JP4728281B2 - シート剥離装置及び剥離方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハの表面に貼付された保護シートを、剥離用シートを用いて剥離するためのシート剥離装置及び剥離方法に関する。

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エハ（以下、「ウエハ」という）の裏面を研削して薄くする工程（バックグラインド工程）があり、この工程では、ウエハ表面（回路が形成された面）に、例えば粘着シートから構成される保護シートを貼り付け、その表面を保護している。研削後、この保護シートはウエハから剥離される。

この保護シートを剥離するシート剥離装置として、ウエハなどの板状部材の表面に保護シートが貼付された対象物を載置して保持する保持手段と、剥離用（接着）シートを繰り出し、この繰り出された剥離用シートを、保護シートの外周縁部に貼付する貼付手段と、この貼付された剥離用シートの一端を把持して引っ張る引張手段とを有するものが知られている（特許文献１）。

保護シートの剥離に際しては、引張手段によってその他端を把持した後、剥離用シートの一端をヒータ工具で保護シートの外周縁部に熱圧着して貼付し、この剥離用シートを所定の長さに切断する。そして、引張手段による剥離用シートの把持位置をウエハ側に近づけた状態で、上記保持手段をウエハの面方向の一方に水平移動させると共に引張手段を他方に水平移動させ、ウエハの移動方向と反対側に保護シートを折り返しながら引っ張ることで、保護シートが剥離される。
特開平１１−１６８６２号公報

しかしながら、上記シート剥離装置では、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ウエハＷの移動方向と反対側に保護シートＳを折り返して引っ張るため、例えばウエハＷの回路面に（半田）バンプＢが形成されているときに、回路面からバンプＢが剥ぎ取られてしまうという不具合がある。特に、ウエハＷの回路面から上方に盛り上ったバンプＢ周りの気泡をなくすように、例えば減圧下で保護シートＳが貼付されたような場合、つまり、回路面から突出したバンプＢの外周面及びウエハＷの回路面に隙間なく保護シートＳの接着剤ＳＡが密着しているような場合により顕著になる。

そこで、本発明の課題は、上記点に鑑み、ウエハの回路面にバンプが形成されているときに(即ち、板状部材表面に積層物があるときに)、このバンプ（積層物）を剥ぎ取ることなく、保護シートを良好に剥離できるシート剥離装置及び剥離方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載のシート剥離装置は、半導体ウエハ表面に保護シートが貼付された対象物を保持する保持手段と、前記保護シート表面に剥離用シートを貼付する貼付手段と、前記貼付された剥離用シートを引っ張る引張手段と、前記保持手段を半導体ウエハの面方向に移動させる第１の駆動手段と、前記保持手段の移動に同期し、前記引張手段を半導体ウエハの面方向と直交する方向に移動させる第２の駆動手段と、前記引張手段の移動による前記半導体ウエハの浮き上がりを規制する規制手段とを有し、前記規制手段は、前記保護シートが剥離された直後の半導体ウエハの表面に非接触で押圧力を加えることを特徴とする

上記課題を解決するために、請求項２記載のシート剥離装置は、半導体ウエハ表面に保護シートが貼付された対象物を保持する保持手段と、前記保護シート表面に剥離用シートを貼付する貼付手段と、前記貼付された剥離用シートを引っ張る引張手段と、前記保持手段を半導体ウエハの面方向に移動させる第１の駆動手段と、前記保持手段の移動に同期し、前記引張手段を半導体ウエハの面方向と直交する方向に移動させる第２の駆動手段とを有し、前記保持手段が前記半導体ウエハを所定面内で回転させる回転機構を更に備える一方、前記引張手段が剥離用シート及び保護シートの少なくとも一方を引っ張る張力を測定する張力測定手段を更に備え、前記張力測定手段で測定した張力が所定値を超えると、前記回転機構が作動するように構成したことを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項３記載のシート剥離方法は、半導体ウエハ表面に保護シートが貼付された対象物を保持し、この保護シート表面に剥離用シートを貼付し、前記貼付した剥離用シートを引っ張って半導体ウエハ表面から保護シートを剥離するシート剥離方法において、前記剥離用シートを半導体ウエハの面方向と直交する方向に引っ張りながら、前記保護シートが剥離された直後の半導体ウエハの表面に非接触で押圧力を加えて半導体ウエハの浮き上がりを規制しつつ保護シートを剥離することを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項４記載のシート剥離方法は、半導体ウエハ表面に保護シートが貼付された対象物を保持し、この保護シート表面に剥離用シートを貼付し、前記貼付した剥離用シートを引っ張って半導体ウエハ表面から保護シートを剥離するシート剥離方法において、前記剥離用シートを半導体ウエハの面方向と直交する方向に引っ張りながら、剥離用シート及び保護シートの少なくとも一方を引っ張る張力を測定し、測定した張力が所定値を超えると、導体ウエハを所定面内で回転させて保護シートを剥離することを特徴とする。

