JP5474221B1 - 貼付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貼付する保護シートが半導体ウエハからはみ出すことを抑え得る貼付装置を提供する。
【解決手段】貼付装置１は、円形の半導体ウエハＷが載置されるテーブル８０と、ベースシートの一方の面に保護シート形成用のフィルムが貼着された帯状素材Ｍを支持する帯状素材支持機構１０と、帯状素材Ｍを送る帯状素材運搬機構と、ローラーにシート状刃物が巻回されて設置されたカッティングローラー２１を有し、フィルムに閉ループの切り込みを施して保護シートを形成するプリカット機構２０と、保護シートをベースシートから剥離して半導体ウエハＷに貼着する貼合機構５０と、を備える。シート状刃物は、長径及び短径が半導体ウエハＷの直径よりも短い楕円形状の刃がシートから突出して構成され、楕円形状の保護シートを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハへの保護シートを貼付する貼付装置に関する。

半導体製造工程においては、半導体ウエハの表面に保護シートが貼付されて処理される場合がある。例えば、半導体ウエハの裏面を研磨するバックグラインディング工程では、裏面研磨に先立って半導体ウエハの表面に保護シートが貼付される。

保護シートの貼付では、矩形或いは帯状の保護シートを半導体ウエハ表面に貼付した後、半導体ウエハの外形に合わせて円形に切断することで行われている（例えば、特許文献１、２）。

また、ベースシートに貼着されている保護シートを半導体ウエハの外形に合わせて円形にプリカットし、保護シートをベースシートから剥離して半導体ウエハ表面に貼付可能な装置も開示されている（例えば、特許文献３）。

特開２００３−２０９０８２号公報 特開２００６−５５９３５号公報 特開２００５−１３６３０７号公報

特許文献１、２では、一般的に、貼付された保護シートは半導体ウエハの外形よりも大きくカットされる。

また、特許文献３では、真円形状の保護シートを半導体ウエハに貼り付ける際、保護シートの面方向に張力を加えて貼り付けると、保護シートが伸び、半導体ウエハから保護シートがはみ出すおそれがある。

半導体ウエハから保護シートがはみ出していると、以後の工程において、半導体ウエハをカセットへ収納する際、或いは搬出する際など、保護シートのはみ出し部分が引っ掛かる不具合や、半導体ウエハの裏面研磨時に保護シートのはみ出し部分が砥石に絡まる不具合などが生じ得る。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、貼付する保護シートが半導体ウエハからはみ出すことを抑え得る貼付装置を提供することにある。

本発明に係る貼付装置は、
円形の半導体ウエハが載置されるテーブルと、
ベースシートの一方の面に保護シート形成用のフィルムが貼着された帯状素材を支持する帯状素材支持機構と、
前記帯状素材を送る帯状素材運搬機構と、
ローラーにシート状刃物が巻回されて設置されたカッティングローラーを有し、前記フィルムに閉ループの切り込みを施して保護シートを形成するプリカット機構と、
前記保護シートを前記ベースシートから剥離して前記半導体ウエハに貼着する貼合機構と、を備え、
前記シート状刃物は、長径及び短径が前記半導体ウエハの直径よりも短い楕円形状の刃がシートから突出して構成され、前記刃の一部に前記シートの面方向に突出する凸部を有し、縁の一部が前記半導体ウエハの外周近傍まで突出する剥離部を有する楕円形状の前記保護シートを形成し、
前記剥離部を含めて前記保護シートを前記半導体ウエハの外周の内側に貼着する、
ことを特徴とする。

また、前記刃は前記ローラーの軸方向の径が前記ローラーの回転方向の径よりも長い楕円形状に形成されており、
前記帯状素材の長手方向の径よりも前記帯状素材の幅方向の径が長い楕円形状の前記保護シートを形成することが好ましい。

