JP5995325B2 - 積層方法および積層システム - Google Patents

Description

本発明は、積層方法および積層システムに関し、特には載置部材上に載せられて搬送される脆性被積層体へのフィルム状積層体の積層に関する積層方法および積層システムに関するものである。

半導体ウエハ等の被積層体に対してＮＣＦフィルム等のフィルムを積層する際には、従来は特許文献１に示されるようなロールを使用した積層装置が用いられていた。積層される被積層体の厚みが薄くても屈曲性のあるものの場合は、連続した被積層体を送って積層成形することも行われるが、一般的にはキャリアフィルムの上に被積層体とフィルムを載置して積層装置へ搬入して積層する方式が行われている。この方式では半導体ウエハ等の被積層体をキャリアフィルムに載置する際やキャリアフィルムから搬出する際に、人手や搬入・搬出用のロボットを用いて半導体ウエハに接触する必要があった。

しかしながら近年、半導体ウエハの厚みが０．３ｍｍ以下のものや窒化ガリウム等の化合物からなる脆性材料を用いたウエハが出現し、積層成形前にキャリアフィルム上に半導体ウエハを載置する際やキャリアフィルムから積層成形された半導体ウエハを搬出する際に、ウエハに接触した際にウエハが損傷を受けやすいという問題が出てきた。またロールを使用した積層装置では、積層時の加圧が線荷重となって半導体ウエハに部分的に加わるので、載置時や搬出時と同様に、ウエハが割れやすいという問題もあった。更に半導体ウエハの上面にバンプ等の突起のあるものでは、ロールによる成形を行うと横方向からの力がバンプ等に加えられるので、バンプ等が倒されやすいという問題もあった。

そこで特許文献２および特許文献３に示されるように、半導体ウエハに対して弾性体である加圧膜体を備えた積層装置を用いてフィルム状積層体を積層することも行われている。この積層装置を用いれば、加圧膜体により略均等に半導体ウエハに対して押圧を加えることができ、ロールを使用した積層装置のように、半導体ウエハへの加圧が線加圧とならないという利点がある。また加圧膜体を備えた積層装置は、バンプ等の突起がある半導体ウエハであっても、上方から略均等に加圧を行うことができるので、ロールによる加圧のように加圧時にバンプ等の突起を倒してしまうということも発生しにくい。

しかしながら特許文献２については、キャリアフィルムへ直接半導体ウエハを載置して加圧膜体を備えた積層装置に搬入するものであるので、キャリアフィルムへ半導体ウエハを載置する際や、積層後にキャリアフィルムからの搬出する際には、半導体ウエハに直接接触して移動させる必要のあるものであった。また特許文献３については、半導体をどのように加圧膜体を備えた積層装置に搬入・搬出するかは明示されていない。

特開２００５−３４０３３５号公報 特開２０１２−１０４７８２号公報 特開２００９−２５９９２４号公報

上記のように、特許文献１ないし特許文献３では、半導体ウエハ等の被積層体をキャリアフィルムに載置する際やキャリアフィルムから搬出する際に、人手や搬入・搬出用のロボットを用いて半導体ウエハに接触する必要があったが、近年の薄肉化した半導体や、高脆性素材からなる半導体等の脆性被積層体の積層を行う場合、積層装置への搬入、積層装置での積層、積層装置からの搬出の点で、脆性被積層体が損傷を受けずにフィルム状積層体の良好な積層が可能となる積層方法や積層システムは確立されていなかった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、薄肉化した半導体や、高脆性素材からなる半導体等の脆性被積層体の場合であっても、損傷を受けることなくフィルム状積層体の良好な積層を行うことのできる積層方法および積層システムを提供することを目的とする。

