JP4999130B2 - プラスチックディスク、特に成型ウエハを熱処理する方法及び装置 - Google Patents
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Description
半導体技術において、近年いわゆる成型ウエハの使用が日々増大している。成型ウエハとは、個別のシリコンチップが成型材料中に互いに僅かな距離をおいて組み込まれたものであり、成型材料はそれ自体がウエハ形状をなし、シリコンチップは例えば成形材料の表面に配置される。
図9において、参照符号RTは室温(例えば20℃)であり、THは硬化温度を、TWは軟化温度を、UBは硬化−軟化遷移域を、T1は室温RTと硬化温度THとの間の予熱温度を、及びT2は硬化温度TH以上で軟化温度TW以下の温度をそれぞれ示している。例えばTH=140℃、T1=110℃、T2=180℃、TW=190℃である。
基礎となる第1の発明の概念は、第1の保持手段から第2の保持手段へと、例えばエアクッション等により、加熱されたプラスチックディスクを実質的に非接触で搬送することで、主として熱交換を回避することができる。その後、充分に制御された冷却工程が実行され、不測の曲げが生じることはない。
好ましい改良としては、加熱されたプラスチックディスクの非接触搬送は、気体クッション搬送手段により行われる。
さらに好ましい改良としては、第1の保持手段、第2の保持手段、及び気体クッションによって同一平面が形成される。
さらに好ましい構成としては、第1の保持手段は、搬送を開始するための、搬送方向に指向した噴出ノズルを備える。
さらに好ましい改良としては、第1の保持手段、第2の保持手段、及び気体クッション搬送手段は、搬送を開始するため、搬送方向に沿って一体に傾けられる。
さらに好ましい改良としては、プラスチックディスクは、第3の保持手段により第1の保持手段上に載置され、キャリア基板の除去は第2の温度でのフィルムの熱剥離後に第3の保持手段により持ち上げられることで行われる。
さらに好ましい改良としては、第2の保持手段上におけるプラスチックディスクの所定の到達地点への到達はセンサ手段により検知され、当該センサ手段の検知に対応する出力信号によって第2の保持手段上に前記加熱されたプラスチックディスクの保持を開始する。
さらに好ましい改良としては、センサ手段は非接触の光学式センサとする。
図面において参照符号が同一であるものは、同一物または機能的に同等の構成要素を示している。
図1a、bは、本発明の第1実施形態に係る成型ウエハの熱剥離のための装置の概略図であり、図1aでは詳細な側面図、図1bでは上面視図を示している。
また、図1a、bの装置には、加熱用の保持台5も示されており、これは高さ調整可能な立設脚部50aに取り付けられている。立設脚部50aは、立設脚部80を介して基台1上に設けられた横架材(cross strut)8に取り付けられている。
参照符号5aは保持台5の吸入ノズルであり、参照符号5bは、詳しくは後述するが、搬送方向TRに向けられた、保持台5の噴出ノズル(blasting nozzles)である。
エアクッション搬送機7は断熱立設脚部10、12を介して横架材8に取り付けられている。このような構成により、各保持台及び搬送機5、7、9の熱膨張が異なることによる影響の抑制または回避することを容易に可能とする。つまり、各保持台5、9は、独立してお互いの高さを調節することができ、これにより共通の平坦面Oを形成可能である。
成型ウエハ15の側端は、下面及び上面と比較してずっと面積が小さくなるため、このような案内は、エアクッション搬送機7の噴出ノズル7aにより生じる高温のエアクッションを考慮すれば成型ウエハ15の非接触搬送には支障を与えない。なお、図1bでは、全体の明瞭性を考慮し、噴出ノズル7aは1つだけ記載している。
なお、成型ウエハ15のプラスチックは図9の例のように示される引張強度の温度依存性を持っているとここでは仮定する。
ステップS1では、熱剥離フィルム16及びキャリア基板17のアセンブリの一部としての成型ウエハ15が、保持具20によりカートリッジ(図示せず)から取り出され、成型ウエハ15が準備作業台3の上面O’と当接するように載置される。ステップS2では、成型ウエハ15が温度T1=110℃となるよう予備加熱(予熱)される。
ステップS5において、熱剥離フィルム16が適切な手段(図示せず)により成型ウエハ15の上面から除去される。
続くステップS7では、温度T2=180℃から温度T4=20℃まで成型ウエハ15が冷却される。ここでは保持された状態で冷却処理が行われるため、図9の例における遷移域UBでの成型ウエハ15の熱処理における曲げを回避することができる。
図3は、本発明の第3実施形態に係る成型ウエハからの熱剥離のための装置の概略側面図である。
図4は本発明の第4実施形態において用いられる第2の保持手段を示している。
