JP5433095B1 - ウエハの分割方法及び分割装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グリップリングにダイシングテープを挟む際のチップの割れを抑制可能なウエハの分割方法及び分割装置を提供する。
【解決手段】ウエハの分割方法は、割断用の改質層が形成されたウエハを分割し、インナーリング及びアウターリングから構成されるグリップリングに固定する方法である。まず、ダイシングテープでウエハがマウントされたダイシングフレームを固定し、ダイシングテープのウエハが貼着されている面の逆側の面からインナーリングを保持する押出部材でウエハを押し出し、ダイシングテープを拡張させてウエハを割断する。そして、ダイシングテープをインナーリングに押圧して、インナーリングの内側領域に位置するダイシングテープの延びを抑制した状態でアウターリングとインナーリングとを嵌合させて固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハの分割方法及び分割装置に関する。

半導体ウエハ（以下、ウエハ）のダイシングでは、レーザーを照射してウエハの内部に割断用の改質層を形成し、ダイシングテープを押し広げてエキスパンドすることにより、ウエハを割断して個々のチップに分割する方法が注目されている。

ウエハを分割した後、アウターリング及びインナーリングから構成されるグリップリングにダイシングテープを挟んで固定し、チップが分離した状態を維持したまま、後の工程へと搬送される（例えば、特許文献１）。

特開２００８−００４８０４号公報

個々のチップに孔や溝等が形成されているウエハがあるが、このようなウエハを分割した後、ダイシングテープをグリップリングに挟んで固定する場合、以下の問題が生じる。インナーリングとアウターリングとでダイシングテープを挟む際、ダイシングテープが放射状に引き延ばされることになる。このダイシングテープの延びによってチップの孔や溝に負荷がかかり、破損することがある。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、グリップリングでダイシングテープを挟む際に、チップの破損を抑制可能なウエハの分割方法及び分割装置を提供することにある。

本発明の第１の観点に係るウエハの分割方法は、
割断用の改質層が形成されたウエハを分割し、インナーリング及びアウターリングから構成されるグリップリングに固定するウエハの分割方法において、
ダイシングテープで前記ウエハがマウントされたダイシングフレームを固定し、
前記ダイシングテープの前記ウエハが貼着されている面の逆側の面から前記インナーリングを保持する押出部材で前記ウエハを押し出し、前記ダイシングテープを拡張させて前記ウエハを割断し、
ダイシングテープ押圧部材で前記ダイシングテープを前記インナーリングに押圧して、前記インナーリングと前記ダイシングテープ押圧部材とで前記ダイシングテープを狭持し、前記インナーリングの内側領域に位置する前記ダイシングテープの延びを抑制した状態で前記アウターリングと前記インナーリングとを嵌合させて固定する、
ことを特徴とする。

また、前記アウターリングの一部を前記インナーリングに嵌合させた後、前記インナーリングの外側領域に位置する前記ダイシングテープを前記インナーリングの外周に沿って切除し、
前記アウターリングの残りと前記インナーリングとを嵌合し、前記アウターリングと前記インナーリングとの間からの前記ダイシングテープのはみ出しを抑えることが好ましい。

本発明の第２の観点に係るウエハの分割装置は、
割断用の改質層が形成されたウエハを分割し、インナーリング及びアウターリングから構成されるグリップリングに固定するウエハの分割装置において、
ダイシングテープで前記ウエハがマウントされたダイシングフレームを固定する固定機構と、
前記インナーリングを保持し、前記ダイシングテープの前記ウエハが貼着されている面の逆側の面から前記ウエハを押し出す押出装置と、
前記アウターリングを保持するアウターリング保持部材と、
前記ダイシングテープを前記インナーリングに押し付けるダイシングテープ押圧部材と、を備え、
前記押出装置が前記ウエハを押し出し、前記ダイシングテープを拡張させて前記ウエハを割断し、
前記ウエハを割断した後、前記ダイシングテープ押圧部材が前記ダイシングテープを前記インナーリングに押し付け、前記インナーリングと前記ダイシングテープ押圧部材とで前記ダイシングテープを狭持し、前記インナーリングの内側領域に位置する前記ダイシングテープの拡張を抑制した状態で前記アウターリング保持部材及び前記押出装置の相対移動により前記アウターリングと前記インナーリングとを嵌合させて固定する、
ことを特徴とする。

