JPH0846018A

JPH0846018A - 基板保持装置

Info

Publication number: JPH0846018A
Application number: JP4517095A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sudo; 正昭須藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、基板を保持する本体部と、この本体
部に連設された冷凍部と、この冷凍部を介して基板を着
脱自在に吸着する吸着部とを具備し、上記冷凍部により
上記本体部上に氷層を形成しこの氷層を介して基板を保
持することを特徴とするものである。【効果】本発明によれば、ダイシング加工中においてウ
エハに負荷がかかっても、クラックや割れが発生するこ
とはないので、ダイシングテープを添付する必要がなく
なり、これに基因して、ダイシング加工歩留り及びダシ
ング加工能率を向上させることが可能となる。また、こ
れらの諸効果が相俟って、半導体装置の製造コストの低
減を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイシング・テープを
用いず、かつ、加工能率と加工精度を向上させることの
できる基板保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、現在の半導体製造工程では、ウ
エハ全面に半導体素子を形成したのち、ボンディングや
モールディング前の組立工程において、ウエハから半導
体素子を個別に切り出すダイシングを行っている。今
後、ＩＣカードなどへ組込むために半導体素子の薄肉小
形化の要求が増えるとされ、高性能かつ高能率な基板保
持装置・装置が求められつつある。

【０００３】ところで、半導体ウエハのダイシング装置
の変遷をたどると、ダイヤモンド・ポイント・カッタを
用いたウエハ・スクライビング装置→ＹＡＧレーザを用
いたウエハ・スクライビング装置→極薄刃ダイヤモンド
ブレードを用いたダイシング装置の開発経緯がある。近
年は、高周波モータとエア・スピンドルの開発により、
加工精度及び加工能率を飛躍的に向上させた極薄刃ダイ
ヤモンドブレードを用いたダイシング装置が主流であ
る。さらに、ウエハ搬送，アライメント，カッティン
グ，検査などの点で、工程の自動化も図られてきた。ま
た、加工プロセスにおいては、欠けやクラックを小さく
抑えること、加工が長時間安定して行えることが必要で
あり、これを実現するために、スピンドルやウエハテー
ブル，ＸＹＺの機構部などの振動を少なくするととも
に、研削液のかけ方や、ブレードとフランジのダイナミ
ック・バランスを取るといった装置改良，加工ノウハウ
の蓄積などが図られてきた。

【０００４】しかるに、このように、装置改良，加工ノ
ウハウ蓄積が行われてきていても、今なお、半導体ウエ
ハのダイシング加工における欠け・クラック発生の問題
は解決に至っていない。とりわけ、高速回転させたブレ
ードによりウエハを切り込んでいき、ブレードがウエハ
から抜け落ちる時に発生するウエハ裏面の欠け・クラッ
クに対しては、今だ十分な検討がなされていない。

【０００５】そこで、近時、図７に示すようなダイシン
グにおける基板保持方法により上述した問題点を解決す
ることが図られている。すなわち、ウエハＡは、アクリ
ル樹脂系接着剤Ｂと塩化ビニル樹脂フィルムＣからなる
テープＤで保持されて、ウエハＡとテープＤとが一体と
なった状態で、真空チャック・テーブルＴで固定されて
いる。図８は、図７の基板保持方法におけるダイシング
加工モデルを示す。高速回転しているブレードＥによっ
て、ウエハＡは研削切断されるが、このとき、加工点に
は負荷がかかって、ウエハは下に押し付けられる形でひ
ずみＳが発生する。この現象は、ウエハＡを支えている
テープＤが低弾性の高分子材料であることによって発生
する構造的な問題である。ウエハＡの裏面のひずみＳが
大きければ、脆性材料であるＳｉ（けい素）ウエハなど
は、そのひずみに耐えられなくなり、顕著なクラックが
発生するようになる。

【０００６】以上のように、ダイシング用のテープＤが
低弾性であることが、ダイシング加工におけるウエハ裏
面のクラックや欠けの発生要因と考えられ、その対策が
重要となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の基板保持方法によれば、加工点には負荷がかかって、
ウエハは下に押し付けられる形でひずみが発生する。そ
の結果、ウエハの裏面のひずみが大きければ、脆性材料
であるＳｉ（けい素）ウエハなどは、そのひずみに耐え
られなくなり、顕著なクラックが発生するようになる。
また、高速回転させたブレードによりウエハを切り込ん
でいき、ブレードがウエハから抜け落ちる時に発生する
ウエハ裏面の欠け・クラックに対しては、今だ十分な検
討がなされていない。

