DE4407735A1 - Gerät zum Herstellen eines Halbleiterwafers - Google Patents

Gerät zum Herstellen eines Halbleiterwafers

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Herstellen eines Halbleiterwafers bzw. einer Halblei­ terscheibe, und insbesondere auf ein Gerät zum Ablösen ei­ nes Wafers von einer Trägerplatte, die mittels eines ther­ misch aufweichenden Klebstoffs am Wafer haftet bzw. ange­ klebt ist, um die Festigkeit bzw. Steifheit des Wafers wäh­ rend der Behandlung der hinteren Oberfläche des Wafers zu erhöhen.
Fig. 19 zeigt anhand einer Querschnittsansicht ein her­ kömmliches Gerät zum Ablösen eines Wafers von einem Träger­ bzw. Stützsubstrat. Fig. 20 zeigt anhand einer Querschnitts­ ansicht einen Wafer, der an eine Trägerplatte angeklebt ist.
Gemäß Fig. 20 ist ein Wafer 1 mittels eines thermisch aufweichenden Klebstoffs 209 wie beispielsweise Wachs an einer Trägerplatte 2 wie beispielsweise einer Glasplatte angeklebt. Nachfolgend wird der Wafer 1 zusammen mit der Glasplatte 2 als Werkstück 20 bezeichnet. Am Umfangsbereich der Grenzfläche zwischen dem Wafer 1 und der Glasplatte 2 ist durch Bedampfung oder Galvanisierung ein Metallvor­ sprung 3 ausgebildet.
Gemäß Fig. 19 ist das Werkstück 20 zwischen einer unte­ ren Platte 201 und einer oberen Platte 204 angeordnet. Die untere Platte 201 weist eine in Kontakt mit dem Wafer 1 des Werkstücks 20 befindliche obere Oberfläche 201a und an der oberen Oberfläche 201a eine Vielzahl von Öffnungen 201b auf. Diese Öffnungen 201b sind mit einer Röhre 202 verbun­ den, die ihrerseits mit einer (nicht gezeigten) externen Vakuumpumpe verbunden ist. Da die Vakuumpumpe über die Öff­ nungen 201b Luft evakuiert, wird der Wafer 1 zur oberen Oberfläche 201a der unteren Platte 201 hin angezogen. In der unteren Platte 201 ist eine Heizvorrichtung 203 einge­ bettet.
Die Struktur der oberen Platte 204 ist identisch mit der der unteren Platte 201. Das heißt, die obere Platte 204 weist eine in Kontakt mit der Glasplatte des Werkstücks 20 befindliche untere Oberfläche 204a sowie eine Vielzahl von an der unteren Oberfläche 204a ausgebildeten Öffnungen 204b auf. Diese Öffnungen 204b sind mit einer Röhre 205 verbun­ den, wobei die Röhre 205 ihrerseits an eine (nicht gezeig­ te) externe Vakuumpumpe angeschlossen ist. Da die Vakuum­ pumpe über die Öffnungen 204b Luft evakuiert, wird die Glasplatte 2 an die untere Oberfläche 204a der oberen Plat­ te 204 angepreßt bzw. an dieser angezogen. In der oberen Platte 204 ist eine Heizvorrichtung 206 eingebettet. An der oberen Oberfläche der oberen Platte 204 ist darüber hinaus das Ende eines Schafts 207 befestigt, an dessen anderem En­ de ein Griff 208 befestigt ist.
Die Arbeitsweise dieses Geräts wird nachstehend näher beschrieben.
Zunächst wird ein Wafer 1 (Durchmesser: 76 mm, Dicke: 600 µm) mit einer vorderen Oberfläche, auf der Schaltungs­ elemente angeordnet sind, unter Verwendung von Wachs 209 derart an der Glasplatte 2 befestigt, daß die vordere Ober­ fläche des Wafers 1 in Kontakt mit der Glasplatte 2 ist, wodurch der Wafer 1 verstärkt bzw. versteift wird. Darauf­ hin wird der Wafer 1 an der hinteren Oberfläche solange ge­ schliffen, bis seine Dicke mehrere Mikrometer bis mehrere Hundert Mikrometer beträgt. Anschließend wird auf der hin­ teren Oberfläche des Wafers 1 durch Galvanisieren oder der­ gleichen ein Metallmuster ausgebildet. Im Laufe des Galva­ nisierungsprozesses wird gemäß der Darstellung in Fig. 20 an der Peripherie des Kontaktbereichs zwischen dem Wafer 1 und der Glasplatte 2 der Metallvorsprung 3 ausgebildet.
Nach der Bearbeitung der hinteren Oberfläche des Wafers 1 legt eine Bedienungsperson das Werkstück 20 von Hand auf die obere Oberfläche 201a der unteren Glasplatte 201. Da über die Öffnungen 201b der unteren Platte 201 mittels der Vakuumpumpe Luft evakuiert wird, wird der Wafer 1 an der Oberfläche 201a festgehalten bzw. fixiert. Gleichzeitig wird die untere Platte 201 durch die Heizvorrichtung 203 erwärmt.
Daraufhin nimmt die Bedienungsperson den Griff 208 der oberen Platte 204 und stellt die obere Platte 204 auf die Glasplatte 2 des Werkstücks 20. Da über die Öffnungen 204b der oberen Platte 204 Luft evakuiert wird, wird die Träger­ bzw. Glasplatte 2 zur unteren Oberfläche 204a der oberen Platte 204 hingezogen. Die obere Platte 204 wird durch die Heizvorrichtung 206 erwärmt.
