JP4693545B2 - 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７ないし図９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８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３０により複数のダイ（チップ）Ｄにダイシング（図７参照）され、エキスパンド装置３１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８、図９参照）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る。

そして、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た後、フレーム１から破損・変形したダイシングフィルム２１が剥離され、フレーム１がリサイクルに供される。
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３１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１０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、半導体ウェーハを収容する中空のフレームと、このフレーム裏面の中空内周縁の被貼着面に取り付けられ、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、
フレームを、樹脂を含む成形材料を用い射出成形してその裏面を平坦に形成するとともに、このフレームの被貼着面を凹凸に粗してその表面粗さをＲａ０．３〜０．４μｍの範囲とし、この被貼着面の凹凸に粗した凸部を、表面粗さ測定時の粗さ曲線を平均線で切断した部分を足した長さが測定長に対して１／１００〜１／２の範囲である棘状の突起物とし、
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裏面の被貼着面に接着したことを特徴としている。

なお、被貼着面の表面粗さをＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）０．１〜０．８μｍの範囲とすることが好ましい。
また、被貼着面における径方向の表面粗さをＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）０．３〜０．４μｍの範囲とすることが好ましい。
さらに、フレームの凸部を、表面粗さ測定時の粗さ曲線を平均線で切断した部分を足した長さが測定長に対して１／１００〜１／２の範囲の突起物とすることが好ましい。

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。半導体ウェーハには、Ｓｉウェーハ、ＧａＰウェーハ、ハイパーＨｉウェーハの種類があるが、いずれでも良い。また、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に、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等でも良いし、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等でも良い。

可撓性のダイシング層は、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等からなるが、ポリオレフィン系フィルムの使用が好ましい。さらに、複数の凸部の略スパイク形は、棘状の突起物からなる。この複数の凸部は、同じ大きさや長さでも良いし、そうでなくても良い。

本発明によれば、伸び率の小さいポリオレフィン系フィルムからなるダイシング層を使用しても、ダイシング層の周縁部に複数の凸部が突き刺さって十分なスパイク効果や粘着効果を発揮する。したがって、エキスパンド装置上にダイシング用フレームが上方から大きな力で圧接されても、凸部のスパイク作用により、フレームからダイシング層がずれたり、外れてしまうおそれを有効に排除することができる。また、エキスパンド作業が終了し、ダイシング用フレームに対する圧接が解除されると、ダイシング層の周縁部に対する凸部の接触領域が減少してスパイク効果や粘着効果を低減するので、粘着剤を残すことなくフレームからダイシング層を剥離することができる。また、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抑制することができる。

すなわち、本発明によれば、被貼着面の表面粗さをＲａ０．３〜０．４μｍの範囲とするので、凸部にスパイク効果を発揮させ、凸部にダイシング層を追従させることができる。さらに、フレームの凸部が、表面粗さ測定時の粗さ曲線を平均線で切断した部分を足した長さが測定長に対して１／１００〜１／２の範囲の棘状の突起物であるので、ダイシング層に尖った凸部の食い込む箇所が減少するのを抑制し、凸部にダイシング層を追従させることができる。

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６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が射出成形用金型により射出成形される。

フレーム１は、図１や図２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が傾斜形成あるいは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）やナイロン系の樹脂から選択された少なくとも一種の樹脂に、強度や剛性を確保するカーボンファイバー、炭酸カルシウム、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の裏面４の中空部周縁はダイシング層２０用の被貼着領域５とされ、このリング形の被貼着領域５がランダムな凸凹に粗されてその複数の凸部６が略スパイクを呈しており、各凸部６がダイシング層２０の表面周縁部に食い込むよう機能する（図２〜図５参照）。被貼着領域５における径方向の向きの表面粗さはＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）０．１〜０．８μｍ、好ましくは０．３〜０．４μｍの範囲とされ、被貼着領域５の凸部６は、表面粗さ測定時の粗さ曲線を平均線ＭＬで切断した部分（ｌ₁、…ｌ₄）を加算した長さ（ｌ₁＋…ｌ₄）が、測定長（Ｌ）に対して１／１００〜１／２の範囲内の尖った突起物とされる（図３参照）。

表面粗さがＲａ０．１〜０．８μｍの範囲なのは、０．１μｍ未満の場合には、凸部６のスパイク効果に乏しく、逆に０．８μｍを超える場合には、ダイシング層２０が追従しなくなるからである。また、加算した長さ（ｌ₁＋…ｌ₄）が、測定長（Ｌ）に対して１／１００〜１／２の範囲なのは、１／１００未満の場合には、凸部６の鋭利な先端が食い込んで刺さる箇所が減少し、逆に１／２を超える場合には、ダイシング層２０が追従しないからである。

