JP2015122370A - 部材剥離方法、部材処理方法及び半導体チップ作製方法 - Google Patents

部材剥離方法、部材処理方法及び半導体チップ作製方法 Download PDF

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Abstract

【課題】第1の接着層を介して互いに接合された第1及び第2の部材を互いに剥離する際に、より確実な手法で迅速に剥離できるようにする。【解決手段】部材剥離方法は、第1主面10a及びその外縁10bを有する第1の部材10と、第2主面12a及びその外縁12bを有する第2の部材12とを用意するステップと、第1主面10aの外縁10bの少なくとも一部に、光熱変換層14を配置するステップと、第1主面10aと第2主面12aとを、接着層16を介して互いに接合するステップと、光熱変換層14にレーザ光Lを照射するステップと、第1の部材10及び第2の部材12のうちいずれか一方の部材の外周部分10c、12cに、第1の部材10及び第2の部材12のうち他方の部材から離れる方向へ力Fを加えて、第1の部材10を第2の部材12から少なくとも部分的に剥離するステップとを含む。【選択図】図1E

Description

本発明は、互いに接合された第1の部材と第2の部材とを互いに剥離するための部材剥離方法に関する。本発明はまた、互いに接合された第1の部材と第2の部材とのいずれか一方に所要の処理を施すための部材処理方法に関する。本発明はまた、部材処理方法を用いた半導体チップ作製方法に関する。
互いに接合された第1の部材と第2の部材とを互いに剥離すること、及び互いに接合された第1の部材と第2の部材とのいずれか一方に所要の処理を施すことは、様々な分野で実施されている。例えば半導体チップの作製方法において、所定厚みのウエハの一表面に回路を形成した後、回路形成表面(以下、回路面と称する。)に保護用のフィルムやガラス板等の支持体を貼付した状態で、回路面の反対側の裏面を研削してウエハの厚みを一様に削減することが知られている。裏面研削処理により薄肉化されたウエハは、一般に、ダイシング等の後工程に送られる前に、支持体から剥離される。
例えば特許文献1は、両面粘着テープを介して支持基板に支持した半導体ウエハを、支持基板から剥離することができる半導体ウエハの処理方法を開示する。特許文献1には、「両面粘着テープ14の粘着剤層18、20を介して、半導体ウエハWを、支持基板16に支持固定して、ワーク10を構成した後、この状態で、図1のステップS3で示したように、例えば、研削、エッチング、ダイシングなどの所定の加工を、半導体ウエハWに施す。」(段落0030)、「支持基板16に支持固定した状態で、半導体ウエハに所定の加工を施した後、両面粘着テープ14の両側の面に設けられる粘着剤層18,20が、特に、紫外線硬化型の粘着剤である場合には、剥離力を低下させるために、所望により紫外線の照射を実施する。」(段落0031)、「転写テープTが貼着されたワーク10を、ガイド部材36と、固定テーブル32の間に挟持した後、転写テープTを、固定テーブル32に固定されたワーク10の支持基板16に対して、離間する方向に案内するガイド部材36の案内面38に沿って、転写テープTを進行させるとともに、固定テーブル32に固定されたワーク10を、転写テープTの進行に伴って搬送させることによって、固定テーブル32に固定されたワーク10の支持基板16から半導体ウエハWを剥離して、転写テープTに転写する。」(要約)と記載されている。
また特許文献2は、半導体ウエハなどの脆質部材の搬送や裏面研削等の加工を施す際に、脆質部材を安定して保持できるとともに、所要の処理が終了した後には脆質部材を破損することなく剥離できる脆質部材の処理方法を開示する。特許文献2には、「脆質部材3の処理方法は、可撓性ガラス基板上1に、脆質部材3を再剥離可能に固定する工程、脆質部材3に処理を行う工程、脆質部材側を支持手段11により固定する工程、および可撓性ガラス基板1を湾曲させて脆質部材3から剥離する工程を含むことを特徴としている。」(要約)、「可撓性ガラス基板1を湾曲させて剥離するためには、たとえば可撓性ガラス基板1の端部を把持し、端部を脆質部材3から引き上げつつ、可撓性ガラス基板の折り返し方向に移動する。……剥離治具30を使用する場合には、図3に示すように、下部挿入板33を脆質部材3と仮着手段2との間に挿入し、上部可動板32を下降して、下部挿入板33と上部可動板32とで可撓性ガラス基板1の端部を把持する。その後、図3に示すように、端部を脆質部材3から引き上げつつ、可撓性ガラス基板1の折り返し方向に移動し、可撓性ガラス基板1を湾曲させながら剥離する。」(段落0034)と記載されている。
特開2003−324142号公報 特開2008−306049号公報
支持体に接合した状態で裏面研削処理が施されたウエハを支持体から剥離する工程のように、互いに接合された第1の部材と第2の部材とのいずれか一方に所要の処理を施した後に、第1の部材と第2の部材とを互いに剥離する際には、より確実な手法で迅速に剥離できることが望まれている。
本発明の一態様は、第1主面を有する第1の部材と、第2主面を有する第2の部材とを用意するステップと、第1主面の外縁の少なくとも一部に、光熱変換層を配置するステップと、光熱変換層を第1主面と第2主面との間に配置するようにして、第1主面と第2主面とを、接着層を介して互いに接合するステップと、光熱変換層にレーザ光を照射するステップと、第1の部材及び第2の部材のうちいずれか一方の部材の外周部分に、第1の部材及び第2の部材のうち他方の部材から離れる方向へ力を加えて、第1の部材を第2の部材から少なくとも部分的に剥離するステップと、を含む部材剥離方法である。
本発明の他の態様は、第1主面を有する第1の部材と、第2主面を有する第2の部材とを用意するステップと、第1主面の一部分としての面領域であって、第1主面の外縁の少なくとも一部に沿った面領域に、レーザ光照射により分解可能な光熱変換層を配置するステップと、面領域に光熱変換層を配置した第1主面と、第2主面とを、第1の接着層を介して互いに接合するステップと、第1主面と第2主面とを接合した第1の部材及び第2の部材のうちいずれか一方の部材に、所要の処理を施すステップと、第1の部材又は第2の部材を通して光熱変換層にレーザ光を照射し、光熱変換層を分解するステップと、いずれか一方の部材を、面領域に対応する部位を始点として、第1及び第2の部材のうち他方の部材から離れる方向へ撓ませて、第1の接着層が第2主面に接着した状態を維持しながら、第1の部材と第2の部材とを互いに剥離するステップと、を含む部材処理方法である。
本発明のさらに他の態様は、半導体チップの作製方法であって、ウエハ支持面を有する支持体と、回路形成領域を含む回路面を有するウエハとを用意するステップと、ウエハ支持面の一部分としての面領域であって、支持体の外縁の少なくとも一部に沿った面領域に、レーザ光照射により分解可能な光熱変換層を配置するステップと、面領域に光熱変換層を配置したウエハ支持面と、回路面とを、面領域が回路形成領域に重ならない位置関係で、接着層を介して互いに接合するステップと、回路面をウエハ支持面に接合したウエハに、所要の処理を施すステップと、支持体を通して光熱変換層にレーザ光を照射し、光熱変換層を分解するステップと、ウエハを、面領域に対応する部位を始点として、支持体から離れる方向へ撓ませて、接着層が回路面に接着した状態を維持しながら、ウエハを支持体から剥離するステップと、を含む作製方法である。
本発明の一態様に係る部材剥離方法によれば、接着層による第1主面と第2主面との接合に先立って第1主面に配置した光熱変換層に、第1主面と第2主面との接合後、レーザ光を照射することで、第1主面の外縁に沿って、接着層に接着しない面領域を形成でき、この面領域を始点として、第1の部材を第2の部材から剥離することができる。剥離中は、面領域から第1主面と接着層との界面剥離が進行するので、第1の部材を第2の部材から確実かつ迅速に剥離できる。
本発明の他の態様に係る部材処理方法によれば、第1の接着層による第1主面と第2主面との接合に先立って第1主面に配置した光熱変換層に、第1主面と第2主面との接合後、レーザ光を照射することで、第1主面の外縁に沿って、第1の接着層に接着しない面領域を形成でき、この面領域を始点として、第1の部材と第2の部材とを互いに剥離することができる。剥離中は、面領域から第1主面と第1の接着層との界面剥離が進行するので、第1の部材と第2の部材とを互いに確実かつ迅速に剥離できる。特に剥離ステップで、処理を施した一方の部材を、面領域に対応する部位を始点として、他方の部材から離れる方向へ撓ませているから、第1主面と第1の接着層との界面剥離を面領域から無理なく安定的に進行させることができる。
また、光熱変換層は、第1の部材の第1主面の全体ではなく、外縁の少なくとも一部に沿った面領域に配置されるから、光熱変換層を分解するレーザ光も、第1の部材又は第2の部材の、面領域に対応する部位のみに照射すれば良い。レーザ光を第1の部材又は第2の部材の全体には照射しないことで、レーザ光の放射エネルギーが第1の部材又は第2の部材に及ぼす影響を低減できる。さらに、光熱変換層の材料、レーザ光の電力等の消費を削減できる。
