JP4781802B2 - サポートプレートの貼り合わせ手段及び貼り合わせ装置、並びにサポートプレートの貼り合わせ方法 - Google Patents

サポートプレートの貼り合わせ手段及び貼り合わせ装置、並びにサポートプレートの貼り合わせ方法 Download PDF

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Description

本発明は、サポートプレートの貼り合わせ手段及び貼り合わせ装置、並びにサポートプレートの貼り合わせ方法に関する。
ＩＣカードや携帯電話の薄型化、小型化、軽量化が要求されており、この要求を満たすためには組み込まれる半導体チップについても薄厚の半導体チップとしなければならない。このため半導体チップの基になるウェーハの厚さは現状では１２５μｍ〜１５０μｍであるが、次世代のチップ用には２５μｍ〜５０μｍにしなければならないと言われている。
半導体ウェーハをグラインダーなどによって薄板化する工程では、半導体ウェーハの回路形成面側をテープや板材でサポートする必要がある。特許文献１には、半導体ウェーハにサポートプレートを貼り付ける装置が開示されている。
特許文献１に開示される装置は、上下一対のホットプレートを配置するとともに、これらホットプレートの外側に上下一対の真空ポットを設け、上下のホットプレート間で半導体ウェーハとサポートプレートとの積層体を圧着する間、減圧雰囲気で行うようにしている。特に、特許文献１では上方のホットプレートを昇降動せしめる手段として油圧式のプレス機を用いず、ダンパーとしても機能するエアプランジャーを用いることで、ホットプレートからの熱で積層体が膨張した際に発生する逆圧力で半導体ウェーハが破損することを防止している。
特開２００２−１９２３９４号公報
ところで、上記特許文献１では、直径１５０ｍｍの半導体ウェーハを使用し、直径１５０．５ｍｍのサポートプレートを使用している。具体的には、中央に直径１６０ｍｍの孔をくり抜いた位置合せ板を置き、この位置合せ板の孔内に、半導体ウェーハとサポートプレートを入れ接着している。（段落〔００２４〕〜〔００２８〕）
上記したように半導体ウェーハとサポートプレートとを略同径とすれば、積層体を搬送等の工程でそのまま半導体と同様に取り扱うことができる。しかしながら、直径１６０ｍｍの孔の中に直径１５０ｍｍの半導体ウェーハとサポートプレートを入れても、ずれが生じてしまう。
また半導体ウェーハとサポートプレートとを接着する接着剤としては、エポキシ樹脂等が用いられるが、エポキシ樹脂は加熱によって流動性が増し、一旦位置決めした場合でも、位置ずれを起こし易い。
上述した点に鑑み、本発明は、基板とサポートプレートの径寸法が等しい場合にでも、両者のアライメントを確実に行うことができ、サポートプレートの重ね合わせ後でも位置合わせの修正を容易に行うことができるサポートプレートの貼り合わせ手段及び貼り合わせ装置、並びにサポートプレートの貼り合わせ方法を提供するものである。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ手段は、基板の表面に接着剤を介してサポートプレートを貼り合わせる手段であって、基板を載置する載置プレートと、基板上にサポートプレートを押し付けるプレスプレートと、一対のアライメント部材とを備え、アライメント部材は水平方向に進退自在とされ、その先端部にはサポートプレートの周縁部下面を支持するブレードと、基板にサポートプレートを重ねた状態で位置合わせを行う押し当て部材が設けられている構成とする。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ手段によれば、基板を載置する載置プレートと、基板上にサポートプレートを押し付けるプレスプレートと、一対のアライメント部材とを備え、アライメント部材は水平方向に進退自在とされ、その先端部にはサポートプレートの周縁部下面を支持するブレードと、基板にサポートプレートを重ねた状態で位置合わせを行う特殊な構造のアライメント部材を用いることで、基板とサポートプレートの径寸法が等しくても、両者のアライメント（中心合わせ）を確実に行うことができる。この際アライメント部材においてはローラ等を用いることが好ましい。
なお、径寸法が等しいとは、完全に径の寸法数値が一致するものの他に、サポートプレートの基板からの食み出し寸法が小さく、把持具によって掴むことができないものも含む。
また、本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ手段にあっては、基板とサポートプレートとの間にエアが入り込んで抜けなくなるのを防ぐため、載置プレート及びプレスプレートは真空源につながるチャンバー内に配置され、このチャンバーの側壁を貫通してアライメント部材が進退動可能とされた構成とするのが好ましい。
