JP7187761B2 - 加温装置及び加温方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク分割装置及びワーク分割方法に係り、特に、半導体ウェーハ等のワークを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割装置及びワーク分割方法に関する。

従来、半導体チップ（以下、チップと言う。）の製造にあたり、ダイシングブレードによるハーフカット或いはレーザ照射による改質領域形成により予めその内部に分割予定ラインが形成された半導体ウェーハ（以下、ウェーハと言う。）を、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割装置が知られている（特許文献１等参照）。

図１３は、ワーク分割装置によって分割される円盤状のウェーハ１が貼付されたウェーハユニット２の説明図であり、図１３（Ａ）はウェーハユニット２の斜視図、図１３（Ｂ）はウェーハユニット２の縦断面図である。

ウェーハ１は、片面に粘着層が形成された厚さ約１００μｍのダイシングテープ（拡張テープ又は粘着シートとも言う。）３の中央部に貼付され、ダイシングテープ３は、その外周部が剛性のある金属製のリング状のフレーム４に固定されている。

ワーク分割装置では、ウェーハユニット２のフレーム４が、二点鎖線で示す固定部（フレーム固定機構とも言う。）７に当接されて固定される。この後、ウェーハユニット２の下方から二点鎖線で示すエキスパンドリング（突上げリングとも言う。）８が上昇移動され、このエキスパンドリング８によってダイシングテープ３が押圧されて放射状に拡張される。このときに生じるダイシングテープ３の張力が、ウェーハ１の分割予定ライン５に付与されることにより、ウェーハ１が個々のチップ６に分割される。

ここで、本願明細書において、ダイシングテープ３のうち、ウェーハ１が貼付される平面視円形状の領域を中央部領域３Ａと称し、中央部領域３Ａの外縁部（ウェーハ１の外縁部）とフレーム４の内縁部との間に備えられる平面視ドーナツ形状の領域を環状部領域３Ｂと称し、フレーム４に固定される最外周部分の平面視ドーナツ形状の領域を固定部領域３Ｃと称する。環状部領域３Ｂが、エキスパンドリング８に押圧されて拡張される領域である。

ワーク分割装置おいて、ウェーハ１の分割に要する力、すなわち、ウェーハ１を分割するために環状部領域３Ｂに発生させなければならない張力は、分割予定ライン５の本数が多くなるに従って高くしなければならないことが知られている。分割予定ライン５の本数について、例えば、直径３００ｍｍのウェーハ１でチップサイズが５ｍｍの場合には約１２０本（ＸＹ方向に各６０本）の分割予定ライン５が形成され、チップサイズが１ｍｍの場合は約６００本の分割予定ライン５が形成される。よって、環状部領域３Ｂに発生させなければならない張力は、チップサイズが小さくなるに従って高くしなければならない。

ところで、直径３００ｍｍのウェーハ１がマウントされるフレーム４の内径（フレームの内縁部の径）は、ＳＥＭＩ規格（Ｇ７４－０６９９ ３００ｍｍウェーハに関するテープフレームのための仕様）により３５０ｍｍと定められている。この規格により、図１４のウェーハユニット２の縦断面図の如く、ウェーハ１の外縁部とフレーム４の内縁部との間には、２５ｍｍの幅寸法を有する環状部領域３Ｂが存在することになる。また、図１５（Ａ）、（Ｂ）で示すワーク分割装置の要部縦断面図の如く、フレーム４を固定する固定部７は、エキスパンドリング８によって拡張される環状部領域３Ｂに接触しないように、矢印Ａで示すダイシングテープ３の面内方向において環状部領域３Ｂから外方に離間した位置に設置されている。

ここで、エキスパンドリング８の上昇動作によって生じるウェーハ１を分割する力は、（ｉ）環状部領域３Ｂの全領域を拡張する力、（ii）ウェーハ１をチップ６に分割する力、（iii）隣接するチップ６とチップ６との間のダイシングテープ３を拡張する力の３つの力に分解される。

図１６（Ａ）～（Ｅ）に示すワーク分割装置の動作図の如く、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂにエキスパンドリング８が当接し、エキスパンドリング８の上昇動作によってダイシングテープ３の拡張が始まると（図１６（Ａ））、まず最もバネ定数の低い環状部領域３Ｂの拡張が始まる（図１６（Ｂ））。これにより、環状部領域３Ｂに張力が発生し、この張力がある程度高まると、高まった張力がウェーハ１に伝達されてウェーハ１のチップ６への分割が始まる（図１６（Ｃ））。ウェーハ１が個々のチップ６に分割されると、環状部領域３Ｂの拡張とチップ６間のダイシングテープ３の拡張とが同時に進行する（図１６（Ｄ）～（Ｅ））。

従来のワーク分割装置では、直径３００ｍｍのウェーハ１において、チップサイズが５ｍｍ以上の場合には、環状部領域３Ｂで発生した張力により、個々のチップ６に問題無く分割することができた。しかしながら、ウェーハ１に形成される回路パターンの微細化に伴いチップサイズがより小さい１ｍｍ以下のチップも現れてきた。この場合、ウェーハ１を分割する分割予定ライン５の本数が増大することに起因して、ウェーハ１の分割に要する力が大きくなり、環状部領域３Ｂの拡張による張力以上の力が必要となる場合があった。そうすると、図１７のウェーハユニット２の縦断面図の如く、エキスパンドリング８による拡張動作が終了しても、ウェーハ１に形成された分割予定ライン５の一部が分割されずに未分割のまま残存するという問題が発生した。

このような分割予定ライン５の未分割の問題は、ダイシングテープ３の拡張量や拡張速度を増加させても解消することはできない。例えば、ダイシングテープ３の拡張量を増やした場合には、環状部領域３Ｂが塑性変形を始めてしまうからである。塑性変形中の環状部領域３Ｂのバネ定数は、弾性変形中のバネ定数よりも小さいことから、環状部領域３Ｂの弾性変形を超えた領域では、ウェーハ１を個々のチップ６に分割する張力は発生しない。一方、ダイシングテープ３の拡張速度を増やした場合でも、環状部領域３Ｂの一部分が塑性変形を始めてしまうので、ウェーハ１を個々のチップ６に分割する張力は発生しない。これはダイシングテープ３の周波数応答が低いため、ダイシングテープ３の全体に時間差なく力が伝達しないからである。

