JP7376322B2 - 樹脂シート固定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂シート固定装置に関する。
分割予定ラインにより区画された領域に、デバイスが形成されているウェーハがある。このウェーハを、分割予定ラインに沿って分割することにより、チップが得られる。この分割加工では、分割に伴うチップの飛散を抑制するために、たとえば、特許文献１に開示のように、ウェーハの一方の面に、テープが貼着される。
この技術では、分割加工後に、テープからチップをピックアップする。この際に、テープの糊がチップに付着することがある。その対策として、特許文献２に開示の技術では、ウェーハの一方の面に、ポリオレフィン系の樹脂シートを、加熱して熱溶着し、その後、冷却して固化している。このような樹脂シートは、テープの代わりとなる。この技術では、分割加工後に、糊を備えない樹脂シートから、チップをピックアップすることになる。このため、チップに糊が付着することがない。
この技術では、ウェーハの一方の面に、樹脂シートが熱溶着される。このため、樹脂シートを保持する樹脂シート保持手段が、ヒータを備えている。また、ウェーハに熱溶着された樹脂シートを冷却して固めるために、シート保持手段がウェーハから離間される。
特開２００３－０７７８６９号公報 特開２０１９－１４０３８７号公報
上述した技術では、加工装置は、樹脂シートをウェーハに熱溶着するための加熱テーブルと、ウェーハに熱溶着された樹脂シートを冷却するための冷却テーブルとを備えている。さらに、この加工装置は、樹脂シートが熱溶着されたウェーハを、加熱テーブルから冷却テーブルに搬送する搬送手段を備えている。
このように、従来技術の加工装置は、２つのテーブルおよび搬送手段を備えるため、小型化することが困難である。また、ウェーハを搬送するための時間がかかる。さらに、加熱テーブルで軟化された樹脂シートを、冷却テーブルに搬送してから固めるため、樹脂シートの厚み精度が悪くなる。
したがって、本発明の目的は、樹脂シートをウェーハに熱溶着するための装置である樹脂シート固定装置を小型化すること、および熱溶着された樹脂シートの厚みを均等化することにある。
本発明の樹脂シート固定装置（本樹脂シート固定装置）は、シート保持面によって樹脂シートを保持するシート保持手段と、ウェーハを保持するウェーハ保持手段と、該シート保持手段と該ウェーハ保持手段とを相対的にシート保持面に垂直な上下方向に移動させる上下移動手段と、を備え、該シート保持面に保持された該樹脂シートをウェーハの一方の面に固定する樹脂シート固定装置であって、該樹脂シートは、加熱されることによって軟化されてウェーハに熱溶着された後、冷却されることによって硬化されてウェーハに固定されるものであり、該シート保持手段は、該シート保持手段の内部に配置され、該シート保持面に平行で該シート保持面に近い上面と該シート保持面から遠い下面とを有するペルチェ素子と、該ペルチェ素子に直流電流を供給する直流電源と、該ペルチェ素子に供給される該直流電流の方向を、該ペルチェ素子の該上面を加熱する第１方向と、該ペルチェ素子の該上面を冷却する該第１方向とは逆方向の第２方向とを切り換える切換手段と、を備え、該上下移動手段を制御して、該ウェーハ保持手段に保持されたウェーハによって該シート保持面に保持された該樹脂シートを押圧しながら、該切換手段を制御して該直流電流を該第１方向に流すことにより該ペルチェ素子の該上面を加熱して、該樹脂シートを軟化してウェーハに熱溶着すること、および、該切換手段を制御して該直流電流を該第２方向に流すことにより、該ペルチェ素子の該上面を冷却して、該シート保持面に保持された該樹脂シートを硬化してウェーハの一方の面に固定すること、を実施する制御手段をさらに備える。
