テープ貼付装置
【課題】脆弱な構造物が搭載されたウェハへのテープ貼り付け時の負荷を低減し、ウェハの破損や損傷を防ぐ。
【解決手段】テープ貼付装置１は、チャンバ６に形成された気密空間５を第１及び第２の気密空間７、８に仕切り、上面にウェハ９が載置されるゴムシート１０と、ゴムシート１０の上方でテープ１１を保持するテープフレーム１２と、第１及び第２の気密空間７、８に対する気体の供給及び吸引により加圧及び減圧を切り替える給排気機構３とを備え、第１及び第２の気密空間７、８を減圧した後、第２の気密空間８の加圧によりゴムシート１０を膨張させてウェハ９をテープ１１に貼り付け、第１の気密空間７を加圧してゴムシート１０を収縮させる。給排気機構３は、第１の気密空間７の減圧時に、吸引する気体の流量を制御する第１の流量制御弁２７と、第１の気密空間７の加圧時に、供給する気体の流量を制御する第２の流量制御弁２８とを有する。
【解決手段】テープ貼付装置１は、チャンバ６に形成された気密空間５を第１及び第２の気密空間７、８に仕切り、上面にウェハ９が載置されるゴムシート１０と、ゴムシート１０の上方でテープ１１を保持するテープフレーム１２と、第１及び第２の気密空間７、８に対する気体の供給及び吸引により加圧及び減圧を切り替える給排気機構３とを備え、第１及び第２の気密空間７、８を減圧した後、第２の気密空間８の加圧によりゴムシート１０を膨張させてウェハ９をテープ１１に貼り付け、第１の気密空間７を加圧してゴムシート１０を収縮させる。給排気機構３は、第１の気密空間７の減圧時に、吸引する気体の流量を制御する第１の流量制御弁２７と、第１の気密空間７の加圧時に、供給する気体の流量を制御する第２の流量制御弁２８とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハへのダイシング用テープの貼り付け等に用いるテープ貼付装置に関し、特に、脆弱な構造を有する貼付対象物にテープを貼り付けるのに適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程で半導体ウェハにダイシング用テープを貼り付ける際には、例えば、図１７に示すように、基台４１上にウェハ４２を載置し、表面にゴムが貼着されたローラー４４や、円筒状のブロック等でテープ４３を上方から押圧して貼り付けていた。しかし、この方法は、大気中での作業となるため、ウェハ４２とテープ４３との間に空気が混入しやすく、その状態でダイシング（チップ分割）を行うと、チップに割れや欠けが生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、真空環境下でテープを貼り付ける貼付装置が提案され、例えば、特許文献１には、図１８に示すように、内部に気密空間５１を有するチャンバ５２と、気密空間５１を第１及び第２の気密空間５３、５４に仕切り、上面にウェハ５５が載置されるゴムシート５６と、ゴムシート５６の上方でテープ５７を保持するフレーム台５８と、第１及び第２の気密空間５３、５４の気圧状態を真空／大気状態に切り替える第１及び第２の空気流路５９、６０とを備えたテープ貼付装置５０が記載されている。
【０００４】
テープ貼付装置５０では、第１及び第２の気密空間５３、５４を真空状態とした後、第２の気密空間５４のみを大気圧に切り替え、第１及び第２の気密空間５３、５４の間で差圧を生じさせる。これにより、ゴムシート５６を膨張させてウェハ５５を押し上げ、テープ５７の接着面（裏側）にウェハ５５を当接させる。このテープ貼付装置５０によれば、真空環境下でテープ５７とウェハ５５とを貼り合わせることができ、両者の間に空気が混入するのを防止することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１４３４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、電子機器の小型化等に伴い、回路の微細化が進んだ超薄型の半導体チップが普及しており、当然、その元となるウェハにおいても急速な薄型化が進んでいる。こうした薄型のウェハは、元々の強度が低いのに加え、反りが生じやすいため、上下からの押圧や衝撃に対して極めて弱く、テープの貼り付け時に割れや欠けが生じる虞があるという問題があった。そのため、ウェハとテープとの間への空気の混入を防止することに加えて、テープの貼り付け時に加わるウェハへの負荷を低減することができる貼付装置が要望されている。
【０００７】
また、最近では、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の脆弱な構造物が搭載されたウェハ（以下、「ＭＥＭＳウェハ」とする）が普及している。ＭＥＭＳウェハとしては、例えば、図１９（ａ）に示すように、ウェハ９に形成された凹部を覆うようにして薄膜３１Ａが取り付けられることにより、ウェハ９の内部に気密空間３２Ａが形成されたものが存在する。また、このようなＭＥＭＳウェハとしては、薄膜３１Ａやウェハ９の一部に貫通孔が形成され、気密空間３２Ａと外部の空間との間で空気の移動が可能なものも存在する。さらに、例えば、図２０（ａ）に示すように、ウェハ９に形成された貫通部の一方の開口部を覆うようにして薄膜３１Ｂを取り付けたものが存在する。
【０００８】
ここで、特許文献１に記載されたテープ貼付装置５０を用いて、図１９（ａ）及び図２０（ａ）に示すＭＥＭＳウェハにテープ５７を貼り付ける場合には、以下に示すような問題があった。
【０００９】
テープ貼付装置５０では、まず、ＭＥＭＳウェハにゴムシート５６上にＭＥＭＳウェハを載置し、第１の気密空間５３内の空気を吸引して減圧するが、図１９（ａ）に示すＭＥＭＳウェハで、薄膜３１Ａ又はウェハ９の一部に貫通孔が形成されたＭＥＭＳウェハや、図２０（ａ）に示すＭＥＭＳウェハを用いる場合、第１の気密空間５３内の空気を急速に吸引すると、第１の気密空間５３から流出する空気の速度が非常に速くなる。そのため、第１の気密空間５３内の空気の移動により、薄膜３１Ａ及び３１Ｂが振動して破損する虞がある。
【００１０】
また、テープ貼付装置５０では、第１の気密空間５３内の空気を吸引することにより真空状態とするが、薄膜３１Ａ又はウェハ９の一部に貫通孔が形成されていないＭＥＭＳウェハを用いる場合、第１の気密空間５３内の空気を吸引することにより、ＭＥＭＳウェハに形成された気密空間３２Ａと第１の気密空間５３との間に差圧が生じる。そのため、図１９（ｂ）に示すように、気密空間３２Ａ内の空気が膨張して薄膜３１Ａに対して気密空間３２Ａ側から圧力が印加され、薄膜３１Ａが第１の気密空間５３側に押し上げられる。そして、薄膜３１Ａに対する気密空間３２Ａ側からの圧力が限界に達すると、薄膜３１Ａが破損する虞がある。
【００１１】
さらに、図２０（ａ）に示すＭＥＭＳウェハにテープ５７を取り付ける場合には、真空状態とされた第１の気密空間５３内でウェハ９の貫通部の他方の開口部を覆うようにしてテープ５７が取り付けられる。これにより、ＭＥＭＳウェハの貫通部は、薄膜３１Ｂ及びテープ５７により覆われるため、内部が真空状態である気密空間３２Ｂが形成される。
【００１２】
このような状態で、第１の気密空間５３内に空気を供給して大気圧まで加圧すると、気密空間３２Ｂと第１の気密空間５３との間に差圧が生じる。そのため、図２０（ｂ）に示すように、薄膜３１Ａに対して第１の気密空間５３側から圧力が印加され、薄膜３１Ｂが気密空間３２Ｂ側に収縮する。そして、薄膜３１Ｂに対する第１の気密空間５３側からの圧力が限界に達すると、薄膜３１Ｂが破損する虞がある。
【００１３】
このように、特許文献１に記載のテープ貼付装置５０を用いてＭＥＭＳウェハに対してテープ５７を貼り付ける場合には、テープ５７の貼付工程の前後で第１の気密空間５３に対して気圧状態を切り替える際に、ＭＥＭＳウェハに搭載された脆弱な構造物の破損を招く虞があるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、脆弱な構造物が搭載された貼付対象物にテープを貼り付ける際に、貼付対象物に対する負荷を低減し、貼付対象物の破損や損傷を防止することが可能なテープ貼付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、内部に気密空間を有する容器と、前記気密空間を、上方に位置する第１の気密空間と下方に位置する第２の気密空間とに仕切り、該第１の気密空間側にテープ貼付対象物が載置される弾性シートと、前記第１の気密空間内でテープを保持し、該テープを前記弾性シートに載置されたテープ貼付対象物から所定の距離を隔てて位置させるテープ保持部材と、前記第１及び第２の気密空間に対する気体の供給及び吸引により加圧及び減圧を切り替える気圧切替手段とを備え、前記第１及び第２の気密空間を減圧して真空状態とした後、前記第２の気密空間を加圧して前記弾性シートを膨張させ、前記テープ貼付対象物を押し上げて前記テープに貼り付け、前記第１の気密空間を加圧して前記弾性シートを収縮させるテープ貼付装置であって、前記気圧切替手段は、該第１の気密空間の気体を吸引する際の該気体の流量を制御する第１の流量制御手段と、該第１の気密空間に気体を供給する際の該気体の流量を制御する第２の流量制御手段とを有し、前記第１の気密空間を減圧する際に、前記第１の流量制御手段により流量を制御した状態で前記第１の気密空間の前記気体を吸引し、前記第１の気密空間を加圧する際に、前記第２の流量制御手段により流量を制御した状態で前記第１の気密空間に対して前記気体を供給することを特徴とする。
【００１６】
そして、本発明によれば、貼付対象物へのテープ貼り付けに先立ち、第１の気密空間を減圧する際に流量を制御した状態で第１の気密空間の気体を吸引するとともに、貼付対象物へのテープ貼り付けの後、第１の気密空間を加圧する際に流量を制御した状態で第１の気密空間に対して気体を供給するため、気体の移動によって貼付対象物に搭載された脆弱な構造物の破損や損傷を防止することができる。
【００１７】
上記テープ貼付装置において、前記第１の気密空間の真空度を検出する真空度検出手段を備え、検出された前記第１の気密空間の真空度が所定の真空度となるまで、前記第１の気密空間を減圧することができる。
【００１８】
上記テープ貼付装置において、前記テープ貼付対象物は、第１の内部気密空間が形成され、前記所定の真空度は、前記第１の気密空間の減圧により生じる、前記第１の内部気密空間と前記第１の気密空間との間の差圧により、前記テープ貼付対象物を破損させない真空度とすることができる。これにより、第１の気密空間の減圧時における貼付対象物に搭載された脆弱な構造物の破損や損傷を防止することができる。
【００１９】
上記テープ貼付装置において、前記テープ貼付対象物は、前記テープの貼付により第２の内部気密空間が形成され、前記所定の真空度は、前記第１の気密空間の加圧により生じる、前記第２の内部気密空間と前記第１の気密空間との間の差圧により、前記テープ貼付対象物を破損させない真空度とすることができる。これにより、第１の気密空間の加圧時における貼付対象物に搭載された脆弱な構造物の破損や損傷を防止することができる。
【００２０】
上記テープ貼付装置において、前記テープ貼付対象物の押し上げに際し、前記第２の気密空間の加圧量を制御して前記弾性シートの膨張速度を低速から高速に向けて段階的に変化させながら、前記テープ貼付対象物を前記テープに貼り付けることができる。これにより、貼付対象物への負荷を最小限に抑えた状態でテープを貼り付けることができる。このため、低剛性の貼付対象物であっても、貼付対象物の破損や損傷を防止しつつ、テープを貼り付けることができる。
【００２１】
