JP3919292B2

JP3919292B2 - 半導体ウェハ保護フィルムの切断方法および装置

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Publication number: JP3919292B2
Application number: JP15783197A
Authority: JP
Inventors: 博齋藤; 剛栗田; 光司岡本
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: JPH10329087A; CN1734709A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ表面に保護フィルムを貼付した後、保護フィルムをウェハ形状に合せて切断する半導体ウェハ保護フィルムの切断方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程において、半導体チップを小型化するために半導体ウェハ（以下単にウェハという）の裏面を研磨して薄くする工程（バックグラインド工程）があり、その工程においてはウェハの表面（回路が形成された面）を柔軟なフィルムを基材とする粘着フィルム等から成る保護フィルムを貼り付けて保護する。
【０００３】
ウェハ保護フィルムの貼付方法としては、保護フィルムを予めウェハと同じ形状に切り取ってウェハに貼り付ける方法と、保護フィルムをウェハに貼付した後ウェハ形状に合せて切り取る方法とが知られている。
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本発明は後者の方法に関するものであり、特に、保護フィルムをウェハの形状に合せて切り取る工程に関するものである。保護フィルムを切り取る方法としては、ウェハの円周に沿ってカッタを移動させて切る方法と、カッタを固定させウェハを回転させて切り取る方法とが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウェハには位置決めのため、オリエンテーションフラット部（以下、オリフラ部という）と呼ばれる直線部が形成されているが、従来のウェハ保護テープ切断方法にあっては、オリフラ部とウェハの円周部とが交差して角部をなしており、この角部に保護テープの切り残し（バリ）が発生することがあった。
【０００５】
この角部に切り残しがあると、バックグラインド工程のときに、切り残し部分がグラインド装置に巻き込まれ、それにより半導体ウェハ全体が破壊されるという問題があり、切り残し部分を出さない切断装置が従来より望まれていた。また、保護フィルムがウェハに十分に接着されていない場合も、その部分がグラインド装置に巻き込まれ上記と同様の問題が発生するおそれがあり、その改善が望まれていた。
【０００６】
本発明は上記の点にかんがみて成されたもので、保護フィルムをウェハ形状に合せて正確に切断する方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、直線部と円周部を有する半導体ウェハをテーブルに載せて半導体ウェハの表面に保護フィルムを貼付した後、前記保護フィルムを半導体ウェハの形状に合せてカッタで切断する際において、前記カッタの切断方向が固定されている状態で、前記カッタが前記直線部を、前記直線部と円周部とが交差する角部まで切断した後、そのときのカッタと保護フィルムとの位置関係を保ったまま、前記カッタの切断方向と前記半導体ウェハの円周部の接線方向とのなす角が所定の角度以下になるようにし、前記テーブルを回転させて前記円周部に沿って前記保護フィルムを切断するようにした。
【０００８】
