JP7245987B2 - ワーク分割装置及びワーク分割方法 - 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１２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１２（Ａ）はウェーハユニット２の斜視図、図１２（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、二点鎖線で示すフレーム固定部材（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。分割予定ライン５は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に形成されている。分割予定ライン５に関して、Ｘ方向と平行な本数とＹ方向と平行な本数とが同数の場合であって、それぞれの方向の間隔が等しい場合には、分割されたチップ６の形状は正方形となる。また、Ｘ方向と平行な本数とＹ方向と平行な本数とが異なる場合であって、それぞれの方向の間隔が等しい場合には、分割されたチップ６の形状は長方形となる。

ところで、ダイシングテープ３はヤング率が低く柔軟な部材である。このため、ウェーハ１を個々のチップ６に円滑に分割するためには、ダイシングテープ３を冷却し、ダイシングテープ３のバネ定数を大きくした状態でダイシングテープ３を拡張することが考えられる。

特許文献２のテープ拡張装置（ワーク分割装置）は、冷気供給手段を備えている。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０℃以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。

一方、特許文献３のチップ分割離間装置（ワーク分割装置）では、ダイシングテープに異方性があることに着目し、その異方性を加味してダイシングテープを一様にエキスパンドさせるために、フィルム面支持機構を備えている。このフィルム面支持機構は、円周方向において独立した複数の支持機構を備え、複数の支持機構の相対的な高さを個別に制御してダイシングテープの張力を調整することにより、ダイシングテープのＸ方向の伸びとＹ方向の伸びを独立して制御している。

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。

なお、ウェーハ１の分割に要する力は、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。

一方、ワーク分割装置の分野では、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ことにより、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下を防止することも要求される。

この要求を満足するワーク分割装置として、サブリングを備えたワーク分割装置が特許文献４に開示されている。特許文献４のサブリングは、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を拡張した状態で保持する機能を有し、フレームの内径よりも大径に構成されている。サブリングは、ダイシングテープの裏面側からダイシングテープに向けて上昇されてフレームを通過した直後に、ダイシングテープの外周部とフレームの表面との間に挿入される。これにより、エキスパンドリングによるダイシングテープの拡張が終了しても、ダイシングテープの拡張状態が保持される。このようにダイシングテープの拡張状態を保持すれば、ダイシングテープの弛みを阻止することができるので、チップ同士の接触に起因するチップの品質低下を防止することができる。

特開２０１６－１４９５８１号公報 特開２０１６－１２５８５号公報 特許第５９１２２７４号公報 特開２０１３－５１３６８号公報

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１３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１４（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を固定するフレーム固定部材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。

このため、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１５（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１５（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１５（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１５（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の拡張とチップ間のダイシングテープ３の拡張とが同時に進行する（図１５（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１６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。

分割予定ライン５の未分割の問題を解消するために特許文献２では、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することで対応しているが、近年の１ｍｍ以下の小チップに対しては十分な効果を得ることができない。

また、特許文献３のチップ分割離間装置は、ダイシングテープのＸ方向の伸びとＹ方向の伸びを独立して制御することはできるが、環状部領域の拡張による張力以上の力をウェーハに付与することができないので、分割予定ラインの未分割の問題を解消することはできない。

また、特許文献１から３のワーク分割装置では、特許文献４のようなサブリングを備えていないため、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題を招くおそれがある。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、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質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、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質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、ワークの外径よりも大きい内径を有するリング状のフレームにダイシングテープの外周部が固定され、ダイシングテープに貼付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、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と反対側の裏面側に配置され、フレームの内径よりも小さく、かつワークの外径よりも大きい開口部を有するリング状に形成されたエキスパンドリングであって、ダイシングテープに対し相対的に近づく方向に移動されることによりダイシングテープを押圧して拡張するエキスパンドリングと、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と同一側に配置され、フレームの内径よりも小さく、かつエキスパンドリングの外径よりも大きい開口部を有するリング状に形成された拡張規制リングであって、ダイシングテープの拡張の際にダイシングテープに当接されてダイシングテープのうち拡張規制リングに当接された当接部を境として外周側に位置する外周側領域の拡張を規制する拡張規制リングと、拡張規制リングを外周側領域の拡張を規制する位置から退避移動させる拡張規制リング移動機構と、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と反対側の裏面側に配置され、フレームの内径よりも大きい弾性変形可能な嵌合部を有するリング状に形成された拡張保持リングであって、拡張規制リング移動機構によって拡張規制リングを外周側領域の拡張を規制する位置から退避させた後、嵌合部がフレームの表面に嵌合することにより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と、を備える。