上記テープ貼付装置において、前記テープ貼付対象物と前記テープの当接面積が所定量に達するまで、破損しない押し付け圧で該テープ貼付対象物を前記テープに押し付け可能な第１の速度によって前記弾性シートを膨張させ、その後、該弾性シートの膨張速度を前記第１の速度よりも速い第２の速度に切り替え、前記テープ貼付対象物の貼付面の全体を前記テープに当接させることができる。これにより、貼付対象物に過大な負荷をかけることなく、貼付対象物とテープとの貼着領域を拡大させることができる。
【００２２】
上記テープ貼付装置において、前記第１の速度で弾性シートを膨張させるのに先立ち、該第１の速度よりも遅い第３の速度で前記弾性シートを膨張させ、前記テープ貼付対象物の中心部を前記テープに当接させることができる。これにより、貼付対象物の姿勢や位置を不動に保ったまま、貼付対象物とテープとを確実に接触させることができる。
【００２３】
上記テープ貼付装置において、前記第１及び第２の気密空間を真空状態とした後、該第１の気密空間の真空状態を維持したまま該第２の気密空間を閉塞することで、前記第３の速度で前記弾性シートを膨張させることができる。
【００２４】
上記テープ貼付装置において、前記第２の速度で弾性シートを膨張させる際に、前記テープ貼付対象物と前記テープが当接した状態で、これらを押し上げ、前記気密空間の天井面に押し当てることができる。これにより、貼付対象物の反りを矯正すると共に、貼付対象物とテープとの密着性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、脆弱な構造物が搭載された貼付対象物にテープを貼り付ける際に、貼付対象物に対する負荷を低減し、貼付対象物の破損や損傷を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかるテープ貼付装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の第２の給排気管の開口部を示す拡大図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のスペーサを示す拡大図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】図１のゴムシート及び押さえリングを示す拡大図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における押さえリングの断面図である。
【図５】図１のテープ貼付装置を用いたテープ貼付方法の手順を示すメインフローチャートである。
【図６】テープを貼り付ける際の工程図であり、真空引き工程を示す図である。
【図７】テープを貼り付ける際の工程図であり、窒素注入工程を示す図である。
【図８】真空引き工程時の窒素注入手順を示すサブフローチャートである。
【図９】テープを貼り付ける際の工程図であり、低速貼付工程を示す図である。
【図１０】テープを貼り付ける際の工程図であり、中速貼付工程を示す図である。
【図１１】テープを貼り付ける際の工程図であり、高速貼付工程を示す図である。
【図１２】テープを貼り付ける際の工程図であり、安定化工程を示す図である。
【図１３】テープを貼り付ける際の工程図であり、ゴム収縮工程を示す図である。
【図１４】テープを貼り付ける際の工程図であり、ゴム平坦化工程を示す図である。
【図１５】図４のスペーサの作用効果を説明するための略線図であり、（ａ）はスペーサを設けない場合、（ｂ）はスペーサを設けた場合の図である。
【図１６】第１及び第２の気密空間の圧力状態の遷移を示す略線図である。
【図１７】従来のテープ貼付方法の一例を示す略線図である。
【図１８】従来のテープ貼付方法の他の例を示す略線図である。
【図１９】ＭＥＭＳウェハの一例を示す略線図である。
【図２０】ＭＥＭＳウェハの他の例を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明にかかるテープ貼付装置の一実施の形態を示し、このテープ貼付装置１は、大別して、装置本体２と、装置本体２に空気（クリーンエア）及び窒素を供給したり、装置本体２から空気等を吸引する給排気機構３と、空気等の給排タイミングを制御する制御部４とで構成される。
【００２９】
装置本体２は、貼付操作を行うための装置であり、例えば円筒状に形成される。この装置本体２は、内部に気密空間５を有するチャンバ（容器）６と、気密空間５を第１の気密空間７と第２の気密空間８とに仕切り、上面に円板状のウェハ９が載置されるゴムシート１０と、ゴムシート１０の上方でテープ１１を保持するテープフレーム１２と、第１の気密空間７に窒素を供給したり、第１の気密空間７から空気を吸引するための第１の給排気管１３と、第２の気密空間８に空気を供給したり、第２の気密空間８から空気を吸引するための第２の給排気管１４と、気密空間５の真空度を検出する真空度センサ１５等を備える。
【００３０】
チャンバ６は、２つ割りに形成された上側チャンバ（上蓋）６ａ及び下側チャンバ（基台）６ｂから構成され、上側チャンバ６ａの内側には、上方に向けて窪む凹部が形成される。上側及び下側チャンバ６ａ、６ｂの間には、気密空間５の気密性を確保するためのシールリング１６が配置される。
【００３１】
下側チャンバ６ｂの内部には、上述の第１及び第２の給排気管１３、１４が敷設され、これらの管のうち、第２の給排気管１４の開口部には、図２に示すように、多数の小孔が穿設されたメッシュ蓋１４ａが付設される。これは、第２の給排気管１４への後述するゴムシート１０の吸い込みを防止しながら、空気吸引時の有効断面積（第２の給排気管１４の径）を拡大させるためである。
【００３２】
また、下側チャンバ６ｂの上面には、図１に示すように、所定の高さを有する複数のスペーサ１７が形成され、これらスペーサ１７は、図３に示すように、第２の給排気管１４の開口部を中心とした十字状に配置される。
【００３３】
さらに、下側チャンバ６ｂの上面には、図１に示すように、伸縮自在なゴムシート１０が設置される。ゴムシート１０は、例えば、クロロプレンゴムやエチレンプロピレンゴム等の気体遮断性に優れた弾性体によって形成することが好ましい。尚、ゴムシート１０の損傷を防止するため、スペーサ１７も、ゴムシート１０と同様の材料によって形成することが好ましい。
【００３４】
ゴムシート１０の周縁部上には、図４に示すように、上面視円環状の押さえリング１８が設置され、押さえリング１８が下側チャンバ６ｂにねじ止めされることによって、ゴムシート１０が固定される。押さえリング１８には、複数の溝１９が形成され、これらの溝１９によって、押さえリング１８の内側空間７ａと外側空間７ｂとが連通される。尚、溝１９は、後述するテープフレーム１２に形成してもよいし、押さえリング１８及びテープフレーム１２の双方に形成してもよい。
【００３５】
押さえリング１８の上面には、図１に示すように、上面視円環状のテープフレーム１２が載置される。テープフレーム１２の上面には、ＵＶ（UltraViolet：紫外線）硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の接着剤が裏面に塗布されたテープ１１が貼り付けられる。テープ１１は、一定の張りが与えられた状態で貼着され、これにより、テープ１１の歪みや皺が防止される。
【００３６】
尚、テープ１１の取り付けは、テープフレーム１２の上面への貼り付けに限らず、２枚のフレームによってテープ１１を表裏から挟み込むようにしてもよく、テープ１１に歪みや皺を生じさせないものであれば如何なる態様でもよい。
【００３７】
ウェハ９は、例えば、脆弱な構造物が搭載されたＭＥＭＳウェハであり、図１９（ａ）に示すように、エッチング等により凹部が形成され、この凹部を覆うようにして薄膜３１Ａが取り付けられることにより、内部に気密空間３２Ａが形成される。尚、薄膜３１Ａやウェハ９の一部に貫通孔が形成され、気密空間３２Ａと外部の空間との間で気体の移動が可能となるようにしてもよい。
【００３８】
また、ウェハ９としては、例えば、図２０（ａ）に示すように、ウェハ９にエッチング等により貫通部が形成され、この貫通部の一方の開口部を覆うようにして薄膜３１Ｂを取り付けたものを用いることもできる。図１９（ａ）及び図２０（ａ）に示すウェハ９では、薄膜３１Ａ及び３１Ｂが取り付けられた面に対向する面がテープ１１を貼り付けるためのテープ貼付面となる。
【００３９】
給排気機構３は、窒素を供給する窒素供給源２１と、空気を供給する空気供給源２２と、空気や窒素を吸引する真空ポンプ２３と、窒素供給源２１及び真空ポンプ２３と第１の給排気管１３との間に設置される第１の電磁弁２４と、空気供給源２２及び真空ポンプ２３と第２の給排気管１４との間に設置される第２の電磁弁２５と、第２の電磁弁２５と空気供給源２２の間に設置される第３の電磁弁２６と、第１の電磁弁２４と真空ポンプ２３との間に設置される第１の流量制御弁２７と、第１の電磁弁２４と窒素供給源２１との間に設置される第２の流量制御弁２８と、第２の電磁弁２５と第３の電磁弁２６との間に設置される第３の流量制御弁２９とから構成される。
【００４０】
第１の電磁弁２４は、第１の給排気管１３を第１の流量制御弁２７（真空ポンプ２３）又は第２の流量制御弁２８（窒素供給源２１）に選択的に接続するために備えられ、第２の電磁弁２５は、第２の給排気管１４を第３の電磁弁２６又は真空ポンプ２３に選択的に接続するために備えられる。また、第３の電磁弁２６は、第２の給排気管１４を第３の流量制御弁２９又は空気供給源２２に選択的に接続するために備えられる。
【００４１】
第１の流量制御弁２７は、真空ポンプ２３に吸引される空気等の流量を制御するために備えられ、第２の流量制御弁２８は、窒素供給源２１から供給される窒素の流量を制御するために備えられる。また、第３の流量制御弁２９は、空気供給源２２から供給される空気の流量を制御するために備えられる。
【００４２】
第１及び第２の流量制御弁２７、２８により制御される空気等の流量は、設定により変化させることができ、このテープ貼付装置１を用いたテープ貼付を行う際に予め設定される。第１及び第２の流量制御弁２７、２８によって吸引又は供給される空気等の流量を制御することにより、第１の気密空間７の減圧／加圧速度を変化させることができる。
【００４３】
第１及び第２の流量制御弁２７、２８に設定される流量は、テープ１１を貼り付けるウェハ９の状態に応じて設定することができる。例えば、ウェハ９として図１９又は図２０に示すような、脆弱な構造物（薄膜３１Ａ又は３１Ｂ）が搭載されたＭＥＭＳウェハを用いる場合には、空気等の供給／吸引により生じる圧力により、脆弱な構造物を破損させない程度の流量に設定される。尚、破損しない圧力は、脆弱な構造物の厚さや形状等に基づく耐圧によって異なるため、実運転時の流量は、使用するウェハ９の状態に応じて適宜定める。
【００４４】
制御部４は、真空度センサ１５の出力や内蔵するタイマ４ａの出力に応じて第１〜第３の電磁弁２４〜２６の動作を制御し、装置本体２の第１及び第２の気密空間７、８の加圧／減圧を制御するために備えられる。
【００４５】
次に、上記構成を有するテープ貼付装置１を用いた貼付方法について、図１〜図１４を参照しながら、以下に示す工程の順序に従って説明する。尚、ここでは、テープ１１の接着剤にＵＶ硬化性樹脂を用いた場合を例にとって説明する。
（１）初期状態
（２）真空引き工程
（３）低速貼付工程
（４）中速貼付工程
（５）高速貼付工程
（６）安定化工程
（７）ゴム収縮工程
（８）ゴム平坦化工程
【００４６】
（１）初期状態
先ず、図１において、第２の電磁弁２５を真空ポンプ２３側に開いて第２の気密空間（ゴムシート１０の下方に位置する気密空間）８を減圧雰囲気化し、その状態で、上側チャンバ６ａを開き、ウェハ９をゴムシート１０の上面中央に、テープ貼付面が上面側に位置するように載置する。次いで、テープ１１の裏面（接着面）をテープフレーム１２の上面に貼り付けるとともに、テープ１１を貼り付けたテープフレーム１２を押さえリング１８上に載置する。
