JP3957506B2 - 基板表面保護シート貼り付け装置および貼り付け方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は基板表面の保護シート貼り付け装置および貼り付け方法に関し、特に半導体ウェーハ表面に表面保護シートを貼着するための装置およびその貼着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウェーハ(以下、単にウェーハともいう)の裏面を研磨研削加工する際に、基板表面が損傷したり、研削加工する際に生じる研削くずや研削水等により汚染されるのを防止するため、基板表面を保護する必要がある。また、研削研磨後のウェーハは薄肉化してもろくなっているのに加え、表面がデバイスパターンにより凹凸状になっているため、僅かな外力で破損しやすいという問題がある。
【0003】
このようなウェーハ加工時における表面保護のために、樹脂製のプラスチックで作られた保護テープ(保護シートと同じ)を表面に張り付ける方法が、周知技術としてよく知られている。例えば、特開平8−148452号公報に記載されているような技術である。
【0004】
しかし、近年のウェーハではその表面に形成されたパターンによる表面の凹凸が大きくなってきている。例えば、ポリイミド膜付きのウェーハにおいては、イミドの膜厚が5〜20μmであり、配線ワイヤーを接続するためにパターン外周部に作られた電極パッド部及び、チップダイシングするための溝(スクライブ線)では、イミドを除去しており、ウェーハの外周まで達している。ここで、溝の幅は、50μm〜100μm程度である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、上述したような方法でウェーハ表面に保護シートを貼着しても、半導体基板表面の上記凹凸に追従できず、保護シートとウェーハ表面との間の接着が不十分となっている。
【0006】
これについて図8を参照して説明する。図8(a)は、保護シートが貼着されたウェーハの平面図であり、図8(b)は、ウェーハ外周部における一断面図である。図8(a)に示すように、ウェーハ101表面に、斜線を記した表面保護シート102がウェーハ全面に圧着手法で貼着されている。
【0007】
ここで、図8(a)に示す拡大領域103をウェーハの外周に沿って切断すると図8(b)に示すようになる。ウェーハ101表面には上述したようなポリイミド膜から成るパッシべーション膜104が形成され、パッシべーション膜104にはスクライブ線105が形成されている。そして、接着層106と保護層107から成る表面保護シート102が上記パッシべーション膜104上から貼着される。
【0008】
しかし、凹凸のあるスクライブ線105部では、接着層106が十分に貼着されずに間隙108が形成されるようになる。このため、ウェーハの裏面研削研磨時にその間隙108から研削屑や研削水の進入し、電極パッド表面を汚染する。このような汚染があると、ワイヤーボンディング工程で、電極パッドと配線ワイヤーとの接続不良が多発するようになる。
【0009】
そこで、特開2000−038556号公報には、その凹凸部を埋める手段として、特定の融点になると溶け、上記凹凸に追従できる粘着層を有するシートを張り付け、ウェーハ全面を加熱し、凹凸を埋める手段を提示している。
【0010】
しかし、この場合の加熱方法は、ウェーハ全面を加熱し全ての凹凸を埋める方法を採っているため、シートの接着力が上がり、研削研磨後のウェーハが薄いと、シートはく離時にウェーハが割れる可能性が高くなる。また、組立時に配線ワイヤーをボンディングする電極パッドは低抵抗の金属(主にアルミ)で形成されているため、加熱されることでその表面が酸化され、絶縁体の金属酸化膜層が形成されてしまい、導通不良の原因となる。
【0011】
本発明の目的は、半導体ウェーハ表面に表面保護シートを貼り付ける場合に、ウェーハ表面の凹凸部を粘着剤で完全に埋め込むことができるようにすることである。そして、簡便な手法により、ウェーハ裏面研削研磨時に生じる研削屑や研削水の進入を防ぎ、電極パッド表面の変質および汚染を防止することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の基板表面保護シート貼り付け装置は、半導体ウェーハ表面に表面保護シートを貼着するための装置であって、前記半導体ウェーハの周辺領域を熱圧着すると共に前記半導体ウェーハの縁端に沿って前記表面保護シートを切断する機構を有する。
【0013】
