JP2008028130A

JP2008028130A - 貼替装置および貼替方法

Info

Publication number: JP2008028130A
Application number: JP2006198623A
Authority: JP
Inventors: Yota Aoki; 陽太青木; Masahisa Otsuka; 昌久大塚; Akinori Toma; 明紀當摩
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP4643514B2

Abstract

【課題】第１の支持体に支持されチップ化されたウエハなどの板状部材を、その間隔を拡げて第２の支持体に貼り替える際に、チップの倒れを防止し、貼り替え不良の低減を図るのに好適な貼替装置と貼替方法を提供する。
【解決手段】第１の支持体１に支持されチップ化されたウエハＷをエキスパンド状態とした後、第２の支持体２に貼り替える場合、第２の支持体２をウエハＷに貼り合わせるのと同時に、ウエハＷ周辺の第１の支持体１と第２の支持体２とを貼り合わせ、第１の支持体１をエキスパンド状態から開放した後、第１の支持体１をウエハＷから剥離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の支持体に支持された半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称す）等の板状部材を第２の支持体に貼り替える貼替装置および貼替方法に関する。

例えば特許文献１には、その図１と図２に示されているように、第１フレーム（４）と第１ＵＶテープ（３）とからなる第１の支持体に支持されたウエハ（１）をダイシング工程でチップ化し、その後、ウエハ（１）を第２フレーム（８）と第２ＵＶテープ（９）とからなる第２の支持体に貼り替える方法を開示している。

また、特許文献１の貼替方法では、前記のように第１の支持体に支持されているウエハ（１）のチップ間隔を広げた状態で第２の支持体への貼り替えを行うため、引き伸ばしリング（７）を用いて第１の支持体の第１ＵＶテープ（３）を引き伸ばすことにより当該第１の支持体をエキスパンド状態とし（同文献の図１（ｄ）参照）、これによりチップ間隔を所定量広げた状態で、第２の支持体である第２ＵＶテープ（９）をウエハ（１）に貼り付けている（同文献の図１（ｅ）参照）。その後、第１の支持体のエキスパンド状態を開放してから、第１の支持体の第１ＵＶテープ（３）を剥がし取って（同文献の図２（ａ）参照）、貼替が完了する。尚、以上の説明においてカッコ内の符号は特許文献１で用いられている符号である。

図１３は、特許文献１と同様の方式を採用した貼替装置の要部を示したものである。同図の貼替装置では、エキスパンド部Ｍ２において、第１の支持体１の接着シート１Ｂを図中二点鎖線で示すように引き伸ばすことによりエキスパンド状態とし、これによりウエハＷのチップＣ間隔を所定量広げた状態で、第２の支持体２の接着シート２ＢをチップＣに貼り付け、その後、第１の支持体１のエキスパンド状態を開放してから、接着シート１Ｂを剥がし取って貼り替えが完了するものとしている。

しかしながら、前述した特許文献１や図１３に示した従来の貼替装置によると、第１の支持体１のエキスパンド状態を開放する時、第１の支持体１の接着シート１Ｂは元の状態に戻ろうとして収縮するため、チップＣは収縮する接着シート１Ｂによってその下部がすくわれたような状態で、なぎ倒されてしまう。そして、そのような状態のまま接着シート１Ｂを剥がし取ると、そのなぎ倒されたチップＣは、第２の支持体２の接着シート２Ｂに乗り移ることなく剥がれ落ちたり、傾いた状態で貼り替えられるため、貼り替え不良が多発するという不具合を生じる。このような不具合は特に底辺に比べて高さが高いチップほど顕著に現れる。

