JP2007134510A - ウェーハマウンタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ダイシングされたウェーハを、ダメージを与えることなくチップに分割するウェーハマウンタ装置を提供すること。
【解決手段】
レーザーダイサより供給された切断後のウェーハＷの裏面に対し、フレームＦをマウントするテープマウンタ１１と、ダイシングテープ２２によりフレームＦがマウントされたウェーハＷの表面に貼着されている保護用テープ２１を剥離するテープテープリムーバー１２と、保持リングＲを押圧してダイシングテープ２２のエキスパンドを行い、切断後のウェーハＷの各チップＴ間の間隔を拡張するエキスパンダ１３とを備えたことにより、装置内の少ない移動距離でフレームへのマウント、剥離、及びエキスパンドまでの各工程を行うことが可能であり、チップへダメージを与える可能性を最小限に抑え、高品質なチップの製造が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップサイズに切断されたウェーハのマウントを行うウェーハマウンタ装置に関するものである。

半導体装置や電子部品等の製造工程では、まず表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハに対して、プロービング、ダイシング、ダイボンディング、及びワイヤボンディング等の各工程を経た後、樹脂モールドされて半導体装置や電子部品等の完成品となる。

近年、メモリーカードや薄型ＩＣカード等に組込まれる極薄の半導体装置や電子部品の需要が高まり、１００μｍ以下の極薄ウェーハの加工要求が増大している。このため、従来プロービング工程の後にダイシング工程によってウェーハを個々のチップに分割していたが、ダイシング工程前にウェーハの裏面を研削（バックグラインド）し、１００μｍ以下の極薄ウェーハとしてからダイシングを行うようになってきた。

このような背景の下に、従来の半導体装置や電子部品等のチップ製造方法では、図４に示すように、以下のような手順でチップの製造が行われる。

先ず、表面に半導体装置や電子部品等が多数形成されたウェーハの表面を保護するため、片面に粘着剤を有する保護シート（保護テープとも称される）をウェーハ表面に貼る（ステップＳ１０１）。次にウェーハを裏面から研削して所定の厚さに加工する裏面研削工程が行われる（ステップＳ１０３）。

裏面研削工程の後、片面に粘着剤を有するダイシングシート（ダイシングテープとも称される）を用いてウェーハをダイシング用フレームに取付けるフレームマウント工程が行われ、ウェーハとダイシング用のフレームとが一体化される（ステップＳ１０５）。この状態でウェーハをダイシングシート側で吸着し、表面に貼付されている保護シートが剥離される（ステップＳ１０７）。

保護シートが剥離されたウェーハは、フレームごとダイシングソーに搬送され、高速回転するダイヤモンドブレードで個々のチップに切断される（ステップＳ１０９）。切断された個々のチップは、図５に示すように、ダイシングシートＳに貼付されたままバラバラにならず、ウェーハ状態を保っているので、ここでは、便宜上このウェーハ状態を保ったチップＴの集合体をもウェーハＷと呼ぶことにする。

切断されたウェーハＷは、エキスパンド工程でダイシングシートＳが放射状に引き伸ばされて、個々のチップＴの間隔が広げられ（ステップＳ１１１）、チップマウント工程でリードフレーム等のパッケージ基材にマウントされる（ステップＳ１１３）。以上のような工程によりチップの製造が行われる。

ところが、従来のチップ製造方法では、厚さ１００μｍ以下の極薄ウェーハＷをダイシングソーにより切断した際、切断時にウェーハＷにチッピングや割れが生じ、多くの不良チップが発生する問題があった。

この問題を解決する手段として、従来のダイシングソーによる切断に替えて、ウェーハＷの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップＴに分割するレーザー加工方法に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
特開２００２−１９２３６７号公報 特開２００２−１９２３６８号公報 特開２００２−１９２３６９号公報 特開２００２−１９２３７０号公報 特開２００２−１９２３７１号公報 特開２００２−２０５１８０号公報

上記の特許文献１〜６で提案されている技術は、従来のダイシングソーによるダイシング装置に替えて、図６に示すように、レーザー光源ＬＳから出射されたレーザー光ＬをウェーハＷ内部に集光し、ウェーハＷ内部に連続して改質領域Ｋを形成することによりウェーハＷを割断するダイシング装置（以下、レーザーダイシング装置と称する）を提案したものである。

レーザーダイシング装置では、高速回転するダイヤモンドブレードに替わり、レーザー光によりウェーハがチップに分割されるため、ウェーハに大きな力がかからず、チッピングや割れが発生しない。また、ウェーハに直接接触する部分がなく熱や切削屑が発生しない為、切削水を必要としない。更に、内部に改質領域を形成してウェーハの割段を行いチップに分割するため、チップの間隔がダイヤモンドブレードによる切断よりも非常に狭く、一枚のウェーハからより多くのチップを得られる。

