JP2017092194A - 支持体分離装置及び支持体分離方法 - Google Patents

支持体分離装置及び支持体分離方法 Download PDF

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Abstract

【課題】積層体の厚さによらず、当該積層体における支持体を首尾よく保持し、当該積層体から支持体を分離する。【解決手段】支持体分離装置１００は、基板２０を固定するステージ１５と、サポートプレート１８を保持するツメ部１２と、ツメ部１２を上下方向に昇降する昇降部５と、昇降部５にツメ部１２を掛止する掛止部１とを備え、ツメ部１２は、掛止部１により上下方向に可動であるように昇降部５に掛止されている。【選択図】図１

Description

本発明は、支持体分離装置及び支持体分離方法に関する。
近年、ＩＣカード、携帯電話等の電子機器の薄型化、小型化、軽量化等が要求されている。これらの要求を満たすためには、組み込まれる半導体チップについても薄型の半導体チップを使用しなければならない。このため、半導体チップの基となるウエハ基板の厚さ（膜厚）は現状では１２５μｍ〜１５０μｍであるが、次世代のチップ用には２５μｍ〜５０μｍにしなければならないといわれている。したがって、上記の膜厚のウエハ基板を得るためには、ウエハ基板の薄板化工程が必要不可欠である。
ウエハ基板は、薄板化により強度が低下するので、薄板化したウエハ基板の破損を防ぐために、製造プロセス中は、ウエハ基板にサポートプレートを貼り合わされた状態で自動搬送しながら、ウエハ基板上に回路等の構造物を実装する。そして、製造プロセス後に、ウエハ基板とサポートプレートとを分離する。そこで、これまでに、ウエハから支持体を剥離する様々な方法が用いられている。
特許文献１には、機台に回動可能に配設されるアーム体に接続され、ウエハを把持して搬送するウエハ搬送ロボットにおけるロボットハンドであって、ウエハの外周面を把持する把持部を有して構成されるロボットハンドが記載されている。
特許文献２には、剛性を有する支持体に貼着材を介して貼着された半導体ウエハを剥離する方法であって、貼着材に挿入部材を挿入する挿入工程と、半導体ウエハを支持体から剥離する方向へ付勢しながら貼着材に振動を加える加振工程とを備えた半導体ウエハの剥離方法が記載されている。
特開平１１−１１６０４６号公報（１９９９年４月２７日公開） 特開２００６−３２５０６号公報（２００６年２月２日公開）
特許文献１は、基板と支持体とを分離するときに、基板が破損することを防止することができる支持体分離装置及び支持体分離方法を開示するものではない。
また、特許文献２に記載の支持体分離方法では、ウエハと支持体との間にブレードの先端を挿入するため、ブレードの挿入時にウエハが破損するおそれがある。
また、特許文献２に記載の支持体分離方法は、積層体の厚さによらず、当該積層体における支持体を首尾よく保持し、当該積層体から支持体を分離することができる支持体分離装置及び支持体分離方法について開示するものではない。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、積層体の厚さによらず、当該積層体における支持体を首尾よく保持し、当該積層体から支持体を分離する支持体分離装置及びその関連技術を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明者が鋭意検討した結果、以下の本発明に達した。
本発明に係る支持体分離装置は、基板と、上記基板を支持する支持体とを接着層を介して貼り付けてなる積層体から、当該支持体を分離する支持体分離装置であって、上記積層体における上記基板を固定する固定部と、上記積層体における上記支持体を保持する保持部と、上記保持部を上下方向に昇降する昇降部と、上記昇降部に上記保持部を掛止する掛止部とを備え、上記保持部は、上記掛止部によって上下方向に可動であるように上記昇降部に掛止されていることを特徴としている。
また、本発明に係る支持体分離方法は、基板と、上記基板を支持する支持体とを貼り付けてなる積層体から、上記支持体を分離する支持体分離方法であって、上記積層体における基板を固定し、上記積層体における支持体を保持する保持工程と、上記保持工程後、保持された上記支持体を持ち上げて上記積層体から分離する分離工程とを包含しており、上記保持工程では、上下方向に可動であるように掛止めされた保持部を降下させ、上記支持体の平面部に当接し、当該支持体を保持することを特徴としている。
本発明によれば、積層体の厚さによらず、当該積層体における支持体を首尾よく保持し、当該積層体から支持体を分離することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態（第一実施形態）に係る支持体分離装置１００の概略を説明する図である。 本発明の一実施形態（第一実施形態）に係る支持体分離装置１００の動作の概略を説明する図である。 本発明の一実施形態（第一実施形態）に係る支持体分離装置１００が備えているツメ部１２の概略を説明する図である。 本発明の一実施形態（第二実施形態）に係る支持体分離装置１０１の概略を説明する図である。
＜支持体分離装置１００＞
図１〜３を用いて、本発明の一実施形態（第一実施形態）に係る支持体分離装置１００について詳細に説明する。
図１の（ａ）は、上面視における、昇降プレート８に設けられた掛止部１を構成する軸受部２及び当接部３の配置、及び、昇降プレート８の下に位置する分離プレート（プレート部、保持部）１０に設けられたツメ部１２の配置を説明する図である。また、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示すＡ−Ａ’線矢視断面に基づき、支持体分離装置１００の概略を説明する図である。
