JP2006156679A - サポートプレートの貼り付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェーハ等の基板とサポートプレートの間に挟まったガスを容易に除去しつつ圧着できる貼り付け装置を提供する。
【解決手段】 減圧チャンバー５０は配管５１を介して真空引き装置につながり、また一側面には搬入・搬出用の開口５２が形成され、この開口５２をシャッター５３で開閉する。このシャッター５３はシリンダユニット５４にて昇降動せしめられ、上昇した位置で側方からプッシャー５５にて押圧することで、シャッター５３の内側面に設けたシールが開口５２の周囲に密に当接し、チャンバー５０内を気密に維持する。またプッシャー５５を後退させシャッター５３を下降させることで、開口５２が開となり、この状態で搬送装置を用いてウェーハＷとサポートプレート２との積層体を出し入れする。そして、チャンバー５０内には前記積層体を圧着する保持台５６と押圧板５７が配置されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の基板を薄板化する際にバックアップのために基板にサポートプレートを貼り付ける装置に関する。

ＩＣカードや携帯電話の薄型化、小型化、軽量化が要求されており、この要求を満たすためには組み込まれる半導体チップについても薄厚の半導体チップとしなければならない。このため半導体チップの基になるウェーハの厚さは現状では１２５μｍ〜１５０μｍであるが、次世代のチップ用には２５μｍ〜５０μｍにしなければならないと言われている。

半導体ウェーハをグラインダーなどによって薄板化する工程では、半導体ウェーハの回路形成面側をテープや板材でサポートする必要がある。特許文献１には、半導体ウェーハにサポートプレートを貼り付ける装置が開示されている。

特許文献１に開示される装置は、上下一対のホットプレートを配置するとともに、これらホットプレートの外側に上下一対の真空ポットを設け、上下のホットプレート間で半導体ウェーハとサポートプレートとの積層体を圧着する間、減圧雰囲気で行うようにしている。特に、特許文献１では上方のホットプレートを昇降動せしめる手段として油圧式のプレス機を用いず、ダンパーとしても機能するエアプランジャーを用いることで、ホットプレートからの熱で積層体が膨張した際に発生する逆圧力で半導体ウェーハが破損することを防止している。

特開２００２−１９２３９４号公報 段落（００１２）、（００１４）、（００１９）

半導体ウェーハとサポートプレートとを重ねる場合、平面的に均等な圧力でサポートプレートを半導体ウェーハに押し付ける必要がある。偏った力で押し付けると間に介在する接着剤の厚みが部分的に変化し、積層体全体の厚さが均等でなくなる。
そして、厚さが均等でない積層体を研削すると、研削された半導体ウェーハの厚さが不均一になる。

上記を解消するには、保持板と押圧板とが常に平行であることが必要である。しかしながら特許文献１にあっては保持板および押圧板の何れも水平であることを前提としており、これら保持板又は押圧板が何らかの原因で平行でなくなると、それを簡単に調整することができない。

上記課題を解決すべく本発明に係る貼り付け装置は、真空源につながるとともに基板の搬入・搬出口を気密に閉塞可能なシャッターを備えたチャンバーを有し、このチャンバー内には、基板とサポートプレートとの積層体を載置する保持台と、この保持台に対し相対的に昇降動可能な押圧板とが配置され、この押圧板は昇降動可能な軸に取り付けられ、この軸はボールジョイント等のジョイントを介して角度調整可能に昇降体に支持された構成とした。尚、押圧板及び保持台の材質はアルミナや炭化珪素などのセラミックスが好ましい。

上記構成とすることで、基板とサポートプレートとを貼り合わせて積層体とする都度、或いは所定回数ごとに押圧板の角度を調整し、常に最適な状態で貼り合せることができる。

前記押圧板の昇降動はサーボモータを用いて行うことで、押圧板からサポートプレートに加わるトルクを制御することができる。また、位置センサを用いることで押圧板を位置制御することでサポートプレートに加わる力を制御することもできる。

また、押圧板及び保持台の少なくとも一方にヒータを設けることで、一旦硬化した接着剤を柔らかくして基板とサポートプレートとを貼り合わせることができる。

本発明によれば、半導体ウェーハ等の基板とサポートプレートを圧着せしめる際に、ボイド及びガスの発生を抑制でき、基板とサポートプレートとの貼り付け精度も向上する。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る貼り付け装置を用いた半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図、図２はサポートプレートの斜視図、図３は基板と接着剤とサポートプレートの関係を示す側面図であり、最初に薄板化工程の全体を説明する。

先ず半導体ウェーハＷの回路（素子）形成面（Ａ面）に接着剤液を塗布する。塗布には例えばスピンナーを用いる。接着剤液としては例えばノボラックタイプのフェノール樹脂系材料が挙げられるが、これに限定されない。また接着剤の厚みは数μｍ〜１００μｍ程度とする。

