JP6825951B2

JP6825951B2 - サポート治具の剥離装置及び剥離方法

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Publication number: JP6825951B2
Application number: JP2017057416A
Authority: JP
Inventors: 小田嶋　智; 智小田嶋
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP2018160574A

Description

本発明は、半導体ウェーハ等に粘着されたサポート治具を剥離して取り外すサポート治具の剥離装置及び剥離方法に関するものである。

シリコンウェーハに代表される半導体ウェーハは、薄い半導体パッケージに適合させる観点から、薄化して各種の加工や処理が施されるが、剛性に乏しい薄板なので、脆く割れやすいという特徴があり、そのままでは加工時、処理時、搬送時に損傷するおそれがある。この問題を解消するため、半導体ウェーハに粘着して剛性を付与するサポート治具が提案され、使用されている（特許文献１参照）。

この種のサポート治具１０は、図４や図５に示すように、所定の樹脂シートを用いて半導体ウェーハ１の表面２の全面を覆うよう平面円形に形成され、裏面の全面に弱粘着性の粘着層１１が積層して接着されており、この粘着層１１が半導体ウェーハ１の全表面２に着脱自在に粘着する。このようなサポート治具１０は、周縁部が作業者に摘まんで引き上げられることにより、半導体ウェーハ１の表面２から徐々に剥離され、取り外される。

特開２０１６‐０３５９８３号公報

従来におけるサポート治具１０は、以上のように構成され、半導体ウェーハ１の反りの矯正、剛性の付与、及びチッピングの防止に優れた効果が期待でき、しかも、周縁部を手作業で引き上げれば、半導体ウェーハ１から簡単に剥離して取り外すことができる。
しかしながら、サポート治具１０を手動操作の他、専用の装置により自動操作し、半導体ウェーハ１からサポート治具１０を適切な速度で自動的に剥離して取り外すことができれば、コストを削減したり、剥離作業の信頼性を向上させることができるので、非常に有意義である。

また、手動操作の場合には、サポート治具１０の剥離が作業者の学習度や熟練度に左右されるので、剥離作業の安定性や安全性に問題の生じることがある。例えば、学習度や熟練度に乏しい作業者がサポート治具１０を剥離して取り外そうとすると、半導体ウェーハ１の表面２に粘着層１１の一部が残存し、サポート治具１０の粘着層１１が損傷して再利用に支障を来すことがある。これに対し、自動操作の場合には、作業者の学習度や熟練度に影響されるおそれがないので、剥離作業の安定性や安全性、使い勝手の向上が期待できる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、基板からサポート治具を適切、かつ自動的に剥離し、剥離作業の安定性や安全性、使い勝手を向上させることのできるサポート治具の剥離装置及び剥離方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、基板に着脱自在に粘着されたサポート治具を剥離するものであって、
基板の片面とサポート治具との間に対して進退動可能な剥離部材と、この剥離部材の下方に配置される繰出手段と、剥離部材の上方に配置される引取手段と、繰出手段と引取手段との間に張架（張力の作用した状態で架け渡す）されて基板及びサポート治具と剥離部材との間に位置するサポート治具用の移送シートとを含み、剥離部材の進出時に移送シートが繰出手段から剥離部材の先端部を経由して引取手段に移動するとともに、剥離部材を上下方向から断面略Ｖ字形に被包（包み覆う）することを特徴としている。

なお、基板が半導体ウェーハであり、この半導体ウェーハの片面の少なくとも周縁部にサポート治具が粘着層を介して着脱自在に粘着されるようにすることができる。
また、サポート治具の周縁部から外方向に、剥離部材に干渉可能な剥離突起が突出するようにすることができる。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１、２、又は３に記載したサポート治具の剥離装置を用い、基板に着脱自在に粘着されたサポート治具を剥離するサポート治具の剥離方法であって、
保持テーブルに基板を搭載してその片面に粘着されたサポート治具を露出させ、繰出手段から移送シートを繰り出しながら基板とサポート治具との間に移送シートに断面略Ｖ字形に被包された剥離部材を進出させ、この剥離部材の進出により、基板の片面からサポート治具を剥離して剥離部材を被包する移送シートに接触支持させた後、引取手段方向に移送シートを移動させながら進出した剥離部材を後退させ、この剥離部材の後退により、サポート治具を基板の片面から取り外すことを特徴としている。

