JP2656746B2 - 半導体ウェハのシートラミネータ及び半導体ウェハの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハのシートラ
ミネータ及び半導体ウェハの製造方法に関し、特に半導
体ウェハの裏面加工前にこのウェハの反対の表面上の異
物を自動的に識別して表面の損傷や割れ等を未然に防ぐ
手段を備えたシートラミネータと製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的なシートラミネータを示す
図６を参照すると、この装置は、本体３０の主面に半導
体ウェハを収納するキャリア３２，３３がそれぞれ装着
されるローダ部１，アンローダ部５が開口し、さらにロ
ーダ部１からアンローダ部５にかけてコの字形に半導体
ウェハを搬送するベルト２が配置されている。また、本
体３０の主面上に、保護シート１７の巻回された保護シ
ートロール１６，１６′と貼り合わせローラ１８と一対
の押えローラ３１とを有する保護シート貼り合わせ部４
が備えられる。この貼り合わせ部４の固定装置及び駆動
装置は図示していない。

【０００３】一主表面に所望の回路機能が形成された多
数の半導体ウェハは、所定の間隔をおいて、この一主表
面が上に向くようにキャリア３２内に重ね合わせて収納
される。このキャリア３２がローダ部１に装着される
と、上位の半導体ウェハから順に搬送ベルト２上に移送
されるが、公知のため、この制御手段は図示していな
い。搬送ベルト２上に載置された状態で移送された半導
体ウェハ３４は、保護シート貼り合わせ部４で停止す
る。ロール１６′に巻回された未使用保護シート１７
は、半導体ウェハ３４の上面となる一主表面に密着する
ように軽く接着する下面の接着シートと、この接着シー
トが互いに接着しないように巻回するための上面のベー
スシートとで二重構造をなす。このベースシートは、ロ
ール１６で巻き取られる。一対の押えローラ３１は、半
導体ウェハ３４の一主表面の直上に離間して保護シート
１７を設定するために必要である。貼り合わせローラ１
８は、保護シート１７の上面のベースシートに軽く押圧
されて回転し、これにより半導体ウェハ３４の上面と接
着シートとが接着される。次に、ベースシートと接着シ
ートとを離すべく接着シートが図示されていないカッタ
で切断されるが、あらかじめ接着シートにミシン目が形
成されている場合は、これに沿ってベースから離され
る。

【０００４】一主表面に接着シートが接着した半導体ウ
ェハ３４は、ベルト２上を搬送し、もう一つのキャリア
３３の中に順次重ね合わせる形で収納されるが、この収
納手段は公知であり、詳述しない。所定数の半導体ウェ
ハの収納されたキャリア３３は、アンローダ部５から取
り出され、次の工程にそのまま移送されるかあるいは一
時保管後に次の工程に移される。

【０００５】次の工程では、、保護シート１７が接着し
た一主表面と反対の面即ち裏面を研磨加工すべく、この
半導体ウェハの一主表面がわを固定台の上に載置し、上
面となる裏面がわに機械的ストレスが加えられる。この
際、一主表面と固定台との間には保護シート１７がある
ため、ストレスが印加されても、一主表面に損傷や破損
等が発生せず、また前後の取扱いにおいても擦過傷等が
発生せず、さらに一主表面に一応異物が付着しないとい
う利点があるとされている。裏面の加工が終了すれば、
加工中に発生した塵埃を除去すべく、洗浄工程に送ら
れ、保護シートも前後して機械的又は化学的に剥離され
る。