本発明のワーク分割装置によれば、外周側領域の拡張を規制する位置に拡張規制リングを位置させた状態で、エキスパンドリングをダイシングテープに対し相対的に近づく方向に移動させ、ダイシングテープをエキスパンドリングによって押圧してダイシングテープの拡張を開始すると、ダイシングテープの拡張の際にダイシングテープが拡張規制リングに当接する。このとき、ダイシングテープは、拡張規制リングに当接した当接部を境界として、外周側に位置する外周側領域と、内周側に位置する内周側領域とに分けられる。そして、ダイシングテープが拡張規制リングに当接した以降のエキスパンドリングによる拡張動作では、外周側領域の拡張が拡張規制リングによって規制されながら、内周側領域のみが拡張されていく。つまり、ダイシングテープのバネ定数よりも大きくなった内周側領域のバネ定数の張力がワークに付与される。これにより、ワークに付与される張力が増大するので、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、チップの分割が終了すると、拡張保持リング移動機構によって拡張規制リングを、外周側領域の拡張を規制する位置から退避させ、その後、拡張保持リングの嵌合部をフレームの表面に嵌合させてダイシングテープの拡張状態を保持する。これにより、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、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題とを同時に解消することができる。

本発明の一態様は、フレームを固定するフレーム固定部材を有し、拡張規制リングは、外周側領域の拡張を規制する位置でフレーム固定部材に着脱自在に固定されることが好ましい。

本態様によれば、拡張規制リングをフレーム固定部材に固定することで、拡張規制リングを、外周側領域の拡張を規制する位置にて確実に固定することができるので、ダイシングテープの拡張規制を確実に行うことができる。

本発明の一態様は、フレーム固定部材は、フレームの内径よりも大きい開口部を有するリング状に構成され、拡張規制リングは、フレーム固定部材の開口部の内周面に装着されることが好ましい。

本発明の一態様によれば、外周側領域の拡張を規制する適正な位置に位置拡張規制リングを装着することができる。

本発明の一態様は、フレーム固定部材には、拡張規制リングを着脱自在に固定する固定部材が設けられることが好ましい。

本発明の一態様によれば、拡張規制リングをフレーム固定部材に固定部材によって固定することができる。

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、ワークの外径よりも大きい内径を有するリング状のフレームにダイシングテープの外周部が固定され、ダイシングテープに貼付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、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と反対側の裏面側に配置されたエキスパンドリングを、ダイシングテープに対して相対的に近づく方向に移動させることにより、ダイシングテープのうちワークの外縁部とフレームの内縁部との間の環状部領域をエキスパンドリングによって押圧して、ダイシングテープを拡張する拡張工程と、拡張工程が行われているとき、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と同一側に配置された拡張規制リングを、ダイシングテープの環状部領域のうちエキスパンドリングの押圧位置よりも外側の位置に当接させて、環状部領域のうち拡張規制リングに当接された当接部を境として外周側に位置する外周側領域の拡張を規制する拡張規制工程と、拡張規制リングを外周側領域の拡張を規制する位置から退避させる拡張規制リング退避工程と、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拡張保持リングによって保持する拡張状態保持工程と、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、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題とを同時に解消することができる。

本発明の一態様は、拡張工程が行われた後、拡張規制リング退避工程が行われ、拡張規制リング退避工程が行われた後、拡張状態保持工程が行われることが好ましい。

本発明の一態様は、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と反対側の裏面側に拡張保持リングが配置され、拡張状態保持工程は、拡張保持リングを、ダイシングテープに対して相対的に近づく方向に移動させることにより、拡張保持リングの外周部に形成された弾性変形可能な嵌合部をフレームの表面に嵌合させてダイシングテープの拡張状態を保持することが好ましい。

