JP2013504178A - 製品基板をキャリア基板から剥離するための装置及び方法 - Google Patents

製品基板をキャリア基板から剥離するための装置及び方法 Download PDF

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Abstract

製品基板をキャリア基板から剥離するための装置であって、前記キャリア基板は、相互接続層により前記製品基板に接続されて、フレキシブルフィルムはフィルムフレームに取り付けられ、該フレキシブルフィルムの接合面部において前記製品基板を保持するための接着層を備え、該フレキシブルフィルムは前記接合面部を囲む該フレキシブルフィルムの取付部において前記フィルムフレームに取り付けられ、該フィルムは、前記接合面部と前記取付部との間に位置する剥離部を備え、前記装置は、前記製品基板が前記キャリア基板から前記製品基板の外周より剥離させるのに効果的な剥離手段を有する装置。
さらに、本発明は、製品基板をキャリア基板から剥離するための方法に関し、前記キャリア基板は、相互接続層により前記製品基板に接続されており、フレキシブルフィルムはフィルムフレームに取り付けられ、該フレキシブルフィルムの接合面部において前記製品基板を保持するための接着層を備え、該フレキシブルフィルムは前記接合面部を囲む該フィルムの取付部において前記フィルムフレームに取り付けられ、該フレキシブルフィルムは、前記接合面部と前記取付部との間に位置する剥離部を備え、前記剥離手段により、前記製品基板が前記キャリア基板から前記基板の外周より剥離される方法。

Description

本発明は、製品基板をキャリア基板から剥離するための装置、および方法に関する。
半導体分野において、多くの場合、製品基板の裏面薄化が必要とされ、その工程は機械的及び／又は化学的に行われ得る。裏面薄化を行うために、一般的に、製品基板はキャリアに一時的に固定されるが、その固定方法には様々な種類が存在する。キャリアの材料は、例えば、フィルム、ガラス基板、シリコンウェハなどがあげられる。
使用されるキャリア材料及びキャリアと製品基板の間で使用される相互接続層に応じて、相互接続層を溶解又は破壊するための様々な方法が知られており、例えば、紫外線、レーザビーム、温度作用、又は溶剤の使用があげられる。
数ミクロンの厚さである薄型基板は、剥がす／めくって剥がす際に容易に破断するか、又は剥離工程で必要とされる力により損傷を受けるために、剥離工程は近年ますます最も重要な工程段階の一つとなっている。
さらに、薄型基板は形状安定性がほぼ無いか、あるいは全く無いため、通常、支持材料がないと屈曲してしまう。このため、裏面薄化したウェハを取り扱う際は、ウェハを固定し支持することが基本的に不可欠である。
したがって、本発明の目的は、可能な限り破損の起きない方法で、そのような製品基板をキャリアから取り外すための装置及び方法を発明することである。
この目的は、独立請求項に記載の特徴によって達成される。本発明の有利な展開は従属請求項に記載されている。本発明の構成は、明細書、特許請求の範囲及び／又は図面に記載の特徴のうちの少なくとも２つの全ての組合せもまた本発明の範囲内にある。規定された値域において、示された限定範囲内にある値は、境界値として開示され、どの組合せにおいてもその権利を請求するものである。
本発明は、製品基板をその端から注意深く剥離するために用いられるフィルムフレームに設けられたフィルムの弾力性又は柔軟性により、すなわちフィルム、特にフィルムの剥離部を変形させることによって、一般的な装置と一般的な方法をさらに発展させるという意図に基づいている。このようにして、製品基板は切り離し直後からその他の工程段階に供することができ、またフィルムとフィルムフレームにより保護されるものである。また、多くの工程段階が、フィルムフレームに取り付けられた製品基板上で直接とり行うことができる。
換言すれば、可塑性のフィルムは、フィルムフレームと、フィルムの接合面部に製品基板を接合する接着層とに面する力により、製品基板に引張力を伝える。これにより、製品基板はキャリア基板から剥がされる、特にめくって剥がされるものである。
製品基板は、例えば半導体ウェハなどの製品基板として定義され、通常０．５μｍから２５０μｍの範囲の厚さまで薄化される。近年の傾向として、製品基板はますます薄化される方向にある。本発明は、フィルムフレームに取り付けられたフィルムと同様の可塑性を持つ製品基板に対し、特に効果的に作用するものである。本発明による装置と方法において、製品基板はキャリア基板からめくって剥がされ、特に製品基板の外周から同心円状に剥がされはじめる。
