JP7335136B2

JP7335136B2 - 樹脂保護部材形成装置

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Publication number: JP7335136B2
Application number: JP2019201387A
Authority: JP
Inventors: 良信齋藤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2039-11-06
Also published as: US20210134598A1; US11443951B2; DE102020213865B4; JP2021077694A; TW202119539A; DE102020213865A1; CN112786461A; TWI844741B; KR102770658B1; KR20210055006A

Description

本発明は、樹脂保護部材形成装置に関する。

特許文献１に開示の技術では、アズスライスウェーハの一方の面に、樹脂を用いて保護部材を形成している。この保護部材を介して、ウェーハをチャックテーブルによって保持し、ウェーハの他方の面を研削する。これにより、ウェーハのうねりを除去するとともに、ウェーハの厚みを均一に整形している。

保護部材の形成は、たとえば、以下のように実施される。まず、ステージの上に、シートを配置する。シートの上に、液状樹脂を供給する。液状樹脂をウェーハの一方の面によって押し広げる。これにより、ウェーハの一方の面の全面に、液状樹脂が押し広げられる。その後、この液状樹脂を硬化させる。

この液状樹脂は、液状樹脂が充填されているタンクから、ポンプで吸い上げられ、ステージの上のシートの上に供給される。液状樹脂のタンクは重いため、その交換作業は、作業者の負担となっている。その対策として、固体の粒状の樹脂を用いる技術がある。

この技術では、粒状の樹脂をステージ上で液状に溶かし、ウェーハの一方の面によって、板状に押し広げる。この樹脂を、冷却することによって硬化する。これによって、ウェーハの一方の面に、板状の保護部材を形成することができる。

特開２０１７－１６８５６５号公報

上記の粒状の樹脂を用いる技術では、ウェーハの一方の面によって板状に押し広げられた樹脂は、冷却されることによって硬化される。冷却は、自然冷却である。すなわち、樹脂は、大気中に放置されることによって、雰囲気温度で冷却される。しかし、自然冷却では、板状に押し広げられた樹脂の外周部分が早く冷却される一方、中央部分は遅く冷却される。このため、板状の保護部材に、外周部分と中央部分とで厚み差が生じる。

したがって、本発明の目的は、固体の樹脂を、溶かして、ウェーハの一方の面の全面に押し広げたあとで硬化することによって保護部材を形成する際、形成される保護部材の厚みを、略均等にすることにある。

本発明の樹脂保護部材形成装置（本樹脂保護部材形成装置）は、粒状の熱可塑性樹脂を載置するための樹脂載置面を有するステージと、該樹脂載置面に対面したウェーハ保持面によってウェーハを保持するウェーハ保持手段と、該ステージと該ウェーハ保持手段とを相対的に該樹脂載置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、該熱可塑性樹脂を溶かして該ウェーハの一方の面の全面に保護部材を形成する樹脂保護部材形成装置であって、該ステージは、該ステージの内部に配置され、該樹脂載置面に平行で該樹脂載置面に近い上面と該樹脂載置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、該樹脂載置面に載置された該熱可塑性樹脂を溶かすこと、該樹脂載置面とウェーハの一方の面との間で、ウェーハの一方の面の全面に、溶かした樹脂を押し広げること、および、該切換手段を制御して該直流電流を該第２方向で流すことにより、該ペルチェ素子の該上面を冷却して、該樹脂載置面とウェーハの一方の面との間で押し広げられた樹脂を硬化して、ウェーハの一方の面の全面に保護部材を形成すること、を実施する制御手段をさらに備える。

本樹脂保護部材形成装置では、樹脂載置面とウェーハの一方の面とに挟まれている複数の粒状の熱可塑性樹脂を、ペルチェ素子によって樹脂載置面を加熱することによって溶かした後、ウェーハの一方の面の全面に押し広げている。そして、ペルチェ素子によって樹脂載置面を冷却することによって、押し広げられた樹脂を冷却して硬化し、ウェーハの一方の面の全面に保護部材を形成している。
このように、本樹脂保護部材形成装置では、面状の樹脂載置面によって樹脂を冷却するため、樹脂を均等に冷やすことができる。したがって、樹脂を硬化させることによって得られる保護部材に厚みのばらつきが生じることを、抑制することが可能である。その結果、保護部材の厚みを、略均等にすることができる。