本発明に係る貼付装置では、半導体ウエハの径よりも小さい長径及び短径の楕円形状の保護シートを形成しているので、保護シートを半導体ウエハへ貼付する際に加わる張力による伸びが許容され、保護シートが半導体ウエハからはみ出すことを抑制できる。

貼付装置の概略構成図である。 帯状素材の斜視図である。 カッティングローラーの斜視図である。 （Ａ）はシート状刃物の平面図、（Ｂ）はシート状刃物の側面図である。 保護シートが形成された帯状素材の平面図である。 テンション調整機構の概略構成図である。 （Ａ）は可動ローラーが上限位置まで上昇した際の状態図、（Ｂ）は可動ローラーが下限位置まで下降した際の状態図である。 （Ａ）は可動ローラーが上限位置をオーバーランした際の状態図、（Ｂ）は可動ローラーが下限位置をオーバーランした際の状態図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は貼り合わせの様子を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は貼り合わせの様子を示す図である。 （Ａ）は保護シートの平面図、（Ｂ）は保護シートが貼付されたウエハの平面図である。

本実施の形態に係る貼付装置について、図を参照しつつ説明する。貼付装置１は、半導体ウエハＷに保護シートを貼付する装置であり、例えば、半導体ウエハＷの裏面を研磨する際に、回路が形成された半導体ウエハＷ表面に保護シートを貼付する装置である。

貼付装置１は、図１に示すように、ベースシートの一方の面に保護シート形成用のフィルムが貼着された帯状素材Ｍを支持する帯状素材支持機構１０と、半導体ウエハＷのサイズに応じてフィルムに切り込みを施し、帯状素材Ｍの長手方向に連続して直列に並ぶ保護シートを形成するプリカット機構２０と、保護シートをベースシートから剥離し、保護シートを半導体ウエハＷに貼着する貼合機構５０と、を備える。

帯状素材Ｍは、図２に示すように、ベースシートＢＳの一方の面に保護シートＢＧ形成用のフィルムＦが貼着された構造である。フィルムＦはベースシートＢＳから剥離可能な構成である。この帯状素材Ｍは、帯状素材支持機構１０としての巻き出しローラー１１にロール状に巻回されて支持されている。

帯状素材Ｍは、帯状素材支持機構１０の巻き出しローラー１１から巻き出され、プリカット機構２０、テンション調整機構３０、貼合機構５０を順次通過した後、巻き取りローラー７０に巻き取られてゆく。

帯状素材Ｍの巻き出しは、主として駆動ローラー６０及び巻き取りローラー７０によって行われる。駆動ローラー６０及び巻き取りローラー７０は、それぞれ不図示のモーター等の駆動装置によって、矢印で示すように帯状素材Ｍを巻き出しローラー１１から引き出し、巻き取りローラー７０で巻き取る方向（以下、順方向とも言う）へ回転駆動される。

巻き出しローラー１１から引き出された帯状素材Ｍは、ガイドローラー１２を介して、プリカット機構２０へと向かう。なお、巻き出しローラー１１は、巻き出される帯状素材Ｍが弛まないよう、不図示のモーター等の駆動装置により、巻き出し方向とは逆向き（以下、逆方向ともいう）に回転駆動されている。

プリカット機構２０は、カッティングローラー２１とカッター受けローラー２６とを備える。プリカット機構２０は、帯状素材Ｍがカッティングローラー２１とカッター受けローラー２６の間を通過する際に、帯状素材ＭのフィルムＦに切り込みを施し、保護シートＢＧを形成する機構である。カッティングローラー２１は、不図示の駆動装置によって、順方向に回転駆動される。

カッティングローラー２１は、図３の斜視図に示すように、ローラー２５とローラー２５面から径方向に突出した刃２４が形成された構成である。より具体的には、カッティングローラー２１は、図４（Ａ）の平面図、及び、図４（Ｂ）の側面図に示すシート状刃物２２が、図３の斜視図に示すように、ローラー２５に巻回されて構成されている。