キャリアは、例えば、５０μｍから５，０００μｍの厚さ、特に５００μｍから１，０００μｍの厚さを持つキャリア基板である。
相互接続層は接着剤であってよく、例えば可溶性接着剤、特に熱可塑性であって、例えばキャリア基板と製品基板の組合せの端部領域、特に０．１ｍｍから２０ｍｍの端部に選択的に塗布されるものである。もしくは、接着剤を表面全体に亘って塗布することもでき、その接着力は、その中心において、接着低減剤、例えば、フッ素重合体、好ましくはテフロン（登録商標）によって低下させることができる。
チャック、特に負圧、例えば吸引路、孔、吸着カップ等によりキャリア基板を保持するためのスピナチャックは、保持手段として特に適している。もしくは、機械的保持、例えば、横方向クランプが考えられる。その他の代わりとなる機構においては、静電により保持が行われる。
剥離手段はフィルムフレームに取り付けられたフィルムと、力を付与しフィルムフレームを保持するフィルムフレームホルダを包囲する。
有利には、剥離手段に加えて、相互接続層によってなされるキャリア基板と製品基板との接続を少なくとも部分的に解除するための接続解除手段を設ける。
装置が、特にキャリア基板ホルダに一体化されるキャリア基板と製品基板の組合せを加熱するための加熱手段を有する場合に限り、熱可塑性溶融接着剤が相互接続層として用いることができる。最高加熱温度は２５０℃であり、好ましくは最高温度１７５℃である。
本発明の一つの有利な実施形態では、接続解除手段は基本的に加熱することなしに機能する。このため、いかなる加熱手段も省くことができる。
本発明のもう一つの有利な実施形態では、相互接続層を取り外すための、接続解除手段は、流体手段、特に該相互接続層を選択的に溶解する溶剤を備える。該相互接続層を化学的に溶解することにより、製品基板は保護され、対応する材料を選択することで、非常に素早い溶解が可能となる。特に製品基板の端部領域のみに相互接続層が設けられる場合、溶剤は端部領域側から非常に素早く作用する。このようにして、キャリア基板及び／又は製品基板の穿孔を省くことができる。
本発明の一つの選択肢としての実施形態では、接続解除手段は、相互接続層を取り外すための、機械的分離手段、特に該相互接続層を切断するためのブレードを備える。このようにして、特にキャリアからの製品基板の迅速な分離が可能となる。機械的分離手段と流体手段の組合せまた考えられる。
本発明の他の選択肢としての実施形態では、接続解除手段は、相互接続層を取り外すための紫外線光源を備える。本実施形態は、機械的分離手段を備える実施形態及び／又は流体手段を備えた実施形態と組合せることもできる。
接続解除手段が、特に製品基板の一側端だけに作用する場合に限り、上面及び／又は底面からの製品基板及び／又はキャリア、特に側端内にある製品基板の内側領域への作用を省くことができる。
キャリア基板を回転させるための回転手段により、製品基板及び／又はフィルムの取り付けられたフィルムフレームに、製品基板の全外周にわたって接続解除手段を設ける手間を省くことができ、製品基板の外周への部分的な作用だけで十分となる。
剥離部が、製品基板の外面形状の外側に位置し及び／又は接合面部に隣接する場合に限り、フィルムの変形によって、剥離力を製品基板に理想的に伝えることができる。
有利には、相互接続層を流体手段にさらすために、流体手段を保持するための溶剤貯蔵部が備えられており、該貯蔵部は、キャリア基板又はキャリア基板ホルダに固定され、特に密閉されている。該貯蔵部の上端は少なくとも製品基板によって定められる平面まで伸展している。この溶剤貯蔵部は、少なくとも部分的に製品基板の側端又は外周を取り囲んでいるため、相互接続層へ特に効果的に作用するものである。さらに、このように取り囲むことにより、流体手段が溶剤貯蔵部から流れ出すのを防止し、又は紫外線の光強度が失われるのを防止する。機械的分離手段を使用する場合は、溶剤貯蔵部から汚染物質が流れ出すのを防止し、製品基板が汚染されるのを防止する。溶剤貯蔵部は、ひとつの有利な構成では、断面形状がＬ型又はＵ型に形成される。
本発明のもう一つの有利な構成では、溶剤貯蔵部は、製品基板の側端又は外周の一部の周囲の扇状部のみ超えるよう伸展する。有利には、溶剤貯蔵部はキャリア基板又は製品基板の側端又は外周をわずかに超えるように、製品基板の中心方向に伸展し、これにより力Ｆｓがキャリア基板に加わるようになる。力Ｆｓはまた溶剤貯蔵部を経てキャリア基板にも伝えられる。