請求項１の積層方法に係る発明は、半導体ウエハとフィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより半導体ウエハにフィルム状積層体を積層する積層方法において、半導体ウエハとフィルム状積層体の厚みを加えた厚みよりも厚い枠状のウエハリングと該ウエハリングに貼着されたダイシングテープとからなる載置部材を用い、該載置部材に半導体ウエハとフィルム状積層体を載置して積層装置に搬入し、前記載置部材とともに半導体ウエハとフィルム状積層体が搬入および収容された状態で真空チャンバを形成し、前記真空チャンバ内で上方からショアＡ硬度が１０°ないし６５°、厚みが１ｍｍないし６ｍｍの弾性膜体を膨出させて半導体ウエハとフィルム状積層体とを加圧して積層することを特徴とする。
請求項２の積層方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記載置部材のうちのウエハリングの部分を吸着保持または把持部により保持して積層装置に搬入、搬出することを特徴とする。
請求項３の積層方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記フィルム状積層体は矩形か連続した帯状であり、積層が終了した後で余剰部が切断され除去されることを特徴とする。
請求項４の積層方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明において、フィルム状積層体と半導体ウエハを前記弾性膜体により加圧する際は、０．２ＭＰａないし１．０ＭＰａで加圧され、加圧時間は１５秒ないし９０秒であることを特徴とする
請求項５の積層システムに係る発明は、上記目的を達成するため、半導体ウエハとフィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより半導体ウエハにフィルム状積層体を積層する積層システムにおいて、半導体ウエハとフィルム状積層体の厚みを加えた厚みよりも厚い枠状のウエハリングと該ウエハリングに貼着されたダイシングテープとからなり、積層装置内に半導体ウエハとフィルム状積層体を該ダイシングテープの上に載置した状態で搬入、搬出する載置部材と、上盤と、前記上盤との間で前記載置部材とともに半導体ウエハとフィルム状積層体が搬入された状態で真空チャンバを形成可能な下盤と、前記上盤に設けられ前記真空チャンバ内に膨出可能なショアＡ硬度が１０°ないし６５°、厚みが１ｍｍないし６ｍｍの弾性膜体とが設けられた積層装置と、が備えられたことを特徴とする。
請求項６の積層システムに係る発明は、上記目的を達成するため、請求項５に記載の発明において、積層装置の下盤にはダイシングテープの部分を吸引可能な載置台が設けられたことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の積層方法は、半導体ウエハとフィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより半導体ウエハにフィルム状積層体を積層する積層方法において、
半導体ウエハとフィルム状積層体の厚みを加えた厚みよりも厚い枠状のウエハリングと該ウエハリングに貼着されたダイシングテープとからなる載置部材を用い、該載置部材に半導体ウエハとフィルム状積層体を載置して積層装置に搬入し、前記載置部材とともに半導体ウエハとフィルム状積層体が搬入および収容された状態で真空チャンバを形成し、前記真空チャンバ内で上方からショアＡ硬度が１０°ないし６５°、厚みが１ｍｍないし６ｍｍの弾性膜体を膨出させて半導体ウエハとフィルム状積層体とを加圧して積層するので、搬入、搬出時や積層時に損傷を受けることなく半導体ウエハにフィルム状積層体を積層する際の歩留まりを高めることができる。
本発明の請求項５に記載の積層システムは、半導体ウエハとフィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより半導体ウエハにフィルム状積層体を積層する積層システムにおいて、半導体ウエハとフィルム状積層体の厚みを加えた厚みよりも厚い枠状のウエハリングと該ウエハリングに貼着されたダイシングテープとからなり、積層装置内に半導体ウエハとフィルム状積層体を該ダイシングテープの上に載置した状態で搬入、搬出する載置部材と、上盤と、前記上盤との間で前記載置部材とともに半導体ウエハとフィルム状積層体が搬入された状態で真空チャンバを形成可能な下盤と、前記上盤に設けられ前記真空チャンバ内に膨出可能なショアＡ硬度が１０°ないし６５°、厚みが１ｍｍないし６ｍｍの弾性膜体とが設けられた積層装置と、が備えられているので、搬入、搬出時や積層時に損傷を受けることなく半導体ウエハにフィルム状積層体を積層する際の歩留まりを高めることができる。

真空チャンバが閉鎖され半導体ウエハに対して弾性膜体により加圧が行われる際の積層装置の説明図である。 真空チャンバが閉鎖され半導体ウエハに対して弾性膜体により加圧が行われている際の積層システムの説明図である。 積層装置の真空チャンバが開放された際の積層システムの説明図である。 載置部材に半導体ウエハとフィルム状積層体を載置した際の平面図である。 載置部材に半導体ウエハとフィルム状積層体を載置した際の断面図である。 別の実施形態の積層システムの積層装置の説明図である。 別の実施形態の積層システムの成形手順を示す説明図であって、半導体ウエハＷを載置した状態を示す図である。 別の実施形態の積層システムの成形手順を示す説明図であって、リングスペーサを載置した状態を示す図である。 別の実施形態の積層システムの成形手順を示す説明図であって、フィルム状積層体を載置した状態を示す図である。 別の実施形態の積層システムの成形手順を示す説明図であって、弾性膜体により半導体ウエハとフィルム状積層体を加圧した状態を示す図である。

本実施形態の積層システム１１について、図１ないし図３を参照して説明する。本実施形態の積層システム１１は、脆性被積層体である半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆとを重合して加熱および加圧することにより半導体ウエハＷにフィルム状積層体Ｆを積層するものである。積層システム１１は、半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆを積層する積層装置１２と、半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆの搬送機構１３等からなっている。

