JP4136890B2 - 保護テープの切断方法及び切断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、パターンが形成された半導体ウエハの表面のパターンを保護するために貼り付けられた保護テープを半導体ウエハの周縁に沿って切断する技術に関する。
従来、半導体ウエハの製造過程において、研削方法や研磨方法（ＣＭＰ）などの機械的方法、またはエッチングを利用した化学的方法などを利用して半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の裏面を加工し、その厚みを薄くしている。これらの方法を利用してウエハを加工する際、パターンの形成された表面を保護するために、その表面に保護テープが貼り付けられている。
つまり、バックグラインド工程に移載されたウエハは、その表面（パターン面）をチャックテーブルで吸着保持され、裏面を砥石で研削される。このとき、ウエハの表面には研削によるストレスが加わりパターンが破損したり、汚れたりするおそれがあるので、その表面に保護テープを貼り付けている。そして、ウエハへの保護テープ貼り付け後の保護テープの切断は、カッタ刃の先端をウエハの外周にあてながら切断するのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２０９０８２号公報
しかしながら、カッタ刃の先端をウエハの外周縁に当てながら切断すると、カッタ刃の先端はウエハとの摩擦により傷みやすくなる。その状態でウエハ表面に貼り付けられている保護テープの切断を行うことにより、切断部位で保護テープの粘弾性成分が粒形状ではみ出してウエハ外周に付着するといった問題がある。この粒形状のパーティクルが保護テープ上に付着すると、その後のバックグラインドでその部分のみがより研削されて薄くなり、ウエハ面内での厚み精度のバラツキが大きくなる。
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、ウエハ表面に貼られた保護テープを粒形状のパーティクルを低減して切断することが可能なウエハ表面に貼り付けられた保護テープの切断方法及び切断装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための本発明に係る保護テープの切断方法は、パターンが形成された半導体ウエハの表面に貼り付けられた保護テープを前記半導体ウエハの周縁に沿ってカッタ刃を移動させることによって切断する半導体ウエハに貼り付けられた保護テープの切断方法であって、前記カッタ刃は、直角三角形状であり、斜辺に刃を有し、前記刃の側面を前記半導体ウエハの周縁に接触させて移動させることによって前記半導体ウエハの表面に貼り付けられた保護テープを切断するものである。
カッタ刃の側面をウエハの周縁に接触させながら保護テープを切断するため、カッタ刃の先端部の損傷を防ぐことができる。このため、カッタ刃の切れ味が変わることがないため、保護テープの切断部位から粘弾性成分のパーティクルの発生を抑制できる。これによって、バックグラインドの際にも、研削のばらつきを抑えることが可能となる。
また、本発明に係る保護テープの切断装置は、パターンが形成された半導体ウエハの表面の保護テープを切断する保護テープ切断装置において、前記半導体ウエハを載置して保持する保持手段と、前記保持された半導体ウエハに向けて保護テープを供給するテープ供給手段と、前記供給された保護テープを半導体ウエハの表面に貼り付ける貼付手段と、前記半導体ウエハの表面に貼り付けられた保護テープを、半導体ウエハの周縁に沿って切り抜くカッタユニットと、前記切り抜かれた保護テープの不要なテープを剥離する剥離手段と、前記剥離された不要なテープを回収する回収部と、を備え、前記カッタユニットが、半導体ウエハの周縁に沿って保護テープを切断する、直角三角形状であり、斜辺に刃を有するカッタ刃の当該刃側面が前記半導体ウエハの周縁に接触するようにカッタ刃の方向を調整することができる切断方向調整機構を有している特徴とするものである。
このような構成によると、保護テープの切断の際に、ウエハのサイズに合わせて、カッタ刃の先端部がウエハの周縁に接触しないように調整することが可能となる。このため、カッタ刃の先端部の形状がウエハとの摩耗等によって傷むことがなくなり、長期にわたってカッタ刃を交換する必要がなくなる。
