JP2013157510A

JP2013157510A - 貼着装置

Info

Publication number: JP2013157510A
Application number: JP2012017977A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Mizomoto; 康隆溝本; Yoshihiro Tsutsumi; 義弘堤
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-15

Abstract

【課題】表面に凹凸を有する半導体ウェーハの裏面を研削する場合において、研削後の半導体ウェーハの裏面を高精度に平坦化すること。
【解決手段】ウェーハを収容するカセット（６１）から搬送されたウェーハの表面に外的刺激を受けて硬化する樹脂を塗布する樹脂塗布手段（９１）と、ウェーハの表面に塗布された樹脂を接着性が残った半硬化状態にさせる樹脂半硬化手段（９２）と、半硬化した樹脂の表面側から所定厚み切削して樹脂の表面を平坦化させる樹脂表面平坦化手段と、平坦化した樹脂の表面に支持基板を圧着すると共に樹脂を完全硬化させて支持基板をウェーハの表面に貼着する支持基板貼着手段（１０）とを具備することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、貼着装置に関し、特に、表面にバンプが形成された半導体ウェーハの裏面を研削するために、半導体ウェーハの表面に支持基板を貼着するための貼着装置に関する。

近年、新たな３次元実装技術として、複数の半導体チップを積層し、積層した半導体チップを貫く貫通電極を形成して半導体チップ同士を接続する積層技術や、複数の半導体ウェーハを積層し、積層した半導体ウェーハを貫く貫通電極を形成して半導体ウェーハ同士を接続する積層技術（TSV : Through Silicon Via）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、３次元実装に用いる半導体ウェーハは、厚みが５０μｍ以下と薄くなるまで研削するため、湾曲してしまい、その後のハンドリングが困難になるという問題がある。このような問題に対応すべく、半導体ウェーハの湾曲を防止するために、半導体ウェーハの表面に樹脂、ワックス等を介してハードプレートからなるサポートプレート（支持基板）を接合して半導体ウェーハの裏面を研削する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２４１４７９号公報特開２００４−２０７６０６号公報

しかしながら、３次元実装に用いる半導体ウェーハには、表面にバンプ等が形成され凹凸が存在するものがある。このため、半導体ウェーハの表面全体を覆うように樹脂を塗布し、サポートプレートを樹脂表面に圧着して樹脂を硬化させると、バンプの凹凸に対応した凹凸が樹脂表面に表出した状態でサポートプレートが貼着されてしまう。そして、樹脂表面に凹凸が表出した状態で貼着されたサポートプレートに支持された半導体ウェーハの裏面を研削すると、残留した凹凸の影響により研削後の半導体ウェーハ裏面の平坦度が悪化してしまうという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、表面に凹凸を有する半導体ウェーハの裏面を研削する場合において、研削後の半導体ウェーハの裏面を高精度に平坦化することができる貼着装置を提供することを目的とする。

本発明の貼着装置は、ウェーハの表面側に支持基板を貼着するための貼着装置であって、ウェーハを複数収容するカセットが載置されるカセット載置領域と、前記カセットから搬送されたウェーハの表面に外的刺激を受けて硬化する樹脂を塗布する樹脂塗布手段と、ウェーハの表面に塗布された前記樹脂を接着性が残った半硬化状態にさせる樹脂半硬化手段と、半硬化した前記樹脂の表面側から所定厚み切削して当該樹脂の表面を平坦化させる樹脂表面平坦化手段と、平坦化した前記樹脂の表面に前記支持基板を圧着すると共に前記樹脂を完全硬化させて、前記樹脂を介して前記支持基板をウェーハの表面に貼着する支持基板貼着手段と、前記支持基板の貼着後のウェーハを複数収容する貼着後カセットが載置される貼着後カセット載置領域とを具備することを特徴とする。

上記貼着装置によれば、ウェーハの表面に塗布された樹脂を平坦化した状態で支持基板を貼着できるので、例えば、ウェーハの表面に設けられたバンプに対応する凹凸が樹脂の表面に現れることがない。このため、平坦な支持基板側からウェーハを支持した状態でウェーハの裏面を研削できるので、ウェーハの表面の凹凸の影響を受けずに、研削後のウェーハの裏面を高精度に平坦化することが可能となる。

本発明によれば、表面に凹凸を有する半導体ウェーハの裏面を研削する場合において、研削後の半導体ウェーハの裏面を高精度に平坦化することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る貼着装置によって支持基板が貼着されるウェーハの斜視図である。上記実施の形態に係る貼着装置の斜視図である。上記実施の形態に係る貼着装置が有する切削ユニット周辺の斜視図である。上記実施の形態に係る貼着装置が有するチャックテーブル機構周辺の斜視図である。上記実施の形態に係る貼着装置が有する樹脂塗布手段にウェーハが保持された状態の説明図である。上記実施の形態に係る貼着装置が有する樹脂表面平坦化手段によりウェーハ上の樹脂の表面を平坦化する工程の説明図である。上記実施の形態に係る貼着装置が有する支持基板貼着手段にウェーハ及び支持基板が保持された状態の説明図である。上記実施の形態の変形例に係る貼着装置の構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。まず、本実施の形態に係る貼着装置によって支持基板が貼着されるウェーハ（半導体ウェーハ）について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る貼着装置によって支持基板が貼着されるウェーハ１００の斜視図である。