図１に示されるように積層装置１２は、上盤１４に対して下盤１５が相対向して設けられている。下盤１５は上盤１４に対して上昇および下降可能であり、上盤１４と下盤１５が閉鎖された際に上盤１４と下盤１５の間に真空チャンバＣが形成されるようになっている。真空チャンバＣは図示しない真空ポンプにより真空吸引が可能となっている。そして真空チャンバＣ内の上盤１４の下面側には弾性膜体１６が設けられている。弾性膜体１６は、これに限定されるものではないが、硬度（ショアＡ硬度）が１０°〜６５°（より一層望ましくは１５°ないし５５°）、厚みが１ｍｍ〜６ｍｍ（より一層望ましくは２ｍｍ〜５ｍｍ）のシリコンゴム等の耐熱性のゴムからなっている。弾性膜体１６は、周囲が枠体１７と図示しないボルトにより上盤１４の基盤１８に係止され、加圧時に真空チャンバＣ内に膨出可能となっている。また弾性膜体１６の表面には微細な凹凸が設けられている。なお表面にバンプを設けた半導体ウエハＷに積層を行う場合は、バンプは上側に向けて載置され、上盤１４側の弾性膜体１６の硬度は、下盤１５側の弾性固定膜体２３の硬度よりも高くすることが望ましい。

また上盤１４の基盤１８には上盤の一部である熱板１９が取付けられている。熱板１９は内部に図示しないカートリッジヒータが設けられるか表面に図示しないラバーヒーターが設けられ、加熱可能となっている。また上盤１４の基盤１８と熱板１９を貫通して、弾性膜体１６の裏面側に向けて吸引・圧搾空気供給孔２０が形成されている。前記吸引・圧搾空気供給孔２０の装置内側の開口部は、弾性膜体１６の裏面側に開口され、装置外側の開口部は、上盤１４の外部に設けられた図示しない真空ポンプと圧縮ポンプにバルブ等を介して接続されている。

下盤１５についても下盤の一部である熱板２１が、基盤２２に設けられている。そして下盤１５の熱板２１の上面にも弾性固定膜体２３が貼着されている。弾性固定膜体２３は、硬度（ショアＡ硬度）が、１０°〜６０°の厚みが１ｍｍ〜６ｍｍのシリコンゴム等の耐熱性のゴムからなっている。また弾性固定膜体２３の表面には微細な凹凸が設けられている。下盤１５の一部には吸引孔２４が設けられている。そして吸引孔２４の装置内側の開口部は真空チャンバＣに開口され、装置外側の開口部は図示しない真空ポンプに接続されるようになっている。そして下盤１５の周囲の壁部２５にはＯリング２６等のシール部材が設けられ、真空チャンバＣを形成時には、下盤１５の周囲の壁部２５の上面およびＯリング２６が、後述するキャリアフィルムｆ１，ｆ２を挟むか或いは直接に、上盤１４の枠体１７の下面と当接するようになっている。なお真空チャンバＣは所定の幅と高さを有するものであれば、上記の構造には限定されない。

次に半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆの搬送機構１３について説明する。搬送機構１３は、積層装置１２の前工程側の上方に設けられた巻き出しロール３１から繰り出されたキャリアフィルムｆ１が、積層装置１２の上盤１４と下盤１５の間を通過して積層装置１２の後工程側の上方に設けられた巻き取りロール３２に巻き取られるようになっている。また積層装置１２の前工程側の下方に設けられた巻き出しロール３３から繰り出されたキャリアフィルムｆ２が、積層装置１２の上盤１４と下盤１５の間を通過して積層装置の後工程側の下方に設けられた巻き取りロール３４に巻き取られるようになっている。キャリアフィルムｆ１，ｆ２の材質は公知のようにポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムである。

搬送機構１３について更に詳しく記載すると、下側のキャリアフィルムｆ２は巻き出しロール３３から巻き出された後にローラ３５により送り方向が変えられて、積層装置１２に向けて水平方向に送られる。そして下側のキャリアフィルムｆ２のみが水平方向に送られる部分（上方が開放されている部分）に半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆを載置した載置部材３６を搬入するための搬入ステージＳ１が設けられる。一方上側のキャリアフィルムｆ１もローラ３７，３８により送り方向が変えられて前記搬入ステージＳ１よりも積層装置１２側で下側のキャリアフィルムｆ１と重ねられるようにして積層装置１２へ送られる。そして積層装置１２の後工程では、上側のキャリアフィルムｆ１がローラ３９により巻き取りロール３２に向けて送り方向が変えられた後も、下側のキャリアフィルムｆ２は水平方向に送られる。そしてこの下側のキャリアフィルムｆ２のみが水平方向に送られる部分（上方が開放されている部分）に積層された半導体ウエハＷを載置した載置部材３６を搬出するための搬出ステージＳ２が設けられている。その後下側のキャリアフィルムｆ２は、ローラ４０により送り方向が変えられて巻き取りロール３４に巻き取られる。

