JP2015005742A - 剥離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハにダメージを与えることなくウェハから支持基板を確実に剥離できるようにする。【解決手段】ワークＷがダイシングテープ１０２を下にして吸着保持される吸着面１４０を有し、ウェハ１０１の一端に対応して吸着面に凹部が形成された吸着ステージ１４と、凹部１４６を介してダイシングテープ１０２およびウェハ１０１を下方へ吸引することにより、ウェハ１０１の一端において、ウェハ１０１と支持基板１０３との間に開裂を生じさせる開裂発生機構２と、支持基板１０３を上方へ吸引することにより、発生した開裂をウェハ１０１の一端から他端へ向かって漸次成長させる開裂成長機構３と、備える。【選択図】図２

Description

本発明はシート積層体で構成されるワークから表層シートを剥離するための剥離装置に関する。特に、支持基板の主面にウェハが接着され、さらにウェハの片面にウェハよりも大サイズのダイシングテープが貼り付けられたワークから支持基板を剥離させるのに好適な剥離装置に関する。

半導体素子製造で厚さ数１０μｍの極薄ウェハが採用されるようになった。こうした極薄ウェハは、サポートガラスのようなある程度の剛性を有する支持基板に厚みのあるウェハが接着された状態で、支持基板を土台にしてウェハを研磨することで作られる。

支持基板をウェハから剥がすにはレーザー照射を行う方法や、片面に支持基板が接着されたウェハのもう片面をダイシングテープに貼り付け、支持基板とダイシングテープとの間にブレードなどを差し込み、物理的な力で引き離すことで両者に挟まれたウェハをダイシングテープに付随するように剥離する方法などが用いられる。

ダイシングテープ上に残ったウェハはダイシング工程で複数のダイに分割される。その後、ダイシングテープを剥離ステージ上に吸着保持し、吸着パッドで特定のダイを上から吸着保持しながら剥離ステージを横に動かしてダイを単離する（特許文献１参照。）。

特開２０１２−１８２３３０号公報

ウェハから支持基板を剥がす際に、レーザー照射法ではウェハにダメージを与えてしまう問題がある。また、ブレードで引き剥がす方法は、ウェハと支持基板との間に剥離のきっかけをつかみにくく、ウェハが急激な曲げに耐えきれずに割れてしまう虞がある。

特許文献１の方法は支持基板を剥離する方法ではなく、吸着ノズルと剥離ステージとが別々のユニットであるために複雑な機構が必要となる。

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により、ウェハにダメージを与えることなく確実にウェハから支持基板を剥離できる剥離装置を提供することを目的とする。

本発明の剥離装置が剥離対象とするワークは、支持基板の主面にウェハが接着され、さらにウェハの片面にウェハよりも大サイズのダイシングテープが貼り付けられた構造である。

ウェハに大サイズのダイシングテープを貼りつけることによって、ダイシングテープに作用する圧力をウェハの一端部に集中的にかけることができ、剥離のきっかけをつかみやすくなる。

剥離装置は、吸着ステージ及び開裂成長機構を備えている。吸着ステージは、ワークをダイシングテープ側で吸着保持する吸着面を有している。開裂成長機構は、吸着ステージに吸着保持されたワークにおける支持基板の主面側と裏面側との間に、主面側が陽圧となる圧力差を、主面におけるウェハの一端から他端へ向かって範囲を徐々に拡大させつつ作用させる。ウェハの一端で支持基板との間に発生した開裂が、ウェハの一端から他端へ向かって漸次成長する。

この構成において、吸着ステージが配置される処理室であって気密にシールされる処理室を設け、開裂成長機構が、吸着ステージの吸着面に対向配置され、支持基板の裏面を吸引する吸盤と、支持基板の裏面側と処理室との間をシールするシール部材と、吸盤の吸着面に吸引吸着力を発生させる減圧装置と、を備えることが好ましい。吸着ステージに吸着保持されたワークにおける支持基板の主面側と裏面側との間に、主面側が陽圧となる圧力差を、確実に作用させることができる。

また、開裂成長機構は、処理室内を加圧する増圧装置をさらに備えることが好ましい。吸着ステージに吸着保持されたワークにおける支持基板の主面側と裏面側との間に、主面側が陽圧となる圧力差を、より確実に作用させることができる。

さらに、ワークの側方における一端に対向する位置で主面方向及び主面の法線方向に移動自在にされた当接部材と、当接部材を支持基板の主面の一端部に下方から当接させた後に上方に移動させる駆動装置と、を有する開裂発生機構をさらに備えることが好ましい。吸着ステージに吸着保持されたワークにおけるウェハの一端と支持基板との間に、剥離のきっかけとなる開裂を発生させることができる。

開裂発生機構は、吸着ステージの吸着面にウェハの一端に対応する凹部を形成し、凹部を介してダイシングテープおよびウェハを吸引するものであってもよい。この場合には、凹部の端部をＲ面に加工することで、開裂発生時に、ウェハに急激な曲げ応力が作用することが避けられ、ウェハへのダメージの軽減に寄与できる。

