JP5346773B2 - 半導体ウェハの凸部除去装置および除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハの凸部除去装置および除去方法に関する。

従来、半導体製造工程において、半導体ウェハ（以下、単にウェハという場合がある）を所定の形状、所定のサイズに切断して半導体チップに個片化し（ダイシング工程）、個片化したチップ同士の間隔を拡大してから（エキスパンド工程）、各チップをピックアップして基板にボンディングする（ボンディング工程）ことが行われている。このような各工程のうち、ダイシングされたチップをエキスパンドするエキスパンド装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたエキスパンド装置は、接着シートを介してリングフレームと一体化されたウェハを接着シート側から支持するとともに、ウェハに対して接着シートを外側に引き伸ばしてチップ間隔を拡大するチャックステージを備えて構成されている。

一方、半導体製造工程における前記ダイシングの工程において、半導体チップを薄型化するためにウェハの裏面を研削することが行われており、この研削工程において、ウェハの内側を外縁部よりも深く研削することで、外縁部よりも内側が薄く形成され、つまり厚さ方向に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに当該凸部で囲まれた内側に凹部を有する半導体ウェハが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−５７１５８号公報 特開２００７−１９４６１号公報

ところで、特許文献２に記載されたような外縁部に凸部を有するウェハでは、ダイシング工程において凹部の厚みに合わせて切断されるために、凸部に対しては厚み方向に一部しか切断されず、凸部が環状に連続した状態で残るため、エキスパンド工程において接着シートを外側に引き伸ばしても、凸部が邪魔をしてエキスパンドできないという不都合がある。また、エキスパンド工程において接着シートを外側に引き伸ばした際に、凸部が割れてエキスパンドできる場合もあるが、凸部が均等に割れることは期待できず、不均等な割れ方をしてしまうことから、エキスパンドされたチップの間隔がばらついてしまい、正確にピックアップできずにボンディングに支障をきたすという問題も生じる。

本発明の目的は、外縁部に凸部を有するウェハであっても、この凸部を除去することで、後に行われるエキスパンド工程等での支障を来たさないようにできる半導体ウェハの凸部除去装置および除去方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の半導体ウェハの凸部除去装置は、厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに当該凸部で囲まれた内側に凹部を有する半導体ウェハから前記凸部を除去する半導体ウェハの凸部除去装置であって、前記半導体ウェハの一方側にて前記凸部および前記凹部全域に貼付された接着シートを介して当該半導体ウェハを保持する保持手段と、前記凸部に沿って形成されるとともに、前記半導体ウェハの他方側から当該凸部を支持する凸部支持手段と、前記保持手段に対して前記凸部支持手段を相対移動させて前記半導体ウェハおよび前記接着シートから前記凸部を分離する移動手段とを備える、という構成を採用している。

この際、本発明の半導体ウェハの凸部除去装置では、前記保持手段は、前記接着シートを介して前記凹部の底面を保持可能な凹部保持部と、前記凸部よりも外側に拡がる前記接着シートを介して当該接着シートに貼付されたリングフレームを保持可能な外側保持部とを有して構成されていることが好ましい。
さらに、本発明の半導体ウェハの凸部除去装置では、前記保持手段との間に前記凹部の底面領域を挟み込んで固定する押え手段が設けられていることが好ましい。
さらに、本発明の半導体ウェハの凸部除去装置では、 前記接着シートは、エネルギー線硬化型の接着シートであって、前記凸部表面に貼付された接着シートに対向して当該接着シートにエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段を備えることが好ましい。

また、本発明の半導体ウェハの凸部除去方法は、厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに当該凸部で囲まれた内側に凹部を有する半導体ウェハから前記凸部を除去する半導体ウェハの凸部除去方法であって、前記半導体ウェハの一方側にて前記凸部および前記凹部全域に貼付された接着シートを介して当該半導体ウェハを保持し、前記半導体ウェハの他方側から前記凸部を支持するとともに、前記半導体ウェハおよび前記接着シートから当該凸部を相対移動させて分離することを特徴とする。

