JP4642057B2 - シート剥離装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハ等の板状部材に貼付されたシートを剥離するシート剥離装置および方法に関する。

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、粘着フィルム等から成る保護シートを貼り付けて保護する。研磨後は保護シートをウェハから剥離する。

保護シートの剥離方法としては、従来、２５mm〜５０mm幅の粘着テープをプレスローラを用いて、ウェハ上に貼付された保護シート上に貼付し、この粘着テープを引っ張ることにより保護シートをウェハから剥がしていた。

しかしながら、上記方法によれば、粘着テープをプレスローラで押し付けて保護シートに貼付するため、この押し付けに起因するウェハ割れが生じるおそれがあった。特に、近年ウェハ外径が大型化するに伴いウェハ割れの問題について考慮する必要がでてきている。

そこで、本発明は、ウェハ等の板状部材を傷つけることなく、保護シート等のシートを板状部材から剥離できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明においては、板状部材に貼付されたシートを接着テープを用いて剥離するシート剥離装置および方法において、接着テープをシートの端部に接着し、接着テープと板状部材とを相対移動させてシートを剥離するようにした。

さらに、本発明においては、板状部材に貼付されたシートを接着テープを用いて剥離するシート剥離装置および方法において、接着テープとして感熱性接着テープを使用した。

なお、本発明は、ウェハ上に貼付された保護シートの剥離に特に適したものではあるが、本発明はそれに限らず、板状部材に貼付されたシートを接着テープを用いて剥離するシート剥離装置及び方法一般に適用できるものである。

以上説明したように、本発明によれば、ウェハ等の板状部材を傷つけることなくシートを剥離することができる。

以下本発明についてウェハの保護シート剥離装置を例にとって説明する。図１は本発明の一実施形態を示すシート剥離装置の正面図、図２は側面図、図３は平面図である。シート剥離装置は、台１００と、テーブル部２００と、テープ繰出し部３００と、移動手段としての剥がしヘッド部４００と、接着手段および切断手段としてのヒーターカッター部５００とから構成されている。

はじめに、この装置の概要を説明すると、保護シートの貼付されたウェハは、テーブル部２００によって搬送される。一方、接着テープＴが、テープ繰出し部３００から繰出され、剥がしヘッド部４００によって引き出される。接着テープＴは、ヒーターカッター部５００によって保護シートの端部に熱圧着され、所定の短い長さに切断される。次いで、剥がしヘッド部４００は、接着テープＴを保持して引っ張って保護シートをウェハから引き剥がす。以下、各部の詳細について説明する。

テーブル部２００は、台１００上に設置された２本のレール２０１と、レール２０１上に載置されたテーブル２０３とを備えている。テーブル２０３は、レール２０１上を図に示すＸ軸方向に移動可能である。台１００上には、プーリー２０５，２０７間にベルト２０９が掛けられ、プーリー２０５はモーター２１１によって回転する。ベルト２０９は連結具２１３によってテーブル２０３と接続され、モーター２１１の回転によってテーブル２０３はレール２０１上を移動する。

テーブル２０３の中央部には、シリンダ２１５によって昇降する昇降テーブル２１７が配置されている。またテーブル２０３には、昇降テーブル２１７と同心状に環状の吸着溝２１９がウェハの口径に合わせて複数形成され、各吸着溝２１９には吸着口が複数形成され、これら吸着口に負圧が与えられ、ウェハが吸着保持される。２２１は出没自在の位置決めピンであり、吸着溝２１９の近傍に２本立て、この２本の位置決めピン２２１にウェハの端部を当てて位置決めする。ウェハをテーブル２０３から取り上げるときは吸着を解除したのちシリンダ２１５を駆動して昇降テーブル２１７を上昇させる。

接着テープＴとしては、ここではポリエチレンテレフタレートフィルムなどの耐熱フィルムに感熱性接着剤層を設けた感熱性接着テープを使用しているが、基材自体に感熱接着性を有する感熱性接着テープを用いてもよい。接着テープＴはリール３０１にセットされて、テープ繰出し部３００に送られる。リール３０１の回転軸には、スプリング３０２（
図２）が取り付けられ、これにより摩擦板を介してリール３０１の回転軸に摩擦力が与えられている。