また、ダイシングテープを凹部内へ押圧する押圧部材と、押圧部材を昇降させる昇降装置と、を有する開裂支援機構をさらに備えることで、剥離性能の向上が期待できる。

押圧部材に支持基板の一端に係合する爪を設けることで、剥離した支持基板を爪に係合させて持ち上げることも可能となる。

この発明によると、簡易な構成により、ウェハにダメージを与えることなく確実にウェハから支持基板を剥離できる。

本発明の第１の実施形態に係る剥離装置を示す斜視図である。 剥離装置の概略構成図である。 剥離装置を、上下チャンバを閉じた状態で示すｘ-ｚ断面図である。 下チャンバを示す平面図である。 吸着ステージを示す平面図である。 吸着ステージを示すｘ-ｚ断面図である。 ワークを示す平面図である。 ワークを示す断面図および要部拡大図である。 ワークを載せた吸着ステージを示す平面図である。 ワークを載せた吸着ステージを示すｘ-ｚ断面図である。 開裂成長機構を示す平面図である。 吸盤を示す底面図である。 吸着パッドを示す平面図（底面図）である。 吸着パッドを取付けた吸盤を示す底面図である。 開裂支援機構を示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｂ）は開裂発生機構の作用工程図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は開裂成長機構の作用工程図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は開裂支援機構の作用工程図である。 剥離装置の制御部による剥離動作の流れを示すフローチャートを示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る剥離装置の作用工程図である（要部断面図）。 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の別の実施形態に係る剥離装置における開裂発生機構の構成及び動作を示す図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る剥離装置を、図面を参照して説明する。いくつかの図面において、互いに直交する水平軸としてのｘ軸とｙ軸、およびｘ軸とｙ軸に直交する垂直軸としてのｚ軸からなる座標軸を図示し、以下の説明においてこの座標軸を適宜参照する。ｘｙｚ座標の原点は、後述する吸着ステージ１４の中心を通る垂直軸上の任意の点に設定される。異なる図面に図示される同一の座標軸は互いに参照関係にある。また断面図は特に断らない限り、ｘ軸に沿った垂直断面で示されている。また断面に付すべきハッチングは省略している場合もある。

図１および図２に示すように、剥離装置１は、大まかに下チャンバ１１、上チャンバ１２、昇降装置１３から構成される。下チャンバ１１および上チャンバ１２は耐圧性と剛性を有する材質で形成された厚板である。

下チャンバ１１は、下チャンバ１１の上面に開放された円形の穴として形成される処理室１０Ａと、下チャンバ１１の上下に貫通する矩形の孔として形成される機構室１０Ｂと、を有する。機構室１０Ｂの底面の開口は、下チャンバ１１のｘ軸方向の一端（同図では左端。）から外側へ張り出す底床板２０によって閉鎖されている。

処理室１０Ａと機構室１０Ｂとはｘ軸方向の側面部で互いに連通している。下チャンバ１１の上面と上チャンバ１２の底面とは摺り合わせの面で構成され、処理室１０Ａおよび機構室１０Ｂの周囲に配設されたシール部材１５によって両室１０Ａ，１０Ｂ内は気密にシールされる。シール部材１５は例えばＯリングが好適に使用される。下チャンバ１１は可動式であり、昇降装置１３によってｚ軸方向に昇降自在に構成される。昇降装置１３は一例としてエアシリンダが用いられる。ワークＷの搬入出時は、不動の上チャンバ１２に対して下チャンバ１１を昇降させ、処理室１０Ａを開閉する。なお、処理室１０Ａの開閉は、上チャンバ１２が下チャンバ１１に対して昇降しても良いし、その他の方式、例えばヒンジ式の開閉構造を採用することもできる。

図２に示すように、下チャンバ１１には吸着ステージ１４、開裂発生機構２および開裂支援機構４が配設される。上チャンバ１２には開裂成長機構３が配設される。以下、各要素について説明する。

＜ワーク＞
ワークＷの構造について図７および図８を参照して説明する。

ワークＷはある程度の剛性を有しフレキシブル性に乏しい円形の支持基板１０３の主面に、フレキシブル性を有する円形の極薄のウェハ１０１が接着され、さらに該ウェハ１０１の片面に、円形のダイシングテープ１０２が貼り付けられ、さらにダイシングテープ１０２の円周部にドーナツ型のテープフレーム１０４が貼り付けられた構造である。テープフレーム１０４はダイシングテープ１０２のウェハ１０１が貼り付けられた面と同じ面に貼り付けられる。

支持基板１０３およびウェハ１０１の直径は略同一（厳密には、ウェハ１０１の直径の方が支持基板１０３より若干小さい。）であり、ダイシングテープ１０２の直径は支持基板１０３またはウェハ１０１の直径よりも一回り大きく、テープフレーム１０４の内径はダイシングテープ１０２の直径より若干小さくテープフレーム１０４の外径はダイシングテープ１０２の直径より若干大きい。ワークＷは、ウェハ１０１、ダイシングテープ１０２、支持基板１０３およびテープフレーム１０４が同心円状に一体化されたものである。

