JP2013131764A - キャリアからウエハを取り去るためのデバイスおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】できるかぎり損傷することなくキャリアからウエハを取り外すデバイスおよ
び方法を提供すること。
【解決手段】ウエハを相互連結層でウエハに連結されたキャリアから取り去るための
デバイスは、キャリア・ウエハからなるキャリア−ウエハ組立体を載置するための受
け取り手段と、キャリア・ウエハ間の相互連結層の連結部を破断する連結部除去手段
と、キャリアからウエハを取り去る取り去り手段とを備え、連結部除去手段が、０〜
３５０℃、好ましくは２０〜８０℃の温度範囲内で、さらに好ましくは環境温度で作
動するよう形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャリアからウエハを取り去るための特許請求の範囲の請求項１に基づくデバイスおよび請求項１４に記載の方法に関するものである。

ウエハの背面薄化(back thinning)は多くの場合に半導体工業において必要とされておりかつ機械におよび／または科学的に実施できる。背面薄化のために、通常、ウエハはキャリア上に一時的に固定されており、その固定のための方法はさまざまである。キャリア材料として例えばフィルム、ガラス基板、またはシリコンウエハが使用できる。

使用されるキャリア材料およびキャリアとウエハとの間に使用される相互連結層に応じた相互連結層の溶解または破断のためのさまざまな方法、例えばＵＶ光、レーザービーム、温度作用または溶剤などが知られている。

上記取り去りは、ますます重要な処理ステップの一つを構成している。なぜなら、基板厚さが数μｍの薄手の基板は、取り去り／剥離中に容易に破損され、かつ取り去り処理のために必要な力によって容易に損傷されるからである。

さらに薄手の基板は、支持部材なしではまったく安定した形状にはならず、典型的には曲がってしまう。それゆえ背面薄化ウエハの取り扱い中は、ウエハの固定および支持が本質的に不可欠である。

特許文献１には、レーザー光を用いて結合基板を加熱するための方法が開示されている。結合基板の連結作用は、４００℃から５００℃まで急増する付与された温度によって無効化される。したがって、ウエハスタック(当該文献の段落［００２１］参照)全体の加熱の問題は解決されている。しかしながら、少なくとも縁部領域が、さらには縁部領域に近接する領域が−ウエハ材料の良好な熱伝導性が原因となって−急増する温度にさらされる。この問題はさらに温度勾配も生じる。

独国特許第１０ ２００６ ０３２ ４８８号明細書（ＤＥ １０ ２００６ ０３２ ４８８ Ｂ４）

それゆえ本発明の目的は、できるかぎり損傷することなくキャリアからウエハを取り外すデバイスおよび方法を提供することである。

この目的は、請求項１および１４による特徴部によって達成される。本発明の有利なさらなる変形例が従属請求項によって得られる。本発明の基本構造は、明細書によって得られる特徴部、請求項に記載のおよび／または図面の少なくとも２つのもののすべての組み合わせを包含する。特定の値の範囲において、示された限定の範囲内にある値は、境界値として開示されているものでもあり、かつそれらはなんらかの組み合わせにおいて請求されている。

本発明は、３５０℃以下の温度で実施可能な取り去りを用いるデバイスを提供するアイデアに基づくものである。３５０℃以上の範囲の温度がウエハに悪影響をもたらすものであることはすでに明らかとなっている。加えて高温の場合、本発明の基づくデバイスがウエハをキャリアから取り外すためのエネルギーをあまり必要としないのに比べて、さらなるエネルギーが要求される。

したがって、ウエハを、相互連結層によってウエハに連結されたキャリアから取り去るための本発明に基づくデバイスは、以下の特徴部、すなわち；
− キャリアとウエハとからなるキャリア−ウエハ組立体を載置するための受け取り手段と、
− キャリアとウエハとの間の相互連結層によって提供された連結部を分離するための、特に破断させるための連結部除去手段と、
− キャリアからウエハを取り去るための、またはウエハからキャリアを取り去るための取り去り手段と、
を備えており、
連結部除去手段が、０から３５０℃、特に１０から２００℃、好ましくは２０から８０℃の温度範囲内で、さらに好ましくは環境温度で作動するよう形成されていることを特徴とする。

