(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に貼り付けられた劈開起点加工処理済基板を覆うように保護テープが貼り付けられたダイシングテープの外周縁部に貼り付け固定されているダイシングフレームを保持するダイシングフレーム保持部と、
前記ダイシングテープを球面形状を有する面で押圧して引き伸ばすことにより前記劈開起点加工処理済基板の劈開およびチップ分離を行う球面円盤部と、
前記ダイシングテープを平面形状を有する面で押圧して引き伸ばすことにより前記球面円盤部による押圧で分離されたチップを平面上に配列された状態にする平面円盤部と、
前記ダイシングテープの前記劈開起点加工処理済基板と前記ダイシングフレームとの間を挟持して前記ダイシングテープが前記平面円盤部によって引き伸ばされた状態を保持するテープクランプ部と、
前記球面円盤部および前記平面円盤部を前記ダイシングテープを押圧する方向および前記ダイシングテープから離れる方向に駆動する駆動機構と、
を備え、
前記球面円盤部および前記平面円盤部は、一体に形成されるとともに前記駆動機構によって駆動される筒状テープ拡張ステージの開口端近傍に反転自在に取り付けられていて、前記筒状テープ拡張ステージは、その開口端から前記球面円盤部が突出している状態と、開口している部分が前記平面円盤部によって平坦化された状態とを取り得る構成を有していることを特徴とする半導体基板のエキスパンド装置。
【請求項２】
前記筒状テープ拡張ステージが前記ダイシングテープから離れる方向に駆動された後に、前記球面円盤部および前記平面円盤部をその回転軸を中心に回転させる回転駆動機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の半導体基板のエキスパンド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板のエキスパンド装置に関し、特にＳｉＣ（シリコンカーバイド）やサファイヤなどの難切削性硬質材料からなる半導体基板（ウェハ）のブレーキング（基板劈開）およびエキスパンド（チップ分離）を一括で行うエキスパンド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の主流であるＳｉ（シリコン）製の半導体デバイスの製造方法において、半導体基板に多数のパターンが形成された半導体デバイスをブレードダイシングといわれる手法で格子状に切断してチップを分割化することが一般に行われている。
【０００３】
近年、低炭素社会の実現に向けて、Ｓｉに比べてスイッチング損失が小さく、高温動作が可能なＳｉＣやサファイヤが注目されている。ところが、基板にＳｉＣ基板やサファイヤ基板などを使用した半導体デバイスの製造方法の場合、基板が硬質で難切削性を有している。このため、ＳｉＣ基板やサファイヤ基板では、ブレードダイシング方式は非常に加工性が悪くて時間がかかり、ブレードの磨耗度合いも激しいため工具消耗頻度も高いなどの理由から実質的に量産に不向きである。
【０００４】
そこで、サファイヤ基板などで適用されているダイシング技術の１つとして、ステルスダイシングといわれるレーザ加工法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。ステルスダイシングは、ステルスダイシング用レーザ照射機で透過式レーザ光を照射することにより半導体基板の基板内部に加工変質層を形成してスクライブライン上に内部変質層を形成する技術である。この基板内部の変質層は、脆性を有しているので、基板を劈開するときの劈開起点となるものであり、しかも、変質層に沿って劈開されることから、基板は、直線性を保った状態で分割されることになる。
【０００５】
このステルスダイシングは、あくまでも基板を劈開する際の起点を形成するためだけのものであるので、その後、半導体基板の劈開工程が必要となる。この劈開技術の１つとして、ダイシングテープが貼り付けられた基板を球面円盤部による押圧で劈開および分離する球面エキスパンド方式が知られている（たとえば、特許文献２参照）。この球面エキスパンド方式では、チップ分離を行った後に球面円盤部による押圧は解除されるが、その際に、ダイシングテープが弛んで分離したチップが接触するのを回避するために、球面円盤部に周設されたリングでダイシングテープを再張設している。これにより、ダイシングテープの引き伸ばし状態が維持されることから、分離されたチップ間の間隔が保持され、チップ同士の接触によるチップの破損を防止している。
【０００６】