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、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質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分割ステージの要部構造図 図１に示した分割ステージの要部拡大斜視図 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 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 拡張規制リングを使用しないときと使用したときの環状部領域及び内周側領域の拡張率を示したグラフ 拡張規制リングを使用しないときと使用したときのチップの分割率を示したグラフ 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に備えられた分割ステージの要部縦断面図であり、図２は、分割ステージ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１３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は、フレーム４を固定するフレーム固定部材７（図１４、図１５参照）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によるダイシングテープ３の拡張の際にダイシングテープ３が当接される拡張規制リング１６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１８と、を備える。

フレーム固定部材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が固定される。また、フレーム固定部材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、フレーム固定部材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。フレーム固定部材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フレーム固定部材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２０が備えられている。エキスパンドリング移動機構２０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２０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によって押圧してもよい。環状部領域３Ｂは、エキスパンドリング１４による拡張の際に、拡張規制リング１６に当接される。

拡張規制リング１６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、フレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも小さく、かつエキスパンドリング１４の外径よりも大きい拡張規制用開口部（開口部）１６Ａを有するリング状に形成される。

拡張規制リング１６は、ダイシングテープ３の拡張の際にダイシングテープ３が当接される拡張規制位置（外周側領域３Ｅの拡張を規制する位置：図１の実線で示す位置）と、拡張規制位置から上方に退避した退避位置（図１の二点鎖線で示す位置）との間で上下移動自在に配置される。なお、外周側領域３Ｅについては後述する。

また、ワーク分割装置１０には、拡張規制リング１６を拡張規制位置と退避位置との間で移動させる拡張規制リング移動機構２２が備えられている。拡張規制リング移動機構２２の一例として、エアシリンダ装置を例示するが、これに代えて送りネジ装置等のアクチュエータを使用することもできる。

また、拡張規制リング１６は、拡張規制位置でフレーム固定部材７の開口部７Ｂの内周面に着脱自在に装着されることが好ましい。これにより、拡張規制リング１６を、外周側領域３Ｅの拡張を規制する適正な位置に装着することができる。また、拡張規制リング１６は、拡張規制位置で、固定部材によりフレーム固定部材７に固定される。固定部材は特に限定されるものでないが、一例として複数のピン２４を使用した固定部材を例示することができる。この固定部材は、開口部７Ｂの内周面にピン２４を突没自在に配置し、突出したピン２４に嵌合される穴部２６を拡張規制リング１６の外周面に形成している。すなわち、この固定部材によれば、拡張規制リング１６が開口部７Ｂの内周面に装着されると、フレーム固定部材７からピン２４が突出して、拡張規制リング１６の穴部２６に嵌合する。これにより、拡張規制リング１６を、フレーム固定部材７の開口部７Ｂの内周面に固定することができる。なお、フレーム固定部材７に対する拡張規制リング１６の固定位置は、開口部７Ｂの内周面に限定されるものではなく、外周側領域３Ｅの拡張を適正に規制することが可能な位置であればよく、例えばフレーム固定部材７の表面を固定位置としてもよい。

ここで、フレーム固定部材７は、ワーク分割装置１０の固定構造物に固定されている。これにより、拡張規制位置に位置されてフレーム固定部材７にピン２４を介して固定された拡張規制リング１６は、拡張規制位置で確実に固定される。後述する図３のように、ダイシングテープ３の拡張の際に環状部領域３Ｂが拡張規制リング１６に当接し、外周側領域３Ｅの拡張を拡張規制リング１６によって規制する。このため、拡張規制リング１６は環状部領域３Ｂから力を受ける。このとき、拡張規制リング１６が環状部領域３Ｂからの力によって上方に位置ずれすると、外周側領域３Ｅの拡張規制を適切に行うことができなくなるが、実施形態では、拡張規制位置で拡張規制リング１６がフレーム固定部材７にピン２４を介して確実に固定されるため、環状部領域３Ｂからの力による位置ずれを防止することができ、外周側領域３Ｅの拡張規制を適切に行うことができる。なお、固定部材であるピン２４によって拡張規制リング１６をフレーム固定部材７に固定することなく、不図示の固定部材をよって拡張規制リング１６を拡張規制位置に固定してもよい。

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の縦断面図である。

図３に示すように、エキスパンドリング１４による環状部領域３Ｂの拡張の際に、環状部領域３Ｂが拡張規制リング１６に当接される。具体的には、拡張規制リング１６の裏面側の内縁部１６Ｂに環状部領域３Ｂが当接される。すなわち、拡張規制リング１６は、環状部領域３Ｂのうちエキスパンドリング１４の押圧位置よりも外側の位置に当接される。

