JP6071663B2 - 環状フレーム - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハにレーザー加工を施す際に用いる環状フレームに関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイヤウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへ切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。

一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハに照射することでレーザー加工溝を形成し、ブレーキング装置でウエーハに外力を付与してレーザー加工溝に沿ってウエーハを割断して個々のデバイスへと分割する方法が提案されている（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。

レーザー加工装置によるレーザー加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、加工溝を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことができる。

ところが、ウエーハにパルスレーザビームを照射すると、パルスレーザビームが照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生する。このデブリがデバイス表面に付着するとデバイスの品質を低下させるという問題が生じる。

そこで、例えば特開２００４−３２２１６８号公報には、このようなデブリによる問題を解消するために、ウエーハの加工面にＰＶＡ（ポリ・ビニール・アルコール）、ＰＥＧ（ポリ・エチレン・グリコール）等の水溶性液状樹脂を塗布して保護膜を被覆し、この保護膜を通してウエーハにパルスレーザビームを照射するようにしたレーザー加工装置が提案されている。

特開平１０−３０５４２０号公報 特開２００４−３２２１６８号公報

しかし、環状フレームの上面及び外周側面に水溶性液状樹脂が残存して環状フレームとともにウエーハを搬送する際に残存している水溶性液状樹脂が搬送装置に付着して搬送に支障をきたすという問題がある。

また、レーザー加工装置に保護膜被覆装置が組み込まれていない場合は、独立した保護膜被覆装置でウエーハの加工面に保護膜を形成した後、カセットに収容されて環状フレームとともにウエーハはレーザー加工装置に搬送されるが、レーザー加工装置の搬送装置によってカセットから環状フレームとともにウエーハを仮置き台まで搬送すると、搬送装置に環状フレームが付着したり仮置き台に付着して搬送トラブルが生じるという問題がある。

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、フレームに液状樹脂が残存しない環状フレームを提供することである。

本発明によると、ウエーハを収容する開口部を有し、ダイシングテープの外周部が貼着されるとともに該開口部にウエーハを位置付けてダイシングテープに貼着し、ウエーハの加工面に液状の樹脂を塗布して保護膜を形成する際に用いる環状フレームであって、上面、外周面及び下面に撥水処理が施されていることを特徴とする環状フレームが提供される。

本発明の環状フレームは、上面、外周面及び下面に撥水処理が施されているので、液状樹脂をウエーハの加工面に塗付する際に液状樹脂がフレームに付着しても、液状樹脂はフレームの撥水性によって弾かれて残存することがなく、フレームとともにウエーハを搬送する際にフレームが搬送装置に付着したり、或いはフレーム付ウエーハをカセットから搬出する搬出装置にフレームが付着したり、仮置き台に付着して搬送に支障をきたすという問題を解消することができる。

レーザー加工装置の外観斜視図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持されたウエーハの斜視図である。 レーザビーム照射ユニットのブロック図である。 保護膜被覆装置の一部破断斜視図である。 環状フレーム押さえ手段の側面図である。 スピンナテーブルが上昇された状態の保護膜被覆装置の縦断面図である。 スピンナテーブルが下降されて環状フレームに撥水処理を施している状態の保護膜被覆装置の縦断面図である。 環状フレームに撥水処理を施した後、液状樹脂を吐出してウエーハ全面に液状樹脂をスピンコーティングして保護膜を形成している状態の保護膜被覆装置の縦断面図である。 環状フレームに手作業で撥水処理を施している状態の斜視図である。

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は環状フレームに撥水処理を施すことのできる本発明の保護膜被覆装置を具備し、ウエーハにレーザー加工を施すことのできるレーザー加工装置２の外観を示している。

レーザー加工装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、加工対象の半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８からレーザー加工前のウエーハＷを搬出するとともに、加工後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。

ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２にはウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

３０は保護膜被覆装置であり、この保護膜被覆装置３０は加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されている。

仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されて保護膜被覆装置３０に搬送される。保護膜被覆装置３０では、後で詳細に説明するようにウエーハＷの加工面に保護膜が被覆される。

加工面に保護膜が被覆されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、チャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷのレーザー加工すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってレーザー加工すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対してレーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット２４が配設されている。レーザビーム照射ユニット２４のケーシング２６中には後で詳細に説明するレーザビーム発振手段等が収容されており、ケーシング２６の先端にはレーザビームを加工すべきウエーハ上に集光する集光器２８が装着されている。

レーザビーム照射ユニット２４のケーシング２６内には、図３のブロック図に示すように、レーザビーム発振手段３４と、レーザビーム変調手段３６が配設されている。

レーザビーム発振手段３４としては、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザビーム変調手段３６は、繰り返し周波数設定手段３８と、パルス幅設定手段４０と、波長設定手段４２を含んでいる。

レーザビーム変調手段３６を構成する繰り返し周波数設定手段３８、パルス幅設定手段４０及び波長設定手段４２は周知の形態のものであり、本明細書においてはその詳細な説明を省略する。

レーザビーム照射ユニット２４によりレーザー加工が終了したウエーハＷは、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段３２により保持されて洗浄装置を兼用する保護膜被覆装置３０まで搬送される。保護膜被覆装置３０では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば８００〜１０００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。

洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば１５００〜２０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷは戻される。

次に、本発明実施形態に係る保護膜被覆装置３０について図４乃至図８を参照して詳細に説明する。まず図４を参照すると、保護膜被覆装置３０の一部破断斜視図が示されている。

保護膜被覆装置３０は、スピンナテーブル機構４４と、スピンナテーブル機構４４を包囲して配設された洗浄水受け機構４６を具備している。スピンナテーブル機構４４は、スピンナテーブル４８と、スピンナテーブル４８を回転駆動する電動モータ５０と、電動モータ５０を上下方向に移動可能に支持する支持機構５２とから構成される。

スピンナテーブル４８は多孔性材料から形成された吸着チャック４８ａを具備しており、吸着チャック４８ａが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナテーブル４８は、吸着チャック４８ａにウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用させることにより、吸着チャック４８ａ上にウエーハを吸引保持する。

スピンナテーブル４８は、電動モータ５０の出力軸５０ａに連結されている。支持機構５２は、複数の（本実施形態においては３本）の支持脚５４と、支持脚５４にそれぞれ連結され電動モータ５０に取り付けられた複数（本実施形態においては３本）のエアシリンダ５６とから構成される。

このように構成された支持機構５２は、エアシリンダ５６を作動することにより、電動モータ５０及びスピンナテーブル４８を図６に示す上昇位置であるウエーハ搬入・搬出位置と、図７に示す下降位置である作業位置に位置付け可能である。

洗浄水受け機構４６は、洗浄水受け容器５８と、洗浄水受け容器５８を支持する３本（図４には２本のみ図示）の支持脚６０と、電動モータ５０の出力軸５０ａに装着されたカバー部材６２とから構成される。

洗浄水受け容器５８は、図６に示すように、円筒状の外側壁５８ａと、底壁５８ｂと、内側壁５８ｃとから構成される。底壁５８ｂの中央部には、電動モータ５０の出力軸５０ａが挿入される穴５１が設けられており、内側壁５８ｃはこの穴５１の周辺から上方に突出するように形成されている。

また、図４に示すように、底壁５８ｂには廃液口５９が設けられており、この廃液口５９にドレンホース６４が接続されている。カバー部材６２は円盤状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部６２ａを備えている。

このように構成されたカバー部材６２は、電動モータ５０及びスピンナテーブル４８が図７に示す作業位置に位置付けられると、カバー部６２ａが洗浄水受け容器５８を構成する内側壁５８ｃの外側に隙間を持って重合するように位置付けられる。

