JP5378780B2 - テープ拡張方法およびテープ拡張装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のワークに貼着されたテープを拡張してワークを複数のチップに分割する場合などに好適に採用されるテープ拡張方法およびテープ拡張装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、円板状の半導体ウェーハの表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形領域を区画し、これら矩形領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成し、次いで裏面を研削した後に研磨するなど必要な処理をしてから、全ての分割予定ラインを切断する、すなわちダイシングして、多数の半導体チップを得ている。このようにして得られた半導体チップは、裏面にエポキシ樹脂等からなる厚さが例えば数μｍ〜１００μｍ程度のＤＡＦ（Die Attach Film）と称されるダイボンディング用のフィルム状接着剤が貼着され、このＤＡＦを介して、半導体チップを支持するダイボンディングフレームに対し加熱することによりボンディングされる。

一方、半導体ウェーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、近年にあっては、レーザ光線を、被加工物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られている。このレーザ加工方法を用いた分割方法は、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一方の面側から内部に集光点を合わせて照射して、被加工物の内部に分割予定ラインに沿った変質層を連続的に形成し、この変質層で強度が低下した分割予定ラインに外力を加えることによって被加工物を分割するものである（例えば特許文献１）。外力を加える手段としては、被加工物の裏面に貼着した保護テープ等のテープを拡張することにより半導体ウェーハも同時に拡張させるといった手段が採られている。

このようなレーザ加工による被加工物の分割方法を上記ＤＡＦが貼着された半導体ウェーハに適用することは可能であり、その場合には、半導体ウェーハの裏面にＤＡＦが貼着され、さらにこのＤＡＦに上記テープが貼着される。ところがＤＡＦは非常に柔軟な糊状物質によって形成されているため、テープを拡張するとＤＡＦも伸びてしまい、このためＤＡＦを確実に破断することが困難となる。

そこで、ＤＡＦを冷却することによって、ＤＡＦが伸びることなく半導体チップとともにＤＡＦが破断することを可能とした破断装置が提案されている（特許文献２）。また、上記のようにテープを拡張して半導体ウェーハを半導体チップに分割した場合には、テープを介して半導体ウェーハを支持する環状のフレームの内縁と半導体ウェーハの外縁との間の領域のテープが弛んでしまうため、この弛み領域に熱を付与してテープを収縮させることも試みられている（特許文献３）。

特許第３４０８８０５号公報 特開２００７−２７２５０号公報 特開２００７−２７５６２号公報

上記のように熱を付与して弛み領域を収縮させることにより、保護テープの弛みに起因して生じる半導体チップどうしの接触およびそれに伴う半導体チップの破損や、ＤＡＦどうしの接合といった不具合を防止することができる。しかしながら、熱を付与する際にテープの半導体チップ間の部分まで収縮して、半導体チップどうしの接触やＤＡＦの接合が生じてしまったり、弛んだテープが十分に収縮しないという場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、環状のフレームにテープを介してワークを支持し、テープを拡張してワークを複数のチップに分割した後に、テープの弛み領域に熱等の外的刺激を付与して収縮させる際に、テープにおけるチップ間の部分は収縮させず、収縮させたい弛み領域を適確に収縮させることのできるテープ拡張方法およびテープ拡張装置の提供を目的としている。

本発明のテープ拡張方法は、環状のフレームと、該フレームの開口部に配置される複数のチップが形成されたワークとに貼着され、該ワークを該フレームに支持させるテープを拡張した後、該テープにおけるフレームの内縁とワークの外縁との間の弛み領域を収縮させるテープ拡張方法であって、保持手段に載置したテープを、待機位置から、該テープを拡張する拡張位置に位置付けて拡張するテープ拡張工程と、該テープを拡張位置に位置付けて拡張した状態で、弛み領域の一部を、保持手段に形成した保持溝に吸着して全周にわたって保持し、該テープの該保持溝に吸着された部分の内側を拡張状態に保持するテープ保持工程と、該テープを、待機位置に位置付けて弛み領域を弛ませた状態としてから、該弛み領域に外的刺激を付与してテープを収縮させるテープ収縮工程とを含むことを特徴とするテープ拡張方法。