図１に示すウェーハ１００は、例えば、厚みが７００μｍのシリコンウェーハから構成される。ウェーハ１００の表面１００ａには、複数のストリート１００１が格子状に配列されている。また、これらのストリート１００１によって区画された領域には、複数の半導体チップ１００２が設けられている。これらの複数の半導体チップ１００２の表面には、複数のバンプ（突起状の電極）が形成されている。これらのバンプは、半導体チップ１００２に形成された図示しないアルミニウム等からなる電極板に金ワイヤを加熱溶融して装着される。このように構成されたウェーハ１００は、裏面１００ｂを研削して所定の厚み（例えば、１００μｍ）に形成される。

本実施の形態に係る貼着装置は、図１に示すようなウェーハ１００の裏面１００ｂを研削する場合において、研削後のウェーハ１００の裏面１００ｂを高精度に平坦化すべく、ウェーハ１００の表面１００ａに塗布した樹脂を半硬化させると共に、当該樹脂を所定厚み切削して平坦化させた後、平坦化した樹脂の表面に後述する支持基板２００を圧着すると共に樹脂を完全硬化させて、樹脂を介して支持基板２００をウェーハ１００の表面１００ａに貼着するものである。

以下、本実施の形態に係る貼着装置の構成について図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る貼着装置１の斜視図である。なお、以下においては、説明の便宜上、図２に示す左下方側を貼着装置１の前方側と呼び、図２に示す右上方側を貼着装置１の後方側と呼ぶものとする。

本実施の形態に係る貼着装置１は、図２に示すように、装置のハウジングを構成する基台２を有している。基台２は、貼着装置１の前後方向に延在する主部２１と、この主部２１の後端部で上方側に延出して設けられた壁部２２とを有している。この壁部２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１が設けられている。これらの案内レール２２１に切削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

切削ユニット３は、樹脂表面平坦化手段の一部を構成するものであり、移動基台３１と、この移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２とを具備している。移動基台３１には、その後面に一対の脚部３１１が設けられている。これらの脚部３１１には、一対の案内レール２２１と摺動可能に係合する一対の被案内溝３１２が形成されている。このように壁部２２に設けられた一対の案内レール２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面に支持部材３１３が装着されている。スピンドルユニット３２は、この支持部材３１３に支持されている。

スピンドルユニット３２は、支持部材３１３に支持されたスピンドルハウジング３２１と、このスピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、この回転スピンドル３２２を回転駆動するための駆動源としてのモータ３２３とを有している。回転スピンドル３２２の下端部は、スピンドルハウジング３２１の下端部を越えて下方側に突出しており、その下端部には円板形状のバイト工具装着部材３２４が設けられている。バイト工具装着部材３２４には、バイト工具３３が着脱可能に装着される。

ここで、バイト工具装着部材３２４に対するバイト工具３３の着脱構造について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態に係る貼着装置１が有する切削ユニット３周辺の斜視図である。図３に示すように、バイト工具装着部材３２４には、外周部の一部に上下方向に貫通するバイト取り付け穴３２４ａが設けられると共に、このバイト取り付け穴３２４ａに対応する外周面からバイト取り付け穴３２４ａに達する雌ねじ穴３２４ｂが設けられている。このように構成されたバイト工具装着部材３２４のバイト取り付け穴３２４ａにバイト工具３３を挿入し、雌ねじ穴３２４ｂに締め付けボルト３４を螺合して締め付けることにより、バイト工具３３はバイト工具装着部材３２４に着脱可能に装着される。

バイト工具３３は、例えば、超鋼合金等の工具鋼によって棒状に形成された、断面が矩形のバイト本体３３１と、このバイト本体３３１に先端部に設けられ、ダイヤモンド等で形成された切れ刃３３２とによって構成される。このように構成され、バイト工具装着部材３２４に装着されたバイト工具３３は、回転スピンドル３２２の回転に伴って後述するチャックテーブル５２の吸着チャック５２２の保持面と平行な面内で回転するように構成されている。

図２に戻り、本実施の形態に係る貼着装置１の構成の説明を続ける。基台２を構成する壁部２２には、切削ユニット３を一対の案内レール２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブル５２の吸着チャック５２２の保持面と垂直な方向）に移動させる切削ユニット移動機構４が設けられている。この切削ユニット移動機構４は、壁部２２の前方側に配設され、実質的に鉛直方向に延在する雄ネジロッド４１を備えている。この雄ネジロッド４１の上端部及び下端部は、壁部２２に取り付けられた軸受部材４２及び４３によって回転可能に支持されている。軸受部材４２には、雄ネジロッド４１を回転駆動するためのモータ４４が配設され、このモータ４４の出力軸が雄ネジロッド４１に連結されている。一方、移動基台３１の後面には、雄ネジロッド４１に螺合する図示しない連結部が設けられている。モータ４４から供給される駆動力に応じて雄ネジロッド４１が回転すると、移動基台３１及びこれに装着された切削ユニット３が上下方向に移動するように構成されている。

基台２の主部２１の後方部分の上面には、略矩形状の加工作業部２１１が設けられている。この加工作業部２１１には、チャックテーブル機構５が配設されている。以下、このチャックテーブル機構５の構成について図４を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態に係る貼着装置１が有するチャックテーブル機構５周辺の斜視図である。なお、図４においては、説明の便宜上、このチャックテーブル機構５を前後方向に移動可能なチャックテーブル移動機構５４（後述）も示している。

図４に示すように、チャックテーブル機構５は、支持基台５１と、この支持基台５１に配設されたチャックテーブル５２とを含んでいる。支持基台５１は、加工作業部２１１上に前後方向（壁部２２の前面に垂直な方向）である矢印２３ｂ、２３aで示す方向に延在する一対の案内レール２３上に摺動自在に載置されている。また、支持基台５１は、後述するチャックテーブル移動機構５４によってウェーハ搬入・搬出領域２４（図４において実線で示す位置）と、上記スピンドルユニット３２を構成するバイト工具３３と対向する加工領域２５（図４において２点鎖線で示す位置）との間で移動可能に構成されている。なお、図２においては、チャックテーブル機構５が加工領域２５に配置された状態について示している。