しかし、レーザーダイシング装置では、ダイシング後に各工程に使用される装置間を搬送される際、チップ間隔が狭い為、隣り合うチップが接触してチップにダメージが発生する問題があった。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、レーザーダイシング装置によりダイシングされたウェーハを、ダメージを与えることなくチップに分割するウェーハマウンタ装置を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、レーザーによりウェーハ内部へ改質領域を形成して前記ウェーハの切断を行うレーザーダイサより供給された、切断後の前記ウェーハの裏面に対し、ダイシングテープを貼着して前記ウェーハをフレームへマウントするテープマウント手段と、前記ダイシングテープが貼着された前記ウェーハの表面に貼着されている前記ウェーハの表面に形成されたパターンを保護する保護用テープの剥離を行うテープ剥離手段と、前記保護用テープが剥離された前記切断後のウェーハの前記ダイシングテープが貼着された側より、前記ダイシングテープのエキスパンドとエキスパンドされた状態の保持を行なう保持リングを押圧して該ダイシングテープのエキスパンドを行い、前記切断後のウェーハの各チップ間の間隔を拡張するエキスパンド手段と、を備えたことを特徴としている。

また、本発明は、前記発明において、前記ウェーハマウンタ装置には、前記ウェーハをマウントするフレームを供給するフレーム供給手段と、前記保持リングの貯蔵と前記エキスパンド手段への前記保持リングの供給とを行なう保持リング供給手段と、前記エキスパンド手段によりエキスパンドされ、該保持リングによりエキスパンドされた状態が保持された前記ウェーハをカセットへ収納するウェーハ収納手段とが備えられていることを特徴としている。

本発明によれば、表面に保護シートが貼着され、裏面をグラインドした後にレーザーダイシングされ、保護シート貼着面に対して紫外線光照射等の処理がされたウェーハが、ウェーハマウンタ装置へ全面吸着の面搬送装置により搬送されてくる。搬送されたウェーハは、ウェーハマウント装置内のテープマウント手段により、裏面へダイシングテープが貼着されてフレーム供給手段より供給されたフレームへマウントされる。

フレームにマウントされたウェーハは、ウェーハマウント装置内のテープ剥離手段により保護シートが剥離される。保護シートが剥離されたウェーハは、保持リング供給手段より供給された保持リングが、ダイシングテープ側より、ウェーハマウント装置内のエキスパンド手段によって押圧されてエキスパンドされる。エキスパンドされて各チップ間の間隔が広がり、保持リングによりエキスパンド状態が保持されたウェーハは、ウェーハ収納手段によりカセットへ収納されてウェーハマウント装置から搬出される。

これにより、ウェーハは、装置内の少ない移動距離でフレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了することが可能となる。よって、搬送中や各工程の作業中にチップへダメージを与える可能性が最小限に抑えられる。また、エキスパンドされた状態でカセットへ格納されるため、チップマウント工程を直ちに進められるのでスループットの向上が可能となる。

また、本発明では、前記発明において、前記テープマウント手段は、前記ウェーハへ前記ダイシングテープを貼着する際、前記ウェーハと前記ダイシングテープの間へダイアタッチフィルムを貼着することも特徴としている。

これにより、ダイボンディングを行う工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

以上説明したように、本発明のウェーハマウント装置によれば、装置内の少ない移動距離でフレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了することが可能となり、レーザーダイシング装置によりダイシングされたウェーハを、ダメージを与えることなくチップに分割することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るウェーハマウント装置の好ましい実施の形態について詳説する。

まず初めに、本発明に係わるウェーハマウント装置の構成について説明する。図１はウェーハマウント装置の構成を模式的に表した平面図である。

ウェーハマウント装置１０は、テープマウンタ（テープマウント手段）１１、テープリムーバ（テープ剥離手段）１２、及びテープエキスパンダ（エキスパンド手段）１３を有し、テープマウンタ１１近傍にはフレームストッカー（フレーム供給手段）１５、エキスパンダ１３近傍にはリングストッカー（保持リング供給手段）１７、及びカセットストッカー（ウェーハ収納手段）１４がそれぞれ設けられている。

ウェーハマウント装置１０へは、図２（ａ）に示すように、不図示の全面吸着式搬送装置により、ウェーハＷの表面に形成されたパターンを保護する保護用シート２１が貼着され、裏面を平坦に研削された後にレーザーダイシングされたウェーハＷが搬送されてくる。搬送されてきたウェーハＷは、保護シート２１が貼着された表面側を下に向けてテーブル１６に載置される。

テーブル１６は、不図示の真空吸着機構が設けられており、フレームストッカー１５から搬送装置３１のアーム３２により供給されるフレームＦとウェーハＷとを吸着する。テーブル１６は、不図示の駆動装置によりガイド３６に沿って移動し、テープマウンタ１１の下方を通過する。