本発明のさらに他の態様に係る半導体チップの作製方法によれば、接着層によるウエハ支持面と回路面との接合に先立ってウエハ支持面に配置した光熱変換層に、ウエハ支持面と回路面との接合後、レーザ光を照射することで、ウエハ支持面の外縁に沿って、接着層に接着しない面領域を形成でき、この面領域を始点として、ウエハを支持体から剥離することができる。剥離中は、面領域からウエハ支持面と接着層の界面剥離が進行するので、ウエハを支持体から確実かつ迅速に剥離できる。特に剥離ステップで、処理を施したウエハを、面領域に対応する部位を始点として、支持体から離れる方向へ撓ませているから、ウエハ支持面と接着層との界面剥離を面領域から無理なく安定的に進行させることができる。
また、光熱変換層は、支持体のウエハ支持面の全体ではなく、外縁の少なくとも一部に沿った面領域に配置されるから、光熱変換層を分解するレーザ光も、支持体又はウエハの、面領域に対応する部位のみに照射すれば良い。レーザ光を支持体又はウエハの全体には照射しないことで、レーザ光の放射エネルギーが支持体又はウエハ(特に回路形成領域)に及ぼす影響を低減できる。さらに、光熱変換層の材料、レーザ光の電力等の消費を削減できる。
一実施形態による部材剥離方法の一ステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材剥離方法の他のステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材剥離方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材剥離方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材剥離方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 図1Bのステップの一実施例を模式図的に示す平面図である。 図1Bのステップの他の実施例を模式図的に示す平面図である。 図1Bのステップのさらに他の実施例を模式図的に示す平面図である。 図1Bのステップのさらに他の実施例を模式図的に示す平面図である。 一実施形態による部材処理方法の一ステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材処理方法の他のステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材処理方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材処理方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材処理方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 一実施形態による部材処理方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 他の実施形態による部材処理方法の一ステップを模式図的に示す断面図である。 他の実施形態による部材処理方法の他のステップを模式図的に示す断面図である。 他の実施形態による部材処理方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 他の実施形態による部材処理方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 他の実施形態による部材処理方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 他の実施形態による部材処理方法のさらに他のステップを模式図的に示す断面図である。 図4A〜図4F及び図5A〜図5Fの部材処理方法の補足的ステップの一例を模式図的に示す断面図である。 図4A〜図4Fの部材処理方法における剥離ステップの実施形態を模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを模式図的に示す平面図である。 図7の剥離ステップを模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを時間経過に従い模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを時間経過に従い模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを時間経過に従い模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを時間経過に従い模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを時間経過に従い模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップを模式図的に示す側面図である。 図7の剥離ステップに対する補足的ステップを模式図的に示す斜視図である。 図14の補足的ステップを模式図的に示す断面図である。 図14の補足的ステップを時間経過に従い模式図的に示す断面図である。 図14の補足的ステップを時間経過に従い模式図的に示す断面図である。 図14の補足的ステップを時間経過に従い模式図的に示す断面図である。 図14の補足的ステップを時間経過に従い模式図的に示す断面図である。 図14の補足的ステップを模式図的に示す断面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図1A〜図1Eは、本発明の一態様による部材剥離方法の実施形態を模式図的に示す。
この実施形態による部材剥離方法は、第1主面10a及びその外縁10bを有する第1の部材10と、第2主面12a及びその外縁12bを有する第2の部材12とを用意するステップ(図1A)と、第1主面10aの外縁10bの少なくとも一部に、光熱変換層14を配置するステップ(図1B)と、光熱変換層14を第1主面10aと第2主面12aとの間に配置するようにして、第1主面10aと第2主面12aとを、接着層16を介して互いに接合するステップ(図1C)と、光熱変換層14にレーザ光Lを照射するステップ(図1D)と、第1の部材10及び第2の部材12のうちいずれか一方の部材の外周部分10c、12cに、第1の部材10及び第2の部材12のうち他方の部材から離れる方向へ力Fを加えて、第1の部材10を第2の部材12から少なくとも部分的に剥離するステップ(図1E)とを含む。
第1の部材10及び第2の部材12はそれぞれ、板状、棒状、直方体、凸面体、凹面体等の種々の外形を有することができる。また第1主面10a及び第2主面12aはそれぞれ、平面、曲面、凹凸面等の種々の面形状を有することができる。また外縁10b及び外縁12bはそれぞれ、多角形、円形、楕円形等の種々の輪郭を有することができる。この実施形態では、外周部分10c及び外周部分12cはそれぞれ、第1の部材10及び第2の部材12の外周面とその周辺部とを含む部分を意味する。なお、第1の部材10と第2の部材12とは、互いに異なる形状を有することもできる。
第1の部材10及び第2の部材12は、剥離ステップ(図1E)において力Fを受けたときに、折れ曲がる(つまり塑性変形する)ことなく適度に撓む弾性を有しても良いし、そのような適度な弾性を有さず、力Fに抗して自己形状を維持したり、或いは力Fに屈して折れ曲がったりするものであっても良い。レーザ光照射ステップ(図1D)のために、第1の部材10は、レーザ光Lに対する光透過性を有することが望ましい。第2の部材12が光透過性を有していても良い。第1の部材10及び第2の部材12の素材は、特に限定されない。
光熱変換層14は、成分として光吸収剤及び熱分解性樹脂を含有し、レーザ光照射ステップ(図1D)においてレーザ光Lの照射により分解可能な素材からなる。光熱変換層14にレーザ光Lの形態で照射された放射エネルギーは、光吸収剤に吸収されて熱エネルギーに変換される。発生した熱エネルギーは、光熱変換層14自体の温度を急激に上昇させ、その温度が熱分解性樹脂の熱分解温度に達した時点で熱分解性樹脂が熱分解する。熱分解によって生じたガスは光熱変換層14内で空隙を形成し、その結果、光熱変換層14が分解されて層の形態を失う。
光熱変換層14は、第1主面10aの一部分としての面領域18であって、第1主面10aの外縁10bの少なくとも一部に沿った面領域18に配置される。光熱変換層14は、光吸収剤及び熱分解性樹脂と溶剤とを混合してなる液状素材(すなわち前駆体)を面領域18に塗布した後、乾燥、紫外線硬化等の工程を経て形成できる。面領域18は、図2A及び図2Bに例示するように、円形の第1主面10aの外縁10bの一部に沿ってスポット状(図2A)に画定されても良いし、外縁10bの全体に沿って環状(図2B)に画定されても良い。また、複数のスポット状の面領域18を外縁10bの複数の所望部位に沿って画定しても良いし、環状の面領域18を外縁10bの1つ以上の所望部位で分断しても良い。このようなスポット状、環状等の面領域18に、光熱変換層14を配置できる(図1Bのステップ)。面領域18はまた、図3A及び図3Bに例示するように、多角形の第1主面10aの外縁10bの一部(図では角部)に沿ってスポット状(図3A)に画定されても良いし、外縁10bの全体に沿って環状(図3B)に画定されても良い。また、複数のスポット状の面領域18を外縁10bの複数の所望部位(例えば複数の角部)に沿って画定しても良いし、環状の面領域18を外縁10bの1つ以上の所望部位で分断しても良い。このようなスポット状、環状等の面領域18に、光熱変換層14を配置できる(図1Bのステップ)。