上記チャックテーブル５２は、ステンレス鋼等の金属材によって円柱状に形成されたチャックテーブル本体５２１と、このチャックテーブル本体５２１の上面に配設された吸着チャック５２２とから構成されている。吸着チャック５２２は、多孔質セラミックスのような多孔性材料から構成されている。吸着チャック５２２は、基台２内に配置された図示しない吸引手段に連通されている。従って、吸着チャック５２２をこの吸引手段に選択的に連通することにより、その上面で構成される保持面上に載置されたウェーハ１００を吸引保持する。なお、図２及び図４に示すチャックテーブル機構５は、チャックテーブル５２を挿通する穴を有し、上記支持基台５１等を覆い支持基台５１と共に移動可能に配設されたカバー部材５３を備えている。

また、本実施の形態に係る貼着装置１は、図４に示すように、上記チャックテーブル機構５を一対の案内レール２３に沿って矢印２３ａ及び２３ｂで示す方向に移動可能なチャックテーブル移動機構５４を具備している。チャックテーブル移動機構５４は、樹脂表面平坦化手段の一部を構成するものであり、一対の案内レール２３間に配設され、案内レール２３と平行に延びる雄ネジロッド５４１と、この雄ネジロッド５４１を回転駆動するサーボモータ５４２とを具備している。雄ネジロッド５４１は、支持基台５１に設けられたネジ穴５１１と螺合して、その先端部が一対の案内レール２３を連結して取り付けられた軸受部材５４３によって回転自在に支持されている。サーボモータ５４２は、その駆動軸が雄ネジロッド５４１の基端部と連結されている。

チャックテーブル移動機構５４において、サーボモータ５４２が正転すると、支持基台５１（チャックテーブル機構５）が矢印２３ａで示す方向に移動する。一方、サーボモータ５４２が逆転すると、支持基台５１（チャックテーブル機構５）が矢印２３ｂで示す方向に移動する。このように矢印２３ａ、２３ｂで示す方向に移動され、チャックテーブル機構５は、図４に実線で示すウェーハ搬入・搬出領域２４と２点鎖線で示す加工領域２５に選択的に位置付けられる。また、チャックテーブル移動機構５４は、加工領域２５においては所定範囲に渡って矢印２３ａ、２３ｂで示す方向に往復動可能に構成されている。

なお、図２に示すように、チャックテーブル機構５を構成するカバー部材５３の移動方向両側には、上記一対の案内レール２３、２３や雄ネジロッド５４１及びサーボモータ５４２等を覆う防塵カバー５５、５６が付設されている。防塵カバー５５の前端は加工作業部２１１の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構５のカバー部材５３の前端面に固定されている。一方、防塵カバー５６の前端はチャックテーブル機構５のカバー部材５３の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の壁部２２の前面に固定されている。チャックテーブル機構５が後方側（図４の矢印２３ａで示す方向）に移動する際には防塵カバー５５が伸張されて防塵カバー５６が収縮され、チャックテーブル機構５が前方側（図４の矢印２３ｂで示す方向）に移動する際には防塵カバー５５が収縮されて防塵カバー５６が伸張される。

また、基台２の主部２１の前方部分には、概して上方側に開口した矩形状の凹部２１２が設けられている。基台２の主部２１の上面であって凹部２１２の側方には、後述するカセット６１が載置されるカセット載置領域６と、後述する貼着後カセット７１が載置される貼着後カセット載置領域７とが設けられている。カセット載置領域６には、後述する支持基板２００が貼着される前のウェーハ１００を複数収容するカセット６１が載置される。貼着後カセット載置領域７には、支持基板２００が貼着された後のウェーハ１００を複数収容する貼着後カセット７１が載置される。なお、貼着後カセット７１には、ウェーハ１００に貼着される前の支持基板２００も収容される。

一方、凹部２１２を挟んでカセット載置領域６及び貼着後カセット載置領域７と反対側に配置される基台２の主部２１の上面には、ウェーハ載置領域８が設けられている。ウェーハ載置領域８には、例えば、カセット載置領域６に載置されたカセット６１から搬出されたウェーハ１００（支持基板２００が貼着される前のウェーハ１００）が載置され、載置されたウェーハ１００の位置調整を行うウェーハ位置調整手段８１が配設されている。ウェーハ位置調整手段８１は、ウェーハ１００が載置される載置部８１１と、この載置部８１１に向かって水平方向に移動可能に構成された複数のピン８１２とを備え、載置部８１１に載置されたウェーハ１００の外周面をピン８１２で押圧することでウェーハ１００を一定位置に位置付ける。

また、本実施の形態に係る貼着装置１は、図２に示すように、基台２の主部２１に隣接して配設され、ウェーハ１００の表面１００ａに樹脂膜を形成する樹脂膜形成手段９を備えている。この樹脂膜形成手段９は、ウェーハ１００を保持するスピンナーテーブル９１１、このスピンナーテーブル９１１を回転駆動する電動モータ９１２及びスピンナーテーブル９１１に保持されたウェーハ１００の表面１００ａに樹脂（例えば、液状樹脂）を供給する樹脂供給ノズル９１３を備える樹脂塗布手段９１と、ウェーハ１００の表面１００ａに塗布された樹脂を接着性が残った半硬化状態にさせる樹脂半硬化手段９２とを備えている。

