JP6282603B2 - テープフレーム付きウエハ用トレイ - Google Patents

Description

本発明は、テープフレーム付きウエハを収納容器に収納する際に使用するトレイに関する。

従来、リング状のフレームにダイシングテープを貼着し、そのダイシングテープ上に半導体ウエハを支持したテープフレーム付きウエハを収納容器に収納し、ダイシング工程やダイボンディング工程まで搬送していた。

そして、テープフレーム付きウエハを収納する容器としては、例えば特許文献１に記載されているような半導体ウエハを水平方向に収納する横置き(コインスタック式)搬送容器が知られている。具体的には、テープフレーム付きウエハを２段以上積み重ねて収納可能な容器であって、テープフレーム付きウエハを積み重ねて収納させる収納筒部が設けられた容器本体と、この容器本体に着脱自在に装着されて収納筒部の全体を覆う蓋体とを備え、前記収納筒部の内周面にリング状のフレームを周方向に位置決めする位置決めリブが突設されていることを特徴とする容器である。
また、容器搬送中の振動や衝撃をテープフレーム付きウエハにおける半導体ウエハに伝わり難くするために、テープフレーム付きウエハ間に可撓性の合成樹脂シートや無塵紙等のスペーサーシートを介在させることもよく行われている。

一方で近年、シリコン貫通電極(ＴＳＶ＝Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ)を利用したチップ統合技術の実現(３ＤＳ−ＩＣ＝３次元積層−ＩＣ)により、チップの高機能化や高速化、低消費電力化が達成でき、今後の半導体技術の牽引役と位置付けられている。

特許第４５６２９３０号公報

ところが、例えばＴＳＶ／３ＤＳ−ＩＣ構造を実現するためには、半導体ウエハの厚みを２００μｍ以下の極薄にする必要があり、結果、極薄の半導体ウエハのハンドリング時における破損率が高まった。

例えば特許文献１に記載の容器においても、半導体ウエハの厚みが２００μｍ以下になると、テープフレーム付きウエハを容器に収納して搬送する際、容器の振動による半導体ウエハの振幅が大きくなり、結果、半導体ウエハを破損させてしまう問題があった。
また、テープフレーム付きウエハ間にスペーサーシートを介在させた場合であっても、半導体ウエハの厚みが２００μｍ以下になると、容器搬送中の振動や衝撃が半導体ウエハに伝わり、半導体ウエハの破損を防ぐには不十分であった。

また、３ＤＳ−ＩＣ構造を持つ半導体ウエハ表面は、マイクロバンプの形成やＴＳＶ端子の露出等で非常に繊細な構造を有しており、結果、３ＤＳ−ＩＣ構造を持つ半導体ウエハ表面に例えばスペーサーシートが直接接触した場合、３ＤＳ−ＩＣ構造にスペーサーシートの一部分が転写し、或いは擦れて傷を付け、半導体ウエハを破損させてしまう問題があった。

そこで本発明は、半導体ウエハの厚みが２００μｍ以下の極薄いものを含んだテープフレーム付きウエハを容器に収納して搬送する場合であっても、容器の振動による半導体ウエハの振幅を小さくでき、その上、３ＤＳ−ＩＣ構造を持つ半導体ウエハをテープフレーム付きウエハとして容器に収納して搬送する場合でも、半導体ウエハの表面に転写や傷を付けずに半導体ウエハの破損を防ぐことができるトレイを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のトレイは、リング状のフレーム裏面にダイシングテープが貼着されると共に、ダイシングテープ上に半導体ウエハが支持されたテープフレーム付きウエハを収納容器に収納する際に使用するトレイにおいて、トレイは前記テープフレーム付きウエハの上下に設けられるものであると共に、略円形であり、トレイ表面はテープフレーム付きウエハを載置する部位が略フラットであると共に、外周縁部の少なくとも一部に凸部があり、トレイ裏面はテープフレーム付きウエハの上にトレイを設けた際、そのテープフレーム付きウエハにおける半導体ウエハの外周よりも外側であって、前記ダイシングテープの露出部上に位置するように突起部が設けられたことを特徴とする。
このとき、トレイ裏面は、前記突起部と前記半導体ウエハの外周縁部との
間を始点として、中心部分に向けて傾斜していて、その傾斜角θは０．１〜
１．０°であることが好ましい。

