JP5687647B2 - 半導体装置の製造方法、半導体製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法、半導体製造装置 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法及び半導体製造装置に関する。
半導体基板(以下、ウェハと記載する)に縦型半導体装置を形成する場合、ウェハ裏面の研削、研磨等を行い、ウェハを薄化する。その後、この薄化したウェハ裏面に対して種々のプロセス処理(例えば、裏面電極の形成)を行う。
ウェハ薄化のプロセスでは、ウェハ表面側に表面保護テープ(以下、BSGテープと記載する)を貼付けた後、ウェハ裏面の研削、研磨等を行い、ウェハを薄化している。このBSGテープは、ウェハの薄化後に剥離する必要がある。
従来は、この剥離の際に、ウェハの裏面を下側にして吸着ステージ上に載置し、ウェハ表面に貼付けられているBSGテープに剥離テープを圧着し、BSGテープと剥離テープとを一体に取り去ることで、ウェハ表面からBSGテープを剥離している。
しかしながら、従来の剥離方法では、ウェハ裏面を下側にして吸着ステージ上に載置するため、ウェハ裏面にパーティクル(ダスト)や汚染物(例えば、有機物や金属)が付着したり、機械的な接触によりウェハにダメージを与える虞がある。
ウェハ裏面にパーティクルが付着した場合、スパッタリング法により形成した裏面電極が剥離したり、フォトリソグラフィ工程において、レジストの塗布異常や露光異常が発生する虞がある。さらに、インプラント工程においては、不純物イオンの注入時に、パーティクルが遮蔽物(ブロック材)となり、不純物イオンが注入されない領域が生じる虞がある。
また、汚染物が付着した場合、拡散工程(例えば、熱拡散やレーザアニール)において、半導体装置のチャネルの伝導型が反転したり、キャリアライフタイムが規格値(スペック)を外れる虞がある。さらに、機械的な接触によりウェハにダメージを与えた場合、ウェハに割れや欠けが生じ、ウェハ裏面に対してプロセス処理を行うことができなくなる虞がある。
特開2010−219467号公報 特開2009−239107号公報 特開2009−141314号公報
本実施形態は、ウェハ裏面に接触することなく貼付けられた保護テープを剥離できる半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することを目的とする。
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、サポート基板を介して保護テープが貼付された半導体基板を、粘着面を上側にした剥離テープが載置されたステージ上に、保護テープを下側にして載置する第1工程と、半導体基板を、保護テープを下側にして剥離テープの粘着面上に載置した状態で減圧して剥離テープを保護テープに貼付ける第2工程と、剥離テープを保護テープに貼付けた状態で、剥離テープをステージの下側に向かって引き込み、保護テープを剥離する第3工程と、引き込みにより保護テープから露出したサポート基板面を支持する第4工程と、を有する。
第1の実施形態に係る半導体製造装置の平面図。 第1の実施形態に係る半導体製造装置の断面図。 第1の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第1の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第1の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第1の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第1の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第1の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第1の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の平面図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の断面図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。 第2の実施形態に係る半導体製造装置の動作説明図。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体製造装置1の平面図である。図2は、図1の線分X−Xにおける半導体製造装置1の断面図である。図1及び図2に示すように、半導体製造装置1は、チャンバ10と、吸着ステージ20と、リフト機構30と、供給リール40と、巻取りリール50と、剥離機構60と、真空引き機構70と、エア供給系統80と、ハンドラ90とを備える。
