JP5442288B2 - 保護テープ剥離方法およびこれを用いた保護テープ剥離装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路パターンなどの形成された半導体ウエハの表面に貼付けられた保護テープに剥離テープを貼付け、当該剥離テープを剥離することにより保護テープを一体にして半導体ウエハの表面から剥離する保護テープ剥離方法およびこれに用いた保護テープ剥離装置に関する。

表面に回路などのパターン形成処理の済んだ半導体ウエハ（以下、適宜「ウエハ」という）の裏面を研磨（バックグラインド）する際に、予めウエハ表面の全面に保護テープを貼付ける。当該ウエハの表面側から吸盤などの吸着部材で吸着保持して研磨処理を行う。裏面研削後に所定の工程を経てウエハ表面から保護テープを剥離除去する。当該ウエハは、次のダイシング工程に送られる。

このように保護テープをウエハ表面から剥離除去する従来方法としては、ウエハの保護テープ上にウエハの直径より小幅の剥離テープを貼付け、この剥離テープを剥離することにより保護テープを剥離テープと一体にしてウエハ表面から剥離除去する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−１６５５７０号公報

薄型化によって強度が低下しているウエハから保護テープを剥離する場合、剥離時の引張力による剥離負荷がウエハに加わり、ウエハを破損させるリスクが高くなっている。剥離速度を一定にしてウエハエッジから連続して保護テープを剥離してゆくと、図１６に示すように、剥離開始端から中心部位に向かうにつれてウエハへの保護テープの接着面積が拡大するのに伴い剥離負荷が次第に増大する。逆に、中心部位から剥離終了端に向かうにつれてウエハへの保護テープの接着面積が小さくなるのに伴い剥離負荷が次第に減少する。

この場合、処理能率を高めるために剥離速度を速くすると、剥離負荷が増大してウエハが破損しやすい危険領域での剥離処理を行うことになる。また、図１６中の破線で示すように、剥離負荷を安全領域内に維持するために剥離速度を遅くすると、ウエハ破損を低下させることができるものの、その反面に処理能率（タクトタイム）が低下してしまう。

また、剥離の進行に伴って予め決めたプログラムに基づいて剥離速度を特定のパターンで変化させることにより剥離負荷を安全領域内に維持することも考えられる。しかしながら、各ウエハの保護テープ接着特性は一様ではないので、接着条件によって剥離負荷が危険領域に達するような場合も生じる恐れがある。したがって、当該従来方法は、必ずしも好適な剥離方法とはならない場合がある。

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、保護テープ剥離処理の処理能率の低下を回避しながら、ウエハの破損を招くことなく保護テープを円滑に剥離することができる剥離方法およびこれに用いる保護テープ剥離装置を提供することを主たる目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、第１の発明は、半導体ウエハの表面に貼付けられた保護テープに剥離テープを貼付けて剥離することにより剥離テープと一体に保護テープを半導体ウエハの表面から剥離する保護テープ剥離方法であって、
前記保護テープに作用する剥離負荷を、剥離時に保護テープに作用する引張力によって剥離テーブルに吸着保持された半導体ウエハが浮き上がることで変化する吸引力として検出し、当該検出情報に基づいて保護テープの剥離速度を制御することを特徴とする。

（作用・効果） この方法によれば、例えば、検出した剥離負荷が、安全にテープ剥離を行うことができる剥離負荷として予め設定した閾値を上回ると剥離速度を低減制御し、剥離負荷を常に閾値以下にして剥離処理を行うことで、半導体ウエハを破損させることなく円滑に保護テープを剥離することができる。
すなわち、保護テープに作用する剥離負荷を、剥離時に保護テープに作用する引張力によって剥離テーブルに吸着保持された半導体ウエハが浮き上がることで変化する吸引力として検出し、当該検出情報に基づいて保護テープの剥離速度を制御するので、保護テープの剥離時に半導体ウエハが剥離テーブルから反り返って浮き上がるのが防止される。したがって、剥離時の引張力によって半導体ウエハが反り返って破損するのを防止することができるとともに、半導体ウエハの位置ずれにより発生する剥離不良を防止することができる。

