JP6955927B2

JP6955927B2 - 接着フィルムの破断装置及び接着フィルムの破断方法

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Publication number: JP6955927B2
Application number: JP2017143461A
Authority: JP
Inventors: テウベ
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Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2021-10-27
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Also published as: JP2019029362A

Description

本発明は、デバイスが形成されたウエーハの裏面に貼着された接着フィルムを破断する破断装置及び破断方法に関する。

半導体ウエーハの裏面に貼着された接着フィルムを破断する場合、接着フィルムは柔軟な樹脂からなる基材層及び基材層上の粘着層等からなるため、接着フィルムの基材層側に貼着されている保護テープを拡張して接着フィルムの破断を行おうすると、接着フィルムも伸びてしまい接着フィルム自体を確実に破断することが難しいという問題がある。そこで、接着フィルムを冷却する冷却用プレートを備え、接着フィルムのウエーハが装着されている領域に冷却用プレートを接触させて、冷却された接着フィルムを伸ばさずに効率よく破断できるようにした破断装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２７７８３７号公報

しかし、冷却用プレートを冷却させるためには相当の時間と電力を要するという問題がある。したがって、冷却用プレートを備えた接着フィルムの破断装置においては、冷却用プレートを効率よく冷却できるようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの裏面に装着された接着フィルムを、環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着された状態で該ストリートに沿って破断する接着フィルムの破断装置であって、該環状のフレームを保持するフレーム保持手段と、該フレーム保持手段に保持された該環状のフレームに装着された該保護テープを拡張して該接着フィルムを破断するテープ拡張手段と、該接着フィルムのウエーハが装着されている領域に該保護テープを介して接触可能とした冷却用プレートと、該冷却用プレートを冷却する冷却室と、冷却された該冷却用プレートと該接着フィルムとが接近又は離間する方向に該冷却用プレートと該接着フィルムとを相対的に移動させる移動手段と、を少なくとも備え、該冷却室は、該フレーム保持手段、及び該テープ拡張手段を収容せず、冷却対象を該冷却用プレートに限定することで、該冷却用プレートを短時間で効率よく冷却することが可能な、接着フィルムの破断装置である。

また、上記課題を解決するための本発明は、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの裏面に装着された接着フィルムを、環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着された状態で前記破断装置によって該ストリートに沿って破断する接着フィルムの破断方法であって、前記冷却用プレートを前記冷却室内に収容し冷却する冷却工程と、前記フレーム保持手段によって該環状のフレームを保持するフレーム保持工程と、該冷却用プレートを該冷却室内から移動させ該接着フィルムのウエーハが装着されている領域に該保護テープを介して接触させる接触工程と、前記テープ拡張手段によって該フレーム保持手段に保持された該環状のフレームに装着された該保護テープを拡張して該接着フィルムを破断するテープ拡張工程と、該冷却用プレートを該冷却室内へ再度収容する収容工程と、を少なくとも備える接着フィルムの破断方法である。

本発明に係る接着フィルムの破断装置は、冷却用プレートを冷却する冷却室と、冷却された冷却用プレートと接着フィルムとが接近又は離間する方向に冷却用プレートと接着フィルムとを相対的に移動させる移動手段と、を備え、冷却室は、フレーム保持手段、及びテープ拡張手段を収容せず、冷却対象を冷却用プレートに限定することで、冷却用プレートを冷却室内で短時間で効率よく冷却させることが可能となり、その後、移動手段によって冷却用プレートを接着フィルムに接触させることができる。

また、本発明に係る接着フィルムの破断方法は、前記接着フィルムの破断装置を用いて、冷却用プレートを冷却室内に収容し冷却する冷却工程と、フレーム保持手段によって環状のフレームを保持するフレーム保持工程と、冷却用プレートを冷却室内から移動させ接着フィルムのウエーハが装着されている領域に保護テープを介して接触させる接触工程と、テープ拡張手段によってフレーム保持手段に保持された環状のフレームに装着された保護テープを拡張して接着フィルムを破断するテープ拡張工程と、冷却用プレートを冷却室内へ再度収容する収容工程と、を少なくとも備えているため、冷却用プレートを効率よく冷却しつつ、接着フィルムを伸ばさずに破断することが可能となる。

破断装置の一例を示す分解斜視図である。破断装置の構造を説明する断面図である。冷却用プレート及び冷却室の一例を示す斜視図である。冷却工程とフレーム保持工程とを説明する説明図である。保護テープを拡張して接着フィルムを破断している状態を示す断面図である。冷却用プレートを冷却室内に再度収容した状態を示す断面図である。