図８にワークＷの要部の拡大図を示すように支持基板１０３とウェハ１０１は接着剤ＡＤを用いて接着される。ウェハ１０１およびテープフレーム１０４はダイシングテープ１０２の片面全体に形成された粘着面に貼り付けられる。

＜吸着ステージ＞
吸着ステージ１４の構成を図２、図５、図６、図９および図１０を参照して説明する。

図２および図４に示すように、吸着ステージ１４は下チャンバ１１の処理室１０Ａ内に設置される。吸着ステージ１４は吸着面１４０に吸着力を発生させることができれば、単一部品で形成されている必要はなく、ポーラスな材質に一部（例えば、吸着面１４０の一部。）が置換されたものなど複数の部品の組み合わせで構成することも可能である。

吸着ステージ１４の上面はワークＷを吸着するための吸着面１４０に設定される。本実施形態では、間にテーパを介することで中央部に対して周囲部が低くなった段形状の吸着面１４０を示しているが、吸着面１４０は水平面のみで構成されていても構わない。図９および図１０に示すようにワークＷはダイシングテープ１０２を下にして吸着面１４０上に中心位置を一致させて載置される。

吸着ステージ１４の外周にはテープフレーム１０４の下面に当接するシール部材１６が装着され、ワークＷと吸着ステージ１４の吸着面１４０との間が気密にシールされる。シール部材１６は例えばＶリングが好適に使用される。

吸着面１４０には吸着溝１４４が形成される。吸着溝１４４の中心には通気孔１４５がステージ１４のｚ軸方向に貫通している。通気孔１４５の下端は処理室１０Ａ床底部を貫通する通気孔１１１に接続される。通気孔１１１の下端にはジョイント１７が取り付けられ、ジョイント１７には減圧装置６０が接続される。減圧装置６０は例えば真空ポンプなどの吸引源、配管、開閉弁などで構成される。吸着面１４０にワークＷが吸着された状態で減圧装置によって吸着溝１４４内の空気を吸引することにより吸着面１４０に吸引吸着力が発生しワークＷが密着される。本実施形態では、吸着ステージ１４は吸引吸着式としたが、その他の吸着方式、例えば静電吸着式を採用することも出来る。

＜開裂発生機構＞
開裂発生機構２の構成を図２、図５、図６、図９、図１０および図１８を参照して説明する。

ステージ１４の吸着面１４０には、ワークＷのウェハ１０１のｘ軸方向の一端（図９、図１０参照。同図では左端。）に対応する箇所に、ｙ軸方向に延びる凹部１４６が形成される。凹部１４６のｘ軸方向の端部はＲ面に加工されている。吸着ステージ１４の吸着面１４０にワークＷが吸着された状態では、ダイシングテープ１０２のウェハ１０１（および支持基板１０３）が配置された部分のｘ軸方向の一端およびその周辺が凹部１４６上に位置している。

凹部１４６の中央には通気孔１４７がステージ１４のｚ軸方向に貫通している。通気孔１４７の下端は処理室１０Ａ底床部を貫通する通気孔１１２に接続さる。通気孔１１２の下端にはジョイント１７が取り付けられ、ジョイント１７に減圧装置７０が接続される。減圧装置７０は例えば真空ポンプなどの吸引源、配管、開閉弁などで構成される。

以上のように構成される開裂発生機構２の作用を図１６（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。図１６（Ａ）に示すように、ステージ１４の吸着面１４０にワークＷが吸着された状態で減圧装置７０によって凹部１４６内の空気を吸引することにより凹部１４６に吸引力が発生しその上にあるダイシングテープ１０２が凹部１４６に密着される。

通常、ダイシングテープ１０２とウェハ１０１との間の粘着力は、ウェハ１０１と支持基板１０３との間の接着力よりも強い。したがって、凹部１４６の上方に位置する部分のウェハ１０１が支持基板１０３を置き去りにしてダイシングテープ１０２に追従して凹部１４６内に吸引される。この結果、図１６（Ｂ）に示すように、ウェハ１０１のｘ軸方向の一端では、ウェハ１０１と支持基板１０３との間に開裂（隙間）が生じる。凹部１４６のｘ軸方向の端部はＲ面１４６１に加工されているため、ウェハ１０１に急激な曲げ応力が作用することが避けられ、ウェハ１０１へのダメージの軽減に寄与する。同図では接着剤ＡＤは開裂に伴ってウェハ１０１に付随している。接着剤ＡＤが支持基板１０３とウェハ１０１のいずれに付随するかは接着剤の種類に依存する。

図２１（Ａ）に示すように、開裂発生機構２に代えて開裂発生機構３０１を用いることもできる。開裂発生機構３０１は、当接部材３１０及び駆動装置３２０を備えている。当接部材３１０は、ワークＷの側方における一端に対向する位置で主面方向及び主面の法線方向に移動自在に支持されている。当接部材３１０には、ワークＷに対向する側面３１１の下部に爪部３１２が突出して形成されている。

