JP2012164839A - 板状部材の支持装置及び支持方法、並びに、シート剥離装置及び剥離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】剥離動作における板状部材の振動を低減し、板状部材へのストレスを抑制することを可能とし、かつ、板状部材を確実に支持することができるようにすること。
【解決手段】支持装置１１は、半導体ウエハＷの表裏何れか一方の面における外周部だけに接して当該半導体ウエハＷを保持する保持部１９と、この保持部１９に連設されて半導体ウエハＷに対向可能に設けられた本体部２０と、この本体部２０と半導体ウエハＷの間であって保持部１９で囲まれる保持空間Ｃを加圧又は減圧可能な圧力付与手段２１とを備えている。圧力付与手段２１により保持空間Ｃを加圧又は減圧することで、保持空間Ｃの空気によって半導体ウエハＷを支えることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状部材の支持装置及び支持方法、並びに、シート剥離装置及び剥離方法に係り、更に詳しくは、半導体ウエハ等の板状部材を支持することのできる支持装置及び支持方法、並びに、シート剥離装置及び剥離方法に関する。

近時の半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する場合がある）は、デバイス形成効率の向上を図るべく大径化される一方、数十μｍの厚みとなるまで裏面研削が要求される。大径及び極薄化されたウエハは、一層高まる脆弱性により、各種の処理を施す際に割れ等の損傷をもたらすリスクが高いものとなる。そこで、特許文献１では、ウエハの外縁側の厚みが、それ以外の領域の厚みより相対的に大きくなるように研削して凹部を形成するとともに、ウエハの外縁に沿って凸部を形成することで補強材の役目をし、ウエハの損傷防止を図った構成が開示されている。このようなウエハの研削を行う場合、デバイス形成面側に保護用の接着シートが貼付される。かかる接着シートは、研削後に剥離することが必要となり、当該剥離を行うためにウエハを吸着支持可能な支持装置を備えたシート剥離装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１９３７９号公報 特開平５−１１６８３７号公報

前記特許文献２のような剥離装置で特許文献１のような凸部が形成されたウエハから接着シートを剥離する場合、凸部先端側が支持装置の上面に載置され、凹部の底側が支持装置の上面から離れた状態となる。この状態で接着シートを剥離すると、ウエハに悪影響を及ぼすストレスを与えてしまう、という不都合がある。この原因としては、接着シートを剥離している最中に支持されていない凹部の底側が振動してしまうことが考えられる。詳しくは、接着シートに張力を加えてウエハから剥離しようとすると、当該張力が接着シートの接着力を上回った時点で剥離が開始される。ここで、被着体が薄く研削されたウエハのように剛性が低いもののような場合、接着シートに加わる張力によってこの張力方向に弾性変形し、微視的に見て接着シートの一定領域が一度に剥離されると、ウエハは元の形状に復帰しようとする。つまり、ウエハが接着シートに引っ張られて弾性変形する動作と元の形状に戻ろうとする動作とが交互に繰り返され、所謂チャタリングやビビリ振動といった現象を引き起こすと考えられる。また、ウエハにおける凹部の底側が撓むことにより、支持装置の上面と凸部先端とが部分的に離れ、その部分から空気が漏れて吸着力が不十分になるという不都合も招来する。

［発明の目的］
本発明の目的は、剥離動作における板状部材の振動を低減し、板状部材へのストレスを抑制することを可能とし、かつ、板状部材を確実に支持することができる支持装置及び支持方法、並びに、シート剥離装置及び剥離方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、板状部材の表裏何れか一方の面における外周部だけに接して当該板状部材を保持する保持部と、この保持部に連設されて前記板状部材に対向可能に設けられた本体部と、前記保持部と本体部と板状部材とで囲まれる保持空間を加圧又は減圧可能な圧力付与手段とを備える、という構成を採っている。

本発明において、前記保持空間内の圧力を調整可能な圧力調整手段を備える、という構成を採ることが好ましい。

また、前記保持部における板状部材に接する部分は、弾性体により形成される、という構成が好ましくは採用される。

更に、本発明の支持方法は、請求項１、２又は３記載の支持装置を用いた板状部材の支持方法であって、
板状部材の表裏何れか一方の面における外周部だけに接して当該板状部材を保持部により保持する工程と、
本体部と板状部材の間であって保持部で囲まれる保持空間を圧力付与手段により加圧又は減圧する工程とを備える、という方法を採っている。

