JP6625462B2 - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置および半導体製造方法に関する。

パワーＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワーデバイスは、縦方向に電流を流すデバイスであり、半導体ウエハの薄化によってオン抵抗の低減や絶縁破壊耐圧を高く維持することができる。半導体ウエハの薄化は、半導体ウエハのデバイス形成面に保護テープを貼り付けた状態で半導体ウエハの裏面を研削することにより行われる。保護テープは、半導体ウエハの研削後に半導体ウエハから剥離される。

特許文献１には、基台と、ウエハを載置するテーブルを備えるウエハ保持回転機構と、テープ繰出し部と、剥がしヘッド部と、ヒーターカッター部とから構成される保護シート剥離装置が記載されている。保護シートが貼付されたウエハはテーブル上に載置され、所定位置に搬送される。接着テープは、テープ繰出し部から繰出され、剥がしヘッド部によって引き出され、ヒーターカッター部によって保護シートの端部に熱圧着され、所定の短い長さに切断される。次いで、剥がしヘッド部は、接着テープを保持して引っ張って保護シートをウエハから引き剥がす。

特許文献２には、半導体ウエハの表裏何れか一方の面における外周部だけに接して半導体ウエハを保持する保持部と、保持部に連設されて半導体ウエハに対向可能に設けられた本体部と、保持部と本体部と半導体ウエハとで囲まれる保持空間を加圧又は減圧可能な圧力付与手段とを備えたシート剥離装置が記載されている。

特開２００１−２９１７６２号公報 特開２０１２−１６４８３９号公報

近年においては、半導体ウエハの更なる薄化が望まれている。しかしながら、薄化された半導体ウエハは剛性が極めて低く、保護テープの剥離時に容易に屈曲してクラックや割れが発生する。半導体ウエハの最外周部のみを真空吸着する特許文献２に記載の手法では、保護テープの剥離開始部位において半導体ウエハが屈曲して持ち上がり、この持ち上がった部分において真空吸着による吸着力が低下して、半導体ウエハの屈曲がさらに増大して真空吸着が外れ、最終的に半導体ウエハに割れが生じるおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体ウエハ等の被保持基板に貼り付けられた保護テープ等の膜状部材を剥離する際の被保持基板の破損を防止することを目的とする。

本発明に係る半導体製造装置は、基底部から突出して設けられ、先端が被保持部材の被保持面の外周部に当接されて前記被保持面の外周部を吸着保持する環状の第１の保持部と、前記基底部から突出し且つ前記第１の保持部の内側に前記第１の保持部に隣接して設けられ、先端が前記被保持面に当接されて前記被保持面の、前記第１の保持部によって吸着保持される部分よりも内側の部分を吸着保持する第２の保持部と、前記基底部および前記第１の保持部によって囲まれた空間内にガスを導入するガス導入機構と、を含み、前記ガス導入機構は前記空間内に配置された多孔質部材を含み、前記ガスが前記多孔質部材を経由して前記空間内に導入される。

本発明に係る半導体製造方法は、表面に膜状部材が貼り付けられた被保持部材の前記表面とは反対側の被保持面の外周部を環状の第１の保持部によって吸着保持するとともに、前記被保持面の、前記第１の保持部によって吸着保持される部分よりも内側の部分を第２の保持部によって吸着保持するステップと、前記第１の保持部の内側の空間内にガスを導入し、前記ガスによる圧力によって前記被保持部材を支持するステップと、前記膜状部材の表面に粘着テープを貼り付けるステップと、前記膜状部材を前記粘着テープとともに前記被保持部材から剥離するステップと、を含み、前記ガスが前記空間内に配置された多孔質部材を経由して前記空間内に導入される。