そこで、上記のような問題を解消する装置の一例として、冷気供給手段を備えたテープ拡張装置（ワーク分割装置）が特許文献２に開示されている。特許文献２によれば、冷気供給手段を作動して、処理空間内に冷気を供給し、処理空間内を例えば零下に冷却することにより、ダイシングテープを冷却している。

特許文献２の如く、ダイシングテープを冷却することで、ダイシングテープのバネ定数を大きくした状態でダイシングテープを拡張することができる。これにより、図１４に示した環状部領域３Ｂに発生する張力を、冷却しないダイシングテープと比較して高くすることができるので、チップサイズが小チップの場合でも個々のチップに分割することが可能となる。

特開２０１６－１４９５８１号公報 特開２０１６－１２５８５号公報

しかしながら、特許文献２のワーク分割装置では、冷気供給手段からの冷気によってウェーハユニットが零下に冷却されているので、個々のチップに分割された低温のウェーハユニットをワーク分割装置からに直ちに取り出すと、外気の湿度によってウェーハユニットに結露が生じる場合がある。

ウェーハユニットに結露が生じると、以下の問題が発生する。すなわち、チップにウォータマークと称されるシミが発生し、このシミによってパターン欠陥が発生したり、本来あるべきシリコン面が適切に露出しなくなるために膜形成が不完全となって成膜異常が発生したりする。

このような問題は、ウェーハを個々のチップに分割した後、冷気の供給を停止して、低温のウェーハユニット２が常温に戻るまでウェーハユニットをワーク分割装置の中で放置することにより解消することができる。つまり、ワーク分割装置によるワーク分割工程の後工程に、ウェーハユニットを常温化する常温化工程（加温工程）を付加することにより解消することができる。

ここで、ウェーハユニット２を構成する各部材の熱容量について説明すると、剛性のある金属製のフレーム４の熱容量は、厚さの薄いシリコン製のウェーハ１及び樹脂製のダイシングテープ３の熱容量よりも大きい。このような熱容量の差によって、ウェーハ１及びダイシングテープ３が常温に戻っても、フレーム４が常温に戻るまでには時間がかかる。つまり、フレーム４に生じた結露がウェーハ１に付着する場合があるため、常温化工程にかかる時間は、ウェーハ１とダイシングテープ３が常温に戻るまでの時間ではなく、フレーム４が常温に戻るまでの時間となり、例えば１５分程度かかってしまう。このような時間のかかる常温化工程を付加すると、ワーク分割装置の単位時間当たりのワーク処理能力（スループット）が大幅に低下するという問題がある。

このように従来のワーク分割装置には、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割の問題を解消しつつ、時間のかかる常温化工程を付加することによって生じるワーク処理能力の低下の問題を解消することができるものはなく、そのような装置を実現することが望まれていた。

本発明はこのような問題に鑑みて成されたものであり、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、時間のかかる常温化工程を付加することによって生じるワーク処理能力の低下の問題とを同時に解消することができるワーク分割装置及びワーク分割方法を提供することを目的とする。

本発明のワーク分割装置は、本発明の目的を達成するために、ダイシングテープに貼付されてフレームにマウントされたワークを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割装置において、ワークを取り囲む冷却室を有し、冷却室の内部を冷却する冷却部と、冷却室の内部に配置され、冷却部により冷却されたダイシングテープに張力を加えてダイシングテープを拡張するエキスパンドリングと、冷却室に連設された加温室を有し、加温室は開閉可能な仕切り壁によって冷却室と区画され、加温室の内部を乾燥雰囲気で加温する加温部と、を備え、エキスパンドリングによってダイシングテープが拡張された後、冷却室から加温室に移動したワークを加温室の内部でダイシングテープ及びフレームと共に加温する。

本発明のワーク分割装置によれば、冷却室の内部でダイシングテープを冷却し、ダイシングテープのバネ定数を大きくした状態でダイシングテープをエキスパンドリングによって拡張する。これにより、本発明のワーク分割装置によれば、チップサイズが小チップの場合でも個々のチップに分割することができる。そして、本発明のワーク分割装置によれば、エキスパンドリングによって個々のチップに分割されたワークを、冷却室から加温室に移動させ、その後、ワークを加温室の内部でダイシングテープ及びフレームとともに乾燥雰囲気で加温して常温に戻す。これにより、本発明のワーク分割装置によれば、低温のフレーム及びダイシングテープを放置した状態で常温化する従来のワーク分割装置と比較して、フレーム及びダイシングテープの常温化にかかる時間を大幅に短縮することができる。

よって、本発明のワーク分割装置によれば、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、時間のかかる常温化工程を付加することによって生じるワーク処理能力の低下の問題とを同時に解消することができる。

本発明のワーク分割装置の一態様は、エキスパンドリングによって拡張されたダイシングテープの拡張状態を保持する拡張保持リングを備え、加温部は、拡張保持リングによってダイシングテープの拡張状態が保持された状態で、加温室の内部でワークをダイシングテープ及びフレームと共に加温することが好ましい。

本発明の一態様によれば、拡張保持リングによってダイシングテープの拡張を保持した状態、すなわち、チップ同士の接触に起因するチップの損傷を防止した状態で、ダイシングテープを加温室の内部で加温することができる。

本発明のワーク分割装置の一態様は、冷却部は、ダイシングテープが脆性化する温度の冷気を冷却室に供給する冷気供給手段を有し、加温部は、加温室を常温以上の温度で加温する加温手段を有することが好ましい。