なお搬送機構１３の別の実施形態として、積層装置１２と巻き取りロール３２，３４の間に、キャリアフィルムｆ１，ｆ２等の両端をチャック装置により把持して後工程側に向けて引張る把持搬送装置を設けたものでもよい。更には積層装置は１台に限定されず、複数台設けたものでもよく、膨出する弾性膜体１６を用いた積層装置１２の後に、プレス装置を併設したものでもよい。

更には搬送機構の更に別の実施形態として、脆性被積層体である半導体ウエハＷとフィルム状積層体であるフィルム状積層体Ｆが載置された載置部材のうちのウエハリング４１の部分を多軸関節ロボット等、空間を移動する移載装置により保持して直接、積層装置１２へ搬入、搬出するようにしてもよい。この場合、ロボットの把持部によりウエハリング４１を挟持して搬送してもよく、ロボットの保持部の上にウエハリング４１を載せて搬送してもよい。なおロボットの挟持部による挟持も保持部へ載せるのも半導体ウエハＷ等を保持することに含まれる。更に別の実施形態では、半導体ウエハＷの搬送にキャリアフィルムｆ２を使用しない。

次に搬送機構１３の載置部材３６について図４、図５により説明する。脆性被積層体である半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆを載置する載置部材３６は、枠状のウエハリング（枠部）４１とウエハリング４１に貼着されたダイシングテープ（接着テープ）ｆ３とからなっている。ウエハリング４１は、耐熱性の樹脂や金属等の材料からなっており、これに限定されるものではないが、１〜５ｍｍの厚みを有し内孔Ｈが設けられている。ウエハリング４１の厚みは、半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆを加えた厚みよりも厚いことは言うまでもない。またウエハリング４１の内孔Ｈは、載置される半導体ウエハＷが直接接触しないよう半導体ウエハＷの直径以上の長さに設けられる。なおウエハリング４１の外周形状および内孔Ｈの内周形状は、本実施形態では、角部が円弧状の矩形となっているが、矩形、八角形等の多角形、円形、楕円形など、限定されない。そして図５に示されるようにウエハリング４１の下面４１ａ（半導体ウエハＷを載置した場合にウエハリング４１の裏面側）には、前記内孔Ｈを塞ぐようにダイシングテープ（接着フィルム）ｆ３が貼られる。

従って載置部材３６において、ダイシングテープｆ３の接着層は上向きに貼られることになり、ウエハリング４１の内孔Ｈの部分（中央部分）は、接着層が露出したダイシングテープｆ３が設けられていることになる。そして前記ダイシングテープｆ３の接着層の部分に円形の半導体ウエハＷが貼られ、更にはその上から矩形のフィルム状積層材Ｆが重合される。フィルム状積層材Ｆは、前記のように一般的には、半導体ウエハＷの全面を覆うことができる大きさにカットされている。そしてフィルム状積層材Ｆにおいて、半導体ウエハＷの上面に当接される部分以外の周辺の部分は、ダイシングテープｆ３に対向して設けられる。この場合にダイシングテープｆ３にフィルム状積層材Ｆを貼着してもよく、単に重ねただけでもよい。このような構造にすることにより、載置部材３６上において半導体ウエハＷとフィルム状積層材Ｆが、位置ずれすることなく固定される。なおフィルム状積層体Ｆの形状は矩形に限定されず、円形でもよく、後述するように連続した帯状のものでもよい。

次に本実施形態の積層システム１１を用いた積層方法について図１ないし図３により説明する。本実施形態の積層方法に用いられる脆性被積層体はこれに限定されるものではないが半導体の場合は、厚みが０．３ｍｍ以下のシリコンウエハか、窒化ガリウム等の化合物半導体ウエハ、または窒化珪素からなるウエハなど脆性素材からなるウエハが対象となる。とりわけ厚みが０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの半導体ウエハＷの場合は、上記のウエハリング４１とダイシングテープｆ３による載置部材３６を用いることが必要となる。また半導体ウエハＷの直径については、これに限定されるものではないが一例として、直径１００ｍｍないし５００ｍｍ程度のものが積層成形され、今後更に大面積化される傾向にある。半導体ウエハＷは、同じ厚みであれば、直径が大きいものほど割れやすくなる。これらの脆性半導体ウエハＷでは、従来のウエハ以上にハンドリング時や積層時に割れやすく歩留まりが低下しがちである。または厚みが０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの半導体ウエハＷや半導体ウエハＷの表面にバンプが形成されたウエハにおいては、ロールラミネータによる加圧が不適なものが多いので、特に弾性膜体１６により加圧を行う積層装置１２が望ましい。また半導体ウエハＷに積層されるフィルム状積層体としては、ＮＣＦフィルム（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）等の絶縁性と接着性を有するフィルムが用いられる。