フレーム１の表面後部には図６に示すように、左右横方向に伸びる収納穴７が一体的に凹み成形され、この収納穴７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１５０〜１６０ＭＰａ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の被貼着領域５に接着されてその中空部を閉塞するとともに、使用後にフレーム１から剥離され、フレーム１がリサイクルに供される。粘着剤は、ＵＶ光の照射により粘着性を喪失するＵＶ系が好ましいが、アクリル系の再剥離タイプ等を特に排除するものではない。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、ＵＶ系の粘着剤を備えた伸び率の小さいポリオレフィン系フィルムからなるダイシング層２０を使用しても、ダイシング層２０の周縁部に複数の凸部６が突き刺さって十分なスパイク効果や粘着効果を発揮する。したがって、エキスパンド装置３１上にダイシング用フレームが上方から大きな力で強く圧接されても、凸部６のスパイク作用により、フレーム１からダイシング層２０がずれたり、外れてしまうおそれをきわめて有効に排除することができる（図４参照）。

また、エキスパンド作業が終了し、ダイシング用フレームに対する圧接が解除されると、ダイシング層２０の周縁部に対する凸部６の接触領域が減少してスパイク効果や粘着効果を低減するので、粘着剤を残すことなくフレーム１からダイシング層２０を剥離することができる（図５参照）。また、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、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を射出成形するので、突出した凸部６の形成がきわめて容易になる他、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可能になる。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、フレーム１を金属製ではなく樹脂製とするので、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期待できる他、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７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７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７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７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７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１
先ず、ガラス繊維（ＧＦ）を５０重量％混合したポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を使用して図２や図６に示す１２インチの半導体ウェーハ用の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２．５ｍｍの大きさとし、裏面の中空部周縁の被貼着領域における径方向の向きの中心線平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）を０．４０μｍとした。

次いで、射出成形したフレームの裏面の被貼着領域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、ダイシング用フレーム全体にＮＥＣマシナリー株式会社製のダイボンダによりＵＶ光を照射して８ｍｍエキスパンドし、エキスパンド作業時のダイシング層の剥がれ、９０°剥離力、及び１週間後にフレームからダイシング層を剥離した際の粘着剤の有無を観察し、表１にまとめた。

表１においては、ダイシング層の剥がれに関しては、問題のないものを「○」、一部でも剥がれたものを「×」とした。９０°剥離力（ｍＮ／１０ｍｍ）に関しては、ＪＩＳ Ｚ０２３７の〔９０度引き剥がし粘着力〕に準拠した。また、１週間後の粘着剤の有無については、粘着剤の残りのないものを「○」、一部でも粘着剤が残存しているものを「×」とした。

実施例２
ダイボンダによるＵＶ光の照射を省き、その他は実施例１と同様としてエキスパンド作業時のダイシング層の剥がれ、９０°剥離力、及び１週間後にフレームからダイシング層を剥離した際の粘着剤の有無を観察し、表１にまとめた。

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や図６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、中心線平均粗さＲａを０．０６μｍとし、その他は実施例１と同様としてエキスパンド作業時のダイシング層の剥がれ、９０°剥離力、及び１週間後にフレームからダイシング層を剥離した際の粘着剤の有無を観察し、表１に記載した。

比較例２
先ず、１．５ｍｍの厚さを有するステンレスＳＵＳ３０４を使用して図２や図６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、中心線平均粗さＲａを０．０６μｍとし、その他は実施例２と同様としてエキスパンド作業時のダイシング層の剥がれ、９０°剥離力、及び１週間後にフレームからダイシング層を剥離した際の粘着剤の有無を観察し、表１に記載した。

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裏面説明図である。 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フレームの凸部を示す説明図である。 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エキスパンド作業時の凸部とダイシング層の状態を示す説明図である。 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エキスパンド作業後の凸部とダイシング層の状態を示す説明図である。 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。 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て圧接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
５ 被貼着領域
６ 凸部
７ 収納穴
１０ ＲＦＩＤシステム
１１ ＲＦタグ
２０ ダイシング層
２１ ダイシングフィルム
３１ エキスパンド装置
Ｄ ダイ
Ｌ 測定長
ＭＬ 平均線
Ｗ 半導体ウェーハ

Claims (1)

1. 半導体ウェーハを収容する中空のフレームと、このフレーム裏面の中空内周縁の被貼着面に取り付けられ、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、
   フレームを、樹脂を含む成形材料を用い射出成形してその裏面を平坦に形成するとともに、このフレームの被貼着面を凹凸に粗してその表面粗さをＲａ０．３〜０．４μｍの範囲とし、この被貼着面の凹凸に粗した凸部を、表面粗さ測定時の粗さ曲線を平均線で切断した部分を足した長さが測定長に対して１／１００〜１／２の範囲である棘状の突起物とし、
   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裏面の被貼着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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