JP5554023B2

JP5554023B2 - 剥離装置および剥離方法

Info

Publication number: JP5554023B2
Application number: JP2009158833A
Authority: JP
Inventors: 祐太黒澤
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: JP2011014779A

Description

本発明は、互いに貼付された一対の板状部材から一方を剥離する剥離装置および剥離方法に関する。

従来、半導体製造工程において、半導体ウェハ（以下、単にウェハという）を極薄に研削する裏面研削の際、ウェハ表面に剛性を備えたガラス板や樹脂板などの板状部材を貼付することで、その平滑性を利用してウェハを極薄の状態まで研削することが行われている。この板状部材は、研削工程以外の工程（例えば、ダイシング工程等）では不要となることから、研削工程の後にウェハから剥離されることとなり、ウェハから板状部材を剥離する剥離装置（剥離方法）が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の剥離装置は、両面接着シートを介して互いに接着されたウェハ（第１板状部材）および板状部材（第２板状部材）からなる対象物をウェハの裏面側から保持するテーブルと、板状部材の側から対象物に振動を付与しつつ板状部材の表面に沿って転動するローラ（軸状部材）と、板状部材の表面に吸着して当該板状部材をウェハから離れる方向に引っ張る吸着パッドとを備えて構成されている。

特許文献２に記載の剥離装置は、裏面にダイシングテープが貼付されたウェハを支持体から剥離する装置であって、ウェハと支持体とを接着する両面粘着シートの基材フィルムとＵＶ硬化樹脂層との間に挿入されるブレードと、このブレードに振動を付与する圧電素子と、ダイシングテープを介してウェハを支持体から離れる方向に引っ張るアームとを備えて構成されている。

特開２００９−４６１１号公報特開２００６−３２５０６号公報

ところで、従来の剥離装置では、前記特許文献１記載の装置のように、ローラで対象物に振動を付与しつつ吸着パッドで板状部材を引っ張る構成や、前記特許文献２記載の装置のように、ブレードで両面粘着シートに振動を付与しつつアームでウェハを引っ張る構成など、振動を付与するための手段と付勢力を付与するための手段とが別々に必要であった。このため、剥離装置の構造が複雑になったり、各手段の制御が煩雑になったりなどの不都合が生じる。
また、前記特許文献２記載の剥離装置では、両面粘着シートの基材フィルムとＵＶ硬化樹脂層との間にブレードを挿入することから、大半の両面粘着シートはウェハ側に接着されて剥離されるが、ＵＶ硬化樹脂層の一部が支持体側に残ってしまうため、ウェハから両面粘着シートを除去するための後工程の他に、支持体からＵＶ硬化樹脂層の一部を除去するための別の後工程が必要になる。このため、半導体ウェハの製造工程が冗長化するとともに製造装置も複雑化するという不都合が生じる。

本発明の目的は、装置の構造が簡単化でき、かつ一対の板状部材を確実に剥離できる剥離装置およ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、本発明の剥離装置は、接着部材を介して第１板状部材と第２板状部材とが貼付された対象物から第２板状部材を剥離する剥離装置であって、前記第１板状部材の側から前記対象物を支持する支持手段と、前記第２板状部材の外縁における前記第１板状部材側に当接して、前記第２板状部材が貼付される面に直交する方向であって、前記第１板状部材から離れる方向に移動することで、前記第２板状部材を付勢する付勢手段と、前記付勢手段を所定の周波数で振動させる第１加振手段とを備える、という構成を採用している。

この際、本発明の剥離装置は、前記第１加振手段による前記第２板状部材に対する前記付勢手段の振動方向を変更する第１振動方向変更手段を備えることが好ましい。
また、本発明の剥離装置は、前記支持手段を所定の周波数で振動させる第２加振手段を備えることが好ましい。

一方、本発明の剥離方法は、接着部材を介して第１板状部材と第２板状部材とが貼付された対象物から第２板状部材を剥離する剥離方法であって、支持手段で前記第１板状部材の側から前記対象物を支持し、前記第２板状部材の外縁における前記第１板状部材側に当接させた付勢手段を所定の周波数で振動させつつ、この付勢手段を当該第２板状部材が貼付される面に直交する方向であって、前記第１板状部材から離れる方向に移動させることで、当該第２板状部材を付勢して前記第１板状部材から剥離することを特徴とする。