次いで、図３に示すように、上記の接着剤ベークして焼き固めて流動性をなくした接着剤層１を基板Ｗの表面に形成する。加熱には例えばオーブンを用いる。接着剤層１の厚みは上記に限らず、半導体ウェーハＷの表面（Ａ面）に形成した回路の凹凸に応じて決定する。尚、一回の塗布では必要な厚みを出せない場合には、塗布と予備乾燥を複数回繰り返して行う。この場合、最上層以外の接着剤層の予備乾燥は接着剤に流動性を残さないように乾燥の度合いを強める。

以上によって所定厚みの接着剤層１が形成された半導体ウェーハＷに、本発明に係る貼り付け装置を用いてサポートプレート２を貼り付ける。貼り付け装置の詳細は後述する。サポートプレート２は図２に示すように、例えば厚み方向の貫通孔３を全域に形成したガラス板（厚み１．０ｍｍ、外径２０１．０ｍｍ）とする。

この後、一体化した半導体ウェーハＷとサポートプレート２からなる積層体を反転し、半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）をグラインダー１０で研削し、半導体ウェーハＷを薄板化する。尚、研削にあたってはグラインダー１０と半導体ウェーハＷとの間に生じる摩擦熱を抑えるために水（研削液）を半導体ウェーハＷの裏面に供給しつつ行う。ここで、前記接着剤は水に不溶（アルコールに可溶）なものを選定しているため、研削の際に半導体ウェーハＷからサポートプレート２が剥がれることがない。

上記薄板化した半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）に必要に応じて回路などを形成した後、当該裏面をダイシングテープ１１上に固定する。このダイシングテープ１１は粘着性を有するとともにフレーム１２に保持されている。

この後、サポートプレート２の上から溶剤としてアルコールを注ぐ。アルコールはサポートプレート２の貫通孔３を介して接着剤層１に到達し接着剤層１を溶解する。この場合、フレーム１２を図示しないスピンナーにて回転せしめることで、アルコールを短時間のうちに接着剤層１の全面に行き渡らせることができる。用いるアルコールとしてはエタノールやメタノールなどの分子量が小さいものほど溶解性が高いので好ましい。また複数のアルコールを混合してもよい。またアルコールの代わりにケトンまたはアルコールとケトンとの混合溶液を用いてもよい。

アルコールなどを接着剤層１に供給する手段としては、溶剤を満たした槽にサポートプレート２が接着された半導体ウェーハＷを浸漬してもよい、この場合超音波振動を加えれば更に効果的である。

以上の如くして接着剤層１を溶解せしめたならば、図４に示すように、フレーム１２を回転させサポートプレート２上の余分な溶剤を除去した後、アーム１４の先端に取り付けた治具１５をサポートプレート２の周辺に差し込み、アーム１４を斜め上方に引くことでサポートプレート２を周辺部から徐々に剥離する。

そして、サポートプレート２を取り外した後、ダイシング装置１３によって半導体ウェーハＷをチップサイズに切断する。切断後は、ダイシングテープ１１に紫外線を照射し、ダイシングテープ１１の粘着力を低下せしめて、切断したチップを個々に取り出す。

次に、貼り付け装置について図５に基づいて説明する。貼り付け装置５は減圧チャンバー５０を備えている。この減圧チャンバー５０は配管５１を介して真空引き装置につながり、また一側面には搬入・搬出用の開口５２が形成され、この開口５２をシャッター５３で開閉するようにしている。

シャッター５３はシリンダユニット５４にて昇降動せしめられ、上昇した位置で側方からプッシャー５５にて押圧することで、シャッター５３の内側面に設けたシールが開口５２の周囲に密に当接し、チャンバー５０内を気密に維持する。またプッシャー５５を後退させシャッター５３を下降させることで、開口５２が開となり、この状態で搬送装置を用いてウェーハＷとサポートプレート２との積層体を出し入れする。

前記チャンバー５０内には前記積層体を圧着する保持台５６と押圧板５７が配置されている。保持台５６は炭化珪素（ＳｉＣ）からなり押圧板５７はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる。尚、セラミックス焼結体にて押圧板を構成し、このセラミックス焼結体に排気管を接続する構成も考えられるが、この構成にすると十分に接着剤中のガスが抜けないおそれがある。

前記保持台５６には貫通孔５８が形成され、この貫通孔５８に昇降ピン５９が挿通している。この昇降ピン５９はチャンバー５０の下方に設けられたシリンダユニット６０で昇降動するプレート６１に取り付けられている。

また、前記保持台５６にはヒータ６２が埋設され、このヒータ６２によって前記積層体を２００℃程度まで加熱し、一旦硬化した接着剤を柔らかくする。尚ヒータは押圧板５７側に設けてもよい。

