JP6618412B2 - 拡張装置 - Google Patents

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Description

本発明は、拡張装置に関する。
半導体ウエーハにレーザ光線を照射し形成した改質層を起点に、個々のデバイスに分割する際や、半導体ウエーハに貼着されたDAF(Die Attach Film)テープと呼ばれる粘着テープを個々のデバイスに合わせて破断する際に用いられる拡張装置が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。拡張装置は、ウエーハ保持領域をフレーム保持手段から突き出す方向に移動して拡張位置に位置付け、粘着テープを拡張する。その後、突き出しを戻して基準位置に位置付け、ウエーハの周囲で弛んだ粘着テープを加熱し収縮させ、ウエーハ保持領域のみ粘着テープが拡張した状態にする。
特開2007−123658号公報 特開2013−118326号公報
ところが、突き出しを戻し拡張位置から基準位置に移動する際、拡張補助ローラは、拡張時と逆方向に回転するため、拡張した粘着テープがウエーハの方向に移動するのを補助してしまう。これにより、拡張補助ローラと保持面との間に粘着テープが巻き込まれ、加熱手段の加熱効果が及びにくくなってしまうことがある。その結果、粘着テープの巻き込まれた部分は、収縮されず、弛んだ状態が解消されないことになる。この状態で、保持テーブルからウエーハを離脱させると、粘着テープが収縮されなかった部分を起因にウエーハ保持領域が収縮したり、粘着テープが弛んでデバイス同士がこすれたりするため、デバイスが破損するおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、粘着テープを均一に収縮させることができる拡張装置を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の拡張装置は、環状のフレームの開口部を覆って装着されウエーハが貼着される熱収縮性及びエキスパンド性を有する粘着テープを拡張する拡張装置であって、該フレームを保持するフレーム保持手段と、該フレーム保持手段に保持された該フレームに装着された粘着テープの該ウエーハが貼着されているウエーハ保持領域を吸引保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持面と直交する軸方向に該フレーム保持手段と該保持テーブルとを基準位置と該保持面が該フレーム保持手段から突出した拡張位置との間で相対的に移動させる進退手段と、該進退手段によって該ウエーハ保持領域と該フレームとの間で拡張した該粘着テープを収縮させる加熱手段と、を備え、該保持テーブルは、該保持面の外周に、該ウエーハ保持領域と該フレームとの間の該粘着テープに作用する拡張補助ローラを有し、該拡張補助ローラは、該保持面の径方向に拡張する際の該粘着テープの移動方向に倣う向きにのみ回転するワンウェイローラである、ことを特徴とする。
本願発明の拡張装置によれば、粘着テープを均一に収縮させることができる。
図1は、本実施形態に係る拡張装置で拡張されるウエーハを示す斜視図である。 図2は、図1に示すウエーハに改質層を形成する際に用いるレーザ加工装置を示す斜視図である。 図3は、レーザ加工装置でウエーハに改質層を形成する改質層形成工程を説明する説明図である。 図4は、レーザ加工装置でウエーハに改質層を形成する改質層形成工程を説明する説明図である。 図5は、レーザ加工装置でウエーハに改質層を形成する改質層形成工程を説明する説明図である。 図6は、改質層形成工程で改質層が形成されたウエーハを貼着テープの表面に貼着した状態を示す斜視図である。 図7は、本実施形態に係る拡張装置の分解斜視図である。 図8は、本実施形態に係る拡張装置の保持テーブルが基準位置にある状態を示す断面図である。 図9は、本実施形態に係る拡張装置の保持テーブルが拡張位置にある状態を示す断面図である。 図10は、本実施形態に係る拡張装置の保持テーブルが拡張位置から基準位置に戻された状態を示す断面図である。 図11は、本実施形態に係る拡張装置で貼着テープを収縮させる状態を示す断面図である。
