JP4726571B2 - 半導体ウェーハのダイシング用フレーム - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハのダイシング作業やエキスパンド作業等に使用される半導体ウェーハのダイシング用フレームに関するものである。

従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームは、図４ないし図６に示すように、口径３００ｍｍ（１２インチ）の半導体ウェーハＷを収容するフレーム１Ａを備え、このフレーム１Ａに、半導体ウェーハＷを保持するダイシングフィルム２１が貼着されることにより構成されている（特許文献１参照）。

フレーム１Ａは、例えばＳＵＳ等を使用して中空に形成され、表面の一部に、半導体ウェーハＷやその加工工程に関する情報管理用のバーコード４が貼着されており、２５枚一組で図示しない半導体ウェーハ用の収納容器に整列収納される。また、ダイシングフィルム２１は、例えば５０〜２００μｍの厚さでフィルム化された軟質塩化ビニル樹脂を備え、この柔軟な軟質塩化ビニル樹脂の表面に、アクリル系の粘着剤が１０〜５０μｍの厚さに塗布されており、フレーム１Ａの裏面に剥離可能に貼着されてその中空部を閉塞する。

このような構成の半導体ウェーハのダイシング用フレームは、ダイシングフィルム２１上に粘着保持した半導体ウェーハＷがダイヤモンドブレード３０により複数のダイ（チップ）Ｄにダイシング（図４参照）され、粘着剤が残存等しないようダイシングフィルム２１を含む全体がＵＶ照射され、エキスパンド装置３１上に上方から圧接されてダイシングフィルム２１が径方向に延伸される（図５、図６参照）とともに、複数のダイＤが相互に接触しないようその間隔が拡大され、その後、半導体ウェーハＷからダイＤが個々にピックアップして移送され、パッケージの組立や基板の実装等の作業が行なわれる。
特開２０００‐３３１９６２号公報

従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームは、以上のようにフレーム１ＡがＳＵＳ製なので、強度に優れるものの、重量がある（例えば約３００ｇ）ので、作業性や利便性に欠けるという問題がある。このような問題を解消するには、フレーム１Ａの材料として樹脂を選択すれば良いが、そうすると、フレーム１Ａの強度低下を招くばかりでなく、フレーム１Ａが３．７ｍｍ以上の厚さとなり、そのままでは既存の機器や装置に到底使用することができないという大きな問題が新たに生じることとなる。

また近年、半導体ウェーハＷが８インチ（口径２００ｍｍ）から１２インチにインチアップして管理すべき情報量が増大してきているが、従来においては、情報量に乏しいバーコード４が単に貼着されるに止まるので、情報量の増大に対応することができないという問題がある。この問題の解消には、バーコード４の代わりにＲＦＩＤシステムのＲＦタグを使用すれば良いが、フレーム１Ａが金属製の場合には、ＲＦタグの通信特性にフレーム１Ａが悪影響を及ぼし、渦電流の発生等により無線通信に支障を来たすおそれが少なくない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、フレームの強度を維持しつつ軽量性、作業性、利便性を向上させることができ、半導体ウェーハやその加工工程等に関する情報量の増大に対応することのできる半導体ウェーハのダイシング用フレームを提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、半導体ウェーハを収容する中空のフレームと、このフレームの平坦な裏面に取り付けられ、収容された半導体ウェーハを粘着保持する可撓性のダイシング層とを備え、このダイシング層に粘着保持した半導体ウェーハが複数のダイにダイシングされた後、エキスパンド装置にダイシング層が上方からセットされてフレームが下方に圧接されることにより、ダイシング層が径方向に延伸されるダイシングフレームであって、
フレームを、ポリフェニレンスルフィド、カーボンファイバー、及び炭酸カルシウムが混合混練された成形材料により２〜３ｍｍの厚さに射出成形してその内周面を断面視で三角形を呈するよう傾斜させ、フレームのＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ弾性率を３０〜４０ＧＰａの範囲とするとともに、ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ強度を２１０〜３７０ＭＰａの範囲とし、フレームの表面に、ＲＦＩＤシステム用のＲＦタグを収納する収納穴を一体成形し、フレーム裏面のダイシング層用の被接着領域を凹凸に粗し、
ダイシング層を、フレームの中空を覆う平面円形のポリオレフィン系フィルムと、このポリオレフィン系フィルムの表面に塗布されて半導体ウェーハを粘着保持するアクリル系の粘着剤とから形成し、このダイシング層の表面周縁部の粘着剤をフレーム裏面の被接着領域に接着したことを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハは、口径３００ｍｍタイプが主ではあるが、特に限定されるものではなく、口径４５０ｍｍタイプ等でも良い。また、半導体ウェーハには、Ｓｉウェーハ、ＧａＰウェーハの種類があるが、いずれでも良い。可撓性のダイシング層には、半導体ウェーハを粘着保持する透明、不透明、半透明のフィルムやシートが含まれる。このダイシング層には、ポリオレフィン系フィルムを含有すると良い。

