JP5555060B2

JP5555060B2 - 保護テープ剥離方法

Info

Publication number: JP5555060B2
Application number: JP2010129883A
Authority: JP
Inventors: 将洋山田
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: JP2011258638A

Description

本発明は、ウエハ表面に貼り付けられた保護テープを剥離するための保護テープ剥離方法に関する。

従来から、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）の製造においては、半導体ウエハを半導体チップサイズに切り出してから端子を形成していた。近年においては、ＩＣとプリント基板との間のインダクタンスを低減させるために、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＣＳＰ：Wafer Level Chip Size Package、又はWafer Level Chip Scale Package）と呼ばれる超小型集積回路の研究が行われている。ＷＣＳＰとは、半導体ウエハを切り出す前に端子の形成及び配線を行い、その後に半導体ウエハを切り出し、ウエハを個片化して形成される集積回路のことである。以下に、ＷＣＳＰの製造工程を図１を参照しつつ説明する。

先ず、周知の半導体素子製造技術を用いて、シリコン基板１０１の上に複数の半導体素子からなる半導体素子層１０２及び半導体素子層１０２の上に外部接続端子１０３を形成する（図１（ａ））。その後、外部接続端子１０３を覆うように、保護テープ（バックグラインドテープ）１０４を貼り付ける（図１（ｂ））。これにより、後の研削工程（バックグラインド工程）において、半導体素子層１０２及び外部接続端子１０３を保護することができる。続いて、バックグラインダを用いて、シリコン基板１０１を裏面側から研削し、シリコン基板１０１の厚さを所望の厚さに変更する（図１（ｃ））。次に、シリコン基板１０１の裏面上にダイシングテープ１０５を貼り付けた後に、保護テープ１０４を剥離する（図１（ｄ））。そして、ダイシング装置を用いて半導体素子層１０２が形成された状態のシリコン基板１０１を個片化し、更にダイシングテープ１０５を剥離することにより、ＷＣＳＰ１００の形成が完了する。

上述した保護テープ１０４を剥離する工程においては、保護テープ１０４を加熱ししつ保護テープ剥離装置のテープ担持部を保護テープ１０４に圧着させ、テープ担持部を移動させることにより、保護テープ１０４の剥離が行われる。例えば、特許文献１に、保護テープ１０４の剥離装置の具体的な例が記載されている。

特開２０１０−４０５４６号公報

しかしながら、シリコン基板１０１の裏面を研削することで、シリコン基板１０１が反り返っていた。かかる状態において、シリコン基板１０１の裏面上にダイシングテープ１０５を貼り付け、シリコン基板１０１を保護テープ剥離装置のステージに載置してもシリコン基板１０１及びダイシングテープ１０５の外縁部分がステージから離間していた。当該離間した状態で保護テープ１０４の剥離を行ってもダイシングテープ１０５がステージから離れるだけで、保護テープ１０４のみを正確に剥離することが困難であった。このようにダイシングテープ１０５がステージから離れると、シリコン基板１０１又は半導体素子層１０２にクラックが生じてしまい、ＷＣＳＰ１００自体の欠陥に繋がり、歩留まりが低下する問題があった。

本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、ウエハの端子形成面である裏面に貼り付けられた保護テープを精度よく剥離し、半導体ウエハ及び半導体素子層におけるクラックの発生を防止することができる保護テープ剥離方法を提供する。

上述した課題を解決するために、本発明の保護テープ剥離方法は、半導体ウエハの素子形成面に貼り付けられた保護テープを剥離する保護テープ剥離方法であって、前記半導体ウエハの外縁よりも内側の内側領域と、前記半導体ウエハの外縁全体にわたって前記半導体ウエハの外側に延在する外側領域と、が形成されるように、粘着性テープを前記素子形成面とは反対側の面に貼り付けるステップと、前記粘着性テープを吸引して前記半導体ウエハを吸着ステージ機構に吸着させるステップと、前記保護テープを前記半導体ウエハから剥離するステップと、を有し、前記粘着性テープを吸引するステップにおいて、前記吸着ステージ機構は前記内側領域及び前記外側領域を吸引し、前記外側領域を含む領域を吸引する前記吸着ステージ機構のステージ外縁部分の吸引力は、前記内側領域を含む領域を吸引する前記吸着ステージ機構のステージ内側部分の吸引力より大きいことを特徴とする。