そして、前記機構のうち熱圧着する部位は、加熱ヒーターを具備する金属体で構成されている。更に、前記表面保護シートに接する前記金属体の表面は平滑に形成されている。あるいは、前記金属体はローラー形状である。ここで、前記金属体は銅あるいはステンレスを含んでいる。
【0014】
また、本発明の表面保護シートの貼り付け方法は、半導体ウェーハ表面に表面保護シートをラミネートコーティングする工程と、前記ラミネートコーティング後に前記半導体ウェーハの周辺領域を被覆する前記表面保護シートを熱圧着させる工程とを含む。あるいは、本発明は、前記表面保護シートを熱圧着させる工程において同時に前記半導体ウェーハの縁端に沿って前記表面保護シートを切断する。
【0015】
そして、本発明の表面保護シートの貼り付け方法では、前記表面保護シートの熱圧着と前記表面保護シートの切断とを上述した本発明の基板表面保護シート貼り付け装置でもって行う。ここで、前記表面保護シートの熱圧着は、前記表面保護シート上に金属体を滑動あるいは摺動させて行う。
【0016】
このようにして、本発明では、半導体ウェーハの外周部のみを局所的に熱圧着することでウェーハ周辺の凹凸部は完全に粘着剤で埋め込まれる。このために、ウェーハの裏面研削研磨時に生じる研削屑や研削水のウェーハ表面内への進入は完全に防止できるようになる。そして、ウェーハ表面の電極パッド表面の変質および汚染も皆無になる。また、上記凹凸を埋める部分を最低限で制御するため、表面保護シートの剥がし時に加える力も従来の場合と変わらず、ウェーハ割れの発生は抑えられる。
【0017】
このようにして、本発明により半導体ウェーハが300mmΦのように大口径化になっても半導体装置の量産製造は容易になる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第1の実施の形態について図1乃至図4に基づいて説明する。ここで、図1は、基板表面保護シート貼り付け装置の全体図である。
【0019】
初めに、図1を概略説明する。基板表面保護シートの貼り付け用装置は、表面保護シート送り部1、表面保護シート剥がしローラー部2、表面保護シート巻き取り部3、表面保護シート貼付ローラー部4、貼着切り取り部5、貼付済みシート剥がしローラー部6、貼付ステージ7、貼付済みシート巻き取り部8を有している。本発明では、従来の技術の場合の基板表面保護シート貼り付け装置において、上記貼着切り取り部5が異なっている。それ以外の構造は従来の場合と同じでよい。
【0020】
そこで、次に上記貼着切り取り部5の構造を図2に基づいて説明する。粘着切り取り部5は、熱伝導性の良い物質で作られたヒーターブロック9に、発熱コイル10が埋め込まれており、このコイルに電源を供給する電源供給端子11がついている。更に、表面保護シートを切断するためのカッター12がヒーターブロック9に固定して取り付けられている。上述した本発明の貼着切り取り部5により、表面保護シート13はウェーハ14の外周部で熱圧着され同時にその縁で切断される。ここで、ヒーターブロック9は熱伝導性の高い銅あるいはステンレス等の金属体で構成される。
【0021】
次に、図1乃至4に基づいて本発明の表面保護シートの貼り付け方法およびウェーハ縁部の貼着方法について詳細に説明する。図3は、上記粘着切り取り部5が、表面保護シート13をウェーハ14に沿って熱圧着ながら切り取る際の動きについて説明する平面図である。そして、図4は表面保護シート13の構造を示す断面図である。
【0022】
図1に示す基板表面保護シートの貼り付け用装置において、ウェーハ14は半導体デバイスの形成された表面側を上にして、貼り付け装置内を搬送される。表面の保護シートは、表面保護シート送り部1から供給され、粘着剤の乾燥を防ぐために張られている乾燥防止シートを表面保護シート剥がしローラー2にて剥がし、表面保護シートは、表面保護シート巻き取り部3に巻き取られる。粘着剤がむき出しになった表面保護シートはウェーハと共に、表面保護シート貼付ローラー4へ送られ、ローラーで挟み込み、ウェーハ表面に貼り付ける。すなわち、ラミネートコーティングを行う。そして、ラミネートコーティングしたウェーハは貼付ステージ7へ送られ、その裏面の吸着で固定される。
【0023】
ここで、貼着切り取り部5が下りてきて表面保護シートのカットに入る。カットしている際の状態が図2に示されている。ヒーターブロック9とカッター12とには、高さに差が付けられており、このヒーターブロック9の高さを変えることで、シートを貼りつける時の押さえ強さを変えることが可能である。また、ヒーターブロック9は、ヒーター内の発熱コイル10により加熱されており、この発熱コイル10も、供給電力を変えることで温度を変えることが出来る。