本樹脂シート固定装置では、シート保持面によって樹脂シートを保持した状態で、シート保持面の近傍に配置されているペルチェ素子の上面に流れる電流の方向を切り換えることによって、ウェーハの一方の面に、樹脂シートを固定している。すなわち、シート保持面に樹脂シートを載置したまま、樹脂シートに対する熱溶着および冷却を実施して、樹脂シートをウェーハＷに固定している。
したがって、樹脂シートを固定するために２つのテーブル（保持面）を用いる構成に比して、テーブルの数を減らせるとともに、テーブル間で樹脂シートを搬送する手段を不要とすることができる。このため、本樹脂シート固定装置の構成を、簡略化および小型化することが容易となる。
また、シート保持面上でウェーハに熱溶着された樹脂シートを、他の部材に搬送することなく、そのまま冷却している。したがって、ウェーハに固定された樹脂シートの厚み精度を高めること、すなわち、固定された樹脂シートの厚みを均等化することができる。
さらに、本樹脂シート固定装置では、ペルチェ素子の上面を加熱することにより、シート保持面、および、その上に載置されている樹脂シートを加熱している。このとき、ペルチェ素子の下面が冷されていることによって、次工程において、シート保持面を冷却する冷却効果を高めることができる。したがって、樹脂シートをウェーハに固定するための時間を短縮することが可能である。
樹脂シート固定装置の構成を示す説明図である。 樹脂シート固定装置における樹脂シート搬入工程を示す説明図である。 樹脂シート固定装置におけるウェーハ保持工程を示す説明図である。 樹脂シート固定装置におけるウェーハ押圧工程を示す説明図である。 樹脂シート固定装置における加熱（熱溶着）工程を示す説明図である。 樹脂シート固定装置における冷却（硬化）工程を示す説明図である。 樹脂シート固定装置における離間工程を示す説明図である。 樹脂シート固定装置におけるウェーハ搬出工程を示す説明図である。
図１に示す本実施形態にかかる樹脂シート固定装置１は、シート保持手段２０のシート保持面２３に保持された樹脂シートＳを、ウェーハＷの一方の面に固定（形成）するものである。
樹脂シート固定装置１は、真空形成チャンバー２内に、ウェーハ保持面１３によってウェーハＷを保持するウェーハ保持手段１０と、シート保持面２３によって樹脂シートＳを保持するシート保持手段２０と、上下移動手段（上下動作手段）３０とを備えている。
真空形成チャンバー２は、内部を真空にすることの可能な樹脂シート固定装置１の筐体であり、開口４、開口４を覆うことの可能なカバー３、カバー３を開閉するためのカバー開閉手段５、および、真空形成チャンバー２内を真空にするための真空ポンプ７を備えている。
ウェーハ保持手段１０は、真空形成チャンバー２の上面を貫通して延びる支持柱１１、および、支持柱１１の下端に設けられ、真空形成チャンバー２内に配置されているウェーハ保持テーブル１２を備えている。また、ウェーハ保持テーブル１２の下面は、ウェーハＷを吸引保持するためのウェーハ保持面１３となっている。
なお、真空形成チャンバー２の上面における支持柱１１の貫通部分には、真空形成チャンバー２内の真空を維持するための真空シール２ａが設けられている。
支持柱１１およびウェーハ保持テーブル１２には、エア供給源１４および吸引源１６に連結された通気路１５が設けられている。ウェーハ保持テーブル１２におけるウェーハ保持面１３は、通気路１５を介して、エア供給源１４および吸引源１６に対して選択的に連通するように構成されている。ウェーハ保持手段１０は、ウェーハＷを、吸引源１６に連通されたウェーハ保持面１３によって吸引保持することが可能である。
シート保持手段２０は、真空形成チャンバー２の底面を貫通して延びる支持柱２１、および、支持柱２１の上端に設けられ、真空形成チャンバー２内に配置されているシート支持テーブル２２を備えている。また、シート支持テーブル２２の上面は、樹脂シートＳを載置するためのシート保持面２３となっている。