本発明の保護テープ剥離方法によれば、半導体ウエハの外縁よりも内側の内側に位置する粘着性テープの内側領域だけでなく、半導体ウエハの外縁全体にわたって半導体ウエハの外側に延在した粘着性テープの外側領域も吸引し、半導体ウエハを吸着ステージ機構に吸着させる。これにより、半導体ウエハの端子形成面である裏面全体が粘着性テープを介して吸着ステージ機構に吸着されるため、半導体ウエハの反りの影響を受けることなく、保護テープを精度よく剥離することができる。

従来のＷＣＳＰの製造方法における各製造工程を示す断面図である。本実施例に係る保護テープ剥離装置の概略構成図である。（ａ）は本実施例に係る保護テープ剥離装置のチャックテーブルの平面図あり、（ｂ）はチャックテーブルの変形例の平面図である。本実施例に係るＷＣＳＰの製造方法における各製造工程を示す断面図である。本実施例に係る保護テープの貼り方法における各ステップを示す断面図である。

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

先ず、図２及び図３（ａ）、（ｂ）を参照しつつ本実施例に係る保護テープ剥離装置の構造について説明する。図は本実施例に係る保護テープ剥離装置の概略構成図であり、図３（ａ）、（ｂ）はウエハを載置するためのチャックテーブルの平面図である。なお、図１において左右方向をＸ方向とし、上下方向をＹ方向と定義する。

図２に示されているように、保護テープ剥離装置１０は、後述する半導体ウエハＷを載置するためのステージであるチャックテーブル１１と、チャックテーブル１１の上に半導体ウエハＷを吸着させるための真空装置１２と、チャックテーブル１１と真空装置１２とを連結する第１連結部１３及び第２連結部１４と、半導体ウエハＷに貼り付けられた保護テープに一端を担持するテープ担持部１５と、テープ担持部１５の位置決めをなす位置決め装置１６と、真空装置１２及び位置決め装置１６の制御を行う制御装置１７と、から構成されている。また、チャックテーブル１１、真空装置１２、第１連結部１３及び第２連結部１４から吸着ステージ機構２０が構成されている。

図２及び図３（ａ）に示されているように、チャックテーブル１１は、円盤状の形状を有している。また、チャックテーブル１１には複数の貫通孔が形成されている。具体的には、チャックテーブル１１の外縁部分に沿って形成されたリング状の貫通孔２１と、貫通孔２１の内側（すなわち、チャックテーブル１１の内側部分）に形成された複数の貫通孔２２と、がチャックテーブル１１に形成されている。貫通孔２２は、チャックテーブル１１の厚さ方向（Ｙ方向）において伸長した円柱状の形状を有している。貫通孔２２のＸ方向の幅は、貫通孔２１のＸ方向の幅よりも小さい。

チャックテーブル１１の下方には第１連結部１３及び第２連結部１４が固着されている。第１連結部１３はリング状の形状を有し、第２連結部１４は円盤状の形状を有している。また、第２連結部１４は、第１連結部１３の内側にはめ込まれた形でチャックテーブル１１に固着されている。第１連結部１３及び第２連結部１４のそれぞれには、図１において破線で示されているような貫通孔１３Ａ及び貫通孔１４Ａが形成されている。貫通孔１３Ａと貫通孔２２とが連結し、貫通孔１４Ａと貫通孔２１とが連結している。

真空装置１２は、第１真空ポンプ１２Ａ及び第２真空ポンプ１２Ｂとから構成されている。第１真空ポンプ１２Ａには第１連結部１３が固着され、第２真空ポンプ１２Ｂには第２連結部１４が固着されている。すなわち、チャックテーブル１１は、第１連結部１３及び第２連結部１４を介して真空装置１２に接続されている。このような連結構成及び上述した貫通孔の連結構成により、チャックテーブル１１の上方の空気を真空装置１２により、チャックテーブル１１の内部に吸い込ませることが可能になる。また、第１真空ポンプ１２Ａと第２真空ポンプ１２Ｂとは排気速度が異なり、第２真空ポンプ１２Ｂは第１真空ポンプ１２Ａよりも排気速度が速い。このため、チャックテーブル１１の上方において、貫通孔２２の上方よりも貫通孔２１の上方における空気の方がチャックテーブル１１の内部に吸い込まれやすくなっている。すなわち、チャックテーブル１１の外縁部分における吸引力は、チャックテーブル１１の内側部分における吸引力よりも大きい。