図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る支持体分離装置１００は、複数の掛止部１、昇降部５、複数のツメ部（保持部）１２を備えている。ここで、昇降部５は、昇降プレート８を介して、掛止部１によって分離プレート１０を掛止し、これにより、分離プレート１０の外周部分に配置されたツメ部１２を上下方向に昇降させる。なお、ツメ部１２は、駆動部１３によって移動する。
また、支持体分離装置１００は、ステージ（固定部）１５を備えており、ステージ１５上に、サポートプレート（支持体）１８、接着層１９及び基板２０をこの順に積層してなる積層体２１を固定する。なお、積層体２１における接着層１９は、剥離液等により、膨潤することで接着力が低下している。
なお、本実施形態に係る支持体分離装置１００において、ステージ１５に固定されている積層体２１の基板２０側には、ダイシングテープ２２が貼着されており、ダイシングテープ２２は、ダイシングフレーム２３を備えている。
図１の（ａ）に示すように、支持体分離装置１００において、複数の掛止部１を構成する軸受部２と当接部３とは、昇降プレート８の周縁部分において等間隔に配置されている。また、複数のツメ部１２は駆動部１３を介して、分離プレート１０上に等間隔に配置されている。掛止部１と、ツメ部１２とは、交互に配置されており、かつ、掛止部１とツメ部１２とは上面視において等間隔に配置されている。従って、昇降部５を上昇させることにより、昇降プレート８を介して掛止部１に加えられる力は、分離プレート１０に配置されている複数のツメ部１２に均等に加えられる。従って、複数のツメ部１２によって、積層体２１を把持（保持）し、昇降部５が掛止部１を介して分離プレート１０を持ち上げるとき、複数のツメ部１２から積層体２１に均等に力を加えることができる。
以下に、支持体分離装置１００が備えている、掛止部１、昇降部５、分離プレート１０、ツメ部１２、駆動部１３、磁気センサ１４及びステージ１５について、より詳細に説明する。
〔掛止部１〕
複数の掛止部１は、昇降部５が備えている昇降プレート８に分離プレート１０を掛止する。また、掛止部１は、昇降部５の昇降に伴い、図１の（ｂ）に示すＹ軸方向（昇降方向）に沿って昇降しつつ、掛止した分離プレート１０を昇降させる。これに伴い、分離プレート１０に設けられた駆動部１３及びツメ部１２を昇降させる。
複数の掛止部１の夫々は、軸受部２と、当接部３と、軸部４とを備えている。
軸受部２は、図１の（ｂ）に示すＹ軸に沿って上下方向に貫通する孔を有しており、当該孔に当接部３を備えた軸部４を挿通させる。ここで、軸受部２は、Ｙ軸方向に向かって上側に広がる円錐状のテーパ面（開口面）２ａを有している。
当接部３は、軸部４におけるＹ軸方向に向かって上側に設けられており、軸受部２のテーパ面２ａに対向する面に、当該テーパ面２ａに嵌合する嵌合面３ａを備えている。
なお、図１の（ｂ）に示すように、分離プレート１０における当接面１０ａが、積層体２１のサポートプレート１８に当接されていない状態において、当接部３における嵌合面３ａは、軸受部２におけるテーパ面２ａに嵌合している。これにより、分離プレート１０は、掛止部１によって、昇降プレート８に掛止されている。
図２の（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る支持体分離装置１００の動作の概略を説明する図である。なお、図２の（ａ）〜（ｃ）において、支持体分離装置１００が備えている昇降部５は省略されている。
図２の（ａ）に示すように、昇降プレート８が、Ｙ軸方向に沿って降下し、分離プレート１０の当接面１０ａに積層体２１におけるサポートプレート１８の平面部が当接した後、さらに、昇降プレート８が降下したとき、掛止部１における軸受部２のテーパ面２ａと、軸部４に設けられた当接部３の嵌合面３ａとが離間し、軸部４は軸受部２が有する孔の内側を摺動する。つまり、昇降部５が降下するときに、昇降プレート８に加えられる力は、掛止部１が昇降プレート８に分離プレート１０を掛止しなくなることにより、昇降プレート８から分離プレート１０に伝わらない。このため、昇降プレート８から、分離プレート１０の当接面１０ａを介して、積層体２１に力が加えられることを防止することができる。従って、積層体２１に過度な力が加えられ、積層体２１が破損することを防止することができる。
また、積層体の厚さによらず、分離プレート１０の当接面１０ａが、積層体に当接すれば、軸受部２におけるテーパ面２ａと軸部４に設けられた当接部３の嵌合面３ａとが離間し、昇降プレート８から分離プレート１０に力が伝わらないようにすることができる。つまり、分離プレート１０により過度な力を積層体に加えることを、積層体の厚さによらず、防止することができる。このため、分離プレートを降下させる位置を、積層体の厚さに応じて調整する必要がない。従って、積層体の厚さによらず、分離プレート１０の当接面１０ａに積層体２１を当接し、首尾よくツメ部１２により、積層体２１におけるサポートプレート１８の外周端部を把持することができる（図２の（ｂ））。
その後、図２の（ｃ）に示すように、ツメ部１２によってサポートプレート１８を把持した状態にて、昇降プレート８をＹ軸方向に向かって上側に上昇させる。これにより、軸部４は、軸受部２の孔の内側を摺動し、軸受部２におけるテーパ面２ａと、当接部３における嵌合面３ａとが嵌合する。このため、昇降部５が上昇するときに昇降プレート８を持ち上げる力は、掛止部１を介して分離プレート１０及び分離プレート１０が備えているツメ部１２に伝わる。ここで、掛止部１が、分離プレート１０を吊り上げたとき、軸受部２におけるテーパ面２ａと、当接部３における嵌合面３ａとを嵌合させることで、昇降プレート８に対して分離プレート１０を特定の位置に配置することができる。従って、図１の（ａ）及び（ｂ）に示す、複数の掛止部１と、複数のツメ部１２とによって積層体２１に対して、均等に力を加えることができ、首尾よく、サポートプレート１８を分離することができる（図２の（ｃ））。