ここで、リングによるダイシングテープの再張設の際に、球面円盤部がダイシングテープに接触するリングの端面を含む仮想平面よりも完全に待避してしまうと、リングの内側のダイシングテープが垂れ下がってしまい、その結果、チップ同士の接触の可能性がある。そのため、球面円盤部は、その球面中央部が仮想平面よりもリングの内側に変位することがないよう、仮想平面よりもリングの外側に多少突出した位置にて停止するように構成されている。再張設されたダイシングテープ上の分離されたチップは、その後、一個ずつ拾い上げられて、検査工程に送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−４３７１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、再張設されたダイシングテープの中央部が球面円盤部により仮想平面よりも押し出されていて、分離されたチップが平面上に並べられていないため、ダイシングテープ上のチップを拾い上げる装置が複雑かつ高価になるという問題点があった。すなわち、チップの平面上の並びは、画像処理によって容易に認識できるが、高さ方向の位置をダイシングテープの変位状態に追従して認識させるには、そのための撮像装置および画像処理装置が別途必要になり、しかも、画像処理に時間がかかることになる。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、球面円盤部でエキスパンドすることで分離されたチップが平面上に配列された状態を維持することができる半導体基板のエキスパンド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では上記の課題を解決するために、中央に貼り付けられた劈開起点加工処理済基板を覆うように保護テープが貼り付けられたダイシングテープの外周縁部に貼り付け固定されているダイシングフレームを保持するダイシングフレーム保持部と、前記ダイシングテープを球面形状を有する面で押圧して引き伸ばすことにより前記劈開起点加工処理済基板の劈開およびチップ分離を行う球面円盤部と、前記ダイシングテープを平面形状を有する面で押圧して引き伸ばすことにより前記球面円盤部による押圧で分離されたチップを平面上に配列された状態にする平面円盤部と、前記ダイシングテープの前記劈開起点加工処理済基板と前記ダイシングフレームとの間を挟持して前記ダイシングテープが前記平面円盤部によって引き伸ばされた状態を保持するテープクランプ部と、前記球面円盤部および前記平面円盤部を前記ダイシングテープを押圧する方向および前記ダイシングテープから離れる方向に駆動する駆動機構と、を備え、前記球面円盤部および前記平面円盤部は、一体に形成されるとともに前記駆動機構によって駆動される筒状テープ拡張ステージの開口端近傍に反転自在に取り付けられていて、前記筒状テープ拡張ステージは、その開口端から前記球面円盤部が突出している状態と、開口している部分が前記平面円盤部によって平坦化された状態とを取り得る構成を有していることを特徴とする半導体基板のエキスパンド装置が提供される。
【００１１】
このような半導体基板のエキスパンド装置によれば、劈開起点加工処理済基板を球面円盤部による球面エキスパンド処理によっての劈開およびチップ分離を行った後、平面円盤部による平面エキスパンド処理を行う。これにより、球面エキスパンド処理でドーム形状にされたダイシングテープが平面エキスパンド処理によって平面に引き伸ばされ、テープクランプ部によって固定されることで、分離されたチップを平面上に配列された状態に維持することが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の半導体基板のエキスパンド装置は、球面エキスパンド処理が終了して球面円盤部の押圧を解除することで弛んだダイシングテープを平面エキスパンド処理で再び平面状に引き伸ばすことができる。これにより、分離されたチップが平面上に配列された状態になり、ダイシングテープ上のチップを拾い上げる装置が高さ方向の位置を認識する必要がないので、半導体製造装置を安価に構成できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係るエキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理状態を示し、（Ｂ）は平面エキスパンド処理状態を示している。
【図２】第２の実施の形態に係るエキスパンド装置を示す平面図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理時の動作状態を示す図、（Ｂ）は平面エキスパンド処理時の動作状態を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係るエキスパンド装置の動作説明を示す図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理時を示し、（Ｂ）は球面円盤状テープ拡張ステージの降下時を示し、（Ｃ）は基板水平移動時を示し、（Ｄ）は平面エキスパンド処理時を示している。
【図４】第３の実施の形態に係るエキスパンド装置を示す平面図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理時の動作状態を示す図、（Ｂ）は平面エキスパンド処理時の動作状態を示す図である。