なお、サポート治具を抑えながら基板とサポート治具との間に移送シートに包まれた剥離部材を進出させることができる。

ここで、特許請求の範囲における基板は、φ１００、１５０、２００、３００、４５０ｍｍの各種半導体ウェーハ（例えば、シリコンウェーハ、シリコンカーバイトウェーハ、化合物ウェーハ、バックグラインドウェーハ）が主ではあるが、液晶基板やマスクガラス等の板材でも良い。この基板の片面は、表面でも良いし、裏面でも良い。また、サポート治具は、透明、不透明、半透明、可撓性の有無を特に問うものではない。このサポート治具は、基板の形に対応するよう、各種樹脂を用いて平面円形、多角形、中空のリング形、中空の枠形等に形成することができる。移送シートとしては、各種の樹脂シートや樹脂フィルムを使用することができる。この移送シートは、透明、不透明、半透明のいずれでも良い。

本発明によれば、基板に着脱自在に粘着されたサポート治具を自動的に剥離して取り外す場合には、繰出手段から移送シートを繰り出しながら基板とサポート治具の間に剥離部材を進出させる。すると、剥離部材は、移送シートに覆われた状態で基板とサポート治具の周縁部間に進出して接触し、基板の片面とサポート治具の粘着面の周縁部間から内部に進出する。この進出に伴い、サポート治具は、基板の片面から剥離され、剥離部材を覆う移送シートに支持される。

剥離部材を覆う移送シートにサポート治具が支持されると、進出した剥離部材が後退するとともに、サポート治具を搭載した移送シートが引取手段方向に移動する。この移送シートの移動に伴い、サポート治具は、基板の片面から取り外され、剥離作業が終了する。

本発明によれば、基板からサポート治具を適切、かつ自動的に剥離することができるので、剥離作業の安定性や安全性、使い勝手を向上させることができるという効果がある。また、下方の繰出手段が駆動して剥離部材を包む移送シートを繰り出すので、剥離部材の進出時に移送シートが緊張して損傷するのを防止することが可能になる。また、上方の引取手段が駆動して移送シートを引取手段方向に移動させるので、移送シートに移し替えられたサポート治具を基板から適切に取り外すことが可能になる。

請求項２記載の発明によれば、半導体ウェーハの片面からサポート治具を適切な速度で自動的に剥離することができる。また、サポート治具を半導体ウェーハの片面の少なくとも周縁部に沿う中空のエンドレスに形成すれば、半導体ウェーハ片面の大部分の領域がサポート治具の粘着層で汚れるのを防止したり、半導体ウェーハ片面の大部分の領域に配設された半田バンプ等を潰すことなく保護することができる。

請求項３記載の発明によれば、剥離突起に、移送シートに包まれた剥離部材を接触させ、剥離の契機として持ち上げることができるので、基板の片面からサポート治具を簡単に剥離することができる。また、剥離突起を剥離の契機として摘まんで持ち上げれば、サポート治具を手作業で容易に剥離することが可能になる。

請求項５記載の発明によれば、剥離作業中のサポート治具を抑えて基板の浮き上がりを防ぐので、浮き上がりに伴う基板の損傷を防止することが可能になる。また、サポート治具を抑えながら移送シートで包まれた剥離部材を進出させ、サポート治具を掬い上げるので、基板からサポート治具が急激に剥離され、その結果、基板やサポート治具が損傷するのを防止することが可能になる。

本発明に係るサポート治具の剥離装置及び剥離方法の実施形態を模式的に示す部分断面説明図である。本発明に係るサポート治具の剥離装置及び剥離方法の第２の実施形態を模式的に示す部分断面説明図である。本発明に係るサポート治具の剥離装置及び剥離方法の第３の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。半導体ウェーハとサポート治具を示す斜視説明図である。サポート治具を示す断面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態におけるサポート治具の剥離装置は、図１、図４、図５に示すように、半導体ウェーハ１に着脱自在に粘着されたサポート治具１０を自動的に剥離する専用の装置であり、半導体ウェーハ１とサポート治具１０との間に対して進退動可能な剥離ブレード２０と、半導体ウェーハ１、サポート治具１０、及び剥離ブレード２０の間に介在されて繰出機構３１から引取機構３３に移動可能な移送シート３０とを備え、この移送シート３０にサポート治具１０を半導体ウェーハ１から移し替えるようにしている。

半導体ウェーハ１は、図１や図４に示すように、例えばφ２００ｍｍの丸く薄いシリコンウェーハからなり、表面２の周縁部を除く大部分の領域に回路パターンが形成されており、サポート治具１０の剥離時に真空吸着機能を有する保持テーブル３に位置決めして搭載される。この半導体ウェーハ１は、前工程の終了段階では約７５０μｍ程度の厚さとされるが、バックグラインド段階では１００μｍ以下、例えば７０μｍや５０μｍ程度の厚さに薄化される。