なお、支持体分離装置１００は、掛止部１を昇降プレート８の周縁部分に等間隔に３つ備えているが、分離プレート（プレート部、保持部）を掛止することができれば、掛止部の数は限定されない。また、掛止部における当接部の嵌合面と軸受部の開口面とは互いに嵌合すればよく、例えば、当接部の嵌合面は、軸部の径よりも大きい円柱形状の凸型であり、開口面は、凸型に嵌合する凹型であってもよい。
〔昇降部５〕
昇降部５は、昇降プレート８を備えており、当該昇降プレート８は昇降部５に固定されている。昇降部５は、昇降プレート８に、複数の掛止部１によって掛止された分離プレート１０を上下方向に昇降させる。
基板２０をステージ１５上に固定した状態でサポートプレート１８を保持する昇降部５を上昇させる速度としては、０．１ｍｍ／秒以上、２ｍｍ／秒以下であることが好ましい。これにより、基板２０及びサポートプレート１８に過度な力が掛かることを防止することができる。従って、サポートプレート１８を徐々に分離することができる。
〔分離プレート１０〕
分離プレート（プレート部、保持部）１０は、サポートプレート１８と等しい円形状であり、分離プレート１０の直径は、サポートプレート１８の直径と等しいか、僅かに小さい。また、分離プレート１０は、底面部側に当接面１０ａを有している（図１の（ｂ））。
分離プレート１０は、その上面部に、複数の駆動部１３に取り付けられた、複数のツメ部１２が等間隔に設置されている（図１の（ａ））。
〔ツメ部１２〕
図３の（ａ）〜（ｃ）を用いて、本実施形態に係る支持体分離装置１００が備えているツメ部１２について、より詳細に説明する。
図３の（ａ）は、ツメ部１２及びツメ部１２に設けられた調整部１２ｃ、１２ｄ及び１２ｅの概略を説明する図であり、図３の（ｂ）は、ツメ部１２における傾斜面（傾斜部）１２ｂが、積層体２１におけるサポートプレート１８の面取り部位１８ａに当接されている状態を説明する図であり、図３の（ｃ）は、図３の（ａ）におけるＢ−Ｂ’線矢視断面において、捕捉面１２ａが、積層体２１におけるサポートプレート１８の外周端部を捕捉する前の状態を示す図である。
複数のツメ部１２の夫々は、分離プレート１０の外周端部に対して、等しく距離をおいて配置されている（図１の（ａ））。また、ツメ部１２の夫々は、サポートプレート１８の外周端部を把持した状態において、分離プレート１０の外周端部との間にクリアランス（隙間）を設けられている（図２の（ｂ））。
図３の（ａ）〜（ｃ）に示すように、ツメ部１２は、捕捉面１２ａ、傾斜面１２ｂ、及び調整部１２ｃを備えている。
ツメ部１２を形成するための材料は、把持すべきサポートプレート１８の材質に応じて適宜選択すればよい。従って、ツメ部を形成するための材料には、ステンレスやアルミニウム等の金属、及び、エンジニアリングプラスチック等を用いることができる。また、サポートプレート１８の材質がガラスである場合、エンジニアリングプラスチックである、芳香族ポリエーテルケトンを用いて形成することがより好ましく、芳香族ポリエーテルケトンの中でも、芳香族基を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、芳香族基を有するポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）及び芳香族基を有するポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）が好ましく、ＰＥＥＫが最も好ましい。これにより、ガラスからなるサポートプレート１８の外周端部をツメ部１２により把持したときに、当該サポートプレート１８が破損することを防止することができる。
（捕捉面１２ａ）
捕捉面１２ａは、サポートプレート１８の外周端部を捕捉する。ここで、捕捉面１２ａは、分離プレート１０の当接面１０ａに対して垂直な面であり、かつ、サポートプレート１８の外周端部と同じか、又は、より大きな弧を描くように湾曲している面である。
複数のツメ部１２の捕捉面１２ａは、分離プレート１０の当接面１０ａにサポートプレート１８の平面部を当接した状態において、サポートプレート１８の外周端部を包囲し、分離プレート１０の中心点に向かうように移動する（図２の（ａ）及び（ｃ））。ここで、複数のツメ部１２の捕捉面１２ａは、駆動部１３によって、同時に、同じ速度にて、サポートプレート１８の外周端部に近づけられる。このため、捕捉面１２ａによって、積層体２１におけるサポートプレート１８の中心点と、分離プレート１０の中心点とが重なるように、当該積層体２１を誘導しつつ、サポートプレート１８の外周端部を把持することができる。また、サポートプレート１８の外周端部と同じか、又は、より大きな弧を描くように湾曲している捕捉面１２ａは、孤の中心点付近がサポートプレート１８の外周端部に当接するように、サポートプレート１８を捕捉する。このため、複数の捕捉面１２ａの夫々における中心部において、円形状であるサポートプレート１８を把持することができる。従って、複数のツメ部１２により、サポートプレート１８の外周端部を等間隔に首尾よく把持することができる。このため、分離プレート１０を持ち上げるとき、複数のツメ部１２によりサポートプレート１８に加えられる力を均等にすることができる。
（傾斜面１２ｂ）
図３の（ｂ）に示すように、傾斜面（傾斜部）１２ｂは、積層体２１におけるサポートプレート１８の面取り部位１８ａに当接される湾曲していない平面である。傾斜面１２ｂは、捕捉面１２ａの端辺における中心点を含む一部に沿って設けられている。
傾斜面１２ｂは、分離プレート１０の当接面１０ａの面方向において、当該当接面１０ａから離れるほどに、当該当接面１０ａの外周から内周に向かう傾斜が大きくなっている（図３の（ｂ））。これにより、サポートプレート１８の外周端部において、分離プレート１０に対向する面の裏面側に位置する面取り部位１８ａに、傾斜面１２ｂを当接することができる。
