JP4796430B2 - 保護テープ貼着方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の比較的脆性を有する材料からなる薄板状の基板に保護テープを貼り付ける方法に係り、特に、基板に損傷を与えないように保護テープを貼り付ける改良方法に関する。

各種電子機器等に用いられる半導体チップは、一般に、円盤状の半導体ウエーハの表面に分割予定ラインで格子状の矩形領域を区画し、これら領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成してから、裏面を研削して薄化し、分割予定ラインに沿って分割するといった方法で製造される。裏面研削による薄化加工は、通常、真空チャック式のチャックテーブル上に、研削する裏面を露出させて半導体ウエーハを吸着、保持し、研削用の砥石を回転させながら半導体ウエーハの裏面に押し付けるといった方法で行われている。その場合、半導体ウエーハの表面には、チャックテーブルに表面が直接当たって電子回路が損傷を受けることを防止するために保護テープを貼着している。

ところで、近年の電子機器の小型化・薄型化は顕著であり、これに伴って半導体チップもより薄いものが求められ、これは半導体ウエーハを従来よりも薄くする必要が生じるということになる。ところが、半導体ウエーハを薄くすると剛性が低下するため、その薄化後の工程での取扱いが困難になったり、割れやすくなったりする問題が生じる。薄化の際に表面に貼られた保護テープは、半導体ウエーハに剛性を付与して取扱い性の向上に寄与していたが、薄化後に加熱を伴う処理を行う場合には、保護テープは耐熱性の点で不利であった。

そこで、半導体チップが形成された円形のデバイス領域のみを裏面側から研削して薄化し、その周囲の環状の外周余剰領域を比較的肉厚の補強部として形成することにより、剛性を付与して取扱いやすくする加工が行われている。この場合、裏面側が研削されるので、肉厚の外周補強部は裏面側に突出し、半導体ウエーハは断面凹状となる。このように外周部分だけ肉厚とする技術は、例えば特許文献１等に開示されている。

上記の加熱を伴う処理としては、半導体ウエーハの裏面に金等の金属薄膜を蒸着やスパッタリング等の手段によって付与することや、半導体ウエーハの内部に裏面からイオンを注入して不純物を拡散することなどが挙げられる。保護テープで剛性を付与した場合には、十分な耐熱性をその保護テープが有しない限り、処理温度を低く設定する必要があり、そのため処理時間が通常よりも長期化するという問題を招いていた。この点、外周補強部を形成して保護テープを不要とすれば、熱の影響を考慮することなく加熱処理が円滑に行うことができるわけである。ところで、この加熱処理後には、最終的に外周補強部を切削あるいは研削などによって除去する際に表面を保護することを目的として、必要に応じて半導体ウエーハの表面に再び保護テープを貼り付ける場合がある。保護テープを半導体ウエーハに貼着する方法としては、例えば特許文献２等に開示されている。

特開２００４−２８１５５１号公報 特開２００５−２２３１９０号公報

上記特許文献２に記載の保護テープの貼着方法は、保護テープをローラで半導体ウエーハの表面に押圧しながらローラを転動させることによって貼り付けるにあたり、基板に対する貼り付け幅に応じてローラの押圧荷重を変化させて、全面にわたり単位面積当たりの荷重を均一にする方法であり、反りや歪みを抑えるとされている。しかしながらこの方法では、ローラの転動に伴わせてローラの押圧荷重を変化させる制御に高度な技術を要するため、実用上困難である。また、貼り付け幅が最も狭い端部においては押圧荷重が限りなく零に近いため、その端部への貼り付け力はどうしても弱くなってしまい、その部分からの剥離が生じやすくなったり、端部の保護テープが浮いた状態になるなどの不具合が起こることが予測される。

よって本発明は、基板表面に付与する押圧ローラの荷重を効果的に分散して反りや破損を招くことなく保護テープを貼着することを、容易に達成することができる保護テープ貼着方法を提供することを目的としている。

