JP5210060B2 - 剥離装置および剥離方法 - Google Patents

Description

本発明は、支持板が貼着された基板から、当該支持板を剥離する剥離装置および剥離方法に関する。

携帯電話、デジタルＡＶ機器およびＩＣカード等の高機能化に伴い、搭載される半導体シリコンチップ（以下、チップ）を小型化および薄板化することによって、パッケージ内にチップを高集積化する要求が高まっている。パッケージ内のチップの高集積化を実現するためには、チップの厚さを２５〜１５０μｍの範囲にまで薄くする必要がある。

しかしながら、チップのベースとなる半導体ウエハ（以下、ウエハ）は、研削することにより肉薄となるため、その強度は弱くなり、ウエハにクラックまたは反りが生じやすくなる。また、薄板化することによって強度が弱くなったウエハを自動搬送することは困難であるため、人手によって搬送しなければならず、その取り扱いが煩雑であった。

そのため、研削するウエハにサポートプレートと呼ばれる、ガラス、硬質プラスチック等からなるプレートを貼り合わせることによって、ウエハの強度を保持し、クラックの発生およびウエハの反りを防止するウエハサポートシステムが開発されている。ウエハサポートシステムによりウエハの強度を維持することができるため、薄板化した半導体ウエハの搬送を自動化することができる。

ウエハとサポートプレートとは、粘着テープ、熱可塑性樹脂、接着剤等を用いて貼り合わせられている。サポートプレートが貼り付けられたウエハを薄板化した後、ウエハをダイシングする前にサポートプレートを基板から剥離する。ウエハをサポートプレートから剥離する場合には、通常、ウエハをサポートプレートから引き剥がしたり、ウエハとサポートプレートとを貼り合わせている樹脂や接着剤を溶解させたりして、ウエハをサポートプレートから剥離する。

例えば、特許文献１には、ウエハとサポートプレートとの間にスクレーパの刃先を入れ込み、ウエハとサポートプレートとを貼り付けている接着剤を剥がすように、スクレーパの刃先をサポートプレート面に沿って移動させることによって、ウエハをサポートプレートから剥離する方法が記載されている。また、特許文献２においては、ウエハとサポートプレートとを貼着している貼着材に刃を挿入し、ウエハをサポートプレートから剥離する方向へ付勢しながら貼着材に振動を加えることによって、剥離界面が閉じてウエハとサポートプレートとがくっつくことを防止しつつ、ウエハをサポートプレートから剥離する方法が記載されている。
特開平１１−１１６０４６号公報（１９９９年４月２７日公開） 特開２００６−３２５０６号公報（２００６年２月２日公開）

サポートプレートを薄板化したウエハから剥離するとき、薄板化したウエハが破損しないように注意する必要がある。しかしながら、特許文献１および２に記載の方法は、何れもウエハとサポートプレートとの間に刃を挿入するため、刃の挿入時にウエハが破損する可能性が高い。また、薄板化したウエハとサポートプレートとの間に確実に刃を挿入するためには、極めて高度な位置精度が要求される。そのため、ウエハを破損することなく、ウエハをサポートプレートから容易に剥離することができる装置の開発が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウエハを破損することなく、サポートプレートが貼着されたウエハからサポートプレートを剥離することが可能な剥離装置、および剥離方法を提供することにある。

本発明に係る剥離装置は、支持板が貼着された基板から、当該支持板を剥離する剥離装置であって、前記支持板を吸着する吸着手段を備え、前記吸着手段は当該吸着手段と支持板との間の気体を排気するための開口部を有し、当該開口部の直径は、０．３ｍｍ以上、前記支持板の外周径以下であることを特徴としている。

本発明に係る剥離方法は、支持板が貼着された基板から、当該支持板を剥離する剥離方法であって、前記基板に前記支持板を貼着している接着剤を溶解する溶解工程と、前記支持板を吸着し、前記溶解工程の後に、前記基板から前記支持板を剥離する剥離工程とを包含していることを特徴としている。

