JP2008153337A - 貼り合せ基板の分離方法、貼り合せ基板の分離装置及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

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永司 山口
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明広 森澤
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Abstract

【課題】貼り合せ基板をより小さい力で垂直方向に分離させる。
【解決手段】処理容器10内の下部チャック11上に貼り合せ基板Aを吸着保持する。上部チャック12を下降し、貼り合せ基板Aの上面側を吸着保持する。ヒータ21、41により貼り合せ基板Aを接着剤Bの溶融温度以上に加熱し、接着剤Bを溶融させる。排気管70からの排気により処理容器10内を減圧する。この状態で、上部チャック12を上昇し、貼り合せ基板Aの上側のウェハWを上方に引っ張って、補強用基板SからウェハWを引き離し、貼り合せ基板Aを分離させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、ホットメルト型の接着剤を用いて貼り合せられている2枚の基板を分離する貼り合せ基板の分離方法、貼り合せ基板の分離装置及び貼り合せ基板の分離方法を実現するためのプログラムを記録した記録媒体に関する。
近年、例えば半導体デバイスやMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の製造プロセスにおいて、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」とする)の大口径化が進んでいる。また、実装などの特定の工程において、ウェハの薄型化が求められている。例えば大口径で薄いウェハを、そのまま搬送したり、研磨処理すると、ウェハに反りや割れが生じる恐れがある。このため、例えばウェハを補強するために、ウェハを例えば補強用基板に貼り付けることが行われている。
例えば上述のウェハと補強用基板との貼り合せは、ウェハと補強用基板との間に、ホットメルト型の接着剤を介在することによって行っている(特許文献1参照)。
そして、例えばウェハの搬送や研磨処理等が終了した後には、ウェハを補強用基板から分離する必要がある。この分離は、従来より例えばウェハと補強用基板を貼り合せ面に対して平行の横方向にスライドさせることによって行っていた(特許文献2、3参照)。
特開2005−51055号公報 特開平7−169723号公報 特開2004−63645号公報
しかし、上述したようにウェハと補強用基板を横方向にスライドさせて分離した場合、例えばウェハの表面にすり応力が働くため、ウェハの表面の回路パターンが損傷したり、ウェハが破損したりすることがある。またウェハと補強用基板を横方向にスライドさせるので、その分横方向にスペースが必要になり、分離装置のフットプリントが大きくなる。
かかる問題を解決するためには、ウェハと補強用基板を貼り合せ面に対し垂直方向に引っ張って引き離すことが考えられる。しかしながら、この方法でウェハと補強用基板を引き離すには、実際極めて大きな力が必要になり、現実的には難しい。仮に引き離せたとしても、ウェハに大きな負担が掛かり、ウェハが破損する可能性がある。また、極端に大きな引張力を有する大掛かりな装置が必要になる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェハと補強用基板などの2枚の基板からなる貼り合せ基板を、より小さい力で、貼り合せ面に対し垂直方向に分離することをその目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、ホットメルト型の接着剤により貼り合せられている2枚の基板からなる貼り合せ基板を分離する方法であって、貼り合せ基板を接着剤の溶融温度以上に加熱する工程と、貼り合せ基板の周囲の圧力を減圧する工程と、貼り合せ基板を加熱し、貼り合せ基板の周囲の圧力を減圧した状態で、貼り合せ基板の2枚の基板を、その貼り合せ面に対して垂直の互いに離れる方向に引っ張って分離する工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、貼り合せ基板の周囲の圧力を減圧した状態で、貼り合せ基板が分離されるので、極めて小さい力でも貼り合せ基板を垂直方向に分離することができる。この結果、分離時に基板が破損するようなことがなく、また分離する装置も小型で低力のものを用いることができ、貼り合せ基板の垂直方向の分離を実現できる。また、貼り合せ基板を垂直方向に分離できるので、2枚の基板間にすり応力が働くことがなく、基板の回路パターンを損傷することがない。また分離する装置のフットプリントも低減できる。