また、半導体ウェハの表面に保護フィルムを貼付した後、カッタを用いて前記保護フィルムをウェハ形状に合せて切断する半導体ウェハ保護フィルム切断装置において、前記カッタの進行方向の前または後に前記保護フィルムを前記半導体ウェハに押圧するガイドローラを設けるようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す正面図、図２はその平面図、図３は側面図である。本発明による半導体ウェハ保護フィルム切断装置１は、図１に示すように、保護フィルムを繰り出すフィルム繰出部１００と、ウェハを搬送するウェハ搬送部２００と、保護フィルムを切断するフィルム切断部３００とから構成されている。これら各部の構成について以下順に説明する。
【００１０】
フィルム繰出部１００において、保護フィルム１０９は例えば柔軟なフィルム基材に粘着剤層が設けられた粘着フィルムから成り、剥離シート１１１と共に供給リール１０１に巻かれ、ガイドローラ１０３、テンションローラ１０５を経てプレスローラ１０７へ至る。供給リール１０１の回転軸にはスプリング１０２（図２）が取り付けられ、スプリング１０２に押し付けられた摩擦板１０２ａと回転軸上に固定された板１０２ｂにより回転軸に摩擦力が加えられている。剥離シート１１１はピンチローラ１１３によって保護フィルム１０９から分離されドライブローラ１１５、ピンチローラ１１７、ガイドローラ１１９を経て、巻上げリール１２１によって巻上げられる。ドライブローラ１１５および巻上げリール１２１はモータ１２３によって駆動される。テンションローラ１０５は、トルクモータ１２５によってフィルムの送り方向と逆向きに回転され、これにより保護フィルム１０９にはフィルム送り方向と逆向きの引張力（バックテンション）が付与されている。このバックテンションの大きさは、後述するように調整可能である。
【００１１】
プレスローラ１０７は、図３に示すように、ホルダ１２７によって保持され、ホルダ１２７は、ブッシュ１２９で案内され上下動自在であり、シリンダ１３１によって上下動される。プレスローラ１０７の近くには、２枚のＬ字形状板から成るチャック１３５がプレスローラ１０７の両端部に配置されている。この２枚のＬ字形状板は開閉可能であり、その間に保護フィルム１０９を挟んで保持する。Ｌ字形状板はシリンダ１３７で開閉される。シリンダ１３７は、シリンダ１３９に取り付けられ、シリンダ１３９はチャック１３５を上下動させる。シリンダ１３９はシリンダ１４１に取り付けられ（図１）、シリンダ１４１はチャック１３５を保護フィルム１０９の幅方向（図３の左右方向）に移動させる。シリンダ１４１は、プレスローラ１０７のホルダ１２７に取り付けられ、したがって、チャック１３５はプレスローラ１０７の昇降と共に昇降する。
【００１２】
ウェハ搬送部２００においては、ウェハＷを截置する回転テーブル２０１がテーブル台２０３上に回転自在に取り付けられている。テーブル２０１はモータによって回転される。テーブル台２０３はレール２０５上に移動自在に取り付けられ、レール２０５に沿ってベルト２０７がプーリー２０９，２１０間に掛けられ、ベルト２０７は連結板２１１によってテーブル台２０３と連結されている。プーリー２１０はモータ２１３によって駆動され、したがって、モータ２１３を駆動することにより回転テーブル２０１はレール２０５に沿って往復動する。
【００１３】
テーブル２０１の表面には、図２に示すように、ウェハの輪郭と同じ形状の溝２０１ａがウェハの大きさに応じて複数本形成されている。またテーブル２０１には複数の小孔（図示せず）が形成され、これらの小孔はバキューム管２１５（図１）を介して真空装置（図示せず）と接続され、テーブル２０１上に置かれたウェハＷを吸着できるようになっている。
【００１４】
