特許 7170208 ワーク分割装置及びワーク分割方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-04

(45)【発行日】2022-11-14

(54)【発明の名称】ワーク分割装置及びワーク分割方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20221107BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 X

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021214065

(22)【出願日】2021-12-28

(62)【分割の表示】P 2021006096の分割

【原出願日】2016-12-28

(65)【公開番号】P2022031546

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2021-12-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(74)【代理人】

【識別番号】100170069

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128635

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100140992

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲政

(72)【発明者】

【氏名】清水 翼

【審査官】鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０６３９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８６４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－００９４４２８（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３４５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７３７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４２１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８６５０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイシングテープを介してフレームにマウントされたワークを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割装置において、
前記ダイシングテープを拡張するエキスパンドリングと、
弾性変形可能な嵌合部を有するリング状に形成された拡張保持リングであって、前記エキスパンドリングによって前記ダイシングテープが拡張された状態で、前記嵌合部が前記フレームの表面に嵌合されることにより、前記ダイシングテープの拡張状態を保持する拡張保持リングと、
前記エキスパンドリングを含む冷却室を冷却する冷却部とを備え、
前記拡張保持リングの待機位置を前記冷却室の室外に設定し、
前記ダイシングテープの拡張状態を保持する際に、前記拡張保持リングを前記冷却室に移動させて、前記嵌合部を前記フレームの表面に嵌合させる、ワーク分割装置。

【請求項2】

前記冷却部は、前記ダイシングテープが脆性化する温度の冷気を前記冷却室に供給する、
請求項１に記載のワーク分割装置。

【請求項3】

ダイシングテープを介してフレームにマウントされたワークを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割方法において、
冷却室において前記ダイシングテープを冷却する冷却工程と、
エキスパンドリングによって前記ダイシングテープを拡張する拡張工程と、
前記冷却室の室外に設定された待機位置に拡張保持リングを待機させる工程と、
前記拡張保持リングの外周部に形成された弾性変形可能な嵌合部を前記フレームの表面に嵌合させて、前記拡張工程によって拡張された前記ダイシングテープの拡張状態を保持する拡張状態保持工程と、
を備える、ワーク分割方法。

【請求項4】

前記冷却工程は、前記ダイシングテープが脆性化する温度の冷気を前記冷却室に供給する、
請求項３に記載のワーク分割方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワーク分割装置及びワーク分割方法に係り、特に、半導体ウェーハ等のワークを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割装置及びワーク分割方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体チップ（以下、チップと言う。）の製造にあたり、ダイシングブレードによるハーフカット或いはレーザ照射による改質領域形成により予めその内部に分割予定ラインが形成された半導体ウェーハ（以下、ウェーハと言う。）を、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割装置が知られている（特許文献１等参照）。

【0003】

図１１は、ワーク分割装置によって分割される円盤状のウェーハ１が貼付されたウェーハユニット２の説明図であり、図１１（Ａ）はウェーハユニット２の斜視図、図１１（Ｂ）はウェーハユニット２の縦断面図である。

【0004】

ウェーハ１は、片面に粘着層が形成された厚さ約１００μｍのダイシングテープ（拡張テープ又は粘着シートとも言う。）３の中央部に貼付され、ダイシングテープ３は、その外周部が剛性のあるリング状のフレーム４に固定されている。

【0005】

ワーク分割装置では、ウェーハユニット２のフレーム４が、二点鎖線で示す固定部（フレーム固定機構とも言う。）７に当接されて固定される。この後、ウェーハユニット２の下方から二点鎖線で示すエキスパンドリング（突上げリングとも言う。）８が上昇移動され、このエキスパンドリング８によってダイシングテープ３が押圧されて放射状に拡張される。このときに生じるダイシングテープ３の張力が、ウェーハ１の分割予定ライン５に付与されることにより、ウェーハ１が個々のチップ６に分割される。

【0006】

ここで、本願明細書において、ダイシングテープ３のうち、ウェーハ１が貼付される平面視円形状の領域を中央部領域３Ａと称し、中央部領域３Ａの外縁部（ウェーハ１の外縁部）とフレーム４の内縁部との間に備えられる平面視ドーナツ形状の領域を環状部領域３Ｂと称し、フレーム４に固定される最外周部分の平面視ドーナツ形状の領域を固定部領域３Ｃと称する。環状部領域３Ｂが、エキスパンドリング８に押圧されて拡張される領域である。

