JP4141725B2

JP4141725B2 - フィルム貼付け方法

Info

Publication number: JP4141725B2
Application number: JP2002107116A
Authority: JP
Inventors: 路高漆島; 勇高橋; 仁平井
Original assignee: 株式会社メカワールド
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: JP2003300255A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、フィルム貼付け方法に係る。特に、枚葉的にフィルム貼付けを行うフィルム貼付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路が形成された半導体ウエハ等の基板に対して、各種目的をもってその表面乃至裏面をフィルムで被覆することが行われる。
【０００３】
フィルムの貼付け技術としては、ロール状のフィルムを貼り付ける技術が知られている。例えば、特開２００１−２１０７０１号公報に従来技術として記載されている。
【０００４】
図５に基づいて説明する。大気中において、テーブル１０１の上に半導体ウエハ１０２を載置する一方、この半導体ウエハ１０２の近接上方に粘着フィルム１０３を傾斜させた状態で張り渡し、この粘着フィルム１０３を転動ローラ１０４で押し付けながら半導体ウエハ１０２の上面に貼付する方法が知られている。また、バックグラインディング工程のように、電子回路が形成されている凹凸面に粘着フィルムを貼付する場合にも同様に、ピンと張ってある粘着フィルムに対して半導体ウエハを平行に保ち、粘着フィルムを傾斜させた状態で半導体ウエハを平行にして近づけ、そのまま半導体ウエハ１０２の凹凸面全体に粘着フィルムを転動ローラで押し付けながら貼付する方法」である。
【０００５】
しかしながら、ロール状フィルムを貼り付ける技術では、フィルムを必要な量以上の消費してしまう。
【０００６】
また、特開２００１−２１０７０１号公報において指摘されているように、次ぎのような問題点がある。上述のように大気中で半導体ウエハ１０２に粘着フィルム１０３を貼付する際に空気を巻き込んでしまうと、図６に示したように、半導体ウエハ１０２と粘着フィルム１０３との間に空気を閉じ込めた状態で気泡１０６ができてしまう。その結果、バックグラインディング工程又はダイシング工程の終了後に紫外線を照射した時に、気泡１０６内に閉じ込められた空気が原因で架橋反応による硬化を阻害されて粘着力が低下せず、気泡１０６の周縁部では粘着剤１０７が残ってしまい半導体ウエハ１０２に粘着フィルム１０３が貼り付いたままの状態にある。そのため、粘着フィルム１０３を剥離する際の作業性が低下し、また有機系粘着剤が半導体ウエハ１０２に残ってしまうと製品信頼性が低下するといった問題があった。特に最近では半導体ウエハ１０２の厚みが１００μｍ以下、さらには５０μｍ以下になるまで薄く裏面研削を行う場合があるが、このような薄さではボンディング工程において粘着フィルム１０３の下から半導体ウエハ１０２のチップをピンで下から突き上げることができず、粘着フィルム１０３を僅かに押し上げるだけでチップをピックアップするために、前述のように気泡１０６の周縁部に粘着剤１０７が残っているとピックアップを確実に実行できないといった問題があった。
【０００７】
特開２００１−２１０７０１号公報記載技術は、かかる問題を解決せんとするものである。すなわち、半導体ウエハに粘着フィルムを貼付する際に、半導体ウエハと粘着フィルムとの間の気泡の発生を減少し、また気泡が発生してもその中に空気が入らないようにして紫外線を照射した時の空気による阻害を回避し、粘着フィルムの粘着力を半導体ウエハの全域に亘って確実に低下させ、粘着フィルムを剥離する際の作業性及び薄板チップのピックアップ性の向上を図ると共に、半導体ウエハに粘着剤の一部が残らないようにして製品の信頼性向上を図ることである。
【０００８】
そのために、図７に示すように密閉空間１１４内で半導体ウエハ１０２と粘着フィルム１０３とを対面させた状態で保持し、密閉空間を窒素雰囲気に置き換えた後、半導体ウエハ１０２に粘着フィルム１０３を押し付けて貼付している。
【０００９】
しかし、この技術は、窒素ガスの気泡とは言え気泡の存在を容認するものであり、また、わざわざ窒素ガス雰囲気としなければならないという繁雑さを伴う。さらに、フィルム貼付け後に紫外線を照射することを前提とした技術である。
【００１０】
一方、ロール状フィルムではなく、切断したフィルムを用いる技術として特開平０７−０４５５５９号公報に記載された技術がある。図８にその工程を示す。
【００１１】
