説明

半導体ウエハ等の板状部材のダイシングテープ貼付け方法及び装置

【課題】シリコンウエハのような半導体ウエハの薄型化に対応できる新方式のダイシングテープ貼付け方法及び装置を提供する。
【解決手段】ダイシングテープ2とウエハ1とを隙間を保って対向する位置にセットする。その後、ウエハ及びダイシングテープを収容するダイシングテープ貼付け用チャンバー12内を真空状態にして、ウエハ1を支持する支持部材11aを、貼付け用チャンバー12内の真空と外部の大気圧との差圧により移動させて、ウエハ1及びダイシングテープ2の一方を他方に押し付けることで、ダイシングテープをウエハ1の一面に貼付ける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ウエハ、液晶ガラスなどの板状部材のダイシング前工程において、ダイシングテープを板状部材の一面に貼付ける方法及び装置に関する。板状部材は、ダイシングの対象であれば、その種類を問わない。
【背景技術】
【0002】
例えば、半導体ウエハの製造工程では、シリコンウエハに露光−拡散−エッチングなどの前工程処理を施した後に、シリコンウエハをチップサイズにダイシングする。その具体例を、図3の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)の工程により模式的に示す。
【0003】
通常、半導体ウエハとして用いられるシリコンウエハ1は、投入時の初期の厚みt1が700〜200μmであり、前工程(回路形成)終了まで、その厚みで処理される(図3(1))。これは、前工程処理が酸化膜形成−露光−熱拡散−エッチングなどの回路形成工程を何回も繰り返すため、温度履歴や表面処理履歴の影響でシリコンウエハに変形を発生させない厚みを保つ必要があるためである。
【0004】
次いで、前工程が終了したシリコンウエハ1を、回路形成面を保護テープ4で覆う(図3(2))。保護テープ4は、ウエハの薄型化に伴って製造過程で生じる反りを防止するために使用される。通常のICチップの厚みは、350μm程度であり、投入時の厚みをそのまま使用して、ダイシングを行っていたが、近年、ICチップはフラッシュメモリ用などに対応するため、例えば50μmの厚みにするなど、その薄型化が図られている。このような薄型にする場合には、グラインダでシリコンウエハ1の裏面から所定の肉厚部分1´までを削っている(図3(3))。
【0005】
この、薄くした後のシリコンウエハ1の一面(回路形成面と反対側)に、ダイシングテープ2をローラ加圧方式機構5により貼付け(図3(4))、その後に保護テープ4を剥がしダイシングカッター(レジンに砥石を混ぜたブレード)6を用いてダイシング工程が行われる(図3(5))。
【0006】
ダイシングテープ2は、ダイシング作業で半導体チップが散乱するのを防止し、チップの現状の位置に保持してそのまま次の工程へまとめてチップを搬送するために使用される。そのためにダイシングカッターは半導体ウエハのダイシングの際にダイシングテープの肉厚の途中までしか及ばないようにして、ダイシングテープは切断されないようにしてある。
【0007】
ここで、シリコンウエハ1へのダイシングテープ2貼付けの従来の方法を説明する。まず、下準備として、図3(4)に示すように、張力を与えた状態で円環状のダイシングフレーム3に貼付けられたダイシングテープ2(円形状にカットされている)が用意される。このようにしてダイシングフレームで張力を保持されたダイシングテープ2の一面(接着面)に真空チャック11aなどで保持されたシリコンウエハの一面をあてがって、ダイシングテープをローラ加圧機構5により加圧する。ローラ加圧により、ダイシングテープ2・シリコンウエハ1間に気泡の混在をなくしてダイシングテープを均一にならした状態で、ダイシングテープにシリコンウエハが貼付けられる。このようなローラ加圧を経て、ダイシングテープで保持されたシリコンウエハがダイシング装置に供給される。図4は、ダイシング後の半導体チップがダイシングテープ2に接着されている状態を半導体チップの回路形成面側から見た平面模式図である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