特許第３０６４９７９号公報

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、第１の支持体に支持されチップ化されたウエハなどの板状部材を、その間隔を拡げて第２の支持体に貼り替える際に、チップの倒れを防止し、貼り替え不良の低減を図るのに好適な貼替装置と貼替方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る貼替装置は、第１の支持体に支持されチップ化された板状部材を第２の支持体に貼り替える貼替装置であって、前記第１の支持体を引き伸ばしてエキスパンド状態とすることにより前記板状部材のチップ間隔を広げるエキスパンド手段と、前記第２の支持体を供給する供給手段と、前記板状部材のチップ間隔を広げた状態で前記第２の支持体を当該板状部材に貼り合わせる貼合手段と、前記第１の支持体を剥離する剥離手段とを有し、前記貼合手段は、前記板状部材周辺の第２の支持体と第１の支持体とを貼り合せる貼合部材を含み、当該貼合部材によって前記第１の支持体と第２の支持体との貼り合わせ後、前記第１の支持体がエキスパンド状態から開放され、前記第１の支持体が板状部材から剥離されることを特徴とする。

前記本発明の貼替装置において、前記貼合部材はプレスローラからなるものであってよい。

前記本発明の貼替装置は、前記第１の支持体を加熱するための加熱手段を更に含み、前記第１の支持体は、熱収縮可能な接着シートからなり、前記加熱手段の熱によって収縮を伴いながらエキスパンド状態から開放されるように構成してもよい。

上記目的を達成するために、本発明の貼替方法は、第１の支持体に支持されチップ化された板状部材を第２の支持体に貼り替える貼替方法であって、前記第１の支持体を引き伸ばしてエキスパンド状態とすることにより前記板状部材のチップ間隔を広げ、この状態で前記第２の支持体を板状部材に貼り合わせるとともに、当該板状部材周辺の第１の支持体と第２の支持体とを貼り合わせた後、前記第１の支持体がエキスパンド状態から開放され、前記第１の支持体を板状部材から剥離することを特徴とする。

本発明によると、上記の如く、チップ化された板状部材の周辺部分の第１の支持体と第２の支持体とを貼り合わせた後、第１の支持体がエキスパンド状態から開放される構成を採用したため、第１の支持体全体のうちチップを支持している部位のエキスパンド開放による収縮が第２の支持体によって抑制され、チップ下部がすくわれるようなことがなくなるから、チップの倒れを効果的に防止することができ、貼り替え不良の低減を図れる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態である貼替装置の正面図、図２はその平面図、図３は図１の貼替装置を構成するエキスパンド部の拡大側面図、図４は図１の貼替装置を構成するエキスパンド部の拡大平面図、図５は第１の支持体と第２の支持体の説明図である。

本発明の貼替装置Ｍは、図５（ａ）（ｂ）のように第１の支持体１に支持されたウエハ（板状部材）Ｗ（以下、「第１ウエハ体Ｗ１」という）を、同図（ｃ）（ｄ）のように第２の支持体２に貼り替える装置（以下、第２の支持体２に支持されたウエハＷを「第２ウエハ体Ｗ２」という）であり、貼り替え前のウエハＷは、前工程のダイシング工程によりチップ化され、複数のチップＣの状態となって第１の支持体１に支持されている。

第１の支持体１は、熱収縮可能な接着シート１Ｂがその接着剤によりリングフレーム１Ａに接着された構造になっており、また、第２の支持体２も同様に接着シート２Ｂがその接着剤によりリングフレーム２Ａに接着された構造になっている。

本貼替装置Ｍは、図１、２に示すように、搬送部Ｍ１と、エキスパンド部Ｍ２（エキスパンド手段）と、第２の支持体供給部Ｍ３（供給手段）と、シート貼合部Ｍ４（貼合手段）と、シート剥離部Ｍ５（剥離手段）と、で構成されている。

前記搬送部Ｍ１は、ウエハカセット載置台４３と、多関節ロボット１７と、リングフレーム載置台２６により構成され、複数の第１ウエハ体Ｗ１がウエハカセット３に収納されてウエハカセット載置台４３に載置されている。多関節ロボット１７は、その自由端側に設けられた吸着アーム１７Ａによってウエハカセット３から第１ウエハ体Ｗ１を１枚ずつ取り出して、エキスパンド部Ｍ２へ搬送するようになっている。

前記エキスパンド部Ｍ２は、前記多関節ロボット１７によって搬送された第１ウエハ体Ｗ１を受け取るリングフレーム保持部７と、装置フレーム５に取り付けられたエキスパンドテーブル６と、ネジ軸１１によって前記リングフレーム保持部７を昇降させる昇降手段８と、加熱手段２９とを含んで構成されている。これらの構成要素のうち、リングフレーム保持部７、エキスパンドテーブル６および昇降手段８がエキスパンド手段４を構成している。