また、前記押出装置の周囲を旋回し、前記インナーリングに沿って前記インナーリングの外側領域に位置する前記ダイシングテープを切除する切断装置と、
前記押出装置及び前記アウターリング保持部材の相対移動、並びに、前記ダイシングテープ押圧部材の移動を制御する制御装置と、を備え、
前記アウターリングの一部を前記インナーリングに嵌合させた後、前記アウターリング保持部材の駆動が停止し、
前記切断装置が前記ダイシングテープを切除し、
前記アウターリング保持部材の駆動が開始して、前記アウターリングの残りを前記インナーリングに嵌め、前記アウターリングと前記インナーリングとの間からの前記ダイシングテープのはみ出しを抑えることが好ましい。

本発明に係るウエハの分割方法では、ウエハを分割した後、インナーリングにダイシングテープを押し付けて、ダイシングテープのインナーリングの内側領域の拡張を抑制してインナーリングとアウターリングとを嵌合する。このため、インナーリングとアウターリングとでダイシングテープを挟む際、チップに負荷がかからず、チップの破損が抑制される。

分割装置の概略構成を示す部分断面図である。 押出部材、アウターリング保持部材及びダイシングテープ押圧部材の斜視図である。 図１のＡ−Ａ’線における水平断面図である。 分割装置の動作を説明する図である。 分割装置の動作を説明する図である。 分割装置の動作を説明する図である。 分割装置の動作を説明する図である。 分割装置の動作を説明する図である。 分割装置の動作を説明する図である。 分割装置の動作を説明する図である。 分割装置の動作を説明する図である。 他の形態に係る分割装置の概略構成を示す部分断面図である。

本実施の形態に係るウエハの分割方法は、割断用の改質層が形成されたウエハを分割して、インナーリング及びアウターリングから構成されるグリップリングに固定するものである。

ウエハはダイシングテープによりダイシングフレームにマウントされている。ダイシングフレームを固定し、ダイシングテープのウエハが貼着されている粘着面の逆側の面から、インナーリングを保持する押圧部材でウエハを押し出す。ダイシングテープは伸縮性を有する素材から形成されているので、ウエハを押し出すことにより、ダイシングテープが拡張する。ダイシングテープの拡張に伴い、改質層の部位でウエハが分割され、個々のチップが形成される。

その後、ウエハとダイシングフレームの間に位置するダイシングテープをインナーリング及びアウターリングで挟み、固定する。インナーリング及びアウターリングはいずれも円環状であり、樹脂等から形成されている。インナーリングの外径とアウターリングの内径はほぼ同寸であり、また、それぞれの高さもほぼ等しく形成されている。インナーリングとアウターリングとを勘合させると、インナーリングの外周面とアウターリングの内周面とが当接して一体化される構造である。すなわち、インナーリングとアウターリングとでダイシングテープを挟むことで、ウエハが分割されて形成された個々のチップが分離した状態で維持される。

インナーリングとアウターリングとを嵌合させる際、インナーリングの底面に当接しているダイシングテープをダイシングテープ押圧部材でインナーリングの底面に押し付け、インナーリングの内側領域に位置するダイシングテープの拡張を抑制した状態で行う。インナーリングの内側領域に位置するダイシングテープの拡張が抑制されるので、ダイシングテープをインナーリング及びアウターリングで挟む際に、個々のチップに形成されている孔や溝に負荷がかからない。これにより、インナーリングとアウターリングとを嵌合させる際におけるチップの破損を抑制することができる。