この技術は、フレームリング２０６にテープ２０１を全方向に緊張させて貼付け、前記フレームリング２０６に貼付けたテープ２０１をウエハ２０９に、脱気雰囲気中で、軟質のゴムパット２１０を押付けて接着するものである。そして、フレームリング２０６にテープ２０１を全方向に緊張させて貼付け、このテープ２０１をウエハ２０９に接着するので、ウエハ２０９とテープ２０１の接着面間にタルミやシワが生じない。又前記ウエハ２０９のテープ２０１への接着を脱気雰囲気中で行うので、テープ２０１とウエハ２０９との間に気泡が残存しない。更にウエハ２０９にテープ２０１を接着する際に、ウエハ２０９上のテープ２０１にゴムパット２１０を押付けるので、気泡の残存や、タルミやシワの発生が確実に防止できるという効果を有する。
【００１２】
しかし、特開平０７−０４５５５９号公報に記載された技術では、気泡の残存やタルミやシワの発生が確実に防止できるというも、実際には、気泡の残存が避けられない。
【００１３】
一方、上記公報には記載はされていないが、フィルムの貼付け時に基板を加熱することが行われる。
【００１４】
しかし、フィルム貼付け後においては、基板に原因不明の反りが生じたり、あるいは基板が薄い場合には、基板の割れが生じたりするという問題がある。基板に反りが生じると基板上に形成されたデバイスの特性を損なうことになり、また、次工程（例えばダイシング工程）での加工ができなくなってしまうという問題点がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑み鋭意研究を行った結果なされたもので、上述した従来技術の有する課題を全て解決することをその目的とするものである。
【００１６】
本発明は、貼付け後にフィルムの切断を行う必要のないフィルム貼付け方法を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は、無駄なフィルムの消費することのないフィルム貼付け方法を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明は、フィルム貼付け後においても基板に反りや割れが生ずることのないフィルム貼付け方法を提供することを目的とする。
【００１９】
本発明は、気泡の巻き込みがないフィルム貼付け方法を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明は、気泡の巻き込みが無く、基板に反りや割れが生ずることなくフィルムの貼付けを可能たらしめるフィルム貼付け用治具を提供することを目的とする。
【００２２】
本発明のフィルム貼付け方法は、基板の面にフィルムを貼り付けるフィルム貼付け方法において、加熱状態でフィルムを基板に加圧して貼付け、加圧したまま冷却することを特徴とする。
【００２４】
【作用及び発明の実施の態様】
特開平７−４５５５９号公報記載技術においても、脱気雰囲気において、フィルムの貼付けを行っている。しかし、フィルムは全方向に緊張させて貼り付けているため、減圧雰囲気中に入れても緊張状態は保持される。
【００２５】
本発明者は、減圧環境下に置くと、フィルムは中央部が下方に膨らむことを見出した。膨らみが生ずるとその膨らみはガスの流路の障壁となる。障壁が中央部に生じると、ガスは自然に外方に向かうことになる。従って、膨らんだ部分から外側に向かってフィルムを基板に貼り付けて行けば、減圧環境下でも残存するガスは、外側に押し出されるようになり、気泡を巻き込むことなくフィルムを基板に貼り付けることが可能となる。
【００２６】
切断したフィルムをその周辺において支持して基板に対向させて配置した後減圧雰囲気とすると中央部は下方に膨らむ。
【００２７】
切断したフィルムをその周辺において保持し、基板と対向させて配置するためには、例えば、基板を載置するための底部と、該底部周辺から立ち上がる立ち上がり部とを有し、該立ち上がり部の上面に切断したフィルムを載置するようにしたことを特徴とするフィルム貼付け用治具を用いることが好ましい。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
【００２９】
本例で使用する治具を図１に示す。
【００３０】
この治具７は、特開２００１−２１０７０１号公報に示す装置に比べて極めて簡単な構造を有している。すなわち、底部１と、底部周辺から立ち上がる立ち上がり部２とを有している。なお、図１に示す例では底部１は段差を有しており、下の段は基板と同じ径を有しており、この下の段に基板４を載置する。
【００３１】
この治具７は、プラスチック、金属、セラミックその他任意の材料により作成できる。また、その構造上、成型加工が可能であり、安価に大量生産が可能である。
【００３２】