シート状刃物２２は、シート２３上に刃２４が立設して一体的に形成された構造である。刃２４は、平面視で楕円形状に形成されており、一部にシート２３の面方向に突出した凸部２４ａを有している。この刃２４は、ローラー２５の回転方向の径が短径（Ｌａ１）であり、ローラー２５の軸方向の径が長径（Ｌｂ）の楕円形状である。また、楕円形状の刃２４の短径（Ｌａ１）及び長径（Ｌｂ）は、貼付される半導体ウエハＷの直径よりも短い。

上記のプリカット機構２０では、帯状素材ＭのフィルムＦ面がカッティングローラー２１と対向するように、帯状素材Ｍを通過させるので、カッティングローラー２１とカッター受けローラー２６の押圧及び回転により、刃２４がフィルムＦに食い込み、切り込みが施される。なお、フィルムＦのみに切り込みが施されるよう刃２４の高さ及びカッティングローラー２１の押圧力等が設定されているので、保護シートＢＧはベースシートＢＳを残した状態で形成される。

カッティングローラー２１が一回転するにつき、保護シートＢＧが一枚形成される。そして、カッティングローラー２１が順次回転することにより、図５に示すように、帯状素材Ｍの長手方向に連続して保護シートＢＧが複数形成される。

上述のようにしてプリカット機構２０で保護シートＢＧが形成された帯状素材Ｍは、テンション調整機構３０へと向かう。テンション調整機構３０は、前述したプリカット機構２０による帯状素材Ｍの送り速度と駆動ローラー６０による帯状素材Ｍの送り速度との誤差を吸収し、前述のプリカット機構２０において均一形状の保護シートＢＧが形成されるよう、また、後述する貼合機構５０において帯状素材Ｍの弛みをなくし、保護シートＢＧがベースシートＢＳから剥離しやすいよう、帯状素材Ｍに適度なテンションを与える機構である。

テンション調整機構３０は、図６に示すように、主として可動ローラー位置検出センサ３１、センサドグ３２、可動ローラー３３、ばね３４、から構成される。

可動ローラー３３は弾性体であるばね３４を介して吊り下げられている。可動ローラー３３は図１、図６において上下方向に揺動自在に支持されている。可動ローラー３３の上方を帯状素材Ｍが通過する。センサドグ３２は可動ローラー３３の回転に支障を与えることなく、可動ローラー３３の上下方向への移動に追従するよう、一体的に設けられている。

可動ローラー位置検出センサ３１は、可動ローラー３３の移動方向に沿って、配置された上限センサ３１ａ、共通センサ３１ｂ、及び、下限センサ３１ｃから構成される。上限センサ３１ａ、共通センサ３１ｂ、及び、下限センサ３１ｃはそれぞれ可動ローラー３３と一体的に設けられたセンサドグ３２の位置を検出するセンサである。上限センサ３１ａはセンサドグ３２の上限位置を検出し、下限センサ３１ｃはセンサドグ３２の下限位置を検出し、共通センサ３１ｂはセンサドグ３２のオーバーラン状態をそれぞれ検出する。

例えば、プリカット機構２０での帯状素材Ｍの送り速度が、駆動ローラー６０による送り速度よりも速い場合、図７（Ａ）に示すように、可動ローラー３３は上昇する。そして、可動ローラー３３の上昇に追従してセンサドグ３２も上昇する。この場合、センサドグ３２を上限センサ３１ａが検出するので、プリカット機構２０の駆動及び／又は駆動ローラー６０の駆動を制御する。これらの制御は制御部１００により行われる。図７（Ａ）に２つの矢印の大きさで示すが、相対的に駆動ローラー６０の送り速度をプリカット機構２０による送り速度よりも速くすることで、白抜き矢印で示すように可動ローラー３３が下降し、適正な位置に戻る。例えば、プリカット機構２０のカッティングローラー２１の駆動が停止するように制御すればよい。