テープ繰出し部３００は、図５に示すように、互いに圧接するピンチローラー３０３およびテンションローラ３０５と、ガイドローラ３０７とを備えている。テープ繰出し部３００の下端部には、テープ受け板３０９が軸３１０によってボールブッシュ３１１に取り付けらている。テープ受け板３０９は、Ｘ軸方向に移動可能でありスプリング３１３によって突出方向（図５の左方向）に常時付勢されている。接着テープＴは、ピンチローラー３０３とテンションローラー３０５との間に挟持された後、ガイドローラー３０７で方向転換され、テープ受け板３０９上でテープ押え板３１５によって押えられている。テープ押え板３１５の前端部にはカッター溝３０９ａが形成されている。テープ押え板３１５はシリンダ３１７によって駆動される。また、テンションローラー３０５には、タイミングプーリー３１９からタイミングベルト３２１が掛けられ、モーター３２３で駆動される。テンションローラー３０５は、接着テープＴの繰出し方向と逆方向に回転されて、接着テープＴに繰出し方向と逆方向の張力（バックテンション）が掛けられている。

テープ繰出し部３００は上下方向（図に示すＺ軸方向）に移動可能である。すなわち、
図２に示すように、台部１００には基板１０１が設置され、この基板１０１上に固定されたシリンダ３２５によってテープ繰出し部３００がＺ軸方向に移動する。

剥がしヘッド部４００は、図２に示すように、剥がしヘッド４０１と、剥がしヘッドを支持するアーム４０３とを備え、アーム４０３はガイド４０５にＸ軸方向に移動自在に取り付けられている。アーム４０３は、動力伝達機構（図示せず）を介して、ガイド４０５の端部に設置されたモータ４０７によって駆動される。ガイド４０５は、台１００上に支持板４０９によって取り付けられている。

剥がしヘッド４０１は、上あご４１１と下あご４１３とで成るテープチャック４１２を備え、上あご４１１をシリンダ４１５で上下動させることによってテープチャック４１２を開閉する。剥がしヘッド４０１には、テープチャック４１２内に接着テープＴが存在するかどうか検出するテープ検出センサ４１７（例えば光電センサ等、図５参照）が取り付けられている。

次にヒーターカッター部５００について説明する。図４（Ａ）はヒーターカッター部の拡大平面図、（Ｂ）は側面図である。また図８にはヒーターカッター部５００の正面図が描かれている。ヒーターブロック５０１内には、棒状のヒーター５０３が埋設され、ヒーターブロック５０１の下端にはヒーター工具５０５がネジ５０７で固定されている。ヒーター工具５０５の下端には図４（Ｂ）に示すような凹凸が形成され局所的に熱を与えるようになっている。また、ヒーター工具５０５は取替可能であり、ウェハの大きさやウェハ外周の曲率に応じて、異なる形状の工具を使用することができる。ヒーターブロック５０１は、２本のガイド棒５０６によってフレーム５０８に上下動（図のＺ軸方向）自在に取り付けられ、フレーム５０８に固定されたヒーター上下シリンダ５０９によって昇降する。

ヒーターブロック５０１を前後（Ｘ軸方向）から挟むように２枚の板状のテープ押えガイド５１１がフレーム５０８に取り付けられている。テープ押えガイド５１１は断熱性を有する部材、例えばポリイミド樹脂やポリエーテルエーテルケトン樹脂などから作成される。テープ押えガイド５１１の上端はフレーム５０８に固定され、下端は丸く形成され、フリーになっていて接着テープＴを押さえるようになっている。一方のテープ押えガイド５１１の側面には、カッター移動シリンダ５１３が取り付けられ（図４（Ａ））、このシリンダ５１３のピストン先端部にカッター刃５１５が取り付けられ、カッター刃５１５はシリンダ５１３の駆動によってＹ軸方向に往復動する。シリンダ５１３の下方には板状のテープ押え５１７が配置され、テープ押え５１７にはカッター刃５１５が通るためのスリット５１７ａが形成されている。

ヒーターカッター部５００は上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。すなわち、基板１０１に取り付けられたシリンダ５１９（図３）によってヒーターカッター部５００がＺ軸方向に移動する。

