JP7904084B2 - 保護部材形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークピースに樹脂製の保護部材を形成する際に用いられる保護部材形成方法に関する。

半導体デバイスの製造に用いられるウェーハ等のワークピースを研削等の方法で加工する際には、一般的に、ワークピースの被加工面とは反対側の被保持面側がチャックテーブルで保持される。そのため、チャックテーブルから被保持面に作用する衝撃を十分に緩和できるように、ワークピースをチャックテーブルで保持する前には、ワークピースの被保持面側に、この被保持面を覆う樹脂製の保護部材が形成されている。

上述のような保護部材は、例えば、平坦なステージの上に樹脂製のシートを載せ、シートの上に液状の樹脂を供給し、樹脂にワークピースを重ねてワークピースの被保持面側の全体に樹脂を押し広げ、その後、樹脂を硬化させることで形成される（例えば、特許文献１参照）。

ところが、この方法では、樹脂を押し広げる際の力でシートがステージに密着し、ステージからシートを容易に取り外せなくなることがあった。そこで、ステージの端部からステージとシートとの間に気体を供給して隙間を形成することで、ステージからシートを取り外す技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２－１４３７２３号公報 特開２０２２－２０２８６号公報

しかしながら、ワークピースが、その周縁部分に対して中央部分が大きく盛り上がるような形（つまり、上下が反転したお椀型）に湾曲している場合には、樹脂を押し広げて硬化させる際に、ワークピースが吸盤のように働いて、ステージとシートとが更に強く密着してしまう。そのため、ステージの端部から気体を供給する上述の方法では、必ずしもステージからシートを確実に取り外すことができなかった。

よって、本発明の目的は、シートを保持するステージ等の保持部からシートをより確実に取り外すことができる保護部材形成方法を提供することである。

本発明の一側面によれば、第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、を有するワークピースの該第１面側に保護部材を形成する保護部材形成方法であって、該ワークピースの該第２面側を第１保持部で保持する第１保持ステップと、該第１保持部と対向する位置に配置される第２保持部でシートを保持する第２保持ステップと、該第２保持部で保持された該シートと、該第１保持部で保持された該ワークピースと、の間の領域に液状の樹脂を供給する樹脂供給ステップと、該第１保持部と該第２保持部とを接近させて、該ワークピース及び該シートから該樹脂に力を加えることにより、該ワークピースと該シートとの間で該樹脂を広げて該ワークピースの該第１面側に該樹脂を被覆する樹脂被覆ステップと、該ワークピースの該第１面側に被覆された該樹脂を硬化させて、硬化した該樹脂と該シートとを含む保護部材を形成する樹脂硬化ステップと、該樹脂を硬化させた後に、該ワークピースを保持した状態の該第１保持部と該シートを保持した状態の該第２保持部とを離隔させる離隔ステップと、該樹脂を硬化させた後に、該第２保持部と該シートとが接触している部分に気体を供給する気体供給ステップと、を含み、該離隔ステップと該気体供給ステップとの双方により、該第２保持部と該シートとの間に隙間を形成し、該第１保持部に作用する力の変化をセンサで検出して該第２保持部と該シートとの間に該隙間が形成されたか否かを判定する判定ステップを更に含む保護部材形成方法が提供される。

好ましくは、該第２保持部と該シートとの間に該隙間が形成された後に、該第１保持部による該ワークピースの保持を解除して該ワークピースを該第１保持部から解放するワークピース解放ステップを更に含む。

本発明の一側面にかかる保護部材形成方法では、樹脂を硬化させて保護部材を形成した後に、ワークピースを保持した状態の第１保持部とシートを保持した状態の第２保持部とを離隔させ、且つ、第２保持部とシートとが接触している部分に気体を供給することで、第２保持部とシートとの間に隙間を形成するので、気体を供給するだけでは第２保持部からシートを取り外せないような状況であっても、第２保持部からシートを取り外すことができる。つまり、本発明の一側面にかかる保護部材形成方法によれば、従来の方法に比べて、シートを保持する第２保持部からシートをより確実に取り外すことができる。