まず最初に図１および図２に示されるように積層装置１２において半導体ウエハＷにフィルム状積層体Ｆの積層が行われている間に、下側のキャリアフィルムｆ２上の搬入ステージＳ１に、前述した半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆを載置した載置部材３６のセットを搬入する。この際の搬入作業は、図示しないハンドリングロボットを用いて行われるが、ウエハリング４１の部分のみをロボットのチャックで把持して搬入されるので、半導体ウエハＷの厚みが薄くて割れやすいものであっても問題ない。また載置部材３６の搬入作業は作業員の人手により行ってもよく、その場合も半導体ウエハＷに接触することなく搬入が可能である。また前工程のベルトコンベア等から積層システム１１の下側のキャリアフィルムｆ２の最前端へ、載置部材３６等を搬入するものでもよい。その場合載置部材３６等は把持されずに滑らせるようにして受け渡しがなされるが、受け渡し時の衝撃が直接に半導体ウエハＷに加わらない。

また同時に搬出ステージＳ２では載置部材３６の搬出が行われる。載置部材３６を搬出する場合も搬入する場合と同様に、ハンドリングロボットまたは人手により半導体ウエハＷに接触することなく、載置部材３６のウエハリング４１の部分を把持して行われる。または把持せずに後工程のベルトコンベアに受け渡すものでもよい。

そして積層装置１２において所定時間をかけて半導体ウエハＷの積層が終了すると、真空チャンバＣ内が常圧に戻された後、図３に示されるように下盤１５が下降され、上盤１４と下盤１５の間が開放される。そして次に上下の巻き取りロール３２，３４を駆動してキャリアフィルムｆ１，ｆ２を前工程側から後工程側に向けて移送させる。そのことにより上側のキャリアフィルムｆ１と下側のキャリアフィルムｆ２に挟まれた状態で積層の完了した半導体ウエハＷと載置部材３６は、積層装置１２内から搬出ステージＳ２に移動される。また同時に搬入ステージＳ１の下側のキャリアフィルムｆ２上の半導体ウエハＷとフィルム状積層材Ｆと載置部材３６は、積層装置１２内に移動される。この際、上下のキャリアフィルムｆ１，ｆ２は、巻き出しロール３１と巻き取りロール３２の間または巻き出しロール３３と巻き取りロール３４の間で張力制御がなされ、積層装置１２の上下の盤１４，１５の間で、キャリアフィルムｆ１，ｆ２および載置部材３６等が垂れ下がらないようになされる。

そして再び積層装置１２の上盤１４と下盤１５が閉鎖されると、真空チャンバＣが形成され、図示しない真空ポンプにより吸引孔２４を介して真空チャンバＣ内の真空吸引がなされる。この際に上盤１４の熱板１９と下盤１５の熱板２１は加熱されているので、フィルム状積層材Ｆの半導体ウエハＷ側の層またはフィルム状積層材Ｆ全体が溶融状態となる。なお上盤１４の熱板１９および下盤１５の熱板２１の温度は、これに限定されるものではないが一例として８０℃ないし２００℃程度に加熱されている。この段階ではまだ弾性膜体１６の裏面側は真空ポンプにより吸引されており加圧は行わないことが望ましい。そして所定時間が経過すると、図１および図２に示されるように、上盤１４側の弾性膜体１６の裏面側に吸引・圧搾空気供給孔２０を介して圧縮ポンプから圧搾空気を導入させ、真空チャンバＣ内に弾性膜体１６を膨出させる。このことによりフィルム状積層材Ｆは、弾性膜体１６によりキャリアフィルムｆ１を介して半導体ウエハＷの上面にむけて押圧される。また半導体ウエハＷの裏面側は、ダイシングテープｆ３、キャリアフィルムｆ２を介して下盤１５の熱板２１に貼着された弾性固定膜体２３に向けて押圧される。