Anschließend wird das Werkstück 20 für eine vorbe­ stimmte Zeitdauer erwärmt, um das Wachs 209 zwischen dem Wafer 1 und der Glasplatte 2 weich zu machen, worauf der Griff 208 in Richtung des in Fig. 19 gezeigten Pfeils bewegt wird, wodurch die Glasplatte 2 von dem Wafer 1 getrennt wird. Daraufhin nimmt die Bedienungsperson den Wafer 1 und die Glasplatte 2 von der oberen Platte 201 bzw. der unteren Platte 204 von Hand ab, woran sich weitere Verarbeitungs­ schritte anschließen.
Wenn bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Ge­ rät die Glasplatte 2 vom Wafer 1 getrennt wird, ist nicht auszuschließen, daß der Metallvorsprung 3 im Wafer 1 einen Riß oder Sprung hervorruft, wodurch der Wafer beim Ablösen oder bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten, wie bei­ spielsweise beim Waschen des Wafers, zerbrechen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ge­ rät zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte zu schaffen, mit dem es möglich ist, den Wafer ohne die Gefahr einer Rißbildung und ohne ihn zu zerbrechen von der Träger­ platte abzulösen, so daß die Ausbeute bei der Herstellung erhöht werden kann und die Herstellungskosten entsprechend verringert werden können.
Weiterhin soll mit der Erfindung erreicht werden, ein derartiges Gerät zu automatisieren.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt das Gerät zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte, die mittels eines thermisch aufweichenden Klebstoffs mit­ einander verbunden sind, eine obere Platte mit gegenüber­ liegenden oberen und unteren Oberflächen und einer Vielzahl von Löchern mit Öffnungen an der unteren Oberfläche, über die Luft evakuiert wird, um die Trägerplatte an die untere Oberfläche anzuziehen; eine untere Platte mit gegenüberlie­ genden oberen und unteren Oberflächen und einer Vielzahl von Löchern mit Öffnungen an der oberen Oberfläche, über die Luft evakuiert wird, um den Wafer an die obere Oberflä­ che anzuziehen; eine Heizvorrichtung zum Aufweichen des thermisch aufweichenden Klebstoffs, die in der unteren und/oder oberen Platte eingebettet ist; einen Roboterarm zum Bewegen der oberen Platte in vertikalen und horizonta­ len Richtungen; und einen Schaft zum drehbaren Verbinden der oberen Platte mit dem Roboterarm. Nachdem der den Wafer und die Trägerplatte verbindende, thermisch aufweichbare Klebstoff im Betrieb von der Heizvorrichtung aufgeweicht worden ist, bewegt der Roboterarm die obere Platte unter gleichzeitigem Drehen oder Wenden der oberen Platte auf­ wärts, wodurch die Trägerplatte vom Wafer abgelöst wird. Dadurch wird verhindert, daß der Wafer reißt oder bricht, wodurch die Produktionsausbeute erhöht wird, was zu einer entsprechenden Verringerung in den Kosten der (hergestellten) Vorrichtung führt. Da die obere Platte vom Roboterarm getragen und gesteuert wird, kann das Ablösen darüber hinaus sehr einfach und mit hoher Zuverlässigkeit durchgeführt werden.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung weist das Gerät weiterhin eine Einrichtung zum Absorbieren einer Erschütterung auf, die erzeugt wird, wenn das zur unteren Oberfläche der oberen Platte hin angezogene Werkstück, d. h. der Wafer mit der Trägerplatte, auf die obere Oberfläche der unteren Platte aufgesetzt wird. Dadurch wird verhin­ dert, daß der Wafer bricht.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung weist das Gerät weiterhin eine Einrichtung auf, welche die zur unteren Oberfläche der oberen Platte hin angezogene Träger­ platte durch Anpressen der Trägerplatte an die untere Ober­ fläche hält. Wenn die obere Platte vom Roboterarm nach oben bewegt wird, wird der Umfangsbereich der Trägerplatte da­ durch nach oben gebogen, wobei die Trägerplatte allmählich vom Umfangsbereich des Wafers abgelöst wird, wodurch der Ablösevorgang erleichtert wird.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung weist das Gerät weiterhin eine an der unteren Oberfläche der un­ teren Platte angeordnete Einrichtung auf, welche die untere Platte in vertikaler Richtung abwärts zieht. Die auf die untere Platte ausgeübte Dehnungskraft ist ein wenig kleiner als die Anziehungskraft der oberen und unteren Platten. Die Ablösung kann daher mit hoher Stabilität ausgeführt werden.
Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der Erfindung weist die obere Platte eine konvex geformte untere Oberfläche auf. Die Trägerplatte läßt sich daher leicht vom Wafer ab­ lösen.
Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung weist die obere Platte ein am Schaft befestigtes zentrales Schei­ benteil sowie ein peripheres Ringteil auf, das sich in ver­ tikaler Richtung bewegt. Das periphere Ringteil wird vor dem zentralen Scheibenteil nach oben bewegt, so daß die Trägerplatte vom Umfangsbereich des Wafers abgelöst wird.
Gemäß einem siebten Gesichtspunkt der Erfindung weist das Gerät ferner eine Düse auf, die ein Lösungsmittel auf­ bringt, das den thermisch aufweichenden Klebstoff am Über­ gang zwischen dem Wafer und der Trägerplatte auflöst. Das Entfernen des Klebstoffs wird dadurch unterstützt, wodurch das Ablösen erleichtert wird.