【００４７】
（２）真空引き工程
上側チャンバ６ａを閉じた後、図６に示すように、第１の電磁弁２４を真空ポンプ２３側に開き、第１の給排気管１３を第１の流量制御弁２７を介して真空ポンプ２３に接続する。これにより、第１の流量制御弁２７によって流量を制御した状態で、第１の気密空間（ゴムシート１０の上方に位置する気密空間）７から空気を吸引し、減圧雰囲気化する（図５のステップＳ１）。
【００４８】
ここで、ウェハ９として図１９に示すＭＥＭＳウェハを用いた場合には、この真空引き工程により、ウェハ９に形成された気密空間３２Ａと第１の気密空間７との間に差圧が生じるため、脆弱な構造物である薄膜３１Ａに対して負荷がかかり、薄膜３１Ａを破損させる虞がある。そこで、本実施の形態では、真空度センサ１５により第１の気密空間７の真空度を検出し、検出した真空度が予め設定された所定の真空度を超えないように、第１の気密空間７を減圧させる。
【００４９】
予め設定される真空度は、ウェハ９として図１９又は図２０に示すＭＥＭＳウェハを用いる場合に、上述した真空引き工程や後述するゴム収縮及び平坦化工程において、ＭＥＭＳウェハに形成される気密空間３２Ａ又は３２Ｂと、第１の気密空間７との間の真空度の違いによって生じる差圧により、脆弱な構造物（薄膜３１Ａ又は３１Ｂ）を破損させない程度の真空度とされる。尚、破損しない真空度は、脆弱な構造物の厚さや形状等によって異なるため、実運転時の真空度は、使用するウェハ９の状態に応じて適宜定める。
【００５０】
このとき、図７に示すように、第１の電磁弁２４を断続的に第２の流量制御弁２８側に開き、第１の気密空間７に第２の流量制御弁２８を介して流量を制御した状態で窒素を注入する。このように、第１及び第２の流量制御弁２７、２８により第１の気密空間７に対して吸引／供給される空気等の流量を制御するのは、上述の背景技術の項で説明したように、第１の気密空間７内の空気等の急速な移動により、ウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止するためである。
【００５１】
また、第１の気密空間７に窒素を注入するのは、第１の気密空間７の酸素濃度を低下させ、酸素濃度が低い環境下で貼付作業を進めるためのものである。ＵＶ硬化性樹脂は、嫌気性が強く、酸素濃度が高い環境下で貼り合わせると、硬化作用が低下するため、後の工程で紫外線を照射した際に、未硬化のＵＶ硬化性樹脂が残存するようになる。その場合、ダイシング後のウェハ９（チップ）をテープ１１から剥がす際に、チップが剥がれ難くなるため、上記のように、第１の気密空間７に窒素を注入して酸素濃度を低下させ、ＵＶ硬化性樹脂の硬化作用の低下を防止する。
【００５２】
窒素注入の作業は、図８に示すように行うことができ、具体的には、第１の気密空間７から空気を吸引した状態で第１の気密空間７の真空度が第１の設定真空度に達したら、第１の給排気管１３を窒素供給源２１に接続し、第１の気密空間７に窒素を注入する（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。そして、第１の気密空間７の真空度が第２の設定真空度に達するまで窒素を注入し続け、第２の設定真空度に達した時点で窒素の注入回数が設定回数に達したか否かを判別する（ステップＳ１４〜Ｓ１５）。判別の結果、設定回数に達していれば、改めて真空引きを行って窒素を吸引し（ステップＳ１６）、第１の気密空間７の残留酸素濃度を１％以下とした状態で同空間７を減圧雰囲気化する。ここで、第１の設定真空度、第２の設定真空度は、上述した所定の真空度を超えない範囲で任意に設定することができる。また、設定回数についても任意に設定することができる。
【００５３】
尚、窒素注入の工程は、上記の通り、ＵＶ硬化性樹脂の特性に配慮したものであるため、ＵＶ硬化樹脂以外の接着剤を用いる場合には省略することができる。
【００５４】
（３）低速貼付工程
次いで、図９に示すように、第１の気密空間７の真空圧を保持した状態で、第２の電磁弁２５を閉じて第２の給排気管１４を閉塞し、第２の気密空間８を密閉する。この際、第２の気密空間８では、自然リークが発生して若干の空気が流れ込むため、第１及び第２の気密空間７、８の間に僅かな差圧が発生する。
【００５５】
その結果、ゴムシート１０が緩やかに膨らみ、ゴムシート１０上のウェハ９をゆっくりと押し上げる。こうした低速での押し上げにより、ウェハ９をテープ１１の接着面に当接させ（図５のステップＳ２）、ウェハ９の中心が最初にテープ１１と接触するようにする。
【００５６】
すなわち、ウェハ９をゴムシート１０のような不安定な土台に載置させる場合、高速で押し上げると、ウェハ９の姿勢が乱れて傾いたり、ウェハ９がゴムシート１０上で滑って位置が変位し易くなるが、ゆっくりと押し上げることによって、ウェハ９の姿勢や位置を不動に保ったまま、ウェハ９をテープ１１と接触させることができ、確実にウェハ９の中心から貼り付けを行うことが可能になる。
【００５７】
（４）中速貼付工程
次に、図１０に示すように、第２の電磁弁２５を空気供給源２２側に開くとともに、第３の電磁弁２６を第３の流量制御弁２９側に開き、流量を制御した状態で空気を第２の給排気管１４に供給する。これにより、第２の気密空間８を加圧雰囲気とし、第１及び第２の気密空間７、８の間の差圧を大きくして、ゴムシート１０の膨張速度を低速から中速に変化させる（図５のステップＳ３）。
【００５８】
この中速貼付は、後述の高速貼付と比較すると、ゴムシート１０の膨張速度が遅く、ウェハ９の押し上げ圧が低いものであり、本工程では、テープ１１へのウェハ９の押し付けを低圧で行うことで、ウェハ９に過大な負荷を掛けずに、テープ１１とウェハ９の貼着領域を拡げていく。
【００５９】
ウェハ９がテープ１１に当接した部分では、テープ１１がウェハ９に貼り付いてウェハ９を補強するため、ウェハ９の割れや欠けが抑制されるようになる。本工程は、ウェハ９への負荷を最小限に抑えながら、上記のような補強される領域を拡げるためのものであり、ウェハ９とともにテープ１１及びテープフレーム１２を押し上げ、例えば、ウェハ９の上面の５割〜７割程度をテープ１１に当接させる。
【００６０】
尚、中速貼付時のゴムシート１０の膨張速度（膨張圧）は、ウェハ９を破損させない押し付け圧でテープ１１に押し付け可能な速度（膨張圧）に設定される。但し、破損しない押し付け圧は、ウェハ９の厚さや形状（反りの具合）等によって異なるため、実運転時の速度は、使用するウェハ９の状態に応じて適宜定める。
【００６１】
（５）高速貼付工程
貼着領域がウェハ上面の５割〜７割程度に達し、ウェハ９の割れや欠けの危険性が低くなった段階で、図１１に示すように、第３の電磁弁２６を第２の電磁弁２５側に開き、第１及び第２の気密空間７、８の間の差圧をさらに大きくする。これにより、ゴムシート１０の膨張速度を中速から高速に変化させ（図５のステップＳ４）、テープ１１へのウェハ９の押し付け圧を増加させる。この高速貼付により、ウェハ９の上面全体をテープ１１に貼り付ける。
【００６２】
また、高速貼付に際しては、テープ１１及びウェハ９を上側チャンバ６ａの天井面に押し当て、ウェハ９の反りを矯正するとともに、ウェハ９とテープ１１の密着性を高める。このとき、テープ１１がウェハ９の上面を保護する保護部材として機能するため、ウェハ９の表面が損傷することはない。
【００６３】
このように、テープ貼付装置１では、ウェハ９をテープ１１に貼り付ける際に、ゴムシート１０の膨張速度を低速から高速へ段階的に切り替えながら貼り付けるため、ウェハ９への負荷を最小限に抑えた状態で貼り付けることができる。これにより、低剛性のウェハ９であっても、ウェハ９の破損や損傷を防止しつつ、テープ１１を貼り付けることができる。
【００６４】
また、テープ貼付装置１では、低速貼付を行い、ウェハ９の中心を最初にテープ１１と接触させるため、以後の中速貼付及び高速貼付において、ウェハ９の中心から外周に向けて順番に貼着していくことができる。そのため、ウェハ９とテープ１１の間に空気が存在した場合でも、空気を外側に逃がしながらウェハ９をテープ１１に貼り付けていくことができ、両者の間に空気が混入するのを防止することができる。
【００６５】
尚、上記の低速貼付、中速貼付及び高速貼付の切り替えは、自動制御により行うことができ、例えば、制御部４に内蔵するタイマ４ａを利用し、時間経過に応じて切り替えるように構成することができる。
【００６６】
（６）安定化工程
次に、図１２に示すように、第１及び第２の電磁弁２４、２５を閉じて第１及び第２の給排気管１３、１４を閉塞し、第１及び第２の気密空間７、８を密閉する。こうして、ウェハ９をテープ１１に押し付けた状態を所定の時間に亘って維持し、テープ１１とウェハ９の接着を安定させる（図５のステップＳ５）。
【００６７】
（７）ゴム収縮工程
次いで、図１３に示すように、第２の電磁弁２５を閉じたままで、第１の電磁弁２４を第２の流量制御弁２８側に開き、第１の気密空間７に第２の流量制御弁２８を介して流量を制御した状態で窒素を供給する。これにより、低速でゴムシート１０を収縮させ、テープ１１、ウェハ９及びテープフレーム１２を緩やかに下降させる（図５のステップＳ６）。このように、第２の流量制御弁２８により第１の気密空間７に供給される窒素の流量を制御するのは、第１の気密空間７内の窒素の急速な移動により、ウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止するためである。
【００６８】
そして、テープフレーム１２が押さえリング１８に当接した後も、低速でのゴムシート１０の収縮を継続して、ゴムシート１０をウェハ９の下面から緩やかに剥離する。これにより、ゴムシート１０の剥離時に、ウェハ９に大きな引っ張り荷重が加わるのを防止する。
【００６９】
（８）ゴム平坦化工程
次に、図１４に示すように、第２の電磁弁２５を真空ポンプ２３側に開き、第２の気密空間８から空気を吸引する。これにより、高速でゴムシート１０を収縮させ、平坦化させる（図５のステップＳ７）。最後に、上側チャンバ６ａを開いて、ウェハ９が貼り付いた状態のテープ１１をテープフレーム１２とともに取り出し、作業が完了する。
【００７０】
尚、ウェハ９として図２０に示すＭＥＭＳウェハを用いた場合、図１３及び図１４に示すゴム収縮及び平坦化工程では、一連のテープ貼付工程（図９〜図１２）でウェハ９にテープ１１が貼り付けられることによって形成される気密空間３２Ｂと、第１の気密空間７との間の真空度の違いにより差圧が生じるため、脆弱な構造物である薄膜３１Ｂに対して負荷がかかり、薄膜３１Ｂを破損させる虞がある。
【００７１】
しかしながら、本実施の形態では、真空引き工程（図６）で第１の気密空間７を減圧する際に、第１の気密空間７の真空度が脆弱な構造物を破損させない程度の真空度となるようにするため、脆弱な構造物を破損させることなく第１の気密空間を加圧することができる。
【００７２】
ここで、テープ貼付装置１では、図３に示すように、第２の給排気管１４の開口部を中心として十字状に配置された複数のスペーサ１７を下側チャンバ６ｂの上面に形成するため、第２の気密空間８を減圧雰囲気とする際に、空気が残留するのを防止することができる。
【００７３】
すなわち、スペーサ１７を設けない場合には、図１５（ａ）に示すように、第２の給排気管１４を通じて空気を吸引する際に、ゴムシート１０が第２の給排気管１４に吸い込まれ、第２の給排気管１４の開口部が閉塞される。その結果、第２の気密空間８から空気を吸引できなくなり、空気が残存するようになる。
【００７４】
こうした状態が、例えば、図５のステップＳ１の真空引き時に発生すると、第２の気密空間８が第１の気密空間７に対して正圧となり、ゴムシート１０を完全に平坦化できなくなる。また、その状態で図５のステップＳ２の低速貼付工程に移行すると、第２の気密空間８が第１の気密空間７に対して正圧となっていることから、第２の気密空間８の空気吸引を解除した途端、ゴムシート１０が比較的に速い速度で膨張し始め、意図するよりも高速でウェハ９が押し上げられるようになる。このことは、図５のステップＳ３の中速貼付工程に移行した際にも同様に生じ、テープ１１へのウェハ９の押し付け圧を適切に制御できなくなる。
