JP5075084B2 - 保護テープ貼付け方法および保護テープ貼付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路パターンの形成された半導体ウエハの表面に保護テープを貼付ける保護テープ貼付け方法および保護テープ貼付け装置に関する。

半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）は、その表面に回路パターンを形成して、バックグラインド工程で裏面研削を行って薄型化した後、ダイシング工程でチップごとに分断される。近年では高密度実装の要求に伴いウエハ厚さを１００μｍから５０μｍ、さらにはそれ以下にまで薄くする傾向にある。

バックグラインド工程でウエハを薄化加工する際、回路パターンが形成されたウエハ表面の保護するため、および、バックグラインド工程における研削ストレスからウエハを保護するために、その表面に保護テープが貼付けられる。

ウエハ表面に保護テープを貼付ける手段としては、例えば、表面を上向きにしてチャックテーブルに吸着保持された半導体ウエハの上方に粘着面を下向きにした帯状の保護テープを供給した後、貼付けローラを保護テープの表面に転動させてウエハ表面に貼付ける。次に、テープ切断装置のカッタ刃を保護テープに突き刺してウエハ外周に沿って移動させることにより、貼付けた保護テープをウエハ外形に沿って切断する。このとき、ウエハ外形に沿って切り抜かれた不要テープ部分を巻取り回収する手段が知られている（特許文献１を参照）。
特開２００５−１１６７１１号公報

保護テープを表面に貼付けて所望の薄さにまでバックグラインド加工したウエハは、その表面側に凹入するように反る傾向にある。例えば、貼付けローラを押圧転動したときに保護テープが弾性変形しながら延伸されることにより蓄積される応力の影響で発生する反りや、ウエハ表面にポリイミドなどの樹脂膜が存在する場合には、バックグラインド時に発生する熱の影響で樹脂膜が熱収縮してウエハ表面側が凹入する反りなどがある。

バックグラインド処理後の保護テープ付きウエハは、以後の各種処理工程に搬送される過程、および、各工程での取り扱いにおいて、ウエハの表裏面のいずれか側から吸着保持される。したがって、上記のようにウエハ表面側に凹入して大きく反っている場合、ウエハの吸着不良によりハンドリングエラーが発生するといった問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、バックグラインド工程を経た半導体ウエハに発生する反りを抑制することができる保護テープ貼付け方法および保護テープ貼付け装置を提供することを主たる目的とする。

第１の発明は、回路パターンの形成された半導体ウエハの表面に保護テープを貼付ける保護テープ貼付け方法であって、
常温より低い温度で前記保護テープを冷却し、当該保護テープを熱収縮させた状態で半導体ウエハの表面に貼り付ける
ことを特徴とする。

（作用・効果） この方法によれば、保護テープは、常温よりも低い温度で冷却されて予め熱収縮した状態でウエハ表面に貼付けられる。その後、バックグラインド加工時の摩擦による熱の影響あるいは常温解放により、熱膨張または常温により元の形状に戻ろうとする復元力が、熱収縮していた保護テープに作用する。つまり、バックグラインド後にウエハに作用していた表面側に凹入するような反りに対して、保護テープの熱膨張または復元力により当該反りとは反対向きの反りをウエハに作用させる。したがって、バックグランド後に反りを発生していた応力が、保護テープによって新たに発生させられる応力によって相殺される。その結果、ウエハの反りが抑制される。

第２の発明は、上記第１の発明において、
前記半導体ウエハを保持するチャックテーブルを冷却し、冷却された半導体ウエハを介して保護テープを冷却することを特徴とする。

（作用・効果） この方法によれば、半導体ウエハが冷熱拡散プレートとして機能し、保護テープは均一に冷却されながら半導体ウエハの表面に貼付けられる。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、
前記保護テープに冷却された気体を吹き付けながら半導体ウエハに保護テープを貼付けることを特徴とする。

第４の発明は、上記第１ないし第４のいずれかの発明において、
保冷容器に収納されたロール原反から帯状の前記保護テープを繰り出しながら半導体ウエハに貼付けることを特徴とする。

（作用・効果） これら上記方法によれば、半導体ウエハに貼付けられる前に保護テープが積極的に冷却され、予め収縮された保護テープを半導体ウエハに貼付けることができる。