本発明によれば、半導体ウエハ等の被保持基板に貼り付けられた保護テープ等の膜状部材を剥離する際の被保持基板の破損を防止することができる。

本発明の実施形態に係る保持ステージの模式的な構成を示す平面図である。 図１における２−２線に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係る保持ステージ上に半導体ウエハを保持して半導体ウエハの表面に保護テープを貼り付ける手順を示すフロー図である。 半導体ウエハの表面に保護テープを貼り付ける工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る保持ステージ上に半導体ウエハを保持して半導体ウエハの表面に貼り付けられた保護テープを剥離する手順を示すフロー図である。 保護テープの表面に粘着テープを貼り付ける工程を示す図である。 保護テープを粘着テープとともに剥離する工程を示す図である。

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は適宜省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る半導体製造装置としての保持ステージ１０の上面（Ｘ−Ｙ平面）の模式的な構成を示す平面図である。図２は、図１における２−２線に沿った断面図（Ｘ−Ｚ平面）である。なお、図２には、保持ステージ１０によって保持される被保持部材としての半導体ウエハ１００が保持ステージ１０とともに示されている。

保持ステージ１０は、図１に示すように、上面視（Ｘ−Ｙ平面）における外形は円形とされており、保持ステージ１０に保持される半導体ウエハ１００と略同じ直径を有する。すなわち、保持ステージ１０は、半導体ウエハ１００と略同じ径の円形の基底部１３と、基底部１３の外縁に沿って基底部１３から突出して設けられた第１の保持部１１を有する。第１の保持部１１は、図１に示すように上面視において円環状をなしている。

第１の保持部１１は、その先端が半導体ウエハ１００の被保持面Ｐ１の外周部に当接されて真空吸着による吸着力によって、半導体ウエハ１００の外周部を吸着保持する。第１の保持部１１は、その内部にエアーの排気経路１１Ａを有する。排気経路１１Ａは、基底部１３内に設けられた排気経路１３Ａおよび保持ステージ１０の外部に引き出され、真空ポンプ（図示せず）に接続された排気経路１４Ａに連通しており、該真空ポンプが作動することで、半導体ウエハ１００を吸着保持する吸着力が作用する。

保持ステージ１０は、基底部１３から突出し且つ第１の保持部１１の内側に第１の保持部１１に隣接して設けられた第２の保持部１２を有する。第２の保持部１２は、その先端が半導体ウエハ１００の被保持面Ｐ１の外周部に当接されて、真空吸着による吸着力によって半導体ウエハ１００の第１の保持部１１が吸着保持する部分よりも内側（半導体ウエハ１００の内周側）の部分を吸着保持する。第２の保持部１２は、半導体ウエハ１００の被保持面Ｐ１の延在する面方向（図１におけるＸＹ方向）における一端側にのみ設けられている。また、第２の保持部１２は、図１に示すように、上面視（Ｘ−Ｙ平面）において、円環状の第１の保持部１１に沿って円弧状に伸びている。

第２の保持部１２は、その内部にエアーの排気経路１２Ａを有する。排気経路１２Ａは、保持ステージ１０の外部に引き出され、第１の保持部１１の排気経路１１Ａに接続された真空ポンプとは異なる真空ポンプ（図示せず）に接続されており、該真空ポンプが作動することで、半導体ウエハ１００を吸着保持する吸着力が作用する。

すなわち、第１の保持部１１および第２の保持部１２は、互いに独立した排気系統による真空吸着によって半導体ウエハ１００を吸着保持する。従って、第１の保持部１１が半導体ウエハ１００を吸着保持する吸着力と、第２の保持部１２が半導体ウエハ１００を吸着保持する吸着力とを独立に制御することが可能である。

第１の保持部１１および第２の保持部１２の先端には、それぞれゴム等の弾性部材２１、２２が設けられており、保持ステージ１０に半導体ウエハ１００を保持する際に、弾性部材２１、２２が半導体ウエハ１００の被保持面Ｐ１に当接される。弾性部材２１、２２は、半導体ウエハ１００を吸着保持する際の吸着力によって変形する。これにより、第１の保持部１１および第２の保持部１２と半導体ウエハ１００との密着性が向上し、エアー漏れによる吸着力の低下を防止することができる。