本発明のテープフレーム付きウエハを収納容器に収納する際に使用するトレイは、半導体ウエハの厚みが２００μｍ以下の極薄いものを含んだテープフレーム付きウエハを容器に収納して搬送する場合であっても、容器の振動による半導体ウエハの振幅を小さくでき、その上、３ＤＳ−ＩＣ構造を持つ半導体ウエハをテープフレーム付きウエハとして容器に収納して搬送する場合でも、半導体ウエハの表面に転写や傷を付けずに半導体ウエハの破損を確実に防ぐことができる。
また、本発明のトレイは、収納容器内を真空にする際に真空引きし易く、しかも、この真空パックされた容器からトレイを取り出す際には、エアが入り易い(真空解除もされ易い）ので、容易に取り出すことができる。
さらに、本発明のトレイは、射出成形にて形成する際に、その金型の構造から樹脂廻り（溶融樹脂の充填効率）が良好ゆえ、歩留まりの高い生産が可能なものである。

収納容器内の収納状態を説明する図。 本発明のトレイの一例を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ａ）のi−ii線切断面を説明するための模式図である。 本発明のトレイの他の例を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ａ）のi−ii−iv線切断面を説明するための模式図である。 本発明のトレイとテープフレーム付きウエハとの収納容器内における載置状態の一例を説明する図であり、図２（ａ）のiii−ii線切断面の模式図である。 本発明のトレイのさらに他の例における表面の部分拡大図であり、該表面上に設けたガイド部を説明する図。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明のトレイとテープフレーム付きウエハとの収納容器内における載置状態の他の例を説明する図であり、図３（ａ）のv−ii線切断面の模式図である。 テープフレーム付きウエハを説明する図。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細を説明する。

［トレイ］
本発明のトレイ１は、図１に示すように容器本体４Ａと蓋体４Ｂからなる収納容器４の中において、テープフレーム付きウエハ２の上下に設けて使用するものである。そして、テープフレーム付きウエハ２を２段以上積み重ねる場合であっても、テープフレーム付きウエハ２の上下にトレイ１が設けられるものである。

本発明のトレイ１は、略円形であり、真円形でもよいが、例えば図２（ａ），（ｂ）に示すように外周縁の一部が切り欠かれたものであってもよい。図２（ａ）は、トレイ１を表面側から見た平面図、図２（ｂ）は、トレイ１を裏面側から見た背面図である。外周縁の一部を切り欠くことにより、容器本体４Ａにトレイ１を収納する際、或いは容器本体４Ａからトレイ１を取り出す際、自動機械や人の手が掴み易くなり、ハンドリング性が向上するため好適である。
また、図１や図２（ａ），（ｂ）に示すトレイ１は、中央部分に円状の切り欠け部が設けられているが、図３（ａ），（ｂ）に示すように、中央部分に切り欠け部を設けずに形成してもよい。

図２（ｃ）および図３（ｃ）中の符号Ｏは、トレイ１の表面側、符号Ｖは、トレイ１の裏面側をさす。
本発明のトレイ１の表面Ｏは、図２（ｃ），図３（ｃ），図４に示すようにテープフレーム付きウエハ２を載置する部位が略フラットであると共に、図２（ａ），図３（ａ），図４に示すように外周縁部の少なくとも一部に凸部１１がある。
先ず、トレイ１の表面において、テープフレーム付きウエハ２を載置する部位が略フラットであることにより、半導体ウエハＷが下方向へ揺動し難くなる。その結果、テープフレーム付きウエハ２を収納容器４内に収納して搬送する際、収納容器４の振動による半導体ウエハＷの振幅を小さくでき、半導体ウエハＷの破損を抑制することができる。
なお、半導体ウエハＷが下方向へ揺動し難くなるのを阻害しない範囲であれば、トレイ１の表面にリブ構造を設けてもよい。