【図５】第３の実施の形態に係るエキスパンド装置の動作説明を示す図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理時を示し、（Ｂ）は球面円盤状テープ拡張ステージの降下時を示し、（Ｃ）はテープ拡張ステージ水平移動時を示し、（Ｄ）は平面エキスパンド処理時を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、あらかじめ劈開起点加工処理されたＳｉＣのような難切削性硬質材料の半導体基板をスクライブラインに沿って劈開および分離を行う装置に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、劈開起点加工処理済基板として、基板内部に加工変質層を形成してスクライブライン上に内部変質層を形成するステルスダイシングにより処理された半導体基板を使用する。
【００１５】
図１は第１の実施の形態に係るエキスパンド装置を示す概念図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理状態を示し、（Ｂ）は平面エキスパンド処理状態を示している。
このエキスパンド装置が処理対象とする半導体基板は、あらかじめステルスダイシング処理を終えたステルスダイシング処理済基板１である。このステルスダイシング処理済基板１は、環状のダイシングフレーム２に貼り付けられた弾性体のダイシングテープ３の中央に貼り付けられた状態でステルスダイシング処理が行われ、その後、全体を覆うように保護テープ４が貼り付けられた状態で提供される。
【００１６】
第１の実施の形態に係るエキスパンド装置は、ダイシングフレーム２を保持するダイシングフレーム保持部を備えている。このダイシングフレーム保持部は、ダイシングフレーム２を載せるダイシングフレーム保持台５と、ダイシングフレーム保持カバー６と、Ｏリング７，８とを有している。ダイシングフレーム２は、Ｏリング７，８を介してダイシングフレーム保持台５とダイシングフレーム保持カバー６とによって挟持される。Ｏリング７，８は、ダイシングテープ３を引き伸ばす際にダイシングフレーム２が滑って外れてしまわないよう保持するためのものである。
【００１７】
ダイシングフレーム保持台５の内側には、筒状テープ拡張ステージ９が図示しない駆動機構によって図の上下方向に昇降自在に配置されている。この筒状テープ拡張ステージ９の開口端近傍には、一体に形成された球面円盤部１０および平面円盤部１１が反転自在に取り付けられている。これにより、筒状テープ拡張ステージ９は、その上部開口端から球面円盤部１０が突出している状態と、開口している部分が平面円盤部１１によって平坦化された状態とを取り得る構成を有している。また、駆動機構は、図示しない回転駆動機構を備えており、筒状テープ拡張ステージ９が図の下方へ移動されたときに、球面円盤部１０および平面円盤部１１がその回転軸を中心に回転されて、筒状テープ拡張ステージ９の上端の外形形状を切り換えることができる。
【００１８】
筒状テープ拡張ステージ９の外周には、拡張保持リング１２が設置されている。この拡張保持リング１２は、その図の上方に昇降自在に設置されたテープクランプリング１３とともにテープクランプ部を構成している。すなわち、拡張保持リング１２は、ダイシングテープ３を挟んでテープクランプリング１３が嵌め込まれることによってダイシングテープ３が平面円盤部１１によって引き伸ばされた状態を保持することができる。
【００１９】
以上の構成のエキスパンド装置の動作について説明する。まず、ステルスダイシング処理済基板１が設置される前では、ダイシングフレーム保持カバー６がたとえば図の上方へ移動していて、筒状テープ拡張ステージ９および拡張保持リング１２が図の下方へ移動している。この状態で、ステルスダイシング処理済基板１が貼り付けられたダイシングテープ３が搬送され、ダイシングフレーム２をダイシングフレーム保持台５に搭載してダイシングフレーム保持カバー６で挟んで固定する。
【００２０】
次に、上部開口端から球面円盤部１０を突出させた状態の筒状テープ拡張ステージ９が駆動機構によって上昇される。これにより、最初に球面円盤部１０の頂部がダイシングテープ３の中央部に当たってダイシングテープ３を押圧する。すると、ステルスダイシング処理済基板１は、その中央の近傍に形成された内部変質層のスクライブラインに折り曲げ力が作用し、そのラインに沿って劈開される。その後、さらに、筒状テープ拡張ステージ９が上昇して球面円盤部１０による押圧が続けられると、ステルスダイシング処理済基板１は、その中央から周囲に向かって順次劈開されていく。最終的には、この球面円盤部１０の押圧による球面エキスパンド処理によって、ステルスダイシング処理済基板１は、図１の（Ａ）に示したように固片化され、複数のチップに分離される。
【００２１】
このとき、ダイシングテープ３は、球面円盤部１０の外形形状に合わせて変形されることにより、その中央から周囲方向に矢印で示した引っ張り力が作用し、四方に引き伸ばされた状態になる。これにより、ダイシングテープ３に載っている固片化されたチップは、引き伸ばされた分だけ間隔を置いて配置されるようになる。