接着層16は、接合ステップ(図1C)において、第1主面10aと第2主面12aとを、第1及び第2の部材10、12を損傷することなく分離可能に接合する。第1主面10aと第2主面12aとが同一輪郭の外縁10b、12bを有する場合、接着層16は、第1主面10aの全体を第2主面12aの全体に接合する。第1主面10aと第2主面12aとが異なる輪郭の外縁10b、12bを有する場合、接着層16は、第1主面10aの少なくとも面領域18を含む部分を第2主面12aに接合する。接着層16は、面領域18に配置した光熱変換層14の表面及び第1主面10aの露出部分と、第2主面12aとの一方又は双方に、液状接着剤(すなわち前駆体)を塗布した後、第1及び第2の部材10、12の間に液状接着剤を挟んだ状態で、乾燥、硬化(例えば紫外線硬化)等の工程を経て形成できる。接着層16は、硬化又は固化することで光熱変換層14の表面及び第1主面10aの露出部分と第2主面12aとを強固に固定した状態に保持する接着力を発揮できるものであって、例えば、硬化性接着剤、溶剤系接着剤、ホットメルト型接着剤を含む熱可塑性樹脂、水分散型接着剤等からなることができる。
レーザ光Lは、レーザ光照射ステップ(図1D)において、光熱変換層14に吸収され得る光の波長でかつ熱分解性樹脂の熱分解時の分解ガス発生により光熱変換層14自体が分解するのに十分な出力で、第1の部材10を通して光熱変換層14に照射される。第2の部材12及び接着層16がレーザ光Lに対する光透過性を有する場合は、第2の部材12及び接着層16を通して光熱変換層14にレーザ光Lを照射することもできる。レーザ光Lの光源としては、YAGレーザ(波長1064nm)、2倍高調波YAGレーザ(波長532nm)、半導体レーザ(波長780nm〜1300nm)等を用いることができる。
接合ステップ(図1C)で接着層16を介して第1主面10aと第2主面12aとが接合された第1の部材10及び第2の部材12に対し、レーザ光照射ステップ(図1D)で光熱変換層14にレーザ光Lを照射することにより、上記したように光熱変換層14が分解して層形態を失い、残渣状物質14′に変成する(図1E)。この状態で、光熱変換層14を配置していた面領域18は、残渣状物質14′の存在により接着層16から互いに再接着困難に分離する。そこで、剥離ステップ(図1E)において、第1の部材10の外周部分10c又は第2の部材12の外周部分12cであって、特に面領域18に対応する部位に、他方の部材10、12から離れる方向へ力Fを加えることにより、接着層16に接着していない面領域18を始点として、接着層16と第1主面10aとの界面剥離が生じ、第1の部材10が第2の部材12から部分的に剥離する。
面領域18を始点として第1の部材10が第2の部材12から部分的に剥離した後、外周部分10c又は12cに力Fを継続して加えることにより、接着層16と第1主面10aとの界面剥離が面領域18から徐々に広がる。第1主面10aの全体が接着層16から界面剥離した時点で、第1の部材10が第2の部材12から完全に剥離する(図1E)。この剥離ステップの間、第1の部材10及び第2の部材12は、図示のように力Fに抗して自己形状を維持したり、或いは力Fにより弾性的に撓んだり、或いは力Fに屈して折れ曲がったりすることができる。
第1の部材10及び第2の部材12の物性、第1主面10a及び第2主面12aの面特性、接着層16の素材等を適宜選択することで、剥離ステップ(図1E)の間、接着層16が第2主面12aに接着した状態を維持するように構成できる。接着層16が第2主面12aに接着していることにより、接着層16と第1主面10aとの界面剥離が円滑に進行し、第1の部材10が第2の部材12から確実に剥離する。
なお剥離ステップ(図1E)では、第1の部材10と第2の部材12とのいずれか一方の部材の外周部分10c、12cに力Fを加えるときに、他方の部材10、12を適当な治具により固定することができる。或いは、第1の部材10と第2の部材12との双方の外周部分10c、12cに、相手方部材から離れる方向への力Fを加えることもできる。
上記した部材剥離方法によれば、接着層16による第1主面10aと第2主面12aとの接合に先立って第1主面10aに配置した光熱変換層14に、第1主面10aと第2主面12aとの接合後、レーザ光Lを照射することで、第1主面10aの外縁10bに沿って、接着層16に接着しない面領域18を形成でき、この面領域18を始点として、第1の部材10を第2の部材12から剥離することができる。剥離中は、面領域18から第1主面10aと接着層16との界面剥離が進行するので、第1の部材10を第2の部材12から確実かつ迅速に剥離できる。
また、光熱変換層14は、第1の部材10の第1主面10aの全体ではなく、外縁10bの少なくとも一部に沿った面領域18に配置されるから、光熱変換層14を分解するレーザ光Lも、第1の部材10又は第2の部材12の、面領域18に対応する部位のみに照射すれば良い。レーザ光Lを第1の部材10又は第2の部材12の全体には照射しないことで、レーザ光Lの放射エネルギーが第1の部材10又は第2の部材12に及ぼす影響を低減できる。さらに、光熱変換層14の材料、レーザ光Lの照射時間、レーザ光Lの電力等の消費を削減できる。なお、光熱変換層14を配置する面領域18は、第1主面10aの外縁10bに沿った周方向寸法の総計値が大きいほど、第1主面10aと接着層16との界面剥離の進行を促進するように作用する。この観点では、第1主面10aの外縁10bの全体に沿った環状の面領域18に、環状の光熱変換層14を配置することが有利である。
ここで、光熱変換層14が含有する光吸収剤及び熱分解性樹脂の具体例を説明する。光熱変換層14に用いられる光吸収剤としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト粉、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、亜鉛、テルル等の微粒子金属粉末、黒色酸化チタン等の金属酸化物粉末、或いは、芳香族ジアミノ系金属錯体、脂肪族ジアミン系金属錯体、芳香族ジチオール系金属錯体、メルカプトフェノール系金属錯体、スクアリリウム系化合物、シアニン系色素、メチン系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素等の染料又は顔料を用いることができる。或いは、金属蒸着膜を含む膜状の形態などであってもよい。これらの中から、レーザ光Lの波長に応じて適当な素材を選択できる。
光熱変換層14における光吸収剤の濃度は、光吸収剤の種類、粒子形態、分散度等によっても異なるが、粒径5nm〜500nm程度の一般的なカーボンブラックの場合、約5体積%以上、約70体積%以下である。濃度が5体積%未満では、光熱変換層14の発熱が熱分解性樹脂の分解に不足するおそれがある。また濃度が70体積%を超えると、光熱変換層14の成膜性が悪化し、隣接面との接着不良などを生じやすくなる。また、カーボンブラックの量が多過ぎると、接着層16に光硬化型(例えば紫外線硬化型)接着剤を使用した場合、接着層16の硬化のための光の透過率が低下するおそれがある。したがって、カーボンブラックの濃度は、例えば約10体積%以上、また例えば約15体積%以上であることができ、例えば約60体積%以下、また例えば約55体積%以下であることができる。
熱分解性樹脂としては、ゼラチン、セルロース、セルロースエステル(例えば酢酸セルロースやニトロセルロース)、ポリフェノール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリオルトエステル、ポリアセタール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、塩化ビニリデンとアクリロニトリルとの共重合体、ポリ(メタ)アクリレート、ポリ塩化ビニル、シリコーン樹脂及び/又はポリウレタン単位を含むブロックコポリマーなどを単独で又は2種以上混合して使用することができる。また、熱分解性樹脂の熱分解により残渣状物質14′を形成して分離した光熱変換層14の再接着を防止するために、樹脂のガラス転移温度(Tg)は室温(約20℃)以上であることが望ましく、Tgは、例えば約50℃以上、また例えば約100℃以上であることができる。
上記した部材剥離方法において、接着層16により第1主面10aと第2主面12aとが接合している間は、第1の部材10及び第2の部材12を様々な環境に置くことができる。例えば、いずれか一方の部材10、12を、他方の部材10、12を固定的に支持する支持体とすれば、第1主面10aと第2主面12aとが接合している間、他方の部材10、12に対し、物理的処理、化学的処理、装飾、描画、筆記、観察等を実施でき、或いは他方の部材10、12を用いて何らかの作業を行うことができる。そして、これら所望の行為を実施した後、上記方法により、第1の部材10を第2の部材12から剥離することができる。
図4A〜図4F及び図5A〜図5Fは、上記した部材剥離方法を含む本発明の一態様による部材処理方法の実施形態を模式図的に示す。