【０００８】本発明は上記事情を勘案してなされたもの
で、ダイシング・テープを用いず、かつ、加工能率と加
工精度を向上させることのできる基板保持装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１は、基板を保持
する本体部と、この本体部に連設された冷凍部と、この
冷凍部を介して基板を着脱自在に吸着する吸着部とを具
備し、上記冷凍部により上記本体部上に氷層を形成しこ
の氷層を介して基板を保持することを特徴とする基板保
持装置である。

【００１０】請求項２は、冷凍部は、半導体冷却素子を
有することを特徴とする請求項１記載の基板保持装置で
ある。請求項３は、本体部と、この本体部に設けられた
高弾性材からなる保持膜部と、この保持膜部を介して基
板を着脱自在に吸着させる吸着部とを具備することを特
徴とする基板保持装置である。

【００１１】請求項４は、保持膜部は、金属であること
を特徴とする請求項３記載の基板保持装置である。請求
項５は、保持膜部は、熱硬化性樹脂であることを特徴と
する請求項３記載の基板保持装置である。

【００１２】請求項６は、保持膜部は、ヤング率が少な
くとも１０００ｋｇｆ／ｍｍ² であることを特徴とする
請求項３記載の基板保持装置である。請求項７は、本体
部と、この本体部に設けられた金属層と、この金属層上
に設けられ基板を接着する接着剤層とを具備することを
特徴とする基板保持装置である。請求項８は、接着剤層
は、ヤング率が少なくとも３００ｋｇｆ／ｍｍ² である
ことを特徴とする請求項７記載の基板保持装置である。

【００１３】

【作用】請求項１乃至請求項２によれば、ウエハを高弾
性物質である氷層を介して保持するようにしているの
で、ダイシング加工中においてウエハに負荷がかかって
も、クラックや割れが発生することはなくなる。

【００１４】請求項３乃至請求項６によれば、ウエハを
ヤング率が少なくとも１０００ｋｇｆ／ｍｍ² のフィル
ムを介して保持するようにしているので、ダイシング加
工中においてウエハに負荷がかかっても、クラックや割
れが発生することはない。

【００１５】請求項７乃至請求項８によれば、ウエハ
を、フィルム状をなす金属膜と、この金属膜上に積層さ
れウエハＷを接着保持するヤング率が少なくとも３００
ｋｇｆ／ｍｍ² の接着剤層とからなる保持膜部により保
持するようにしているので、ダイシング加工中において
ウエハに負荷がかかっても、クラックや割れが発生する
ことはない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
述する。図１は、この実施例の基板保持装置ＭＡを示し
ている。この基板保持装置ＭＡは、円盤状をなしウエハ
Ｗを載置する熱伝導性のよい例えば銅などからなる本体
部１と、この本体部１の一方の主面に設けられた冷凍部
２と、本体部１に載置されているウエハＷを減圧吸着す
るための吸着部（図示せず。）とからなっている。しか
して、冷凍部２は、図２に示すように、対向して設けら
れた一対の円形をなす絶縁板３，３と、これら絶縁板
３，３の間に一列に介挿された複数の冷却素子４…とか
らなっている。上記冷却素子４は、ｎ型半導体５と、こ
のｎ型半導体５に対して並設されたｐ型半導体６と、こ
れらｎ型半導体５とｐ型半導体６の一端部に相互に分離
して連接された発熱側金属板７と、これらｎ型半導体５
とｐ型半導体６の他端部に相互に連続して連接された吸
熱側金属板８と、発熱側金属板７の両端部に電気的に接
続された直流電源９とからなっている。ここで、冷却素
子４は、直流電源９から、発熱側金属板７を介して、ｎ
型半導体５，吸熱側金属板８，ｐ型半導体６というよう
に直流電流を流すと、ペルチエ（Ｐｅｌｔｉｅｒ）効果
により、熱エネルギが、吸熱側金属板８側から発熱側金
属板７側に移動する。その結果、吸熱側金属板８側の絶
縁板３に密接している本体部１は、急速に冷却される。
なお、吸着部は、真空ポンプなどの減圧源（図示せ
ず。）と、本体部１と冷凍部２を貫通し一端部が減圧源
に他端部が冷凍部２のウエハ載置面２ａに開口する吸引
孔（図示せず。）とからなっている。