さらに本発明によれば、ウエハを、相互連結層によってウエハに連結されたキャリアから取り去るための方法は、以下のステップ、すなわち；
− 受け取り手段上に、キャリアとウエハとからなるキャリア−ウエハ組立体を載置するステップと、
− 連結部除去手段によってキャリアとウエハとの間の相互連結層によって提供された連結部を分離する、特に破断させるステップと、
− 取り去り装置によって、キャリアからウエハを取り去る、またはウエハからキャリアを取り去るステップと、
を含み、
連結部除去手段が、３５０℃までの温度で、特に１０から２００℃、好ましくは２０から８０℃の温度範囲内で、さらに好ましくは環境温度で作動するよう形成されていることを特徴とする。

ウエハは例えば半導体ウエハなどの製品基板として形成されており、それは通常は０.５μｍから２５０μｍの厚さとなるよう薄化されており、製品基板をますます薄くする傾向がある。

キャリアは、例えば５０μｍから５，０００μｍの間の厚さを備えるキャリア基板である。

上記相互連結層は例えば可溶性接着剤、特に熱可塑性接着剤などの接着可能なものであり、これは例えばキャリア−ウエハ組立体の縁部領域に、特に０.１ｍｍから２０ｍｍの縁部領域に選択的に塗布されている。あるいは接着剤はその表面全体に塗布されてもよく、かつ、その接着力は接着力低減層によって例えばフッ化ポリマー、好ましくはテフロン(登録商標)によって、その中央では低減することができる。

受け取り手段は、特に適切には吸引経路、孔またはカップなどによる負圧を用いてキャリア−ウエハ組立体を載置するためのチャックであり、特別にはスピナーチャックである。代替的には例えばクランプによる機械的な載置が考えられる。

取り去り手段は、上側基板受け取り部であることができ、好ましくは吸引経路、孔またはカップなどによる負圧を利用した例えばリリースチャックである。

本発明の有利な一実施形態によれば、連結部除去手段が本質的に加熱することなく作動するよう構成されて提供される。この方法においては、なんらかの加熱手段を省略することができる。

本発明の他の有利な実施形態においては、連結部除去手段は、相互連結層を取り除くための流体手段を、特には相互連結層を選択的に溶解する溶剤を具備するよう提供される。相互連結層の化学的な溶解は、特にウエハを保護するものであり、かつ選択される材料に対応して溶解は非常に、とりわけ溶剤が側縁部から非常に迅速に作用するように相互連結層がウエハの縁部領域のみに設けられた場合に迅速に実施可能である。この方法においては、キャリア基板および／または製品基板の穿孔が省略できる。

本発明の一代替実施形態においては、連結部除去手段は相互連結層を取り除くための機械的な分離手段、特に相互連結層を通過して切断するためのブレードを備えるよう設けられている。この方法においてはウエハをとりわけ早くキャリアから分離することができる。機械的分離手段と流体手段とを組み合わせることも考えられる。

本発明の他の代替実施形態においては、連結部除去手段は相互連結層を取り除くためにＵＶ光源を備えるよう設けられている。この実施形態は、機械的分離手段の実施形態および／または流体手段を用いる実施形態と組み合わせることもできる。

その範囲に関して、連結部除去手段は、キャリア−ウエハ組立体の一側縁部からとりわけ独占的に作用するようなされており、その上部および／または下部からの、特に上記側縁部内に位置するウエハの内側領域からのウエハおよび／またはキャリアにおける作用が省略できる。

キャリア−ウエハ組立体の回転のための回転手段は、連結部除去手段をキャリア−ウエハ組立体の全周縁部にわたって配置することを省略可能にし、かつキャリア−ウエハ組立体の周縁部における部分的な作用で十分である。