この実施形態による部材処理方法は、第1主面20a及びその外縁20bを有する第1の部材20と、第2主面22a及びその外縁22bを有する第2の部材22とを用意するステップ(図4A、図5A)と、第1主面20aの一部分としての面領域28であって、第1主面20aの外縁20bの少なくとも一部に沿った面領域28に、レーザ光照射により分解可能な光熱変換層24を配置するステップ(図4B、図5B)と、面領域28に光熱変換層24を配置した第1主面20aと、第2主面22aとを、光熱変換層24を第1主面20aと第2主面22aとの間に配置するようにして、第1の接着層26を介して互いに接合するステップ(図4C、図5C)と、第1主面20aと第2主面22aとを接合した第1の部材20及び第2の部材22のうちいずれか一方の部材に、所要の処理Tを施すステップ(図4D、図5D)と、第1の部材20又は第2の部材22を通して光熱変換層24にレーザ光Lを照射し、光熱変換層24を分解するステップ(図4E、図5E)と、処理Tを施したいずれか一方の部材20、22を、面領域28に対応する部位を始点として、第1及び第2の部材20、22のうち他方の部材から離れる方向へ撓ませて、第1の接着層26が第2主面22aに接着した状態を維持しながら、第1の部材20と第2の部材22とを互いに剥離するステップ(図4F、図5F)とを含む。剥離ステップ(図4F、図5F)は、処理Tを施したいずれか一方の部材20、22の外周部分20c、22cに、他方の部材20、22から離れる方向へ力Fを加えるステップを含む。
上記した部材処理方法において、第1の部材20、第1主面20a、外縁20b、外周部分20c、第2の部材22、第2主面22a、外縁22b、外周部分22c、光熱変換層24、第1の接着層26、面領域28、レーザ光L及び力Fは、それぞれ、図1及び図2の部材剥離方法における第1の部材10、第1主面10a、外縁10b、外周部分10c、第2の部材12、第2主面12a、外縁12b、外周部分12c、光熱変換層14、接着層16、面領域18、レーザ光L及び力Fに相当する構成要素であって、重複する説明は概ね省略する。ただし、上記部材処理方法では、第1の部材20及び第2の部材22の少なくとも一方は、剥離ステップ(図4F、図5F)において力Fを受けたときに、折れ曲がる(つまり塑性変形する)ことなく適度に撓む弾性を有する。
図4A〜図4Fに示す実施形態では、処理ステップ(図4D)は、第2の部材22に処理Tを施すステップを含む(図4Cの上下位置関係を反転して示す)。またレーザ光照射ステップ(図4E)は、第1の部材20を通して光熱変換層24にレーザ光Lを照射するステップを含む。また剥離ステップ(図4F)は、処理Tを施した第2の部材22の外周部分22cに、第1の部材20から離れる方向へ力Fを加えて、第2の部材22を、面領域28に対応する部位を始点として第1の接着層26と共に第1の部材20から離れる方向へ撓ませ、それにより第2の部材22を第1の接着層26と共に第1の部材20から漸進的に剥離するステップを含む。なお「漸進的」とは、面領域28に対応する部位から剥離が徐々に広がる形態を意味するが、剥離の速度を特定しようとするものではない(以下、同様。)。
図5A〜図5Fに示す実施形態では、処理ステップ(図5D)は、第1の部材20に処理Tを施すステップを含む。またレーザ光照射ステップ(図5E)は、第1の部材20を通して光熱変換層24にレーザ光Lを照射するステップを含む。また剥離ステップ(図5F)は、処理Tを施した第1の部材20の外周部分20cに、第2の部材22から離れる方向へ力Fを加えて、第1の部材20を、面領域28に対応する部位を始点として第2の部材22から離れる方向へ撓ませ、それにより第1の部材20を第2の部材22から漸進的に剥離するステップを含む。
接合ステップ(図4C、図5C)で第1の接着層26を介して第1主面20aと第2主面22aとが接合された第1の部材20及び第2の部材22に対し、処理ステップ(図4D、図5D)で第1の部材20又は第2の部材22に処理Tを施した後、レーザ光照射ステップ(図4E、図5E)で光熱変換層24にレーザ光Lを照射することにより、前述したように光熱変換層24が分解して層形態を失い、残渣状物質24′に変成する(図4F、図5F)。この状態で、光熱変換層24を配置していた面領域28は、光熱変換層24の分解後の残渣状物質24′の存在により、第1の接着層26から互いに再接着困難に分離する。そこで、剥離ステップ(図4F、図5F)において、第1の部材20の外周部分20c又は第2の部材22の外周部分22cであって、特に面領域28に対応する部位に、他方の部材20、22から離れる方向へ力Fを加えることにより、第1の接着層26に接着していない面領域28を始点として、第1の接着層26と第1主面20aとの界面剥離が生じ、第1の部材20と第2の部材22とが互いに部分的に剥離する。
剥離ステップ(図4F、図5F)では、処理Tを施したいずれか一方の部材20、22を、力Fにより、面領域28に対応する部位を始点として、他方の部材20、22から離れる方向へ撓ませている。したがって、面領域28を始点として第1の部材20と第2の部材22とが互いに部分的に剥離した後、外周部分20c又は22cに力Fを継続して加えることにより、処理Tを施した一方の部材20、22が、剥離始点とは反対側の外縁20b、22bの領域に向かって漸進的に撓みを生じ、それに伴い、第1の接着層26と第1主面20aとの界面剥離が面領域28から徐々に広がる(図4F、図5F)。第1主面20aの全体が第1の接着層26から界面剥離した時点で、第1の部材20と第2の部材22とが互いに完全に剥離する。この間、第1の接着層26が第2主面22aに接着した状態を維持することにより、第1の接着層26と第1主面20aとの界面剥離が円滑に進行し、第1の部材20が第2の部材22から確実に剥離する。
上記した部材処理方法によれば、図1A〜図1Eの部材剥離方法と同等の効果が奏される。すなわち、第1の接着層26による第1主面20aと第2主面22aとの接合に先立って第1主面20aに配置した光熱変換層24に、第1主面20aと第2主面22aとの接合後、レーザ光Lを照射することで、第1主面20aの外縁20bに沿って、第1の接着層26に接着しない面領域28を形成でき、この面領域28を始点として、第1の部材20と第2の部材22とを互いに剥離することができる。剥離中は、面領域28から第1主面20aと第1の接着層26との界面剥離が進行するので、第1の部材20と第2の部材22とを互いに確実かつ迅速に剥離できる。特に剥離ステップで、処理Tを施した一方の部材20、22を、面領域28に対応する部位を始点として、他方の部材20、22から離れる方向へ撓ませているから、第1主面20aと第1の接着層26との界面剥離を面領域28から無理なく安定的に進行させることができる。
また、光熱変換層24は、第1の部材20の第1主面20aの全体ではなく、外縁20bの少なくとも一部に沿った面領域28に配置されるから、光熱変換層24を分解するレーザ光Lも、第1の部材20又は第2の部材22の、面領域28に対応する部位のみに照射すれば良い。レーザ光Lを第1の部材20又は第2の部材22の全体には照射しないことで、レーザ光Lの放射エネルギーが第1の部材20又は第2の部材22に及ぼす影響を低減できる。さらに、光熱変換層24の材料、レーザ光Lの照射時間、レーザ光Lの電力等の消費を削減できる。
図4A〜図4F及び図5A〜図5Fのいずれの実施形態においても、配置ステップ(図4B、図5B)では、図2A〜図2B及び図3A〜図3Bに例示した構成と同様に、第1主面20aの外縁20bの一部に沿ったスポット状の面領域28にスポット状の光熱変換層24を配置でき、或いは、第1主面20aの外縁20bの全体に沿った環状の面領域28に環状の光熱変換層24を配置できる。なお、第1主面20aと第1の接着層26との界面剥離の進行を促進する観点では、第1主面20aの外縁20bの全体に沿った環状の面領域28に、環状の光熱変換層24を配置することが有利である。
また、図4A〜図4F及び図5A〜図5Fのいずれの実施形態においても、第1の部材20と第2の部材22とを互いに完全に剥離した後に、図6に例示するように、第1の接着層26を第2主面22aから分離するステップを、補足的に含むことができる。この分離ステップは、例えば、第2の部材22を真空吸着等によって治具30に固定し、第1の接着層26に剥離テープ32を貼着して、90度剥離装置により剥離テープ32を第2主面22aに直交する方向へ引っ張ることで実施できる。
上記した部材処理方法は、支持体に支持したウエハに裏面研削、成膜(例えばめっき)等の処理を行う半導体チップの作製方法に、好適に適用できるものである。例えば、図4A〜図4Fに示す部材処理方法を適用した半導体チップの作製方法は、ウエハ支持面(第1主面)20aを有する支持体(第1の部材)20と、回路形成領域を含む回路面(第2主面)22aを有するウエハ(第2の部材)22とを用意するステップ(図4A)と、ウエハ支持面20aの一部分としての面領域28であって、ウエハ支持面20aの外縁20bの少なくとも一部に沿った面領域28に、レーザ光照射により分解可能な光熱変換層24を配置するステップ(図4B)と、面領域28に光熱変換層24を配置したウエハ支持面20aと、回路面22aとを、面領域28が回路形成領域に重ならない位置関係で、接着層26を介して互いに接合するステップ(図4C)と、回路面22aをウエハ支持面20aに接合したウエハ22に、裏面研削等の所要の処理Tを施すステップ(図4D)と、支持体20を通して光熱変換層24にレーザ光Lを照射し、光熱変換層24を分解するステップ(図4E)と、処理Tを施したウエハ22を、面領域28に対応する部位を始点として、支持体20から離れる方向へ撓ませて、接着層26が回路面22aに接着した状態を維持しながら、ウエハ22を支持体20から剥離するステップ(図4F)とを含む。剥離ステップ(図4F)は、処理Tを施したウエハ22の外周部分22cに、支持体20から離れる方向へ力Fを加えるステップを含む。
