JP2005191535A - 貼り付け装置および貼り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェーハ等の基板とサポートプレートの間に挟まったガスを容易に除去しつつ圧着できる貼り付け装置と貼り付け方法を提供する。
【解決手段】 保持台５１の上面に半導体ウェーハＷとサポートプレート２との積層体をセットし、モータ５５を駆動して押圧板５２を下降せしめ、保持台５１と押圧板５２との間で圧着する。この圧着の際に半導体ウェーハＷとサポートプレート２との間に存在していた気泡或いは接着剤層１の溶剤が気化したガスはセラミックス焼結体６２を介して外部に排除される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の基板を薄板化する際にバックアップのために基板にサポートプレートを貼り付ける装置と貼り付ける方法に関する。

ＩＣカードや携帯電話の薄型化、小型化、軽量化が要求されており、この要求を満たすためには組み込まれる半導体チップについても薄厚の半導体チップとしなければならない。このため半導体チップの基になるウェーハの厚さは現状では１２５μｍ〜１５０μｍであるが、次世代のチップ用には２５μｍ〜５０μｍにしなければならないと言われている。

半導体ウェーハをグラインダーなどによって薄板化する工程では、半導体ウェーハの回路形成面側をテープや板材でサポートする必要がある。特許文献１には、半導体ウェーハにサポートプレートを貼り付ける装置が開示されている。

特許文献１に開示される装置は、上下一対のホットプレートを配置するとともに、これらホットプレートの外側に上下一対の真空ポットを設け、上下のホットプレート間で半導体ウェーハとサポートプレートとの積層体を圧着する間、減圧雰囲気で行うようにしている。特に、特許文献１では上方のホットプレートを昇降動せしめる手段として油圧式のプレス機を用いず、ダンパーとしても機能するエアプランジャーを用いることで、ホットプレートからの熱で積層体が膨張した際に発生する逆圧力で半導体ウェーハが破損することを防止している。
特開２００２−１９２３９４号公報 段落（００１２）、（００１４）、（００１９）

半導体ウェーハとサポートプレートとを重ねた場合、これらの間に空気が介在してしまうことがある。また加熱圧着の際に接着剤に含まれる溶剤が半導体ウェーハとサポートプレートとの間にガスとなって発生する。
特許文献１ではホットプレートを真空ポット内に配置して減圧雰囲気で圧着するようにしているが、半導体ウェーハとサポートプレートの間に挟まったガスを抜くのは容易ではない。

上記課題を解決すべく本発明に係る貼り付け装置は、半導体ウェーハ等の基板とサポートプレートとの積層体を載置する保持台と、この保持台に対し相対的に昇降動可能な押圧板とを備え、且つ前記保持台及び押圧板のうちサポートプレートと接する部材には排気機構を設けた。

前記排気機構としては、厚み方向に貫通孔が形成された多孔板、セラミックス焼結体あるいはステンレス板などの面精度が高い板材を、前記保持台及び押圧板のうちサポートプレートと接する部材に嵌め込んだ構成が考えられる。また、前記押圧板についてはユニバーサルジョイントを介してフレームに取付け角度が調整可能に支持される構成とすることが好ましい。

また、本発明に係る貼り付け方法は、半導体ウェーハ等の基板の回路形成面に接着剤を塗布し、この接着剤の上に通気性を有するサポートプレートを重ね、この半導体ウェーハとサポートプレートとの積層体を保持台の上に載置し、次いで保持台と押圧板との間が所定の間隔（例えば１．２ｍｍ）となるまで保持台に対し押圧板を相対的に下降せしめて前記半導体ウェーハとサポートプレートとを圧着せしめるとともに、半導体ウェーハとサポートプレートとの間に存在するガスを、サポートプレート及びこのサポートプレートと接する保持台または押圧板を介して外部に排気する。

また、本発明に係る別の貼り付け方法は、回路形成面に接着剤を塗布した半導体ウェーハ等の基板と通気性を有するサポートプレートとを、別々の搬送手段で貼り付け装置内に搬送し、装置内で前記基板とサポートプレートとを重ね合わせ、その積層体を保持台の上に載置する。基板とサポートプレートを重ね合わせることで両者の間に存在するガスは抜けていく。次いで、保持台と押圧板との間が所定の間隔（例えば１．２ｍｍ）となるまで保持台に対し押圧板を相対的に下降せしめて前記半導体ウェーハとサポートプレートとを圧着せしめる。

本発明によれば、半導体ウェーハ等の基板とサポートプレートを圧着せしめるときに、基板とサポートプレートとの間に存在するガスを効果的に除去することができる。したがって、圧着後に剥離したり、圧着後の厚みが部分的に異なったりすることがなく、研削工程において半導体ウェーハの厚みを正確にコントロールすることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る貼り付け装置（方法）を組み込んだ半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図であり、最初に薄板化工程の全体を説明する。

