JP5216472B2 - 半導体ウエハの保護テープ貼付け方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路パターン形成処理を施した半導体ウエハの表面に保護テープを貼付ける半導体ウエハの保護テープ貼付け方法およびその装置に関する。

半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）からチップ部品の製造は、次の手順で行われる。ウエハ表面に回路パターンを形成処理し、ウエハ表面に保護テープを貼付ける。その後、ウエハ裏面を研削加工（バックグラインド）して薄型化する。薄型加工されたウエハは、ダイシングテープを介してリングフレームに貼付け保持される。その後、ウエハ表面の保護テープが剥離されてダイシング工程に送られる。

ウエハ表面に保護テープを貼付ける手段としては、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、貼付けローラを転動移動させて保護テープをウエハ表面に貼付ける。次に、テープ切断機構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。その後、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（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１１６７１１号公報

しかしながら、従来の手段では、次のような問題がある。すなわち、図８（ａ）に示すように、回路パターンが形成されたウエハＷの表面にはバンプなどの隆起部ｒが存在しており、このような表面状態のウエハ表面に保護テープＴを貼付けると、図８（ｂ）に示すように、保護テープＴを構成する基材ｔａが粘着層ｔｂの形状に追随して、テープ表面がウエハ表面の隆起に対応して凹凸変形することがある。

また、近年の高密度実装に伴ってウエハＷが一層に薄型化される傾向にあるので、保護テープＴの表面の凹凸が形成されたウエハＷの裏面を研削加工すると、この凹凸の影響により研削量むらが裏面側に顕著に発生するようになり、ウエハの厚さが不均一になるといった問題がある。

さらに、保護テープ貼付け時に保護テープとウエハの接着界面に気泡が巻き込まれていた場合、後工程の裏面研削などでウエハが加熱されると、その熱の影響によって、気泡が熱膨張する。このとき、界面で熱膨張した気泡の押圧力は、薄型化されて剛性の低下したウエハ側に作用する傾向にあり、ウエハを破損させ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、貼付けられた保護テープの表面を扁平化して裏面研削されたウエハ厚みを均一にする半導体ウエハの保護テープ貼付け方法およびその装置を提供することを主たる目的する。

第１の発明は、回路パターンが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半導体ウエハの保護テープ貼付け方法であって、
貼付け部材を移動させながら押圧しつつ保護テープを半導体ウエハの表面に貼付けてゆくテープ貼付け過程と、
前記テープ貼付け過程の直後に、半導体ウエハに貼付けられた保護テープの表面から支持アームに自在支点を介して全方向に傾動自在なプレート状の加圧部材で押圧して当該保護テープの表面を扁平にするテープ加圧過程と、
を含むことを特徴とする。

（作用・効果） この方法によれば、保護テープの貼付け時にウエハ表面の凹凸が保護テープ表面に形成されたとしても、加圧部材による加圧処理によって保護テープの表面を扁平にすることができる。したがって、その後のウエハ裏面の研削加工において均一な厚さに半導体ウエハを研削することができる。

また、保護テープとウエハの接着界面に巻き込まれた気泡が、加圧部材の加圧により細かく潰され、粘着層内に分散される。したがって、後工程の裏面研削などによってウエハが加熱されたとしも、気泡の膨張率が小さくウエハの破損を抑制することができる。
また、保護テープの全面を加圧して速やかに扁平処理することができる。
さらに、加圧部材が自在支点によって傾動自在とされる。つまり、保護テープの表面と加圧プレートを押し付けることで、加圧プレートを保護テープの表面姿勢に沿って傾動させることができる。したがって、保護テープの表面と加圧プレートの加圧面の平行度が多少異なっていても、加圧プレートを保護テープ表面に全面的に馴染ませて均一に加圧することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、
前記テープ加圧過程において、押圧面が弾性材で被覆された加圧部材で保護テープ全面を押圧することを特徴とする。

（作用・効果） この方法によれば、押圧による過剰なストレスを付与することなく保護テープの全面が加圧される。したがって、ウエハへの押圧によるストレスも軽減され、ウエハの破損を抑制することができる。