【００７５】
これに対し、スペーサ１７を設けた場合には、図１５（ｂ）に示すように、第２の給排気管１４を通じて空気を吸引しても、ゴムシート１０がスペーサ１７に当接し、第２の給排気管１４への吸い込みが妨げられる。このとき、第２の気密空間８内の空気は、図３の矢印Ｄに示すように、隣り合うスペーサ１７の合間から第２の給排気管１４に流入するため、スペーサ１７によって第２の気密空間８からの空気吸引が妨げられることもない。
【００７６】
このように、スペーサ１７を設けることで、図５のステップＳ１の真空引き時に第２の気密空間８に空気が残留するのを防止することができ、以後のステップＳ２、Ｓ３の工程において、ウェハ９の押し上げ速度や、テープ１１へのウェハ９の押し付け圧を適切に制御することができる。
【００７７】
尚、スペーサ１７の高さは、特に限定されるものでなく、第２の気密空間８からの空気吸引圧やゴムシート１０の材質に応じて適宜定めることができる。また、スペーサ１７の配置形状は、十字状に限定されるものでなく、例えば、第２の給排気管１４の開口部を中心とした放射状等の他の形状とすることもでき、さらには、特に規則性を持たせることなく、第２の給排気管１４の開口部の周辺に複数のスペーサ１７を離散的に配置するようにしてもよい。
【００７８】
図１６は、図１、図６、及び図９〜図１４に示す各工程における第１及び第２の気密空間７、８の圧力状態の遷移を示す。尚、図１６においては、本実施の形態によるテープ貼付装置１における圧力状態の遷移の様子がより明確となるように、参考例として、第１及び第２の流量制御弁２７、２８を用いない場合における圧力状態の遷移の様子を併せて例示した。
【００７９】
まず、図１に示す初期状態においては、ゴムシート１０上にウェハ９を載置する際に上側チャンバ６ａを開くため、第１の気密空間７の圧力は、大気圧と同等の圧力となる。また、第２の気密空間８の圧力は、真空ポンプ２３による空気の吸引によって減圧されるため、所定の圧力となる。
【００８０】
次に、図６に示す真空引き工程においては、第１の気密空間７の空気が第１の流量制御弁２７によって流量が制御された状態で真空ポンプ２３によって吸引されるため、第１の気密空間７は、参考例における減圧速度と比較して緩やかな速度で減圧される。
【００８１】
次に、図９〜図１２に示す低速貼付工程〜安定化工程において、第１の気密空間７は、空間内の空気等が真空引き工程における流量で継続して吸引されるため、引き続き、真空引き工程における減圧速度で緩やかに減圧される。
【００８２】
ここで、第１の気密空間７に対する減圧は、第１の気密空間７の真空度がウェハ９に搭載される脆弱な構造物の耐圧等に応じて設定された所定の真空度を超えないように行われる。このときの第１の気密空間７の圧力は、大気圧に限りなく近い値（例えば、５００００〜１０００００Ｐａ）となる。
【００８３】
また、第２の気密空間８は、低速貼付工程における自然リークによる空気の供給と、中速及び高速貼付工程における空気供給源２２からの空気の供給とにより加圧され、大気圧と同程度の圧力となる。
【００８４】
次に、図１３及び図１４に示すゴム収縮工程及びゴム平坦化工程において、第１の気密空間７には、第２の流量制御弁２８を介して流量が制御された状態で窒素が供給されるため、参考例における加圧速度と比較して緩やかな速度で加圧される。
【００８５】
以上のように、本実施の形態によれば、ウェハ９にテープ１１を貼り付ける前の真空引き工程において、第１の流量制御弁２７によって流量を制御した状態で第１の気密空間７の空気を吸引し、第１の気密空間７を緩やかに減圧させるため、第１の気密空間７内の空気の移動によるウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止することが可能になる。
【００８６】
また、本実施の形態によれば、ウェハ９にテープ１１を貼り付けた後のゴム収縮及び平坦化工程において、第２の流量制御弁２８によって流量を制御した状態で第１の気密空間７に窒素を供給し、第１の気密空間７を緩やかに加圧させるため、第１の気密空間７内の空気の移動によるウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止することが可能になる。
【００８７】
さらに、本実施の形態によれば、第１の気密空間７の減圧を予め設定された所定の真空度となるまで行うため、真空引き工程で第１の気密空間７を減圧した際に、ウェハ９に予め形成された気密空間３２Ａと第１の気密空間７との間の真空度の違いによって生じる差圧による、ウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止することが可能になると共に、ゴム収縮及び平坦化工程で第１の気密空間７を加圧した際に、テープ貼付工程でウェハ９に形成される気密空間３２Ｂと、第１の気密空間７との間の真空度の違いによって生じる差圧による、ウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止することが可能になる。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００８９】
例えば、上記実施の形態においては、本発明にかかるテープ貼付装置を半導体ウェハへのダイシング用テープの貼り付けに適用した場合を例示したが、本発明は、例えば、ガラス板に保護用テープを貼り付ける場合等、低剛性の貼付対象物に対してテープを貼り付ける場合であれば、実施形態で例示した場合以外にも広く適用することが可能である。
【００９０】
また、上記実施の形態においては、低速貼付、中速貼付及び高速貼付の三段階の速度切り替えでウェハ９をテープ１１に貼り付けるが、十分な厚みを有するウェハ９の場合や、ゴムシート１０の材質が滑り難いものである場合には、低速貼付を省略し、中速貼付から操作を始めるようにしてもよい。
【００９１】
さらに、上記実施の形態においては、低速貼付に際し、第２の気密空間８側の自然リークを利用してゴムシート１０をゆっくり膨張させるが、必ずしも自然リークを利用する必要はなく、中速貼付時よりも少量の空気を第２の気密空間８に供給することで、ゴムシート１０の膨張速度を低速化してもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態においては、第１及び第２の気密空間７、８に気体を供給する供給源として窒素供給源２１及び空気供給源２２を備えるが、第１及び第２の気密空間７、８に供給する気体は、第１及び第２の気密空間７、８の加圧及び減圧を行い得るものであれば足り、窒素、空気以外の気体であってもよい。
【００９３】
さらに、上記実施の形態においては、半導体ウェハの一般形状に合わせて、装置本体２、ゴムシート１０及びテープフレーム１２が、各々、円筒状、円状及び円環状に形成されるが、装置本体２等の形状は、これらに限られるものではなく、例えば、矩形状等の他の形状を採ることもできる。
【００９４】
また、上記実施の形態においては、第１及び第２の気密空間７、８のいずれでも、気体を供給する供給口と吸引する吸引口とを共有化しているが、これらは別個に設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ テープ貼付装置
２ 装置本体
３ 給排気機構
４ 制御部
４ａ タイマ
５ 気密空間
６ チャンバ
６ａ 上側チャンバ
６ｂ 下側チャンバ
７ 第１の気密空間
７ａ 内側空間
７ｂ 外側空間
８ 第２の気密空間
９ ウェハ
１０ ゴムシート
１１ テープ
１２ テープフレーム
１３ 第１の給排気管
１４ 第２の給排気管
１４ａ メッシュ蓋
１５ 真空度センサ
１６ シールリング
１７ スペーサ
１８ 押さえリング
１９ 溝
２１ 窒素供給源
２２ 空気供給源
２３ 真空ポンプ
２４ 第１の電磁弁
２５ 第２の電磁弁
２６ 第３の電磁弁
２７ 第１の流量制御弁
２８ 第２の流量制御弁
２９ 第３の流量制御弁
３１（３１Ａ、３１Ｂ） 薄膜
３２（３２Ａ、３２Ｂ） 気密空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハへのダイシング用テープの貼り付け等に用いるテープ貼付装置に関し、特に、脆弱な構造を有する貼付対象物にテープを貼り付けるのに適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程で半導体ウェハにダイシング用テープを貼り付ける際には、例えば、図１７に示すように、基台４１上にウェハ４２を載置し、表面にゴムが貼着されたローラー４４や、円筒状のブロック等でテープ４３を上方から押圧して貼り付けていた。しかし、この方法は、大気中での作業となるため、ウェハ４２とテープ４３との間に空気が混入しやすく、その状態でダイシング（チップ分割）を行うと、チップに割れや欠けが生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、真空環境下でテープを貼り付ける貼付装置が提案され、例えば、特許文献１には、図１８に示すように、内部に気密空間５１を有するチャンバ５２と、気密空間５１を第１及び第２の気密空間５３、５４に仕切り、上面にウェハ５５が載置されるゴムシート５６と、ゴムシート５６の上方でテープ５７を保持するフレーム台５８と、第１及び第２の気密空間５３、５４の気圧状態を真空／大気状態に切り替える第１及び第２の空気流路５９、６０とを備えたテープ貼付装置５０が記載されている。
【０００４】
テープ貼付装置５０では、第１及び第２の気密空間５３、５４を真空状態とした後、第２の気密空間５４のみを大気圧に切り替え、第１及び第２の気密空間５３、５４の間で差圧を生じさせる。これにより、ゴムシート５６を膨張させてウェハ５５を押し上げ、テープ５７の接着面（裏側）にウェハ５５を当接させる。このテープ貼付装置５０によれば、真空環境下でテープ５７とウェハ５５とを貼り合わせることができ、両者の間に空気が混入するのを防止することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１４３４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、電子機器の小型化等に伴い、回路の微細化が進んだ超薄型の半導体チップが普及しており、当然、その元となるウェハにおいても急速な薄型化が進んでいる。こうした薄型のウェハは、元々の強度が低いのに加え、反りが生じやすいため、上下からの押圧や衝撃に対して極めて弱く、テープの貼り付け時に割れや欠けが生じる虞があるという問題があった。そのため、ウェハとテープとの間への空気の混入を防止することに加えて、テープの貼り付け時に加わるウェハへの負荷を低減することができる貼付装置が要望されている。
【０００７】
また、最近では、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の脆弱な構造物が搭載されたウェハ（以下、「ＭＥＭＳウェハ」とする）が普及している。ＭＥＭＳウェハとしては、例えば、図１９（ａ）に示すように、ウェハ９に形成された凹部を覆うようにして薄膜３１Ａが取り付けられることにより、ウェハ９の内部に気密空間３２Ａが形成されたものが存在する。また、このようなＭＥＭＳウェハとしては、薄膜３１Ａやウェハ９の一部に貫通孔が形成され、気密空間３２Ａと外部の空間との間で空気の移動が可能なものも存在する。さらに、例えば、図２０（ａ）に示すように、ウェハ９に形成された貫通部の一方の開口部を覆うようにして薄膜３１Ｂを取り付けたものが存在する。