次に、トレイ１の表面において、外周縁部の少なくとも一部に凸部１１があることにより、リング状のフレームＦが水平方向へ動くのを抑制することができ、半導体ウエハＷの破損を抑制することができる。更に、図２（ａ）などに示すように、少なくとも１２時、３時、６時、９時の４方向に凸部１１を設けることにより、収納容器４内でトレイ１を２段以上積み重ねた際の安定性が向上し、結果、トレイ１の表面に載置したテープフレーム付きウエハ２の半導体ウエハＷが動くのをより抑制することができる。凸部１１の高さは、リング状フレームＦの厚みと同等もしくは該厚み以下とすることが好ましい。
また、凸部１１は、図２（ａ）などに示すようにトレイ１の表面における外周縁部の一部に設けてもよいし、或いはトレイ１の表面における外周縁部の全てに凸部を設けてもよい。

図５に、本発明のトレイのさらに他の例を示す。本発明では図５に示すようにトレイ１の表面における外周縁部の近接に、テープフレーム付きウエハ２を固定するガイド部１３を設けることにより、テープフレーム付きウエハ２が水平方向に動くのをより抑制することもできる。
ガイド部１３を、図５に示すような形状および位置に設ければ、後述の図７に示すリング状フレームＦの固定に最適なものとなる。

本発明のトレイ１の裏面は、図４などに示すように、テープフレーム付きウエハ２の上にトレイを設けた際、そのテープフレーム付きウエハ２における半導体ウエハＷの外周よりも外側に突起部１２が設けられている。
その結果、図４に示すようにテープフレーム付きウエハ２の上にトレイ１を収納した際、トレイ１の裏面に設けた突起部１２が半導体ウエハＷの外周よりも外側に位置する、すなわち、トレイ１の突起部１２はダイシングテープＴの露出部上に位置するため、テープフレーム付きウエハ２が上方向に動くことを抑制することができ、収納容器４搬送時の半導体ウエハＷの破損を抑制することができる。
なお、トレイ１の突起部１２はダイシングテープＴの露出部上に位置するが、ダイシングテープＴの粘着剤が突起部１２に付着し、結果、収納容器４からトレイ１を取り出す際にトレイ１が剥離し難くならない範囲であれば、ダイシングテープＴの露出部と接触していてもよい。

本発明のトレイ１の裏面に設けた突起部１２の形状は、図２（ｂ）に示すような円弧状矩形、あるいは環状であってもよい。
また、突起部１２の断面形状は、図２（ｃ）に示すような台形状、あるいは三角形状、四角形状、半円形状（ドット状）等が挙げられる。
なお、ダイシングテープＴの露出部上に位置する突起部１２の先端部は、図２（ｃ）に示すような“面”で接触した方がテープフレーム付きウエハ２が上方向に動くことを抑制することができるので、突起部１２の断面形状は台形状が好適である。

このように、ダイシングテープＴの露出部上に位置する突起部１２の先端部が“面”の場合、その面に更なるＶ字形状の凸部やＶ字形状の凹部、或いは半円形状の凸部や半円形状の凹部など設けてもよく、そうすることでテープフレーム付きウエハ２とトレイ１などを収納した収納容器４内を真空にする際、真空引きし易くなり、結果、テープフレーム付きウエハ２が上方向に動くことを抑制することができると共に、ダイシングテープＴの粘着剤と突起部１２とが接触していても、収納容器４からトレイ１を取り出す際にトレイ１をダイシングテープＴから剥離し易くなる。
なお、突起部１２のトレイの表面Ｏ側は、図２（ａ）などに示すように、部分的にくぼみ１２’を設けておけば、ダイシングテープＴの揺動が一層防止され、しかも射出成形時の樹脂廻りが一層良好になる。図２（ａ）では、１つの突起部１２に対し、それぞれ４ヶ所くぼみ１２’を入れた例を示している。

