(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ表面に表面保護シートを貼着するための装置であって、前記半導体ウェーハの周辺領域を熱圧着すると共に前記半導体ウェーハの縁端に沿って前記表面保護シートを切断する機構を有することを特徴とする基板表面保護シート貼り付け装置。
【請求項２】
前記機構のうち熱圧着する部位は、加熱ヒーターを具備する金属体で構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板表面保護シート貼り付け装置。
【請求項３】
前記表面保護シートに接する前記金属体の表面が平滑に形成されていることを特徴とする請求項２記載の基板表面保護シート貼り付け装置。
【請求項４】
前記金属体はローラー形状であることを特徴とする請求項２記載の基板表面保護シート貼り付け装置。
【請求項５】
前記金属体は銅あるいはステンレスを含んで成ることを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の基板表面保護シート貼り付け装置。
【請求項６】
半導体ウェーハ表面に表面保護シートをラミネートコーティングする工程と、前記ラミネートコーティング後に前記半導体ウェーハの周辺領域を被覆する前記表面保護シートを熱圧着させる工程と、を含むことを特徴とする表面保護シートの貼り付け方法。
【請求項７】
前記表面保護シートを熱圧着させる工程において同時に前記半導体ウェーハの縁端に沿って前記表面保護シートを切断することを特徴とする請求項６記載の表面保護シートの貼り付け方法。
【請求項８】
前記表面保護シートの熱圧着と前記表面保護シートの切断とを請求項１から請求項５のうちのいずれかの基板表面保護シート貼り付け装置でもって行うことを特徴とする請求項７記載の表面保護シートの貼り付け方法。
【請求項９】
前記表面保護シートの熱圧着は、前記表面保護シート上に金属体を滑動あるいは摺動させて行うことを特徴とする請求項８記載の表面保護シートの貼り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板表面の保護シート貼り付け装置および貼り付け方法に関し、特に半導体ウェーハ表面に表面保護シートを貼着するための装置およびその貼着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ（以下、単にウェーハともいう）の裏面を研磨研削加工する際に、基板表面が損傷したり、研削加工する際に生じる研削くずや研削水等により汚染されるのを防止するため、基板表面を保護する必要がある。また、研削研磨後のウェーハは薄肉化してもろくなっているのに加え、表面がデバイスパターンにより凹凸状になっているため、僅かな外力で破損しやすいという問題がある。
【０００３】
このようなウェーハ加工時における表面保護のために、樹脂製のプラスチックで作られた保護テープ（保護シートと同じ）を表面に張り付ける方法が、周知技術としてよく知られている。例えば、特開平８−１４８４５２号公報に記載されているような技術である。
【０００４】
しかし、近年のウェーハではその表面に形成されたパターンによる表面の凹凸が大きくなってきている。例えば、ポリイミド膜付きのウェーハにおいては、イミドの膜厚が５〜２０μｍであり、配線ワイヤーを接続するためにパターン外周部に作られた電極パッド部及び、チップダイシングするための溝（スクライブ線）では、イミドを除去しており、ウェーハの外周まで達している。ここで、溝の幅は、５０μｍ〜１００μｍ程度である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、上述したような方法でウェーハ表面に保護シートを貼着しても、半導体基板表面の上記凹凸に追従できず、保護シートとウェーハ表面との間の接着が不十分となっている。
【０００６】
これについて図８を参照して説明する。図８（ａ）は、保護シートが貼着されたウェーハの平面図であり、図８（ｂ）は、ウェーハ外周部における一断面図である。図８（ａ）に示すように、ウェーハ１０１表面に、斜線を記した表面保護シート１０２がウェーハ全面に圧着手法で貼着されている。
【０００７】
ここで、図８（ａ）に示す拡大領域１０３をウェーハの外周に沿って切断すると図８（ｂ）に示すようになる。ウェーハ１０１表面には上述したようなポリイミド膜から成るパッシべーション膜１０４が形成され、パッシべーション膜１０４にはスクライブ線１０５が形成されている。そして、接着層１０６と保護層１０７から成る表面保護シート１０２が上記パッシべーション膜１０４上から貼着される。
【０００８】