Gemäß einem achten Gesichtspunkt der Erfindung wird das Gerät in einen Behälter gestellt, der mit einem Lösungsmit­ tel gefüllt ist, das den thermisch aufweichenden Klebstoff auflöst. Der Behälter ist darüber hinaus hermetisch abge­ dichtet, wobei ein im Behälter herrschender Druck erhöht wird. Das Eindringvermögen des Lösungsmittels in den Kleb­ stoff wird dadurch erhöht.
Bezüglich weiterer Vorteile und Merkmale der Erfindung wird im übrigen auf die Ansprüche verwiesen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 ge­ zeigten Geräts;
Fig. 3(a) bis 3(c) Querschnittsansichten zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Ge­ räts;
Fig. 4 in einer Querschnittsansicht ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung ei­ nen in dem in Fig. 4 gezeigten Gerät vorgesehenen Mecha­ nismus zum Halten eines Wafers;
Fig. 6(a) und 6(b) Querschnittsansichten zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 5 gezeigten Wa­ fer-Haltemechanismus;
Fig. 7 anhand einer Querschnittsansicht ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ge­ räts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 8 anhand einer Querschnittsansicht ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ge­ räts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 9 anhand einer Querschnittsansicht ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ge­ räts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 10(a) und 10(b) anhand von Querschnitt­ sansichten ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 11(a), 11(b) anhand von Querschnittsan­ sichten ein siebtes Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trä­ gerplatte;
Fig. 12 anhand einer Querschnittsansicht ein achtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 13(a) und 13(b) in perspektivischen An­ sichten eine im Gerät der Fig. 12 vorgesehene obere Platte;
Fig. 14 anhand einer Querschnittsansicht ein neuntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ge­ räts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 15(a) bis 15(c) Funktionsdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise einer oberen Platte des in Fig. 14 gezeigten Geräts;
Fig. 16 anhand einer Querschnittsansicht ein zehntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ge­ räts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 17 anhand einer Querschnittsansicht ein elftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 18 anhand einer Querschnittsansicht ein zwölftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ge­ räts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte;
Fig. 19 anhand einer Querschnittsansicht ein herkömmliches Gerät zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte; und
Fig. 20 anhand einer Querschnittsansicht ein Werkstück in einem Zustand, bei dem vorbestimmte Ar­ beitsschritte für den Wafer und die Trägerplatte been­ det sind.
In den Fig. 1 und 2 ist anhand einer perspektivi­ schen Ansicht bzw. einer Querschnittsansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Trägerplatte gezeigt. In den Fig. 3(a) bis 3(c) ist demgegenüber die Betriebsweise des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Geräts anhand von Quer­ schnittsansichten näher gezeigt. Bei diesem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel weist eine untere scheiben- bzw. tellerför­ mige Platte 4 eine obere Oberfläche 4a auf, die sich in Kontakt mit dem Wafer 1 des Werkstücks 20 befindet, wobei in der unteren Platte 4 mindestens zwei konzentrische ring­ förmige Ausnehmungen 4b ausgebildet sind, die miteinander verbunden sind und über eine Röhre 5 an eine (nicht gezeig­ te) externe Vakuumpumpe angeschlossen sind. Mittels der Va­ kuumpumpe wird über die ringförmigen Ausnehmungen 4b und die Röhre 5 Luft evakuiert bzw. abgesaugt, so daß der Wafer 1 zur oberen Oberfläche 4a der unteren Platte 4 hingezogen wird. Die untere Platte 4 weist darüber hinaus eine Viel­ zahl von Durchgangslöchern 4c auf, in die patronenförmige Heizvorrichtungen 6 eingefügt sind.
Vier Führungsstangen 7 sind an der unteren Oberfläche der unteren Platte 4 in gleichen Abständen in einer zur un­ teren Oberfläche senkrecht verlaufenden Richtung befestigt. Diese Führungsstangen 7 sind in zylindrische und hohle Hal­ ter bzw. Fassungen 9 eingesetzt, die an einer Basis bzw. Grundplatte 10 befestigt sind. Vier Federn 8 sind zwischen der unteren Platte 4 und den jeweiligen Haltern 9 angeord­ net. Die untere Platte 4 wird durch die Federn 8 elastisch abgestützt, wodurch ein auf die untere Platte 4 beim Befe­ stigen des Werkstücks auf der oberen Oberfläche 4a ausgeüb­ ter Stoß abgeschwächt wird.
Eine obere Platte 11 hat den gleichen Aufbau wie die vorstehend beschriebene untere Platte 4. Das heißt, die obere Platte 4 weist eine in Kontakt mit der Glasplatte 2 des Werkstücks 20 befindliche untere Oberfläche 11a, minde­ stens zwei konzentrische ringförmige Vertiefungen 11b, die in der oberen Platte 11 miteinander verbunden sind, sowie eine Röhre 12 auf, welche die ringförmigen Vertiefungen 11b mit einer (nicht gezeigten) externen Vakuumpumpe verbindet. Mittels der Vakuumpumpe wird über die ringförmigen Vertie­ fungen 11b und die Röhre 12 Luft evakuiert, so daß das Werkstück 20 zur unteren Oberfläche 11a der oberen Platte hin angezogen wird. Die obere Platte 11 weist ferner eine Vielzahl von Durchgangslöchern 11c auf, in die patronenför­ mige Heizvorrichtungen 13 eingesetzt sind. Ein Ende einer Stange bzw. eines Schafts 14 ist mit dem Zentrum der oberen Oberfläche der oberen Platte 11 verbunden, wohingegen das andere Ende über eine Kupplung 15 mit einem Roboterarm 16 in Verbindung steht, so daß die obere Platte 11 vertikal und drehbar mit dem Roboterarm 16 bewegt werden kann.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise dieser Vorrichtung näher beschrieben.
