JP6099688B2 - キャリア基板から製品基板を剥離する装置及び方法 - Google Patents

キャリア基板から製品基板を剥離する装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、キャリアから製品基板を剥離する装置及び方法に関する。
製品基板の裏面研削は、半導体産業においてしばしば必要となり、機械的かつ／または化学的に行うことができる。裏面研削する目的で、一般に、製品基板は、キャリアに一時的に固定され、こうした固定には様々な方法がある。キャリア材料は、例えばフィルム、ガラス基板、またはシリコンウェハでよい。
使用されるキャリア材料、およびキャリアと製品基板との間で使用される接合層に依存して、接合層を溶解または破壊する様々な方法が知られ、例えば紫外光、レーザビーム、温度作用、または溶剤の使用などがある。
基板厚さが数ミクロンの薄い基板は、剥離／剥皮(peeling)中に破損しやすく、または剥離工程に必要となる力によって損傷を受けるので、剥離は、最も重大な工程段階の１つとなってきている。
さらに、薄い基板は、形状安定性がほとんどなく、または全く有しない場合もあり、典型的には、支持材料がないと巻き上がる。したがって、裏面研削したウェハを取り扱う間、ウェハを固定し、支持することが本質的に不可欠である。
したがって、本発明の目的は、キャリアから製品基板をできるだけ破壊せずに、かつ容易に剥離する装置及び方法を考案することである。
この目的は、請求項１，３に記載の特徴によって達成される。本発明の有利な発展形態(development)が、従属請求項に記載されている。本発明の枠組みはまた、明細書、特許請求の範囲、および／または図に記載の特徴のうち、少なくとも２つの特徴のあらゆる組合せを含むものである。指定された値範囲において、指示された限度内にある値はまた、境界値として開示されることになり、それらの値は、任意の組合せで特許請求されるものである。
本発明は、一般的な装置、および一般的な方法を、フィルム枠と、そこに取り付けられたフィルムとによって形成される溶剤貯留部に送達される溶剤によって発展させたアイデアに基づく。フィルム枠上に載置されたフィルムの弾性または可撓性のため、溶剤タンクの容量を変動可能にすることが同時に可能であり、フィルムの弾性または可撓性をさらに利用して、製品基板の剥離を、製品基板の縁部から開始して慎重に行うことが可能となる。このようにすると、製品基板を、分離直後に他の工程段階で直ちに使用することが可能となり、また、製品基板は、フィルム、およびフィルム枠によって保護されている。フィルム枠上に載置された製品基板に、多くの工程段階を直接実行することができる。
製品基板とは、例えば厚さ０．５から２５０μｍの間までに通常通り薄層化された半導体ウェハなどの製品基板として定義され、製品基板は、ますます薄層化される傾向にある。本発明は、フィルム枠上に載置されたフィルムと同様の可撓性を製品基板自体が有する製品基板に特に有効に働く。本発明で特許請求する装置の製品基板、および本発明で特許請求する方法は、特に製品基板の周辺部から同心状に進みながら、キャリア基板から剥ぎ取られるものである。
キャリアとは、例えば厚さが５０μｍから５０００μｍの間、特に５００μｍから１０００μｍの間のキャリア基板である。
接合層は、例えば可溶性接着剤、特に熱可塑性物質の接着剤でよく、こうした接着剤を、例えばキャリア−製品基板結合体の縁部領域、特に０．１から２０ｍｍの縁部ゾーンに選択的に付着させる。あるいは、接着剤を表面全体に付着させてもよく、中央部で、接着力低減層、例えばフッ素重合体、好ましくはテフロン（登録商標）によって接着力を低減させることができる。