実施形態では、図１の如く、拡張規制用開口部１６Ａの径が３３８ｍｍに設定されている。これにより、拡張規制リング１６によって拡張が規制される外周側領域３Ｅの幅寸法が６ｍｍに設定され、環状部領域３Ｂのうち外周側領域３Ｅを除く内周側領域３Ｆの幅寸法が１９ｍｍに設定される。

ここで、環状部領域３Ｂのうち拡張規制リング１６によって拡張が規制されない内周側領域３Ｆが、ウェーハ１の分割に実質的に寄与する領域となる。すなわち、内周側領域３Ｆの幅寸法を小さくするに従って、内周側領域３Ｆのバネ定数が大きくなるので、内周側領域３Ｆからウェーハ１に付与する張力を増大することができる。よって、内周側領域３Ｆの幅寸法は、分割予定ライン５の本数等で規定される分割条件に応じて設定することが好ましい。

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２８と、本体リング２８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３０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３０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）に待機されており、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３２によって上昇移動される。拡張保持リング移動機構３２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３２によって拡張保持リング１８が上昇されると、嵌合部３０がフレーム４の下面に当接した後、嵌合部３０がフレーム４の内周面に押されて弾性変形しながら上昇し、嵌合部３０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３０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、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て、嵌合部３０をフレーム４の表面４Ａに嵌合させればよい。

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２０、拡張規制リング１６を駆動する拡張規制リング移動機構２２、及び拡張保持リング１８を駆動する拡張保持リング移動機構３２は、図６の制御系のブロック図の如く、ワーク分割装置１０を統括制御する制御部３４によって、その動作が制御されている。

以下、制御部３４によるワーク分割方法の一例を説明する。

まず、制御部３４は、拡張規制リング移動機構２２を制御して拡張規制リング１６を拡張規制位置に位置させた状態で、エキスパンドリング移動機構２０を制御してエキスパンドリング１４を拡張位置に移動させる。次に、制御部３４は、拡張規制リング移動機構２２を制御して拡張規制リング１６を退避位置に移動させる。次に、制御部３４は、拡張保持リング移動機構３２を制御して拡張保持リング１８を嵌合位置に移動させる。次に、制御部３４は、エキスパンドリング移動機構２０を制御してエキスパンドリング１４を退避位置に移動させる。

次に、図７のフローチャート、図８（Ａ）～（Ｄ）及び図９（Ｅ）～（Ｈ）に示すワーク分割装置１０の動作説明図に従って、上述したワーク分割方法を具体的に説明する。

まず、図７のステップＳ１００の配置工程において、図８（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２０によって退避位置に配置させ、拡張規制リング１６を拡張規制リング移動機構２２によって拡張規制位置に配置させ、拡張保持リング１８を拡張保持リング移動機構３２によって待機位置に配置させる。このとき、拡張規制リング１６を、ピン２４を介してフレーム固定部材７に固定する。

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

次に、図７のステップＳ１２０の拡張開始工程において、図８（Ｃ）の如く、エキスパンドリング移動機構２０によってエキスパンドリング１４を、図８（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、環状部領域３Ｂの全領域の拡張を開始する。なお、不図示の冷却手段によって環状部領域３Ｂを予め低温に冷却し、環状部領域３Ｂのバネ定数を予め上げておいてもよい。冷却手段としては、環状部領域３Ｂに接触して冷却する接触式のもの、又は冷気を環状部領域３Ｂに噴射して冷却する風冷式のものを例示することができる。

次に、図７のステップＳ１３０の拡張規制工程において、図８（Ｄ）の如く、エキスパンドリング１４の上昇移動量が、フレーム４の厚さを超えると、環状部領域３Ｂが拡張規制リング１６に当接する。このとき、図３の如く環状部領域３Ｂは、拡張規制リング１６の内縁部１６Ｂに当接した当接部３Ｄを境界として、外周側に位置する外周側領域３Ｅと、内周側に位置する内周側領域３Ｆとに分けられる。そして、環状部領域３Ｂのうち、外周側領域３Ｅの拡張が拡張規制リング１６によって規制される。なお、Ｓ１３０の拡張規制工程は、Ｓ１２０の拡張開始工程からＳ１４０の分割工程に至るまでの拡張工程が行われるときに行われる工程である。つまり、拡張工程とは、Ｓ１２０の拡張開始工程、Ｓ１３０の拡張規制工程及びＳ１４０の分割工程を含む固定である。