一方、プリカット機構２０での帯状素材Ｍの送り速度が、駆動ローラー６０による送り速度よりも遅い場合、図７（Ｂ）に示すように、可動ローラー３３は下降する。そして、可動ローラー３３の下降に追従してセンサドグ３２も下降する。この場合、センサドグ３２を下限センサ３１ｃが検出するので、プリカット機構２０の駆動及び／又は駆動ローラー６０の駆動を制御する。図７（Ｂ）に２つの矢印の大きさで示すが、相対的に駆動ローラー６０の送り速度をプリカット機構２０による送り速度よりも遅くすることで、白抜き矢印で示すように可動ローラー３３が上昇し、適正な位置に戻る。例えば、プリカット機構２０のカッティングローラー２１の回転速度を速めるように制御すればよい。

また、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、何らかの異常によって可動ローラー３３が過度に上昇或いは下降した場合、センサドグ３２を共通センサ３１ｂが検出できなくなる。このように共通センサ３１ｂによる検出ができない場合、異常が生じたものとして貼付装置１の駆動停止や、音や光或いは表示等で異常を報知するよう制御してもよい。

なお、上記のセンサはセンサドグ３２の位置を検出できるものであれば、赤外線センサや超音波センサ等、いずれを用いてもよい。センサドグ３２を用いた例について説明したが、直接可動ローラー３３の位置を検出する形態であってもよい。

帯状素材Ｍはテンション調整機構３０を通過した後、テンションローラー４１及びガイドローラー４２を通過する。テンションローラー４１は不図示のモーター等の駆動装置で回転駆動されている。テンションローラー４１は帯状素材Ｍが後述する貼合機構５０の剥離板５１近傍にて適度な張りが生じるよう、逆方向へバックテンションが加わるように回転している。

なお、駆動ローラー６０による帯状素材Ｍを順方向へ送る力は、テンションローラー４１による逆方向へバックテンションを加える力よりも大きくなるよう、制御部１００によってそれぞれのモーター等の駆動装置が制御されている。

テンションローラー４１及びガイドローラー４２を通過した帯状素材Ｍは、続いて貼合機構５０へと送られる。

貼合機構５０は、主として剥離板５１と貼付ローラー５２とで構成されている。貼合機構５０は剥離板５１にてベースシートＢＳから剥離した保護シートＢＧを、貼付ローラー５２にてテーブル８０上に載置されている半導体ウエハＷに貼着する機構である。

テーブル８０は、略真円形状の半導体ウエハＷが載置される台である。テーブル８０は、貼付ローラー５２の下方において貼付装置１の内方−外方（図１において左右方向）へ移動可能に構成されている。

テーブル８０は、例えば、テーブル８０上面から突出する位置決めピンやテーブル８０上面に設けられた窪み等により、半導体ウエハＷが一定の位置に載置されるよう構成される。また、保護シートＢＧを貼着させる際にずれたりしないよう、テーブル８０上面に吸着孔を設け、減圧ポンプによって半導体ウエハＷがテーブル８０の所定位置に保持されるように構成されていてもよい。

続いて、図９、図１０を参照しつつ、貼り合わせの工程について説明する。まず、テーブル８０が貼付装置１から外方に出ている状態で、上記のようにテーブル８０上に半導体ウエハＷを載置する。

そして、図９（Ａ）に示すように、テーブル８０は貼付装置１内方へと移動する。また、保護シートＢＧの先端部をベースシートＢＳから剥離し、貼付ローラー５２の下方へ達するまで剥離板５１から突出させる。帯状素材Ｍは剥離板５１にて鋭角に折り返しながら巻き取られるので、ベースシートＢＳから保護シートＢＧが剥離される。なお、保護シートＢＧの先端がベースシートＢＳから正常に剥離したことを剥離検出センサ９０が検出する。