しかし、凹凸のあるスクライブ線１０５部では、接着層１０６が十分に貼着されずに間隙１０８が形成されるようになる。このため、ウェーハの裏面研削研磨時にその間隙１０８から研削屑や研削水の進入し、電極パッド表面を汚染する。このような汚染があると、ワイヤーボンディング工程で、電極パッドと配線ワイヤーとの接続不良が多発するようになる。
【０００９】
そこで、特開２０００−０３８５５６号公報には、その凹凸部を埋める手段として、特定の融点になると溶け、上記凹凸に追従できる粘着層を有するシートを張り付け、ウェーハ全面を加熱し、凹凸を埋める手段を提示している。
【００１０】
しかし、この場合の加熱方法は、ウェーハ全面を加熱し全ての凹凸を埋める方法を採っているため、シートの接着力が上がり、研削研磨後のウェーハが薄いと、シートはく離時にウェーハが割れる可能性が高くなる。また、組立時に配線ワイヤーをボンディングする電極パッドは低抵抗の金属（主にアルミ）で形成されているため、加熱されることでその表面が酸化され、絶縁体の金属酸化膜層が形成されてしまい、導通不良の原因となる。
【００１１】
本発明の目的は、半導体ウェーハ表面に表面保護シートを貼り付ける場合に、ウェーハ表面の凹凸部を粘着剤で完全に埋め込むことができるようにすることである。そして、簡便な手法により、ウェーハ裏面研削研磨時に生じる研削屑や研削水の進入を防ぎ、電極パッド表面の変質および汚染を防止することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の基板表面保護シート貼り付け装置は、半導体ウェーハ表面に表面保護シートを貼着するための装置であって、前記半導体ウェーハの周辺領域を熱圧着すると共に前記半導体ウェーハの縁端に沿って前記表面保護シートを切断する機構を有する。
【００１３】
そして、前記機構のうち熱圧着する部位は、加熱ヒーターを具備する金属体で構成されている。更に、前記表面保護シートに接する前記金属体の表面は平滑に形成されている。あるいは、前記金属体はローラー形状である。ここで、前記金属体は銅あるいはステンレスを含んでいる。
【００１４】
また、本発明の表面保護シートの貼り付け方法は、半導体ウェーハ表面に表面保護シートをラミネートコーティングする工程と、前記ラミネートコーティング後に前記半導体ウェーハの周辺領域を被覆する前記表面保護シートを熱圧着させる工程とを含む。あるいは、本発明は、前記表面保護シートを熱圧着させる工程において同時に前記半導体ウェーハの縁端に沿って前記表面保護シートを切断する。
【００１５】
そして、本発明の表面保護シートの貼り付け方法では、前記表面保護シートの熱圧着と前記表面保護シートの切断とを上述した本発明の基板表面保護シート貼り付け装置でもって行う。ここで、前記表面保護シートの熱圧着は、前記表面保護シート上に金属体を滑動あるいは摺動させて行う。
【００１６】
このようにして、本発明では、半導体ウェーハの外周部のみを局所的に熱圧着することでウェーハ周辺の凹凸部は完全に粘着剤で埋め込まれる。このために、ウェーハの裏面研削研磨時に生じる研削屑や研削水のウェーハ表面内への進入は完全に防止できるようになる。そして、ウェーハ表面の電極パッド表面の変質および汚染も皆無になる。また、上記凹凸を埋める部分を最低限で制御するため、表面保護シートの剥がし時に加える力も従来の場合と変わらず、ウェーハ割れの発生は抑えられる。
【００１７】
このようにして、本発明により半導体ウェーハが３００ｍｍΦのように大口径化になっても半導体装置の量産製造は容易になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態について図１乃至図４に基づいて説明する。ここで、図１は、基板表面保護シート貼り付け装置の全体図である。
【００１９】
初めに、図１を概略説明する。基板表面保護シートの貼り付け用装置は、表面保護シート送り部１、表面保護シート剥がしローラー部２、表面保護シート巻き取り部３、表面保護シート貼付ローラー部４、貼着切り取り部５、貼付済みシート剥がしローラー部６、貼付ステージ７、貼付済みシート巻き取り部８を有している。本発明では、従来の技術の場合の基板表面保護シート貼り付け装置において、上記貼着切り取り部５が異なっている。それ以外の構造は従来の場合と同じでよい。
【００２０】
そこで、次に上記貼着切り取り部５の構造を図２に基づいて説明する。粘着切り取り部５は、熱伝導性の良い物質で作られたヒーターブロック９に、発熱コイル１０が埋め込まれており、このコイルに電源を供給する電源供給端子１１がついている。更に、表面保護シートを切断するためのカッター１２がヒーターブロック９に固定して取り付けられている。上述した本発明の貼着切り取り部５により、表面保護シート１３はウェーハ１４の外周部で熱圧着され同時にその縁で切断される。ここで、ヒーターブロック９は熱伝導性の高い銅あるいはステンレス等の金属体で構成される。
