JP6242163B2 - テープ拡張装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面にウエーハ等の被加工物が貼着された粘着テープを拡張するテープ拡張装置に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ等の複数のデバイスが格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された領域に形成された半導体ウエーハ等のウエーハは、ダイシング装置、又はレーザー加工装置によ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やパソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

近年、広く利用されているレーザー加工装置では、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウエーハ内部に集光点を合わせて分割予定ラインに沿って照射して、ウエーハ内部に改質層を形成し、その後ウエーハが貼着された粘着テープを拡張してウエーハに外力を付与し、ウエーハを改質層に沿って破断して個々のデバイスチップに分割する（例えば特許第３４０８８０５号公報参照）。

粘着テープを拡張してウエーハを多数のチップに分割してからチップのボンディング工程に至るまでの間に要する複数の工程を効率化し、コスト低減を図るために、テープを拡張してウエーハを分割する分割ユニット、分割ユニットで粘着テープを拡張した際に粘着テープに生ずる弛みを除去するヒートシュリンクユニット、スピン洗浄ユニット等を一体化したテープ拡張装置が特開２０１０−２０６１３６号公報に開示されている。

テープ拡張装置で分割する被加工物としては、例えばウエーハの裏面に貼着されたＤＡＦ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ）も含まれる。ＤＡＦを粘着テープを拡張して分割するＤＡＦ分割装置及び分割方法が特開２００９−２７２５０３号公報に開示されている。

特許第３４０８８０５号公報 特開２０１０−２０６１３６号公報 特開２００９−２７２５０３号公報

近年、パッケージを小型化、薄型化するために、フリップチップ実装方式が広く採用されている。フリップチップ実装用のウエーハでは、ウエーハの表面が実装面となる。テープ拡張装置を使用したウエーハの分割は、ウエーハの裏面に粘着テープが貼着され表面が露出された状態で実施される場合が多く、実装面であるウエーハの表面に異物が付着する恐れが高い。

特に、例えばウエーハのダイシング時に発生するテープ屑は切削後にスピンナー洗浄装置で洗浄しても完全に洗い流すことは難しい。実装面上に異物が付着すると、フリップチップ実装の際に実装不良が発生する恐れがある。

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、テープ拡張によって分割した被加工物の表面に付着した異物を効果的に除去可能なテープ拡張装置を提供することである。

本発明によると、表面に被加工物が貼着されるとともに外周が環状フレームに貼着されたテープを拡張するテープ拡張装置であって、テープを介して被加工物が環状フレームに支持された形態の被加工物ユニットを複数枚収容可能なカセットが載置されるカセット載置台と、該カセット載置台に載置されたカセットから搬出された該被加工物ユニットの環状フレームを固定する固定手段と、該固定手段で該環状フレームが固定された該被加工物ユニットの被加工物の外周と該環状フレームの内周との間の該テープを押圧して該テープを拡張するテープ拡張手段と、該テープ拡張手段により該テープが拡張された該被加工物ユニットの被加工物の表面に該被加工物の表面に付着した有機物を除去する紫外線又はプラズマを照射して被加工物表面を洗浄する洗浄手段と、を備えたことを特徴とするテープ拡張装置が提供される。

本発明のテープ拡張装置では、テープを拡張して被加工物をチップに分割した後に、チップの実装面に紫外線又はプラズマを照射してオゾンを生成するとともに活性酸素を生成して、実装面上の有機物を除去する。

よって、テープ拡張によって分割する被加工物でも、ハンドリング中に付着した異物に加えて分割で発生した異物も除去することができ、フリップチップ実装時の実装不良を低減することができる。特に、ＤＡＦを分割する場合に有効である。

本発明第１実施形態に係るテープ拡張装置の斜視図である。 図１に示したテープ拡張装置の各ユニットの配置を示す図である。 ウエーハが粘着テープを介して環状フレームに支持されたウエーハユニットの斜視図である。 エキスパンドユニットの斜視図である。 ヒートシュリンクユニットの斜視図である。 スピン洗浄ユニットの斜視図である。 洗浄ユニットの斜視図である。 テープエキスパンドによるウエーハ分割工程を示す断面図である。 粘着テープのヒートシュリンク工程を示す断面図である。 図９のヒートシュリンク工程の続きを示す断面図である。 スピン洗浄ユニットによるウエーハのスピン洗浄工程を示す断面図である。 洗浄ユニットでの紫外線洗浄工程を示す断面図である。 他の実施形態の洗浄ユニットでの紫外線洗浄工程を示す断面図である。 本発明第２実施形態のテープ拡張装置の斜視図である。 図１４に示したテープ拡張装置でのプラズマ照射工程を示す側面図である。 本発明第３実施形態のテープ拡張装置の配置を示す図である。 本発明第４実施形態のテープ拡張装置の要部を示す斜視図である。