先ず半導体ウェーハＷの回路（素子）形成面（Ａ面）に接着剤液を塗布する。塗布には例えばスピンナーを用いる。接着剤液としては例えばノボラックタイプのフェノール樹脂系材料が挙げられるが、これに限定されない。

次いで、上記の接着剤液を予備乾燥させて流動性を低減させ、接着剤層１としての形状維持を可能とする。予備乾燥にはオーブンを用いて例えば８０℃で５分間加熱する。接着剤層１の厚みは半導体ウェーハＷの表面（Ａ面）に形成した回路の凹凸に応じて決定する。尚、一回の塗布では必要な厚みを出せない場合には、塗布と予備乾燥を複数回繰り返して行う。この場合、最上層以外の接着剤層の予備乾燥は接着剤に流動性を残さないように乾燥の度合いを強める。

以上によって所定厚みの接着剤層１が形成された半導体ウェーハＷに、本発明に係る貼り付け装置を用いてサポートプレート２を貼り付ける。貼り付け装置の詳細は後述する。

この後、一体化した半導体ウェーハＷとサポートプレート２の積層体を反転し、半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）をグラインダー１０で研削し、半導体ウェーハＷを薄板化する。尚、研削にあたってはグラインダー１０と半導体ウェーハＷとの間に生じる摩擦熱を抑えるために水（研削液）を半導体ウェーハＷの裏面に供給しつつ行う。ここで、前記接着剤は水に不溶（アルコールに可溶）なものを選定しているため、研削の際に半導体ウェーハＷからサポートプレート２が剥がれることがない。

上記薄板化した半導体ウェーハＷの裏面（Ｂ面）に必要に応じて回路などを形成した後、当該裏面をダイシングテープ１１上に固定する。このダイシングテープ１１は粘着性を有するとともにフレーム１２に保持されている。

この後、サポートプレート２の上から溶剤としてアルコールを注ぐ。アルコールはサポートプレート２の貫通孔を介して接着剤層１に到達し接着剤層１を溶解する。この場合、フレーム１２を図示しないスピンナーにて回転せしめることで、アルコールを短時間のうちに接着剤層１の全面に行き渡らせることができる。用いるアルコールとしてはエタノールやメタノールなどの分子量が小さいものほど溶解性が高いので好ましい。また複数のアルコールを混合してもよい。またアルコールの代わりにケトンまたはアルコールとケトンとの混合溶液を用いてもよい。

アルコールなどを接着剤層１に供給する手段としては、溶剤を満たした槽にサポートプレート２が接着した半導体ウェーハＷを浸漬してもよい、この場合超音波振動を加えれば更に効果的である。

以上の如くして接着剤層１を溶解せしめたならば、フレーム１２を回転させサポートプレート２上の余分な溶剤を除去した後、アーム１４の先端に取り付けたマグネット１５をサポートプレート２の周辺に近づけ磁力によって付着せしめ、次いで、アーム１４を斜め上方に引くことでサポートプレート２を周辺部から徐々に剥離する。

そして、サポートプレート２を取り外した後、ダイシング装置１３によって半導体ウェーハＷをチップサイズに切断する。切断後は、ダイシングテープ１１に紫外線を照射し、ダイシングテープ１１の粘着力を低下せしめて、切断したチップを個々に取り出す。

次に、貼り付け装置について図２〜図４に基づいて説明する。ここで、図２は本発明に係る貼り付けステーションの全体図、図３はサポートプレートの斜視図、図４（ａ）〜（ｃ）は保持台と押圧板との平行度を出すための手順を説明した図である。貼り付けステーションには貼り付け装置５の他に、半導体ウェーハ載置台６、サポートプレート載置台７およびこれら貼り付け装置５、半導体ウェーハ載置台６、サポートプレート載置台７間でワークを搬送するロボット８が配置されている。

貼付け装置５は保持台５１と押圧板５２との間で半導体ウェーハＷとサポートプレート２の積層体を圧着する。
前記保持台５１は上面が平坦なセラミックス製でベース５３に固定されている。このベース５３にはフレーム５４が設けられ、このフレーム５４にはモータ５５が支持され、このモータ５５によって回転せしめられるネジ５６が前記フレーム５４に回転自在に支承されている。

一方、前記押圧板５２はボールジョイント５７を介して昇降体５８に支持されている。ボールジョイント５７の側方にはボルト５９が設けられ、このボルト５９を緩めることで押圧板５２はフリーの状態で支持され、ボルト５９を締め付けてボールジョイント５７の球面を強く固定することで押圧板５２はそのときの角度で昇降体５８に支持される。