以上のような本発明によれば、エキスパンド工程等に先立って凸部を取り除くことができるので、当該エキスパンド工程等で接着シートを引き伸ばした際に、凸部が邪魔になるようなことがなくなり、チップを適正な間隔でエキスパンドすることができる。
また、接着シート側から凹部保持部で凹部の底面を保持するとともに、接着シート側からリングフレームを外側保持部で保持するように構成すれば、凸部を挟んで内部側と外部側の接着シートを保持した状態で、凸部支持手段によって凸部を接着シートから引き離すように除去することができる。従って、凸部除去の際に接着シートの変形を抑制して凹部が損傷することを防止することができる。さらに、保持手段と押え手段とで凹部の底面領域を挟み込んで支持するようにすれば、接着シート側から凹部の底面を保持しただけの場合よりも確実に凹部の損傷を防止することができる。
また、接着シートがエネルギー線硬化型のシートの場合に、エネルギー線照射手段によって凸部表面に貼付された接着シートにエネルギー線を照射することで、凸部表面の接着シートを硬化させて凸部が剥離しやすくでき、容易かつ確実に凸部を除去することができる。

本発明の一実施形態に係る半導体ウェハの凸部除去装置の部分断面図。 図１の凸部除去装置の動作説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る半導体ウェハの凸部除去装置１は、ウェハＷ外縁部に形成された凸部ＷＡを除去する装置である。なお、対象となるウェハＷは、例えば、前記特許文献２に記載されたように、外縁部以外の内周部が薄く研削されることで、厚さ方向（裏面側）に突出した環状の凸部ＷＡが外縁部に形成され、凸部ＷＡで囲まれた内側に凹部底面ＷＢを有した凹部ＷＣが形成されるとともに、その表面（研削面の反対側であり、図１の上側の面）ＷＤに回路が形成されている。また、ウェハＷは、ダイシングによって所定形状のチップに個片化されたものや、レーザによってストリートが脆弱に改質されたものや、ダイシングもレーザによる改質も行われていないものであってよい。そして、このウェハＷの裏面には、凸部ＷＡおよび凹部底面ＷＢ全域に接着シートであるマウント用テープＴが貼付され、このマウント用テープＴを介してリングフレームＲＦと一体化されている。このマウント用テープＴは、紫外線等のエネルギー線によって硬化し、接着力が低下するエネルギー線硬化型の接着シートである。

凸部除去装置１は、マウント用テープＴを介してウェハＷを保持する保持手段２と、表面ＷＤから凸部ＷＡを支持する凸部支持手段３と、保持手段２に対して凸部支持手段３を相対移動させてウェハＷおよびマウント用テープＴから凸部ＷＡを分離する移動手段４と、保持手段２との間に凹部底面ＷＢ領域を挟み込んで固定する押え手段５とを備えて構成されている。

保持手段２は、上面にウェハＷの凹部底面ＷＢの下方に対向する凹部保持部２２と、この凹部保持部２２よりも一段低くなり凸部ＷＡよりも外側に延びてリングフレームＲＦの下方に対向する外側保持部２３と、凹部保持部２２と外側保持部２３との間にて凸部ＷＡの下方に位置する凹溝部２４とを有して形成されている。凹部保持部２２には、マウント用テープＴを介して凹部底面ＷＢを吸着保持する複数の吸引口２６と、これら複数の吸引口２６に連通するとともに、図示しない吸引装置に接続された第１チャンバー２７が設けられている。また、外側保持部２３には、マウント用テープＴを介してリングフレームＲＦを吸着保持する複数の吸引口２８と、これら複数の吸引口２８に連通するとともに図示しない吸引装置に接続された第２チャンバー２９が設けられている。凹溝部２４の開口には、外側保持部２３の上面とフラットとなる状態で凸部ＷＡの下方に対向するとともに、エネルギー線を透過させるガラス板等からなる透過部材２５が設けられている。そして、凹溝部２４の内部には、エネルギー線照射手段としての紫外線ランプ６が内蔵されており、この紫外線ランプ６が発光した紫外線が透過部材２５を透過すことで、凸部ＷＡに貼付されたマウント用テープＴを硬化させてその接着力を低下させるように構成されている。なお、保持手段２の内部には、第１チャンバー２７の外周に沿って加熱手段としてのヒータＨが設けられている。