本発明のテープ拡張方法によれば、上記テープ保持工程において、フレームの内縁とワークの外縁との間のテープにおける弛み領域の一部を全周にわたって保持することにより、該保持部分の内側であってチップが貼着されている部分のテープは、拡張状態が保持される。そしてこの状態を保持したまま、テープ収縮工程で弛み領域に外的刺激を付与すると、テープの収縮する部分は弛み領域における保持部分よりも外側であるため、テープにおけるチップ間の部分は収縮せず、収縮させたい弛み領域を適確に収縮させることができる。

次に、本発明のテープ拡張装置は、環状のフレームと、該フレームの開口部に配置される多数のチップが形成されたワークとに貼着され、該ワークを該フレームに支持させるテープを拡張した後、該テープにおけるフレームの内縁とワークの外縁との間の弛み領域を収縮させるテープ拡張装置であって、テープを保持可能な保持手段と、該保持手段に載置されたテープを、待機位置から、該テープを拡張する拡張位置に位置付けて拡張する拡張手段と、テープの弛み領域に外的刺激を付与する外的刺激付与手段とを有し、保持手段は、拡張手段によってテープを拡張位置に位置付けて拡張した状態で、弛み領域の一部を全周にわたって保持し、該テープの保持された部分の内側を拡張状態に保持する保持部を有し、該保持部は、保持手段に形成され、吸引源に連通する保持溝であって、該保持溝にテープの弛み領域の一部を吸着作用によって保持することを特徴としている。本発明のテープ拡張装置によれば、上記本発明のテープ拡張方法を好適に実施することができる。

なお、上記本発明装置での拡張手段としては、上記環状のフレームと上記多数のチップとを、該チップの面に直交する方向に相対移動させることによりテープを拡張させることのできる構成のものが挙げられる。

また、上記本発明の方法および装置での全周とは、連続した環状といった形態に限定はされず、保持した領域の内側のテープ収縮を抑制することができる形態のことを言う。

なお、本発明で言うワークは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ等の半導体ウェーハであって、多数のチップに区画する分割予定ラインに溝や内部変質層が形成されたもの、またはこのようなウェーハに上記ＤＡＦが貼着されたもの、さらにこのようなウェーハであって分割予定ラインがフルカットされていてＤＡＦがハーフカット（厚さの途中までカットされている状態）のものなどが挙げられる。

本発明によれば、テープにおけるチップ間の部分は収縮させず、収縮させたい弛み領域を適確に収縮させることができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］ウェーハ
図１の符号１は一実施形態でのワークである円板状の半導体ウェーハ（以下、ウェーハと略称）を示している。このウェーハ１はシリコンウェーハ等であって、厚さが例えば１００〜７００μｍ程度であり、外周部の一部には結晶方位を示すマークとしてオリエンテーションフラット１ａが形成されている。ウェーハ１の表面には、格子状に形成された分割予定ライン２により多数の矩形状の半導体チップ（以下、チップと略称）３が区画されている。各チップ３の表面には、図示せぬＩＣやＬＳＩ等の電子回路が形成されている。図１（ｂ）に示すように、ウェーハ１の裏面にはダイボンディング用の上記ＤＡＦ４が貼着されている。

裏面にＤＡＦ４が貼着されたウェーハ１は、環状のフレーム５の内側の開口部５ａに同心状に配設され、ＤＡＦ４側に貼着された粘着テープ（以下、テープと略称）６を介してフレーム５に一体に支持されている。ウェーハ１はこのようにフレーム５に支持された状態で、分割予定ライン２にダイシング加工が施されている。ダイシング加工はウェーハ１を個々のチップ３に分割するために行われるもので、切削加工やレーザ加工といった手段が採用される。

上記テープ６は、常温では伸縮性を有し、かつ、所定温度（例えば７０℃）以上に加熱されると収縮する性質を有する基材の片面に、粘着層が形成されたものが用いられる。基材としては、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン等の合成樹脂シートが挙げられ、粘着層はアクリル系樹脂が挙げられる。