【０００８】
ここで、特許文献１に記載されたテープ貼付装置５０を用いて、図１９（ａ）及び図２０（ａ）に示すＭＥＭＳウェハにテープ５７を貼り付ける場合には、以下に示すような問題があった。
【０００９】
テープ貼付装置５０では、まず、ＭＥＭＳウェハにゴムシート５６上にＭＥＭＳウェハを載置し、第１の気密空間５３内の空気を吸引して減圧するが、図１９（ａ）に示すＭＥＭＳウェハで、薄膜３１Ａ又はウェハ９の一部に貫通孔が形成されたＭＥＭＳウェハや、図２０（ａ）に示すＭＥＭＳウェハを用いる場合、第１の気密空間５３内の空気を急速に吸引すると、第１の気密空間５３から流出する空気の速度が非常に速くなる。そのため、第１の気密空間５３内の空気の移動により、薄膜３１Ａ及び３１Ｂが振動して破損する虞がある。
【００１０】
また、テープ貼付装置５０では、第１の気密空間５３内の空気を吸引することにより真空状態とするが、薄膜３１Ａ又はウェハ９の一部に貫通孔が形成されていないＭＥＭＳウェハを用いる場合、第１の気密空間５３内の空気を吸引することにより、ＭＥＭＳウェハに形成された気密空間３２Ａと第１の気密空間５３との間に差圧が生じる。そのため、図１９（ｂ）に示すように、気密空間３２Ａ内の空気が膨張して薄膜３１Ａに対して気密空間３２Ａ側から圧力が印加され、薄膜３１Ａが第１の気密空間５３側に押し上げられる。そして、薄膜３１Ａに対する気密空間３２Ａ側からの圧力が限界に達すると、薄膜３１Ａが破損する虞がある。
【００１１】
さらに、図２０（ａ）に示すＭＥＭＳウェハにテープ５７を取り付ける場合には、真空状態とされた第１の気密空間５３内でウェハ９の貫通部の他方の開口部を覆うようにしてテープ５７が取り付けられる。これにより、ＭＥＭＳウェハの貫通部は、薄膜３１Ｂ及びテープ５７により覆われるため、内部が真空状態である気密空間３２Ｂが形成される。
【００１２】
このような状態で、第１の気密空間５３内に空気を供給して大気圧まで加圧すると、気密空間３２Ｂと第１の気密空間５３との間に差圧が生じる。そのため、図２０（ｂ）に示すように、薄膜３１Ａに対して第１の気密空間５３側から圧力が印加され、薄膜３１Ｂが気密空間３２Ｂ側に収縮する。そして、薄膜３１Ｂに対する第１の気密空間５３側からの圧力が限界に達すると、薄膜３１Ｂが破損する虞がある。
【００１３】
このように、特許文献１に記載のテープ貼付装置５０を用いてＭＥＭＳウェハに対してテープ５７を貼り付ける場合には、テープ５７の貼付工程の前後で第１の気密空間５３に対して気圧状態を切り替える際に、ＭＥＭＳウェハに搭載された脆弱な構造物の破損を招く虞があるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、脆弱な構造物が搭載された貼付対象物にテープを貼り付ける際に、貼付対象物に対する負荷を低減し、貼付対象物の破損や損傷を防止することが可能なテープ貼付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、内部に気密空間を有する容器と、前記気密空間を、上方に位置する第１の気密空間と下方に位置する第２の気密空間とに仕切り、該第１の気密空間側にテープ貼付対象物が載置される弾性シートと、前記第１の気密空間内でテープを保持し、該テープを前記弾性シートに載置されたテープ貼付対象物から所定の距離を隔てて位置させるテープ保持部材と、前記第１及び第２の気密空間に対する気体の供給及び吸引により加圧及び減圧を切り替える気圧切替手段とを備え、前記第１及び第２の気密空間を減圧して真空状態とした後、前記第２の気密空間を加圧して前記弾性シートを膨張させ、前記テープ貼付対象物を押し上げて前記テープに貼り付け、前記第１の気密空間を加圧して前記弾性シートを収縮させるテープ貼付装置であって、前記気圧切替手段は、該第１の気密空間の気体を吸引する際の該気体の流量を制御する第１の流量制御手段と、該第１の気密空間に気体を供給する際の該気体の流量を制御する第２の流量制御手段とを有し、前記第１の気密空間を減圧する際に、前記第１の流量制御手段により流量を制御した状態で前記第１の気密空間の前記気体を吸引し、前記第１の気密空間を加圧する際に、前記第２の流量制御手段により流量を制御した状態で前記第１の気密空間に対して前記気体を供給することを特徴とする。
【００１６】
そして、本発明によれば、貼付対象物へのテープ貼り付けに先立ち、第１の気密空間を減圧する際に流量を制御した状態で第１の気密空間の気体を吸引するとともに、貼付対象物へのテープ貼り付けの後、第１の気密空間を加圧する際に流量を制御した状態で第１の気密空間に対して気体を供給するため、気体の移動によって貼付対象物に搭載された脆弱な構造物の破損や損傷を防止することができる。
【００１７】
上記テープ貼付装置において、前記第１の気密空間の真空度を検出する真空度検出手段を備え、検出された前記第１の気密空間の真空度が所定の真空度となるまで、前記第１の気密空間を減圧することができる。
【００１８】
上記テープ貼付装置において、前記テープ貼付対象物は、第１の内部気密空間が形成され、前記所定の真空度は、前記第１の気密空間の減圧により生じる、前記第１の内部気密空間と前記第１の気密空間との間の差圧により、前記テープ貼付対象物を破損させない真空度とすることができる。これにより、第１の気密空間の減圧時における貼付対象物に搭載された脆弱な構造物の破損や損傷を防止することができる。
【００１９】
上記テープ貼付装置において、前記テープ貼付対象物は、前記テープの貼付により第２の内部気密空間が形成され、前記所定の真空度は、前記第１の気密空間の加圧により生じる、前記第２の内部気密空間と前記第１の気密空間との間の差圧により、前記テープ貼付対象物を破損させない真空度とすることができる。これにより、第１の気密空間の加圧時における貼付対象物に搭載された脆弱な構造物の破損や損傷を防止することができる。
【００２０】
上記テープ貼付装置において、前記テープ貼付対象物の押し上げに際し、前記第２の気密空間の加圧量を制御して前記弾性シートの膨張速度を低速から高速に向けて段階的に変化させながら、前記テープ貼付対象物を前記テープに貼り付けることができる。これにより、貼付対象物への負荷を最小限に抑えた状態でテープを貼り付けることができる。このため、低剛性の貼付対象物であっても、貼付対象物の破損や損傷を防止しつつ、テープを貼り付けることができる。
【００２１】
上記テープ貼付装置において、前記テープ貼付対象物と前記テープの当接面積が所定量に達するまで、破損しない押し付け圧で該テープ貼付対象物を前記テープに押し付け可能な第１の速度によって前記弾性シートを膨張させ、その後、該弾性シートの膨張速度を前記第１の速度よりも速い第２の速度に切り替え、前記テープ貼付対象物の貼付面の全体を前記テープに当接させることができる。これにより、貼付対象物に過大な負荷をかけることなく、貼付対象物とテープとの貼着領域を拡大させることができる。
【００２２】
上記テープ貼付装置において、前記第１の速度で弾性シートを膨張させるのに先立ち、該第１の速度よりも遅い第３の速度で前記弾性シートを膨張させ、前記テープ貼付対象物の中心部を前記テープに当接させることができる。これにより、貼付対象物の姿勢や位置を不動に保ったまま、貼付対象物とテープとを確実に接触させることができる。
【００２３】
上記テープ貼付装置において、前記第１及び第２の気密空間を真空状態とした後、該第１の気密空間の真空状態を維持したまま該第２の気密空間を閉塞することで、前記第３の速度で前記弾性シートを膨張させることができる。
【００２４】
上記テープ貼付装置において、前記第２の速度で弾性シートを膨張させる際に、前記テープ貼付対象物と前記テープが当接した状態で、これらを押し上げ、前記気密空間の天井面に押し当てることができる。これにより、貼付対象物の反りを矯正すると共に、貼付対象物とテープとの密着性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、脆弱な構造物が搭載された貼付対象物にテープを貼り付ける際に、貼付対象物に対する負荷を低減し、貼付対象物の破損や損傷を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかるテープ貼付装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の第２の給排気管の開口部を示す拡大図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のスペーサを示す拡大図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】図１のゴムシート及び押さえリングを示す拡大図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における押さえリングの断面図である。
【図５】図１のテープ貼付装置を用いたテープ貼付方法の手順を示すメインフローチャートである。
【図６】テープを貼り付ける際の工程図であり、真空引き工程を示す図である。
【図７】テープを貼り付ける際の工程図であり、窒素注入工程を示す図である。
【図８】真空引き工程時の窒素注入手順を示すサブフローチャートである。
【図９】テープを貼り付ける際の工程図であり、低速貼付工程を示す図である。
【図１０】テープを貼り付ける際の工程図であり、中速貼付工程を示す図である。
【図１１】テープを貼り付ける際の工程図であり、高速貼付工程を示す図である。
【図１２】テープを貼り付ける際の工程図であり、安定化工程を示す図である。
【図１３】テープを貼り付ける際の工程図であり、ゴム収縮工程を示す図である。
【図１４】テープを貼り付ける際の工程図であり、ゴム平坦化工程を示す図である。
【図１５】図４のスペーサの作用効果を説明するための略線図であり、（ａ）はスペーサを設けない場合、（ｂ）はスペーサを設けた場合の図である。
【図１６】第１及び第２の気密空間の圧力状態の遷移を示す略線図である。
【図１７】従来のテープ貼付方法の一例を示す略線図である。
【図１８】従来のテープ貼付方法の他の例を示す略線図である。
【図１９】ＭＥＭＳウェハの一例を示す略線図である。
【図２０】ＭＥＭＳウェハの他の例を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明にかかるテープ貼付装置の一実施の形態を示し、このテープ貼付装置１は、大別して、装置本体２と、装置本体２に空気（クリーンエア）及び窒素を供給したり、装置本体２から空気等を吸引する給排気機構３と、空気等の給排タイミングを制御する制御部４とで構成される。
【００２９】
装置本体２は、貼付操作を行うための装置であり、例えば円筒状に形成される。この装置本体２は、内部に気密空間５を有するチャンバ（容器）６と、気密空間５を第１の気密空間７と第２の気密空間８とに仕切り、上面に円板状のウェハ９が載置されるゴムシート１０と、ゴムシート１０の上方でテープ１１を保持するテープフレーム１２と、第１の気密空間７に窒素を供給したり、第１の気密空間７から空気を吸引するための第１の給排気管１３と、第２の気密空間８に空気を供給したり、第２の気密空間８から空気を吸引するための第２の給排気管１４と、気密空間５の真空度を検出する真空度センサ１５等を備える。
【００３０】
チャンバ６は、２つ割りに形成された上側チャンバ（上蓋）６ａ及び下側チャンバ（基台）６ｂから構成され、上側チャンバ６ａの内側には、上方に向けて窪む凹部が形成される。上側及び下側チャンバ６ａ、６ｂの間には、気密空間５の気密性を確保するためのシールリング１６が配置される。
【００３１】