本発明に係るシート剥離方法においては、前記半導体ウエハをその面方向に移動させると共に、この半導体ウエハの移動に同期し、前記剥離用シートを半導体ウエハの面方向と直交する方向に移動させて、前記剥離用シートを半導体ウエハの面方向と直交する方向に引っ張るようにすればよい。

本発明によれば、ウエハから保護シートを剥離する際、この保護シートがウエハの面方向と直交する方向に剥離されるため、ウエハの回路面にバンプが形成されている場合でも、バンプ外縁から保護シートの接着剤が抜き取られるように順次剥離されていく。その結果、バンプを剥ぎ取ることなく、ウエハから保護シートを良好に剥離できる。

ここで、保護シートをウエハの面方向と直交する方向に引っ張るとき、バックグラインド工程を経て板厚が薄くされたウエハの場合には、保持手段で保持されていたとしても、ウエハが局所的に持ち上げられて破損等する虞があるが、上記規制手段を設けたことにより、ウエハの浮き上がりが防止され、ウエハを破損等することなく、ウエハから保護シートを良好に剥離できる。

また、ウエハを所定面内で回転させる回転機構を保持手段が有する構成を採用すれば、保護シートの剥離が進むにつれウエハから剥離される保護シートの範囲が広くなってその引張力が増大しても、保護シートを捻るようにして剥離することができるので、剥離用シートや保護シートの切断を防止して剥離不良を未然に防ぐことができる。

さらに、押さえ手段を設けた構成を採用すれば、剥離用シートを引っ張って保護シートを剥離する際、ウエハの浮き上がりをより確実に防止することができる。

尚、保護シートの剥離を容易にするために、保護シートの接着剤の特性や種類に応じて、この保護シートに温風や冷風を吹き付ける吹付手段を設けてもよい。

図１を参照して、１は、表面に保護シートＳが貼付されたウエハＷ（対象物）からその保護シートＳを剥離するための本実施形態のシート剥離装置である。シート剥離装置１は、図示しないフレームで平行に支持された２本のレール１１を有し、このレール１１上には保持手段２が配置されている。保持手段２は、ウエハＷが載置される上テーブル２１と、この上テーブル２１と同心に配置された下テーブル２２とから構成されている。上テーブル２１には、ウエハＷを吸着して保持する吸着手段（図示せず）が設けられ、予めアライメントされたウエハＷを保護シートＳが上方となるように吸着保持できるようになっている。

下テーブル２２下面の四箇所には、レール１１に摺動自在に係合するスライダ２２ａがそれぞれ設けられ、その中央にはナット部材２２ｂが設けられている。このナット部材２２ｂには送りねじ２３が螺合しており、送りねじ２３の一端にはモータ２４が設けられている。これにより、モータ２４を駆動させて送りねじ２３を回転させると、保持手段２がレール１１に沿ってウエハＷの面方向に往復動する。なお、送りねじ２３とモータ２４とが、保持手段２をウエハＷの面方向に移動させる第１の駆動手段を構成する。