この治具の立ち上げ部２の上面５上に切断したフィルム３を載置すればよい。切断フィルム３の径は、図１に示す例では、治具７の外径と同じにしてある。この場合、フィルム３が落下しないように、フィルム３の周辺（上面５に対応する部分）をフィルム３の背面から押圧しておけばよい。あるいは、フィルム３の周辺に接着剤（例えば、常温で１０ｇｆ／２５ｍｍ以下の弱い接着力の接着剤）を塗布しておき、上面５に仮固定されるようにしておいてもよい。減圧雰囲気となったときのフィルムの膨らみ量はフィルムの材質、フィルムの厚さ、上面５への押圧力などにより変化するが、具体的材質、厚さ、押圧力を実験により求めておけばよい。なお、材質としては、弾性係数が小さく、また、厚さは薄く、押圧力は小さい方が膨らみが生じやすい。
【００３３】
一方、図２に示す例では切断フィルム３を治具７の外径より大きくしてある。この場合、はみ出し部６が錘の作用をなし、図１に示す場合の押圧力の代わりになる。減圧雰囲気となり、中央部が膨らんでもフィルム３は治具７から落ちることはない。はみ出し部６の長さは適宜調整すればよい。また、はみ出し部６のみ重さを重くしてもよい。
【００３４】
図１、図２のいずれの場合もフィルム３は、緊張させることなく基板４上に配置することが好ましい。緊張させることなく配置した場合、減圧雰囲気となったとき、中央部が下方に膨らみやすくなる。なお、緊張させることなく配置した場合であってもタルミ、シワの発生は認められない。
【００３５】
真空雰囲気においたときにフィルム３は中央部において下方に膨らむが、膨らんだ状態において中央部が基板４の表面に接触するようにすることが好ましい。フィルム３の中央部が基板４に接触すると、その部分がガスの壁となる。従って、ガスは壁の無い解放部（すなわち、外周方向）に運ばれる。その結果、ガスの巻き込みがより一層防止される。
【００３６】
フィルム３が膨らんだときにその中央部が基板４の表面に接触するようにするためには、フィルム３と基板４との距離を小さくすることが好ましい。また、真空度、フィルムの弾性、フィルム３の厚さ、フィルム３の押圧力によっても影響を受けるが、これについても具体的な材料について、条件を変化させて実験により求めておけばよい。
【００３７】
なお、フィルム３は、その表面（基板側面）に接着剤層を塗布しておく。あるいは、基板４に接着剤層を塗布してもよい。基板４に接着剤層を塗布する場合、スピンコート法によることが好ましい。特に、図１、図２に示す治具７に基板４をセットし、治具７を回転させればセットした状態でスピンコートを行うことができる。かかる点からも上記治具の有用性が認められる。かりに治具７を使用しない場合は、基板自体を回転してスピンコートし、その後、真空室２０（図３）に配置することになる。しかし、この場合、真空室２０への配置までの間に基板に形成された接着剤層を汚染するおそれが高まる。
【００３８】
図１あるいは図２に示すフィルム貼付け用治具７にフィルム３を載置した後、この治具７を真空装置内に導入する。
【００３９】
真空装置を図３に示す。真空装置１０は、外壁１７により真空室２０が形成されている。真空室２０内には上下動可能な押圧部材１６が設けられている。また、真空室２０に連通して真空ポンプ１１が接続されている。以上が真空装置の基本的な構成である。極めて簡単な構成であり、押圧部材を設けるだけで、一般的な真空装置を簡単に転用することができる。なお、本例では、治具を載置するために台座１５を設けてあるが必ずしも必要としない。また、台座１５の内部には加熱手段としてヒータ１２が埋設してある。加熱手段は、基板乃至フィルムを加熱するためのものであり、その設定場所、方法はその目的を達成し得るならば任意である。例えば、赤外線ランプを照射して加熱するようにしてもよし、真空装置の外部にヒータを設けて真空室全体を加熱してもよい。
【００４０】
本例では、さらに、温度を検知するセンサ１３と、センサ１３からの信号により温度を制御する制御器１４が設けてある。また、真空室内の温度制御を手動で行ってもよい。温度は室温から２５０℃までの範囲で可変とすることが好ましい。それにより、基板をセットする際の温度、接着剤を溶融させる温度、フィルムを貼り付ける温度、基板を取り出す温度のそれぞれに対応した温度に設定することが可能となる。
【００４１】
基板及びフィルムをフィルム貼付け治具にセットした後、真空装置１０内の台座１５上に載置する。
【００４２】
次ぎに、真空ポンプ１１により真空装置１０の真空室２０を減圧雰囲気とする。減圧雰囲気とすることによりフィルム３の中央部は下方に膨らむ。次ぎに、ヒータ１２をオンにして基板温度を上昇させる。基板温度が所定の温度に達した時点で押圧部材１６を下降させ、フィルム３を基板４に加圧する。押圧部材１６の下面は、半円状をなしており、フィルムは中心部から外周部に向かって貼付けられる。
