JP2005116678A - 半導体ウエハの剥離方法およびこれを用いた剥離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 両面接着シートを介して支持材と貼り合わされた半導体ウエハを両面接着シートから、半導体ウエハを無理なく円滑に剥離することができるようにする。
【解決手段】 加熱剥離性を有する両面接着シート３を介して半導体ウエハ１と支持材２を貼り合わせたワークＷについて、支持材２の表面を吸着台４に吸着保持して加熱して接着層３ｂの接着力を略消滅させるとともに、半導体ウエハ１の裏面側からベルヌーイチャック５を近接させて非接触状態で半導体ウエハ１を剥離して空中に浮遊した状態で懸垂保持する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ガラス板などの支持材に両面接着シートを介して貼り合わせ保持された半導体ウエハを支持材から剥離する方法およびこれを用いた剥離装置に関する。

一般に半導体ウエハは、その表面に多数の素子を形成処理した後、バックグラインド工程において半導体ウエハを裏面から研削あるいは研磨加工して所望の厚さにし、その後、ダイシング工程において各素子に切り分けられる。

近年、アプリケーションの急速な進歩に伴って半導体ウエハの薄型化が求められており、１００μｍ〜５０μｍ、時には、２５μｍ程度にまで薄くすることが要望されている。このように薄い半導体ウエハは、脆くかつ歪みが生じやすくて取り扱いが極めて困難になるものである。そこで、例えばガラス板などの強度のある支持材に半導体ウエハをその表面側において両面接着シートを介して貼り合せ保持させ、このように支持材で裏打ち補強した上で半導体ウエハ裏面にバックグラインド処理を施し、処理後に半導体ウエハを支持材から剥離するようにしている。

従来、両面接着シートを介して支持材に貼り合せ保持させた半導体ウエハを剥離する手段としては、次のようにして行われている。両面接着シートを紫外線の照射によってその接着力が低下する紫外線硬化型のものとし、先ず、紫外線照射によって予め接着力を低下させる。次工程で半導体ウエハを上下２個のテーブルにより挟持して真空吸着した状態で加熱し、両面接着シートを収縮変形させることで、両面接着シートと半導体ウエハとの接触面積を小さくして半導体ウエハを浮き上がらせる。

収縮が終わり両面接着シートの剥離が終了すると、上部のテーブルの吸着を解除して上側に退避させる。その後、半導体ウエハを下部のテーブル上に吸着固定した状態で、保持部材を搬送アームで吸着して移動させることで、両面接着シートから半導体ウエハを剥離する手段が提案・実施されている（例えば、特許文献１参照）。

なお、使用される両面粘着シートとしては、紫外線硬化型の他に、加熱により発泡して接着力が低下する加熱剥離性のものも使用される。
特開２００１−７１７９号公報

上記従来手段においては、次のような問題がある。
第１に、半導体ウエハを挟持して吸着保持しているとき、その空間では略真空状態となる。したがって、両面接着シートの剥離を判定した後に上部テーブルの吸着を解除して上側に退避させるとき、支持材と上部テーブルの接触面は、真空に近い状態にあるので、両部材の接触面に負圧が発生する。その結果、半導体ウエハに反りなどを発生させる問題がある。

第２に、両面接着シートの収縮変形の程度、および、紫外線硬化程度、などの状況によって接着力の分布に大きい差異が発生する。このような状態で、下部テーブル上に吸着固定された半導体ウエハに対して支持材を強制的に吸着保持するなどして持上げ移動させるとき、半導体ウエハに局部的な剥離応力が作用して歪みや折損が発生するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、支持材に両面接着シートを介して貼り合せ保持された半導体ウエハを無理なく円滑に剥離することのできる半導体ウエハの剥離方法および剥離装置を提供することを主たる目的としている。