本発明に係る剥離装置は、支持板を吸着する吸着手段を備え、前記吸着手段は当該吸着手段と支持板との間の気体を排気するための開口部を有し、当該開口部の直径は、０．３ｍｍ以上、前記支持板の外周径以下であるので、基板を破損することなく、支持板が貼着された基板から支持板を容易に剥離することが可能である。

〔第１の実施形態〕
（剥離装置１）
本発明の一実施形態に係る剥離装置１について、図１から図３までを参照して以下に説明する。図１は、第１の実施形態に係る剥離装置１の上面図であり、図２は、図１の剥離装置１のＡ−Ａ’線における矢視断面図である。また、図３（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係る剥離方法の各工程を示す断面図である。図１および図２に示すように、剥離装置１は、吸着プレート（吸着手段）２を備えている。吸着プレート２には、吸着口（開口部）３と、気体供給口４を有する気体供給手段とが設けられている。剥離装置１は、図２に示すように、処理対象となるウエハ（基板）５に貼着されたサポートプレート（支持板）６に対向する位置に設けられている。

（吸着プレート２）
吸着プレート２は、サポートプレート６との接触面を有し、サポートプレート６を吸着保持して、ウエハ５からサポートプレート６を剥離するものである。吸着プレート２の上記接触面の平面形状は、サポートプレート６の平面形状とほぼ同一であることが好ましい。図１および図２に示すように、吸着プレート２には、吸着プレート２とサポートプレート６との間の気体を排気するための吸着口３・３’が設けられている。

吸着口３・３’は、吸着口３から、吸着プレート２のサポートプレート６側の面に設けられた吸着口３’までが繋がるように、吸着プレート２を貫通するように設けられている。吸着口３・３’は、吸着プレート２とサポートプレート６との間の気体を吸引し、その吸引力によりサポートプレート６を吸着させるものであり、その直径は０．３ｍｍ以上、サポートプレート６の外周径以下である。また吸着口３・３’の直径は、０．３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることが好ましい。

吸着プレート２におけるサポートプレート６側の反対側の面に設けられた吸着口３は、イジェクター等の吸引手段（図示せず）に接続されている。具体的には、この吸引手段を作動させ、吸着プレート２とサポートプレート６との間の気体を、吸着口３’から吸引し、吸着口３から排気することによって、吸着プレート２とサポートプレート６との間の気体を脱気し、その吸引力によりサポートプレート６を吸着する。

図１に示すように、本実施形態においては、吸着プレート２におけるサポートプレート６側の反対側の面に形成された吸着口３から、吸着プレート２におけるサポートプレート６側の面に形成された３つの吸着口３’までがそれぞれ貫通するように設けられている。しかしながら、吸着プレート２におけるサポートプレート６側の反対側の面に形成された吸着口３と、吸着プレート２のサポートプレート６側の吸着口３’とがそれぞれ１つずつの貫通孔であってもよい。また、このような貫通孔を複数備えていてもよい。さらに、吸着口３・３’は、吸着プレート２の中心近傍に設けられていることが好ましいが、サポートプレート６を適切に吸着保持することができるのであれば、吸着口３・３’が設けられる位置については特に限定されない。

剥離装置１は、サポートプレート６を吸着保持した吸着プレート２を、ウエハ５から離反するように移動させることによって、ウエハ５からサポートプレート６を剥離するようになっている。これにより、ウエハ５にストレスをかけることなくサポートプレート６を容易に剥離することが可能であり、サポートプレート６の剥離時におけるウエハの破損を防止することができる。

また、剥離装置１は、ウエハ５とサポートプレート６とを貼着している接着剤を溶解する溶解液を供給する溶解液供給手段（図示せず）をさらに備えていてもよい。剥離装置１は、溶解液が供給されて接着剤が溶解したサポートプレート６を吸着プレート２により吸着し、ウエハ５からサポートプレート６を剥離するようになっている。

本実施形態において、サポートプレート６は、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有している。そして、吸着プレート２に設けられた気体供給手段の気体供給口４を介してサポートプレート６に供給される気体が、サポートプレート６の貫通孔を介してサポートプレート６とウエハ５との間に供給されるようになっている。