駆動装置３２０は、水平駆動部３２１、垂直駆動部３２２、ロードセル３２３、ロードセル３２４、制御部３２５を備えている。水平駆動部３２１は、当接部材３１０をｘ軸方向に往復移動させる。垂直駆動部３２２は、当接部材３１０をｚ軸方向に昇降移動させる。ロードセル３２３は、水平駆動部３２１の負荷を検出する。ロードセル３２４は、垂直駆動部３２２の負荷を検出する。制御部３２５は、ロードセル３２３及び３２４の検出データに基づいて水平駆動部３２１及び垂直駆動部３２２を動作させる。

図２１（Ａ）に示すように、制御部３２５は、水平駆動部３２１を動作させ、当接部材３１０をダイシングテープ１０２側を吸着ステージ１４に吸着させたワークＷにおけるウェハ１０１の一端側に近接するように、矢印ｘ１方向に移動させる。この時、爪部３１２は、支持基板１０３の主面よりも下方に位置している。

図２１（Ｂ）に示すように、制御部３２５は、ロードセル３２３の検出データに基づいて、当接部材３１０の側面３１１が支持基板１０３に当接したことを検出すると、水平駆動部３２１を反対方向に動作させ、当接部材３１０を所定量だけ矢印ｘ２方向に移動させて側面３１１と支持基板１０３との間に間隙を形成する。

この状態から、垂直駆動部３２２の動作によって当接部材３１０を矢印ｚ１方向に上昇させ、図２１（Ｃ）に示すようにロードセル３２４の検出データに基づいて爪部３１２が支持基板１０３の端部に当接した時点から、図２１（Ｄ）に示すように所定量だけ当接部材３１０の矢印ｚ１方向の上昇を継続する。

以上の動作によって、開裂発生機構３０１を用いて、支持基板１０３の主面に塗布された接着剤ＡＤとウェハ１０１との間に開裂を生じさせることができる。

＜開裂成長機構＞
開裂成長機構３の構成を図２、図１１、図１２、図１３、図１４及び図１７を参照して説明する。

上チャンバ１２には吸盤５０が装着される。吸盤５０は一例としてフランジ部を有する円盤体であり、処理室１０Ａ内に設置される吸着ステージ１４の吸着面１４０に対向配置される。吸盤５０はフランジ部で上チャンバ１２の上面に固定され、上チャンバ１２を貫通する底面（吸着面）が処理室１０Ａ内に臨んでいる。

吸盤５０のフランジ部はｘ軸方向に延びる線形空洞（シリンダ室）５０１を有する。シリンダ室５０１にはピストン５４が往復動される。シリンダ室５０１のｘ軸方向の一端（図２ではピストン左死点。）の壁を貫通してシャフト５３が挿入される。シャフト５３の先端にピストン５４が取り付けられている。なお、シャフト５３が貫通するシリンダ室５０１の孔は図示しないシール部材によって気密にシールされる。シャフト５３の後端は上チャンバ１２の上面に配設されるアクチュエータ５１のスライダ５２に固定される。

シリンダ室５０１のｘ軸方向の一端および他端の天井部に通気孔５０４および通気孔５０５がそれぞれ貫通する。各通気孔５０４，５０５にはそれぞれジョイント１７が取り付けられている。一方の通気孔５０４のジョイント１７には減圧装置８０が接続される。減圧装置８０は例えば真空ポンプなどの吸引源、配管、開閉弁などで構成される。他方の通気孔５０５のジョイントには何も接続されないが、必要に応じて増圧装置を接続することも可能である。

シリンダ室５０１の底床部にｘ軸方向に並ぶ複数の通気孔５０２が貫通する。図１２に示すように吸盤５０の底面には複数の通気孔５０２に対応してｙ軸方向に延びる複数のスリット溝５０３が形成される。通気孔５０２の下端は各スリット溝５０３の中心に開口する。

吸盤５０の底面には、吸盤５０の直径と同程度のサイズの吸着パッド５５が接着剤などを用いて取付けられる。吸着パッド５５は厚み方向に弾性を有する無孔質のスポンジなどが使用される。吸着パッド５５は若干弾性圧縮された状態で吸着ステージ１４の吸着面１４０上に吸着されたワークＷの最上層の支持基板１０３の裏面（上面）に常時密着される（図１７参照。）。吸着パッド５５は支持基板１０３の裏面側と処理室１０Ａとの間をシールするシール部材を兼ねている。

図１３に示すように、吸着パッド５５には多数の通気孔５５１が全体に開口する。吸着パッド５５が吸盤５０に取付けられると、多数の通気孔５５１は図１４に示すように複数のスリット溝５０３の内側に位置する。

吸着パッド５５において、通気孔５５１は、必ずしも多数である必要はなく、省略することもできる。吸着パッド５５の変形時に通気孔５５１が、平面視において変形又は変位し、各スリット溝５０３から外れたり、複数のスリット溝５０３に跨がって位置する可能性があり、これを回避するためには、通気孔５５１のない平板状の吸着パッド５５を用いるべきである。

処理室１０Ａの天井部を貫通する通気孔１２１にはジョイント１７が取り付けられる。ジョイント１７には増圧装置９０が接続される。増圧装置９０は例えばコンプレッサなどの加圧源、配管、開閉弁などで構成される。