本発明の一態様によれば、冷気供給手段からの冷気によって、ダイシングテープが脆性化されるので、小チップの分割に対応する十分なバネ定数をダイシングテープに与えることができ、また、加温手段によってフレーム及びダイシングテープを短時間で常温化することができる。

本発明のワーク分割装置の一態様は、加温手段は、フレームを主として加温する第１加温手段と、ダイシングテープを主として加温する第２加温手段とを有することが好ましい。

本発明の一態様によれば、熱容量の大きいフレームを第１加温手段によって加温し、熱容量の小さいダイシングテープを第２加温手段によって加温する。これに対して、フレームとダイシングテープとを一台の加温手段によって同一の温度で加温した場合、フレームの温度上昇率（単位時間当たりの上昇温度）がダイシングテープの温度上昇率よりも小さいので、フレームが常温化された時点でダイシングテープは常温よりも高温状態になる。このような場合、ダイシングテープが軟化する虞があり、ダイシングテープが軟化すると、ダイシングテープの張力が低下するので、分割したチップに影響を与える場合がある。

本発明の一態様によれば、第１加温手段によってフレームを主として加温し、第２加温手段によってダイシングテープを主として加温することにより、例えばダイシングテープが常温化するまでの時間と、フレームが常温化するまでの時間とを合致させることができるので、フレームの常温化にかかる時間を短縮しつつ、ダイシングテープの軟化を防止することができる。

本発明のワーク分割装置の一態様は、加温部は、フレームを測温する第１測温手段と、ダイシングテープを測温する第２測温手段とを有し、第１測温手段によって測温されたフレームの温度と第２測温手段によって測温されたダイシングテープの温度に基づいて、フレームとダイシングテープの温度差が小さくなるように、第１加温手段及び第２加温手段によってフレーム及びダイシングテープの温度を個別に制御する制御部を備えることが好ましい。

本発明の一態様によれば、第１測温手段によって測温されたフレームの温度、及び第２測温手段によって測温されたダイシングテープの温度に基づいて、フレームとダイシングテープの温度差が小さくなるように、第１加温手段及び第２加温手段によってフレーム及びダイシングテープの温度を制御手段が個別に制御するので、フレームの常温化にかかる時間を短縮しつつ、ダイシングテープの軟化を確実に防止することができる。

本発明のワーク分割方法は、本発明の目的を達成するために、ダイシングテープに貼付されてフレームにマウントされたワークを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割方法において、冷却室の内部を冷却することにより、冷却室の内部に配置されたワークを冷却する冷却工程と、冷却室の内部で冷却されたダイシングテープに張力を加えてダイシングテープを拡張する拡張工程と、拡張工程によりダイシングテープが拡張された後、冷却室に連設された加温室にワークを移動させて、加温室の内部を乾燥雰囲気で加温することにより、ワークを加温室の内部でダイシングテープ及びフレームと共に加温する加温工程と、を備える。

本発明のワーク分割方法によれば、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、時間のかかる常温化工程に起因するワーク処理能力の低下の問題とを同時に解消することができる。

本発明のワーク分割方法の一態様は、拡張工程と加温工程との間に拡張状態保持工程を有し、拡張状態保持工程は、拡張工程によって拡張されたダイシングテープの拡張状態を保持し、加温工程は、拡張状態保持工程によってダイシングテープの拡張状態が保持された状態で、加温室の内部でワークをダイシングテープ及びフレームと共に加温することが好ましい。

本発明の一態様によれば、拡張保持リングによってダイシングテープの拡張を保持した状態、すなわち、チップ同士の接触に起因するチップの損傷を防止した状態で、ダイシングテープを加温室の内部で加温することができる。

本発明のワーク分割方法の一態様は、冷却工程は、ダイシングテープが脆性化する温度の冷気を冷却室に供給し、加温工程は、加温室を常温以上の温度で加温することが好ましい。

本発明の一態様によれば、冷却工程の冷気によって、ダイシングテープが脆性化されるので、小チップの分割に対応する十分なバネ定数をダイシングテープに与えることができ、また、加温工程によってフレーム及びダイシングテープを短時間で常温化することができる。

本発明のワーク分割方法の一態様は、加温工程は、フレームを主として加温する第１加温工程と、ダイシングテープを主として加温する第２加温工程とを有することが好ましい。

本発明の一態様によれば、フレームを主として加温する第１加温工程と、ダイシングテープを主として加温する第２加温工程とを有することにより、例えばダイシングテープが常温化するまでの時間と、フレームが常温化するまでの時間時間とを合わせることができるので、フレームの常温化にかかる時間を大幅に短縮しつつ、ダイシングテープの軟化を防止することができる。

本発明のワーク分割方法の一態様は、加温工程は、フレームを測温する第１測温工程と、ダイシングテープを測温する第２測温工程を有し、第１測温工程で測温されたフレームの温度と第２測温工程で測温されたダイシングテープの温度に基づいて、フレームとダイシングテープの温度差が小さくなるように、フレーム及びダイシングテープの温度を個別に制御する制御工程を有することが好ましい。

本発明の一態様によれば、第１測温工程で測温されたフレームの温度及び第２測温工程で測温されたダイシングテープの温度に基づいて、フレームとダイシングテープの温度差が小さくなるように、フレーム及びダイシングテープの温度を個別に制御するので、フレームの常温化にかかる時間を大幅に短縮しつつ、ダイシングテープの軟化を確実に防止することができる。

本発明によれば、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、時間のかかる常温化工程を付加することによって生じるワーク処理能力の低下の問題とを同時に解消することができる。

実施形態のワーク分割装置の構造図 図１に示したワーク分割装置の要部拡大斜視図 拡張途中の環状部領域の形状を示したウェーハユニットの要部縦断面図 拡張保持リングによるダイシングテープの拡張状態を示した縦断面図 図４の要部拡大断面図 図１に示したワーク分割装置の加温部の構成を示した要部拡大斜視図 ワーク分割装置の制御系を示したブロック図 ウェーハ分割方法の一例を示したフローチャート ワーク分割装置の動作説明図 ワーク分割装置の動作説明図 冷却室から加温室にウェーハユニットが搬入された説明図 加温部の他の実施形態を示した説明図 ウェーハが貼付されたウェーハユニットの説明図 ウェーハユニットの縦断面図 ワーク分割装置の要部側面図 ワーク分割装置の動作図 ウェーハが分割されたウェーハユニットの縦断面図