傾斜面１２ｂは、分離プレート１０の当接面１０ａに対して、３０°以上、９０°未満の範囲内の傾斜を有している。これにより、サポートプレート１８の面取り部位１８ａに対して、傾斜面１２ｂから過度な力が加えられることを防止することができる。また、分離プレート１０の当接面１０ａにサポートプレート１８の平面部を当接した状態において、傾斜面１２ｂの傾斜は、サポートプレート１８の面取り部位１８ａの傾斜に対して平行になるように設けられていることが、面取り部位１８ａの端部に過度な力を集中させないために最も好ましい。
また、傾斜面１２ｂは、分離プレート１０の当接面１０ａから離れた捕捉面１２ａの端辺に沿って、当該端辺の中心点を含む一部に設けられている。これにより、ツメ部１２における捕捉面１２ａが有する孤の中心点付近に捕捉されたサポートプレート１８の外周端部を、平面である傾斜面１２ｂに略点接触に近い状態で首尾よく当接することができる。従って、支持体分離装置１００は、分離プレート１０を囲うように等間隔に配置された複数の傾斜面１２ｂによって、サポートプレート１８の外周端部を略点接触に近い状態で把持することができる。このため、複数の傾斜面１２ｂから均等にサポートプレート１８を把持するための力を加えることができ、分離プレート１０を持ち上げたとき、複数の傾斜面１２ｂに当接されたサポートプレート１８の外周端部が、傾斜面１２ｂから脱離することを好適に防止することができる。
また、図３の（ｂ）に示すように、傾斜面１２ｂの下端は、サポートプレート１８における基板２０に対向する側の面と、同一平面上に配置されている。これにより、基板２０及び接着層１９等に傾斜面１２ｂが引っ掛かることを防止することができる。従って、傾斜面１２ｂをサポートプレート１８のみに当接し、当該サポートプレート１８をツメ部１２によって首尾よく把持することができる。
〔調整部１２ｃ〕
図３の（ａ）に示すように、調整部１２ｃは、ネジ軸１２ｄと、平面部１２ｅとを備えており、ネジ軸１２ｄを平面部１２ｅに押し付けることでツメ部１２を分離プレート１０の当接面１０ａに対して垂直に移動させる。これにより、ツメ部１２における傾斜面１２ｂの下端と、分離プレート１０の当接面１０ａとの間の距離を、サポートプレート１８の厚さに応じて調整することができる。このため、積層体２１におけるサポートプレート１８の厚さによらず、ツメ部１２によって、サポートプレート１８の面取り部位１８ａをより正確に把持することができる。なお、調整部１２ｃによる分離プレート１０の当接面１０ａとの間の距離の調整は、分離すべき支持体の種類に応じて予め行なっておくとよい。
〔駆動部１３〕
駆動部１３は、ツメ部１２を移動させる移動軸１３ａと、当該移動軸１３ａを可動に支持する支持部１３ｂとを備えている。駆動部１３の夫々は、分離プレート１０の上面部に等間隔に配置されており、ツメ部１２の夫々を、分離プレート１０の当接面１０ａに平行に沿って、分離プレート１０の外周端部に向かって近づくか、又は離れるように移動させる（図２の（ａ）及び（ｂ））。また、駆動部１３は、同時に同じ速度にて、サポートプレート１８の外周端部に向かってツメ部１２の夫々を移動させる。これにより、サポートプレート１８の外周端部をツメ部によって囲いつつ、把持することができる。
〔磁気センサ１４〕
磁気センサ（検知部）１４は、駆動部１３が移動させるツメ部１２の夫々の位置を別個に検知する。なお、磁気センサ１４は、制御部によって制御されている。
図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、磁気センサ１４は、駆動部１３における移動軸１３ａに固定されたマグネット１４ａと、当該マグネット１４ａの移動方向の前後に配置され、当該マグネット１４ａの変位を検知する２つのセンサヘッド１４ｂ及び１４ｃとを備えている。ここで、マグネット１４ａは、移動軸１３ａがツメ部１２を移動させるときに、同時に等距離移動する。このとき、２つのセンサヘッド１４ｂ及び１４ｃは、マグネット１４ａから発せられる磁気の変化に基づき、移動軸１３ａが移動することで、マグネット１４ａが変位、すなわち移動していることを検知する。
２つのセンサヘッド１４ｂ及び１４ｃは、それら２つの位置を基準とし、センサヘッド１４ｂ及び１４ｃの間の距離を、例えば、０〜１００の値でスケーリングする。例えば、センサヘッド１４ｂ及び１４ｃの間の距離を数ｍｍ程度に設定すると、ツメ部１２の位置をμｍオーダーで判定することができる。このスケーリング値に基づき、センサヘッド１４ｂ及び１４ｃは、マグネット１４ａの位置を判定する。これにより、移動軸１３ａによってマグネット１４ａと同時に等しい距離を移動するツメ部１２の位置を正確に判定することができる。より具体的には、スケーリング値の範囲別に、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持する前の位置に配置されているか、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持しているか、又は、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持し損ねているかを判定する。例えば、０〜１００の範囲でスケーリングされた値の６０よりも大きい値を示すとき、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持する前の位置に配置され、１０よりも大きく６０以下の値を示すとき、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持することができる位置に配置され、０以上、１０以下の値を示すとき、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持することができる位置よりも内側に配置されていることを判定できるように、スケーリング値と、ツメ部の配置とを調整する。