【0007】

ワーク分割装置おいて、ウェーハ１の分割に要する力は、すなわち、ウェーハ１を分割するために環状部領域３Ｂに発生させなければならない張力は、分割予定ライン５の本数が多くなるに従って高くしなければならないことが知られている。分割予定ライン５の本数について、例えば、直径３００ｍｍのウェーハ１でチップサイズが５ｍｍの場合には約１２０本（ＸＹ方向に各６０本）の分割予定ライン５が形成され、チップサイズが１ｍｍの場合は約６００本の分割予定ライン５が形成される。よって、環状部領域３Ｂに発生させなければならない張力は、チップサイズが小さくなるに従って高くしなければならない。

【0008】

ところで、直径３００ｍｍのウェーハ１がマウントされるフレーム４の内径（フレームの内縁部の径）は、ＳＥＭＩ規格（Ｇ７４－０６９９ ３００ｍｍウェーハに関するテープフレームのための仕様）により３５０ｍｍと定められている。この規格により、図１２のウェーハユニット２の縦断面図の如く、ウェーハ１の外縁部とフレーム４の内縁部との間には、２５ｍｍの幅寸法を有する環状部領域３Ｂが存在することになる。また、図１３（Ａ）、（Ｂ）で示すワーク分割装置の要部縦断面図の如く、フレーム４を固定する固定部７は、エキスパンドリング８によって拡張される環状部領域３Ｂに接触しないように、矢印Ａで示すダイシングテープ３の面内方向において環状部領域３Ｂから外方に離間した位置に設置されている。

【0009】

ここで、エキスパンドリング８の上昇動作によって生じるウェーハ１を分割する力は、（ｉ）環状部領域３Ｂの全領域を拡張する力、（ii）ウェーハ１をチップ６に分割する力、（iii）隣接するチップ６とチップ６との間のダイシングテープ３を拡張する力の３つの力に分解される。

【0010】

図１４（Ａ）～（Ｅ）に示すワーク分割装置の動作図の如く、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂにエキスパンドリング８が当接し、エキスパンドリング８の上昇動作によってダイシングテープ３の拡張が始まると（図１４（Ａ））、まず最もバネ定数の低い環状部領域３Ｂの拡張が始まる（図１４（Ｂ））。これにより、環状部領域３Ｂに張力が発生し、この張力がある程度高まると、高まった張力がウェーハ１に伝達されてウェーハ１のチップ６への分割が始まる（図１４（Ｃ））。ウェーハ１が個々のチップ６に分割されると、環状部領域３Ｂの拡張とチップ６間のダイシングテープ３の拡張とが同時に進行する（図１４（Ｄ）～（Ｅ））。

【0011】

従来のワーク分割装置では、直径３００ｍｍのウェーハ１において、チップサイズが５ｍｍ以上の場合には、環状部領域３Ｂで発生した張力により、個々のチップ６に問題無く分割することができた。しかしながら、ウェーハ１に形成される回路パターンの微細化に伴いチップサイズがより小さい１ｍｍ以下のチップも現れてきた。この場合、ウェーハ１を分割する分割予定ライン５の本数が増大することに起因して、ウェーハ１の分割に要する力が大きくなり、環状部領域３Ｂの拡張による張力以上の力が必要となる場合があった。そうすると、図１５のウェーハユニット２の縦断面図の如く、エキスパンドリング８による拡張動作が終了しても、ウェーハ１に形成された分割予定ライン５の一部が分割されずに未分割のまま残存するという問題が発生した。

【0012】

このような分割予定ライン５の未分割の問題は、ダイシングテープ３の拡張量や拡張速度を増加させても解消することはできない。例えば、ダイシングテープ３の拡張量を増やした場合には、環状部領域３Ｂが塑性変形を始めてしまうからである。塑性変形中の環状部領域３Ｂのバネ定数は、弾性変形中のバネ定数よりも小さいことから、環状部領域３Ｂの弾性変形を超えた領域では、ウェーハ１を個々のチップ６に分割する張力は発生しない。一方、ダイシングテープ３の拡張速度を増やした場合でも、環状部領域３Ｂの一部分が塑性変形を始めてしまうので、ウェーハ１を個々のチップ６に分割する張力は発生しない。これはダイシングテープ３の周波数応答が低いため、ダイシングテープ３の全体に時間差なく力が伝達しないからである。

【0013】

そこで、上記のような問題を解消する装置の一例として、冷気供給手段を備えたテープ拡張装置（ワーク分割装置）が特許文献２に開示されている。特許文献２によれば、冷気供給手段を作動して、処理空間内に冷気を供給し、処理空間内を例えば零下に冷却することにより、ダイシングテープを冷却している。