樹脂塗布手段９１を構成するスピンナーテーブル９１１は、上述したチャックテーブル５２と同様に、チャックテーブル本体と、このチャックテーブル本体の上面に配設された多孔質セラミックスなどの多孔性材料からなる吸着チャックとから構成され、図示しない吸引手段を作動することにより、吸着チャックの上面（保持面）に載置されたウェーハ１００を吸引保持する。樹脂供給ノズル９１３は、樹脂膜形成手段９内に格納された図示しない樹脂供給手段に接続され、スピンナーテーブル９１１上に吸引保持されたウェーハ１００の表面１００ａに樹脂を供給する。本実施の形態に係る貼着装置１においては、樹脂供給ノズル９１３から外的刺激を受けて硬化する樹脂が供給される。

樹脂半硬化手段９２は、側面視にて概してＬ字形状を有する軸部９２１と、この軸部９２１の先端に設けられ、概して円盤形状を有する樹脂半硬化部９２２とを有する。軸部９２１の下端部は、主部２１内に格納された図示しない駆動手段に接続され、樹脂半硬化部９２２を水平方向に回動可能に構成されている。より具体的には、上記駆動手段からの駆動力の供給を受け、樹脂塗布手段９１のスピンナーテーブル９１１上に吸引保持されたウェーハ１００の表面１００ａと対向する位置と、当該ウェーハ１００の表面１００ａから退避した位置との間で樹脂半硬化部９２２を回動させる。

樹脂半硬化部９２２は、樹脂塗布手段９１によりウェーハ１００の表面１００ａに塗布された樹脂を、接着性が残る半硬化状態に硬化させる。樹脂半硬化部９２２は、樹脂供給ノズル９１３から供給される樹脂の種別によって選択される。例えば、樹脂が熱硬化性樹脂の場合には加熱器を用いることができ、樹脂が紫外線硬化性樹脂の場合には紫外線照射器を用いることができる。なお、本実施の形態に係る貼着装置１では、樹脂として熱硬化性樹脂が用いられるものとする。このため、樹脂半硬化部９２２は、熱硬化性樹脂を加熱することで半硬化させる加熱器が用いられる。

基台２の主部２１の上面であって、カセット載置領域６の後方側には支持基板貼着手段１０が配設されている。支持基板貼着手段１０は、チャックテーブル１０１と、プレス定盤１０２とを含んで構成されており、貼着後カセット載置領域７に載置された貼着後カセット７１から搬出された後述する支持基板２００を、チャックテーブル１０１に吸引保持されたウェーハ１００の表面１００ａに貼着（圧着）する。

チャックテーブル１０１は、上述したチャックテーブル５２と同様に、チャックテーブル本体１０１ａと、このチャックテーブル本体１０１ａの上面に配設された多孔質セラミックスなどの多孔性材料からなる吸着チャック１０１ｂとから構成されており、図示しない吸引手段を作動することにより、吸着チャック１０１ｂの上面（保持面）に載置されたウェーハ１００を吸引保持する（図７参照）。

プレス定盤１０２は、円盤形状を有する定盤部１０２ａと、この定盤部１０２ａの側面に連結される軸部１０２ｂとを有する。定盤部１０２ａの下面には、上述したチャックテーブル５２と同様に、多孔質セラミックスなどの多孔性材料からなる吸着チャック１０２ｃが設けられている（図２に不図示、図７参照）。吸着チャック１０２ｃは、軸部１０２ｂを介して図示しない吸引手段に接続されている。この吸引手段を作動することにより、吸着チャック１０２ｃの下面（保持面）に配置された支持基板２００を吸引保持する。

また、定盤部１０２ａは、樹脂膜形成手段９の樹脂半硬化手段９２で半硬化状態とされたウェーハ１００の表面１００ａ上の樹脂を完全硬化させる機能（樹脂硬化機能）を備える。この樹脂硬化機能を実現する構成については、ウェーハ１００に塗布される樹脂の種別によって選択される。例えば、樹脂が熱硬化性樹脂の場合には加熱器を用いることができ、樹脂が紫外線硬化性樹脂の場合には紫外線照射器を用いることができる。上述のように、本実施の形態に係る貼着装置１においては、樹脂として熱硬化性樹脂が用いられることから、定盤部１０２ａは、樹脂硬化機能を実現する構成として、熱硬化性樹脂を加熱することで硬化させる加熱器としての機能を備えるものとする。

軸部１０２ｂは、側面視にて概してＬ字形状を有しており、その下端部が基台２内部に挿通されている。軸部１０２ｂの下端部は、基台２内に格納された図示しない昇降機構に接続されている。この昇降機構を作動させることにより、軸部１０２ｂを昇降でき、その先端に連結された定盤部１０２ａを昇降できる。下面に支持基板２００を吸引保持した状態の定盤部１０２ａを下降させることにより、チャックテーブル１０１に吸引保持されたウェーハ１００の表面１００ａに塗布された樹脂に支持基板２００を圧着することができる。

上述した凹部２１２内には、搬出入アーム１１が配設されている。この搬出入アーム１１は、駆動領域の広い多節リンク機構１１１と、この多節リンク機構１１１の先端に設けられ、ウェーハ１００を吸引保持する保持部１１２とを有している。搬出入アーム１１は、多節リンク機構１１１を駆動して、カセット載置領域６に載置されたカセット６１内に収容されるウェーハ１００（支持基板２００が貼着される前のウェーハ１００）を、ウェーハ位置調整手段８１に搬出すると共に、支持基板貼着手段１０で支持基板２００が貼着されたウェーハ１００を貼着後カセット載置領域７に載置された貼着後カセット７１に搬入する。また、搬出入アーム１１は、貼着後カセット載置領域７に載置された貼着後カセット７１内に収容される支持基板２００を、支持基板貼着手段１０のプレス定盤１０２に搬出する。