ここで、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持することができる位置よりも内側に配置されている場合、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持し損ねていることを確認することができる。このように、磁気センサ１４を用いることにより、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持しているか否かのみならず、ツメ部１２がサポートプレート１８の外周端部を把持し損ねているか否かをも判定することができる。また、磁気センサ１４による判定を複数の駆動部１３の夫々において行なう。これにより、少なくとも１つのツメ部１２において、サポートプレート１８の外周端部を把持し損ねていることを確認すれば、サポートプレート１８の分離を中断し、積層体２１の接着層を剥離液により膨潤させてもよい。または、支持体分離装置１００における複数のツメ部１２及び分離プレート１０の位置を初期の状態に戻してから、再度、サポートプレート１８の分離を行なってもよい。これらの操作は、制御部（不図示）により駆動部１３、磁気センサ１４を制御することにより行なう。
本実施形態に係る支持体分離装置１００では、磁気センサを採用しているが、検知部は、磁気センサに限定されない。具体的には、光、超音波又はレーザー等によって対象物の変位を検知することができる位置計測センサであれば、任意のセンサを使用することができる。
位置計測センサとしては、磁気センサの他に、例えば、超音波センサ、渦電流センサ、レーザーセンサ、及び接触式センサ等を挙げることができる。
〔ステージ１５〕
ステージ１５は、積層体２１における基板２０を固定するものである。本実施形態に係る支持体分離装置１００では、ステージ１５は、ポーラス部１６と外周部１７とを備えている。ポーラス部１６上に積層体２１が位置するように、ダイシングテープ２２を貼着した積層体２１がステージ１５に載置される。
（ポーラス部１６）
ポーラス部１６は、外周部１７に設けられた多孔性部分をいう。ポーラス部１６は、減圧部（不図示）によりその多孔性部分にダイシングテープ２２を貼着した積層体２１における基板２０を吸引することができる。これにより、ステージ１５上に基板２０を好適に固定することができる。
本実施形態では、ステージ１５は、ポーラス部１６と外周部１７とを備えるものを使用したが、本発明では、積層体２１における基板２０を固定することができれば、任意のものを用いることができる。
〔積層体２１〕
図１の（ｂ）に示す、本実施形態に係る支持体分離装置１００によりサポートプレート１８を分離する積層体２１について、詳細に説明する。積層体２１は、基板２０と、サポートプレート１８とを接着層１９を介して貼り付けてなる。
（サポートプレート１８）
サポートプレート１８は、基板２０の薄化、搬送、実装等のプロセス時に、基板２０の破損又は変形を防ぐために基板２０を支持するためのものであり、接着層１９を介して基板２０に貼り付けられる。
本実施形態に係る支持体分離装置１００において分離する積層体２１において、サポートプレート１８は、上面視における形状が、円形である平板状であり、厚さ方向において複数の貫通孔が設けられている。サポートプレート１８は、貫通孔から、剥離液を供給することで接着層１９を膨潤させることができる。
サポートプレート（支持体）１８は、基板２０を支持する支持体であり、接着層１９を介して、基板２０に貼り付けられる。そのため、サポートプレート１８としては、基板２０の薄化、搬送、実装等のプロセス時に、基板２０の破損又は変形を防ぐために必要な強度を有していればよい。また、分離層を変質させるための光を透過させるものであればよい。以上の観点から、サポートプレート１８としては、ガラス、シリコン、アクリル系樹脂からなるもの等が挙げられる。なお、サポートプレートには、接着層と対向する側の面に光を照射することにより変質する分離層が形成されたものを用いることもできる。
なお、サポートプレート１８は、３００〜１０００μｍの厚さのものを用いることができる。本実施形態に係る支持体分離装置１００によれば、このように、厚さが薄い支持体であっても、当該支持体が破損することを防止しつつ、当該支持体の外周端部を首尾よく把持することができる。
（接着層１９）
接着層１９は、基板２０とサポートプレート１８とを貼り合わせるものであり、基板２０に接着剤を塗布することによって形成される。基板２０又はサポートプレート１８への接着剤の塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スピンコート、ディッピング、ローラーブレード、スプレー塗布、スリット塗布等の方法が挙げられる。また、接着層１９は、例えば、接着剤を直接、基板２０に塗布する代わりに、接着剤が両面に予め塗布されているフィルム（いわゆる、ドライフィルム）を、基板２０に貼付することで形成してもよい。
接着層１９の厚さは、貼り合わせの対象となる基板２０及びサポートプレート１８の種類、接着後に施される基板２０に施される処理等に応じて適宜設定することが可能であるが、１０〜１５０μｍであることが好ましく、１５〜１００μｍであることがより好ましい。
接着層１９を形成する接着剤としては、特に限定されず用いることができるが、加熱することによって熱流動性が向上する熱可塑性の接着材料が好ましい。熱可塑性の接着材料としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、炭化水素系樹脂、エラストマー、ポリサルホン系樹脂等が挙げられる。
（基板２０）
基板２０は、接着層１９を介してサポートプレート１８に支持された状態で、薄化、実装等のプロセスに供され得る。基板２０としては、シリコンウエハ基板に限定されず、セラミックス基板、薄いフィルム基板、フレキシブル基板等の任意の基板を使用することができる。
（ダイシングテープ２２）