ウエハの分割方法は、例えば、以下のウエハの分割装置により実現できる。以下、図を参照しつつ、本実施の形態に係る分割装置について説明する。

図１に示すように、分割装置１は、上部支持体１１と、下部支持体１２と、インナーリングを保持してウエハを押し出す押出装置２０と、アウターリング保持部材５１と、インナーリングにダイシングテープを押し付けるダイシングテープ押圧部材５２と、集塵装置６０と、静電気除去装置７０と、制御装置８０と、を備える。

上部支持体１１は、昇降可能に構成されている。上部支持体１１の下端は、下降した際にダイシングフレームＤＦを押圧するダイシングフレーム狭持部１１ａとして機能する。ダイシングフレーム狭持部１１ａは、ダイシングフレームＤＦに沿った環形状に形成されている。上部支持体１１の内部には、押出装置２０が配置されている。

押出装置２０は、昇降シリンダー２１、ボディ２２、歯車２３、押出部材２４等を備える。昇降シリンダー２１は、ボディ２２、押出部材２４等を昇降させる。昇降シリンダー２１は、上部支持体１１の昇降とは独立して稼働するよう構成されている。

図２に示すように、押出部材２４は円柱形状であり、ボディ２２の下端に設置されている。押出部材２４の下端は、ダイシングテープに当接する平面を有している。押出部材２４は、ダイシングフレームの内径より小さく、ウエハの外径よりも大きく設定される。また、押出部材２４の外径は、インナーリングの内径とほぼ同寸或いは若干小さく設定されている。押出部材２４には、インナーリングの上方へのずれを抑えるよう、インナーリングの上端を係止するインナーリング係止部２４ａを有している。

押出部材２４の内部には、図３に示すように、インナーリング保持部材２５が設置されている。インナーリング保持部材２５は、インナーリングを押出部材２４に保持させる機能を有する。押出部材２４の外周面には、吸引孔２４ｂが形成されており、インナーリング保持部材２５は、この吸引孔２４ｂを介してインナーリングを吸引保持する。吸引孔２４ｂは複数（ここでは、３つ）形成されており、それぞれ押出部材２４の中心方向へ向けてインナーリングを吸引するよう構成されている。

押出部材２４のダイシングテープに当接する面は、ダイシングテープが滑りやすいよう、滑り加工が施されていることが好ましい。たとえば、押出部材２４のダイシングテープに当接する面がポリテトラフルオロエチレン等の摩擦係数の小さい材料でコーティングされているとよい。

下部支持体１２の内部には、アウターリング保持部材５１、集塵装置６０、静電気除去装置７０が配置されている。下部支持体１２の上端には、ダイシングフレームが載置されるとともに、上部支持体１１のダイシングテープ狭持部１１ａとでダイシングフレームを挟んで固定するダイシングフレーム狭持部１２ａを有する。ダイシングフレーム狭持部１２ａは、ダイシングフレームの形状に沿って円環形状に形成されている。

アウターリング保持部材５１は、図２に示すように、アウターリングの形状に応じた環形状に形成されている。また、アウターリング保持部材５１は、アウターリングの径方向への移動を抑制するアウターリング係止部５１ａを有している。また、アウターリング保持部材５１のアウターリングが載置される面には、吸引孔が設けられていてもよい。不図示の吸引装置によってアウターリングを吸引することで、よりアウターリングが動かないようにすることができる。また、アウターリング保持部材５１は、不図示のアクチュエータ等の昇降装置により、昇降可能に構成されている。

ダイシングテープ押圧部材５２は、アウターリング保持部材５１の内側に設置されている。ダイシングテープ押圧部材５２は、ダイシングテープをインナーリングの底面に押し付ける機能を有する。ダイシングテープ押圧部材５２とインナーリングとでダイシングテープを狭持することにより、インナーリングの内側領域に位置するダイシングテープの拡張を抑制する。ダイシングテープ押圧部材５２は、アウターリングの内径よりも小さく、且つ、インナーリングと同寸法或いはそれよりもやや小径の円環状の部材である。ダイシングテープ押圧部材５２は、不図示のアクチュエータ等の昇降装置により、昇降可能に構成されている。ダイシングテープ押圧部材５２のダイシングテープに当接する面は、インナーリングとで狭持した際にダイシングテープがずれてしまわないよう、摩擦係数の高い素材から形成されていることが好ましく、例えば、シリコンゴム等のゴムなどから形成される。