【００２１】
次に、図１乃至４に基づいて本発明の表面保護シートの貼り付け方法およびウェーハ縁部の貼着方法について詳細に説明する。図３は、上記粘着切り取り部５が、表面保護シート１３をウェーハ１４に沿って熱圧着ながら切り取る際の動きについて説明する平面図である。そして、図４は表面保護シート１３の構造を示す断面図である。
【００２２】
図１に示す基板表面保護シートの貼り付け用装置において、ウェーハ１４は半導体デバイスの形成された表面側を上にして、貼り付け装置内を搬送される。表面の保護シートは、表面保護シート送り部１から供給され、粘着剤の乾燥を防ぐために張られている乾燥防止シートを表面保護シート剥がしローラー２にて剥がし、表面保護シートは、表面保護シート巻き取り部３に巻き取られる。粘着剤がむき出しになった表面保護シートはウェーハと共に、表面保護シート貼付ローラー４へ送られ、ローラーで挟み込み、ウェーハ表面に貼り付ける。すなわち、ラミネートコーティングを行う。そして、ラミネートコーティングしたウェーハは貼付ステージ７へ送られ、その裏面の吸着で固定される。
【００２３】
ここで、貼着切り取り部５が下りてきて表面保護シートのカットに入る。カットしている際の状態が図２に示されている。ヒーターブロック９とカッター１２とには、高さに差が付けられており、このヒーターブロック９の高さを変えることで、シートを貼りつける時の押さえ強さを変えることが可能である。また、ヒーターブロック９は、ヒーター内の発熱コイル１０により加熱されており、この発熱コイル１０も、供給電力を変えることで温度を変えることが出来る。
【００２４】
この粘着切り取り部５は、図３に示すようにウェーハ１４の縁を移動する。すなわち、図２及び図３に示すように、粘着切り取り部５のヒーターブロック９がウェーハ１４の周辺部の表面保護シート１上を熱圧着しながら滑り移動する。すなわち、滑動あるいは摺動する。ここで、ヒーターブロック９と表面保護シート１３との間には静電気が生じる。このため、ヒータブロック９は導電性のある材料が好ましくなる。
【００２５】
そして、図３に示すように粘着領域１５が形成される。同時に、図２の様にして、表面保護シート１３が切り取られる。このとき、ヒーターブロック９の大きさで、ウェーハ外周からの粘着領域１５を変えることができる。ここで、ウェーハ口径が８”Φの時は、上記粘着領域１５の幅は３ｍｍ〜５ｍｍ程度にするとよい。ヒーターブロックで押さえられた部分の表面保護シート１３は、ヒーターブロック９の設定温度近くまで加熱される。この場合には、粘着切り取り部５のヒーターブロック９がウェーハ１４の周辺部を熱圧着しながら滑り移動する。そこで、ヒーターブロック９の底部に丸み加工がなされていると上記滑り移動が円滑になる。
【００２６】
図４に示すように、表面保護シート１３は、基材（粘着剤より高軟化点の樹脂、又は熱硬化性樹脂）１６と、粘着剤（熱可塑性樹脂）１７から構成されている。上述したように、ヒーターブロック９を加熱することで基材１６よりも低軟化点を持つ粘着剤１７が軟化され、圧力の低い部分（凹凸の凹部）への移動が起こり、凹部は粘着剤で埋められる。ヒーターが移動した後は自然放冷され、凹部を埋めたままの状態で固まる。
【００２７】
例えば、軟化点１２０℃のポリエチレン樹脂を粘着剤１７とし、基材１６に軟化点１９０℃〜２３２℃のポリアクリロニトリル系樹脂を用いれば、ヒーターブロック９を１２０〜１５０℃程度に加熱することで、粘着剤のポリエチレン系樹脂だけを軟化させ、凹部を埋めることが可能である。
【００２８】
粘着切り取り部５が、ウェーハ１４の外周を一周すると、不要になった表面保護シートは貼付済みシート剥がしローラー６で分離され、貼付済みシート巻き取り部８に巻き取られる。上述したような表面保護シートの貼り付け方法で、ウェーハ１４表面に表面保護シート１３が貼り付けられる。
【００２９】
次に、図５に基づいて本発明の主な効果を説明する。図５（ａ）は、表面保護シートが貼着されたウェーハの平面図であり、図５（ｂ）は、ウェーハ外周部における一断面図である。図５（ａ）に示すように、ウェーハ１４表面に、斜線を記した表面保護シート１３がウェーハ１４全面に貼り付けされている。そして、本発明では、ウェーハ１４の外周に上述したような粘着領域１５が設けられている。
【００３０】