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を参照すると、本発明第１実施形態のテープ貼着装置の斜視図が示されている。図２は第１実施形態のテープ貼着装置の各ユニットの配置を示す図である。

本実施形態のテープ貼着装置２は、装置手前側にエレベーター方式で上下動可能なカセット載置台４が配設されている。カセット載置台４上には図３に示すウエーハユニット１７が複数枚収容されたカセット６が載置される。

ウエーハユニット１７は、外周部が環状フレームＦに貼着された粘着テープＴの表面に被加工物が貼着された被加工物ユニットであり、被加工物として半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）の裏面が粘着テープに貼着されて構成されている。ウエーハ１１はその表面に格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＬＳＩ等のデバイス１５を有している。

本実施形態がテープ拡張装置であり、粘着テープＴを拡張してウエーハ１１を個々のチップに分割する装置であるため、特に図示しないが、カセット６中に収容されるウエーハユニット１７のウエーハ１１には分割予定ライン１３に沿って分割起点となる改質層、レーザー加工溝、又は切削溝等が形成されている。

カセット載置台４上に載置されたカセット６からプッシュプル搬送装置８により引き出されたウエーハユニット１７は、断面Ｌ形状の一対のセンタリングバー１０上に載置される。そして、センタリングバー１０が互いに近付く方向に移動することにより、ウエーハユニット１７のＸ軸方向のセンタリングが達成される。

センタリングが実施されたウエーハユニット１７は、旋回式の搬送ユニット１２で吸着されて仮置きエリア１４に配設された一対のセンタリングバー１６上に載置され、センタリングバー１６が互いに近付く方向に移動することにより、再びセンタリングが達成される。

仮置きエリア１４でセンタリングされたウエーハユニット１７は、プッシュプル搬送装置１８で図４に示すカバー２０ａで覆われたエキスパンドユニット（テープ拡張手段）２０に押し込まれ、フレーム載置プレート３４上に載置される。

３２はフレーム押さえプレートであり、フレーム押さえプレート３２とフレーム載置プレート３４とでウエーハユニット１７の環状フレームＦを固定する固定手段を構成する。フレーム押さえプレート３２は固定的に配設されており、フレーム載置プレート３４は複数のエアシリンダ３８により上下動可能に配設されている。

フレーム載置プレート３４の開口部に対応して円筒状突き上げ部材４０が配設されている。円筒状突き上げ部材４４は、複数のエアシリンダを有する昇降機構４２により昇降される。

エキスパンドユニット２０により粘着テープＴがエキスパンドされてウエーハ１１が個々のデバイスチップ１５に分割されたウエーハユニット１７は、プッシュプル搬送装置１８によりエキスパンドユニット２０から引き出されて一対のセンタリングバー１６上に載置され、センタリングバー１６によりＸ軸方向のセンタリングが実施される。

センタリングされたウエーハユニット１７は旋回式の搬送ユニット１２で吸着されてヒートシュリンクユニット２２に搬送される。ヒートシュリンクユニット２２は、水平に配設されたフレーム載置プレート４６と、エアシリンダ５０によりＹ軸方向に移動されるフレーム押さえプレート４８と、円筒状の突き上げ部材５４と、負圧吸着式の吸着テーブル５６とを備えている。

フレーム載置プレート４６は、エアシリンダ５２により上下方向に移動される。円筒状突き上げ部材５４は、複数のエアシリンダを備えた昇降機構５８により昇降される。吸着テーブル５６は、昇降機構５８に配設されている突き上げ部材５４を昇降させるエアシリンダとは別の複数のエアシリンダにより上下方向に移動される。２４は加熱手段としてのヒーターであり、上下方向に移動可能に配設されている。

ヒートシュリンクユニット２２により弛んだ粘着テープＴが加熱されて弛みが除去されたウエーハユニット１７は、旋回式の搬送ユニット１２により吸着されてスピン洗浄ユニット２６のスピンナーテーブル２８上に載置される。