また昇降体５８の左右の端部はフレーム５４の左右のメンバの内側に設けたレール６０に係合することで上下方向に移動可能とされ、また昇降体５８の中央上端部にはナット部材６１を固着し、このナット部材６１に前記ネジ５６を螺合している。而して、前記モータ５５を駆動しネジ５６を回転せしめることで昇降体５８はレール６０に沿って昇降動し、この昇降体５８と一体的に押圧板５２も昇降動する。

前記押圧板５２には下方に向かって開口する凹部が形成され、この凹部にセラミックス焼結体６２が嵌め込まれ、また押圧板５２には真空ポンプにつながる排気管６３が取り付けられている。前記セラミックス焼結体６２は多孔質であり、排気管６３を取り付ける孔をセラミックス焼結体６２まで伸ばすことで、セラミックス焼結体６２を介して吸引することができる。

上記貼り付け装置５を用いて半導体ウェーハＷとサポートプレート２を圧着するには、先ず、保持台５１と押圧板５２の平行度を出す。この操作は毎回行う必要はないが定期的に行う必要がある。

平行度を出すには、先ず図４（ａ）に示すようにボルト５９を緩めボールジョイント５７をフリーの状態にする。そして、この状態のまま押圧板５２を下降せしめ、図４（ｂ）に示すように、押圧板５２（セラミックス焼結体６２）の下面を保持台５１の上面に当接させる。この時点で保持台５１と押圧板５２とは平行
になる。次いで、ボルト５９を締め付けボールジョイント５７を固定した後、押圧板５２を上昇せしめ図４（ｃ）に示す状態にする。

また、貼り付けステーションに配置される半導体ウェーハ載置台６には、半導体ウェーハＷの下面を支持するピン６ａが設けられ、このピン６ａと載置台６との間にロボット８のハンド８ａが入り込む隙間が形成されるようにしている。更に、サポートプレート載置台７はリング状をなし、その一部にロボット８のハンド８ａよりも幅広の切欠７ａを形成している。

また、サポートプレート載置台７に保持されるサポートプレート２は、図３に示すように、半導体ウェーハＷよりも大径（半径で２ｍｍ）で、厚み０．５ｍｍの鉄−ニッケル合金（ニッケル３６％の合金：インバー）を用い、Φ０．５ｍｍの貫通穴３が０．７ｍｍピッチで形成され、更に外縁部は貫通穴のない平坦部４としている。尚、サポートプレートとしては通気性機能を有するセラミック板などを使用してもよい。

上記平坦部４はサポートプレート２を半導体ウェーハＷに重ねた状態で、半導体ウェーハＷのエッジ部がかかる部分よりも外側部分としている。半導体ウェーハＷは薄板化されているため極めて割れや欠けが発生しやすい。特にエッジ部が貫通孔にかかると、この部分は何も支えがない状態になるので研削液の水圧或いはグラインダーの圧によって簡単に割れや欠けが発生してしまう。そこで、実施例にあっては平坦部４に半導体ウェーハＷのエッジ部がかかるようにしている。
尚、半導体ウェーハＷの目的とする厚みによっては、サポートプレート２全体に貫通孔を形成してもよい。

以上の貼り付けステーションで半導体ウェーハＷとサポートプレート２を圧着するには、先ず半導体ウェーハ載置台６上に待機している半導体ウェーハＷの下方にロボット８のハンド８ａを差し込み、ハンド８ａを上昇させてハンド８ａ上に半導体ウェーハＷを移載する。尚、半導体ウェーハＷの上面（回路形成面）には接着剤層１が形成されている。

次いで、ハンド８ａを水平方向に移動させ、半導体ウェーハＷをサポートプレート載置台７で待機しているサポートプレート２の下方に位置せしめる。この後、ハンド８ａを上昇させ、半導体ウェーハＷの上面の接着剤層１の上にサポートプレート２に重ね、そのまま半導体ウェーハＷとサポートプレート２との積層体をサポートプレート載置台７から持ち上げる。このときハンド８ａはサポートプレート載置台７の一部に形成した切欠７ａを通過する。

この後、ハンド８ａを移動し貼り付け装置５の保持台５１上に半導体ウェーハＷとサポートプレート２との積層体をセットする。この後、モータ５５を駆動して押圧板５２を下降せしめ、保持台５１と押圧板５２との間が１．２ｍｍになるまで接近させた状態で圧着する。尚、この圧着の際に半導体ウェーハＷとサポートプレート２との間に存在していた気泡或いは接着剤層１の溶剤が気化したガスはセラミックス焼結体６２を介して外部に排除される。