現在、50μmの厚みのシリコンウエハは、今後益々薄くなる傾向にある。それに伴い、ダイシングテープに対するシリコンウエハのローラ加圧方式貼付け方法によれば、シリコンウエハにかけ割れ、クラックが生じるなどダメージを与えることが予想される。また、50μm以上の厚みを有するシリコンウエハであっても貼付け時に高推力で加工される、ウエハパターンや半田ホールなどへの影響が大きい。
【0009】
本発明は、以上の点に鑑みてなされ、その目的は、ダイシング対象となる半導体ウエハなどの板状部材に対して負荷をあまりかけない新方式の板状部材のダイシングテープ貼付け方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明は、基本的には次のように構成する。
【0011】
一つは、板状部材のダイシング前工程においてダイシングテープを前記板状部材の一面に貼付けける方法において、
前記ダイシングテープと前記板状部材とを隙間を保って対向する位置にセットする第1の工程と、
前記板状部材及びダイシングテープを収容するダイシングテープ貼付け用チャンバー内を真空状態にして、前記板状部材或いはダイシングテープを支持する支持部材を、前記貼付け用チャンバー内の真空と外部の大気圧との差圧により移動させて、前記板状部材及びダイシングテープの一方を他方に押し付けることで、前記ダイシングテープを前記板状部材の一面に貼付ける第2の工程と、を有することを特徴とする。
【0012】
もう一つは、上記ダイシングテープ貼付け方法に用いる装置の発明である。
そのダイシングテープ貼付け装置は、
板状部材を支持して直線的に往復移動可能な移動機構と、
前記移動機構上の前記板状部材に対面する位置でダイシングテープを保持するダイシンテープ保持部と、
前記板状部材と前記ダイシングテープを収容する気密性を有するダイシングテープ貼付け用チャンバーと、
前記貼付け用チャンバー内を真空状態にする真空装置と、
前記移動機構のうち前記板状部材を支持する部分と移動機構の動力部とを、切り離したり再連結させたりする連結機構とを備え、
且つ前記板状部材を支持する部分は、前記移動機構の動力部から切り離された状態で前記貼付け用チャンバー内が真空状態にある時は、貼付け用チャンバー内の真空と外部大気圧との差圧により前記ダイシングテープ側に移動可能な機構にしてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
上記構成によれば、ダイシングの前工程において、薄型化する半導体ウエハなどの板状部材にダメージを与えることなくダイシングテープを貼付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【0015】
図3の(1)(2)(3)(4´)(5)の工程が、本発明のダイシングテープ貼付け方式を取り入れた半導体製造工程を示すものである。図3の(1)、(2)、(3)、(5)の工程は、既述した従来方式と同様であり、説明は省略する。図3の(4´)のダイシングテープ貼付け工程が従来例と異なるものである。
【0016】
図3(4´)では、シリコンウエハのダイシング前工程において、次ぎのような工程でシリコンウエハ1にダイシングテープ2が接着される。
(i)ダイシングフレーム3にダイシングテープ2を張った状態で、シリコンウエハ1の被接着面とダイシングテープ2の接着面とを対面させて、移動機構(後で詳述する)を介して、ウエハ1を1点鎖線1´に示すように、ダイシングテープ2に対して隙間を保てる位置まで移動させる。この移動は、ダイシングテープ2及びウエハ1を収容するダイシングテープ貼付け用チャンバー12内を大気状態にして行われる。なお、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12内は、ダイシングテープ2を介して2室12a,12bに分けられる。
【0017】
上記のシリコンウエハ1の移動により、ダイシングテープ貼付け用チャンバー内の一方12bの容積を最小とする。
(ii)次にダイシングテープ貼付け用チャンバー12(12a,12b)内を、真空到達速度を制御しながら定圧真空状態とする。
(iii)その状態で、上記移動機構を動力源から切り離し、ウエハ1の支持部材(例えば真空チャック、電磁チャックなど)11aをフリーの状態にする。この状態でウエハ1を搭載する支持部材11aは、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12内の真空圧と外部大気圧の差圧によりダイシングテープ2側に移動し、ウエハ1の一面がダイシングテープ2の接着面に密着する。
