JP5542583B2

JP5542583B2 - シート貼付装置および貼付方法

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Publication number: JP5542583B2
Application number: JP2010189689A
Authority: JP
Inventors: 健高野
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: CN103069562B; KR20130100137A; CN103069562A; TWI537138B; TW201208881A; EP2610902A4; EP2610902A1; WO2012026275A1; JP2012049319A; KR101744371B1; EP2610902B1

Description

本発明は、被着体に接着シートを貼付するシート貼付装置および貼付方法に関する。

従来、半導体製造工程において、接着シートにより被着体である半導体ウェハ（以下、単にウェハという場合がある）とフレームであるリングフレームとを一体化するシート貼付装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような装置の場合、予め接着シートがリングフレームに貼付されているため、リングフレームの開口部に表出した接着シートの接着剤層側をウェハに押圧するだけで、簡単にウェハとリングフレームとを一体化することができる。

特開２００４−８７６６０号公報

しかしながら、接着シートをウェハに押圧するときに、リングフレームに貼付されている接着シートをウェハ方向に引っ張ったり、リングフレームの開口部分の接着シートにウェハを押し当てたりすると、接着シートに張力が付与され、被着体とフレームとの間の接着シートが塑性変形してしまい、接着シートが伸びて弛んだ状態となってしまう。従って、被着体はフレームに対して移動が許容された状態で一体化されるため、被着体の確実な保持ができずに、被着体を破損させてしまう。

本発明の目的は、被着体とフレームとの間に弛みを生じさせることなく被着体とフレームとを一体化することができるシート貼付装置および貼付方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のシート貼付装置は、予めフレームの開口部に貼付され被着体の外縁からはみ出る大きさを有する接着シートを当該被着体に貼付するシート貼付装置であって、前記接着シートを前記被着体に押圧して貼付する押圧手段と、前記押圧手段で貼付されて前記被着体の外縁からはみ出た接着シート部分を加熱または冷却して当該部分の弛みを除去する弛み除去手段とを備え、前記接着シートを加熱したときは、加熱後に当該接着シートを冷却状態にし、前記接着シートを冷却したときは、冷却後に当該接着シートを加熱状態にすることを特徴とする。

一方、本発明のシート貼付方法は、被着体に接着シートを貼付するシート貼付方法であって、前記被着体の外縁からはみ出る大きさの接着シートを予めフレームの開口部に貼付し、前記フレームの開口部に貼付された接着シートを前記被着体に押圧して貼付し、前記被着体への前記接着シートの貼付後に、前記被着体の外縁からはみ出た接着シート部分を加熱または冷却して当該部分の弛みを除去し、前記接着シートを加熱したときは、加熱後に当該接着シートを冷却状態にし、前記接着シートを冷却したときは、冷却後に当該接着シートを加熱状態にすることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、弛み除去手段を設けたことで、被着体とフレームとの間に弛みを生じさせることなく被着体とフレームとを一体化することができ、被着体をフレームに確実に保持させて被着体の破損を未然に防止することができる。

本発明において、被着体への接着シートの貼付後に接着シートを加熱または冷却すれば、加熱または冷却後に接着シートが雰囲気温度に冷えてまたは温まって縮むことで、被着体およびフレーム間の接着シートの弛みがなくなるため、簡易な構成で被着体とフレームとの間の弛みを除去することができる。

本発明の一実施形態に係るシート貼付装置の部分断面側面図。シート貼付装置の動作説明図。シート貼付装置の別の動作説明図。貼付後の接着シートの状態を示す図。貼付後の接着シートの状態を示す図。貼付後の接着シートの状態を示す図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態のシート貼付装置１は、予めリングフレームＲＦの開口部ＲＦ１を閉塞するように貼付された接着シートとしてのマウント用シートＭＳを被着体としてのウェハＷに貼付し、マウント用シートＭＳでウェハＷとリングフレームＲＦとを一体化するものである。ここで、ウェハＷは、外縁部がそれ以外の部分よりも厚くなるように研削されることで、厚さ方向（裏面側）に突出した環状の凸部Ｗ１が外縁部に形成され、凸部Ｗ１で囲まれた内側に凹部Ｗ２が形成されるとともに、その表面側（研削面の反対側であり、図１の下側の面側）の回路面Ｗ３に回路が形成された半導体ウェハである。回路面Ｗ３には、図示しない保護シートが貼付されている。また、マウント用シートＭＳは、図示しない基材シートの一方の面に接着剤層が積層された構成を有している。