以下、添付図面に従って本発明に係るワーク分割装置及びワーク分割方法の好ましい実施形態について詳説する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲であれば、以下の実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

図１は、実施形態に係るワーク分割装置１０に備えられた冷却部１２及び加温部４０の要部縦断面図であり、図２は、冷却部１２の要部拡大斜視図である。なお、ワーク分割装置１０によって分割処理されるウェーハユニットのサイズは限定されるものではないが、実施形態では、図１４に示した直径３００ｍｍのウェーハ１がマウントされたウェーハユニット２を例示する。

図２の如く、ワーク分割装置１０は、分割予定ライン５が形成されたウェーハ１を分割予定ライン５に沿って個々のチップ６に分割する装置である。分割予定ライン５は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に複数本形成される。実施形態では、Ｘ方向と平行な分割予定ライン５の本数と、Ｙ方向と平行な分割予定ライン５の本数とがそれぞれ３００本でそれぞれの間隔が等しいウェーハ１、すなわち、チップサイズが１ｍｍのチップ６に分割されるウェーハ１を例示する。

ウェーハ１は図１、図２の如く、フレーム４に外周部が固定されたダイシングテープ３の中央部に貼付される。ダイシングテープ３は、ウェーハ１が貼付される平面視円形状の中央部領域３Ａ、及び中央部領域３Ａの外縁部（ウェーハ１の外縁部）とフレーム４の内縁部との間の平面視ドーナツ形状の環状部領域３Ｂを有する。

ウェーハ１の厚さは、例えば５０μｍ程度である。また、ダイシングテープ３としては、例えばＰＶＣ（polyvinyl chloride：ポリ塩化ビニール）系のテープが使用される。なお、ウェーハ１をＤＡＦ（Die Attach Film）等のフィルム状接着材を介してダイシングテープ３に貼付してもよい。フィルム状接着材としては、例えばＰＯ（polyolefin：ポリオレフィン）系のものを使用することができる。

ワーク分割装置１０の冷却部１２は、フレーム４を固定する固定部７（図１５、図１６参照）と、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂに下方側から当接されてダイシングテープ３を押圧して拡張するエキスパンドリング１４と、エキスパンドリング１４によって拡張されたダイシングテープ３の拡張状態を保持する拡張保持リング（サブリングとも言う。）１８と、を有する。

また、図１の如く、冷却部１２は、固定部７、エキスパンドリング１４及び拡張保持リング１８を囲繞する冷却室１６を備える。更に、ワーク分割装置１０は、冷却室１６に零下の冷気２０を供給するノズル２２を備えた冷気供給手段２４を備えている。この冷却室１６と冷気供給手段２４とによって冷却部１２が構成される。そして、エキスパンドリング１４及び拡張保持リング１８を含む空間である冷却室１６の内部空間３４に冷気２０が供給される。冷気２０の温度は、ダイシングテープ３のバネ定数を上げることができる温度であればよいが、ダイシングテープ３を脆性化する温度、例えば－２０℃～－３０℃であることが好ましい。

固定部７は、ダイシングテープ３におけるウェーハ１の貼付面と同一側に配置され、その下面７Ａにフレーム４が着脱自在に固定される。また、固定部７は、エキスパンドリング１４によって拡張される環状部領域３Ｂに接触しないように、矢印Ａで示すダイシングテープ３の面内方向において環状部領域３Ｂから外方に離間した位置に設置されている。

図２の如く、固定部７の形状は、フレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも大きい、例えば直径３６１ｍｍの開口部７Ｂを有するリング状であるが、その形状は特に限定されるものではない。固定部７としては、例えば、開口部７Ｂを有する矩形状の板状材を例示することもでき、フレーム４の外周に沿って所定の間隔で配置された複数の固定部材からなる固定部を例示することもできる。これらの固定部材の内接円が、開口部７Ｂの直径と等しく設定される。

エキスパンドリング１４は、ダイシングテープ３におけるウェーハ１の貼付面と反対側の裏面側に配置され、フレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも小さく、かつウェーハ１の外径（３００ｍｍ）よりも大きい拡張用開口部（開口部）１４Ａを有するリング状に形成される。エキスパンドリング１４は、ダイシングテープ３に対して相対的に近づく方向に移動自在に配置される。具体的には、エキスパンドリング１４は、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂの裏面を押圧して環状部領域３Ｂを拡張する拡張位置（図１の二点鎖線で示す位置）と、拡張位置から下方に退避した退避位置（図１の実線で示す位置）との間で上下方向に移動自在に配置される。

また、ワーク分割装置１０には、エキスパンドリング１４を拡張位置と退避位置との間で上下移動させるエキスパンドリング移動機構３０が備えられている。エキスパンドリング移動機構３０の一例として、送りネジ装置を例示するが、これに代えてエアシリンダ装置等のアクチュエータを使用することもできる。退避位置に位置されているエキスパンドリング１４をエキスパンドリング移動機構３０によって拡張位置に向けて移動させると、エキスパンドリング１４は、環状部領域３Ｂに向けて矢印Ｂ方向に上昇移動される。これによって、環状部領域３Ｂの裏面がエキスパンドリング１４に押圧されて放射状に拡張される。なお、エキスパンドリング１４を固定して、ウェーハユニット２を矢印Ｃ方向に下降移動させることにより、環状部領域３Ｂをエキスパンドリング１４に押圧してもよい。