有利なことに、連結部除去手段は少なくとも１つの除去デバイスを有しており、除去デバイスは、特に受け取り手段および／または取り去り手段に当接して上記側縁部を包囲し、好ましくは封止を形成する。キャリア−ウエハ組立体の側縁部を包囲する除去デバイスによって相互連結層にとりわけ効果的な作用が生じ得る。さらに除去デバイスはウエハを保護するために、特にその側縁部を保護するためにも使用される。さらに包囲の手段は、除去デバイスから流体手段が漏れ出ることおよびＵＶ光強さが失われることを防止できる。機械的分離手段を使用する場合には、予想される不純物が除去デバイスから漏出してウエハが汚染されることが防止できる。

除去デバイスは、有利な一構成においては断面がＵ字形状となるよう形成できる。

その範囲に関して、連結部除去手段の、特に除去デバイスは、好ましくはその周辺が封止される作動チャンバを有しており、上記利点は、特に流体手段が使用される際に得られる。

本発明の他の有利な構成において、作動チャンバはキャリア−ウエハ組立体の側縁部の周縁部を包囲するよう設けられている。

有利なことに、作動チャンバは、ウエハの中央方向においてキャリア−ウエハ組立体の側縁部にわたって、特にキャリア側部において受け取り方向まで、かつウエハ側部における取り去り手段まで、わずかにだけ延在している。

有利なことに、取り去り手段は回転可能に形成されており、特に回転受け取り手段によって駆動されるようになっている。

その範囲に関して、連結部除去手段は、ウエハの取り去りと同時にウエハをクリーニングするための溶剤を有する。ウエハは、少なくとも相互連結層に触れる領域においてクリーニング可能となっている。

本発明に基づく方法は、キャリア−ウエハ組立体の一側縁部の領域における相互連結層は、接着剤から形成されており、かつ、フッ化ポリマーから特に形成され、好ましくはウエハとわずかに接触するよう形成された一内側領域において、少なくともウエハの方向において非接着状態となるよう小さな接着力で形成されている。

本発明の他の利点、特徴部および詳細は、図面を使用した好ましい実施形態についての以下の説明から明らかになる。

本発明に基づく第１の処理ステップにおける、本発明に基づくデバイスの概略図である。 本発明に基づく第２の処理ステップにおける、本発明に基づくデバイスの概略図である。 本発明に基づく第３の処理ステップに基づく、本発明による除去デバイスの概略的な細部の図である。 本発明に基づく第３の処理ステップに基づく、本発明による除去デバイスの概略的な細部の図である。 本発明に基づく第３の処理ステップに基づく、本発明による除去デバイスの概略的な細部の図である。 本発明に基づく第３の処理ステップにおける、本発明による除去デバイスの概略的な細部の図である。 本発明に基づくキャリアをクリーニングするためのステップにおける、本発明による除去デバイスの概略的な細部の図である。 一代替実施形態における本発明に基づくデバイスの概略図である。

図において、同じ構成要素および同様の機能を有する構成要素については同じ参照番号を用いて識別している。

図１には、少なくとも１つのウエハ４およびキャリア１からなるキャリア−ウエハ組立体２１がある程度概略的に示されている。キャリア−ウエハ組立体２１は、特にチャックである受け取り手段６に、当該受け取り手段によって形成される水平受け取り面Ａ上に保持されている。キャリア−ウエハ組立体２１は、受け取り手段６上で、つまりキャリア１を下降させかつウエハ４を上昇させた状態で、１８０°まで回転させられるよう配置可能である。キャリア−ウエハ組立体２１は、図示されていないロボットアームを用いて提供される。

一つの有利な実施形態によれば、受け取り手段６または図示されていないデバイスは水平に対して示されており、その結果、受け取り面Ａはもはや水平に図示されないようになっており、むしろ５°から９０°の、特には２５°から９０°の、好ましくは４５°から９０°の間で、より好ましくは正確に９０°の角度で水平線に対して傾斜角を有するようになる。

ここではキャリア−ウエハ組立体２１は、さらに相互連結層３と、相互連結層３に一体化された接着力低減層２とからなり、当該層２は、キャリア−ウエハ組立体２１の内側領域２２内でキャリア１の方向に配置されている。内側領域２２の外側において、相互連結層３が、キャリア−ウエハ組立体２１の一側縁部２３において接着力低減層２上に突出している。したがって側縁部２３は環状部となるものであり、かつそれは、キャリア−ウエハ組立体２１のあるいはキャリア１の外側輪郭からキャリア−ウエハ組立体２１の中央へ向かって、０.１ｍｍから２０ｍｍの幅で延在している。ウエハ４は、通常３００ｍｍの直径を有する。