【００１７】つぎに、上記構成の基板保持装置ＭＡの作
動について述べる。まず、直流電源９から、発熱側金属
板７を介して、ｎ型半導体５，吸熱側金属板８，ｐ型半
導体６というように直流電流を流す。その結果、前述し
たように、ペルチエ効果により冷却素子４…が作動し、
本体部１が急速に冷却される。すると、ウエハ載置面２
ａ上には、氷層１０が形成される。なお、この氷層１０
となる水は、空気中の蒸気であってもよいし、あらかじ
めウエハ載置面２ａ上に水を付着しておいてもよく、そ
の厚さは１００〜３００μｍが好ましい。つぎに、この
氷層１０上にウエハＷを載置する。しかして、前記吸着
部を作動させることにより、ウエハＷを氷層１０を介し
て確実に保持することができる。ついで、図示せぬダイ
シング用のブレードによりダイシングを行う。このと
き、ウエハＷのダイシング加工点には負荷がかかって、
ウエハは下に押し付けられる形でひずみが発生する。し
かしながら、氷層１０は高弾性物質であるので、ウエハ
Ｗのひずみを吸収するように弾性変形する。したがっ
て、ダイシング加工中において、ウエハＷに負荷がかか
ってもクラックや割れが発生することはない。さらに、
ウエハＷのダイシング加工が終わると、直流電源９から
直流電流を逆方向に流す。すると、吸熱側金属板８は、
発熱状態に変化するので、氷層１０は融解して水に変態
する。ついで、ダイシング後のウエハＷをウエハ載置面
２ａから取り出す。

【００１８】以上のように、この実施例においては、ウ
エハＷを高弾性物質である氷層１０を介して保持するよ
うにしているので、ダイシング加工中においてウエハＷ
に負荷がかかっても、クラックや割れが発生することは
ない。その結果として、ダイシングテープ添付工程並び
にその剥離洗浄工程が不要になる。また、これら不要と
なる各工程に付随する専用装置を省略することができ
る。さらには、ダイシングテープを添付する必要がなく
なることに基因して、ダイシング加工歩留り及びダシン
グ加工能率を向上させることが可能となる。また、これ
らの諸効果が相俟って、半導体装置の製造コストの低減
を実現することができる。

【００１９】つぎに、本発明の他の実施例の基板保持装
置ＭＢについて説明する。基板保持装置ＭＢは、図３に
示すように、円盤状をなす本体部２１と、この本体部２
１の一方の主面に設けられた保持膜部２２と、本体部２
１に載置されているウエハＷを減圧吸着するための吸着
部（図示せず。）とからなっている。しかして、保持膜
部２２は、円形をなし厚さ１００〜３００μｍの金属製
のフィルム２３と、このフィルム２３の表面から裏面に
かけて貫通する多数の通孔２４…とからなっている。上
記通孔２４…の内径は、例えば１０〜１００μｍであ
り、フィルム２３の全面に例えば１〜３ｍｍの間隔で穿
設されている。さらに、フィルム２３の材質は、例えば
ステンレス鋼，アルミニウム（Ａｌ），Ｓｉ等、ヤング
率が少なくとも１０００ｋｇｆ／ｍｍ² であるものが好
適である。さらに、本体部２１の少なくともフィルム２
３が密接している部分は、銅系，鉄系，セラミックス系
の焼結材料からなる多孔質部２５となっている。しかし
て、この多孔質部２５の底部は、減圧源に図示せぬ管路
を介して接続されている。

【００２０】つぎに、上記構成の基板保持装置ＭＢにお
いて、ウエハＷをフィルム２３の上に載置すると、この
ウエハＷは、吸着部により、多孔質部２５及び通孔２４
…を介して強固に減圧吸着される。ついで、図示せぬダ
イシング用のブレードによりダイシングを行う。このと
き、ウエハＷのダイシング加工点には負荷がかかって、
ウエハは下に押し付けられる形でひずみが発生する。し
かしながら、フィルム２３は高弾性物質であるので、ウ
エハＷのひずみを吸収するように弾性変形する。したが
って、ダイシング加工中において、ウエハＷに負荷がか
かってもクラックや割れが発生することはない。さら
に、ウエハＷのダイシング加工が終わると、吸着部によ
る吸引を停止させ、ダイシング後のウエハＷをフィルム
２３から取り出す。

