JP5800645B2

JP5800645B2 - チップ間隔維持方法

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Publication number: JP5800645B2
Application number: JP2011190891A
Authority: JP
Inventors: 俊一郎廣沢; 良彰淀; 隆志長尾
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: KR101822202B1; KR20130026983A; JP2013055137A

Description

本発明は、デバイスウエーハが分割されて形成された複数のチップの間隔を拡張して維持するチップ間隔維持方法に関する。

表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに区画された各領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されたデバイスウエーハは、裏面が研削されて所望の厚さに加工された後、分割予定ラインに沿って個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

デバイスウエーハは、粘着テープであるダイシングテープを介して環状フレームで支持され、この状態で切削装置のチャックテーブルに搭載される。デバイスウエーハの切削には、切削ブレードを回転可能に支持する切削ユニットを備えたダイサーと呼ばれる切削装置が広く使用されている。

切削装置による切削では、厚さ２０〜４０μｍ程度の環状の切刃を有する切削ブレードを高速回転させてウエーハへと切り込み、分割予定ラインに沿って分割溝を形成するため、分割予定ラインにある程度の幅が必要である。

そこで、近年分割予定ラインの幅を狭くして１枚のデバイスウエーハからのデバイスチップの取り分を多くする方法として、デバイスウエーハに対して透過性を有するレーザビームを照射してウエーハ内部に改質層を形成した後、デバイスウエーハに外力を付与して改質層を分割起点として個々のチップへと分割する方法が例えば特開２００５−１２９６０７号公報に開示されている。

この方法では、分割されたチップ間の間隔が殆どないため、デバイスウエーハ分割後のハンドリング時等において隣接するチップ同士が接触して、チップに欠けを生じさせてしまうという問題がある。

この問題を解決するため、例えば特開２００２−３３４８５２号公報には、テープを拡張してデバイスウエーハをチップに分割後に、デバイスウエーハの外周縁と環状フレームの内周との間の領域のテープを加熱して収縮させることで、チップ間隔を維持する方法が開示されている。

特開２００５−１２９６０７号公報特開２００２−３３４８５２号公報

ところが、特許文献２に開示された方法のようにテープを拡張後に加熱してテープを収縮させると、テープにテンションがかかった方向に対して直交する方向でテープが中心方向に収縮したようなしわが発生するという問題がある。

これはテープの製法上、テープには一方向にテンションがかかっているためと推測される。しわがデバイスウエーハの分割予定ラインと平行に発生すると、チップ間隔が維持できずに隣接するチップ同士が接触してチップに欠けを生じさせてしまうことがあるため問題となる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、テープを拡張後加熱して収縮させた後でも、チップの間隔をテープを拡張した状態に維持できるチップ間隔維持方法を提供することである。

本発明によると、デバイスウエーハが分割されて形成された複数のチップの間隔を拡張して維持するチップ間隔維持方法であって、表面に交差する複数の分割予定ラインで区画される各領域にデバイスが形成されたデバイスウエーハを準備するデバイスウエーハ準備ステップと、該デバイスウエーハ準備ステップで準備したデバイスウエーハの裏面にエキスパンド性を有するとともに所定温度以上の加熱で収縮性を発現するテープを貼着し、該テープの外周部を環状フレームに貼着するテープ貼着ステップと、該テープ貼着ステップを実施した後、デバイスウエーハの該分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップと、該分割起点形成ステップを実施した後、該テープを拡張してデバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数のチップを形成するとともに、隣接する該チップの間隔を拡張するテープ拡張ステップと、該テープ拡張ステップを実施した後、該複数のチップに分割されたデバイスウエーハが貼着されている該テープの領域を吸引保持テーブルで吸引保持しながら、該テープのデバイスウエーハの外側と該環状フレームの内周との間の領域を加熱して該テープを収縮させることで、隣接する該チップ間の間隔を維持するチップ間隔維持ステップとを具備し、該テープ貼着ステップでは、該テープのテンション方向とデバイスウエーハの該分割予定ラインとを非平行にした状態で該テープがデバイスウエーハに貼着されることを特徴とするチップ間隔維持方法が提供される。