ウエハ４は、本発明に基づいてデバイスを提供する前に、０.５μｍから２５０μｍまでの背面薄化などの、さらなる処理ステップが通常実施されている。

キャリア−ウエハ組立体２１は、側縁部２３の少なくとも周囲で受け取り手段６より上に存在する。ゆえに受け取り手段６は、キャリア−ウエハ組立体２１またはウエハ４および／またはキャリア１よりも小さな直径を有している。

キャリア−ウエハ組立体２１は、従来の様式で負圧によって受け取り手段に固定されており、受け取り手段６は、駆動モータ５と受け取り手段６を駆動モータ５へ接続する駆動軸５ｗとを用いて回転可能である。

駆動モータ５および駆動軸５ｗは、真空供給器を回転受け取り手段６に有利に接続できるようにするために、真空供給器を備える中空シャフトとして形成できる。

キャリア−ウエハ組立体２１は処理チャンバ７内に収容されており、駆動モータ５は処理チャンバ７の外側に配置されており、かつ駆動軸５ｗは、処理チャンバの下部２４に位置する開口を通過するよう形成されている。

さらに下部２４には排水部８が設けられている。

キャリア−ウエハ組立体２１の側方には、キャリア−ウエハ組立体２１の周辺部分にわたって延在する除去デバイス１６が設けられている。

除去デバイス１６はその断面形状がＵ字を描くよう構成されており、除去デバイスの脚２５，２６および除去デバイス１６の一つの側壁２７は、キャリア−ウエハ組立体２１へ向かって開口するよう形成された作動チャンバ２８を包囲している。除去デバイスは、キャリア−ウエハ組立体２１の環状リング部分にわたって延在しており、かつ脚２５，２６は、図２に示されかつ本発明に基づく方法の第２の処理ステップに対応する除去ポジションにおいて、側縁部２３上に延在している。受け取り平面Ａが傾斜状態で広がっているため、除去デバイスは浸漬槽のように形成できる：これは当該デバイスの操作を大幅に簡単化する。

除去デバイス１６は、処理チャンバ７内に突出しているＬ字形状アクチュエータアーム２９を用いて、除去ポジションから図１に基づく初期ポジションまでアクチュエータ１８を使用して移動可能である。

キャリア−ウエハ組立体２１の上方には、ウエハ４からキャリア１を取り去るための取り去り手段が設けられている。取り去り手段はウエハ受け取り部９を有しており、ここではチャックである。

ウエハ受け取り部９は、ウエハ受け取りアクチュエータアーム３０のウエハ受け取り支持部１５によって回転する能力を備えるウエハ受け取りアクチュエータアーム３０で支持されている。ウエハ受け取り支持部１５はアキシャルおよびラジアルベアリングである。ウエハ受け取り支持部１５およびウエハ受け取り部９は、その回転軸が駆動軸５ｗまたは受け取り手段６の回転軸と同一平面上にあるように構成されている。

取り去り手段は、ウエハ受け取り部９に組み込まれかつ後述のように構成された弾性吸引カップ１４をさらに有する。吸引カップ１４は、続いて負圧手段に接続される圧力ラインに接続されている。それゆえ、吸引カップ１４の領域におけるキャリア１はウエハ受け取り部９上に吸引され得るようになる。

さらに、図１に示される本発明に基づくデバイスは、キャリアをウエハ４から取り去りした後にウエハ４をクリーニングするための、溶剤アクチュエータアーム３１を介して溶剤アクチュエータ２０に接続された溶剤ライン１９を有する。

距離の測定を目的としかつウエハ受け取り部９に組み込まれたセンサを用いることで、特にセンサライン１２を用いることで、ウエハ４からのキャリア１の取り去りが測定できる。

図１に基づくキャリア−ウエハ組立体２１の受け取り後、ウエハ受け取り部９は、吸引カップ１４がキャリア１上に留置されるまで、ウエハ受け取りアクチュエータ１１によってキャリア１上に下降させられる。