図１は、保護部材形成装置の構造を模式的に示す断面図である。 図２は、ワークピースとシートとが保護部材形成装置により保持された状態を模式的に示す断面図である。 図３は、シートに液状の樹脂が供給された状態を模式的に示す断面図である。 図４は、ワークピースの表面側に樹脂が被覆された状態を模式的に示す断面図である。 図５は、光源から放射される光（紫外線）によって硬化した樹脂とシートとを含む保護部材がワークピースの表面側に形成された状態を模式的に示す断面図である。 図６は、第１ステージとシートとの間に隙間が形成された状態を模式的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の保護部材形成方法において使用される保護部材形成装置２の構造を模式的に示す断面図である。なお、図１では、保護部材形成装置２を構成する一部の要素が機能ブロックで表現されている。

図１に示されるように、保護部材形成装置２は、板状のワークピースを上方から保持できるように構成されたワークピース保持ユニット４を含む。このワークピース保持ユニット４は、例えば、ボールねじ式の昇降機構（不図示）によって支持される金属製のベース部６と、ベース部６の下面６ａ側に固定される円盤状のワークピース保持部（第１保持部）８と、を有している。

ワークピース保持部８は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属で構成された円盤状の枠体１０を含んでいる。枠体１０の中央下部１０ａは、逆さに配置された円錐台状（逆円錐台状）に構成されており、この中央下部１０ａの周りに配置された周縁部１０ｂに比べて下方に突出している。

枠体１０の中央下部１０ａには、その下面１０ｃに開口する円形状の開口部を備えた凹部１０ｄが形成されている。凹部１０ｄには、下端の高さが下面１０ｃの高さと等しくなるように構成された複数の柱状部材（ピン）１２が、概ね等しい間隔で配列されている。また、凹部１０ｄの底には、枠体１０を高さの方向に貫通する流路１０ｅの一端部が開口している。

流路１０ｅの他端部は、枠体１０の上面１０ｆに開口しており、ベース部６に設けられた流路６ｂやバルブ１４等を介して、吸引源１６に接続されている。そのため、吸引源１６が作動している状態でバルブ１４が開かれると、凹部１０ｄに配列された複数の柱状部材１２の隙間には、流路６ｂや流路１０ｅを通じて吸引源１６からの負圧が作用する。

枠体１０の周縁部１０ｂには、その下面１０ｇに開口する環状の開口部を備えた凹部１０ｈが形成されている。この凹部１０ｈは、中央下部１０ａの周りを囲むように配置されている。凹部１０ｈの底には、枠体１０を高さの方向に貫通する流路１０ｉの一端部が開口している。

流路１０ｉの他端部は、枠体１０の上面１０ｆに開口しており、ベース部６に設けられた流路６ｃやバルブ１４等を介して、吸引源１６に接続されている。そのため、吸引源１６が作動している状態でバルブ１４が開かれると、凹部１０ｈには、流路６ｃや流路１０ｉを通じて吸引源１６からの負圧が作用する。

なお、本実施形態にかかるワークピース保持ユニット４では、共通のバルブ１４によって、複数の柱状部材１２の隙間への負圧の供給と、凹部１０ｈへの負圧の供給と、が同時に制御されるが、これらは個別に制御されてもよい。その場合には、例えば、流路１０ｅ及び流路６ｂに接続されるバルブと、流路１０ｉ及び流路６ｃに接続されるバルブと、が別に設けられる。

ベース部６の下面６ａと、ワークピース保持部８を構成する枠体１０の上面１０ｆと、の間の環状の領域には、６個のセンサ１８が概ね等間隔に配置されている。各センサ１８は、代表的には、圧電素子を含む荷重センサであり、ワークピース保持部８に対して上下の方向に力が加わると、その力の大きさに応じた電気信号を出力する。なお、本実施形態では、６個のセンサ１８が使用されているが、センサ１８の数は、ワークピース保持部８に加わる力を適切に検出できる範囲で変更され得る。