本発明の保護テープ貼着方法は、複数のデバイスが表面に形成され、前記デバイスが形成されているデバイス形成領域の周囲にデバイスが形成されていない非デバイス形成領域を有し、前記デバイス形成領域に対応する裏面側の領域が前記非デバイス形成領域よりも薄化されて凹部に形成された基板の表面に保護テープを貼着する方法であって、前記基板の裏面に形成された前記凹部を、前記凹部の内径よりも小さい外径の吸着テーブルに嵌合させて吸着し、前記基板を表面が露出する状態に吸着テーブルに保持する基板保持工程と、前記吸着テーブルに保持された前記基板の表面に保護テープを対向させて張り出す保護テープ張り出し工程と、前記基板の周囲に、前記基板の表面と面一な支持部材を配設する支持部材配設工程と、少なくとも前記基板の直径と同等以上の押圧幅を有する押圧ローラを、前記基板および前記基板の周囲の前記支持部材に押圧させながら転動させて、前記保護テープを前記基板の表面全面に貼り付ける転動工程とを備えることを特徴としている。

この方法では、貼り付け初期の基板に対する押圧ローラの押圧箇所は限定されず、例えば、転動工程で基板の一端部から他端部にわたって押圧ローラを転動させる一般的なやり方で保護テープを基板表面に貼着することができる。この方法によると、転動工程において、押圧ローラは基板とその周囲の支持部材とを転動し、このため押圧ローラから基板に付与される荷重は支持部材に分散される。したがって基板に過大な荷重が付与されることによって基板が破損することが防止されるとともに、一定荷重で押圧ローラを転動させることができることによって容易に保護テープを貼着することができる。

本発明の保護テープ貼着方法は、押圧ローラから基板に付与される貼り付け荷重を効果的に分散させる方法であるため、きわめて薄い半導体ウエーハ等の基板に保護テープを貼着する方法として好適である。例えば、少なくともデバイスが形成されているデバイス形成領域の厚さが２００μｍ以下の基板に好ましく適用することができる。また、上述した
外周補強部を形成してデバイス形成領域のみを薄化したような基板の表面に保護テープを貼着する方法としても好適である。すなわちその基板は、デバイスが形成されているデバイス形成領域の周囲にデバイスが形成されていない非デバイス形成領域を有し、該基板の裏面のデバイス形成領域に対応する領域が、非デバイス形成領域よりも薄化されて凹部に形成されているものである。

本発明によれば、保護テープを基板表面に押し付けて貼着するにあたり、押し付け用の押圧ローラの荷重を効果的に分散させることができるとともに、その荷重を一定とすることができるので、保護テープの貼着を、基板の破損を招くことなく、かつ容易に行うことができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明に係る保護テープ貼着方法の一実施形態を説明する。
［１］半導体ウエーハ
図１の符号１は、一実施形態の方法で表面に保護テープが貼着される円盤状の半導体ウエーハ（基板：以下ウエーハと略称）を示している。このウエーハ１はシリコンウエーハ等であって、厚さは例えば６００μｍ程度のものである。ウエーハ１の表面には、格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されている。これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。複数の半導体チップ３は、ウエーハ１と同心の概ね円形状のデバイス形成領域４に形成されており、このデバイス形成領域４の周囲に、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域（非デバイス形成領域）５が存在している。

［２］ウエーハの薄化処理
図１に示したウエーハ１は、この場合、裏面のデバイス形成領域４に対応する部分のみが研削されて薄化される。この研削を行うにあたっては、図１に示すように、ウエーハ１の表面に、電子回路を保護する目的で予め保護テープ６が貼着される。保護テープ６としては、例えば、厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の基材の片面に厚さ５〜２０μｍ程度のアクリル系等の粘着剤を塗布したテープなどが好適に用いられる。この保護テープを貼着する方法を採ることなく、適宜に貼着される。

ウエーハ１の研削は、図２および図３に示す研削装置１０が好適に用いられる。この研削装置１０は、回転駆動する真空チャック式のチャックテーブル１１と、研削ユニット１２とを備えている。チャックテーブル１１はウエーハ１よりも大きな円盤状であり、水平に設定される上面にウエーハ１が載置される。ウエーハ１はチャックテーブル１１の真空運転によってその上面に吸着、保持される。チャックテーブル１１は、中心を軸として図示せぬ駆動機構により回転させられる。