ここで、図５（ａ）に示す拡大領域１８をウェーハの外周に沿って切断すると図５（ｂ）に示すようになる。ウェーハ１４表面には上述したようなパッシべーション膜１９が形成され、パッシべーション膜１９にはスクライブ線２０が形成されている。そして、基材１６と粘着剤１７から成る表面保護シート１３が上記パッシべーション膜上に貼り付けられる。ここで、本発明では、ウェーハ１４の周辺が加熱処理を受けるために、上述したようにスクライブ線２０の凹部は粘着剤１７で埋め込まれる。このようにして、従来の技術で生じたような間隙１０８の形成は皆無になる。
【００３１】
次に本発明の効果を以下に全てまとめると、その第１の効果は、電極パッド表面の金属が酸化されて絶縁物質がその表面に生成されるというようなことはなく、粘着剤の軟化による凹部の埋め込みが可能となる。このため、裏面研削研磨時に発生する、研削水、研削屑の進入を防ぐことができる。その理由は、ウェーハ外周部のみを加熱し、有効デバイスチップを加熱することがないためである。
【００３２】
第２の効果は、表面保護シートの粘着力が、それほど大きく変化することがないため、剥がし時に剥がし残りや、ウェーハ割れの発生を抑えることができる。その理由は、粘着力が向上するのは、加熱された外周部のみで有り、大部分の粘着剤はデバイスウェーハ表面に存在する凹凸を埋めきれず、ウェーハ全体の接着力は変わらないためである。ちなみに、シート剥がし時は、裏面をステージに吸着して、表面に剥がしテープを貼付、剥がしテープごとシートを剥がす方法が一般的であるが、この時の吸着面は外周部が強く吸着される構造になっており、外周は、剥がし強さに対して強い傾向にある。
【００３３】
第３の効果、シート貼付作業以外の工程を追加しないで、処理が可能である。その理由は、粘着切り取り部ユニットに、ヒーターブロックが取り付けられているため、表面保護シートの切り取り動作にあわせて、加熱することが可能であるためである。
【００３４】
第４の効果は、加熱幅を自由にコントロールできる（有効チップ領域拡大に対応可能＝収率向上に対応）。その理由は、ヒーターブロックの大きさで、加熱幅が決定できるためである。
【００３５】
第５の効果は、表面保護シートの軟化温度が変わっても、対応可能である。その理由は、ヒーターブロックを暖める加熱コイルへの供給電力を変えることで、温度制御が可能であるためである。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態では、貼着切り取り部５によるウェーハの縁部の熱圧着はヒーターブロック９の滑り移動でなされた。第２の実施の形態の特徴は、この熱圧着が加熱された加熱ローラーで行われる点である。
【００３７】
そこで、貼着切り取り部５の構造を図６に基づいて説明する。ここで、図６（ａ）は貼着切り取り部５の正面図であり、図６（ｂ）はその側面図である。図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、粘着切り取り部５には、熱伝導性の良い物質で作られた加熱ローラー２１に、発熱する金属軸２２が埋め込まれており、加熱ローラー２１は金属軸２２で加熱され、これを中心軸として加熱ローラー２１のみが回転する。そして、支持管２３は軸受け２４に連結され、支持管２３内にはヒーター線２５が設けられている。更に、カッター２６が設けられ支持管２３の固定して取り付けられている。
【００３８】
更に、別のローラー型の貼着切り取り部５の構造を図７に基づいて説明する。
ここで、図７（ａ）は貼着切り取り部５の正面図であり、図７（ｂ）はその側面図である。図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、粘着切り取り部５には、熱伝導性の良い物質で作られた加熱ローラー２１の表面部は、発熱する金属カバー２７で覆われており、加熱ローラー２１は金属カバー２７で加熱され、中心軸（図示せず）の周りを加熱ローラー２１のみが回転する。そして、ヒーター線２５を装着した支持管２３は金属カバー２７に連結され、更に、カッター２６が設けられ支持管２３の固定して取り付けられている。ここで、加熱ローラー２１は熱伝導性の高い銅あるいはステンレス等の金属体で構成される。
【００３９】
第２の実施の形態では、表面保護シート１３の貼り付けにおいて、図３に示すように粘着切り取り部５の加熱ローラー２１は、ウェーハ１４の縁を移動する。
すなわち、図２及び図３に示すように、粘着切り取り部５の加熱ローラー２１がウェーハ１４の周辺部を熱圧着しながら回転して移動する。そして、図３に示すように粘着領域１５が形成され、同時に、図２に示すように表面保護シート１３が切り取られる。
【００４０】
第２の実施の形態では、加熱ローラー２１が表面保護シート１３の基材１６上を押圧し回転しながら熱圧着する。このために、加熱ローラー２１が表面保護シート１３表面に引っかかるようなことは皆無になり、本発明は半導体装置の量産製造に十分に適用できるようになる。
