JP6427367B2 - 保護被膜の被覆方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ウエーハの表面を被覆する保護被膜の被覆方法に関し、特に、バンプ等の凸部が表面に形成されたウエーハを被覆する保護被膜の被覆方法に関する。
分割予定ラインに沿ってレーザ光線を照射して半導体ウエーハや光デバイスウエーハ(以下、単にウエーハと記す)を分割するレーザ加工装置においては、ウエーハ表面にレーザー光線を照射すると、照射された領域から溶融物としてデブリが発生する。このデブリがウエーハの表面に再付着するのを防止するために、ウエーハの表面に、液状樹脂等の保護被膜を被覆する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、保護被膜の具体的な被覆方法として、回転テーブルに保持されたウエーハの中心部に所定量の液状樹脂を滴下し、回転テーブルを所定速度で回転させる、いわゆるスピンコーティングという方法が提案されている(特許文献2から特許文献4参照)。さらに、保護被膜の膜厚を均一にするために、スピンコーティングを複数回実施する方法も提案されている(特許文献3及び特許文献4参照)。
特開2004−188475号公報 特開2006−198450号公報 特開2008−006379号公報 特開2014−060269号公報
ところで、ウエーハの表面のデバイス上にバンプ等の凸部が形成されている場合には、ウエーハを保持した回転テーブルを回転させ、その遠心力によって液状樹脂を外周部に向けて流動させようとしても、表面の凸部に妨げられ液状樹脂をウエーハの表面に均一に塗布することが困難であった。保護被膜の膜厚が均一でない場合、保護被膜の薄い部分ではデブリに対する保護効果が小さくなり、保護被膜の薄い部分に付着したデブリがウエーハに影響を与えてしまうおそれがあった。また、特許文献3及び特許文献4に示すように、スピンコーティングを複数回実施することも考えられるが、液状樹脂は水溶性樹脂であるため、液状樹脂を一度乾燥させた後に再び液状樹脂を塗布しても、最初に被覆した保護被膜は溶けてしまい、必ずしも均一に保護被膜を形成できるとは限らなかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ウエーハの表面に保護被膜を均一に形成することができる保護被膜の被覆方法を提供することを目的とする。
本発明の保護被膜の被覆方法は、液状樹脂によって板状のウエーハの表面に保護被膜を形成する保護被膜の被覆方法であって、ウエーハの表面を上にして、表面の全域に液状樹脂を供給する液樹脂供給工程と、液状樹脂供給工程の後、ウエーハの表面全域に液状樹脂を拡散させるような回転速度でウエーハを回転させる拡張工程と、拡張工程の後、ウエーハを反転させ表面を下にして液状樹脂を乾燥させる乾燥工程と、からなり、乾燥工程では、拡張工程より低速でウエーハを回転させて液状樹脂の乾燥を促進させることを特徴とする
この構成によれば、ウエーハの表面に液状樹脂を供給した後、ウエーハを反転させることにより、液状樹脂は自重によってウエーハの表面全域に拡散する。この状態で液状樹脂が乾燥されることにより、ウエーハの表面形状に関係なく、例えば、表面にバンプ等の凸部が形成されたウエーハであっても、ウエーハの表面全域に均一な厚みの保護被膜を被膜することができる。
また、本発明の保護被膜の被覆方法は、液状樹脂によって板状のウエーハの表面に保護被膜を形成する保護被膜の被覆方法であって、ウエーハの表面を下にして、表面の全域に液状樹脂を噴射する液状樹脂供給工程と、液状樹脂供給工程の後、ウエーハの表面全域に液状樹脂を拡散させるような回転速度でウエーハを回転させる拡張工程と、拡張工程の後、表面を下にしたままウエーハの表面の液状樹脂を乾燥させる乾燥工程と、からなり、乾燥工程では、拡張工程より低速でウエーハを回転させて液状樹脂の乾燥を促進させることを特徴とする
本発明によれば、液状樹脂の自重を利用することにより、ウエーハの表面に保護被膜を均一に形成することができる。