次に、図７のステップＳ１４０の分割工程において、図９（Ｅ）の如く、エキスパンドリング１４の上昇移動を続行し、環状部領域３Ｂのうち、図３の外周側領域３Ｅを除く内周側領域３Ｆの拡張を継続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、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。つまり、この時点で拡張固定が終了する。

Ｓ１４０の分割工程において、環状部領域３Ｂが拡張規制リング１６の内縁部１６Ｂに当接した以降のエキスパンドリング１４による拡張動作では、外周側領域３Ｅの拡張が拡張規制リング１６によって規制されながら、内周側領域３Ｆのみが拡張されていく。つまり、環状部領域３Ｂのバネ定数よりも大きくなった内周側領域３Ｆのバネ定数の張力がウェーハ１に付与される。

具体的に説明すると、ウェーハ１の分割に寄与する環状部領域３Ｂの長さが２５ｍｍ（環状部領域３Ｂの幅寸法）から１９ｍｍ（内周側領域３Ｆの幅寸法）に短くなるので、バネ定数はそれに反比例して増大する。これにより、内周側領域３Ｆのみを拡張しても、内周側領域３Ｆのバネ定数は環状部領域３Ｂのバネ定数よりも大きいので、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ウェーハ１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。

なお、環状部領域３Ｂの粘着層に線接触される拡張規制リング１６の内縁部１６Ｂには、一例として算術平均粗さ（Ｒａ）が１．６（μｍ）となる表面加工が施されている。これにより、内縁部１６Ｂと環状部領域３Ｂとの間の摩擦力によって、内縁部１６Ｂと環状部領域３Ｂとが相対的に滑ることを防止することができる。また、内縁部１６Ｂには、一例としてＣ０．２の面取り加工が行われている。これにより、環状部領域３Ｂから拡張力を受けた際に、その反力で環状部領域３Ｂが破れることを防止することができる。

Ｓ１４０の分割工程が終了すると、図７のステップＳ１５０の拡張規制リング退避工程において、図９（Ｆ）の如く、エキスパンドリング１４を拡張位置に配置させた状態で、拡張規制リング１６を拡張規制リング移動機構２２によって退避位置に移動させる。

次に、図７のステップＳ１６０の拡張状態保持工程において、図９（Ｇ）の如く、拡張保持リング１８を拡張保持リング移動機構３２によって待機位置から嵌合位置に向けて上昇させて、拡張保持リング１８の嵌合部３０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。すなわち、実施形態のワーク分割装置１０では、拡張工程が行われた後、Ｓ１５０の拡張規制リング退避工程が行われ、Ｓ１５０の拡張規制リング退避工程が行われた後、Ｓ１６０の拡張状態保持工程が行われる。

次に、図７のステップＳ１７０のエキスパンドリング退避工程において、図９（Ｈ）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２２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３０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。

上記の如く実施形態のワーク分割装置１０による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、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題とを同時に解消することができる。

なお、実施形態のワーク分割方法では、Ｓ１２０の拡張開始工程からＳ１４０の分割工程に至るまでの拡張工程が行われた後、Ｓ１５０の拡張規制リング退避工程が行われ、Ｓ１５０の拡張規制リング退避工程が行われた後、Ｓ１６０の拡張状態保持工程が行われるが、この工程に限定されるものではない。たとえば、Ｓ１２０の拡張開始工程からＳ１４０の分割工程に至るまでの拡張工程が行われた後、Ｓ１６０の拡張状態保持工程を行い、Ｓ１６０の拡張状態保持工程を行った後、Ｓ１５０の拡張規制リング退避工程を行ってもよい。この場合、拡張保持リング１８でダイシングテープ３の拡張状態を保持する際に、拡張規制位置にある拡張規制リング１６に嵌合部３０が衝突する。このため、実施形態の拡張保持リング１８では、Ｓ１６０の拡張状態保持工程を行った後、Ｓ１５０の拡張規制リング退避工程を行うことはできないが、例えば、特開２００９－２５３０７１号公報に開示されたテープ拡張保持リングを使用することにより、Ｓ１６０の拡張状態保持工程を行った後、Ｓ１５０の拡張規制リング退避工程を行うことができる。特開２００９－２５３０７１号公報に記載のテープ拡張保持リングは、ダイシングテープにおけるウェーハの貼付面と同一側に配置され、昇降機構によってテープ拡張保持リングが上昇位置から下降位置に押し下げられる。これにより、拡張状態のダイシングテープが、ダイシングテープの下方に位置したリングとテープ拡張保持リングとで挟み込まれて拡張状態が保持される。そして、この拡張状態を保持した工程の後、Ｓ１５０の拡張規制リング退避工程を行うことができる。