【0014】

特許文献２の如く、ダイシングテープを冷却することで、ダイシングテープのバネ定数を大きくした状態でダイシングテープを拡張することができる。これにより、図１２に示した環状部領域３Ｂに発生する張力を、冷却しないダイシングテープと比較して高くすることができるので、チップサイズが小チップの場合でも個々のチップに分割することが可能となる。

【0015】

一方、ワーク分割装置の分野では、エキスパンドリングによって拡張されたダイシングテープの拡張状態を保持することにより、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下を防止することも要求される。

【0016】

この要求を満足するワーク分割装置として、サブリングを備えたワーク分割装置が特許文献３に開示されている。特許文献３のサブリングは、エキスパンドリングによって拡張されたダイシングテープを拡張した状態で保持する機能を有し、フレームの内径よりも大径に構成されている。サブリングは、ダイシングテープの裏面側からダイシングテープに向けて上昇される。そして、サブリングがフレームを通過した直後に、サブリングの外周部に設けられた嵌合部（リップとも言う。）が、ダイシングテープの外周部とフレームの表面との間に挿入される。これにより、エキスパンドリングによるダイシングテープの拡張が終了しても、ダイシングテープの拡張状態が保持される。このようにダイシングテープの拡張状態を保持すれば、ダイシングテープの弛みを阻止することができるので、チップ同士の接触に起因するチップの品質低下を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【文献】特開２０１６－１４９５８１号公報

【文献】特開２０１６－１２５８５号公報

【文献】特開２０１３－５１３６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

しかしながら、特許文献１、２のワーク分割装置では、特許文献３のようなサブリングを備えていないため、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題を招くおそれがある。

【0019】

一方、ダイシングテープを冷気によって冷却する特許文献２のワーク分割装置に、特許文献３のサブリングを搭載した場合、サブリングの樹脂製の嵌合部が低温環境により硬化して脆性化するという問題が発生する。この問題により、サブリングの嵌合部が、ダイシングテープの外周部とフレームの表面との間に挿入される際に、嵌合部が破損するという虞がある。よって、特許文献２のワーク分割装置に、特許文献３のサブリングを搭載することは困難である。

【0020】

このように従来のワーク分割装置には、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割の問題を解消しつつ、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題を解消することができるものはなく、そのような装置を実現することが望まれていた。

【0021】

本発明はこのような問題に鑑みて成されたものであり、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題とを同時に解消することができるワーク分割装置及びワーク分割方法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】

【0022】

本発明のワーク分割装置は、本発明の目的を達成するために、ワークの外径よりも大き
い内径を有するリング状のフレームにダイシングテープの外周部が固定され、ダイシングテープに貼付されたワークを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割装置において、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と反対側の裏面側に配置され、フレームの内径よりも小さく、かつワークの外径よりも大きい開口部を有するリング状に形成されたエキスパンドリングであって、ダイシングテープに対し相対的に近づく方向に移動されることによりダイシングテープを押圧して拡張するエキスパンドリングと、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と反対側の裏面側に配置され、フレームの内径よりも大きい弾性変形可能な嵌合部を有するリング状に形成された拡張保持リングであって、エキスパンドリングによってダイシングテープが拡張された状態で、嵌合部がフレームの表面に嵌合されることにより、ダイシングテープの拡張状態を保持する拡張保持リングと、エキスパンドリング及び拡張保持リングを含む空間を冷却する冷却部と、拡張保持リングの嵌合部がフレームの表面に嵌合する前に、冷却部により冷却された嵌合部を加温する加温部と、を備える。

【0023】

本発明のワーク分割装置によれば、冷却部の冷気によってダイシングテープを冷却し、ダイシングテープのバネ定数を大きくした状態でダイシングテープをエキスパンドリングによって拡張する。これにより、本発明のワーク分割装置によれば、チップサイズが小チップの場合でも個々のチップに分割することができる。このとき、拡張保持リングの嵌合部は、冷気によって冷却されて弾性状態から脆化状態に性状が変化しているので、この嵌合部をフレームの表面に嵌合させる前に、嵌合部を加温部によって加温する。これにより、嵌合部は、脆化状態から弾性状態に回復され、この後、フレームの表面に嵌合されてダイシングテープの拡張状態を保持する。

【0024】

以上の如く、本発明のワーク分割装置によれば、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題とを同時に解消することができる。