前記リングフレーム保持部７は、図３に示すように、内向きの保持溝９を有し、その保持溝９の内側に第１ウエハ体Ｗ１のリングフレーム１Ａが挿入されるように構成されており、エキスパンドテーブル６の両側に配置され、昇降手段８が下降することによってウエハＷのチップＣ間隔を広げるようになっている。

前記昇降手段８は、図３に示すように、装置フレーム５を上下方向に貫通するネジ軸１１と、装置フレーム５の下面に軸受部１３によって回転可能に取り付けられたプーリ１２と、出力軸に駆動用プーリ１６を有するパルスモータ１５と、それらのプーリ１２、１６に掛け回されたエンドレスベルト１４とで構成され、ネジ軸１１の上端部に前記一対のリングフレーム保持部７が固定されている。これにより、パルスモータ１５の回転によってネジ軸１１とリングフレーム保持部７とが上下動し、第１ウエハ体Ｗ１の接着シート１Ｂを所定量引き伸ばし、ウエハＷのチップＣ間隔が広げられるようになっている。また、チップＣ間隔の広がり量を図示しないカメラ等で監視し、チップＣ間隔が所定量となった時点でリングフレーム保持部７の下降が停止する構成となっている。なお、本実施形態において、第１ウエハ体Ｗ１の接着シート１Ｂの接着剤（図示省略）は、紫外線硬化型のものを使用し、予めウエハＷが貼付された部分に紫外線が照射され、粘着力が低下された状態でウエハカセット３に収納され供給されるようになっている。これによりチップＣは接着シート１Ｂから容易に剥離できるようになっている。しかし、リングフレーム１Ａに接着している部分は、ピックアップ工程前においては、エキスパンドを行う関係上、十分な紫外線照射は行われていない。

前記加熱手段２９は、温風送風装置３０によって構成され、その温風の吹き出し口３０Ａがエキスパンドテーブル６の下部周囲に複数設けられている（図４参照）。また、吹き出し口３０Ａは所定方向に傾けるように構成され、各吹き出し口３０Ａから吹き出る温風が図４矢印で示すように回転し、この回転する温風で第１ウエハ体Ｗ１の接着シート１Ｂが満遍なく均等に加熱されるようになっている。さらに、本実施形態では、温風の漏れ防止と回転促進により第１の支持体１を効率よく加熱できるようにする等の観点から、環状の隔壁３１を設け、この隔壁３１でエキスパンド状態の第１ウエハ体Ｗ１の外周を囲むように構成した。

前記第２の支持体供給部Ｍ３は、図１、２に示すように、前記エキスパンド部Ｍ２の上方に一部かぶさるように配置され、搬送テーブル１９と、シート貼付手段２５と、第２の支持体搬送手段１８によって構成されている。

前記搬送テーブル１９は、その上面がリングフレーム２Ａを吸着保持可能な支持面とされ、また、その下面に取り付けられた図示しないスライダと該スライダの軌道レール４４とを介して、前記第２の支持体搬送手段１８の下部とシート貼付手段２５の下部とを往復移動可能に構成されている。本実施形態では、リングフレーム載置台２６から前記多関節ロボット１７によって、リングフレーム２Ａが１枚ずつ搬送テーブル１９上に供給され、この状態で搬送テーブル１９がシート貼付手段２５方向へ移動し、当該シート貼付手段２５によってリングフレーム２Ａ上に接着シート２Ｂが貼付される。

前記シート貼付手段２５では、図１２に示すように、帯状の剥離シートＲＬに接着シート２Ｂが仮着された原反Ｔを用い、この原反Ｔをピールプレート２７方向に搬送し、ピールプレート２７の先端で剥離シートＲＬを急激に折り返す。これにより、剥離シートＲＬから接着シート２Ｂが繰り出され、この繰り出し動作に連動して搬送テーブル１９を移動させることによって、プレスローラ２８がリングフレーム２Ａに接着シート２Ｂを押圧して貼り付けを行う。このような一連の動作によって、シート貼付手段２５は第２の支持体２を形成する。