そして、図９（Ｂ）に示すように、テーブル８０は、半導体ウエハＷの端部が貼付ローラー５２の下方まで達すると停止する。

その後、図９（Ｃ）に示すように、貼付ローラー５２が下降する。貼付ローラー５２の押圧により、保護シートＢＧの端部が半導体ウエハＷに貼着される。

続いて、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、貼付ローラー５２の押圧が維持された状態で、テーブル８０が貼付装置１の外方へ移動する。テーブル８０の移動に伴って、半導体ウエハＷも移動する。剥離板５１からの保護シートＢＧの送り出し、及び、貼付ローラー５２の押圧が維持された状態でテーブル８０が移動するため、貼付ローラー５２が回転しつつ、保護シートＢＧが半導体ウエハＷに貼着されていく。なお、保護シートＢＧの送り出しはテーブル８０の移動速度と同期をとって略同じ速度で送り出される。

そして、図１０（Ｃ）に示すように、テーブル８０が更に移動して、半導体ウエハＷの右端が貼付ローラー５２の下方に達したならば、テーブル８０の移動が停止する。そして、貼付ローラー５２が上昇し、貼付が完了する。

保護シートＢＧが剥離された帯状素材Ｍは、ガイドローラー５４、６１、６２、６３を介して巻き取りローラー７０に巻き取られる。

なお、上述した巻き出しローラー１１、カッティングローラー２１、テンションローラー４１、駆動ローラー６０及び巻き取りローラー７０の回転駆動、並びにテーブル８０の直線移動は、それぞれ不図示のモーター等の駆動装置にて駆動されるが、これらは制御部１００による制御で同期をとって行われる。

図１１（Ａ）にプリカット機構により形成された保護シートＢＧの状態、図１１（Ｂ）に保護シートＢＧの貼付が完了し、半導体ウエハＷに貼付された状態を示す。図１１（Ａ）に示すように、保護シートＢＧは、ローラー２５の回転方向の径Ｌａ１がローラー２５の軸方向の径Ｌｂよりも短い楕円形状に形成されている。

保護シートＢＧが半導体ウエハＷへ貼付される際には、気泡や貼りシワの発生を防ぐため、帯状素材Ｍの長手方向に張力が加わり、引き延ばされながら貼付されるので、図１１（Ｂ）に示すように、半導体ウエハＷに貼付された保護シートＢＧのローラー２５の回転方向の径Ｌａ２は、保護シートＢＧ形成時の径Ｌａ１よりも長くなる。

保護シートＢＧが半導体ウエハＷと同寸の円形状に形成されている場合では、帯状素材Ｍの長手方向に保護シートＢＧが伸ばされ、半導体ウエハＷから保護シートＢＧがはみ出すおそれがあるが、本実施の形態に係る貼付装置１では、上述のように、形成される保護シートＢＧは長径及び短径が半導体ウエハＷよりも小さく、且つ、短軸の方向が帯状素材Ｍの長手方向であるので、貼付時に保護シートＢＧに張力がかかり伸びたとしても、半導体ウエハＷから保護シートＢＧがはみ出すことが抑えられる。

用いる半導体ウエハＷのサイズ、及び、フィルムＦにもよるが、８インチの半導体ウエハＷの場合、刃２４の短径（Ｌａ１）が半導体ウエハＷの直径より０．５ｍｍ〜１．１ｍｍ短いことが好ましく、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍであることがより好ましい。また、６インチの半導体ウエハＷの場合、刃２４の短径（Ｌａ１）が半導体ウエハＷの直径より０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ短いことが好ましい。また、１２インチの半導体ウエハＷの場合、刃２４の短径（Ｌａ１）が半導体ウエハＷの直径より０．８ｍｍ〜１．１ｍｍ短いことが好ましい。