フィルム切断部３００においては、図１，４に示すように、超音波カッタ３０１がウェハＷ側に傾斜して配置されている。ウェハＷ側に傾斜したカッタの刃３０１ａによって切断することによって保護フィルム１０９がウェハＷ周縁よりはみ出すことはない。超音波カッタ３０１は、先端部に超音波振動する刃３０１ａを備え、カッタホルダ３０３に保持されている。刃３０１ａを挟んでカッタの進行方向前後（図４（Ｂ）では刃３０１ａの左右）にガイドローラ３０５が支持板３０７に取り付けられている。支持板３０７はカッタホルダ３０３にスライダ３０９を介して取付具３０８によって上下動自在に取り付けられ、超音波カッタ３０１に取り付けられたピン３０１ｂと支持板３０７に取り付けられたピン３０７ａとの間には引張バネ３１１が掛けられている。このバネ３１１の力によって、ガイドローラ３０５はテーブル２０１表面を垂直に押圧している。
【００１５】
カッタホルダ３０３は、シリンダ３１３のピストン３１３ａに連結され、シリンダ３１３は傾斜板３１５に取り付けられている。傾斜板３１５にはスライドテーブル３１６が取り付けれ、スライドテーブル３１６には取付板３１４を介してカッタホルダ３０３が取り付けられている。超音波カッタ３０１は傾斜板３１５に沿ってシリンダ３１３によって斜め方向に上下動する。カッタホルダ３０３は取付板３１４に取り替え自在に取り付けられ、カッタホルダ３０３を取付板３１４から外して、超音波カッタではなく別の通常のカッタを取り付けて使用することもできる。
【００１６】
図４（Ａ）において、移動板３１７にはスライドテーブル３１９を介して板３１８が取り付けられ、板３１８には板３２０が固定され、板３２０に傾斜板３１５がボルト３２１，３２３によって２点止めされ、ボルト３２３の止め位置を変えることで傾斜板３１５の傾斜角を調整することできる。板３１８はバネ３２５によってウェハＷの中心寄り（図４（Ａ）の左方向）へ引っ張られ、押しねじ３２６によって制止されている。押しねじ３２６を調整することにより、カッタ刃３０１ａをウェハＷ側へ付勢してフィルムを切断することができる。また、カッタに異常な負荷がかかったときに、ウェハの外周方向（図４（Ａ）の右方向）へも逃げられるようになっている。これによりウェハやカッタに過度の負荷がかかるのを防止している。
【００１７】
図１に示すように、移動板３１７には、プレスローラ３２７を保持するホルダ３２９が取り付けられ、ホルダ３２９の上下動はシリンダ３３１によって行われる。移動板３１７は、板３３０，３３２を介してガイド３３３に移動可能に取り付けられ、モータ３３５によってＹ方向に移動する。要するに、移動板３１７にはカッタ３０１とプレスローラ３２７が取り付けられ、これらはモータ３３５によってＹ方向に移動される。
【００１８】
図５は上記装置の制御系を示すブロック図である。ここで制御装置４００はシーケンサ等であり、例えばＣＰＵやメモリ等から構成される。４０１はデータ入力部であり、これによりウェハのサイズや各モータの移動量等をあらかじめ入力しておく。バキュームスイッチ４０３はウェハを吸着させるためのスイッチ、スタートスイッチ４０５は装置の動作開始を指令する信号を出力する。シリンダスイッチ４０７，４０９，４１１，４１３は、各シリンダの上死点および下死点の信号を出力する。バックテンション調整ボリューム４１５は、トルクモータ１２５のトルクを設定し、原点センサ４１７，４１９はテーブル２０１およびカッタ３０１の原点（ホームポジション）を検出するセンサである。モータ４２１はテーブル２０１を回転させる。既に説明した部品と同じ部品については同じ参照番号を付して示した。
【００１９】
次に上記装置の動作について説明する。
まず、装置を作動させる前にあらかじめデータ入力部４０１によって必要なデータ（ウェハサイズ、各モータの移動量等）を入力し、バックテンション調整ボリューム４１５によってバックテンションの値を入力しておく。
【００２０】
準備ができたらウェハＷをテーブル２０１上にセットする。これはマニュアルでもよいし、マニュプレータや自動供給装置によって行ってもよい。ウェハＷは、テーブル２０１上の該当するサイズの溝２０１ａの内側に置く。その後バキュームスイッチ４０３を操作すると、ウェハＷが吸着され、さらにスタートスイッチ４０５を操作すると、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、テーブル２０１があらかじめ入力された量だけ移動して停止する。このときチャック１３５およびプレスローラ１０７は上昇位置にあり、チャック１３５は保護フィルム１０９の両側を把持している。