以上のように構成される開裂成長機構３の作用を図１７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。不図示のアクチュエータを駆動するとピストン５４がシリンダ室５０１のｘ軸方向の一端（同図では左端。）から他端（同図では右端。）へ摺動する。摺動を開始するタイミングは、開裂発生機構２の作用によってウェハ１０１のｘ軸方向の一端に開裂が発生した時が好適である。このタイミングの判定は、例えば後述する開裂支援機構４が備えるロードセル１８１，１８２，１９の検知信号に基づいて行う。

シリンダ室５０１内はピストン移動方向の上流側の陰圧空間５０１Ａと下流側の常圧空間５０１Ｂとに区切られる。陰圧空間５０１Ａに不図示の減圧装置８０が接続され、常圧空間５０１Ｂは大気圧に開放されている。ピストン５４の移動距離に応じて陰圧空間５０１Ａの容積は増加し、常圧空間５０１Ｂの容積は減少する。

図１７（Ａ）に示すようにピストン５４が摺動を開始する前はシリンダ室５０１の底床部でｘ軸方向に並ぶ複数の通気孔５０２は、常圧空間５０１Ｂにのみ連通している。

図１７（Ｂ）に示すようにピストン５４の移動に伴って陰圧空間５０１Ａが拡大することにより、ウェハ１０１のｘ軸方向の一端から他端に向かって吸盤５０の底面（吸引面）の吸引エリアが漸次拡大する。吸盤５０の吸引力は支持基板１０３に密着された吸着パッド５５に伝わり、吸引エリアに対応して支持基板１０３の裏面が陰圧となる。吸着パッド５５は支持基板１０３の裏面側と処理室１０Ａとの間をシールする役割もあるので、処理室１０内で、支持基板１０３の剥離部の主面側と裏面側との間に大きな圧力差（主面側>裏面側）が形成される。この圧力差により、吸着パッド５５は圧縮変形され、吸着ステージ１４側へダイシングテープ１０２およびウェハ１０１を置き去りにして支持基板１０３のみが浮上することで開裂が成長する。ここで、増圧装置９０（図２参照。）を駆動すると、処理室１０Ａ内が加圧され、支持基板１０３の剥離部の主面側が陽圧になるため、前記の圧力差を増大し、開裂の成長を促進することができる。

図１７（Ｃ）に示すようにピストン５４が移動しきると陰圧空間５０１Ａが支配的となり、全体的に圧縮変形された吸着パッド５５に支持基板１０３が吸着され、ワークＷから支持基板１０３が剥離される。

なお、ワークの種類によってはシリンダ室５０１の常圧空間５０１Ｂの通気孔５０５に設けられたジョイント１７に図示しない増圧装置を接続し、開裂の成長点よりも下流側の部分のワークＷを空気圧によって抑圧した方が剥離の精度が向上する。

また、増圧装置９０（第２の増圧装置）によって処理室１０Ａ内を加圧するとともに、シリンダ室５０１の空間５０１Ｂを図示しない増圧装置（第１の増圧装置）によって加圧することにより、シリンダ室５０１の空間５０１Ａの減圧を不要にできる。支持基板１０３の裏面におけるウェハ１０１の一端から他端へ向かって範囲を徐々に減少させつつ支持基板１０３の主面をウェハ１０１側に押圧する圧力を作用させることができるからである。つまり、支持基板１０３の裏面において支持基板１０３の主面をウェハ１０１側に押圧する圧力が作用する範囲を徐々に小さくすることで、処理室１０Ａ内の陽圧の作用する範囲がウェハ１０１の一端から他端に向かって徐々に拡大し、ウェハ１０１と支持基板１０３との間の開裂を成長させることができる。

＜開裂支援機構＞
開裂支援機構４の構成を図２および図１５を参照して説明する。

開裂支援機構４は下チャンバ１１の吸着ステージ１４のｘ軸方向の一端側（図２では左端側。）に隣接して配設される。

開裂支援機構４は大まかに、下チャンバ１１の機構室１０Ｂ内部に配設される運動部、下チャンバ１１の外側に配置されて運動部を作動させる駆動部、および運動部と駆動部を連結する連結部とから構成される。運動部、駆動部及び連結部がこの発明の駆動装置に相当する。

開裂支援機構４の運動部の構成を説明する。運動部は、開裂支援機構４の末端に位置する板状の作用片（当接部材）２１を備える。作用片２１の先端面底部には爪２１１が突設される。作用片２１は第１ブロック２７の水平上面のｘ軸方向中央に設けられた揺動軸によって揺動自在に支持され、さらに第１ブロック２７の揺動軸を挟んでｘ軸方向の両側に配置された一対の第１ロードセル１８１，１８２に支持されることにより、水平状態に保たれている。第１ロードセル１８１，１８２は作用片２１に作用する上下方向（ｚ軸方向）の負荷を検知するもので、一方のロードセル１８１は下向きの負荷、他方のロードセル１８２は上向きの負荷に対応している。