保持ステージ１０は、第１の保持部１１と基底部１３とによって囲まれた凹状の空間２０を有する。図２に示すように、空間２０は、保持ステージ１０によって保持された半導体ウエハ１００の下方に延在している。保持ステージ１０は、空間２０内にガスを導入するガス導入機構を有する。

ガス導入機構は、空間２０内に配置された多孔質部材１５と、多孔質部材１５に接続され、空間２０内に導入されるガスが流通する導入経路１６Ａと、空間２０内から排出されるガスが流通する排気経路１７Ａと、導入経路１６Ａを流通するガスの流速を制御するレギュレータ１８と、排気経路１７Ａを流通するガスの流速を制御するレギュレータ１９と、を含んで構成されている。このガス導入機構により、導入量および排出量を制御しつつ空間２０内にガスを導入することで空間２０内の圧力が制御される。空間２０内の圧力によって保持ステージ１０に保持された半導体ウエハ１００が支持される。空間２０内に導入されるガスとして例えばドライエアーを好適に用いることができる。

多孔質部材１５は、その内部に互いに連通する複数の孔を有する。多孔質部材１５は、導入経路１６Ａから供給されるガスを拡散させながら空間２０内に導入する役割を担う。仮に、導入経路１６Ａから多孔質部材１５を介さずに空間２０内にガスを導入した場合には、半導体ウエハ１００にガスが直接吹き付けられ、これによって、半導体ウエハ１００が破損するおそれがある。導入経路１６Ａから供給されるガスを、多孔質部材１５を介して空間２０内に導入することで、多孔質部材１５の表面全体から空間２０内にガスを供給することができ、半導体ウエハ１００にガスが直接吹き付けられることを防止することができ、半導体ウエハ１００の破損を防止することができる。多孔質部材１５として、例えば、セラミック粉末の原料を無機結合材で焼結したセラミック焼結多孔質体などを好適に用いることができる。

以下に、保持ステージ１０上に半導体ウエハ１００を保持して半導体ウエハ１００の表面に保護テープを貼り付ける方法を図３に示すフロー図を参照しつつ説明する。

ステップＳ１において、半導体ウエハ１００と保持ステージ１０との位置合わせを行いながら、半導体ウエハ１００を保持ステージ１０上に載置する。このとき、半導体ウエハ１００が第１の保持部１１の排気経路１１Ａおよび第２の保持部１２の排気経路１２Ａの上端を完全に塞ぐように位置合わせを行う。第１の保持部１１の先端は、半導体ウエハ１００の被保持面Ｐ１の最外周部に当接される。

ステップＳ２において、排気経路１１Ａ、１３Ａ、１４Ａに接続された真空ポンプ（図示せず）および排気経路１２Ａに接続された真空ポンプを稼働させ、第１の保持部１１および第２の保持部１２において真空吸着を開始する。

ステップＳ３において、導入経路１６Ａおよび排気経路１７Ａを流通するガスの流速を制御しながら空間２０内にガスを導入することで、空間２０内の圧力を調整する。空間２０内の圧力によって保持ステージ１０に保持された半導体ウエハ１００が支持される。

ステップＳ４において、図４に示すように、保持ステージ１０に半導体ウエハ１００を保持した状態で、半導体ウエハ１００の被保持面Ｐ１とは反対側の表面Ｐ２に保護テープ２００を貼り付ける。このとき、例えばローラ２２０等を用いて、保護テープ２００を半導体ウエハ１００に押し付ける押圧を加えながら保護テープ２００を貼り付ける。

ここで、仮に、保持ステージ１０が空間２０を有しない平板状である場合には、半導体ウエハ１００と保持ステージ１０との間に異物が挟み込まれるおそれがあり、異物が挟み込まれた状態で保護テープ２００を半導体ウエハ１００に押し付ける押圧を加えた場合には、半導体ウエハ１００と異物との接点に力が集中して半導体ウエハ１００にクラックや割れが生じるおそれがある。