貼り合せ基板の表裏面は、互いに対向する2つの保持部材により保持され、前記2つの保持部材が相対的に離れることにより貼り合せ基板の2枚の基板が引っ張られて分離するようにしてもよい。
前記2つの保持部材のうちの少なくともいずれかには、前記貼り合せ基板を保持した際の前記2つの保持部材の間隔を維持するためのスペーサが設けられていてもよい。
上記貼り合せ基板の分離方法は、分離した基板上の前記接着剤を固化温度以下に冷却する工程をさらに有していてもよい。
別の観点による本発明は、ホットメルト型の接着剤により貼り合せられている2枚の基板からなる貼り合せ基板を分離する装置であって、貼り合せ基板の表裏面を保持する、互いに対向する2つの保持部材と、前記保持部材に保持された貼り合せ基板を接着剤の溶融温度以上に加熱する加熱機構と、前記2つの保持部材に保持された貼り合せ基板の周囲の圧力を減圧する減圧機構と、前記2つの保持部材を、貼り合せ基板の貼り合せ面に対して垂直方向に相対的に移動させる移動機構と、を有することを特徴とする。
前記2つの保持部材のうちの少なくともいずれかには、貼り合せ基板を保持した際の前記2つの保持部材の間隔を維持するためのスペーサが設けられていてもよい。
貼り合せ基板の分離装置は、分離された基板を接着剤の固化温度以下に冷却する冷却機構をさらに有していてもよい。
別の観点による本発明は、ホットメルト型の接着剤により貼り合せられている2枚の基板からなる貼り合せ基板を分離する分離装置を制御するコンピュータに上記貼り合せ基板の分離方法を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明によれば、貼り合せ基板が垂直方向に小さい力で分離されるので、分離時の基板の破損などを防止できる。
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる貼り合せ基板の分離装置1の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
分離装置1は、例えば気密性のある処理容器10を有している。処理容器10の中央には、貼り合せ基板Aを載置して保持する保持部材としての下部チャック11が設けられている。また、下部チャック11の上方であって下部チャック11に対向する位置には、貼り合せ基板Aの上面を保持する保持部材としての上部チャック12が設けられている。本実施の形態では、貼り合せ基板Aは、例えばウェハWとその補強用基板Sとの2枚の基板がホットメルト型の接着剤Bにより貼り合せられたものである。またウェハWは、例えば半導体デバイスが形成される基板であり、補強用基板Sは、ウェハWと同じ径の基板である。
下部チャック11は、例えば厚みのある略円盤形状を有している。下部チャック11の上面には、貼り合せ基板Aの径よりも大きい水平の保持面11aが形成されている。下部チャック11の保持面11aには、図2に示すように真空ポンプなどの負圧発生装置13に通じる複数の吸引口11bが形成されている。これらの吸引口11bからの吸引により、貼り合せ基板Aの下面を保持面11aに吸着保持できる。
下部チャック11の内部には、図1に示すように電源20からの給電により発熱するヒータ21が内蔵されている。このヒータ21により、下部チャック11上の貼り合せ基板Aを加熱できる。
また、下部チャック11の内部には、例えば冷媒供給装置22から供給される冷媒を通流させる冷媒流路23が形成されている。これにより、下部チャック11上の貼り合せ基板Aを冷却できる。なお、本実施の形態においては、例えば冷媒供給装置22と冷媒流路23により冷却機構が構成されている。
上部チャック12は、例えば厚みのある略円盤形状を有している。上部チャック12の下面には、貼り合せ基板Aの径よりも大きい水平の保持面12aが形成されている。上部チャック12の保持面12aには、図3に示すように真空ポンプなどの負圧発生装置30に通じる複数の吸引口12bが形成されており、この吸引口12bによる吸引により、保持面12aに貼り合せ基板Aの上面を吸着保持できる。
上部チャック12の内部には、図1に示すように電源40からの給電により発熱するヒータ41が内蔵されている。このヒータ41により、例えば上部チャック12に保持された貼り合せ基板Aを加熱できる。なお、本実施の形態においては、例えば上述の電源20、40とヒータ21、41により加熱機構が構成されている。
上部チャック12の上面は、例えばロッド50に支持されている。ロッド50は、例えばシリンダ51により上下動できる。これによって、上部チャック12を上下動させ、上部チャック12を下部チャック11に対して進退させることができる。なお、本実施の形態においては、例えばロッド50とシリンダ51により移動機構が構成されている。