本発明の一つの有利な実施形態では、キャリア基板に作用する力Ｆｓと、フィルムフレームに作用し、力Ｆｓに対向するＦｆにより剥離される。装置は、力Ｆｆを局所的な力として、特にフィルムフレームの所々の、少なくとも一点に伝えるよう作られている。有利には、力Ｆｆはフィルムフレームの外周の複数個所に分散して伝えられる。またこの装置によって、異なる力が伝えられ、またキャリア基板又はキャリア基板ホルダに対して、フィルムフレームを傾けることができる。
フィルムの可塑性能、特に剥離部における力Ｆｓと力Ｆｆにより引き伸ばされることにより、所望の剥離形態に応じて、製品基板の外周に均一に力を分散させることができる。
本発明のもう一つの有利な実施形態では、力Ｆｓと力Ｆｆは、キャリア基板に対してフィルムフレームを変位させることができる。これにより、フィルムフレームの内側には、製品基板及び／又は溶剤に音波を伝えるための音波発生手段を有する槽状部が形成される。該音波発生手段は、槽状部の内部に貯蔵される流体と、該流体内に沈められる音響伝達装置とから形成される。製品基板の剥離は、超音波又はメガサウンドによって発生するキャビテーションによって大幅に加速するため、剥離工程はより丁寧に行われ、また同時に迅速に行われる。
有利には、製品基板は、製品基板の外周から中心へ同心円状に剥離される。
剥離工程の間、製品基板がフィルムに接着されている場合は、全体的な保持や保護が確実となり、特に有利である。
本発明の他の利点、特徴、及び詳細は好ましい諸実施形態の以下の記述と図面に基づいて明らかにされる。
フィルムフレーム上の、製品基板、キャリア基板、及び相互接続層からなる基板の組合せの略上面図である。 詳細図と共に示す、図１ａの略側面図である。 詳細図と共に示す、キャリア基板から製品基板を剥離する際の本発明による装置の概略図である。 詳細図と共に示す、キャリア基板から製品基板を剥離する際の本発明による装置の概略図である。 本発明の一つの実施形態の概略図である。
図において、同じ構成要素及び同じ機能を有する構成要素には同じ参照番号を付して同一のものとして扱う。
図１ａは、円形状のフィルムフレーム１を示し、この実施形態では少なくとも、内周１ｉに面しており、フィルム３が取り付けられ、特にフィルム（３）の底面に接着されている。フィルムフレーム１内では、製品基板とキャリア基板の組合せが、フィルムフレーム１の内周１ｉに対して半径方向の距離をおいて、フィルムフレーム１に対して同心円状にフィルム３の接着層３ｓの上に接着されている（図１ｂを参照）。
製品基板とキャリア基板の組合せは、フィルム３に接着している製品基板４と、キャリア基板２と、製品基板４とキャリア基板２を接続する相互接続層６とから構成されている。製品基板４の直径とキャリア基板の直径は基本的には同じである。一方で、製品基板４の厚みはキャリア基板２の厚みよりも薄くなっている。
フィルム３は、本発明では円環形状を有する取付部３ｂを備え、この取付部３ｂにおいてフィルム３がフィルムフレーム１に固定される。さらに、フィルム３は、製品基板４がフィルム３の接着層３ｓに固定することができる接合面３ｋを備えている。取付部３ｂと接合面３ｋの間には、剥離部３ａが備えられ、取付部３ｂと接合面部３ｋに対して特に同心円上に配置されており、この剥離部３ａは、本発明において決定的に重要な意味を持つ機能を有している。剥離部３ａはこのように、製品基板４の外周４ｕからフィルムフレームの内周１ｉに向かって延び、この間を距離Ａとした。フィルムフレーム１の厚さＤと距離Ａとの比率は有利には少なくとも１対２から１対５０、特には１対５から１対２５、好ましくは１対１９または１対１０である。
図１ｂに示される初期位置では、製品基板４のフィルム３と接する側と、フィルムフレーム１のフィルム３と接する側は、一つの平面Ｅとなるべく同一平面に構成されている。図１ａ及び図１ｂに示されるこの部分は、既知のフィルムフレーム取付具上に組み立てられている。
図２及び図３は剥離工程の二つの例を概略的に示したものであり、キャリア基板２からの製品基板４の剥離が始まった直後の図である。
相反する力Ｆｆ又はＦｆ１及びＦｆ２と、力Ｆｓとを伝えることによって、製品基板とキャリア基板の組合せと、これに接着する部分であるフィルム３の接合面部３ｋは、フィルムフレーム１からキャリア基板ホルダ７の方向へ移動する。運動学的反転により、フィルムフレーム１は図示されていないフィルムフレームホルダ、例えばロボットアームにより、力Ｆｆによって移動する。
力は、キャリア基板ホルダ７の表面に機械加工された真空管８と、この真空管８に接続されている真空手段（図示せず）とを介して、キャリア基板ホルダ７からキャリア基板２へと伝えられる。キャリア基板ホルダ７はこの装置に確実に固定されている。