チャンバ10は、チャンバ本体11と、リッド(蓋)12とを備える。チャンバ本体11は、リッド12との間の密閉性を保つために、O−ring11aを備える。チャンバ本体11内に収容された吸着ステージ20への半導体基板W(以下、ウェハWと記載する)の搬送は、リッド12を開けた状態で行う。なお、図1では、リッド12の図示を省略している。
吸着ステージ20は、粒子状の金属又はセラミックを焼結成形したポーラス状(多孔質状)の吸着部21と、この吸着部21を固定するフレーム22とを備える。吸着部21の直径は、ウェハWの直径と略同じ大きさとなっており、チャンバ10外部の真空引き機構70に接続されている。また、吸着ステージ20には、リフト機構30が備えるリフトピン31を通す複数の貫通孔20a(本実施形態では3つ)が形成されている。
リフト機構30は、複数本のリフトピン31(本実施形態では3本)と、この複数本のリフトピン31が取り付けられたリング状の保持板32と、保持板32を昇降駆動させる駆動機構33(例えば、アクチュエータ)とを備える。なお、チャンバ10内の真空度を向上させるために、駆動機構33をチャンバ10の外部(例えば、チャンバ10の底面)に設け、ベローズを介して保持板32に連結するようにしてもよい。
ウェハWに支持基板Zを介して貼付けされた表面保護テープB(以下、BSGテープBと記載)を剥離するための剥離テープSは、供給リール40から供給され、剥離されたBSGテープBと共に巻取りリール50により巻き取られる。なお、剥離テープSは、粘着面が上側、つまり粘着面が吸着ステージ20とは反対側となるようにして供給リール40及び巻取りリール50にセットされる。
剥離機構60は、剥離テープSを挟持して回転する2つのローラ61a,61bと、ローラ61a,61bを剥離テープSの長手方向に対して垂直な方向に駆動させる駆動機構62とを備える。
真空引き機構70は、チャンバ本体11に接続された真空配管71a,71bと、真空配管71a,71bの途中にそれぞれ設けられたバルブ72a,72bと、チャンバ本体11及びリッド12から構成されるチャンバ10内の気体を排気する真空ポンプ73とを備える。バルブ72a,72bは、外部から供給されるCDA(クリーンドライエア)もしくは窒素(N)ガスにより開閉される。この実施形態で使用するバルブ72a,72bは、NC(Normal Close)であるが、NO(Normal Open)のバルブを使用しても構わない。
エア供給系統80は、一端がチャンバ本体11に接続され、他端が図示しないCDA供給源に接続された配管81と、配管81の途中に設けられたバルブ82とを備える。バルブ82は、外部から供給されるCDA(クリーンドライエア)もしくは窒素(N)ガスにより開閉される。バルブ82が開くと、CDAがチャンバ10内に供給され、チャンバ10内の圧力が大気圧程度まで上昇する。この実施形態で使用するバルブ82は、NC(Normal Close)であるが、NO(Normal Open)のバルブを使用しても構わない。
ハンドラ90は、支持基板Z及びBSGテープBが貼付けされたウェハWを、チャンバ10内へ搬入し、BSGテープBを下側、つまり吸着ステージ20側となるようにして吸着ステージ20の吸着部21上に載置する。また、ハンドラ90は、BSGテープBが剥離されたウェハWを吸着ステージ20から取り出し、チャンバ10外へ搬出する。なお、ハンドラ90は、種々の形態のハンドラ(例えば、吸着によりウェハを保持するものやベルヌーイの原理を利用してウェハを保持するもの)を使用することができる。
(半導体製造装置1の動作)
図3〜図9は、半導体製造装置1の動作説明図である。以下、図3〜図9を参照して、半導体製造装置1のBSGテープBの剥離動作について説明する。なお、剥離テープSは、既に供給リール40及び巻取りリール50にセットされているものとして説明する。