第１ブロック２７は図２に示すようにｘ-ｚ断面が楔形を呈する部材である第１ブロック２７の底面はｘ軸方向の一端（同図では左端。）から他端（同図では右端。）に向かって下降するテーパに設定される。第２ブロック２６は、ｘ-ｚ断面が楔形を呈する部材であり、上面が第１ブロック２７の底面に摺動するテーパに設定されている。第２ブロック２６は第１ブロック２７の下方に配置される。第２ブロック２６は底床板２０上に配置される。

第１ブロック２７と第２ブロック２６との間に、第１ブロック２７に対して第２ブロック２６をｘ軸方向に摺動自在にするように構成させるリニアガイド２５が設けられる。第２ブロック２６と底床板２０との間に、底床板２０に対して第２ブロック２６をｘ軸方向に摺動自在にするように構成されるリニアガイド２４が設けられる。

開裂支援機構４の駆動部の構成を説明する。駆動部は開裂支援機構４の動力源として、独立して駆動する第１アクチュエータ３０および第２アクチュエータ４０を備える。両アクチュエータ３０，４０はそれぞれのシャフト３１，４１をｘ軸方向に往復動させる。

底床板２０上の下チャンバ１１の外部に張り出した部分には、ｙ-ｚ平面を持つ垂直壁である固定壁２２および可動壁２８が配設される。可動壁２８と底床板２０との間に、底床板２０に対して可動壁２８を摺動自在にするように構成されるリニアガイド２３が設けられる。

第１アクチュエータ３０は固定壁２２の外面（ｘ軸方向の一端面。図２では左端面。）に固定され、第２アクチュエータ４０は可動壁２８の外面に固定される。第１アクチュエータ３０のシャフト３１の先端は可動壁２８の外面側に接続される。

可動壁２８の外面側にＬ型片２８１が突設される。Ｌ型片２８１には鞘３２が貫通される。第１アクチュエータ３０のシャフト３１の先端は鞘３２のｘ軸方向の一端面（図２では左端面。）に固定される。鞘３２はｘ軸方向の他端（図２では右端。）が開放され、鞘３２にコア３３が摺動自在に収容される。コア３３は鞘３２の中空部に配置された圧縮バネ３４により可動壁２８の外面に近づく方向に付勢される。一方、鞘３２は圧縮バネ３４により可動壁２８の外面から離れる方向に付勢される。鞘３２はｘ軸方向の他端にフランジ状のストッパーを備えることで、Ｌ型片２８１からの抜け止めが図られている。

コア３３の先端は可動壁２８の外面に設置された第２ロードセル１９に当接している。第２ロードセル１９は圧縮バネ３４が伸縮に伴う加重の変化を計測することで作用片２１に対してｘ軸方向に作用する負荷を検知する。

開裂支援機構４の連結部の構成を説明する。可動壁２８の内面と第１ブロック２７のｘ軸方向の一端面（図２では左端面。）との間にｘ軸方向に延びる連結棒２９１が設けられる。連結棒２９１の両端はｙ軸方向に延びる軸で回動自在に支持されることでリンク機構を構成する。このリンク機構によって、連結棒２９１のｘ軸方向の一端（同図では左端。）のｚ方向の位置が不変であるのに対して他端（同図では右端。）のｚ方向の位置が第１ブロック２７の昇降動作に追従可能となる。シャフト４１の先端と第２ブロック２６のｘ軸方向の一端面（図２では左端面。）との間にｘ軸方向に延びる連結棒２９２が設けられる。

以上のように構成される開裂支援機構４の動作を図３を参照して説明する。図３に第１アクチュエータ３０の動作を実線矢印で示す。第１アクチュエータ３０が駆動するとシャフト３１がｘ軸方向に往復動する。このシャフト３１の動きは可動壁２８に作用する。運動部の動作としてはシャフト３１が移動すると第１ブロック２７および第２ブロック２６が一体で同じ距離だけｘ軸方向へ移動する。すなわち、第１アクチュエータ３０は運動部の末端にある作用片２１のｘ軸方向の移動に関与している。

図３に第２アクチュエータ４０の動作を点線矢印で示す。第１アクチュエータ３０が停止した状態で第２アクチュエータ４０が駆動するとシャフト４１が往復動する。このシャフト４１の動きは第２ブロック２６に直接作用する。第１アクチュエータ３０が停止しているので第１ブロック２７はｘ軸方向に静止する一方、第２ブロック２６は上下に配置されるリニアガイド２４，２５を使ってｘ軸方向に変位する。運動部の動作としてはシャフト４１が移動すると第１ブロック２７がｚ軸方向に所定距離だけ移動する。第１ブロック２７のｚ軸方向の移動量は第２ブロック２６のｘ軸方向の移動量（シャフト４１の移動量と同じ。）に、リニアガイド２５の勾配の正接を乗じたものとなる。すなわち、第２アクチュエータ４０は機構部の運動部の末端にある作用片２１のｚ軸方向の移動（昇降）に関与している。

開裂支援機構４の作用について図１８（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。予め作用片２１はｘ軸方向およびｚ軸方向について図１８（Ａ）に示すように所定の初期位置に待機される。このとき、作用片２１の先端部が、ダイシングテープ１０２を間に挟んで凹部１４６の上方に位置している。