続いて、負圧が圧力ライン１０を介して吸引カップ１４にもたらされる；これは矢印３２で図示されている。

それゆえ、ウエハ受け取り部９とそれらの間に配置されたキャリア−ウエハ組立体２との受け取り手段６の回転が駆動モータ５によって生じるように、ウエハ受け取り部９は、キャリア−ウエハ組立体２１および受け取り手段６に機械的に接続されている。この回転は回転矢印３３によって示されている。あるいは、回転は特に９０°から３６０°の間の限定された角度で代替的な枢軸動作によってかつ断続的に行われてもよく、その枢軸動作によって、キャリア−ウエハ組立体２１の周縁部は除去デバイス１６によっておおむね完全に感知されるようになる。

連続的回転の間、有利なことに、圧力ライン１０およびセンサライン１２に関して、ウエハ受け取り部９へ供給するために回転軸を設けることができる。

次いで、除去デバイス１６は、図２に示されかつ図２の右上部にある拡大図でも示された除去ポジションへと除去デバイスアクチュエータ２０によって移動させられる。

続いて、溶剤３４が流体ライン１７を介して除去デバイス１６の作動チャンバ２８へ供給される。このとき、溶剤３４は側縁部２３の領域にある相互連結層３と接触し、そして側方から相互連結層３の溶解を引き起こすようになる。

作動チャンバ２８は、除去デバイス１６の受け取り手段６に対する接触によって、特にその脚２５および２６の面３５および３６を使用して封止され得るか、あるいはウエハ受け取り部９がその近傍で封止され得る。

なお封止は必ずしも必要なものではないが、それは溶剤３４の低減をもたらす。

側縁部２３の領域における相互連結層３の溶解の進行状態が図３ａ、図３ｂ、最終的には図３ｃに示されている。

接着力低減層２に関する限りは、接着力低減層２は、吸引カップ１４によって作用する吸引力に比べて十分な接着力を付与しないため、図３ｃに示された相互連結層の縁部領域の溶解が完全に達成されたときにウエハ４は、後述のように形成される吸引カップ１４によってキャリア１から持ち上げられる。ウエハ受け取り部９へのキャリア１の距離を測定するセンサ１３は、作動チャンバ２８への溶剤３４の供給を停止できかつ除去デバイス１６を図５に示される初期ポジションへ除去デバイスアクチュエータ２０によって移動できるようにするために、キャリア１がウエハ４から取り去られた(図４参照)ことを確定する。

そしてキャリア１は、溶剤ライン１９を用いたウエハ４のクリーニングを可能とするためにウエハ受け取りアクチュエータ１１によって持ち上げられる。溶剤ライン１９を使用して提供された溶剤３７は、ウエハ４がウエハ４の回転によってクリーニングされた後に除去される。

次にウエハ４はロボットアームによって付加的なデバイスおよび処理ステップへと供給でき、かつ本発明に基づく当該デバイスには新しいキャリア−ウエハ組立体２１が配置できる。

図６には、冒頭で述べたようなフォイル３８に貼り付けられたキャリア−ウエハ組立体２１を処理するのに適切な本発明に基づくデバイスの一代替実施形態を示す。

これは、フォイル３８が、上記様式とは異なるようにキャリア−ウエハ組立体２１へ横方向からアクセスするフィルムフレーム３９に保持されているためである。

それゆえ、図６に基づく実施形態において、除去デバイス１６は、キャリア−ウエハ組立体２１の側縁部の領域に位置する出口４１を備える特別な指示されていない溶剤ライン４０からなる。取り去りの処理ステップにおいて、側縁部２３上の相互連結層３は溶剤にさらされ得る。

フォイル３８およびフィルムフレーム３９上に固定されたウエハ４の取り外しのために、ウエハ受け取り部９に加えてキャリアからウエハを取り去るための取り去り手段は、フィルムフレーム受け取り部４２を有数する。

