WO2009150919A1 - 半導体ウエハの保護膜の形成装置 - Google Patents

半導体ウエハの保護膜の形成装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for forming a protective film on a semiconductor wafer, and more particularly to an apparatus for forming a protective film on a semiconductor wafer that forms a protective film made of an ultraviolet curable resin on the surface of the semiconductor wafer.
  • a rotating unit that rotates the substrate coated with the ultraviolet curable resin, and a rotating unit disposed above the substrate, A light beam for irradiating ultraviolet rays; and a substantially annular light reflector disposed on the outside of the substrate.
  • the light reflector has a reflection surface that reflects the ultraviolet rays as a curved surface, and is reflected by the reflection surface.
  • the outer peripheral surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light (see, for example, Patent Document 1). JP 2000-276785 A
  • an object of the present invention is to provide an apparatus for forming a protective film for a semiconductor wafer, which can form a protective film of an ultraviolet curable resin on the surface of the semiconductor wafer with a uniform thickness.
  • the semiconductor wafer protective film forming apparatus of the present invention is a semiconductor wafer protective film forming apparatus for forming a protective film made of an ultraviolet curable resin on the surface of a semiconductor wafer, and allows ultraviolet light to pass through vertically.
  • Ultraviolet irradiation means an elevating member disposed so as to be movable up and down above the surface plate, and a flat surface mounted on the upper surface of the surface plate so as to cover the opening and on which the semiconductor wafer can be placed
  • An ultraviolet-transmissive pressure-receiving member having an upper surface, and a flat lower surface that is positioned on the lower side of the elevating member and is attached to the elevating member via an angle adjusting means and facing the pressure-receiving member.
  • the ultraviolet curable resin is then applied. Since the ultraviolet curable resin can be cured by irradiating ultraviolet rays from below, the protective film of the ultraviolet curable resin can be formed on the surface of the semiconductor wafer with a uniform thickness.
  • the protective film forming apparatus is mounted on a base 3 and a surface plate 2 having an opening 1 that penetrates vertically and allows ultraviolet light to pass therethrough, and is attached to the lower surface of the surface plate 2 to emit ultraviolet light.
  • a light reflector 4 that reflects upward, an ultraviolet irradiation means 5 that is attached to the lower part of the light reflector 4 to irradiate ultraviolet light upward, and is opposed to and above and above the surface plate 2
  • An elevating member 6 that can be disposed, and a UV-transmissive pressure-receiving member 7 that has a flat upper surface that is mounted on the upper surface of the surface plate 2 so as to cover the opening 1 and on which the semiconductor wafer W can be placed.
  • a pressure member 9 located on the lower side of the elevating member 6 and mounted on the elevating member 6 via the angle adjusting means 8 and facing the pressure receiving member 7 and having a flat lower surface; and the elevating member And an electric cylinder 10 for moving up and down 6.
  • the pressurizing member 9 is preferably made of a material having good surface roughness and low thermal strain.
  • ceramics such as alumina ceramics, zirconia ceramics, silicon nitride ceramics, or silicon carbide ceramics can be used.
  • the pressurizing member 9 is made of high-purity alumina ceramics having excellent electrical insulation, wear resistance and chemical stability, so that the Young's modulus is as high as 380 GPa and is not easily bent, and is also deformed by heat. Even if it is small and receives ultraviolet rays, distortion can be reduced.
  • the pressure receiving member 7 can be made of glass having a high ultraviolet transmittance. Moreover, it is preferable to provide a cooling means (not shown) for cooling the pressure receiving member 7.
  • a cooling means by providing a blower fan directed to the pressure receiving member 7 or a plurality of passages penetrating the pressure receiving member 7 in the horizontal direction and circulating the refrigerant in the passages, the distortion of the pressure receiving member 7 is achieved. Can be suppressed.