樹脂塗布手段９１を構成するスピンナーテーブル９１１とウェーハ載置領域８との間には第１搬送手段１２が配設されている。第１搬送手段１２は、上下方向に延在する回動軸１２１と、回動軸１２１の上端に支持された旋回アーム１２２と、旋回アーム１２２の先端に設けられ、ウェーハ１００を吸着保持する吸着保持部１２３とを有している（図２に不図示）。回動軸１２１は、図示しない駆動機構に接続され、上下動可能且つ回動可能に構成されている。吸着保持部１２３は、回動軸１２１の回動により水平面内における位置調整が行われ、回動軸１２１の上下動により高さ方向における位置調整が行われる。第１搬送手段１２は、樹脂塗布手段９１を構成するスピンナーテーブル９１１とウェーハ位置調整手段８１との間でウェーハ１００を搬送する。

また、ウェーハ載置領域８とウェーハ搬入・搬出領域２４（図４参照）との間には第２搬送手段１３が配設されている。第２搬送手段１３は、第１搬送手段１２と同様の構成を有し、回動軸１３１、旋回アーム１３２及び吸着保持部１３３を有する。第２搬送手段１３は、回動軸１３１を駆動して、ウェーハ位置調整手段８１で位置調整されたウェーハ１００を、ウェーハ搬入・搬出領域２４に配置されたチャックテーブル５２上に搬送する。

さらに、ウェーハ搬入・搬出領域２４と支持基板貼着手段１０との間には第３搬送手段１４が配設されている。第３搬送手段１４は、第１搬送手段１２と同様の構成を有し、回動軸１４１、旋回アーム１４２及び吸着保持部１４３を有する。第３搬送手段１４は、回動軸１４１を駆動して、ウェーハ搬入・搬出領域２４に配置されたチャックテーブル５２上のウェーハ１００を、支持基板貼着手段１０のチャックテーブル１０１上に搬送する。

次に、上記構成を有する貼着装置１において、ウェーハ１００の表面１００ａに支持基板２００を貼着する際の動作について説明する。本実施の形態に係る貼着装置１によってウェーハ１００に支持基板２００を貼着する際には、まず、支持基板２００が貼着される前のウェーハ１００が収容されたカセット６１がカセット載置領域６に載置されると共に、支持基板２００が収容された貼着後カセット７１が貼着後カセット載置領域７に載置される。

操作者から支持基板２００の貼着が指示されると、搬出入アーム１１が作動してカセット載置領域６に載置されたカセット６１の所定位置に収容されているウェーハ１００の裏面１００ｂを保持部１１２によって吸引保持する。そして、カセット６１から搬出してウェーハ載置領域８に配設されたウェーハ位置調整手段８１（より具体的には、ウェーハ位置調整手段８１の載置部８１１）にウェーハ１００の裏面１００ｂ側を載置する。

ウェーハ１００が載置されると、ウェーハ位置調整手段８１は、複数のピン８１１を水平方向に移動させて、載置部８１１に載置されたウェーハ１００の外周面を押圧する。これにより、載置部８１１上のウェーハ１００の位置調整が行われる。この場合、ウェーハ１００は、ウェーハ位置調整手段８１における中央位置に位置付けられる。

ウェーハ１００の位置調整が行われると、第１搬送手段１２の旋回アーム１２２が旋回して、ウェーハ位置調整手段８１上に載置されたウェーハ１００の表面１００ａを吸着保持部１２３によって吸着保持する。そして、再び旋回アーム１２２が旋回して、ウェーハ１００の裏面１００ｂ側を樹脂塗布手段９１のスピンナーテーブル９１１に搬送する。ウェーハ１００が載置されると、樹脂塗布手段９１は、図示しない吸引手段から吸引力を受けることにより、スピンナーテーブル９１１上にウェーハ１００を吸引保持する。

図５Ａは、本実施の形態に係る貼着装置１が有する樹脂塗布手段９１にウェーハ１００が保持された状態の説明図である。図５Ａに示すように、スピンナーテーブル９１１上に吸引保持されたウェーハ１００は、表面１００ａが上方側に向いた状態となる。このため、ウェーハ１００の表面１００ａの半導体チップ１００２（図５Ａに不図示）に形成されたバンプ（突起状の電極）１００２ａが表面１００ａから上方側に突出した状態となっている。

このようにスピンナーテーブル９１１上にウェーハ１００が吸引保持されたならば、樹脂塗布手段９１において、樹脂供給ノズル９１３の噴出口９１３ａがスピンナーテーブル９１１上に保持されたウェーハ１００の中心部に位置付けられる。図示しない樹脂供給手段を作動することにより、樹脂供給ノズル９１３の噴出口９１３ａから所定量の樹脂９１４が滴下される。なお、樹脂９１４の滴下量は、ウェーハ１００の表面１００ａに配置されたバンプ１００２ａが樹脂９１４内に埋没する量に設定されている。このように樹脂９１４が滴下されると、樹脂供給ノズル９１３は、図２に示す待機位置に位置付けられる。