図１に示すウエーハＷは、例えば、母材がシリコンからなる円形状の半導体ウエーハであり、ウエーハＷの表面Ｗａには複数のストリートＳがそれぞれ直交するように設定されている。そして、ストリートＳによって区画された複数の格子状の領域には、図示しないデバイスがそれぞれ形成されている。そして、ウエーハＷはストリートＳに沿って切削溝等の溝Ｍが形成されて、デバイスを備える個々のチップＣに分割された状態になっている。

このように個々のデバイスチップＣに分割されたウエーハＷは、例えば先ダイシング法（ＤｉｃｉｎｇＢｅｆｏｒｅＧｒｉｎｄｉｎｇ）により製造される。先ダイシング法では、回転する切削ブレードでウエーハＷの表面Ｗａ側からストリートＳに沿ってデバイスチップＣの仕上がり厚み以上の深さの切削溝を形成し、次いで、ウエーハＷの裏面Ｗｂを研削して切削溝を表面Ｗａに露出させることにより、ウエーハＷが個々のチップＣに分割される。

デバイスチップＣに分割されたウエーハＷの製造は、先ダイシング法以外にも、例えば、レーザ加工装置と研削装置とを用いて実施するいわゆるＳＤＢＧ（ＳｔｅａｌｔｈＤｉｃｉｎｇＢｅｆｏｒｅＧｒｉｎｄｉｎｇ）加工によってなされてもよい。この加工方法は、レーザ加工と研削とを組み合わせた技術であり、まず、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビームをストリートＳに沿って照射して、ウエーハＷ内部の所定深さの位置に改質層を形成する。その後、ウエーハＷの裏面Ｗｂを研削してウエーハＷを仕上がり厚みに薄化するとともに、改質層を分割起点として研削圧力によりウエーハＷの表面Ｗａ側に亀裂を伸長させることで、ウエーハＷを個々のチップＣに分割できる。

先ダイシング法又はＳＤＢＧ加工が施されることで個々のデバイスチップＣに分割されたウエーハＷの裏面Ｗｂには、例えば、ＤＡＦ（ＤｉｅＡｔｔａｃｈＦｉｌｍ）等の円形の接着フィルムＫが装着されている。接着フィルムＫは、ウエーハＷよりも外径が大きくなるように設計されており、その外周部がウエーハＷからはみ出している。接着フィルムＫは、図１、２に示す破断装置１によって、ウエーハＷの格子状のストリートＳに沿って破断されることになる。接着フィルムＫの下面には、接着フィルムＫの外径よりも大きい外径を有する円盤状の保護テープＴが貼着されている。

図１、２に示す保護テープＴは、機械的外力に対する適度な伸縮性を備えている。保護テープＴは、その表面Ｔａの外周部が円形の開口を備える環状のフレームＦの下面に貼着されていることで、環状のフレームＦに装着された状態になっている。そして、保護テープＴの表面Ｔａの中央部に接着フィルムＫの下面が貼着されており、表面Ｗａが露出した状態のウエーハＷは、環状のフレームＦを介したハンドリングが可能な状態になっている。
なお、本発明の破断装置１が適用される接着フィルムＫ上のウエーハＷは、図１に示すように個々のデバイスチップＣに分割されている状態でなく、ストリートＳに沿って内部に改質層が形成されているような分割前の状態であってもよい。

図１、２に示す破断装置１は、保護テープＴを拡張させるときの力を利用して、ウエーハＷのストリートＳに沿って接着フィルムＫを格子状に破断する装置であり、環状のフレームＦを保持するフレーム保持手段２と、フレーム保持手段２に保持された環状のフレームＦに装着された保護テープＴを拡張して接着フィルムＫを破断するテープ拡張手段３と、接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域に保護テープＴを介して接触可能とした冷却用プレート４（図１には不図示）と、冷却用プレート４を冷却する冷却室５と、冷却された冷却用プレート４と接着フィルムＫとが接近又は離間する方向（上下方向）に冷却用プレート４と接着フィルムＫとを相対的に移動させる移動手段４０と、を少なくとも備える。

フレーム保持手段２（図１参照）は、例えば、平面視矩形状の第１の保持部材２１と、第１の保持部材２１と共に上下方向両側から環状のフレームＦを挟持固定する第２の保持部材２２とを備えている。この第１の保持部材２１と第２の保持部材２２とは、例えばＳＵＳなどの金属材料からなり、上下に対向した状態で配置されており、その中央部には、環状のフレームＦの開口と略同径の開口部２１１、２２１がそれぞれ形成されている。