ダイシングテープ２２は、積層体２１の基板２０側に貼着されており、サポートプレート１８を剥離した後の基板２０をダイシングするために用いられる。
ダイシングテープ２２としては、例えばベースフィルムに粘着層が形成された構成のダイシングテープ２２を用いることができる。ベースフィルムとしては、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ポリオレフィン又はポリプロピレン等の樹脂フィルムを用いることができる。
（ダイシングフレーム２３）
ダイシングテープ２２の露出面のさらに外周には、ダイシングテープ２２の撓みを防止するためのダイシングフレーム２３が取り付けられている。ダイシングフレーム２３としては、例えば、アルミニウム等の金属製のダイシングフレーム、ステンレススチール（ＳＵＳ）等の合金製のダイシングフレーム、及び樹脂製のダイシングフレームが挙げられる。
＜支持体分離装置１０１＞
本発明に係る支持体分離装置は、上記実施形態（第一実施形態）に限定されない。図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えば、一実施形態（第二実施形態体）では、サポートプレート１８を保持するための保持部として、ツメ部１２に代わり、吸着パッド２４を備えている構成である。
図４の（ａ）は、上面視における、昇降プレート８’に設けられた掛止部１を構成する軸受部２及び当接部３の配置、及び、昇降プレート８’の下に位置する分離プレート１０’に設けられた吸着パッド（保持部）２４の配置を説明する図である。また、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に示す、Ｃ−Ｃ’線矢視断面に基づき、本実施形態に係る支持体分離装置１０１の概略を説明する図である。なお、第一の実施形態と同じ部材番号のものについては、同一のものを指し、その説明を省略する。
〔昇降部５〕
本実施形態では、昇降部５は、昇降プレート８’の他に、フローティングジョイント６をさらに備えており、昇降プレート８’に、複数の掛止部１によって掛止された分離プレート１０’を上下方向に昇降させる。
（フローティングジョイント６）
フローティングジョイント（ジョイント）６は、上面視における形状が円形である昇降プレート８’の上面側の中心部に設けられている。フローティングジョイント６を介して昇降部５に連結されることにより、昇降プレート８’は、回動可能であり、かつ、昇降プレート８’に掛止された分離プレート１０’におけるステージ１５に水平に固定された積層体２１’の平面に対して傾くように可動する。
フローティングジョイント６を介して分離プレート１０’から積層体２１’に力を加えれば、積層体２１’の外周端部の一部に力が集中したときに、フローティングジョイント６が可動し、当該外周端部の一部に向かって吸着パッド２４がサポートプレート１８’に接する面を向けるように分離プレート１０’が傾く。これに伴い、積層体２１’から分離されている途中のサポートプレート１８’が傾く。これによって、サポートプレート１８’及び基板２０の一部に過度な力が加わることを防止することができ、かつ、サポートプレート１８’と接着層１９との間に積層され、光を照射されることにより変質した分離層２５に力を集中させることができる。従って、サポートプレート１８’及び基板２０が過度な力によって破損することを防止しつつ、好適に基板２０からサポートプレート１８’を剥離することができる。
本実施形態に係る支持体分離装置１００は、フローティングジョイント６を備えているが、昇降プレート８’及び分離プレート１０’に対して可動するものであれば、例えば、ユニバーサルジョイント等であってもよい。
また、支持体分離装置１００は、昇降プレート８’が必要以上に傾斜しないように、係止する係止部としてストッパー７が設けられている。このとき、昇降プレート８’が必要以上に傾斜しようとすると、ストッパー７と、フローティングジョイント６又は昇降プレート８’とが接触して昇降プレート８’がそれ以上傾斜しない。よって、分離プレート１０’が必要以上に傾斜し、サポートプレート１８’と基板２０とが、過度に反ることを防止することができる。
また、積層体２１’の基板２０側をステージ１５に固定し、サポートプレート１８’を傾斜させる場合、サポートプレート１８’における最も高い位置とサポートプレート１８’における最も低い位置との高低差が１ｃｍ以下になるようにストッパー７を設けることが好ましい。当該高低差を１ｃｍ以下とすることで、基板２０又はサポートプレート１８’に過度な力が掛かることがなく、基板２０又はサポートプレート１８’の破損又は変形を防止することができる。
〔吸着パッド２４〕
吸着パッド（保持部）２４は、サポートプレート１８’の接着層１９が設けられている面とは反対側の面を吸着する。
吸着パッド２４は、減圧部（不図示）に連通しており、サポートプレート１８’の平面における周縁部分に吸着することで、当該サポートプレート１８’を保持する。
図４の（ａ）に示すように、支持体分離装置１０１において、複数の掛止部１を構成する軸受部２と当接部３とは、昇降プレート８’の周縁部分において等間隔に配置されている。また、吸着パッド２４は、分離プレート１０’の周縁部分上に等間隔に配置されている。掛止部１と、吸着パッド２４とは交互に配置されており、かつ、掛止部１と吸着パッド２４とは上面視において等間隔に配置されている。従って、支持体分離装置１００の場合と同様に、複数の吸着パッド２４によって、積層体２１’を保持し、昇降部５が掛止部１を介して分離プレート１０’を持ち上げるとき、吸着パッド２４から積層体２１’に加えられる力を均等にすることができる。