テープ担持部１５には、位置決め装置１６が接続されている。位置決め装置１６は、例えば、駆動モータ及び駆動ロッドからなり、駆動ロッドがテープ担持部１５に接続している。駆動モータを回転せしめ、その回転を駆動ロッドに伝えることで、駆動ロッドに接続したテープ担持部１５の位置を自在に調整することができる。なお、本実施例においては、位置決め装置１６は、テープ担持部１５をＸ方向及びＹ方向に自在に位置決めできるように、Ｘ方向における位置決め用の駆動モータ及び駆動ロッド、Ｙ方向における位置決め用の駆動モータ及び駆動ロッドから構成されている。また、テープ担持部１５の内部には、ヒータ２３が設けられている。なお、ヒータ２３は、テープ担持部１５の内部に限られることなく、テープ担持部１５の側面に設けても良い。また、後述する保護テープ４４を引き剥がす際に、保護テープ４４を加熱しない場合には、ヒータ２３が設けられていなくてもよい。

制御装置１７は、真空装置１２、位置決め装置１６及びヒータ２３と接続している。制御装置１７は、真空装置１２、位置決め装置１６及びヒータ２３に制御信号を供給し、各装置の動作制御を行う。なお、テープ担持部１５には、位置センサが設けられてもよく、かかる場合には、位置センサから位置信号を制御装置１７が受信し、制御装置１７が当該位置信号に応じてテープ担持部１５の位置調整を行ってもよい。

次に、図３（ｂ）を参照して、チャックテーブル１１の変形例を説明する。図３（ｂ）に示されているように、貫通孔２２は図３（ａ）と同一である。異なる部分は、貫通孔２２の周辺に配置された貫通孔の形状である。具体的には、図３（ａ）おいては、貫通孔２２を取り囲むようにリング状の貫通孔２１が形成されていたが、図３（ｂ）においては、貫通孔２２を囲むように、複数の貫通孔３１からなる貫通孔群３２が形成されている。なお、貫通孔群３２は、図３（ａ）において破線３Ｂによって囲まれた領域内に位置する貫通孔３１から構成されている。

図３（ａ）、（ｂ）のいずれのチャックテーブル１１であっても、チャックテーブル１１の外縁部分の方が内側部分よりも貫通孔による開口面積の合計値（すなわち、吸引面積）が大きい。このため、後述するような半導体ウエハＷの載置が行われた場合に、半導体ウエハＷの外縁部分を強力に吸着することが可能になる。なお、図３（ｂ）においては、貫通孔２２と貫通孔３１とが同一の平面形状（円形）であったが、貫通孔３１の直径を小さくし、貫通孔群３２を構成する貫通孔３１の数量を増やしてもよい。更には、貫通孔２１、３３の平面形状はリング形状及び円形に限られることなく、楕円、正方形、長方形等の他の形状であってもよい。

なお、チャックテーブル１１は、円盤状に限られることなく、吸着される半導体ウエハＷの形状に応じて、その平面形状が正方形又は長方形であってもよい。また、半導体ウエハＷの平面形状が正方形又は長方形の場合には、当該半導体ウエハＷの外縁に沿うような平面形状を有する貫通孔２１及び貫通孔群３２が形成されてもよい。かかる場合には、貫通孔２１及び貫通孔群３２の平面形状に応じて、第１連結部１３及び第２連結部１４の平面形状も対応させることが望ましい。

次に、図４及び図５を参照しつつ、上述した保護テープ剥離装置１０を用いた保護テープ剥離工程を有するウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＣＳＰ：Wafer Level Chip Size Package、又はWafer Level Chip Scale Package）の製造方法について説明する。

先ず、公知の成膜技術、フォトリソグラフィ及びイオン注入等の素子形成技術を用いて、円盤状のシリコン基板４１の表面上に複数の半導体素子からなる半導体素子層４２を形成する。続いて、公知の成膜技術及びフォトリソグラフィを用いて、半導体素子層４２の上に外部接続端子４３を形成する。かかる製造工程を経て半導体ウエハＷの形成が完了する（図４（ａ））。