ＡＳＴＭとは、アメリカ材料試験協会が設定発行している工業規格をいう。さらに、ＲＦＩＤシステムとは、（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）は、移動体識別装置とも、リモートＩＤともいい、移動体と共に移動するＲＦＩＤと、このＲＦＩＤと無線通信を行なうアンテナ及びリーダ／ライタ等とを備えた無線通信システムをいう。

本発明によれば、ポリフェニレンスルフィド等の成形材料を使用してフレームを射出成形するので、軽量化を図ることができ、これを通じて作業性や利便性を向上させることができる。また、ポリフェニレンスルフィドが優れた流動性や寸法安定性等を示し、カーボンファイバーにより強度や剛性を確保することができる。また、フレームの材料変更と共に、曲げ弾性率を３０〜４０ＧＰａの範囲内とし、かつ曲げ強度を２１０〜３７０ＭＰａの範囲内とするので、例え樹脂を使用してもフレームの強度低下を招くことがなく、しかも、フレームを３ｍｍ以下と薄くして既存の機器や装置をそのまま利用することができる。また、樹脂を使用しても、フレームの破損、曲がり、割れ等を抑制することができるので、ＥＶＡ系のダイシング層を用いても、フレームとダイシング層とが分離することが少ない。この点について詳しく説明すると、ＥＶＡ系のダイシング層は、ダイに粘着剤が付着するのを抑制したり、生産性を向上させるが、引張り時の伸び率が小さいので、ダイとダイとの間隔を十分に広げるためには、エキスパンド装置に上方から強く圧接される必要がある。この点、フレームの強度が低い場合には、フレームが変形してダイシング層が外れたり、剥離することがあるが、本発明によれば、強度が低下しない樹脂製のフレームを使用するので、フレームとダイシング層との分離、剥離等を有効に防止することができる。

また、フレームを樹脂製とするので、ＲＦＩＤシステムのＲＦタグを使用しても、ＲＦタグの通信特性にフレームが悪影響を及ぼすことがなく、無線通信に誤作動等の支障を来たすおそれを有効に排除することが可能になる。また、フレームにＲＦタグを一体的に装着するので、情報システムの簡素化を図ることができ、しかも、情報の問い合わせが不要なので、レスポンスが早くなるとともに、情報を分散処理できるので、システムの拡張や変更に柔軟に対応することが可能になる。また、フレームが金属製の場合には、フレームにＲＦタグ用の収納穴を後から時間をかけて切削加工せざるを得ないが、フレームが樹脂製の場合には、フレームの成形時に収納穴を簡単に一体形成することができるので、生産性の向上が期待できる。さらに、フレーム裏面の被接着領域を凸凹に粗すので、スパイク効果により、ダイシング層との接着強度を向上させることもできる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における半導体ウェーハのダイシング用フレームは、図１や図２に示すように、パターン描画された１２インチの半導体ウェーハＷを隙間をおいて収容包囲する中空のフレーム１と、このフレーム１に貼着されて収容包囲された半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着保持する可撓性のダイシング層２０とを備えている。

フレーム１は、図２に示すように、所定の成形材料により１２インチの半導体ウェーハＷよりも大きい厚さ２〜３ｍｍの略リング形に射出成形され、内周面が断面略く字形、略三角形、あるいは傾斜形成されており、外周面の前後左右がそれぞれ直線的に切り欠かれるとともに、外周面の前部には、位置決め用の一対のノッチ２が左右に並べて切り欠かれる。