Wenn ein aus einem Wafer 1 und einer Glasplatte 2 be­ stehendes Werkstück 20 aus einer (nicht gezeigten) Kassette herausgenommen wird, wird die obere Platte 11 vom Roboter­ arm 16 zu einer oberhalb des Werkstücks 20 befindlichen Po­ sition bewegt (siehe Fig. 3(a)). Daraufhin wird der Roboter­ arm 16 solange nach unten bewegt, bis die untere Oberfläche 11a der oberen Platte 11 in Kontakt mit der Glasplatte 2 des Werkstücks 20 gerät, worauf über die Ausnehmungen 11b der oberen Platte 11 Luft abgesogen wird, wodurch das Werk­ stück 20 zur unteren Oberfläche 11a gezogen wird (siehe Fig. 3(b)). Daraufhin wird die das Werkstück 20 haltende obere Platte 11 vom Roboterarm 16 zu einer oberhalb der oberen Oberfläche 4a der unteren Platte 4 befindlichen Po­ sition bewegt (siehe Fig. 3(c)). Im Anschluß daran wird der Roboterarm 16 solange nach unten bewegt, bis der Wafer 1 in Kontakt mit der oberen Oberfläche 4a der unteren Platte 4 ist, worauf über die Ausnehmungen 4b der unteren Platte 4 Luft evakuiert wird, wodurch das Werkstück 20 zur oberen Oberfläche 4a der unteren Platte 4 gezogen wird. Ein beim Befestigen des Werkstücks 20 auf der oberen Oberfläche 4a auf die untere Platte 4 ausgeübter Stoß wird durch die Ela­ stizität der Federn 8 verringert. Anschließend wird das Werkstück 20 durch die in die untere Platte 4 und in die obere Platte 11 eingebetteten patronenförmigen Heizvorrich­ tungen 6 bzw. 13 erwärmt, um das zwischen dem Wafer 1 und der Glasplatte 2 befindliche Wachs 209 weich zu machen. Daraufhin wird der Roboterarm 16 unter gleichzeitigem Dre­ hen oder Wenden der oberen Platte 11 nach oben bewegt, wo­ durch die Glasplatte 2 vom Wafer 1 gelöst wird.
Demzufolge bewegt der Roboterarm 16 bei diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach dem Aufweichen des Wachses 209 durch die Heizvorrichtungen 6 und 13 die obere Platte 11 unter gleichzeitigem Drehen oder Wenden der obe­ ren Platte 11 nach oben, wodurch die Glasplatte 2 in vor­ teilhafter Weise so vom Wafer 1 abgelöst wird, daß keiner­ lei Defekt und Sprung im Wafer auftritt. Ein Brechen des Wafers aufgrund eines Risses oder eines Sprungs wird daher vermieden, so daß die Ausbeute bei der Herstellung erhöht wird, was zu einer entsprechenden Verringerung der Kosten der (hergestellten) Vorrichtung führt.
Da die obere Platte 11 durch den Roboterarm 16 abge­ stützt und kontrolliert wird, wird die Drehung und die Auf­ wärtsbewegung der oberen Platte 11 zum Ablösen der Glas­ platte 2 vom Wafer 1 leicht durchgeführt, wodurch die Auto­ matisierung des Geräts einfach realisiert werden kann.
Da der Stoß, der erzeugt wird, wenn die obere Platte 11 zusammen mit dem Werkstück 20 auf der unteren Platte 4 be­ festigt wird, durch die Elastizität der Federn 8 absorbiert wird, wird verhindert, daß der Wafer 1 bricht.
Während im vorstehend beschriebenen ersten Ausführungs­ beispiel die obere Platte 11 entweder gedreht oder gewendet wird, um das Ablösen des Wafers 1 von der Glasplatte 2 zu erleichtern, ist es auch möglich, das Drehen mit dem Wenden zu kombinieren.
Obgleich bei dem vorstehend beschriebenen ersten Aus­ führungsbeispiel der Roboterarm 16 unter gleichzeitigem Drehen oder Wenden der oberen Platte 11 nach oben bewegt wird, ist es alternativ auch möglich, ihn nach oben zu be­ wegen, nachdem die Verbindungskraft zwischen dem Wafer 1 und der Glasplatte 2 durch Drehen oder Wenden der oberen Platte 11 abgeschwächt worden ist.
Fig. 4 zeigt in einer Querschnittsansicht ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Trägerplatte. In Fig. 5 ist an­ hand einer perspektivischen Darstellung eine Glasplatten- Haltevorrichtung gezeigt, die Teil des in Fig. 4 gezeigten Geräts ist. In den Fig. 6(a) und 6(b) ist anhand von Querschnittsansichten die Arbeitsweise dieser Vorrichtung erläutert.
Gemäß Fig. 4 weist die obere Platte 11 zwei Glasplatten- Halteteile 21 zum Halten der Glasplatte 2 an zwei Bereichen der Peripherie der Glasplatte auf. Gemäß Fig. 5 weist jedes Glasplatten-Halteteil 21 einen Greifer 21a, um die Glas­ platte 2 zur unteren Oberfläche 11a der oberen Platte 11 zu drücken, sowie einen Luftzylinder 21b mit einem Zylinder­ stift 21e auf, der gelenkig mit einem Arbeitspunkt des Greifers 21a verbunden ist. Der Luftzylinder 21b und der Greifer 21a sind über eine erste Achse 21c bzw. eine zweite Achse 21d gelenkig mit der oberen Platte 11 verbunden.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise näher erläutert.