チャックが、保持手段として特によく適しており、特に、例えば吸引経路、吸引孔、または吸着盤に対する負圧を用いてキャリア基板を保持するスピンナチャックが特によく適している。あるいは、機械的保持、例えば横クランプによる保持も考えられる。別の代替構成では、保持は、静電気的に行われる。
剥離手段は、フィルム枠上に載置されたフィルムと、力を印加し、かつフィルム枠を保持するフィルム枠ホルダとを含む。
本発明の有利な一実施形態では、溶剤が本質的に加熱なしに作用するようになされる。溶剤は、好ましくは周囲温度で使用される。このようにすると、いかなる加熱手段も省略することが可能である。
接合層によって生じる、キャリア基板と、製品基板間の連結を少なくとも部分的に分離することを目的とした溶剤によって、剥離手段による剥離が、有利には確実に容易となる。
溶剤は、特に、接合層を少なくとも部分的に分離するように、接合層を選択的に溶解させる流体剤を含むので、異なる接着剤を含む接合層では、ある接合層だけを、制御した形で、または規定された領域で溶解させることが可能となる。接合層の化学的溶解は、製品基板を特に保護するものであり、対応する材料を選択することによって、溶解を非常に迅速に行うことができ、特に、製品基板の縁部領域だけに接合層が設けられている場合は、溶剤は側面から非常に迅速に作用することができる。このようにすると、キャリア基板および／または製品基板中の穿孔を省略することができる。
溶剤貯留部の程度を、溶剤が少なくとも接合層の分離開始時に、特に製品基板の周辺部領域だけに作用するようにすると、製品基板および／またはキャリア基板の上面／または底面からの作用、特に製品基板の側縁部の内側に位置する内側領域に対する作用を省略することができる。
本発明の別の構成では、キャリア基板に対して作用する力Ｆsと、フィルム枠に対して作用し、かつ力Ｆsに対向する力Ｆfとを生じるように形成された剥離手段が設けられる。このようにすると、剥離は、単純かつ、特にフィルムによって保護される形で遂行される。力Ｆfは、フィルム枠の周辺部に、特にフィルム枠の周辺部にわたって分散配置された少なくとも２つの位置で作用し、有利な一実施形態では、力Ｆf1とＦf2とは、製品基板をより大きな力Ｆfで側部から剥離するように異なって制御することができる。
本明細書では、特に力Ｆsおよび力Ｆfによって、接触表面区画と、取付け区画との間に位置する剥離区画においてフィルムを把持することができると、特に有利である。このようにすると、剥離が、製品基板の周辺部で慎重に遂行される。溶剤による分離と、力ＦsおよびＦfによる剥離とは、互いに支持し合う。
本発明の有利な一実施形態によれば、溶剤および／または接合層に作用し、特にフィルムに隣接して、かつ／または溶剤貯留部内の溶剤中に配置することができる振動発生器が設けられる。「配置することができる」とは、表面接触、および少なくとも部分的な浸漬のどちらをも含む。上記のように振動発生器を配置することによって、溶剤による分離が支持され、分離工程が少なくとも２倍、構成を最適化した場合には５倍、より好ましくは、１０から５０倍に加速する。好ましくは、振動発生器は、超音波によって、特に接触表面区画の領域で作用する。
別の有利な実施形態では、溶剤貯留部は溝形に形成され、それによって製品基板の剥離を最少の溶剤消費量で実現することができる。
本発明の他の利点、特徴、および詳細は、以下の好ましい例示的な実施形態の説明から、かつ図面を用いると明らかとなるであろう。
フィルム枠上の、製品基板、キャリア基板、および接合層からなる基板結合体の概略上面図である。 図１ａを詳細に示す概略側面図である。 溶剤が送達されたときの、図２による概略図である。 接合層を分離する方法段階の概略図である。 本発明で特許請求する、キャリア基板から製品基板を剥離する方法段階の概略図である。 本発明で特許請求する、キャリア基板から製品基板を剥離する代替の一方法段階の概略図である。
図中、同じ構成要素、および同じ機能を有する構成要素は、同じ参照番号で識別してある。