また、本発明の剥離装置は、請求項１、２又は３記載の支持装置を含み、被着体となる板状部材の被着面に貼付された接着シートを剥離用テープを介して剥離するシート剥離装置であって、
前記剥離用テープを繰り出す繰出手段と、この繰出手段により繰り出された剥離用テープを前記接着シートに貼付する貼付手段と、前記支持装置と剥離用テープとを相対移動させて板状部材から接着シートを剥離可能な移動手段とを備える、という構成を採っている。

更に、本発明の剥離方法は、請求項１、２又は３記載の支持装置を用いたシート剥離方法であって、
板状部材の表裏何れか一方の面における外周部だけに接して当該板状部材を保持部により保持する工程と、
本体部と板状部材の間であって保持部で囲まれる保持空間を圧力付与手段により加圧又は減圧する工程と、
前記剥離用テープを繰り出す工程と、
繰り出された剥離用テープを前記接着シートに貼付する工程と、
前記支持装置と剥離用テープとを相対移動して板状部材から接着シートを剥離する工程とを備える、という方法を採っている。

本発明によれば、本体部と板状部材と保持部とで囲まれる保持空間を加圧又は減圧可能としたので、当該保持空間内の気体によって板状部材を支えることが可能となる。これにより、例えば、極薄で剛性が低い板状部材であっても、当該板状部材を振動し難くして板状部材に生じるストレスを抑制でき、板状部材の品質低下を防止することが可能となる。また、保持部から板状部材が部分的に離れるような撓みが発生することを回避でき、板状部材の支持力低下を抑制することが可能となる。

更に、圧力調整手段により、保持空間内の圧力を適度に保つことができ、保持空間への加圧又は減圧の超過により、板状部材が過度の変形をすることや、保持部から脱落すること等を防止し、板状部材をより安定して支えることが可能となる。

また、保持部における板状部材に接する部分を弾性体により形成した場合、保持部と板状部材との密着性を高めることができ、それらの間から加圧又は減圧した気体が漏れることを防止し、設定した圧力を維持することが可能となる。更に、剥離動作中の板状部材のずれ及び板状部材の保持部からの脱落を防止することが可能となる。

第１実施形態に係るシート剥離装置の概略正面図。 （Ａ）〜（Ｃ）は、接着シート剥離動作説明図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本明細書において、特に明示しない限り、「上」、「下」、「左」、「右」は、図１を基準として用いる。

図１及び図２において、シート剥離装置１０は、被着面となる回路面（上面）に接着シートＳが貼付された板状部材としてのウエハＷを支持する支持装置１１と、帯状の剥離用テープＰＴを繰り出す繰出手段１２と、剥離用テープＰＴを接着シートＳの外縁側に貼付する貼付手段１３と、接着シートＳに貼付された剥離用テープＰＴと支持装置１１とを相対移動させる移動手段１４と、支持装置１１及び前記各手段１２〜１４を制御する制御手段１６とを備えて構成されている。なお、剥離用テープＰＴは感熱接着性の接着テープを採用している。また、本実施形態における接着シートＳは、基材シートの一方の面に接着剤層を有し、この接着剤層を介してウエハＷに貼付されている。

前記ウエハＷは、平面視略円形であって、回路面とは反対側の面（下面）側が研削されることで形成された平面視略円形の凹部Ｗ１と、この凹部Ｗ１の外周に連なる凸部Ｗ２とを備えている。従って、凸部Ｗ２は、ウエハＷの外縁側の厚みを、それ以外の領域すなわち凹部Ｗ１形成領域の厚みより大きくすることでウエハＷの外縁に沿って円形に形成される。

前記支持装置１１は、ウエハＷを吸着保持する保持部１９と、この保持部１９の下側に連設されて当該保持部１９を支持する本体部２０と、この本体部２０に設けられた圧力付与手段２１を備えている。本体部２０は、略円盤状に形成され、その上面が、保持部１９を介して保持されたウエハＷの凹部Ｗ１底面と対向可能に設けられている。

前記保持部１９は、ウエハＷ下面の外周部つまり凸部Ｗ２先端面だけに接する接触体２４と、この接触体２４及び本体部２０を貫通して形成される通路２５と、この通路２５に管部材２６Ａを介して接続される減圧手段としての減圧ポンプ２６とを備えている。保持部１９は、図示しない切替弁を介して減圧ポンプ２６、管部材２６Ａ及び通路２５を連通させることで接触体２４上面に載置されたウエハＷを吸着して保持可能となっている。