シート保持面２３は、ウェーハ保持手段１０のウェーハ保持面１３に対面するように配置されている。また、真空形成チャンバー２の底面における支持柱２１の貫通部分には、真空形成チャンバー２内の真空を維持するための真空シール２ｂが設けられている。
また、樹脂シート固定装置１は、ウェーハ搬送手段４０およびシート搬送手段５０を備えている。ウェーハ搬送手段４０およびシート搬送手段５０は、ロボットハンド等の搬送用部材である。これらウェーハ搬送手段４０およびシート搬送手段５０は、別々の部材であってもよいし、共通する１つの部材であってもよい。
ウェーハ搬送手段４０は、真空形成チャンバー２に対して、外部からウェーハＷを搬送する。ウェーハ搬送手段４０は、開口４を介して、真空形成チャンバー２内のウェーハ保持手段１０のウェーハ保持面１３に対向する位置に、ウェーハＷを配置することが可能である。ウェーハ保持手段１０では、このように配置されたウェーハＷを、吸引源１６に連通されたウェーハ保持面１３によって吸引保持することができる。
シート搬送手段５０は、樹脂シート固定装置１に対して、外部から樹脂シートＳを搬送する。シート搬送手段５０は、真空形成チャンバー２の開口４を介して、真空形成チャンバー２内のシート保持手段２０のシート保持面２３上に、樹脂シートＳを載置する。
上下移動手段３０は、真空形成チャンバー２の上面に配置されており、ウェーハ保持手段１０の支持柱１１に連結されている。上下移動手段３０は、ウェーハ保持手段１０とシート保持手段２０とを、相対的に、シート保持面２３に垂直な上下方向であるＺ軸方向に沿って移動させる。本実施形態では、上下移動手段３０は、ウェーハ保持手段１０の支持柱１１を、Ｚ軸方向に移動させる。すなわち、上下移動手段３０は、固定されているシート保持手段２０に対して、ウェーハ保持手段１０をＺ軸方向に沿って移動させるように構成されている。
詳細には、上下移動手段３０は、支持柱１１に連結されて水平方向に延びるアーム３１、アーム３１に連結されてＺ軸方向に沿って延びる駆動ロッド３２、および、移動距離を検知するセンサー３５を備えている。図示しない駆動源によって駆動ロッド３２が上下動されることにより、アーム３１、および、アーム３１に連結されているウェーハ保持手段１０（支持柱１１）が、Ｚ軸方向に沿って上下に移動する。ウェーハ保持手段１０の移動距離は、センサー３５によって検知される。
また、樹脂シート固定装置１は、荷重検知手段６０を備えている。荷重検知手段６０は、上下移動手段３０を介して、ウェーハ保持手段１０の支持柱１１に連結されている。荷重検知手段６０は、ウェーハ保持手段１０とシート保持手段２０とが、ウェーハＷおよび樹脂シートＳを介して互いに当接したときに、ウェーハ保持手段１０にかかる荷重（すなわち、ウェーハＷが樹脂シートＳを押圧する力）を検知する。
また、本実施形態にかかるシート保持手段２０は、その内部に、ペルチェ素子２４を有している。ペルチェ素子２４は、たとえば平板形状を有しており、シート保持手段２０のシート支持テーブル２２におけるシート保持面２３の近傍に、シート保持面２３に平行に配置されている。ペルチェ素子２４は、シート保持面２３に平行でシート保持面２３に近い上面２４ａと、シート保持面２３から遠い下面２４ｂとを有している。
さらに、ペルチェ素子２４の両端には、支持柱２１およびシート支持テーブル２２内に引き回された第１電力線２５および第２電力線２６の一端が取り付けられている。第１電力線２５および第２電力線２６の他端は、切換手段２７を介して、直流電源２８に接続されている。
直流電源２８は、ペルチェ素子２４に直流電流を供給する電源である。切換手段２７は、直流電源２８を第１電力線２５および第２電力線２６を介してペルチェ素子２４に接続する機能、および、直流電源２８から第１電力線２５および第２電力線２６を介してペルチェ素子２４に流れる直流電流の向きを切り換える機能を有している。