【０００６】尚、図６において、保護シート１７が二重
構造をなす場合について説明したが、ベースシートがな
く接着シートだけからなる保護シートが使用される場合
もある。この場合も適宜カットされて接着作業が終了す
るが、ここでは図示を省略する。また、このシートラミ
ネータは、本体３０の手前にて（紙面に向って）作業す
るようにレイアウトされており、仮りにその必要性がな
い場合には、キャリア３２，３３の装着方向を主面上９
０°回転させた構造にすれば、搬送ベルト２に直角な方
向転換手段を設けなくて済む。また、本体３０の主面に
段差があり、中央手前部分に凹部分を形成しているが、
このような凹部分が形成されていないものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなシートラ
ミネータで、一主表面を保護した半導体ウェハの裏面を
次工程で加工中に、このウェハが破損してしまうという
事故がしばしば発生した。破損事故を生じた半導体ウェ
ハを調べてみると、保護シートと半導体ウェハの一主表
面との間に、０．１ｍｍ以上特に１．０ｍｍ乃至２．０
ｍｍ前後の異物が存在し、この異物によって、裏面加工
時の押圧力によりウェハに集中応力が発生し、これによ
り破損に至ることが判明した。そして、保護シート１７
で半導体ウェハを覆うラミネータには、このような異物
を検出する手段も、異物を除去する手段も備えられてお
らず、このため、混入した異物までも保護シートで覆っ
てしまうことが明らかになった。またμｍオーダの異物
では、破損事故が生じないことも明らかになった。

【０００８】従来から、半導体ウェハの主表面の異物を
識別する装置が適宜用いられていたが、このような装置
は、集積度の向上にともないよりミクロな異物を識別し
ようとする機能を有するもので、１μｍオーダあるいは
それ以下のダストを識別することを得意としており、ジ
ャイアントダストを検出しないことがあることも判明し
た。

【０００９】例えば、半導体ウェハの主表面上の異物を
レーザで検出する装置として、特開平３−２６９４５号
公報にみられる図７を参照すると、この装置を動作させ
るには、まずＳ−偏光のレーザ５１を検査対象のウェハ
の表面５２に照射し、ウェハ上又はウェハ内の起伏５
３、あるいは正規のパターン５４からのＰ−偏光成分を
含む散乱５５を得る。これらの散乱を偏光板５６を通
し、Ｐ−偏光成分のみのレーザ５７にする。当該レーザ
５７を光電変換装置５８で検出し、閾値レベル設定装置
５９、波形成型装置６０、パルス計数装置６１を経由し
た出力を、データ処理装置６４で、正規のパターンから
の散乱か、ウェハ上又はウェハの真の欠陥類や異物類か
らの散乱かを識別し、ウェハ上又はウェハ内の真の欠陥
類や異物類からの散乱のみを計測数として出力する。識
別前後のデータは記録又は記憶装置６２に格納され、出
力される。

【００１０】ここで、欠陥類や異物類の数と、サイズの
関係の不連続点を判断するデータ処理装置６４は、外挿
法による処理回路の規模が大きくなるばかりでなく、略
３乃至１０μｍ程度の範囲内の異物以外は外挿法の適用
が困難となり、ｍｍオーダの異物の検出までは難しいと
いう欠点があった。

【００１１】この他に、レーザで異物を検出する装置と
して、特開平３−１２８４４５号公報等があるが、いず
れもμｍオーダの異物の検出装置であり、より大きな異
物の検出には不適当な性能を有するものである。即ち、
ウェハの破損の心配のないミクロダストを検出する必要
が、この工程では必要ないからである。

【００１２】以上のような知見及び諸問題に鑑み、本発
明は、次の課題を掲げる。 （１）０．１ｍｍ以上特に１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍ前
後の異物を検出できると共に除去できるようにするこ
と。 （２）シートラミネータのシート貼り合わせの直前に、
異物を検出して除去すること。 （３）半導体ウェハの裏面加工時に、破損等の事故が生
じないようにすること。

【００１３】（４）異物の検出手段や除去手段は簡単な
構成となし、シートラミネータのテーブルに搭載できる
ように小型とすること。 （５）自動的な除去手段で、異物が除去できない場合で
も、救済できるようにすること。 （６）破損事故の処理など無駄な工数を削減すること。 （７）歩留りを向上させ、生産性向上及びロスコストの
低減を図ること。 （８）可能な限り、自動化を図ること。 （９）シートラミネータの本来の作業性を低下させない
ようなレイアウトとすること。 （１０）次工程でのウェハ破損事故が生じるような大き
さの異物だけ検出しえるようにすること。 （１１）次工程でのウェハ破損事故が生じないような小
さな異物は検出しないようにすること。 （１２）異物除去時に、本来のラミネート機能を停止す
るか又は低下することのないようにすること。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
半導体ウェハの裏面を加工する前に、このウェハの主表
面をシートで保護する半導体ウェハのシートラミネータ
において、前記ウェハの主表面を前記シートで覆う直前
の位置に、前記主表面の異物を識別する検出手段が設け
られていることを特徴とする。