  • the pressure receiving member 7 is fixed by a frame-shaped guide member 11 mounted on the upper surface of the surface plate 2. As shown in FIG. 2, the peripheral portion of the pressure receiving member 7 has a step shape whose height is lower than the upper surface of the pressure receiving member 7, and this low step portion is screwed to the guide member 11.
  • the set screw 12 is pressed and fixed with a flat steel 13 and a resin flat plate 14 interposed therebetween. Due to the interposition of these flat steel 13 and resin flat plate 14, the pressing force applied to the pressure receiving member 7 by the set screw 12 can be dispersed to prevent the pressure receiving member 7 from being damaged.
  • Reference numeral 12a denotes a bolt for fixing the guide member 11.
  • the angle adjusting means 8 includes two vertical adjustment mechanisms 15 that are inserted in the left and right side portions of the elevating member 6 and are configured to allow screws to be adjusted in and out.
  • the tilting plate 16 is pivotally supported between the lower ends of the vertical adjustment mechanism 15 and can be tilted.
  • the tilting plate 16 has the pressing member 9 attached to the lower surface thereof.
  • the displacement plate 17 is composed of two displacement meters 17 that detect displacements on both the left and right sides of the tilting plate 16.
  • the elevating member 6 is slidably mounted on four columns 18 standing upright at the four corners of the surface plate 2, and the upper ends of the four columns 18.
  • a ceiling frame 19 is installed between them.
  • the electric cylinder 10 is attached to the central portion of the ceiling frame 19 so as to extend through the expansion and contraction operation of the piston rod of the electric cylinder 10.
  • the elevating member 6 is moved up and down.
  • a load cell 20 as a pressure measuring means for measuring the pressure applied to the semiconductor wafer W by the pressure member 9 is attached to the lower end of the piston rod of the electric cylinder 10.
  • a controller 21 is electrically connected to the servo motor 10 a of the electric cylinder 10, the load cell 20, and the ultraviolet irradiation means 5.
  • An encoder 10b as a position detector is attached to the servo motor 10a.
  • the controller 21 operates the servo motor 10a to control the extension operation of the piston rod of the electric cylinder 10 based on the measurement value of the load cell 20 that measures the pressure applied to the semiconductor wafer W by the pressing member 9.
  • the target value for example, 50 ⁇ m
  • the target value can be set.
  • the height of the left and right sides of the tilting plate 16 is adjusted by the vertical adjustment mechanism 15 while the height is detected by the two displacement meters 17 of the angle adjusting means 8 in advance, and the tilting plate 16 is adjusted.
  • the parallelism between the pressure member 9 and the pressure receiving member 7 is made highly accurate.
  • a polyester film S as an ultraviolet light permeable release sheet is interposed in the central portion of the upper surface of the pressure receiving member 7, and a required amount of ultraviolet curable resin (not shown) is applied to the central portion by, for example, a dispenser.
  • a semiconductor wafer W is placed on this ultraviolet curable resin.
  • the polyester film S as a peeling sheet can also be mounted on this semiconductor wafer W.
  • the piston rod of the electric cylinder 10 is initially extended at a relatively high speed to bring the pressing member 9 closer to the semiconductor wafer W.
  • the position of the piston rod of the electric cylinder 10 is detected, the piston rod is extended at a low speed, and the semiconductor wafer W is pressurized by the pressure member 9 while detecting the load of the load cell 20.
  • the ultraviolet curable resin is spread thinly and stretched to a uniform thickness (target film thickness).
  • the irradiated ultraviolet rays hit the ultraviolet curable resin while being converged toward the semiconductor wafer W by the light reflector 4, and the ultraviolet curable resin is cured.
  • the polyester film S is peeled off, and the semiconductor wafer W on which a protective film made of an ultraviolet curable resin is formed is taken out.
  • FIG. 2 is an enlarged detail view of a part A in FIG. 1.