以下、本発明に係る実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
図1は、本実施形態に係る拡張装置で拡張されるウエーハを示す斜視図である。ウエーハ10は、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハ10は、表面10aが環状のフレーム100に装着された粘着テープ110の表面に貼着されている。ウエーハ10の表面10aには、複数の分割予定ライン11で区画された領域に複数のデバイス12が形成されている。ウエーハ10は、レーザ加工装置20で加工され改質層13が形成されることにより、個々のデバイス12に分割される。
まず、拡張装置で拡張されるウエーハ10に改質層13を形成する改質層形成工程について説明する。改質層形成工程では、レーザ加工装置20を用いる。図2は、図1に示すウエーハに改質層を形成する際に用いるレーザ加工装置を示す斜視図である。
レーザ加工装置20は、ウエーハ10を保持するチャックテーブル21と、チャックテーブル21上に保持されたウエーハ10に透過性を有する波長のパルスレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段22と、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング23と、集光器24と、撮像手段25とを備えている。チャックテーブル21は、ウエーハ10を吸引保持する。チャックテーブル21は、Z軸回りにXY平面において回転可能である。チャックテーブル21は、図示しない加工送り手段によってX軸方向に加工送りされる。チャックテーブル21は、図示しない割り出し送り手段によってY軸方向に割出送りされる。ケーシング23の先端部には、集光レンズを収容した集光器24が配置されている。集光器24は、発振されたパルスレーザ光線を集光する。レーザ光線照射手段22は、集光レンズ等を含む光学系ユニットの調整手段により集光位置をZ軸方向に調整可能に設けられている。撮像手段25は、ケーシング23の先端部に配置されている。撮像手段25は、チャックテーブル21上に保持されたウエーハ10を撮像し、集光器24から照射されるパルスレーザ光線によって加工すべき加工領域を撮影する。撮像手段25は、可視光の他に赤外光を用いてウエーハ10の裏面10bから表面10aのデバイス12や分割予定ライン11を撮像する。
このように構成されたレーザ加工装置20を用いる改質層形成工程について、図2ないし図5を参照して説明する。図3は、レーザ加工装置でウエーハに改質層を形成する改質層形成工程を説明する説明図である。図4は、レーザ加工装置でウエーハに改質層を形成する改質層形成工程を説明する説明図である。図5は、レーザ加工装置でウエーハに改質層を形成する改質層形成工程を説明する説明図である。
まず、図2に示すように、チャックテーブル21上にウエーハ10の裏面10b側を上にして載置し、チャックテーブル21上にウエーハ10を吸引保持する。ウエーハ10を吸引保持したチャックテーブル21は、加工送り手段や割り出し送り手段で撮像手段25の直下に位置付けられる。
チャックテーブル21が撮像手段25の直下に位置付けられると、撮像手段25および図示しない制御手段によってウエーハ10のレーザ加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。より詳しくは、撮像手段25および制御手段は、ウエーハ10の所定方向に形成されている分割予定ライン11と、分割予定ライン11に沿ってパルスレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段22の集光器24との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザ光線照射位置のアライメントを遂行する。同様に、ウエーハ10の所定方向に対して直交する方向に形成されている分割予定ライン11に対しても、レーザ光線照射位置のアライメントを遂行する。