本実施形態において気体供給口４は、吸着プレート２の側面から吸着プレート２のサポートプレート６との接触面に貫通するように設けられている。しかしながら、吸着口３・３’による吸着を妨げることなく、気体の供給が可能な位置に設けることができるのであれば、気体供給口４は、接触面の反対側の面から接触面に貫通するように設けられてもよい。また、本実施形態において気体供給口４は、吸着プレート２の中心近傍および外周近傍から気体が供給されるように形成されている。但し、サポートプレートとウエハ５との間に適切に気体が供給されるようになっているのであれば、気体供給口４の形成位置は限定されない。

気体供給口４を介してサポートプレート６とウエハ５との間に気体を供給することによって、ウエハ５とサポートプレート６との間における接着剤の溶解液等による表面張力を取り除くことができる。剥離装置１は、吸着プレート２によりサポートプレート６を吸着保持した後、若しくは吸着保持すると同時に、気体供給手段により気体を供給し、ウエハ５からサポートプレート６を剥離するようになっていることが好ましい。これにより、サポートプレート６をウエハ５から容易に剥離することができる。

気体供給口４から供給される気体は、特に限定されず、サポートプレート６とウエハ５との間に吹き付けることによって、サポートプレート６とウエハ５との間に一定の圧力を加えることが可能な気体であればよいが、不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスとしては、公知の不活性ガス、例えば窒素、アルゴン等を好適に使用可能である。気体供給口４からの気体の供給方法としては、ウエハ５が破損しない流量で気体を供給することが好ましい。なお、気体供給口４を有する気体供給手段は、吸着プレート２に設けられていなくてもよく、サポートプレート６とウエハ５との間に気体を供給することができれば、独立した気体供給手段として、剥離装置１に備えられていてもよい。

本実施形態に係る剥離装置１によれば、直径が０．３ｍｍ以上、サポートプレート６の外周径以下の吸着口３・３’を有する吸着プレート２によって、サポートプレート６を吸着保持し、ウエハ５からサポートプレート６を剥離するようになっている。剥離装置１によれば、吸着口３・３’を介してサポートプレート６と吸着プレート２との間の気体を排気するときの吸引力によりサポートプレート６を吸着することによって、例えば真空ポンプ等による減圧を利用してサポートプレート６を吸着保持する場合と比較して、同等以上の保持力でサポートプレート６を保持することができる。

一般に、真空ポンプ等による減圧を利用してサポートプレート６を吸着する場合、サポートプレート６を吸着する吸着手段には、サポートプレート６と吸着手段との間の気体を排気するための開口部が設けられるが、この開口部の直径は約１ｍｍ程度であり、例えば流速０．１ｍ／ｓでサポートプレート６と吸着手段との間の気体を排気して減圧し、サポートプレート６を吸着する。真空ポンプは流速が小さいため、吸着手段とサポートプレート６との間に密閉空間を作り出し、密閉空間とその外部との差圧を高めなければ、サポートプレート６を吸着することが困難である。したがって真空ポンプを使用する場合には、この密閉空間を作り出すために、吸着手段に設けられた開口部に対応する部分のサポートプレート６は面一である必要があり、上述したような貫通孔が全面に形成されたサポートプレート６には適用することができない。

このように、減圧を利用してサポートプレート６を吸着する場合には、部分的に貫通孔が形成されていないサポートプレート６を使用する必要がある。このようなサポートプレート６においては、例えばサポートプレート６側から貫通孔を介して、サポートプレート６とウエハ５とを貼着している接着剤に溶解液を供給するとき、貫通孔が形成されていない部分に接している接着剤には迅速に溶解液が供給されず、溶解液の浸透に長時間を要することになる。結果として、サポートプレート６をウエハ５から剥離するのに長時間を要することになる。