なお、図４の（ｂ）に示すように、支持体分離装置１０１は、昇降プレート８’が、Ｙ軸方向に沿って降下し、吸着パッド２４が、積層体２１’におけるサポートプレート１８’の平面部が当接した後、さらに、昇降プレート８が降下したとき、掛止部１における軸受部２のテーパ面２ａと、軸部４に設けられた当接部３の嵌合面３ａとが離間し、軸部４は軸受部２が有する孔の内側を摺動する。従って、支持体分離装置１００の場合と同様に、昇降プレート８’から、分離プレート１０’に設けられた吸着パッド２４を介して、積層体２１’に力が加えられることを防止することができる。従って、積層体２１’に過度な力が加えられ、積層体２１’が破損することを防止することができる。
また、積層体の厚さによらず、吸着パッド２４が、積層体に当接すれば、軸受部２におけるテーパ面２ａと軸部４に設けられた当接部３の嵌合面３ａとが離間し、昇降プレート８’から分離プレート１０’に力が伝わらないようにすることができる。このため、分離プレート１０’を降下させる位置を、積層体の厚さに応じて調整する必要がない。従って、積層体の厚さによらず、分離プレート１０’の吸着パッド２４により、積層体２１’におけるサポートプレート１８’の外周端部を保持することができる（図４の（ｂ））。
なお、吸着パッド２４の配置及び数は、図４の（ａ）に示す配置及び数に限定されない。吸着パッド２４の配置及び数は、積層体２１’から分離するサポートプレート１８’の種類や大きさに応じて適宜設計すればよい。
〔積層体２１’〕
本実施形態に係る支持体分離装置１０１では、基板２０と、接着層１９と、光を照射することにより変質する分離層２５と、サポートプレート１８’とをこの順に積層してなる積層体２１’からサポートプレート１８’を分離する。なお、基板２０及び接着層１９は、積層体２１と同じものを用いることができるため、その説明を省略する。
（サポートプレート１８’）
サポートプレート１８’は、その厚さ方向において、複数の貫通孔が設けられていない点で、サポートプレート１８とは異なる。また、サポートプレート１８’の接着層１９に対向する側の面には、分離層２５が形成されている。
（分離層２５）
分離層２５は、サポートプレート１８’を介して照射される光を吸収することにより、変質する層である。
分離層２５は、例えば、プラズマＣＶＤ（化学気相堆積）法によって成膜されるフルオロカーボンを挙げることができる。また、例えば、分離層２５には、光吸収性を有している構造をその繰り返し単位に含んでいる重合体、無機物、赤外線吸収性の構造を有する化合物、及び、反応性ポリシルセスキオキサン等を用いて形成された分離層を挙げることができる。なお、分離層２５に照射する光は、分離層２５が吸収する波長に応じて適宜選択するとよい。
分離層２５の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上、５０μｍ以下の範囲内であることがより好ましく、０．３μｍ以上、１μｍ以下の範囲内であることがさらに好ましい。分離層２５の厚さが０．０５μｍ以上、５０μｍ以下の範囲に収まっていれば、短時間の光の照射及び低エネルギーの光の照射によって、分離層２５に所望の変質を生じさせることができる。また、分離層２５の厚さは、生産性の観点から１μｍ以下の範囲に収まっていることが特に好ましい。
本明細書において、分離層が「変質する」とは、分離層わずかな外力を受けて破壊され得る状態、又は分離層と接する層との接着力が低下した状態にさせる現象を意味する。赤外線を吸収することによって生じる分離層の変質の結果として、分離層は、光の照射を受ける前の強度又は接着性を失う。つまり、光を吸収することによって、分離層は脆くなる。分離層の変質とは、分離層が、吸収した光のエネルギーによる分解、立体配置の変化又は官能基の解離等を生じることであり得る。分離層の変質は、光を吸収することの結果として生じる。
よって、例えば、サポートプレートを持ち上げるだけで分離層が破壊されるように変質させて、サポートプレートと基板とを容易に分離することができる。より具体的には、例えば、支持体分離装置等により、積層体における基板及びサポートプレートの一方を載置台に固定し、吸着手段を備えた吸着パッド（保持部）等によって他方を保持して持ち上げることで、サポートプレートと基板とを分離する、又はサポートプレートの周縁部分端部の面取り部位を、クランプ（ツメ部）等を備えた分離プレートによって把持することにより力を加え、基板とサポートプレートとを分離するとよい。また、例えば、接着剤を剥離するための剥離液を供給する剥離手段を備えた支持体分離装置によって、積層体における基板からサポートプレートを剥離してもよい。当該剥離手段によって積層体における接着層の周端部の少なくとも一部に剥離液を供給し、積層体における接着層を膨潤させることにより、当該接着層が膨潤したところから分離層に力が集中するようにして、基板とサポートプレートとに力を加えることができる。このため、基板とサポートプレートとを好適に分離することができる。
その後、吸着パッド２４によってサポートプレート１８’を保持した状態にて、昇降プレート８’をＹ軸方向に向かって上側に上昇させる。これにより、軸部４は、軸受部２の孔の内側を摺動し、軸受部２におけるテーパ面２ａと、当接部３における嵌合面３ａとが嵌合する。このため、昇降部５が上昇するときに昇降プレート８’を持ち上げる力は、掛止部１を介して分離プレート１０及び分離プレート１０が備えているツメ部１２に伝わる。従って、複数の掛止部１と、複数の吸着パッド２４とによって積層体２１’に対して、均等に力を加えることができ、首尾よく、サポートプレート１８’を分離することができる。
なお、積層体に加える力は、積層体の大きさ等により適宜調整すればよく、限定されるものではないが、例えば、直径が３００ｍｍ程度の積層体であれば、０．１〜５ｋｇｆ程度の力を加えることによって、基板とサポートプレートとを好適に分離することができる。
＜支持体分離方法＞
本発明の一実施形態に係る支持体分離方法は、基板２０と、基板２０を支持するサポートプレート（支持体）１８’とを貼り付けてなる積層体２１’から、サポートプレート１８を分離する支持体分離方法であって、積層体２１’における基板２０を固定し、積層体２１におけるサポートプレート１８’を保持する保持工程と、保持工程後、保持されたサポートプレート１８を持ち上げて積層体２１’から分離する分離工程とを包含しており、保持工程では、上下方向に可動であるように掛止めされた吸着パッド２４を降下させ、サポートプレート１８’の平面部に当接し、サポートプレート１８’を保持する。