次に、図５Ａに示すように、スピンナーテーブル９１１が矢印Ａに示す方向に３００〜１０００ｒｐｍの回転速度で所定時間（例えば、１分間）回転駆動される。これにより、ウェーハ１００の表面１００ａの中央領域に滴下された樹脂９１４は、図５Ｂに示すように、遠心力によって外周部まで流動し、バンプ１００２ａ間の隙間に浸入すると共にウェーハ１００の表面１００ａを被覆する。

なお、ここでは、スピンナーテーブル９１１を回転駆動することで発生する遠心力によってウェーハ１００の表面１００ａの中央に滴下した樹脂９１４を表面１００ａ上で均一に広げる場合について説明しているが、ウェーハ１００の表面１００ａ上に樹脂９１４を塗布する方法については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、樹脂塗布手段９１にスプレーコーターを装備しておき、ウェーハ１００の表面１００ａの凹凸（例えば、バンプ１００２ａにより形成される凹凸）に沿って樹脂を噴射するようにしてもよい。この場合、バンプ１００２ａ間の隙間に効果的に樹脂を浸入させるため、ウェーハ１００を振動させることは実施の形態として好ましい。

このようにしてウェーハ１００の表面１００ａに樹脂９１４が塗布されると、図５Ｂに示すように、加熱器で構成される樹脂半硬化手段９２がウェーハ１００の表面１００ａと対向する位置まで回動される。そして、樹脂半硬化手段９２を作動することでウェーハ１００の表面１００ａ上の樹脂９１４が加熱され、接着性が残った半硬化状態とされる。なお、この樹脂９１４の半硬化状態は、熱硬化性樹脂の硬化中間状態を示すＢステージ状態と呼ぶことができる。

ウェーハ１００の表面１００ａ上の樹脂９１４が半硬化状態とされると、第１搬送手段１２の旋回アーム１２２が旋回して、樹脂塗布手段９１のスピンナーテーブル９１１上に吸着保持されたウェーハ１００の表面１００ａ（より具体的には、表面１００ａ上で半硬化状態とされた樹脂９１４の表面）を吸着保持部１２３によって吸着保持する。そして、スピンナーテーブル９１１による吸着保持が解除されると、再び旋回アーム１２２が旋回して、ウェーハ１００の裏面１００ｂ側をウェーハ位置調整手段８１（より具体的には、ウェーハ位置調整手段８１の載置部８１１）に載置する。

ウェーハ１００が載置されると、ウェーハ位置調整手段８１は、再び複数のピン８１１を水平方向に移動させて、載置部８１１に載置されたウェーハ１００の外周面を押圧する。これにより、載置部８１１上のウェーハ１００の位置調整が行われる。

ウェーハ１００の位置調整が行われると、第２搬送手段１３の旋回アーム１３２が旋回して、ウェーハ位置調整手段８１上に載置されたウェーハ１００の表面１００ａ（より具体的には、表面１００ａ上で半硬化状態とされた樹脂９１４の表面）を吸着保持部１３３によって吸着保持する。そして、再び旋回アーム１３２が旋回して、ウェーハ１００の裏面１００ｂ側をウェーハ搬入・搬出領域２４に配置されたチャックテーブル５２に載置する。

ウェーハ１００が載置されると、チャックテーブル５２は、図示しない吸引手段から吸引力を受けることにより、吸着チャック５２２上にウェーハ１００を吸引保持する。チャックテーブル５２がウェーハ１００を吸着保持すると、吸着保持部１３３による吸着保持が解除され、第２搬送手段１３がウェーハ搬入・搬出領域２４から退避する。チャックテーブル移動機構５４は、チャックテーブル機構５を後方側（図４の矢印２３ａで示す方向）に移動させ、加工領域２５に位置付ける。チャックテーブル機構５が加工領域２５に配置された状態においては、チャックテーブル５２は、切削ユニット３のバイト工具装着部材３２４と一部又は全部が対向する位置に配置される。

チャックテーブル機構５が加工領域２５に移動する過程において、切削ユニット移動機構４は、切削ユニット３を所定位置まで下方移動させる。この場合、切削ユニット３は、バイト工具装着部材３２４に装着されたバイト工具３３の切れ刃３３２によりチャックテーブル５２に吸着保持されたウェーハ１００の表面１００ａ上の樹脂９１４を所定厚み分（バンプ１００２ａの上端よりも上方側に僅かに樹脂９１４が残る厚み分）だけ切削可能な位置に配置される。

また、所定位置まで下方移動される過程において、切削ユニット３は、スピンドルユニット３２の回転スピンドル３２２を回転駆動させる。回転スピンドル３２２の回転に伴って、バイト工具装着部材３２４が回転すると共に、これに装着されたバイト工具３３が回転する。この場合、バイト工具３３は、回転スピンドル３２２の回転に伴って、チャックテーブル５２の吸着チャック５２２の保持面と平行な面内であって、当該保持面から一定距離だけ離間した位置を回転する。

図６は、本実施の形態に係る貼着装置１が有する樹脂表面平坦化手段（切削ユニット３及びチャックテーブル移動機構５４）によりウェーハ１００上の樹脂９１４の表面を平坦化する工程（樹脂表面平坦化工程）の説明図である。樹脂表面平坦化工程においては、図６に示すように、チャックテーブル５２が矢印Ｂ方向に移動される一方、回転スピンドル３２２（バイト工具３３）が矢印Ｃ方向に回転駆動される。これにより、ウェーハ１００の表面１００ａ上の樹脂９１４は、バンプ１００２ａに達しない深さが切削されることで、その表面が削り取られ平坦化されていく。この場合において、樹脂９１４は、半硬化状態となっているため、切削による平坦化が可能であると共に、後続する支持基板２００の貼着工程において支持基板２００を貼着可能な状態となっている。