第２の発明は、半導体ウエハの表面に貼付けられた保護テープに剥離テープを貼付けて剥離することにより剥離テープと一体に保護テープを半導体ウエハの表面から剥離する保護テープ剥離装置であって、
表面に保護テープが貼付けられた前記半導体ウエハを載置保持する剥離テーブルと、
前記剥離テーブルに載置保持された半導体ウエハの表面に剥離テープを半導体ウエハの直径に沿って貼付けて剥離してゆくテープ剥離機構と、
前記剥離テーブルに対してテープ剥離機構をテープ剥離方向に相対移動させる駆動機構と、
前記保護テープの剥離負荷として、半導体ウエハを吸着保持したときの吸引力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサからの検出情報に基づいて、前記駆動機構の作動速度を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする。

（作用・効果） この構成によれば、上記発明方法を好適に実施することができる。

本発明の保護テープ剥離方法およびこれを用いた保護テープ剥離装置によれば、保護テープ剥離処理の処理能率の低下を回避しつつ、ウエハの破損を招くことなく保護テープを円滑に剥離することができる。

保護テープ剥離装置の全体を示す斜視図である。 保護テープ剥離装置の全体正面図である。 保護テープ剥離装置の全体平面図である。 要部の正面図である。 テープ剥離作動状態を示す要部の斜視図である。 テープ剥離工程を説明する正面図である。 テープ剥離工程を説明する正面図である。 テープ剥離工程を説明する正面図である。 テープ剥離工程を説明する正面図である。 テープ剥離工程を説明する正面図である。 テープ剥離工程を説明する正面図である。 テープ剥離制御のフロー図である。 テープ剥離処理における剥離負荷および剥離速度の特性線図である。 剥離負荷の検出手段の別実施例を示す要部の正面図である。 剥離負荷の検出手段の更に別の実施例を示す要部の正面図である。 定速でのテープ剥離処理における剥離負荷および剥離速度の特性線図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

図１は、本発明方法を実行する装置の一例である半導体ウエハの保護テープ剥離装置を示す全体斜視図、図２はその正面図、図３はその平面図、また、図４は要部の正面図である。

この保護テープ剥離装置は、バックグラインド処理を受けた半導体ウエハＷ（以下、端に、「ウエハＷ」という）を積層収納したカセットＣ1 が載置されるウエハ供給部１、ロボットアーム２が装備されたウエハ搬送機構３、ウエハＷを位置合わせするアライメントステージ４、剥離用の粘着テープＴ（以下、「剥離テープＴ」という）を剥離処理部位へ供給するテープ供給部５、ウエハＷを吸着保持する剥離テーブル６、剥離テーブル６上のウエハＷに剥離テープＴを貼付けてゆくテープ貼付け機構７、貼付けた剥離テープＴを剥離するテープ剥離機構８、剥離された剥離テープＴｓを巻取り回収するテープ回収部９、処理済みのウエハＷを積層収納するためのカセットＣ2 が載置されるウエハ回収部１０、テープ貼付け機構７を左右に往復移動させる駆動機構１１（図４を参照）、および、テープ剥離機構８を左右に往復移動させる駆動機構１２などが基台１３の上部に備えられている。

ここで、ウエハ供給部１、ウエハ搬送機構３、アライメントステージ４、剥離テーブル６、および、ウエハ回収部１０が基台１３の上面に配備されているのに対して、テープ供給部５、および、テープ回収部９が基台１３の上面に立設した縦壁１４の前面に装備されるとともに、テープ貼付け機構７およびテープ剥離機構８は、縦壁１４の下方開口部に臨設され、かつ、駆動機構１１，１２は縦壁１４の背部に配備されている。

ウエハ供給部１は、カセット台１５を備えている。このカセット台１５には、紫外線硬化型の保護テープＰＴが貼付けられた表面を上向きにした水平姿勢のウエハＷを、上下に適当な間隔をおいた状態で差込み収納されたカセットＣ1 が載置される。また、カセット台１５は、エアーシリンダ１６によって旋回されて向きに変更可能になっている。

ウエハ回収部１０も、カセット台１７を備えている。このカセット台１７には、保護テープ剥離処理の済んだウエハＷを、上下に適当な間隔をおいた状態で差込み収納されたカセットＣ２が載置される。また、このカセット台１７もエアーシリンダ１８によって旋回されて向き変更可能になっている。なお、カセットＣ1 に収納される前にウエハＷは予め紫外線照射処理を受け、保護テープＰＴの粘着層の接着力が低減された状態でテープ剥離処理を受ける。

搬送機構３のロボットアーム２は、水平進退、旋回、および、昇降可能に構成されている。その先端に馬蹄形の吸着保持部２ａを備えている。この吸着保持部２ａは、ウエハ供給部１からのウエハＷの取り出し、アライメントステージ４へのウエハＷの供給、アライメントステージ４から剥離テーブル６へのウエハＷの搬入、剥離テーブル６からの処理済みウエハＷの搬出、および、処理済みウエハＷのウエハ回収部１０への搬入などを行う。