【0025】

本発明のワーク分割装置の一態様は、冷却部は、ダイシングテープが脆性化する温度の冷気を空間に供給し、加温部は、冷気の温度を超える温度で嵌合部を加温して、嵌合部を弾性化することが好ましい。これにより、ダイシングテープは冷気によってバネ定数が大きくなり、また、嵌合部は脆化状態から弾性状態に回復する。

【0026】

本発明のワーク分割装置の一態様は、加温部は、嵌合部に常温を超えた熱を供給する熱供給部であることが好ましい。これにより、嵌合部は脆化状態から弾性状態に確実に回復する。

【0027】

本発明のワーク分割装置の一態様は、加温部は、嵌合部に常温エアを供給するエア供給部であることが好ましい。これにより、嵌合部は脆化状態から弾性状態に確実に回復する。

【0028】

本発明のワーク分割方法は、本発明の目的を達成するために、ワークの外径よりも大きい内径を有するリング状のフレームにダイシングテープの外周部が固定され、ダイシングテープに貼付されたワークを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するワーク分割方法において、ダイシングテープを冷気により冷却する冷却工程と、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と反対側の裏面側に配置されたエキスパンドリングを、ダイシングテープに対して相対的に近づく方向に移動させることにより、ダイシングテープのうちワークの外縁部とフレームの内縁部との間の環状部領域をエキスパンドリングによって押圧して、ダイシングテープを拡張する拡張工程と、ダイシングテープにおけるワークの貼付面と反対側の裏面側に配置された拡張保持リングであって、拡張保持リングの外周部に形成された弾性変形可能な嵌合部を加温する加温工程と、拡張保持リングを、ダイシングテープに対して相対的に近づく方向に移動させることにより、加温された嵌合部をフレームの表面に嵌合させて、拡張工程によって拡張されたダイシングテープの拡張状態を保持する拡張状態保持工程と、を備える。

【0029】

本発明のワーク分割方法によれば、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題とを同時に解消することができる。

【0030】

本発明のワーク分割方法の一態様は、冷却工程は、ダイシングテープが脆性化する温度の冷気をダイシングテープに供給し、加温工程は、冷気の温度を超える温度で嵌合部を加温して、嵌合部を弾性化することが好ましい。これにより、ダイシングテープは冷気によってバネ定数が大きくなり、また、嵌合部は脆化状態から弾性状態に回復する。

【0031】

本発明のワーク分割方法の一態様は、加温工程は、嵌合部に常温を超えた熱を供給することが好ましい。これにより、嵌合部は脆化状態から弾性状態に確実に回復する。

【0032】

本発明のワーク分割方法の一態様は、加温工程は、嵌合部に常温エアを供給することが好ましい。これにより、嵌合部は脆化状態から弾性状態に確実に回復する。

【発明の効果】

【0033】

本発明によれば、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題とを同時に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】実施形態のワーク分割装置の分割ステージの要部構造図

【図2】図１に示した分割ステージの要部拡大斜視図

【図3】拡張途中の環状部領域の形状を示したウェーハユニットの要部縦断面図

【図4】拡張保持リングによるダイシングテープの拡張状態を示した縦断面図

【図5】図４の要部拡大断面図

【図6】ワーク分割装置の制御系を示したブロック図

【図7】ウェーハ分割方法の一例を示したフローチャート

【図8】ワーク分割装置の動作説明図

【図9】ワーク分割装置の動作説明図

【図10】加温部として常温エアを供給するエア供給部が適用された説明図

【図11】ウェーハが貼付されたウェーハユニットの説明図

【図12】ウェーハユニットの縦断面図

【図13】ワーク分割装置の要部側面図

【図14】ワーク分割装置の動作図

【図15】ウェーハが分割されたウェーハユニットの縦断面図

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、添付図面に従って本発明に係るワーク分割装置及びワーク分割方法の好ましい実施形態について詳説する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲であれば、以下の実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0036】

図１は、実施形態に係るワーク分割装置１０に備えられた分割ステージの要部縦断面図であり、図２は、分割ステージの要部拡大斜視図である。なお、ワーク分割装置１０によって分割処理されるウェーハユニットのサイズは限定されるものではないが、実施形態では、図１２に示した直径３００ｍｍのウェーハ１がマウントされたウェーハユニット２を例示する。

【0037】

図２の如く、ワーク分割装置１０は、分割予定ライン５が形成されたウェーハ１を分割予定ライン５に沿って個々のチップ６に分割する装置である。分割予定ライン５は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に複数本形成される。実施形態では、Ｘ方向と平行な分割予定ライン５の本数と、Ｙ方向と平行な分割予定ライン５の本数とがそれぞれ３００本でそれぞれの間隔が等しいウェーハ１、すなわち、チップサイズが１ｍｍのチップ６に分割されるウェーハ１を例示する。