第５の発明は、回路パターンの形成された半導体ウエハの表面に保護テープを貼付ける保護テープ貼付け装置であって、
前記半導体ウエハを載置保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに保持された半導体ウエハの表面上に保護テープを供給するテープ供給手段と、
供給された前記保護テープに貼付けローラを押圧転動させながら半導体ウエハの表面に貼付けるテープ貼付け手段と、
貼付けられた前記保護テープを半導体ウエハの外周に沿って切り抜くテープ切断手段と、
切断後の不要テープを回収するテープ回収手段と、
前記半導体ウエハの表面に貼付けられる保護テープを冷却するテープ冷却手段とを備え、
常温よりも低い温度で前記保護テープを冷却し、当該保護テープを熱収縮させた状態で半導体ウエハの表面に貼り付けるように構成した
ことを特徴とする。

（作用・効果） この構成によれば、保護テープが積極的に冷却され、予め収縮した状態で半導体ウエハの表面に貼付けられる。すなわち、上記第１の発明方法を好適に実施して、保護テープを半導体ウエハの表面に貼付けることができる。

第６の発明は、上記第５の発明において、
前記テープ冷却手段は、前記チャックテーブルを冷却するものである。

（作用・効果） この構成によれば、冷却された半導体ウエハへ貼付けローラなどを介して保護テープが貼付けられてゆくのに従って、その貼付け部位から順に保護テープが間接的に冷却される。したがって、保護テープ全体が、均一に冷却された状態で貼付けられてゆく。

第７の発明は、上記第６の発明において、
前記テープ冷却手段は、保持テーブル内に設けられた循環パイプに冷媒を循環させる構成である。

（作用・効果） この構成によれば、冷媒の温度あるいは流量を制御することにより、チャックテーブルを任意の温度に冷却することができる。したがって、半導体ウエハや保護テープの種類変更にも容易に対応して好適な冷却を行うことができる。

第８の発明は、上記第６の発明において、
前記テープ冷却手段は、前記保持テーブルに内装したペルチェ素子である。

（作用・効果） この構成によれば、ペルチェ素子への通電制御によってチャックテーブルを任意の温度に冷却することができ、半導体ウエハや保護テープの種類変更にも容易に対応して好適な冷却を行うことができる。また、冷媒を使用する場合にみられる漏洩についての問題に懸念することなく、運転管理も容易となる。

第９の発明は、上記第５ないし８のいずれかの発明において、
前記テープ冷却手段は、冷却された気体を吹き付けるノズルである。

（作用・効果） この構成によれば、チャックテーブルを冷却しつつも、当該テーブル上に供給された保護テープに冷却された気体を直接供給して速やかに冷却することができる。

以上のように本発明の保護テープ貼付け方法および保護テープ貼付け装置によると、保護テープを冷却して予め収縮した状態で半導体ウエハに貼付けることにより、バックグラインド加工された保護テープ付きウエハの反りを軽微に抑制することができる。その結果、バックグラインド工程以降の各種処理工程におけるウエハ搬送時などにおけるハンドリングエラーの発生を無くすことが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、保護テープ貼付け装置の全体構成を示す斜視図である。

この保護テープ貼付け装置は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）Ｗを収納したカセットＣが装填されるウエハ供給/回収部１、ロボットアーム２を備えたウエハ搬送機構３、アライメントステージ４、ウエハＷを載置して吸着保持するチャックテーブル５、ウエハＷの上方に向けて保護テープＴを供給するテープ供給部６、テープ供給部６から供給されたセパレータ付きの保護テープＴからセパレータｓを剥離回収するセパレータ回収部７、チャックテーブル５に載置されて吸着保持されたウエハＷに保護テープＴを貼付ける貼付けユニット８、ウエハＷに貼付けられた保護テープＴをウエハＷの外形に沿って切り抜き切断するテープ切断装置９、ウエハＷに貼付けて切断処理した後の不要テープＴ’を剥離する剥離ユニット１０、剥離ユニット１０で剥離された不要テープＴ’を巻き取り回収するテープ回収部１１などが備えられている。上記各構造部および機構についての具体的な構成を以下に説明する。

ウエハ供給/回収部１には２台のカセットＣを並列して載置可能である。各カセットＣには、多数枚のウエハＷが配線パターン面（表面）を上向きにした水平姿勢で多段に差込み収納されている。

ウエハ搬送機構３に備えられたロボットアーム２は、水平に進退移動可能に構成されるとともに、全体が駆動旋回および昇降可能となっている。そして、ロボットアーム２の先端には、馬蹄形をした真空吸着式のウエハ保持部２ａが備えられている。つまり、ウエハ搬送機構３は、カセットＣに多段に収納されたウエハＷ同士の間隙にウエハ保持部２ａを差し入れてウエハＷを裏面から吸着保持し、吸着保持したウエハＷをカセットＣから引き出して、アライメントステージ４、チャックテーブル５、および、ウエハ供給/回収部１の順に搬送するようになっている。