【0024】
この粘着切り取り部5は、図3に示すようにウェーハ14の縁を移動する。すなわち、図2及び図3に示すように、粘着切り取り部5のヒーターブロック9がウェーハ14の周辺部の表面保護シート1上を熱圧着しながら滑り移動する。すなわち、滑動あるいは摺動する。ここで、ヒーターブロック9と表面保護シート13との間には静電気が生じる。このため、ヒータブロック9は導電性のある材料が好ましくなる。
【0025】
そして、図3に示すように粘着領域15が形成される。同時に、図2の様にして、表面保護シート13が切り取られる。このとき、ヒーターブロック9の大きさで、ウェーハ外周からの粘着領域15を変えることができる。ここで、ウェーハ口径が8”Φの時は、上記粘着領域15の幅は3mm〜5mm程度にするとよい。ヒーターブロックで押さえられた部分の表面保護シート13は、ヒーターブロック9の設定温度近くまで加熱される。この場合には、粘着切り取り部5のヒーターブロック9がウェーハ14の周辺部を熱圧着しながら滑り移動する。そこで、ヒーターブロック9の底部に丸み加工がなされていると上記滑り移動が円滑になる。
【0026】
図4に示すように、表面保護シート13は、基材(粘着剤より高軟化点の樹脂、又は熱硬化性樹脂)16と、粘着剤(熱可塑性樹脂)17から構成されている。上述したように、ヒーターブロック9を加熱することで基材16よりも低軟化点を持つ粘着剤17が軟化され、圧力の低い部分(凹凸の凹部)への移動が起こり、凹部は粘着剤で埋められる。ヒーターが移動した後は自然放冷され、凹部を埋めたままの状態で固まる。
【0027】
例えば、軟化点120℃のポリエチレン樹脂を粘着剤17とし、基材16に軟化点190℃〜232℃のポリアクリロニトリル系樹脂を用いれば、ヒーターブロック9を120〜150℃程度に加熱することで、粘着剤のポリエチレン系樹脂だけを軟化させ、凹部を埋めることが可能である。
【0028】
粘着切り取り部5が、ウェーハ14の外周を一周すると、不要になった表面保護シートは貼付済みシート剥がしローラー6で分離され、貼付済みシート巻き取り部8に巻き取られる。上述したような表面保護シートの貼り付け方法で、ウェーハ14表面に表面保護シート13が貼り付けられる。
【0029】
次に、図5に基づいて本発明の主な効果を説明する。図5(a)は、表面保護シートが貼着されたウェーハの平面図であり、図5(b)は、ウェーハ外周部における一断面図である。図5(a)に示すように、ウェーハ14表面に、斜線を記した表面保護シート13がウェーハ14全面に貼り付けされている。そして、本発明では、ウェーハ14の外周に上述したような粘着領域15が設けられている。
【0030】
ここで、図5(a)に示す拡大領域18をウェーハの外周に沿って切断すると図5(b)に示すようになる。ウェーハ14表面には上述したようなパッシべーション膜19が形成され、パッシべーション膜19にはスクライブ線20が形成されている。そして、基材16と粘着剤17から成る表面保護シート13が上記パッシべーション膜上に貼り付けられる。ここで、本発明では、ウェーハ14の周辺が加熱処理を受けるために、上述したようにスクライブ線20の凹部は粘着剤17で埋め込まれる。このようにして、従来の技術で生じたような間隙108の形成は皆無になる。
【0031】
次に本発明の効果を以下に全てまとめると、その第1の効果は、電極パッド表面の金属が酸化されて絶縁物質がその表面に生成されるというようなことはなく、粘着剤の軟化による凹部の埋め込みが可能となる。このため、裏面研削研磨時に発生する、研削水、研削屑の進入を防ぐことができる。その理由は、ウェーハ外周部のみを加熱し、有効デバイスチップを加熱することがないためである。
【0032】
第2の効果は、表面保護シートの粘着力が、それほど大きく変化することがないため、剥がし時に剥がし残りや、ウェーハ割れの発生を抑えることができる。その理由は、粘着力が向上するのは、加熱された外周部のみで有り、大部分の粘着剤はデバイスウェーハ表面に存在する凹凸を埋めきれず、ウェーハ全体の接着力は変わらないためである。ちなみに、シート剥がし時は、裏面をステージに吸着して、表面に剥がしテープを貼付、剥がしテープごとシートを剥がす方法が一般的であるが、この時の吸着面は外周部が強く吸着される構造になっており、外周は、剥がし強さに対して強い傾向にある。
【0033】