【0038】

ウェーハ１は図１、図２の如く、フレーム４に外周部が固定されたダイシングテープ３の中央部に貼付される。ダイシングテープ３は、ウェーハ１が貼付される平面視円形状の中央部領域３Ａ、及び中央部領域３Ａの外縁部（ウェーハ１の外縁部）とフレーム４の内縁部との間の平面視ドーナツ形状の環状部領域３Ｂを有する。

【0039】

ウェーハ１の厚さは、例えば５０μｍ程度である。また、ダイシングテープ３としては、例えばＰＶＣ（polyvinyl chloride：ポリ塩化ビニール）系のテープが使用される。なお、ウェーハ１をＤＡＦ（Die Attach Film）等のフィルム状接着材を介してダイシングテープ３に貼付してもよい。フィルム状接着材としては、例えばＰＯ（polyolefin：ポリオレフィン）系のものを使用することができる。

【0040】

ワーク分割装置１０は、フレーム４を固定する固定部７（図１３、図１４参照）と、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂに下方側から当接されてダイシングテープ３を押圧して拡張するエキスパンドリング１４と、エキスパンドリング１４によって拡張されたダイシングテープ３の拡張状態を保持する拡張保持リング（サブリングとも言う。）１８と、を有する。

【0041】

また、図１の如く、ワーク分割装置１０は、固定部７、エキスパンドリング１４及び拡張保持リング１８を囲繞する冷却室１６を備える。更に、ワーク分割装置１０は、冷却室１６に零下の冷気２０を供給するノズル２２を備えた冷気供給部２４と、拡張保持リング１８の嵌合部２６がフレーム４の表面４Ａに嵌合する前に、冷気２０によって冷却された嵌合部２６を加温する加温部であるハロゲンランプ２８と、を備える。このハロゲンランプ２８も冷却室１６に囲繞されている。また、冷却室１６と冷気供給部２４によって冷却部が構成される。そして、エキスパンドリング１４及び拡張保持リング１８を含む空間である冷却室１６の室内空間１７に冷気２０が供給される。

【0042】

固定部７は、ダイシングテープ３におけるウェーハ１の貼付面と同一側に配置され、その下面７Ａにフレーム４が着脱自在に固定される。また、固定部７は、エキスパンドリング１４によって拡張される環状部領域３Ｂに接触しないように、矢印Ａで示すダイシングテープ３の面内方向において環状部領域３Ｂから外方に離間した位置に設置されている。

【0043】

図２の如く、固定部７の形状は、フレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも大きい、例えば直径３６１ｍｍの開口部７Ｂを有するリング状であるが、その形状は特に限定されるものではない。固定部７としては、例えば、開口部７Ｂを有する矩形状の板状材を例示することもでき、フレーム４の外周に沿って所定の間隔で配置された複数の固定部材からなる固定部を例示することもできる。これらの固定部材の内接円が、開口部７Ｂの直径と等しく設定される。

【0044】

エキスパンドリング１４は、ダイシングテープ３におけるウェーハ１の貼付面と反対側の裏面側に配置され、フレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも小さく、かつウェーハ１の外径（３００ｍｍ）よりも大きい拡張用開口部（開口部）１４Ａを有するリング状に形成される。エキスパンドリング１４は、ダイシングテープ３に対して相対的に近づく方向に移動自在に配置される。具体的には、エキスパンドリング１４は、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂの裏面を押圧して環状部領域３Ｂを拡張する拡張位置（図１の二点鎖線で示す位置）と、拡張位置から下方に退避した退避位置（図１の実線で示す位置）との間で上下方向に移動自在に配置される。

【0045】

また、ワーク分割装置１０には、エキスパンドリング１４を拡張位置と退避位置との間で上下移動させるエキスパンドリング移動機構３０が備えられている。エキスパンドリング移動機構３０の一例として、送りネジ装置を例示するが、これに代えてエアシリンダ装置等のアクチュエータを使用することもできる。退避位置に位置されているエキスパンドリング１４をエキスパンドリング移動機構３０によって拡張位置に向けて移動させると、エキスパンドリング１４は、環状部領域３Ｂに向けて矢印Ｂ方向に上昇移動される。これによって、環状部領域３Ｂの裏面がエキスパンドリング１４に押圧されて放射状に拡張される。なお、エキスパンドリング１４を固定して、ウェーハユニット２を矢印Ｃ方向に下降移動させることにより、環状部領域３Ｂをエキスパンドリング１４によって押圧してもよい。