アライメントステージ４は、ウエハ搬送機構３によって搬入載置されたウエハＷを、その外周に形成されたノッチやオリエンテーションフラットに基づいて位置合わせを行うようになっている。

図２および図３に示すように、チャックテーブル５の表面にはカッタ走行溝１３が環状に形成されるとともに、テーブル中心部に複数本複（この例では４本）のウエハ支持ピン２１が出退自在に配備されている。また、テーブル裏面には冷却プレート２２が積層装備されている。この冷却プレート２２には冷却パイプ２３が蛇行状に内装され、冷却装置２４で冷却された冷媒（冷却液あるいは冷却ガス）を循環ポンプ２５によって循環させることによりチャックテーブル５を冷却するよう構成されている。

図１に戻り、テープ供給部６は、供給ボビン１４から繰り出されたセパレータ付きの保護テープＴをガイドローラ１５群に巻回案内し、セパレータｓを剥離した保護テープＴを貼付けユニット８に導くよう構成されている。なお、供給ボビン１４には、適度の回転抵抗を与えて過剰なテープ繰り出しが行われないように構成されている。

セパレータ回収部７は、保護テープＴから剥離されたセパレータｓを巻き取る回収ボビン１６が巻き取り方向に回転駆動されるようになっている。

図４に示すように、貼付けユニット８には貼付けローラ１７が前向き水平に備えられており、スライド案内機構１８および図示されていないネジ送り式の駆動機構によって左右水平に往復駆動されるようになっている。

剥離ユニット１０には剥離ローラ１９が前向き水平に備えられており、スライド案内機構１８および図示されていないネジ送り式の駆動機構によって左右水平に往復駆動されるようになっている。

テープ回収部１１は、不要テープＴ’を巻き取る回収ボビン２０が巻き取り方向に回転駆動されるようになっている。

テープ切断装置９は、刃先を下向きにしたカッタ刃１２を、昇降自在、および、チャックテーブル５の中心を通る縦軸心Ｘ周りに旋回移動可能に装備して構成されている。

次に、上記実施例装置を用いて保護テープＴをウエハＷの表面に貼付けて切断する一連の動作を図４〜図７に基づいて説明する。

貼付け指令が出されると、先ず、ロボットアーム２がカセット台１２に載置装填されたカセットＣに向けて移動される。ウエハ保持部２ａが、カセットＣに収容されているウエハ同士の隙間に挿入され、ウエハＷを裏面（下面）から吸着保持して搬出する。ロボットアーム２は、取り出したウエハＷをアライメントステージ４に移載する。

アライメントステージ４に載置されたウエハＷは、ウエハＷの外周に形成されているノッチを利用して位置合わせされる。位置合わせのすんだウエハＷは、再びロボットアーム２によって搬出されてチャックテーブル５に載置される。

チャックテーブル５に載置されたウエハＷは、その中心がチャックテーブル５の中心上にあるように位置合わせされた状態で吸着保持される。このとき、図４に示すように、貼付けユニット８と剥離ユニット１０は左側の初期位置に、また、テープ切断機構９のカッタ刃１２は上方の初期位置でそれぞれ待機している。

次に、図４中の仮想線で示すように、貼付けユニット８の貼付けローラ１７が下降されるとともに、この貼付けローラ１７で保護テープＴを下方に押圧しながらウエハＷ上を前方（図４では左方向）に転動する。これによって保護テープＴがウエハＷの表面全体およびチャックテーブル５におけるウエハ外側部に亘って貼付けられる。

このとき、冷却された媒体が冷却パイプ２３を循環することにより予め冷却されているチャックテーブル５に載置されたウエハＷが先に冷却される。そして、保護テープＴがウエハＷに貼付け開始されると同時にウエハＷを介して保護テープが冷却される。つまり、保護テープＴは、常温より低い温度で予め冷却されて収縮した状態でウエハＷに貼付けられる。

図５に示すように、貼付けユニット８が終端位置に達すると、上方に待機していたカッタ刃１２が下降され、チャックテーブル５のカッタ走行溝１３において保護テープＴに突き刺される。

次に、図６に示すように、カッタ刃１２がウエハ外周縁に摺接しながら旋回移動して保護テープＴがウエハ形状に切断される。

保護テープＴの切断が終了すると、図７に示すように、カッタ刃１２は元の待機位置まで上昇され、次いで、剥離ユニット１０が前方へ移動しながらウエハＷ上で切り抜き切断されてチャックテーブル５のウエハ外側部に貼付けられている不要テープＴ’をめくり上げて剥離してゆく。