レーザ光線照射位置のアライメントを遂行した後、図3に示すように、チャックテーブル21を、加工送り手段や割り出し送り手段で、集光器24が位置するレーザ光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン11の一端(図3においては左端)を集光器24の直下に位置付ける。そして、集光器24で、パルスレーザ光線の集光点Pを分割予定ライン11に対する領域の内部に位置付けて照射しながら、加工送り手段で、チャックテーブル21を矢印X1で示す方向に所定の加工送り速度で移動する。
図4に示すように、集光器24のレーザ光線照射位置が分割予定ライン11の他端(図4における右端)に達したら、レーザ光線照射手段22によるパルスレーザ光線の照射を停止し、チャックテーブル21の移動を停止する。
そして、チャックテーブル21を割り出し送り手段で移動し、次にパルスレーザ光線を照射する分割予定ライン11の一端を集光器24の直下に位置付ける。そして、同様に、集光器24のレーザ光線照射位置が分割予定ライン11の他端に達するまで、パルスレーザ光線を照射しながら、チャックテーブル21を移動する。
ウエーハ10のすべての分割予定ライン11について、ウエーハ10の分割予定ライン11に対する領域の内部にパルスレーザ光線の集光点Pを位置付けて照射することを繰り返し、ウエーハ10のすべての分割予定ライン11に対する領域の内部に改質層13を形成する。
ここで、本実施の形態の改質層形成工程に使用するレーザ加工装置20の加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 :YAGパルスレーザ
波長 :1064nm
パルス出力 :0.8W
集光スポット径 :φ1.5μm
繰り返し周波数 :60kHz
加工送り速度 :600mm/s
図5に示すように、ウエーハ10の厚さが厚い場合には、集光点Pをウエーハ10の厚さ方向に段階的に変え、集光器24からパルスレーザ光線を照射し、チャックテーブル21を移動させることを複数回実行し、複数の改質層13を形成してもよい。
次に、改質層形成工程で改質層13が形成されたウエーハ10をフレーム100で支持させるフレーム支持工程について説明する。
図6は、改質層形成工程で改質層が形成されたウエーハを貼着テープの表面に貼着した状態を示す斜視図である。熱収縮性粘着テープ(以下、「粘着テープ」という)110は、熱収縮性及びエキスパンド性を有する。粘着テープ110は、所定温度以上に加熱されると収縮する性質を有する。粘着テープ110は、フレーム100の内側開口を覆って外周部がフレーム100に装着されている。粘着テープ110の表面に、ウエーハ10の表面10aを上にして、ウエーハ10の裏面10bを貼着する。粘着テープ110は、ウエーハ10が貼着されているウエーハ保持領域111と、ウエーハ保持領域111とフレーム100との間の収縮領域112とを含む。
フレーム支持工程は、改質層形成工程を実施する前に行ってもよい。この場合、粘着テープ110の表面に、ウエーハ10の表面10aを上にして、ウエーハ10の裏面10bを貼着する。粘着テープ110にウエーハ10を貼着した後、改質層形成工程でウエーハ10の表面10aに貼着していた保護テープ120を剥離する。
次に、改質層形成工程とフレーム支持工程との実施後、拡張装置30で、フレーム100に装着された粘着テープ110を拡張し、粘着テープ110に貼着されているウエーハ10を改質層13が形成された分割予定ライン11に沿って個々のデバイス12に分割するウエーハ分割工程について説明する。ウエーハ分割工程は、フレーム保持工程とテープ拡張工程とテープ吸引保持工程と基準位置復帰工程とテープ収縮工程とを含む。
ここで、図7を用いて、拡張装置30について説明する。図7は、本実施形態に係る拡張装置の分解斜視図である。拡張装置30は、フレーム100の開口部を覆って装着されウエーハ10が貼着されている粘着テープ110を拡張する。拡張装置30は、矩形状の基台31と、フレーム保持手段32と、保持テーブル33と、進退手段34と、加熱手段35とを備える。