【0046】

図３は、エキスパンドリング１４によって拡張途中の環状部領域３Ｂの形状を示したウェーハユニット２の要部縦断面図である。後述するが、エキスパンドリング１４による環状部領域３Ｂの拡張に先立って、ノズル２２から冷却室１６の室内空間１７に供給された、例えば－２０～－４０℃の冷気２０によって室内空間１７が冷却される。これにより、ダイシングテープ３が脆性化されてダイシングテープ３のバネ定数が常温時と比較して大きくなっている。この状態でダイシングテープ３の環状部領域３Ｂがエキスパンドリング１４によって拡張されるので、チップサイズが小チップの場合でも個々のチップに分割することが可能となっている。冷気２０によって冷却された環状部領域３Ｂの温度は、不図示の放射温度計にて計測してもよい。また、冷気２０の温度と冷気２０の供給時間とに基づいた環状部領域３Ｂの温度変化データを予め実測しておき、この温度変化データに基づいて冷気２０の供給時間を制御してもよい。

【0047】

図１に示すノズル２２は、冷却室１６の室内において、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂに向けて配置されている。これにより、環状部領域３Ｂが冷気２０によって効率よく冷却される。また、冷気供給部２４は、吸引した外気を零下に冷却する熱交換器を備えており、熱交換器によって冷却された冷気２０が配管２５を介してノズル２２に供給される。なお、図１では、冷気供給部２４を冷却室１６の室外に配置しているが、冷却室１６の室内に配置してもよい。この場合、冷気供給部２４は、室内空間１７の冷却された室内エアを冷却するので、熱交換器にかかる負荷を小さくすることができる。

【0048】

図１の如く、ダイシングテープ３の拡張状態を保持する拡張保持リング１８は、ダイシングテープ３におけるウェーハ１の貼付面と反対側の裏面側に配置される。また、拡張保持リング１８は、外径がフレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも小さく、内径がエキスパンドリング１４の外径よりも大きい本体リング３２と、本体リング３２の外周部に装着されて、外径（３５１．３ｍｍ）がフレーム４の内径（３５０ｍｍ）よりも大きい弾性変形可能なリング状の嵌合部２６と、を有する。嵌合部２６の材質として、零下の環境下で脆性化するＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）を例示する。なお、嵌合部２６の材質は、ＰＰに限定されるものではないが、少なくとも零下では脆性化し、常温環境下では弾性を備える材質であることが好ましい。

【0049】

図１の如く、嵌合部２６を加温するハロゲンランプ２８は、実線で示す待機位置に位置している拡張保持リング１８の嵌合部２６を包囲するように配置される。このハロゲンランプ２８は、図２の如くリング状に構成されたものであるが、形状はリング状に限定されるものではない。例えば、棒状のハロゲンランプを用いてもよい。この場合、複数本の棒状のハロゲンランプによって嵌合部２６を包囲すればよい。

【0050】

ハロゲンランプ２８は、ハロゲンランプ電源３４から供給される電力によって点灯し放熱する。また、ハロゲンランプ２８の外側には、リフレクタ３６がハロゲンランプ２８に近接して配置される。これにより、嵌合部２６は、ハロゲンランプ２８からの直射熱とリフレクタ３６で反射された反射熱とによって常温を超えた温度に加温される。拡張保持リング１８は、嵌合部２６の温度が常温を超えた温度、例えば２０℃を超えた温度に昇温された後に待機位置から上昇され、ダイシングテープ３の拡張状態を保持する。なお、ハロゲンランプ２８によって加温された嵌合部２６の温度は、不図示の放射温度計にて計測してもよい。また、ハロゲンランプ２８の点灯時間に基づいた嵌合部２６の温度変化データを予め実測しておき、その温度変化データに基づいてハロゲンランプ２８の点灯時間を制御してもよい。

【0051】

図４は、拡張保持リング１８によってダイシングテープ３の拡張状態が保持された縦断面図である。図５は、図４の要部拡大断面図である。

【0052】

図４、図５の如く、拡張保持リング１８の嵌合部２６は、実線で示す嵌合位置でフレーム４の表面４Ａにダイシングテープ３の環状部領域３Ｂを介して嵌合する。これにより、ダイシングテープ３の拡張状態が拡張保持リング１８によって保持される。

