JP5207455B2 - フィルム状接着剤の破断装置及び破断方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップを実装又は積層する際に使用されるフィルム状接着剤を破断する破断装置及び破断方法に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、略円板形状の半導体ウエハの表面に、ＩＣ（integrated circuit：集積回路）又はＬＳＩ（large-scale integration：大規模集積回路）などの回路を多数形成し、これらの回路が形成された各領域を、所定のストリート（切断ライン）に沿って、格子状にダイシングすることにより、個々の半導体チップ（デバイス）を製造している。

そして、分割された半導体チップは、その裏面にエポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂からなり、厚さが例えば２０〜１００μｍのフィルム状接着剤が貼付され、このフィルム状接着剤を介してダイボンディングフレームなどに実装される。

このフィルム状接着剤を半導体チップ裏面に貼付する方法としては、一般に、フィルム状接着剤を分割前の半導体ウエハの裏面に貼付し、半導体ウエハと併せてフィルム状接着剤もダイシングする方法が採られている（例えば、特許文献１参照。）また、従来、フィルム状接着剤を完全には切断せず、切り込みを入れた状態とし、半導体ウエハを保持しているダイシングテープを拡張させることで、フィルム状接着剤を破断させる方法も提案されている（特許文献２参照）。

一方、近年、半導体ウエハなどの板状の加工物を分割する方法として、被加工物に対して透過性を有するパルスレーザ光線を、分割すべき領域の内部に集光点を合わせて照射するレーザ加工方法が試みされている（例えば、特許文献３参照。）。レーザ加工方法を用いた分割方法は、例えば特許文献１に記載されているように、被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザ光線を、被加工物の内部に集光点を合わせて、一方の面側から照射し、分割予定ラインに沿って、被加工物の内部に変質層を連続的に形成する。そして、変質層が形成されることにより強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加え、被加工物を分割する。

上述したレーザ加工方法によって半導体ウエハをダイシングする場合、フィルム状接着剤の内部に、分割予定ラインに沿って改質領域を形成し、ダイシングテープを拡張することで、半導体ウエハと共にフィルム状接着剤を破断する方法も提案されている（特許文献４参照）。この特許文献４に記載の方法では、半導体ウエハ内に変質層を形成した後、フィルム状接着剤の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、分割予定ラインに沿って熱硬化又は光硬化による改質領域を形成している。

一方、フィルム状接着剤は柔軟な糊状物質によって形成されているため、ダイシングテープを拡張したときに、フィルム状接着剤も伸びてしまい、所定位置で確実に破断することが困難になる。そこで、ダイシングテープを拡張する際に、冷却手段によってフィルム状接着剤を冷却し、その伸縮性を低下させることにより、フィルム状接着剤を確実に破断できるようにした破断方法も提案されている（特許文献５参照）。

特開２００７−１０９８０８号公報 特開２００７−２９４６５１号公報 特許第３４０８８０５号公報 特開２００６−８０１４２号公報 特開２００７−２７２５０号公報

しかしながら、前述した従来の技術には、以下に示す問題点がある。即ち、特許文献１に記載の方法のように、切削ブレードによって半導体ウエハと共にフィルム状接着剤を切断すると、フィルム状接着剤の裏面にバリが発生し、ワイヤーボンディングの際に断線を引き起こすという問題点がある。この問題点は、特許文献２に記載の方法のように、フィルム状接着剤を完全に切断せずに切り残し部を設けることで解消することができるが、その場合でも、硬質の半導体ウエハと軟質なフィルム状接着剤を同時に切断するためには、切断速度を遅くしなければならず、生産効率が低下するという問題点がある。

また、特許文献２，４に記載の方法では、ダイシングテープを拡張することにより、フィルム状接着剤を破断しているが、この方法では、ダイシングテープと一緒にフィルム状接着剤も伸びてしまい、所定位置で確実に破断することができないという問題点がある。一方、特許文献５に記載の方法のように、フィルム状接着剤を冷却しながら破断すれば、上述した問題点は生じないが、この方法でも、ダイシングテープを拡張したときに、フィルム状接着剤のはみ出し部分破断し、その破片が飛散するという問題点がある。