本実施の形態に係る保護被膜の被覆方法が適用されるウエーハの一例を示す図である。 本実施の形態に係る保護被膜の被覆方法が適用されるスピンナ装置の斜視図である。 本実施の形態に係る液状樹脂供給工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る拡張工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る乾燥工程の一例を示す図である。 変形例に係る液状樹脂供給工程を示す図である。 変形例に係る拡張工程を示す図である。 変形例に係る乾燥工程を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態に係る保護被膜の被覆方法が適用されるウエーハの一例を示す図である。図2は、本実施の形態に係る保護被膜の被覆方法が適用されるスピンナ装置の斜視図である。本実施の形態においては、スピンナ装置がレーザ加工装置に適用される例について説明する。なお、本実施の形態に係るスピンナ装置は、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。スピンナ装置は、ウエーハの表面に液状樹脂を塗布し、ウエーハの表面を被覆する構成であれば、どのように構成されてもよい。
先ず、本実施の形態に適用されるウエーハについて説明する。図1に示すように、ウエーハWは、円形状を有しており、ウエーハWの表面は、格子状に配列された分割予定ライン(不図示)によって複数のデバイス領域に区画されている。各デバイス領域には、バンプ等の半球状の凸部Bが複数形成されている。ウエーハWは、表面を上向きにして、裏面側に貼着された保持テープTを介してリングフレームFに保持される。なお、ウエーハWは、シリコンウエーハ、ガリウムヒソ等の半導体ウエーハに限らず、パッケージ基板、ガラス、サファイア系の無機材料基板でもよい。また、ウエーハWの表面に形成される凸部Bは、バンプに限られない。例えば、アルミナセラミック基板上に形成された光デバイスの表面をシリコーン樹脂で保護し、シリコーン樹脂の表面に複数の凸部Bを備える構成としてもよい。また、凸部Bは、必ずしも形成されなくてよい。
次に、本実施の形態に係るスピンナ装置について説明する。図2に示すように、スピンナ装置1は、回転テーブル2の上方で一対の保持手段3によって保持されたウエーハW(図1参照)に対して液状樹脂を供給し、高速回転する回転テーブル2の遠心力によってウエーハWの表面全域に液状樹脂を塗布するように構成されている。一対の保持手段3は、ウエーハWの表裏を反転させることが可能になっている。ウエーハWの表面全域に液状樹脂を塗布した後、一対の保持手段3によってウエーハWの表面が下方に向けられることにより、液状樹脂は自重によってウエーハWの表面全域に拡散される。その状態で回転テーブル2を低速回転させることにより、液状樹脂が乾燥される。よって、ウエーハWの表面形状に関係なく、ウエーハWの表面全域に均一な厚みの保護被膜を被膜することができる。以下、スピンナ装置1の各構成部品について説明する。
スピンナ装置1は、円筒状の周壁部10aと底壁部10bとからなる有底筒状のケーシング10を有している。底壁部10bの中央は開口されており、底壁部10bには、この開口部分に沿って筒状のカバー部10cが立設されている。ケーシング10は、底壁部10bの下面から延びる筒状の脚部11によって支持されている。ケーシング10内には、円盤状の回転テーブル2が収容されており、回転テーブル2の外周には、一対の保持手段3が対向して配設されている。また、回転テーブル2と周壁部10aとの間には、ウエーハWの表面に液状樹脂を塗布する液状樹脂供給ノズル12が設けられている。