レール１１の上方には、剥離用シートＰＳのシート繰出部３とヒータカッタ部４とから構成される貼付手段が設けられ、この貼付手段によって貼付された剥離用シートＰＳは、引張手段である剥がしヘッド５によって引っ張られて保護シートＳを剥離するように構成されている。なお、この貼付手段は、本出願人によって既に出願された特開平１１−１６８６２号に記載されたものと実質的に同一のものであるため、ここでは詳細な説明を省略する。

剥がしヘッド５の本体５１には上チャック５２ａと下チャック５２ｂとから構成されるチャック機構５２が設けられ、図示しないシリンダで上チャック５２ａを上下動させることでチャック機構５２が開閉自在となる。本体５１の側面にはナット部材５３が設けられている。このナット部材５３には送りねじ５４が螺合しており、送りねじ５４の一端にはモータ５５が設けられている。これにより、モータ５５を駆動して送りねじ５４を回転させると、本体５１が上下方向に移動するようになっており、送りねじ５４とモータ５５とが、剥がしヘッド５をウエハＷの面方向と直交する方向に移動させる第２の駆動手段を構成する。なお、本体５１は、図示しないスライダとレールによってその移動が補助されており、これらは前記本体５１、送りねじ５４及びモータ５５と共に図示しないベースに取付けられ、このベースは図示しないシリンダによってウエハＷの面方向にも移動可能となっている。

前記送りねじ５４のピッチは、送りねじ２３のピッチと同一であり、各モータ２４と５５とを同期させて同じ回転数で駆動させると、保持手段２がウエハＷの面方向に移動するとともに、保持手段２の移動に同期し、かつ、同じ移動速度で剥がしヘッド５がウエハＷの面方向と直交する方向に移動するようになっている。なお、保護シートＳや剥離用シートＰＳの種類によっては、剥がしヘッド５により引っ張られたときに伸びるものもあり、このような場合には、保護シートＳがウエハＷの面方向と直交する方向に引っ張られるように各モータ２４と５５との回転数を適宜変化させればよい。

これにより、保護シートＳをウエハＷの面方向と直交する方向に保護シートＳを剥離することで、図２に示すように、バンプＢから接着剤ＳＡが抜き取られるように剥離されるため、バンプＢを剥ぎ取ることなく、ウエハＷから保護シートＳを良好に剥離することができる。

本実施形態のシート剥離装置１には、規制手段としての吹き出しノズル６が設けられており、保護シートＳが剥離された直後のウエハＷの表面に気体を吹き付ける事によって非接触で押圧力を加え、ウエハＷの浮き上がりを規制する（図２参照）。なお、保護シートＳが剥離された直後のウエハＷの表面とは、保護シートＳからの張力が加わっている位置Ｐを含むその周辺領域を言う（図２参照）。また、気体の吹き付け圧力や吹き出しノズル６の開口面積は、保護シートＳの接着剤の種類に応じて適宜設定される。

ここで、例えばバックグラインド工程で数十μｍにまで極薄に研削されたウエハＷのような場合、保持手段２の吸着手段によって強い吸引力で吸着すると破損する虞がある。このため、ウエハＷの厚さに応じて吸引手段の吸着力が設定されている。ところが、吸引力が弱い場合、保護シートＳをウエハＷの面方向と直交する方向に引っ張ると、保持手段２で保持されたウエハ２が局所的に持ち上げられる虞があり、これによりウエハＷが破損してしまう。そこで、上記規制手段６によって押圧力を加えてウエハＷの浮き上がりを防止することで、ウエハＷの破損等が未然に防止され、保護シートＳを良好に剥離することができる。尚、本実施形態では、規制手段６として気体吹き付け式のものを例として説明したが、ウエハＷの浮き上がりを規制できるものであれば、これに限定されるものではなく、ウエハＷに接触して浮き上がり規制する構成を採用することも可能である。

次に、上記シート剥離装置１による保護シートＳの剥離動作について説明する。

先ず、保護シートＳが回路面に貼付されたバンプＢ付きのウエハＷが、図示しない搬送装置によって位置決めされて上テーブル２１上に搬送され、吸着保持される。そして、剥がしヘッド５のチャック機構５２によって剥離用シートＰＳの端部を把持した状態で、剥離用シートＰＳがヒータカッタ部４によって一部がウエハＷの左端部に接着され、所定長さに切断される（図３（ａ）参照）。なお、詳細は前記特開平１１−１６８６２号参照。