上記した半導体チップ作製方法によれば、図4A〜図4Fに示す部材処理方法と同等の効果が奏される。すなわち、接着層26によるウエハ支持面20aと回路面22aとの接合に先立ってウエハ支持面20aに配置した光熱変換層24に、ウエハ支持面20aと回路面22aとの接合後、レーザ光Lを照射することで、ウエハ支持面20aの外縁20bに沿って、接着層26に接着しない面領域28を形成でき、この面領域28を始点として、ウエハ22を支持体20から剥離することができる。剥離中は、面領域28からウエハ支持面20aと接着層26との界面剥離が進行するので、ウエハ22を支持体20から確実かつ迅速に剥離できる。特に剥離ステップで、処理Tを施したウエハ22を、面領域28に対応する部位を始点として、支持体20から離れる方向へ撓ませているから、ウエハ支持面20aと接着層26との界面剥離を面領域28から無理なく安定的に進行させることができる。
また、光熱変換層24は、支持体20のウエハ支持面20aの全体ではなく、外縁20bの少なくとも一部に沿った面領域28に配置されるから、光熱変換層24を分解するレーザ光Lも、支持体20又はウエハ22の、面領域28に対応する部位のみに照射すれば良い。レーザ光Lを支持体20又はウエハ22の全体には照射しないことで、レーザ光Lの放射エネルギーが支持体20又はウエハ22(特に回路形成領域)に及ぼす影響を低減できる。さらに、光熱変換層24の材料、レーザ光Lの照射時間、レーザ光Lの電力等の消費を削減できる。なお、図5A〜図5Fに示す部材処理方法は、第1の部材20をウエハとし、第2の部材22を支持体とすることで、同様に半導体チップの作製方法に適用できる。
図7〜図13は、図4A〜図4Fに示す部材処理方法における剥離ステップ(図4F)の、1つの具体的な実施形態を示す。この実施形態による剥離ステップは、例えば、半導体チップの作製方法において支持体に支持したウエハに裏面研削、成膜(例えばめっき)等の処理を行う工程で、好適に採用できるものであるが、これに限定されない。
まず、この実施形態による剥離ステップの対象となる積層体40(つまり第1の部材20と第2の部材22とを第1の接着層26により接合したもの)の構成を、補足して説明する。
第1の部材20は、互いに略平行に延びる平坦な第1主面20a及び裏面20dを有する平板状要素である。第1の部材20は、それ自体が変形することなく第2の部材22を第1主面20a上に安定して支持できるとともに、第1の接着層26を介して第2の部材22から伝達される曲げ力等の外力に抗して平板状の形態を維持し得る剛性を有する。第1の部材20は、例えば、ガラス、酸化アルミニウム等のセラミックス、及びベークライト等のプラスチックのような、曲げ剛性の大きな基板であることができる。
第2の部材22は、互いに略平行に延びる略平坦な第2主面22a及び裏面22dを有する平板状要素である。第2の部材22は、第1の接着層26を介して第1の部材20の第1主面20aに接合された状態で、例えば裏面22dに対する研削、研磨等の処理で加わる力に抗して平板状の形態を維持できる一方、第1の部材20から剥離された単体の状態では、外力により比較的容易に弾性的に撓み得る可撓性を有する。第2の部材22は、例えば、シリコン、ガリウムヒ素、水晶、ガラス等からなるウエハや基板であることができる。
第2の部材22が円板状の形状を有する場合、第2の部材22の直径は、例えば約70mm以上であることができ、また例えば約500mm以下であることができる。また、第2の部材22の厚みは、例えば約0.01mm以上、また例えば約0.02mm以上であることができ、例えば約0.2mm以下、また例えば約0.1mm以下であることができる。第2の部材22は、前述したウエハや基板である場合にも、このような比較的薄い厚みを有することで、任意の外力により、損傷を被ることなく所定の曲率半径で容易に撓むことができる。第1の部材20が円板状の形状を有する場合、第1の部材20の直径は、第2の部材22の直径と略同一であることができる。また、第1の部材20の厚みは、特に限定されず、例えば材料の曲げ剛性が大きくなるほど薄くなり、材料の曲げ剛性が小さくなるほど厚くなるというように、第1の部材20に用いられる材料に応じて変わり得るものである。一般には、第1の部材20の厚みは、例えば約0.5mm以上、また例えば約1mm以上であることができ、例えば約5mm以下、また例えば約2mm以下であることができる。
図示の剥離ステップを、半導体チップの作製方法において裏面研削、成膜(例えばめっき)等の処理後のウエハを支持体から剥離する工程に適用する場合、第2の部材22は、半導体チップの母材となる処理後のウエハ22であり、第2主面22aは所要の回路パターンが形成された回路形成領域を含む回路面22a、裏面22dは処理後の裏面22dである。処理として裏面研削を行う場合、裏面研削前のウエハ22の厚みは、例えば約0.5mm〜約1mm程度であり、直径と共に標準化されている。また、図示の剥離ステップを適用可能な処理後のウエハ22(或いは半導体チップ)の厚みは、例えば約10μm以上、また例えば約30μm以上であることができ、例えば約200μm以下、また例えば約150μm以下であることができる。他方、第1の部材20は、処理ステップ(図4D)に際してウエハ22の回路面22aを被覆するとともにウエハ22を安定支持する支持体20であり、少なくとも第1主面20aは、ウエハ22の回路面22aに対する裏面22dの平行度を改善し得る平滑なウエハ支持面20aである。
第2の部材22がウエハである場合、一般に回路面22aの外縁22bに沿った環状の領域には回路パターンが形成されず、この領域の内側が回路形成領域となる。回路パターンが形成されない環状の領域(以下、ブランク領域と称する。)は、ウエハ22の直径等によって異なるが、一般に、外縁22bから径方向へ約1mm以上、約3mm以下の幅を有する領域である。
第1の部材20が支持体である場合、そのウエハ支持面20aには、外縁20bに沿った位置であってウエハ22のブランク領域に対応する位置に、環状又はスポット状(図7〜図13の実施形態では環状)の面領域28が画定される。したがって、支持体20がウエハ22と同一寸法の円板形状を有する場合、面領域28は、外縁20bから径方向へ約1mm以上、約3mm以下の幅を有する領域となる。この面領域28に、光熱変換層24(図4B)を、例えばダイコーティング、ロールコーティング、スピンコーティング等の塗布法により配置することができる。塗布法により配置される光熱変換層24の厚みは、例えば約0.1μm以上、また例えば約0.3μm以上、また例えば約0.5μm以上であることができ、例えば約3μm以下、また例えば約2μm以下、また例えば約1μm以下であることができる。特に、ウエハ支持面20aの外縁20bの全体に沿った環状の面領域28に、環状の光熱変換層24を配置する構成では、前述したように光熱変換層24の分解後のウエハ支持面20aと接着層26との界面剥離の進行が促進されるだけでなく、例えば半導体作製工程中に積層体40が高温環境に曝される場合に、環状の光熱変換層24が接着層26の熱変形を抑制するように作用し、結果として接着層26の劣化(亀裂の発生等)が防止される。
第2の部材22は、ウエハとして一般的な円板状の形状を有することができるが、例えば矩形平板状の形状を有していてもよい。第1の部材20は、第2の部材22に相似する円板状の形状や矩形平板状の形状を有することができる。第1及び第2の部材20、22の素材、形状、寸法等は、第2の部材22が単体で比較的容易に撓曲できること、及び第1の部材20が第2の部材22から伝達される曲げ力等の外力に抗して平板状の形態を実質的に維持できることを要件とする以外は、特に限定されない。なお、第1の接着層26として紫外線硬化型等の放射線硬化型の接着剤(前駆体)を使用する場合には、第1の部材20は十分な透過性を有することが望ましい。この透過性は、例えば紫外線範囲のスペクトルのような、硬化性接着剤(前駆体)に適用できる電磁スペクトルの特定範囲での透過性を意味する。
第1の接着層26は、硬化又は固化することで第1の部材20の第1主面20aに第2の部材22の第2主面22aを強固に固定した状態に保持する接着力を発揮できるものである。第1の接着層26の素材としては、(a)ゴム、エラストマー等を溶剤に溶解したゴム系接着剤、(b)エポキシ、ウレタン等をベースとする一液熱硬化型接着剤、(c)エポキシ、ウレタン、アクリル等をベースとする二液混合反応型接着剤、(d)ホットメルト型接着剤、(e)アクリル、エポキシ等をベースとする紫外線又は電子線硬化型接着剤、(f)水分散型接着剤等を使用できる。特に好適には紫外線硬化型接着剤を使用でき、その材料として、(i)ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等の重合性ビニル基を有するオリゴマーと、(ii)アクリル又はメタクリルモノマーとの、少なくとも一方に、光重合開始剤及び必要に応じて添加剤を添加したものを採用できる。添加剤としては、増粘剤、可塑剤、分散剤、消泡剤、充填剤、難燃剤及び熱老化防止剤等を使用できる。
第1の接着層26は、第1の部材20の第1主面20aと第2の部材22の第2主面22aとの間で全体に略一様な厚みに形成され、好ましくは気泡を有さない状態で両主面20a、22aの全体に密着する。第1の接着層26の厚みは、例えば約0.001mm以上、また例えば約0.005mm以上、また例えば約0,010mm以上であることができ、例えば約0.2mm以下、また例えば約0.15mm以下、また例えば約0.1mm以下であることができる。第2の部材22がウエハである場合、接着層26に用いられる接着剤は、例えばウエハ22の裏面研削工程に際して回路面22aに保護及び支持用の支持体20を接合するために用いられる接着剤と同様のものであることができる。例えば、住友スリーエム株式会社(東京都品川区)から入手可能な液体−紫外線硬化型アクリル系液体接着剤LC−3200(商品名)を用いることができる。