これに代わる一つの方法として、キャリア基板２の保持は、例えばクランプなど、機械的あるいは、静電気を用いて行うこともできる。
図２に示される、フィルムフレームに作用する力Ｆｆは、フィルムフレーム１上に表面的な力として均一に分散して作用するため、図２の詳細図に拡大して示されるように、剥離部３ａが変形することにより、製品基板４はその端部から、キャリア基板２より剥離される。力Ｆｆ１は力Ｆｆ２と同一である。力はフィルムフレーム１の周囲の所々に分散して伝えられることもでき、又はフィルムフレームホルダによって分散されて伝えられることもできる。
図３に示される実施形態において、フィルムフレーム１の周囲への力の分散は異なり、特に力Ｆｆ１は反対側の力Ｆｆ２よりも大きく、そのため製品基板４がより大きな力Ｆｆ１が伝えられた側からまず剥離が起こる。フィルムフレーム１に力を伝えるための保持手段は、このため、フィルムフレーム１が傾くことができるように作られる必要がある。
製品基板４は、フィルム３と同様の弾性をもって作用することで、剥離を促進するものであり、そのため製品基板とキャリア基板の組合せはその端部から徐々に取り外されていく。
図４によると、溶剤貯蔵部２０は、製品基板とキャリア基板の組合せが力に対してさらされるような位置に該組合せが浸されるように、キャリア基板２の上に設けられている。溶剤貯蔵部２０は、このとき、キャリア基板２の外周に、特に密封状態を形成するように、環状に取り付けられ、このため、前述の通り、力が溶剤貯蔵部２０内においてキャリア基板２に伝えられる。また、例えば、溶剤貯蔵部２０をキャリア基板に対して確動性を有さない方法で取り付けることによって、力を溶剤貯蔵部２０へ伝えることもできる。溶剤貯蔵部２０の外側周壁２１は少なくとも、製品基板４によって形成された平面まで伸展しており、このため溶剤貯蔵部２０内の溶剤２２が少なくとも相互接続層６まで到達するようになっており、該層は溶剤２２によって溶解され得る。有利には、外側周壁２１は製品基板４によって形成された平面を超えて、ほぼフィルムフレーム１の高さまで伸展し、このためたとえ回転中においても、可能な限り溶剤貯蔵部２０から溶剤２２がこぼれだすことを防ぐものである。
この方法により、製品基板４の外周４ｕから相互接続層６が溶解すること、及び、製品基板４が、外周４ｕにフィルム３を変形させる張力が加わり、製品基板４が丁寧に持ち上げられることによって、製品基板４をキャリア基板２から剥がす、特に、めくって剥がすことができる。
フィルム３の変形によって槽状部９が生じる。流体１１が槽状部９へ流入することにより、フィルム３を介して、音波発生装置によって、フィルム３と反対側に位置する溶剤２２と、製品基板とキャリア基板の組合せへと音波（超音波、メガサウンド）が伝達される。音波発生装置は、ここでは音響伝達装置１０である。溶剤２２は、端部から音が伝わることによって相互接続層６に急速に作用し、このため、フィルムフレーム１の方向へのフィルム３の反動を減少させることができ、及び／又は、剥離、特に図２に示すように放射状に非対称な剥離を促すものである。
音の伝達により、溶剤２２の分子が振動し、その結果、キャビテーションが起こり、相互接続層６の溶解の顕著な加速化が実現する。
溶剤２２は、有利には相互接続層６に選択的に適合するもので、接着層３ｓは溶剤２２からの影響を受けることがない。
Ａ 距離
Ｄ 厚さ
Ｅ 平面
１ フィルムフレーム
１ｉ 内周
２ キャリア基板
３ フィルム
３ａ 剥離部
３ｂ 取付部
３ｋ 接合面部
３ｓ 接着層
４ 製品基板
４ｕ 外周
６ 相互接続層
７ キャリア基板ホルダ
８ 真空管
９ 槽状部
１０ 音響伝達装置
１１ 流体
２０ 溶剤貯蔵部
２１ 外側周壁
２２ 溶剤

Claims (15)

  1. 製品基板（４）をキャリア基板（２）から剥離するための装置であって、
    前記キャリア基板（２）は、相互接続層（６）により前記製品基板（４）に接続され、
    フレキシブルフィルム（３）はフィルムフレーム（１）に取り付けられ、該フィルム（３）の接合面部（３ｋ）において前記製品基板（４）を保持するための接着層（３s）を備え、該フィルム（３）は、前記接合面部（３ｋ）を囲む、該フィルム（３）の取付部（３ｂ）において、前記フィルムフレーム（１）に取り付けられ、該フィルム（３）は、前記接合面部（３ｋ）と前記取付部（３ｂ）との間に位置する剥離部（３ａ）を備え、
    前記装置は前記製品基板（４）が前記キャリア基板（２）から前記製品基板（４）の外周（４ｕ）より剥離させる剥離手段を有することを特徴とする装置。