【0053】

拡張保持リング１８は、拡張保持前においては、図４、図５の実線で示す嵌合位置から下方の待機位置（図１の実線で示す位置）に配置されており、拡張保持時に待機位置から嵌合位置に拡張保持リング移動機構３８によって上昇移動される。拡張保持リング移動機構３８の一例として、送りネジ装置を例示するが、これに代えてエアシリンダ装置等のアクチュエータを使用することもできる。

【0054】

拡張保持リング移動機構３８によって拡張保持リング１８が上昇されると、ハロゲンランプ２８によって常温を超えた温度に加温された嵌合部２６が、フレーム４の下面に当接する。このとき、嵌合部２６は脆性状態から弾性状態に回復しているので、継続する拡張保持リング１８の上昇移動により、フレーム４の内周面に押されて弾性変形しながら上昇する。そして、嵌合部２６が、フレーム４の内周面を通過した位置で拡張保持リング１８の上昇が停止される。これによって、弾性状態に回復された嵌合部２６が図４、図５の如く嵌合位置でフレーム４の表面４Ａに嵌合される。なお、拡張保持リング１８を固定して、ダイシングテープ３側を拡張保持リング１８に近づける方向に移動させてもよい。すなわち、嵌合部２６をフレーム４の表面４Ａに嵌合させる場合には、拡張保持リング１８をダイシングテープ３に対して相対的に近づく方向に移動させればよい。

【0055】

エキスパンドリング１４を駆動するエキスパンドリング移動機構３０、拡張保持リング１８を駆動する拡張保持リング移動機構３８、冷気供給部２４、及びハロゲンランプ電源３４は、図６の制御系のブロック図の如く、ワーク分割装置１０を統括制御する制御部４０によって、その動作が制御されている。

【0056】

次に、図７のフローチャート、図８（Ａ）～（Ｄ）及び図９（Ａ）～（Ｄ）に示すワーク分割装置１０の動作説明図に従って、ワーク分割方法を具体的に説明する。

【0057】

まず、図７のステップＳ１００の配置工程において、図８（Ａ）の如く、エキスパンドリング１４をエキスパンドリング移動機構３０によって退避位置に配置させ、拡張保持リング１８を拡張保持リング移動機構３８によって待機位置に配置させる。

【0058】

次に、図７のステップＳ１１０の固定工程において、図８（Ｂ）の如く、ウェーハユニット２のフレーム４を固定部７に固定する。

【0059】

次に、図７のステップＳ１３０の冷気冷却工程において、図８（Ｃ）の如く、ノズル２２から冷気２０を冷却室１６の室内空間１７（図１参照）に供給し、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂを零下（例えば－２０～－４０℃）に冷却する。これにより、ダイシングテープ３の環状部領域３Ｂが脆性化される。なお、冷気２０の温度は、零下に限定されるものではなく、ダイシングテープ３が脆性化する温度以下であればよい。

【0060】

次に、図７のステップＳ１４０の拡張開始工程において、図８（Ｄ）の如く、エキスパンドリング移動機構３０によってエキスパンドリング１４を、図８（Ａ）の退避位置から拡張位置に向けて矢印Ｂ方向に上昇移動させ、脆性化された環状部領域３Ｂの全領域の拡張を開始する。なお、拡張開始工程において、ノズル２２から冷気２０を噴射した状態を保持してもよく、ステップＳ１３０の冷気冷却工程において、環状部領域３Ｂが十分に冷却されている場合は、ノズル２２からの冷気２０の噴射を停止してもよい。

【0061】

次に、図７のステップＳ１５０の分割工程において、図９（Ａ）の如く、エキスパンドリング１４の上昇移動を続行して行うことにより、ウェーハ１を個々のチップ６に分割する。この後、図９（Ｂ）の如く、エキスパンドリング１４が拡張位置に到達したところで、エキスパンドリング１４の上昇移動を停止する。

【0062】

ステップＳ１５０の分割工程では、常温時よりもバネ定数が大きくなっている環状部領域３Ｂのバネ定数の張力がウェーハ１に付与される。これにより、チップサイズが小チップ（１ｍｍ）であっても個々のチップ６に分割するだけの張力を、環状部領域３Ｂからウェーハ１に付与することができる。よって、ワーク分割装置１０によれば、チップサイズが小チップ（１ｍｍ）の場合に生じる分割予定ラインの未分割問題を解消することができる。

【0063】

次に、図７のステップＳ１６０の加温工程において、図９（Ｂ）の如く、ハロゲンランプ２８を点灯して拡張保持リング１８の嵌合部２６を、常温を超えた温度に加温する。なお、ステップＳ１６０の加温工程は、ステップＳ１５０の分割工程の最中に行ってもよく、ステップＳ１５０の分割工程の終了後に行ってもよい。また、ハロゲンランプ２８によって嵌合部２６を加温する温度は、常温を超えた温度に限定されず、冷気２０の温度を超えた温度であって、冷気２０によって脆性化された嵌合部２６が弾性状態に回復する温度であればよい。