テープマウンタ１１は、ガイド３６の上方に位置し、テーブル１６上に吸着載置されたウェーハＷの裏面側へ、図２（ｂ）に示すように、ダイシングテープ２２によりフレームＦをマウントする。

テープマウンタ１１は、ダイシングテープ２２が供給リール３７に巻きつけられており、ダイシングテープ２２が不図示のガイドリールを経て、ウェーハＷに対して平行に広がるように巻取りリール３８へ巻き取られる。

ウェーハＷをダイシングテープ２２によりフレームＦへマウントする際には、テープマウンタ１１の下方に位置したフレームＦとウェーハＷとへ、テープマウンタ１１に設けられた不図示のローラによりダイシングテープ２２を押圧して貼着することによりマウントする。

このとき、ウェーハＷとダイシングテープ２２との間には、ダイシングされたチップと基板とを接合する際に使用されるダイアタッチフィルム（以下、ＤＡＦと称する）が貼着される。これにより、ダイボンディングを行う工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

ダイシングテープ２２を貼着した後は、テープマウンタ１１に設けられた不図示のカッターにより不要な部分が切断除去される。

テープリムーバ１２は、図２（ｃ）に示すように、ダイシングテープ２２によりフレームＦがマウントされたウェーハＷの表面より保護シート２１を剥離する。

フレームＦがマウントされたウェーハＷは、テーブル１６から搬送装置３９によりテープリムーバ１２上へ保護シート２１が貼着された表面側が上となるように反転させながら搬送され、不図示のアームにより保護シート２１が剥離される。保護シート２１は、ウェーハマウント装置へ搬送される前段階において、紫外線光（ＵＶ光）の照射や加熱等により粘着力が低下されているため、ウェーハＷ上から容易に剥離することが可能である。

なお、ＵＶ光の照射や加熱等による保護シート２１の粘着力低下工程は、テープリムーバ１２へ搬送される前であれば、ウェーハマウント装置１０内で行われてもよい。

エキスパンダ１３は、リングストッカー１７から搬送装置３３のアーム３４により供給される保持リングＲを、フレームＦにマウントされたウェーハＷのダイシングテープ２２側より押圧し、ダイシングされたウェーハＷのエキスパンドを行う。

エキスパンダ１３へは、搬送装置３９により保護シート２１が剥離された後のウェーハＷが搬送される。エキスパンダ１３は、図２（ｄ）に示すように、フレームＦをフレーム固定機構２５により固定し、保持リングＲを押し上げ機構２４によりダイシングテープ２２へ押圧してダイシングテープ２２を放射状にエキスパンドする。これにより、ウェーハＷは個々のチップＴに分割される。

保持リングＲはフレームＦと勘合してエキスパンド状態を保持する。エキスパンド後のウェーハＷは、保持リングＲごと搬送装置３９によりテープリムーバ１２側へ戻される。テープリムーバ１２上のエキスパンド後のウェーハＷは、不図示の移動手段によってガイド３５上を移動し、図２（ｅ）に示されるように、カセットストッカー１４に載置されたカセットＣ内へ順次収納される。

カセットストッカー１４は、カセットＣを載置して上下するエレベータを備え、ウェーハＷを収納する位置を順次変更していく。カセットＣの全ての収納位置へウェーハＷが収納された時点で、不図示の搬送装置によりカセットＣをウェーハマウント装置１０から搬出し、新しいカセットＣがカセットストッカー１４へセットされる。

次に、本発明に係わるウェーハマウント装置の作用について説明する。図３はウェーハマウント装置の動作順序を示したフロー図である。

まず、ウェーハマウント装置１０には、図２（ａ）に示されるように、パターンが形成された表面側へ保護シート２１が貼着され、裏面を研削された後にレーザーダイシングされたウェーハＷが、不図示の全面吸着型搬送装置により搬送されてくる。搬送されてきたウェーハＷは、保護シート２１側を下にしてテーブル１６へ載置される（ステップＳ１）。

テーブル１６へ載置されたウェーハＷは、不図示の真空吸着機構によりテーブル１６へ吸着される。ウェーハＷが吸着された後、フレームＦが搬送装置３１のアーム３２によりフレームストッカー１５から供給される。

ウェーハＷは、フレームＦの中心に位置し、テーブル１６がガイド３６に沿って移動することによりフレームＦとともにテープマウンタ１１下方へ移動する。

テープマウンタ１１の下方へウェーハＷが移動した後、図２（ｂ）に示すように、不図示のローラによりダイシングテープ２２がウェーハＷの裏面とフレームＦへ貼着され、不図示のカッターにより不要部分が切断されてウェーハＷがフレームＦへマウントされる（ステップＳ２）。