剥離ユニット１０が剥離完了位置に到達すると、剥離ユニット１０と貼付けユニット８は後退移動して初期位置に復帰する。このとき、不要テープＴ’が回収ボビン２０に巻き取られるとともに、一定量の保護テープＴがテープ供給部６から繰り出される。

上記した保護テープＴの貼付けが終了すると、チャックテーブル５による吸着が解除されると同時に、貼付け処理のすんだウエハＷはロボットアーム２のウエハ保持部２ａに移載されてウエハ供給/回収部１のカセットＣに差込み回収される。

以上で１回のテープ貼付け処理が完了し、以後、新しいウエハＷの搬入に対応して上記貼付け処理を順次繰り返してゆく。

本発明は上述した実施例のものに限らず、次のように変形実施することもできる。

（１）チャックテーブル５の裏面に放熱用のヒートシンクを貼付け、このヒートシンクに冷却されたエアーなど種々の気体をノズルから吹き付けて冷却するように構成してもよい。

（２）図８および図９に示すように、冷却プレート２２に複数のペルチェ素子２６を内装してチャックテーブル５を冷却するよう構成してもよい。なお、この構成において、ペルチェ素子２６にノズルから冷却されたエアーを吹き付けて冷却効果を高めるように構成してもよい。

（３）図１０および図１１に示すように、チャックテーブル５に対するテープ貼付け方向Ｆと直交する両脇にエアー源２７に連通接続されたノズル２８を配備し、ノズル２８からチャックテーブル５および供給される保護テープＴに向けて冷却された気体を吹き付けて冷却することもできる。したがって、貼付け前の保護テープＴに直接に気体を吹き付けて冷却させることができるので、保護テープＴの種類や貼付け環境に応じて保護テープＴの温度を任意に調整することができる。

（４）図示しないが、テープ供給部６を本発明の保冷容器に相当する冷却室に収容し、チャックテーブル５に供給される保護テープＴを予め冷却したり、あるいは、保護テープ供給径路中に保護テープＴを通過させる冷却室に設けたりし、予め保護テープＴ冷却して貼付け位置へ供給するように構成してもよい。

次に、上記実施例装置、変形例（１）のヒートシンクと冷却用ノズルを利用した装置、および変形例（２）のペルチェ素子と冷却用ノズルを利用した装置を用いて、複数種類の保護テープの貼り付け実験を行った。なお、各実験に用いた保護テープ貼付け装置は、日東精機株式会社製ＤＲ３０００IIをベースにしてチャックテーブルに上記各実施例装置の冷却手段を備えた構成にしたものである。

各装置の冷却手段を作動させてチャックテーブルの温度を予め測定すると、実施例装置は常温（室温１７℃）よりも３０℃、変形例装置（１）は１０℃、変形例装置（２）は５０℃低く設定できることが確認された。

この実験には、直径２００ｍｍのウエハに以下の４種類の保護テープは貼付けた。

保護テープＡとして、ＰＥＴ基材（poly-ethylene terephthalate）にアクリル系粘着剤を塗布して製造したテープ総厚み１００μｍの日東電工株式会社製ＵＢ３１０２Ｄを利用した。

保護テープＢとして、ＰＥＴ基材とＰＥＴ−ＰＢＴ共重合体基材（poly-ethylene terephthalate - polybutylene terephthalate）をポリエステル系粘着剤で貼合せた接合体のＰＥＴ基材側にさらにアクリル系粘着剤を塗布して製造したテープ総厚み１４０μｍの日東電工株式会社製ＵＢ３１０２Ｄ−ＸＸを利用した。

保護テープＣとして、エチレン−酢酸ビニル共重合体基材にアクリル系粘着剤を塗布して製造したテープ総厚み１３０μｍの日東電工株式会社製ＵＢ２１３０Ｅを利用した。

保護テープＤとしてポリプロピレン−エチレン共重合体基材にアクリル系粘着剤を塗布して製造したテープ総厚み１８０μｍの日東電工株式会社製ＵＢ９１８０Ｄ−Ｇ１５−Ｘ１を利用した。

各装置において、８インチミラーシリコンウエハの表面に保護テープＡ−Ｄを貼付ける際に、チャックテーブルを冷却する実験以外にチャックテーブルを冷却しない比較実験も行った。さらに、各保護テープを貼付けた後に株式会社ＤＩＳＣＯ製のウエハ研削装置ＤＦＧ８５６０を利用してウエハの研削前の厚み７２５μｍから２５μｍもしくは５０μｍ研削した。