第１の本発明は、両面接着シートを介して支持材と貼り合わされた半導体ウエハを両面接着シートから剥離する半導体ウエハの剥離方法であって、
前記半導体ウエハと支持材を貼り合わせた両面接着シートの接着力を弱める第１過程と、
前記両面接着シートの接着力を弱めながら前記両面接着シートから半導体ウエハを非接触状態で剥離手段により剥離する第２過程と、
を備えたことを特徴とする。

[作用・効果] この方法によると、非接触状態で半導体ウエハを両面接着シートから剥離するので、剥離時に半導体ウエハに作用する剥離応力が小さい。また、接着力の低下した両面接着シートを剥離するとき、半導体ウエハの外周に分散して作用する小さい剥離応力が、その中心に向かって作用するので、半導体ウエハは、両面接着シートの外の端部側から中心に向かって剥離されてゆく。

したがって、第１の発明に係る半導体ウエハの剥離方法によれば、半導体ウエハへの剥離応力によるストレスが低減でき、半導体ウエハの歪みや折損を防止して無理なく円滑に剥離することができる。

第２の本発明は、第１の発明方法において、前記両面接着シートは、加熱または冷却により接着力の弱まるものであって、前記第１過程では、前記両面接着シートを加熱または冷却することを特徴とする。

[作用・効果] この方法によると、両面接着シートが加熱または冷却により接着力の弱まるものである。したがって、第１過程では、両面接着シートを加熱または冷却することにより、両面接着シートの接着力を弱めて半導体ウエハを剥離することが好ましい。

第３の本発明は、第１または第２の発明方法において、前記第１過程では、前記支持材の表面を下向き姿勢で保持し、前記第２過程では、剥離手段から半導体ウエハ面に向けて気体を噴出することで前記剥離手段と前記半導体ウエハ面との間隙で発生する差圧により非接触状態で懸垂保持しながら半導体ウエハを両面接着シートから剥離することを特徴とする。

[作用・効果] この方法によると、半導体ウエハ面に向けて噴出された気体により剥離手段と半導体ウエハ面との間隙で大気圧との差圧が発生し、所定距離を維持した空間で半導体ウエハが懸垂保持されることになる。したがって、第１の発明を好適に実施することができる。

従って、第３の発明に係る半導体ウエハの剥離方法によれば、バックグラインド工程において発生した半導体ウエハの歪み応力が拡散消滅した状態で剥離され、そのまま搬送することが可能となる。

第４の本発明は、第１ないし第３のいずれかの発明方法において、前記第１過程では、支持材の表面を上向き姿勢で保持し、前記第２過程では、接着力の弱まった両面接着シートから自重により剥離して落下する半導体ウエハを保持することを特徴とする。

[作用・効果] この方法によると、接着力の弱まった両面接着シートから半導体ウエハが自重によって剥離して自然落下することになり、この落下した半導体ウエハを、適宜搬送手段で受止め保持することができる。この場合、半導体ウエハの自重による剥離応力は両面接着シートの一端側から作用し、半導体ウエハは無理なく円滑に剥離することになり、第１の発明の剥離方法が好適に実施される。

また、半導体ウエハは、両面接着シートによって保護されていた素子形成面を上向きにした姿勢で両面接着シートから剥離するので、そのまま搬送手段に載置保持して次行程に搬送することができる。したがって、剥離した半導体ウエハを、その素子形成面が上向きになるように半導体ウエハを表裏反転するような行程が不要となり、搬送効率を向上する上でも有利となる。

第５の本発明は、第１ないし第３のいずれかの発明方法において、前記第１過程では、支持材の表面側を上向き姿勢で保持し、前記第２過程では、接着力の弱まった両面接着シートから半導体ウエハを吸引しながら剥離して保持することを特徴とする。

[作用・効果] この方法によると、接着力の弱まった両面接着シートから半導体ウエハが自重および吸引によって剥離して落下することになり、この落下した半導体ウエハを、適宜搬送手段で受止め保持することができる。この場合、半導体ウエハの自重および吸引による剥離応力は両面接着シートの一端側から作用し、半導体ウエハは無理なく円滑に剥離することになり、第１の発明の剥離方法が好適に実施される。

