カード形、箱形等があるが、いずれでも良い。

以下、本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施例を比較例と共に説明する。
実施例
先ず、ガラス繊維を５０重量％混合したポリフェニレンスルフィドを使用して図２に示すフレームを射出成形機により射出成形した。このフレームは外径４００ｍｍ、内径３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの大きさであり、フレームの重量は約１２０ｇであった。フレームの全内周面と裏面とには、実質的な丸みを帯びていない半径０．２ｍｍ以下のコーナ部を形成し、かつ８８°の角度を形成した。また、射出成形用金型の固定型と可動型におけるパーティングラインの一部分をフレームの内周面と裏面とが交差する箇所とした。

次いで、射出成形したフレームの裏面にダイシング層を貼着したが、ダイシング層としては、リンテック株式会社製のダイシングフィルム〔商品名：アドウィルＤ〕を使用した。こうしてフレームにダイシング層を貼着したら、このダイシング層の表面に予め１４０μｍにバックグラインドされた半導体ウェーハを貼り合わせ、この半導体ウェーハをダイシング機〔株式会社ディスコ製 商品名：ＤＡＤ３８１〕により個片化するとともに、ダイシング用フレーム全体にダイボンダ〔ＮＥＣマシナリー株式会社製〕によりＵＶ光を照射して８ｍｍエキスパンドし、ダイとダイとの間隔を１５０μｍとした。
この際、フレームからダイシング層が剥がれたり、外れることがなかった。また、フレームにダイシング層を貼着してから１週間後、フレームからダイシング層を剥離して粘着剤の残りを観察したが、フレームに粘着剤の残存を発見しなかった。

比較例１
先ず、１．５ｍｍの厚さを有するステンレスＳＵＳ３０４を使用して図２に示すフレームを切り出した。フレームは外径４００ｍｍ、内径３５０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの大きさであり、フレームの重量は約３００ｇであった。フレームの全内周面と裏面とには、半径０．３ｍｍ以下のコーナ部を形成し、かつ８８°の角度を形成した。
そしてその後、実施例１と同様にしたところ、フレームからダイシング層が部分的に剥がれてダイとダイとの間隔を所定の間隔に維持できない部分があった。

比較例２
先ず、ガラス繊維を５０重量％混合したポリフェニレンスルフィドを使用して図２に示すフレームを射出成形機により射出成形した。このフレームは外径４００ｍｍ、内径３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの大きさであり、フレームの重量は約１２０ｇであった。フレームの全内周面と裏面とには、半径０．３ｍｍ以下のコーナ部を形成し、かつ１００°の角度を形成した。また、射出成形用金型の固定型と可動型におけるパーティングラインをフレームの内周と外周の対角線とした。

その後、実施例と同様にしたところ、フレームのコーナ部から全体的にダイシング層が滑るように徐々に剥がれ、最終的には剥離した。
なお、フレームにダイシング層を貼着してから１週間後、フレームからダイシング層を剥離して粘着剤の有無を観察したが、フレームに粘着剤を確認しなかった。

本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施形態を示す全体斜視説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施形態を示す平面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施形態におけるコーナ部を模式的に示す要部説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施形態における射出成形用金型の一部を模式的に示す要部断面説明図である。 従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームのダイシング作業時の状態を示す斜視説明図である。 従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームをエキスパンド装置にセットする状態を示す説明図である。 従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームをエキスパンド装置にセットした状態を示す説明図である。 エキスパンド装置に半導体ウェーハのダイシング用フレームをセットした際の問題点を示す断面説明図である。

符号の説明

１ フレーム
１Ａ フレーム
２ 内周面
３ ノッチ
４ 裏面（被貼着面）
５ コーナ部
１１ ＲＦタグ
２０ ダイシング層
３０ 射出成形用金型
３１ 固定型（第一の型）
３２ 可動型（第二の型）
３３ パーティングライン（接合部）
４０ ダイヤモンドブレード
４１ エキスパンド装置
Ｄ ダイ
Ｗ 半導体ウェーハ
θ フレームの内周面と裏面とが形成する角度

Claims (1)

1. 樹脂を含む成形材料を用いた射出成形用金型により射出成形されて半導体ウェーハを収容する中空のフレームと、このフレームの平坦な裏面に取り付けられ、収容された半導体ウェーハを粘着保持する可撓性のダイシング層とを備え、このダイシング層に粘着保持した半導体ウェーハが複数のダイにダイシングされた後、エキスパンド装置にダイシング層が上方からセットされてフレームが下方に圧接されることにより、ダイシング層が延伸される半導体ウェーハのダイシング用フレームであって、
   射出成形用金型を、フレームの裏面を形成する第一の型と、フレームの裏面以外の部分を形成する第二の型とから構成し、
   フレームのＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ弾性率を２５〜５０ＧＰａの範囲とするとともに、ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ強度を１５０〜６００ＭＰａの範囲とし、フレームの内周面を傾斜させて表面にはＲＦタグ用の収納穴を一体形成し、フレームの内周面と裏面とに８８°〜８９°の角度を形成させ、射出成形用金型における第一、第二の型の接合部の一部分をフレームの内周面と裏面とが交差する箇所とすることにより、フレームの内周面下端部と裏面内周縁とが区画するコーナ部を半径０．２ｍｍ以下の略ナイフエッジ形状に成形し、
   ダイシング層を、フレームの中空を覆うポリオレフィン系フィルムと、このポリオレフィン系フィルムの表面に塗布されて半導体ウェーハを粘着する粘着剤とから形成し、このダイシング層の表面周縁部の粘着剤をフレームの裏面に接着したことを特徴とする半導体ウェーハのダイシング用フレーム。

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