以上のような、トレイ１の凸部１１と突起部１２を設けたことにより、図４に示すように半導体ウエハＷ上面とトレイ１との間に空隙(クリアランス)を設けることができるので、例えば３ＤＳ−ＩＣ構造を持つ半導体ウエハＷを収納容器４に収納して搬送する際、半導体ウエハＷ上面を非接触状態にすることができ、３ＤＳ−ＩＣ構造を持つ半導体ウエハＷに転写や傷を付けずに半導体ウエハの破損を防ぐことができる。
さらに、本発明では、図３（ｃ）や図６（ａ）〜（ｃ）に例示すように、トレイ裏面Ｖを、突起部１２と半導体ウエハＷの外周縁部ｅとの間を始点として、中心ii部分に向けて傾斜させることもできる。トレイ裏面Ｖが中心iiに向けて傾斜していれば、厚み２００μｍ以下の極薄いウエハＷが上方向に揺動したとしても、ウエハ表面への傷や転写などをより一層確実に防ぐことができる。しかも、傾斜した裏面においてエアが入り易い(真空解除もされ易い）ので、真空パックされた容器からトレイ１をより容易に取り出すこともできるうえ、傾斜していない（フラットな）トレイに比べ、射出成形する際の樹脂廻り（溶融樹脂の充填効率）も優れたものとなる。
傾斜角θは大きすぎても、小さすぎても、上記のような作用効果が良好に発現しないので、θ＝０．１〜１．０°であることが好ましく、より好ましくは、θ＝０．４〜０．５°である。
なお、ウエハ表面への傷や転写などが生じない範囲であれば、トレイ１の裏面においてもリブ構造を設けてもよい。

本発明のトレイ１は、合成樹脂を射出成形、真空成形、圧空成形などで形成することができる。合成樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエーテルニトリル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリフタルアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、液晶ポリマー系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂等が挙げられる。
また、合成樹脂に導電性フィラーや帯電防止剤を含有させる、或いは成形後のトレイ表面に導電処理を施し、トレイの表面抵抗値を１０¹〜１０¹²Ωにしてもよい。なお、導電性フィラーとしては、カーボンブラック、グラファイトカーボン、グラファイト、炭素繊維、金属粉末、金属繊維、金属酸化物の粉末、金属コートした無機質微粉末、有機質微粉末および繊維が使用できる。導電処理としては、成形後のトレイ表面に直接導電性ポリマーを重合した膜を形成したり、或いは導電性ポリマーとバインダー樹脂を含んだ塗料をコーティングするものである。

［テープフレーム付きウエハ］
テープフレーム付きウエハ２は、図７に示すようにリング状のフレームＦの裏面にダイシングテープＴが貼着されると共に、ダイシングテープＴ上であって、かつリング状フレームＦよりも内側で半導体ウエハＷを支持したものである。なお、図７における点線は、リング状のフレームＦの裏面にダイシングテープＴが貼着されている状態を示している。

［リング状のフレーム］
リング状のフレームＦは、図示しないダイシング加工機に対して半導体ウエハＷを所定の向きに位置決めしてセットするためのフレームである。このリング状のフレームＦは、例えば厚さが１〜３ｍｍ程度のステンレス鋼鈑を円環状に打抜き加工したものであり、その内径は、５インチ、６インチ、８インチ、１２インチ、１８インチのウエハを内側に設けられる寸法に設定されている。

［ダインシングテープ］
ダイシングテープＴは、リング状のフレームＦの裏面に貼着されると共に、ダイシングテープＴ上であって、かつリング状フレームＦよりも内側で半導体ウエハＷを支持するものである。なお、ダイシングテープＴは、少なくとも基材と粘着層を有するテープであり、リング状のフレームＦや半導体ウエハＷと接触する上側に粘着層が存在する。

［半導体ウエハ］
半導体ウエハＷは、シリコン、ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）、ＧａＰ（ガリウム・リン）などの各種材質の半導体ウエハが含まれる。この半導体ウエハＷは、両面が平面研削された後、少なくとも片側の表面が鏡面にポリッシング加工され、その片面に回路パターンが形成されたものである。また、半導体ウエハは、両面に回路パターンが形成された場合もある。