この際に載置部材３６に載置された半導体ウエハＷを上面側から弾性膜体１６を膨出させて加圧したほうが都合がよいのは、次のような理由である。上面側から加圧することにより載置部材３６のウエハリング４１の下面側に貼着されたダイシングテープｆ３が下側の弾性固定膜体２３に押し付けられるが、その際にダイシングテープｆ３の屈曲がほとんど無いか小さくて済む。一方仮に下盤１５側の弾性膜体を設け、下盤１５側の弾性膜体を膨出させた場合は、ダイシングテープｆ３が持ち上げられて大きく屈曲し、それと同時に半導体ウエハＷの周囲の部分も反りを生じるので割れやすくなる。また反った半導体ウエハＷは、空冷による伸縮率の違いにより、割れやすくなる。更にダイシングテープｆ３自体も破れやすい。また下盤１５側に設けた弾性膜体により加圧を行う場合は、弾性膜体の膨出により載置部材３６全体が持ち上げられる形となり、積層装置１２の真空チャンバＣの中央からずれてしまう場合がある。この場合、半導体ウエハＷがキャリアフィルムｆ１，ｆ２の間からはみ出して溶融したフィルム状積層体の一部が積層装置１２の真空チャンバＣ内に付着したり、弾性膜体による加圧が不均一になったり、搬出ステージＳ２での後工程へのハンドリングに不具合が生じたりする。

また前記以外に下から順にＮＣＦフィルム等のフィルム状積層体、半導体ウエハＷ、ダイシングテープｆ３を含む載置部材３６の順に載置し、下側から弾性膜体１６により加圧することも考えられるが、こちらも全体が弾性膜体１６により持ち上げられる際に、半導体ウエハＷが割れる可能性がある。また半導体ウエハＷの搬入や搬出の際に、制限を受ける上に前工程や後工程において載置部材３６のダイシングテープｆ３に半導体ウエハＷを取付けたり、ダイシングテープｆ３から取外したりする際にも載置部材３６を反転させるなどの工程が必要となるものであった。

積層装置１２によりＮＣＦフィルム等のフィルム状積層体と半導体ウエハＷを加圧する際の圧力（半導体ウエハＷに加えられる面圧）は、これに限定されるものではないが一例として０．２ＭＰaないし１．０ＭＰａの範囲内に加圧される。また加圧時間についても、これに限定されるものではないが一例として１５秒ないし９０秒程度の時間、加圧される。そして所定時間が経過して積層装置１２での弾性膜体１６を用いた積層成形が完了すると、弾性膜体１６の裏面側の圧搾空気の供給が断たれて、弾性膜体１６が再び熱板１９に向けて吸引される。そして真空チャンバＣ内を大気開放して常圧に戻し、図３に示されるように再び下盤１５を下降させて真空チャンバＣの開放がなされる。これらの手順によりバッチ式の積層装置１２により半導体ウエハＷへのフィルム状積層体Ｆの積層が繰り返される。積層が終了した半導体ウエハＷにはフィルム状積層体Ｆの余剰部が残った状態であるが、余剰部は積層後のキャリアフィルムｆ２の上、または後工程で切断され除去される。

なお上記の実施形態では、フィルム状積層体Ｆは、半導体ウエハＷとともに載置部材３６に貼着されて搬送される。しかしフィルム状積層体Ｆは、帯状の連続フィルムであってもよい。フィルム状積層体Ｆが連続フィルムである場合は、フィルム状積層体Ｆの巻き出しロールから保護フィルム等を巻き取った状態で載置部材３６に載置された半導体ウエハＷの上に帯状のフィルム状積層体Ｆが重なるようにして積層装置１２へ供給され、積層装置１２で加圧されてから搬出される。積層後の半導体ウエハＷと帯状のフィルム状積層体Ｆは、下側のキャリアフィルムｆ２上に載置された状態で、積層された半導体ウエハＷからフィルム状積層体Ｆの余剰部が切断される。