【００１５】特に前記検出手段が、前記半導体ウェハの
主表面にレーザを照射する手段とこの手段で照射された
前記レーザの散乱光を捕捉する反射光検出器とを有する
ことを特徴とする。

【００１６】また本発明の第２の構成は、前記第１の構
成の他に、前記検出手段で異物が検出されたことを制御
入力として、この異物が検出された半導体ウェハを別の
位置に移送して収納する処理手段を備えることを特徴と
する。

【００１７】さらに、本発明の第３の構成は、前記処理
手段における移送経路中に、前記異物を除去する除去手
段を備えることを特徴とする。

【００１８】本発明の第４の構成は、半導体ウェハの裏
面を加工する前に、このウェハの主表面にシートを密着
させるように前記シートを圧迫する貼り合わせローラを
備えた半導体ウェハのシートラミネータにおいて、前記
ローラの表面の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力
センサで検出した圧力値が所定値以上か否かを識別する
識別手段とを備えたことを特徴とする。

【００１９】また本発明の第５の構成は、前記第４の構
成に加えて、前記識別手段において所定値以上の圧力値
が得られたことを制御入力として、該当する半導体ウェ
ハを別の位置に移送して収納する処理手段を備えること
を特徴とする。

【００２０】本発明の半導体ウェハの製造方法の構成
は、半導体ウェハの裏面を加工する前に、この半導体ウ
ェハの主表面をシートで保護する工程を備えた半導体ウ
ェハの製造方法において、前記工程の直前で前記半導体
ウェハの主表面上に所定値以上の大きさの異物が存在す
るか否かを検査する工程を設けたことを特徴とする。

【００２１】

【実施例】本発明の第１の実施例の斜視図を示す図１を
参照すると、この実施例の半導体ウェハのシートラミネ
ータは、保護シート貼り合わせ部４の直前の搬送ベルト
２上に、レーザ発振器８，レーザ９の反射光を検出する
反射光検出器１３，異物検出制御器１９を有するレーザ
検出部３を備える点、及び第１の搬送ベルト２から分岐
する第２の搬送ベルト６とこの終端に設けた不合格半導
体ウェハの収納されるキャリア４１を装着するアンロー
ダ部７とを備える点を除き、図６の従来例と共通するた
め、共通した部分の説明は省略する。

【００２２】レーザ検出部３は、レーザ発振器８からの
レーザ９を絞り、斜め上方から搬送ベルト２の移動方向
と直交するようにスキャンニングし、半導体ウェハ３
４′の一主表面に照射される。搬送ベルト２は、半導体
ウェハ３４′を載置して所定の速度で移動しているた
め、結局一主表面の全面にレーザ９が照射されることに
なる。半導体ウェハ３４′からの反射光は、反射光検出
器１３に捕獲され、電気信号に変換されて増幅され、異
物検出・制御器１９にて異物が存在するか否かの識別が
行われ、異物を検出しなかった場合にはそのまま保護シ
ート貼り合わせ部４へ向う。しかし異物を検出した場合
には、第２の搬送ベルト６を作動させ、キャリア４１内
に収納するように制御される。このキャリア４１内に収
納された半導体ウェハは、再び取り出され、例えば作業
者の目視によって確認しながら、風圧，水圧又はブラ
シ，もしくはこれらの組み合せを利用して、異物の除去
を行う。

【００２３】あるいは、このような作業を行わず、キャ
リア４１をアンローダ部７から引き出し、再びローダ部
１に装着してもよい。この場合は、再検査による信頼性
が向上するだけでなく、後述するように異物除去手段を
搬送ベルト６上に備えることにより、再び搬送ベルト６
上に移送されることがなくなるという利点がある。尚、
搬送ベルト６は、移送方向がコの字形状を呈している
が、本体４０の後方にアンローダ部７を設けてもよい場
合には直線状の簡単な構成で済む。

