JP2007088038A - 貼替装置及び貼替方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板状部材としての半導体ウエハのダイシング工程、ピックアップ工程において半導体チップの割れや、処理能力の低下を防止できる貼替装置及び貼替方法を提供することを目的とする。
【解決手段】感熱接着シート２１２を介してダイシングシート３０によってフレーム５０と一体化されたウエハ２０を保持し、前記ウエハ２０からダイシングシート３０を剥離し、前記ダイシングシート３０が剥離された部位に、ピックアップシート４０を貼付し、前記フレーム５０と再び一体化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハなどの板状部材の個片化時及びピックアップ時に使用するシートの貼替装置及び貼替方法に関する。

従来より、板状部材としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）をダイシングにより個片化し、この個片化されたウエハ(以下、単に「チップ」という)をピックアップし、リードフレームに実装するということが行われている。

例えば、このような技術として、特許文献１に示すようなものがある。具体的には、図６（ａ）に示すように、ウエハ２０が、感熱接着性の接着シート（以下、単に「感熱接着シート」という）２１２を介して、基材シート３１と接着剤３２とが積層されてなるダイシングシート３０により、リングフレーム５０と一体化され、その後切削ブレード６０により、感熱接着シート２１２と共にダイシングされ個片化（チップ化）される（以下、チップ化されたものを「チップ体」という）。

このようにして製造されたチップ体２１は、ダイシングシート３０によってフレーム５０に保持されたまま、次のピックアップ工程に搬送され、図６（ｂ）に示すように、ダイシングシート３０側から突き上げピン８０で押し上げられ、その上方で待ち受ける吸着コレット７０に受け渡される。そしてこのチップ体２１は、前記感熱接着シート２１２の接着力によりリードフレームに接着される。

しかしながら、ダイシング時に使用するシートはダイシング適性に優れていても、必ずしもピックアップ適性には優れてはおらず、また、ピックアップ適性に優れたシートはダイシング適性に優れているとは限らない。

すなわち、ダイシングシート３０は、ダイシング時に切削ブレード６０によってウエハ２０と一緒に切断されてしまわないように比較的厚く、また、切削ブレード６０の振動によってウエハ２０やチップ体２１が動いたり、各チップ２１１が割れてしまわないように剛性の大きいものが適している。これとは反対に、ピックアップ時には突き上げピン８０でチップ体２１を押し上げる関係上、適切に吸着コレット７０に受け渡しが可能なように、ピックアップシート４０は、薄く、剛性の小さいものが適している。よって、ダイシング適性の良いシートを使用した場合はピックアップ適性を犠牲にし、また、ピックアップ適性の良いシートを使用した場合はダイシング適性を犠牲にせざるを得ないので、それぞれの工程において半導体チップの割れや、ピックアップ不良により処理能力が低下するという問題があった。

特開２００３−２５７８９８号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、板状部材としての半導体ウエハのダイシング時、ピックアップ時それぞれの工程において適性の良いシートに貼り替えることにより半導体チップの割れや、各工程における処理能力の低下を防止することのできる貼替装置及び貼替方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る貼替装置は、
個片化された板状部材とリングフレームに貼付された第１のシートとが接着されてなるものを対象とする貼替装置であって、
前記リングフレーム及び前記個片化された板状部材を保持する保持手段と、
前記第１のシートを剥離する剥離手段と、
前記第１のシートが剥離された部位に第２のシートを貼付する貼付手段と
を有することを特徴とする。

また、前記個片化された板状部材は、接着剤を介して前記第１のシートに接着されている構成を採ることができる。

また、前記第２のシートは、前記第１のシートよりも剛性が小さいあるいは厚みが薄いという構成を採ることができる。

また、前記第１のシート及び前記第２のシートは、エネルギー線硬化型の接着シートであるという構成を採ることができる。

また、前記板状部材は、半導体ウエハであるという構成を採用することができる。

前記目的を達成するため、本発明に係る貼替方法は、
個片化された板状部材とリングフレームに貼付された第１のシートとが接着されてなるものを対象とする貼替方法であって、
前記リングフレーム及び前記個片化された板状部材を保持し、
前記第１のシートを剥離し、
前記第１のシートが剥離された部位に第２のシートを貼付すること
を特徴とする。

また、前記第２のシートは、前記第１のシートよりも剛性が小さいあるいは厚みが薄い
という構成を採ることができる。

また、前記板状部材は、半導体ウエハであるという構成を採用することができる。

上述したように、本発明においては、個片化された板状部材としてのウエハとリングフレームに貼付された第１のシートとが接着されてなるものにおいて、第１のシートを剥離するとともに、その剥離された部位に第２のシートを貼付するようにしたので、ダイシング工程、ピックアップ工程それぞれの工程において適性の良いシートを使用することができる。これにより、どちらかの適性を犠牲にすることがなくなり、それらの工程で不良チップの発生や、各工程における処理能力の低下を防止することができる。