初めに、チャンバ10のリッド12を開く。次に、ハンドラ90が、表面に支持基板Z及びBSGテープBが貼付けされたウェハWを、吸着ステージ20上の所定の位置まで搬送する(図3参照)。
駆動機構33により、リフトピン31を上昇させて、ハンドラ90からリフトピン31にウェハWを受け渡す。次に、ハンドラ90をチャンバ10外へ退避させた後、駆動機構33により、リフトピン31を下降させて、BSGテープBが貼付けされた側を下側、つまり、BSGテープBが貼付けされた側を吸着ステージ20側にしてウェハWを吸着ステージ20の吸着部21及び剥離テープS上に載置する(図4参照)。
真空引き機構70のバルブ72aへCDA又は窒素(N)ガスを供給してバルブ72aを開き、ウェハWをポーラス状(多孔質状)の吸着部21に吸着させ、BSGテープBと剥離テープSの粘着面とを密着させる。次に、バルブ72aへのCDA又は窒素(N)ガスの供給を停止し、チャンバ10のリッド12を閉める(図5参照)。
その後、真空引き機構70のバルブ72bへCDA又は窒素(N)ガスを供給してバルブ72bを開き、チャンバ10内を200Pa前後にまで減圧し、BSGテープBと剥離テープSとの脱気貼付けを行う。この脱気貼付けにより、BSGテープBと剥離テープSとの密着性を向上し、支持基板Zを介してウェハWに貼付けされたBSGテープBを剥離する際に必要な密着力を担保する。
所定時間(例えば、数秒〜数十秒)経過後、バルブ72bへのCDA又は窒素(N)ガスの供給を停止し、エア供給系統80のバルブ82を開いて、チャンバ10内にCDAを供給し、チャンバ10内の圧力を大気圧程度にまで上昇させる。その後、チャンバ10のリッド12を開ける(図6参照)。
次に、剥離機構60の駆動機構62により、ローラ61a,61bを駆動して、ローラ61a,61bにより剥離テープSを挟持する。次に、ローラ61a,61bが回転して、剥離テープSを吸着ステージ20下側に引き込み、支持基板Zを介してウェハWに貼付けされたBSGテープBを剥離する(図7参照)。
BSGテープBを剥離する際、BSGテープBの剥離とともに、ウェハWが剥離テープSの進行方向に沿って移動する(紙面右に向かってウェハWが移動する)。このため、BSGテープBがある程度(例えば、ウェハW面積の1/3)剥離されたら、ハンドラ90により、ウェハWに貼付けされた支持基板Zを吸着してウェハWを支持する(図8参照)。
次に、BSGテープBが完全に剥離されるまで、剥離テープSの引込みを行い、剥離テープの引込み量に合わせてハンドラ90を紙面右に向かって移動させる(図9参照)。なお、剥離されたBSGテープBは、剥離テープSとともに巻取りリール50により巻き取られる。
以上のように、第1の実施形態に係る半導体製造装置1は、支持基板Zを介してBSGテープBが貼付されたウェハWを、粘着面を上側にした剥離テープSが載置された吸着ステージ20上に、BSGテープを下側にして載置し、剥離テープSをBSGテープBに貼付けた状態で、剥離テープSを吸着ステージ20の下側に向かって引き込んでBSGテープBを剥離している。
このため、半導体製造装置1は、ウェハWの裏面に触れることなくBSGテープBを剥離することができ、ウェハW裏面にパーティクル(ダスト)や汚染物(例えば、有機物や金属)が付着したり、機械的な接触によりウェハWにダメージを与える虞がない。結果、ウェハW裏面にパーティクルや汚染物が付着することによる不具合、例えば、裏面電極の剥離、レジストの塗布異常や露光異常、不純物イオンの未注入領域の発生、半導体装置のチャネルの伝導型の反転、キャリアライフタイムの異常を効果的に防止することができる。また、ウェハWへの機械的な接触がないため、ウェハWに割れや欠けが生じることを効果的に防止することができる。
さらに、チャンバ10内を減圧して脱気貼付けを行っているので、BSGテープBと剥離テープSとの密着性が向上し、支持基板Zを介してウェハWに貼付けされたBSGテープBを剥離する際に必要な密着力を担保することが容易となる。
なお、第1の実施形態では、剥離機構60を用いて、支持基板ZからBSGテープBを剥離しているが、巻取りリール50に剥離テープSを巻き取ることで支持基板ZからBSGテープBを剥離するようにしてもよい。この場合、剥離機構60を省略することができる。