保護膜被覆装置３０は、スピンナテーブル４８に保持された加工前の半導体ウエーハに液状樹脂を塗布する塗布手段６６を具備している。塗布手段６６は、スピンナテーブル４８に保持された加工前のウエーハの加工面に向けて液状樹脂を吐出する吐出ノズル６８と、吐出ノズル６８を支持する概略Ｌ形状のアーム７０とを含んでいる。

塗布手段６６は更に、アーム７０に支持された吐出ノズル６８をスピンナテーブル４８に支持されたウエーハＷの中心部に対応する液状樹脂吐出位置と、スピンナテーブル４８から外れた図４に示す退避位置との間で揺動する正転・逆転可能な電動モータ７２とを含んでいる。吐出ノズル６８はアーム７０を介して図示しない液状樹脂供給源に接続されている。

保護膜被覆装置３０は、環状フレームＦに撥水処理を施す撥水処理手段７４を備えている。撥水処理手段７４は、スピンナテーブル４８に保持された環状フレームＦの上面及び側面に撥水処理を施すノズル７８と、環状フレームＦの下面に撥水処理を施すノズル８０を具備している。ノズル７８はモータ８２により図７に示した作業位置と退避位置との間で揺動可能に取り付けられている。

保護膜被覆装置３０はレーザー加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。よって、保護膜被覆装置３０は、スピンナテーブル４８に保持された加工後のウエーハを洗浄するための洗浄水供給手段７６を具備している。

洗浄水供給手段７６は、スピンナテーブル４８に保持された加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル８４と、洗浄水ノズル８４を支持するアーム８６と、アーム８６に支持された洗浄水ノズル８４を揺動する図示しないモータとから構成される。洗浄水ノズル８４はアーム８６を介して図示しない洗浄水供給源に接続されている。

スピンナテーブル４８には、環状フレームＦを押さえる４個の振り子式の環状フレーム押さえ手段４９が配設されている。環状フレーム押さえ手段４９は、スピンナテーブル４８に固定された支持部８８と、支持部８８に回動可能に取り付けられた振り子体（クランプ）９０を含んでいる。振り子体９０は振り子軸９５を介して支持部８８に回動可能に取り付けられている。９８は振り子軸９８の抜けを防止するスナップリングである。

振り子体９０は例えば鉄等の強磁性体から形成されており、錘部９２と、錘部９２と一体的に形成された環状フレームＦを押さえる爪部９４とから構成される。支持部８８には永久磁石から構成された錘固定部９６が取り付けられている。

振り子体９０は、スピンナテーブル４８の回転速度が所定速度以下の時には、錘固定部９６の磁力が振り子体９０の遠心力に打ち勝って錘部９２が錘固定部９６に吸着されて固定され、爪部９４は図５に示す解放位置に位置付けられ、スピンナテーブル４８の回転速度が所定速度より速い時には、振り子体９０の遠心力が錘固定部９６の磁力に打ち勝って錘部９０が錘固定部９６から外れて爪部９４が環状フレームＦを押さえる押さえ位置に位置付けられるように、錘固定部９６の磁力と振り子体９０の強磁性体の種類及びその質量が設定されている。

振り子体９０は、その全体が強磁性体から形成される必要はなく、錘固定部９６の磁力により吸着される錘部９２の一部が強磁性体から形成されていればよい。本実施形態では前記所定速度を１０００ｒｐｍに設定した。

以下、このように構成された保護膜被覆装置３０の作用について説明する。ウエーハ搬送手段１６の旋回動作によって加工前の半導体ウエーハＷは保護膜被覆装置３０のスピンナテーブル４８に搬送され、吸着チャック４８ａにより吸引保持される。

この時、スピンナテーブル４８は図６に示すウエーハ搬入・搬出位置に位置付けられており、吐出ノズル６８、ノズル７８及び洗浄ノズル８４は、図４に示すように、スピンナテーブル４８の上方から隔離した退避位置に位置付けられている。