【００２４】図１のレーザ検査部３を詳細に示した図２
の側面図を参照すると、半導体ウェハ１０の一主表面上
には、回路機能上必要とする絶縁膜や金属膜等の表面か
らなるパターン１１の凹凸面と、除去されなければなら
ない異物１２の付着した凸面とが存在する。パターン１
１の凹凸の段差は高々１００μｍオーダであるが、後工
程で破損を引き起こす異物１２は０．１ｍｍ以上特にｍ
ｍオーダの高さを有する。

【００２５】レーザ発振器８のレーザ９が、これらパタ
ーン１１，異物１２に照射されて生じる散乱光４８の強
度が、横軸にスキャン幅をとって示された図３の特性図
を参照すると、異物からの散乱光１５がパターンからの
散乱光１４よりも大きく、これらの中間の強度をスレッ
シュホールド（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）レベル４９に設定
することにより、双方の識別が可能となる。このために
は、一方の入力をスレッシュホールドレベル４９に設定
した比較増幅器の他方の入力に、反射光検出器１３から
の検出信号を印加する構成とすればよく、コンピュータ
による演算処理やプログラム制御等を必要としない。

【００２６】尚、図２において、反射光検出器１３の垂
直面の受光角度θ１は、レーザ９の垂直面の入射角θ２
と同一でないことが好ましく、双方の角度差（θ１−θ
２）が±１０°以上より好ましくは±３０°以上±９０
°以下であることがより好ましい。

【００２７】上述したレーザ検査部３は、異物の中でも
ジャイアントダストを捕捉すればよいので、回路構成が
極めて簡単で済むという利点がある。また、この実施例
では、保護シート貼り合わせ部４の直前のベルト２上
に、レーザ検査部３を配置したため、半導体ウェハ３４
の一主表面に異物が付着する可能性が極めて少さくな
り、異物が除去されるまで何回でもレーザ検査部３の工
程を通過させることができるという利点もある。

【００２８】この実施例では、搬送ベルト６上に異物除
去手段が備えられていないが、異物除去手段が備えられ
ている方が、自動化を達成する上で、より好ましいもの
となる。この異物除去手段は、直上からの空気の吹き付
けによるものや、固定ブラシあるいは強制回転ブラシに
よるもの等がある。この他に、キャリア４１を引き出し
て、他の洗浄槽の中に入れ、収納された状態の半導体ウ
ェハに対して、水流による除去作業が試みられてもよ
い。

【００２９】ここで、搬送ベルト２上に異物除去手段を
備えることは、以下の理由で好ましくない。その第１の
理由は、異物の除去中にブラシ等で表面に擦過傷をまれ
に生じることがあり、除去する必要のない半導体ウェハ
をかえって損傷してしまう恐れがあるからである。即
ち、異物除去手段を通過する半導体ウェハは、異物の付
着したものに限定しなければならない。その第２の理由
は、主な経路となる搬送ベルト２上に異物除去手段があ
れば、搬送力が低下すると共に、この手段の保守点検時
にこのベルト２をストップするため、同時にレーザによ
る検出や貼り合わせ等がストップしてしまうからであ
る。従って、異物除去手段は、搬送ベルト６からローダ
部１への再装着までの経路に設けることが、主経路が影
響を受けない点で、より好ましい。

【００３０】この実施例では、レーザ検査部３を保護シ
ート貼り合わせ部４の直前のベルト２上に設けている
が、この他に直後のベルト２上に設けてもよく、あるい
は直前直後の双方に設けてもよい。直後の位置に、レー
ザ検査部３を設けた場合、保護シート１７中に付着して
いた異物までも検出することができるが、除去作業では
保護シート１７を剥離する必要がある。この場合には、
第２の搬送ベルト６に相当するベルトが、貼り合わせ部
４とアンローダ部５との間の第１の搬送ベルト２から分
岐される形で設けられる。