前記第２の支持体搬送手段１８は、吸着パッド２０と、当該吸着パッド２０をＺ軸方向へ移動する昇降シリンダ２２とＹ軸方向へ移動する単軸ロボット２１とで構成され、搬送テーブル１９上で形成された第２の支持体２を吸着パッド２０が吸着保持し、エキスパンドテーブル６上でチップＣ間隔を広げた状態で待機している第１ウエハ体Ｗ１上へ第２の支持体２を搬送する。

シート貼合部Ｍ４は、前記第２の支持体搬送手段１８を構成する吸着パッド２０間に設けられ、貼合部材としてのプレスローラ２３Ａと、このプレスローラ２３Ａに対してＺ軸方向のプレス力を付与するプレス装置２３Ｂと、プレスローラ２３ＡをＹ軸方向へ移動するシリンダ２３Ｃにより構成され、第１ウエハ体Ｗ１上へ搬送された第２の支持体２をプレスローラ２３ＡによってウエハＷの上面に貼付する（図３参照）。本実施形態においては、プレスローラ２３Ａの具体的な構成例として、チップＣ全体の広がり幅より長い弾性変形可能なローラを採用し、ウエハＷ上面への第２の支持体２の貼付と同時に、ウエハＷ周辺の第１、第２の支持体１、２の接着シート１Ｂ、２Ｂを互いに貼り合せるようにしている（図６参照）。

以上の貼付と貼り合わせの完了後、ウエハＷの上面に第２の支持体２が貼付された第１ウエハ体Ｗ１は、図７に示すように、前記加熱手段２９による接着シート１Ｂの加熱と略同時に前記リングフレーム保持部７が上昇することによって、その第１の支持体１の接着シート１Ｂがエキスパンド状態から熱収縮を伴いながら開放される。この後、第２の支持体が貼付された第１ウエハ体Ｗ１は、第１の支持体１を剥離するためにシート剥離部Ｍ５へ搬送されることとなる。

前記シート剥離部Ｍ５は、図１、２に示すように、ガイド部材３３と、第１ウエハ体Ｗ１、第２ウエハ体Ｗ２を搬送するウエハ体搬送手段４５と、紫外線照射手段４８と、剥離きっかけ形成手段４６と、分離手段４７とを含んで構成されている。

ガイド部材３３は、前記各リングフレーム保持部７の内向きの保持溝９に連なる溝３３Ａを有し、装置フレーム４９にスタンド５０を介して固定されている。

ウエハ体搬送手段４５は、上下シリンダ４１と、この上下シリンダ４１をＸ軸方向にスライドさせる単軸ロボット４０と、前記上下シリンダ４１により上下動する一対の爪４２Ａ、４２Ｂとを備えて構成され、前記一対の爪４２Ａ、４２Ｂの間隔はリングフレーム１Ａ、２Ａの外径より少し幅広く設けられている。前記単軸ロボット４０により一対の爪４２Ａ、４２Ｂがエキスパンドテーブル６の上方に移動されると、上下シリンダ４１が下降し、前記爪４２Ａと爪４２Ｂとの間に、エキスパンド状態から開放され第２の支持体２が貼り付けられた第１ウエハ体Ｗ１が入り込む。そして、単軸ロボット４０がＸ軸方向へ移動することにより、第２の支持体２が貼り付けられた第１ウエハ体Ｗ１が、前記ガイド部材３３に案内されるようにして分離手段４７の上方に位置するようになる。

紫外線照射手段４８は、図８、図９に示すように、接着シート１Ｂの外周円弧と略同じ曲率を持つ曲線レール５１と、スライダ５２を介して前記曲線レール５１上を移動可能に設けられた紫外線照射装置５３とを備えて構成され、当該紫外線照射装置５３が前記接着シート１Ｂの下面側を所定隙間隔てて図示しない駆動装置によって曲線レール５１上を移動することにより、接着シート１Ｂ全体のうち、リングフレーム１Ａに接着している部位に部分的に紫外線を照射するように構成されている。この構成において、紫外線の照射範囲Ｓ（図１０の網掛で示す範囲）は、剥離初期位置としての剥離きっかけ部５５を形成しょうとする範囲周辺としている。