フィルムフレーム受け取り部４２は、ウエハ受け取り部９とウエハ受け取りアクチュエータアーム３０との間に配置されており、かつ圧力ライン１０上に存在する負圧に接続されている。フィルムフレーム受け取り部４２は、フレーム３９を吸引できかつフィルムフレーム受け取り部４２の周縁部上に配置された吸引カップ４３を有する。

吸引カップ４３の機能は、吸引カップ１４の機能に本質的に対応している。

本発明の他の実施形態において、キャリア−ウエハ組立体２１は、第２の相互連結層を介してキャリアの対向する側においてウエハ４に同様に接続された第２のキャリアからなる。

この方法において、例えば二つの相互連結層における異なる接続手段および対応するさまざまな溶剤によって提供されたウエハ４は、ウエハ４を分離状態で取り扱うことを必要とせず、他のキャリア上に配置できるかまたは回転させられる。当該ウエハ４はキャリア１または第２のキャリアのいずれかのキャリアによって常に支持されている。

Ａ 受け取り平面
１ キャリア
２ 接着力低減層
３ 中間層
４ ウエハ
５ 駆動モータ
５ｗ 駆動軸
６ 受け取り手段
７ 処理チャンバ
８ 排水部
９ ウエハ受け取り部
１０ 圧力ライン
１１ ウエハホルダ受け取り部
１２ センサライン
１３ センサ
１４ 吸引カップ
１５ ウエハ受け取り部支持部
１６ 除去デバイス
１７ 流体ライン
１８ アクチュエータ
１９ 溶剤ライン
２０ 溶剤アクチュエータ
２１ キャリア−ウエハ組立体
２２ 内側領域
２３ 側縁部
２４ 下部
２５ 脚
２６ 脚
２７ 側壁
２８ 作動チャンバ
２９ アクチュエータアーム
３０ ウエハ受け取りアクチュエータアーム
３１ 溶剤アクチュエータアーム
３２ 矢印
３３ 回転矢印
３４ 溶剤
３５ 面
３６ 面
３７ 溶剤
３８ フォイル
３９ フィルムフレーム
４０ 溶剤ライン
４１ 出口
４２ フィルムフレーム受け取り部
４３ 吸引カップ

Claims (8)

1. ウエハ（４）とキャリア（１）とからなるキャリア−ウエハ組立体（２１）の相互連結層（３）を、前記相互連結層（３）の側縁部（２３）において、前記キャリア−ウエハ組立体（２１）を除去ポジションに回転させるための回転手段（５、５ｗ）を用いて、除去するためのデバイスであって、
   当該デバイスが、
   作動チャンバ（２８）を有する連結除去手段であって、前記側縁部（２３）の周縁部の少なくとも一部が前記キャリア−ウエハ組立体（２１）の前記除去ポジションに収容され、前記相互連結層（３）を溶解するための溶剤（３４）が供給される、連結除去手段を備えることを特徴とするデバイス。
2. 前記溶剤（３４）が、前記キャリア−ウエハ組立体（２１）の一側縁部（２３）において特に独占的に作用することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 前記連結除去手段（１６）が、薬浴として設計されていることを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。
4. 前記連結除去手段（１６）が、Ｕ字形の断面を有することを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。
5. 前記作動チャンバ（２８）が、脚（２５、２６）と側壁（２７）とによって構成されており、前記キャリア−ウエハ組立体に向けて開口することを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。
6. ウエハ（４）とキャリア（１）とからなる前記キャリア−ウエハ組立体（２１）の前記相互連結層（３）を、前記相互連結層（３）の側縁部（２３）において除去するための方法であって、
   − 除去ポジションにおいて、の周縁部の少なくとも一部を作動チャンバ（２８）に収容するステップと、
   − 前記相互連結層（３）を少なくとも部分的に溶解するために溶剤（３４）を供給するステップと、
   − 回転手段（５、５ｗ）を用いて、前記キャリア−ウエハ組立体（２１）を前記除去ポジションに回転させるステップと、
   を有することを特徴とする方法。
7. 前記キャリア−ウエハ組立体（２１）の内側領域（２２）が、前記相互連結層（３）を溶解している間に、前記溶剤（３４）にさらされないことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 連結除去手段（１６）が、薬浴として設計されていることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。

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