図３は、エキスパンドリング１４によって拡張途中の環状部領域３Ｂの形状を示したウェーハユニット２の要部縦断面図である。後述するが、エキスパンドリング１４による環状部領域３Ｂの拡張に先立って、ノズル２２から冷却室１６の内部空間３４に供給された、例えば－２０～－３０℃の冷気２０によって内部空間３４が冷却される。これにより、ダイシングテープ３が脆性化されてダイシングテープ３のバネ定数が常温時と比較して大きくなっている。この状態でダイシングテープ３の環状部領域３Ｂがエキスパンドリング１４によって拡張されるので、チップサイズが小チップの場合でも個々のチップに分割することが可能となっている。

冷気２０によって冷却された環状部領域３Ｂの温度は、不図示の放射温度計にて計測してもよい。また、冷気２０の温度と冷気２０の供給時間とに基づいた環状部領域３Ｂの温度変化データを予め実測しておき、この温度変化データに基づいて冷気２０の供給時間を制御してもよい。

図１に示すノズル２２は、冷却室１６の内部空間３４において、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂに向けて配置されている。これにより、環状部領域３Ｂが冷気２０によって効率よく冷却される。また、冷気供給手段２４は、吸引した外気を零下に冷却する熱交換器を備えており、熱交換器によって冷却された冷気２０が配管２５を介してノズル２２に供給される。なお、図１では、冷気供給手段２４を冷却室１６の室外に配置しているが、冷却室１６の室内に配置してもよい。この場合、冷気供給手段２４は、内部空間３４の冷却された室内エアを冷却するので、熱交換器にかかる負荷を小さくすることができる。

図１の如く、ダイシングテープ３の拡張状態を保持する拡張保持リング１８は、ダイシングテープ３におけるウェーハ１の貼付面と反対側の裏面側に配置される。また、拡張保持リング１８は、外径がフレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも小さく、内径がエキスパンドリング１４の外径よりも大きい本体リング３２と、本体リング３２の外周部に装着されて、外径（３５１．３ｍｍ）がフレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも大きい弾性変形可能なリング状の嵌合部２６と、を有する。

図４は、拡張保持リング１８によってダイシングテープ３の拡張状態が保持された縦断面図である。図５は、図４の要部拡大断面図である。

図４、図５の如く、拡張保持リング１８の嵌合部２６は、実線で示す嵌合位置でフレーム４の表面４Ａにダイシングテープ３の環状部領域３Ｂを介して嵌合する。これにより、ダイシングテープ３の拡張状態が拡張保持リング１８によって保持される。

拡張保持リング１８は、拡張保持前においては、図４、図５の実線で示す嵌合位置から下方の待機位置（図１の実線で示す位置）に配置されており、拡張保持時に待機位置から嵌合位置に拡張保持リング移動機構３８によって上昇移動される。拡張保持リング移動機構３８の一例として、送りネジ装置を例示するが、これに代えてエアシリンダ装置等のアクチュエータを使用することもできる。

拡張保持リング移動機構３８によって拡張保持リング１８が上昇されると、嵌合部２６がフレーム４の下面に当接する。この後、嵌合部２６は、継続する拡張保持リング１８の上昇移動により、フレーム４の内周面に押されて弾性変形しながら上昇する。そして、嵌合部２６が、フレーム４の内周面を通過した位置で拡張保持リング１８の上昇が停止される。これによって、嵌合部２６が図４、図５の如く嵌合位置でフレーム４の表面４Ａに嵌合される。なお、拡張保持リング１８を固定して、ダイシングテープ３側を拡張保持リング１８に近づける方向に移動させてもよい。すなわち、嵌合部２６をフレーム４の表面４Ａに嵌合させる場合には、拡張保持リング１８をダイシングテープ３に対して相対的に近づく方向に移動させればよい。

次に、図１に示した加温部４０について説明する。

加温部４０は、冷却部１２によって冷却されたウェーハ１、ダイシングテープ３及びフレーム４を有するウェーハユニット２を乾燥雰囲気で加温する加温室４２を備える。加温室４２は、ドライエア供給手段３６から供給されるドライエア３７によって乾燥雰囲気が確保されている。

冷却部１２の冷却室１６にて個々のチップに分割されたウェーハユニット２は、拡張保持リング１８がフレーム４に装着された状態で冷却室１６から、不図示の搬送装置によって加温部４０の加温室４２に搬入される。これにより、ウェーハユニット２は、拡張保持リング１８によってダイシングテープ３の拡張状態が保持された状態で加温室４２に移動される。

加温室４２は、仕切り壁である断熱壁４４を介して冷却室１６に連設される。また、加温室４２の内部は、断熱壁４４の扉４６によって開閉される搬出用開口部４８を介して冷却室１６の内部空間３４に連通されている。よって、冷却室１６にて個々のチップに分割されたウェーハユニット２は、扉４６が開放された後に不図示の搬送装置によって冷却室１６から加温室４２に搬出用開口部４８を介して搬入される。そして、加温室４２に搬入されたウェーハユニット２は、前述の搬送装置によって、加温室４２のリング状のテーブル５０にフレーム４が載置される。

テーブル５０は、銀又は銅等の熱伝導率の高い材料で製造されることが好ましい。これにより、後述の加温手段とフレーム４との間にテーブル５０が介在されていても、加温手段からの熱がテーブル５０に奪われることなく、フレーム４に効率よく伝達される。なお、テーブル５０の形状は、リング状に限定されるものではなく、フレーム４を載置可能な形状であればよい。一例としてテーブル５０の形状は矩形の平板状であってもよい。

加温室４２のテーブル５０の下方には、ウェーハユニット２を常温以上の温度で加温する加温手段であるハロゲンランプ群５２が配置されている。

ここで、図６は、図１に示したワーク分割装置１０の加温部４０の構成を示した要部拡大斜視図である。

図６の如く、ハロゲンランプ群５２は、ウェーハユニット２のフレーム４を主として加温する第１加温手段である棒状の４本のハロゲンランプ５４、５４…と、ウェーハ１を含むダイシングテープ３を主として加温する第２加温手段である棒状の３本のハロゲンランプ５６、５６…とを備える。ハロゲンランプ５４、５６が発する熱は、フレーム４及びダイシングテープ３の双方に伝達されることは否めないが、ハロゲンランプ５４は、フレーム４を主として加温する専用の加温手段であり、ハロゲンランプ５６は、ダイシングテープ３を主として加温する専用の加温手段である。