なお上記の実施形態では、フィルム状積層体Ｆと半導体ウエハＷは、載置部材３６上に載置されてキャリアフィルｆ２の上に載せられて搬送される。しかし半導体ウエハＷの搬送は、ウエハリング４１の部分を多軸関節ロボットの把持部により保持して直接、積層装置１２の中心の加圧位置へ搬入、搬出するようにしてもよい。この場合、積層装置１２による加圧時にフィルム状積層体Ｆが溶融して弾性膜体１６等に付着することも想定される。そのため、フィルム状積層体Ｆの上に、ウエハリング４１の上面に当接するような大きさの保護フィルムを載置することも想定される。保護フィルムの面積は、少なくともフィルム状積層体Ｆがはみ出さないようにフィルム状積層体Ｆの面積よりも大きくする必要があり、ウエハリング４１の面積以下とすることが望ましい。なお半導体ウエハＷの下面側は、ダイシングテープｆ３によってカバーされるので、保護フィルムは不要である。そして積層成形が終了すると半導体ウエハＷは、再び多関節ロボットによりウエハリング４１の部分が把持されて積層装置１２の外へ搬送される。この場合、１台のロボットにより搬入した側と同じ側へ向けて再び半導体ウエハＷを移動させてもよく、２台のロボットを用いて一方向へ向けて半導体ウエハＷ等を移動させてもよい。そしてその後、保護フィルムが重ねられている場合は、保護フィルムが除去される。（またはフィルム状積層体Ｆと保護フィルムの余剰部を先に切断してもよい。）

前記の半導体ウエハＷの搬送をキャリアフィルムを使用しない場合について第２の実施形態として説明する。図６に示されるように積層システム５１の積層装置５２の基本的な構造は、上記の図１等に示される本実施形態の積層装置１１とほぼ共通するので、相違点のみを符号を付して説明する。積層装置５２の下盤５３の熱板５４（載置板）の上面には、ウエハリング４１を載置する凹部５５が形成されている。そして前記凹部５５の内部の底面５５ａには吸引用の孔５６が形成されている。また凹部５５の中央には、多孔質材料からなる半導体ウエハＷの載置台５７が配置されている。載置台５７の高さは凹部５５の底面の高さよりも高く、一例として凹部５５の外側の上面と同じ高さになっている。しかし場合によっては載置台５７の高さは、底面５５ａと同じ高さでもよい。そして載置台５７の裏面側は、吸引用に形成された孔５８に接続されている。吸引用の孔５５と孔５８は、それぞれ開閉バルブ等を介して真空ポンプに接続されている。また積層システム５１は、ウエハリング４１や後述するリングスペーサ５９を保持して搬送する多関節ロボット等からなる図示しない移載装置を備えている。

次に積層システム５１による半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆの積層成形方法について図６ないし図１０により説明する。まず最初に図６、図７に示されるように、載置部材３６に載せられた半導体ウエハＷは、移載装置によってウエハリング４１を吸着保持されて、開放された積層装置５２の下盤５３の熱板５４の凹部５５の内部に載置される。載置部材３６については、上記の図１等の実施形態と同様に、ウエハリング４１にダイシングテープｆ３が上向きに貼られたものであり、最初の状態ではダイシングテープｆ３の上には半導体ウエハＷのみが載置されておりフィルム状積層体Ｆは重ねられていない。そして熱板５４の凹部５５に載置部材３６に載せられた半導体Ｗが載置されると、半導体Ｗの裏面側のダイシングテープｆ３の部分が、吸引用の孔５８から多孔質材料からなる載置台５７を通じて吸引される。またウエハリング４１の部分がダイシングテープｆ３を介して吸引用の孔５６から吸引され保持される。

次に図８に示されるように移載装置によりリングスペーサ５９が、半導体ウエハＷとウエハリング４１の間の部分に載置される。リングスペーサ５９の形状は、内周の孔の形状は円形が望ましく、外側の形状はウエハリングの内周の孔と類似した形状となっている。リングスペーサ５９を載置する目的は、加圧時に弾性膜体１６が押付けられた際に、接着面が上面に向けられたダイシングテープｆ３と弾性膜体１６が接着するのを防止するためと、後に記載するフィルム状積層体Ｆを載置した際に、フィルム状積層体Ｆとダイシングテープｆ３に当接され、内部に空間が形成されることを防ぐためである。リングスペーサ５９は、半導体ウエハＷとともに最初から載置部材３６に重ねられていてもよい。なお、半導体ウエハＷとウエハリング４１の大きさによっては、リングスペーサ５９を設けることは必須ではない。

次に図９に示されるように移載装置の別の吸着移載具に吸着されていたフィルム状積層体Ｆ（ＮＣＦフィルム）を、半導体ウエハＷの上に全面をカバーするように載置する。この際、半導体ウエハＷとリングスペーサ５９の間は、フィルム状積層体Ｆで覆われ、ダイシングテープｆ３が暴露されなくなる。次に積層装置５２の上盤６０と下盤５３と接合して内部にチャンバを形成し、チャンバ内を真空吸引する。その後、図１０に示されるように、積層装置５２の上盤６０に設けられた弾性膜体１６の裏面側に加圧空気を供給し、膨出させた弾性膜体１６により、フィルム状積層体Ｆを介して半導体ウエハＷを押圧し、両者を貼合わせて積層成形する。この際にリングスペーサ５９により、ダイシングテープｆ３にテンションがかけられるとともに、弾性膜体１６とダイシングテープｆ３の貼り付きが防止される。積層成形が完了すると、上盤６０と下盤５３の間は開かれ、移載装置により、リングスペーサ５９のみを先に吸着して除去する。またこれと同時かまたは前後して孔５８および多孔質材料からなる載置台５７を介して加圧空気を供給し、半導体ウエハＷの裏面側を先に離型する。そして次には孔５６からも加圧空気を供給するとともに、ウエハリング４１の上面を吸着して取出しを行う。