図１において、シート貼付装置１は、ウェハＷを支持する被着体支持手段２と、マウント用シートＭＳをウェハＷに対向して配置するとともに、ウェハＷおよびマウント用シートＭＳを減圧雰囲気に保つ減圧手段３と、減圧手段３の外側に設けられ、マウント用シートＭＳを加熱することで、ウェハＷの外縁からはみ出たマウント用シートＭＳ部分の弛みを除去する弛み除去手段４と、マウント用シートＭＳが貼付されたウェハＷを弛み除去手段４に搬送する駆動機器としての多関節ロボット５とを備えている。

被着体支持手段２は、ウェハＷの外縁よりも大きな外形を有する円盤形状のテーブル２１と、出力軸２２Ａがテーブル２１の下面に固定された駆動機器としての直動モータ２２とを備えている。テーブル２１の上面２４には、外縁部が厚さ方向（図１中上方）に突出した環状の凸部２３が設けられている。

減圧手段３は、リングフレームＲＦに貼付されたマウント用シートＭＳをウェハＷに対向させて支持する蓋部材６および下チャンバ７と、蓋部材６およびマウント用シートＭＳにより形成される第１空間Ｖ１（図２（Ａ）参照）内を減圧可能な押圧手段としての圧力調整手段８Ａと、マウント用シートＭＳおよび下チャンバ７により形成される第２空間Ｖ２（図２（Ａ）参照）内を減圧可能な押圧手段としての圧力調整手段８Ｂとを備えている。なお、蓋部材６および下チャンバ７は、リングフレームＲＦに貼付されたマウント用シートＭＳを支持するシート支持手段を構成する。

蓋部材６は、図示しない駆動機器により昇降自在に設けられている。蓋部材６の下面６１側は、リングフレームＲＦの外形と同形状の断面凹状のフレーム保持部６３と、このフレーム保持部６３に表面が露出した状態で埋設された弾性部材６４とを備えている。フレーム保持部６３におけるリングフレームＲＦが下方に位置する部分は、複数の吸引口６５が設けられるとともに、弾性部材で構成されてマウント用シートＭＳによる段部に追従して第１空間Ｖ１の密閉性を確保可能になっている。また、フレーム保持部６３には、圧力調整手段８Ａに接続された圧力調整通路６６が設けられ、圧力調整通路６６には、第１空間Ｖ１の圧力を検出する圧力検出手段９Ａが設けられている。

下チャンバ７は、上面７４が開口された箱状に形成されている。すなわち、下チャンバ７は、被着体支持手段２が設けられた底面部７１と、底面部７１の外縁から上方に延びる側面部７２とを備えている。底面部７１には、圧力調整手段８Ｂに接続された圧力調整通路７３が設けられ、圧力調整通路７３には、第２空間Ｖ２の圧力を検出する圧力検出手段９Ｂが設けられている。また、側面部７２の上面７４には、内周側に１段下がって形成された環状の支持部７５が設けられ、マウント用シートＭＳが貼付されたリングフレームＲＦは、この支持部７５で支持される。

このような減圧手段３では、マウント用シートＭＳを境に独立した第１空間Ｖ１および第２空間Ｖ２が形成される。また、圧力調整手段８Ａ，８Ｂは、第１および第２空間Ｖ１，Ｖ２内の圧力を調整することにより、第１空間Ｖ１および第２空間Ｖ２間の差圧でマウント用シートＭＳを押圧してウェハＷに貼付する。

弛み除去手段４は、マウント用シートＭＳによりリングフレームＲＦと一体化されたウェハＷを載置するテーブル４１と、このテーブル４１内に設けられ、マウント用シートＭＳを加熱可能な加熱手段としてのヒータ４２とを備えている。

多関節ロボット５は、ベース５０と、このベース５０に対して鉛直軸ＰＡ（上下方向の軸）を中心として回転可能に軸支された第１アーム５１と、この第１アーム５１に対して鉛直軸ＰＡに直交する水平軸（図１では紙面直交方向の軸）を中心として回転可能に軸支された第２アーム５２と、この第２アーム５２に対して水平軸を中心として回転可能に軸支された第３アーム５３と、この第３アーム５３の延出軸ＥＡを中心として回転可能に軸支された第４アーム５４と、この第４アーム５４に対して延出軸ＥＡに直交する軸（図１では紙面直交方向の軸）を中心として回転可能に軸支された第５アーム５５と、この第５アーム５５の延出軸ＣＡを中心として回転可能に軸支された第６アーム５６と、第６アーム５６に設けられたフレーム５７と、フレーム５７から立設され、同一円周上に９０度間隔で４箇所に設けられた保持アーム５８（一部図示省略）を介して設けられた吸着パッド５９とを備え、マウント用シートＭＳで一体化されたウェハＷおよびリングフレームＲＦを吸着パッド５９によって保持可能に設けられている。