また、半導体ウエハは、両面接着シートによって保護されていた素子形成面を上向きにした姿勢で両面接着シートから剥離するので、そのまま搬送手段に載置保持して次行程に搬送することができる。したがって、剥離した半導体ウエハを、その素子形成面が上向きになるように半導体ウエハを表裏反転するような行程が不要となり、搬送効率を向上する上でも有利となる。

第６の本発明は、加熱により接着力の弱まる両面接着シートを介して支持材と貼り合わされた半導体ウエハを両面接着シートから剥離する半導体ウエハの剥離装置であって、
前記支持材を保持する保持手段と、前記保持された支持材に貼り合わせてある両面接着シートを加熱する加熱手段と、加熱により接着力の弱まった前記両面接着シートから非接触状態で半導体ウエハを剥離する剥離手段とを備えたことを特徴とする。

[作用・効果] この発明装置によると、支持材側を保持手段に保持された状態で、加熱手段により両面接着シートが加熱される。加熱された両面接着シートはその接着力が弱まった状態で、剥離手段により半導体ウエハが非接触状態で剥離されてゆくことになる。したがって、第１の発明の剥離方法を好適に実現することができる。

第７の本発明は、第６の発明装置において、前記剥離手段は、半導体ウエハ面に向けて気体を噴出することで前記剥離手段と前記半導体ウエハ面との間隙で発生する差圧により非接触状態で懸垂保持しながら半導体ウエハを両面接着シートから剥離するものであることを特徴とする。

第８の本発明は、第６の発明装置において、前記保持手段は、支持材の表面側を上向き姿勢で保持し、前記剥離手段は、半導体ウエハ面を吸着保持するロボットアームであり、前記ロボットアームを半導体ウエハ面に近接させて吸引し、両面接着シートから半導体ウエハを剥離させて吸着保持することを特徴とする。

[作用・効果] 第６の発明装置によれば、剥離手段は、半導体ウエハ面に向けて気体を噴出することで剥離手段と半導体ウエハ面との間隙で発生する大気圧との差圧により非接触状態で懸垂保持しながら半導体ウエハを両面接着シートから剥離するものであることが好ましい。また、第７の発明装置によれば、保持手段は、支持材の表面側を保持しするものであり、剥離手段は、半導体ウエハ面を吸着保持するロボットアームであり、このロボットアームを半導体ウエハ面に近接させて吸引し、両面接着シートから半導体ウエハを剥離させて吸着保持するよう構成することが好ましい。

本明細書は、次のような解決手段も開示している。

両面接着シートを介して支持材と貼り合わされた半導体ウエハを両面接着シートから剥離する半導体ウエハの剥離方法であって、
前記半導体ウエハと支持材を貼り合わせた両面接着シートの接着力を弱める第１過程と、
前記半導体ウエハに剥離手段を接触させて保持しながら接着力の弱まった前記両面接着シートの一端側から半導体ウエハを剥離してゆく第２過程と、
を備えたことを特徴とする半導体ウエハの剥離方法。

上記半導体ウエハの剥離方法によれば、接着力の弱められた両面接着シートに略貼り付いた状態にある半導体ウエハに剥離手段が接着して保持し、両面接着シートの一端側から半導体ウエハが剥離されてゆく。つまり、接着力が弱まるとともに、接着面積が小さい端部側から半導体ウエハを傾斜姿勢で剥離してゆくことになるので、半導体ウエハに作用する剥離応力を低減させることができる。その結果、半導体ウエハに歪みや折損を防止して無理なく円滑に半導体ウエハを両面接着シートから剥離することができる。