更には、保護シートＢＧでは、刃２４の凸部２４ａにより、縁の一部が突出した剥離部ＢＧａが形成されている。例えば、半導体ウエハＷの裏面を研磨した後、保護シートＢＧは剥離されることになる。通常、粘着性の剥離用テープを保護シートＢＧに貼り付け、剥離用テープを引き上げることで保護シートＢＧが剥離される。剥離用テープは保護シートＢＧの縁に貼り付けられることから、保護シートＢＧの縁と半導体ウエハＷの縁との間の隙間が大きい場合、剥離用テープが直接半導体ウエハＷに接着されてしまうおそれがある。このような場合、剥離用テープを引き上げる際に、半導体ウエハＷもいっしょに引き上げられてしまい、半導体ウエハＷに負荷がかかって破損するおそれがある。

本実施の形態で形成される保護シートＢＧでは、半導体ウエハＷの外周近傍まで突出した剥離部ＢＧａを有しており、この剥離部ＢＧａに剥離用テープを接着させることで剥離用テープが半導体ウエハＷに直接接着することが抑えられる。これにより、保護シートＢＧの剥離時に半導体ウエハＷが破損することが抑えられる。

なお、上記では、刃２４の凸部２４ａがローラー２５の回転方向に突出して形成されている例について説明したが、ローラー２５の軸方向に突出して形成されている形態であってもよい。また、上述した保護シートＢＧ及び刃２４における楕円形状との表記については、図４（Ａ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）において破線で示しているように、保護シートＢＧの剥離部ＢＧａ及び刃２４の凸部２４ａをそれぞれ加味しない形状である。

１ 貼付装置
１０ 帯状素材支持機構
１１ 巻き出しローラー
１２ ガイドローラー
２０ プリカット機構
２１ カッティングローラー
２２ シート状刃物
２３ シート
２４ 刃
２４ａ 凸部
２５ ローラー
２６ カッター受けローラー
２７ ガイドローラー
３０ テンション調整機構
３１ 可動ローラー位置検出センサ
３１ａ 上限センサ
３１ｂ 共通センサ
３１ｃ 下限センサ
３２ センサドグ
３３ 可動ローラー
３４ ばね
４１ テンションローラー
４２ ガイドローラー
５０ 貼合機構
５１ 剥離板
５２ 貼付ローラー
５３，５４ ガイドローラー
６０ 駆動ローラー
６１，６２，６３ ガイドローラー
７０ 巻き取りローラー
８０ テーブル
９０ 剥離検出センサ
１００ 制御部
Ｗ 半導体ウエハ
Ｍ 帯状素材
Ｆ フィルム
ＢＳ ベースシート
ＢＧ 保護シート
ＢＧａ 剥離部

Claims (2)

1. 円形の半導体ウエハが載置されるテーブルと、
   ベースシートの一方の面に保護シート形成用のフィルムが貼着された帯状素材を支持する帯状素材支持機構と、
   前記帯状素材を送る帯状素材運搬機構と、
   ローラーにシート状刃物が巻回されて設置されたカッティングローラーを有し、前記フィルムに閉ループの切り込みを施して保護シートを形成するプリカット機構と、
   前記保護シートを前記ベースシートから剥離して前記半導体ウエハに貼着する貼合機構と、を備え、
   前記シート状刃物は、長径及び短径が前記半導体ウエハの直径よりも短い楕円形状の刃がシートから突出して構成され、前記刃の一部に前記シートの面方向に突出する凸部を有し、縁の一部が前記半導体ウエハの外周近傍まで突出する剥離部を有する楕円形状の前記保護シートを形成し、
   前記剥離部を含めて前記保護シートを前記半導体ウエハの外周の内側に貼着する、
   ことを特徴とする貼付装置。
2. 前記刃は前記ローラーの軸方向の径が前記ローラーの回転方向の径よりも長い楕円形状に形成されており、
   前記帯状素材の長手方向の径よりも前記帯状素材の幅方向の径が長い楕円形状の前記保護シートを形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の貼付装置。

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