第3の効果、シート貼付作業以外の工程を追加しないで、処理が可能である。その理由は、粘着切り取り部ユニットに、ヒーターブロックが取り付けられているため、表面保護シートの切り取り動作にあわせて、加熱することが可能であるためである。
【0034】
第4の効果は、加熱幅を自由にコントロールできる(有効チップ領域拡大に対応可能=収率向上に対応)。その理由は、ヒーターブロックの大きさで、加熱幅が決定できるためである。
【0035】
第5の効果は、表面保護シートの軟化温度が変わっても、対応可能である。その理由は、ヒーターブロックを暖める加熱コイルへの供給電力を変えることで、温度制御が可能であるためである。
【0036】
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。第1の実施の形態では、貼着切り取り部5によるウェーハの縁部の熱圧着はヒーターブロック9の滑り移動でなされた。第2の実施の形態の特徴は、この熱圧着が加熱された加熱ローラーで行われる点である。
【0037】
そこで、貼着切り取り部5の構造を図6に基づいて説明する。ここで、図6(a)は貼着切り取り部5の正面図であり、図6(b)はその側面図である。図6(a)、図6(b)に示すように、粘着切り取り部5には、熱伝導性の良い物質で作られた加熱ローラー21に、発熱する金属軸22が埋め込まれており、加熱ローラー21は金属軸22で加熱され、これを中心軸として加熱ローラー21のみが回転する。そして、支持管23は軸受け24に連結され、支持管23内にはヒーター線25が設けられている。更に、カッター26が設けられ支持管23の固定して取り付けられている。
【0038】
更に、別のローラー型の貼着切り取り部5の構造を図7に基づいて説明する。
ここで、図7(a)は貼着切り取り部5の正面図であり、図7(b)はその側面図である。図7(a)、図7(b)に示すように、粘着切り取り部5には、熱伝導性の良い物質で作られた加熱ローラー21の表面部は、発熱する金属カバー27で覆われており、加熱ローラー21は金属カバー27で加熱され、中心軸(図示せず)の周りを加熱ローラー21のみが回転する。そして、ヒーター線25を装着した支持管23は金属カバー27に連結され、更に、カッター26が設けられ支持管23の固定して取り付けられている。ここで、加熱ローラー21は熱伝導性の高い銅あるいはステンレス等の金属体で構成される。
【0039】
第2の実施の形態では、表面保護シート13の貼り付けにおいて、図3に示すように粘着切り取り部5の加熱ローラー21は、ウェーハ14の縁を移動する。
すなわち、図2及び図3に示すように、粘着切り取り部5の加熱ローラー21がウェーハ14の周辺部を熱圧着しながら回転して移動する。そして、図3に示すように粘着領域15が形成され、同時に、図2に示すように表面保護シート13が切り取られる。
【0040】
第2の実施の形態では、加熱ローラー21が表面保護シート13の基材16上を押圧し回転しながら熱圧着する。このために、加熱ローラー21が表面保護シート13表面に引っかかるようなことは皆無になり、本発明は半導体装置の量産製造に十分に適用できるようになる。
【0041】
以上に説明したように、本発明では、表面保護シートの貼り付け後、すなわち、ラミネートコーティング後、半導体ウェーハの外周部のみをヒーターで粘着剤の軟化点温度まで加熱し、押さえつけることで、ウェーハ周辺の凹凸部を粘着剤で埋め込み、裏面研削研磨時に生じる研削屑や研削水の進入を防ぎ、パッド表面が変質および汚染されずに処理可能とする。また、上記凹凸を埋める部分を最低限で制御するため、剥がし時に加える力も従来の場合と変わらず、ウェーハ割れの発生を抑えることができる。
【0042】
本発明は、ヒーターブロック9あるいは加熱ローラー21が表面保護シート切り取り時に外周を加熱し熱圧着する形態に限定されず、表面保護シートの切り取り前あるいは切り取り後に一気にウェーハ外周部を加熱するような円環の形状、すなわち図5に示したような粘着領域15の形状を有する物体で、ウェーハ14の外周部を押さえつけ加熱処理を行う方法てあっても同様の効果が生じることに言及しておく。
【0043】
また、上記ヒーターブロック9あるいは加熱ローラー21は熱伝導性が高く静電気を除去できるような材料であれば金属体に限定されるものでないことにも言及しておく。
【0044】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態が適宜変更され得る。