保持テーブル３は、詳細は図示しないが、下方に位置する真空室と、この真空室の開口上部に覆着されて半導体ウェーハ１の裏面に接触する板形のセラミック多孔質体とを上下二層構造に備え、真空室とバキューム装置とが配管を介して接続されており、バキューム装置の駆動に基づく負圧化により、セラミック多孔質体の平坦な表面に半導体ウェーハ１の全裏面を着脱自在に吸着保持して高精度に位置決め固定するよう機能する。

サポート治具１０は、図１、図４、図５に示すように、例えば所定の樹脂シートを用いて半導体ウェーハ１の表面２の全面を被覆するよう屈曲可能な円板形に形成され、裏面の全面に弱粘着性の薄い粘着層１１が積層して接着されており、この粘着層１１が半導体ウェーハ１の全表面２に着脱自在に粘着する。このサポート治具１０は、半導体ウェーハ１と同じ大きさでも良いが、剥離作業の便宜を図る観点からすると、半導体ウェーハ１よりも僅かに大きい径であることが好ましい。

サポート治具１０は、取扱作業の容易化を図る観点からすると、５０〜１５００μｍ、好ましくは１００〜９００μｍ、より好ましくは２４０〜８００μｍ程度の厚さが最適である。また、視認性を向上させたい場合には有彩色（黄色、赤色、青色等）に着色され、半導体ウェーハ１の状態を完全に把握したい場合には透明に形成される。

サポート治具１０の樹脂シートとしては、特に限定されるものではないが、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート製のシート等があげられる。また、粘着層１１の材料としては、例えばシリコーン系ゴムやフッ素系ゴムの粘着材料があげられる。これらの粘着材料の中でも、サポート治具１０が加熱工程で使用される場合等を考慮し、耐熱性、難燃性、着脱性等に優れるシリコーン系で熱硬化性の粘着材料が好適に用いられる。

粘着層１１の厚さは、制約されるものではないが、微粘着性の維持と製造作業の便宜を図る観点からすると、２０〜２３０μｍの範囲が良い。より具体的には、２０〜２３０μｍ、好ましくは３０〜２２０μｍ、より好ましくは５０〜２００μｍの範囲が好適である。

剥離ブレード２０は、図１の奥方向に伸びる先端部が断面略ノミ形で先細りの板に形成され、駆動機構の駆動に基づき、保持テーブル３上に搭載された半導体ウェーハ１とサポート治具１０の周縁部間に対して一定速度で進退動し、半導体ウェーハ１の表面２からサポート治具１０を剥離するよう機能する。この剥離ブレード２０は、例えばステンレス鋼や硬質の合成樹脂等を用いて形成され、先端部の斜面２１が上方に指向する。また、剥離ブレード２０を進退動させる駆動機構としては、ピストンロッドを往復動させるエアシリンダ、クランク機構、ラックとピニオンを噛合させた螺子機構等が使用される。

移送シート３０は、図１に示すように、半導体ウェーハ１、サポート治具１０、及び剥離ブレード２０の間に介在されて剥離ブレード２０を後方から被包し、下方の繰出機構３１から剥離ブレード２０の先端部を経由して上方の引取機構３３に移動する。この移送シート３０は、例えば離型処理されたポリエチレンテレフタレートや二軸延伸されたポリプロピレン製等のシートが用いられ、繰出機構３１と引取機構３３との上下方向間に緊張して張架されており、半導体ウェーハ１及びサポート治具１０と剥離ブレード２０の間に介在する。

移送シート３０の厚さは、半導体ウェーハ１とサポート治具１０との間に屈曲して円滑に進入できる厚みとされる。具体的には、２５〜１００μｍ、好ましくは４０〜９０μｍ、より好ましくは５０〜８０μｍ程度の厚みとされる。

繰出機構３１は、同図に示すように、剥離ブレード２０の後部下方に回転可能に位置する繰出ローラ３２を備え、この繰出ローラ３２に所定の長さの移送シート３０が巻回されており、剥離ブレード２０の進出時に繰出ローラ３２を回転させて移送シート３０を繰り出すよう機能する。

引取機構３３は、図１に示すように、剥離ブレード２０の後部上方に回転可能に位置する上下一対の挟持ローラ３４を備え、この上下一対の挟持ローラ３４の間に移送シート３０が挟持されており、進出した剥離ブレード２０の後退時に一対の挟持ローラ３４を回転させて移送シート３０を引っ張るよう機能する。