上記ダイシング加工のうちの切削加工は、分割予定ライン２をフルカットしたり分割予定ライン２に溝を形成したりする加工である。また、レーザ加工は、透過性を有するパルスレーザ光線をウェーハ１の内部に集光点を合わせて照射することにより分割予定ライン２に沿って変質層を形成し、分割予定ライン２の強度を低下させる加工である。ダイシング加工が施されたウェーハ１は、次に説明する拡張装置でテープ６が拡張されることにより、分割予定ライン２が切断されて個々のチップ３に分割されるとともに、ＤＡＦ４もチップ３ごとに破断される。これにより、裏面にＤＡＦ４が貼着された多数のチップ３（ＤＡＦ付きチップ）が得られる。

図１（ａ）に示すように、上記ダイシング加工がなされる全ての分割予定ライン２は、両端ともウェーハ１の外縁に達している。このため、チップ３の大多数は正常な矩形状のチップ３であるものの、最外周に位置するチップ３は、ウェーハ１の円弧状の外縁の一部を形成する円弧を有しており、矩形状ではない異形となっている（斜線が引かれているチップ）。これら異形のチップは製品化されないため、ここでは余剰チップ３ｂと称し、余剰チップ３ｂに囲まれた矩形状のチップを製品チップ３ａ〔図１（ａ）で白抜き〕と称する。

上記のようにウェーハ１をチップ３に分割するためにテープ６が拡張された後は、テープ６のウェーハ１（多数のチップ３に分断されている状態）に貼着している円形部分は、フレーム５の内縁とウェーハ１の外縁との間の拡張された環状の弛み領域６ａが収縮されることにより、拡張状態が保持される（図７〜図８参照）。

［２］テープ拡張装置の構成
次に、図２〜図９を参照してテープ拡張装置を説明する。
図２（ａ）は一実施形態に係るテープ拡張装置１０の外観を示しており、図２（ｂ）はテープ拡張装置１０の内部要素を示す分解図である。また、図３はテープ拡張装置１０の主要部の側面図、図４〜図８は同装置１０の動作を示している。

図２（ａ）の符号１１は角筒状のケーシング、１２はフレーム押さえプレート、１３は蓋体である。フレーム押さえプレート１２はケーシング１１の上部開口に配設され、ケーシング１１と蓋体１３との間に挟まれた状態で保持される。ケーシング１１には、図１で示したテープ６を介してウェーハ１を支持するフレーム５（以下、ウェーハ付きフレーム７と称する）の挿入口を開閉するカバー１１ａが設けられている。

ケーシング１１内の底部には、図２（ｂ）および図３に示す保持ユニット２０が配設されている。この保持ユニット２０は、正方形状のフレーム保持台２１と、フレーム保持台２１を昇降させる複数のエアシリンダ２２と、円板状のウェーハ保持テーブル（保持手段）３０と、ウェーハ保持テーブル３０を昇降させる昇降機構（拡張手段）４０とを備えている。

フレーム保持台２１と上記フレーム押さえプレート１２には、径がフレーム５の内径とほぼ同等の円形状の孔２１ａ、１２ａが、それぞれ互いに同心状に形成されている。フレーム保持台２１の孔２１ａの周囲の上面に、上記ウェーハ付きフレーム７のフレーム５が同心状に載置される。エアシリンダ２２はケーシング１１の底部に支持されており、上下方向に伸縮するピストンロッド２２ａの先端が、フレーム保持台２１の下面に固定されている。

フレーム保持台２１は、エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａが縮小した状態では、図３に示すように、フレーム押さえプレート１２より下方のワーク受け取り位置に位置付けられる。上記ケーシング１１のカバー１１ａを開けて上記挿入口からケーシング１１内に挿入されるウェーハ付きフレーム７は、ワーク受け取り位置に位置付けられたフレーム保持台２１にフレーム５が載置される。また、ピストンロッド２２ａが伸びるとフレーム保持台２１は上昇し、図４に示すように、フレーム５がフレーム保持台２１とフレーム押さえプレート１２との間に挟まれ、固定される。このようにフレーム５がフレーム保持台２１とフレーム押さえプレート１２との間に挟まれ固定される位置が、ウェーハ付きフレーム７の待機位置とされる。