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Abstract

　本発明は、紫外線が通過可能な開口を有する機台および定盤と、前記定盤の下部に装着されて紫外線を上方へ向けて反射する光反射体と、この光反射体の下部に装着されて紫外線を上方へ向けて照射する紫外線照射手段と、前記定盤の上方位置に昇降可能に配設された昇降部材と、前記定盤の上面に前記開口を被うようにして装着されるとともに前記半導体ウエハを載置可能な平坦状の上面を有する紫外線透過性の受圧部材と、前記昇降部材の下方側に位置してこの昇降部材に角度調整手段を介しかつ前記受圧部材と対向して装着される平坦状の下面を有する加圧部材と、前記昇降部材を昇降させる電動シリンダとを具備する半導体ウエハの保護膜の形成装置に関するものである。

Description

半導体ウエハの保護膜の形成装置
　本発明は、半導体ウエハの保護膜の形成装置に係り、より詳しくは、半導体ウエハの表面に紫外線硬化樹脂からなる保護膜を形成する半導体ウエハの保護膜の形成装置に関する。
　従来、基板の表面に紫外線硬化樹脂からなる保護膜を形成する装置の一つとして、紫外線硬化樹脂が塗布された基板を回転させる回転部と、前記基板の上方に配され、当該基板に対して紫外線を照射する光線と、前記基板の外側に配された略円環状の光反射体とを備え、前記光反射体は、前記紫外線を反射させる反射面が曲面とされ、当該反射面で反射された紫外線が前記基板の外周面に照射されるようにしたものがある（たとえば特許文献１参照）。
特開２０００－２７６７８５号公報
　しかし、このように構成された従来の保護膜の形成装置では、遠心力を利用して未硬化の紫外線硬化樹脂を延伸させるため、紫外線硬化樹脂が基板の外周部に集まりやすく、それに伴い、基板の直径方向に厚さのムラが発生するなどの問題があった。
　そこで、本発明は、半導体ウエハの表面に紫外線硬化樹脂の保護膜を均一の厚さに形成することができる半導体ウエハの保護膜の形成装置を提供することを目的とする。
　本発明の半導体ウエハの保護膜の形成装置は、半導体ウエハの表面に紫外線硬化樹脂からなる保護膜を形成する半導体ウエハの保護膜の形成装置であって、上下に貫通して紫外線が通過可能な開口を有する機台および定盤と、前記定盤の下部に装着されて紫外線を上方へ向けて反射する光反射体と、この光反射体の下部に装着されて紫外線を上方へ向けて照射する紫外線照射手段と、前記定盤の上方位置に昇降可能に配設された昇降部材と、前記定盤の上面に前記開口を被うようにして装着されるとともに前記半導体ウエハを載置可能な平坦状の上面を有する紫外線透過性の受圧部材と、前記昇降部材の下方側に位置してこの昇降部材に角度調整手段を介しかつ前記受圧部材と対向して装着される平坦状の下面を有する加圧部材と、前記昇降部材を昇降させる電動シリンダと、を具備したことを特徴とする。
　本発明によれば、受圧部材上に塗布される紫外線硬化樹脂に半導体ウエハを載置し、半導体ウエハの上方から加圧して紫外線硬化樹脂を薄く均一な膜厚に延伸したのち、当該紫外線硬化樹脂に紫外線を下方から照射して紫外線硬化樹脂を硬化させることができるため、半導体ウエハの表面に紫外線硬化樹脂の保護膜を均一の厚さに形成することができる。
　以下、本発明を適用した半導体ウエハの保護膜の形成装置の一実施の形態について、図１および図２に基づき詳細に説明する。本保護膜の形成装置は、図１に示すように、上下に貫通して紫外線が通過可能な開口１を有する機台３および定盤２と、前記定盤２の下面に装着されて紫外線を上方へ向けて反射する光反射体４と、この光反射体４の下部に装着されて紫外線を上方へ向けて照射する紫外線照射手段５と、前記定盤２の上方にこれと対向しかつ昇降可能に配設された昇降部材６と、前記定盤２の上面に前記開口１を被うようにして装着され半導体ウエハＷを載置可能な平坦状の上面を有する紫外線透過性の受圧部材７と、前記昇降部材６の下方側に位置してこの昇降部材６に角度調整手段８を介しかつ前記受圧部材７と対向して装着され平坦状の下面を有する加圧部材９と、前記昇降部材６を昇降させる電動シリンダ１０と、で構成してある。