また、載置プレートについてはホットプレートを兼ねる構成とすることで、接着剤中のガスを効果的に抜くことができる。また、この場合、プレスプレートをホットプレートに予め近づけて加熱しておくことで、上下両方に加熱手段を設ける必要がなくなる。また、上下両方に温度調整機構を設けた場合はこれらを適切に調整することで脱ガス効果を増す事や、貼り合わせ後の基板の反りを低減する事が出来る。
また、基板を支える支持ピンについては、載置プレートに上下方向の貫通孔を形成し、この貫通孔を介して、載置プレート上面から支持ピンが出没可能な構成とすることが考えられる。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ方法は、基板の表面に接着剤を介してサポートプレートを貼り合わせる方法において、基板の表面に接着剤を塗布する工程と、基板を加熱した後に冷却する工程と、基板とサポートプレートの中心が一致するように位置合わせを行う工程と、減圧下においてサポートプレートを基板に押し付けて積層体を形成する工程とを有するようにする。
なお、この貼り合わせ方法については、特に請求項１乃至６に記載の貼り合わせ手段を用いなくてもよい。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ方法によれば、基板の表面に接着剤を塗布する工程と、基板を加熱した後に冷却する工程と、基板とサポートプレートの中心が一致するように位置合わせを行う工程と、減圧下においてサポートプレートを基板に押し付けて積層体を形成する工程とを有するので、基板に接着材を塗布して加熱し、その後基板を冷却することで、サポートプレートと半導体基板との貼り合わせの際にアライメントの細かな修正が可能となる。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ装置は、基板の表面に接着剤を介してサポートプレートを貼り合わせる装置であって、搬送ロボットと、この搬送ロボットの周囲に配置された処理前の基板及びサポートプレートが収納されるカセットと、基板の回路形成面に処理液を塗布する塗布手段と、被膜を加熱させる熱処理手段と、被膜を冷却させる冷却手段と、基板及びサポートプレートの位置合わせ手段と、上述した本発明の貼り合わせ手段とを少なくとも有するようにする。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ装置によれば、搬送ロボットと、この搬送ロボットの周囲に配置された処理前の基板及びサポートプレートが収納されるカセットと、基板の回路形成面に処理液を塗布する塗布手段と、被膜を加熱させる熱処理手段と、被膜を冷却させる冷却手段と、基板及びサポートプレートの位置合わせ手段と、上述した本発明の貼り合わせ手段とを少なくとも有するようにしたので、上述した貼り合わせ手段の作用に加えて、サポートプレートの貼り合わせに係る一連の工程を１つの装置内で効率的に行うことができ、また装置構成を簡略化することができる。
また、例えば各処理装置を別々に配置したことによる生じていた、基板の搬送時間も短縮でき、貼り合わせ工程に係る時間のさらなる短縮化を図ることもできる。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ手段によれば、基板及びサポートプレートの径寸法が同等であった場合でも正確なアライメントが可能になる。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ方法によれば、貼り合わせ後であってもアライメントの細かな修正が可能となる。
本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ装置によれば、サポートプレートの貼り合わせを効率的に行えると共に装置構成を簡略化することが可能になる。
従って、基板にサポートプレートを貼り合わせる際に用いられる装置として好適であり、高性能且つ高信頼性を有するサポートプレートの貼り合わせ装置を実現することができる。
図１は本発明に係るサポートプレートの貼り合わせ装置の一実施の形態を示す全体平面図である。
図２は図１における貼り合わせ手段の正断面図、図３は図２のＡ−Ａ方向断面図、図４は貼り合わせ手段内に組み込まれたアライメント部材の側面図、図５はアライメント部材の平面図である。
図１に示す本実施の形態の貼り合わせ装置２２では、１は搬送ロボットであり、この搬送ロボット１を囲むように、ウェーハカセット２、塗布手段４、熱処理手段（例えばホットプレート）５、冷却手段（例えばクールプレート）６、貼り合わせ手段７及びサポートプレートカセット８が配置されている。３は後述するように塗布前の半導体ウェーハの位置合わせ等を行う手段であり、９は貼り合わせ前のサポートプレートの位置合わせを行う手段である。