また、上記方法発明は、テープ加圧過程において、保護テープを加温することが好ましい。

（作用・効果） この方法によれば、保護テープの基材および粘着層を適度に加温軟化させて、保護テープ表面を良好に加圧扁平することができる。

第４の発明は、回路パターンが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半導体ウエハの保護テープ貼付け装置であって、
半導体ウエハを載置保持する保持テーブルと、
保持された前記半導体ウエハ表面の上方に保護テープを供給するテープ供給手段と、
貼付けローラを転動させて保護テープを半導体ウエハの表面に貼付けてゆく貼付けユニットと、
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移動するカッタ刃で切断するテープ切断機構と、
半導体ウエハの外周からはみ出ている不要な保護テープを取り除いて回収する不要テープ回収手段と、
前記貼付けユニットによって半導体ウエハに保護テープが貼り付けられた直後に、支持アームに自在支点を介して全方向に傾動自在なプレート状の加圧部材で保護テープの表面を加圧して扁平にするテープ加圧ユニットと、
を備えてあることを特徴とする。

この構成によれば、上記第１の発明方法を好適に実行することができる。
すなわち、この構成によれば、加圧プレートを保護テープの全面に押圧接触させることで、保護テープ表面を全体的に加圧して速やかに扁平化することができる。
また、この構成によれば、保護テープの表面と加圧プレートを押し付けることで、加圧プレートを保護テープの表面姿勢に沿って傾動させることができる。したがって、保護テープの表面と加圧プレートの加圧面の平行度が多少異なっていても、加圧プレートを保護テープ表面に全面的に馴染ませて均一に加圧することができる。

第１１の発明は、上記第１０の発明において、
前記テープ加圧ユニットを、独立した別付けのユニット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、既存の保護テープ貼付け装置を容易に改造して、テープ変形処理が可能な保護テープ貼付け装置を得ることができる。

第６の発明は、上記第４または５の発明において、
前記加圧部材にヒータを装備してあるものである。

（作用・効果） この構成によると、保護テープの基材および粘着層を適度に加温軟化させて、保護テープ表面を良好に加圧扁平することができる。

以上のように本発明の半導体ウエハの保護テープ貼付け方法およびその装置によると、半導体ウエハの表面に貼付けた保護テープの表面を扁平にしてウエハ裏面の研削加工に送り込み、均一な厚さに半導体ウエハを研削することができる。

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機構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、ウエハＷに貼付けられた保護テープＴの表面を扁平化処理するテープ加圧ユニット３０などが備えられている。以下、上記各構造部および機構についての具体的な構成を説明する。

ウエハ供給／回収部１には２台のカセットＣが並列して載置される。各カセットＣには、多数枚のウエハＷが回路パターン面（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、図２に示すように、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。ウエハ保持部２ａがカセット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を差し入れられ、ウエハＷを裏面から吸着保持する。吸着保持したウエハＷは、カセットＣから引き出されて、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の順に搬送され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。

テープ供給部６は、図４に示すように、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。また、供給ボビン１４に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。

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、図２に示すように、スライド案内機構１８およびネジ送り式の駆動機構２１によって図中の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およびネジ送り式の駆動機構２２によって図中の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。

テープ切断機構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。

テープ加圧ユニット３０は、図１に示すように、ウエハ搬送機構３の横側脇（図においては左脇）に配備されている。図３に示すように、このテープ加圧ユニット３０には、保護テープ貼付け処理の済んだウエハＷを、保護テープＴを上向きにした水平姿勢で載置して真空吸着保持する保持テーブル３１、保持テーブル３１に載置されたウエハＷの保護テープ上に押圧される加圧部材としての加圧プレート３２、前後方向（図中の左右）に水平走査してウエハＷにおける保護テープＴの表面扁平度を測定するレーザセンサ利用のラインセンサ３３などが装備されている。なお、テープ加圧ユニット３０は、別ユニットとして構成されている。

保持テーブル３１にはヒータ３４が組み込まれており、載置したウエハＷおよび貼付けられた保護テープＴが適度に加温されるようになっている。

加圧プレート３２は、縦枠３５に沿ってネジ送り昇降制御される可動台３６に支持アーム３７を介して連結支持されている。加圧プレート３２の下面は、ウエハＷの表面を覆う大きさで、かつ、扁平な加圧面に形成されており、加圧面と保持テーブル３１の表面との平行度が高精度で確保されている。また、加圧プレート３２にはヒータ３８が組み込まれている。

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、ウエハ搬送機構３におけるロボットアーム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、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る。その後、ウエハ保持部２ａでウエハＷを裏面（下面）から吸着保持して搬出し、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は右側の待機位置に、また、テープ切断機構９のカッタ刃１２は上方の待機位置にある。

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。

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が下降されて、チャックテーブル５のカッタ走行溝１３の部分にある保護テープ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がウエハ外周に沿って切断される。

ウエハ外周に沿ったテープ切断が終了すると、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る。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における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は後退移動して待機位置に復帰する。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。

上記したテープ貼付け作動が終了すると、チャックテーブル５における吸着が解除された後、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に移載されてテープ加圧ユニット３０に送り込まれる。