ワークピース保持ユニット４の下方には、樹脂製のシートを下方から保持できるように構成されたシート保持ユニット２０が配置されている。シート保持ユニット２０は、所定の波長の光（紫外線）を透過させる透明な材料で構成された円盤状の第１ステージ（第２保持部）２２を含む。つまり、第１ステージ２２は、ワークピース保持部８と対向する位置に配置されている。また、第１ステージ２２の上面２２ａは、概ね平坦に形成されている。

第１ステージ２２の周りには、環状の第２ステージ２４が配置されている。この第２ステージ２４の上面２４ａの高さは、第１ステージ２２の上面２２ａの高さよりも僅かに高い。また、第１ステージ２２と第２ステージ２４との隙間によって、流路２０ａが形成されている。

流路２０ａは、バルブ２６等を介して、吸引源２８に接続されるとともに、バルブ３０等を介して、エア供給源３２に接続されている。そのため、吸引源２８が作動している状態でバルブ２６が開かれると、第１ステージ２２の上方且つ第２ステージ２４より内側の空間には、流路２０ａを通じて吸引源２８からの負圧が作用する。また、エア供給源３２が作動している状態でバルブ３０が開かれると、第１ステージ２２の上方且つ第２ステージ２４より内側の空間には、流路２０ａを通じてエア供給源３２からのエア（気体）が供給される。

また、第２ステージ２４には、その上面２４ａに開口する環状の開口部を備えた凹部２４ｂが形成されている。この凹部２４ｂは、第１ステージ２２の周りを囲むように配置されている。凹部２４ｂの底には、第２ステージ２４に設けられた流路２４ｃの一端部が開口している。流路２４ｃの他端部は、バルブ３４等を介して、吸引源２８に接続されている。そのため、吸引源２８が作動している状態でバルブ３４が開かれると、凹部２４ｂには、流路２４ｃを通じて吸引源２８からの負圧が作用する。

更に、第１ステージ２２の下方には、所定の波長の光（紫外線）を放射できる光源３６が配置されている。光源３６から放射された光は、第１ステージ２２を透過して、上面２２ａに載せられたシート等に照射される。例えば、シートの上面に供給された紫外線硬化型の樹脂（液状の樹脂）は、この光源３６から放射される光によって硬化する。

本実施形態にかかる保護部材形成方法では、ワークピース保持ユニット４によってワークピースが保持され（第１保持ステップ）、シート保持ユニット２０によってシートが保持される（第２保持ステップ）。図２は、ワークピース１１とシート２１とが保護部材形成装置２により保持された状態を模式的に示す断面図である。

ワークピース１１は、例えば、シリコン等の半導体材料で構成される円盤状のウェーハであり、円形状の表面（第１面）１１ａと、表面１１ａとは反対側の円形状の裏面（第２面）１１ｂと、を有している。ワークピース１１の表面１１ａ側は、例えば、互いに交差する複数のストリート（分割予定ライン）で複数の小領域に区画されており、各小領域には、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）等のデバイス（不図示）が形成されている。

本実施形態にかかる保護部材形成方法は、例えば、このワークピース１１の表面１１ａ側に保護部材を形成する際に用いられる。なお、ワークピース１１の材質、形状、構造、大きさ等は、上述した態様に制限されない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料で構成される基板等がワークピース１１として用いられ得る。同様に、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等も、上述の態様に制限されない。ワークピース１１には、デバイスが形成されていなくてもよい。

本実施形態では、このワークピース１１の表面１１ａ側に、ポリオレフィン、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料により構成される円形状のフィルム１３があらかじめ貼付される。また、フィルム１３の外縁部に、ワークピース１１を囲む環状のフレーム１５が固定される。つまり、ワークピース１１は、フィルム１３を介して環状のフレーム１５に支持された状態になっている。ただし、フィルム１３には、環状のフレーム１５が固定されなくてもよい。なお、フィルム１３の厚みは、例えば、５０μｍ～３００μｍ程度である。