貼り合わせ手段７は図２に示すようにチャンバー１０を備えている。このチャンバー１０には真空ポンプにつながる開口１１が底面に形成され、チャンバー１０内の底面には載置プレート１２が設けられている。この載置プレート１２は下半部をホットプレート１３とし、更に厚み方向に貫通孔１４が形成され、この貫通孔１４にピン１５が挿通されている。
ピン１５はチャンバー１０の底板を気密且つ摺動自在に貫通して下方に伸び、その下端がシリンダユニット１６に取り付けられている。なお、図中１７は熱電体である。
チャンバー１０内の天井部にはプレスプレート１８が設けられている。このプレスプレート１８はその軸１９が天井部を気密且つ摺動自在に貫通して上方に伸び、図示しない駆動ユニットにより昇降動可能とされている。また、半導体ウェーハやサポートプレートの厚みや傾きに対応すべく、プレスプレート１８はボールジョイントを介して軸１９に連結されている。
プレスプレート１８はプレス時に熱を半導体ウェーハに加えるため、材質が熱膨張係数の高いものを選定すると、熱によってプレスプレート自体が歪を生じ、高精度に貼り合せることができなくなる。そこで、低熱膨張係数の材料、例えば合成石英、ＳｉＣ、アルミナなどを用いるのが好ましい。
チャンバー１０の正面には図３に示すように基板としての半導体ウェーハ及びサポートプレートを搬入・搬出するための開口２０が形成され、この開口２０と反対側のチャンバー１０内部には短時間で所望の圧力まで減圧させるための容積低減ブロック２１が設けられている。
チャンバー１０の両側には一対のアライメント部材３０，４０が設けられている。これらアライメント部材３０，４０の軸部３１，４１はチャンバー１０の側壁を水平に貫通し、軸部３１，４１の外端部はシリンダユニット３２，４２に連結し、シリンダユニット３２，４２の駆動で気密且つ摺動自在に進退動する。
アライメント部材３０，４０の軸部３１，４１の先端部には、それぞれブレード３４，４４と一対のローラ３３，４３が設けられている。ブレード３４，４４はサポートプレート５１の周縁部下面を支持するものである。ローラ３３，４３については、半導体ウェーハ５２上面に形成された接着剤層にサポートプレート５１の下面が接触する厚さ、つまりローラー３３，４３の厚みは半導体ウェーハと接着剤層の厚みより厚くなっている。
アライメント部材３０において、一対のローラ３３，４３間の間隔は、半導体ウェーハ５２のオリエンテーションフラット５２ａの部分の長さよりも短く設定されている。
なお、サポートプレート５１としてはガラス板、セラミック板、樹脂板のいずれでもよい。セラミック板としてはアルミナ、ＳｉＣが挙げられ、樹脂板としては、ポリイミド、ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレートが挙げられる。またサポートプレート５１の形状としては単純な円盤状（ただしオリエンテーションフラットに相当する部分は有る）、厚み方向に多数の貫通孔を有するタイプ、一面側に溶剤を行き渡らすための溝を形成したタイプなどを用いることができる。
塗布手段４は、半導体ウェーハの表面に接着剤を塗布するためのものである。熱処理手段５は、半導体ウェーハ上の接着剤を加熱させるものである。冷却手段６は加熱された半導体ウェーハ上の接着剤を冷却することで、サポートプレートと半導体ウェーハとの貼り合わせの際に細かな位置合わせを行えるようにしたものである。なお、上述した各手段は多段式になっている場合もある。
次にこのような構成の貼り合わせ装置２２を用いて、サポートプレート５１と半導体ウェーハ５２とを貼り合わせる手順を以下に説明する。
先ず、搬送ロボット１によってウェーハカセット２から半導体ウェーハ５２を１枚取り出し、塗布前の位置合わせ手段３で半導体ウェーハ５２の位置合わせを行った後、塗布手段３にて半導体ウェーハ５２の上面に接着剤を塗布する。
塗布された半導体ウェーハ５２は加熱手段５であるホットプレートで加熱された後に、搬送ロボット１によって取り出して冷却手段６に搬入する。この冷却手段６では、加熱によって流動性が増している接着剤をある程度硬化させることで、サポートプレート５１のアライメントの修正をし易くする。
この間、貼り合わせ手段７は図６に示す状態になっている。即ち、ピン１５の上端は載置プレート１２の上面よりも下がっており、プレスプレート１８はその下面が載置プレート１２の上面に接近する位置まで降下し、ホットプレート１３によって加熱されている。また、アライメント部材３０，４０は後退位置にある。
次いで、図７に示すように、プレスプレート１８を上昇させて、図８に示すようにシリンダユニット１６を作動させることでピン１５を上昇させ、搬送ロボット１によって上面に接着剤が塗布された半導体ウェーハ５２を開口２０を介してチャンバー１０内に搬入し、ピン１５に受け渡す。