そして、この位置から作用片２１が下降する。吸着ステージ１４の吸着面１４０はテーパによって周囲部が落ち込んでいるので、作用片２１の逃げ場所が確保される。これにより、図１８（Ｂ）に示すように、作用片２１の先端底部によって凹部１４６の上方に位置する部分のダイシングテープ１０２が凹部１４６内に押圧される。押圧はダイシングテープ１０２に及ぶｚ軸方向の力の反発力で第１ロードセル１８２に作用する負荷の変化を計測することにより検知することができる。

このとき開裂発生機構２が作動し、上述した開裂発生機構２の作用によってウェハ１０１のｘ軸方向の一端でウェハ１０１と支持基板１０３との間の開裂が発生する。この場面では開裂支援機構４はダイシングテープ１０２を凹部１４６内に押さえ込むことによりこの開裂の発生を支援する役割をしている。

続いて作用片２１は若干上昇した後、ｘ軸方向へ前進することにより、図１８（Ｃ）に示すように作用片２１の先端面底部の爪２１１を支持基板１０３のｘ軸方向の一端に係合させる。この係合は支持基板１０３に及ぶｘ軸方向の力の反発力でロードセル１９に作用する負荷の変化を計測することにより検知することができる。

図１８（Ｄ）に示すように作用片２１が上昇することで、爪２１１で支持基板１０３をリフトアップさせる。このリフトアップは支持基板１０３に及ぶｚ軸方向の力の反発力で第１ロードセル１８１に作用する負荷の変化を計測することにより検知することができる。

このとき不図示の開裂成長機構３が作動し、上述した開裂成長機構３の作用によって上記開裂がウェハ１０１のｘ軸方向の一端から他端へと成長していく。この場面では開裂支援機構４は支持基板１０３を物理的に持ち上げることで剥離の成長エンジンである、支持基板１０３の主面側と裏面側との間の圧力差を生ずる面積の拡大に寄与している。つまり、開裂の成長を支援する役割をしている。

なお、開裂支援機構３は、図１８（Ａ）及び（Ｂ）の動作を省略し、図１８（Ｃ）及び（Ｄ）の動作のみを行うものとすることもできる。

以上説明した剥離装置１は、図２に示すように、開裂発生機構２、開裂成長機構３、開裂支援機構４が上チャンバ１２および下チャンバ１１を筐体としたコンパクトなユニットとして纏められ、制御部５によってこれらの機構および昇降装置１３などが統括的に制御される。

制御部５による剥離装置１の制御は、図１９に示すように、開裂支援機構４の作動、開裂発生機構２の作動、開裂成長機構３の作動の順で実行される。開裂支援機構４および開裂成長機構３の作動はロードセル１８１，１８２，１９からの検知結果も取り入れることにより、チャンバ１１，１２の外から見えない処理室１０Ａ内で起こる開裂の発生および成長の支援を確実を行うことが出来る。

なお、開裂発生機構２により、ウェハ１０１の一端に支持基板１０３との間の開裂を確実に発生させることができる場合には、開裂支援機構４を省略できる。また、開裂支援機構４を開裂発生機構３０１として用いることができる。

さらに、開裂発生機構２又は開裂発生機構３０１及び開裂支援機構４に代えて、例えば、ウェハ１０１と支持基板１０３との間に水平に差し込まれるブレードを備えた他の開裂発生機構を用いることもできる。

図２０（Ａ）〜（Ｃ）に本発明の第２の実施形態に係る剥離装置の要部を断面図で示す。これらの図で第１の実施形態に係る剥離装置と共通部分に同一符号を付している。

本実施形態は、吸盤が上チャンバ１２と一体で形成され、吸着ステージが下チャンバ１１と一体で出来ており、第１実施形態にはあった開裂支援機構は省略された簡易な構造を採用している。上チャンバ１２に設けられたシール部材５６は、環状を呈しており、支持基板１０３の裏面の円周部に当接する。支持基板１０３の裏面と吸盤（上チャンバ１２と一体。）との間にシール部材５６によってシールされた空間が形成されている。本実施形態の剥離装置の動作原理は第１実施形態と同じである。

シール部材５６は、通気孔５０２を介して支持基板１０３の裏面（上面）側に負圧を作用させる際に、支持基板１０３の裏面と上チャンバ１２との間の気密性を維持するために機能する。シール部材５６によって支持基板１０３の裏面と上チャンバ１２との間が、シール部材５６の外側に位置する支持基板１０３の裏面に対して気密にされる。これによって、支持基板１０３の主面と裏面との間に、支持基板１０３とウェハ１０１との開裂を成長させるための圧力差を生じさせることができる。特に、通気孔１２１を介して処理室１０内を加圧することで、支持基板１０３の主面と裏面との間の圧力差が大きくなり、支持基板１０３とウェハ１０１との開裂を確実に成長させることができる。