本発明のチップ間隔維持方法では、デバイスウエーハの分割予定ラインとテープのテンション方向とが非平行となるようにテープがデバイスウエーハに貼着される。従って、テープ拡張時のしわの発生方向が分割予定ラインと平行にならないため、チップの間隔を拡張した状態に維持できる。

デバイスウエーハの斜視図である。テープ貼着装置の斜視図である。テープ貼着装置の一部断面側面図である。テープ貼着ステップの説明図である。カッターアセンブリが作動位置に下降されている状態のテープ貼着装置の一部断面側面図である。粘着テープを介して環状フレームに支持されたデバイスウエーハの斜視図である。分割起点形成ステップの第１実施形態を示す斜視図である。テープ拡張ステップを示す断面図である。チップ間隔維持ステップを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、デバイスウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。デバイスウエーハ１１は、例えば厚さが１００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、これら複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成されたデバイスウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。デバイスウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

本発明のチップ間隔維持方法では、まず、デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂにエキスパンド性を有するとともに所定温度以上の加熱で収縮性を発現する粘着テープを貼着し、粘着テープの外周部を環状フレームに貼着するテープ貼着ステップを実施する。このテープ貼着ステップについて図２乃至図６を参照して説明する。

図２を参照すると、テープ貼着ステップを実施するのに適したテープ貼着装置２の斜視図が示されている。テープ貼着装置２は、ロール状に巻回された粘着テープ４が軸５に装着された送り出しロール６と、使用済みの粘着テープ４を巻き取り軸１８でロール状に巻き取る巻き取りロール１６を備えている。ここで、粘着テープ（粘着シート）４は、エキスパンド性を有するとともに所定温度以上の加熱で収縮性を発現するような特性を有している。

送り出しロール６から送りだされる粘着テープ４は、固定ローラ８、テープ貼着可動ローラ１０、テープ剥離可動ローラ１２，１４の間を通って巻き取りロール１６の巻き取り軸１８で巻き取られる。

２２は環状フレームＦとデバイスウエーハ１１とを載置し吸引固定する保持テーブルであり、環状フレームＦを載置固定するフレーム載置領域２４と、デバイスウエーハ１１を載置固定するウエーハ載置領域２６とを有している。

保持テーブル２２は、粘着テープ４の送り出し方向に対して直角方向に進退し、環状フレームＦとデバイスウエーハ１１を保持テーブル２２上にセットする作業領域２８と、粘着テープ４を環状フレームＦとデバイスウエーハ１１に貼着するテープ貼着領域３０とに位置付けられるようになっている。

２０はカッターアセンブリであり、図３の一部断面側面図に示すように、図示しない駆動手段により上下方向に移動する取付ベース３２と、取付ベース３２に対して軸３６周りを図示しない駆動手段により旋回する旋回アーム３４とを含んでいる。

旋回アーム３４には、テープカッター３８が水平方向移動可能に取り付けられている。デバイスウエーハ１１のインチ径に応じて、テープカッター３８はデバイスウエーハ１１の半径方向に移動調整される。

再び図２を参照すると、テープ貼着装置２の前面側にはその操作を制御するコンソール３３が設けられており、作業者はコンソール３３にタッチすることによりテープ貼着装置２の操作を制御する。

以下、このように構成されたテープ貼着装置２の作用について説明する。まず、作業者が保持テーブル２２のフレーム載置領域２４に環状フレームＦを位置決めして載置し、ウエーハ載置領域２６にデバイスウエーハ１１を位置決めして載置する。

ウエーハ載置領域２６にデバイスウエーハ１１を位置決め載置する際に重要なのは、図４に示す粘着テープ４のテンション方向を示す矢印Ａとデバイスウエーハ１１の分割予定ライン１３との関係である。