回転テーブル2は、保持手段3で保持したウエーハWを高速回転又は低速回転可能に構成される。保持手段3は、回転テーブル2の外周面に設けられたアーム30の先端に、クランプ機構31を取り付けて構成される。アーム30は、回転テーブル2の外周面から水平方向に突出して上方に屈曲した略L字状に形成される。クランプ機構31は、一対のクランプ機構31が対向する方向(回転テーブル2の径方向)に回転軸32a(図3参照)を有する回転機構32を介してアーム30の先端に取り付けられる。また、アーム30は、リングフレームF(図1参照)を反転可能な高さでウエーハWを保持している。より具体的には、回転テーブル2の上面と回転機構32の回転軸32aとの間の距離が、リングフレームFの半径より大きい。これにより、ウエーハWが反転される際に、リングフレームFの外周エッジが回転テーブル2の上面に接触するのを防止することができる。
回転機構32は、例えば、電動モータやエア駆動のロータリアクチュエータで構成され、クランプ機構31を回転軸回りに回転させることが可能になっている。これにより、一対のクランプ機構31は、ウエーハWを保持した状態で回転機構32が駆動されることにより、ウエーハWの表裏を反転させることが可能になっている。このように、回転機構32は、ウエーハWの表裏を反転させる反転手段を構成する。
また、クランプ機構31は、回転テーブル2の周方向(水平方向)に回転軸(不図示)を有する円柱状の駆動機構33と、リングフレームFの下面(保持テープT)を支持する左右一対の固定支持部34と、リングフレームFの上面を支持する可動支持部35とによって構成される(図3参照)。駆動機構33は、例えば、エア駆動のロータリアクチュエータで構成される。一対の固定支持部34は、水平方向に延びる長尺体で形成される。一対の固定支持部34は、先端が(駆動機構33の外周面から)回転テーブル2の径方向内側に突出するように、駆動機構33の両側面に取り付けられている。可動支持部35は、側面視L字状に形成され、一端が駆動機構33の回転軸に固定されている。可動支持部35は、駆動機構33の駆動によって、リングフレームFを挟持する挟持位置(固定支持部34の先端と可動支持部35の先端とが対向する位置)と固定支持部34から退避した退避位置との間で開閉可能になっている。このように、クランプ機構31は、固定支持部34と可動支持部35との間でリングフレームF(ウエーハW)を挟持(保持)することができる。
液状樹脂供給ノズル12は、回転テーブル2の外周側において、底壁部10bから保持手段3の上方まで垂直に立ち上がる垂直部12aと、垂直部12aの先端から水平方向に延びる水平部12bとによって略L字状に形成されている。水平部12bの先端は下方に向かって屈曲しており、屈曲した先端部分から液状樹脂がウエーハW上に滴下される。また、液状樹脂供給ノズル12は、底壁部10bの下方に設けられた旋回機構(不図示)によって、保持手段3の上方で垂直部12aを軸に旋回可能に構成されている。このように構成される液状樹脂供給ノズル12には、液状樹脂供給源(不図示)から液状樹脂が供給される。
ここで、液状樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)やポリエチレングリコール(PEG)等の水溶性樹脂が用いられる。なお、液状樹脂には、レーザー波長の光を吸収する吸収剤を添加することが好ましい。これにより、レーザー加工時にウエーハWの加工と共に保護被膜も同時に除去されるため、ウエーハWの熱分解物の蒸気等によって保護被膜がウエーハWの表面から剥離することが防止される。
また、回転テーブル2の下面中央には、電動モータ13の駆動軸13aの上端部が固定されている。駆動軸13aは、ケーシング10の下方に位置する電動モータ13から上方に延在し、底壁部10bに貫通形成された中心開口を通って回転テーブル2に接続される。これにより、回転テーブル2は、電動モータ13の回転力を受けて回転可能に構成される。
電動モータ13の外周面には、複数(本実施の形態では3つ)のエアシリンダ14が取り付けられている。電動モータ13は、各エアシリンダ14から地面(設置面)に突き当てられたピストンロッド14aによって支持されており、ピストンロッド14aの伸縮によって昇降駆動される。回転テーブル2は、電動モータ13によってケーシング10内で高速回転され、複数のエアシリンダ14によってウエーハWを載置する載置位置(上昇位置)と回転テーブル2を高速回転させる回転位置(下降位置)との間で昇降駆動される。