このように、押出部材２４、アウターリング保持部材５１、ダイシングテープ押圧部材５２は、同軸上に配置されている。

ボディ２２の外周には歯車２３が設置されている。歯車２３は、ボディ２２を中心に回転可能に構成されている。また、ボディ２２には接続部材３１を介してモータ等の駆動源３２が設定されている。駆動源３２の駆動により、歯車３３が回転し、歯車２３が回転する。

歯車２３にはカッター支持部材４２を介してカッター４１が設置されている。カッター支持部材４２は、必要時にカッター４１がダイシングテープに届くよう、張り出し可能に構成されている。カッター４１は、歯車２３の回転に追従して回転し、ダイシングテープを切除する。

集塵装置６０は、ウエハが分割される際に生じるパーティクルを収集する装置である。集塵装置６０は不図示の吸引装置と接続しており、吸引装置の吸引により、パーティクルを収集する。

静電気除去装置７０は、ウエハが分割される際に生じるパーティクルが、形成されたチップに静電引力により吸着することを防止する機能を有する。静電気除去装置７０として、空気イオンを発生させてウエハに供給し、ウエハの表面電荷を中和させるイオン発生装置等が挙げられる。

制御装置８０は、上部支持体１１、押出装置２０、アウターリング保持部材５１、ダイシングテープ押圧部材５２、集塵装置６０、静電気除去装置７０のそれぞれの駆動を制御する。

続いて、ウエハの分割装置１の動作を説明する。なお、分割装置１の動作は、制御装置８０の制御に基づいて動作する。

まず、図４に示すように、アウターリングＯＲがアウターリング保持部材５１に配置される。なお、アウターリングＯＲは不図示のアウターリング運搬装置等により、アウターリング保持部材５１に配置されるよう構成されていてもよい。

また、押出部材２４にインナーリングＩＲが設置される。インナーリングＩＲはインナーリング保持部材２５によって、押出部材２４に吸引保持される。これにより、インナーリングＩＲが落下することはない。なお、インナーリングＩＲは、不図示のインナーリング運搬装置等で押出部材２４に保持されるよう構成されていてもよく、また、押出装置２０が移動可能に構成され、インナーリングＩＲが配置される箇所まで押出装置２０が移動し、インナーリングＩＲを保持するよう構成されていてもよい。

更に、ダイシングフレームＤＦが下部支持体１２のダイシングフレーム狭持部１２ａに載置される。ダイシングフレームＤＦにはダイシングテープＤＴによりウエハＷが固定されている。ダイシングフレームＤＦはウエハＷが下方を向いた状態で載置される。即ち、ダイシングテープＤＴの粘着材層が下方を向いた状態でダイシングフレームＤＦが載置される。

そして、図５に示すように、上部支持体１１が下降し、ダイシングフレームＤＦは下部支持体１２のダイシングフレーム狭持部１２ａ及び上部支持体１１のダイシングフレーム狭持部１１ａとで狭持され、ダイシングフレームＤＦが動かないよう固定される。

続いて、図６に示すように、押出装置２０が下降してゆき、押出部材２４がダイシングテープＤＴの粘着材層の逆面に当接し、更に押出装置２０が下降してゆく。ダイシングテープＤＴが押し広げられるので、ダイシングテープＤＴに接着されているウエハＷには放射状に引っ張り応力が加わる。ウエハＷには改質層が形成されているので、改質層の部位でウエハＷが割断され、複数のチップＴｉに分割される。

その後、図７に示すように、ダイシングテープ押圧部材５２が上昇し、ダイシングテープＤＴをインナーリングＩＲに押し付ける。このように、ダイシングテープ押圧部材５２とインナーリングＩＲでダイシングテープＤＴを狭持することにより、インナーリングＩＲの内側領域に位置するダイシングテープＤＴの拡張が抑制される。