スピン洗浄ユニット２６は、図６に示すように、円筒状の洗浄液受け容器６８と、洗浄液受け容器６８内に収容された上面に吸引保持部２８ａを有するスピンナーテーブル２８を備えている。

スピンナーテーブル２８は、複数のエアシリンダにより上下動可能に配設されており、モーター７４により回転される。スピン洗浄ユニット２６は、回動可能に配設された純水等の洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル７０と、同じく回動可能に配設されたエアを供給するエア供給ノズル７２とを有している。

スピン洗浄ユニット２６で洗浄されたウエーハユニット１７は、旋回式の搬送ユニット１２で吸着されて一対のセンタリングバー１０上に載置され、センタリングされた後プッシュプル搬送装置８によりカバー３０ａで覆われた洗浄ユニット（洗浄手段）３０に押し込まれる。

洗浄ユニット３０は、ウエーハユニット１７を載置する例えばガラス等から形成された載置プレート７６と、載置プレート７６上に載置されたウエーハユニット１７に対して紫外線を照射する複数の低圧水源ランプ７８を備えている。

次に、図８を参照して、エキスパンドユニット（テープ拡張手段）２０によるウエーハ１１の分割工程について説明する。仮置きエリア１４においてセンタリングバー１６によりセンタリングされたウエーハユニット１７は、プッシュプル搬送装置１８でエキスパンドユニット２０に押し込まれ、図８（Ａ）に示すように、フレーム載置プレート３４上に載置される。

次いで、エアシリンダ３８を作動してフレーム載置プレート３４を上昇し、図８（Ｂ）に示すように、ウエーハユニット１７の環状フレームＦをフレーム載置プレート３４とフレーム押さえプレート３２とで挟持して固定する。

次いで、エアシリンダ４４を作動して円筒状突き上げ部材３４を上方に移動して、図８（Ｃ）に示すように、円筒状突き上げ部材３４で粘着テープＴを突き上げ、粘着テープＴを半径方向に拡張（エキスパンド）する。

粘着テープＴが半径方向に拡張されるため、粘着テープＴに貼着されたウエーハ１１に半径方向に外力が作用して、ウエーハ１１は分割予定ライン１３に沿って形成された改質層等の分割起点から破断され、個々のデバイスチップ１５に分割される。

ウエーハ１１をデバイスチップ１５に分割後、図８（Ｄ）に示すように、円筒状突き上げ部材４０を下降すると、粘着テープＴの突き上げられた部分、即ち環状フレームＦの内周とウエーハ１１の外周との間の粘着テープＴに弛みが生じる。

本実施形態のテープ貼着装置２では、粘着テープＴの弛みをヒートシュリンクユニット２２で加熱して除去する。エキスパンドユニット２０でウエーハ１１が個々のデバイスチップ１５に分割されたウエーハユニット１７は、プッシュプル搬送装置１８で仮置きエリア１４まで引き出され、センタリングバー１６上に載置されてセンタリングバー１６によりＸ軸方向のセンタリングが実施される。

次いで、ウエーハユニット１７は旋回式の搬送ユニット１２で吸着されて、ウエーハユニット１７の環状フレームＦがヒートシュリンクユニット２２のフレーム載置プレート４６上に載置される。

次に、図９及び図１０を参照して、ヒートシュリンクユニット２２での粘着テープＴの弛み部分の除去について説明する。まず、エアシリンダ５０を作動してフレーム押さえプレート４８をフレーム載置プレート４６上まで移動する。

次いで、エアシリンダ５２を作動してフレーム載置プレート４６を上昇して、図９（Ａ）に示すように、フレーム載置プレート４６とフレーム押さえプレート４８とでウエーハユニット１７の環状フレームＦを挟持して固定する。

次いで、昇降機構５８内に配設されたエアシリンダ６０，６２を同時に作動して、図９（Ｂ）に示すように、円筒状突き上げ部材５４と吸着テーブル５６と同時に突き上げる。これにより、粘着テープＴの弛み部分が突き上げられ、粘着テープＴは半径方向に再度拡張され、隣接するデバイスチップ１５の間の間隔は広がる。