凸部支持手段３は、ウェハＷの表面ＷＤの外形形状に合わせて円盤状に形成された支持体３６と、この支持体３６の図１中下面外周縁に沿って環状に形成されて凸部ＷＡの表面ＷＤに当接可能な当接部材３７とを備え、多関節ロボットなどの搬送アーム３１に移動手段４を介して支持されている。当接部材３７は、特に限定されることはないが、ゴムや樹脂等の弾性部材によって構成され、凸部ＷＡを吸着保持する複数の吸引口３８が適宜な間隔で設けられ、これら複数の吸引口３８は、支持体３６内部のチャンバーで連通されるとともに、このチャンバーを介して図示しない吸引装置に接続されている。

移動手段４は、直動モータ３４を備え、そのモータ本体３４Ａが搬送アーム３１に固定されるとともに、出力軸３４Ｂが凸部支持手段３の支持体３６の図１中上面に連結されている。これにより、保持手段２に対して凸部支持手段３を相対移動させてウェハＷおよびマウント用テープＴから凸部ＷＡを分離可能となっている。

押え手段５は、ウェハＷの凹部底面ＷＢの平面形状に合わせて円盤状に形成された支持体３３Ａと、この支持体３３Ａの図1中下面外周縁に沿って環状に形成されてウェハＷの表面ＷＤに当接可能な当接部材の３３Ｂとを備え、支持体３６に形成された挿通孔３６Ａを貫通した複数の支持ロッド３２を介して搬送アーム３１に支持されている。当接部材３３Ｂは、特に限定されることはないが、ゴムや樹脂等の弾性部材によって構成され、凸部ＷＡと凹部底面ＷＢとの境界領域であって、凹部底面ＷＢの反対側（表面ＷＤ側）に位置して保持手段２との間に凹部底面ＷＢ領域を挟み込んで固定可能になっている。なお、当接部材３３Ｂは、環状以外に凹部底面ＷＢの平面形状に合わせて円盤状に形成してもよい。

以上の凸部除去装置１において、ウェハＷの凸部ＷＡを除去する手順としては、先ず、マウント用テープＴを介してリングフレームＲＦと一体化されたウェハＷを図示しない搬送手段によって搬送し、凹部保持部２２に凹部ＷＣを位置させるとともに、透過部材２５上に凸部ＷＡを位置させ、かつ外側保持部２３にリングフレームＲＦを位置させた状態で、保持手段２上に載置する。次に、保持手段２は、図示しない吸引装置を駆動して複数の吸引口２６，２８から空気を吸引し、マウント用テープＴを介して凹部保持部２２で凹部底面ＷＢを吸着保持するとともに、外側保持部２３で凸部ＷＡよりも外側のマウント用テープＴおよびリングフレームＲＦを吸着保持する。そして、紫外線ランプ６からの紫外線を凸部ＷＡ表面部分のマウント用テープＴに照射して硬化させる。

次に、図１に示すように、搬送アーム３１が駆動して当接部材３３ＢをウェハＷの表面ＷＤに当接させる。その後、直動モータ３４が駆動して凸部支持手段３を図中二点鎖線で示す位置からウェハＷ側に下降させ、当接部材３７を凸部ＷＡの表面ＷＤ側に当接させる。次に、複数の吸引口３８で凸部ＷＡを吸着保持し、直動モータ３４を駆動して凸部支持手段３を保持手段２に対して上方に相対移動させ、図２に示すように、凸部ＷＡを上方に引き上げてマウント用テープＴから剥離してウェハＷから分離することで、ウェハＷ’が形成される。その後、搬送アーム３１が駆動してウェハＷ’上から搬送手段３を退避させ、分離された凸部ＷＡを適宜な回収手段に回収させる。一方、凸部ＷＡがマウント用テープＴから剥離されると、ヒータＨで加熱することによって、凸部ＷＡが除去されたことによって段差のついたマウント用テープＴをフラットにする。そして、マウント用テープＴおよびリングフレームＲＦとともに保持手段２に残されたウェハＷ’は、リングフレームＲＦとともに図示しない搬送手段によってボンディング装置等に搬送されることとなる。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、エキスパンド工程の前の段階で凸部ＷＡを除去することができるので、このエキスパンド工程において凸部ＷＡが邪魔になることがなく、各チップを適正な間隔でエキスパンドすることができ、所定位置にエキスパンドされたチップを確実にピックアップして効率よくボンディングを実施することができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、凸部支持手段３、移動手段４、押え手段５が搬送アーム３１に支持された態様を例示したが、凸部除去装置１の構成としては、押え手段や移動手段、凸部支持手段がそれぞれ独立して搬送アーム３１とは別体で設けられたものであってもよい。すなわち、移動手段を保持手段２側に設けてもよく、この場合、例えば、保持手段２全体を単軸ロボット等で上下移動可能に支持し、この保持手段を下降させることで凸部支持手段と相対移動可能に構成することも可能である。また、凸部支持手段を保持手段２側に設けてもよく、この場合、例えば、前記実施形態の凹溝部２４に直動モータ等を設けて透過部材２５部分を上昇させるように凸部支持手段を構成することで、凹部保持部２２および外側保持部２３と相対移動可能とすることができる。