そして、図２に示すように、環状のフレームＦは、第１の保持部材２１と第２の保持部材２２との間に、環状のフレームＦの開口、第１の保持部材２１の開口部２１１、及び第２の保持部材２２の開口部２２１の中心を合わせた状態で配置され、第１の保持部材２１及び第２の保持部材２２によって上下から挟まれて固定される。第１の保持部材２１の下面中の開口部２１１の周囲の一領域と第２の保持部材２２の上面中の開口部２２１の周囲の一領域とが、環状のフレームＦを挟持する挟持面として機能する。また、第１の保持部材２１及び第２の保持部材２２は、図示しないロック手段により環状フレームＦを挟持固定した固定位置でロックされる。

図１、２に示すテープ拡張手段３は、保護テープＴの拡張時に保護テープＴに下方から当接する円筒状の拡張ドラム３０と、拡張ドラム３０を上下動させる例えば４つの昇降機構３１（図１においては３つのみ、図２においては２つのみ図示）とを備えている。図２に示すように、拡張ドラム３０は、例えば、円筒状の筒部３００と、筒部３００の下端側において径方向外側に延出されたフランジ部３０１と、筒部３００の上端部に取り付けられた複数のローラー３０２とを備えている。筒部３００の外径は、例えば、環状フレームＦの開口の直径よりも小さく、かつ、接着フィルムＫの外径よりも大きく形成されている。図２に示すように、筒部３００の中心と第２の保持部材２２の開口部２２１の中心とは略合致している。ローラー３０２は、保護テープＴを下方から押圧して拡張する際に生じる摩擦抵抗を軽減させ、引張力を均等に作用させる役割を果たす。

周方向に所定の間隔をおいて均等に配設された各昇降機構３１は、例えばエアシリンダであり、内部に図示しないピストンを備える筒状のシリンダチューブ３１０と、シリンダチューブ３１０に挿入され下端がピストンに取り付けられたピストンロッド３１１とを備える。ピストンロッド３１１の上端は、拡張ドラム３０のフランジ部３０１の下面に固定されている。シリンダチューブ３１０にエアが供給（または、排出）されシリンダチューブ３１０内の圧力が変化することで、ピストンロッド３１１が上下動し、拡張ドラム３０も上下動する。

このテープ拡張手段３が保護テープＴに作用しない待機状態のときには、昇降機構３１によって、拡張ドラム３０の上端となるローラー３０２が第２の保持部材２２の保持面（上面）よりも下方となる高さ位置に位置付けられている。

図２に示すように、第２の保持部材２２の開口部２２１の下方には、４つの昇降機構３１に囲まれるようにして冷却室５が配設されている。図２、３に示すように、冷却室５は、例えば、平面視矩形状の外形を備え上方に向かって開口する箱体５０と、箱体５０の開口を開閉する天板５１とが設けられている。例えば、天板５１は、可動アーム等で構成される可動手段５２によって水平方向にスライド移動可能になっている。なお、天板５１は、箱体５０に備えたヒンジ等によって開閉自在となっていてもよい。

例えば、箱体５０の１側壁には、冷却気体供給管５００が貫設されており、この冷却気体供給管５００には、所定の温度の冷気を供給可能なクーラーユニット等の冷却気体供給手段５０１が連通している。

冷却室５の箱体５０内には、例えば外形が円形板状である冷却用プレート４が収容されている。冷却用プレート４は、例えば、所定の金属で構成されていてもよいし、冷気を内部に取り込むための多数の空孔を備える多孔質体等で構成されていてもよい。冷却用プレート４の直径は、例えば、デバイスチップＣに分割されたウエーハＷの外周縁からはみ出さない程度の大きさであるとよい。これは、接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域以外の領域、即ち、ウエーハＷからはみ出している接着フィルムＫの領域にも冷却用プレート４が接触し冷却がなされてしまうことで、目的外の破断（即ち、ストリートＳに対応しない部分での破断）が起きてしまうことを防ぐためである。

冷却用プレート４は、例えば、箱体５０内に配設された移動手段４０によって、箱体５０内から箱体５０の上方の所定の高さ位置まで昇降可能となっている。移動手段４０は、冷却用プレート４が固定されている保持台４００と、保持台４００に連結されたピストンシリンダ４０１とを備える。なお、ピストンシリンダ４０１の代わりに、ボールネジ及びモータ等から駆動機構を備えてもよい。また、本実施形態における移動手段４０は、冷却用プレート４を上下方向に昇降移動させる構成となっているが、これに限定されるものではなく、移動手段が、環状フレームＦを保持した状態のフレーム保持手段２を冷却用プレート４に向かって下降させるような構成となっていてもよい。