【００２１】ところで、すなわち、図４は、有限要素シ
ミュレーションによる切削端近傍の応力（引張り主応力
成分）分布を示している。なお、切削端からの距離０
は、加工点を意味する。ここで、曲線４１は、フィルム
として塩化ビニル樹脂フィルムを用い、且つ、このフィ
ルム上に接着剤層としてアクリル樹脂系接着剤を被着し
た従来技術を示している。また、曲線４２は、フィルム
２３としてヤング率が３００ｋｇｆ／ｍｍ² のステンレ
ス鋼を用いた場合を示している。さらにまた、曲線４３
は、フィルム２３としてヤング率が１０００ｋｇｆ／ｍ
ｍ² のステンレス鋼を用いたこの実施例の基板保持装置
ＭＢの場合を示している。この図４において、曲線４１
の従来技術では、加工点に大きな引張り応力が働き、チ
ッピングを生じる０．１ｋｇｆ／ｍｍ² の引張り応力
は、切削端から５０μｍまで発生している。これに対し
て、曲線４２の場合は、０．１ｋｇｆ／ｍｍ² の引張り
応力の発生は、切削端から３０μｍ程度まで減少する。
また、曲線４３が示す本発明の場合は、０．１ｋｇｆ／
ｍｍ² の引張り応力の発生は、切削端から５μｍ程度と
極端に減少する。したがって、裏面チッピング低減に
は、フィルム２３のヤング率が少なくとも１０００ｋｇ
ｆ／ｍｍ² 必要であることがわかる。

【００２２】以上のように、この実施例においては、ウ
エハＷをヤング率が少なくとも１０００ｋｇｆ／ｍｍ²
のフィルム２３を介して保持するようにしているので、
ダイシング加工中においてウエハＷに負荷がかかって
も、クラックや割れが発生することはない。その結果と
して、ダイシングテープ添付工程並びにその剥離洗浄工
程が不要になる。また、これら不要となる各工程に付随
する専用装置を省略することができる。さらには、ダイ
シングテープを添付する必要がなくなることに基因し
て、ダイシング加工歩留り及びダシング加工能率を向上
させることが可能となる。また、これらの諸効果が相俟
って、半導体装置の製造コストの低減を実現することが
できる。

【００２３】なお、上記実施例において、フィルム２３
の材質として、ヤング率が少なくとも１０００ｋｇｆ／
ｍｍ² のポリイミド樹脂などを用いてもよい。さらに、
図５は、他の実施例の基板保持装置ＭＣを示している。
この基板保持装置ＭＣは、円盤状をなす本体部５０と、
この本体部５０の一方の主面に設けられた保持膜部２２
とからなっている。そして、保持膜部２２は、厚さ１０
０〜３００μｍのフィルム状をなす金属膜３４と、この
金属膜３４上に積層されウエハＷを接着保持する厚さ１
０〜１５０μｍの接着剤層３５とから構成されている。
この場合、金属膜３４の材質としては、例えばステンレ
ス鋼，アルミニウム（Ａｌ），Ｓｉ等、ヤング率が少な
くとも１０００ｋｇｆ／ｍｍ² であるものが好適であ
る。また、接着剤層３５の材質としては、例えばエポキ
シ樹脂系接着剤など、ヤング率が少なくとも３００ｋｇ
ｆ／ｍｍ² であるものが好適である。