現在一般に、ダイボンディングフィルム及びダイアタッチフィルムなどのフィルム状接着剤は、ダイシングを行う際にウエハを保持するダイシングテープ上に積層されており、一体型フィルムとして販売されている。そして、半導体ウエハの裏面にフィルム状接着剤を貼付する際は、このような一体型フィルムを環状のフレームに装着し、その状態でフィルム状接着剤と半導体ウエハの裏面とを貼り合わせる方法が採られている。このような貼付作業は、通常、貼付装置を使用して自動で行われるため、位置ずれなどを考慮して、フィルム状接着剤の外径は、半導体ウエハの外径よりも数ｍｍ程度大きく設定されている。

このため、半導体ウエハの裏面にフィルム状接着剤を貼付した状態では、フィルム状接着剤の一部が半導体ウエハよりも外にはみ出している。そして、フィルム状接着剤を破断する際に冷却を行うと、このはみ出し部も伸縮性が低下して固くなるため、ダイシングテープを拡張したときに破断が生じ、その破片がウエハ表面に付着したり、周囲に飛散したりする。特に、フィルム状接着剤の破片が半導体チップに付着すると、チップ不良の原因となるため、好ましくない。

そこで、本発明は、フィルム状接着剤のはみ出し部が破断して生じた破片が、ウエハ表面に付着することを防止できるフィルム状接着剤の破断装置及び破断方法を提供することを主目的とする。

本発明に係るフィルム状接着剤の破断装置は、複数のデバイスがマトリクス状に形成されているウエハの裏面に貼付された前記ウエハよりも大径のフィルム状接着剤を、環状フレームの開口部に装着された伸縮性を有する保護テープ上に貼着した状態で、前記デバイスを区画するストリートに沿って破断する破断装置であって、前記環状フレームを保持する保持面を備えたフレーム保持手段と、前記保持面に保持された前記環状フレームに装着されている前記保護テープのウエハ貼付領域に作用して、該保護テープを拡張させる拡張手段と、該拡張手段と前記保持面とを、相互に離隔した待機位置及び前記保護テープが拡張される拡張位置に、相対的に位置づける進退手段と、前記保護テープが拡張されているときに、少なくとも前記フィルム状接着剤の前記ウエハからはみ出している部分を押止する押止部材と、少なくとも前記フィルム状接着剤を冷却する冷却手段と、を有する。なお、本発明において、破断対象のフィルム状接着剤が貼付されるウエハには、ダイシング又はダイシング後のグラインディングなどによって個々のチップに分割されたもの、レーザによるストリートへの変質層の形成などによって分割のきっかけが与えられたものなど、各種状態のウエハが含まれる。

本発明においては、保護テープを拡張してフィルム状接着剤を破断する際に、押止部材によって、フィルム状接着剤のウエハからはみ出しているはみ出し部分を押止するため、このはみ出し部分が破断したとしても、その破片がウエハ表面に向かって飛散することはない。

この破断装置における前記押止部材は、前記フィルム状接着剤と接する面に凹凸が形成されていてもよい。

また、この破断装置では、前記フィルム状接着剤と共に、前記ウエハを前記ストリートに沿って破断することもできる。

本発明に係るフィルム状接着剤の破断方法は、複数のデバイスがマトリクス状に形成されているウエハの裏面に貼付された前記ウエハよりも大径のフィルム状接着剤を、環状フレームの開口部に装着された伸縮性を有する保護テープ上に貼着した状態で、前記デバイスを区画するストリートに沿って破断する破断方法であって、フレーム保持手段の保持面に前記環状フレームを保持させる工程と、該環状フレームに装着されている前記保護テープを、冷却しつつ拡張する工程と、を有し、前記保護テープが拡張される際に、少なくとも、前記フィルム状接着剤の前記ウエハからはみ出している部分を押止することを特徴とする。