【0064】

次に、図７のステップＳ１７０の拡張状態保持工程において、図９（Ｃ）の如く、拡張保持リング１８を拡張保持リング移動機構３８によって待機位置から嵌合位置に向けて上昇させて、弾性状態が回復された嵌合部２６を、嵌合位置でフレーム４の表面４Ａに嵌合させてダイシングテープ３の拡張状態を保持する。

【0065】

次に、図７のステップＳ１８０のエキスパンドリング退避工程において、図９（Ｄ）の如く、エキスパンドリング１４をエキスパンドリング移動機構３０によって退避位置に向けて下降移動させ、退避位置に配置する。このとき、ダイシングテープ３は、エキスパンドリング１４による拡張は解除されるが、フレーム４の表面４Ａに拡張保持リング１８の嵌合部２６が嵌合されているので、弛むことなく拡張状態が保持される。これにより、拡張されたダイシングテープ３が弛むことによって生じるチップ６同士の接触を防止することができるので、チップ６の品質低下を防止することができる。

【0066】

上記の如く実施形態のワーク分割装置１０によるワーク分割方法によれば、ステップＳ１３０の冷気冷却工程を備えたので、ダイシングテープ３を脆性化してダイシングテープ３のバネ定数を高めることができる。これにより、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題を解消することができる。

【0067】

また、実施形態のワーク分割装置１０によるワーク分割方法によれば、ステップＳ１６０の加熱工程を備えたので、ステップＳ１３０の冷気冷却工程にて脆化状態に冷却された嵌合部２６を弾性状態に回復させることができる。この後、ステップＳ１７０の拡張状態保持工程を備えたので、弾性状態に回復された嵌合部２６をフレーム４の表面４Ａに嵌合させることができる。これにより、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題を解消することができる。

【0068】

上記の実施形態では、加温部としてハロゲンランプ２８を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、加温部として、遠赤外線ランプ、赤外線ランプ、セラミックヒータ、カーボンヒータ、温風ヒータ又は接触式ヒータを例示することができる。これらの加温部によれば、低温環境下の冷却室１６の室内であっても、脆性化された嵌合部２６を加温して弾性状態に回復させることができる。

【0069】

また、加温部として、図１０の如く、拡張保持リング１８の嵌合部２６に常温エア４２を供給するエア供給部４４を設けてもよい。この加温部によれば、低温環境下の冷却室１６の室内であっても、常温エア４２の供給によって嵌合部２６を、脆性状態から弾性状態に回復させることができる。

【0070】

本発明では、低温環境下の冷却室１６の室内空間１７で、拡張保持リング１８の嵌合部２６を、加温部によって加温して弾性状態に回復させた後、拡張保持リング１８によってダイシングテープ３の拡張状態を保持したが、加温部を用いることなく、嵌合部２６をフレーム４の表面４Ａに嵌合させることもできる。例えば、拡張保持リング１８の待機位置を、常温環境下の冷却室１６の室外に設定し、冷却室１６に拡張保持リング１８を出し入れするための扉を設ける。そして、ダイシングテープ３の拡張状態を保持する際に、扉を解放し、拡張保持リング１８を冷却室１６の室外から室内空間１７に移動させて、常温状態の嵌合部２６をフレーム４の表面４Ａに嵌合させる。このような構成であっても、チップサイズが小チップの場合に生じる分割予定ラインの未分割問題と、分割後のチップ同士の接触に起因するチップの品質低下の問題とを同時に解消することができる。

【符号の説明】

【0071】

１…ウェーハ、２…ウェーハユニット、３…ダイシングテープ、３Ａ…中央部領域、３Ｂ…環状部領域、３Ｃ…固定部領域、４…フレーム、５…分割予定ライン、６…チップ、７…固定部、８…エキスパンドリング、１０…ワーク分割装置、１４…エキスパンドリング、１６…冷却室、１７…室内空間、１８…拡張保持リング、２０…冷気、２２…ノズル、２４…冷気供給部、２５…配管、２６…嵌合部、２８…ハロゲンランプ、３０…エキスパンドリング移動機構、３２…本体リング、３４…ハロゲンランプ電源、３６…リフレクタ、３８…拡張保持リング移動機構、４０…制御部、４２…常温エア、４４…エア供給部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】