この状態で、吸着テーブル５６を吸引部６４に連通すると、ウエーハ１１は粘着テープＴを介して吸着テーブル５６に吸引されて、ウエーハ１１はデバイスチップ間の間隔が広げられたまま吸着テーブル５６に吸引保持される。

この状態で、図９（Ｃ）に示すように、エアシリンダ６０を作動して円筒状突き上げ部材５４を下降させると、環状フレームＦの内周とウエーハ１１の外周との間に弛み部分が再度形成される。

この状態で、図１０（Ａ）に示すように、ヒーター２４を下降して、ヒーター２４で粘着テープＴの弛み部分を加熱する。加熱された粘着テープＴの弛み部分は、図１０（Ｂ）に示すように、弛みが取れて収縮する。

粘着テープＴの弛み領域の加熱は、拡張された粘着テープＴを吸着テーブル５６で吸引した状態で実施される。従って、ウエーハ１１は隣接するデバイスチップ１５の間の間隔が十分確保されたまま保持される。

ヒートシュリンクユニット２２で粘着テープＴの弛みを除去してから、旋回式の搬送ユニット１２でウエーハユニット１７を吸着してスピン洗浄ユニット２６のスピンナーテーブル２８まで搬送し、図１１に示すように、スピンナーテーブル２８で粘着テーブルＴを介してウエーハ１１を吸引保持する。

次いで、洗浄水供給ノズル７０を回動してウエーハ１１の真上に位置付け、洗浄水供給ノズル７０から洗浄水を供給しながらモーター７４によりスピンナーテーブル２８を矢印Ｒ１方向に回転してウエーハ１１をスピン洗浄する。

スピン洗浄終了後、洗浄水供給ノズル７０をウエーハ１１上から待避した位置まで戻し、エア供給ノズル７２を回動してスピンナーテーブル２８に保持されたウエーハ１１の真上に位置付ける。エア供給ノズル７２からエアを噴射しながらスピンナーテーブル２８を回転して、ウエーハ１１をスピン乾燥する。

ウエーハ１１のスピン乾燥終了後、ウエーハユニット１７を旋回式の搬送ユニット１２で吸着してセンタリングバー１０上に載置し、センタリングバー１０でＸ軸方向のセンタリングを実施する。次いで、プッシュプル搬送装置８でウエーハユニット１７を洗浄ユニット（洗浄手段）３０まで押し込み、載置プレート７６上に載置する。

ウエーハユニット１７を載置プレート７６上に載置してから、図１２に示すように、複数の低圧水銀ランプ７８を点灯して、ウエーハ１１の表面に紫外線を照射する。低圧水銀ランプ７８が照射する紫外線は、波長１８４．９ｎｍと波長２５３．７ｎｍに２つのピークを有している。

低圧水銀ランプ７８から紫外線を照射すると、大気中の酸素は波長１８４．９ｎｍの紫外線を吸収してオゾンを生成する。生成されたオゾンは、さらに波長２５３．７ｎｍの紫外線を吸収して酸素と活性酸素を発生する。

非常に不安定な活性酸素はウエーハ１１の実装面（表面）上のテープ屑等の有機化合物と結びついて、これをＨ_２Ｏ，ＣＯ_２，ＮＯ_ｘ等の気体に酸化して分解する。従って、ウエーハ１１の実装面上の有機物が効果的に除去される。

図１３を参照すると、洗浄ユニット（洗浄手段）の他の実施形態が示されている。本実施形態では載置プレート７６をガラス等の透明部材で構成し、ウエーハ１１の上方に複数の低圧水銀ランプ７８を配置するとともに、粘着テープＴの下方に複数の紫外線ランプ８０を配置する。紫外線ランプ８０は波長３５０ｎｍ付近の紫外線を発生する。

本実施形態では、低圧水銀ランプ７８で図１２を参照して説明した上述した実施形態と同様にウエーハ１１の表面の洗浄を実施する。粘着テープＴを紫外線硬化型粘着テープから構成し、粘着テープＴの下方に配置した紫外線ランプ８０は、紫外線硬化型粘着テープＴに紫外線を照射して粘着テープの粘着力を低下させる。

図１２及び図１３で説明した紫外線を照射する低圧水銀ランプ７８に替えて、洗浄ユニット３０にプラズマ照射器を配設するようにしてもよい。プラズマ生成用ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）と水素ガス（Ｈ_２）の混合気体を用いるのが好ましい。