次に上記装置の動作について、ステップ１からステップ８に分けて説明する。

（ステップ１： ウェハセット）まず、ウェハをテーブル２０３上にセットする。これはマニュアルでもよく、適当なマニュピュレータや自動供給装置を用いて自動で行ってもよい。ウェハＷは、テーブル２０３上の該当するサイズの吸着溝２１９に合わせて置き位置決めピン２２１に当てて位置決めする。その後バキューム装置（図示せず）が作動してウェハＷを吸着し、テーブル２０３はテープ繰出し部３００の直下へ移動する（図５）。

テープ繰出し部３００においては、事前に接着テープＴがピンチローラ３０３、テンションローラ３０５、ガイドローラ３０７に順に掛けられ、接着テープＴの先端部近くはテープ押え３１５とテープ受け板３０９によって把持されている。また、テンションローラ３０５は駆動されており、接着テープＴには適当なバックテンションがかけられている。

このとき、剥がしヘッド部４００のテープチャック４１２は開いている。そして、剥がしヘッド部４００はＸ軸方向にテープ繰出し部３００へ向って移動する。なお、この剥がしヘッド部４００の移動は、上記テーブル２０３の移動と同時に行ってもよい。

（ステップ２： 接着テープ先端部把持）図６に示すように、剥がしヘッド部４００はテープ受け板３０９を押し、これによりテープ受け板３０９が後退し、接着テープＴの先端はテープチャック４１２の開口部へ挿入される。接着テープＴ先端がセンサ４１７で検知されるとテープチャック４１２が閉じ接着テープＴ先端が把持される。次にテンションローラ３０５によるバックテンションを解除し、テープ押え３１５は上昇して接着テープＴから離れる。

（ステップ３： 接着テープ引き出し）図７に示すように、剥がしヘッド部４００をＸ軸方向に沿ってテープ繰出し部３００から離れる方へ移動させ、接着テープＴを引き出す。このときテンションローラ３０５は作動してバックテンションがかかっている。

（ステップ４： テープ熱圧着、切断）図８に示すように、ヒーターカッター部５００が下降し、テープ押えガイド５１１が接着テープＴをウェハＷの近くまで押し下げる。接着テープＴはテープ受け板３０９上でテープ押え５１７，３１５によって押えられる。その後、ヒーター上下シリンダ５０９が駆動されてヒーター工具５０５が接着テープＴをウェハＷの先端部の保護シートＦに数秒間押し付け、接着テープＴを保護シートに熱圧着する。このときテーブル２０３の位置はウェハＷの大きさに応じて調整しておく。テーブル２０３は、接着テープＴの熱圧着までにヒーターカッター部５００の直下まで移動していればよい。続いて、カッター刃５１５がＹ軸方向に移動して接着テープＴが所定長に切断される。

（ステップ５： テープ繰出し部、ヒーターカッター部上昇）図９に示すように、テープ繰出し部３００、ヒーターカッター部５００が上昇する。図に示すように、接着テープＴと保護シートＦとの接着点ＰはウェハＷの端部近傍にある。例えば、ウェハＷの端からの距離ｄが３mm以内である。

（ステップ６： 保護シート剥離）図１０に示すように、剥がしヘッド４００を図の右方向へ、テーブル２０３を図の左方向へそれぞれ移動させ、剥がしヘッド４００によって保護シートＦを保持し引っ張って剥がしていく。このとき、剥がしヘッド４００による保持箇所はできるだけ保護シートＦに近くして引っ張り方向が水平になることが望ましい。それにより、ウェハＷにかかるストレスを最小にすることができ、また、ウェハＷとテーブル２０３との吸着もはずれにくくなる。剥がしヘッド４００の移動と同時にテーブル２０３も逆方向に移動するので、剥がし動作は短時間で終了する。

（ステップ７： 保護シート廃棄）図１１に示すように、剥がしヘッド４００は所定位置まで移動するとテープチャック４１２を開き、接着テープＴおよび保護シートＦを、台１００内に収容した廃棄ボックス１０３に投下する。このとき上方から高圧エアを吹き付けるようにしてもよい。

（ステップ８： ウェハ取り出し）テーブル２０３は当初の位置に戻ると昇降テーブル２１７を上昇させ、その後ウェハＷを取り出す。この取り出しはマニュアルでもよく、適当なマニュピュレータや自動供給装置を用いて自動で行ってもよい。