【００２１】
次にプレスローラ１０７およびチャック１３５が下降を開始し（図６（Ｂ））、チャック１３５は下降しながら図７に矢印で示す方向に移動して保護フィルム１０９を幅方向に広げる。このときのバックテンションは保護フィルム１０９が真っ直ぐ張る程度に強く設定しておく（図６（Ｂ）参照）。その後プレスローラ１０７がウェハ外周位置に到着し保護フィルム１０９をテーブル２０１に押し付ける。このときチャック１３５が開き、トルクモータ１２５のトルクは減少され、保護フィルム１０９にかかるバックテンションは、保護フィルムのまだ貼られていない部分１０９ａがウェハＷの表面に付かない程度に可能な限り小さく設定される（図６（Ｃ）参照）。この値は、テンションローラ１０５からプレスローラ１０７までに掛けられた保護フィルム１０９ａの重量、テーブル２０１の移動速度等を考慮して、あらかじめバックテンション調整ボリューム４１５によって設定しておく。もちろん、設定値の変更もボリューム４１５によって可能である。上記の状態で、プレスローラ１０７で保護フィルム１０９をウェハＷに押し付けながらテーブル２０１をフィルム送り方向（図６の左方向）へ所定量だけ移動させる（図６（Ｄ））。
【００２２】
以上のようにすれば、保護フィルム１０９に張力がかからない状態でウェハＷに貼付されるので、保護フィルム１０９に収縮力が働かず、ウェハＷが歪んだり破壊されたりすることはない。
【００２３】
また、保護フィルム１０９の端部をその幅方向にチャック１３５によって引っ張っているので、保護フィルム１０９の幅方向に引張力が与えられ、プレスローラ１０７が接触したときのしわの発生を防止することができる。縦、横の引張力はフィルム貼付時には解除されることにより、収縮力を発生させることはない。
【００２４】
その後、チャック１３５を閉じて保護フィルム１０９の端部を把持し（図６（Ｅ））、カッタ３０１を下降させ、カッタ３０１をＹ軸方向（図２の上から下の方向）へ移動させ、保護フィルム１０９を切断する。このときシリンダ３３１も同時に駆動しサイドプレスローラ３２７も下降させてＹ方向にカッタ３０１とともに移動させ、ローラ３２７によって保護フィルム１０９をウェハに押圧する。すなわち、保護フィルムは、プレスローラ１０７，３２７によって２度押圧され、ウェハＷにしっかり貼付される。カット後はプレスローラ１０７およびチャック１３５は上昇し次のウェハＷがくるまで上昇位置で待機する。またローラ３２７も上昇する。
【００２５】
次にウェハ外周部のカット動作について図８を参照しながら説明する。前述した工程において保護フィルム１０９の切断を終了した時点で、カッタの刃３０１ａは図８（Ａ）のＣ₀地点にあるが、その後、カッタ３０１を上昇させ、元の位置の方向（Ｙ方向）へ移動させると同時に、テーブル２０１をＸ方向へ移動させてカッタ刃３０１ａが図８（Ｂ）のオリフラ（オリエンテーションフラット）部の一方の角部Ｃ₁へくるようにする。角部Ｃ₁においてカッタ刃３０１ａを下降させて保護フィルム１０９に切り込み、カッタ刃３０１ａをウェハＷのオリフラ部に沿ってオリフラ部の他方の角部Ｃ₂まで移動させてオリフラ部を切断する（図８（Ｂ））。このときカッタ刃３０１ａの先端は溝２０１ａの中へ入るので傷つくことはない。
【００２６】
次に、カッタ刃３０１ａを下降位置のままテーブル２０１を図８（Ｂ）で示す距離ｄ_XだけＸ方向（図８（Ｂ）の右から左の方向）へ移動するとともに、カッタ刃３０１ａを距離ｄ_YだけＹ方向（図８（Ｂ）の下から上の方向）に移動させる。また、その間に上記移動と同調させてテーブル２０１を回転中心Ｏのまわりに図８（Ｂ）の反時計方向に角度θだけ回転させる。なお、テーブル２０１の中心Ｏからオリフラ部と直交する直線を引き、ウェハＷの円周部の延長線と前記直線との交点をＣ₃とすると、距離ｄ_XはＣ₃とＣ₂とのＸ方向の距離、距離ｄ_YはＣ₃とＣ₂とのＹ方向の距離である。