尚、図示例では押圧板にセラミック焼結体を嵌め込んで排気機能を発揮する例を示したが、保持台が排気機能を発揮する構成としてもよい。この場合には半導体ウェーハとサポートプレートの上下を逆にする。

上記の実施例では、先ず半導体ウェーハＷの回路（素子）形成面に接着剤を塗布し、その後に保持台を有する貼り付け装置内に搬入したが、まず基板とサポートプレートを別々の手段で貼り付け装置内に搬入し、貼り付け装置内を減圧状態にしてから基板とサポートプレートを重ね合わせても良い。

図５（ａ）〜（ｈ）は、上記にある本発明に係る別の貼り付け方法の説明図である。保持台５１と押圧板５２からなる貼り付け装置において、保持台５１の上に平行度が調整された押圧板５２を引き上げた状態（ａ）から、
（ｂ）通気性を有するサポートプレート２が貼り付け装置内に搬送され、端面で保持され、
（ｃ）貼り付け装置内にウェーハＷが搬送され、
（ｄ）貼り付け装置内でサポートプレート２とウェーハＷとが重ね合わされ、
（ｅ）サポートプレート２と重ね合わされたウェーハＷを保持台上に載せ、
（ｆ）トッププレートが所定のギャップまで下降して圧着し貼り付けるとともに、ウェーハＷとサポートプレート２との間に介在するガスを、サポートプレート２及びサポートプレートと接する保持台または押圧板を介して外部に排気し、
（ｇ）サポートプレート２とウェーハＷの貼付後にトッププレートが上昇し、
（ｈ）貼り合わされた積層体が貼り付け装置から搬出される。

本発明に係る半導体ウェーハの貼付け方法をその一部に組み込んだ半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図 本発明に係る貼り付けステーションの全体図 サポートプレートの斜視図 （ａ）〜（ｃ）は保持台と押圧板との平行度を出すための手順を説明した図サポートプレートの斜視図 本発明に係る別の貼り付け方法を説明した図

符号の説明

１…接着剤層、２…サポートプレート、３…貫通穴、４…平坦部、５…貼付け装置、６…半導体ウェーハ載置台、７…サポートプレート載置台、８…ロボット、１０…グラインダー、１１…ダイシングテープ、１２…フレーム、１３…ダイシング装置、１４…アーム、１５…マグネット、５１…保持台、５２…押圧板、５３…ベース、５４…フレーム、５５…モータ、５６…ネジ、５７…ボールジョイント、５８…昇降体、５９…ボルト、６０…レール、６１…ナット部材、６２…セラミックス焼結体、６３…排気管、Ｗ…半導体ウェーハ。

Claims (6)

1. 半導体ウェーハ等の基板とサポートプレートとの積層体を載置する保持台と、この保持台に対し相対的に昇降動可能な押圧板とを備えた貼り付け装置において、前記保持台及び押圧板のうちサポートプレートと接する部材には排気機構が設けられていることを特徴とする貼り付け装置。
2. 請求項１に記載の貼り合わせ装置において、前記排気機構は厚み方向に貫通孔が形成された板材を有し、この板材が前記保持台及び押圧板のうちサポートプレートと接する部材に嵌め込まれていることを特徴とする貼り付け装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の貼り付け装置において、前記押圧板はユニバーサルジョイントを介してフレームに取付け角度が調整可能に支持されていることを特徴とする貼り付け装置。
4. 半導体ウェーハ等の基板の回路形成面に接着剤を塗布し、この接着剤の上に通気性を有するサポートプレートを重ね、この基板とサポートプレートとの積層体を保持台の上に載置し、次いで保持台と押圧板との間が所定の間隔となるまで保持台に対し押圧板を相対的に下降せしめて前記基板とサポートプレートとを圧着せしめるとともに、基板とサポートプレートとの間に存在するガスを、サポートプレート及びこのサポートプレートと接する保持台または押圧板を介して外部に排気することを特徴とする貼り付け方法。
5. 回路形成面に接着剤を塗布した半導体ウェーハ等の基板とサポートプレートを、それぞれ別々の搬送手段を用いて貼り付け装置内に搬送し、前記基板と前記サポートプレートを重ね、それらの積層体を保持台の上に載置し、次いで保持台と押圧板との間が所定の間隔となるまで保持台に対し押圧板を相対的に下降せしめて前記基板とサポートプレートとを圧着せしめるとともに、基板とサポートプレートとの間に介在するガスを、サポートプレート及びこのサポートプレートと接する保持台または押圧板を介して外部に排気することを特徴とする貼り付け方法。
6. 請求項４または５に記載の貼り付け方法において、前記サポートプレートとして厚み方向に貫通孔が形成された多孔板またはセラミックス焼結体を用いることを特徴とする貼り付け方法。