以上のように、接着テープＴを保護シートＦの端部に接着するので、従来のようにプレスローラによってウェハを押圧することもなく、ウェハ割れを防止することができ、ウェハの大口径化に対応することができる。接着テープとしては、上述したように、ウェハ端部の保護シートを接着するものであればよく、感熱性接着テープが好ましく用いられるが、端部すなわち小面積で強く接着できるものであれば他の接着テープも使用できる。

なお、接着テープＴとして感熱性接着テープを使用すれば、保護シートＦの一部を熱圧着するだけなので、従来のようにプレスローラによってウェハを押圧することもなく、ウェハ割れを防止することができる。また、粘着テープを使用する場合、保護シートの表面に研磨屑、切削屑や水が付着すると、粘着テープとの密着性が悪くなるため、保護テープを１回の引っ張りで剥がせないことがあったり、あるいは保護テープの表面をクリーニングする必要があった。しかし、感熱性接着テープを使用すれば、表面にごみや水等が付着しても接着可能である。しかも、感熱性接着テープは、室温状態で粘着性がないので搬送ローラの表面加工が不要、剥離シートが不要、というように取り扱いが容易である。そして、材料としてもヒートシール材等の安価な材料が使用でき、さらに接着力が強いので使用量は少なくて済み、省資源、低コストである。

さらに、上記装置のように、保護シートの端部を接着し、かつ感熱性接着テープを使用すれば、ウェハの端部は一般に電子回路が形成されていないので、熱圧着してもウェハに損傷を与えることがなく、感熱性接着テープの使用が容易になるという利点がある。

なお、上記装置においては、接着テープを所定長に切断する切断手段（カッター刃５１５）を設けたが、この切断手段を設けなくてもよい。例えば、はじめから適当な長さの接着テープを使用すれば、切断しなくても、そのような接着テープをそのまま保護シートＦの端部に接着して引っ張れば保護シートを剥がすことができる。

本発明の一例を示す保護シート剥離装置の正面図である。 保護シート剥離装置の側面図である。 保護シート剥離装置の平面図である。 ヒーターカッター部の拡大図である。 保護シート剥離装置の動作を説明する図である。 保護シート剥離装置の動作を説明する図である。 保護シート剥離装置の動作を説明する図である。 保護シート剥離装置の動作を説明する図である。 保護シート剥離装置の動作を説明する図である。 保護シート剥離装置の動作を説明する図である。 保護シート剥離装置の動作を説明する図である。

符号の説明

１００ 台部
２００ テーブル部
３００ テープ繰出し部
４００ 剥がしヘッド部
５００ ヒーターカッター部
５０５ ヒーター工具
５１５ カッター
Ｗ 半導体ウェハ
Ｆ 保護シート
Ｔ 接着テープ

Claims (5)

1. 移動可能に設けられた板状部材に貼付されたシートを接着テープを用いて剥離するシート剥離装置において、前記接着テープを前記シートの端部に接着する接着手段と、前記接着手段により接着された接着テープを保持して移動させる移動手段とを備え、前記移動手段は、前記接着テープを前記板状部材の移動方向に対して逆方向に同時に移動させて前記シートを剥離することを特徴とするシート剥離装置。
2. 板状部材に貼付された保護シートを接着テープを用いて剥離するシート剥離装置において、前記板状部材を載置するテーブルと、前記接着テープを繰出すテープ繰出し手段と、繰出された接着テープを前記保護シートの端部に接着する接着手段と、接着された接着テープを保持して移動させる移動手段とを備え、前記テーブルと前記移動手段によって前記接着テープと前記板状部材とを逆方向に同時に移動させて前記保護シートを剥離することを特徴とするシート剥離装置。
3. 前記テープ繰出し手段から繰出された接着テープを所定長に切断する切断手段を設けた請求項２に記載のシート剥離装置。
4. 板状部材に貼付されたシートを接着テープを用いて剥離するシート剥離方法において、前記接着テープを前記シートの端部に接着し、前記接着テープと前記板状部材とを逆方向に同時に移動させて前記シートを剥離することを特徴とするシート剥離方法。
5. 板状部材に貼付されたシートを接着テープを前記シートに接着し前記接着テープと前記板状部材とを逆方向に同時に移動させて前記シートを剥離するシート剥離方法において、前記接着テープとして感熱性接着テープを使用したことを特徴とするシート剥離方法。

Images