フレーム保持手段32は、フレーム100を保持する。フレーム保持手段32は、円筒状のフレーム保持部材321と、その外周部に配設された複数のクランプ機構322とを有する。フレーム保持部材321は、上面にフレーム100を載置するための載置面321aを有する。クランプ機構322は、載置面321aに載置されたフレーム100をフレーム保持部材321に固定する。本実施形態では、クランプ機構322は、周方向に等間隔に4つ配置されている。
保持テーブル33は、フレーム保持部材321の内側に配設される。保持テーブル33は、円盤状の本体331と、本体331の上面に配設され、通気性を有する吸着チャック332と、接続管333(図8参照)と、拡張補助ローラ334とを有する。本体331の上面には円形の嵌合凹部331a(図8参照)が形成されている。嵌合凹部331aには、吸着チャック332が載置されている。本体331には、嵌合凹部331aに開口する通路331b(図8参照)が設けられている。このように形成された本体331は、下面が接続管333の上端に接続される。これにより、本体331に形成された通路331bと接続管333の通路333a(図8参照)とが連通する。
吸着チャック332の上面は、フレーム保持手段32に保持されたフレーム100に装着された粘着テープ110のウエーハ保持領域111を吸引保持する保持面332aが設けられている。
拡張補助ローラ334は、ウエーハ保持領域111とフレーム100との間の粘着テープ110に作用する。言い換えると、拡張補助ローラ334は、フレーム100に装着された粘着テープ110の収縮領域112に作用する。拡張補助ローラ334は、保持面332aの径方向に拡張する際の粘着テープ110の移動方向に倣う向きにのみ回転するワンウェイローラである。より詳しくは、拡張補助ローラ334は、上方に露出している面において、径方向の内側から外側に向かう方向に回転し、外側から内側に向かう方向への回転が規制されている。このように、拡張補助ローラ334は、粘着テープ110が拡張する際に、粘着テープ110の拡張を補助する。また、拡張補助ローラ334は、粘着テープ110が拡張する際の移動方向と反対方向の回転が規制されている。拡張補助ローラ334は、所望の外径を有する円筒状の図示しないカバーローラと、カバーローラの内側に嵌合した図示しないワンウェイクラッチとを備えたものであってもよい。拡張補助ローラ334は、保持面332aの外周に複数が配置されている。
進退手段34は、保持テーブル33の保持面332aと直交するZ軸方向に、フレーム保持手段32と保持テーブル33とを相対的に移動させる。より詳しくは、進退手段34は、保持テーブル33を、図8に示す基準位置と、図9に示す保持面332aがフレーム保持手段32から上方に突出した拡張位置との間で移動させる。図8は、本実施形態に係る拡張装置の保持テーブルが基準位置にある状態を示す断面図である。図9は、本実施形態に係る拡張装置の保持テーブルが拡張位置にある状態を示す断面図である。進退手段34で保持テーブル33の保持面332aが基準位置に位置付けられた状態では、フレーム保持手段32の載置面321aと保持テーブル33の保持面332aとが同一平面上に位置している。進退手段34で保持テーブル33の保持面332aが拡張位置に位置付けられた状態では、フレーム保持手段32の載置面321aより保持テーブル33の保持面332aが上方に位置している。進退手段34は、ピストンロッド341を含むエアシリンダ機構を有する。ピストンロッド341の上端には、保持テーブル33が配置されている。保持テーブル33およびピストンロッド341の中心には図示しない吸引通路が形成され、図示しない吸引手段に連通されている。
加熱手段35は、ウエーハ保持領域111とフレーム100との間で拡張した粘着テープ110の収縮領域112を収縮させる。加熱手段35は、赤外線ヒータ351と、赤外線ヒータ351を支持する支持ロッド352と、支持ロッド352を回動する回動手段353とを有する。赤外線ヒータ351は粘着テープ110の収縮領域112と対応する大きさの環状に形成されている。回動手段353は、赤外線ヒータ351を、図7に示す退避位置と、フレーム100がフレーム保持手段32に保持された状態で、フレーム100に装着された粘着テープ110の収縮領域112の上方である加熱位置とに位置付ける。赤外線ヒータ351は、粘着テープ110を、例えば熱源温度100〜300度、例えば加熱時間30〜120秒で加熱し収縮させる。加熱手段35は、熱風など他の手段を利用してもよい。