第4実施形態にて用いられる冷却用の保持台90(第1〜3実施形態の場合の保持台9に相当)は、圧力P、P’、P”をお互い独立して調整可能な、各吸着サーキット90a、90b、90cを備えている。これは、エアクッション搬送機7による搬送後に成型ウエハに僅かに曲げが生じたとき、固まる前にこの僅かな曲げを修正するよう保持台90による吸着と保持の場所を調整することができるという利点を持つ。
第5実施形態の場合、保持台50(第1〜4実施形態の場合の保持台5に相当)が、温度T2、T2’、T2”に対応した加熱範囲50a、50b、50cからなる3つの異なった加熱サーキットを備える。このように範囲を分けた加熱が可能となることで、冷却中に生じた成型ウエハ15の曲がりの微調整をすることもできる。
図6に示す第6実施形態の場合、加熱用の保持台5から冷却用の保持台9へ加熱された成型ウエハ15を実質的に非接触で搬送するエアクッション搬送機7を備えず、その代わりに、三次元的に移動可能なロボットアーム21’に固定されたベルヌーイ保持具20’を備える。ベルヌーイ保持具20’は噴出ノズル20a’を備えており、当該ノズルから180℃に設定された空気流STを下方へ噴出し、成型ウエハ15と保持具20’の表面との間に空気流STを生じさせる。下方に噴出された空気流は中央部分で吸着力Kを生じさせるため、ベルヌーイ保持具20’により成型ウエハ15を非接触で搬送することができるようになる。
図7に示す第7実施形態の場合、温度T3=180℃となる追加の赤外線ヒータ装置100をエアクッション搬送機7及び保持台9の上方に設け、いかなる熱損失もなく成型ウエハ15を保持台5から保持台9上の到達位置へと搬送することをより確実にしている。この赤外線ヒータ装置100は、保持台9の冷却運転が開始されるとすぐに、スイッチオフされるか、プロセス制御に従い徐々に消されていく。
図8に示す第8実施形態の場合、温度T3=180℃及び温度T3’=185℃のそれぞれに対応して照射範囲が分割されている赤外線ヒータ装置100’が保持台9の上方に設けられている。このように異なる範囲に分割して、成型ウエハ15の上面を照射することで、生じうる僅かな曲げの可能性を解消することができる。
本発明について上記では成型ウエハに基づいて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、厚さが50μmから3mm、直径が100mm〜500mmの薄いプラスチックディスクにも通常適用することができる。特に本発明は円板状のプラスチックディスクに限られるものでもなく、所望の形状のものに適用できる。また、プラスチックディスクは、均一構造でも不均一構造でも構わない。
上記実施形態では特定の温度関係が示されているが、本発明はこれに限られるものでなく、他の引張強度と温度の関係にあるプラスチックディスクにでも適用できる。
また当然に全ての実施形態の特徴をそれぞれ結合することもできる。
上記実施形態において、連なった2つの保持台について説明したが、中間的な温度をなす2台以上の保持台をさらに連ならせることも可能である。
Claims (24)
- 成型ウエハ(15)の樹脂硬化温度(TH)以下にある第1の温度(T1)で、成型ウエハ(15)を第1の保持手段(5、50)上に保持し、
第1の保持手段(5、50)上に保持された成型ウエハ(15)を、第1の温度(T1)より高く前記硬化温度(TH)以上である第2の温度(T2)に加熱し、
第1の保持手段(5、50)の保持を終了し、第2の温度(T2)に加熱された前記成型ウエハ(15)を第1の保持手段(5、50)から第2の保持手段(9、90)へ非接触で搬送し、
前記加熱された成型ウエハ(15)を第2の保持手段(9、90)上に保持し、
第2の保持手段(9、90)上に保持された前記成型ウエハ(15)を第2の温度(T2)より低く前記硬化温度(TH)以下である第3の温度(T4)まで冷却し、
第2の保持手段(9、90)の保持を終了する、
ステップを有する、成型ウエハ(15)の熱処理方法。 - 前記加熱された成型ウエハ(15)の非接触搬送は、気体クッション搬送手段(7)により行われる、請求項1記載の方法。
- 第1の保持手段(5、50)、第2の保持手段(9、90)、及び前記気体クッション搬送手段(7)によって同一平面(O)が形成される、請求項2記載の方法。
- 前記加熱された成型ウエハ(15)に非接触搬送は、ベルヌーイ保持手段(20’)により行われる、請求項1記載の方法。
- 前記第1の保持手段(5、50)は、前記搬送を開始するための、搬送方向(TR)に指向した噴出ノズル(5b)を備える、請求項1から3のいずれか1つに記載の方法。
- 第1の保持手段(5、50)、第2の保持手段(9、90)、及び前記気体クッション搬送手段(7)は、前記搬送を開始するため、搬送方向(TR)に沿って一体に傾けられる、請求項2記載の方法。