【００４１】
以上に説明したように、本発明では、表面保護シートの貼り付け後、すなわち、ラミネートコーティング後、半導体ウェーハの外周部のみをヒーターで粘着剤の軟化点温度まで加熱し、押さえつけることで、ウェーハ周辺の凹凸部を粘着剤で埋め込み、裏面研削研磨時に生じる研削屑や研削水の進入を防ぎ、パッド表面が変質および汚染されずに処理可能とする。また、上記凹凸を埋める部分を最低限で制御するため、剥がし時に加える力も従来の場合と変わらず、ウェーハ割れの発生を抑えることができる。
【００４２】
本発明は、ヒーターブロック９あるいは加熱ローラー２１が表面保護シート切り取り時に外周を加熱し熱圧着する形態に限定されず、表面保護シートの切り取り前あるいは切り取り後に一気にウェーハ外周部を加熱するような円環の形状、すなわち図５に示したような粘着領域１５の形状を有する物体で、ウェーハ１４の外周部を押さえつけ加熱処理を行う方法てあっても同様の効果が生じることに言及しておく。
【００４３】
また、上記ヒーターブロック９あるいは加熱ローラー２１は熱伝導性が高く静電気を除去できるような材料であれば金属体に限定されるものでないことにも言及しておく。
【００４４】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態が適宜変更され得る。
【００４５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、表面保護シートのラミネートコーティング後、半導体ウェーハの外周部のみをヒーターで粘着剤の軟化点温度まで加熱し、押さえつけることで、ウェーハ周辺の凹凸部を粘着剤で埋め込む。
【００４６】
このようにすることで、裏面研削研磨時に生じる研削屑や研削水の進入を防ぎ、電極パッド表面が変質および汚染されずに処理が可能になる。更には、上記凹凸を埋める部分を最低限で制御するため、剥がし時に加える力も変わらず、ウェーハ割れの発生を抑えることができる。
【００４７】
このようにして、本発明により、半導体ウェーハが３００ｍｍΦのように大口径化しても半導体装置の量産製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための基板表面保護シート貼り付け装置の全体図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明するための粘着切り取り部および表面保護シート切断の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための、粘着切り取り部が表面保護シートをウェーハに沿って切り取る際の動きについて説明するための平面図である。
【図４】表面保護シートの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の効果を説明するための、表面保護シートが貼着されたウェーハの平面図とそのウェーハ外周部における一断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を説明するための粘着切り取り部の正面図と側面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を説明するための別の粘着切り取り部の正面図と側面図である。
【図８】従来の技術での課題を説明するための、表面保護シートが貼着されたウェーハの平面図とそのウェーハ外周部における一断面図である。
【符号の説明】
１    表面保護シート送り部
２    表面保護シート剥がしローラー部
３    表面保護シート巻き取り部
４    表面保護シート貼付ローラー部
５    貼着切り取り部
６    貼付済みシート剥がしローラー部
７    貼付ステージ
８    貼付済みシート巻き取り部
９    ヒーターブロック
１０    発熱コイル
１１    電源供給端子
１２，２６    カッター
１３，１０２    表面保護シート
１４，１０１    ウェーハ
１５    粘着領域
１６    基材
１７    粘着剤
１８，１０３    拡大領域
１９，１０４    パッシべーション膜
２０，１０５    スクライブ線
２１    加熱ローラー
２２    金属軸
２３    支持管
２４    軸受け
２５    ヒーター線
２７    金属カバー
１０６    接着層
１０７    保護層
１０８    間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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