剥離きっかけ形成手段４６は、図１０、図１１のように、回転軸３４の先端に剥離用のヘラ３５を取り付けたロータリアクチュエータ３６によって構成され、図示しない移動手段を介して図１１に示す二点鎖線の位置から実線で示す位置へ移動することにより、ヘラ３５が第１の支持体１と第２の支持体２との間に入り込むようになっている。そして、ロータリアクチュエータ３６によってヘラ３５を接着シート１Ｂ方向に回転移動することにより、接着シート１Ｂの一部をリングフレーム１Ａから剥離し、剥離きっかけ部５５を形成する。

分離手段４７は、前記剥離きっかけ形成手段４６によって形成された剥離きっかけ部５５を把持するチャック３７を備えたチャックシリンダ３８と、該チャックシリンダ３８をＸ軸方向へ移動する単軸ロボット３９とで構成され、チャック３７が剥離きっかけ部５５を把持した状態で単軸ロボット３９が図１１に示す矢印ｂ方向へ移動することにより、第１の支持体１の接着シート１Ｂがリングフレーム１Ａから剥離される。

次に、前記のように構成された貼替装置の全体的な動作について説明する。

本発明の貼替装置Ｍにおいては、まず、多関節ロボット１７がウエハカセット３から第１ウエハ体Ｗ１を取り出し、エキスパンド部Ｍ２へ搬送する。搬送された第１ウエハ体Ｗ１は、リングフレーム１Ａがリングフレーム保持部７の保持溝９に挿入された状態で、エキスパンドテーブル６上に配置セットされる。そして、昇降手段８を介してリングフレーム保持部７が図３のように下降することにより、第１の支持体１の接着シート１Ｂが引き伸ばされてエキスパンド状態になり、図示しないカメラ等によってチップＣ間隔の広がり量を監視し、そのチップＣ間隔が所定量となった時点でリングフレーム保持部７の下降が停止される。

その後、第２の支持体供給部Ｍ３のシート貼付手段２５によってリングフレーム２Ａ上に接着シート２Ｂが貼付された第２の支持体２が形成される。そして、第２の支持体２は、第２の支持体搬送手段１８により、チップＣ間隔の広がったウエハＷ上に供給され、シート貼合部Ｍ４のプレスローラ２３Ａにより接着シート２ＢがウエハＷの上面に貼り付けられると同時に、ウエハＷ周辺の接着シート１Ｂと２Ｂとが貼り合わされる（図６参照）。

続いて、昇降手段８を介してリングフレーム保持部７が図７のように上昇することにより、第１の支持体１のエキスパンド状態が開放される。このとき、温風送風装置３０の吹き出し口３０Ａから温風が吹き出し、第１の支持体１の接着シート１Ｂは温風の熱によって収縮を伴いながらエキスパンド状態から開放される。

以上のようにして第１の支持体１のエキスパンド状態を開放する動作が完了した後、爪４２Ａ、４２Ｂが、第２の支持体２が貼り付けられた第１ウエハ体Ｗ１を間に挟んだ状態で単軸ロボット４０の動作を介して、分離手段４７の上方まで搬送する。

次に、紫外線照射装置５３が、図８に示す二点鎖線の位置から実線で示す位置へ移動した後、スライダ５２を介して曲線レール５１上を移動し、接着シート１Ｂ全体のうちリングフレーム１Ａに接着している部位に部分的に紫外線を照射してから、元の二点鎖線の位置へ戻る。

その後、図１１に示すように、ヘラ３５が第１の支持体１と第２の支持体２との間に入り込んでロータリアクチュエータ３６の回転軸３４が回転することにより、ヘラ３５が剥離きっかけ部５５を形成する。そして、この剥離きっかけ部５５をチャック３７が掴んで単軸ロボット３９が移動することにより、第１の支持体１の接着シート１Ｂがリングフレーム１Ａから剥がされ、ウエハＷは第２の支持体２に支持され第２ウエハ体Ｗ２を形成して、貼り替えは完了する。剥がされた接着シート１Ｂは廃棄ごみとして図示しない回収手段に回収される。