以上のシート貼付装置１において、ウェハＷにマウント用シートＭＳを貼付する手順について説明する。
先ず、図示しない搬送手段がマウント用シートＭＳによって開口部ＲＦ１が閉塞されたリングフレームＲＦを図１に示すように蓋部材６に吸着保持させるとともに、ウェハＷを図１に示すようにテーブル２１上に載置する。この後、減圧手段３は、図示しない駆動機器により蓋部材６を下降させて、蓋部材６の下面６１を下チャンバ７の上面７４に当接させる。蓋部材６および下チャンバ７が第１および第２空間Ｖ１，Ｖ２を形成した後、圧力調整手段８Ａ，８Ｂは、第１および第２空間Ｖ１，Ｖ２を同じ減圧率で減圧しつつ、同じ圧力となるように、第１および第２空間Ｖ１，Ｖ２を真空状態または減圧状態にする。

次に、減圧手段３は、第１および第２空間Ｖ１，Ｖ２の減圧状態を維持したまま、圧力調整手段８Ａ，８Ｂにより第１空間Ｖ１の圧力を第２空間Ｖ２の圧力に対して高く設定する。すると、図２（Ａ）に示すように、マウント用シートＭＳは、第１および第２空間Ｖ１，Ｖ２間の差圧により第２空間Ｖ２側に押され、中心部がウェハＷに最も近付くように撓む。この状態で、直動モータ２２を駆動してテーブル２１を上昇させると、図２（Ｂ）に示すように、マウント用シートＭＳは、ウェハＷの中心部分から外縁側に向けて徐々に貼付されていく。そして、図２（Ｃ）に示すように、マウント用シートＭＳを凸部Ｗ１の頂面Ｗ１１によって蓋部材６の弾性部材６４に押し当てるようにしてその状態を維持すると、第１空間Ｖ１の中であって、弾性部材６４の内側とマウント用シートＭＳとの間に新たな第３空間Ｖ３が形成されるとともに、第２空間Ｖ２の中であって、マウント用シートＭＳとウェハＷとの間に新たな第４空間Ｖ４（空隙）が形成される。

その後、圧力調整手段８Ｂにより第２空間Ｖ２の圧力を第１空間Ｖ１の圧力と等しく設定する。次いで、減圧手段３は、圧力調整手段８Ａ，８Ｂにより第３および第２空間Ｖ３，Ｖ２の圧力を同じ増圧率で増圧しつつ、徐々に大気圧に戻すことによって、第４空間Ｖ４がマウント用シートＭＳを介して第３空間Ｖ３の圧力に押されて徐々に小さくなり、第３空間Ｖ３と第４空間Ｖ４との圧力差と、マウント用シートＭＳの張力とが吊り合った時点で第４空間Ｖ４の縮小が止まることとなる（図３参照）。そして、吸引口６５を介してリングフレームＲＦを吸着保持した状態で、減圧手段３は、図示しない駆動機器により、蓋部材６を所定の位置まで上昇させる。図３に示すように、多関節ロボット５は、吸着パッド５９でリングフレームＲＦ部分を吸着保持し、マウント用シートＭＳをテーブル４１の載置面４１Ａ側にして、ウェハＷをテーブル４１上に載置する。

ここで、弛み除去手段４により加熱される直前のマウント用シートＭＳは、その中心部をウェハＷに最も近付くように撓ませてウェハＷに貼付されたため、図４（Ａ）に示すように、ウェハＷおよびリングフレームＲＦ間のマウント用シートＭＳは、波を打ったように不規則にうねりＵ（弛み）が発生した状態となっている。また、図４（Ｂ）に示すように、第４空間Ｖ４以外にも第５空間Ｖ５（空隙）が存在している場合がある。

テーブル４１に載置されたマウント用シートＭＳが弛み除去手段４により加熱されると、マウント用シートＭＳに伸び代が生まれ、図５（Ｂ）に示すように、大気圧との圧力差によってマウント用シートＭＳがウェハＷに密着して、第４および第５空間Ｖ４，Ｖ５が消滅する。
また、マウント用シートＭＳが加熱されると、図５（Ａ）に示すように、マウント用シートＭＳは、リングフレームＲＦにより張力が付与されている方向に伸びて、うねりＵが一定方向に延びる複数の筋ＳＵに変化する現象がおきる。