研削処理後にウエハを取り出し、保護テープ貼付け面が上向きになるように定盤上に設置し、定盤表面からウエハの反りが最大となる箇所の高さを測定した。この測定結果を反り量とした。実験結果は、次表の通りとなった。

保護テープを冷却しない場合に比べてチャックテーブルを介して保護テープを間接的に冷却した場合、保護テープＡにおいてはウエハの反り量が約９０％、保護テープＢにおいては約７８％、保護テープＣにおいては約３２％、および保護テープＤにおいては約４８％それぞれ改善されたことが分かった。

したがって、バックグラインド処理後に略反りのない状態でウエハ表裏面を吸着しながら搬送できるので、ハンドリングエラーなどが発生しない。

保護テープ貼付け装置の全体を示す斜視図である。 チャックテーブルの平面図である。 チャックテーブルを含む要部の正面図である。 保護テープ貼付け工程を示す正面図である。 保護テープ貼付け工程を示す正面図である。 保護テープ貼付け工程を示す正面図である。 保護テープ貼付け工程を示す正面図である。 別実施例におけるチャックテーブルの平面図である。 別実施例におけるチャックテーブルを含む要部の正面図である。 別実施例におけるチャックテーブルの平面図である。 別実施例におけるチャックテーブルの正面図である。

符号の説明

５ … チャックテーブル
２２ … 冷却プレート
２３ … 冷却パイプ
２４ … 冷却装置
２５ … 循環ポンプ
２６ … ペルチェ素子
２７ … エアー源
２８ … ノズル
Ｔ … 保護テープ
Ｗ … 半導体ウエハ

Claims (10)

1. 回路パターンの形成された半導体ウエハの表面に保護テープを貼付ける保護テープ貼付け方法であって、
   常温より低い温度で前記保護テープを冷却し、当該保護テープを熱収縮させた状態で半導体ウエハの表面に貼り付ける
   ことを特徴とする保護テープ貼付け方法。
2. 請求項１に記載の保護テープ貼付け方法において、
   前記半導体ウエハを保持するチャックテーブルを冷却し、冷却された半導体ウエハを介して保護テープを冷却する
   ことを特徴とする保護テープ貼付け方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の保護テープ貼付け方法において、
   前記保護テープに冷却された気体を吹き付けながら半導体ウエハに保護テープを貼付ける
   ことを特徴とする保護テープ貼付け方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の保護テープ貼付け方法において、
   保冷容器に収納されたロール原反から帯状の前記保護テープを繰り出しながら半導体ウエハに貼付ける
   ことを特徴とする保護テープ貼付け方法。
5. 回路パターンの形成された半導体ウエハの表面に保護テープを貼付ける保護テープ貼付け装置であって、
   前記半導体ウエハを載置保持する保持テーブルと、
   前記保持テーブルに保持された半導体ウエハの表面上に保護テープを供給するテープ供給手段と、
   供給された前記保護テープに貼付けローラを押圧転動させながら半導体ウエハの表面に貼付けるテープ貼付け手段と、
   貼付けられた前記保護テープを半導体ウエハの外周に沿って切り抜くテープ切断手段と、
   切断後の不要テープを回収するテープ回収手段と、
   前記半導体ウエハの表面に貼付けられる保護テープを冷却するテープ冷却手段とを備え、
   常温よりも低い温度で前記保護テープを冷却し、当該保護テープを熱収縮させた状態で半導体ウエハの表面に貼り付けるように構成した
   ことを特徴とする保護テープ貼付け装置。
6. 請求項５に記載の保護テープ貼付け装置において、
   前記テープ冷却手段は、前記チャックテーブルを冷却するものである
   ことを特徴とする保護テープ貼付け装置。
7. 請求項６に記載の保護テープ貼付け装置において、
   前記テープ冷却手段は、保持テーブル内に設けられた循環パイプに冷媒を循環させる構成である
   ことを特徴とする保護テープ貼付け装置。
8. 請求項６に記載の保護テープ貼付け装置において、
   前記テープ冷却手段は、前記保持テーブルに内装したペルチェ素子である
   ことを特徴とする保護テープ貼付け装置。
9. 請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の保護テープ貼付け装置において、
   前記テープ冷却手段は、冷却された気体を吹き付けるノズルである
   ことを特徴とする保護テープ貼付け装置。
10. 請求項５ないし請求項９のいずれかに記載の保護テープ貼付け装置において、
    前記テープ冷却手段は、テープ供給手段において帯状の保護テープをロール巻きにした原反ロールを収納する保冷容器である
    ことを特徴とする保護テープ貼付け装置。

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