ワークピース保持ユニット４によってワークピース１１が保持される際には、例えば、図２に示されるように、枠体１０の下面１０ｃにワークピース１１の裏面１１ｂを接触させ、枠体１０の下面１０ｇにフレーム１５の上面を接触させた状態で、バルブ１４が開かれる。これにより、複数の柱状部材１２の隙間と凹部１０ｈとに吸引源１６の負圧が作用し、ワークピース１１の裏面１１ｂ側がワークピース保持部８によって保持される。

シート２１は、例えば、ポリオレフィン、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料により構成された円形状のフィルムである。このシート２１の直径は、第１ステージ２２の円形の上面２２ａの直径よりも大きく、また、例えば、第２ステージ２４の環状の上面２４ａの外縁の直径よりも小さい。なお、シート２１の厚みは、例えば、５０μｍ～３００μｍ程度である。

このシート２１がシート保持ユニット２０によって保持される際には、例えば、第２ステージ２４の上面２４ａにシート２１の周縁部の下面を接触させた状態で、バルブ３４が開かれる。これにより、凹部２４ｂに吸引源２８の負圧が作用し、シート２１の周縁部の下面側が第２ステージ２４によって保持される。

また、シート２１の周縁部の下面側が第２ステージ２４によって保持された状態で、バルブ２６が開かれる。これにより、第１ステージ２２の上面２２ａとシート２１の下面との隙間に吸引源２８の負圧が作用し、この隙間に残留している気体が除去され、図２に示されるように、シート２１の下面が第１ステージ２２の上面２２ａに密着する。なお、このシート保持ユニット２０によるシート２１の保持と、ワークピース保持ユニット４によるワークピース１１の保持とは、いずれが先に遂行されてもよい。

ワークピース保持ユニット４によってワークピース１１が保持され、シート保持ユニット２０によってシート２１が保持された後には、シート２１の上面に液状の樹脂が供給される（樹脂供給ステップ）。言い換えれば、シート２１と、ワークピース１１と、の間の領域に液状の樹脂が供給される。図３は、シート２１に液状の樹脂２３が供給された状態を模式的に示す断面図である。

液状の樹脂２３は、代表的には、所定の波長の光（紫外線）が照射されると硬化する紫外線硬化型の樹脂であり、保護部材形成装置２に設けられているノズル（不図示）からシート２１に滴下される。なお、本実施形態では、液状の樹脂２３として、紫外線硬化型の樹脂が使用されるが、例えば、熱が加わると硬化する熱硬化型の樹脂等が液状の樹脂２３として使用されてもよい。

シート２１とワークピース１１との間の領域に液状の樹脂２３が供給された後には、ワークピース保持ユニット４を昇降機構で下降させて、ワークピース１１とシート２１との間で樹脂２３を広げることにより、ワークピース１１の表面１１ａ側に樹脂２３が被覆される（樹脂被覆ステップ）。

つまり、ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０とを接近させ、ワークピース１１及びシート２１から樹脂２３に力を加えることで、ワークピース１１とシート２１との間で樹脂２３が広げられ、ワークピース１１の表面１１ａ側に樹脂２３が被覆される。図４は、ワークピース１１の表面１１ａ側に樹脂２３が被覆された状態を模式的に示す断面図である。

フィルム１３とシート２１との間隔、すなわち、押し広げられた状態での樹脂２３の厚みは、例えば、５０μｍ～４００μｍ程度となるように調整される。なお、この時に、各センサ１８は、上向きの力（荷重）を検出する。具体的な力の値は、樹脂２３の粘度等に応じて変わるが、代表的には、上向きを正として、＋５００Ｎ程度である。

ワークピース１１の表面１１ａ側に樹脂２３が被覆された後には、この樹脂２３を硬化させて保護部材を形成する（樹脂硬化ステップ）。図５は、光源３６から放射される光（紫外線）２５によって硬化した樹脂２７とシート２１とを含む保護部材３１が、ワークピース１１の表面１１ａ側に形成された状態を模式的に示す断面図である。