下側チャンバ６ｂの内部には、上述の第１及び第２の給排気管１３、１４が敷設され、これらの管のうち、第２の給排気管１４の開口部には、図２に示すように、多数の小孔が穿設されたメッシュ蓋１４ａが付設される。これは、第２の給排気管１４への後述するゴムシート１０の吸い込みを防止しながら、空気吸引時の有効断面積（第２の給排気管１４の径）を拡大させるためである。
【００３２】
また、下側チャンバ６ｂの上面には、図１に示すように、所定の高さを有する複数のスペーサ１７が形成され、これらスペーサ１７は、図３に示すように、第２の給排気管１４の開口部を中心とした十字状に配置される。
【００３３】
さらに、下側チャンバ６ｂの上面には、図１に示すように、伸縮自在なゴムシート１０が設置される。ゴムシート１０は、例えば、クロロプレンゴムやエチレンプロピレンゴム等の気体遮断性に優れた弾性体によって形成することが好ましい。尚、ゴムシート１０の損傷を防止するため、スペーサ１７も、ゴムシート１０と同様の材料によって形成することが好ましい。
【００３４】
ゴムシート１０の周縁部上には、図４に示すように、上面視円環状の押さえリング１８が設置され、押さえリング１８が下側チャンバ６ｂにねじ止めされることによって、ゴムシート１０が固定される。押さえリング１８には、複数の溝１９が形成され、これらの溝１９によって、押さえリング１８の内側空間７ａと外側空間７ｂとが連通される。尚、溝１９は、後述するテープフレーム１２に形成してもよいし、押さえリング１８及びテープフレーム１２の双方に形成してもよい。
【００３５】
押さえリング１８の上面には、図１に示すように、上面視円環状のテープフレーム１２が載置される。テープフレーム１２の上面には、ＵＶ（UltraViolet：紫外線）硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の接着剤が裏面に塗布されたテープ１１が貼り付けられる。テープ１１は、一定の張りが与えられた状態で貼着され、これにより、テープ１１の歪みや皺が防止される。
【００３６】
尚、テープ１１の取り付けは、テープフレーム１２の上面への貼り付けに限らず、２枚のフレームによってテープ１１を表裏から挟み込むようにしてもよく、テープ１１に歪みや皺を生じさせないものであれば如何なる態様でもよい。
【００３７】
ウェハ９は、例えば、脆弱な構造物が搭載されたＭＥＭＳウェハであり、図１９（ａ）に示すように、エッチング等により凹部が形成され、この凹部を覆うようにして薄膜３１Ａが取り付けられることにより、内部に気密空間３２Ａが形成される。尚、薄膜３１Ａやウェハ９の一部に貫通孔が形成され、気密空間３２Ａと外部の空間との間で気体の移動が可能となるようにしてもよい。
【００３８】
また、ウェハ９としては、例えば、図２０（ａ）に示すように、ウェハ９にエッチング等により貫通部が形成され、この貫通部の一方の開口部を覆うようにして薄膜３１Ｂを取り付けたものを用いることもできる。図１９（ａ）及び図２０（ａ）に示すウェハ９では、薄膜３１Ａ及び３１Ｂが取り付けられた面に対向する面がテープ１１を貼り付けるためのテープ貼付面となる。
【００３９】
給排気機構３は、窒素を供給する窒素供給源２１と、空気を供給する空気供給源２２と、空気や窒素を吸引する真空ポンプ２３と、窒素供給源２１及び真空ポンプ２３と第１の給排気管１３との間に設置される第１の電磁弁２４と、空気供給源２２及び真空ポンプ２３と第２の給排気管１４との間に設置される第２の電磁弁２５と、第２の電磁弁２５と空気供給源２２の間に設置される第３の電磁弁２６と、第１の電磁弁２４と真空ポンプ２３との間に設置される第１の流量制御弁２７と、第１の電磁弁２４と窒素供給源２１との間に設置される第２の流量制御弁２８と、第２の電磁弁２５と第３の電磁弁２６との間に設置される第３の流量制御弁２９とから構成される。
【００４０】
第１の電磁弁２４は、第１の給排気管１３を第１の流量制御弁２７（真空ポンプ２３）又は第２の流量制御弁２８（窒素供給源２１）に選択的に接続するために備えられ、第２の電磁弁２５は、第２の給排気管１４を第３の電磁弁２６又は真空ポンプ２３に選択的に接続するために備えられる。また、第３の電磁弁２６は、第２の給排気管１４を第３の流量制御弁２９又は空気供給源２２に選択的に接続するために備えられる。
【００４１】
第１の流量制御弁２７は、真空ポンプ２３に吸引される空気等の流量を制御するために備えられ、第２の流量制御弁２８は、窒素供給源２１から供給される窒素の流量を制御するために備えられる。また、第３の流量制御弁２９は、空気供給源２２から供給される空気の流量を制御するために備えられる。
【００４２】
第１及び第２の流量制御弁２７、２８により制御される空気等の流量は、設定により変化させることができ、このテープ貼付装置１を用いたテープ貼付を行う際に予め設定される。第１及び第２の流量制御弁２７、２８によって吸引又は供給される空気等の流量を制御することにより、第１の気密空間７の減圧／加圧速度を変化させることができる。
【００４３】
第１及び第２の流量制御弁２７、２８に設定される流量は、テープ１１を貼り付けるウェハ９の状態に応じて設定することができる。例えば、ウェハ９として図１９又は図２０に示すような、脆弱な構造物（薄膜３１Ａ又は３１Ｂ）が搭載されたＭＥＭＳウェハを用いる場合には、空気等の供給／吸引により生じる圧力により、脆弱な構造物を破損させない程度の流量に設定される。尚、破損しない圧力は、脆弱な構造物の厚さや形状等に基づく耐圧によって異なるため、実運転時の流量は、使用するウェハ９の状態に応じて適宜定める。
【００４４】
制御部４は、真空度センサ１５の出力や内蔵するタイマ４ａの出力に応じて第１〜第３の電磁弁２４〜２６の動作を制御し、装置本体２の第１及び第２の気密空間７、８の加圧／減圧を制御するために備えられる。
【００４５】
次に、上記構成を有するテープ貼付装置１を用いた貼付方法について、図１〜図１４を参照しながら、以下に示す工程の順序に従って説明する。尚、ここでは、テープ１１の接着剤にＵＶ硬化性樹脂を用いた場合を例にとって説明する。
（１）初期状態
（２）真空引き工程
（３）低速貼付工程
（４）中速貼付工程
（５）高速貼付工程
（６）安定化工程
（７）ゴム収縮工程
（８）ゴム平坦化工程
【００４６】
（１）初期状態
先ず、図１において、第２の電磁弁２５を真空ポンプ２３側に開いて第２の気密空間（ゴムシート１０の下方に位置する気密空間）８を減圧雰囲気化し、その状態で、上側チャンバ６ａを開き、ウェハ９をゴムシート１０の上面中央に、テープ貼付面が上面側に位置するように載置する。次いで、テープ１１の裏面（接着面）をテープフレーム１２の上面に貼り付けるとともに、テープ１１を貼り付けたテープフレーム１２を押さえリング１８上に載置する。
【００４７】
（２）真空引き工程
上側チャンバ６ａを閉じた後、図６に示すように、第１の電磁弁２４を真空ポンプ２３側に開き、第１の給排気管１３を第１の流量制御弁２７を介して真空ポンプ２３に接続する。これにより、第１の流量制御弁２７によって流量を制御した状態で、第１の気密空間（ゴムシート１０の上方に位置する気密空間）７から空気を吸引し、減圧雰囲気化する（図５のステップＳ１）。
【００４８】
ここで、ウェハ９として図１９に示すＭＥＭＳウェハを用いた場合には、この真空引き工程により、ウェハ９に形成された気密空間３２Ａと第１の気密空間７との間に差圧が生じるため、脆弱な構造物である薄膜３１Ａに対して負荷がかかり、薄膜３１Ａを破損させる虞がある。そこで、本実施の形態では、真空度センサ１５により第１の気密空間７の真空度を検出し、検出した真空度が予め設定された所定の真空度を超えないように、第１の気密空間７を減圧させる。
【００４９】
予め設定される真空度は、ウェハ９として図１９又は図２０に示すＭＥＭＳウェハを用いる場合に、上述した真空引き工程や後述するゴム収縮及び平坦化工程において、ＭＥＭＳウェハに形成される気密空間３２Ａ又は３２Ｂと、第１の気密空間７との間の真空度の違いによって生じる差圧により、脆弱な構造物（薄膜３１Ａ又は３１Ｂ）を破損させない程度の真空度とされる。尚、破損しない真空度は、脆弱な構造物の厚さや形状等によって異なるため、実運転時の真空度は、使用するウェハ９の状態に応じて適宜定める。
【００５０】
このとき、図７に示すように、第１の電磁弁２４を断続的に第２の流量制御弁２８側に開き、第１の気密空間７に第２の流量制御弁２８を介して流量を制御した状態で窒素を注入する。このように、第１及び第２の流量制御弁２７、２８により第１の気密空間７に対して吸引／供給される空気等の流量を制御するのは、上述の背景技術の項で説明したように、第１の気密空間７内の空気等の急速な移動により、ウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止するためである。
【００５１】
また、第１の気密空間７に窒素を注入するのは、第１の気密空間７の酸素濃度を低下させ、酸素濃度が低い環境下で貼付作業を進めるためのものである。ＵＶ硬化性樹脂は、嫌気性が強く、酸素濃度が高い環境下で貼り合わせると、硬化作用が低下するため、後の工程で紫外線を照射した際に、未硬化のＵＶ硬化性樹脂が残存するようになる。その場合、ダイシング後のウェハ９（チップ）をテープ１１から剥がす際に、チップが剥がれ難くなるため、上記のように、第１の気密空間７に窒素を注入して酸素濃度を低下させ、ＵＶ硬化性樹脂の硬化作用の低下を防止する。
【００５２】
窒素注入の作業は、図８に示すように行うことができ、具体的には、第１の気密空間７から空気を吸引した状態で第１の気密空間７の真空度が第１の設定真空度に達したら、第１の給排気管１３を窒素供給源２１に接続し、第１の気密空間７に窒素を注入する（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。そして、第１の気密空間７の真空度が第２の設定真空度に達するまで窒素を注入し続け、第２の設定真空度に達した時点で窒素の注入回数が設定回数に達したか否かを判別する（ステップＳ１４〜Ｓ１５）。判別の結果、設定回数に達していれば、改めて真空引きを行って窒素を吸引し（ステップＳ１６）、第１の気密空間７の残留酸素濃度を１％以下とした状態で同空間７を減圧雰囲気化する。ここで、第１の設定真空度、第２の設定真空度は、上述した所定の真空度を超えない範囲で任意に設定することができる。また、設定回数についても任意に設定することができる。
【００５３】
尚、窒素注入の工程は、上記の通り、ＵＶ硬化性樹脂の特性に配慮したものであるため、ＵＶ硬化樹脂以外の接着剤を用いる場合には省略することができる。
【００５４】
（３）低速貼付工程
次いで、図９に示すように、第１の気密空間７の真空圧を保持した状態で、第２の電磁弁２５を閉じて第２の給排気管１４を閉塞し、第２の気密空間８を密閉する。この際、第２の気密空間８では、自然リークが発生して若干の空気が流れ込むため、第１及び第２の気密空間７、８の間に僅かな差圧が発生する。
【００５５】
その結果、ゴムシート１０が緩やかに膨らみ、ゴムシート１０上のウェハ９をゆっくりと押し上げる。こうした低速での押し上げにより、ウェハ９をテープ１１の接着面に当接させ（図５のステップＳ２）、ウェハ９の中心が最初にテープ１１と接触するようにする。
【００５６】
すなわち、ウェハ９をゴムシート１０のような不安定な土台に載置させる場合、高速で押し上げると、ウェハ９の姿勢が乱れて傾いたり、ウェハ９がゴムシート１０上で滑って位置が変位し易くなるが、ゆっくりと押し上げることによって、ウェハ９の姿勢や位置を不動に保ったまま、ウェハ９をテープ１１と接触させることができ、確実にウェハ９の中心から貼り付けを行うことが可能になる。
【００５７】
（４）中速貼付工程
次に、図１０に示すように、第２の電磁弁２５を空気供給源２２側に開くとともに、第３の電磁弁２６を第３の流量制御弁２９側に開き、流量を制御した状態で空気を第２の給排気管１４に供給する。これにより、第２の気密空間８を加圧雰囲気とし、第１及び第２の気密空間７、８の間の差圧を大きくして、ゴムシート１０の膨張速度を低速から中速に変化させる（図５のステップＳ３）。