【００２７】
以上の動作により、カッタ刃３０１ａとウェハＷとの位置関係は、図８（Ｃ）に示すように、角部Ｃ₂において、カッタ刃３０１ａの切断方向（刃の向き）とウェハＷの円周部の接線方向とが一致する。そこで、テーブル２０１を中心Ｏのまわりに回転させると図８（Ｄ）に示すように保護フィルム１０９がウェハ円周に沿って切断される。切断後はカッタ３０１およびテーブル２０１は原点位置へ向って移動し、原点センサ４１７，４１９が原点位置を検出したら停止する。
【００２８】
なお、図８ではカッタ刃３０１ａの切断方向（刃の向き）をウェハＷの円周部の接線方向に一致させる例を説明したが、図９に示すように、カッタ刃３０１ａの切断方向が円周部の接線ｔの方向と一致していなくても、両者が所定の角度以下（例えばα＝０〜１５°程度）となっていればよい。図９に示すように、カッタ刃３０１ａの切断方向をウェハＷ円周部の接線ｔ方向より内側に向けることにより、ウェハＷが少し偏心していてもウェハＷ円周に沿って保護フィルム１０９を切断することが可能となる。カッタ刃３０１ａは、内側へ入り過ぎたときはバネ３２５（図４（Ａ））の引張力に抗して外側へ逃げることができる。
【００２９】
以上のようにすれば、カッタの切断方向とウェハ円周部の接線方向とを一致させて、またはカッタの切断方向とウェハ円周部の接線方向とが所定の角度以下になるようにして、保護フィルムを切断するので、オリフラ部の角部においてもウェハ形状に合せて保護フィルムを切断することができ、切り残し（バリ）の発生を防止することができる。
【００３０】
さらに、上記例においては、カッタの切断方向を固定して、すなわちカッタ刃の向きを変化させないで（図８の例でいえばカッタ刃３０１ａは常時一定方向に下向きである）保護フィルムを切断する。そのため、正確な切断ができる。従来より、ウェハ円周部の接線方向に沿ってカッタ刃を移動さるためにカッタ刃の向きを変化させるものが知られているが、その場合、カッタ刃の先端が切断位置からずれ易く切り残しが発生し易くなる。これに対して、上記例によれば、カッタの切断方向が固定されているので、カッタ刃の先端が切断位置からずれにくくなるので正確にカッタ刃の進行方向をウェハ円周部に合わせることができ、かつ、制御が簡単である。
【００３１】
また、上記切断に際して、カッタ刃３０１ａの前後をガイドローラ３０５で押えるようにした。それにより、保護フィルム１０９とテーブル２０１との間に隙間ができないので安定した切断を行うことができる。また、保護フィルム１０９をぴったりとウェハＷ上に貼付できるので、切り残し等が発生しにくくなり、研磨工程において切り残しを巻き込むこともなく、水の浸入も防止できる。ガイドローラ３０５は、必ずしもカッタの前後両方に設けることはなく、前または後の一方だけを設置してもよい。
【００３２】
ウェハＷの外周部の保護フィルム１０９を切断した後は、ウェハＷに貼付されなかった残りの保護フィルム部分を剥がし、ウェハＷを排出し、新しいウェハを搬入する。これらの動作は、マニュアルで行ってもよいし、マニュピレータや自動供給装置等を用いてフルオートで行ってもよい。新しいウェハを搬入した後は上記と同様の動作を繰り返す。
【００３３】
上記説明においては、プレスローラ１０７を移動させないで、テーブル２０１を移動させて保護フィルム１０９を貼付したが、本発明はそれに限らず、テーブル２０１を移動させないでプレスローラ１０７を移動させるようにしてもよい。
【００３４】