本発明は、以上のように、ウエハ表面に貼り付けられた保護テープの切断の際に、カッタ刃の先端部がウエハの外周縁に接触することがないため、カッタ刃の形状が長期間維持されるため、カッタ刃の交換を長期にわたってする必要がなくなる。また、切断の際に、保護テープの切断部位から粘弾性体の粒形状のパーティクルの発生を抑制することができるため、バックグラインドによる研削のバラツキを小さくすることができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る保護テープの切断方法の実施形態の一例について説明する。図１は、本実施形態における保護テープの切断装置が搭載される保護テープ貼付装置の概略構成を示す斜視図である。
図１は、保護テープ貼付装置の全体構成を示す斜視図である。この保護テープ貼付装置１は、基台２の手前に、オリエンテーションフラットを有する半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）が収納されたカセットＣ１が装填されるウエハ供給部３と、表面に保護テープＴが貼付けられ切り抜かれた処理済みウエハＷ’を回収するウエハ回収部４とが配備されている。このウエハ供給部３とウエハ回収部４との間には、ロボットアーム５を備えたウエハ搬送機構６が配備されるとともに、基台２の右側奥にはアライメントステージ７が配備され、その上方にはウエハＷに向けて保護テープＴを供給するテープ供給部８が配備されている。また、テープ供給部８の右斜め下にはテープ供給部から供給されたセパレータ付きの保護テープＴからセパレータＳのみを回収するセパレータ回収部９が配備されている。アライメントステージ７の左横にはウエハＷを載置して吸着保持するチャックテーブル１０と、このチャックテーブル１０に保持されたウエハＷに保護テープＴを貼付けるテープ貼付けユニット１１と、ウエハＷに貼付けて切断処理した後の不要テープＴ’を剥離するテープ剥離ユニット１２とが配備されるとともに、その上方には、ウエハＷに貼付けられた保護テープＴをウエハＷの外形に沿って切り抜き切断するテープ切断機構１３が配備されている。また、基台２の左側上方には、テープ剥離ユニット１２で剥離された不要テープＴ’を巻き取り回収するテープ回収部１４が配備されている。さらに、チャックテーブル１０を挟んで、ウエハＷに貼付ける前の保護テープＴと、回収前の不要テープＴ’から静電気を除去する静電気除去装置１５がそれぞれに配備されている。
以下、各機構について具体的に説明する。
ウエハ供給部３は、昇降可能なカセット台１７を備え、このカセット台１７にパターン面を上向きにしたウエハＷを多段に水平姿勢で差込み収納したカセットＣ１が載置されるようになっている。
ウエハ搬送機構６に備えられたロボットアーム５は、水平に進退移動可能に構成されるとともに、全体が駆動旋回されるようになっている。ロボットアーム５の先端には、馬蹄形をした真空吸着式のウエハ保持部５ａが備えられており、カセットＣ１に多段に収納されたウエハＷ同士の間隙にウエハ保持部５ａを差し入れてウエハＷを裏面から吸着保持し、吸着保持したウエハＷをカセットＣ１から引き出して、後述するアライメントステージ７、チャックテーブル１０、および、ウエハ回収部４の順に搬送するようになっている。
アライメントステージ７は、ウエハ搬送機構６によって搬入載置されたウエハＷを、その外周に形成されたオリエンテーションフラットに基づいて位置合わせを行うようになっている。
チャックテーブル１０は、ウエハ搬送機構６から移載されたウエハＷを所定の位置合わせ姿勢で載置するとともに、図６に示すように、ウエハＷの裏面全体を覆って吸着孔１８を介して真空吸着するようになっている。また、このチャックテーブル１０の上面には、後述するテープ切断機構１３のカッタ刃４４をウエハＷの外形に沿って旋回移動させて保護テープを切断するためにカッタ走行溝１９が形成されている。このカッタ走行溝１９は、サイズの異なったウエハＷの外形に応じたものが複数本設けられている。また、カッタ走行溝１９のカッタ刃が最初に挿入される初期位置は、幅広の放射溝２０となって、各カッタ走行溝１９につながっている。