【００５８】
この中速貼付は、後述の高速貼付と比較すると、ゴムシート１０の膨張速度が遅く、ウェハ９の押し上げ圧が低いものであり、本工程では、テープ１１へのウェハ９の押し付けを低圧で行うことで、ウェハ９に過大な負荷を掛けずに、テープ１１とウェハ９の貼着領域を拡げていく。
【００５９】
ウェハ９がテープ１１に当接した部分では、テープ１１がウェハ９に貼り付いてウェハ９を補強するため、ウェハ９の割れや欠けが抑制されるようになる。本工程は、ウェハ９への負荷を最小限に抑えながら、上記のような補強される領域を拡げるためのものであり、ウェハ９とともにテープ１１及びテープフレーム１２を押し上げ、例えば、ウェハ９の上面の５割〜７割程度をテープ１１に当接させる。
【００６０】
尚、中速貼付時のゴムシート１０の膨張速度（膨張圧）は、ウェハ９を破損させない押し付け圧でテープ１１に押し付け可能な速度（膨張圧）に設定される。但し、破損しない押し付け圧は、ウェハ９の厚さや形状（反りの具合）等によって異なるため、実運転時の速度は、使用するウェハ９の状態に応じて適宜定める。
【００６１】
（５）高速貼付工程
貼着領域がウェハ上面の５割〜７割程度に達し、ウェハ９の割れや欠けの危険性が低くなった段階で、図１１に示すように、第３の電磁弁２６を第２の電磁弁２５側に開き、第１及び第２の気密空間７、８の間の差圧をさらに大きくする。これにより、ゴムシート１０の膨張速度を中速から高速に変化させ（図５のステップＳ４）、テープ１１へのウェハ９の押し付け圧を増加させる。この高速貼付により、ウェハ９の上面全体をテープ１１に貼り付ける。
【００６２】
また、高速貼付に際しては、テープ１１及びウェハ９を上側チャンバ６ａの天井面に押し当て、ウェハ９の反りを矯正するとともに、ウェハ９とテープ１１の密着性を高める。このとき、テープ１１がウェハ９の上面を保護する保護部材として機能するため、ウェハ９の表面が損傷することはない。
【００６３】
このように、テープ貼付装置１では、ウェハ９をテープ１１に貼り付ける際に、ゴムシート１０の膨張速度を低速から高速へ段階的に切り替えながら貼り付けるため、ウェハ９への負荷を最小限に抑えた状態で貼り付けることができる。これにより、低剛性のウェハ９であっても、ウェハ９の破損や損傷を防止しつつ、テープ１１を貼り付けることができる。
【００６４】
また、テープ貼付装置１では、低速貼付を行い、ウェハ９の中心を最初にテープ１１と接触させるため、以後の中速貼付及び高速貼付において、ウェハ９の中心から外周に向けて順番に貼着していくことができる。そのため、ウェハ９とテープ１１の間に空気が存在した場合でも、空気を外側に逃がしながらウェハ９をテープ１１に貼り付けていくことができ、両者の間に空気が混入するのを防止することができる。
【００６５】
尚、上記の低速貼付、中速貼付及び高速貼付の切り替えは、自動制御により行うことができ、例えば、制御部４に内蔵するタイマ４ａを利用し、時間経過に応じて切り替えるように構成することができる。
【００６６】
（６）安定化工程
次に、図１２に示すように、第１及び第２の電磁弁２４、２５を閉じて第１及び第２の給排気管１３、１４を閉塞し、第１及び第２の気密空間７、８を密閉する。こうして、ウェハ９をテープ１１に押し付けた状態を所定の時間に亘って維持し、テープ１１とウェハ９の接着を安定させる（図５のステップＳ５）。
【００６７】
（７）ゴム収縮工程
次いで、図１３に示すように、第２の電磁弁２５を閉じたままで、第１の電磁弁２４を第２の流量制御弁２８側に開き、第１の気密空間７に第２の流量制御弁２８を介して流量を制御した状態で窒素を供給する。これにより、低速でゴムシート１０を収縮させ、テープ１１、ウェハ９及びテープフレーム１２を緩やかに下降させる（図５のステップＳ６）。このように、第２の流量制御弁２８により第１の気密空間７に供給される窒素の流量を制御するのは、第１の気密空間７内の窒素の急速な移動により、ウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止するためである。
【００６８】
そして、テープフレーム１２が押さえリング１８に当接した後も、低速でのゴムシート１０の収縮を継続して、ゴムシート１０をウェハ９の下面から緩やかに剥離する。これにより、ゴムシート１０の剥離時に、ウェハ９に大きな引っ張り荷重が加わるのを防止する。
【００６９】
（８）ゴム平坦化工程
次に、図１４に示すように、第２の電磁弁２５を真空ポンプ２３側に開き、第２の気密空間８から空気を吸引する。これにより、高速でゴムシート１０を収縮させ、平坦化させる（図５のステップＳ７）。最後に、上側チャンバ６ａを開いて、ウェハ９が貼り付いた状態のテープ１１をテープフレーム１２とともに取り出し、作業が完了する。
【００７０】
尚、ウェハ９として図２０に示すＭＥＭＳウェハを用いた場合、図１３及び図１４に示すゴム収縮及び平坦化工程では、一連のテープ貼付工程（図９〜図１２）でウェハ９にテープ１１が貼り付けられることによって形成される気密空間３２Ｂと、第１の気密空間７との間の真空度の違いにより差圧が生じるため、脆弱な構造物である薄膜３１Ｂに対して負荷がかかり、薄膜３１Ｂを破損させる虞がある。
【００７１】
しかしながら、本実施の形態では、真空引き工程（図６）で第１の気密空間７を減圧する際に、第１の気密空間７の真空度が脆弱な構造物を破損させない程度の真空度となるようにするため、脆弱な構造物を破損させることなく第１の気密空間を加圧することができる。
【００７２】
ここで、テープ貼付装置１では、図３に示すように、第２の給排気管１４の開口部を中心として十字状に配置された複数のスペーサ１７を下側チャンバ６ｂの上面に形成するため、第２の気密空間８を減圧雰囲気とする際に、空気が残留するのを防止することができる。
【００７３】
すなわち、スペーサ１７を設けない場合には、図１５（ａ）に示すように、第２の給排気管１４を通じて空気を吸引する際に、ゴムシート１０が第２の給排気管１４に吸い込まれ、第２の給排気管１４の開口部が閉塞される。その結果、第２の気密空間８から空気を吸引できなくなり、空気が残存するようになる。
【００７４】
こうした状態が、例えば、図５のステップＳ１の真空引き時に発生すると、第２の気密空間８が第１の気密空間７に対して正圧となり、ゴムシート１０を完全に平坦化できなくなる。また、その状態で図５のステップＳ２の低速貼付工程に移行すると、第２の気密空間８が第１の気密空間７に対して正圧となっていることから、第２の気密空間８の空気吸引を解除した途端、ゴムシート１０が比較的に速い速度で膨張し始め、意図するよりも高速でウェハ９が押し上げられるようになる。このことは、図５のステップＳ３の中速貼付工程に移行した際にも同様に生じ、テープ１１へのウェハ９の押し付け圧を適切に制御できなくなる。
【００７５】
これに対し、スペーサ１７を設けた場合には、図１５（ｂ）に示すように、第２の給排気管１４を通じて空気を吸引しても、ゴムシート１０がスペーサ１７に当接し、第２の給排気管１４への吸い込みが妨げられる。このとき、第２の気密空間８内の空気は、図３の矢印Ｄに示すように、隣り合うスペーサ１７の合間から第２の給排気管１４に流入するため、スペーサ１７によって第２の気密空間８からの空気吸引が妨げられることもない。
【００７６】
このように、スペーサ１７を設けることで、図５のステップＳ１の真空引き時に第２の気密空間８に空気が残留するのを防止することができ、以後のステップＳ２、Ｓ３の工程において、ウェハ９の押し上げ速度や、テープ１１へのウェハ９の押し付け圧を適切に制御することができる。
【００７７】
尚、スペーサ１７の高さは、特に限定されるものでなく、第２の気密空間８からの空気吸引圧やゴムシート１０の材質に応じて適宜定めることができる。また、スペーサ１７の配置形状は、十字状に限定されるものでなく、例えば、第２の給排気管１４の開口部を中心とした放射状等の他の形状とすることもでき、さらには、特に規則性を持たせることなく、第２の給排気管１４の開口部の周辺に複数のスペーサ１７を離散的に配置するようにしてもよい。
【００７８】
図１６は、図１、図６、及び図９〜図１４に示す各工程における第１及び第２の気密空間７、８の圧力状態の遷移を示す。尚、図１６においては、本実施の形態によるテープ貼付装置１における圧力状態の遷移の様子がより明確となるように、参考例として、第１及び第２の流量制御弁２７、２８を用いない場合における圧力状態の遷移の様子を併せて例示した。
【００７９】
まず、図１に示す初期状態においては、ゴムシート１０上にウェハ９を載置する際に上側チャンバ６ａを開くため、第１の気密空間７の圧力は、大気圧と同等の圧力となる。また、第２の気密空間８の圧力は、真空ポンプ２３による空気の吸引によって減圧されるため、所定の圧力となる。
【００８０】
次に、図６に示す真空引き工程においては、第１の気密空間７の空気が第１の流量制御弁２７によって流量が制御された状態で真空ポンプ２３によって吸引されるため、第１の気密空間７は、参考例における減圧速度と比較して緩やかな速度で減圧される。
【００８１】
次に、図９〜図１２に示す低速貼付工程〜安定化工程において、第１の気密空間７は、空間内の空気等が真空引き工程における流量で継続して吸引されるため、引き続き、真空引き工程における減圧速度で緩やかに減圧される。
【００８２】
ここで、第１の気密空間７に対する減圧は、第１の気密空間７の真空度がウェハ９に搭載される脆弱な構造物の耐圧等に応じて設定された所定の真空度を超えないように行われる。このときの第１の気密空間７の圧力は、大気圧に限りなく近い値（例えば、５００００〜１０００００Ｐａ）となる。
【００８３】
また、第２の気密空間８は、低速貼付工程における自然リークによる空気の供給と、中速及び高速貼付工程における空気供給源２２からの空気の供給とにより加圧され、大気圧と同程度の圧力となる。
【００８４】
次に、図１３及び図１４に示すゴム収縮工程及びゴム平坦化工程において、第１の気密空間７には、第２の流量制御弁２８を介して流量が制御された状態で窒素が供給されるため、参考例における加圧速度と比較して緩やかな速度で加圧される。
【００８５】
以上のように、本実施の形態によれば、ウェハ９にテープ１１を貼り付ける前の真空引き工程において、第１の流量制御弁２７によって流量を制御した状態で第１の気密空間７の空気を吸引し、第１の気密空間７を緩やかに減圧させるため、第１の気密空間７内の空気の移動によるウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止することが可能になる。
【００８６】
また、本実施の形態によれば、ウェハ９にテープ１１を貼り付けた後のゴム収縮及び平坦化工程において、第２の流量制御弁２８によって流量を制御した状態で第１の気密空間７に窒素を供給し、第１の気密空間７を緩やかに加圧させるため、第１の気密空間７内の空気の移動によるウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止することが可能になる。
【００８７】
さらに、本実施の形態によれば、第１の気密空間７の減圧を予め設定された所定の真空度となるまで行うため、真空引き工程で第１の気密空間７を減圧した際に、ウェハ９に予め形成された気密空間３２Ａと第１の気密空間７との間の真空度の違いによって生じる差圧による、ウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止することが可能になると共に、ゴム収縮及び平坦化工程で第１の気密空間７を加圧した際に、テープ貼付工程でウェハ９に形成される気密空間３２Ｂと、第１の気密空間７との間の真空度の違いによって生じる差圧による、ウェハ９に搭載された脆弱な構造物の破損を防止することが可能になる。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００８９】