すなわち、切換手段２７は、ペルチェ素子２４に供給される直流電流の方向を、ペルチェ素子２４の上面２４ａを加熱する第１方向と、ペルチェ素子２４の上面２４ａを冷却する、第１方向とは逆方向の第２方向とを切り換えるように構成されている。なお、ペルチェ素子２４の下面２４ｂは、第１方向に直流電流が流れるときには冷却される一方、第２方向に直流電流が流れるときには加熱される。
また、樹脂シート固定装置１は、樹脂シート固定装置１の各部材を制御する制御手段７０を備えている。制御手段７０は、上述した樹脂シート固定装置１の各部材を制御して、ウェーハＷの一方の面に樹脂シートＳを固定（形成）する。
次に、樹脂シート固定装置１におけるウェーハＷに対する樹脂シートＳの固定動作について説明する。
まず、制御手段７０は、カバー開閉手段５を制御して、真空形成チャンバー２のカバー３を開放し、開口４を露出させる。そして、制御手段７０は、樹脂シートＳを保持しているシート搬送手段５０を－Ｘ方向に移動させることにより、樹脂シートＳを、露出された開口４から真空形成チャンバー２内に搬入する。さらに、制御手段７０は、シート搬送手段５０を制御して、図２に示すように、シート保持手段２０のシート保持面２３上に、樹脂シートＳを載置する（樹脂シート搬入工程）。
次に、制御手段７０は、図１に示した吸引源１６を、ウェーハ保持手段１０のウェーハ保持面１３に連通する。これにより、ウェーハ保持面１３が負圧となる。さらに、制御手段７０は、ウェーハＷを保持しているウェーハ搬送手段４０を－Ｘ方向に移動させることにより、ウェーハＷを、露出された開口４から真空形成チャンバー２内に搬入し、ウェーハ保持面１３に対向する位置に配置する。さらに、制御手段７０は、図３に示すように、ウェーハ保持面１３によって、ウェーハＷの第１面（他方の面）Ｗａを吸引保持する。これにより、ウェーハＷが、第２面（一方の面）Ｗｂを樹脂シートＳに向けた状態で、シート保持面２３によって保持された樹脂シートＳの上方に配置される（ウェーハ保持工程）。
次に、制御手段７０は、図１に示したカバー開閉手段５を制御して、真空形成チャンバー２のカバー３を閉じて、開口４を塞ぐ。
制御手段７０は、上下移動手段３０を制御して、ウェーハ保持手段１０を、Ｚ軸方向に沿って下方に移動させる。これにより、図４に示すように、ウェーハ保持手段１０のウェーハ保持面１３に保持されているウェーハＷが、シート保持手段２０のシート保持面２３に保持されている樹脂シートＳに当接される（ウェーハ接触工程）。
このようにして、制御手段７０は、上下移動手段３０を制御して、ウェーハ保持手段１０に保持されたウェーハＷの第２面Ｗｂを、シート保持面２３に保持された樹脂シートＳに接触させる（比較的に弱い力で押さえる）。
この状態で、制御手段７０は、真空ポンプ７を制御して、真空形成チャンバー２内を真空引きする。
その後、制御手段７０は、真空形成チャンバー２内の気圧が所定値以下となったとき、ウェーハ保持手段１０を、さらに下方に移動させることによって、ウェーハＷの第２面Ｗｂによって、樹脂シートＳを、より強い力で押圧する（ウェーハ押圧工程）。
このようにして、制御手段７０は、上下移動手段３０を制御して、ウェーハ保持手段１０に保持されたウェーハＷ（第２面Ｗｂ）によって、シート保持面２３に保持された樹脂シートＳを押圧する。
さらに、この状態で、制御手段７０は、図１に示した切換手段２７を制御して、直流電源２８を、第１電力線２５および第２電力線２６を介して、ペルチェ素子２４に接続する。そして、制御手段７０は、切換手段２７を制御して、直流電源２８からの直流電流の方向を、図５に矢印Ｄ１によって示すように、ペルチェ素子２４の上面２４ａを加熱（ｈ）する第１方向に設定する。