この発明に係る半導体ウエハの剥離方法および剥離装置によれば、非接触状態で半導体ウエハを両面接着シートから剥離するので、剥離時に半導体ウエハに作用する剥離応力が小さい。また、接着力の低下した両面接着シートを剥離するとき、半導体ウエハの外周に分散して作用する小さい剥離応力が、その中心に向かって作用するので、半導体ウエハは、両面接着シートの外の端部側から中心に向かって剥離されてゆく。したがって、半導体ウエハへの剥離応力によるストレスが低減でき、半導体ウエハの歪みや折損を防止して無理なく円滑に剥離することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１に、半導体ウエハ１の素子形成面（表面）にガラス板からなる支持材２を両面接着シート３を介して貼合せたワークＷが示されており、支持材２で裏打ち補強した状態で半導体ウエハ１の裏面がバックグラインド行程において所望厚さに研削加工され、その後、薄く研削された半導体ウエハ１が両面接着シート３から剥離されて次工程に移されることになる。

ここで、前記両面接着シート３は、シート基材３ａの両面に、加熱することで発泡膨張して接着力を失う加熱剥離性の接着層３ｂ，３ｃを備えて構成されたものである。例えば、半導体ウエハ１を接着保持する接着層３ｂが７０°Ｃ程度で接着力が略消滅するのに対して、支持材を接着保持する接着層３ｃが１２０°Ｃ程度で接着力が略消滅するようその加熱剥離特性に差がつけられている。

次に、バックグラインド行程を経た上記ワークＷから半導体ウエハ１を剥離する行程を図２に基づいて説明する。

図２（ａ）に示すように、ワークＷは、先ず、半導体ウエハ１の裏面が上向きになる姿勢で吸着台４上に搬入され、吸着台４の上面に真空吸着部４ａを介して支持材２の表面側から吸着保持される。また、吸着台４の上方には、ベルヌーイチャック５が図示されない駆動手段を介して昇降および水平移動可能に配備されている。

ベルヌーイチャック５は、気体をワークＷに向けて噴出することによりベルヌーイチャック５と半導体ウエハ１の面との間隙でエゼクタ効果およびベルヌーイ効果による負圧発生とエアクッション効果による正圧発生とにより大気圧との差圧が発生し、これの下面に位置する物体を空中に浮遊した状態で懸垂保持することができるものである。すなわち、非接触状態で物体を懸垂保持あるいは搬送するのに利用される。

吸着台４にはヒータ６が内蔵されており、低温側の接着層３ｂがその接着力を失う温度にまでワークＷが加熱される。また、ベルヌーイチャック５がワークＷの上面、つまり、半導体ウエハ１の上向き裏面に所定の微小間隔を空ける高さまで下降され、気体噴出作動によって非接触懸垂作用が発揮される。この微小間隔は、半導体ウエハ１の形状や研削後の重量、およびベルヌーチャック５の懸垂保持能力に応じて適宜に変更・決定される。本実施例の場合、例えば、０．１〜１．０ｍｍの範囲に設定される。

加熱によって接着層３ｂの接着力が無くなると、半導体ウエハ１はベルヌーイチャック５の吸着力を受けて両面接着シート３から剥離され、図２（ｂ）に示すように、ベルヌーイチャック５の下面に微少間隔をもった非接触状態で懸垂保持される。このとき、ベルヌーイチャック５は、半導体ウエハ１を懸垂保持するために正圧および負圧を作用させるにより、研削時に半導体ウエハ１に作用している歪み応力を強制する。つまり、半導体ウエハ１の歪め応力を拡散消滅させることができる。この状態を維持しながらベルヌーイチャック５を移動させることで所望の位置にまで半導体ウエハ１が搬送される。

上述のように構成することにより、支持材３と半導体ウエハ１を貼り合せていた両面接着シート３の接着力を略消滅させた状態から半導体ウエハ１を非接触の状態で剥離することができる。このとき、半導体ウエハ１の外周に分散して作用する小さい剥離応力が、半導体ウエハ１の中心に向かって作用する傾向にあるので、半導体ウエハ１は、両面接着シートの外端側から中心に向かって剥離されてゆく。その結果、半導体ウエハ１への剥離応力によるストレスが低減でき、半導体ウエハ１の歪みや折損を防止して無理なく円滑に剥離することができる。