上記装置において、図８（Ｂ）から（Ｃ）へのカッタ刃の移動は、カッタと保護フィルムとの位置関係を保ったまま、すなわち、カッタ刃がオリフラ部の角部に追随するようにしてもよい。これにより、保護フィルムの切断箇所の連続性が保たれ、ウェハの角部における切り残しやバリを確実になくすことができる。そのようにする方法としては、一例として、ウェハの角部Ｃ₂が図８（Ｂ）のオリフラ部の直線Ｚに沿った軌跡を描くように、テーブルのＸ方向の移動速度およびテーブルの回転速度を設定し、その角部Ｃ₂のＹ方向の移動速度に合せてカッタ３０１の移動速度を設定してやればよい。
【００３５】
また、図８（Ｂ）から（Ｃ）へのカッタ刃の移動は、上記例においては、カッタおよびテーブルの両方を移動させたが、カッタまたはテーブルのいずれか一方を移動させてもよい。図８（Ｂ）で説明すれば、オリフラ部を切断した後、カッタを図８（Ｂ）のＣ₂の位置からＣ₃の位置まで移動させるわけだが、この移動は、カッタだけをＸＹ方向に移動させても可能であるし、テーブルだけをＸＹ方向に移動させても可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オリフラ部の角部においてもウェハ形状に合せて保護フィルムを切断することができ、切り残しの発生を防止することができる。また、カッタ刃の前または後をガイドローラで押えることにより、保護フィルムをぴったりとウェハに貼付することができ、切り残し等の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体ウェハ保護フィルム切断装置の一例の正面図である。
【図２】半導体ウェハ保護フィルム切断装置の平面図である。
【図３】半導体ウェハ保護フィルム切断装置の側面図である。
【図４】カッタ部分の拡大図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】半導体ウェハ保護フィルム切断装置の制御系を示すブロック図である。
【図６】半導体ウェハ保護フィルム切断装置の切断動作を説明する図である。
【図７】図６（Ｂ）の平面図である。
【図８】ウェハ外周のカット動作を説明する図である。
【図９】ウェハ外周のカット動作の別の例を説明する図である。
【符号の説明】
１００フィルム繰出部
１０５テンションローラ
１０７プレスローラ
１０９保護フィルム
１２５トルクモータ
２００テーブル搬送部
２０１テーブル
３００保護フィルム切断部
３０１超音波カッタ

Claims

直線部と円周部を有する半導体ウェハをテーブルに載せて半導体ウェハの表面に保護フィルムを貼付した後、前記保護フィルムを半導体ウェハの形状に合せてカッタで切断する半導体ウェハ保護フィルムの切断方法において、
前記カッタの切断方向が固定されている状態で、前記カッタが前記直線部を、前記直線部と円周部とが交差する角部まで切断した後、そのときのカッタと保護フィルムとの位置関係を保ったまま、前記カッタの切断方向と前記半導体ウェハの円周部の接線方向とのなす角が所定の角度以下になるようにする第１のステップと、
前記カッタの切断方向が固定されている状態で、前記テーブルを回転させて前記円周部に沿って前記保護フィルムを切断する第２のステップと、
を備えたことを特徴とする半導体ウェハ保護フィルムの切断方法。
直線部と円周部を有する半導体ウェハを截置するテーブルと、前記半導体ウェハの表面に保護フィルムを貼付する手段と、前記保護フィルムを切断するカッタと、前記カッタおよび前記テーブルを移動させる移動手段と、前記テーブルを回転させる回転手段と、前記移動手段および回転手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記カッタの切断方向が固定されている状態で、前記カッタが前記直線部を、前記直線部と円周部とが交差する角部まで切断した後、そのときのカッタと保護フィルムとの位置関係を保ったまま、前記カッタの切断方向と前記半導体ウェハの円周部の接線方向とのなす角が所定の角度以下になるように前記カッタまたはテーブルを移動させ、その後前記テーブルを回転させることを特徴とする半導体ウェハ保護フィルムの切断装置。