下部チャック11の保持面11aの外周部には、スペーサ60が設けられている。スペーサ60は、例えば図2に示すように保持面11aに保持される貼り合せ基板Aの周りを囲むように形成されている。スペーサ60は、例えば略環状に形成され、同一円周上の複数の円弧部60aから構成されている。円弧部60aは、突条に形成され、円弧部60aの高さ(スペーサ60の高さ)は、図1に示すように例えば貼り合せ基板Aの厚みと同じになるように形成されている。これにより上部チャック12と下部チャック11により貼り合せ基板Aを保持する際に、上部チャック12がスペーサ60の上面に当接し、上部チャック12と下部チャック11との間隔を一定に維持できる。
また、図2に示すようにスペーサ60の円弧部60a同士の間には、通気部61が形成されている。これにより、上部チャック12がスペーサ60の上面に当接した際にも、貼り合せ基板Aのあるスペーサ60の内側領域とスペーサ60の外側領域が連通する。
図1に示すように例えば処理容器10の側壁面には、排気管70が接続されている。排気管70は、真空ポンプなどの負圧発生装置71に接続されている。これにより、処理容器10内を減圧できる。なお、本実施の形態においては、例えば排気管70と負圧発生装置71により減圧機構が構成されている。
例えば上述したシリンダ51、ヒータ21、41の電源20、40、冷媒供給装置22及び負圧発生装置13、30、71などの動作の制御は、例えば制御部80によって行われている。制御部80は、例えばCPUやメモリなどを備えた汎用コンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、貼り合せ基板Aの分離処理を実現できる。例えば制御部80により、ヒータ21、41の発熱量を制御して下部チャック11上の貼り合せ基板Aを所定の温度に加熱できる。また、制御部80により、冷媒供給装置22の冷媒温度を制御して下部チャック11上の貼り合せ基板Aを所定の温度に冷却できる。また、制御部80により、負圧発生装置71の出力を制御して処理容器10内を所定の圧力に減圧できる。さらに制御部80により、負圧発生装置13、30の出力を制御して下部チャック11の吸引口11bと上部チャック12の吸引口12bの吸引力を所定の圧力に調整できる。なお、分離装置1における分離処理プロセスを実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なCDなどの記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御部80にインストールされたものが用いられる。
次に、以上のように構成された分離装置1で行われる貼り合せ基板Aの分離処理について説明する。
先ず、図4に示すように処理容器10内の下部チャック11上に、貼り合せ基板Aが吸着保持される。その後、図5に示すように上部チャック12が下降し、貼り合せ基板Aの上面(ウェハWの上面)を吸着保持する。このとき上部チャック12は、スペーサ60の上面に当接する。
続いて、例えばヒータ21、41が発熱し、貼り合せ基板Aが上下面から加熱され、貼り合せ基板A内の接着剤Bが融点温度(例えば148℃)を超える温度に加熱される。これにより、図6に示すように接着剤Bが溶融し液状になる。このとき、処理容器10内の雰囲気が排気管70から排気され、処理容器10内が例えば300Torr(40kPa)以下の真空状態に減圧される。この真空減圧により、貼り合せ基板Aにかかる気圧が著しく低下する。
上述のように接着剤Bが溶融され、処理容器10内が真空減圧された状態で、図7に示すように上部チャック12が貼り合せ基板Aを保持したまま上昇する。これによって、ウェハWが上方に引っ張られ、ウェハWが補強用基板Sから引き離されて貼り合せ基板Aが分離される。なお、上部チャック12からウェハWが外れないために、上部チャック12の吸引口12bの吸引圧力は、予め真空減圧時の気圧と吸引圧力との圧力差がウェハWの引き離し圧力より大きくなるように、例えば100Torr(13.3kPa)以下に設定されている。
貼り合せ基板Aが分離された後、例えば処理容器10内が常圧に戻される。このとき、下部チャック11の冷却流路23に冷媒を流すことより、図8に示すように下部チャック11上の補強用基板Sの接着剤Bが固化温度(例えば113℃)以下に冷却されて、接着剤Bが固化される。
接着剤Bが固化した後、ウェハWと補強用基板Sがそれぞれ処理容器10から搬出され、貼り合せ基板Aの分離処理が終了する。なお、この一連の分離処理は、制御部80のプログラムの実行により実現されている。
以上の実施の形態によれば、接着剤Bを溶融し、貼り合せ基板Aの周囲を真空減圧した状態で、上部チャック12によりウェハWを補強用基板Sから上方に引き離したので、小さい力で貼り合せ基板Aを分離させることができる。この結果、分離時にウェハWに大きな負担がかることがないので、ウェハWへのダメージを防止できる。また、分離時の引っ張り力を小さくできるので、小型で低力の分離装置1を使用できる。さらに、ウェハWと補強用基板Sを貼り合せ面に対し垂直方向に分離できるので、従来の横方向にスライドさせていた場合に比べて、ウェハWの表面の回路パターンへのダメージを低減できる。また、分離装置1のフットプリントも低減できる。