プラズマ照射器によりウエーハ１１の表面にプラズマを照射すると、ウエーハ１１の表面が親水化処理されるとともに、ウエーハ１１の表面に付着していた有機物も除去できる。

図１４を参照すると、本発明第２実施形態のテープ拡張装置２Ａの斜視図が示されている。本実施形態では、スピン洗浄ユニット２６の上方、即ち一対のセンタリングバー１０の上方にプラズマ照射ユニット８２が配設されている。本実施形態の他の構成部分は、図１に示した第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

本実施形態では、図１５に示すように、プッシュプル搬送装置８でスピン洗浄後のウエーハユニット１７をカセット６内に押し込むときに、プラズマ照射ユニット８２からウエーハ１１の表面にプラズマ８３を照射する。

プラズマ照射ユニット８２では、プラズマ生成用ガスとしてアルゴン（Ａｒ）と水素ガス（Ｈ_２）の混合気体を用いるのが好ましい。プラズマ生成用ガスにヘリウム（Ｈｅ）を含有させるようにしても良い。

プラズマ照射ユニット８２からウエーハ１１上にプラズマ８３を照射すると、ウエーハ１１の表面の撥水性を緩和して親水化できるとともに、ウエーハ１１上の有機物も除去することができる。

図１６を参照すると、本発明第３実施形態のテープ拡張装置２Ｂの各ユニットの配置図が示されている。本実施形態では、洗浄ユニット（洗浄手段）８４をスピン洗浄ユニット２６に隣接して、ＵＶ照射器３０Ａとは別に設けるようにしている。

このような構成では、スピン洗浄ユニット２６でウエーハ１１のスピン洗浄を実施した後、洗浄ユニット８４で紫外線照射又はプラズマ照射によるウエーハ１１の洗浄を実施することができる。

図１７を参照すると、テープ拡張装置の更に他の実施形態が示されている。本実施形態では、洗浄ユニット（洗浄手段）８６をスピン洗浄ユニット２６の上方に配置している。スピン洗浄ユニット２６でウエーハ１１のスピン洗浄及びスピン乾燥が終了してから、洗浄ユニット８６によりウエーハ１１の表面に紫外線照射又はプラズマ照射を実施して、ウエーハ１１の表面に付着した有機物を除去する。

上述した各実施形態では、スピン洗浄した後に紫外線洗浄又はプラズマ洗浄しているが、スピン洗浄前に紫外線洗浄又はプラズマ洗浄を実施するようにしても良い。

上述した実施形態では、テープ拡張装置２，２Ａ，２Ｂで拡張する被加工物として半導体ウエーハ１１を採用した例について説明したが、被加工物は半導体ウエーハ等のウエーハに限定されるものではなく、テープ拡張装置でＤＡＦを分割する場合にも、本実施形態のテープ拡張装置２，２Ａ，２Ｂは同様に適用することができる。

２，２Ａ，２Ｂ テープ拡張装置
４ カセット載置台
６ カセット
８，１８ プッシュプル搬送装置
１０，１６ センタリングバー
１１ 半導体ウエーハ
１２ 旋回式の搬送ユニット
１７ ウエーハユニット
２０ エキスパンドユニット
２２ ヒートシュリンクユニット
２６ スピン洗浄ユニット
２８ スピンナーテーブル
３０ 洗浄ユニット
７８ 低圧水銀ランプ
８０ 紫外線ランプ
８２ プラズマ照射ユニット
８４，８６ 洗浄ユニット

Claims (1)

1. 表面に被加工物が貼着されるとともに外周が環状フレームに貼着されたテープを拡張するテープ拡張装置であって、
   テープを介して被加工物が環状フレームに支持された形態の被加工物ユニットを複数枚収容可能なカセットが載置されるカセット載置台と、
   該カセット載置台に載置されたカセットから搬出された該被加工物ユニットの環状フレームを固定する固定手段と、
   該固定手段で該環状フレームが固定された該被加工物ユニットの被加工物の外周と該環状フレームの内周との間の該テープを押圧して該テープを拡張するテープ拡張手段と、
   該テープ拡張手段により該テープが拡張された該被加工物ユニットの被加工物の表面に該被加工物の表面に付着した有機物を除去する紫外線又はプラズマを照射して被加工物表面を洗浄する洗浄手段と、
   を備えたことを特徴とするテープ拡張装置。

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