(iv)移動機構は、ダイシングテープ2とウエハ1が密着した状態から微少量以上、動かぬよう機械的(もしくは電気的)なロックが掛けられる。機械的ロックはストッパを利用してもよい。
(v)ダイシングテープ2とウエハ1を密着後、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12a,12bの片側のみ大気開放させると、それらのチャンバーの差圧によりダイシングテープ2がウエハ1に対する密着性が増大する。なお、ケースによっては、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12a,12bを同時に大気開放させてもよい。
(vi)ダイシングテープ2のウエハ1への貼付け後、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12(12a,12b)内を全て大気開放し、移動機構をその動力源と再連結し、ウエハ1をチャンバー12から取り出す。
【0018】
このようなダイシングテープ貼付け法によれば、ウエハ1をダイシングテープ2に接近した位置1´で、ウエハ1とダイシングテープ2とを真空と大気圧の差圧力で密着させてダイシングテープ貼付けを行なうので、無負荷に近いきわめて低荷重の加圧力でダイシングテープの貼付け作業を実行することができる。しかも真空中でダイシングテープ2とウエハ1とを面接着するので、ウエハ1の一面にダイシングテープ2が均一に押し付けられ、薄型化する半導体ウエハにダメージを与えることなく、且つダイシングテープをシリコンウエハなような半導体ウエハに気泡が入ることなく貼付けることができる。
【0019】
ダイシング後の半導体チップは、ダイシングテープに保持されてそのままの状態で次工程の作業位置に送られる。
【0020】
ここで、上記ダイシングテープ貼付け方法を具現化するための具体例を、図1に基づき装置を含めて説明する。
【0021】
図1は、本発明に係るダイシングテープ貼付け装置の縦断面図である。
【0022】
図1の装置は、基本的には、シリコンウエハ1を真空チャック11aにより保持して直線的に往復移動可能な移動機構11と、移動機構11上のシリコンウエハ1に対面する位置でダイシングテープ2を保持するダイシングテープホルダ(ダイシングテープ保持部)20と、シリコンウエハ1の移動空間及びそれに対向するダイシングテープ2の接着面の周囲を真空状態にするダイシングテープ貼付け用チャンバー12とを備える。
【0023】
ダイシングテープホルダ20は、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12のハウジング本体(固定壁)となるべきものであり、環状体により形成される。ダイシングテープホルダ20の上面部にホルダ20の内周に沿ってダイシングフレーム3を着脱自在に嵌め込める環状溝22が形成されている。この環状溝22にダイシングフレーム3をセットすることで、ダイシングテープ2が真空チャック11a上の半導体ウエハ1に対面するようにセット可能にしてある。
【0024】
蓋13は、ダイシングテープホルダ20の上面にシールリング(例えばOリング)42を介して着脱可能に取り付けられる。
【0025】
ウエハのための移動機構11は、真空チャック11a、それを支持する可動ベース11b、一端が可動ベース11bの支持プレート11jに結合し他端がクラッチ要素11hの可動クラッチ要素11h−1に結合されるボールスクリュウロッド11c、ボールスクリュウロッド11cに昇降可能に嵌合する可動子11d、支持プレート11jに固定された一対の可動ロッド11e、可動ロッド11eに固着されたジョイント11f、ジョイント11fと可動子11dとを連結する連結ロッド11i、移動機構の動力源となるモータ11g、ボールスクリュウロッド11cをモータ11gの出力軸と連結、切り離しするための可動クラッチ要素11h−1及び固定クラッチ要素11h−2よりなるクラッチ11h、可動子11dとジョイント11fとを連結するロッド11iを備える。固定クラッチ要素11h−2はモータ11gの出力軸と連結される。ボールスクリュウロッド11cの一部は、支持プレート11j及び可動ベース11bに設けたガイド穴47に軸受け48を介して挿入されている。