所定の成形材料としては、例えば流動性、寸法安定性、低磨耗性、精密成形に優れるポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、強度や剛性を確保するカーボンファイバー、及び炭酸カルシウムが混合混練された材料があげられる。また、ポリフェニレンスルフィドとポリアミドから選択された少なくとも１種の樹脂、及び強度や耐薬品性等に優れるホウ酸アルミニウムウィスカーが混合された材料があげられる。

フレーム１の表面後部には図２に示すように、左右横方向に伸びる収納穴３が一体的に凹み成形され、この収納穴３内に、ＲＦＩＤシステム１０のＲＦタグ１１が装着される。ＲＦＩＤシステム１０は、図１に示すように、電波により内部メモリがアクセスされ、フレーム１と共に移動するＲＦタグ１１と、このＲＦタグ１１との間で電波や電力を送受信するアンテナユニット１２と、ＲＦタグ１１との交信を制御するリーダ／ライタ１３と、このリーダ／ライタ１３を制御するコンピュータ１４とを備えて構成される。

アンテナユニット１２とリーダ／ライタ１３とは、別々に構成されるが、必要に応じて一体化される。また、リーダ／ライタ１３の制御に特に支障を来たさなければ、コンピュータ１４の代わりに各種のコントローラが使用される。

このようなフレーム１は、工業規格ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ弾性率が２５〜５０ＧＰａ、好ましくは２５〜４０ＧＰａの範囲内とされ、かつＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ強度が１５０〜６００ＭＰａ、好ましくは１５０〜４００ＭＰａの範囲内とされる。これは、フレーム１の曲げ弾性率や曲げ強度が上記範囲から外れた場合には、フレーム１の強度が低下したり、フレーム１が容易に破損してしまうからである。

ダイシング層２０は、例えば粘着剤がダイＤに付着するのを規制するエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）等からなるポリオレフィン系フィルムと、このポリオレフィン系フィルムの表面に塗布されて半導体ウェーハＷを粘着するアクリル系の粘着剤とを備えた薄い平面円板形に形成され、フレーム１の裏面の被接着領域に接着されてその中空部を閉塞する。フレーム１の裏面の被接着領域は、そのままでも良いが、略スパイク状の凸凹に粗してダイシング層２０との接着強度を向上させることもできる。その他の部分については、従来例と同様であるので説明を省略する。

上記によれば、金属の代わりにポリフェニレンスルフィド等の成形材料を使用してフレーム１を射出成形するので、軽量化を図ることができ、これを通じて作業性や利便性を著しく向上させることができる。また、フレーム１の材料変更と共に、曲げ弾性率を２５〜５０ＧＰａの範囲内とし、かつ曲げ強度を１５０〜６００ＭＰａの範囲内とするので、例え樹脂を使用してもフレーム１の強度低下を招くことが全くなく、しかも、フレーム１を３ｍｍ以下と薄くして既存の機器や装置をそのまま利用することができる。また、樹脂を使用しても、フレーム１の破損、曲がり、割れ等を抑制することができるので、ＥＶＡ系のダイシング層２０を用いても、フレーム１とダイシング層２０とが分離することがない。

この点について詳しく説明すると、ＥＶＡ系のダイシング層２０は、軟質塩化ビニル樹脂と異なり、ダイＤに粘着剤が付着するのを抑制したり、生産性を向上させるが、引張り時の伸び率が小さいので、ダイＤとダイＤとの間隔を十分に広げるためには、エキスパンド装置３１に上方から強く圧接される必要がある。この点、フレーム１の強度が低い場合には図３に示すように、フレーム１が変形してダイシング層２０が外れたり、剥離することがあるが、本実施形態によれば、強度が低下しない樹脂製のフレーム１を使用するので、フレーム１とダイシング層２０との分離、剥離等を有効に防止することができる。

また、フレーム１を金属製ではなく樹脂製とするので、ＲＦＩＤシステム１０のＲＦタグ１１を使用しても、ＲＦタグ１１の通信特性にフレーム１が悪影響を及ぼすことがなく、無線通信に誤作動等の支障を来たすおそれをきわめて有効に排除することが可能になる。また、フレーム１に、ＲＦＩＤシステム１０のＲＦタグ１１を一体的に装着するので、情報システムの簡素化を図ることができ、しかも、情報の問い合わせが不要なので、レスポンスが非常に早くなるとともに、情報を分散処理できるので、システムの拡張や変更に柔軟に対応することが可能になる。