研削ユニット１２は、円筒状のスピンドルハウジング１３内に組み込まれたスピンドル１４がモータ１５によって回転駆動させられると、スピンドル１４の先端にフランジ１６を介して固定されたカップホイール１７が回転し、カップホイール１７の下面の外周部に全周にわたって環状に配列されて固定された多数の砥石１８が、ワークを研削するものである。砥石１８の円形の研削軌跡の外径は、ウエーハ１のデバイス形成領域４の半径にほぼ等しい。チャックテーブル１１と研削ユニット１２とは、チャックテーブル１１に対して研削ユニット１２がオフセットされている。詳しくは、図３に示すように、環状に配列された多数の砥石１８のうちの最もチャックテーブル１１の内側に位置する砥石１８の刃先の刃厚（径方向長さ）のほぼ中央部分が、チャックテーブル１１の中心を通る鉛直線Ｌ上に位置するように、相対位置が設定されている。

研削装置１０によってウエーハ１の裏面のデバイス形成領域４に対応する部分のみを研削するには、まず、真空運転されているチャックテーブル１１の上面に、裏面を上に向けて露出させたウエーハ１を概ね同心状に載置して保護テープ６を密着させ、チャックテーブル１１上にウエーハ１を保持する。次いで、カップホイール１７を高速回転させるとともに研削ユニット１２を下降させ、露出するウエーハ１の裏面に全ての砥石１８を押し付けながら、チャックテーブル１１を回転させる。これによって、ウエーハ１の裏面のデバイス形成領域４に対応する領域が研削され、薄化される。

研削箇所の全面が所定の厚さ（例えば２００〜１００μｍ程度、あるいは５０μｍ程度）まで均一に研削されたら、研削ユニット１２を上昇させるとともに、チャックテーブル１１の回転を停止させる。ウエーハ１の裏面には、この研削によって図４に示すようにデバイス形成領域４に対応する領域に凹部１ａが形成されると同時に、外周余剰領域５に対応する部分に、元の厚さが残って裏面側に突出する環状の外周補強部１ｂが形成された断面凹状に加工される。

［３］保護テープの貼着
裏面側に凹部１ａが形成されてデバイス形成領域４が薄化されたウエーハ１は、裏面に金等の金属薄膜を蒸着やスパッタリング等の手段によって付与したり、内部に裏面からイオンを注入して不純物を拡散するなどの、加熱を伴う処理がなされる場合がある。その処理を行う際には、事前に保護テープ６を剥離する。これは、加熱によって保護テープ６が溶融してウエーハ１の表面にこびりついたりするなどの不具合が起こらないようにするためである。ウエーハ１は、上記研削工程で外周補強部１ｂが残されたことにより、保護テープ６が剥離されても剛性が維持され、その外周補強部１ｂを把持するなどによって運搬等の取扱いがなされる。

加熱を伴う処理が完了した後のウエーハ１は、最終的には外周補強部１ｂが切削あるいは研削などによって除去されるが、その際には、表面の電子回路を保護することを目的として、表面に再び保護テープが貼着される。以下に、その保護テープの貼着方法を説明する。この貼着方法が本発明の一実施形態である。

図５は、一実施形態の保護テープ貼着方法を工程順に示している。図５の符号２１は長尺で透明な保護テープ２０がロール状に巻かれて蓄積された保護テープローラであり、保護テープ２０は、粘着面を下にして保護テープローラ２１から巻き出され、２つのピンチローラ２２，２３を経て、保護テープローラ２１と平行に配された巻き取りローラ２４に巻き取られるようになっている。ピンチローラ２２，２３は同じ高さに配置され、これらピンチローラ２２，２３の間に張り出される水平な保護テープ２０の直下に、円盤状のチャックテーブル（吸着テーブル）３０が配設されている。なお、この場合の保護テープ２０も、上記保護テープ６と同様のもの、すなわち、例えば厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の基材の片面に厚さ５〜２０μｍ程度のアクリル系等の粘着剤を塗布したものなどが用いられる。また、保護テープ２０の幅は、ウエーハ１の表面全面を十分に覆うことが可能な寸法のものが用いられる。