一方、本発明に係る剥離装置１において、吸着プレート２には、０．３ｍｍ以上、サポートプレート６の外周径以下の吸着口３・３’が設けられており、例えば流速２２．０ｍ／ｓでサポートプレート６と吸着プレート２との間の気体を排気して、上述の減圧を利用した場合と比較して、同等以上の保持力でサポートプレート６を吸着保持することができる。また、本発明に係る剥離装置１においては、吸着口３・３’を介してサポートプレート６と吸着プレート２との間の気体を排気するときの吸引力によりサポートプレート６を吸着しており、吸着プレート２とサポートプレート６との間を減圧する必要がない。したがって、本発明に係る剥離装置１によれば、吸着口３・３’に対応する部分を含む全体に貫通孔が形成されたサポートプレート６をウエハ５から剥離するのに用いることができる。

このように、全体に貫通孔が形成されたサポートプレート６を用いることができるため、ウエハ５とサポートプレート６とを貼着している接着剤を溶解する溶解液を、サポートプレート６におけるウエハ５側の反対側の面から、当該貫通孔を介して接着剤に供給することによって、より効率よく接着剤に溶解液を供給することができる。この結果、接着剤の溶解を速めることが可能であり、より短時間でウエハ５からサポートプレート６を剥離することが可能である。

（剥離方法）
本実施形態に係る剥離方法について、図３（ａ）〜（ｆ）を参照して以下に説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係る剥離方法の各工程を示す断面図である。本実施形態に係る剥離方法は、ウエハ５にサポートプレート６を貼着している接着剤を溶解する溶解工程と、サポートプレート６を吸着し、溶解工程の後に、ウエハ５からサポートプレート６を剥離する剥離工程とを、少なくとも含んでいる。またサポートプレート６を吸着した後に、若しくは吸着と同時に、ウエハ５とサポートプレート６との間に気体を供給する気体供給工程をさらに含んでいることが好ましく、この場合、ウエハ５とサポートプレート６との間に気体を供給した後に、ウエハ５からサポートプレート６を剥離する。

本剥離方法においては、図３（ａ）に示すように、サポートプレート６が貼着されたウエハ５をステージ８に設置する。このとき、ウエハ５とサポートプレート６とを貼着している接着剤は溶解液が注入されて溶解している。接着剤の溶解は、たとえば、サポートプレート６の上方側（ウエハ５とは反対側）から、サポートプレート６の貫通孔を介して溶解液を流し込むことにより実現することができる。なお、ここで接着剤の溶解とは、接着剤が完全に溶解している場合以外に、部分的に溶解している場合をも含む意味である。

また、ウエハ５のサポートプレート６に接している側と反対側の面には、ダイシングテープ７が貼り付けられている。ダイシングテープ７は、基板を保持する部材である。このダイシングテープ７がステージ８に接触し、ステージ８から最も離れた位置にサポートプレート６が位置するように、ウエハ５、サポートプレート６およびダイシングテープ７からなる積層体をステージ８上に設置する。そして、この積層体は、ステージ８上に固定されている。具体的には、ステージ８に接触しているダイシングテープ７が減圧吸着されている。

次に、図３（ｂ）に示すように、サポートプレート６の上方に、サポートプレート６と吸着プレート２とが対向するように、吸着口３・３’を有する吸着プレート２を配置し、サポートプレート６と吸着プレート２とを接触または近接させる。ここで、吸着口３・３’の直径は、０．３ｍｍ以上、サポートプレート６の外周径以下である。

次に、図３（ｃ）に示すように、吸着口３・３’を介して、吸着プレート２とサポートプレート６との間の気体を吸引して排気し、その吸引力によりサポートプレート６を吸着プレート２に吸着させて保持する。

次に、図３（ｄ）に示すように、ダイシングテープ７の減圧吸着を一部解除する。具体的には、ステージ８の内周側の吸着を解除する。これにより、ステージ８の内周側に対応する位置にあるダイシングテープ７は、ステージ８から僅かに浮き上がるような状態にある。これは、ステージ８の減圧手段（例えば、真空ポンプ）の稼動を停止することにより実現することができる。このとき、ステージ８の外周側の減圧手段は稼動したままであり、ダイシングテープ７とステージ８の外周側との間は吸着されている。