例えば、上記実施の形態においては、本発明にかかるテープ貼付装置を半導体ウェハへのダイシング用テープの貼り付けに適用した場合を例示したが、本発明は、例えば、ガラス板に保護用テープを貼り付ける場合等、低剛性の貼付対象物に対してテープを貼り付ける場合であれば、実施形態で例示した場合以外にも広く適用することが可能である。
【００９０】
また、上記実施の形態においては、低速貼付、中速貼付及び高速貼付の三段階の速度切り替えでウェハ９をテープ１１に貼り付けるが、十分な厚みを有するウェハ９の場合や、ゴムシート１０の材質が滑り難いものである場合には、低速貼付を省略し、中速貼付から操作を始めるようにしてもよい。
【００９１】
さらに、上記実施の形態においては、低速貼付に際し、第２の気密空間８側の自然リークを利用してゴムシート１０をゆっくり膨張させるが、必ずしも自然リークを利用する必要はなく、中速貼付時よりも少量の空気を第２の気密空間８に供給することで、ゴムシート１０の膨張速度を低速化してもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態においては、第１及び第２の気密空間７、８に気体を供給する供給源として窒素供給源２１及び空気供給源２２を備えるが、第１及び第２の気密空間７、８に供給する気体は、第１及び第２の気密空間７、８の加圧及び減圧を行い得るものであれば足り、窒素、空気以外の気体であってもよい。
【００９３】
さらに、上記実施の形態においては、半導体ウェハの一般形状に合わせて、装置本体２、ゴムシート１０及びテープフレーム１２が、各々、円筒状、円状及び円環状に形成されるが、装置本体２等の形状は、これらに限られるものではなく、例えば、矩形状等の他の形状を採ることもできる。
【００９４】
また、上記実施の形態においては、第１及び第２の気密空間７、８のいずれでも、気体を供給する供給口と吸引する吸引口とを共有化しているが、これらは別個に設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ テープ貼付装置
２ 装置本体
３ 給排気機構
４ 制御部
４ａ タイマ
５ 気密空間
６ チャンバ
６ａ 上側チャンバ
６ｂ 下側チャンバ
７ 第１の気密空間
７ａ 内側空間
７ｂ 外側空間
８ 第２の気密空間
９ ウェハ
１０ ゴムシート
１１ テープ
１２ テープフレーム
１３ 第１の給排気管
１４ 第２の給排気管
１４ａ メッシュ蓋
１５ 真空度センサ
１６ シールリング
１７ スペーサ
１８ 押さえリング
１９ 溝
２１ 窒素供給源
２２ 空気供給源
２３ 真空ポンプ
２４ 第１の電磁弁
２５ 第２の電磁弁
２６ 第３の電磁弁
２７ 第１の流量制御弁
２８ 第２の流量制御弁
２９ 第３の流量制御弁
３１（３１Ａ、３１Ｂ） 薄膜
３２（３２Ａ、３２Ｂ） 気密空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に気密空間を有する容器と、前記気密空間を、上方に位置する第１の気密空間と下方に位置する第２の気密空間とに仕切り、該第１の気密空間側にテープ貼付対象物が載置される弾性シートと、前記第１の気密空間内でテープを保持し、該テープを前記弾性シートに載置されたテープ貼付対象物から所定の距離を隔てて位置させるテープ保持部材と、前記第１及び第２の気密空間に対する気体の供給及び吸引により加圧及び減圧を切り替える気圧切替手段とを備え、
前記第１及び第２の気密空間を減圧して真空状態とした後、前記第２の気密空間を加圧して前記弾性シートを膨張させ、前記テープ貼付対象物を押し上げて前記テープに貼り付け、前記第１の気密空間を加圧して前記弾性シートを収縮させるテープ貼付装置であって、
前記気圧切替手段は、
該第１の気密空間の気体を吸引する際の該気体の流量を制御する第１の流量制御手段と、
該第１の気密空間に気体を供給する際の該気体の流量を制御する第２の流量制御手段とを有し、
前記第１の気密空間を減圧する際に、前記第１の流量制御手段により流量を制御した状態で前記第１の気密空間の前記気体を吸引し、
前記第１の気密空間を加圧する際に、前記第２の流量制御手段により流量を制御した状態で前記第１の気密空間に対して前記気体を供給することを特徴とするテープ貼付装置。
【請求項２】
前記第１の気密空間の真空度を検出する真空度検出手段を備え、
検出された前記第１の気密空間の真空度が所定の真空度となるまで、前記第１の気密空間を減圧することを特徴とする請求項１に記載のテープ貼付装置。
【請求項３】
前記テープ貼付対象物は、第１の内部気密空間が形成され、
前記所定の真空度は、前記第１の気密空間の減圧により生じる、前記第１の内部気密空間と前記第１の気密空間との間の差圧により、前記テープ貼付対象物を破損させない真空度とすることを特徴とする請求項２に記載のテープ貼付装置。
【請求項４】
前記テープ貼付対象物は、前記テープの貼付により第２の内部気密空間が形成され、
前記所定の真空度は、前記第１の気密空間の加圧により生じる、前記第２の内部気密空間と前記第１の気密空間との間の差圧により、前記テープ貼付対象物を破損させない真空度とすることを特徴とする請求項２に記載のテープ貼付装置。
【請求項５】
前記テープ貼付対象物の押し上げに際し、前記第２の気密空間の加圧量を制御して前記弾性シートの膨張速度を低速から高速に向けて段階的に変化させながら、前記テープ貼付対象物を前記テープに貼り付けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のテープ貼付装置。
【請求項６】
前記テープ貼付対象物と前記テープの当接面積が所定量に達するまで、破損しない押し付け圧で該テープ貼付対象物を前記テープに押し付け可能な第１の速度によって前記弾性シートを膨張させ、その後、該弾性シートの膨張速度を前記第１の速度よりも速い第２の速度に切り替え、前記テープ貼付対象物の貼付面の全体を前記テープに当接させることを特徴とする請求項５に記載のテープ貼付装置。
【請求項７】
前記第１の速度で弾性シートを膨張させるのに先立ち、該第１の速度よりも遅い第３の速度で前記弾性シートを膨張させ、前記テープ貼付対象物の中心部を前記テープに当接させることを特徴とする請求項６に記載のテープ貼付装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の気密空間を真空状態とした後、該第１の気密空間の真空状態を維持したまま該第２の気密空間を閉塞することで、前記第３の速度で前記弾性シートを膨張させることを特徴とする請求項７に記載のテープ貼付装置。
【請求項９】
前記第２の速度で弾性シートを膨張させる際に、前記テープ貼付対象物と前記テープが当接した状態で、これらを押し上げ、前記気密空間の天井面に押し当てることを特徴とする請求項６、７又は８に記載のテープ貼付装置。
【請求項１】
内部に気密空間を有する容器と、前記気密空間を、上方に位置する第１の気密空間と下方に位置する第２の気密空間とに仕切り、該第１の気密空間側にテープ貼付対象物が載置される弾性シートと、前記第１の気密空間内でテープを保持し、該テープを前記弾性シートに載置されたテープ貼付対象物から所定の距離を隔てて位置させるテープ保持部材と、前記第１及び第２の気密空間に対する気体の供給及び吸引により加圧及び減圧を切り替える気圧切替手段とを備え、
前記第１及び第２の気密空間を減圧して真空状態とした後、前記第２の気密空間を加圧して前記弾性シートを膨張させ、前記テープ貼付対象物を押し上げて前記テープに貼り付け、前記第１の気密空間を加圧して前記弾性シートを収縮させるテープ貼付装置であって、
前記気圧切替手段は、
該第１の気密空間の気体を吸引する際の該気体の流量を制御する第１の流量制御手段と、
該第１の気密空間に気体を供給する際の該気体の流量を制御する第２の流量制御手段とを有し、
前記第１の気密空間を減圧する際に、前記第１の流量制御手段により流量を制御した状態で前記第１の気密空間の前記気体を吸引し、
前記第１の気密空間を加圧する際に、前記第２の流量制御手段により流量を制御した状態で前記第１の気密空間に対して前記気体を供給することを特徴とするテープ貼付装置。
【請求項２】
前記第１の気密空間の真空度を検出する真空度検出手段を備え、
検出された前記第１の気密空間の真空度が所定の真空度となるまで、前記第１の気密空間を減圧することを特徴とする請求項１に記載のテープ貼付装置。
【請求項３】
前記テープ貼付対象物は、第１の内部気密空間が形成され、
前記所定の真空度は、前記第１の気密空間の減圧により生じる、前記第１の内部気密空間と前記第１の気密空間との間の差圧により、前記テープ貼付対象物を破損させない真空度とすることを特徴とする請求項２に記載のテープ貼付装置。
【請求項４】
前記テープ貼付対象物は、前記テープの貼付により第２の内部気密空間が形成され、
前記所定の真空度は、前記第１の気密空間の加圧により生じる、前記第２の内部気密空間と前記第１の気密空間との間の差圧により、前記テープ貼付対象物を破損させない真空度とすることを特徴とする請求項２に記載のテープ貼付装置。
【請求項５】
前記テープ貼付対象物の押し上げに際し、前記第２の気密空間の加圧量を制御して前記弾性シートの膨張速度を低速から高速に向けて段階的に変化させながら、前記テープ貼付対象物を前記テープに貼り付けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のテープ貼付装置。
【請求項６】
前記テープ貼付対象物と前記テープの当接面積が所定量に達するまで、破損しない押し付け圧で該テープ貼付対象物を前記テープに押し付け可能な第１の速度によって前記弾性シートを膨張させ、その後、該弾性シートの膨張速度を前記第１の速度よりも速い第２の速度に切り替え、前記テープ貼付対象物の貼付面の全体を前記テープに当接させることを特徴とする請求項５に記載のテープ貼付装置。
【請求項７】
前記第１の速度で弾性シートを膨張させるのに先立ち、該第１の速度よりも遅い第３の速度で前記弾性シートを膨張させ、前記テープ貼付対象物の中心部を前記テープに当接させることを特徴とする請求項６に記載のテープ貼付装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の気密空間を真空状態とした後、該第１の気密空間の真空状態を維持したまま該第２の気密空間を閉塞することで、前記第３の速度で前記弾性シートを膨張させることを特徴とする請求項７に記載のテープ貼付装置。
【請求項９】
前記第２の速度で弾性シートを膨張させる際に、前記テープ貼付対象物と前記テープが当接した状態で、これらを押し上げ、前記気密空間の天井面に押し当てることを特徴とする請求項６、７又は８に記載のテープ貼付装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−１６５７１（Ｐ２０１３−１６５７１Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７０１８（Ｐ２０１１−１４７０１８）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（３０３０１３７６３）ＮＥＣエンジニアリング株式会社 (651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（３０３０１３７６３）ＮＥＣエンジニアリング株式会社 (651)
【Ｆターム（参考）】
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