また、汚れやすい印刷物であるバーコード（最大情報量 数１０ケタ）４と異なり、情報の遠隔読み取りや電力伝送が可能になる他、情報量の増大（最大情報量 数１０００ケタ）、情報の書き換えの容易化、耐汚染性の向上を図ることが可能になる。さらに、フレーム１が金属製の場合には、フレーム１にＲＦタグ１１用の収納穴３を後から時間をかけて切削加工せざるを得ないが、フレーム１が樹脂製の場合には、フレーム１の成形時に収納穴３を簡単に一体形成することができるので、生産性の著しい向上が大いに期待できる。

なお、上記実施形態ではフレーム１の表面後部に収納穴３を凹み成形したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、フレーム１の側部の少なくとも一部分に、収納穴３を成形しても良い。また、フレーム１の表裏面のいずれかに収納穴３を凹み成形することなく、ＲＦタグ１１を直接取り付けても良い。また、ＲＦＩＤシステム１０には、交信距離の短い電磁結合方式、電磁誘導方式、交信距離の長い電波方式等があるが、いずれでも良い。さらに、ＲＦタグ１１には、ラベル形、円筒形、カード形、箱形等があるが、いずれでも良い。

以下、本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施例を比較例と共に説明する。
実施例１
先ず、所定の成形材料を使用して図２に示すフレームを射出成形機により射出成形した。所定の成形材料としては、ポリフェニレンスルフィド１００重量部、カーボンファイバー１００重量部、及び炭酸カルシウム２００重量部を混練混合した材料を使用した。フレームは外径４００ｍｍ、内径３５０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの大きさであり、フレームの重量は約１２０ｇであった。

また、混練混合した上記材料をダンベル状に射出成形して曲げ弾性率と曲げ強度を測定したところ、ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ弾性率は３０ＧＰａ、ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ強度は２１０ＭＰａであった。

次いで、射出成形したフレームの裏面にダイシング層を貼着し、フレームの表面後部に凹み成形した収納穴に、ＲＦＩＤシステムの周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦタグ〔大日本印刷株式会社製 商品名：ＡＣＣＵＷＡＶＥ〕を貼着した。ダイシング層としては、リンテック株式会社製のダイシングフィルム〔商品名：アドウィルＤ〕を使用した。

こうしてフレームにダイシング層を貼着したら、このダイシング層の表面に予め１４０μｍにバックグラインドされた半導体ウェーハを貼り合わせ、この半導体ウェーハをダイシング機〔株式会社ディスコ製 商品名：ＤＡＤ３８１〕により個片化するとともに、ダイシング用フレーム全体にダイボンダ〔ＮＥＣマシナリー株式会社製〕によりＵＶ光を照射して８ｍｍエキスパンドし、ダイとダイとの間隔を１５０μｍとした。

この際、ダイシング用フレームを観察したが、撓み等の変形は見られず、ダイシング層にも外れや剥離を確認しなかった。また、２ｍｍの通信距離においてフレームのＲＦタグに情報を書き込んだり、書き込んだ情報を読み出す作業をしたが、特に支障を来たさなかった。

実施例２
先ず、所定の成形材料を使用して図２に示すフレームを射出成形機により射出成形した。所定の成形材料としては、ポリアミド〔ＭＸＤ６ナイロン〕１００重量部とホウ酸アルミニウムウィスカー１８５重量部を混練混合した材料を使用した。フレームは外径４００ｍｍ、内径３５０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの大きさであり、フレームの重量は約１２０ｇであった。

また、混練混合した上記材料をダンベル状に射出成形して曲げ弾性率と曲げ強度を測定したところ、ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ弾性率は４０ＧＰａ、ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ強度は３７０ＭＰａであった。

射出成形したフレームの裏面にダイシング層を貼着し、フレームに凹み成形した収納穴に、ＲＦＩＤシステムのＲＦタグを貼着した。ダイシング層としては、古河電工株式会社製のダイシングフィルム〔商品名：ＵＣ〕を使用した。その他の部分については、実施例１と同様とした。