４本のハロゲンランプ５４は、フレーム４の真下の位置でリング状のフレーム４に沿って矩形状に配置される。また、３本のハロゲンランプ５６は、ダイシングテープ３の真下の位置に並設されている。ハロゲンランプ５４、５６の下側には、リフレクタ５８、６０がハロゲンランプ５４、５６に近接して配置される。これにより、ウェーハユニット２のフレーム４は、ハロゲンランプ５４からの直射熱とリフレクタ５８で反射された反射熱とによって常温を超えた温度に加温される。同様にダイシングテープ３は、ハロゲンランプ５６からの直射熱とリフレクタ６０で反射された反射熱とによって常温を超えた温度に加温される。

なお、ハロゲンランプ５４は、棒状に構成されたものであるが、形状は棒状に限定されるものではない。例えば、リング状の１本のハロゲンランプによって第１加温部を構成し、このハロゲンランプをフレーム４の真下の位置に配置してもよい。また、ハロゲンランプ５６も同様にリング状に構成されたものを用いてもよい。この場合、１本のハロゲンランプによって第２加温部を構成してもよいが、同心円状に配置された径の異なる複数のリング状のハロゲンランプによって第２加温部を構成してもよい。

図７は、ワーク分割装置の制御系を示したブロック図である。

図７によれば、ハロゲンランプ５４は、フレーム４用のハロゲンランプ電源６２から印加される電力によって点灯し放熱する。同様にハロゲンランプ５６は、ダイシングテープ３用のハロゲンランプ電源６４から印加される電力によって点灯し放熱する。これらのハロゲンランプ５４、５６は、ハロゲンランプ電源６２、６４から印加される電圧が変更されることにより、発熱量が変更される。つまり、ハロゲンランプ電源６２、６４からハロゲンランプ５４、５６に印加する電圧を変更することにより、ハロゲンランプ５４によるフレーム４を加温する温度、及びハロゲンランプ５６によるダイシングテープ３を加温する温度が変更される。これにより、ダイシングテープ３とフレーム４は、ハロゲンランプ５４、５６によって個別に加温可能となる。

ハロゲンランプ電源６２、６４は、ワーク分割装置１０を統括制御する制御部６６によって、ハロゲンランプ５４、５６に印加する電圧が制御されている。この制御部６６は、加温室４２（図１参照）に設置された第１測温手段である放射温度計６８と、第２測温手段である放射温度計７０によって測温された温度に基づいてハロゲンランプ電源６２、６４を制御し、ハロゲンランプ５４、５６に印加する電圧を制御する。すなわち、放射温度計６８にて測温されたフレーム４の温度を測温する第１測温工程に基づいて、ハロゲンランプ５４によるフレーム４を加温する温度が制御される。同様に放射温度計７０にて測温されたダイシングテープ３の温度を測温する第２測温工程に基づいて、ハロゲンランプ５６によるダイシングテープ３を加温する温度が制御される。

放射温度計６８は、フレーム４の温度を測温できるように、テーブル５０に載置されたウェーハユニット２のフレーム４の上方に配置される。同様に放射温度計７０は、ダイシングテープ３の温度を測温できるように、テーブル５０に載置されたウェーハユニット２のダイシングテープ３の上方に配置される。

また、制御部６６は、エキスパンドリング１４を駆動するエキスパンドリング移動機構３０、拡張保持リング１８を駆動する拡張保持リング移動機構３８、及び冷気供給手段２４の動作も制御している。

次に、図８のフローチャート、図９（Ａ）～（Ｄ）、図１０（Ａ）～（Ｄ）及び図１０に示すワーク分割装置１０の動作説明図に従って、実施形態のワーク分割装置１０の作用について説明する。

まず、図８のステップＳ１００の配置工程において、図９（Ａ）の如く、エキスパンドリング１４をエキスパンドリング移動機構３０によって退避位置に配置させ、拡張保持リング１８を拡張保持リング移動機構３８によって待機位置に配置させる。

次に、図８のステップＳ１１０の固定工程において、図９（Ｂ）の如く、ウェーハユニット２のフレーム４を固定部７に固定する。

次に、図８のステップＳ１２０の冷気冷却工程において、図９（Ｃ）の如く、ノズル２２から冷気２０を冷却室１６の内部空間３４（図１参照）に供給し、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂを零下（例えば－２０～－３０℃）に冷却する。これにより、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂが脆性化される。

次に、図８のステップＳ１３０の拡張開始工程において、図９（Ｄ）の如く、エキスパンドリング移動機構３０によってエキスパンドリング１４を、図９（Ａ）の退避位置から拡張位置に向けて矢印Ｂ方向に上昇移動させ、脆性化された環状部領域３Ｂの全領域の拡張を開始する。なお、拡張開始工程において、ノズル２２から冷気２０を噴射した状態を保持してもよく、ステップＳ１２０の冷気冷却工程において、環状部領域３Ｂが十分に冷却されている場合は、ノズル２２からの冷気２０の噴射を停止してもよい。

次に、図８のステップＳ１４０の分割工程において、図１０（Ａ）の如く、エキスパンドリング１４の上昇移動を続行して行うことにより、ウェーハ１を個々のチップ６に分割する。この後、図１０（Ｂ）の如く、エキスパンドリング１４が拡張位置に到達したところで、エキスパンドリング１４の上昇移動を停止する。