図１に戻り、テープ供給部８は、装置本体の縦壁２１に軸支されたテープボビン２２から繰り出されたセパレータ付きの保護テープＴをガイドローラ２３群に巻回案内し、セパレータＳを剥離した保護テープＴをテープ貼付けユニット１１に導くよう構成されている。また、テープボビン２２に適度の回転抵抗を与えて過剰なテープ繰り出しが行われないように構成されている。なお、保護テープＴとしてはウエハＷの直径よりも幅広のものが使用される。
セパレータ回収部９は、保護テープＴから剥離されたセパレータＳを巻き取る回収ボビン２４が装置本体の縦壁２１に軸支されて、縦壁背部の図示されない駆動機構によって巻き取り方向に回転駆動されるようになっている。
テープ貼付ユニット１１は、そのフレームがテープ走行方向にスライド可能になるように装置本体のレールに把持され、図示しないモータなどの駆動部を介して連動連結されている。また、フレームには、図７に示すように、貼付ローラ２５が回転可能に軸支されているとともに、貼付ローラ２５が図示しないシリンダなどによって上下陽動駆動するようになっている。つまり、貼付ローラ２５が保護テープＴの表面を押圧して転動しながらウエハＷの表面に保護テープＴを貼り付けてゆくようになっている。
テープ剥離ユニット１２は、そのフレームがテープ走行方向にスライド可能になるように装置本体のレールに把持され、図示しないモータなどの駆動部を介して連動連結されている。また、フレームには、図７に示すように、剥離ローラ２６が回転可能に軸支されているとともに、剥離ローラ２６が図示しないシリンダなどによって上下陽動駆動するようになっている。剥離ローラ２６はウエハＷの外形に沿って切断された後の不要な保護テープＴ’をウエハＷから剥離するためのものである。
テープ回収部１４は、不要テープＴ’を巻き取る回収ボビン２７が装置本体の縦壁２１に軸支されて、縦壁背部の図示されない駆動機構によって巻き取り方向に回転駆動されるようになっている。
図１に戻りウエハ回収部４は、昇降可能なカセット台２８を備え、保護テープＴが貼付けられ不要テープが切断除去された処理済みのウエハＷ’を多段に水平姿勢で差込み収納したカセットＣ２がこのカセット台２８に載置されるようになっている。
テープ切断機構１３は、図２に示すように、装置本体の縦壁２１の背面には左右一対の縦レール３０に沿ってスライド昇降可能に支持された可動台３１が配備されている。この可動台３１に連設した支持アーム３１ａが縦壁２１の開口３２を通して装置本体の前方に片持ち状に延出され、この支持アームにカッタユニット３３が装備されている。
可動台３１は、ネジ軸３４を正逆回転駆動することでねじ送り昇降されるようになっている。ネジ軸３４は、図３に示すように、タイミングベルトなどを利用したスリップのない巻き掛け伝動機構３５を介してモータ３６に連動連結されている。また、可動台３１の下降限度が、調節可能なストッパボルト３７によって当接規制されるようになっている。
図２に戻り、支持アーム３１ａの先端近くには、チャックテーブル１０の中心上に位置する縦軸心Ｘ周りに回転可能な切断駆動軸３８が装備され、この切断駆動軸３８の下端に連結されたボス部３９に、一対の伸縮アーム４０が水平スライド可能に支持されている。伸縮アーム４０の先端に亘って連結された支持部材４１に、門形に構成された回動ブラケット４２が縦軸心Ｙ周りに回転可能に軸支されている。
この回動ブラケット４２に水平支点Ｚを中心に揺動可能にカッタホルダ４３が支持されるとともに、このカッタホルダ４３の下部に、刃先を下向きにしたカッタ刃４４が脱着可能に取り付けられている。
ここで、切断駆動軸３８は、タイミングベルトなどを利用したスリップのない巻き掛け伝動機構４５を介してモータ４６に連動連結されている。つまり、切断駆動軸３８を回転駆動することで、カッタ刃４４を半径Ｒで縦軸心Ｘ周りに旋回移動させて、ウエハＷに貼付けた保護テープＴを切り抜き切断するようになっている。
また、回動ブラケット４２は、図４に示すエアーシリンダ４７によって縦軸心Ｙ周りに回転操作可能となっており、この回動ブラケット４２の回転位相調節によってカッタ刃４４の刃縁の向き、即ち、カッタ刃４４の先端部の方向を調整する切断方向調整機構となっている。