Wenn das Werkstück 20 nicht an die Oberfläche 11a der oberen Platte 11 angezogen ist, ragt der Zylinderstift 21e aus dem Luftzylinder 21b hervor, und der Greifer 21a, der gelenkig mit dem Zylinderstift 21e verbunden ist, wird über die zweite Achse 21d nach außen geschwenkt (Fig. 6(a)). Wenn das Werkstück 20 zur Oberfläche 11a der oberen Platte 11 angezogen wird, arbeitet der Luftzylinder 21b in der Weise, daß der Greifer 21a durch den Zylinderstift 21a gezogen wird, wodurch der Greifer 21a über die zweite Achse 21d zum Werkstück 20 hingeschwenkt wird. Auf diese Weise wird die Glasplatte 2 des Werkstücks 20 über die Greifer 21a zur un­ teren Oberfläche 11a der oberen Platte 11 gedrückt. An­ schließend wird das Werkstück 20 in ähnlicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel auf der unteren Platte 4 befestigt. Nach Erwärmen des Werkstücks 20 zum Weichmachen des Wachses 209 wird die obere Platte 11 nach oben bewegt, um die Glasplatte 2 vom Wafer abzulösen. Da die Greifer 21a die Glasplatte 2 am Rand festhalten, wird der Rand der Glasplatte 2 gebogen, wenn sich die obere Platte 11 nach oben bewegt, wobei die Glasplatte 2 langsam von der Peri­ pherie des Wafers 1 abgeschält wird, wodurch das Ablösen erleichtert wird.
Fig. 7 zeigt anhand einer Querschnittsansicht ein drit­ tes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist an der unteren Oberfläche der unteren Platte 4 ein Gewicht 31 befestigt, um die un­ tere Platte 4 in vertikaler Richtung nach unten zu ziehen. Das Gewicht 31 muß schwer genug sein, um die Anziehung zwi­ schen der oberen Platte 11 und der Glasplatte 2 und die An­ ziehung zwischen der unteren Platte 4 und dem Wafer 1 auf­ rechtzuerhalten, wenn der Roboterarm 16 die obere Platte 11 anhebt. Das untere Ende der Feder 8 ist am zylindrischen Halter 9 befestigt. Da das obere Ende 8a der Feder 8 nicht an der unteren Platte 4 befestigt ist, löst sich das obere Ende 8a der Feder 8 von der unteren Platte 4, wenn die obere Platte 11 und die untere Platte 4 angehoben werden. Das heißt, die Spannung der Feder 8 wird nicht auf die un­ tere Platte 4 ausgeübt.
Gemäß vorstehender Beschreibung wird die ansteigende Geschwindigkeit des Roboterarms 16 bei diesem dritten Aus­ führungsbeispiel durch das an der unteren Oberfläche der unteren Platte 4 befestigte Gewicht 31 unterdrückt. Selbst wenn ein sich mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s bewe­ gender Roboterarm verwendet wird, ist daher eine präzise gesteuerte Aufwärtsbewegung des Roboterarms 16 möglich, so daß das Abtrennen der Glasplatte 2 vom Wafer 1 selbst dann sehr feinfühlig ausgeführt wird, wenn das Wachs 209 nicht genügend aufgeweicht ist.
Fig. 8 zeigt in einer Querschnittsansicht ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Trägerplatte. Bei diesem vierten Ausführungsbeispiel wird anstelle des beim dritten Ausfüh­ rungsbeispiel vorgesehenen Gewichts 31 ein Luftzylinder 41 verwendet. Der Luftzylinder 41 ist auf der Basis 10 ange­ ordnet, wobei ein Zylinderstift 41a an der unteren Oberflä­ che der unteren Platte 4 befestigt ist.
Da die untere Platte 4 bei dieser Anordnung durch den Luftzylinder 41 nach unten gezogen wird, ist es möglich, die untere Platte 4 in Übereinstimmung mit der Aufwärtsbe­ wegung des Roboterarms 16 nach unten zu bewegen, wodurch das Ablösen des Wafers 1 von der Glasplatte im Vergleich zum dritten Ausführungsbeispiel mit höherer Stabilität durchgeführt werden kann.
Fig. 9 zeigt in einer Querschnittsansicht ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Trägerplatte. Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel ist ein oberes Ende 51a einer Feder 51 an der unteren Oberfläche der unteren Platte 4 befestigt und ein unteres Ende 51b der Feder 51 ist am zylindrischen Halter 9 befestigt, wodurch die Federkraft der Feder 51 an­ stelle des beim dritten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Gewichts 31 als Einrichtung zum Ziehen der unteren Platte verwendet wird.
Wenn bei dieser Anordnung die obere Platte 11 und die untere Platte 4 vom Roboterarm 16 nach oben bewegt werden, wirkt die Federkraft der Feder 51 auf die untere Platte 4 als Zugkraft ein, wodurch das Ablösen der Glasplatte 2 vom Wafer 1 mit hoher Stabilität ausgeführt wird.
Fig. 10(a) zeigt in einer Querschnittsansicht ein sech­ stes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte, wobei in Fig. 10(b) ein Teil des in Fig. 10(a) gezeigten Geräts in ei­ ner Querschnittsansicht dargestellt ist. Bei diesem sech­ sten Ausführungsbeispiel weist eine obere Platte 61 eine konvexe bzw. nach außen gewölbte Oberfläche 61a auf, an der die Glasplatte 2 angezogen wird. Die Krümmung der konvexen Oberfläche 61a liegt im Bereich zwischen mehreren zehn Mi­ krometer bis mehreren Hundert Mikrometer.