【0026】
上記の移動機構11において、クラッチ11hの結合状態でモータ11gを正回転させると、ボールスクリュウロッド11cの回転により可動子11dが上昇する。それにより連結ロッド11i,ジョイント11f,及び可動ロッド11eを介して支持プレート11j及び可動ベース11bが、ガイド穴47に案内されながら可動子11dと共に上昇する。モータgを逆回転させた場合には、正回転と逆の動作により支持プレート11j及び可動ベース11bが下降する。
【0027】
真空チャック11aのために真空引きをする真空ポンプ27は、可動ベース11b及び支持プレート11jを貫通する真空パイプ26を介して真空チャック室11a´に通じている。真空チャック11aは、ポーラスな部材により形成されている。真空パイプ26は可動ベース11bの上下移動に追従できるように伸縮自在なベローズ部26aを有している。真空パイプ26には、オン/オフ切替バルブ28が設けられている。
【0028】
ダイシングテープ貼付け用チャンバー12は、蓋13、ダイシングテープホルダ20、可動シール部材40により囲まれる空間により形成され、その内部にダイシングテープ2とウエハ保持用の真空チャック11aとが配置される。
【0029】
ダイシングテープ貼付け用チャンバーは、蓋13に設けた真空パイプ29及びダイシングテープホルダ20に設けた真空パイプ30を介して外部真空チャンバー35と接続される。
【0030】
ダイシングテープ貼付け用チャンバー12は、ダイシングテープ2をチャンバー12内にセットしたときに、ダイシングテープ2により第1のチャンバー12aと第2のチャンバー12bとに分けられる。第1のチャンバー12aと第2のチャンバー12bの真空系統は、真空パイプ29、30によって互いに独立している。
【0031】
真空パイプ29は、流量調整バルブ31及びオン/オフ切替バルブ33を備える。同様に、真空パイプ30は、流量調整バルブ32及びオン/オフ切替バルブ34を備える。これらのオン/オフ切替バルブはオフ時に大気導入する機能も有している。
【0032】
外部真空チャンバー35は、流量調整バルブ31及び32が安定した流量調整を行い得るようにするための真空供給源であり、その上流側に真空ポンプ37が接続される。
【0033】
蓋13とダイシングテープホルダ20との間のシールリング42は、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12の気密性を維持する。
【0034】
移動機構11の上下方向の移動量は、センサー39により検出される。
【0035】
真空チャック11aの機能を維持するために、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12(12a,12b)を真空にした場合には、そのチャンバー12の真空度を真空チャック11aの真空度よりも低真空になるように設定してある。なお、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12の真空度は、真空チャック11aの真空度よりも低真空であれば特に条件を限定されない。
【0036】
上記構成の装置において、ウエハ1とダイシングテープ2とは、蓋13を開けてそれぞれの所定位置にセットされる。セット後、蓋13が閉まってダイシングテープ貼付け用チャンバー12が気密状態になる。このとき、ウエハ1は、初期状態として、ダイシングテープ2から離れた位置にある。ダイシングテープ2の接着面となる一面は、ウエハ1と対面するようにセットされる。
【0037】
ウエハ1に対するダイシングテープ2の貼付けは、まず、真空チャック11aを真空引きしてウエハ1をチャック11a上に固定した後、可動ベース11bが上方向(ダイシングテープの向けた方向)に所定量だけ移動するようにボールスクリューロッド11cを駆動させる。これにより、移動機構11の可動要素(可動子11c,連結ロッド11i,ジョイント11f,可動ロッド11e,支持プレート11j,可動ベース11b,及び真空チャック11a)は上昇し、ダイシングテープ2に対して微小間隔を保つ位置1´にセットされる。
【0038】