ダイシング用フレームを観察したが、撓み等の変形は見られず、ダイシング層にも外れや剥離を確認しなかった。また、２０ｍｍの通信距離においてフレームのＲＦタグに情報を書き込んだり、書き込んだ情報を読み出す作業をしたが、特に支障を来たさなかった。

比較例
先ず、厚さ１．５ｍｍのステンレス板からフレームを切り出して形成した。このフレームは外径４００ｍｍ、内径３５０ｍｍの大きさであり、フレームの重量は約３００ｇであった。

次いで、フレームの裏面にダイシング層を貼着し、フレームの表面後部に切削加工した収納穴に、ＲＦＩＤシステムの周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦタグ〔大日本印刷株式会社製 商品名：ＡＣＣＵＷＡＶＥ〕を貼着した。ダイシング層としては、リンテック株式会社製のダイシングフィルム〔商品名：アドウィルＤ〕を使用した。

フレームにダイシング層を貼着したら、このダイシング層の表面に予め１４０μｍにバックグラインドされた半導体ウェーハを貼り合わせ、この半導体ウェーハをダイシング機〔株式会社ディスコ製 商品名：ＤＡＤ３８１〕により個片化するとともに、ダイシング用フレーム全体にダイボンダ〔ＮＥＣマシナリー株式会社製〕によりＵＶ光を照射して８ｍｍエキスパンドし、ダイとダイとの間隔を１５０μｍとした。

ダイシング用フレームを観察したが、撓み等の変形は見られず、ダイシング層にも外れや剥離を確認しなかった。これに対し、２ｍｍの通信距離においてフレームのＲＦタグに情報を書き込んだり、書き込んだ情報を読み出す作業をしたところ、読み取りに支障を来たすことがあった。

本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施形態を示す全体斜視説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施形態を示す平面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハのダイシング用フレームの実施形態におけるエキスパンド装置にセットした際の問題点を示す説明図である。 従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームのダイシング作業時の状態を示す斜視説明図である。 従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームをエキスパンド装置にセットする状態を示す説明図である。 従来における半導体ウェーハのダイシング用フレームをエキスパンド装置にセットした状態を示す説明図である。

符号の説明

１ フレーム
１Ａ フレーム
２ ノッチ
３ 収納穴
４ バーコード
１０ ＲＦＩＤシステム
１１ ＲＦタグ
１２ アンテナユニット
１３ リーダ／ライタ
１４ コンピュータ
２０ ダイシング層
２１ ダイシングフィルム
３０ ダイヤモンドブレード
３１ エキスパンド装置
Ｄ ダイ
Ｗ 半導体ウェーハ

Claims (1)

1. 半導体ウェーハを収容する中空のフレームと、このフレームの平坦な裏面に取り付けられ、収容された半導体ウェーハを粘着保持する可撓性のダイシング層とを備え、このダイシング層に粘着保持した半導体ウェーハが複数のダイにダイシングされた後、エキスパンド装置にダイシング層が上方からセットされてフレームが下方に圧接されることにより、ダイシング層が径方向に延伸される半導体ウェーハのダイシングフレームであって、
   フレームを、ポリフェニレンスルフィド、カーボンファイバー、及び炭酸カルシウムが混合混練された成形材料により２〜３ｍｍの厚さに射出成形してその内周面を断面視で三角形を呈するよう傾斜させ、フレームのＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ弾性率を３０〜４０ＧＰａの範囲とするとともに、ＡＳＴＭ Ｄ７９０における曲げ強度を２１０〜３７０ＭＰａの範囲とし、フレームの表面に、ＲＦＩＤシステム用のＲＦタグを収納する収納穴を一体成形し、フレーム裏面のダイシング層用の被接着領域を凹凸に粗し、
   ダイシング層を、フレームの中空を覆う平面円形のポリオレフィン系フィルムと、このポリオレフィン系フィルムの表面に塗布されて半導体ウェーハを粘着保持するアクリル系の粘着剤とから形成し、このダイシング層の表面周縁部の粘着剤をフレーム裏面の被接着領域に接着したことを特徴とする半導体ウェーハのダイシングフレーム。

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