更に、本発明においては、第２のシートを第１のシートより剛性が小さいあるいは厚みが薄いものとすれば、ダイシング工程及びピックアップ工程のそれぞれの工程において、適性のよいシートを使用することができるので、適性不具合から生ずるダイシング時のチップの割れや、ピックアップ不良による処理能力低下を防止することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、板状部材として半導体ウエハを使用し、このウエハを、感熱接着シートを介して第１のシートとしてのダイシングシートによりリングフレームと一体化させた状態で個片化し（以下、この状態を「リングフレーム付きウエハ」と称す）、その後、ダイシングシートを剥離するとともに、この剥離した部位に第２のシートとしてのピックアップシートを貼付する場合を例にとって説明する。

図１は、本実施形態に係る貼替装置の概略構成を示す上面図、図２は、リングフレーム付きウエハの概略断面図である。なお、図２では図６と対応する箇所には同一の符号を付している。

まず、図１を参照して貼替装置の構成について説明する。貼替装置１は、収納部１１、搬送手段１２、吸着テーブル１３（保持手段）、剥離部１４（剥離手段）、貼付部１５（貼付手段）からなる。

収納部１１は、上下動可能な収納エレベータ１１１と、この収納エレベータ１１１の上に載置された収納カセット１１２とからなり、収納カセット１１２内には、リングフレーム付きウエハ２が複数枚一定間隔離間して積層収納されている。

この収納カセット１１２内に収納されたウエハ２０は、図２に示すようにダイシング工程を経て個片化されチップ２１１の集合体となり、各チップ２１１の裏面側（回路形成面の反対面）には、各チップ２１１と略同面積の感熱接着シート２１２が積層された状態でチップ体２１となっている。

本発明において、このチップ体２１、２１、・・・は、円形状の基材シート３１に接着剤３２が積層されてなるダイシングシート３０に、感熱接着シート２１２側が接着剤３２に接着され、このダイシングシート３０を介してリングフレーム５０に保持されている。このダイシングシート３０は、例えば、紫外線等を照射することによって接着剤３２が硬化し、粘着力が低下する性質を有するエネルギー線硬化型のものであれば、後述する剥離工程において剥離し易くなるので好適である。

搬送手段１２は、アーム１２１と単軸ロボット１２２とからなる。アーム１２１は、単軸ロボット１２２のスライダ１２３に支持されているとともに、図示しない把持手段を備え、収納カセット１１２内のリングフレーム付きウエハ２のリングフレーム部を把持し、単軸ロボット１２２によって、収納部１１と吸着テーブル１３との間において移動可能に構成されている。この搬送手段としては、これに限定されるものではなく、例えば、伸縮自在な多関節アームを備えた周知の搬送ロボットなどでもよく、種々の周知の搬送手段の適用が可能である。

吸着テーブル１３は、多孔質部材からなるとともに図示しない真空ポンプ等の吸引手段がホース等を介して接続されており、搬送アーム１２１により搬送されたリングフレーム付きウエハ２を吸着保持可能に構成されている（図３参照）。また、吸着テーブル１３は、図示しないモータがネジ軸Ｎを回転させることによって、一対のレールＲに沿って剥離部１４と貼付部１５との間を移動可能に構成されている。

剥離部１４は、剥離アーム１４１と、この剥離アームを連結するとともに、図１の矢印Ａ、Ｂ方向に剥離アーム１４１を移動可能な単軸ロボット１４３とからなる。図４に示すように、剥離アーム１４１の先端部には、ダイシングシート３０の周縁端部を接着テープＴを介して把持可能な剥離ヘッド１４２が連結されている。単軸ロボット１４３は、前記剥離アーム１４１を矢印Ａ方向に移動させることによってダイシングシート３０がリングフレーム付きウエハ２から剥離されるように構成されている。詳細な説明は同出願人によって既に出願された特開平１１−１６８６２号公報と実質的に同一なので省略する。なお、この剥離部１４の下側には、図示しない廃棄ＢＯＸを有しており、剥離したダイシングシート３０を廃棄可能に構成されている。

貼付部１５は、図５に示すようにピックアップシート４０を繰り出す周知の繰出手段１５１と、チップ体２１のダイシングシート３０を剥離した面にピックアップシート４０を押圧しながら貼付するプレスローラ１５２とを備えている。プレスローラ１５２は、吸着テーブル１３が矢印Ｃ方向に移動することによりピックアップシート４０越にチップ体２１及びリングフレーム５０を押圧しながら当該ピックアップシート４０を貼付可能に構成されている。