この破断方法は、前記フィルム状接着剤と共に、前記ウエハも前記ストリートに沿って破断してもよい。

本発明によれば、フィルム状接着剤を破断する際に、フィルム状接着剤のウエハからはみ出しているはみ出し部分を押止するため、このはみ出し部分が破断したとしても、その破片がウエハ表面に付着することを防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る破断装置の構成を示す分解斜視図であり、図２はその外観を示す斜視図である。また、図３は破断対象のフィルム状接着剤の状態を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の破断装置１は、ウエハ１１の裏面に貼付されたフィルム状接着剤１０を、環状フレーム１２の開口部１２ａに装着された保護テープ１３に貼着された状態で破断するものである。そして、この破断装置１は、少なくとも、環状フレーム１２を保持するフレーム保持手段２と、保護テープ１３を拡張する拡張手段３と、この拡張手段３とフレーム保持手段２の保持面とを相対的に位置づける進退手段４と、フィルム状接着剤１０を冷却するための冷却手段６とを備えており、更に、フィルム状接着剤１０のウエハ１１からはみ出している部分を押止する押止部材５が設けられている。

この破断装置１で破断対象のフィルム状接着剤１０は、半導体チップを実装又は積層する際に使用されるものであり、例えば、ダイボンディングフィルム及びダイアタッチフィルムなどが挙げられる。また、図３に示すように、これらのフィルム状接着剤１０は、通常、ウエハ１１よりも外径が大きくなるように設計されており、その一部がウエハ１１からはみ出している。一方、ウエハ１１の表面には複数のデバイス１４がマトリクス状に形成されており、フィルム状接着剤１０は、これらデバイス１４を区画する格子状のストリート１５に沿って破断される。

また、本実施形態の破断装置１におけるフレーム保持手段２は、例えばＳＵＳなどの金属材料からなるプレート状の保持部材２ａ，２ｂを備えている。この１対の保持部材２ａ，２ｂには、その中央部に環状フレーム１２の開口部１２ａと略同径の開口が形成されている。そして、環状フレーム１２は、保持部材２ａと保持部材２ｂとの間に、開口部１２ａと保持部材２ａ，２ｂの開口とが整合するように配置され、保持部材２ａ，２ｂで環状フレーム１２を挟持することで保持される。この場合、保持部材２ａ，２ｂそれぞれの開口の周囲の面が、環状フレーム１２の保持面として機能する。

一方、拡張手段３は、前述したフレーム保持手段２に保持された環状フレーム１２に装着されている保護テープ１３のウエハ貼付領域に作用して、保護テープ１３を拡張させるものであり、円形の押圧面を備えている。この押圧面は、保持部材２ａ，２ｂの開口よりも小径で、これらの開口内を挿通可能となっている。また、拡張手段３は、保護テープ１３に作用しない待機状態のときは、例えば、保持部材２ａの保持面よりも下方位置などのように、保護テープ１３に接触しない位置（以下、待機位置という。）に配置されている。更に、拡張手段３には、押圧面の外周部に環状溝を形成し、この環状溝に沿って複数の拡張補助ローラーを回転自在に配設してもよい。このような拡張補助ローラーを設けると、保護テープ１３を拡張する際に生じる摩擦抵抗を軽減し、引張力を均等に作用させることができる。

また、進退手段４は、拡張手段３を待機位置から、保護テープ１３が拡張される拡張位置へと位置づけるものであり、例えばサーボモータなどを用いることができる。図１に示す破断装置１においては、進退手段４は、拡張手段３の下部に連結されており、拡張手段３を保持部材２ａの保持面よりも下方の待機位置から、保持面よりも上方の拡張位置に移動させるようになっている。なお、本発明の破断装置は、図１に示す拡張手段３を移動させる構成に限定されるものではなく、例えば、エアーピストン機構などからなる進退手段４をフレーム保持手段２に連結し、拡張手段３の位置は固定して、フレーム保持手段２を移動させることにより、保持部材２ａの保持面と拡張手段３との位置関係が、待機位置又は拡張位置になるようにしてもよい。

更に、本実施形態の破断装置１は、拡張手段３が拡張位置に位置づけられたとき、即ち、保護シート１３が拡張されたときに、少なくとも、フィルム状接着剤１０のウエハ１１からはみ出している部分を押止する押止部材５が設けられている。この押止部材５は、フィルム状接着剤１０のはみ出し部分を押止できる位置に設けられていればよく、例えば、図１に示すように保持部材２ｂの開口に沿って設置することができる。一方、クランプなどの固定部材によってフレーム１２を保持部材２ａに固定する場合などように、保持部材２ｂがない構成の装置では、押止部材８を単独で設置することも可能である。