【００２２】
次に、筒状テープ拡張ステージ９が駆動機構によって図１の（Ａ）に示した位置から降下される。このとき、ダイシングテープ３は、球面円盤部１０による押圧から開放されるが、チップと保護テープ４との三層構造になっているので、ドーム形状は崩れることなく維持している。
【００２３】
筒状テープ拡張ステージ９がその下端位置まで降下すると、球面円盤部１０および平面円盤部１１は、図示しない回転駆動機構により上下反転され、筒状テープ拡張ステージ９は、その開口している部分が平面円盤部１１によって平坦化された状態となる。筒状テープ拡張ステージ９は、再び駆動機構によって上昇され、ドーム状のダイシングテープ３を平面円盤部１１で下から押圧していく。これにより、ダイシングテープ３は、再び四方に引き伸ばされ、球面エキスパンド処理により分離されたチップが平面上に配列されるようになる。しかも、平面円盤部１１の押圧による平面エキスパンド処理によってダイシングテープ３を下から平面で支持していることになるので、チップが平面上に配列された状態を維持することができる。
【００２４】
この平面エキスパンド処理の後は、保護テープ４が剥離され、図１の（Ｂ）に示したように、ダイシングテープ３を挟んでテープクランプリング１３を拡張保持リング１２に嵌め込むことにより、ダイシングテープ３は、引き伸ばされた状態で固定される。これによって、分離されたチップが平面上に並べられているため、ダイシングテープ３からチップを拾い上げるときに、チップの高さ位置を考慮する必要がないので、チップを拾い上げる装置の構成を簡素化することができる。
【００２５】
図２は第２の実施の形態に係るエキスパンド装置を示す平面図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理時の動作状態を示す図、（Ｂ）は平面エキスパンド処理時の動作状態を示す図、図３は第２の実施の形態に係るエキスパンド装置の動作説明を示す図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理時を示し、（Ｂ）は球面円盤状テープ拡張ステージの降下時を示し、（Ｃ）は基板水平移動時を示し、（Ｄ）は平面エキスパンド処理時を示している。なお、図２および図３において、図１に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２６】
第２の実施の形態に係るエキスパンド装置は、図２の（Ａ）および（Ｂ）に示したように、独立して昇降可能な球面円盤状テープ拡張ステージ１４および平面円盤状テープ拡張ステージ１５と、これらステージ間を往復移動する基板移動機構とを備えている。基板移動機構は、球面円盤状テープ拡張ステージ１４と平面円盤状テープ拡張ステージ１５との間に設置されたリニアレール１６と、このリニアレール１６に沿ってダイシングフレーム保持台５を水平移動させる搬送台車と、その台車駆動電動機とを有している。これにより、基板を搭載したダイシングフレーム保持台５は、基板移動機構によって球面円盤状テープ拡張ステージ１４で球面エキスパンド処理した後に平面エキスパンド処理のために平面円盤状テープ拡張ステージ１５へ移動することができる。
【００２７】
次に、以上の構成を有するエキスパンド装置の動作について説明する。まず、球面円盤状テープ拡張ステージ１４および平面円盤状テープ拡張ステージ１５は、それぞれ降下していて、ダイシングフレーム保持台５は、球面円盤状テープ拡張ステージ１４の真上に移動される。ステルスダイシング処理済基板１は、球面円盤状テープ拡張ステージ１４の真上の位置でダイシングフレーム保持台５に搭載されるか、または他の位置で搭載されて球面円盤状テープ拡張ステージ１４まで移動される。
【００２８】
次に、図３の（Ａ）に示したように、球面円盤状テープ拡張ステージ１４が駆動機構によって上昇される。これにより、ダイシングテープ３は、球面円盤状テープ拡張ステージ１４の球面形状を有する頂部によって下から押圧されることにより、ステルスダイシング処理済基板１の劈開およびチップ分離が行われる。
【００２９】
次に、球面円盤状テープ拡張ステージ１４は、図３の（Ｂ）に示したように、駆動機構によって球面エキスパンド処理の位置から降下される。その後、図３の（Ｃ）に示したように、ダイシングフレーム保持台５は、基板移動機構によって球面円盤状テープ拡張ステージ１４の真上の位置から平面円盤状テープ拡張ステージ１５の真上の位置まで水平移動される。
【００３０】
次に、図３の（Ｄ）に示したように、平面円盤状テープ拡張ステージ１５が駆動機構によって上昇される。これにより、ドーム形状のダイシングテープ３は、平面形状を有する上面によって下から押圧されて平面エキスパンド処理が行われ、四方に引き伸ばされることになる。このようにして、球面エキスパンド処理の後に球面円盤状テープ拡張ステージ１４が降下することによって弛んだダイシングテープ３は、再び引き伸ばされて平坦化され、球面エキスパンド処理で分離されたチップが平面上に配列されるようになる。このダイシングテープ３が引き伸ばされた状態は、保護テープ４を除去した後に、平面円盤状テープ拡張ステージ１５に周設された拡張保持リング１２にダイシングテープ３を挟んでテープクランプリング１３を嵌め込むことによって維持することができる。