積層体40は、厚みを除く寸法及び形状が互いに略同一の第1の部材20と第2の部材22とを、それぞれの主面20a、22aが互いに略平行に対向する略同軸配置で重ね合わせ、それら主面20a、22aの間に介在する第1の接着層26により互いに接合することにより構成されている(図8は、例として円板状の外形を有する積層体40を示す。)。また、前述した光熱変換層分解ステップ(図4E)を経て、環状の面領域28に配置した環状の光熱変換層24は残渣状物質24′に変成しており、面領域28が第1の接着層26に接着していない状態になっている。図7〜図13に示す剥離ステップは、この積層体40に対し、以下のステップを含んで構成される。
i)湾曲支持面42を用意するステップ(図7、図8)
ステップiでは、湾曲支持面42は、所定の曲率で凸状に湾曲する円筒面の一部分として用意される。湾曲支持面42は、外力に抗して初期の曲率を維持可能な剛性を有することができる。或いは湾曲支持面42は、外力によって僅かに変形可能でかつ初期の曲率を容易に復元可能な弾性を有することもできる。また湾曲支持面42は、微細凹凸を有する実質的な平滑面であることができる。湾曲支持面42は、中空又は中実の円筒構造体44の外周面によって構成できる。湾曲支持面42の外縁42aは、平面視で円形、矩形等の様々な形状を有することができる(図8は、例として平面視で矩形の外縁42aを有する湾曲支持面42を示す。)。湾曲支持面42の素材、形状、寸法等は、積層体40の第2の部材22の裏面22dよりも大きいことを要件とする以外は、特に限定されない。
ii)第2の接着層46を有するフィルム48を用意するステップ(図7、図8)
ステップiiでは、フィルム48は、第2の接着層46及びその反対側の裏面48a、並びに外周縁48bを有する柔軟な膜状要素として用意される。第2の接着層46は、例えば、樹脂等からなる一様な厚みのフィルム基材の表面全体に、適当な組成の接着剤を均一に付与することにより形成できる。フィルム48は、積層体40の第2の部材22に対する第2の接着層46の接着力が、第1の接着層26による第1の部材20と第2の部材22との間の接着力よりも大きいものである。第2の接着層46を形成する接着剤は、第2の接着層46に第2の部材22の裏面22dを固定した状態に保持し得る接着力を発現できる感圧接着剤であることができる。
後述するステップによって第1の部材20から第2の部材22を剥離した後は、フィルム48の第2の接着層46から第2の部材22を剥離する必要が生じる場合がある。この場合、第2の接着層46を形成する接着剤として、加熱や放射線照射(例えば紫外線照射)により粘着力が低減する接着剤を使用することができる。第2の接着層46を形成する接着剤として例えば放射線照射により粘着力が低減する接着剤を使用する場合には、フィルム48は十分な放射線透過性を有することが望ましく、例えばフィルム48は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂等からなるポリマーフィルムであることができる。放射線照射により粘着力が低減する第2の接着層46を有するフィルム48として、例えば、住友スリーエム株式会社(東京都品川区)から入手可能なT−172M Integrated Circuit Packaging Tape(商品名)、すなわちポリオレフィン基材にアクリル系粘着剤を塗布した片面粘着テープを用いることができる。
第2の接着層46を形成する接着剤は、第2の部材22と第2の接着層46との間の接着力が、第1の接着層26による第1の部材20と第2の部材22との間の接着力よりも大きいことを要件として、第1の接着層26を形成する接着剤との組み合わせで選定される。例えば、第1の接着層26が住友スリーエム株式会社(東京都品川区)から入手可能な液体−紫外線硬化型接着剤LC−3200(商品名)からなる場合、第1及び第2の部材20、22の主面20a、22aに対する第1の接着層26の接着力は、主面20a、22aの材質や凹凸形状等により異なるが、90度ピーリング試験(JISZ0237−2009、300mm/min)による概ね0.098N/25mm〜9.8N/25mmの範囲にある。これに対し、第2の接着層46を有するフィルム48が住友スリーエム株式会社(東京都品川区)から入手可能なT−172M Integrated Circuit Packaging Tape(商品名)からなる場合、第2の部材22の裏面22dに対する第2の接着層46の接着力は、裏面22dの材質や凹凸形状等により異なるが、90度ピーリング試験(JISZ0237−2009、300mm/min)による概ね10N/25mm〜50N/25mmである。なお、T−172M Integrated Circuit Packaging Tape(商品名)は、放射線暴露(例えば紫外線照射)により粘着剤の接着力が約0.49N/25mmに低下する。
第2の部材22を第1の部材20から剥離する際に第2の部材22を損傷しないように、第1の接着層26による第1の部材20と第2の部材22との間の接着力は、約9.8N/25mm以下であることが望ましい。他方、第2の部材22を第1の部材20から容易に剥離できるように、第2の部材22に対する第2の接着層46の接着力は、約14.7N/25mm以上であることが望ましい。第2の部材22に対する第2の接着層46の接着力と、第1の接着層26による第1の部材20と第2の部材22との間の接着力との差は、例えば約4.9N/25mm以上、また例えば約9.8N/25mm以上、また例えば約14.7N/25mm以上であることができる。
図示の剥離ステップを、半導体チップの作製方法において実施する場合、フィルム48は、支持体(第1の部材)20から剥離された裏面研削等の処理後のウエハ(第2の部材)22を、後続する工程(例えばダイシング等)の間、安定して支持し得る物性を有することが望ましい。このようなフィルム48の厚みは、例えば5μm〜200μmであることができる。
フィルム48は、予め適当な形状及び寸法に裁断されたシートとして供給されてもよいし、或いはロールから繰り出して連続供給されるものであってもよい(図8は、例として円板状の外形に裁断されたシート状のフィルム48を示す。)。フィルム48の素材、形状、寸法等は、第2の部材22に対する第2の接着層46の接着力が第1の接着層26による第1の部材20と第2の部材22との間の接着力よりも大きいこと、及び第2の接着層46の表面(すなわち接着面)46aが第2の部材22の裏面22dよりも大きい(これにより、第2の部材22の裏面22dの全体を接着層46の接着面46aに固着できる)ことを要件とする以外は、特に限定されない。
iii)フィルム48を、第2の接着層46の接着面46aを露出させた状態で、湾曲支持面42に沿うように固定するステップ(図9)
ステップiiiでは、フィルム48は、第2の接着層46の接着面46aが湾曲支持面42に沿った実質的平滑な湾曲面となるように、裏面48aが湾曲支持面42に密着して固定される。フィルム48を湾曲支持面42に固定するステップは、フィルム48に真空(本明細書では、大気圧よりも低い負圧の状態に限らず、フィルム48の周囲の気圧よりも低い減圧の状態を、真空と総称する。)を適用してフィルム48を湾曲支持面42に対し保持するステップを有することができる。この場合、湾曲支持面42にフィルム48を真空取着する種々の取着機構を用いることができる。真空を用いてフィルム48を湾曲支持面42に固定する構成によれば、真空を解除することにより、フィルム48を湾曲支持面42から容易に分離できる。湾曲支持面42からのフィルム48の分離を考慮する必要が無い場合は、接着剤等によりフィルム48を湾曲支持面42に固定することもでき、この場合、フィルム基材の両面に接着層を有するフィルム48を用いることができる。フィルム48が両面に接着層(一方が第2の接着層46)を有する場合、それら接着層を形成する接着剤は、互いに同一であっても良いし異なるものであっても良い。
上記した取着機構としては、例えば、湾曲支持面42の所望位置に所定の幅及び深さ(いずれも例えば約1mm〜約2mm)を有して環状に形成された1本又は複数本の溝50(図8)と、溝50に接続される真空装置(図示せず)とを備えた構成を採用できる。この取着機構によれば、溝50の全体を覆うようにフィルム48を湾曲支持面42に置いた状態で、真空装置の作動により溝50内を減圧することで、フィルム48を湾曲支持面42に吸着して固定的に保持することができる。特に、溝50内を減圧することにより、溝50に囲繞された領域における湾曲支持面42の微細凹凸が同様に減圧され、溝50の内側に位置するフィルム48の部分を湾曲支持面42に強固に固定することができる。この固定状態から、真空装置の作動を解除して溝50内を大気圧に戻すことにより、フィルム48を湾曲支持面42から容易に分離することができる。溝50は、閉じた環状であることを前提として、平面視で円形、矩形等の様々な形状に延びることができる(図8は、例として平面視で矩形状に延びる2本の溝50を示す。)。溝50の形状、寸法、個数等は、少なくとも1本の溝50が積層体40の第2の部材22の全体を囲繞し得る領域に延びることを要件とする以外は、特に限定されない。なお取着機構として、溝50を有する上記構成の代りに、湾曲支持面42の全体を多孔質構造としてその空隙を真空引きする構成を採用することもできる。