ウェーハ保持テーブル３０は、フレーム保持台２１の孔２１ａよりも小径で、この孔２１ａと同心状に配設されている。ウェーハ保持テーブル３０は、ステンレス等からなる中実材料で円板状に形成されたもので、その上面３１に、テープ６を介してウェーハ１が同心状に載置される。ウェーハ保持テーブル３０の外径はウェーハ１よりも大きく、したがって図９に示すように、ウェーハ保持テーブル３０の上面３１に同心状に載置されたウェーハ１の外縁とウェーハ保持テーブル３０の外縁との間には、テープ６の上記弛み領域６ａのみで覆われる環状面３１ａが形成される。そして、この環状面３１ａには、図９および図１０に示すように、環状の保持溝（保持部）３２が全周にわたって形成されている。

図３に示すように、ウェーハ保持テーブル３０の内部には、保持溝３２に連通して下面の中心に開口する空気通路３３が形成されており、この空気通路３３の開口には、配管３４を介して、空気を吸引する真空ポンプ等からなる吸引源３５が接続されている。吸引源３５が運転されると保持溝３２内が負圧となり、保持溝３２を覆っているテープ６の弛み領域６ａの一部が、全周にわたって保護溝３２に吸着して保持されるようになっている。

昇降機構４０は、図３に示すように、複数のエアシリンダ４１を備えており、これらエアシリンダ４１の上下方向に伸縮するピストンロッド４１ａの先端が、ウェーハ保持テーブル３０の下面に固定されている。ウェーハ保持テーブル３０は、エアシリンダ４１のピストンロッド４１ａが縮小した状態では、図３に示すように、ワーク受け取り位置でフレーム保持台２１に載置されるウェーハ付きフレーム７より下方に位置付けられる。また、ピストンロッド４１ａが伸びるとウェーハ保持テーブル３０が上昇してフレーム保持台２１の孔を通過し、図５に示すように、ウェーハ付きフレーム７のウェーハ１およびテープ６がフレーム押さえプレート１２の孔１２ａ内に位置する拡張位置まで上昇させられる。

図２（ｂ）および図３に示すように、フレーム押さえプレート１２の上方には、ヒータユニット５０が、フレーム押さえプレート１２の孔１２ａと同心状に配設されている。このヒータユニット５０は、蓋体１３の下面に伸縮自在に設けられた上下方向に延びるロッド５１の下端に、円板状のフランジ５２が固定され、このフランジ５２の下面の外周部に、環状のヒータ（外的刺激付与手段）５３が固定されたものである。

ヒータ５３は、フレーム保持台２１およびウェーハ保持テーブル３０に保持されたウェーハ付きフレーム７におけるテープ６の上記弛み領域６ａに対応して、該弛み領域６ａの上方に配設されている。また、ヒータ５３は、弛み領域６ａとほぼ同等の寸法を有しているが、その外径は、フレーム押さえプレート１２の孔の径よりもやや小さい。ヒータ５３は、例えば赤外線を下方に向けて照射して加熱する形式のものが好適に用いられる。

ヒータ５３は、ロッド５１が縮小した状態では、図３に示すようにフレーム押さえプレート１２より上方に位置付けられる。そして、ロッド５１が下方に伸びると、図７に示すようにフレーム押さえプレート１２の孔１２ａの直上の加熱位置まで下降させられる。図７に示すように、ウェーハ付きフレーム７が上記拡張位置まで上昇した状態でヒータ５３が加熱位置に位置付けられ、そのヒータ５３がＯＮされると、ヒータ５３によってテープ６の弛み領域６ａが所定温度に加熱されるようになっている。

［３］テープ拡張装置の動作
次に、上記テープ拡張装置１０の動作を説明する。この動作中に、本発明のテープ拡張方法が含まれている。

動作前においては、図３に示すように、フレーム保持台２１とウェーハ保持テーブル３０はともに下降しており、ヒータ５３は上方に位置付けられている。上記ケーシング１１のカバー１１ａを開けて上記挿入口からウェーハ付きフレーム７をケーシング１１内に挿入し、図３に示すように、フレーム５をフレーム保持台２１に載置する。次に、図４に示すように、エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａが伸びてフレーム保持台２１が上昇し、フレーム５がフレーム保持台２１とフレーム押さえプレート１２との間に挟まれ、ウェーハ付きフレーム７が待機位置に固定される。