チャックテーブル３０は真空チャック式であって、上面が水平になる状態にテーブルベース３１上に設けられている。チャックテーブル３０の上部には、周縁を残してポーラスな真空吸引部３０ａが形成されている。チャックテーブル３０の外径は、ウエーハ１の凹部１ａの内径よりも若干小さく、ウエーハ１は、図５に示すように表面が上に向けられて露出し、凹部１ａがチャックテーブル３０の上部に嵌合させられてチャックテーブル３０にセットされる。チャックテーブル３０が真空運転された状態で、ウエーハ１はこのように凹部１ａがチャックテーブル３０の上部に嵌合され、真空吸引部３０ａから空気が吸引されることによって凹部１ａの底面がチャックテーブル３０の上面に吸着される。このようにチャックテーブル３０上に保持されたウエーハ１の表面は水平となり、ピンチローラ２２，２３間の保護テープ２０は、チャックテーブル３０上のウエーハ１の表面に対して僅かな隙間をあけて水平に対向するようになっている。

図５（ａ）に示すように、チャックテーブル３０の保護テープ２０を挟んだ上方には、回転軸が各ローラ２１〜２４と平行な押圧ローラ４０が、昇降自在、かつ左右のピンチローラ２２，２３間にわたって平行移動自在に配設されている。この押圧ローラ４０は従動的に回転するものであって、保護テープ２０を上方からウエーハ１に押し付けながら左右に転動することにより、保護テープ２０をウエーハ１に貼着するものである。押圧ローラ４０は、少なくともその表面が、保護テープ２０になじんで貼着しやすいように適宜な弾性を有している。押圧ローラ４０の押圧幅（この場合、軸方向の長さ）は、ウエーハ１の直径よりもやや長く設定され、ウエーハ１の表面の全面を十分に転動可能なように、チャックテーブル３０の上方に配設されている。

本実施形態は、チャックテーブル３０上に保持されるウエーハ１の周囲に、上面がウエーハ１の表面と面一な支持プレート（支持部材）５０を配置し、この支持プレート５０にも押圧ローラ４０を転動させる方法である。支持プレート５０は、保護テープ２０と同等以上の幅を有する矩形状のもので、中央には、ウエーハ１の外径よりもやや大きく、ウエーハ１を内側に収める円形の孔５１が形成されている。また、支持プレート５０の上面は、保護テープ２０の粘着面が支持プレート５０から剥離しやすいように、微細な凹凸加工または溝加工が施されている。

支持プレート５０は、図５に示すように、テーブルベース３１に設けられた複数のアクチュエータ５２が備える伸縮ロッド５３の上端に、上面が水平になるように支持されている。伸縮ロッド５３は上方に対して伸縮するようにアクチュエータ５２に設けられており、各伸縮ロッド５３が揃って伸縮することによって、支持プレート５０はウエーハ１の周囲において水平なまま昇降するようになっている。

支持プレート５０を用いた場合の保護テープ２０の貼着方法は、まず、伸縮ロッド５３を適宜に伸縮させて、図５（ａ）に示すように支持プレート５０の上面をチャックテーブル３０上に保持したウエーハ１の表面（上面）と面一に設定する。また、上記実施形態と同様に、ウエーハ１をチャックテーブル３０上に保持するとともに、保護テープ２０をウエーハ１上に対向させる。次に、図５（ｂ）に示すように、ウエーハ１の一端部（図５および図６で左端部）の上方に移動させた押圧ローラ４０を下降させ、押圧ローラ４０によって保護テープ２０をウエーハ１の一端部に押し付ける。この貼り付け初期の時に、押圧ローラ４０の両端部は支持プレート５０の上面にも架かり、支持プレート５０にも同じ荷重で押圧ローラ４０が押し付けられる。