加工前のウエーハＷが保護膜被覆装置３０のスピンナテーブル４８上に保持されたならば、環状フレームＦに撥水処理を施す撥水処理工程を実施する。撥水処理工程を実施するには、エアシリンダ５６を駆動してスピンナテーブル４８を図７で矢印Ａ方向に移動して作業位置に位置付ける。

更に、撥水処理手段７４のノズル７８をモータ８２により回動して環状フレームＦの上方に位置付ける。ノズル７８及び８０から撥水剤を噴出しながらモータ５０を駆動してスピンナテーブル４８を矢印Ｒ１方向に１００ｒｐｍ程度の低速で回転させて、環状フレームＦの上面、外周面及び下面に撥水処理を施す。この時、振り子体９０の錘部９２は磁力によって錘固定部９６に固定されている。

ここで、環状フレームＦの撥水処理としては、アメリカのＭｃＮＴＴ社が提供する（ＲｅｖｉｖｅＸウォッシュイン撥水剤）のコーティングを採用可能である。

環状フレームＦの撥水処理実施後、保護膜被覆工程を実施する。保護膜被覆工程では、モータ７２を駆動して塗付手段６６の吐出ノズル６８を図８に示す作業位置に位置付けて、液状樹脂６９をウエーハＷ上に吐出してから、電動モータ５０を駆動してスピンナテーブル４８を矢印Ｒ１方向に約２００ｒｐｍで回転させて吐出された液状樹脂をウエーハＷの全面にスピンコーティングする。

スピンナテーブル４８は２００ｒｐｍという比較的低速で回転されるので、振り子体９０の錘部９２は磁力によって錘固定部９６に固定されている。スピンナテーブル４８が２００ｒｐｍの回転速度で回転されるため、液状樹脂をウエーハＷ表面に満遍なくスピンコーティングして保護膜を形成することができる。

保護膜を形成する液状樹脂としては、ＰＶＡ（ポリ・ビニール・アルコール）、ＰＥＧ（ポリ・エチレン・グリコール）、ＰＥＯ（酸化ポリエチレン）等の水溶性のレジストが望ましい。

上述した保護膜被覆装置３０によると、保護膜を被覆する前に環状フレームＦの上面、外周面及び下面に撥水処理を施しているので、液状樹脂をウエーハＷの加工面に塗付する際に液状樹脂が環状フレームＦに付着しても環状フレームＦには撥水処理が施されているため、液状樹脂は環状フレームＦの撥水性によって弾かれて残存することがなく、環状フレームＦとともにウエーハＷを搬送する際に環状フレームＦが搬送手段１６に付着することがない。

上述した実施形態では、保護膜被覆装置３０に撥水処理手段７４を設けた例について説明したが、環状フレームＦの撥水処理は、図９に示すように、スプレー缶９０による手作業で実施するようにしてもよい。

即ち、オペレータがスプレー缶９０を把持して、環状フレームＦにガラスコーティング又はテフロン（登録商標）等のフッ素コーティングを実施して、環状フレームＦに撥水性を持たせるようにしてもよい。或いは、スプレー缶９０を使用せずに、ガラスコーティング又はテフロン等のフッ素コーティングを施してもよい。

Ｗ 半導体ウエーハ
Ｆ 環状フレーム
Ｔ ダイシングテープ
２ レーザー加工装置
１８ チャックテーブル
２４ レーザービーム照射ユニット
２８ 集光器
３０ 保護膜被覆装置
４８ スピンナテーブル
６６ 液状樹脂塗布手段
６８ 吐出ノズル
７４ 撥水剤塗付手段
７８，８０ ノズル
９０ スプレー缶

Claims (1)

1. ウエーハを収容する開口部を有し、ダイシングテープの外周部が貼着されるとともに該開口部にウエーハを位置付けてダイシングテープに貼着し、ウエーハの加工面に液状の樹脂を塗布して保護膜を形成する際に用いる環状フレームであって、
   上面、外周面及び下面に撥水処理が施されていることを特徴とする環状フレーム。

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