また、ワーク分割方法は、上記の例に限定されない。例えば、エキスパンドリング１４を退避位置に移動させた後に（Ｓ１７０）、拡張保持リング１８を嵌合位置に移動させてもよい（Ｓ１６０）。この分割方法の場合、ダイシングテープ３は、エキスパンドリング１４を退避位置に移動させた直後に一旦弛むが、拡張保持リング１８を嵌合位置に移動させることで、ダイシングテープ３を再度拡張し、この拡張状態を保持することができる。この分割方法の場合は、ダイシングテープ３が急激に弛むことに起因するチップ６同士の衝突を緩和させるために、エキスパンドリング１４の退避位置への移動速度を低速に制御することが好ましい。

ここで本発明の効果を確認するために、本発明者が行った実験結果について説明する。

図１０のグラフには、図１３のウェーハユニット２に対し、拡張規制リングを使用しないときの環状部領域の拡張率（径３５０ｍｍ）と、拡張規制リングを使用したときの内周側領域の拡張率であって、その拡張規制用開口部の径を３４６ｍｍ、３４２ｍｍ、３３８ｍｍに設定したときの拡張率とが示されている。なお、図１０の「ＭＤ（Machine Direction）」とは、ダイシングテープ３の製造時の送り方向に平行な方向であって、バネ定数の小さい方向である。また、「ＣＤ（Cross Direction）」とは、ＭＤと直交する方向であって、バネ定数の大きい方向である。

図１０の実験結果によれば、拡張規制リングを使用しないときの環状部領域の拡張率が「ＭＤ」では６．１％、「ＣＤ」では６．０％であった。これに対して、拡張規制用開口部の径を３４６ｍｍ、３４２ｍｍ、３３８ｍｍと小さくしていくに従って、内周側領域の拡張率が「ＭＤ」では６．８％、７．５％、８．４％に上昇し、「ＣＤ」では７．２％、７．５％、８．１％に上昇した。つまり、拡張規制用開口部の径を小さくするに従い、チップの分割能力が向上することを確認できた。

図１１のグラフには、図１３のウェーハユニット２に対し、拡張規制リングを使用しないときのチップの分割率（径３５０ｍｍ）と、拡張規制リングを使用したときのチップの分割率であって、その拡張規制用開口部の径を３３８ｍｍに設定した場合の分割率が示されている。なお、図１１の「ＤＡＦ有り」の分割率とは、ＤＡＦを介してウェーハ１をダイシングテープ３に貼付したときのチップ６の分割率であり、また、「ＤＡＦ無し」の分割率とは、ウェーハ１をダイシングテープ３に直接貼付したときのチップ６の分割率である。

図１１の実験結果によれば、拡張規制リングを使用しないときのチップ６の分割率が「ＤＡＦ有り」では１５．０％、「ＤＡＦ無し」では４１．０％であった。これに対して、拡張規制用開口部の径が３３８ｍｍの拡張規制リングを使用したときのチップ６の分割率が「ＤＡＦ有り」では６１．０％に上昇し、「ＤＡＦ無し」では１００％に上昇した。つまり、「ＤＡＦ有り」であっても「ＤＡＦ無し」であっても、拡張規制リングを使用することにより、チップ６の分割能力が向上することを確認できた。

上記の実験結果から、実施形態のワーク分割装置１０によれば、拡張規制リング１６によって外周側領域３Ｅの拡張を規制し、内周側領域３Ｆのみを拡張させることで、環状部領域３Ｂよりも拡張率が増加し、ウェーハ１に付与する張力を増大させることができるので、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５の未分割問題を解消できることを確認できた。