次いで、図示しないシリンダと、モータ５５の駆動によって、剥がしヘッド５が移動し、図３（ｂ）に示すように、剥離用シートＰＳが保護シートＳの左端部において、ウエハＷの面方向と直交する位置に移動される。そして、図示しない移動手段によって吹き出しノズル６がウエハＷの左上方に位置する。なお、剥がしヘッド５の移動は、ウエハＷのバンプＢがある位置までは保護シートＳを水平に引っ張って剥離し、その後、図３（ｂ）に示すような剥離用シートＰＳがウエハＷの面方向と直交する位置に移動するように制御してもよい。

その後、モータ２４、５５とが同期駆動することによって、保持手段２が図３中左方向へ、剥がしヘッド５が上方へ移動することとなる。このとき、吹き付けノズル６によって保護シートＳが剥離された直後のウエハＷの上面に気体が吹き付けられ、ウエハＷの浮き上がりを防止する（図２参照）。

このようにして、保護シートＳが剥離される間、ウエハＷは浮き上がりが規制されつつ、保護シートＳがウエハＷの面方向と直交する方向に剥離されていく。最後に、保護シートＳの剥離が終了すると、剥離された保護シートＳは剥がしヘッド５によって図示しない回収手段に回収される。

尚、本実施形態では、保持手段２を水平移動させつつ、これに同期し、かつ、同じ移動速度で剥がしヘッド５をウエハＷの面方向と直交する方向に移動させて保護シートＳを剥離するものについて説明したが、これに加えて、図４に示すように、ウエハＷをその面内の所定の回転角度θの範囲内で回転させることができる。この場合、上テーブル２１と下テーブル２２との間に回転機構であるモータＭを介設し、下テーブル２２に対して上テーブル２１が所定の回転角度θで旋回するように構成すればよい。

また、上テーブル２１の旋回は、例えば剥離用シートＰＳまたは保護シートＳの張力を測定する張力測定手段としてのロードセル５６を剥がしヘッド５の本体５１に設け、このロードセル５６で測定した張力が所定値を超えているときだけ、上テーブル２１を所定角度θの範囲内で回転するように制御すればよい。なお、上テーブル２１の回転速度、回転角度や旋回開始時の張力は、保護シートＳの接着剤ＳＡの種類に応じて適宜設定される。

これにより、保護シートＳの剥離が進むにつれウエハＷから剥離される保護シートＳの範囲が広くなってその引張力が増大しても、上テーブル２１を回転させて保護シートＳを捻るようにして剥離することで、剥離される範囲を狭くすることができ、その張力を低減することができる。その結果、剥離用シートＰＳや保護シートＳが切断されることに起因した保護シートＳの剥離不良を未然に防止して、保護シートＳを良好に剥離できる。

また、保護シートＳがウエハＷの面と直交する方向に引っ張りやすくするために、ウエハＷから保護シートＳが剥離される直前の保護シートＳ上面に作用して、保護シートＳの剥離をガイドする押さえ手段としての押さえ板７を設け、保護シートＳの直交剥離を補助するようにしてもよい（図５参照）。この押さえ手段としては、押さえ板７のような接触式のものの他、気体吹き付けのような非接触式のものも使用することもできる。

また、保護シートＳの接着剤ＳＡの種類によって、温風または冷風を吹付けると接着力が低下するものがあるため、その種類に応じて保護シートＳを剥離する前に当該保護シートＳに温風や冷風を吹き付ける吹付手段８を設けてもよい（図５参照）。

また、保護シートＳとしては、紫外線や電子線などのエネルギー線によって硬化するシートを用いることができ、この場合、剥離用シートＰＳの貼付に先立ってエネルギー線を照射し、硬化させた後に本発明のシート剥離装置１によって剥離されるようにしてもよい。