次に、半導体素子層４２及び外部接続端子４３を覆うように、保護テープ（バックグラインドテープ）４４が貼り付けられる（図４（ｂ））。ここで、保護テープ４４は、例えばポリオレフィンシートである。半導体素子層４２及び外部接続端子４３が保護テープ４４に被覆されることにより、後述するシリコン基板４１の裏面側の研削工程（バックグラインド工程）における半導体素子層４２及び外部接続端子４３の損傷を防止することができる。なお、保護テープ４４は、ポリオレフィンシートに限定されず、容易に引き剥がすことができれば他の材料から構成されてもよい。

次に、保護テープ４４が貼り付けられた面を研削装置のステージに配置した状態で半導体ウエハＷを当該ステージ上に載置し、シリコン基板４１の厚さが所望の厚さになるまでシリコン基板４１の裏面を研削する。研削後の半導体ウエハＷの状態を図４（ｃ）に示す。

次に、半導体素子層４２の形成面とは反対側の面である半導体ウエハＷの裏面（すなわち、シリコン基板４１側）に粘着性テープであるダイシングテープ４５を貼り付ける。ここで、図５（ａ）に示されているように、半導体ウエハＷの直径よりも大きい直径を有するダイシングテープ４５が用いられ、半導体ウエハＷの外縁よりも内側の内側領域４５Ａと、半導体ウエハＷの外縁の全体にわたって半導体ウエハＷの外側に延在する外側領域４５Ｂが形成されるように、ダイシングテープ４５が貼り付けられる。その後、保護テープ４４及びダイシングテープ４５によって挟まれた半導体ウエハＷを、ウエハ移載装置によって保護テープ剥離装置１０のチャックテーブル１１の上に載置する。なお、図５（ａ）においては、半導体ウエハＷの外縁は、貫通孔２１の上方には位置していないが、半導体ウエハＷのサイズによっては、半導体ウエハＷの外縁が貫通孔２１の上方に位置してもよい。続いて、真空装置１２を駆動してダイシングテープ４５を吸引し、半導体ウエハＷをチャックテープ１１に吸着させる（図５（ａ））。この時、図５（ａ）に示されているように、半導体ウエハＷの外縁部分よりも内側に位置するダイシングテープ４５（すなわち、内側領域４５Ａ）が吸引されるだけでなく、半導体ウエハＷの外縁よりも外側に位置するダイシングテープ４５（すなわち、外側領域４５Ｂ）も吸引される。このような吸引によって、外側領域４５Ｂにおける吸着力は内側領域４５Ａにおける吸着力よりも大きくなり、半導体ウエハＷの外縁部分における吸着力は内側部分における吸着力よりも大きくなる。

一般に、シリコン基板４１の研削がなされると、当該研削に起因した反りが半導体ウエハＷに生じてしまう。このため、半導体ウエハＷをチャックテーブル１１に単に載置しただけの場合や、チャックテーブル１１において半導体ウエハＷが位置する領域だけを吸引するだけでは、半導体ウエハＷの外縁部分が中心部分よりも上方に位置するように反り返ってしまう。このような状態では、当該反りの影響によって半導体ウエハＷの吸着が不完全となり、その後の保護テープ４４の剥離を正確に行うことができない。しかしながら、図５（ａ）に示されているように、半導体ウエハＷの外縁の外側部分においてもダイシングテープ４５を吸引することで、半導体ウエハＷの外縁部分を強い吸引力でチャックテーブル１１に吸着させ、当該半導体ウエハＷの反りの影響を受けることがなく保護テープ４４の剥離が可能になる。また、本実施例においては、外側領域４５Ｂを吸引する真空ポンプ１２Ｂの排気速度が、内側領域４５Ａを吸引する真空ポンプ１２Ａの排気速度よりも速いため、半導体ウエハＷの外縁部分を内側部分よりも強い吸引力で吸着することができる。これにより、上述した半導体ウエハＷの反りの影響を更に低減することが可能になる。

上述したような吸引を開始した後に、テープ担持部１５を矢印５Ａに沿って下方に移動させ、テープ担持部１５を保護テープ４４に押圧する。当該押圧状態を維持しつつ、ヒータ２３をオン状態に移行し、テープ担持部１５の下面（保持面）を保護テープに熱圧着する。その後に、ヒータ２３をオフ状態に移行する。