このように構成された拡張装置30を用いるウエーハ分割工程について、図8ないし図10を参照して説明する。
まず、図8に示すように、改質層13を形成済みのウエーハ10を、粘着テープ110を介して支持したフレーム100を、フレーム保持部材321の載置面321a上に載置し、クランプ機構322で固定する(フレーム保持工程)。このとき、フレーム保持部材321は、基準位置に位置付けられている。
次に、図9に示すように、進退手段34で保持テーブル33を拡張位置に上昇させる(テープ拡張工程)。これにより、フレーム保持部材321の載置面321a上に固定されているフレーム100に対して、保持テーブル33とともにウエーハ10および粘着テープ110のウエーハ保持領域111が上昇する。これにより、ウエーハ10に貼着された粘着テープ110は、拡張補助ローラ334の上端縁に当接して矢印FAで示す外力を受け拡張する。ウエーハ10は、改質層形成工程で、分割予定ライン11に沿って多数の改質層13が形成され強度が低下している。このため、ウエーハ10には、外側に広がる方向の引張力が外力として作用し、ウエーハ10は、改質層13が形成されている分割予定ライン11を起点として破断され、個々のデバイス12に分割される。そして、各デバイス12間には、間隔(隙間)が形成される。このとき、デバイス12は、粘着テープ110上に貼付されているので、個々に分割されても飛散することが抑制される。分割された個々のデバイス12は、ウエーハ分割工程の終了後、粘着テープ110からピックアップされる。
次に、粘着テープ110が拡張し、個々のデバイス12間が広がった状態で、吸引手段で保持テーブル33の吸着チャック332に負圧を作用させる(テープ吸引保持工程)。これにより、個々のデバイス12に分割されたウエーハ10が貼着されているウエーハ保持領域111が保持面332aに吸引保持され、デバイス12間が広がった拡張状態が維持される。
次に、図10に示すように、進退手段34で保持テーブル33を基準位置に降下させる(基準位置復帰工程)。図10は、本実施形態に係る拡張装置の保持テーブルが拡張位置から基準位置に戻された状態を示す断面図である。これにより、粘着テープ110には、収縮領域112に弛みが生じる。テープ収縮工程において、拡張補助ローラ334は、粘着テープ110が拡張する際の移動方向と反対方向の回転が規制され回転しない。言い換えると、拡張補助ローラ334が回転しないので、粘着テープ110が、拡張補助ローラ334と保持テーブル33の保持面332aとの間に巻き込まれ、鋭角に折れ曲がるようなことが抑制される。
次に、図11に示すように加熱手段35の赤外線ヒータ351を粘着テープ110の収縮領域112の上方である加熱位置に位置付けて、赤外線ヒータ351で粘着テープ110の収縮領域112を加熱する(テープ収縮工程)。図11は、本実施形態に係る拡張装置で貼着テープを収縮させる状態を示す断面図である。これにより、粘着テープ110の収縮領域112は、赤外線ヒータ351によって照射される赤外線で加熱され収縮される。粘着テープ110が拡張補助ローラ334と保持テーブル33の保持面332aとの間に巻き込まれていないため、粘着テープ110は、弛みを生じた収縮領域112が赤外線ヒータ351で均一に収縮される。粘着テープ110の収縮領域112が均一に収縮されることにより、ウエーハ分割工程の終了後、保持テーブル33からウエーハ10を離脱させても、テープ拡張工程において各デバイス12間に形成された間隔は、均一のまま維持される。これにより、個々のデバイス12同士が接触することが抑制される。
以上のように、本実施形態によれば、保持テーブル33に配置された拡張補助ローラ334が保持面332aの径方向に拡張する際の粘着テープ110の移動方向に倣う向きにのみ回転するワンウェイローラである。このため、本実施形態は、テープ収縮工程において、拡張補助ローラ334が回転しないため、拡張した粘着テープ110が、拡張補助ローラ334と保持テーブル33の保持面332aとの間に巻き込まれ、鋭角に折れ曲がるようなことを抑制することができる。これにより、本実施形態は、弛みを生じた粘着テープ110の収縮領域112を赤外線ヒータ351で均一に加熱し収縮させることができる。このように、本実施形態は、粘着テープ110の収縮領域112を均一にムラ無く収縮させることができる。