次に、図３（ｅ）に示すように、気体供給手段の気体供給口４を介して、ウエハ５とサポートプレート６との間に例えば窒素等の不活性ガスを供給する。これにより、ウエハ５とサポートプレート６との間における溶解液や接着剤による表面張力を取り除く。そして、ダイシングテープ７を再度吸着し、ステージ８に固定する。具体的には、ステージ８の内周側での吸着を開始する。この工程により、吸着プレート２に吸着保持されたサポートプレート６とウエハ５とが離間される。

次に、図３（ｆ）に示すように、サポートプレート６を吸着保持した吸着プレート２を上昇させる。これにより、ウエハ５とサポートプレート６とが完全に離間され、ウエハ５からサポートプレート６を剥離することができる。この工程では、例えば吸着プレート２に接続されたアームにより、サポートプレート６を保持した吸着プレート２を上昇させる。

〔第２の実施形態〕
（剥離装置１０）
本発明の他の実施形態に係る剥離装置１０について、図４および図５を参照して以下に説明する。図４は、第２の実施形態に係る剥離装置１０の断面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ’線における矢視断面図である。図４および図５に示すように、剥離装置１０は、第１の実施形態と同様に吸着プレート２を備えている。また剥離装置１０は、サポートプレート６の外周側端部を把持するクランプ１１を備えている。剥離装置１０は、図５に示すように、処理対象となるウエハ５に貼着されたサポートプレート６に対向する位置に設けられている。本実施形態において、吸着プレート２は第１の実施形態と同様のものであるため、その詳細な説明は省略する。

（クランプ１１）
クランプ１１は、ウエハ５に貼着されているサポートプレート６の外周側端部のみを把持するようになっており、ウエハ５には接しない。クランプ１１は、サポートプレート６の外周側端部を把持するようになっていればよいが、特に、サポートプレート６外周側端部の面取り部位を把持するようになっていることが好ましい。ウエハ５を支持するサポートプレート６としては通常、ガラスプレート等が用いられるが、このようなプレートの外周側端部はＲ形状に面取りされている。クランプ１１は、この面取り部位を把持することによって、より確実にサポートプレート６を把持するようになっている。また、クランプ１１は、サポートプレート６の面取り部位に接するツメ部を備えており、ツメ部を面取り部位に引っ掛けるように、サポートプレート６を把持するようになっていてもよい。

そして、クランプ１１のツメ部がサポートプレート６の面取り部位に確実に引っ掛かるように、ツメ部の面取り部位に接する面は、面取り部位のツメ部に接触する接触面に対して、４５〜９０度傾斜していることが好ましく、約６３度傾斜していることがより好ましい。また、ツメ部の、面取り部位に接する面に対向する面、すなわちツメ部の下面と、サポートプレート６のウエハ５に貼着されている面とが同一平面上（面一）になるように構成されていることが好ましい。これによりウエハ５や、ウエハに貼着されたダイシングテープ等に、ツメ部が引っ掛かることなく、サポートプレート６のみを把持することができる。

クランプ１１は、サポートプレート６のウエハ５に貼着されている面に平行な方向において、サポートプレート６の外周側端部に対して、接近および離反可能に移動するようになっている。クランプ１１は、サポートプレート６を把持するときに、上記面に平行な方向において、サポートプレート６の外周側端部に接近するように移動し、外周側端部を把持するようになっている。このように構成されていることによって、様々な大きさのサポートプレート６を、適切に把持することができる。

本実施形態においては、図４に示すように、吸着プレート２上においてクランプ１１を等間隔に３つ備えているが、クランプ１１を２つ、または４つ以上備えていてもよく、安定してサポートプレート６を把持できればその数は限定されない。剥離装置１０では、複数のクランプ１１で多方向からサポートプレート６を挟み込むように、サポートプレート６の外周側端部を把持するようになっている。

本実施形態においても、サポートプレート６は、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有しており、吸着プレート２に設けられた気体供給手段の気体供給口４を介してサポートプレート６に供給される気体が、サポートプレート６の貫通孔を介してサポートプレート６とウエハ５との間に供給されるようになっている。