また、スピンナ装置1は、レーザ加工前のウエーハWに保護被膜を形成するだけでなく、レーザ加工後のウエーハWから保護被膜を除去する洗浄装置としても機能する。ケーシング10内には、液状樹脂供給ノズル12の他に、洗浄水ノズル及びエアノズル(いずれも不図示)が設けられている。洗浄時には、レーザ加工後のウエーハWが回転テーブル2に保持された状態で、洗浄水ノズルから洗浄水を噴射しながら回転テーブル2が高速回転される。ウエーハWの表面に洗浄水が吹き付けられることで、デブリが付着した保護被膜がウエーハWから洗い流される。洗浄時の廃液は、ケーシング10の底壁部10bに設けられた排水口15に接続されたドレインホース16を介して外に排出される。その後、回転中のウエーハWに対してエアノズルから乾燥エアが吹き付けられることでウエーハWが乾燥される。
このように構成されるスピンナ装置1では、レーザ加工前のウエーハWを保持手段3で保持した後、液状樹脂供給ノズル12を旋回させて液状樹脂供給ノズル12の先端をウエーハWの中央上方に位置付ける。そして、ウエーハWの表面に液状樹脂を滴下する。液状樹脂を滴下後、回転テーブル2は回転位置まで降下され、高速回転される。これにより、液状樹脂に遠心力が作用し、液状樹脂は、ウエーハWの表面全域に拡散される。本実施の形態においては、ウエーハWの表面全域に液状樹脂を拡散させた後、ウエーハWは回転機構32によって反転され、ウエーハWの表面が下方に向けられる。そして、回転テーブル2が低速回転されることにより、液状樹脂が乾燥され、ウエーハWの表面に均一な厚みの保護被膜が形成される。保護被膜が形成されたウエーハWは、図示しないレーザー加工位置まで搬送され、レーザ加工が実施される。レーザー加工時には、上記したようにウエーハWの表面が保護被膜で被覆されるため、デブリが直にウエーハWの表面に付着することがない。このように、ウエーハWの表面に保護被膜が被覆されることにより、レーザ加工によって生じるデブリがウエーハWの表面に付着するのを防止することができる。
次に、図3から図5を参照して、本実施の形態に係る保護被膜の被覆方法について説明する。図3は、本実施の形態に係る液状樹脂供給工程の一例を示す図である。図4は、本実施の形態に係る拡張工程の一例を示す図である。図5は、本実施の形態に係る乾燥工程の一例を示す図である。本実施の形態に係る保護被膜の被覆方法は、液状樹脂供給工程と、拡張工程と、乾燥工程とによって構成される。以下、本実施の形態に係る保護被膜の被覆方法の各工程について説明する。なお、以下の図においては、説明の都合上、ウエーハの厚みやウエーハの表面に形成される凸部を誇張して表している。
先ず、スピンナ装置1(図2参照)においては、回転テーブル2(図2参照)が載置位置に位置付けられ、クランプ機構31(図2参照)の可動支持部35(図2参照)が固定支持部34(図2参照)から退避している。そして、図示しない搬送機構によってウエーハW(図1参照)がスピンナ装置1に搬送され、ウエーハWは、保持テープT(図1参照)及びリングフレームF(図1参照)を介してクランプ機構31の固定支持部34上に載置される。そして、駆動機構33が駆動されることにより、固定支持部34に対して可動支持部35が接近され、可動支持部35が閉じられる。これにより、図3に示すように、リングフレームF及び保持テープTの一部は、固定支持部34と可動支持部35との間に挟持される。そして、液状樹脂供給工程が実施される。
液状樹脂供給工程では、ウエーハWは、一対の保持手段3によって表面を上にした状態で保持されている。液状樹脂供給ノズル12が旋回され、液状樹脂供給ノズル12の先端がウエーハWの中央上方に位置付けられる。そして、液状樹脂供給ノズル12の先端からウエーハWの中央に向かって所定量の液状樹脂Rが滴下される。この場合、液状樹脂Rの滴下量は、ウエーハWの表面全域に液状樹脂Rが塗布される量であることが好ましい。