［収納容器］
収納容器４は、図１に示すように容器本体４Ａに蓋体４Ｂが装着された状態で概略円形の底面を有する背の低い円柱状の輪郭を呈する。なお、特許第４５６２９３０号に記載されているように、容器本体に蓋体が装着された状態で概略正方形の底面を有する背の低い角柱状の輪郭を呈する容器であってもよい。
また、容器本体４Ａおよび蓋体４Ｂは、導電性フィラーや帯電防止剤を添加した導電性プラスチックス、あるいはポリマーアロイ処理した導電性プラスチックスを素材として射出成形により一体成形されている。なお、添加する導電性フィラーとしては、カーボンブラック、グラファイトカーボン、グラファイト、炭素繊維、金属粉末、金属繊維、金属酸化物の粉末、金属コートした無機質微粉末、有機質微粉末および繊維が使用できる。

また、収納容器４は、リング状のフレームＦ裏面にダイシングテープＴが貼着されると共に、ダイシングテープ上に半導体ウエハＷが支持されたテープフレーム付きウエハ２を容器本体４Ａに収納し、この容器本体４Ａに蓋体４Ｂを装着し、これを保管、搬送するためのものである。
そして、例えばテープフレーム付きウエハを２段以上重ねて収納容器４に収納する場合、図１に示すように、容器本体４Ａに、先ず帯電防止のクッションシート等のクッション材３を敷き、続いてトレイ１の裏面が下になるように敷き、続いてテープフレーム付きウエハ２を収納し、続いてトレイ１の裏面が下になるように敷き、続いて同じようにテープフレーム付きウエハ２とトレイ１を交互に繰り返して収納し、最上部のトレイ１の上にクッション材３を敷き、容器本体４Ａに蓋体４Ｂを装着する。
また、容器本体４Ａに設けた切り欠き部４ＡＣに別途金具を付けて(図示省略)、容器本体４Ａに蓋体４Ｂを装着後、金具で蓋体を強固に固定してもよい。

［容器本体］
容器本体４Ａは、図１に示すように概略円形のベース部４ＡＡを有し、このベース部４ＡＡ上に収納筒部４ＡＢが一体的に突設されている。この収納筒部４ＡＢには、前記テープフレーム付きウエハ２の外周を把持可能とする例えば４つの切欠き４ＡＣが形成されている。各切欠き４ＡＣは、収納筒部４ＡＢの先端部からベース部４ＡＡに向かって所定幅で形成されており、収納筒部４ＡＢの周方向に等間隔で配置されている。

［蓋体］
蓋体４Ｂは、前記容器本体４Ａの収納筒部４ＡＢの外周面に嵌合して収納筒部４ＡＢの外周を覆う円筒部４ＢＡを有している。

［クッション材］
クッション材３は、容器本体４Ａにトレイ１とテープフレーム付きウエハ２とが積み重ねられた上下端部に設けることが好適であり、トレイ１とテープフレーム付きウエハ２に振動や衝撃が加わるのを抑制することができる。クッション材の素材として、軟質ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ポリスチレンフォーム等用いることができる。
また、端部クッション材にも導電性を持たせることもでき、この表面抵抗は１０¹²Ω以下とすることが好ましい。

［トレイの製造］
炭素繊維含有のポリカーボネート樹脂(帝人化成(株)製のパンライトＢ−７１１５Ｒ：炭素繊維の含有率は約１５％)を射出成形し、図２に示す形状のトレイ（実施例１）と図３に示す形状のトレイ（実施例２）とを得た。
なお、得られたトレイの表面抵抗値は、いずれも１０²〜１０⁵Ωであった。