Wenn das Werkstück 20 bei dieser Anordnung auf der un­ teren Platte 4 befestigt wird (Fig. 10(a)), wird der Um­ fangsbereich der Glasplatte 2 zur konvexen Oberfläche 61a der oberen Platte 61 hingezogen (Fig. 10(b)). Wenn die obere Platte 61 vom Roboterarm 16 nach oben bewegt wird, wird die Glasplatte 2 daher allmählich vom Umfangsbereich des Wafers abgeschält, wodurch eine stabile Ablösung realisiert wird.
In Fig. 11(a) ist anhand einer Querschnittsansicht ein siebtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablösen eines Wafers von einer Trägerplatte gezeigt, wobei in Fig. 11(b) in einer Querschnittsansicht ein in der Nähe einer oberen Platte befindlicher Teil dieses Geräts dargestellt ist. Bei diesem siebten Ausführungsbeispiel weist eine obere Platte 73 eine untere Schicht 71, die ein Material mit einem relativ großen Wärmeausdehnungskoeffizi­ enten, wie beispielsweise Messing, aufweist, sowie eine un­ tere Schicht 72 auf, die ein Material mit einem relativ ge­ ringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie beispiels­ weise Invar, aufweist.
Wenn die obere Platte 73 bei diese Anordnung durch die patronenförmige Heizvorrichtung 13 erwärmt wird, um das Wachs 209 weich zu machen, wölbt sich die obere Platte 73 aufgrund der Differenz in den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der oberen Schicht 72 und der unteren Schicht 71 nach außen, wodurch die untere Schicht 71, zu der die Glas­ platte 2 hingezogen ist, eine konvexe Oberfläche erhält. Die Krümmung der konvexen Oberfläche liegt im Bereich zwi­ schen mehreren zehn Mikrometer bis mehreren Hundert Mikro­ meter. In diesem Fall werden die gleichen Wirkungen wie beim sechsten Ausführungsbeispiel erreicht.
Während bei diesem siebten Ausführungsbeispiel die obere Platte 73 eine obere Schicht 72 und eine untere Schicht 71 mit einem jeweils unterschiedlichen Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten aufweist, können die obere Platte 73 oder die untere Schicht 71 auch Legierungen mit Formerinne­ rungsvermögen enthalten, die sich bei Wärmebeaufschlagung konvex krümmen.
Fig. 12 zeigt in einer Querschnittsansicht ein achtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Trägerplatte. In den Fig. 13(a) und 13(b) ist jeweils in einer perspektivischen An­ sicht eine bei diesem Gerät verwendete obere Platte darge­ stellt. Bei diesem achten Ausführungsbeispiel wird anstelle der oberen Platte 73 des vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsbeispiels eine in Fig. 13(a) gezeigte obere Plat­ te 84 verwendet. Die obere Platte 84 wird hergestellt, in­ dem die obere Platte 73 des siebten Ausführungsbeispiels in gleichen Abständen in einer zur flachen Oberfläche der Platte 73 senkrechten Richtung in eine Vielzahl von kleinen Stücken zerschnitten wird und indem diese kleinen Stücke über Isolierschichten 83 wieder zusammengefügt werden. Die jeweiligen Materialien einer oberen Schicht 82 und einer unteren Schicht 81 haben unterschiedliche Wärmeausdehnungs­ koeffizienten und sind die gleichen, wie sie beim siebten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Als obere Heizvor­ richtung 85 wird eine blattförmige bzw. flächige Heizvor­ richtung, wie beispielsweise eine Gummi-Heizvorrichtung, verwendet.
Da bei dieser Gestaltung die Krümmung der oberen Platte 84 aufgrund der Differenz im jeweiligen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten zwischen der oberen Schicht 82 und der unte­ ren Schicht 81 in Längsrichtung der kleinen Stücke der obe­ ren Platte verstärkt wird, wird die Oberfläche der unteren Schicht 81, an der die Glasplatte 2 angezogen ist, konvex gekrümmt, wie dies in Fig. 13(b) dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden dieselben Wirkungen wie beim sechsten Ausführungsbeispiel erreicht.
Fig. 14 zeigt in einer Querschnittsansicht ein neuntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Trägerplatte. Fig. 15(a) ist eine perspektivische Ansicht einer bei dem in Fig. 14 gezeigten Gerät vorgesehenen oberen Platte, während die Fig. 15(b) und 15(c) entlang der Linie 15-15 der Fig. 15(a) genommene Querschnittsansichten sind, die zur Erläuterung der Ar­ beitsweise der oberen Platte dienen. Bei diesem neunten Ausführungsbeispiel enthält die obere Platte ein zentrales Scheibenteil 93 und ein peripheres Ringteil 94. Ein Endes des Stützschafts 14 ist am Zentrum der oberen Oberfläche des Scheibenteils 93 befestigt, während sein anderes Ende über die Kupplung 15 mit dem Roboterarm 16 verbunden ist. Zwei Zylinder 92, die jeweils einen Zylinderstift 92a auf­ weisen, sind auf der oberen Oberfläche des Ringteils 94 an gegenüberliegenden Seiten des Stützschafts 14 angeordnet. Diese Zylinder 92 werden von einer Zylinderbefestigung 91 getragen, die am Stützschaft 14 befestigt ist. Mit den Be­ zugszeichen 95 und 96 sind blattförmige Heizvorrichtungen bezeichnet.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise dieses Geräts näher erläutert.