図１、２に示すように、例えば、破断装置１は、第１の保持部材２１上を覆う箱状の蓋体７を備えていてもよい。この箱状の蓋体７によって第１の保持部材２１の上方には、図２に示す冷却空間７１が形成される。そして、例えば、蓋体７の側壁には冷却気体供給管７０が貫設されており、この冷却気体供給管７０には、冷却気体供給手段５０１が連通している。そして、冷却気体供給管７０から冷却空間７１に冷気を導入することで、フレーム保持手段２により環状フレームＦが保持された状態において、接着フィルムＫを冷却空間７１内の冷気によって冷却できる。なお、破断装置１は蓋体７を備えない構成としてもよく、又は、蓋体７に加えて、フレーム保持手段２及びテープ拡張手段３等が収容される筐体を更に備える構成としてもよい。

以下に、上述した破断装置１を用いて接着フィルムＫを破断する場合の各ステップ及び破断装置１の動作について説明する。

（１）冷却工程
例えば、まず、図２に示す冷却室５の箱体５０内に冷却用プレート４が収容され、天板５１によって箱体５０が閉じられた状態で、箱体５０に冷却気体供給手段５０１から所定の温度の冷気が供給される。そして、冷却用プレート４が冷却室５で所定の温度に至るまで短時間の内に均等に冷却される。

（２）フレーム保持工程
次に、フレーム保持手段２によって環状のフレームＦが保持される。即ち、環状フレームＦによって支持されているウエーハＷの中心と第２の保持部材２２の開口部２２１の中心とが略合致するように、第２の保持部材２２の上面上に環状フレームＦが載置される。続いて、第１の保持部材２１から離れて対向している第２の保持部材２２を第１の保持部材２１側に向けて上昇させることにより、環状フレームＦを第１の保持部材２１と第２の保持部材２２との間に挟持させる。この状態においては、テープ拡張手段３の拡張ドラム３０の上端部であるローラー３０２は、少なくとも、保護テープＴの下方に位置している。
なお、環状フレームＦを挟持状態とする方法は、これに限定されるものではなく、例えば、第１の保持部材２１を第２の保持部材２２に向かって下降させることによって、環状フレームＦを挟持させるものとしてもよい。また、本実施形態においては、冷却工程の後に、フレーム保持工程を実施しているが、フレーム保持工程の後に冷却工程を実施してもよく、冷却工程とフレーム保持工程とを並行して実施してもよい。

（３）接触工程
フレーム保持手段２によって環状のフレームＦが保持された後、可動手段５２によって箱体５０上から天板５１が移動されて、箱体５０の開口が開かれる。そして、図４に示すように、移動手段４０が冷却用プレート４を冷却室５内から上昇させて、接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域に保護テープＴを介して冷却用プレート４を接触させる。冷却室５内で冷却されていた冷却用プレート４によって、接着フィルムＫは、例えば、−１０℃〜１０℃程度まで冷却される。なお、図４に示すように、蓋体７の冷却空間７１内に冷却気体供給管７０から冷気を供給し、冷却空間７１を冷却することで、接着フィルムＫが冷却用プレート４の接触による冷却と共に冷気で冷却されるようにしてもよい。

（４）テープ拡張工程
次いで、図５に示すように、昇降機構３１が拡張ドラム３０を所定の高さ位置まで上昇させることで、第２の保持部材２２の保持面が拡張ドラム３０の上端部より下方の高さ位置に相対的に位置付けられた状態になる。その結果、保護テープＴは、拡張ドラム３０の上端部で押し上げられて径方向外側に向かって放射状に拡張される。例えば、保護テープＴは、その凝固点が接着フィルムＫの凝固点よりも低いため、冷却用プレート４により−１０〜１０℃程度まで冷却されても硬化せず、テープ拡張手段３による下方から外力を受けて破断せずに径方向外側に向かって放射状に均等に拡張されていく。

一方、接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域にも拡張力が作用しているが、この接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域は、冷却用プレート４によって冷却されて硬化している状態にある。そのため、接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域は、柔軟性（伸縮性）が抑制されており、拡張力が加わることでストリートＳに沿って破断される。その結果、裏面Ｗｂに接着フィルムＫの貼着された個々のデバイスチップＣを得ることができる。なお、図５に示すように、昇降機構３１が拡張ドラム３０を所定の高さ位置まで上昇させることに伴って、移動手段４０が冷却用プレート４を上昇させることで、テープ拡張中においても、冷却用プレート４を接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域に保護テープＴを介して接触させてもよく、又は、テープ拡張中においては、冷却用プレート４を接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域から離した状態にしてもよい。
なお、ウエーハＷが未分割であり、ストリートＳに沿って改質層が形成された状態である場合には、保護テープＴが拡張されると、ウエーハＷにも拡張力が作用する。これにより、接着フィルムＫの破断と共に、ウエーハＷも改質層が形成されている位置、即ち、ストリートＳに沿って分割される。