前記接触体２４は、ウエハＷの外形形状に対応する平面視閉ループ状に設けられ、本体部２０上面とウエハＷの凹部Ｗ１底面とで囲まれる保持空間Ｃを形成可能に設けられている。接触体２４は、ゴム又は樹脂等の弾性体により形成されており、凸部Ｗ２先端面との密着性を良好に維持可能となっている。

前記圧力付与手段２１は、本体部２０上面に配置されるとともに、平面視で放射方向に気体としての大気を吹き出し可能な吹き付け部材２７と、本体部２０に形成されて吹き付け部材２７に連通する通路２８と、この通路２８に圧力調整手段２２及び管部材２９Ａを介して接続される加圧手段としての加圧ポンプ２９とを備えている。圧力付与手段２１は、図示しない切替弁を介して加圧ポンプ２９、管部材２９Ａ、圧力調整手段２２及び通路２８を連通させることで吹き付け部材２７から気体を吹き出し、保持空間Ｃを加圧可能となっている。

前記圧力調整手段２２は、前記通路２８と加圧ポンプ２９との間に管部材２９Ａを介して配置された電空レギュレータ等で構成され、保持空間Ｃ内の圧力を所定の圧力に維持可能に設けられている。

前記繰出手段１２は、図示しないフレームに支持されて巻回された剥離用テープＰＴを繰出可能に支持する支持軸３０と、駆動機器としての回転モータＭを介して回転可能な駆動ローラ３１と、当該駆動ローラ３１との間に剥離用テープＰＴを挟み込むピンチローラ３２と、剥離用テープＰＴを下方から支持するとともに、駆動機器としてのエアシリンダ３４を介して左右方向に移動可能に設けられた板状のガイド部材３５と、このガイド部材３５とで剥離用テープＰＴを挟み込む回転自在なプレスローラ３６と、このプレスローラ３６を昇降させる駆動機器としてのエアシリンダ３７とを備えて構成されている。

前記貼付手段１３は、駆動機器としての直動モータ３９と、当該直動モータ３９によって上下方向に進退可能に設けられたヒータ４０Ａを有する押圧ヘッド４０とを備えている。この貼付手段１３は、剥離用テープＰＴを押圧ヘッド４０で押圧して加熱することで、剥離用テープＰＴを接着シートＳに接着するようになっている。貼付手段１３の左側には、テープ切断手段４２が設けられている。テープ切断手段４２は、カッター刃４４と、このカッター刃４４の下方に設けられた凹部を有するテープ受け板４５と、カッター刃４４を紙面直交方向及び上下方向に移動させる駆動機器としてのエアシリンダ４６、４７とを備えている。また、貼付手段１３の近傍には、剥離された接着シートＳの接着面に当接しつつ回転可能な剥離ローラ４８が設けられる。この剥離ローラ４８は、支持装置１１の上方で図示しない駆動機器を介して左右方向に移動可能に設けられている。

前記移動手段１４は、支持装置１１を左右方向に移動させるために本体部２０の下部にスライダ５１が取り付けられた駆動機器としての直動モータ５０と、剥離用テープＰＴを把持部材５２Ａで把持可能な駆動機器としてのチャックシリンダ５２とを備えている。チャック５２は、図示しない駆動機器としての直動モータを介して左右方向に移動可能に構成されている。

前記制御手段１６は、シーケンサやパーソナルコンピュータ等で構成することができる。制御手段１６には、操作パネル等からなる図示しない入力手段が接続され、この入力手段により前記各駆動機器や図示しない切替弁、圧力調整手段２２等の作動条件やデータ等を入力可能となっている。制御手段１６は、前記各駆動機器の動作方向、動作量、動作速度等の条件や、図示しない切替弁、圧力調整手段２２等の動作タイミング等を決定し、これらを制御する機能を備えている。なお、制御手段１６は、図示しないケーブルや、無線構造等により各駆動機器等に接続される。

次に、前記シート剥離装置１０による接着シートＳの剥離方法について説明する。

初めに、支持軸３０に支持された剥離用テープＰＴを引き出し、駆動ローラ３１及びピンチローラ３２の間を通過させた後、剥離用テープＰＴのリード端側がガイド部材３５の先端からはみ出た状態としつつ、プレスローラ３６とガイド部材３５とで剥離用テープＰＴを挟み込んだ状態とする。