ここで、貼り合せ基板Aの周辺を減圧することにより、ウェハWと補強用基板Sの上下方向の引き離し力を著しく低下できることについての検証と知見を示す。
液体の接着剤Bを介在したウェハWと補強用基板Sには、図9に示すようにウェハWと補強用基板Sの表面全体に大気圧が作用する。また、ウェハWと補強用基板Sの間の接着剤Bには、表面張力が作用して、接着剤B内は真空状態となる。この状態のウェハWと補強用基板Sを上下方向に引っ張って分離させようとした場合、ウェハWと補強用基板Sの内側と外側の圧力差が大きいため、極めて大きな力が必要になると考えられる。
例えば常圧の場合、直径200mmの貼り合せ基板Aの表面には、101.33kPa(1atm)の圧力がかかる。また、ウェハWと補強用基板Sの間の接着剤Bの内部圧力は、10.67kPa(80Torr)程度と推定される。したがって、単純計算で、ウェハWと補強用基板Sの内側と外側の圧力差が90.67kPa程度と推定され、ウェハWと補強用基板Sは、およそ290kgf(2844N)(≒基板面積×圧力差)の大きな力で接着していることが推定される。また、直径150mmの貼り合せ基板Aの場合、同様にウェハWと補強用基板Sの内側と外側の圧力差が90.67kPa程度と推定されるので、ウェハWと補強用基板Sは、およそ163kgf(1598N)の大きな力で接着していることが推定される。したがって、理論的には、図10に示すように直径200mmの貼り合せ基板Aの場合には、290kgf以上、直径150mmの貼り合せ基板Aの場合には、163kgf以上の力でウェハWと補強用基板Sを引き離す必要がある。
実際、常圧下において直径200mmの貼り合せ基板Aを上下方向に引き離す実験を行ったところ、図10に示すように50kgf(490N)以上の力を加えても貼り合せ基板Aを分離できなかった。これに対し、本発明のように300Torrの真空減圧条件下で、貼り合せ基板Aを上下方向に引き離した場合、3.14kgf(30.79N)程度の力で貼り合せ基板Aを分離できた。また、250Torr以下の真空減圧条件下で、貼り合せ基板Aを上下方向に引き離した場合、0.71kgf(6.96N)程度の力で貼り合せ基板Aを分離できた。また、直径150mmの貼り合せ基板Aについても同様の実験を行ったところ、同じように常圧下では50kgf(490N)以上の力を加えても貼り合せ基板Aを分離できず、300Torrの真空減圧下では、1.67kgf(16.38N)程度の力で貼り合せ基板Aを分離できた。また、250Torr以下の真空減圧条件下で、貼り合せ基板Aを上下方向に引き離した場合、0.37kgf(3.63N)程度の力で貼り合せ基板Aを分離できた。この実験から、貼り合せ基板Aの分離に必要な引き離し力が周囲の気圧に依存し、その気圧を真空減圧することにより、貼り合せ基板Aの引き離し力を著しく低下できることが確認できる。したがって、本発明のように、貼り合せ基板Aの周囲の圧力を減圧することにより、貼り合せ基板Aを小さい力で垂直方向に分離できる。
上述の実施の形態では、下部チャック11上にスペーサ60を設けたので、処理容器10内を真空減圧した場合であっても、上部チャック12と下部チャック11が負圧により互いに接近することを防止できる。これにより、例えば接着剤Bが溶融した際にウェハWと補強用基板Sが接近して接触しウェハWやその表面の回路パターンが損傷することを防止できる。
以上の実施の形態では、処理容器10内を排気して減圧するようにしていたが、図11に示すように上部チャック12を下面が開口した略円筒の蓋状に形成し、上部チャック12の内側に下部チャック11を嵌め込むことによって、上部チャック12と下部チャック11の間に密閉された減圧室Cを形成するようにしてもよい。かかる場合、例えば上部チャック12の側壁面には、減圧室Cに通じる排気管70が接続される。なお、他の構成は、上記実施の形態の分離装置1と同様である。
そして、貼り合せ基板Aを分離する際には、上記実施の形態と同様に、下部チャック11上に貼り合せ基板Aが吸着保持された後、上部チャック12が下降し、図12に示すように上部チャック12が下部チャック11を覆って減圧室Cを形成し、上部チャック12が貼り合せ基板Aの上面を吸着保持する。その後、貼り合せ基板Aが加熱され、接着剤Bが溶融され、それと同時に減圧室Cが真空減圧される。その状態で図13に示すように上部チャック12が上昇し、ウェハWが補強用基板Aから引き離されて、貼り合せ基板Aが分離される。かかる場合も、減圧状態でウェハWと補強用基板Aが引き離されるので、小さい力で貼り合せ基板Aを分離することができる。また、処理容器10が必要ないので、分離装置1を小型化できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、以上の実施の形態では、スペーサ60が下部チャック11側に取り付けられていたが、上部チャック12の保持面12aに取り付けられていてもよい。また、スペーサ60は、下部チャック11の保持面11aと上部チャック12の保持面12aの両側に設けられていてもよい。以上の実施の形態では、上部チャック12が上下動していたが、下部チャック11が上下動してもよい。また、上部チャック12と下部チャック11の両方が上下動してもよい。上記実施の形態は、ウェハWと補強用基板Sの貼り合せ基板Aを分離する例について説明したが、本発明は、ウェハWと補強用基板Sの組み合わせ以外の貼り合せ基板の分離にも適用できる。