(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係る半導体製造装置2の平面図である。図11は、図10の線分X−X及び線分Y−Yにおける半導体製造装置2の断面図である。以下、図10及び図11を参照して、半導体製造装置2の構成について説明するが、図1及び図2を参照して説明した半導体製造装置1と同一の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図10及び図11に示すように、半導体製造装置2は、チャンバ10と、吸着ステージ20Aと、リフト機構30と、供給リール40と、真空引き機構70と、エア供給系統80と、ハンドラ90と、引き出し機構100と、カッター110と、剥離機構120と、リフト機構130と、真空引き機構140とを備える。
引き出し機構100は、供給リール40から剥離テープSを引き出して、粘着面を上側、つまり粘着面が吸着ステージ20Aとは反対側となるようにして吸着ステージ20A上に載置する。
カッター110は、吸着ステージ20A上に載置された剥離テープSを裁断する。カッター110は、剥離機構120において掴み代を確保するため、剥離テープSをウェハWの直径よりも長く切断する。
吸着ステージ20Aは、剥離テープSを切断する際に、吸着ステージ20Aとカッター110との接触を防止するための溝21b(以下、逃げ溝21bと記載する)が形成されている。その他の構成は、図1及び図2を参照して説明した半導体製造装置1が備える吸着ステージ20の構成と同じであるため重複した説明を省略する。
剥離機構120は、チャンバ10外に設けられている。剥離機構120は、固定部121と、第1,第2の可動部122,123と、引込み手段124,125とを備える。固定部121は、剥離テープSの長手方向に対して略直交する向きに延在する。第1,第2の可動部122,123は、固定部121を挟んで配置され、固定部121の下側に向かって移動可能に構成されている。また、可動部122,123には、それぞれ粒子状の金属又はセラミックを焼結成形したポーラス状(多孔質状)の吸着部122a,123aを備える。可動部122,123の吸着部122a,123aは、真空引き機構140に接続され、吸着部122a,123aにおいてウェハWのBSGテープBを吸着できるように構成されている。引込み手段124,125は、剥離テープSの両端を把持し、第1,第2の可動部122,123の下側に向かって剥離テープSを引き込み、BSGテープBを剥離する。
リフト機構130は、複数本のリフトピン131(本実施形態では4本)と、この複数本のリフトピン131が取り付けられたリング状の保持板132と、保持板132を昇降駆動させる駆動機構133(例えば、アクチュエータ)とを備える。
真空引き機構140は、可動部122,123の吸着部122a,123aに接続された真空配管141と、真空配管141の途中に設けられたバルブ142とを備える。真空配管141は、真空引き機構70の真空ポンプ73に接続されている。バルブ142は、外部から供給されるCDA(クリーンドライエア)もしくは窒素(N)ガスにより開閉される。この実施形態で使用するバルブ142は、NC(Normal Close)であるが、NO(Normal Open)のバルブを使用しても構わない。
(半導体製造装置2の動作)
図12〜図20は、半導体製造装置2の動作説明図である。以下、図12〜図20を参照して、半導体製造装置2のBSGテープBの剥離動作について説明する。
初めに、チャンバ10のリッド12を開く。次に、引き出し機構100が、供給リール40から剥離テープSを引き出して、粘着面を上側、つまり粘着面が吸着ステージ20Aとは反対側となるようにして吸着ステージ20A上に載置する。次に、吸着ステージ20Aの吸着部21に剥離テープSを吸着させた状態で、カッター110が、剥離テープSを裁断する(図12参照)。
次に、ハンドラ90が、表面に支持基板Z及びBSGテープBが貼付けされたウェハWを、吸着ステージ20A上の所定の位置まで搬送する。