【００３１】
図４は第３の実施の形態に係るエキスパンド装置を示す平面図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理時の動作状態を示す図、（Ｂ）は平面エキスパンド処理時の動作状態を示す図、図５は第３の実施の形態に係るエキスパンド装置の動作説明を示す図であって、（Ａ）は球面エキスパンド処理時を示し、（Ｂ）は球面円盤状テープ拡張ステージの降下時を示し、（Ｃ）はテープ拡張ステージ水平移動時を示し、（Ｄ）は平面エキスパンド処理時を示している。なお、図４および図５において、図２および図３に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３２】
第３の実施の形態に係るエキスパンド装置は、図４の（Ａ）および（Ｂ）に示したように、球面円盤状テープ拡張ステージ１４および平面円盤状テープ拡張ステージ１５と、これらを搭載したテープ拡張ステージ１７を水平移動させるステージ移動機構とを備えている。このステージ移動機構は、球面円盤状テープ拡張ステージ１４が球面エキスパンド処理を行う第１の位置と平面円盤状テープ拡張ステージ１５が平面エキスパンド処理を行う第２の位置との間でテープ拡張ステージ１７を移動させることができる。
【００３３】
次に、以上の構成を有するエキスパンド装置の動作について説明する。まず、球面円盤状テープ拡張ステージ１４および平面円盤状テープ拡張ステージ１５は、それぞれ降下していて、球面円盤状テープ拡張ステージ１４がダイシングフレーム保持台５の真下に来るようテープ拡張ステージ１７が移動される。
【００３４】
次に、図５の（Ａ）に示したように、球面円盤状テープ拡張ステージ１４が駆動機構によって上昇される。これにより、ダイシングテープ３は、球面円盤状テープ拡張ステージ１４の球面形状を有する頂部によって下から押圧されることにより、ステルスダイシング処理済基板１の劈開およびチップ分離が行われる。
【００３５】
次に、球面円盤状テープ拡張ステージ１４は、図５の（Ｂ）に示したように、駆動機構によって球面エキスパンド処理の位置から降下される。その後、図５の（Ｃ）に示したように、テープ拡張ステージ１７は、ステージ移動機構により水平移動されて、平面円盤状テープ拡張ステージ１５がダイシングフレーム保持台５の真下に来るようにされる。
【００３６】
次に、図５の（Ｄ）に示したように、平面円盤状テープ拡張ステージ１５が駆動機構によって上昇される。これにより、ドーム形状のダイシングテープ３は、平面形状を有する上面によって下から押圧されて平面エキスパンド処理が行われ、四方に引き伸ばされる。このようにして、球面エキスパンド処理の後に球面円盤状テープ拡張ステージ１４が降下することによって弛んだダイシングテープ３は、再び引き伸ばされて平坦化され、球面エキスパンド処理で分離されたチップが平面上に配列されるようになる。このダイシングテープ３が引き伸ばされた状態は、保護テープ４を除去した後に、平面円盤状テープ拡張ステージ１５に周設された拡張保持リング１２にダイシングテープ３を挟んでテープクランプリング１３を嵌め込むことによって維持することができる。
【００３７】
上記の実施の形態では、ステルスダイシングによって劈開起点加工処理を行った半導体基板を劈開およびチップ分離する場合を例に説明したが、その劈開起点加工処理は、ステルスダイシングに限定されるものではない。たとえば、ステルスダイシングにより処理を行った半導体基板の他に、基板表面にダイヤモンド刃などでけがきを行って劈開起点加工処理した半導体基板、基板表面にレーザ照射によりけがきを行って劈開起点加工処理した半導体基板などでもよい。
【００３８】
なお、基板表面にダイヤモンド刃やレーザ照射によりけがきを行って劈開起点加工処理した半導体基板を使用する場合は、清浄工程にて、劈開起点加工処理の際に基板表面から飛散した微細な塵埃を除去しておくことが必要である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ステルスダイシング処理済基板
２  ダイシングフレーム
３  ダイシングテープ
４  保護テープ
５  ダイシングフレーム保持台
６  ダイシングフレーム保持カバー
７，８  Ｏリング
９  筒状テープ拡張ステージ
１０  球面円盤部
１１  平面円盤部
１２  拡張保持リング
１３  テープクランプリング
１４  球面円盤状テープ拡張ステージ
１５  平面円盤状テープ拡張ステージ
１６  リニアレール
１７  テープ拡張ステージ
【図１】
0005573631.tif 000002
【図２】
0005573631.tif 000003
【図３】
0005573631.tif 000004
【図４】
0005573631.tif 000005
【図５】
0005573631.tif 000006