（５）収容工程
図６に示すように、昇降機構３１が拡張ドラム３０を所定の高さ位置まで下降させて、拡張ドラム３０を保護テープＴから離間させると、保護テープＴを水平方向に引っ張る力が無くなり保護テープＴのテンションが解除される。また、移動手段４０が冷却用プレート４を下降させて、冷却用プレート４が冷却室５内へ再度収容されて、箱体５０の天板５１が再び閉じられる。
その後、第１の保持部材２１と第２の保持部材２２とによる環状フレームＦの保持が解除されて、環状フレームＦによって支持されたウエーハＷが破断装置１内から取り出される。

上記のように本発明に係る接着フィルムＫの破断装置１は、冷却用プレート４を冷却する冷却室５と、冷却された冷却用プレート４と接着フィルムＫとが接近又は離間する方向に冷却用プレート４と接着フィルムＫとを相対的に移動させる移動手段４０と、を備えているため、冷却用プレート４を冷却室５内で短時間で効率よく冷却させることが可能となり、その後、移動手段４０によって冷却用プレート４を接着フィルムＫに接触させることができる。

本発明に係る接着フィルムの破断方法は、接着フィルムＫの破断装置１を用いて、冷却用プレート４を冷却室５内に収容し冷却する冷却工程と、フレーム保持手段２によって環状のフレームＦを保持するフレーム保持工程と、冷却用プレート４を冷却室５内から移動させ接着フィルムＫのウエーハＷが装着されている領域に保護テープＴを介して接触させる接触工程と、テープ拡張手段３によってフレーム保持手段２に保持された環状のフレームＦに装着された保護テープＴを拡張して接着フィルムＫを破断するテープ拡張工程と、冷却用プレート４を冷却室５内へ再度収容する収容工程と、を少なくとも備えているため、冷却用プレートを効率よく短時間で冷却しつつ、接着フィルムＫを伸ばさずに破断することが可能となる。

なお、本発明に係る接着フィルムの破断方法は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている破断装置１の構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

Ｗ：ウエーハＷａ：ウエーハの表面Ｗｂ：ウエーハの裏面Ｓ：ストリートＣ：チップＫ：接着フィルムＴ：保護テープＦ：環状のフレーム
１：破断装置２：フレーム保持手段２１：第１の保持部材２１１：開口部
２２：第２の保持部材２２１：開口部
３：テープ拡張手段３０：拡張ドラム３００：円筒部３０１：フランジ部３０２：ローラー３１：昇降機構３１０：シリンダチューブ３１１：ピストンロッド
４：冷却用プレート４０：移動手段
５：冷却室５０：箱体５１：天板５２：可動手段５０１：冷却気体供給手段
７：蓋体

Claims

表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの裏面に装着された接着フィルムを、環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着された状態で該ストリートに沿って破断する接着フィルムの破断装置であって、
該環状のフレームを保持するフレーム保持手段と、
該フレーム保持手段に保持された該環状のフレームに装着された該保護テープを拡張して該接着フィルムを破断するテープ拡張手段と、
該接着フィルムのウエーハが装着されている領域に該保護テープを介して接触可能とした冷却用プレートと、
該冷却用プレートを冷却する冷却室と、
冷却された該冷却用プレートと該接着フィルムとが接近又は離間する方向に該冷却用プレートと該接着フィルムとを相対的に移動させる移動手段と、を少なくとも備え、
該冷却室は、該フレーム保持手段、及び該テープ拡張手段を収容せず、冷却対象を該冷却用プレートに限定することで、該冷却用プレートを短時間で効率よく冷却することが可能な、接着フィルムの破断装置。
表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの裏面に装着された接着フィルムを、環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着された状態で請求項１に記載の破断装置によって該ストリートに沿って破断する接着フィルムの破断方法であって、
前記冷却用プレートを前記冷却室内に収容し冷却する冷却工程と、
前記フレーム保持手段によって該環状のフレームを保持するフレーム保持工程と、
該冷却用プレートを該冷却室内から移動させ該接着フィルムのウエーハが装着されている領域に該保護テープを介して接触させる接触工程と、
前記テープ拡張手段によって該フレーム保持手段に保持された該環状のフレームに装着された該保護テープを拡張して該接着フィルムを破断するテープ拡張工程と、
該冷却用プレートを該冷却室内へ再度収容する収容工程と、を少なくとも備える接着フィルムの破断方法。