【００２４】このような基板保持装置ＭＣは、図６に示
すように、ウエハＷの裏面チッピング防止効果が大とな
る作用を奏する。すなわち、図６は、有限要素シミュレ
ーションによる切削端近傍の応力（引張り主応力成分）
分布を示している。なお、切削端からの距離０は、加工
点を意味する。ここで、曲線５１は、金属膜３４の代わ
りに塩化ビニル樹脂フィルムを用い、且つ、接着剤層３
５としてアクリル樹脂系接着剤を用いた従来技術を示し
ている。また、曲線５２は、金属膜３４としてステンレ
ス鋼を用い、且つ、接着剤層３５としてヤング率が３０
０ｋｇｆ／ｍｍ² のエポキシ樹脂系接着剤を用いたこの
実施例の基板保持装置ＭＣの場合を示している。さらに
また、曲線５３は、金属膜３４としてステンレス鋼を用
い、且つ、接着剤層３５としてヤング率が１０００ｋｇ
ｆ／ｍｍ² の例えばポリイミド樹脂を用いたこの実施例
の基板保持装置ＭＣの場合を示している。この図６にお
いて、曲線５１の従来技術では、加工点に大きな引張り
応力が働き、チッピングを生じる０．１ｋｇｆ／ｍｍ²
の引張り応力は、切削端から５０μｍまで発生してい
る。これに対して、曲線５２が示す本発明の場合は、
０．１ｋｇｆ／ｍｍ² の引張り応力の発生は、切削端か
ら５μｍ程度で止まる。また、曲線５３が示す本発明の
場合は、引張り応力発生領域をさらに縮小することがで
きるが、その差はわずかであることから、接着剤層３５
としてヤング率は、少なくとも３００ｋｇｆ／ｍｍ² あ
れば、裏面チッピング低減に十分な効果があることがわ
かる。

【００２５】以上のように、この実施例においては、ウ
エハＷを、厚さ１００〜３００μｍのフィルム状をなす
金属膜３４と、この金属膜３４上に積層されウエハＷを
接着保持する厚さ１０〜１５０μｍでヤング率が少なく
とも３００ｋｇｆ／ｍｍ² の接着剤層３５とからなる保
持膜部２２により保持するようにしているので、ダイシ
ング加工中においてウエハＷに負荷がかかっても、クラ
ックや割れが発生することはない。その結果として、ダ
イシングテープ添付工程並びにその剥離洗浄工程が不要
になる。また、これら不要となる各工程に付随する専用
装置を省略することができる。さらには、ダイシングテ
ープを添付する必要がなくなることに基因して、ダイシ
ング加工歩留り及びダシング加工能率を向上させること
が可能となる。また、これらの諸効果が相俟って、半導
体装置の製造コストの低減を実現することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、ウエハを高弾性物質を介して
保持するようにしているので、ダイシング加工中におい
てウエハに負荷がかかっても、クラックや割れが発生す
ることはない。その結果として、ダイシングテープ添付
工程並びにその剥離洗浄工程が不要になる。また、これ
ら不要となる各工程に付随する専用装置を省略すること
ができる。さらには、ダイシングテープを添付する必要
がなくなることに基因して、ダイシング加工歩留り及び
ダシング加工能率を向上させることが可能となる。ま
た、これらの諸効果が相俟って、半導体装置の製造コス
トの低減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の基板保持装置の全体構成図
である。

【図２】本発明の一実施例の基板保持装置の要部断面図
である。

【図３】本発明の他の実施例の基板保持装置の全体構成
図である。

【図４】図３の基板保持装置の作用を説明するグラフで
ある。

【図５】本発明の他の実施例の基板保持装置の変形例の
要部断面図である。

【図６】図５の基板保持装置の作用を説明するグラフで
ある。

【図７】従来技術の説明図である。

【図８】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１，２１：本体部，２：冷凍部，２２：保持膜部，Ｗ：
ウエハ（基板）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を保持する本体部と、この本体部に連
設された冷凍部と、この冷凍部を介して基板を着脱自在
に吸着する吸着部とを具備し、上記冷凍部により上記本
体部上に氷層を形成しこの氷層を介して基板を保持する
ことを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】冷凍部は、半導体冷却素子を有することを
特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
【請求項３】本体部と、この本体部に設けられた高弾性
材からなる保持膜部と、この保持膜部を介して基板を着
脱自在に吸着させる吸着部とを具備することを特徴とす
る基板保持装置。
【請求項４】保持膜部は、金属であることを特徴とする
請求項３記載の基板保持装置。
【請求項５】保持膜部は、熱硬化性樹脂であることを特
徴とする請求項３記載の基板保持装置。
【請求項６】保持膜部は、ヤング率が少なくとも１００
０ｋｇｆ／ｍｍ² であることを特徴とする請求項３記載
の基板保持装置。
【請求項７】本体部と、この本体部に設けられた金属層
と、この金属層上に設けられ基板を接着する接着剤層と
を具備することを特徴とする基板保持装置。
【請求項８】接着剤層は、ヤング率が少なくとも３００
ｋｇｆ／ｍｍ² であることを特徴とする請求項７記載の
基板保持装置。