液状樹脂供給工程の後には、拡張工程が実施される。図4に示すように、拡張工程では、回転テーブル2が高速回転されることにより、液状樹脂Rに遠心力が作用する。ウエーハWの表面の中央部分に滴下された液状樹脂Rの液溜まりは、ウエーハWの表面全域を覆うように凸部Bを乗り越えながらウエーハWの径方向外側に向かって拡散される。回転テーブル2の回転速度は、ウエーハWの表面全域に液状樹脂Rを拡散させることができる程度であることが好ましい。なお、この回転速度は、液状樹脂の粘度等やウエーハWの外径サイズに応じて適宜変更が可能である。
上述したように、液状樹脂RはウエーハWの表面形状に沿って拡散される。しかしながら、ウエーハWの表面には複数の凸部Bが形成されているため、ウエーハWの表面全域に拡散された液状樹脂Rには、厚みムラが生じている。具体的には、凸部Bが形成されていない部分における液状樹脂Rの厚みに対して、凸部Bの頂点部分における液状樹脂Rの厚みが薄くなっている。このような液状樹脂Rの厚みムラは、レーザ加工で生じるデブリに対する保護効果に影響を与える。また、ウエーハWの材質がシリコンの場合には、シリコンと液状樹脂Rとの屈折率の違いに起因して、レーザ光線の集光位置が厚みムラによって変化してしまい、レーザ加工の品質に影響を与えるおそれがあった。そこで、本実施の形態では、以下に示す乾燥工程において、ウエーハWを表裏を反転させて液状樹脂Rの自重を利用することにより、液状樹脂Rの厚みムラをなくしている。以下、乾燥工程について説明する。
拡張工程の後には、乾燥工程が実施される。図5に示すように、乾燥工程では、回転機構32が駆動されることにより、クランプ機構31(固定支持部34及び可動支持部35)の位置関係が逆になり、一対の保持手段3によって保持されたウエーハWが反転される。これにより、液状樹脂Rが塗布されたウエーハWの表面側が下方に向けられる。このとき、ウエーハWの表面に塗布された液状樹脂Rは、自重によってウエーハWの表面を伝い、凸部Bが形成されていないウエーハWの表面から凸部Bの頂点に向かって移動する。これにより、液状樹脂Rの厚みが比較的薄くなっていた凸部Bの頂点部分においても、液状樹脂Rが拡散され、ウエーハWの表面全域にわたって、均一な厚みで液状樹脂Rを塗布することができる。なお、このとき、回転テーブル2を拡張工程より低速で回転させることにより、液状樹脂Rの乾燥を促進させることができる。このときの回転テーブル2の回転速度は、ウエーハWの表面に塗布された液状樹脂Rが遠心力によって吹き飛ばされない程度であることが好ましい(例えば、100〜1000rpm)。また、この回転速度は、液状樹脂の粘度等やウエーハWの外径サイズに応じて適宜変更が可能である。さらに、回転テーブル2は回転されなくてもよく、所定時間放置して液状樹脂Rを自然乾燥させてもよい。このように、ウエーハWの表面全域に均一な厚みで保護被膜(乾燥された液状樹脂R)を形成することができる。
以上のように、本実施の形態に係る保護被膜の被覆方法によれば、ウエーハWの表面に液状樹脂Rを供給した後、ウエーハWを反転させることにより、液状樹脂Rは自重によってウエーハWの表面全域に拡散する。この状態で液状樹脂Rが乾燥されることにより、ウエーハWの表面形状に関係なく、例えば、表面にバンプ等の凸部Bが形成されたウエーハWであっても、ウエーハWの表面全域に均一な厚みの保護被膜を被膜することができる。
以下、図6から図8を参照して、変形例に係る保護被膜の被覆方法について説明する。図6は、変形例に係る液状樹脂供給工程を示す図である。図7は、変形例に係る拡張工程を示す図である。図8は、変形例に係る乾燥工程を示す図である。本実施の形態では、液状樹脂を遠心力で拡散させるスピンコーティングを例にして説明したが、変形例に係る保護被膜の被覆方法では、ウエーハの表面に向かって液状樹脂を噴射するスプレーコーティングを例にして説明する。なお、変形例に係るスピンナ装置は、液状樹脂噴射ノズルによってウエーハの下方からウエーハの表面に向かって液状樹脂を噴射する点で、本実施の形態と相違する。以下、主に相違点について説明し、一部説明は省略する。また、説明の便宜上、本実施の形態と同一名称の構成について同一の符号を付している。