即ち、粘着テープ４のテンション方向Ａとデバイスウエーハ１１の分割予定ライン１３とを非平行にした状態で粘着テープ４がデバイスウエーハ１１に貼着されるように、ウエーハ載置領域２６にデバイスウエーハ１１を位置決めして載置する。

好ましくは、粘着テープ４のテンション方向Ａと分割予定ライン１３とのなす角が概略４５度程度になるように、デバイスウエーハ１１をウエーハ載置領域２６に位置決めして載置する。

このように環状フレームＦ及びデバイスウエーハ１１を位置決め載置した後、ボタンＡを押すと、環状フレームＦとデバイスウエーハ１１が保持テーブル２２に吸引保持され、矢印３５で示す方向に保持テーブル２２が移動されてテープ貼着領域３０に位置付けられる。

テープ貼着領域３０に位置付けられた環状フレームＦとデバイスウエーハ１１に対して粘着テープ４を図３で点線で示すように貼着するために、テープ貼着可動ローラ１０が矢印Ｓで示すように往復運動する。これにより、粘着テープ４は環状フレームＦ及びデバイスウエーハ１１に一体接着される。このとき、カッターアセンブリ２０は上昇された待機位置にある。

次いで、図５に示すようにカッターアセンブリ２０が下降し、テープカッター３８に環状フレームＦ上の粘着テープ４を押圧させる。この状態で、旋回アーム３４を軸３６を中心として３６０度旋回させることにより、テープカッター３８で粘着テープ４を円形に切断する。切断が完了した後、カッターアセンブリ２０は待機位置に復帰する。

次いで、テープカッター３８により切断された外側の使用済みの粘着テープ４がテープ剥離ローラ１２，１４の移動によって環状フレームＦから剥離される。即ち、テープ剥離ローラ１２、４が図３で矢印Ｓ方向に往復動され、使用済みの粘着テープ４を巻き取りロール１６で巻き取ると同時に未使用の粘着テープ４をテープ送り出しロール６からテープ貼着領域３０まで引き出す。

次いで、粘着テープ４の貼着が完了した環状フレームＦ及びデバイスウエーハ１１が保持テーブル２２に載置固定された状態で図２に示す作業領域２８まで移動される。この作業領域２８において、作業者が粘着テープ４によって一体となった環状フレームＦとデバイスウエーハ１１を取り出し、ウエーハカセットに収容したり又は次の工程に搬送したりする。

図６を参照すると、粘着テープ４により一体化された環状フレームＦとデバイスウエーハ１１の斜視図が示されている。この状態では、デバイスウエーハ１１は粘着テープ４を介して環状フレームＦで支持されたことになる。

テープ貼着ステップでは、上述したセミオート式のテープ貼着装置の他、ウエーハ及びフレームのセットも自動で行うフルオート式のテープ貼着装置を用いても良いし、作業者がローラーを使ってマニュアルで貼着しても良い。

テープ貼着ステップを実施した後、デバイスウエーハ１１の分割予定ライン１３に沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップを実施する。この分割起点形成ステップの第１実施形態は、レーザ加工装置により実施する。

即ち、図７に示すように、デバイスウエーハ１１を粘着テープ４を介してレーザ加工装置のチャックテーブル４０で吸引保持し、レーザ加工装置の集光器４２でデバイスウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームを分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１内部に集光し、チャックテーブル４０を矢印Ｘ１方向に加工送りしながら分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に改質層２３を形成する。

分割予定ライン１３のピッチずつ割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に改質層２３を形成する。次いで、チャックテーブル４０を９０度回転して、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に改質層２３を形成する。

この分割起点形成ステップ（改質層形成ステップ）における加工条件は、例えば次のように設定されている。

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長：１０６４ｎｍ
出力：０．１Ｗ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
加工送り速度：２００ｍｍ／秒

上述した第１実施形態では、分割起点形成ステップを実施するのにデバイスウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームを使用して、デバイスウエーハ内部に改質層を形成することにより実施したが、分割起点形成ステップの第２実施形態では、デバイスウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザビームを使用して、デバイスウエーハ１１の分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工により分割起点となる浅い加工溝を形成するようにしてもよい。