また、カッタホルダ４３も、図４に示すエアーシリンダ４８によって支点Ｚ周りに揺動操作可能となっており、カッタホルダ４３と一体にカッタ刃４４が上方の支点Ｚ周りに揺動することで、カッタ刃４４が縦軸心Ｘに対して遠近移動するようになっている。
制御部４９は、保護テープＴに対するカッタ刃４４の接触位置（高さ）を調節するために、モータ３６の回転駆動を操作してテープ切断機構１３の昇降駆動を制御している。なお、詳細な説明は、以下の動作説明で詳述する。
次に、上記実施例装置を用いて保護テープＴをウエハＷの表面に貼付けるための一連の動作を説明する。
ウエハＷを多段に収納したカセットＣ１がウエハ供給部のカセット台１７に載置されると、カセット台１７が昇降移動し、取り出し対象のウエハＷをロボットアーム５で取り出せる高さ位置で停止される。
次に、ウエハ搬送機構６が旋回してロボットアーム５のウエハ保持部５ａがカセットＣ１内のウエハ同士の隙間に挿入され、ロボットアーム５はそのウエハ保持部５ａでウエハＷを裏面（下面）から吸着保持して取り出し、ウエハＷをアライメントステージ７に移載する。
アライメントステージ７に載置されたウエハＷは、オリエンテーションフラットを利用して位置合わせされ、位置合わせのすんだウエハＷは再びロボットアーム５によって吸着保持されて搬出され、チャックテーブル１０に移載される。
チャックテーブル１０に載置されたウエハＷは、その中心がチャックテーブル１０の中心上にあるように位置合わせされて吸着保持される。この時、図７に示すように、テープ貼付けユニット１１とテープ剥離ユニット１２は左側の初期位置に、また、テープ切断機構１３のカッタユニット３３は上方の初期位置でそれぞれ待機している。
ウエハＷの位置合わせがすむと、図８に示すように、テープ貼付けユニット１１の貼付けローラ２５が下降されるとともに、この貼付けローラ２５で保護テープＴを下方に押圧しながらウエハＷ上をテープ走行方向と逆方向（図８では左から右方向）に転動し、これによって保護テープＴがウエハＷの表面全体に均一に貼付けられる。そして、テープ貼付けユニット１１が終端位置に達すると貼付けローラ２５が上昇される。
次に、モータ３６が起動されてテープ切断機構１３が下降され、図９に示すように、上方に待機していたカッタユニット３３が切断作用位置まで下降され、カッタ刃４４がチャックテーブル１０の放射溝２０の部位において保護テープＴに突き刺さり貫通されて、予め設定された所定の高さ位置まで下降されたところで停止される。この場合、カッタ刃４４の縦軸心Ｘに対する旋回半径Ｒ（図２参照）が、処理対象となっているウエハＷのサイズに対応するように、伸縮アーム４０が予めスライド調節されている。
そして、このとき、カッタ刃４４は、図５（ｂ）に示すように、ウエハＷの保護テープＴの切断部位における接線に対して任意の傾斜角度θとなるように回転し、カッタ刃４４の側面４４ａがウエハＷの周縁に接触するように制御される。従来は、図５(ａ)に示されるようにカッタ刃４４の先端４４ｂが接触するようにして切断されていたが、このように図５（ｂ）に示すように、カッタ刃４４の側面４４ａがウエハＷの周縁に接触するようにすることによって、カッタ刃４４の先端４４ｂが摩耗等によって損傷することを防ぐことができる。ここで、カッタ刃４４は、図５に示すように、両刃型のものや、片刃型あるいは丸刃型等保護テープを切断できるものであれば、その種類は限定されるものではない。
図９に戻り、カッタ刃４４が所定の高さ位置で停止されると、モータ４６が起動されて切断駆動軸３８が所定の方向に回転され、これに伴ってカッタ刃４４が縦軸心Ｘ周りに旋回移動して、保護テープＴがウエハ外形に沿って切断される。このとき、テープ貼付けユニット１１とテープ剥離ユニット１２によって、保護テープＴには所定のテンションがかけられる。
そして、このテープ切断行程では次のような制御が行われる。つまり、ウエハＷのオリエンテーションフラット領域でのテープ切断行程においては、カッタ刃４４がカッタホルダ４３と一体に支点Ｚを中心にして揺動させることでオリエンテーションフラットに追従する。オリエンテーションフラットの始端から中央部位までの前半では、カッタ刃４４はその旋回移動に伴って次第にウエハＷ中心側に接近揺動し、中央部位からオリエンテーションフラットの終端までの後半では、カッタ刃４４はその旋回移動に伴ってウエハＷ中心側から元の旋回半径Ｒまで次第に離反揺動することになり、このカッタ刃４４の支点Ｚ周りの揺動に連動してカッタユニット３３がモータ３６によって昇降制御される。