【００４３】
加圧時の圧力としては、０．１〜０．５Mpa/cm²が好ましい。
【００４４】
貼付け完了後、ヒータ１２をオフにし、基板を冷却する。この際、加圧状態は維持する。なお、冷却に際しては、例えば台座内に水冷装置を埋設しておき、急速冷却を行うことが好ましい。ガラス転移点（Ｔｇ）まで急速冷却を行うことが好ましい。すなわち、１分以内でＴｇ以下の温度まで冷却することが好ましい。Ｔｇ以下の温度に達した時点で、そのまま加圧して冷却を続けてもよいが、加圧を解除して室温まで徐冷してもよい。
【００４５】
このように、冷却時においても加圧状態を保持することにより、例えば、５０μｍという薄いシリコンウエハの場合であっても反りや割れの発生を招くことなくフィルムの貼付けを行うことができる。
【００４６】
フィルムとしては、プラスチックフィルムが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン又はこれらの共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
【００４７】
また、柔軟性が高いものが好ましい。フィルムの厚さは１０〜１００μｍが好ましい。かかる厚さとすることにより真空雰囲気における膨らみがより容易に得られる。弾性係数は例えば、３０００Mpa以下ものを用いてもよい。
【００４８】
接着剤については特に限定されない。例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、天然ゴム、合成ゴム等があげられる。常温で粘着性を有するものであればよい。アクリル樹脂系粘着剤が好適に用いられる。
【００４９】
加圧温度は、フィルム、接着剤などの種類によっても変動するが、通常は、１５０〜２００℃で行う。
【００５０】
フィルムと基板との間隔は、０．５〜５ｍｍが好ましく、０．５〜２ｍｍがより好ましい。かかる間隔とすることによりフィルムの膨らみ基板に接触しやすくなる。また、０．５ｍｍであってもガスは円周側外方に逃げ、ガスの巻き込みはない。
【００５１】
真空雰囲気における真空度は、ガスの絶対量を減少させる上からは真空度は高い方が好ましい。ただ、高真空度を達成するためには、設備的、時間的負担があるので、本発明においては、１００００Ｐａ以下とすることが好ましい。すなわち、本発明では、ガスが残存していたとしてもその巻き込みを防止することが可能であるため、比較的低真空度の減圧状態でもかまわない。１５００Pａ以下とすることがより好ましい。
【００５２】
基板としては、反りが生じやすい例えば３００ｍｍ径以上のウエハにおいても反り、割れを生ずることなく、かつ、気泡巻き込みを生ずることなくフィルムを貼り付けることが可能である。
【００５３】
また、基板の厚さとしては５０μｍ以下の厚さであっても反り、割れを生ずることなく、かつ、気泡巻き込みを生ずることなくフィルムを貼り付けることが可能である。もちろん５０μｍ以上の厚さの基板でも有効であることはいうまでもない。
【００５４】
また、液晶基板、ガラス基板、磁気媒体用基板でもよい。さらに、外部接続のためのバンプなどの凹凸を表面に有する基板であってもよい。スタックパッケージ用接着剤のウエハ裏面への貼付、バンプ付基板へのバンプ面への貼付け、リジッド基板（銅、鉄などの金属基板、有機材料基板、セラミック基板）への接着剤の貼付け、基板同士接着剤を介して複数枚貼付け積層、リジット基板のスタック貼付けなどにも適用することが可能である。
【００５５】
基板形状は、特に問わない。円形、角型いずれであってもよい。
【００５６】
（実施例２）
図４にフィルム貼り付け装置の他の例を示す。
【００５７】
本例では、押圧部材として空圧によるダイヤフラムを用いた例を示す。
【００５８】
本例における真空チャンバ１０は、上下開閉式である。上蓋と下蓋との間には真空チャンバ１０内のリーク防止のためにシール１９が設けてある。
【００５９】
真空チャンバ１０の底部には、断熱材１８が設けてある。台座１５は断熱材１８の上に載置される。また、治具７は台座１５の上に載置される。断熱材１８が設けてあるので、台座１５ひいては治具７内に載置される基板４の温度制御が容易となる。
【００６０】
台座１５内には、ヒータＡ１２が埋設されている。また、基板４あるいはフィルム３の温度を測定するための温度センサ１３が埋設されている。
【００６１】
一方、冷却水を流して台座１５ひいては基板４を冷却するための冷却水通路２０が台座１５内に形成されている。
【００６２】
本例では、押圧部材１６は、空圧により可動するダイヤフラム１６により構成されている。
【００６３】
ダイヤフラムは可撓性を有している。
【００６４】