次いで、図９に示すようにシリンダユニット３２，４２を作動させてアライメント部材３０，４０を前進させて所定位置で停止する。そして、搬送ロボット１によってサポートプレートカセット８からサポートプレート５１を取り出し、開口２０を介してチャンバー１０内に搬入し、アライメント部材３０，４０のブレード３４，４４に受け渡す。貼り合わせ前のサポートプレート５１の位置合わせは、例えば位置合わせ手段９で行われる。
この後、図１０に示すようにピン１５を更に上昇させて半導体ウェーハ５２上面の接着剤層面をサポートプレート５１の下面に接触させ、これと同時にアライメント部材３０，４０を後退させる。この状態を図１１で示している。
図１１からも明らかなように、アライメント部材３０，４０を後退させる際にサポートプレート５１と半導体ウェーハ５２とは若干位置ずれを起こす。
この位置ずれを修正するため、ピン１５を若干下げてサポートプレート５１と半導体ウェーハ５２との積層体の高さ位置を前記アライメント部材３０，４０のローラ３３，４３の位置にし、この状態で図１２に示すようにアライメント部材３０，４０を所定位置まで前進せしめる。
すると、中心がずれていたサポートプレート５１と半導体ウェーハ５２との中心が一致する。また、一方のアライメント部材３０のローラ３３，４３間の距離はオリエンテーションフラット５２ａの長さよりも短くしているので、このローラ３３，４３の部分がオリエンテーションフラット５２ａの部分にくるように設定することで、オリエンテーションフラットのずれも同時に修正される。
上記のアライメントはチャンバー１０内を減圧した状態で行う。そして、図１３に示すように、アライメント部材３０，４０を後退せしめた後、ピン１５を下降せしめてサポートプレート５１と半導体ウェーハ５２との積層体を加熱された載置プレート１２上に載置する。積層体は加熱され、接着剤中に含まれるガスは除去される。
この後、図１４に示すように、プレスプレート１８を降下せしめてサポートプレート５１と半導体ウェーハ５２との積層体を載置プレート１２との間で加圧し積層体とする。そして、図１５に示すように、プレスプレート１８を上昇し、更にピン１５を上昇させ、減圧状態を解除する。
このようにして得られたサポートプレート５１と半導体ウェーハ５２との積層体は、次工程においてグラインダーにて薄板化される。
なお、本実施の形態では、半導体ウェーハ５２を先に搬入したが、サポートプレート５１を先に搬入し半導体ウェーハを後に搬入しても良い。
このように、本実施の形態の貼り合わせ装置２２によれば、搬送ロボット１と、この搬送ロボット１の周囲にカセット３と、塗布手段４と、熱処理手段５と、冷却手段６と、半導体ウェーハ５２及びサポートプレート５１の位置合わせ手段３及び９と、貼り合わせ手段７を有しているので、半導体ウェーハ５２へのサポートプレート５１の貼り合わせに係る一連の工程を１つの装置内で効率的に行うことができ装置構成を簡略化できる。
また、サポートプレートの貼り合わせ方法によれば、半導体ウェーハ５２の表面に接着剤を塗布し、半導体ウェーハ５２を加熱した後に冷却するようにしたので、従来では加熱による余熱で接着剤が軟化することで、サポートプレートの重ね合わせ後の位置合わせの際に、細かな修正は困難であったが、加熱により流動性が増した接着剤をある程度硬化させることができ、サポートプレート５１の重ね合わせ後は、細かな位置合わせの修正が可能になる。また、従来のような位置決めをするための大掛かりな位置決め装置も不要である。
なお、本実施の形態の貼り合わせ装置２２を、例えばイメージセンサ用に用いることもできる。この場合は長時間の加熱を要するので、上述した図１の構成において、熱処理手段５をホットプレートからオーブン（多段式オーブン）に変更して行うようにする。これ以外の構成は上述した場合と略同様である。
このような構成の貼り合わせ装置の場合においても、上述した実施の形態の貼り合わせ装置２２と同様の作用を得ることができると共に、例えば多段式オーブンを用いたことにより、処理枚数が増え処理時間も更に短縮させることが可能になる。
また、上述した実施の形態の貼り合わせ装置２２では、場合によってシート（例えばポリイミドからなるＰＩシート）を貼り付ける手段を組み込むことも可能である。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