本実施形態に係る保持ステージ１０は、半導体ウエハ１００に当接される部分が第１の保持部１１の先端部分および第２の保持部１２の先端部分のみであり、半導体ウエハ１００の下方には空間２０が延在しているので、半導体ウエハ１００と保持ステージ１０との間に異物が挟み込まれることを防止することができる。従って、保護テープ２００を半導体ウエハ１００に押し付ける押圧によって半導体ウエハ１００にクラックや割れが生じるリスクを低減することができる。

保護テープ２００の貼り付け後、半導体ウエハ１００の薄化処理が行われる。この薄化処理では、保護テープ２００が貼り付けられた表面Ｐ２側が下向きとなるように半導体ウエハ１００をウエハ研削装置（図示せず）のステージ上に載置する。続いて、半導体ウエハ１００が所望の厚さ（例えば６０μｍから１００μｍ程度）となるように、被保持面Ｐ１側から半導体ウエハ１００を研削する。半導体ウエハ１００に形成されるデバイスが、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の縦方向（半導体ウエハ１００の厚さ方向）に電流を流すデバイスである場合には、この薄化処理によってオン抵抗の低減や絶縁破壊耐圧を高く維持することができる。半導体ウエハ１００の薄化処理の完了後、保護テープ２００が半導体ウエハ１００から剥離される。

以下に、保持ステージ１０上に薄化処理済みの半導体ウエハ１００を保持して半導体ウエハ１００の表面Ｐ２に貼り付けられた保護テープ２００を剥離する方法について図５に示すフロー図を参照しつつ説明する。

ステップＳ１１において、半導体ウエハ１００と保持ステージ１０との位置合わせを行いながら、保護テープ２００が貼り付けられた表面Ｐ２側が上向きとなるように半導体ウエハ１００を保持ステージ１０上に載置する。また、半導体ウエハ１００の保護テープ２００の剥離を開始する側の端部が、保持ステージ１０の第２の保持部１２が設けられている側に位置するように、半導体ウエハ１００を保持ステージ１０上に載置する。また、半導体ウエハ１００が第１の保持部１１の排気経路１１Ａおよび第２の保持部１２の排気経路１２Ａの上端を完全に塞ぐように位置合わせを行う。

ステップＳ１２において、排気経路１１Ａ、１３Ａ、１４Ａに接続された真空ポンプ（図示せず）および排気経路１２Ａに接続された真空ポンプを稼働させ、第１の保持部１１および第２の保持部１２において真空吸着を開始する。このとき、第２の保持部１２における吸着力を、第１の保持部１１における吸着力よりも大きくしておくことが好ましい。

ステップＳ１３において、導入経路１６Ａおよび排気経路１７Ａを流通するガスの流速を制御しながら空間２０内にガスを導入することで、空間２０内の圧力を調整する。空間２０内の圧力によって保持ステージ１０に保持された半導体ウエハ１００が支持される。

ステップＳ１４において、図６に示すように、保護テープ２００の表面に、剥離用の粘着テープ２１０を貼り付ける。このとき、ローラ２２０を用いて、粘着テープ２１０を保護テープ２００に押し付ける押圧を加えながら粘着テープ２１０を貼り付ける。

本実施形態に係る保持ステージ１０は、半導体ウエハ１００に当接される部分が第１の保持部１１の先端部分および第２の保持部１２の先端部分のみであり、半導体ウエハ１００の下方には空間２０が延在しているので、半導体ウエハ１００と保持ステージ１０との間に異物が挟み込まれることを防止することができる。従って、粘着テープ２１０を保護テープ２００に押し付ける押圧によって半導体ウエハ１００にクラックや割れが生じるリスクを低減することができる。

ステップＳ１５において、保持ステージ１０に半導体ウエハ１００を保持した状態で、半導体ウエハ１００の表面Ｐ２に貼り付けられた保護テープ２００を半導体ウエハ１００から剥離する。保護テープ２００の剥離は、図７に示すように、保持ステージ１０および剥離機構５０を備えた、本発明の実施形態に係る半導体製造装置としての剥離装置３００によって行われる。剥離機構５０は、粘着テープ２１０の剥離開始側の端部を把持した状態で、剥離開始側とは反対側に移動することで保護テープ２００を粘着テープ２１０とともに剥離する。