テープ供給部５は、原反ロールＴＲから繰り出した剥離テープＴを剥離テーブル６の上方を通ってテープ貼付け機構７およびテープ剥離機構８にまで導くよう構成されている。なお、剥離テープＴは、ウエハＷの直径よりも幅狭のものが利用される。

剥離テーブル６は、図３に示すように、その上面がウエハＷを吸着保持する真空吸着面に構成されている。また、その中心部分には、ウエハ受け渡し用の吸着パッド１９が出退可能に装備されている。

テープ貼付け機構７は、図４に示すように、レール２１に沿って水平移動可能に支持された可動台２２に、エアーシリンダ２３によって上下動される貼付けローラ２４が装備された構造となっている。また、このテープ貼付け機構７を左右に水平移動させる駆動機構１１は、送りネジ２５をモータＭ1によって正逆回転することで可動台２２を一定ストロークで往復移動させるよう構成されている。

テープ剥離機構８も、レール２１に沿って水平移動可能に支持された可動台２６に、ガイドローラ２７、モータＭ2によって駆動回転される送出しローラ２８およびこれに対向する挟持ローラ２９などを装備した構造となっている。また、このテープ剥離機構８を左右に移動させる駆動機構１２は、モータＭ3で正逆転駆動される送りネジ３０に駆動ブロック３１を螺合してある。つまり、送りネジ３０の正逆回転によって左右水平にねじ送り移動される駆動ブロック３１と可動台２６とが頭付き駆動ピン３２によって連動連結した構造となっている。すなわち、頭付き駆動ピン３２は、駆動ブロック３１に後方からスライド可能に挿通されて可動台２６の後端に連結されるとともに、可動台２６の後端に装備されたロードセルなどの圧力センサ３３が駆動ブロック３１の前面に近接対向された構成になっている。したがって、駆動ブロック３１が前方（図４では右方）に移動すると、圧力センサ３３を介して駆動ブロック３１が可動台２６を前方に押圧移動させ、逆に駆動ブロック３１が後方（図４では左方）に移動すると、頭付き駆動ピン３２を介して駆動ブロック３１が可動台２６を後方に牽引移動させるよう構成されている。

上記構成によれば、駆動ブロック３１の往復移動のうち、前進移動時の可動台２６に加わる駆動負荷のみが圧力センサ３３によって検出される。この圧力センサ３３を利用し、剥離力を検出する検出機構が構成されている。検出機構としての圧力センサ３３は、モータＭ1，Ｍ2，Ｍ3などを作動制御するマイコン利用の制御装置３４に接続されている。なお、当該検出機構を利用した保護テープの剥離力の制御については、後述する。

次に、この保護テープ剥離装置を利用し、ウエハＷの表面に貼付けられた保護テープＴを剥離する基本的な工程を、図５〜図１１の工程図を参照しながら説明する。

先ず、ロボットアーム２が、図１に示すウエハ供給部１のカセットＣ1 に挿入され、所定のウエハＷを下面（裏面）側から吸着保持して取り出し、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上ではウエハＷの外周に予め形成されたノッチなどの検出部位に基づいて、ウエハＷの位置合わせが行われる。位置合わせされたウエハＷは、再びロボットアーム２に下面側から支持されて搬送され、剥離テーブル６上に供給される。

剥離テーブル６上に搬入されたウエハＷは、テーブル上に突出している吸着パッド１９に受け取られた後、吸着パッド１９の下降に伴って剥離テーブル６の上面に所定の姿勢および位置で載置される。

ウエハＷが剥離テーブル６に装填された時点では、図６に示すように、テープ貼付け機構７とテープ剥離機構８は剥離テーブル６の後方（図６では左方）の待機位置にある。

剥離テーブル６の上にウエハＷが載置されると、図７に示すように、テープ貼付け機構７の貼付けローラ２４が所定の貼付けレベルにまで下降された後、テープ貼付け機構７が前進移動し、貼付けローラ２４がウエハＷの上面に沿って転動しながら剥離テープＴを保護テープＰＴ（図５を参照）の表面に貼付けてゆく。