一方、前記押圧板５７はバックプレート６３に保持され、このバックプレート６３はチャンバー５０を貫通する軸６４の下端に取り付けられている。この軸６４の中間部にはフランジ６５が設けられ、このフランジ６５とチャンバー５０上面との間に蛇腹６６が取り付けられ、チャンバー５０内の気密状態を維持している。

また前記チャンバー５０からは上方にフレーム６７が伸び、このフレーム６７にサーボモータ６８が支持され、このサーボモータ６８によって回転せしめられるスクリューネジ６９に昇降体７０のナット部７１が螺合し、この昇降体７０にボールジョイント７２を介して前記軸６４の上端部が支持されている。更に、軸６４の側方には軸６４の上下位置を検出するセンサ７３を配置している。

以上において半導体ウェーハＷとサポートプレート２の積層体を圧着するには、
先ず押圧板５７の平行度の調整を行う。平行度を出すには、ボールジョイント７２のボルトを緩めボールジョイント７２をフリーの状態にする。そして、この状態のまま押圧板５７を自重で下降せしめ、押圧板５７の下面を保持台５６の上面に当接させる。この時点で保持台５６と押圧板５７とは平行になる。次いで、ボルトを締め付けボールジョイント７２を固定した後、押圧板５７を上昇せしめる。

平行度の調整は毎回行う必要はなく、適当な回数ごとに行う。また、上記では積層体を挟まずに平行度の調整を行ったが、圧着する積層体と同一厚みの板材を保持台５６と押圧板５７との間に介在させて平行度を調整してもよい。

以上によって平行度の調整が終了したら、窒素ガスがパージされて大気圧状態にあるチャンバー５０の開口５２をシャッター５３を下げることで開とする。そして、図示しない搬送装置で半導体ウェーハＷとサポートプレート２の積層体をチャンバー５０内に入れ、ピン５９上に受け渡し、シャッター５３で開口５２を閉じ、チャンバー５０内を気密な状態にする。図５はこの状態を示している。

次いでチャンバー５０内を減圧し、圧力が１ｋＰａ以下になった時点で、シリンダユニット６０を駆動してピン５９を下げ、積層体を１５０℃程度まで加熱されている保持台５６上に載置する。

上記と並行して、サーボモータ６８を駆動して押圧板５７を予め設定した位置まで降下せしめ、保持台５６と押圧板５７との間で積層体を加圧する。この状態で約１分間保持して基板Ｗとサポートプレート２とを熱圧着する。

この後、窒素ガスをパージしてチャンバー５０内を大気圧に戻し、押圧板５７を上昇せしめ、シャッター５３を下げ、熱圧着せしめられた積層体をチャンバー５０外へ搬出する。

本発明に係る半導体ウェーハの貼付け装置を用いる半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図 サポートプレートの斜視図 基板と接着剤とサポートプレートの関係を示す側面図 サポートプレートの上方から溶剤を供給している状態を示す斜視図 本発明に係る半導体ウェーハの貼付け装置の全体断面図

符号の説明

１…接着剤層、２…サポートプレート、３…貫通孔、５…貼付け装置、１０…グラインダー、１１…ダイシングテープ、１２…フレーム、１３…ダイシング装置、１４…アーム、１５…治具、５０…減圧チャンバー、５１…減圧用配管、５２…開口、５３…シャッター、５４…シリンダユニット、５５…プッシャー、５６…保持台、５７…押圧板、５８…貫通孔、５９…昇降ピン、６０…シリンダユニット、６１…プレート、６２…ヒータ、６３…バックプレート、６４…軸、６５…フランジ、６６…蛇腹、６７…フレーム、６８…サーボモータ、６９…スクリューネジ、７０…昇降体、７１…ナット部、７２…ボールジョイント、７３…センサ７３、Ｗ…半導体ウェーハ。

Claims (4)

1. 半導体ウェーハ等の基板の回路形成面をサポートプレートに貼り付ける装置であって、この貼り付け装置は、真空源につながるとともに気密に閉塞可能なチャンバーを有し、このチャンバー内には、基板とサポートプレートとの積層体を載置する保持台と、この保持台に対し相対的に昇降動可能な押圧板とが配置され、この押圧板は昇降動可能な軸に取り付けられ、この軸はジョイントを介して角度調整可能に昇降体に支持されていることを特徴とするサポートプレートの貼り付け装置。
2. 請求項１に記載の貼り合わせ装置において、前記押圧板はトルク（圧力）制御および位置制御されることを特徴とするサポートプレートの貼り付け装置。
3. 請求項１に記載の貼り合わせ装置において、前記押圧板及び保持台の少なくとも一方にヒータが設けられていることを特徴とする貼り付け装置。
4. 請求項１に記載の貼り合わせ装置において、前記押圧板及び保持台の材質をセラミックスとしたことを特徴とするサポートプレートの貼り付け装置。