所定時間経過後、多関節ロボット５は、吸着パッド５９によりリングフレームＲＦ部分を吸着保持し、マウント用シートＭＳをテーブル４１から取り上げる。すると、マウント用シートＭＳが雰囲気温度まで自然冷却され、マウント用シートＭＳがリングフレームＲＦの張力により引っ張られて縮むことで、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、加熱中に現れた筋ＳＵが消滅して弛みがなくなる。これにより、ウェハＷがリングフレームＲＦに対して移動が許容されることはなくなり、ウェハＷが破損することを防止することができる。この弛みがなくなる原理は、マウント用シートＭＳの基材が形成させる時に延伸され、この延伸による残留応力が当該基材に内在していることが関わっていると考えられる。

以上のようにしてマウント用シートＭＳの貼付が完了し、マウント用シートＭＳを介してウェハＷとリングフレームＲＦとが一体化されたら、多関節ロボット５によってウェハＷおよびリングフレームＲＦが次工程、例えば、保護シートの剥離工程等に搬送されるようになっている。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、シート貼付装置１は、マウント用シートＭＳをウェハＷに貼付したときに、ウェハＷとリングフレームＲＦとの間にうねりＵが生じていたとしても、マウント用シートＭＳを加熱することにより、このうねりＵを一定方向に延びる複数の筋ＳＵに変化させ、その後、自然冷却させることで筋ＳＵを消滅して弛みをなくすことができる。
また、弛み除去手段４を減圧手段３の外側に設けたため、ウェハＷに貼付されたマウント用シートＭＳの弛み除去工程と、次の接着対象となるウェハＷおよびマウント用シートＭＳの貼付工程とをオーバラップさせて処理することができるので、単位時間あたりの接着処理能力を向上させることができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、被着体がウェハＷである場合を示したが、被着体はウェハＷに限定されるものではなく、リングフレームＲＦはなくてもよいし、ウェハＷ以外にガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材などや、板状部材以外のものも対象とすることができる。そして、ウェハＷは、シリコン半導体ウェハや化合物半導体ウェハ等が例示できる。そして、このような被着体に貼付する接着シートは、マウント用シートＭＳに限らず、その他の任意のシート、フィルム、テープ等、板状部材に貼付する任意の用途、形状の接着シートが適用できる。また、前記実施形態では、回路面に保護シートが貼付されたウェハＷを採用したが、保護シートが貼付されていないウェハＷを採用してもよい。さらに、ウェハＷに形成された凹凸は、凸部Ｗ１以外に、半導体チップの電極であるバンプ等であってもよい。

前記実施形態では、リングフレームＲＦが貼付されたマウント用シートＭＳを、減圧手段３の蓋部材６および下チャンバ７で支持していたが、シート支持手段としは蓋部材６および下チャンバ７に限られない。例えば、蓋部材６を下チャンバ７のように箱状に形成し、蓋部材６の下面６１にリングフレームＲＦおよびマウント用シートＭＳを支持するテーブルを設けたり、下チャンバ７の底面部７１に被着体支持手段２を取り囲むように外周テーブルを設けたりして、リングフレームＲＦが貼付されたマウント用シートＭＳをこれらのテーブルで支持するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、蓋部材６や下チャンバ７、多関節ロボット５は、リングフレームＲＦ部分を保持することで、ウェハＷやマウント用シートＭＳを保持していたが、マウント用シートＭＳを保持するようにしてもよい。

前記実施形態では、圧力調整手段８Ａにより、ウェハＷが配置されていない第１空間Ｖ１の圧力をウェハＷが配置されている第２空間Ｖ２の圧力に対して高く設定することで、マウント用シートＭＳをウェハＷに貼付していたが、マウント用シートＭＳをウェハＷに押圧して貼付する押圧手段としては、これに限られない。例えば、圧力調整手段８Ｂにより、第２空間Ｖ２の圧力を第１空間Ｖ１の圧力に対して低く設定したり、貼付ローラを設け、この貼付ローラがマウント用シートＭＳ上を転動することでマウント用シートＭＳをウェハＷに貼付するようにしてもよい。また、マウント用シートＭＳをウェハＷに貼付するときに、これらを減圧雰囲気に保つことなく、大気圧雰囲気でマウント用シートＭＳをウェハＷに貼付する構成であってよい。