上記のステップＳ１４０の分割工程では、常温時よりもバネ定数が大きくなっている環状部領域３Ｂのバネ定数の張力がウェーハ１に付与される。これにより、チップサイズが小チップ（１ｍｍ）であっても個々のチップ６に分割するだけの張力を、環状部領域３Ｂからウェーハ１に十分に付与することができる。よって、ワーク分割装置１０によれば、チップサイズが小チップ（１ｍｍ）の場合に生じる分割予定ラインの未分割問題を解消することができる。

次に、図８のステップＳ１５０の拡張状態保持工程において、図１０（Ｃ）の如く、拡張保持リング１８を拡張保持リング移動機構３８によって待機位置から嵌合位置に向けて上昇させて、嵌合部２６を嵌合位置でフレーム４の表面４Ａに嵌合させてダイシングテープ３の拡張状態を保持する。

次に、図８のステップＳ１６０のエキスパンドリング退避工程において、図１０（Ｄ）の如く、エキスパンドリング１４をエキスパンドリング移動機構３０によって退避位置に向けて下降移動させ、退避位置に配置する。このとき、ダイシングテープ３は、エキスパンドリング１４による拡張は解除されるが、フレーム４の表面４Ａに拡張保持リング１８の嵌合部２６が嵌合されているので、弛むことなく拡張状態が保持される。これにより、拡張されたダイシングテープ３が弛むことによって生じるチップ６同士の接触を防止することができるので、チップ６の品質低下を防止することができる。

次に、図８のステップＳ１７０の固定解除工程において、ウェーハユニット２のフレーム４と固定部７との固定を解除する。

次に、図８のステップＳ１８０の搬出・搬入工程において、冷却室１６の扉４６を開放し、ウェーハユニット２を不図示の搬送装置によって冷却室１６から搬出用開口部４８を介して加温室４２に搬入する。そして、不図示の搬送装置によってウェーハユニット２のフレーム４を、図１１の加温室４２の構造図の如く、加温室４２のテーブル５０に載置する。この後、扉４６を閉じて加温室４２を密閉する。

次に、加温工程である図８のステップＳ１９０の常温化工程において、制御部６６は、図７のハロゲンランプ電源６２、６４を駆動して、全てのハロゲンランプ５４、５６を点灯する。すなわち、ハロゲンランプ５４によってフレーム４を加温（第１加温工程）し、ハロゲンランプ５６によってダイシングテープ３を加温する（第２加温工程）。これにより、フレーム４はハロゲンランプ５４からの熱によって加温されていき、ダイシングテープ３はハロゲンランプ５６からの熱によって加温されていく。

ステップＳ１９０の常温化工程において、フレーム４の温度は放射温度計６８によって常時測温（第１測温工程）されており、同様にダイシングテープ３の温度は放射温度計７０によって常時測温（第２測温工程）されている。これらの温度情報は、放射温度計６８、７０から制御部６６に出力されている。制御部６６は、放射温度計６８にて測温されたフレーム４の温度に基づいて、ハロゲンランプ電源６２からハロゲンランプ５４に印加する電圧を制御し、且つ放射温度計７０にて測温されたダイシングテープ３の温度に基づいて、ハロゲンランプ電源６４からハロゲンランプ５６に印加する電圧を制御しながら、フレーム４とダイシングテープ３とを常温に向けて加温していく。

次に、制御部６６によるハロゲンランプ電源６２、６４の制御方法の一例を説明する。

本実施形態では、熱容量の大きいフレーム４をハロゲンランプ５４によって個別に加温し、熱容量の小さいダイシングテープ３をハロゲンランプ５６によって個別に加温する。また、加温中のフレーム４の温度を放射温度計６８にて常時測温し、加温中のダイシングテープ３の温度を放射温度計７０にて常時測温し、これらの温度情報に基づいて制御部６６がハロゲンランプ電源６２、６４を個別に制御する。つまり、熱容量の異なるフレーム４とダイシングテープ３とを異なる加温温度によって加温する。

これに対して、フレーム４とダイシングテープ３とを一台の加温手段によって同一の温度で加温した場合、フレーム４の温度上昇率（単位時間当たりの上昇温度）がダイシングテープ３の温度上昇率よりも小さいので、フレーム４が常温化された時点でダイシングテープ３は常温よりも高温状態になる。このような場合、ダイシングテープ３が軟化する虞があり、ダイシングテープ３が軟化すると、ダイシングテープの張力が低下するので、分割したチップ６同士が接触し、チップ６の品質が低下する虞がある。一般的に、ＰＶＣ製のダイシングテープ３の場合には、６０℃以上になると軟化する傾向にあるので、フレーム４が常温化した時点でのダイシングテープ３の温度を少なくとも６０℃未満に抑えることが好ましく、５５℃以下に抑えることがより好ましくなる。

そこで、実施形態の制御部６６によるハロゲンランプ電源６２、６４の制御方法は、放射温度計６８、７０にて測温されている温度情報に基づいて、
（ｉ）フレーム４が常温化するまでの時間と、ダイシングテープ３が常温以上で６０℃未満（好ましくは５５℃以下）の温度に到達するまでの時間とが合致するように、ハロゲンランプ５４、５６に印加する電圧を個別に制御する方法。

（ii）フレーム４が常温化するまでの時間と、ダイシングテープ３が常温化するまでの時間とが合致するように、ハロゲンランプ５４、５６に印加する電圧を個別に制御する方法がある。

これらの制御方法は、フレーム４とダイシングテープ３の温度差が小さくなるようにフレーム４及びダイシングテープ３の温度を個別に制御（制御工程）するものである。具体的な制御方法は、前述した「合致する時間」を最初に設定し、その時間内でフレーム４とダイシングテープ３の温度を目的の温度まで昇温させる制御方法である。この場合、制御部６６に内蔵された記憶部には、ハロゲンランプ５４に印加する電圧に応じたフレーム４の単位時間当たりの上昇温度と、ハロゲンランプ５６に印加する電圧に応じたダイシングテープ３の単位時間当たりの上昇温度とを示す情報を記憶させておくことが好ましい。これらの情報は実測して取得してもよいし、昇温シミュレーションにて取得したものであってもよい。制御部６６は、これらの情報と「合致する時間」とに基づいて、レーム４とダイシングテープ３の温度差が小さくなるように、ハロゲンランプ５４、５６に印加する電圧を個別に制御する。