また、本実施形態の破断装置１における押止部材５の材質は、−１０〜０℃の温度条件下においても可撓性を有し、かつフィルム状接着剤１０との間で貼り付きが生じない材料であることが望ましく、例えばゴム及び樹脂などが挙げられ、特に梨地のウレタン材が好ましい。更に、押止部材８は、フィルム状接着剤１０と接触する面に凹凸が形成されていることが望ましく、これにより、フィルム状接着剤１０との剥離性を向上させることができる。

更に、図２に示すように、上述した保持手段２、拡張手段３、進退手段４及び押止部材５は、筐体７で囲繞されていてもよく、その場合、冷却手段６によって筐体７内を冷却することで、フィルム状接着剤１０を冷却することができる。筐体７は、例えば、上方開口の直方体状のハウジング７ａと、このハウジング７ａの上方開口部をヒンジによって開閉自在に閉塞する箱状の蓋体７ａとからなり、ハウジング７ａの一部に環状フレーム１２などを出し入れするためのシャッタ機構７ｃが開閉自在に設けられている構成とすることができる。

また、冷却手段６は、筐体７内の温度を−１０〜０℃程度に冷却できるものであればよく、例えば、クーラーユニットなどの冷却気体供給装置から配管を介して筐体７内に冷気を導入すると共に、筐体７に設けられた排気口から内部の気体を排気する構成とすることができる。

このように、本実施形態の破断装置１では、フィルム状接着剤１０を破断する際に、フィルム状接着剤１０のウエハ１１からはみ出しているはみ出し部分を、押止する押止部材５を設けているため、フィルム状接着剤１０のはみ出し部分が破断したときに、破片の飛散を防止することができる。

次に、上述した破断装置１の動作、即ち、破断装置１を使用してフィルム状接着剤１０を破断する方法について説明する。図４〜図７は本実施形態の破断装置１によってフィルム状接着剤１０を破断する方法を、その工程順に示す断面図である。本実施形態の破断装置１によりフィルム状接着剤１０を破断する場合は、先ず、図４に示すように、裏面にフィルム状接着剤１０が貼付されているウエハ１１が、保護テープ１３を介して開口部１２ａに支持されている環状フレーム１２を、フレーム保持手段２の保持部２ａ上に載置する。このときのウエハ１１は、ダイシング後で個々のチップに分割された状態でもよく、また、レーザによりストリートに変質層が形成された状態でもよい。

次に、図５に示すように、筐体７内に冷気を導入して、フィルム状接着剤１０を冷却すると共に、エアーピストン機構などによって保持部２ａを上昇させて、環状フレーム１２を保持部２ａと保持部２ｂとで挟持させる。このとき、フィルム状接着剤１０のはみ出し部は、押止部材５と接触し、保護テープ１３と押止部材５とで挟まれた状態となる。なお、図５では、保持部２ａを上昇させることにより挟持状態とする場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、保持部２ｂを下降させることにより環状フレーム１２を挟持させてもよい。

引き続き、図６に示すように、進退手段４によって、拡張手段３を待機位置から上昇させて、保持部材２ａの保持面よりも上方の拡張位置まで、所定の速度で移動させる。これにより、環状フレーム１２に装着されている保護テープ１３のウエハ貼付領域が押し上げられる。このとき、保護テープ１３は、凝固点が低いため−１０〜０℃程度の温度条件下でも硬くならず、拡張手段３からの外力を受けて放射線状に拡張する。一方、保護テープ１３上に貼着されているフィルム状接着剤１０にも引張力が作用するが、フィルム状接着剤１０は冷却されて硬くなっているため拡張せず、ストリートに沿って破断する。

また、このとき、フィルム状接着剤１０のはみ出し部分は、押止部材８により押止されているため、はみ出し部分で破断が生じた場合でも、破片の飛散を防止することができる。

なお、ウエハ１１が未分割で、レーザなどによってストリートに変質層が形成された状態である場合には、保護テープ１３が拡張されると、ウエハ１１にも引張力が作用する。これにより、フィルム状接着剤１０と共に、ウエハ１１も変質層が形成されている位置、即ち、ストリートに沿って破断する。