テープ加圧ユニット３０に供給されたウエハＷは保護テープＴを上面にした姿勢で保持テーブル３１に載置されて吸着保持される。

次に、図３に示すように、上方に退避していた可動台３６が下降され、加圧プレート３２が保護テープＴの上面に所定の圧力で押圧される。ここで、可動台３６が所定位置まで下降して固定検出片３９に接近したことがリミットセンサ４０で検知されると下降が停止され、所定時間に亘って加温状態での加圧が維持される。加圧プレート３２の下降停止高さは、ウエハＷの厚さ、保護テープの厚さ、および、粘着層ｔｂの厚さに対応して予め設定され、図８（ｄ）に示すように、保護テープＴの基材ｔａがウエハ上の隆起部ｒに接近するまで加圧される。これによって、樹脂からなる基材ｔａが変形され、保護テープＴの表面が扁平に修正される。

なお、加圧扁平化処理に際して、保護テープＴの種類や厚さなどに応じて加圧プレート３２をヒータ３８で加温するとともに、保持テーブル３１をヒータ３４で加温する。

所定の加圧扁平化処理が終了すると、図８（ｅ）に示すように、加圧プレート３２は上昇退避され、その後、ラインセンサ３３が走査作動して、保護テープＴにおける表面の扁平度が計測される。測定された扁平度が許容範囲内であれば、ウエハＷはロボットアーム２で搬出されてウエハ供給／回収部１のカセットＣに差込み回収される。

測定された扁平度が許容範囲から外れていれば、再度のテープ扁平化処理を行うか、あるいは、不良品として搬出する。

以上で１回のテープ貼付け処理が完了し、以後、新しいウエハの搬入に対応して上記作動を順次繰返してゆく。

なお、加圧プレート３２の押し付けによって保護テープＴが加圧プレート３２に強く密着して張り付いてしまうおそれがあるので、加圧プレート３２の加圧面を離型処理したり、加圧プレート３２を通気可能な多孔質材で構成したりする。つまり、プレート上昇退避時に加圧プレート３２の加圧面から空気を噴出させて保護テープＴから容易に分離するようにしてもよい。

上述のように、保護テープＴをウエハＷの表面に貼付けた後に、加圧プレート３２で保護テープＴを加圧して扁平化処理することにより、ウエハ厚みが均一にされる。したがって、後工程の裏面研削においてウエハＷを均一に研削することができる。

また、保護テープＴの貼付け時に保護テープＴとウエハＷの接着界面に巻き込まれた気泡が押圧されて潰され、粘着層ｔｂ内に分散される。したがって、後工程の裏面研削などによってウエハＷが加熱されたとしも、気泡の膨張率が小さくウエハの破損を抑制することができる。

本発明においては、前記テープ加圧ユニットを以下のような形態にして実施することも可能である。

（１）図９に示すように、加圧プレート３２を支持アーム３７に自在支点４１を介して連結し、全方向において所定の小範囲で傾動自在に構成してもよい。この構成によれば、加圧プレート３２の下面を保護テープＴの表面の傾動に追従させて均一に加圧することができる。

（２）図１０に示すように、加圧プレート３２の加圧面の全面を、比較的小さい外力で変形可能な弾性材としての凹凸付きの板バネ４２で構成してもよい。例えば、数ミリ程度の小径な板バネを加圧面に２次元アレー状に配備して構成する。この構成によれば、保護テープＴに押し付けられることで板バネ４２が扁平に弾性変形するようにして実施することもできる。

（３）図１１に示すように、テープ加圧ユニットを真空チャンバー４３で覆い、真空雰囲気内で加圧扁平処理を行うよう構成してもよい。この構成によれば、ウエハＷと保護テープＴとの間に巻き込まれた空気や、保護テープＴの粘着層ｔｂに混入している気泡などを除去してテープ表面の扁平化を促進することができる。なお、図１１中の４４は抜気口、４５は外気流入口、４６は開閉可能なウエハ出入り口である。

（４）図１２に示すように、保護テープＴ上を転動移動させる加圧ローラ３２を加圧扁平処理用の加圧部材とすることもできる。この場合、必要に応じて加圧ローラにヒータを内臓してもよい。

この場合、保護テープＴの貼付け方向と交差する方向から加圧ローラを転動移動させることが好ましい。

この構成によれば、保護テープＴの基材ｔａが四方に延伸されるので、より均一な扁平面となる。

（５）図１３に示すように、加圧扁平処理用の加圧部材として、保護テープＴ上を摺接移動する加圧ブレード３２を利用することもできる。この場合、保護テープＴの貼付け方向と交差する方向から加圧ブレードを摺接移動させることが好ましい。