このようにして、制御手段７０は、ウェーハＷの第２面Ｗｂによって樹脂シートＳを押圧しながら、直流電流を第１方向に流すことにより、ペルチェ素子２４の上面２４ａを加熱（ｈ）して、シート保持面２３、および、シート保持面２３によって保持されている樹脂シートＳを加熱し、樹脂シートＳを軟化して、ウェーハＷの第２面Ｗｂに熱溶着する（加熱（熱溶着）工程）。なお、この際、ペルチェ素子２４の下面２４ｂは、冷却（ｃ）される。
樹脂シートＳがウェーハＷに熱溶着された後、制御手段７０は、切換手段２７（図１参照）を制御して、直流電源２８からの直流電流を、図６に矢印Ｄ２によって示すように、ペルチェ素子２４の上面２４ａを冷却（ｃ）する、第１方向とは逆方向の第２方向に流す。これにより、制御手段７０は、ウェーハＷの第２面Ｗｂによって樹脂シートＳを押圧しながら、ペルチェ素子２４の上面２４ａを冷却（ｃ）する。このように上面２４ａを冷却（ｃ）することによって、制御手段７０は、シート保持面２３、および、シート保持面２３によって保持されている樹脂シートＳを冷却して、樹脂シートＳを硬化し、ウェーハＷの第２面Ｗｂに固定する（冷却（硬化）工程）。なお、この際、ペルチェ素子２４の下面２４ｂは、加熱（ｈ）される。
次に、制御手段７０は、切換手段２７を制御して、直流電源２８をペルチェ素子２４から切断する。そして、制御手段７０は、図１に示した上下移動手段３０を制御して、ウェーハ保持手段１０を、Ｚ軸方向に沿って上方に移動させて、図７に示すように、シート保持手段２０（シート保持面２３）から離間させる。すなわち、制御手段７０は、ウェーハＷの第２面Ｗｂに固定された樹脂シートＳを、シート保持面２３から離間させる。これにより、制御手段７０は、第２面Ｗｂに樹脂シートＳが固定されたウェーハＷを、ウェーハ保持手段１０のウェーハ保持面１３によって保持することができる（離間工程）。
次に、制御手段７０は、図１に示した真空ポンプ７を停止するとともに、カバー開閉手段５を制御して、真空形成チャンバー２のカバー３を開放し、開口４を露出させる。これにより、真空形成チャンバー２内の真空が破られる。
さらに、制御手段７０は、図８に示すように、ウェーハ搬送手段４０を、ウェーハ保持手段１０のウェーハ保持面１３に対向配置して、ウェーハＷの第２面Ｗｂを覆う樹脂シートＳに接触させる。さらに、制御手段７０は、ウェーハ保持手段１０のウェーハ保持面１３を、エア供給源１４に連通する。これにより、ウェーハ保持面１３によるウェーハＷの吸着が外れて、ウェーハＷが、ウェーハ搬送手段４０によって保持される。
そして、制御手段７０は、ウェーハ搬送手段４０によって、ウェーハＷを、矢印Ｅによって示すように＋Ｘ方向に移動させて、開口４を介して真空形成チャンバー２の外部に搬出する（ウェーハ搬出工程）。
なお、ウェーハ搬送手段４０は、ウェーハＷの第１面Ｗａを保持してもよい。
以上のように、本実施形態では、シート支持テーブル２２のシート保持面２３によって樹脂シートＳを保持した状態で、シート保持面２３の近傍に配置されているペルチェ素子２４の上面２４ａに流れる電流の方向を切り換えることによって、加熱（熱溶着）工程および冷却（硬化）工程を実施する。そして、これによって、ウェーハＷの第２面Ｗｂに、樹脂シートＳを固定している。
すなわち、本実施形態では、１つのシート支持テーブル２２のシート保持面２３に樹脂シートＳを載置したまま、樹脂シートＳに対する熱溶着および冷却を実施して、樹脂シートＳをウェーハＷに固定している。
したがって、樹脂シートＳを固定するために２つのテーブルを用いる構成に比して、テーブルの数を減らせるとともに、テーブル間で樹脂シートを搬送する手段を不要とすることができる。このため、樹脂シート固定装置１の構成を、簡略化および小型化することが容易となる。