すなわち、保護テープ２００の剥離は、半導体ウエハ１００の第２の保持部１２が設けられている方の端部側から開始される。保護テープ２００の剥離開始時は保護テープ２００と半導体ウエハ１００の密着力が最も高く、保護テープ２００が半導体ウエハ１００を持ち上げる力は最大値となる。このため、半導体ウエハ１００の剥離開始側の端部Ａ１が、第１の保持部１１から僅かに持ち上がり、第１の保持部１１における真空吸着による吸着力が低下する。しかしながら、第１の保持部１１よりも内側に設けられた第２の保持部１２は、第１の保持部１１の排気系統から独立した排気系統を備えているため、第２の保持部１２における吸着力は維持される。従って、薄化により剛性が低下した半導体ウエハ１００においても、第２の保持部１２による吸着力によって殆ど撓みを生じることなく保持ステージ１０上に保持された状態が維持される。その後、保護テープ２００の剥離が進み、半導体ウエハ１００を上方に持ち上げようとする力の作用点は、半導体ウエハ１００の内周部に移動する。これにより、第１の保持部１１による吸着力が回復し、保護テープ２００の剥離が終了するまで、保持ステージ１０上に安定的に支持される。

このように本実施形態に係る保持ステージ１０においては、保護テープ２００の剥離開始時の第１の保持部１１における吸着力の低下が、剥離機構５０の保護テープ剥離開始箇所に応じた位置に配置された第２の保持部１２によって補われ、薄化処理済みの半導体ウエハ１００の屈曲が抑制される。これにより、保護テープ２００を剥離する際の半導体ウエハ１００の破損を防止することができる。

また、第２の保持部１２を、第１の保持部１１に隣接させるとともに上面視（Ｘ−Ｙ平面）において、第１の保持部１１に沿って円弧状に延在させることで、第１の保持部１１における吸着力の低下を第２の保持部１２によって補う効果を高めることができる。

また、第２の保持部１２における吸着力を第１の保持部１１における吸着力よりも大きくしておくことで、第１の保持部１１における吸着力の低下を、第２の保持部１２によって補う効果をさらに高めることができる。

また、本実施形態では、第２の保持部１２を、保護テープ２００の剥離開始側にのみ配置する構成としたが、第２の保持部１２を第１の保持部１１と同様に上面視（Ｘ−Ｙ平面）において、円環状をなすように構成してもよい。なお、第２の保持部１２を、保護テープ２００の剥離開始側にのみ配置することで、第２の保持部１２の吸着面積を小さくすることができ、第２の保持部１２における吸着力を高めることが容易となる。

１０ 保持ステージ
１３ 基底部
１１ 第１の保持部
１１Ａ 排気経路
１２ 第２の保持部
１２Ａ 排気経路
１５ 多孔質部材
１６Ａ 導入経路
１７Ａ 排気経路
２１、２２ 弾性部材
５０ 剥離機構
１００ 半導体ウエハ
２００ 保護テープ
３００ 剥離装置

Claims (10)