駆動機構33により、リフトピン31を上昇させて、ハンドラ90からリフトピン31にウェハWを受け渡す。次に、ハンドラ90をチャンバ10外へ退避させた後、駆動機構33により、リフトピン31を下降させて、BSGテープBが貼付けされた側を下側、つまり、BSGテープBが貼付けされた側を吸着ステージ20A側にしてウェハWを吸着ステージ20Aの吸着部21及び吸着ステージ20Aに粘着面を上側にして配置された剥離テープS上に載置する(図13参照)。
真空引き機構70のバルブ72aへCDA又は窒素(N)ガスを供給してバルブ72aを開き、ウェハWをポーラス状(多孔質状)の吸着部21に吸着させ、BSGテープBと剥離テープSの粘着面とを密着させる。
次に、バルブ72aへのCDA又は窒素(N)ガスの供給を停止し、チャンバ10のリッド12を閉める(図14参照)。その後、真空引き機構70のバルブ72bへCDA又は窒素(N)ガスを供給してバルブ72bを開き、チャンバ10内を200Pa前後にまで減圧し、BSGテープBと剥離テープSとの脱気貼付けを行う。この脱気貼付けにより、BSGテープBと剥離テープSとの密着性が向上し、支持基板Zを介してウェハWに貼付けされたBSGテープBを剥離する際に必要な密着力を担保する。
所定時間(例えば、数秒〜数十秒)経過後、バルブ72bへのCDA又は窒素(N)ガスの供給を停止し、エア供給系統80のバルブ82を開いて、チャンバ10内にCDAを供給し、チャンバ10内の圧力を大気圧程度にまで上昇させる。その後、チャンバ10のリッド12を開ける(図15参照)。
駆動機構33により、リフトピン31を上昇させて、剥離テープSが貼付けられたウェハWを持ち上げる。次に、ハンドラ90により、支持基板Zを介してウェハWの下側に貼付けられたBSGテープBを吸着してウェハWを保持する。駆動機構33により、リフトピン31を下降させ、リフトピン31からハンドラ90にウェハWを受け渡す。
次に、ハンドラ90が、ウェハWを剥離機構120上の所定位置まで搬送する(図16参照)。この際、第1,第2の可動部122,123を、固定部121を挟み、固定部121及び第1,第2の可動部122,123の上端面の高さが揃うように配置しておく。次に、駆動機構133により、リフトピン131を上昇させて、ハンドラ90からリフトピン131にウェハWを受け渡す。
ハンドラ90を退避させた後、駆動機構133により、リフトピン131を下降させて、BSGテープBが貼付けされた側を下側、つまり、BSGテープBが貼付けされた側を剥離機構120の固定部121及び第1,第2の可動部122,123側にしてウェハWを載置する(図17参照)。
次に、真空引き機構140のバルブ142へCDA又は窒素(N)ガスを供給してバルブ142を開き、支持基板Zを介してウェハWに貼付けされたBSGテープBを第1,第2の可動部122,123の吸着部122a,123aに吸着させる。次に、引込み手段124,125により、剥離テープSの両端を把持し、第1,第2の可動部122,123の下側に向かって剥離テープSを引き込み、BSGテープBを一部剥離する(図18参照)。
次に、ハンドラ90により、支持基板ZのBSGテープBを剥離した領域を吸着して支持する。次に、真空引き機構140のバルブ142へのCDA又は窒素(N)ガスの供給を停止してバルブ142を閉じ、固定部121の下側に第1,第2の可動部122,123を退避させる。次に、引込み手段124,125により、剥離テープSを固定部121の下側に向かってさらに剥離する(図19参照)。
次に、ハンドラ90を上昇させて、BSGテープBを完全に剥離する(図20参照)。
以上のように、第2の実施形態に係る半導体製造装置2は、ウェハWの裏面に触れることなくBSGテープBを剥離することができる。なお、効果については、第1の実施形態に係る半導体製造装置1と同じであるため重複した説明を省略する。
(その他の実施形態)
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、上記実施形態は、例示であり、本発明を上記実施形態に限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