Gemäß Fig. 15(b) befinden sich das zentrale Scheiben­ teil 93 und das periphere Ringteil 94 der oberen Platte auf der gleichen Höhe, wenn die Glasplatte 2 des Werkstücks an der unteren Oberfläche der oberen Platte angezogen bzw. an­ gesaugt ist. Daraufhin wird das Wachs 209 durch die blatt­ förmigen Heizvorrichtungen 95 und 96 der patronenförmigen Heizvorrichtung 6 weich gemacht. Im Anschluß daran wird nur das periphere Ringteil 94 durch die Luftzylinder 92 nach oben bewegt, wodurch der Umfangsbereich der Glasplatte 2 nach oben gebogen wird, wie dies in Fig. 15(c) dargestellt ist. Da das Ablösen der Glasplatte 2 an der Peripherie des Wafers 1 beginnt, werden auch bei diesem Ausführungsbei­ spiel die gleichen Wirkungen wie beim sechsten Ausführungs­ beispiel erreicht.
Während beim vorstehend beschriebenen neunten Ausfüh­ rungsbeispiel die obere Platte zwei Teile enthält, d. h. das zentrale Scheibenteil 93 und das periphere Ringteil 94, ist es alternativ auch möglich, drei oder noch mehr Teile vor­ zusehen, d. h. ein zentrales Scheibenteil und eine Vielzahl von umgebenden Ringteilen.
Fig. 16 zeigt in einer Querschnittsansicht ein zehntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Glasplatte. Bei diesem zehnten Ausführungsbeispiel weist das Gerät gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel eine Düse 101 auf, um ein Lösungsmittel 102, das Klebstoff wie beispielsweise Wachs auflöst, an der Grenze zwischen dem Wafer 1 und der Glasplatte 2 aufzubrin­ gen. Für das Lösungsmittel 102 wird vorzugsweise das unter der Handelsbezeichnung "SOLFIN-TM" (Warenzeichen der Firma TOKUYAMA PETROCHEMICAL CO., LTD.) erhältliche Mittel ver­ wendet.
Da bei dieser Ausführungsform das den Wafer 1 mit der Glasplatte 2 verbindende Wachs durch Aufbringen des Lö­ sungsmittels 102 an der Grenze zwischen beiden allmählich gelöst wird, wird die Klebkraft des Wachses verringert, wo­ durch der anschließende Ablösungsvorgang unter Verwendung des Roboterarms 16 erleichtert wird. Darüber hinaus ist es möglich, das Wachs vor dem Ablösungsvorgang zu entfernen.
Wenn die Düse 101 in vertikaler Richtung bewegbar ist, ist es möglich, das Lösungsmittel 102 während des Ablö­ sungsvorgangs unter Verwendung des Roboterarms 16 aufzu­ bringen. Das heißt, selbst wenn die untere Platte 4 vom Ro­ boterarm 16 nach oben bewegt wird und die Grenze zwischen dem Wafer 1 und der Glasplatte nach oben bewegt wird, kann das Lösungsmittel 102 auf diese Grenze aufgebracht werden, wodurch die für den Ablösungsvorgang erforderliche Zeit verringert wird.
Die Düse 101 kann bei jedem der vorstehend beschriebe­ nen zweiten bis zehnten Ausführungsbeispiele des erfin­ dungsgemäßen Geräts verwendet werden. In diesem Fall wird die Ablösung des Wafers von der Glasplatte weiter erleich­ tert.
Fig. 17 zeigt in einer Querschnittsansicht ein elftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Trägerplatte. Bei diesem elften Ausführungsbeispiel ist das in Fig. 1 gezeigte Gerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Behälter 111 ange­ ordnet, der mit Lösungsmittel 102 angefüllt ist. Eine Heiz­ vorrichtung 115 zum Erwärmen des Lösungsmittels 102 ist in einem unteren Teil des Behälters 111 eingebettet.
Bei dieser Anordnung dringt das von der eingebetteten Heizvorrichtung 115 erwärmte Lösungsmittel 102 in das den Wafer 1 und die Glasplatte 2 verbindende Wachs 209 ein und löst das Wachs 209 auf, wodurch die Ablösung mit hoher Zu­ verlässigkeit durchgeführt wird.
Fig. 18 zeigt in einer Querschnittsansicht ein zwölftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts zum Ablö­ sen eines Wafers von einer Trägerplatte. Bei diesem zwölf­ ten Ausführungsbeispiel ist das in Fig. 1 gezeigte Gerät ge­ mäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch einen Behälter 111a hermetisch abgedichtet, wobei ein Edelgas wie bei­ spielsweise N2 unter Verwendung eines Ventils 113 und einer Druckmeßvorrichtung 114 mit einem vorbestimmten Druck in den Behälter 111a eingebracht wird.
Da bei dieser Anordnung der im Behälter 111a herrschen­ de Druck erhöht wird, wird das Eindringvermögen des Lö­ sungsmittels 102 in das den Wafer und die Glasplatte ver­ bindende Wachs erhöht, wodurch der Ablösungsvorgang ruck­ frei durchgeführt werden kann.