1. 基底部から突出して設けられ、先端が被保持部材の被保持面の外周部に当接されて前記被保持面の外周部を吸着保持する環状の第１の保持部と、
   前記基底部から突出し且つ前記第１の保持部の内側に前記第１の保持部に隣接して設けられ、先端が前記被保持面に当接されて前記被保持面の前記第１の保持部によって吸着保持される部分よりも内側の部分を吸着保持する第２の保持部と、
   前記基底部および前記第１の保持部によって囲まれた空間内にガスを導入するガス導入機構と、
   を含み、
   前記ガス導入機構は前記空間内に配置された多孔質部材を含み、前記ガスが前記多孔質部材を経由して前記空間内に導入される
   半導体製造装置。
2. 基底部から突出して設けられ、先端が被保持部材の被保持面の外周部に当接されて前記被保持面の外周部を吸着保持する環状の第１の保持部と、
   前記基底部から突出し且つ前記第１の保持部の内側に前記第１の保持部に隣接して設けられ、先端が前記被保持面に当接されて前記被保持面の前記第１の保持部によって吸着保持される部分よりも内側の部分を吸着保持する第２の保持部と、
   前記基底部および前記第１の保持部によって囲まれた空間内にガスを導入するガス導入機構と、
   を含み、
   前記第１の保持部および前記第２の保持部は、互いに独立した排気系統による真空吸着により前記被保持面を吸着保持する
   半導体製造装置。
3. 基底部から突出して設けられ、先端が被保持部材の被保持面の外周部に当接されて前記被保持面の外周部を吸着保持する環状の第１の保持部と、
   前記基底部から突出し且つ前記第１の保持部の内側に前記第１の保持部に隣接して設けられ、先端が前記被保持面に当接されて前記被保持面の前記第１の保持部によって吸着保持される部分よりも内側の部分を吸着保持する第２の保持部と、
   前記基底部および前記第１の保持部によって囲まれた空間内にガスを導入するガス導入機構と、
   を含み、
   前記第２の保持部は、前記第１の保持部よりも高い吸着力で前記被保持面を吸着保持する
   半導体製造装置。
4. 基底部から突出して設けられ、先端が被保持部材の被保持面の外周部に当接されて前記被保持面の外周部を吸着保持する環状の第１の保持部と、
   前記基底部から突出し且つ前記第１の保持部の内側に前記第１の保持部に隣接して設けられ、先端が前記被保持面に当接されて前記被保持面の前記第１の保持部によって吸着保持される部分よりも内側の部分を吸着保持する第２の保持部と、
   前記基底部および前記第１の保持部によって囲まれた空間内にガスを導入するガス導入機構と、
   を含み、
   前記第２の保持部は、前記被保持面の延在する面方向における一端側に設けられている
   半導体製造装置。
5. 基底部から突出して設けられ、先端が被保持部材の被保持面の外周部に当接されて前記被保持面の外周部を吸着保持する環状の第１の保持部と、
   前記基底部から突出し且つ前記第１の保持部の内側に前記第１の保持部に隣接して設けられ、先端が前記被保持面に当接されて前記被保持面の前記第１の保持部によって吸着保持される部分よりも内側の部分を吸着保持する第２の保持部と、
   前記基底部および前記第１の保持部によって囲まれた空間内にガスを導入するガス導入機構と、
   前記被保持部材の前記被保持面とは反対側の面に貼り付けられた膜状部材を剥離するための剥離機構と、
   を含み、
   前記第２の保持部は、前記被保持面が延在する面方向において前記膜状部材の剥離が開始される側に設けられている
   半導体製造装置。
6. 前記ガス導入機構は前記空間内の圧力を調整する圧力調整機構を有する
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
7. 前記第１の保持部および前記第２の保持部は、真空吸着により前記被保持面を吸着保持する
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
8. 前記第１の保持部および前記第２の保持部の各々の先端に設けられた弾性部材を更に含む
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
9. 前記被保持部材の前記被保持面とは反対側の面に貼り付けられた膜状部材を剥離するための剥離機構を更に含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
10. 表面に膜状部材が貼り付けられた被保持部材の前記表面とは反対側の被保持面の外周部を環状の第１の保持部によって吸着保持するとともに、前記被保持面の、前記第１の保持部によって吸着保持される部分よりも内側の部分を第２の保持部によって吸着保持するステップと、
    前記第１の保持部の内側の空間内にガスを導入し、前記ガスによる圧力によって前記被保持部材を支持するステップと、
    前記膜状部材の表面に粘着テープを貼り付けるステップと、
    前記膜状部材を前記粘着テープとともに前記被保持部材から剥離するステップと、
    を含み、
    前記ガスが前記空間内に配置された多孔質部材を経由して前記空間内に導入される
    半導体製造方法。
    

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