【００３１】本発明の第２の実施例の斜視図を示す図４
を参照すると、このラミネータは貼り合わせローラ１８
に圧力センサを備えている点、異物検出コントローラ１
９を備えている点、及び第２の搬送ベルト６が保護シー
ト貼り合わせ部４とアンローダ部７との間に介在する
点、さらにアンローダ部７が向って左方にある点以外
は、図６の従来例と共通しているため、共通した部分の
説明は省略する。

【００３２】まず、保護シートを装着しようとする半導
体ウェハをローダ部１にセットし、第１の搬送ベルト２
にてこのウェハを保護シート貼り合わせ部４に送り、保
護シート１７を装着する際、半導体ウェハ１０と保護シ
ート１７との密着性を高める為に用いられる貼り合わせ
ローラ１８の円柱の主表面に装備された圧力センサに
て、半導体ウェハ１０の一主表面の凹凸を識別し、異物
検出・制御器１９で一定値以上の圧力を検出した際は、
第２の搬送ベルト６にてこのウェハをアンローダ部７の
キャリア６０に送り、異常がなければ搬送ベルト２にて
アンローダ部５へ送り込む。異常が検出されたウェハ
は、キャリア６０から取り出し保護シートを剥離後、除
去可能な異物であれば水洗等にて除去し、再びローダ部
１にもどし、再度保護シートの装着を行う。

【００３３】圧力センサを備えた貼り合わせローラ１８
を示す図５の断面図を参照すると、このローラ１８は、
円柱表面に格子状に多数の圧力センサ２０が配列されて
おり、これにより、半導体ウェハ１０と保護シート１７
との間に介在する異物１２があれば、特定の圧力センサ
２０に集中応力が加わる。このローラ１８は、支え６５
により回転自在に固定されている。異物１２のない平面
では、押圧力が平均化され、大きな集中応力が特定の圧
力センサに加わることがない。

【００３４】圧力センサとしては、水晶，ロシェル塩，
リン酸アンモニウム，チタン酸バリウムなどが素材とし
て利用されるが、この中でロッシェル塩やチタン酸バリ
ウムが特に好ましい。圧力センサ２０において、圧力に
比例した発生した電荷は、それぞれ所定レベルで増幅さ
れ、所定値以上の圧力レベルが印加された場合には、ブ
ザー等により警報すると共に、異物検出制御器１９で
は、このウェハ１０を第２の搬送ベルト６に移送し、キ
ャリア６０内に収納される。

【００３５】ここで、圧力センサ２０からの信号を所定
レベルまで増幅する集積回路及び必要な電源電圧を得る
ための電池等は、ローラ１８内に内蔵されており、所定
レベル以上まで増幅された信号、あるいは警報信号は、
公知の回転摺動コネクタを介して、ローラ１８の外部へ
取り出され、異物検出制御器１９に印加されるが、図５
では図示せず省略している。

【００３６】キャリア６０内に収納された半導体ウェハ
１０は、異物１２を除去するため、このキャリア６０か
ら取り出され、手作業により保護シート１７を剥離し
て、異物１２を除去して再び図４のラミネータにかけら
れる。または、化学的手段により、保護シート１７を溶
融して除去し、異物１２を除去して、再び図４のラミネ
ータにかけられる。

【００３７】上記第１，第２の実施例において、異物が
検出された場合には、ブザー等の警報音を発して作業者
に知らせる手段、警報ランプを点滅して作業者に知らせ
る手段、自動制御系に入力して別の場合に移送する手段
等があり、これらは適宜単独で又は少なくともこれらの
うち二つを組み合わせて、実施することが好ましい。

【００３８】上述した第１，第２の実施例では、具体的
なラミネータについて説明したが、半導体ウェハの表面
・裏面にかかわらず、シートを密着させる直前の工程
で、少なくとも異物を検出する工程を追加して、さらに
は自動又は手動により異物を除去する工程を追加するこ
とが、半導体ウェハの破損を防止し、歩留りを向上さ
せ、ロスを低減する上で、著効がある。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では半導体
ウェハの裏面を加工する前にウェハ表面を保護するよう
に保護シートを装着する直前に、ウェハ割れの原因とな
るウェハ表面上の異物を少なくとも識別することによ
り、ウェハ表面上の凹凸を早期に確実にとらえ、ウェハ
割れを未然に防止することができるから、ロスコストを
低減することは勿論、ウェハ割れによる無駄な装置停滞
を防ぎ、生産性が向上する等の効果が得られると共に、
上述した各課題がことごとく達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の斜視図である。