さらに、本樹脂保護部材形成装置では、ペルチェ素子の上面を加熱することにより、樹脂載置面、および、その上に載置されている熱可塑性樹脂を加熱している。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、樹脂載置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、ウェーハの一方の面に保護部材を形成するための時間を短縮することが可能である。

樹脂保護部材形成装置の構成を示す説明図である。樹脂保護部材形成装置における樹脂供給工程を示す説明図である。樹脂保護部材形成装置におけるウェーハ保持工程を示す説明図である。樹脂保護部材形成装置におけるウェーハ接触工程を示す説明図である。樹脂保護部材形成装置における加熱工程を示す説明図である。樹脂保護部材形成装置における押し広げ工程を示す説明図である。樹脂保護部材形成装置における冷却（硬化）を示す説明図である。樹脂保護部材形成装置における離間工程を示す説明図である。樹脂保護部材形成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保護部材形成装置１は、ステージ２０の樹脂載置面２３に載置された固体の粒状の熱可塑性樹脂Ｐを溶かして、ウェーハＷの一方の面の全面に保護部材を形成するものである。熱可塑性樹脂Ｐの材料は、たとえばポリオレフィンである。樹脂載置面２３には、載置された熱可塑性樹脂が剥がれやすいように、たとえば、フッ素コーティングが施されている。

樹脂保護部材形成装置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、粒状の熱可塑性樹脂Ｐを載置するための樹脂載置面２３を有するステージ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保護部材形成装置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。

ステージ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樹脂載置テーブル２２を備えている。また、樹脂載置テーブル２２の上面は、熱可塑性樹脂Ｐを載置するための樹脂載置面２３となっている。

樹脂載置面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、樹脂保護部材形成装置１は、ウェーハ搬送手段４０および樹脂搬送手段５０を備えている。ウェーハ搬送手段４０および樹脂搬送手段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および樹脂搬送手段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。

樹脂搬送手段５０は、樹脂保護部材形成装置１に対して、外部から複数の粒状の熱可塑性樹脂Ｐを搬送する。樹脂搬送手段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内のステージ２０の樹脂載置面２３上に、粒状の熱可塑性樹脂Ｐを載置する。
なお、粒状の熱可塑性樹脂Ｐが樹脂載置面２３から落ちないように、樹脂載置面２３の外周には環状の凸部を形成していてもよい。

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とステージ２０とを、相対的に、樹脂載置面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、固定されているステージ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、樹脂保護部材形成装置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とステージ２０とが、ウェーハＷおよび熱可塑性樹脂Ｐ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が熱可塑性樹脂Ｐを押圧する力）を検知する。

また、本実施形態にかかるステージ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、ステージ２０の樹脂載置テーブル２２における樹脂載置面２３の近傍に、樹脂載置面２３に平行に配置されている。ペルチェ素子２４は、樹脂載置面２３に平行で樹脂載置面２３に近い上面２４ａと、樹脂載置面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および樹脂載置テーブル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、樹脂保護部材形成装置１は、樹脂保護部材形成装置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、上述した樹脂保護部材形成装置１の各部材を制御して、ウェーハＷの一方の面の全面に保護部材を形成する。

次に、樹脂保護部材形成装置１におけるウェーハＷに対する保護部材の形成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、複数の粒状の熱可塑性樹脂Ｐを保持している樹脂搬送手段５０を－Ｘ方向に移動させることにより、熱可塑性樹脂Ｐ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、樹脂搬送手段５０を制御して、図２に示すように、ステージ２０の樹脂載置面２３上に、複数の熱可塑性樹脂Ｐを、たとえば均等にばらまくように載置する（樹脂供給工程）。

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を熱可塑性樹脂Ｐに向けた状態で、樹脂載置面２３に載置された熱可塑性樹脂Ｐ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の第２面Ｗｂが、ステージ２０の樹脂載置面２３に保持されている複数の熱可塑性樹脂Ｐに接触される（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、樹脂載置面２３に保持された粒状の熱可塑性樹脂Ｐ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。

さらに、この状態で、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、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によって熱可塑性樹脂Ｐを押さえながら、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、樹脂載置面２３、および、樹脂載置面２３上の熱可塑性樹脂Ｐを加熱し、熱可塑性樹脂Ｐを溶かす（加熱工程）。なお、この際、ペルチェ素子２４の下面２４ｂは、冷却（ｃ）される。