前記実施形態では、リングフレームＲＦと一体化されたウェハＷは、マウント用シートＭＳがテーブル４１の載置面４１Ａ側となるようにテーブル４１に載置され、弛み除去手段４は、マウント用シートＭＳを加熱していたが、これに限られない。例えば、前記実施形態とは反対に、ウェハＷおよびリングフレームＲＦが載置面４１Ａ側となるようにテーブル４１に載置し、弛み除去手段４が、ウェハＷおよびリングフレームＲＦを加熱したり、空気を介して加熱したりすることで、マウント用シートＭＳを間接的に加熱するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、弛み除去手段４としてヒータ４２を用いていたがこれに限られない。要するに、直接的または間接的にマウント用シートＭＳを加熱することができればよく、例えば、ヒータ４２のかわりに赤外線照射装置やマイクロ波照射装置を用いてもよい。また、ヒータ４２等の加熱手段をテーブル４１の外部に設け、上方や側方からヒータ４２によりマウント用シートＭＳを加熱してもよい。
さらに、弛み除去手段４は、加熱すること以外でマウント用シートＭＳの弛みを除去可能なものであってもよく、例えば、冷却すると伸びる特性を有するゴム等によってマウント用シートＭＳの基材が構成されている場合は、当該マウント用シートＭＳを冷却可能な冷却手段としてのペルチェ素子等を含む構成としてもよい。
また、前記実施形態では、被着体支持手段２のテーブル２１と、弛み除去手段４のテーブル４１とを別体に設けたが、被着体支持手段２のテーブル２１内に加熱手段や冷却手段を配置して弛みを除去するように構成してもよい。
さらに、前記実施形態では、ウェハＷに貼付されたマウント用シートＭＳを自然冷却して当該マウント用シートＭＳの弛みを除去する構成としたが、扇風機や冷風送風機等の強制冷却手段を採用してマウント用シートＭＳを強制冷却してもよい。なお、マウント用シートＭＳが冷却されることで、うねりＵが図５（Ａ）に示すように筋ＳＵに変化し、その後、雰囲気温度まで自然加熱されて（温度上昇して）筋ＳＵが消滅して弛みがなくなるような特性の場合は、ヒータ、赤外線照射装置、マイクロ波照射装置等を強制加熱手段として採用することができる。

前記実施形態では、多関節ロボット５が設けられていたが、ウェハＷを搬送する手段としては多関節ロボット５に限られない。要するに、マウント用シートＭＳが貼付されたウェハＷを弛み除去手段４に搬送することができればよく、例えば、ヒータ４２を有するテーブル４１を単軸ロボットによりスライド駆動可能に設け、蓋部材６が下チャンバ７から離れた状態のときに、このテーブル４１を蓋部材６および下チャンバ７間に移動させて、マウント用シートＭＳが貼付されたリングフレームＲＦを蓋部材６に引き渡したり、マウント用シートＭＳが貼付されたウェハＷを蓋部材６から引き取ったりしてもよい。

さらに、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダ及びロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１シート貼付装置
４弛み除去手段
８Ａ，８Ｂ圧力調整手段（押圧手段）
ＭＳマウント用シート（接着シート）
ＲＦリングフレーム（フレーム）
Ｗウェハ（被着体）

Claims

予めフレームの開口部に貼付され被着体の外縁からはみ出る大きさを有する接着シートを当該被着体に貼付するシート貼付装置であって、
前記接着シートを前記被着体に押圧して貼付する押圧手段と、
前記押圧手段で貼付されて前記被着体の外縁からはみ出た接着シート部分を加熱または冷却して当該部分の弛みを除去する弛み除去手段とを備え、
前記接着シートを加熱したときは、加熱後に当該接着シートを冷却状態にし、
前記接着シートを冷却したときは、冷却後に当該接着シートを加熱状態にすることを特徴とするシート貼付装置。
被着体に接着シートを貼付するシート貼付方法であって、
前記被着体の外縁からはみ出る大きさの接着シートを予めフレームの開口部に貼付し、
前記フレームの開口部に貼付された接着シートを前記被着体に押圧して貼付し、
前記被着体への前記接着シートの貼付後に、前記被着体の外縁からはみ出た接着シート部分を加熱または冷却して当該部分の弛みを除去し、
前記接着シートを加熱したときは、加熱後に当該接着シートを冷却状態にし、前記接着シートを冷却したときは、冷却後に当該接着シートを加熱状態にすることを特徴とするシート貼付方法。