なお、カッタユニット３３を昇降制御するモータ３６の作動を司る制御部４７には、ウエハＷおよびオリエンテーションフラットのサイズ、ウエハＷ表面から支点Ｚまでの高さ、などのデータが予め入力されるとともに、カッタユニット３３の目標高さ位置が、カッタ刃４４の縦軸心Ｘ周りでの旋回位置に対応したマップデータとして記憶格納されている。したがって、カッタ刃４４の旋回位置がロータリエンコーダなどのセンサで検出されると、その検出データに基づいてカッタユニット３３の目標高さ位置が割り出され、これによってモータ３６が回転制御されるようになっている。
ウエハＷ外周に沿ったテープ切断が終了すると、切断駆動軸３８が停止されるとともに、図１０に示すように、カッタユニット３３は元の待機位置まで上昇される。次に、テープ剥離ユニット１２がウエハＷウエをテープ走行方向と逆方向へ移動しながらウエハＷ上で切り抜き切断されて残った不要テープＴ’を巻き上げ剥離する。
テープ剥離ユニット１２が剥離作業の終了位置に達すると、テープ剥離ユニット１２とテープ貼付けユニット１１とがテープ走行方向に移動して初期位置に復帰する。このとき、不要テープＴ’が回収ボビン２７に巻き取られるとともに、一定量の保護テープＴがテープ供給部８から繰り出される。
以上で保護テープＴをウエハＷの表面に貼付ける一連の動作が終了し、以後、この動作が繰り返される。この場合、カッタ刃４４は、切断時にその先端部がウエハＷの周縁に接触することなく保護テープＴを切断していくため、カッタ刃４４の先端は、ウエハＷとの摩耗等によって損傷することがなくなり、所定枚数の処理が終了するごとに、自動的あるいは人為操作によって１枚のカッタ刃４４を交換することなく多数枚の切断処理に使用することが可能となる。また、長時間にわたって、カッタ刃４４の先端が傷まないため、保護テープＴの切断面からのパーティクルの発生も抑制することが可能となる。
保護テープ貼付け装置の全体構成を示す斜視図である。 テープ切断機構の側面図である。 テープ切断機構の背面図である。 カッタユニットの要部を示す正面図である。 カッタ刃のウエハへの接触角度を説明するための図である。 テープ切断機構の要部とチャックテーブルを示す斜視図である。 保護テープ貼付け行程の概略正面図である。 保護テープ貼付け行程の概略正面図である。 保護テープ切断行程の概略正面図である。 保護テープ剥離行程の概略正面図である。
符号の説明
Ｗ 半導体ウエハ
Ｔ 保護テープ
Ｚ 支点
４４ カッタ刃

Claims (2)

  1. パターンが形成された半導体ウエハの表面に貼り付けられた保護テープを前記半導体ウエハの周縁に沿ってカッタ刃を移動させることによって切断する半導体ウエハに貼り付けられた保護テープの切断方法であって、
    前記カッタ刃は、直角三角形状であり、斜辺に刃を有し、
    前記刃の側面を前記半導体ウエハの周縁に接触させて移動させることによって前記半導体ウエハの表面に貼り付けられた保護テープを切断する保護テープの切断方法。
  2. パターンが形成された半導体ウエハの表面の保護テープを切断する保護テープ切断装置において、
    前記半導体ウエハを載置して保持する保持手段と、
    前記保持された半導体ウエハに向けて保護テープを供給するテープ供給手段と、
    前記供給された保護テープを半導体ウエハの表面に貼り付ける貼付手段と、
    前記半導体ウエハの表面に貼り付けられた保護テープを、半導体ウエハの周縁に沿って切り抜くカッタユニットと、
    前記切り抜かれた保護テープの不要なテープを剥離する剥離手段と、
    前記剥離された不要なテープを回収する回収部と、を備え、
    前記カッタユニットが、半導体ウエハの周縁に沿って保護テープを切断する、直角三角形状であり、斜辺に刃を有するカッタ刃の当該刃側面が前記半導体ウエハの周縁に接触するようにカッタ刃の方向を調整することができる切断方向調整機構を有している特徴とする保護テープの切断装置。
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