　前記加圧部材９として、面粗度が良好で、熱歪が小さい材質から作製されるのが好ましく、たとえばアルミナセラミックス、ジルコニアセラミックス、窒化珪素セラミックスまたは炭化珪素セラミックスなどのセラミックスを用いることができる。本実施の形態では、加圧部材９は電気絶縁性、耐摩耗性および化学安定性に優れる高純度のアルミナセラミックスとすることにより、ヤング率が３８０ＧＰａと高くなって撓みにくく、しかも、熱による変形が小さくて紫外線を受けても歪を小さくすることができる。
　前記受圧部材７は、紫外線透過率の高いガラス製とすることができる。また、この受圧部材７を冷却する冷却手段（図示せず）を設けるのが好ましい。たとえば、冷却手段として、受圧部材７に向けられる送風ファンか、受圧部材７に水平方向に貫通する複数個の通路を設け、この通路に冷媒を循環させる構造とすることにより、受圧部材７の歪を抑えることができる。
　そして、前記受圧部材７は、前記定盤２の上面に装着された枠状のガイド部材１１によって固定されている。そして、図２に示すように、該受圧部材７の周縁部が該受圧部材７の上面より高さの低い段状を成していて、この低い段状部分を、前記ガイド部材１１に螺着された止ネジ１２により、平鋼１３および樹脂製平板１４を介在させて押圧・固定してある。これら平鋼１３および樹脂製平板１４の介在により、止ネジ１２による前記受圧部材７への押圧力を分散して受圧部材７の損傷を防止することができる。なお、符号１２ａはガイド部材１１を固定するボルトである。
　また、前記角度調整手段８は、図１に示すように、前記昇降部材６の左右両側部に貫装されかつネジが出入調節可能に構成された２個の上下調整機構１５と、これら２個の上下調整機構１５の下端間に枢支して架設されて傾動可能でありかつ下面に前記加圧部材９を取り付けた傾動板１６と、前記昇降部材６の左右両側部に貫装されて前記傾動板１６の左右両側部の変位を検知する２個の変位計１７とで構成してある。
　また、前記昇降部材６は、図１に示すように、前記定盤２の四隅に立設された４本の支柱１８に上下摺動自在に装架してあり、４本の支柱１８の上端間には天井フレーム１９が架設してあり、さらに、天井フレーム１９の中央部には前記電動シリンダ１０がこれを貫通して装着してあって、前記電動シリンダ１０のピストンロッドの縮伸作動により前記昇降部材６が昇降するようになっている。また、前記電動シリンダ１０のピストンロッドの下端には、前記加圧部材９の半導体ウエハＷへの加圧力を測定する加圧力測定手段としてのロードセル２０が装着してある。
　また、前記電動シリンダ１０のサーボモータ１０ａと、前記ロードセル２０と、前記紫外線照射手段５とには、コントローラ２１が電気的に接続してある。このサーボモータ１０ａには、位置検出器としてのエンコーダ１０ｂが付属されている。
　前記コントローラ２１は、加圧部材９の半導体ウエハＷへの加圧力を測定するロードセル２０の測定値に基づき、前記サーボモータ１０ａを作動して電動シリンダ１０のピストンロッドの伸長動作を制御する。これにより、半導体ウエハWを加圧部材９によって加圧して紫外線硬化樹脂を延伸する際、加圧部材９の加圧位置または下降速度、および加圧力を制御して、紫外線硬化樹脂の膜厚を目標値（たとえば５０μｍ）に設定することができる。
　このように構成したものは、予め角度調整手段８の２個の変位計１７により高さを検知しながら上下調整機構１５により傾動板１６の左右両側部の高さを調整して、傾動板１６を介して加圧部材９の傾動を調節し加圧部材９と受圧部材７との平行度を精度の高いものにする。次いで、受圧部材７の上面中央部に紫外線透過性の剥離シートとしてのポリエステルフィルムＳを介在させて、たとえばディスペンサーにより所要量の紫外線硬化樹脂（図示せず）を中央部に塗布し、続いて、この紫外線硬化樹脂上に半導体ウエハＷを載せる。そして、この半導体ウエハＷの上にも剥離シートとしてのポリエステルフィルムＳを載置することもできる。