次に、昇降機構４０のエアシリンダ４１のピストンロッド４１ａが伸び、ウェーハ保持テーブル３０が、フレーム保持台２１の孔２１ａを通過しながら上昇してウェーハ１の下側部分のテープ６に当接し、さらにウェーハ保持テーブル３０が上昇して、図５に示すようにウェーハ保持テーブル３０上のウェーハ１およびテープ６が上記拡張位置に位置付けられる（テープ拡張工程）。

拡張位置に達する過程において、ウェーハ１の裏面に貼着されているテープ６は放射方向に引っ張られる力を受けて拡張する。そしてテープ６が放射方向に拡張するに伴い、ウェーハ１は、ダイシング加工が施されている分割予定ライン２に沿って分断され、個々のチップ３に分割される。また、ウェーハ１の裏面に貼着されているＤＡＦ４も、個々のチップ３に貼着した状態で、チップ３ごとに破断される。したがってテープ６上には、多数のＤＡＦ付きのチップ３が貼着しており、隣接するチップ３およびＤＡＦ４の間には、テープ６の拡張によって隙間が空いた状態となっている。

図１０の平面図および（ａ）の断面図はその状態を示しており、これら図で示すように、テープが拡張された状態で、弛み領域６ａは保持溝３２を覆っている。なお、図１０の平面図ではウェーハ保持テーブル３０の外縁は、本来ならばテープ６で覆われているため破線で示すべきであるが、保持溝３２を明示するため、あえて実線で描いている。

テープ６を拡張してウェーハ１が多数のチップ３に分割されたら、引き続きウェーハ保持テーブル３０の位置を保持してテープ６の拡張状態を確保した状態で、吸引源３５を運転する。吸引源３５が運転されると、テープ６の上記弛み領域６ａの、保持溝３２を覆っている環状部分が保持溝３２に吸着して保持され、この環状の保持部分６ｂの内側であってチップ３が貼着されている部分のテープ６は、拡張状態が保持される（テープ保持工程）。

次に、図６に示すようにウェーハ保持テーブル３０が下降して、多数のチップ３が貼着しているテープ６が待機位置に戻る。待機位置に戻ったテープ６における弛み領域６ａの上記保持部分６ｂよりも外側部分は、図１０（ｂ）に示すように、拡張して伸びたことにより弛みが生じている。次いで、ヒータユニット５０を下降させて図７および図１０（ｂ）に示すようにヒータ５３を弛み領域６ａの直上に近接させ、ヒータ５３をＯＮして弛み領域６ａを加熱する。ヒータ５３によって加熱された弛み領域６ａは、図８および図１０（ｃ）に示すように収縮する（テープ収縮工程）。

テープ６の弛み領域６ａが十分に収縮する所定加熱時間が経過したら、ヒータ５３をＯＦＦにしてヒータユニット５０を上昇させ、また、吸引源３５の運転を停止する。吸引源３５が停止しても、テープ６の保持部分６ｂよりも外側の弛み領域６ａが収縮しているので、保持部分６ｂの内側の拡張状態はそのまま保持され、チップ３間の間隔は確保される。

次いで、ウェーハ保持テーブル３０とフレーム保持台２１を下降させてフレーム５および多数のチップ３が貼着されているテープ６をワーク受け取り位置に戻す。そして、上記挿入口からフレーム５がケーシング１１外に出されて多数のチップ３が貼着された状態のテープ６が搬出され、この後は、ＤＡＦ付きチップをテープ６から剥離する工程に移される。