図５に示されるように、光源３６から放射された光２５は、第１ステージ２２及びシート２１を透過して、液状の樹脂２３に照射される。その結果、樹脂２３は硬化し、この樹脂２３が硬化することで得られる樹脂２７と、シート２１と、フィルム１３と、を含む保護部材３１が完成する。なお、樹脂２３は硬化する際に収縮するので、この時には、各センサ１８は、下向きの力を検出する。具体的な力の値は、硬化させる際の樹脂２３の収縮率等に応じて変わるが、代表的には、－３００Ｎ程度である。

樹脂２３を硬化させて保護部材３１を形成した後には、ワークピース１１を保持した状態のワークピース保持ユニット４と、シート２１を保持した状態のシート保持ユニット２０と、が離隔される（離隔ステップ）。また、第１ステージ２２とシート２１とが接触している部分に、エア（気体）が供給される（気体供給ステップ）。図６は、第１ステージ２２とシート２１との間に隙間が形成された状態を模式的に示す断面図である。

本実施形態では、まず、図６に示されるように、ワークピース１１を保持した状態のワークピース保持ユニット４を上昇させることにより、ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０とが離隔される。なお、ワークピース保持ユニット４を上昇させる速さや、ワークピース保持ユニット４を上昇させる距離は、ワークピース保持ユニット４からワークピース１１等が脱落しない範囲で適切に設定される。

例えば、ワークピース保持ユニット４を上昇させる速さ（ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０とを離隔させる速さ）は、１μｍ／ｓ～１００μｍ／ｓ程度に設定される。また、ワークピース保持ユニット４を上昇させる距離（ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０とを離隔させる距離）は、１μｍ～１００μｍ程度に設定される。

上述のようにシート２１が第１ステージ２２に密着している状態で、ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０とが離隔されると、各センサ１８は、更に大きな下向きの力を検出する。具体的な力の値は、ワークピース保持ユニット４を上昇させる距離（離隔させる距離）等に応じて変わるが、代表的には、－１０００Ｎ程度である。

ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０とが離隔された後には、第１ステージ２２とシート２１とが接触している部分に、エア（気体）が供給される。これにより、第１ステージ２２からのシート２１の剥離が促され、第１ステージ２２とシート２１との間に隙間が形成される。エアの圧力等の条件は、第１ステージ２２とシート２１との間に隙間を形成できる範囲で任意に設定される。代表的には、エアの圧力は、０．１ｋＰａ～５ｋＰａ程度である。

シート２１が第１ステージ２２の上面２２ａから剥離され、第１ステージ２２とシート２１との間に隙間が形成されると、各センサ１８は、隙間に供給されるエアの圧力に起因した上向きの力を検出する。具体的な力の値は、シート２１の柔軟性や、供給されるエアの圧力等に応じて変わるが、代表的には、＋１０Ｎ程度である。

このように、シート２１が第１ステージ２２の上面２２ａから剥離される際には、ワークピース保持部８に作用し各センサ１８で検出される力の値が、負から正（又はゼロ）へと変化する。そこで、本実施形態では、この力の変化に基づいて、第１ステージ２２とシート２１との間に隙間が形成されたか否かを判定する（判定ステップ）。つまり、各センサ１８で検出される力が負から正（又はゼロ）に変化した段階で、第１ステージ２２とシート２１との間に隙間が形成されたと判定される。

第１ステージ２２とシート２１との間に隙間が形成されたと判定された後には、ワークピース保持ユニット４によるワークピース１１の保持を解除して、ワークピース１１をワークピース保持ユニット４から解放する（ワークピース解放ステップ）。もちろん、ワークピース１１をワークピース保持ユニット４から解放する前には、作業性が向上するように、ワークピース保持ユニット４を更に上昇させて、ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０との間の隙間を広げることができる。

一方で、例えば、所定の時間が経過しても第１ステージ２２とシート２１との間に隙間が形成されていないと判定された場合には、ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０とを離隔させる距離を更に大きくしたり、エアの圧力を高めたりして、第１ステージ２２の上面２２ａからのシート２１の剥離をより促進させるとよい。これにより、シート２１を保持する第１ステージ２２からシート２１を更に確実に取り外すことができる。