最後に、第２ウエハ体Ｗ２と、接着シート１Ｂが剥がされた第１の支持体１のリングフレーム１Ａは、前記爪４２Ａ、４２Ｂに挟まれた状態でエキスパンドテーブル６方向へ返送され、多関節ロボット１７によって第２ウエハ体Ｗ２は、搬送されて来たウエハカセット３の所定の位置に収納され、リングフレーム１Ａは、図示しないリングフレーム回収ボックスに収納される。そして、第２ウエハ体Ｗ２を収納したウエハカセット３は、チップマウント工程（ボンディング工程）等の次工程へ搬送されることとなる。

以上のように、本発明の実施形態を開示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、板状部材としてウエハＷを対象としたが、これに替えてガラス、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、ウエハＷはシリコンウエハや化合物ウエハであってもよい。また、板状部材は、円形のものに限らず、多角形状であってもよい。

本発明の一実施形態である貼替装置の正面図。図１の貼替装置の平面図。図１の貼替装置を構成するエキスパンド部の拡大側面図。図１の貼替装置を構成するエキスパンド部の拡大平面図。第１の支持体と第２の支持体の説明図。第１の支持体と第２の支持体とを貼り合せるときの動作説明図。第１の支持体のエキスパンド状態を開放するときの動作説明図。図１の貼替装置を構成するシート剥離部の拡大正面図。第１の支持体を図８の矢印ｄ方向から見た一部破断平面図。図１１の矢印ａ方向から見た平面図。剥離きっかけ形成手段を示す部分拡大正面図。シート貼付手段の一例を示した説明図。従来の貼替装置の説明図。

符号の説明

１第１の支持体
２第２の支持体
４エキスパンド手段
２３Ａプレスローラ（貼合部材）
２３Ｂプレス装置
２９加熱手段
Ｃチップ
Ｍ貼替装置
Ｍ２エキスパンド部（エキスパンド手段）
Ｍ３第２の支持体供給部（供給手段）
Ｍ４シート貼合部（貼合手段）
Ｍ５シート剥離部（剥離手段）
Ｗウエハ（板状部材）

Claims

第１の支持体に支持されチップ化された板状部材を第２の支持体に貼り替える貼替装置であって、
前記第１の支持体を引き伸ばしてエキスパンド状態とすることにより前記板状部材のチップ間隔を広げるエキスパンド手段と、
前記第２の支持体を供給する供給手段と、
前記板状部材のチップ間隔を広げた状態で前記第２の支持体を当該板状部材に貼り合わせる貼合手段と、
前記第１の支持体を剥離する剥離手段とを有し、
前記貼合手段は、前記板状部材周辺の第２の支持体と第１の支持体とを貼り合せる貼合部材を含み、当該貼合部材によって前記第１の支持体と第２の支持体との貼り合わせ後、前記第１の支持体がエキスパンド状態から開放され、前記第１の支持体が板状部材から剥離されること
を特徴とする貼替装置。
前記貼合部材はプレスローラからなることを特徴とする請求項１に記載の貼替装置。
前記貼替装置は、前記第１の支持体を加熱するための加熱手段を更に含み、
前記第１の支持体は、熱収縮可能な接着シートからなり、前記加熱手段の熱によって収縮を伴いながらエキスパンド状態から開放されること
を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の貼替装置。
第１の支持体に支持されチップ化された板状部材を第２の支持体に貼り替える貼替方法であって、
前記第１の支持体を引き伸ばしてエキスパンド状態とすることにより前記板状部材のチップ間隔を広げ、この状態で前記第２の支持体を板状部材に貼り合わせるとともに、当該板状部材周辺の第１の支持体と第２の支持体とを貼り合わせた後、前記第１の支持体がエキスパンド状態から開放され、前記第１の支持体を板状部材から剥離すること
を特徴とする貼替方法。