図２０において、上チャンバ１２と支持基板１０３との間に図１２〜図１４に示した吸盤５０及び吸着パッド５５を介在させることもできる。また、吸着パッド５５が通気孔を省略したものである場合でも、吸盤５０に形成されたスリット溝５０３の一部を吸着パッド５５の周面の外側に連通させることにより、吸着パッド５５の周囲とシール部材５６との間が負圧状態となり、支持基板１０３を吸着パッド５５に密着させることができる。

なお、上記の説明では便宜上、天地（上チャンバ、下チャンバ）を定めた装置を用いて説明したが、剥離装置の配向は天地が反転しても良いし、その間の任意の向きで使用することも可能である。

また、開裂支援機構４又は開裂発生機構３０１の動作に先立って、ワークＷを薬剤に浸漬し、ウェハ１０１と支持基板１０３との間の接着剤ＡＤの一部を除去しておくこともできる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｗ…ワーク
１０１…ウェハ
１０２…ダイシングテープ
１０３…支持基板
１０４…テープフレーム
１…剥離装置
２…開裂発生機構
３…開裂成長機構
４…開裂支援機構
５…制御部
１０，１０Ａ…処理室
１１…下チャンバ
１２…上チャンバ
１３…昇降装置
１４…吸着ステージ
１４０…吸着面
１４６…凹部
１８…第１ロードセル
１９…第２ロードセル
２０…底床板
２１…作用片
２１１…爪
２２…固定壁
２３，２４，２５…リニアガイド
３０…第１アクチュエータ
４０…第２アクチュエータ
５０…吸盤
５１…アクチュエータ
５５…吸着パッド（シール部材）
５６…シール部材
６０，７０，８０…減圧装置
９０…増圧装置

Claims (10)

1. 支持基板の主面にウェハが接着され、前記ウェハの片面に、前記ウェハよりも大サイズのダイシングテープが貼り付けられたワークから前記支持基板を剥離させる剥離装置であって、
   前記ワークを前記ダイシングテープ側で吸着保持する吸着面を有する吸着ステージと、
   前記吸着ステージに吸着保持された前記ワークにおける前記支持基板の主面側と裏面側との間に、前記主面側が陽圧となる圧力差を、前記主面における前記ウェハの一端から他端へ向かって範囲を徐々に拡大させつつ作用させ、前記一端で前記ウェハと前記支持基板との間に発生した開裂を、前記ウェハの一端から他端へ向かって漸次成長させる開裂成長機構と、
   を備える剥離装置。
2. 前記開裂成長機構は、前記吸着ステージの吸着面に対向配置され、前記支持基板の裏面を吸引する吸盤と、前記吸盤の吸引面における前記ウェハの一端から他端へ向かって範囲を徐々に拡大させつつ前記支持基板の裏面と前記吸盤の吸引面との間に吸引力を作用させる減圧装置と、を備える、請求項１に記載の剥離装置。
3. 前記吸着ステージが配置される処理室であって気密にシールされる処理室を備え、
   前記開裂成長機構は、前記支持基板の裏面側と前記処理室との間をシールするシール部材と、前記処理室内を加圧する増圧装置と、をさらに備える、請求項２に記載の剥離装置。
4. 前記吸着ステージが配置される処理室であって気密にシールされる処理室を備え、
   前記開裂成長機構は、前記支持基板の前記裏面における前記ウェハの一端から他端へ向かって範囲を徐々に減少させつつ前記支持基板の前記主面を前記ウェハに押圧する圧力を作用させる第１の増圧装置と、前記支持基板の裏面側と前記処理室との間をシールするシール部材と、前記処理室内を加圧する第２の増圧装置と、を備える、請求項１に記載の剥離装置。
5. 前記ワークの側方における前記一端に対向する位置で前記主面方向及び前記主面の法線方向に移動自在にされた当接部材と、前記当接部材を前記支持基板の前記主面の一端部に下方から当接させた後に上方に移動させる駆動装置と、を有する開裂発生機構をさらに備える、請求項１乃至４の何れかに記載の剥離装置。
6. 前記吸着ステージは、前記ウェハの一端に対応して前記吸着面に凹部を有し、
   前記凹部を介して前記ダイシングテープおよび前記ウェハを吸引することにより、前記ウェハの一端において、前記ウェハと前記支持基板との間に開裂を生じさせる開裂発生機構を備える、請求項１乃至４の何れかに記載の剥離装置。
7. 前記凹部の端部がＲ面に加工されている、請求項５に記載の剥離装置。
8. 前記ワークの側方における前記一端に対向する位置で前記主面方向及び前記主面の法線方向に移動自在にされた当接部材と、前記当接部材を前記支持基板の前記主面の一端部に下方から当接させた後に上方に移動させる駆動装置と、を有する開裂支援機構をさらに備える、請求項６又は７に記載の剥離装置。
9. 前記駆動装置は、前記当接部材を前記支持基板の前記主面の一端部に下方から当接させる前に、前記当接部材を下降させて前記ダイシングテープを前記凹部内へ押圧する、請求項８に記載の剥離装置。
10. 前記押圧部材に、前記支持基板の一端に係合する爪が設けられた、請求項８又は９に記載の剥離装置。

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