その後、移動機構11は、クラッチ11hを介して動力源であるモータ11gから切り離され、フリーの状態になる。また、真空ポンプ37を駆動し、切替弁33、34を真空モードに切り替えて、ダイシングテープ貼付け用チャンバー12(12a,12b)内は真空状態になる。この真空状態は、真空流量調整バルブにより真空到達速度を制御しながら得られる定圧真空である。
【0039】
以上の状態で、移動機構11の可動要素(可動子11c,連結ロッド11i,ジョイント11f,可動ロッド11e,支持プレート11j,可動ベース11b,及び真空チャック11a)及びボールスクリュウロッド11cは、図2に示すように、チャンバー12内の真空圧と外部大気圧の差圧によりダイシングテープ2側に移動し、ウエハ1の一面がダイシングテープ2の接着面に密着する。ここで、移動機構11は、ストッパ38がダイシングテープホルダ20の下部に当接する。それにより、ダイシングテープ2とウエハ1が密着した状態から微少量以上、動かぬよう機械的(もしくは電気的)なロックが掛けられる。
【0040】
ダイシングテープ2とウエハ1を密着後、切替弁33又は34を介して貼付け用チャンバー12a,12bの片側のみ大気開放させる。それらのチャンバーの差圧によりダイシングテープ2がウエハ1に対する密着性が増大する。
【0041】
ダイシングテープ2のウエハ1への貼付け後、切替バルブ33、34を介して貼付け用チャンバー12(12a,12b)内を全て大気開放し、移動機構11をモータ11gとクラッチ11hを介して再連結し、ウエハ1をチャンバー12から取り出す。
【0042】
なお、本実施例の適用対象は、ウエハ1以外の部材であっても、ダイシング対象の板状部材であれば、適用可能である。移動機構11は、ボールスクリュウ方式のほかに油圧制御方式を採用することも考えられ、ボールスクリュウ方式に限定するものではない。
【0043】
本実施例によれば、薄型化するシリコンウエハに、ダメージを与えることなく、且つダイシングテープとシリコンウエハ間の接合面間に気泡が入ることなく貼付けることができる。
【0044】
なお、上記実施例に付随して次のような応用例を提案する。
【0045】
図1に示すように、ダイシングテープホルダ20と移動機構11の可動ベース支持プレート11jとの間にスペーサ38に代えて押圧ばね45を介在させる。この押圧ばね45を連結部11h側に付勢するようにする。連結部11hにより移動機構11が動力源11gから解放され、かつ貼付け用チャンバー12内が真空状態のときは、大気と真空の差圧が押圧ばね45の力に勝ってダイシングテープ2側に移動する。
【0046】
この押圧ばね45は、ばね荷重を調整自在としてもよい。
【0047】
また、図5に示すように、貼付け用チャンバー12を形成する蓋13の内面に渦巻き溝13aを設け、この蓋13の内面を、渦巻き溝にそった多数の吸気孔51を有する内カバー50で覆うようにして、真空引きを行うようにしてもよい。このようにすれば、チャンバー12内を真空状態にする場合に、その圧力分布を応答良く均一化することができる利点がある。本図において、上記以外の部分は、先の実施例と同様の構成をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の一実施例に係るダイシングテープ貼付け装置のダイシングテープ貼付け前の状態を縦断面図。
【図2】上記ダイシングテープ貼付け装置のダイシングテープ貼付け後の状態を縦断面図。
【図3】シリコンウエハに対するダイシングテープの貼付け方式を従来例と本発明方式とを比較して示す半導体製造工程図。
【図4】ダイシングカット後の半導体ウエハの平面図である。
【図5】本発明の他の応用例を示す部分概略図。
【符号の説明】
【0049】
1…半導体ウエハ、2…ダイシングテープ、3…ダイシングフレーム、11…移動機構、11a…真空チャック、12…貼付け用チャンバー、35…真空チャンバー。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
板状部材のダイシング前工程においてダイシングテープを前記板状部材の一面に貼付けける方法において、
前記ダイシングテープと前記板状部材とを隙間を保って対向する位置にセットする第1の工程と、