ピックアップシート４０は、リングフレーム５０の外径より小径の円形状の基材シート４１に接着剤４２が積層されて構成されているとともに、長尺状の剥離シート４３に複数枚仮着されてロール状に巻回された状態で繰出手段１５１内に装備されている。また、ピックアップシート４０は、ダイシングシート３０より剛性の小さいものや厚みの薄いものを用いるのが好適である。すなわち、ダイシングシート３０は、ダイシング時にウエハ２０と一緒に切断されてしまわないように比較的厚く、また、ダイシング時の振動によってチップ２１１が動いたり割れたりしないよう剛性の大きいものが適している一方、ピックアップシート４０は、ピックアップ時に突き上げピン８０でチップ体２１を押し上げ、適切に吸着コレット７０に受け渡しが可能なように、薄く、剛性の小さいものが適している。例えば、ダイシングシート３０やピックアップシート４０の剛性は、引っ張り強さや弾性率などを目安として測ることができ、引っ張り強さが強かったり、弾性率（ヤング率）が高いと剛性が大きくなる。

この繰出手段１５１の構成としては、例えば、ピックアップシート４０が仮着された剥離シート４３を駆動モータ、駆動ローラ、ピンチローラ等を用いて繰り出す一方、繰り出された剥離シート４３をピールプレート１５１Ａ（図５参照）により鋭角に折り返し、巻き取りローラにより巻き取るようにすることにより、ピックアップシート４０が剥離シート４３から剥離されて繰り出されるような構成が考えられる。なお、詳細な説明は同出願人によって既に出願された特開２００５−１１６９２８号公報と実質的に同一なので省略する。また、本実施形態においては、ピックアップシート４０は、予め円形状に形成されているとしたが、剥離シート４３と同様に長尺状に形成されていてもよく、この場合、ピックアップシート４０を貼付後、カッタ等により円形状に切断するようにしてもよい。なお、ピックアップシート４０は、ピックアップ工程までチップ体２１をリングフレーム５０に貼着保持可能な粘着力を有する接着シートであれば良く、また、ピックアップの際に剥離し易くするために、例えば、紫外線等を照射することによって接着剤４２が硬化し、粘着力が低下する性質を有するエネルギー線硬化型の接着シートで構成されるようにするのが好適である。

次に、貼替装置の動作、貼替方法について、図３乃至５を参照して説明し、適宜図１、２、６も参照する。図３は吸着テーブルの動作説明断面図、図４は剥離部の動作説明断面図、図５は貼付部の動作説明断面図である。

まず、アーム１２１により収納カセット１１２からリングフレーム付きウエハ２を取り出し、ダイシングシート３０が上向きになるように、所定の位置に待機された吸着テーブル１３上に載置する（以下、この位置を「待機位置Ｓ１」という）。

次に、吸着テーブル１３では、搬送されて来たリングフレーム付きウエハ２を吸着保持した後、この吸着テーブル１３は図示しないモータがネジ軸Ｎを回転することによって、レールＲに沿って剥離部１４の所定の位置まで搬送される。

剥離部１４では、剥離ヘッド１４２がダイシングシート３０の周縁端部に位置すると、図４に示すように接着テープＴを介して剥離ヘッド１４２がダイシングシート３０を把持し、更に剥離アーム１４１を矢印Ａ方向に移動させるとともに、吸着テーブル１３を矢印Ｂ方向に移動させると、ダイシングシート３０が剥離され、剥離されたダイシングシート３０は、図示しない廃棄ＢＯＸに廃棄される。なお、エネルギー線硬化型の接着シートを用いる場合には、この剥離工程の前にダイシングシート３０に紫外線等のエネルギー線照射をしておけば、剥離し易くなる。

次に、吸着テーブル１３を貼付部１５の所定の位置まで移動させると、図５に示すように、リングフレーム付きウエハ２のダイシングシート３０が剥離された部位に、ピックアップシート４０を貼付するために繰出手段１５１がピックアップシート４０を繰り出す。そして、その繰り出し動作と同期して吸着テーブル１３が矢印Ｃ方向に移動すると、プレスローラ１５２が、チップ体２１及びリングフレーム５０を押圧し、チップ体２１の感熱接着シート２１２側とリングフレーム５０にピックアップシート４０を貼付する。

その後、ダイシングシート３０からピックアップシート４０に貼り替えられたリングフレーム付きウエハ２は、吸着テーブル１３に載置されたまま再び待機位置Ｓ１まで搬送された後吸引を解除され、アーム１２１により収納カセット１１２内に収納される。このようにしてピックアップシート４０に貼り替えられたリングフレーム付きウエハ２は、ピックアップ工程に搬送された後、上記図６（ｂ）で示した方法によりピックアップシート４０からチップ体２１がピックアップされ、リードフレーム内に実装されることとなる。