1,2…半導体製造装置、10…チャンバ、11…チャンバ本体、12…リッド(蓋)、20,20A…吸着ステージ、20a…貫通孔、21b…溝、21…吸着部、22…フレーム、30…リフト機構、31…リフトピン、32…保持板、33…駆動機構、40…供給リール、50…巻取りリール、60…剥離機構、61a,61b…ローラ、62…駆動機構、70…真空引き機構、71a,71b…真空配管、72a,72b…バルブ、73…真空ポンプ、80…エア供給系統、81…配管、82…バルブ、90…ハンドラ、100…引き出し機構、110…カッター、120…剥離機構、121…固定部、122,123…可動部、122a,123a…吸着部、124,125…引込み手段、130…リフト機構、131…リフトピン、132…保持板、133…駆動機構、140…真空引き機構、141…真空配管、142…バルブ、B…表面保護テープ(BSGテープ)、S…剥離テープ、W…半導体基板(ウェハ)、Z…支持基板。

Claims (7)

  1. サポート基板を介して保護テープが貼付された半導体基板を、粘着面を上側にした剥離テープが載置されたステージ上に、前記保護テープを下側にして載置する第1工程と、
    前記半導体基板を、前記保護テープを下側にして前記剥離テープの粘着面上に載置した状態で減圧して前記剥離テープを前記保護テープに貼付ける第2工程と、
    前記剥離テープを前記保護テープに貼付けた状態で、前記剥離テープを前記ステージの下側に向かって引き込み、前記保護テープを剥離する第3工程と、
    前記引き込みにより前記保護テープから露出した前記サポート基板面を支持する第4工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 保護テープが貼付された半導体基板を、粘着面を上側にした剥離テープが載置されたステージ上に、前記保護テープを下側にして載置する第1工程と、
    前記剥離テープを前記保護テープに貼付ける第2工程と、
    前記剥離テープを前記保護テープに貼付けた状態で、前記剥離テープを前記ステージの下側に向かって引き込み、前記保護テープを剥離する第3工程と、
    前記引き込みにより、前記ステージから突出した前記半導体基板を支持する第4工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  3. 前記第3工程は、
    前記剥離テープを、前記ステージに対し前記剥離テープの長手方向に移動させることにより、前記剥離テープを前記ステージの下側に向かって引込む請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記ステージは、
    前記剥離テープの長手方向に対して前記剥離テープの粘着面に沿って略直交する向きに延在する固定部と、前記固定部を挟んで配置され、前記ステージの下側に向かって移動可能な第1,第2の可動部と、を備え、
    前記第3工程は、
    前記第1,第2の可動部を、前記保護テープに当接させた状態で、前記剥離テープを前記ステージの下側に向かって引込む工程と、
    前記第1,第2の可動部を、前記ステージの下側に退避させた後、さらに前記剥離テープを前記ステージの下側に向かって引込む工程と、
    を有する請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第2工程は、
    前記半導体基板を、前記保護テープを下側にして前記剥離テープの粘着面上に載置した状態で減圧し、前記前記剥離テープを前記保護テープに貼付ける請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記保護テープは、サポート基板を介して前記半導体基板に貼付けされ、
    前記第4工程は、
    前記引き込みにより前記保護テープから露出した前記サポート基板面を支持する請求項2乃至請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 粘着面を上側にした剥離テープが載置されたステージと、
    保護テープが貼付された半導体基板を、前記保護テープを下側にして、前記ステージ上に載置する載置部と、
    前記剥離テープを前記保護テープに貼付けた状態で、前記剥離テープを前記ステージの下側に向かって引き込み、前記保護テープを剥離する剥離部と、
    前記引き込みにより、前記ステージから突出した前記半導体基板を支持する支持部と、
    を有する半導体製造装置。
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