ダイシングテープ２２がウェーハＷの裏面へ貼着される際には、ウェーハＷとダイシングテープ２２の間には、チップと基板を接合する際に使用されるＤＡＦが貼着される。これにより、エキスパンド後のダイボンディング工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

テープマウンタ１１によりフレームＦへマウントされたウェーハＷは、搬送装置３９により、反転して保護シート２１を上に向けながらテープリムーバ１２へ搬送される。テープリムーバ１２へ送られたウェーハＷは、表面に貼着された保護シート２１を剥離される（ステップＳ３）。

保護シート２１が剥離されたウェーハＷは、エキスパンダ１３へ搬送装置３９により搬送される。エキスパンダ１３は、図２（ｅ）に示されるように、フレームＦをフレーム固定機構２５により固定し、リングストッカー１７から搬送装置３３のアーム３４により供給された保持リングＲをダイシングテープ２２側から押圧してウェーハＷのエキスパンドを行う（ステップＳ４）。

ウェーハＷは、エキスパンドされて個々のチップＴへ分割され、保持リングＲは、フレームＦと勘合してエキスパンド状態を保持する。これにより、ウェーハＷはエキスパンドされた状態のまま搬送することが可能となる。

エキスパンドされたウェーハＷは、カセットストッカー１４に載置されたカセットＣへ保持リングＲごと順次収納されていく（ステップＳ５）。

カセットストッカー１４は、カセットＣを上下させてウェーハＷの収納位置を調整する。カセットＣの全てのウェーハＷ収納部へウェーハＷが収納されると、カセットＣはウェーハマウント装置１０より搬送され、新しいカセットＣがカセットストッカー１４へ載置される。

以上説明したように、本発明に係わるウェーハマウント装置よれば、レーザーダイシング装置によりダイシングされたウェーハを、装置内の少ない移動距離で、フレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了し、エキスパンド状態を保ったままカセットに収納することが可能となる。

これにより、搬送中や各工程の作業中にチップへダメージを与える可能性が最小限に抑えられ、極薄のウェーハであっても高品質にチップ形状へ加工可能である。

また、エキスパンドされた状態でカセットへ格納されるため、チップマウント工程を直ちに進められるのでスループットの向上が可能となる。

本発明に係わるウェーハマウント装置の構成を模式的に表した平面図。 ウェーハマウント装置の動作順序を模式的に示した側面図。 ウェーハマウント装置の動作順序を示したフロー図。 従来の半導体装置や電子部品等のチップ製造方法を示したフロー図。 フレームにマウントされたウェーハの斜視図。 レーザーダイシングの原理を示した側面断面図。

符号の説明

１０…ウェーハマウント装置，１１…テープマウンタ（テープマウント手段），１２…テープリムーバ（テープ剥離手段），１３…テープエキスパンダ（エキスパンド手段），１４…カセットストッカー，１５…フレームストッカー（ダイシングフレーム供給手段），１６…テーブル，１７…リングストッカー（保持リング供給手段），２１…保護シート，２２…ダイシングテープ，２３…ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ），２４…押し上げ機構，２５…フレーム固定機構，３１、３３、３９…搬送装置，３２、３４…アーム，３５、３６…ガイド，３７…供給リール，３８…巻取りリール，Ｃ…カセット，Ｆ…フレーム，Ｒ…保持リング，Ｗ…ウェーハ

Claims (3)

1. レーザーによりウェーハ内部へ改質領域を形成して前記ウェーハの切断を行うレーザーダイサより供給された、切断後の前記ウェーハの裏面に対し、ダイシングテープを貼着して前記ウェーハをフレームへマウントするテープマウント手段と、
   前記ダイシングテープが貼着された前記ウェーハの表面に貼着されている前記ウェーハの表面に形成されたパターンを保護する保護用テープの剥離を行うテープ剥離手段と、
   前記保護用テープが剥離された前記切断後のウェーハの前記ダイシングテープが貼着された側より、前記ダイシングテープのエキスパンドとエキスパンドされた状態の保持を行なう保持リングを押圧して該ダイシングテープのエキスパンドを行い、前記切断後のウェーハの各チップ間の間隔を拡張するエキスパンド手段と、を備えたことを特徴とするウェーハマウンタ装置。
2. 前記ウェーハマウンタ装置には、前記ウェーハをマウントするフレームを供給するフレーム供給手段と、
   前記保持リングの貯蔵と前記エキスパンド手段への前記保持リングの供給とを行なう保持リング供給手段と、
   前記エキスパンド手段によりエキスパンドされ、該保持リングによりエキスパンドされた状態が保持された前記ウェーハをカセットへ収納するウェーハ収納手段とが備えられていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハマウンタ装置。
3. 前記テープマウント手段は、前記ウェーハへ前記ダイシングテープを貼着する際、前記ウェーハと前記ダイシングテープの間へダイアタッチフィルムを貼着することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハマウンタ装置。

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