【0045】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、表面保護シートのラミネートコーティング後、半導体ウェーハの外周部のみをヒーターで粘着剤の軟化点温度まで加熱し、押さえつけることで、ウェーハ周辺の凹凸部を粘着剤で埋め込む。
【0046】
このようにすることで、裏面研削研磨時に生じる研削屑や研削水の進入を防ぎ、電極パッド表面が変質および汚染されずに処理が可能になる。更には、上記凹凸を埋める部分を最低限で制御するため、剥がし時に加える力も変わらず、ウェーハ割れの発生を抑えることができる。
【0047】
このようにして、本発明により、半導体ウェーハが300mmΦのように大口径化しても半導体装置の量産製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明するための基板表面保護シート貼り付け装置の全体図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態を説明するための粘着切り取り部および表面保護シート切断の断面図である。
【図3】本発明の実施の形態を説明するための、粘着切り取り部が表面保護シートをウェーハに沿って切り取る際の動きについて説明するための平面図である。
【図4】表面保護シートの構造を示す断面図である。
【図5】本発明の効果を説明するための、表面保護シートが貼着されたウェーハの平面図とそのウェーハ外周部における一断面図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態を説明するための粘着切り取り部の正面図と側面図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態を説明するための別の粘着切り取り部の正面図と側面図である。
【図8】従来の技術での課題を説明するための、表面保護シートが貼着されたウェーハの平面図とそのウェーハ外周部における一断面図である。
【符号の説明】
1 表面保護シート送り部
2 表面保護シート剥がしローラー部
3 表面保護シート巻き取り部
4 表面保護シート貼付ローラー部
5 貼着切り取り部
6 貼付済みシート剥がしローラー部
7 貼付ステージ
8 貼付済みシート巻き取り部
9 ヒーターブロック
10 発熱コイル
11 電源供給端子
12,26 カッター
13,102 表面保護シート
14,101 ウェーハ
15 粘着領域
16 基材
17 粘着剤
18,103 拡大領域
19,104 パッシべーション膜
20,105 スクライブ線
21 加熱ローラー
22 金属軸
23 支持管
24 軸受け
25 ヒーター線
27 金属カバー
106 接着層
107 保護層
108 間隙
Claims (9)
- 半導体ウェーハ表面に表面保護シートを貼着するための装置であって、前記半導体ウェーハの周辺領域を熱圧着すると共に前記半導体ウェーハの縁端に沿って前記表面保護シートを切断する機構を有することを特徴とする基板表面保護シート貼り付け装置。
- 前記機構のうち熱圧着する部位は、加熱ヒーターを具備する金属体で構成されていることを特徴とする請求項1記載の基板表面保護シート貼り付け装置。
- 前記表面保護シートに接する前記金属体の表面が平滑に形成されていることを特徴とする請求項2記載の基板表面保護シート貼り付け装置。
- 前記金属体はローラー形状であることを特徴とする請求項2記載の基板表面保護シート貼り付け装置。
- 前記金属体は銅あるいはステンレスを含んで成ることを特徴とする請求項2、請求項3または請求項4記載の基板表面保護シート貼り付け装置。
- 半導体ウェーハ表面に表面保護シートをラミネートコーティングする工程と、前記ラミネートコーティング後に前記半導体ウェーハの周辺領域を被覆する前記表面保護シートを熱圧着させる工程と、を含むことを特徴とする表面保護シートの貼り付け方法。
- 前記表面保護シートを熱圧着させる工程において同時に前記半導体ウェーハの縁端に沿って前記表面保護シートを切断することを特徴とする請求項6記載の表面保護シートの貼り付け方法。
- 前記表面保護シートの熱圧着と前記表面保護シートの切断とを請求項1から請求項5のうちのいずれかの基板表面保護シート貼り付け装置でもって行うことを特徴とする請求項7記載の表面保護シートの貼り付け方法。
- 前記表面保護シートの熱圧着は、前記表面保護シート上に金属体を滑動あるいは摺動させて行うことを特徴とする請求項8記載の表面保護シートの貼り付け方法。
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