これに対して、保持テーブルに配置された拡張補助ローラが本実施形態のようなワンウェイローラではない場合、テープ収縮工程において、拡張補助ローラは、粘着テープ110が拡張する際の移動方向と反対方向に回転する。これにより、拡張した粘着テープ110が、拡張補助ローラの回転で、拡張補助ローラと保持テーブル33の保持面332aとの間に巻き込まれ、鋭角に折れ曲がってしまう。収縮領域112の巻き込まれて折れ曲がった部分は、赤外線ヒータ351との距離が大きくなっているので、赤外線ヒータ351で加熱しても、十分に加熱されないおそれがある。このように、収縮領域112に十分加熱されない部分が生じると、粘着テープ110は、収縮領域112が均一に収縮されない。この状態で、ウエーハ分割工程の終了後、保持テーブル33からウエーハ10を離脱させると、テープ拡張工程において拡張した各デバイス12間の間隔が狭まったり粘着テープ110が撓んだりして、個々のデバイス12同士が接触したりするおそれがある。
本実施形態は、粘着テープ110の収縮領域112が均一に収縮されることにより、テープ拡張工程において各デバイス12間に形成された間隔を均一に維持することができる。これにより、本実施形態は、保持テーブル33からウエーハ10を離脱させた際などに、個々のデバイス12同士が接触することを抑制することができる。このように、本実施形態は、搬送時等においてデバイス12同士が接触することによる損傷を防止することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、保持面332aの外周に配置された拡張補助ローラ334は、すべてがワンウェイローラでなくてもよく、少なくとも一つ、好ましくは周方向に等間隔で三つ以上配置されていればよい。
10 ウエーハ
12 デバイス
13 改質層
100 フレーム
110 粘着テープ
111 ウエーハ保持領域
112 収縮領域
20 レーザ加工装置
30 拡張装置
32 フレーム保持手段
321 フレーム保持部材
321a 載置面
322 クランプ機構
33 保持テーブル
332 吸着チャック
332a 保持面
334 拡張補助ローラ
34 進退手段
35 加熱手段
351 赤外線ヒータ

Claims (4)

  1. 環状のフレームの開口部を覆って装着されウエーハが貼着される熱収縮性及びエキスパンド性を有する粘着テープを拡張する拡張装置であって、
    該フレームを保持するフレーム保持手段と、
    該フレーム保持手段に保持された該フレームに装着された粘着テープの該ウエーハが貼着されているウエーハ保持領域を吸引保持する保持面を有する保持テーブルと、
    該保持面と直交する軸方向に該フレーム保持手段と該保持テーブルとを基準位置と該保持面が該フレーム保持手段から突出した拡張位置との間で相対的に移動させる進退手段と、
    該進退手段によって該ウエーハ保持領域と該フレームとの間で拡張した該粘着テープを収縮させる加熱手段と、を備え、
    該保持テーブルは、該保持面の外周に、該ウエーハ保持領域と該フレームとの間の該粘着テープに作用する拡張補助ローラを有し、
    該拡張補助ローラは、該保持面の径方向に拡張する際の該粘着テープの移動方向に倣う向きにのみ回転するワンウェイローラであることを特徴とする拡張装置。
  2. 該保持面が、複数の該拡張補助ローラで囲繞されている請求項1記載の拡張装置。
  3. 複数の該拡張補助ローラは、少なくとも一つが該ワンウェイローラである請求項2記載の拡張装置。
  4. 該ワンウェイローラは、所望の外径を有する円筒状のカバーローラと、該カバーローラの内側に嵌合したワンウェイクラッチと、を備え、一方向にのみ回転する請求項1から3のいずれか一項に記載の拡張装置。
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