なお別の実施形態において、半導体ウエハＷとフィルム状積層体Ｆの間の真空吸引が可能であれば、最初から載置部材３６の上に半導体ウエハＷとリングスペーサ５９やフィルム状積層体Ｆを載置したものを搬入するようにしてもよい。またこの別の実施形態の積層装置５２では、熱板５４に凹部５５を形成するのではなく、周囲に位置決め突起等を設けて載置部材３６の位置決めするものでもよい。また積層装置５２は、少なくとも載置部材３６を下盤５３に吸着保持可能なものであれば、下盤５３の熱板５４の上面にシリコンゴム等の弾性膜体が貼付けられ、その上に半導体ウエハＷの部分を載置するものでもよい。その場合、半導体ウエハＷが載置される部分以外の部分を弾性膜体または別の部材に形成された孔を介して吸引することが望ましい。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明の積層方法および積層システムに用いられる半導体ウエハＷとしては、板厚が０．３ｍｍ以下の全ての半導体ウエハ、窒化物半導体ウエハが含まれる。また半導体ウエハＷの板厚については、厚みが０．０１ｍｍから０．０５ｍｍのものは、特にハンドリング時に割れやすいので、本発明が非常に有効である。

１１ 積層成形システム
１２ 積層装置
１３ 搬送機構
１４ 上盤
１５ 下盤
１６ 弾性膜体
３６ 載置部材
４１ ウエハリング（枠部）
Ｃ 真空チャンバ
Ｆ フィルム状積層体
Ｈ 内孔
Ｗ 半導体ウエハ
ｆ１，ｆ２ キャリアフィルム
ｆ３ ダイシングテープ（接着テープ）

Claims (6)

1. 半導体ウエハとフィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより半導体ウエハにフィルム状積層体を積層する積層方法において、
   半導体ウエハとフィルム状積層体の厚みを加えた厚みよりも厚い枠状のウエハリングと該ウエハリングに貼着されたダイシングテープとからなる載置部材を用い、該載置部材に半導体ウエハとフィルム状積層体を載置して積層装置に搬入し、
   前記載置部材とともに半導体ウエハとフィルム状積層体が搬入および収容された状態で真空チャンバを形成し、
   前記真空チャンバ内で上方からショアＡ硬度が１０°ないし６５°、厚みが１ｍｍないし６ｍｍの弾性膜体を膨出させて半導体ウエハとフィルム状積層体とを加圧して積層することを特徴とする積層方法。
2. 前記載置部材のうちのウエハリングの部分を吸着保持または把持部により保持して積層装置に搬入、搬出することを特徴とする請求項１に記載の積層方法。
3. 前記フィルム状積層体は矩形か連続した帯状であり、積層が終了した後で余剰部が切断され除去されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層方法。
4. フィルム状積層体と半導体ウエハを前記弾性膜体により加圧する際は、０．２ＭＰａないし１．０ＭＰａで加圧され、加圧時間は１５秒ないし９０秒であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の積層方法。
5. 半導体ウエハとフィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより半導体ウエハにフィルム状積層体を積層する積層システムにおいて、
   半導体ウエハとフィルム状積層体の厚みを加えた厚みよりも厚い枠状のウエハリングと該ウエハリングに貼着されたダイシングテープとからなり、積層装置内に半導体ウエハとフィルム状積層体を該ダイシングテープの上に載置した状態で搬入、搬出する載置部材と、
   上盤と、
   前記上盤との間で前記載置部材とともに半導体ウエハとフィルム状積層体が搬入された状態で真空チャンバを形成可能な下盤と、
   前記上盤に設けられ前記真空チャンバ内に膨出可能なショアＡ硬度が１０°ないし６５°、厚みが１ｍｍないし６ｍｍの弾性膜体とが設けられた積層装置と、
   が備えられたことを特徴とする積層システム。
6. 積層装置の下盤にはダイシングテープの部分を吸引可能な載置台が設けられたことを特徴とする請求項５に記載の積層システム。