［４］実施形態の作用効果
上記実施形態によれば、上記テープ保持工程において、テープ６の弛み領域６ａの一部を保持溝３２に吸着して保持することにより、上記テープ収縮工程では、弛み領域６ａの、保持溝３２による保持部分６ｂよりも外側部分のみが収縮し、内側部分は収縮せず拡張状態が保持される。このため、ヒータ５３の加熱によって収縮しやすい外周寄りのチップ３間の間隔も拡張状態が保持され、すなわち全てのチップ３間の間隔が保持される。その結果、テープ６の弛みに起因するチップ３どうしの接触に伴うチップ３の破損や、破断されたＤＡＦ４どうしの接合といった不具合の発生が防止される。

なお、上記実施形態では、テープ６の弛み領域６ａの一部をウェーハ保持テーブル３０に保持する保持部を、テープ６を吸着して保持する保持溝３２で構成しているが、本発明に係る保持部はこのような形態に限られない。例えば、弛み領域６ａを上から押さえ付けてウェーハ保持テーブル３０との間に挟み込んで固定する環状の固定部材を上下動可能に設けるなどの手段を採用してもよい。

本発明の一実施形態でのワークである半導体ウェーハがテープを介してフレームに支持されている状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。 本発明の一実施形態に係るテープ拡張装置を示す（ａ）外観斜視図、（ｂ）内部の分解斜視図である。 一実施形態に係るテープ拡張装置の主要部断面図である。 同テープ拡張装置によるテープ拡張動作の初期状態を示す断面図である。 テープの拡張工程を示す断面図である。 テープ保持工程を示す断面図である。 テープ収縮工程を示す断面図である。 テープの弛み領域が収縮された状態を示す断面図である。 ウェーハ保持テーブルに形成されている保持溝を示す断面図である。 一実施形態によるウェーハ付きフレームのテープ拡張後の平面図と、（ａ）テープ拡張後の断面図、（ｂ）弛み領域を保持しながら加熱している状態の断面図、（ｃ）テープ収縮後の断面図である。

符号の説明

１…半導体ウェーハ（ワーク）、３…半導体チップ、３ａ…製品チップ、３ｂ…余剰チップ、５…フレーム、５ａ…フレームの開口部、６…粘着テープ、６ａ…弛み領域、１０…テープ拡張装置、３０…ウェーハ保持テーブル（保持手段）、３２…保持溝（保持部）、４０…昇降機構（拡張手段）、５３…ヒータ（外的刺激付与手段）。

Claims (2)

1. 環状のフレームと、該フレームの開口部に配置される複数のチップが形成されたワークとに貼着され、該ワークを該フレームに支持させるテープを拡張した後、該テープにおける前記フレームの内縁と前記ワークの外縁との間の弛み領域を収縮させるテープ拡張方法であって、
   保持手段に載置した前記テープを、待機位置から、該テープを拡張する拡張位置に位置付けて拡張するテープ拡張工程と、
   該テープを前記拡張位置に位置付けて拡張した状態で、前記弛み領域の一部を、前記保持手段に形成した保持溝に吸着して全周にわたって保持し、該テープの該保持溝に吸着された部分の内側を拡張状態に保持するテープ保持工程と、
   該テープを、前記待機位置に位置付けて前記弛み領域を弛ませた状態としてから、該弛み領域に外的刺激を付与してテープを収縮させるテープ収縮工程と、を含むことを特徴とするテープ拡張方法。
2. 環状のフレームと、該フレームの開口部に配置される多数のチップが形成されたワークとに貼着され、該ワークを該フレームに支持させるテープを拡張した後、該テープにおける前記フレームの内縁と前記ワークの外縁との間の弛み領域を収縮させるテープ拡張装置であって、
   前記テープを保持可能な保持手段と、
   該保持手段に載置された前記テープを、待機位置から、該テープを拡張する拡張位置に位置付けて拡張する拡張手段と、
   前記テープの前記弛み領域に外的刺激を付与する外的刺激付与手段と、を有し、
   前記保持手段は、前記拡張手段によって前記テープを前記拡張位置に位置付けて拡張した状態で、前記弛み領域の一部を全周にわたって保持し、該テープの保持された部分の内側を拡張状態に保持する保持部を有し、該保持部は、前記保持手段に形成され、吸引源に連通する保持溝であって、該保持溝に前記テープの前記弛み領域の前記一部を吸着作用によって保持することを特徴とするテープ拡張装置。

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