この構成によれば、保護テープＴの基材ｔａが四方に延伸されるので、より均一な扁平面となる。

（６）図１４に示すように、加圧扁平処理用の加圧部材３２として、保護テープＴ上を旋回させつつ摺接移動させる加圧ブレードを利用することもできる。

（７）図１５に示すように、少なくともウエハＷの直径以上の接触面積を有する下向き湾曲面を備えた加圧部材３２で保護テープＴを加圧しつつ揺動させる形態で実施することもできる。

（８）上記実施例では、テープ加圧ユニット３０を別ユニットとして構成して、テープ貼付け装置の主部に付設した構造としているが、テープ貼付け装置の主部にテープ加圧ユニット３０を組み込んだ形態で実施するもよい。特には、チャックテーブル５に保持したままで加圧扁平処理できるように構成することも可能である。

（９）上記実施例では、加圧部材３２の加圧面にロードセルを設置した構成であってもよい。つまり、加圧部材３２による押圧力を逐次に検出し、当該検出結果を制御部にフィードバックさせて保護テープＴの加圧をコントロールする。

この構成によれば、適正な押圧力を保護テープＴに付与することができ、ウエハＷの破損を抑制することができる。

保護テープ貼付け装置の全体斜視図である。 保護テープ貼付け装置の平面図である。 テープ加圧ユニットの側面図である。 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。 保護テープの貼付けからテープ扁平処理までの過程を示す模式図である。 テープ加圧ユニットの別実施例を示す側面図である。 テープ加圧ユニットの別実施例を示す側面図である。 テープ加圧ユニットの別実施例を示す側面図である。 テープ扁平処理の別の実施形態を示す斜視図である。 テープ扁平処理の別の実施形態を示す斜視図である。 テープ扁平処理の別の実施形態を示す斜視図である。 テープ扁平処理の別の実施形態を示す側面図である。

符号の説明

５ … チャックテーブル
１２ … カッタ刃
１７ … 貼付けローラ
３０ … テープ加圧ユニット
３２ … 加圧部材
３８ … ヒータ
４１ … 自在支点
Ｔ … 保護テープ
Ｗ … 半導体ウエハ

Claims (6)

1. 回路パターンが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半導体ウエハの保護テープ貼付け方法であって、
   貼付け部材を移動させながら押圧しつつ保護テープを半導体ウエハの表面に貼付けてゆくテープ貼付け過程と、
   前記テープ貼付け過程の直後に、半導体ウエハに貼付けられた保護テープの表面から支持アームに自在支点を介して全方向に傾動自在なプレート状の加圧部材で押圧して当該保護テープの表面を扁平にするテープ加圧過程と、
   を含むことを特徴とする半導体ウエハの保護テープ貼付け方法。
2. 請求項１に記載の半導体ウエハの保護テープ貼付け方法において、
   前記テープ加圧過程において、押圧面が弾性材で被覆された加圧部材で保護テープ全面を押圧する
   ことを特徴とする半導体ウエハの保護テープ貼付け方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体ウエハの保護テープ貼付け方法において、
   前記テープ加圧過程において、前記保護テープを加温する
   ことを特徴とする半導体ウエハの保護テープ貼付け方法。
4. 回路パターンが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半導体ウエハの保護テープ貼付け装置であって、
   半導体ウエハを載置保持する保持テーブルと、
   保持された前記半導体ウエハ表面の上方に保護テープを供給するテープ供給手段と、
   貼付けローラを転動させて保護テープを半導体ウエハの表面に貼付けてゆく貼付けユニットと、
   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移動するカッタ刃で切断するテープ切断機構と、
   半導体ウエハの外周からはみ出ている不要な保護テープを取り除いて回収する不要テープ回収手段と、
   前記貼付けユニットによって半導体ウエハに保護テープが貼り付けられた直後に、支持アームに自在支点を介して全方向に傾動自在なプレート状の加圧部材で保護テープの表面を加圧して扁平にするテープ加圧ユニットと、
   を備えたことを特徴とする半導体ウエハの保護テープ貼付け装置。
5. 請求項４に記載の半導体ウエハの保護テープ貼付け装置において、
   前記テープ加圧ユニットを、独立した別付けのユニットに構成した
   ことを特徴とする半導体ウエハの保護テープ貼付け装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の半導体ウエハの保護テープ貼付け装置において、
   前記加圧部材にヒータを装備した
   ことを特徴とする半導体ウエハの保護テープ貼付け装置。

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