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、３Ｄ…当接部、３Ｅ…外周側領域、３Ｆ…内周側領域、４…フレーム、５…分割予定ライン、６…チップ、７…フレーム固定部材、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、１４Ａ…拡張用開口部、１６…拡張規制リング、１６Ａ…拡張規制用開口部、１６Ｂ…内縁部、１８…拡張保持リング、２０…エキスパンドリング移動機構、２２…拡張規制リング移動機構、２４…ピン、２６…穴部、２８…本体リング、３０…嵌合部、３２…拡張保持リング移動機構、３４…制御部

Claims (6)

1. ワークの外径よりも大きい内径を有するリング状のフレームにダイシングテープの外周部が固定され、前記ダイシングテープに貼付された前記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、
   前記ダイシングテープにおける前記ワークの貼付面と反対側の裏面側に配置され、前記フレームの内径よりも小さく、かつ前記ワークの外径よりも大きい開口部を有するリング状に形成されたエキスパンドリングであって、前記ダイシングテープに対し相対的に近づく方向に移動されることにより前記ダイシングテープを押圧して拡張するエキスパンドリングと、
   前記ダイシングテープにおける前記ワークの貼付面と同一側に配置され、前記フレームの内径よりも小さく、かつ前記エキスパンドリングの外径よりも大きい開口部を有するリング状に形成された拡張規制リングであって、前記ダイシングテープの拡張の際に前記ダイシングテープに当接されて前記ダイシングテープのうち前記拡張規制リングに当接された当接部を境として外周側に位置する外周側領域の拡張を規制する拡張規制リングと、
   前記ダイシングテープにおける前記ワークの貼付面と反対側の裏面側に配置され、前記フレームの内径よりも大きい嵌合部を有するリング状に形成された拡張保持リングであって、前記嵌合部が前記フレームの表面に嵌合することにより前記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と、
   を備える、ワーク分割装置。
2. 前記フレームを固定するフレーム固定部材を有し、
   前記拡張規制リングは、前記外周側領域の拡張を規制する位置で前記フレーム固定部材に着脱自在に固定される、請求項１に記載のワーク分割装置。
3. 前記フレーム固定部材は、前記フレームの内径よりも大きい開口部を有するリング状に構成され、
   前記拡張規制リングは、前記フレーム固定部材の前記開口部の内周面に装着される、請求項２に記載のワーク分割装置。
4. 前記フレーム固定部材には、前記拡張規制リングを着脱自在に固定する固定部材が設けられる、請求項２又は３に記載のワーク分割装置。
5. ワークの外径よりも大きい内径を有するリング状のフレームにダイシングテープの外周部が固定され、前記ダイシングテープに貼付された前記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、
   前記ダイシングテープにおける前記ワークの貼付面と反対側の裏面側に配置されたエキスパンドリングを、前記ダイシングテープに対して相対的に近づく方向に移動させることにより、前記ダイシングテープのうち前記ワークの外縁部と前記フレームの内縁部との間の環状部領域を前記エキスパンドリングによって押圧して、前記ダイシングテープを拡張する拡張工程と、
   前記拡張工程が行われているとき、前記ダイシングテープにおける前記ワークの貼付面と同一側に配置された拡張規制リングを、前記ダイシングテープの前記環状部領域のうち前記エキスパンドリングの押圧位置よりも外側の位置に当接させて、前記環状部領域のうち前記拡張規制リングに当接された当接部を境として外周側に位置する外周側領域の拡張を規制する拡張規制工程と、
   前記拡張工程によって拡張された前記ダイシングテープの拡張状態を拡張保持リングによって保持する拡張状態保持工程と、
   を備えるワーク分割方法。
6. 前記ダイシングテープにおける前記ワークの貼付面と反対側の裏面側に前記拡張保持リングが配置され、
   前記拡張状態保持工程は、前記拡張保持リングを、前記ダイシングテープに対して相対的に近づく方向に移動させることにより、前記拡張保持リングの外周部に形成された嵌合部を前記フレームの表面に嵌合させて前記ダイシングテープの拡張状態を保持する、請求項５に記載のワーク分割方法。

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