フィルム状接着剤１０の破断が完了した後、図７に示すように、進退手段４により拡張手段３を待機位置まで下降させると共に、エアーピストン機構などにより保持部２ａも所定の位置まで下降させる。これにより、押止手段８による押止も解除される。そして、筐体７内の冷却を終了し、環状フレーム１２を取り出す。

上述の如く、本実施形態の破断装置１では、フィルム状接着剤１０を破断する際に、押止部材５によりフィルム状接着剤１０のはみ出し部を押止しているため、このはみ出し部に破断が生じても、その破片が飛散することを防止できる。これにより、フィルム状接着剤１０を冷却しながら破断する場合でも、ウエハ１１の表面への付着に起因する不良発生を抑制することができる。その結果、歩留まりを低下させることなく、フィルム状接着剤１０を確実に破断することができる。

本発明の実施形態に係る破断装置の構成を示す分解斜視図である。 図１に示す破断装置１の外観を示す斜視図である。 破断対象のフィルム状接着剤の状態を示す斜視図である。 図１に示す破断装置１によってフィルム状接着剤１０を破断する方法を示す断面図である。 図１に示す破断装置１によってフィルム状接着剤１０を破断する方法を示す断面図であり、図４の次の工程を示す。 図１に示す破断装置１によってフィルム状接着剤１０を破断する方法を示す断面図であり、図５の次の工程を示す。 図１に示す破断装置１によってフィルム状接着剤１０を破断する方法を示す断面図であり、図６の次の工程を示す。

符号の説明

１ 破断装置
２ フレーム保持手段
３ 拡張手段
４ 進退手段
５ 押止部材
６ 冷却手段
７ 筐体
７ａ ハウジング
７ｂ 蓋体
７ｃ シャッタ機構
１０ フィルム状接着剤
１１ ウエハ
１２ 環状フレーム
１２ａ 開口部
１３ 保護テープ
１４ デバイス
１５ ストリート

Claims (5)

1. 複数のデバイスがマトリクス状に形成されているウエハの裏面に貼付された前記ウエハよりも大径のフィルム状接着剤を、環状フレームの開口部に装着された伸縮性を有する保護テープ上に貼着した状態で、前記デバイスを区画するストリートに沿って破断する破断装置であって、
   前記環状フレームを保持する保持面を備えたフレーム保持手段と、
   前記保持面に保持された前記環状フレームに装着されている前記保護テープのウエハ貼付領域に作用して、該保護テープを拡張させる拡張手段と、
   該拡張手段と前記保持面とを、相互に離隔した待機位置及び前記保護テープが拡張される拡張位置に、相対的に位置づける進退手段と、
   前記保護テープが拡張されているときに、少なくとも、前記フィルム状接着剤の前記ウエハからはみ出している部分を押止する押止部材と、
   少なくとも前記フィルム状接着剤を冷却する冷却手段と、
   を有するフィルム状接着剤の破断装置。
2. 前記押止部材は、前記フィルム状接着剤と接する面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルム状接着剤の破断装置。
3. 前記フィルム状接着剤と共に、前記ウエハも前記ストリートに沿って破断することを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルム状接着剤の破断装置。
4. 複数のデバイスがマトリクス状に形成されているウエハの裏面に貼付された前記ウエハよりも大径のフィルム状接着剤を、環状フレームの開口部に装着された伸縮性を有する保護テープ上に貼着した状態で、前記デバイスを区画するストリートに沿って破断する破断方法であって、
   フレーム保持手段の保持面に前記環状フレームを保持させる工程と、
   該環状フレームに装着されている前記保護テープを、冷却しつつ拡張する工程と、を有し、
   前記保護テープが拡張される際に、少なくとも、前記フィルム状接着剤の前記ウエハからはみ出している部分を押止することを特徴とするフィルム状接着剤の破断方法。
5. 前記フィルム状接着剤と共に、前記ウエハも前記ストリートに沿って破断することを特徴とする請求項４に記載のフィルム状接着剤の破断方法。