また、ベルヌーイチャック５を用いて、気体をワークＷに向けて噴出することによりベルヌーイチャック５と半導体ウエハ１の面との間隙にエゼクタ効果およびベルヌーイ効果による負圧発生とエアクッション効果による正圧発生とにより大気圧との差圧が発生し、これの下面に位置する物体を空中に浮遊した状態で懸垂保持するとき、半導体ウエハ１の研削したときに発生した歪み応力を拡散消滅させて強制した状態で搬送することできる。その結果、カセットなどに収容する際、歪みによる反りなどで、半導体ウエハ１の端部を接触させて損傷させるなどの問題も回避することができる。

上記実施例では、剥離した半導体ウエハ１は素子形成面が下向き姿勢であるので、次行程の処理装置に搬入する前に表裏反転する必要があるが、以下に説明する剥離手段によれば表裏反転処理が不要となる。

図３（ａ）に示すように、この剥離手段では、先ずワークＷは、半導体ウエハ１の裏面が下向きになる姿勢で吸着台４の下方に搬入され、吸着台４の下面に真空吸着部４ａを介して支持材２の表面側から吸着保持される。また、上面に吸着孔を備えたロボットアーム７が、吸着台４に吸着保持されたワークＷの下面、つまり、半導体ウエハ１の下向き裏面に所定の微少間隔をもって対向配備される。

次に、吸着４台に内蔵したヒータ６によってワークＷが加熱され、その加熱によって接着層３ｂの接着力が略消滅すると、図３（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１は自重およびロボットアーム７の吸引力によって両面接着シート３から剥離して落下し、搬送アーム７に受止め保持される。

搬送アーム７に受止められて吸着保持された半導体ウエハ１は、その素子形成面が上向きとなっているので、搬送アーム７を移動させて次の処理装置または収容体などにそのままの姿勢状態で搬入することができる。

上述のように構成することにより、支持材３と半導体ウエハ１を貼り合せていた両面接着シート３の接着力を略消滅させた状態から半導体ウエハ１を非接触の状態で剥離することができる。このとき、半導体ウエハ１の外周に分散して作用する小さい剥離応力が、半導体ウエハ１の中心に向かって作用する傾向にあるので、半導体ウエハ１は、両面接着シートの外端側から中心に向かって剥離されてゆく。その結果、半導体ウエハ１への剥離応力によるストレスが低減でき、半導体ウエハ１の歪みや折損を防止して無理なく円滑に剥離することができる。

本発明は、上記実施例に限らず、次のように変形実施することもできる。

（１） 上記各実施例では、両面接着シート３の両接着層３ａ，３ｂを加熱することで発泡膨張して接着力を失う加熱剥離製のものであったが、この形態のものに限られるものではなく、両接着層３ｂ，３ｃの接着力を失うタイミングをずらせるものであればよい。

例えば、支持材側の接着層３ｃを紫外線照射によって硬化して接着力が低下するものとし、接着力を失う条件の異なるものによる組み合わせとすればよい。また、両接着層３ｂ，３ｃを共に紫外線硬化型のものとして実施することも可能である。この場合、異なる波長によって接着力を失うように紫外線硬化型の接着層を組み合わせればよい。さらに、両接着層３ｂ，３ｃを冷却によって接着力を失うものとして実施することもできる。この場合は、接着力を失う温度に差を持たせればよい。

（２） 上記実施例２では、ロボットアーム７により半導体ウエハ１の裏面を吸引させながら剥離していたが、吸引を停止し、半導体ウエハ１が自重で落下するのを受け止めるようにしてもよい。

（３） 上記各実施例では、両面接着シート３から半導体ウエハ１を完全に剥離する形態であったが、次のような形態としてもよい。つまり、半導体ウエハ１の表面側に接着層３ｂと両面接着シートのシート基材３ａとを残し、支持材２の接着層３ｃを残した状態で半導体ウエハ１を剥離するようにしてもよい。この場合、半導体ウエア１側に残る接着シートを表面保護シートして機能させることができる。