剥離テープＴの貼付けが終了すると、図８に示すように、送出しローラ２８を回動ロックした状態でテープ剥離機構８が前進移動される。所定距離前進すると、図９に示すように、ウエハエッジから後方にはみ出ている剥離テープＴにテンションがかかり始める。

さらに、テープ剥離機構８が前進移動することにより、図５および図１０に示すように、保護テープＰＴを一体に接着した剥離テープＴが、ウエハエッジから捲り上げられてゆき、テープ剥離機構８の前進移動に伴って保護テープＰＴが次第にウエハ表面から剥離されてゆく。

保護テープＰＴが完全に剥離されると、ウエハＷは吸着パッド１９（図３を参照）によって一旦持ち上げられる。その後、図１に示すロボットアーム２によってウエハＷの裏面を吸着保持し、剥離テーブル６から搬出される。このウエハＷは、ウエハ回収部１０のカセットＣ２に差込み収納される。また、テープ貼付け機構７およびテープ剥離機構８が元の待機位置に後退復帰移動されるとともに、テープ回収部９での巻取り、および送出しローラ２８の送出し駆動が行われて、剥離した処理済み剥離テープＴｓの巻取り回収が行われる。

以上で１回の貼付け工程が終了し、次のウエハ受入れ待機状態となる。

上述したテープ剥離作動において、圧力センサ（検出機構）３３の検出情報に基づいてテープ剥離機構８の前進方向への移動速度（剥離速度）が制御される。この制御について、図１２のフローチャートに基づいて説明する。

すなわち、テープ剥離制御に指令がだされると、圧力センサ３３による剥離負荷Ｌの検出が開始されるとともに（ステップＳ０１）、テープ剥離機構８の移動が開始される（ステップＳ０２）。この場合、ウエハエッジから設定された所定の距離だけテープ剥離が行われるまでの初期期間は、テープ剥離機構８の移動速度（剥離速度）は予めプログラムされた特性で制御（初期速度制御）される（ステップＳ０３）。

つまり、図６に示すテープ剥離機構８の待機位置から移動を開始し、図９に示すように、剥離テープＴが折り返されてテンションが付与されるまでの間で速度を次第に増すように初期速度を制御する。したがって、図１３に示すように、ウエハエッジ到達時点で速度が予め設定した上限値に達しているので、ウエハエッジからの剥離起点を速やかに形成することができる。ただし、ウエハエッジ近辺では保護テープＰＴの接着面積が小さいので剥離し易い傾向にあるので、剥離起点を形成した後は、図１３のように一旦減速させて必要以上の剥離負荷がウエハＷに加わらないよう速度制御することが好ましい。このように、初期速度を制御することにより、剥離テープＴのテープ剥離開始が確実かつ円滑に行われる。

上記初期速度の制御が終了すると、圧力センサ３３で検出された剥離負荷Ｌと、予め入力設定された閾値Ｌ0とが制御装置３４のＣＰＵによって比較演算処理される（ステップＳ０４）。ここで、閾値Ｌ0は、ウエハ破損が発生する恐れのある危険領域の下限（安全領域の上限）よりも少し小さい値に設定される。なお、当該閾値L0は、使用する保護テープＰＴや剥離テープＴの種類、ウエハＷの直径および厚みなどのよって適宜に設定変更される。

剥離負荷Ｌが閾値Ｌ0（不感帯を含む）と等しい場合は、剥離速度は現状に維持される（ステップＳ０５）。剥離負荷Ｌが閾値Ｌ0（不感帯を含む）より大きい場合、剥離速度が減速制御される（ステップＳ０６）。また、剥離負荷Ｌが閾値Ｌ0（不感帯を含む）より小さい場合、剥離速度が増速制御され（ステップＳ０７）。剥離時点ごとの剥離負荷の変化に応じて剥離速度が制御されるので、保護テープＰＴの剥離開始から終了までにおける剥離応力が閾値Ｌ0付近に安定維持されながらテープ剥離が進行してゆく。

剥離距離は適宜手段、例えばモータM3の回転をロータリーエンコーダなどによって検出することによって計測されているとともに、テープ剥離がウエハ中心を越えて終端側のウエハエッジに到達したか否かが判断される。（ステップＳ０８）。テープ剥離機構８が終端側のウエハエッジに到達すると、その移動速度（剥離速度）は予めプログラムされた特性で減速制御（終期速度制御）される（ステップＳ０９）。

なお、剥離負荷Ｌが設定以上の加速度で急激に増大したような場合や、剥離負荷Ｌが危険領域に達して超えるような事態が発生した場合には、テープ剥離機構８の前進移動を停止するとともに警報を発するように構成しておくことが望ましい。