本発明は、貼り合せ基板を小さい力で垂直方向に分離させる際に有用である。
分離装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 下部チャックの平面図である。 上部チャックの平面図である。 貼り合せ基板を下部チャック上に吸着保持した様子を示す分離装置内の説明図である。 貼り合せ基板の上面を上部チャックで保持した様子を示す分離装置内の説明図である。 貼り合せ基板のホットメルト型の接着剤を溶融し、処理容器内を減圧した様子を示す分離装置内の説明図である。 上部チャックを上昇させてウェハを補強用基板から引き離した様子を示す分離装置内の説明図である。 補強用基板上の接着剤を冷却して固化した様子を示す分離装置内の説明図である。 貼り合せ基板に大気圧がかかる様子を示す説明図である。 貼り合せ基板の直径別の常圧条件下の引き離し力の理論値と実験結果、真空減圧条件下の引き離し力の実験結果を示す表である。 上部チャックと下部チャックで減圧室を形成する場合の分離装置の概略図である。 貼り合せ基板の接着剤を溶融し、処理容器内を減圧した様子を示す分離装置内の説明図である。 上部チャックを上昇させてウェハを補強用基板から引き離した様子を示す分離装置内の説明図である。
符号の説明
1 分離装置
10 処理容器
11 下部チャック
12 上部チャック
21、41 ヒータ
70 排気管
60 スペーサ
A 貼り合せ基板
S 補強用基板
W ウェハ
B 接着剤

Claims (8)

  1. ホットメルト型の接着剤により貼り合せられている2枚の基板からなる貼り合せ基板を分離する方法であって、
    貼り合せ基板を接着剤の溶融温度以上に加熱する工程と、
    貼り合せ基板の周囲の圧力を減圧する工程と、
    貼り合せ基板を加熱し、貼り合せ基板の周囲の圧力を減圧した状態で、貼り合せ基板の2枚の基板を、その貼り合せ面に対して垂直の互いに離れる方向に引っ張って分離する工程と、を有することを特徴とする、貼り合せ基板の分離方法。
  2. 貼り合せ基板の表裏面は、互いに対向する2つの保持部材により保持され、
    前記2つの保持部材が相対的に離れることにより貼り合せ基板の2枚の基板が引っ張られ分離することを特徴とする、請求項1に記載の貼り合せ基板の分離方法。
  3. 前記2つの保持部材のうちの少なくともいずれかには、前記貼り合せ基板を保持した際の前記2つの保持部材の間隔を維持するためのスペーサが設けられていることを特徴とする、請求項2に記載の貼り合せ基板の分離方法。
  4. 分離した基板上の前記接着剤を固化温度以下に冷却する工程をさらに有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の貼り合せ基板の分離方法。
  5. ホットメルト型の接着剤により貼り合せられている2枚の基板からなる貼り合せ基板を分離する装置であって、
    貼り合せ基板の表裏面を保持する、互いに対向する2つの保持部材と、
    前記保持部材に保持された貼り合せ基板を接着剤の溶融温度以上に加熱する加熱機構と、
    前記2つの保持部材に保持された貼り合せ基板の周囲の圧力を減圧する減圧機構と、
    前記2つの保持部材を、貼り合せ基板の貼り合せ面に対して垂直方向に相対的に移動させる移動機構と、を有することを特徴とする、貼り合せ基板の分離装置。
  6. 前記2つの保持部材のうちの少なくともいずれかには、貼り合せ基板を保持した際の前記2つの保持部材の間隔を維持するためのスペーサが設けられていることを特徴とする、請求項5に記載の貼り合せ基板の分離装置。
  7. 分離された基板を接着剤の固化温度以下に冷却する冷却機構をさらに有することを特徴とする、請求項5又は6に記載の貼り合せ基板の分離装置。
  8. ホットメルト型の接着剤により貼り合せられている2枚の基板からなる貼り合せ基板を分離する分離装置を制御するコンピュータに請求項1〜4のいずれかに記載の貼り合せ基板の分離方法を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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