iv)第2の部材22を第1の部材20から漸進的に剥離するステップ(図10〜図13)
ステップivでは、まず、第1の接着層26を介して第1の部材20に接合された第2の部材22の、面領域28に対応する部位における裏面22dの一部分(以下、第1の外縁隣接部分22eと称する。)を、湾曲支持面42に固定されたフィルム48の第2の接着層46の接着面46aに接触させて固着させる(図10)。ここで、上記した取着機構を使用する場合、最終的に第2の部材22の裏面22dの全体が少なくとも1本の溝50の内側の領域に位置し得るように、裏面22dを最初に第2の接着層46の接着面46aに接触させる位置を決定する。またこのとき、例えばゴムローラ52等の押圧部材を用いて、積層体40に、第2の部材22の裏面22dをフィルム48の第2の接着層46に押し付ける方向への押圧力Pを加えることができる(図11A)。剥離ステップの開始時に、押圧力Pは、面領域28に対応する部位における第1の部材20の裏面20dの一部分(以下、第1の外縁隣接部分20eと称する。)に加えられる。第2の接着層46が感圧接着剤から形成される場合、押圧力Pは、第2の接着層46と第2の部材22との間の接着力が、第1の接着層26による第1の部材20と第2の部材22との間の接着力よりも大きくなるのに十分な大きさである。
上記した最初の固着位置から、例えばゴムローラ52を第1の部材20の裏面20dに沿って転動させることにより、積層体40に加わる押圧力Pを、裏面20dの第1の外縁隣接部分20eから対向側の外周部分20cの一部分(以下、第2の外縁隣接部分20fと称する。)に向けて連続的に移動させる(図11B)。この間、押圧力Pは、押圧力Pの移動方向に直交する方向へ延びる第1の部材20の裏面20dの線状区画の全体に渡り一様に加えられる。例えばゴムローラ52を用いる場合、ゴムローラ52は、第1の部材20の裏面20dの最大幅(第1の部材20が円板状である場合は裏面20dの直径)よりも大きな軸線方向寸法を有し、裏面20dに沿って転動する間、ゴムローラ52の外周面が当接される裏面20dの線状区画の全体に一様に押圧力Pを加えることができるように構成される。このように押圧力Pを移動させることにより、第2の部材22の裏面22dを、第1の外縁隣接部分22eから対向側の外周部分22cの一部分(以下、第2の外縁隣接部分22fと称する。)に向かって、湾曲支持面42に固定されたフィルム48の第2の接着層46の接着面46aに漸進的に固着させる。
ここで、第2の部材22に対する第2の接着層46の接着力は、第1の接着層26による第1の部材20と第2の部材22との間の接着力よりも大きく、しかも、第2の部材22は、単体では外力により比較的容易に撓曲し得る可撓性を有し、第1の部材20は、第1の接着層26を介して第2の部材22から伝達される曲げ力に抗して平板状の形態を維持し得る剛性を有している。したがって、第2の部材22の裏面22dを第2の接着層46の接着面46aに漸進的に固着させる間、第2の部材22は、第2の接着層46に固着された状態を維持しながら湾曲支持面42に沿うように漸進的に撓む一方、第1の部材20は、撓むことなく平板状の形態を維持しようとする。その結果、第2の部材22の外周部分22cの、面領域28に対応する部位に、第1の部材20から離れる方向への力F(図4F)が加わり、面領域28を始点として、第1の接着層26と第1主面20aとの界面剥離が生じて、第2の部材22が第1の接着層26と共に第1の部材20から漸進的に剥離される。
押圧力Pを連続して移動させることで、第2の接着層46への第2の部材22の裏面22dの固着を、第1の外縁隣接部分22eから第2の外縁隣接部分22fに向けて漸進的に進行させ、それにより、第1の接着層26と第1主面20aとの界面剥離を伴う第1の部材20からの第2の部材22の剥離を漸進的に進行させる(図11C、図11D)。この間、第1の接着層26に接着していない環状の面領域28の存在により、第1の接着層26と第1主面20aとの界面剥離が促進される。押圧力Pが、第1の部材20の裏面20dの第2の外縁隣接部分20fに到達した時点で、第2の部材22の裏面22dの全体が第2の接着層46の接着面46aに固着される(図11E)。そこで、押圧力Pを解除し(図12)、必要に応じて第1の部材20を第2の部材22から引き離すことで、第2の部材22の全体が第1の接着層26と共に第1の部材20から剥離される(図13)。
上記した剥離ステップによれば、積層体40の第2の部材22を、湾曲支持面42に固定されたフィルム48の第2の接着層46に漸進的に固着させるだけで、第2の部材22を第1の部材20から漸進的に剥離することができ、この漸進的工程を継続して、第2の部材22の全体を第2の接着層46に固着させることで、第2の部材22の全体を第1の接着層26と共に第1の部材20から剥離することができる。したがって、第1の接着層26を溶融させたり接着力を低下させたりする処理が不要になり、第1及び第2の部材20、22を、より簡易な手法で迅速かつ安全に互いに剥離できる。
また、上記した剥離ステップは、半導体チップの作製方法において、ウエハ(第2の部材)22を、ウエハ22の回路面(第2主面)22aに接着層26を介して接合される支持体(第1の部材)20から、剥離するステップとして実施できる。この構成によれば、接着層26を溶融させたり接着力を低下させたりすることなく、ウエハ22を接着層26と共に支持体20から、より簡易な手法で迅速かつ安全に剥離できる。
第2の部材22を湾曲支持面42に沿うように撓ませることで第1の部材20から剥離する上記した剥離ステップでは、第2の部材22を、損傷が生じない限界の曲率半径以下で撓ませる必要がある。特に、第2の部材22がウエハである場合、ウエハ(第2の部材)22の回路面(第2主面)22aに形成した半導体装置や回路が、回路面22aの変形(伸び)による損傷を被らないことが要求される。第2の部材22を所定曲率半径で撓ませたときの第2主面22aの変形(伸び)量は、第2の部材22の厚みに比例し、曲率半径に反比例する。このような観点で、上記した剥離ステップにおいては、湾曲支持面42の曲率半径を第2の部材22の厚みの約2000倍以上、また約4000倍以上とすることができる。また、第2の部材22を第1の部材20から漸進的に剥離するステップを迅速かつ円滑に遂行するためには、湾曲支持面42の曲率半径を第2の部材22の厚みの約10000倍以下、また約8000倍以下とすることができる。
上記した剥離ステップにおいて、第1の接着層26が第2主面22aに接着した状態を維持しながら第2の部材22を第1の部材20から剥離することを可能にするために、第1の部材20の第1主面20aに対する第1の接着層26の接着強度を、第2の部材22の第2主面22aに対する第1の接着層26の接着強度よりも小さくする種々の手段を採用することもできる。この種の手段の一例として、第1及び第2の部材20、22の素材の選択を挙げることができ、例えば、第1の部材20をベークライト等のプラスチックから形成し、第2の部材22をシリコン等のウエハ材料から形成することができる。また、上記手段の他の例として、第1の部材20の第1主面20aに対する第1の接着層26の接着強度を低下させるための表面処理を予め第1主面20aに施したり、第2の部材22の第2主面22aに対する第1の接着層26の接着強度を増大させるための表面処理を予め第2主面22aに施したりすることができる。
上記した剥離ステップにおいて、第2の部材22の全体を第1の部材20から剥離した後に、第2の接着層46の接着面46aに固着した第2の部材22と共にフィルム48を湾曲支持面42から分離することが、補足的に要求される場合がある。図14〜図17は、このような補足的ステップを示す。なお図14では、矩形状の外形に裁断されたシート状のフィルム48が、平面視で矩形状に延びる1本の溝50を有する湾曲支持面42に固定され、溝50の内側の領域に、第1の接着層26が接着された円板状の第2の部材22が固着されている。
図示の補足的ステップは、第2の部材22の全体を第1の部材20から剥離した後に、第2の接着層46の接着面46aに固着した第2の部材22と共にフィルム48を湾曲支持面42から分離するステップであって、さらに以下のステップを含む。
v)第2の部材22を取り囲む形状を有する環状のフレーム部材54を、第2の部材22の周囲でフィルム48の第2の接着層46の接着面46aに固着させるステップ(図14〜図16D)
フレーム部材54は、金属、樹脂等から全体に一様な厚みに作製され、フィルム48の外周縁48bに沿って第2の接着層46に固着されることで、フレーム部材54の内側に位置する第2の部材22を、伸展したフィルム48上に安定して支持できる剛性を有する。例えば、フレーム部材54がステンレス鋼製の円環状のものである場合、厚みが約1mm〜2mm程度、内径が約350mm程度、外径が約400mm程度の寸法を有することができる。この寸法は、例えば第2の部材22が直径300mmのシリコンウエハである場合に適している。なお、図示のフレーム部材54は、第2の部材22の円板形状に相似する円環状の形状を有しているが、隙間を介して第2の部材22を囲繞し得る形状及び寸法を有する点、及び伸展したフィルム48上に第2の部材22を安定して支持できる剛性を有する点を除いて、フレーム部材54の素材、形状、寸法等は特に限定されない。