- 前記成型ウエハ(15)は、第1の温度(T1)のときには熱剥離フィルム(16)によってキャリア基板(17)に接合されており、前記キャリア基板(17)と前記熱剥離フィルム(16)とは、第2の温度(T2)のときに当該成型ウエハ(15)から除去される、請求項1から6のいずれか1つに記載の方法。
- 前記成型ウエハ(15)は、第3の保持手段(20)により第1の保持手段(5、50)上に載置され、前記キャリア基板(17)の除去は第2の温度(T2)での前記フィルム(16)の熱剥離後に第3の保持手段(20)により持ち上げられることで行われる、請求項7記載の方法。
- 第1の保持手段(5、50)上及び/または第2の保持手段(9、90)上での前記保持は、吸入ノズル(5a、9a)による吸着により行われる、請求項1から8のいずれか1つに記載の方法。
- 第2の保持手段(9、90)上における成型ウエハ(15)の所定の到達地点への到達はセンサ手段(30)により検知され、当該センサ手段(30)の検知に対応する出力信号(SIG)によって前記第2の保持手段(9、90)上に前記加熱された成型ウエハ(15)の保持を開始する、請求項1から9のいずれか1つに記載の方法。
- 前記成型ウエハ(15)は搬送プレート(14)と結合し、当該成型ウエハ(15)は当該搬送プレート(14)を介して第1の保持手段(5、50)と第2の保持手段(9、90)との上に保持され、当該成型ウエハ(15)は当該搬送プレート(14)を介して第1の保持手段(5、50)から第2の保持手段(9、90)への搬送がなされる、請求項1から10のいずれか1つに記載の方法。
- 成型ウエハ(15)の樹脂硬化温度(TH)以下にある第1の温度(T1)で、成型ウエハ(15)を保持し、保持した成型ウエハ(15)を前記硬化温度以上の第2の温度(T2)まで加熱するよう構成された、加熱可能な第1の保持手段(5、50)と、
加熱された成型ウエハ(15)を保持し、前記第2の温度(T2)より低く、前記硬化温度(TH)以下である第3の温度(T4)まで冷却するよう構成された、冷却可能な第2の保持手段(9、90)と、
加熱された前記成型ウエハ(15)を第1の保持手段(5、50)から第2の保持手段(9、90)へ非接触で搬送するよう構成された搬送手段(7、20’)と、
を備える、成型ウエハ(15)の熱処理装置。 - 前記搬送手段(7、20)は気体クッション搬送手段(7、20)である、請求項12記載の装置。
- 第1の保持手段(5、50)、第2の保持手段(9、90)、及び前記気体クッション搬送手段(7)によって同一平面(O)が形成される、請求項13記載の装置。
- 前記搬送手段(7、20)はベルヌーイ保持手段(20’)を備える、請求項12記載の装置。
- 第1の保持手段(5、50)は、搬送方向(TR)に指向した噴出ノズル(5b)を備える、請求項12から14のいずれか1つに記載の装置。
- 第1の保持手段(5、50)、第2の保持手段(9、90)、及び前記気体クッション搬送手段(7)は、前記搬送を開始するため、前記搬送方向(TR)に沿って一体に傾け可能である、請求項14記載の装置。
- 第1の保持手段(5、50)及び/または第2の保持手段(9、90)は成型ウエハ(15)の吸着のための吸入ノズル(5a、9a)を備えている請求項12から17のいずれか1つに記載の装置。
- 第2の保持手段(9、90)上における成型ウエハ(15)の所定の到達地点への到達を検知し、当該検知に対応する出力信号(SIG)を発信して第2の保持手段による保持を開始させるためのセンサ手段(30)を備えている、請求項12から18のいずれか1つに記載の装置。
- 前記成型ウエハ(15)は、搬送プレート(14)と結合されており、当該成型ウエハ(15)は当該搬送プレート(14)を介して第1の保持手段(5、50)と第2の保持手段(9、90)の上に保持されることが可能であり、当該成型ウエハ(15)は当該搬送プレート(14)を介して第1の保持手段(5、50)から第2の保持手段(9、90)へと搬送されることが可能である、請求項12から19のいずれか1つに記載の装置。
- 前記センサ手段(30)は非接触光学式センサである、請求項19記載の装置。
- 前記搬送手段(7、20’)及び第2の保持手段(9、90)の上方に設けられた赤外線ヒータ手段(100)を備え、当該ヒータ手段の温度(T3)が第2の温度(T2)以上にある、請求項12から21のいずれか1つに記載の装置。
- 前記気体クッション搬送手段(7)は、前記成型ウエハ(15)に第2の温度(T2)の気流を供給可能に構成されている、請求項13記載の装置。
- 第1の保持手段(5、50)上に前記成型ウエハ(15)を設置するための第3の保持手段(20)が設けられ、当該第3の保持手段は前記第2の温度(T2)に加熱可能である、請求項12から23のいずれか1つに記載の装置。
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