なお、本実施形態においては、板状部材をウエハ２０としたが、例えば、板状部材としては、ガラス板、樹脂板等薄い板状の部材に適用可能である。また、本実施形態においては、ウエハ２０の裏面側に感熱接着シート２１２が貼付された、あるいは接着剤が塗布された構成のものとしたが、この接着シートや接着剤がない構成のものにも適用可能である。更に、本実施形態におけるダイシングシート３０及びピックアップシート４０は、基材シート３１、４１の全面に接着剤が積層された構成のものとしたが、接着剤はこのように全面に積層されている必要はなく、例えば、ウエハ２０に感熱接着シート２１２が貼付されている場合には、リングフレーム５０との貼付部分のみに接着剤が積層されている構成のものでもよい。また、接着剤は感熱接着性の接着剤に限らず、感圧接着剤を使用してもよい。

以上のように、本実施形態においては、チップ体２１、２１・・・とリングフレーム５０に貼付されたダイシングシート３０とが接着されてなるリングフレーム付きウエハ２において、ダイシングシート３０を剥離するとともに、このダイシングシート３０が剥離された部位にピックアップシート４０を貼付するように構成した。すなわち、ダイシングシート３０はダイシング時に好適なものとし、このダイシング時に好適なダイシングシート３０をピックアップ工程前にピックアップ工程に好適なピックアップシート４０に貼替え可能とした。これにより、例えば、ダイシング適性の良いダイシングシート３０からピックアップ工程で適性の良いピックアップシートに貼替えることが出来るので、ダイシング時のチップの割れや、ピックアップ時の突き上げ不良に起因するピックアップ不良を解消することができ、半導体チップの良品歩留まりを向上させることが出来る。

また、ダイシングシート３０を、ダイシング時にチップの割れや振動により動くことのないような好適な剛性、厚みのものとした場合において、ピックアップシート４０をダイシングシート３０よりも剛性の小さいあるいは厚みの薄いものとすれば、ピックアップ時においてもピックアップ時の突き上げ不良に起因するピックアップ不良を解消することができ、半導体チップの良品歩留りを向上させることができる。

本発明に係る貼替装置の概略構成を示す概略上面図。 リングフレーム付きウエハの概略断面図。 吸着テーブルの動作説明断面図。 剥離部の動作説明断面図。 貼付部の動作説明断面図。 （ａ）は、ウエハの個片化方法を示す動作説明断面図、（ｂ）は、半導体チップのピックアップ工程の動作説明断面図。

符号の説明

１ 貼替装置
１３ 吸着テーブル（保持手段）
１４ 剥離部（剥離手段）
１５ 貼付部（貼付手段）
２ リングフレーム付きウエハ
２０ ウエハ（板状部材）
２１ チップ体
２１２ 感熱接着シート（接着剤）
３０ ダイシングシート（第１のシート）
４０ ピックアップシート（第２のシート）
５０ リングフレーム

Claims (8)

1. 個片化された板状部材とリングフレームに貼付された第１のシートとが接着されてなるものを対象とする貼替装置であって、
   前記リングフレーム及び前記個片化された板状部材を保持する保持手段と、
   前記第１のシートを剥離する剥離手段と、
   前記第１のシートが剥離された部位に第２のシートを貼付する貼付手段と
   を有することを特徴とする貼替装置。
2. 前記個片化された板状部材は、接着剤を介して前記第１のシートに接着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の貼替装置。
3. 前記第２のシートは、前記第１のシートよりも剛性が小さいあるいは厚みが薄い
   ことを特徴とする請求項１あるいは２いずれか１項に記載の貼替装置。
4. 前記第１のシート及び前記第２のシートは、
   エネルギー線硬化型の接着シートである
   ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の貼替装置。
5. 前記板状部材は、
   半導体ウエハであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の貼替装置。
6. 個片化された板状部材とリングフレームに貼付された第１のシートとが接着されてなるものを対象とする貼替方法であって、
   前記リングフレーム及び前記個片化された板状部材を保持し、
   前記第１のシートを剥離し、
   前記第１のシートが剥離された部位に第２のシートを貼付すること
   を特徴とする貼替方法。
7. 前記第２のシートは、前記第１のシートよりも剛性が小さいあるいは厚みが薄い
   ことを特徴とする請求項６に記載の貼替方法。
8. 前記板状部材は、
   半導体ウエハであることを特徴とする請求項６あるいは請求項７いずれか１項に記載の貼替方法。

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