シート剥離装置の構成を示す図。 半導体ウエハからの保護シートの剥離を説明する図。 （ａ）は、保護シートへ剥離用シートを貼付した直後の図。（ｂ）は、保護シート剥離直前の図。 保持手段の回転動作を説明する要部拡大図。 図１に示すシート剥離装置の変形例を示す図。 （ａ）及び（ｂ）は、従来の不具合を説明する図。

符号の説明

１ シート剥離装置
２ 保持手段
３ シート繰出部（貼付手段）
４ ヒータカッタ部（貼付手段）
５ 引張手段
６ 吹き出しノズル（規制手段）
７ 押え手段
８ 吹付手段
２３ 送りねじ（第１の駆動手段）
２４ モータ（第１の駆動手段）
５４ 送りねじ（第２の駆動手段）
５５ モータ（第２の駆動手段）
５６ ロードセル（張力測定手段）
Ｂ バンプ（積層物）
Ｍ モータ（回転機構）
ＰＳ 剥離用シート
Ｓ 保護シート
ＳＡ 接着剤
Ｗ 半導体ウエハ（対象物）

Claims (5)

1. 半導体ウエハ表面に保護シートが貼付された対象物を保持する保持手段と、前記保護シート表面に剥離用シートを貼付する貼付手段と、前記貼付された剥離用シートを引っ張る引張手段と、前記保持手段を半導体ウエハの面方向に移動させる第１の駆動手段と、前記保持手段の移動に同期し、前記引張手段を半導体ウエハの面方向と直交する方向に移動させる第２の駆動手段と、前記引張手段の移動による前記半導体ウエハの浮き上がりを規制する規制手段とを有し、前記規制手段は、前記保護シートが剥離された直後の半導体ウエハの表面に非接触で押圧力を加えることを特徴とするシート剥離装置。
2. 半導体ウエハ表面に保護シートが貼付された対象物を保持する保持手段と、前記保護シート表面に剥離用シートを貼付する貼付手段と、前記貼付された剥離用シートを引っ張る引張手段と、前記保持手段を半導体ウエハの面方向に移動させる第１の駆動手段と、前記保持手段の移動に同期し、前記引張手段を半導体ウエハの面方向と直交する方向に移動させる第２の駆動手段とを有し、前記保持手段が前記半導体ウエハを所定面内で回転させる回転機構を更に備える一方、前記引張手段が剥離用シート及び保護シートの少なくとも一方を引っ張る張力を測定する張力測定手段を更に備え、前記張力測定手段で測定した張力が所定値を超えると、前記回転機構が作動するように構成したことを特徴とするシート剥離装置。
3. 半導体ウエハ表面に保護シートが貼付された対象物を保持し、この保護シート表面に剥離用シートを貼付し、前記貼付した剥離用シートを引っ張って半導体ウエハ表面から保護シートを剥離するシート剥離方法において、
   前記剥離用シートを半導体ウエハの面方向と直交する方向に引っ張りながら、前記保護シートが剥離された直後の半導体ウエハの表面に非接触で押圧力を加えて半導体ウエハの浮き上がりを規制しつつ保護シートを剥離することを特徴とするシート剥離方法。
4. 半導体ウエハ表面に保護シートが貼付された対象物を保持し、この保護シート表面に剥離用シートを貼付し、前記貼付した剥離用シートを引っ張って半導体ウエハ表面から保護シートを剥離するシート剥離方法において、
   前記剥離用シートを半導体ウエハの面方向と直交する方向に引っ張りながら、剥離用シート及び保護シートの少なくとも一方を引っ張る張力を測定し、測定した張力が所定値を超えると、導体ウエハを所定面内で回転させて保護シートを剥離することを特徴とするシート剥離方法。
5. 前記半導体ウエハをその面方向に移動させると共に、この半導体ウエハの移動に同期し、前記剥離用シートを半導体ウエハの面方向と直交する方向に移動させて、前記剥離用シートを半導体ウエハの面方向と直交する方向に引っ張ることを特徴とする請求項３または請求項４記載のシート剥離方法。

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