熱可塑性樹脂Ｐが溶けた後、制御手段７０は、上下移動手段３０を制御してウェーハＷの第２面Ｗｂによって熱可塑性樹脂Ｐをより強く押圧することにより、樹脂載置面２３とウェーハＷの第２面Ｗｂとの間で、溶けた熱可塑性樹脂Ｐを、第２面Ｗｂの全面に押し広げる。これにより、図６に示すように、溶けて押し広げられた熱可塑性樹脂Ｐからなる溶融樹脂層Ｓが、ウェーハＷの第２面Ｗｂの全面を覆うように形成される（押し広げ工程）。

その後、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７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によって溶融樹脂層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、樹脂載置面２３、および、樹脂載置面２３上の溶融樹脂層Ｓを冷却して、溶融樹脂層Ｓを硬化する。これにより、硬化された溶融樹脂層Ｓからなる保護部材Ｓａ（図８参照）が、ウェーハＷの第２面Ｗｂの全面に形成される（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８に示すように、ステージ２０（樹脂載置面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に形成された保護部材Ｓａを、樹脂載置面２３から離間させる。これにより、制御手段７０は、第２面Ｗｂに保護部材Ｓａが形成されたウェーハ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９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を覆う保護部材Ｓａ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。
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。

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）。

以上のように、本実施形態では、加熱工程において、樹脂載置面２３とウェーハＷの第２面Ｗｂとに挟まれている複数の粒状の熱可塑性樹脂Ｐを、ペルチェ素子２４によって樹脂載置面２３を加熱することによって溶かし、その後に押し広げることによって、溶融樹脂層Ｓを形成している。そして、冷却（硬化）工程において、ペルチェ素子２４によって樹脂載置面２３を冷却することによって溶融樹脂層Ｓを冷却して、溶融樹脂層Ｓを硬化し、ウェーハＷの第２面Ｗｂの全面に保護部材Ｓａを形成している。

このように、本実施形態では、面状の樹脂載置面２３によって溶融樹脂層Ｓを冷却するため、溶融樹脂層Ｓを均等に冷やすことができる。したがって、溶融樹脂層Ｓを硬化させることによって得られる保護部材Ｓａに厚みのばらつきが生じることを、抑制することが可能である。その結果、保護部材Ｓａの厚みを、略均等にすることができる。

さらに、本実施形態では、加熱工程において、ペルチェ素子２４の上面２４ａを加熱することにより、樹脂載置面２３、および、その上に載置されている熱可塑性樹脂Ｐを加熱して溶融樹脂層Ｓを得ている。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、樹脂載置面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、溶融樹脂層Ｓを冷却および硬化してウェーハＷの第２面Ｗｂに保護部材Ｓａを形成するための時間（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とステージ２０とがウェーハＷおよび溶融樹脂層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、ステージ２０の樹脂載置テーブル２２内に設けられてもよい。

１：樹脂保護部材形成装置、
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：ステージ、２２：樹脂載置テーブル、２３：樹脂載置面、
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：樹脂搬送手段、
７０：制御手段、
Ｓ：溶融樹脂層、
Ｗ：ウェーハ、Ｗｂ：第２面

Claims

粒状の熱可塑性樹脂を載置するための樹脂載置面を有するステージと、該樹脂載置面に対面したウェーハ保持面によってウェーハを保持するウェーハ保持手段と、該ステージと該ウェーハ保持手段とを相対的に該樹脂載置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、該熱可塑性樹脂を溶かして該ウェーハの一方の面の全面に保護部材を形成する樹脂保護部材形成装置であって、
該ステージは、
該ステージの内部に配置され、該樹脂載置面に平行で該樹脂載置面に近い上面と該樹脂載置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、該樹脂載置面に載置された該熱可塑性樹脂を溶かすこと、
該樹脂載置面とウェーハの一方の面との間で、ウェーハの一方の面の全面に、溶かした樹脂を押し広げること、および、
該切換手段を制御して該直流電流を該第２方向で流すことにより、該ペルチェ素子の該上面を冷却して、該樹脂載置面とウェーハの一方の面との間で押し広げられた樹脂を硬化して、ウェーハの一方の面の全面に保護部材を形成すること、を実施する制御手段をさらに備える、
樹脂保護部材形成装置。