そして、図示しない搬送手段を介して、回路面に接着シートＳが貼付されたウエハＷを搬送し、凸部Ｗ２先端を接触体２４の上面に載置させる。次いで、図示しない切替弁を介して、接触体２４上面でウエハＷを吸着保持させる。次に、図示しない切替弁を介して圧力調整手段２２で調整された適度な圧力の気体を吹き付け部材２７から吹き出すことにより、保持空間Ｃ内を加圧する。これにより、ウエハＷの凹部Ｗ１が気体によって下方から支えられた状態で支持装置１１に支持される。このときの保持空間Ｃ内部の圧力は、ウエハＷの凹部Ｗ１が剥離動作の際に振動しない程度の圧力に保たれるように、予め制御手段１６に設定値が入力されており、制御手段１６は、当該設定値を維持するように圧力調整手段２２を種鄭制御するようになっている。支持装置１１でウエハＷを支持した後、接着シートＳの右側外縁位置が押圧ヘッド３９の直下で停止するように、制御手段１６が直動モータ５０を介して支持装置１１を移動させる。

次いで、図２（Ａ）に示されるように、エアシリンダ３４を介してガイド部材３５を同図中右方向に進行させると同時に、回転モータＭを作動して駆動ローラ３１を回転させて剥離用テープＰＴを繰り出す。これにより、チャックシリンダ５２の把持部材５２Ａ間にガイド部材３５及び剥離用テープＰＴのリード端側が位置する。そして、プレスローラ３６が上方へ退避し、ガイド部材３５を後退させると、把持部材５２Ａ間に剥離用テープＰＴが残されてチャックシリンダ５２の動作によって把持される。その後、図示しない駆動機器によってチャックシリンダ５２を移動させて剥離用テープＰＴを引き出し、押圧ヘッド４０の下方で接着シートＳに対向するように剥離用テープＰＴを位置させる。

次に、図２（Ｂ）に示されるように押圧ヘッド４０を直動モータ３９によって下方へ移動させると、剥離用テープＰＴが押し下げられて接着シートＳに当接し、剥離用テープＰＴがヒータ４０Ａによって加熱されて接着シートＳに接着する。その後、プレスローラ３６とガイド部材３５とで剥離用テープＰＴを挟み込み、エアシリンダ４６、４７を作動させてテープ受け板４５上でカッター刃４４により剥離用テープＰＴを切断する。

その後、図２（Ｃ）に示されるように、剥離用テープＰＴ切断後、図示しない駆動機器によってチャックシリンダ５２を同図中左方向に移動させ、ウエハＷ上の接着シートＳに剥離用テープＰＴが対向するように折り返す。次いで、図示しない駆動機器を介してその折り返し位置の上方に剥離ローラ４８が位置するように移動させる。その後、接着シートＳをウエハＷから剥離する剥離方向に支持装置１１とチャックシリンダ５２とを相対移動させる。具体的には、制御手段１６が直動モータ５０等を介して、支持装置１１を右方向へ、チャックシリンダ５２を左方向へ相対移動させる。これにより、剥離された接着シートＳと、未剥離の接着シートＳとが対向するように折り返され、当該接着シートＳがウエハＷから剥離される。なお、接着シートＳの剥離動作中、剥離ローラ４８が接着シートＳの折り返し位置の上方に位置した状態が維持される。

接着シートＳの剥離を終えると、図示しない搬送手段によりウエハＷが次工程に搬送され、接着シートＳとそれに貼付された剥離用テープＰＴは図示しない回収手段によって回収させる。そして、支持装置１１、剥離ローラ４８及びチャックシリンダ５２が初期位置に復帰した後、上記同様の動作が繰り返されることとなる。

従って、このような実施形態によれば、接着シートＳを剥離するときに、ウエハＷの凹部Ｗ１底側が保持空間Ｃの気体により下方から支えられるようになる。これにより、ウエハＷから接着シートＳを剥離するときに、ウエハＷが接着シートＳに引っ張られて弾性変形することを防止でき、微視的に見て接着シートＳの一定領域が一度に剥離されたとしても、ウエハＷが元の形状に戻ろうとする動作を抑制することができ、所謂チャタリングやビビリ振動といった現象を低減することができ、当該振動に起因する凹部Ｗ１底側でのストレスの発生を抑制することが可能となる。また、凹部Ｗ１底側の撓み変形によって凸部Ｗ２先端面が接触体２４から部分的に離れることを防止でき、保持部１９による吸着保持力を安定して発揮可能となる他、保持空間Ｃの意図しない圧力低下を回避することが可能となる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、接着シートＳを剥離するときの動作は、前記実施形態と同様に剥離を行える限りにおいて、チャックシリンダ５２の移動を停止させ、支持装置１１を移動させてもよいし、支持装置１１の移動を停止させ、チャックシリンダ５２を移動させるように制御手段１６で制御してもよい。