続いて、押圧ローラ４０の押圧荷重を一定に保持したまま、図５（ｃ）に示すように、押圧ローラ４０をウエーハ１の他端部（図５で右端部）まで転動させる。押圧ローラ４０は、常に両端部が支持プレート５０に乗った状態でウエーハ１上を転動する。保護テープ２０を押し付ける押圧ローラ４０がウエーハ１の表面全面にわたって転動することにより、ウエーハ１の表面に保護テープ２０が貼着される。この後は、上記実施形態と同様に、押圧ローラ４０を上方に退避させ、図示せぬカッターによってウエーハ１の周縁に沿って円形に保護テープ２０を切断して、１枚のウエーハ１への保護テープ２０の貼着を完了する。保護テープ２０の切断後には支持プレート５０の上面に不要な保護テープ２０が残存するので、それを剥離して除去するが、支持プレート５０の上面は、上述の如く微細な凹凸加工または溝加工が施されているため、保護テープ２０が押し付けられても密着しにくく、剥離しやすいものとなっている。

この実施形態の方法では、貼り付け初期からウエーハ１の表面全面に保護テープ２０が貼り付けられるまで、押圧ローラ４０はウエーハ１とその周囲の支持プレート５０の表面を転動する。ウエーハ１と支持プレート５０は面一であり、その面一な両者の表面を転動するため、押圧ローラ４０からウエーハ１に付与される荷重は支持プレート５０に分散される。したがって、ウエーハ１に過大な荷重が付与されることがない。その結果、ウエーハ１が破損することが防止されるとともに、一定荷重で押圧ローラ４０を転動させることができる。

押圧ローラ４０の転動パターンは、ウエーハ１に対して一端部から他端部まで転動させる上記動作に限られない。すなわち、押圧ローラ４０を下降させて保護テープ２０をウエーハ１の表面に最初に押圧する箇所はどこでもよく、その最初の押圧箇所からウエーハ１の表面全面に押圧ローラを行きわたるように転動させる。これは、支持プレート５０が最初の押圧荷重を受けて分散させ、ウエーハ１に過大な荷重がかからないからである。

本発明の一実施形態で保護テープが貼着される半導体ウエーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 半導体ウエーハの裏面におけるデバイス形成領域に対応する部分を研削して薄化し凹部を形成する際に用いる研削装置の斜視図である。 同研削装置の側面図である。 裏面に凹部が形成されたウエーハの（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。 一実施形態の保護テープ貼着方法を工程順に示す正面図である。 一実施形態の保護テープ貼着方法を示す平面図である。

符号の説明

１…半導体ウエーハ（基板）
１ａ…凹部
１ｂ…外周補強部
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス形成領域
５…外周余剰領域（非デバイス形成領域）
２０…保護テープ
３０…チャックテーブル（吸着テーブル）
４０…押圧ローラ
５０…支持プレート（支持部材）

Claims (2)

1. 複数のデバイスが表面に形成され、前記デバイスが形成されているデバイス形成領域の周囲にデバイスが形成されていない非デバイス形成領域を有し、前記デバイス形成領域に対応する裏面側の領域が前記非デバイス形成領域よりも薄化されて凹部に形成された基板の表面に保護テープを貼着する方法であって、
   前記基板の裏面に形成された前記凹部を、前記凹部の内径よりも小さい外径の吸着テーブルに嵌合させて吸着し、前記基板を表面が露出する状態に吸着テーブルに保持する基板保持工程と、
   前記吸着テーブルに保持された前記基板の表面に保護テープを対向させて張り出す保護テープ張り出し工程と、
   前記基板の周囲に、前記基板の表面と面一な支持部材を配設する支持部材配設工程と、
   少なくとも前記基板の直径と同等以上の押圧幅を有する押圧ローラを、前記基板および前記基板の周囲の前記支持部材に押圧させながら転動させて、前記保護テープを前記基板の表面全面に貼り付ける転動工程と
   を備えることを特徴とする保護テープ貼着方法。
2. 前記基板の、少なくとも前記デバイスが形成されているデバイス形成領域の厚さが２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の保護テープ貼着方法。

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