樹脂表面平坦化工程にてウェーハ１００の表面１００ａ上の樹脂９１４が平坦化されると、チャックテーブル移動機構５４は、チャックテーブル機構５を前方側（図４の矢印２３ｂで示す方向）に移動させ、ウェーハ搬入・搬出領域２４に位置付ける。そして、チャックテーブル５２による吸着保持が解除されると、第３搬送手段１４の旋回アーム１４２が旋回して、チャックテーブル５２上に載置されたウェーハ１００の表面１００ａ（より具体的には、表面１００ａ上で半硬化状態とされた樹脂９１４の表面）を吸着保持部１４３によって吸着保持する。そして、再び旋回アーム１４２が旋回して、ウェーハ１００の裏面１００ｂ側を支持基板貼着手段１０のチャックテーブル１０１に載置する。

ウェーハ１００が載置されると、チャックテーブル１０１は、図示しない吸引手段から吸引力を受けることにより、吸着チャック１０１ｂ上にウェーハ１００を吸引保持する。チャックテーブル１０１がウェーハ１００を吸着保持すると、第３搬送手段１４の吸着保持部１４３による吸着保持が解除され、第３搬送手段１４が支持基板貼着手段１０から退避する。

ウェーハ１００が吸着チャック１０１ｂに吸着保持されると、搬出入アーム１１が作動して貼着後カセット載置領域７に載置された貼着後カセット７１の所定位置に収容されている支持基板２００の下面を保持部１１２によって吸引保持する。そして、貼着後カセット７１から搬出して支持基板貼着手段１０のプレス定盤１０２（定盤部１０２ａ）と対向する所定位置に位置付ける。ウェーハ１００が所定位置に位置付けられると、プレス定盤１０２の吸着チャック１０２ｃは、図示しない吸引手段から吸引力を受けることにより、支持基板２００の上面を吸引保持する。

図７は、本実施の形態に係る貼着装置１が有する支持基板貼着手段１０にウェーハ１００及び支持基板２００が保持された状態の説明図である。図７に示すように、支持基板貼着手段１０においては、吸着チャック１０１ｂにより吸着保持されたウェーハ１００と、プレス定盤１０２の吸着チャック１０２ｃにより吸着保持された支持基板２００とが対向した状態で配置される。この場合、ウェーハ１００は、上述した樹脂表面平坦化工程にて平坦化された樹脂９１４を支持基板２００の下面に対峙させた状態で配置される。

ウェーハ１００及び支持基板２００が吸着保持されると、支持基板貼着手段１０は、図示しない昇降機構からの駆動力に応じて定盤部１０２ａを下降させることにより、ウェーハ１００の表面１００ａ上の樹脂９１４に支持基板２００を圧着する。この圧着に伴って、定盤部１０２ａは、ウェーハ１００の表面１００ａ上の樹脂９１４を加熱し完全硬化させる。加熱により樹脂９１４が完全硬化することで支持基板２００がウェーハ１００の表面１００ａに支持基板２００が貼着され固定される。

支持基板２００がウェーハ１００の表面１００ａに固定されると、搬出入アーム１１が作動してチャックテーブル１０１上のウェーハ１００に固定された支持基板２００の上面を保持部１１２によって吸引保持する。そして、吸着チャック１０１ｂによる吸着保持が解除されると、搬出入アーム１１は、支持基板２００が固定されたウェーハ１００を、貼着後カセット載置領域７に載置された貼着後カセット７１内に収容する。

このように本実施の形態に係る貼着装置１においては、ウェーハ１００の表面１００ａに塗布した樹脂９１４を半硬化させると共に、半硬化状態の樹脂９１４の表面を所定厚み切削して平坦化させる。そして、平坦化した樹脂９１４の表面に支持基板２００を圧着すると共に樹脂９１４を完全硬化させて支持基板２００をウェーハ１００の表面１００ａに貼着する。これにより、ウェーハ１００の表面１００ａに塗布された樹脂９１４を平坦化した状態で支持基板２００を貼着できるので、例えば、ウェーハ１００の表面１００ａに設けられたバンプ１００２ａに対応する凹凸が樹脂９１４の表面に現れることがない。このため、平坦な支持基板２００側からウェーハ１００を支持した状態でウェーハ１００の裏面１００ｂを研削できるので、ウェーハ１００の表面１００ａの凹凸の影響を受けずに、研削後のウェーハ１００の裏面１００ｂを高精度に平坦化することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態に係る貼着装置１においては、ウェーハ１００の搬送経路が概して環状になるように、貼着装置１の構成機構（樹脂膜形成手段９や支持基板貼着手段１０等）を配置している。しかしながら、貼着装置１の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、ウェーハ１００の搬送経路の一部又は全部が直線状になるように貼着装置１の構成機構を配置するようにしてもよい。

図８は、本実施の形態の変形例に係る貼着装置１５の構成を示す模式図である。なお、図８に示す貼着装置１５において、上記実施の形態に係る貼着装置１と共通の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図８に示す貼着装置１５においては、支持基板２００の貼着後のウェーハ１００が収容される貼着後カセット１５１と、ウェーハ１００に貼着される支持基板２００が収容される支持基板カセット１５２とを個別に備える点で上記実施の形態に係る貼着装置１と相違する。

また、この変形例に係る貼着装置１５においては、カセット６１からウェーハ載置領域８にウェーハ１００を搬入するウェーハ搬入手段と、支持基板貼着手段１０により支持基板２００が貼着されたウェーハ１００を貼着後カセット１５１に搬出するウェーハ搬出手段と、支持基板カセット１５２から支持基板貼着手段１０に支持基板２００を搬送する支持基板搬送手段とを個別に備える点で上記実施の形態に係る貼着装置１と相違する。