また、本発明における板状部材としては、半導体ウエハに限定されるものではなく、ガラス板、鋼板、又は、樹脂板等、その他の被着体も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハであってもよい。
更に、前記凹部Ｗ１及び凸部Ｗ２が形成されていない板状部材を対象としてもよく、これによっても、板状部材、接触体２４及び本体部２０で保持空間Ｃを形成し、当該保持空間Ｃを圧力付与手段２１により加圧してもよい。
また、剥離用テープＰＴは、感熱接着性の接着テープ以外に感圧接着性の接着テープを採用してもよい。
更に、前記実施形態では、加圧手段として大気を噴き出す加圧ポンプを例示したが、加圧ポンプが噴き出す気体としては、大気以外に窒素ガス、ネオンガス、又は、それら及び他の混合気であってよい。なお、加圧手段が水や液体フロン等の液体を噴き出す構成としてもよい。

更に、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダ及びロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

実施形態では、保持空間Ｃ内を加圧する場合を例示したが、保持空間Ｃ内を減圧するように構成してもよい。特に、図１を上下反転させた構成のシート剥離装置のような場合、凹部Ｗ１が自重によって本体部２０から離れる方向に変形する。このような場合、圧力付与手段２１として、保持空間Ｃ内を減圧可能な減圧ポンプやエジェクター等を採用し、保持空間Ｃ内を減圧させてウエハＷの凹部Ｗ１底側を支えるように構成してもよい。

また、保持部１９として、吸着保持以外にウエハＷの外周部を上下から挟み込んで支持したり、接着剤で接着して支持したりする構成としてもよい。

１０ シート剥離装置
１１ 支持装置
１２ 繰出手段
１３ 貼付手段
１４ 移動手段
１９ 保持部
２１ 圧力付与手段
２２ 圧力調整手段
Ｃ 保持空間
ＰＴ 剥離用テープ
Ｓ 接着シート
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (6)

1. 板状部材の表裏何れか一方の面における外周部だけに接して当該板状部材を保持する保持部と、この保持部に連設されて前記板状部材に対向可能に設けられた本体部と、前記保持部と本体部と板状部材とで囲まれる保持空間を加圧又は減圧可能な圧力付与手段とを備えていることを特徴とする板状部材の支持装置。
2. 前記保持空間内の圧力を調整可能な圧力調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の板状部材の支持装置。
3. 前記保持部における板状部材に接する部分は、弾性体により形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の板状部材の支持装置。
4. 請求項１、２又は３記載の支持装置を用いた板状部材の支持方法であって、
   板状部材の表裏何れか一方の面における外周部だけに接して当該板状部材を保持部により保持する工程と、
   本体部と板状部材の間であって保持部で囲まれる保持空間を圧力付与手段により加圧又は減圧する工程とを備えていることを特徴とする板状部材の支持方法。
5. 請求項１、２又は３記載の支持装置を含み、板状部材の被着面に貼付された接着シートを剥離用テープを介して剥離するシート剥離装置であって、
   前記剥離用テープを繰り出す繰出手段と、この繰出手段により繰り出された剥離用テープを前記接着シートに貼付する貼付手段と、前記支持装置と剥離用テープとを相対移動させて板状部材から接着シートを剥離可能な移動手段とを備えていることを特徴とするシート剥離装置。
6. 請求項１、２又は３記載の支持装置を用いたシート剥離方法であって、
   板状部材の表裏何れか一方の面における外周部だけに接して当該板状部材を保持部により保持する工程と、
   本体部と板状部材の間であって保持部で囲まれる保持空間を圧力付与手段により加圧又は減圧する工程と、
   前記剥離用テープを繰り出す工程と、
   繰り出された剥離用テープを前記接着シートに貼付する工程と、
   前記支持装置と剥離用テープとを相対移動して板状部材から接着シートを剥離する工程とを備えていることを特徴とするシート剥離方法。

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