前記板状部材及びダイシングテープを収容するダイシングテープ貼付け用チャンバー内を真空状態にして、前記板状部材或いはダイシングテープを支持する支持部材を、前記貼付け用チャンバー内の真空と外部の大気圧との差圧により移動させて、前記板状部材及びダイシングテープの一方を他方に押し付けることで、前記ダイシングテープを前記板状部材の一面に貼付ける第2の工程と、を有することを特徴とする板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
【請求項2】
請求項1において、
前記板状部材或いはダイシングテープを支持する支持部材は、移動機構の動力によって上下方向に昇降可能であり、この移動機構により支持部材を駆動して前記板状部材と前記ダイシングテープとを前記隙間を保てる対向位置までセットする前記第1の工程を実行し、
その後に前記支持部材を、前記移動機構の動力機構から切り離してフリーの状態にて、この支持部材を前記貼付け用チャンバー内の真空と外部の大気圧の差圧により移動させて、前記第2の工程を実行する板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
【請求項3】
請求項1又は2において、
前記貼付け用チャンバー内に対する真空流量調整用の真空チャンバーを設け、前記第2の工程では、この真空チャンバーにより前記貼付け用チャンバー内の真空到達速度を制御しながら定圧真空状態にする板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
【請求項4】
請求項2において、
前記移動機構は、前記第2の工程において、前記ダイシングテープと前記板状部材とが密着した状態から微小量以上動かぬように機械的もしくは電気的なロックをかけるようにした板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記貼付け用チャンバーは、前記ダイシングテープにより2つに分けられ、前記第2の工程後に、前記貼付け用チャンバーの片側のみを大気開放して前記ダイシングテープと前記板状部材の密着性を更に増大させる第3の工程を有する板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
【請求項6】
請求項1ないし5のいずれか1項において、
前記板状部材の支持部材は、真空チャックであり、前記第2の工程における前記貼付け用チャンバー内の真空度は、前記真空チャックの真空度よりも低真空にする板状部材のダイシングテープ貼付け方法。
【請求項7】
板状部材を支持して直線的に往復移動可能な移動機構と、
前記移動機構上の前記板状部材に対面する位置でダイシングテープを保持するダイシンテープ保持部と、
前記板状部材と前記ダイシングテープを収容する気密性を有するダイシングテープ貼付け用チャンバーと、
前記貼付け用チャンバー内を真空状態にする真空装置と、
前記移動機構のうち前記板状部材を支持する部分と移動機構の動力部とを、切り離したり再連結させたりする連結機構とを備え、
且つ前記板状部材を支持する部分は、前記移動機構の動力部から切り離された状態で前記貼付け用チャンバー内が真空状態にある時は、貼付け用チャンバー内の真空と外部大気圧との差圧により前記ダイシングテープ側に移動可能な機構にしてあることを特徴とするダイシングテープ貼付け装置。
【請求項8】
前記移動機構は、前記板状部材を前記ダイシングテープに接近させた後に、前記板状部材を支持する部材を前記移動機構の動力機構と切り離し、その後に前記貼付けチャンバー内外の差圧により可動可能となるように設定してあるダイシングテープ貼付け装置。
【請求項9】
請求項7又は8において、
前記板状部材を支持する部材は、真空チャックよりなり、
前記貼付け用チャンバーを真空状態にする場合に、前記真空チャックの真空度よりも低真空に設定するダイシングテープ貼付け装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−71145(P2009−71145A)
【公開日】平成21年4月2日(2009.4.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−239469(P2007−239469)
【出願日】平成19年9月14日(2007.9.14)
【出願人】(390006127)日立設備エンジニアリング株式会社 (12)
【Fターム(参考)】