Claims (18)

1. Gerät zum Ablösen eines Wafers (1) von einer Trägerplatte (2), die mittels eines thermisch aufweichenden Klebstoffs miteinander verbunden sind, um ein Werkstück (20) mit gegen­ überliegenden Oberflächen zu bilden, mit:
einer oberen Platte (11) mit gegenüberliegenden oberen und unteren Oberflächen und einer Vielzahl von Löchern (11b), die an der unteren Oberfläche Öffnungen aufweisen, über die Luft evakuiert wird, um eine der gegenüberliegen­ den Oberflächen des Werkstücks (20) an die untere Oberfläche anzuziehen;
einer unteren Platte (4) mit gegenüberliegenden oberen und unteren Oberflächen und einer Vielzahl von Löchern (4b), die an der oberen Oberfläche Öffnungen aufweisen, über die Luft evakuiert wird, um die andere Oberfläche des Werk­ stücks (20) an die obere Oberfläche anzuziehen;
einer Heizvorrichtung (6) zum Weichmachen des thermisch aufweichenden Klebstoffs, die in der oberen und/oder unte­ ren Platte eingebettet ist;
einem Roboterarm (16) zum Bewegen der oberen Platte (11) in vertikaler und horizontaler Richtung; und
einem Schaft (15) zum drehbaren Verbinden der oberen Platte (11) mit dem Roboterarm (16).
2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (7, 8, 9) zum Absorbieren eines Stoßes, der erzeugt wird, wenn das an der unteren Oberfläche der oberen Platte (11) angezogene Werkstück (20) auf die obere Oberfläche der unteren Platte gelegt wird, wobei diese Stoßdämpfereinrich­ tung unterhalb der unteren Platte (4) angeordnet ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfereinrichtung aufweist:
eine Vielzahl von an der unteren Oberfläche der unte­ ren Platte (4) in rechten Winkeln befestigten Stangen (7);
eine Vielzahl von unterhalb der unteren Platte (4) an­ geordneten zylindrischen Haltern (9), in die die jeweiligen Stangen (7) in vertikaler Richtung bewegbar eingefügt sind; und
eine Vielzahl von zwischen der unteren Platte (4) und den jeweiligen zylindrischen Haltern (9) angeordneten Federn (8).
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21) zum Festhalten der zur unteren Oberfläche der oberen Platte (11) angezogenen Trägerplatte (2) durch Andrücken der Trägerplatte (2) an die untere Ober­ fläche der oberen Platte (11), wobei diese Einrichtung am Umfang der oberen Platte angeordnet ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte-Halteeinrichtung aufweist:
mindestens zwei am Umfang der oberen Platte (11) ange­ ordnete Luftzylinder (21b); und
mit dem jeweiligen Zylinder verbundene Greifer (21a), die bei Betätigung des Zylinders den Umfangsbereich der Trägerplatte (2) an die untere Oberfläche der oberen Platte (11) andrücken.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (31, 41), die an der unteren Oberflä­ che der unteren Platte (4) angeordnet ist und die untere Platte (4) in vertikaler Richtung nach unten zieht.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ziehen der unteren Platte (4) ein an der un­ teren Oberfläche der unteren Platte (4) befestigtes Gewicht (31) ist, das schwer genug ist, um die Anziehungskraft zwi­ schen dem Werkstück (20) und der oberen Platte (11) und die Anziehungskraft zwischen dem Werkstück (20) und der unteren Platte (4) aufrechtzuerhalten.
8. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ziehen der unteren Platte (4) ein mit der unteren Oberfläche der unteren Platte verbundener Luftzy­ linder (41) ist.
9. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ziehen der unteren Platte aufweist:
eine Vielzahl von an der unteren Oberfläche der unte­ ren Platte (4) in rechten Winkeln befestigte Stangen (51);
eine Vielzahl von unterhalb der unteren Platte (4) an­ geordneten zylindrischen Haltern (9), in die die jeweiligen Stangen (51) in vertikaler Richtung bewegbar eingefügt sind; und
eine Vielzahl von zwischen der unteren Platte (4) und den jeweiligen zylindrischen Haltern (9) angeordneten Federn (51b), wobei die gegenüberliegenden Enden der Federn an der unteren Platte (4) bzw. dem jeweiligen zylindrischen Halter (9) befestigt sind.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die obere Platte (11) eine konvexe untere Oberfläche aufweist.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die obere Platte (11) eine erste Schicht (71), deren Oberfläche in Kontakt mit dem Werkstück (20) ist, und eine auf der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht (72) aufweist, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten Schicht (71) größer als der der zweiten Schicht (72) ist.
12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die erste und zweite Schicht aufweisende obere Platte (11) in eine Vielzahl von Teilen aufgeteilt ist, die in einer senkrecht zur Oberfläche der oberen Platte verlaufenden Richtung die gleiche Breite aufweisen, wobei zwischen be­ nachbarten Teilen ein wärmeisolierendes Material angeordnet ist.
13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die obere Platte (11) eine Legierung mit Form­ erinnerungsvermögen aufweist, die sich unter Wärmeeinwir­ kung derart krümmt, daß die obere Platte eine konvexe unte­ re Oberfläche aufweist.
14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die obere Platte ein an dem Schaft befestig­ tes zentrales Scheibenteil (93) und ein peripheres Ringteil (94) aufweist, welches das Scheibenteil (93) umgibt und in vertikaler Richtung bewegbar ist.
15. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Düse (101) zum Aufbringen eines Lösungsmittels (102), das den thermisch aufweichenden Klebstoff an der Grenze zwischen dem Wafer (1) und der Trägerplatte (2) auf­ löst.
16. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen Behälter (111), in dem das Gerät angeordnet ist und der mit einem Lösungsmittel (102) gefüllt ist, das den thermisch aufweichenden Klebstoff auflöst.
17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (111) hermetisch abgedichtet ist und daß das in dem Behälter befindliche Lösungsmittel (102) unter Druck setzbar ist.
18. Gerät nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung (115) zum Erwärmen des Lösungsmittels (102).
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