図１ａは、本実施形態では少なくとも内周１ｉが円形のフィルム枠１を示し、その底面には、図１ｂに示す断面図によると、フィルム３が、その接着層３ｓを用いてフィルム枠１と同心状に接合されている。フィルム枠１の内周１ｉまでの半径方向距離Ａを置いて、製品基板−キャリア基板結合体が、フィルム枠１の内側で、フィルム３の接着層３ｓ上に、フィルム枠１と同心状に接合されている。製品基板−キャリア基板結合体は、フィルム３に接着した製品基板４、キャリア基板２、および製品基板４とキャリア基板２とを連結する接合層６からなる。製品基板４の直径と、キャリア基板２の直径とは、本質的に同一であり、一方、製品基板４の厚さは、キャリア基板２の厚さよりも薄い。
フィルム３は、この場合は円環形状を有する取付け区画３ｂからなり、この区画でフィルム３はフィルム枠１に固定されている。さらに、フィルム３は、接触表面区画３ｋからなり、この区画で製品基板４をフィルム３の接着層３ｓに固定することができる。取付け区画３ｂと接触表面区画３ｋとの間には剥離区画３ａがあり、この区画は、取付け区画３ｂ、および接触表面区画３ｋと特に同心状に配置されており、また、この区画は、接合機能を有する必要はないが、本発明で特許請求する重要な機能が備わる。したがって、剥離区画３ａは、製品基板４の周辺部４ｕからフィルム枠１の内周１ｉまで延在し、本明細書では半径方向距離Ａで示している。フィルム枠１の厚さＤと、距離Ａとの比率は、有利には少なくとも１：２から１：５０、特に１：５から１：２５である。
図１ｂに示す初期位置では、製品基板４の、フィルム３と接触する面と、フィルム枠１の、フィルム３と接触する面とは、同一平面に配置され、一平面Ｅにある。図１ａおよび１ｂに示す部品は、既知のフィルム枠マウンタ上で組み立てられる。
フィルム３と、フィルム枠１の内周１ｉとによって、溝形の溶剤貯留部２０が形成され、その中に、製品基板−キャリア基板を上述のように配置することができる。
図２に示す方法段階によれば、溶剤２２は、送達手段２３によって溶剤貯留部２０に送達することができる。本明細書に記載の送達手段２３は、ライン２４、および溶剤貯蔵部２５からなり、これらは、溶剤２２を溶剤貯留部２０に送達するように、中央ユニットから起動させることができる。
図２に示すように、溶剤貯留部２０は、フィルム３が少なくとも剥離区画３ａにおいて、キャリア基板２に対して下方に作用する力Ｆsと、フィルム枠１に対して上方に作用する力Ｆfとによって弾性となるため、容量が変動可能となるものである。力の印加は、中央ユニットによって同様に制御される。
溶剤貯留部の容量を増大させることによって、溶剤２２がフィルム枠１の縁部を越えて流れ出ることが防止され、それと同時に、溶剤２２の迅速な分散または送達が可能となる。
図３に示す力Ｆsは、キャリア基板２を保持するためにキャリア基板ホルダ７によって伝達され、キャリア基板２のキャリア基板ホルダ７に対する固定は、キャリア基板ホルダ７の表面に機械加工された真空経路８によって、そこに連結された真空手段を介して行われるが、この真空手段は図示されていない。
フィルム３の製品基板４に対する反対側では、特に超音波を生成するための音波発生器１０があってもよく、それによって超音波を製品基板４に、しかし特には接合層６および溶剤２２に伝達することができ、その理由は、このようにすると、分離工程が大幅に加速し、特に２倍、好ましくは５倍、さらに好ましくは１０から５０倍まで加速するからである。
図５に示す代替の一実施形態によれば、音波発生器１０’は、少なくとも流体溶剤２２の表面と接触しているが、好ましくは、少なくとも部分的にその中に浸漬されている。このようにすると、音波を溶剤２２に直接伝達し、溶剤２２から接合層６に伝達することができる。