このように、表面保護シートとして接着シートを残した場合、別途表面保護シート剥離機構を用いて、この表面保護シートを剥離することになる。

この場合、剥離バーや剥離ローラなどを介して剥離シートを接着シートの表面に貼り付けた後に、この接着シートを剥離シートと一体にして半導体ウエハ１の表面から剥離除去することができるので、半導体ウエハ１の表面から不要物の残存を略無くした状態で効率よく剥離することができる。

半導体ウエハに支持材を貼合せたワークの側面図である。 実施例１の剥離手段による剥離行程を説明する側面図である。 実施例２の剥離手段による剥離行程を説明する側面図である。

符号の説明

１ … 半導体ウエハ
２ … 支持材
３ … 両面接着シート
５ … ベルヌーイチャック
７ … ロボットアーム

Claims (8)

1. 両面接着シートを介して支持材と貼り合わされた半導体ウエハを両面接着シートから剥離する半導体ウエハの剥離方法であって、
   前記半導体ウエハと支持材を貼り合わせた両面接着シートの接着力を弱める第１過程と、
   前記両面接着シートの接着力を弱めながら前記両面接着シートから半導体ウエハを非接触状態で剥離手段により剥離する第２過程と、
   を備えたことを特徴とする半導体ウエハの剥離方法。
2. 請求項１に記載の半導体ウエハの剥離方法において、
   前記両面接着シートは、加熱または冷却により接着力の弱まるものであって、
   前記第１過程では、前記両面接着シートを加熱または冷却することを特徴とする半導体ウエハの剥離方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体ウエハの剥離方法において、
   前記第１過程では、前記支持材の表面を下向き姿勢で保持し、
   前記第２過程では、剥離手段から半導体ウエハ面に向けて気体を噴出することで前記剥離手段と前記半導体ウエハ面との間隙で発生する差圧により非接触状態で懸垂保持しながら半導体ウエハを両面接着シートから剥離することを特徴とする半導体ウエハの剥離方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体ウエハの剥離方法において、
   前記第１過程では、支持材の表面を上向き姿勢で保持し、
   前記第２過程では、接着力の弱まった両面接着シートから自重により剥離して落下する半導体ウエハを保持することを特徴とする半導体ウエハの剥離方法。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体ウエハの剥離方法において、
   前記第１過程では、支持材の表面を上向き姿勢で保持し、
   前記第２過程では、接着力の弱まった両面接着シートから半導体ウエハを吸引しながら剥離して保持することを特徴とする半導体ウエハの剥離方法。
6. 加熱により接着力の弱まる両面接着シートを介して支持材と貼り合わされた半導体ウエハを両面接着シートから剥離する半導体ウエハの剥離装置であって、
   前記支持材を保持する保持手段と、
   前記保持された支持材に貼り合わせてある両面接着シートを加熱する加熱手段と、
   加熱により接着力の弱まった前記両面接着シートから非接触状態で半導体ウエハを剥離する剥離手段と、
   を備えたことを特徴とする半導体ウエハの剥離装置。
7. 請求項６に記載の半導体ウエハの剥離装置において、
   前記剥離手段は、半導体ウエハ面に向けて気体を噴出することで前記剥離手段と前記半導体ウエハ面との間隙で発生する差圧により非接触状態で懸垂保持しながら半導体ウエハを両面接着シートから剥離するものであることを特徴とする半導体ウエハの剥離装置。
8. 請求項６に記載の半導体ウエハの剥離装置において、
   前記保持手段は、支持材の表面側を上向き姿勢で保持し、
   前記剥離手段は、半導体ウエハ面を吸着保持するロボットアームであり、
   前記ロボットアームを半導体ウエハ面に近接させて吸引し、両面接着シートから半導体ウエハを剥離させて吸着保持することを特徴とする半導体ウエハの剥離装置。

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