また、本発明の一実施形態に係る支持体分離方法では、ツメ部（保持部）１２は、サポートプレート１８の平面部に当接する当接面１０ａと、サポートプレート１８を囲うように配置され、当接面１０ａの面方向において当接面１０ａから離れるほどに、当接面１０ａの外周から内周に向かって傾斜する複数の傾斜面１２ｂとを有しており、保持工程では、当接面１０ａにサポートプレート１８の平面部を当接し、複数の傾斜面１２ｂをサポートプレート１８の外周端部に設けられた面取り部位１８ａに当接することでサポートプレート１８を把持する。
すなわち、上述した支持体分離装置１００及び１０１の各実施形態であり、本発明に係る支持体分離方法は、上述の実施形態及び図１〜４の説明に準ずる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態に夫々開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明に係る支持体分離装置及び支持体分離方法は、例えば、微細化された半導体装置の製造工程において広範に利用することができる。
１ 掛止部
２ 軸受部（掛止部）
２ａ テーパ面（開口面、軸受部）
３ 当接部（掛止部）
３ａ 嵌合面（当接部、掛止部）
４ 軸部（掛止部）
５ 昇降部
６ フローティングジョイント（ジョイント、昇降部）
８、８’ 昇降プレート（昇降部）
１０、１０’ 分離プレート（プレート部、保持部）
１０ａ 当接面（プレート部）
１２ ツメ部
１２ａ 捕捉面（ツメ部）
１２ｂ 傾斜面（ツメ部）
１５ ステージ（固定部）
１６ ポーラス部（固定部）
１７ 外周部（固定部）
１８、１８’ サポートプレート（支持体）
１８ａ 面取り部位（支持体）
１９ 接着層
２０ 基板
２１、２１’ 積層体
２４ 吸着パッド（保持部）
２５ 分離層
１００、１０１ 支持体分離装置

Claims (8)

  1. 基板と、上記基板を支持する支持体とを接着層を介して貼り付けてなる積層体から、当該支持体を分離する支持体分離装置であって、
    上記積層体における上記基板を固定する固定部と、
    上記積層体における上記支持体を保持する保持部と、
    上記保持部を上下方向に昇降する昇降部と、
    上記昇降部に上記保持部を掛止する掛止部とを備え、
    上記保持部は、上記掛止部によって上下方向に可動であるように上記昇降部に掛止されていることを特徴とする支持体分離装置。
  2. 複数の上記掛止部を備えており、
    上記掛止部の夫々は、上記昇降部の昇降時において上下方向に貫通している孔を有する軸受部と、
    上記孔に挿通され、上端に上記孔の径よりも大きな径の当接部を備えた軸部とからなり、
    上記軸部の下端は、上記保持部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の支持体分離装置。
  3. 上記軸部の上端に設けられた上記当接部は、上記昇降部の昇降時に、上記軸受部の孔における上側の開口面に嵌合する嵌合面を有していることを特徴とする請求項２に記載の支持体分離装置。
  4. 上記保持部は、上記支持体の平面部に当接する当接面を有するプレート部と、
    上記プレート部の外周を囲うように配置されている複数のツメ部とを備え、
    上記ツメ部は、上記当接面の面方向において当該当接面から離れるほどに、当該当接面の外周から内周に向かう傾斜が大きくなる傾斜部を有しており、
    上記保持部は、上記プレート部の当接面に上記支持体の平面部を当接し、上記ツメ部の傾斜部を上記支持体の外周端部に設けられた面取り部位に当接することで上記支持体を把持することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の支持体分離装置。
  5. 上記傾斜部は、上記プレート部の当接面に対して、３０°以上、９０°未満の範囲内の傾斜を有していることを特徴とする請求項４に記載の支持体分離装置。
  6. 上記保持部は、上記支持体を吸着して保持する複数の吸着パッドを有するプレート部を備えており、
    上記昇降部は、当該吸着パッドを有するプレート部を水平面に対して傾くように可動させるジョイントをさらに備えており、当該ジョイントを介して、上記掛止部に掛止された上記プレート部を上下方向において昇降させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の支持体分離装置。
  7. 基板と、上記基板を支持する支持体とを貼り付けてなる積層体から、上記支持体を分離する支持体分離方法であって、
    上記積層体における基板を固定し、上記積層体における支持体を保持する保持工程と、
    上記保持工程後、保持された上記支持体を持ち上げて上記積層体から分離する分離工程とを包含しており、
    上記保持工程では、上下方向に可動であるように掛止めされた保持部を降下させ、上記支持体の平面部に当接し、当該支持体を保持することを特徴とする支持体分離方法。
  8. 上記保持部は、上記支持体の平面部に当接する当接面と、
    上記支持体を囲うように配置され、上記当接面の面方向において当該当接面から離れるほどに、当該当接面の外周から内周に向かって傾斜する複数の傾斜面とを有しており、
    上記保持工程では、上記当接面に上記支持体の平面部を当接し、上記複数の傾斜面を上記支持体の外周端部に設けられた面取り部位に当接することで支持体を把持することを特徴とする請求項７に記載の支持体分離方法。
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