また、ウェーハ保持面１３に保持されたウェーハＷの第２面Ｗｂによって、シート保持面２３に保持された樹脂シートＳを押圧した状態で、加熱（熱溶着）工程および冷却（硬化）工程を実施している。すなわち、ウェーハＷに熱溶着された樹脂シートＳを、他の部材に搬送することなく、そのまま冷却している。したがって、ウェーハＷの第２面Ｗｂに固定された樹脂シートＳの厚み精度を高めること、すなわち、固定された樹脂シートＳの厚みを均等化することができる。
さらに、本実施形態では、加熱（熱溶着）工程において、ペルチェ素子２４の上面２４ａを加熱することにより、シート保持面２３、および、その上に載置されている樹脂シートＳを加熱している。このとき、ペルチェ素子２４の下面２４ｂが冷却されていることによって、次工程である冷却（硬化）工程において、シート保持面２３を冷却する冷却効果を高めることができる。したがって、樹脂シートＳをウェーハＷの第２面Ｗｂに固定するための時間（冷却（硬化）工程の時間）を、短縮することが可能である。
なお、本実施形態では、真空形成チャンバー２の上面に設けられた荷重検知手段６０により、ウェーハ保持手段１０とシート保持手段２０とがウェーハＷおよび樹脂シートＳを介して互いに当接したときに、ウェーハ保持手段１０にかかる荷重を検知している。このような荷重検知手段は、ウェーハ保持手段１０のウェーハ保持テーブル１２内、あるいは、シート保持手段２０のシート支持テーブル２２内に設けられてもよい。
１：樹脂シート固定装置、
２：真空形成チャンバー、３：カバー、５：カバー開閉手段、７：真空ポンプ、
１０：ウェーハ保持手段、１２：ウェーハ保持テーブル、１３：ウェーハ保持面、
１４：エア供給源、１５：通気路、１６：吸引源、
２０：シート保持手段、２２：シート支持テーブル、２３：シート保持面、
２４：ペルチェ素子、２４ａ：上面、２４ｂ：下面、
２５：第１電力線、２６：第２電力線、
２７：切換手段、２８：直流電源、
３０：上下移動手段、６０：荷重検知手段、
４０：ウェーハ搬送手段、５０：シート搬送手段、
７０：制御手段、
Ｓ：樹脂シート、
Ｗ：ウェーハ、Ｗｂ：第２面

Claims (1)

  1. シート保持面によって樹脂シートを保持するシート保持手段と、ウェーハを保持するウェーハ保持手段と、該シート保持手段と該ウェーハ保持手段とを相対的にシート保持面に垂直な上下方向に移動させる上下移動手段と、を備え、該シート保持面に保持された該樹脂シートをウェーハの一方の面に固定する樹脂シート固定装置であって、
    該樹脂シートは、加熱されることによって軟化されてウェーハに熱溶着された後、冷却されることによって硬化されてウェーハに固定されるものであり、
    該シート保持手段は、
    該シート保持手段の内部に配置され、該シート保持面に平行で該シート保持面に近い上面と該シート保持面から遠い下面とを有するペルチェ素子と、
    該ペルチェ素子に直流電流を供給する直流電源と、
    該ペルチェ素子に供給される該直流電流の方向を、該ペルチェ素子の該上面を加熱する第１方向と、該ペルチェ素子の該上面を冷却する該第１方向とは逆方向の第２方向とを切り換える切換手段と、を備え、
    該上下移動手段を制御して、該ウェーハ保持手段に保持されたウェーハによって該シート保持面に保持された該樹脂シートを押圧しながら、該切換手段を制御して該直流電流を該第１方向に流すことにより該ペルチェ素子の該上面を加熱して、該樹脂シートを軟化してウェーハに熱溶着すること、および、
    該切換手段を制御して該直流電流を該第２方向に流すことにより、該ペルチェ素子の該上面を冷却して、該シート保持面に保持された該樹脂シートを硬化してウェーハの一方の面に固定すること、を実施する制御手段をさらに備える、
    樹脂シート固定装置。
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