さらに、図８に示す貼着装置１５においては、ウェーハ載置領域８、樹脂膜形成手段９の一部を構成するスピンナーテーブル９１１、樹脂表面平坦化手段の一部を構成するチャックテーブル５２（ウェーハ搬入・搬出領域２４に配置されたチャックテーブル５２）、支持基板貼着手段１０の一部を構成するチャックテーブル１０１及び貼着後カセット１５１が直線状に配置される点で上記実施の形態に係る貼着装置１と相違する。

この貼着装置１５においては、カセット６１からウェーハ搬出手段により矢印Ｄ方向にウェーハ載置領域８に搬出されたウェーハ１００は、第１搬送手段１２により矢印Ｅ方向にスピンナーテーブル９１１に搬送される。そして、樹脂塗布手段９１及び樹脂半硬化手段９２により樹脂９１４の塗布及び半硬化処理が行われた後、第２搬送手段１３により矢印Ｅ方向と同一方向である矢印Ｆ方向にチャックテーブル５２に搬送される。そして、樹脂表面平坦化手段を構成する切削ユニット３等により樹脂９１４の表面の平坦化処理が行われた後、第３搬送手段１４により矢印Ｅ、Ｆ方向と同一方向である矢印Ｇ方向にチャックテーブル１０１に搬送される。そして、支持基板貼着手段１０により支持基板２００の貼着処理が行われた後、ウェーハ搬入手段により矢印Ｅ〜Ｇ方向と同一方向である矢印Ｈ方向に貼着後カセット１５１に搬入される。なお、支持基板２００は、支持基板搬送手段により支持基板カセット１５２から支持基板貼着手段１０に矢印Ｉ方向に搬送されている。

この貼着装置１５によれば、カセット６１からウェーハ載置領域８への搬送経路を除き、ウェーハ載置領域８から貼着後カセット１５１までの搬送経路が直線状に配置されることから、ウェーハ１００を搬送する際の構成を簡素化すると共に、搬送時間を短縮できるので、貼着装置１５自体の製造に要するコストを低減すると共に、ウェーハ１００に支持基板２００を貼着する際に必要となるコストを低減することが可能となる。なお、カセット６１からウェーハ載置領域８に搬出する方向Ｄを矢印Ｅ〜Ｈと同一方向としてもよい。

また、ウェーハ載置領域８からチャックテーブル１０１までの搬送を単一の搬送手段で構成することもできる。このような搬送手段においては、例えば、ウェーハ載置領域８からチャックテーブル１０１の上方領域に跨って配設されるガイドレールと、このガイドレールに沿って図８に示す左右方向に移動可能に構成された昇降アームとを備える搬送手段で構成することが考えられる。このようにウェーハ載置領域８からチャックテーブル１０１までの搬送を単一の搬送手段で構成する場合には、貼着装置１５を構成する部品点数を削減できるので、貼着装置１５自体の製造に要するコストを低減すると共に、貼着装置１５を小型化することが可能となる。

以上説明したように、本発明は、表面に凹凸を有する半導体ウェーハの裏面を研削する場合において、研削後の半導体ウェーハの裏面を高精度に平坦化することができるので、特に、表面にバンプが形成された半導体ウェーハの裏面を研削するために半導体ウェーハの表面に支持基板を貼着する貼着装置に有用である。

１貼着装置
２基台
２１主部
２２壁部
２４ウェーハ搬入・搬出領域
２５加工領域
３切削ユニット
３２２回転スピンドル
３２４バイト工具装着部材
３３バイト工具
４切削ユニット移動機構
５チャックテーブル機構
５２チャックテーブル
５２２吸着チャック
６カセット載置領域
６１カセット
７貼着後カセット載置領域
７１貼着後カセット
８ウェーハ載置領域
８１ウェーハ位置調整手段
９樹脂膜形成手段
９１樹脂塗布手段
９１１スピンナーテーブル
９１２電動モータ
９１３樹脂供給ノズル
９２樹脂半硬化手段
９２１軸部
９２２樹脂半硬化部
１０支持基板貼着手段
１０１チャックテーブル
１０１ｂ吸着チャック
１０２プレス定盤
１０２ａ定盤部
１１搬出入アーム
１２第１搬送手段
１３第２搬送手段
１４第３搬送手段
１５貼着装置
１５１貼着後カセット
１５２支持基板カセット
１００ウェーハ（半導体ウェーハ）
１００ａウェーハの表面
１００ｂウェーハの裏面
１００１ストリート
１００２半導体チップ
１００２ａバンプ
２００支持基板

Claims

ウェーハの表面側に支持基板を貼着するための貼着装置であって、
ウェーハを複数収容するカセットが載置されるカセット載置領域と、前記カセットから搬送されたウェーハの表面に外的刺激を受けて硬化する樹脂を塗布する樹脂塗布手段と、ウェーハの表面に塗布された前記樹脂を接着性が残った半硬化状態にさせる樹脂半硬化手段と、半硬化した前記樹脂の表面側から所定厚み切削して当該樹脂の表面を平坦化させる樹脂表面平坦化手段と、平坦化した前記樹脂の表面に前記支持基板を圧着すると共に前記樹脂を完全硬化させて、前記樹脂を介して前記支持基板をウェーハの表面に貼着する支持基板貼着手段と、前記支持基板の貼着後のウェーハを複数収容する貼着後カセットが載置される貼着後カセット載置領域とを具備することを特徴とする貼着装置。