剥離装置１０は、ウエハ５からサポートプレート６を剥離するとき、まず、吸着プレート２によってサポートプレート６を吸着保持し、吸着プレート２によって保持されたサポートプレート６の外周側端部をクランプ１１により把持するようになっている。すなわち、吸着プレート２によってサポートプレート６を吸着し、さらにクランプ１１によりサポートプレート６の外周側端部を把持して、サポートプレート６を保持するようになっている。これにより、サポートプレート６をより確実に保持することが可能であり、ウエハ５にストレスをかけることなくサポートプレート６を剥離することができる。

（剥離方法）
本実施形態に係る剥離装置１０を用いた剥離方法は、クランプ１１によるサポートプレート６の把持工程以外は、第１の実施形態の剥離方法と同様に行われるものであるため、サポートプレート６の把持工程以外の工程については、詳細な説明を省略する。

本実施形態の剥離方法においては、まず、ウエハ５、サポートプレート６およびダイシングテープ７からなる積層体をステージ８上に固定した後、サポートプレート６の上方に、サポートプレート６と吸着プレート２とが対向するように、クランプ１１を備えた吸着プレート２を配置する。そして、吸着プレート２とサポートプレート６との間の気体を吸引して排気し、その吸引力によりサポートプレート６を吸着プレート２に吸着させて保持した後、若しくはこれと同時に、気体供給口４を介して気体をウエハ５とサポートプレート６との間に供給する。次いでクランプ１１をサポートプレート６に接近するように移動させ、サポートプレート６の外周側端部を把持し、第１の実施形態と同様に、ウエハ５からサポートプレート６を剥離する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係る剥離装置によれば、基板を、ストレスをかけることなく、基板から支持板を容易に剥離させることができるので、例えば、微細化された半導体装置の製造に好適に利用可能である。

第１の実施形態に係る剥離装置の上面図である。 図１のＡ−Ａ’線における矢視断面図である。 第１の実施形態に係る剥離方法の各工程を示す断面図である。 第２の実施形態に係る剥離装置の断面図である。 図４のＢ−Ｂ’線における矢視断面図である。

符号の説明

１，１０ 剥離装置
２ 吸着プレート（吸着手段）
３，３’ 吸着口（開口部）
４ 気体供給口
５ ウエハ（基板）
６ サポートプレート（支持板）
７ ダイシングテープ
８ ステージ
１１ クランプ

Claims (7)

1. 厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を全面に有した支持板が貼着された基板から、当該支持板を剥離する剥離装置であって、
   前記支持板を吸着する吸着手段を備え、前記吸着手段は、当該吸着手段と支持板との間の気体を排気するための開口部を有し、当該開口部の直径は、０．３ｍｍ以上、前記支持板の外周径未満であり、
   前記開口部は、前記支持板に複数ある前記貫通孔の少なくとも一部と重なり得る位置に形成されており、
   前記吸着手段は当該吸着手段と上記支持板との間の気体を排気するときの吸引力により当該支持板を吸着するものであることを特徴とする剥離装置。
2. 前記開口部の直径は、０．３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の剥離装置。
3. 前記吸着手段は、前記開口部を複数有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の剥離装置。
4. 前記支持板と前記基板との間に前記貫通孔を介して気体を供給する気体供給手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の剥離装置。
5. 前記吸着手段が前記支持板を吸着した後、若しくは吸着と同時に、前記気体供給手段が気体の供給を開始するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の剥離装置。
6. 厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を全面に有した支持板が貼着された基板から、当該支持板を剥離する剥離方法であって、
   前記基板に前記支持板を貼着している接着剤を溶解する溶解工程と、
   前記支持板を吸着するための吸着手段であって、前記支持板に複数ある前記貫通孔の少なくとも一つと重なり得る位置に形成されている開口部を有する前記吸着手段と前記支持板との間の気体を排気するときの吸引力により前記支持板を吸着し、前記溶解工程の後に、前記基板から前記支持板を剥離する剥離工程とを包含していることを特徴とする剥離方法。
7. 前記剥離工程において前記支持板を吸着した後、若しくは吸着と同時に、前記基板と前記支持板との間に気体を供給する気体供給工程をさらに包含していることを特徴とする請求項６に記載の剥離方法。

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