その後、図８に示すように、アウターリング保持部材５１が上昇し、アウターリングＯＲの一部がインナーリングＩＲに嵌め込まれる。アウターリングＯＲの一部がインナーリングＩＲに嵌め込まれた後、アウターリング保持部材５１の上昇は一旦停止される。なお、アウターリングＯＲの嵌め込み量は、インナーリングＩＲの内側領域のダイシングテープＤＴの収縮を抑制できる程度であればよく、例えば、アウターリングＯＲの高さの１／１０〜１／２程度であればよい。

続いて、図９に示すように、カッター支持部材４２がボディ２２の外側へと張り出す。アウターリングＯＲとインナーリングＩＲで狭持されている部位とダイシングフレームＤＦに接着されている部位との間に位置するダイシングテープＤＴにカッター４１が到達する。そして、駆動源３２の駆動により歯車３３が回転し、歯車３３の回転により歯車２３が回転するので、カッター支持部材４２に支持されたカッター４１が押出装置２０の周囲を旋回する。これにより、ダイシングフレームＤＦとインナーリングＩＲとの間に位置するダイシングテープＤＴがインナーリングＩＲに沿って切除され、ダイシングフレームＤＦから切り離される。

その後、カッター支持部材４２が元の位置に収納され、図１０に示すように、再度アウターリング保持部材５１が上昇し、アウターリングＯＲの残りの部分がインナーリングＩＲに嵌め込まれる。ダイシングテープＤＴがインナーリングＩＲとアウターリングＯＲにより狭持されて固定され、チップＴｉが分離した状態で維持される。

そして、図１１に示すように、上部支持体１１及び押出装置２０が上昇し、また、アウターリング保持部材５１、ダイシングテープ押圧部材５２が下降し、ダイシングテープＤＴを介してインナーリングＩＲ及びアウターリングＯＲに固定されたチップＴｉが取り出される。

個々のチップＴｉに孔や溝等が形成されているウエハＷであっても、活断層で分割した後、インナーリングＩＲとアウターリングＯＲとでダイシングテープＤＴを挟む際、インナーリングＩＲの内側領域に位置するダイシングテープＤＴが引き延ばされることが抑えられるため、インナーリングＩＲとアウターリングＯＲとの嵌合の際にチップの孔や溝に負荷がかからず、破損することがない。

更には、アウターリングＯＲの一部をインナーリングＩＲに嵌合させた後、インナーリングＩＲの外側領域に位置するダイシングテープＤＴを切除し、ダイシングフレームＤＦから分離させているため、インナーリングＩＲとアウターリングＯＲでダイシングテープＤＴを挟んだ後、ダイシングテープＤＴがインナーリングＩＲとアウターリングＯＲとの間からはみ出さないようにすることができる。これにより、その後の工程へと運搬する際に、搬送ロボット等がダイシングテープＤＴに引っかかることがなく、搬送時に生じる不具合が解消される利点を有する。

上記では、ウエハＷを下方へ押し出して分割する形態について説明したが、ウエハＷを上方へ押し出して分割する形態であってもよい。例えば、図１２に示すように、押出装置２０が下部支持体１２内に配置されるとともに、アウターリング保持部材５１及びダイシングテープ押圧部材５２が上部支持体１１内に配置されている分割装置２が挙げられる。

この場合、アウターリング保持部材５１には、アウターリングＯＲが落下しないよう、アウターリングＯＲを吸引する吸引機構やアウターリングＯＲを狭持する機構など、アウターリングＯＲの落下を防止する機構が設けられる。また、押出部材２４にはインナーリングＩＲの保持機構が不要である。その他の構成及び動作は、上述した分割装置１と上下が逆になる他は同様である。