【図２】第１の実施例で装備されているレーザ検出部の
側面図である。

【図３】第１の実施例で装備されているレーザ検出部に
て得られたパターン及び異物からの散乱光を閾値にて分
離する状態を示した特性図である。

【図４】本発明の第２の実施例の斜視図である。

【図５】第２の実施例で装備されている表面に圧力セン
サを備えた貼り合わせローラ部の断面図である。

【図６】従来例のシートラミネータを示す斜視図であ
る。

【図７】従来のレーザによる異物を識別する装置を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１ ローダ部 ２，６ 搬送ベルト ３ レーザ検出部 ４ 保護シート貼り合わせ部 ５，７ アンローダ部 ８ レーザ発振器 ９，５１，５７ レーザ １０，３４，３４′ 半導体ウェハ １１，５４ パターン １２ 異物 １３ 反射光検出部 １４ パターンからの散乱光 １５ 異物からの散乱光 １６，１６′ 保護シートロール １７ 保護シート １８ 貼り合わせローラ １９ 異物検出・制御器 ２０ 圧力センサ ３１ 押えローラ ３２，３３，４１，６０ キャリア ４０ 本体 ４８ 散乱光 ４９ スレッシュホルドレベル ５２ ウェハの主表面 ５３ 起伏 ５６ 偏光板 ５８ 光電変換装置 ５９ 閾値レベル設定器 ６０ 波形成型装置 ６１ パルス計数装置 ６２ 記憶装置 ６４ データ処理装置 ６５ 支え

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハの裏面を加工する前に、こ
   のウェハの主表面をシートで保護する半導体ウェハのシ
   ートラミネータにおいて、前記ウェハの主表面を前記シ
   ートで覆う直前の位置に、前記主表面の異物を識別する
   検出手段が設けられていることを特徴とする半導体ウェ
   ハのシートラミネータ。
2. 【請求項２】 前記検出手段が、前記半導体ウェハの主
   表面にレーザを照射する手段とこの手段で照射された前
   記レーザの散乱光を捕捉する反射光検出器とを有する請
   求項１記載の半導体ウェハのシートラミネータ。
3. 【請求項３】 前記検出手段において異物が検出された
   ことを制御入力として、この異物が検出された半導体ウ
   ェハを別の位置に移送して収納する処理手段を備えるこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハのシートラ
   ミネータ。
4. 【請求項４】 前記処理手段における移送経路中に、前
   記異物を除去する除去手段を備えることを特徴とする請
   求項３記載の半導体ウェハのシートラミネータ。
5. 【請求項５】 半導体ウェハの裏面を加工する前に、こ
   のウェハの主表面にシートを密着させるように前記シー
   トを圧迫する貼り合わせローラを備えた半導体ウェハの
   シートラミネータにおいて、前記ローラの表面の圧力を
   検出する圧力センサと、前記圧力センサで検出した圧力
   値が所定値以上か否かを識別する識別手段とを備えたこ
   とを特徴とする半導体ウェハのシートラミネータ。
6. 【請求項６】 前記識別手段において所定値以上の圧力
   値が得られたことを制御入力として、該当する半導体ウ
   ェハを別の位置に移送して収納する処理手段を備えるこ
   とを特徴とする請求項５記載の半導体ウェハのシートラ
   ミネータ。
7. 【請求項７】 半導体ウェハの裏面を加工する前に、こ
   の半導体ウェハの主表面をシートで保護する工程を備え
   た半導体ウェハの製造方法において、前記工程の直前で
   前記半導体ウェハの主表面上に所定値以上の大きさの異
   物が存在するか否かを検査する工程を設けたことを特徴
   とする半導体ウェハの製造方法。