上記の制御方法を実行する手法としては、
（iii） ハロゲンランプ５４に印加する電圧を一定とし、ハロゲンランプ５６に印加する電圧を変更しながらフレーム４とダイシングテープ３とを上記温度に加温する手法。

（iv）ハロゲンランプ５６に印加する電圧を一定とし、ハロゲンランプ５４に印加する電圧を変更しながらフレーム４とダイシングテープ３とを上記温度に加温する手法。

（ｖ）ハロゲンランプ５４、５６に印加する電圧をそれぞれ変更しながらフレーム４とダイシングテープ３とを上記温度に加温する手法がある。これらの制御方法及び手法は、フレーム４及びダイシングテープ３の材質及びサイズ等の熱容量を定める要因に基づいて適宜選択されることが好ましい。

このような制御部６６によるハロゲンランプ電源６２、６４の制御方法を実行することにより、フレーム４の常温化にかかる時間、つまり、ステップＳ１９０の常温化工程にかかる時間を短縮しつつ、ダイシングテープ３の軟化を確実に防止することができる。

実験例として、前述した「合致する時間」を１分に設定し、（iii）から（ｖ）の手法を採用して（ｉ）及び（ii）の制御方法を実行したところ、加温開始から１分後にフレーム４及びダイシングテープ３を（ｉ）及び（ii）の温度に昇温させることができた。よって、ステップＳ１９０の常温化工程にかかる時間を１分に抑えることができたので、従来の常温化工程にかかった１５分と比較して大幅に短縮することができた。

次に、図８のステップＳ２００の取出工程において、加温室４２の上蓋７２を解放し、常温化が完了したウェーハユニット２を加温室４２から取り出す。以上によって、ウェーハユニット２に対する分割処理及び加温処理が終了する。

加温室４２から搬出されたウェーハユニット２は、既に常温化されているので、ウェーハユニット２に結露は発生しない。よって、結露の発生に起因するパターン欠陥の問題及び成膜異常の問題を解消することができる。

以上の如く、実施形態のワーク分割装置１０によれば、図８のステップＳ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０の冷気供給工程、拡張開始工程及び分割工程を経ることにより、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題を解消することができる。そして、ステップＳ１９０の常温化工程を経ることにより、時間のかかる常温化工程を付加することによって生じるワーク処理能力の低下の問題を解消することができる。

上述した実施形態のワーク分割装置１０は、分割終了したウェーハユニット２を加温室４２のテーブル５０に載置した状態でハロゲンランプ５４、５６により加温するものであるが、他の発明として以下のワーク分割装置がある。

例えば、図１２に示した他の発明のワーク分割装置１００は、冷却室１６の搬出用開口部４８に上下一対の棒状のハロゲンランプ７４、７４を設置し、搬出用開口部４８から搬出中のウェーハユニット２をハロゲンランプ７４、７４によって加温してフレーム４とダイシングテープ３を常温化する装置である。

なお、上述の実施形態及び他の発明では、加温手段としてハロゲンランプ５４、５６、７４を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、加温手段として、遠赤外線ランプ、赤外線ランプ、セラミックヒータ、カーボンヒータ、温風ヒータ又は接触式ヒータを例示することができる。これらの加温手段によれば、低温のフレーム４とダイシングテープ３を常温まで加温することができる。

１…ウェーハ、２…ウェーハユニット、３…ダイシングテープ、３Ａ…中央部領域、３Ｂ…環状部領域、３Ｃ…固定部領域、４…フレーム、５…分割予定ライン、６…チップ、７…固定部、８…エキスパンドリング、１０…ワーク分割装置、１４…エキスパンドリング、１６…冷却室、１８…拡張保持リング、２０…冷気、２２…ノズル、２４…冷気供給手段、２５…配管、２６…嵌合部、３０…エキスパンドリング移動機構、３２…本体リング、３４…内部空間、３６…ドライエア供給手段、３７…ドライエア、３８…拡張保持リング移動機構、４０…加温部、４２…加温室、４４…断熱壁、４６…扉、４８…搬出用開口部、５０…テーブル、５２…ハロゲンランプ群、５４…ハロゲンランプ、５６…ハロゲンランプ、５８…リフレクタ、６０…リフレクタ、６２…ハロゲンランプ電源、６４…ハロゲンランプ電源、６６…制御部、６８…放射温度計、７０…放射温度計、７２…上蓋、７４…ハロゲンランプ

Claims (2)

1. ダイシングテープに貼付されてフレームにマウントされたワークを加温する加温装置であって、
   前記フレームを主として加温する第１加温手段と、
   前記ダイシングテープを主として加温する第２加温手段と、
   前記フレームを測温する第１測温手段と、
   前記ダイシングテープを測温する第２測温手段と、
   前記第１測温手段によって測温された前記フレームの温度と前記第２測温手段によって測温された前記ダイシングテープの温度とに基づいて、前記フレームと前記ダイシングテープの温度差が小さくなるように、前記第１加温手段及び前記第２加温手段によって前記フレーム及び前記ダイシングテープの温度を個別に制御する制御手段と、
   を備える加温装置。
2. ダイシングテープに貼付されてフレームにマウントされたワークを加温する加温方法であって、
   前記フレームを主として加温する第１加温工程と、
   前記ダイシングテープを主として加温する第２加温工程と、
   前記フレームを測温する第１測温工程と、
   前記ダイシングテープを測温する第２測温工程と、
   前記第１測温工程で測温された前記フレームの温度と前記第２測温工程で測温された前記ダイシングテープの温度とに基づいて、前記フレームと前記ダイシングテープの温度差が小さくなるように、前記フレーム及び前記ダイシングテープの温度を個別に制御する制御工程と、
   を備える加温方法。

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