以上のように、本実施形態にかかる保護部材形成方法では、樹脂２３を硬化させて保護部材３１を形成した後に、ワークピース１１を保持した状態のワークピース保持部（第１保持部）８とシート２１を保持した状態の第１ステージ（第２保持部）２２とを離隔させ、且つ、第１ステージ２２とシート２１とが接触している部分に気体を供給することで、第１ステージ２２とシート２１との間に隙間を形成する。

よって、気体を供給するだけでは第１ステージ２２からシート２１を取り外せないような状況であっても、第１ステージ２２からシート２１を取り外すことができる。つまり、本実施形態にかかる保護部材形成方法によれば、従来の方法に比べて、シート２１を保持する第１ステージ２２からシート２１をより確実に取り外すことができる。

なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施され得る。例えば、上述した実施形態では、ワークピース保持ユニット４とシート保持ユニット２０とが離隔された後に、第１ステージ２２とシート２１とが接触している部分への気体の供給が開始されているが、これらの順序は入れ替えられてもよい。もちろん、これらが同時に開始されてもよい。

その他、上述した実施形態や変形例にかかる構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて変更して実施できる。

１１ ：ワークピース
１１ａ ：表面（第１面）
１１ｂ ：裏面（第２面）
１３ ：フィルム
１５ ：フレーム
２１ ：シート
２３ ：樹脂
２５ ：光（紫外線）
２７ ：樹脂
３１ ：保護部材
２ ：保護部材形成装置
４ ：ワークピース保持ユニット
６ ：ベース部
６ａ ：下面
６ｂ ：流路
６ｃ ：流路
８ ：ワークピース保持部（第１保持部）
１０ ：枠体
１０ａ ：中央下部
１０ｂ ：周縁部
１０ｃ ：下面
１０ｄ ：凹部
１０ｅ ：流路
１０ｆ ：上面
１０ｇ ：下面
１０ｈ ：凹部
１０ｉ ：流路
１２ ：柱状部材（ピン）
１４ ：バルブ
１６ ：吸引源
１８ ：センサ
２０ ：シート保持ユニット
２０ａ ：流路
２２ ：第１ステージ（第２保持部）
２２ａ ：上面
２４ ：第２ステージ
２４ａ ：上面
２４ｂ ：凹部
２４ｃ ：流路
２６ ：バルブ
２８ ：吸引源
３０ ：バルブ
３２ ：エア供給源
３４ ：バルブ
３６ ：光源

Claims (2)

1. 第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、を有するワークピースの該第１面側に保護部材を形成する保護部材形成方法であって、
   該ワークピースの該第２面側を第１保持部で保持する第１保持ステップと、
   該第１保持部と対向する位置に配置される第２保持部でシートを保持する第２保持ステップと、
   該第２保持部で保持された該シートと、該第１保持部で保持された該ワークピースと、の間の領域に液状の樹脂を供給する樹脂供給ステップと、
   該第１保持部と該第２保持部とを接近させて、該ワークピース及び該シートから該樹脂に力を加えることにより、該ワークピースと該シートとの間で該樹脂を広げて該ワークピースの該第１面側に該樹脂を被覆する樹脂被覆ステップと、
   該ワークピースの該第１面側に被覆された該樹脂を硬化させて、硬化した該樹脂と該シートとを含む保護部材を形成する樹脂硬化ステップと、
   該樹脂を硬化させた後に、該ワークピースを保持した状態の該第１保持部と該シートを保持した状態の該第２保持部とを離隔させる離隔ステップと、
   該樹脂を硬化させた後に、該第２保持部と該シートとが接触している部分に気体を供給する気体供給ステップと、を含み、
   該離隔ステップと該気体供給ステップとの双方により、該第２保持部と該シートとの間に隙間を形成し、
   該第１保持部に作用する力の変化をセンサで検出して該第２保持部と該シートとの間に該隙間が形成されたか否かを判定する判定ステップを更に含む保護部材形成方法。
2. 該第２保持部と該シートとの間に該隙間が形成された後に、該第１保持部による該ワークピースの保持を解除して該ワークピースを該第１保持部から解放するワークピース解放ステップを更に含む請求項１に記載の保護部材形成方法。