次に、テープ担持部１５を矢印５Ｂに沿って上方に移動させる（図５（ｂ））。テープ担持部１５と保護テープ４４と接着力は保護テープ４４と半導体ウエアＷとの接着力より大きいため、テープ担持部１５を上方に移動させると、テープ担持部１５が位置する下方において、半導体ウエアＷから保護テープ４４が剥離する（図５（ｃ））。更に、テープ担持部１５を矢印５Ｃに沿って移動させることにより、半導体ウエハＷから保護テープ４４が完全に剥離される。

次に、真空装置１２を停止し、ウエハ移載装置によりダイシングテープ４５に貼り付けされた状態の半導体ウエハＷをダイシング装置に移載する（図４（ｄ））。続いて、ダイシング装置を用いて半導体ウエハＷを個片化し、更にダイシングテープ４５を剥離することにより、ＷＣＳＰ５０の形成が完了する。

なお、本実施例においては、シリコン基板４１を円盤状としていたが、シリコン基板４１の平面形状が正方形又は長方形である場合には、それに応じてダイシングテープ４５の平面形状を正方形又は長方形にしてもよい。いずれの場合においても、半導体ウエハＷよりも大きい寸法のダイシングテープ４５が用いられ、シリコン基板４１の裏面を完全に被覆し、且つ内側領域４５Ａ及び外側領域４５Ｂが形成されるようにダイシングテープ４５が貼り付けられる。

また、本実施例においては、保護テープ４４を加熱していたが、加熱することなく引き剥がしても良い。これは、保護テープ４４を加熱することで保護テープ４４の粘着物質が半導体ウエハＷに残存する可能性があるからである。また、保護テープ４４を加熱する際にダイシングテープ４５も加熱されるため、ダイシングテープ４５に不具合が生じる可能もあるからである。

以上のように、本発明の保護テープ剥離方法によれば、半導体ウエハＷの外縁よりも内側の内側に位置するダイシングテープ４５の内側領域４５Ａだけでなく、半導体ウエハＷの外縁全体にわたって半導体ウエハＷの外側に延在したダイシングテープ４５の外側領域４５Ｂも吸引し、半導体ウエハＷを吸着ステージ機構２０に吸着させる。これにより、半導体ウエハＷの端子形成面である裏面全体がダイシングテープ４５を介して吸着ステージ機構２０に吸着されるため、半導体ウエハＷの反りの影響を受けることなく、保護テープ４４を精度よく剥離することができる。

１０保護テープ剥離装置
１１チャックテーブル
１２真空装置
１３第１連結部
１４第２連結部
１５テープ担持部
１６位置決め装置
１７制御装置
２０吸着ステージ機構
４５Ａ内側領域
４５Ｂ外側領域
１３Ａ、１４Ａ、２１、２２貫通孔
Ｗ半導体ウエハ

Claims

半導体ウエハの素子形成面に貼り付けられた保護テープを剥離する保護テープ剥離方法であって、
前記半導体ウエハの外縁よりも内側の内側領域と、前記半導体ウエハの外縁全体にわたって前記半導体ウエハの外側に延在する外側領域と、が形成されるように、粘着性テープを前記素子形成面とは反対側の面に貼り付けるステップと、
前記粘着性テープを吸引して前記半導体ウエハを吸着ステージ機構に吸着させるステップと、
前記保護テープを前記半導体ウエハから剥離するステップと、を有し、
前記粘着性テープを吸引するステップにおいて、前記吸着ステージ機構は前記内側領域及び前記外側領域を吸引し、前記外側領域を含む領域を吸引する前記吸着ステージ機構のステージ外縁部分の吸引力は、前記内側領域を含む領域を吸引する前記吸着ステージ機構のステージ内側部分の吸引力より大きいことを特徴とする保護テープ剥離方法。
前記外側領域における吸着力は、前記内側領域における吸着力よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の保護テープ剥離方法。
前記外側領域における吸引面積は、前記内側領域における吸引面積よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の保護テープ剥離方法。
前記外側領域における吸引は、前記ステージに設けられた環状の貫通孔を介してなされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の保護テープ剥離方法。
前記内側領域における吸引は、前記ステージに設けられた複数の円柱状の貫通孔を介してなされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の保護テープ剥離方法。