上記実施例装置によれば、ウエハ破損を招く危険領域の手前の安全領域内に収まる上限値に近い剥離負荷を保護テープＰＴに与えるようにテープ剥離機構８の移動速度を制御するので、ウエハＷを破損させることなく保護テープＰＴを剥離テープＴと一体にして効率よくウエハＷの表面から剥離することができる。換言すれば、ウエハＷを破損させることのない上限の移動速度を保ちながらテープ剥離機構８を移動させることができる。

本発明は、以下のような形態に変形して実施することもできる。

（１）上記実施例において、ネジ軸３０の回転駆動負荷をトルクセンサで検出するよう構成し、テープ剥離機構８の駆動負荷を検出し、これに基づいて剥離負荷Ｌを割り出すこともできる。

（２）図１４に示すように、テープ剥離機構８に剥離テープＴを巻回して上下変位可能な検出ローラ３５を装備するとともに、検出ローラ３５に作用する下方への移動力を検出する圧力センサ３３を検出機構として装備してもよい。この構成によれば、移動力と著力とを予め関連付けた相関データに基づいて、剥離テープＴの張力を検出することができるので、当該張力を剥離負荷Ｌとして利用することもできる。

（３）図１５に示すように、剥離テーブル６を案内レール３６に沿って水平移動可能に支持するとともに、剥離テーブル６をテープ剥離方向の下手（図１３の右側）で受け止めるロードセルなどの圧力センサ３３を位置固定に配備し、剥離テープＴの張力の水平方向分力を圧力センサ３３で検出することで、剥離負荷Ｌを割り出すこともできる。

（４）上記実施例ではテープ剥離機構８を移動させる構成であったが、テープ剥離機構８を位置固定して、剥離テーブル６を水平移動させて剥離処理を行う形態で実施することもできる。

（５）上記各実施例では、テープ剥離機構８または剥離テーブル６の移動時に加わる負荷を圧力センサ３３で検出していたが、剥離テーブル６によるウエハＷの吸引力の変化に基づいて、テープ剥離機構８または剥離テーブル６の移動速度を制御するように構成してもよい。

例えば、テープ剥離機構８の移動と同時に剥離テーブル６によるウエハＷの吸引力を圧力センサでリアルタイムに検出する。この検出過程で吸引力が低下した場合、吸引力が一定となるまで剥離機構８など移動対象物の移動速度を減速させる。

すなわち、剥離テーブル６によるウエハＷの吸引力よりも剥離負荷が大きくなり、ウエハＷが反り返って剥離テーブル６から浮き上がった場合、テープ剥離機構８など移動対象物の移動速度を減速させる。この構成によれば、剥離負荷によってウエハＷを破損させることがない。なお、当該構成は、上記各実施例装置に備えることもできる。

６ … 剥離テーブル
８ … テープ剥離機構
１２ … 駆動機構
３３ … 検出機構（圧力センサ）
３４ … 制御装置
ＰＴ … 保護テープ
ＳＴ … 剥離テープ
Ｗ … 半導体ウエハ

Claims (2)

1. 半導体ウエハの表面に貼付けられた保護テープに剥離テープを貼付けて剥離することにより剥離テープと一体に保護テープを半導体ウエハの表面から剥離する保護テープ剥離方法であって、
   前記保護テープに作用する剥離負荷を、剥離時に保護テープに作用する引張力によって剥離テーブルに吸着保持された半導体ウエハが浮き上がることで変化する吸引力として検出し、当該検出情報に基づいて保護テープの剥離速度を制御する
   ことを特徴とする保護テープ剥離方法。
2. 半導体ウエハの表面に貼付けられた保護テープに剥離テープを貼付けて剥離することにより剥離テープと一体に保護テープを半導体ウエハの表面から剥離する保護テープ剥離装置であって、
   表面に保護テープが貼付けられた前記半導体ウエハを載置保持する剥離テーブルと、
   前記剥離テーブルに載置保持された半導体ウエハの表面に剥離テープを半導体ウエハの直径に沿って貼付けて剥離してゆくテープ剥離機構と、
   前記剥離テーブルに対してテープ剥離機構をテープ剥離方向に相対移動させる駆動機構と、
   前記保護テープの剥離負荷として、半導体ウエハを吸着保持したときの吸引力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサからの検出情報に基づいて、前記駆動機構の作動速度を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする保護テープ剥離装置。

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