このアブレーション加工による分割起点形成ステップの加工条件は、例えば次のように設定されている。

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長：３５５ｎｍ（ＹＶＯ４レーザの第３高調波）
出力：０．２Ｗ
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
加工送り速度：２００ｍｍ／秒

第１及び第２実施形態の分割起点形成ステップでは、所定の波長を有するレーザビームにより分割起点を形成したが、切削装置の切削ブレードによるデバイスウエーハ１１のハーフカットにより、デバイスウエーハ１１の分割予定ライン１３に沿って切削溝を形成すし、この切削溝を分割起点としてもよい。

本発明のチップ間隔維持方法では、分割起点形成ステップを実施した後、粘着テープ４を拡張してデバイスウエーハ１１を分割起点に沿って分割して複数のチップ（デバイスチップ）１５を形成するとともに、隣接するチップ１５の間隔を拡張するテープ拡張ステップを実施する。

このテープ拡張ステップは、図８に示すような分割装置５０を使用して実施する。分割装置５０は、環状フレームＦを保持するフレーム保持ユニット５２と、フレーム保持ユニット５２に保持された環状フレームＦに貼着された粘着テープ４を拡張する拡張ドラム５４を備えている。

フレーム保持ユニット５２は、環状のフレーム保持部材５６と、フレーム保持部材５６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ５８とから構成される。フレーム保持部材５６の上面は環状フレームＦを載置する載置面５６ａを形成しており、載置面５６ａ上に環状フレームＦが載置される。

環状のフレーム保持部材５６の内側に配設された拡張ドラム５４は、環状フレームＦの内径より小さく、環状フレームＦに貼着された粘着テープ４に貼着されるデバイスウエーハ１１の外径より大きい内径を有している。

拡張ドラム５４の上端部には多孔質材料から形成された吸引保持部５５が配設されている。吸引保持部５５は、図示しない吸引路及び切替バルブを介して吸引源に選択的に接続される。

環状のフレーム保持部材５６は駆動手段７０により上下方向に移動される。駆動手段７０は複数のエアシリンダ７２を含んでおり、エアシリンダ７２のピストンロッド７４がフレーム保持部材５６の下面に連結されている。

複数のエアシリンダ７２から構成される駆動手段７０は、環状のフレーム保持部材５６を、その載置面５６ａが拡張ドラム５４の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム５４の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動する。

このような構成を有する分割装置５０によるテープ拡張ステップでは、まず図８（Ａ）に示すように、デバイスウエーハ１１を粘着テープ４を介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材５６の載置面５６ａ上に載置し、クランプ５８によってフレーム保持部材５６を固定する。このとき、フレーム保持部材５６はその載置面５６ａが拡張ドラム５４の上端部に固定された吸引保持部５５の上面と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。

次いで、エアシリンダ７２を駆動してフレーム保持部材５６を図８（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材５６の載置面５６ａ上に固定されている環状フレームＦを下降するため、環状フレームＦに装着された粘着テープ４は拡張ドラム５４の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。

その結果、粘着テープ４に貼着されているデバイスウエーハ１１に放射状に引張力が作用する。このようにデバイスウエーハ１１に放射状に引張力が作用すると、分割予定ライン１３に沿って形成された改質層２３は強度が低下されているので、この改質層２３が分割起点となってデバイスウエーハ１１は改質層２３に沿って破断され、個々のチップ（デバイスチップ）１５に分割される。尚、このテープ拡張ステップでは、吸引保持部５５は吸引源から遮断され、吸引力が作用していない。

テープ拡張ステップを実施した後、チップ間の間隔を拡張した状態に維持できるチップ間隔維持ステップを実施する。このチップ間隔維持ステップでは、吸引保持部５５を吸引源に接続し、吸引保持部５５でデバイスウエーハ１１を吸引保持しながら、図８（Ｂ）に示した状態からエアシリンダ７２を駆動して、環状のフレーム保持部材５６の載置面５６ａが拡張ドラム５４の上端と略同一高さとなる基準位置まで上昇させる。