　次いで、コントローラ２１の制御の下に、電動シリンダ１０のピストンロッドを最初は比較的高速度で伸長作動して加圧部材９を半導体ウエハＷに接近させる。
　ついで、電動シリンダ１０のピストンロッドの位置を検出し、該ピストンロッドを低速度で伸長作動して、またロードセル２０の荷重を検出しながら半導体ウエハＷを加圧部材９によって加圧する。これにより、紫外線硬化樹脂を薄く広げて、均一な厚さ（目標値の膜厚）に延伸する。その後、紫外線照射手段５から紫外線を照射すると、照射された紫外線は光反射体４によって半導体ウエハＷに向けて収束されながら紫外線硬化樹脂に当たり、紫外線硬化樹脂を硬化させる。
　ついで、また、ポリエステルフィルムＳを剥がして紫外線硬化樹脂からなる保護膜を形成した半導体ウエハＷを取り出す。
　この出願は、日本国で２００８年６月１０日に出願された特願２００８－１５１１５３号及び２００８年１１月１２日に出願された特願２００８－２８９３６３号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
　また、本発明は本明細書の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
　出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
　本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。
本発明を適用した一実施の形態の半導体ウエハの保護膜の形成装置の要部切欠き正面図である。 図１のＡ部の拡大詳細図である。
Ｗ　　　半導体ウエハ
１　　　開口
２　　　定盤
３　　　機台
４　　　光反射体
５　　　紫外線照射手段
６　　　昇降部材
７　　　受圧部材
８　　　角度調整手段
９　　　加圧部材
１０　　電動シリンダ
１０ａ　サーボモータ
１０ｂ　エンコーダ
２０　　ロードセル
２１　　コントローラ

Claims (4)

  1. 半導体ウエハの表面に紫外線硬化樹脂からなる保護膜を形成する半導体ウエハの保護膜の形成装置であって、
    上下に貫通して紫外線が通過可能な開口を有する機台および定盤と、
    前記定盤の下部に装着されて紫外線を上方へ向けて反射する光反射体と、
    この光反射体の下部に装着されて紫外線を上方へ向けて照射する紫外線照射手段と、
    前記定盤の上方位置に昇降可能に配設された昇降部材と、
    前記定盤の上面に前記開口を被うようにして装着されるとともに前記半導体ウエハを載置可能な平坦状の上面を有する紫外線透過性の受圧部材と、
    前記昇降部材の下方側に位置してこの昇降部材に角度調整手段を介しかつ前記受圧部材と対向して装着される平坦状の下面を有する加圧部材と、
    前記昇降部材を昇降させる電動シリンダと、
    を具備したことを特徴とする半導体ウエハの保護膜の形成装置。
  2. 前記加圧部材がセラミックスである請求項１記載の半導体ウエハの保護膜の形成装置。
  3. 前記加圧部材の前記半導体ウエハへの加圧力を測定する加圧力測定手段と、この加圧力測定手段の測定値に基づき前記電動シリンダのピストンロッドの伸長速度を制御するコントローラとが設けられてなる請求項１または２記載の半導体ウエハの保護膜の形成装置。
  4. 前記受圧部材を冷却する冷却手段が設けられてなる請求項１または２記載の半導体ウエハの保護膜の形成装置。
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