上記構成において、半導体ウェーハ１の表面２に着脱自在に粘着されたサポート治具１０を自動的に剥離して取り外す場合には、先ず、保持テーブル３上に半導体ウェーハ１を搭載してその表面２に粘着されたサポート治具１０を上方に露出させ、バキューム装置を駆動して保持テーブル３上に半導体ウェーハ１を真空吸着して位置決め固定した後、剥離ブレード２０の駆動機構と移送シート３０の繰出機構３１とをそれぞれ駆動し、半導体ウェーハ１とサポート治具１０の間に剥離ブレード２０を基準位置から進出させる。

すると、剥離ブレード２０は、移送シート３０に上下方向から断面略Ｖ字形に被包された状態で半導体ウェーハ１とサポート治具１０の周縁部間に進出して先細りの先端部が接触し、この先端部が半導体ウェーハ１の表面２とサポート治具１０の粘着層１１の周縁部間からその内部に徐々に進出する。この際、繰出機構３１から移送シート３０が繰り出されているので、剥離ブレード２０の進出で移送シート３０が過剰に伸び、破れて損傷するのを有効に防止することができる。

剥離ブレード２０が進出すると、サポート治具１０は、剥離ブレード２０の先端部の斜面２１に案内されつつ、半導体ウェーハ１の表面２から徐々に上方に剥離され、剥離ブレード２０の表面を被包する移送シート３０に接触支持される。この際、半導体ウェーハ１の表面２とサポート治具１０の粘着層１１に硬質の剥離ブレード２０が直接摺接するのではく、断面略Ｖ字形に折り返された可撓性の移送シート３０が摺接するので、剥離ブレード２０の先端部による切削作用を排除することができ、半導体ウェーハ１の回路パターンやサポート治具１０の粘着層１１の損傷防止が大いに期待できる。

次いで、剥離ブレード２０の駆動機構と移送シート３０の引取機構３３とがそれぞれ駆動し、進出した剥離ブレード２０が元の基準位置に後退するとともに、サポート治具１０を搭載した移送シート３０が斜め上方の引取機構３３方向に引っ張られて移動する。この移送シート３０の移動に伴い、サポート治具１０は、引取機構３３方向に移送され、半導体ウェーハ１の表面２から完全に取り外されるので、剥離作業が終了する。

上記構成によれば、半導体ウェーハ１からサポート治具１０を適切な速度で自動的に剥離して取り外すことができるので、コストを削減したり、剥離作業の信頼性を大幅に向上させることができる。また、自動的に剥離するので、剥離作業に従事する作業者の学習度や熟練度に影響されるおそれが全くなく、剥離作業の安定性や安全性、使い勝手の向上が大いに期待できる。

したがって、剥離作業時に半導体ウェーハ１の表面２に粘着層１１の一部が残存することがなく、サポート治具１０の粘着層１１の損傷を防止して再利用を図ることができる。さらに、保持テーブル３のセラミック多孔質体と負圧とを利用して半導体ウェーハ１を真空吸着するので、例え半導体ウェーハ１が薄く脆くても、半導体ウェーハ１を破損させることなく、安全に平面保持することが可能になる。

次に、図２は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、サポート治具１０をローラ４０等で上方から部分的に抑えながら半導体ウェーハ１とサポート治具１０との間に移送シート３０に被包された剥離ブレード２０を進出させるようにしている。

ローラ４０は、特に限定されるものではないが、例えば一般的なゴム被覆タイプ等があげられる。このローラ４０で抑える箇所は、剥離ブレード２０の剥離力の作用点付近、具体的には、サポート治具１０の剥離ブレード２０や移送シート３０の反対側の作用点付近があげられる。ローラ４０で抑える作業は、剥離ブレード２０の進出と連動することが好ましい。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、サポート治具１０をローラ４０で抑えるので、半導体ウェーハ１の浮き上がりを防ぎ、この浮き上がりに伴う半導体ウェーハ１の損傷を有効に防止することができるのは明らかである。また、サポート治具１０をローラ４０で抑えながら剥離ブレード２０を進出させ、サポート治具１０を徐々に掬い上げるので、半導体ウェーハ１の表面２からサポート治具１０が急激に剥離され、その結果、半導体ウェーハ１やサポート治具１０が損傷するのを有効に防止することができる。