得られた実施例１，２のトレイについて、それぞれ落下試験と転写試験を行った。試験方法は以下の通りである。

［落下試験］
図１に示すような容器本体４Ａに、クッション材３、トレイ１、テープフレーム付きウエハ２、トレイ１、そしてテープフレーム付きウエハ２とトレイ１を交互に繰り返して収納し、最上部のトレイ１の上にクッション材３を敷き、蓋体４Ｂを装着した収納容器４（外径４３０ｍｍ×高さ７４ｍｍの円柱形状の収納容器）を準備した。なお、収納容器４に、トレイ１が合計８枚、テープフレーム付きウエハ２が合計７枚収納させた。
続いて、収納容器４の緩衝材（アキレス製のＰＰパッキン：ＮＤ−１２ＰＰ）を２個使って収納容器４を覆い、その覆ったものを段ボール箱（外寸：長さ５５０ｍｍ×幅５５０ｍｍ×高さ１８５ｍｍの直方体形状の段ボール箱）に挿入した。
続いて、収納容器４と２個の緩衝材を挿入した段ボール箱を、ＩＳＯ２２４８に準拠して落下試験を行った。具体的には、落下試験機(神栄テクノロジー(株)製のＤＴＳ−１００)を用いて、８０ｃｍ、１００ｃｍの高さから段ボールを自由落下(落下方向：１角３稜６面)させ、その後、収納容器４から全てのテープフレーム付きウエハ２を取り出し、テープフレーム付きウエハ２の半導体ウエハＷの状態を目視で観察した。
その結果、実施例１のトレイを用いた収納容器においても、実施例２のトレイを用いた収納容器においても、全ての半導体ウエハＷに、破損も傷も見られなかった。なお、レーザーマイクロスコープ((株)キーエンス製のＶＫ−８５００)で観察してみると、実施例１のものでは、中央部分の円状の切り欠け部に沿って、微細な傷が発生しているウエハＷがあったものの、実施例２においては、全てのウエハＷにおいて傷は一切発生していなかった。

［転写試験］
図１に示すような容器本体４Ａに、クッション材３、得られたトレイ１、テープフレーム付きウエハ２、トレイ１、テープフレーム付きウエハ２、・・・トレイ１、クッション材３の順で収納し、蓋体４Ｂを装着し、この収納容器４の状態で６ヶ月保存し、その後、収納容器４から全てのテープフレーム付きウエハ２を取り出し、テープフレーム付きウエハ２の半導体ウエハＷ表面をレーザーマイクロスコープ((株)キーエンス製のＶＫ−８５００)で観察した。
その結果、実施例１のトレイを用いた収納容器においても、実施例２のトレイを用いた収納容器においても、全ての半導体ウエハＷ表面に、転写や傷などの損傷部位はなかった。なお、実施例１のものでは、最上段のウエハＷの表面においてのみ、中央部分の円状の切り欠け部の内側に、ダストの付着が見られたものの、実施例２においては、ダストの付着は一切なかった。

１ トレイ
１１ 凸部
１２ 突起部
１２’ くぼみ
１３ ガイド部
２ テープフレーム付きウエハ
３ クッション材
４ 容器
４Ａ 容器本体
４ＡＡ ベース部
４ＡＢ 収納筒部
４ＡＣ 切り欠き部
４Ｂ 蓋体
４ＢＡ 円筒部
Ｗ 半導体ウエハ
Ｆ リング状フレーム
Ｔ ダイシングテープ
Ｏ トレイ表面側
Ｖ トレイ裏面側
ｅ ウエハの外周縁部
θ 傾斜角

Claims (2)

1. リング状のフレーム裏面にダイシングテープが貼着されると共に、ダイシングテープ上に半導体ウエハが支持されたテープフレーム付きウエハを収納容器に収納する際に使用するトレイにおいて、
   トレイは、前記テープフレーム付きウエハの上下に設けられるものであると共に、略円形であり、
   トレイ表面は、テープフレーム付きウエハを載置する部位が略フラットであると共に、外周縁部の少なくとも一部に凸部があり、
   トレイ裏面は、テープフレーム付きウエハの上にトレイを設けた際、そのテープフレーム付きウエハにおける半導体ウエハの外周よりも外側であって、前記ダイシングテープの露出部上に位置するように突起部が設けられたことを特徴とするトレイ。
2. トレイ裏面は、前記突起部と前記半導体ウエハの外周縁部との間を始点として、中心部分に向けて傾斜していて、その傾斜角θは０．１〜１．０°であることを特徴とする請求項１に記載のトレイ。