図6に示すように、ウエーハWは、回転機構32によって反転されて、凸部Bが形成された表面側を下方に向けた状態で保持されている。回転テーブル2とウエーハWとの間には、液状樹脂噴射ノズル42が設けられている。液状樹脂噴射ノズル42は、回転テーブル2の上方で水平に延びており、先端部分が上方に屈曲されている。また、液状樹脂噴射ノズル42の先端は、ウエーハWの表面中央に向けられている。液状樹脂供給工程では、液状樹脂噴射ノズル42の先端からウエーハWの表面中央に向かって液状樹脂Rが噴射される。これにより、ウエーハWの表面に液状樹脂Rが塗布される。なお、液状樹脂噴射ノズル42の基端部(不図示)を旋回させながら液状樹脂Rを噴射することにより、ウエーハWの広範囲にわたって液状樹脂を塗布してもよい。
図7に示すように、拡張工程においては、回転テーブル2が高速回転されることにより、遠心力によって液状樹脂RがウエーハWの径方向外側に向かって拡散される。このとき、ウエーハWの表面側が下方に向けられているため、ウエーハWの表面に塗布された液状樹脂Rは、自重によってウエーハWの表面を伝って、凸部Bの頂点に向かって移動する。これにより、凸部Bの頂点部分において、液状樹脂Rの厚みが薄くなることを防止することができる。
乾燥工程においては、図7に示す状態のまま、回転テーブル2を低速回転させて液状樹脂Rの乾燥を促進させることができる。また、図8に示すように、ウエーハWを再び反転させてから回転テーブル2を低速回転させて液状樹脂Rを乾燥させてもよい。この場合、液状樹脂Rが自重によって凸部Bの頂点に移動して、この頂点部分に液状樹脂Rの液溜まりができたとしても、再びウエーハWが反転されることで、凸部Bの頂点部分の液溜まりは、自重によって、凸部Bが形成されていないウエーハWの表面に向かって移動する。これによって、厚みムラを生じさせることなく、液状樹脂RをウエーハWの表面全域に塗布することができる。また、回転テーブル2を回転させずに所定時間放置して、液状樹脂Rを自然乾燥させてもよい。以上により、変形例においても、ウエーハWの表面全域に均一な厚みで保護被膜(乾燥された液状樹脂R)を形成することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態においては、液状樹脂供給工程の後に拡張工程を実施することで、ウエーハWの表面全域に液状樹脂Rを塗布する構成としたが、この構成に限定されない。液状樹脂供給工程の中で回転テーブル2を高速回転させて液状樹脂Rを表面全域に塗布する構成としてもよい。もしくは、ウエーハWにスプレーノズルから霧状の液体樹脂を吹き付けウエーハの表面全面に塗布する構成としても良い。
以上説明したように、本発明は、ウエーハの表面に保護被膜を均一に形成することができるという効果を有し、特に、バンプ等の凸部が表面に形成されたウエーハを被覆する保護被膜の被覆方法に有用である。
W ウエーハ
R 液状樹脂

Claims (2)

  1. 液状樹脂によって板状のウエーハの表面に保護被膜を形成する保護被膜の被覆方法であって、
    ウエーハの該表面を上にして、該表面の全域に該液状樹脂を供給する液樹脂供給工程と、
    該液状樹脂供給工程の後、ウエーハの表面全域に該液状樹脂を拡散させるような回転速度でウエーハを回転させる拡張工程と、
    該拡張工程の後、ウエーハを反転させ該表面を下にして該液状樹脂を乾燥させる乾燥工程と、からなり、
    該乾燥工程では、該拡張工程より低速でウエーハを回転させて該液状樹脂の乾燥を促進させることを特徴とする保護被膜の被覆方法。
  2. 液状樹脂によって板状のウエーハの表面に保護被膜を形成する保護被膜の被覆方法であって、
    ウエーハの該表面を下にして、該表面の全域に該液状樹脂を噴射する液状樹脂供給工程と、
    該液状樹脂供給工程の後、ウエーハの表面全域に該液状樹脂を拡散させるような回転速度でウエーハを回転させる拡張工程と、
    該拡張工程の後、該表面を下にしたままウエーハの該表面の該液状樹脂を乾燥させる乾燥工程と、からなり、
    該乾燥工程では、該拡張工程より低速でウエーハを回転させて該液状樹脂の乾燥を促進させることを特徴とする保護被膜の被覆方法。
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