粘着テープ４は図８（Ｂ）に示した状態で半径方向に拡張されているので、図９に示すようにフレーム保持部材５６を基準位置まで戻すと、デバイスウエーハ１１の外周縁と環状フレームＦの内周との間の領域の粘着テープ４には弛みが発生する。

よって、本実施形態のチップ間隔維持ステップでは、吸引保持部５５を吸引源に接続し、吸引保持部５５でデバイスウエーハ１１を吸引保持しながら、加熱ヒータ７６を矢印Ｒ方向に回転してデバイスウエーハ１１の外側と環状フレームＦの内周との間の粘着テープ４を加熱する。この加熱により粘着テープが収縮して弛みが除去される。

本実施形態のテープ貼着ステップでは、デバイスウエーハ１１の分割予定ライン１３とテープ４のテンション方向を概略４５度に設定してデバイスウエーハ１１を粘着テープ４に貼着しているので、従来問題となったしわの発生方向が分割予定ライン１３と平行にならないため、吸引保持部５５の吸引保持を解除しても、隣接するチップ１５の間隔を拡張した状態に維持することができる。

上述した実施形態では、粘着テープ４にデバイスウエーハ１１を直接貼着しているが、粘着テープ４にＤＡＦ（ＤｉｅＡｔｔａｃｈＦｉｌｍ）が配設された粘着テープを利用し、ＤＡＦにデバイスウエーハ１１の裏面１１ｂを貼着し、粘着テープ４の外周部を環状フレームＦに貼着するようにしてもよい。或いは、テープ貼着ステップの前にデバイスウエーハ１１の裏面１１ｂにＤＡＦを貼着し、ＤＡＦ付きデバイスウエーハ１１を粘着テープ４に貼着するようにしてもよい。

このようなＤＡＦ付きデバイスウエーハ１１の分割起点形成ステップでは、レーザビームの照射によりデバイスウエーハ１１の内部に改質層２３を形成するのに加えて、ＤＡＦの内部にレーザビームの集光点を位置付けて、ＤＡＦ内にも改質層を形成するようにするのが好ましい。

２テープ貼着装置
４粘着テープ
６テープ送り出しロール
１０テープ貼着可動ローラ
１１デバイスウエーハ
１３分割予定ライン（ストリート）
１５デバイス（チップ）
１６巻き取りロール
２０カッターアセンブリ
２２保持テーブル
２３改質層
４２集光器
５０分割装置
５２フレーム保持ユニット
５４拡張ドラム
５５吸引保持部
５６フレーム保持部材
７６加熱ヒータ

Claims

デバイスウエーハが分割されて形成された複数のチップの間隔を拡張して維持するチップ間隔維持方法であって、
表面に交差する複数の分割予定ラインで区画される各領域にデバイスが形成されたデバイスウエーハを準備するデバイスウエーハ準備ステップと、
該デバイスウエーハ準備ステップで準備したデバイスウエーハの裏面にエキスパンド性を有するとともに所定温度以上の加熱で収縮性を発現するテープを貼着し、該テープの外周部を環状フレームに貼着するテープ貼着ステップと、
該テープ貼着ステップを実施した後、デバイスウエーハの該分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップと、
該分割起点形成ステップを実施した後、該テープを拡張してデバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数のチップを形成するとともに、隣接する該チップの間隔を拡張するテープ拡張ステップと、
該テープ拡張ステップを実施した後、該複数のチップに分割されたデバイスウエーハが貼着されている該テープの領域を吸引保持テーブルで吸引保持しながら、該テープのデバイスウエーハの外側と該環状フレームの内周との間の領域を加熱して該テープを収縮させることで、隣接する該チップ間の間隔を維持するチップ間隔維持ステップとを具備し、
該テープ貼着ステップでは、該テープのテンション方向とデバイスウエーハの該分割予定ラインとを非平行にした状態で該テープがデバイスウエーハに貼着されることを特徴とするチップ間隔維持方法。