  2. 前記剥離手段に加えて、前記相互接続層（６）によってなされる前記キャリア基板（２）と製品基板（４）との接続を少なくとも部分的に取り外すための接続解除手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 前記接続解除手段は、前記相互接続層（６）を少なくとも部分的に取り外すための流体手段、特に該相互接続層を選択的に溶解する溶剤（２２）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 前記接続解除手段は、前記相互接続層（６）を少なくとも部分的に取り外すための、機械的分離手段、特に該相互接続層を切断するためのブレードを備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  5. 前記接続解除手段は、前記相互接続層（６）を少なくとも部分的に取り外すための紫外線源を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  6. 前記接続解除手段は、特に前記外周（４ｕ）部位に限って作用するように作られていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  7. 前記剥離部（３ａ）は、前記製品基板（４）の外面形状の外側に位置し、及び/又は、前記接合面部（３ｋ）に隣接することを特徴とする請求項１に記載の装置。
  8. 前記相互接続層（６）を前記流体手段にさらすために、該流体手段を収容するための溶剤貯蔵部（２０）を備え、該溶剤貯蔵部は前記キャリア基板又はキャリア基板ホルダ（７）に固定され、密封され、該貯蔵部の上端は少なくとも前記製品基板（４）によって定められる平面まで伸展していることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
  9. 前記キャリア基板に作用する力Ｆｓと、前記フィルムフレーム（１）に作用し、前記力Ｆｓとは反対方向の力Ｆｆによって剥離が行われることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  10. 前記フィルム（３）は、前記剥離部（３ａ）において、前記力Ｆｓと力Ｆｆとによって伸長することを特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 前記力Ｆｓと力Ｆｆとによって、前記フィルムフレーム（１）は前記キャリア基板（２）に対して変位することで、前記フィルムフレーム（１）の内側に、前記製品基板及び／又は溶剤（２２）に音波を伝えるための音波発生手段を備える槽状部（９）が形成され、
    該音波発生手段は、槽上部（１９）に保たれる流体（１１）と、該流体（１１）内に沈められる音響伝達装置（１０）とから形成される、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の装置。
  12. 前記製品基板（４）は、該製品基板（４）の前記外周（４ｕ）から中心（４z）へ同心円状に剥離されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  13. 前記製品基板（４）は、剥離工程の間、前記フィルム（３）に接着するように作られていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  14. キャリア基板（２）から製品基板（４）を剥離するための方法であって、
    前記キャリア基板（２）は、相互接続層（６）により前記製品基板（４）に接続されており、
    フレキシブルフィルム（３）はフィルムフレーム（１）に取り付けられ、該フィルム（３）の接合面部（３ｋ）において前記製品基板（４）を保持するための接着層（３s）を備え、該フィルム（３）は前記接合面部（３ｋ）を囲む、該フィルム（３）の取付部（３ｂ）において、前記フィルムフレーム（１）に取り付けられ、該フィルム（３）は、前記接合面部（３ｋ）と前記取付部（３ｂ）との間に位置する剥離部（３ａ）を備え、
    前記剥離手段により、前記製品基板（４）が前記キャリア基板（２）から前記製品基板（４）の外周（４ｕ）より剥離されることを特徴とする方法。
  15. 前記製品基板（４）は、該製品基板（４）の前記外周（４ｕ）から中心（４z）へ同心円状に剥離されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
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