ステップvでは、まず、円環状のフレーム部材54の一部分を、フィルム48の第2の接着層46の接着面46aに接触させて固着させる(図14、図15)。このとき、最終的に第2の部材22の全体がフレーム部材54に取り囲まれるように、フレーム部材54を最初に第2の接着層46の接着面46aに接触させる位置を決定する。またこのとき、フレーム部材54を第2の接着層46に押し付ける方向への押圧力をフレーム部材54に加えることもできる。なお、このステップに前後して、例えば前述した取着機構の真空を解除することにより、フィルム48を湾曲支持面42上で固定されていない状態にする。さらに、フレーム部材54を、最初の固着部分から対向側の部分に向けて漸進的に第2の接着層46の接着面46aに固着させる(図16A〜図16D)。
vi)第2の接着層46の接着面46aに固着したフレーム部材54を湾曲支持面42から離れる方向へ移動させるステップ(図16A〜図17)
ステップviの一部は、フレーム部材54の上記した漸進的固着ステップvに伴って行われる。すなわち、フレーム部材54を、最初の固着部分から対向側の部分に向けて漸進的に第2の接着層46の接着面46aに固着させる間、伸展したフィルム48上に第2の部材22を安定して支持できる剛性を有するフレーム部材54は、自己形状を保持しながら、第2の接着層46に固着された部分が、フィルム48及び第2の部材22と共に湾曲支持面42から離れる方向へ漸進的に移動する(図16A〜図16D)。
フレーム部材54の全体が第2の接着層46に固着された状態(図16D)では、伸展したフィルム48上に第2の部材22を安定して支持した状態のフレーム部材54を、湾曲支持面42から独立して自在に移動できる。このようにして、フィルム48は、第2の接着層46に固着した第2の部材22と共に湾曲支持面42から分離される(図17)。フレーム部材54を用いて第2の部材22と共に湾曲支持面42から分離されたフィルム48は、フレーム部材54によって平坦に伸展した状態に保持されるから、例えば、第1の部材20から剥離された第2の部材22に対して、前述した第1の接着層26の分離工程(図6)や、加工、運搬等の所望の作業を、安定して実行できる。
図示の剥離ステップを、半導体チップの作製方法において裏面研削等の処理後のウエハを支持体から剥離する工程で実施する場合、上記した補足的ステップは、ウエハ(第2の部材)22の全体を支持体(第1の部材)20から剥離した後に、第2の接着層46に固着したウエハ22と共にフィルム48を湾曲支持面42から分離するステップであって、ウエハ22を取り囲む形状を有する環状のフレーム部材54を、ウエハ22の周囲でフィルム48の第2の接着層46の接着面46aに固着させるステップと、第2の接着層46の接着面46aに固着したフレーム部材54を湾曲支持面42から離れる方向へ移動させるステップとを含む。このような補足的ステップを有する作製方法によれば、フレーム部材54によって伸展した状態に保持されたフィルム48に固着されたウエハ(第2の部材)22に対し、接着層26の分離やダイシング等の工程を安定して実行することができる。
上記した剥離ステップにおいて、フィルム48を湾曲支持面42に固定するステップは、連続して移動する湾曲支持面42にウェブ状のフィルム48を連続的に固定するステップを含むことができる。また、第2の部材22を第1の部材20から漸進的に剥離するステップは、湾曲支持面42に連続的に固定されるフィルム48を用いて、第1の接着層26を介して互いに接合された第1の部材20と第2の部材22とをそれぞれに有する複数の積層体40に対し順次行われるように構成できる。このような構成によれば、複数の積層体40に対する連続作業によって、複数の第1の部材20から、それぞれに第1の接着層26を介して接合されている第2の部材22を、連続して迅速に剥離することができる。
なお、上記した剥離ステップは、図5A〜図5Fに示す部材処理方法においても、第1の部材20と第2の部材22とを入れ替えて適用することで、同様に実施できる。
10、20 第1の部材
10a 第1主面
10b、20b 外縁
10c、20c 外周部分
12、22 第2の部材
12a 第2主面
12b、22b 外縁
12c、22c 外周部分
14、24 光熱変換層
16 接着層
18、28 面領域
20a 第1主面
22a 第2主面
26 第1の接着層
42 湾曲支持面
46 第2の接着層
48 フィルム
54 フレーム部材

Claims (10)

  1. 第1主面を有する第1の部材と、第2主面を有する第2の部材とを用意するステップと、
    前記第1主面の外縁の少なくとも一部に、光熱変換層を配置するステップと、
    前記光熱変換層を前記第1主面と前記第2主面との間に配置するようにして、前記第1主面と前記第2主面とを、接着層を介して互いに接合するステップと、
    前記光熱変換層にレーザ光を照射するステップと、
    前記第1の部材及び前記第2の部材のうちいずれか一方の部材の外周部分に、前記第1の部材及び前記第2の部材のうち他方の部材から離れる方向へ力を加えて、前記第1の部材を前記第2の部材から少なくとも部分的に剥離するステップと、
    を含む部材剥離方法。
  2. 前記光熱変換層を前記第1主面の前記外縁の全体に沿って配置する、請求項1に記載の部材剥離方法。
  3. 前記剥離するステップの間、前記接着層が前記第2主面に接着した状態を維持する、請求項1又は2に記載の部材剥離方法。
  4. 前記第1の部材を前記第2の部材から完全に剥離する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の部材剥離方法。
  5. 第1主面を有する第1の部材と、第2主面を有する第2の部材とを用意するステップと、
    前記第1主面の一部分としての面領域であって、前記第1主面の外縁の少なくとも一部に沿った面領域に、レーザ光照射により分解可能な光熱変換層を配置するステップと、
    前記面領域に前記光熱変換層を配置した前記第1主面と、前記第2主面とを、第1の接着層を介して互いに接合するステップと、
    前記第1主面と前記第2主面とを接合した前記第1の部材及び前記第2の部材のうちいずれか一方の部材に、所要の処理を施すステップと、
    前記第1の部材又は前記第2の部材を通して前記光熱変換層にレーザ光を照射し、前記光熱変換層を分解するステップと、
    前記いずれか一方の部材を、前記面領域に対応する部位を始点として、前記第1及び第2の部材のうち他方の部材から離れる方向へ撓ませて、前記第1の接着層が前記第2主面に接着した状態を維持しながら、前記第1の部材と前記第2の部材とを互いに剥離するステップと、
    を含む部材処理方法。
  6. 前記配置するステップは、前記第1主面の外縁の全体に沿った環状の前記面領域に、環状の前記光熱変換層を配置するステップを含む、請求項5に記載の部材処理方法。
  7. 前記処理を施すステップは、前記第2の部材に前記処理を施すステップを含み、前記剥離するステップは、前記第2の部材を、前記部位を始点として前記第1の接着層と共に前記第1の部材から離れる方向へ撓ませるステップを含む、請求項5又は6に記載の部材処理方法。
  8. 前記剥離するステップは、
    湾曲支持面を用意するステップと、
    第2の接着層を有するフィルムであって、該第2の接着層と前記いずれか一方の部材との間の接着力が、前記第1の接着層による前記第1の部材と前記第2の部材との間の接着力よりも大きいフィルムを用意するステップと、
    前記フィルムを、前記第2の接着層の表面を露出させた状態で、前記湾曲支持面に沿うように固定するステップと、
    前記第1の接着層を介して前記他方の部材に接合された前記いずれか一方の部材の露出面を、前記湾曲支持面に固定された前記フィルムの前記第2の接着層の前記表面に固着させ、前記いずれか一方の部材を前記湾曲支持面に沿うように撓ませて、前記いずれか一方の部材を前記他方の部材から剥離するステップと、
    を含む、請求項5〜7のいずれか1項に記載の部材処理方法。
  9. 前記第1の部材と前記第2の部材とを互いに完全に剥離した後に、前記第1の接着層を前記第2主面から分離するステップをさらに含む、請求項5〜8のいずれか1項に記載の部材処理方法。
  10. 半導体チップの作製方法であって、
    ウエハ支持面を有する支持体と、回路形成領域を含む回路面を有するウエハとを用意するステップと、
    前記ウエハ支持面の一部分としての面領域であって、前記ウエハ支持面の外縁の少なくとも一部に沿った面領域に、レーザ光照射により分解可能な光熱変換層を配置するステップと、
    前記面領域に前記光熱変換層を配置した前記ウエハ支持面と、前記回路面とを、前記面領域が前記回路形成領域に重ならない位置関係で、接着層を介して互いに接合するステップと、
    前記回路面を前記ウエハ支持面に接合した前記ウエハに、所要の処理を施すステップと、
    前記支持体を通して前記光熱変換層にレーザ光を照射し、前記光熱変換層を分解するステップと、
    前記ウエハを、前記面領域に対応する部位を始点として、前記支持体から離れる方向へ撓ませて、前記接着層が前記回路面に接着した状態を維持しながら、前記ウエハを前記支持体から剥離するステップと、
    を含む作製方法。
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