本発明の貼り合わせ装置の一実施の形態を示す全体平面図。 図１の貼り合わせ手段の正断面図。 図２のＡ−Ａ方向断面図。 アライメント部材の側面図。 アライメント部材の平面図。 操作開始時点の貼り合わせ手段の内部を示す図。 操作開始からプレスプレートが上昇した状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。 アライメント部材がサポートプレート受け取り位置まで前進した状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。 チャンバー内に半導体ウェーハとサポートプレートが搬入された状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。 半導体ウェーハとサポートプレートとを重ね合わせた状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。 図１０の状態からアライメント部材を後退させた状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。 半導体ウェーハとサポートプレートとを重ね合わせてアライメントを行っている状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。 アライメント後の積層体を載置プレート上に載置した状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。 プレスプレートが下降してサポートプレートを半導体ウェーハに押し付けている状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。 貼り合わせ後にプレスプレートが上昇した状態の貼り合わせ手段の内部を示す図。
符号の説明
１…搬送ロボット、２…ウェーハカセット、３…半導体ウェーハの位置合わせ手段、４…塗布手段、５…熱処理手段、６…冷却手段、７…貼り合わせ手段、８…サポートプレートカセット、９…サポートプレートの位置合わせ手段、１０…チャンバー、１１…真空ポンプにつながる開口、１２…載置プレート、１３…ホットプレート、１４…貫通孔、１５…ピン、１６…シリンダユニット、１７…熱電体、１８…プレスプレート、１９…軸、２０…開口、２１…容積低減ブロック、２２…貼り合わせ装置、３０，４０…アライメント部材、３１，４１…軸部、３２，４２…シリンダユニット、３３，４３…ローラ、３４，４４…ブレード、５１…サポートプレート，５２…半導体ウェーハ、５２ａ…オリエンテーションフラット





Claims (8)

  1. 基板の表面に接着剤を介してサポートプレートを貼り合わせるサポートプレートの貼り合わせ手段であって、
    前記基板を載置する載置プレートと、前記基板上にサポートプレートを押し付けるプレスプレートと、一対のアライメント部材とを備え、
    前記アライメント部材は水平方向に進退自在とされ、その先端部にはサポートプレートの周縁部下面を支持するブレードと、前記基板にサポートプレートを重ねた状態で位置合わせを行う押し当て部材が設けられていることを特徴とするサポートプレートの貼り合わせ手段。
  2. 請求項１に記載のサポートプレートの貼り合わせ手段において、前記載置プレート及びプレスプレートは真空源につながるチャンバー内に配置され、該チャンバーの側壁を貫通して前記アライメント部材が進退動可能とされていることを特徴とするサポートプレートの貼り合わせ手段。
  3. 請求項１に記載のサポートプレートの貼り合わせ手段において、前記載置プレートは温度調整機構を有することを特徴とするサポートプレートの貼り合わせ手段。
  4. 請求項１に記載のサポートプレートの貼り合わせ手段において、前記プレスプレートは温度調整機構を有することを特徴とするサポートプレートの貼り合わせ手段。
  5. 請求項１に記載のサポートプレートの貼り合わせ手段において、前記押し当て部材がローラであることを特徴とするサポートプレートの貼り合わせ手段。
  6. 請求項１に記載のサポートプレートの貼り合わせ手段において、前記基板を支持する支持ピンが前記載置プレートに形成された貫通孔を介して該載置プレート上面から出没可能とされていることを特徴とするサポートプレートの貼り合わせ手段。
  7. 基板の表面に接着剤を介してサポートプレートを貼り合わせるサポートプレートの貼り合わせ方法において、
    前記基板の表面に接着剤を塗布する工程と、前記基板を加熱した後に冷却する工程と、前記基板とサポートプレートの中心が一致するように位置合わせを行う工程と、減圧下において前記サポートプレートを前記基板に押し付けて積層体を形成する工程とを有することを特徴とするサポートプレートの貼り合わせ方法。
  8. 基板の表面に接着剤を介してサポートプレートを貼り合わせるサポートプレートの貼り合わせ装置であって、
    搬送ロボットと、該搬送ロボットの周囲に配置された処理前の前記基板及びサポートプレートが収納されるカセットと、前記基板の回路形成面に処理液を塗布する塗布手段と、被膜を加熱させる熱処理手段と、前記被膜を冷却させる冷却手段と、前記基板及びサポートプレートの位置合わせ手段と、請求項１に記載の貼り合わせ手段とを少なくとも有するサポートプレートの貼り合わせ装置。







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