次に、図３は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、サポート治具１０を円板形に形成するのではなく、半導体ウェーハ１の表面周縁部を被覆する平面リング形に形成し、このサポート治具１０の外周縁部から半径外方向に、剥離ブレード２０に干渉可能な剥離突起１２を突出させるようにしている。

サポート治具１０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えばガラス強化エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート等の板があげられる。これらの中でも、サポート治具１０が加熱工程で使用される場合には、強度・熱伝導率、耐熱性、電気特性等に優れるガラス強化エポキシ樹脂製の板が好適に使用される。サポート治具１０は、必要に応じ、外周部が半導体ウェーハ１の周縁部に揃えられたり、半導体ウェーハ１の周縁部よりも外方向に僅かに突出して剥離作業の便宜が図られる。

剥離突起１２は、平面矩形に形成され、半導体ウェーハ１からサポート治具１０が自動剥離される場合には、移送シート３０に被包された剥離ブレード２０の先端部に係合し、サポート治具１０が手動剥離される場合には、摘みの対象となる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、サポート治具１０と粘着層１１とが共に平面リング形なので、半導体ウェーハ１の表面２の大部分がサポート治具１０の粘着層１１で汚れるのを防止することができるのは明らかである。また、剥離突起１２に移送シート３０に被包された剥離ブレード２０を接触させ、剥離の契機として持ち上げることができるので、半導体ウェーハ１の表面２からサポート治具１０を簡単に剥離することができる。さらに、剥離突起１２を剥離の契機として摘まんで持ち上げれば、サポート治具１０を手作業で容易に剥離することが可能となる。

なお、上記実施形態の保持テーブル３には、サポート治具１０の粘着力を低下させるため、半導体ウェーハ１を加熱する加熱機構であるヒータを内蔵しても良い。また、上記実施形態では剥離ブレード２０が進出した後に移送シート３０を引取機構３３方向に移動させたが、特に問題が生じないのであれば、剥離ブレード２０の進出時に移送シート３０を引取機構３３方向に移動させても良い。また、円板形のサポート治具１０の周縁部から外方向に、剥離ブレード２０に干渉可能な剥離突起１２を突出させても良い。さらに、剥離突起１２は、平面半円形、半楕円形、三角形、Ｙ字形等に形成することができる。

本発明に係るサポート治具の剥離装置及び剥離方法は、半導体や液晶ディスプレイ等の製造分野で使用される。

１半導体ウェーハ（基板）
２表面（片面）
３保持テーブル
１０サポート治具
１１粘着層
１２剥離突起
２０剥離ブレード（剥離部材）
３０移送シート
３１繰出機構（繰出手段）
３１繰出ローラ
３３引取機構（引取手段）
３４挟持ローラ
４０ローラ

Claims

基板に着脱自在に粘着されたサポート治具を剥離するサポート治具の剥離装置であって、
基板の片面とサポート治具との間に対して進退動可能な剥離部材と、この剥離部材の下方に配置される繰出手段と、剥離部材の上方に配置される引取手段と、繰出手段と引取手段との間に張架されて基板及びサポート治具と剥離部材との間に位置するサポート治具用の移送シートとを含み、剥離部材の進出時に移送シートが繰出手段から剥離部材の先端部を経由して引取手段に移動するとともに、剥離部材を上下方向から断面略Ｖ字形に被包することを特徴とするサポート治具の剥離装置。
基板が半導体ウェーハであり、この半導体ウェーハの片面の少なくとも周縁部にサポート治具が粘着層を介して着脱自在に粘着される請求項１記載のサポート治具の剥離装置。
サポート治具の周縁部から外方向に、剥離部材に干渉可能な剥離突起が突出する請求項１又は２記載のサポート治具の剥離装置。
請求項１、２、又は３に記載したサポート治具の剥離装置を用い、基板に着脱自在に粘着されたサポート治具を剥離するサポート治具の剥離方法であって、
保持テーブルに基板を搭載してその片面に粘着されたサポート治具を露出させ、繰出手段から移送シートを繰り出しながら基板とサポート治具との間に移送シートに断面略Ｖ字形に被包された剥離部材を進出させ、この剥離部材の進出により、基板の片面からサポート治具を剥離して剥離部材を被包する移送シートに接触支持させた後、引取手段方向に移送シートを移動させながら進出した剥離部材を後退させ、この剥離部材の後退により、サポート治具を基板の片面から取り外すことを特徴とするサポート治具の剥離方法。
サポート治具を抑えながら基板とサポート治具との間に移送シートに被包された剥離部材を進出させる請求項４記載のサポート治具の剥離方法。