また、前記実施形態における押え手段５や、エネルギー線照射手段（紫外線ランプ６）は、本発明の必須要件ではなく、省略することができる。
さらに、前記実施形態では、保持手段２において、凹部保持部２２および外側保持部２３でウェハＷおよびリングフレームＲＦを吸着保持するように構成したが、本発明においてウェハＷを保持する手段としては、吸着保持に限らず、例えばチャック手段を用いた保持など、他の適宜な保持手段が利用可能である。これと同様に、凸部支持手段３５でも吸着保持以外の支持手段として、他の接着シート等を凸部に貼付して引っ張ったり、係合手段で凸部を係合して引っ張ったりなど、適宜な凸部支持手段が利用可能である。
また、ウェハＷは、シリコンウエハや化合物ウェハであってもよい。
さらに、前記実施形態では、凸部ＷＡをウェハＷに対して引き上げて分離したが、凸部ＷＡをウェハＷに対して押し下げて分離するように構成してもよい。
また、エネルギー線照射手段は、紫外線を照射するものに限らず、電子線など適宜なエネルギー線を照射して接着シートを硬化させるものであればよい。

１ 凸部除去装置
２ 保持手段
３ 凸部支持手段
４ 移動手段
５ 押え手段
６ 紫外線ランプ（エネルギー線照射手段）
２２ 凹部保持部
２３ 外側保持部
ＲＦ リングフレーム
Ｔ マウント用テープ（接着シート）
Ｗ，Ｗ’ ウェハ（半導体ウェハ）
ＷＡ 凸部
ＷＢ 凹部底面
ＷＣ 凹部

Claims (5)

1. 厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに当該凸部で囲まれた内側に凹部を有する半導体ウェハから前記凸部を除去する半導体ウェハの凸部除去装置であって、
   前記半導体ウェハの一方側にて前記凸部および前記凹部全域に貼付された接着シートを介して当該半導体ウェハを保持する保持手段と、
   前記凸部に沿って形成されるとともに、前記半導体ウェハの他方側から当該凸部を支持する凸部支持手段と、
   前記保持手段に対して前記凸部支持手段を相対移動させて前記半導体ウェハおよび前記接着シートから前記凸部を分離する移動手段とを備えることを特徴とする半導体ウェハの凸部除去装置。
2. 前記保持手段は、前記接着シートを介して前記凹部の底面を保持可能な凹部保持部と、前記凸部よりも外側に拡がる前記接着シートを介して当該接着シートに貼付されたリングフレームを保持可能な外側保持部とを有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハの凸部除去装置。
3. 前記保持手段との間に前記凹部の底面領域を挟み込んで固定する押え手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体ウェハの凸部除去装置。
4. 前記接着シートは、エネルギー線硬化型の接着シートであって、
   前記凸部表面に貼付された接着シートに対向して当該接着シートにエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体ウェハの凸部除去装置。
5. 厚さ方向の一方に突出した環状の凸部を外縁部に有するとともに当該凸部で囲まれた内側に凹部を有する半導体ウェハから前記凸部を除去する半導体ウェハの凸部除去方法であって、
   前記半導体ウェハの一方側にて前記凸部および前記凹部全域に貼付された接着シートを介して当該半導体ウェハを保持し、
   前記半導体ウェハの他方側から前記凸部を支持するとともに、前記半導体ウェハおよび前記接着シートから当該凸部を相対移動させて分離することを特徴とする半導体ウェハの凸部除去方法。

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