１ 分割装置
２ 分割装置
１１ 上部支持体
１１ａ ダイシングフレーム狭持部
１２ 下部支持体
１２ａ ダイシングフレーム狭持部
２０ 押出装置
２１ 昇降シリンダー
２２ ボディ
２３ 歯車
２４ 押出部材
２４ａ インナーリング係止部
２４ｂ 吸引孔
２５ インナーリング保持部材
３１ 接続部材
３２ 駆動源
３３ 歯車
４１ カッター
４２ カッター支持部材
５１ アウターリング保持部材
５１ａ アウターリング係止部
５２ ダイシングテープ押圧部材
６０ 集塵装置
７０ 静電気除去装置
８０ 制御装置
ＤＦ ダイシングフレーム
ＤＴ ダイシングテープ
ＩＲ インナーリング
ＯＲ アウターリング
Ｗ ウエハ
Ｔｉ チップ

Claims (4)

1. 割断用の改質層が形成されたウエハを分割し、インナーリング及びアウターリングから構成されるグリップリングに固定するウエハの分割方法において、
   ダイシングテープで前記ウエハがマウントされたダイシングフレームを固定し、
   前記ダイシングテープの前記ウエハが貼着されている面の逆側の面から前記インナーリングを保持する押出部材で前記ウエハを押し出し、前記ダイシングテープを拡張させて前記ウエハを割断し、
   ダイシングテープ押圧部材で前記ダイシングテープを前記インナーリングに押圧して、前記インナーリングと前記ダイシングテープ押圧部材とで前記ダイシングテープを狭持し、前記インナーリングの内側領域に位置する前記ダイシングテープの延びを抑制した状態で前記アウターリングと前記インナーリングとを嵌合させて固定する、
   ことを特徴とするウエハの分割方法。
2. 前記アウターリングの一部を前記インナーリングに嵌合させた後、前記インナーリングの外側領域に位置する前記ダイシングテープを前記インナーリングの外周に沿って切除し、
   前記アウターリングの残りと前記インナーリングとを嵌合し、前記アウターリングと前記インナーリングとの間からの前記ダイシングテープのはみ出しを抑える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハの分割方法。
3. 割断用の改質層が形成されたウエハを分割し、インナーリング及びアウターリングから構成されるグリップリングに固定するウエハの分割装置において、
   ダイシングテープで前記ウエハがマウントされたダイシングフレームを固定する固定機構と、
   前記インナーリングを保持し、前記ダイシングテープの前記ウエハが貼着されている面の逆側の面から前記ウエハを押し出す押出装置と、
   前記アウターリングを保持するアウターリング保持部材と、
   前記ダイシングテープを前記インナーリングに押し付けるダイシングテープ押圧部材と、を備え、
   前記押出装置が前記ウエハを押し出し、前記ダイシングテープを拡張させて前記ウエハを割断し、
   前記ウエハを割断した後、前記ダイシングテープ押圧部材が前記ダイシングテープを前記インナーリングに押し付け、前記インナーリングと前記ダイシングテープ押圧部材とで前記ダイシングテープを狭持し、前記インナーリングの内側領域に位置する前記ダイシングテープの拡張を抑制した状態で前記アウターリング保持部材及び前記押出装置の相対移動により前記アウターリングと前記インナーリングとを嵌合させて固定する、
   ことを特徴とするウエハの分割装置。
4. 前記押出装置の周囲を旋回し、前記インナーリングに沿って前記インナーリングの外側領域に位置する前記ダイシングテープを切除する切断装置と、
   前記押出装置及び前記アウターリング保持部材の相対移動、並びに、前記ダイシングテープ押圧部材の移動を制御する制御装置と、を備え、
   前記アウターリングの一部を前記インナーリングに嵌合させた後、前記アウターリング保持部材の駆動が停止し、
   前記切断装置が前記ダイシングテープを切除し、
   前記アウターリング保持部材の駆動が開始して、前記アウターリングの残りを前記インナーリングに嵌め、前記アウターリングと前記インナーリングとの間からの前記ダイシングテープのはみ出しを抑える、
   ことを特徴とする請求項３に記載のウエハの分割装置。

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