フィルム枠１に対して作用する力Ｆfは、図３に示すように、フィルム枠１に対する表面的な力として、一様に分散して作用することができ、したがって溶剤貯留部２０の容量の変更は、フィルム３を剥離区画３ａにおいて変形させることによって行うことができる。
図４に示すように、製品基板４のキャリア基板２からの剥離は、互いに反対方向に向かう力Ｆsと、力Ｆf、または力Ｆs1およびＦs2とによって逆向きに行われ、本明細書に示す実施形態の力Ｆf1は、図４に示す拡大図によれば、製品基板４の剥離をまず縁部側から慎重に開始するように、力Ｆf2よりも大きく設定されている。
力Ｆf1、またはいくつかの力Ｆf1、Ｆf2からＦfnは、フィルム枠１の周辺部の所々に分散して送達することができ、またはフィルム枠ホルダによって分散して送達することができる。
力Ｆf1、Ｆf2、および／またはＦfnの程度は異ならせてあり、フィルム枠１に力を印加する保持手段は、フィルム枠１の傾斜を可能とするように形成されなければならない。
図３に示す溶剤２２によって分離する工程段階と、図４に示す対向する力Ｆs、Ｆf1、Ｆf2、Ｆfnによって剥離する方法段階との間に、特に吸引によって、溶剤２２を溶剤貯留部２０から除去する一方法段階があってもよい。
１ フィルム枠
２ キャリア基板
３ フィルム
３ａ 剥離区画
３ｂ 取付け区画
３ｋ 接触表面区画
３ｓ 接着層
４ 製品基板
４ｕ 周辺部
６ 接合層
７ キャリア基板ホルダ
８ 真空経路
１０，１０’ 音波発生器
２０ 溶剤貯留部
２２ 溶剤
２３ 送達手段
２４ ライン
２５ 溶剤貯蔵部
Ｆs、Ｆf1、Ｆf2．．．Ｆfn 力
Ｆs 力

Claims (4)

  1. 接合層（６）によって製品基板（４）に連結されたキャリア基板（２）から前記製品基板（４）を剥離する装置であって、
    前記製品基板（４）は可撓性フィルム（３）に接合されており、前記可撓性フィルム（３）は、該可撓性フィルム（３）の接触表面区画（３ｋ）に前記製品基板（４）を固定するための接着層（３ｓ）を有しており、前記可撓性フィルム（３）は、該可撓性フィルム（３）の前記接触表面区画（３ｋ）を取り囲む取付け区画（３ｂ）においてフィルム枠（１）に連結されており、
    前記製品基板（４）から離れる方向に前記キャリア基板（２）に作用する力Ｆsと該力Ｆsとは逆向きに前記フィルム枠（１）の周辺部に分散して作用する少なくとも２つの異なって制御された力Ｆf１、Ｆf２とによって前記キャリア基板（２）から前記製品基板（４）を剥離する剥離手段を備える、
    装置。
  2. 前記可撓性フィルム（３）は、前記接触表面区画（３ｋ）と前記取付け区画（３ｂ）との間に位置する剥離区画（３ａ）において、特に前記力Ｆsと前記力Ｆ f１ 、Ｆ f２ によって、把持することができる請求項１記載の装置。
  3. 接合層（６）によって製品基板（４）に連結されたキャリア基板（２）から前記製品基板（４）を剥離する方法であって、
    前記製品基板（４）は可撓性フィルム（３）に接合されており、前記可撓性フィルム（３）は、該可撓性フィルム（３）の接触表面区画（３ｋ）に前記製品基板（４）を固定するための接着層（３ｓ）を有しており、前記可撓性フィルム（３）は、該可撓性フィルム（３）の前記接触表面区画（３ｋ）を取り囲む取付け区画（３ｂ）においてフィルム枠（１）に連結されており、
    前記製品基板（４）から離れる方向に前記キャリア基板（２）に作用する力Ｆsと該力Ｆsとは逆向きに前記フィルム枠（１）の周辺部に分散して作用する少なくとも２つの異なって制御された力Ｆf１、Ｆf２とによって前記キャリア基板（２）から前記製品基板（４）を剥離するステップを有する、
    方法。
  4. 前記製品基板（４）が、異なる接着剤を含む接合層によって前記キャリア基板（２）と連結されている請求項３に記載の方法。
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