すなわち、真空装置１０の真空室２０の上方には、両端を固定したダイヤフラム１６が設けられている。ダイヤフラム１６のさらに上方には空間２１が形成されている。
【００６５】
この空間２１には、空間２１を真空とするためのラインとして真空ラインＡ２２が接続されている。また、空間２１内にガス（空気）を導入するためのガスラインＡ２３も接続されている。このガスラインＡ２３の途中には導入ガスを加熱するためのヒータＢ２４が設けられている。なお、このヒータＢ２４はガス温度を調整できるようなものを用いることが好ましい。図に示す例では、ガスラインＡ２３を構成するガス管の外側にヒータを巻き付けてある。
【００６６】
空間２１には、空間２１内のガスを排気するための排気ライン２５が接続されている。
【００６７】
また、空間２１には、冷却器２７を有するガスラインＢが接続され、空間２１内に冷却ガスを導入できるようになっている。
【００６８】
この装置は次の手順で動作する。
１基板４及び切断フィルム４を治具７にセットする。
２治具７を真空装置１０の真空室２０内に載置する。
３上蓋を閉じる。
４真空ラインＡ２２から真空引きを行い、空間２１を真空にする。この際、バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ４は閉とする。
５真空ラインＢ２８から真空引きを行い、真空室２０内を真空にする。
６ヒータＡ１２をオンにし基板４、フィルム３加温する。なお、温度は、温度センサ１３により確認する。
７真空ラインＡ２２からの真空引きを停止する。
８ヒータＢ２４をオンにする。なお、ヒータＢ２４は任意の時点でオンにすればよい。
９バルブＶ２、Ｖ３を開として、ガスラインＡ２３から空間２１内にガスを導入する。ガスは空間２１内に導入されるとともに、排気ライン２５から排気される。ガスを流し続けることによりダイヤフラム１６は昇温する。
１０ダイヤフラム１６の温度が所定の温度に達したら、バルブＶ３を閉とする。ガスラインＡ２３からのガスの導入は継続する。
１１ダイヤフラム１６は空間２１の圧力増加に伴い中心部からたわみ始め、フィルム３の中央部から当接する。ガス圧の上昇にともなってダイヤフラム１６は中心から外側に向かいフィルム３を押圧する。
１２しばらく、押圧状態を維持した後、ヒータＡ１２をオフにする。一方、冷却剤を冷却剤通路２０に導入する。また、バルブ４を開にしてガスラインＢから冷却ガスを空間２１に導入する。
１３バルブＶ３を開として排気ライン２５から排気を行う。ただ、ダイヤフラム１６の押圧が維持されるように空間２１内の圧力は維持する。
１４冷却が進行し、所定の温度以下になったら、真空ラインＢ２８からの真空引きを停止し、上蓋を開いて治具を取り出す。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば次ぎの諸々の効果を達成できる。
【００７０】
▲１▼フィルム貼付け後にフィルムをカットする必要がない。
【００７１】
▲２▼予めカットしたフィルムを用いるため材料の管理が容易であり、生産数量をコントロールしやすく、材料の無駄が少なくなる。
【００７２】
▲３▼薄い基板であっても反り、割れ招くことなくフィルムを貼り付けることができる。
【００７３】
▲４▼３００ｍｍ以上の大口径のウエハであって気泡を巻き込むことなくフィルムを貼り付けることができる。
【００７４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貼付け方法の実施態様例を示す断面図である。
【図２】本発明の貼付け方法の他の実施態様例を示す断面図である。
【図３】本発明の貼付け工程に用いる真空装置例を示す断面図である。
【図４】本発明の貼付け工程に用いる他の真空装置例を示す断面図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【図７】従来例に係る貼り付け装置を示す断面図である。
【図８】従来例を示す
【符号の説明】
１底部
２立ち上がり部
３切断したフィルム
４基板
５上面
６はみ出し部
７治具
１０真空装置（フィルム貼付け装置）
１１真空ポンプ
１２加熱手段（ヒータ）
１３センサ
１４制御器
１５台座
１６押圧部材（ダイヤフラム）
１９シール
２０真空室
２１空間
２２真空ラインA
２３ガスラインA
２４ヒータB
２５排気ライン
２６ガスラインB
２７冷却器
２８真空ラインB
V１、V２、V３、V４バルブ

Claims

基板の面にフィルムを貼り付けるフィルム貼付け方法において、加熱状態でフィルムを基板に加圧して貼付け、加圧したまま冷却することを特徴とするフィルム貼付け方法。
前記貼付けは減圧雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１記載のフィルム貼付け方法。