以上のような本発明によれば、付勢手段を所定の周波数で振動させつつ、この付勢手段で第２板状部材を第１板状部材から離れる方向に付勢して剥離することで、対象物に振動を付与する手段と第２板状部材を付勢する手段との両方の手段を付勢手段で兼用することができ、剥離装置の構造を簡単化することができる。
また、付勢手段で振動を加えつつ付勢することによって、この付勢手段の振動が第２板状部材を介して接着部材に伝播され、接着部材の分離を促進させて第２板状部材を第１板状部材から確実に剥離することができる。従って、第１板状部材および第２板状部材の両方に接着部材または接着部材の一部が分離して残ることがないため、残った接着部材を除去する別々の後工程を設ける必要がなくなり、製造装置の複雑化を抑制することができる。

さらに、対象物を支持する支持手段を所定の周波数で振動させつつ、付勢手段で第２板状部材を剥離するようにすれば、対象物全体を振動させることによって、第１板状部材や第２板状部材に部分的な振動が集中することが抑制でき、これらの破損を防止することができる。
また、剥離装置において、第１加振手段による付勢手段の振動方向を変更する第１振動方向変更手段や、第２加振手段による支持手段の振動方向を変更する第２振動方向変更手段が設けられていれば、対象物に応じて付勢手段や支持手段の振動方向を適宜な向きに変更することで、第１板状部材や第２板状部材に作用するストレスを低減させることができ、これらの破損を一層確実に防止することができる。さらに、支持手段に加熱手段が設けられていれば、この加熱手段によって接着部材を軟化させることができ、接着部材と第１または第２板状部材の剥離を容易にすることができる。

本発明の一実施形態に係る剥離装置の正面側部分断面図。図１の剥離装置を図１中右側から見た側面側部分断面図。図１、２の剥離装置の動作説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の剥離装置１は、互いに貼付された第１板状部材および第２板状部材からなる対象物Ｔから第２板状部材を剥離するものであって、本実施形態では、第１板状部材として半導体ウェハ（以下、ウェハＷ）が採用され、第２板状部材としてガラス板Ｇが採用され、ウェハＷとガラス板Ｇとが接着部材としての両面接着シートＳで貼付されて対象物Ｔが構成されている。ここで、ウェハＷは、図中上側に位置する表面ＷＡに回路が形成され、この表面ＷＡに両面接着シートＳを介してガラス板Ｇが貼付された状態で、図中下側に位置する裏面ＷＢが研削されたものであって、研削工程の後に剥離装置１によってガラス板ＧがウェハＷから剥離されることとなる。

剥離装置１は、対象物ＴをウェハＷの裏面ＷＢ側から吸着保持する支持手段としてのテーブル２と、ウェハＷからガラス板Ｇを剥離する剥離手段３とを備えて構成されている。剥離手段３は、ガラス板Ｇの下面側に当接してガラス板ＧをウェハＷから離れる方向（図１中上方）に付勢する付勢手段としてのくさび部材４と、くさび部材４を対象物Ｔに対して上下左右に相対移動させる移動手段５と、くさび部材４を所定の周波数で振動させる第１加振手段としての振動体６と、振動体６によるくさび部材４の振動方向を変更する第１振動方向変更手段７とを備えて構成されている。一方、テーブル２は、その周縁が弾性部材２１を介して載置台Ｄに載置されるとともに、このテーブル２の下側には、テーブル２を所定の周波数で振動させる第２加振手段としての振動体８と、振動体８によるテーブル２の振動方向を変更する第２振動方向変更手段９とが設けられ、テーブル２の内部には、保持した対象物Ｔを加熱する加熱手段としてのヒータ２２が設けられている。

くさび部材４は、振動体６の出力軸６１に回動モータ６２を介して連結されており、回動モータ６２の出力軸６３に固定された固定部４１を介して取り付けられたくさび本体４２から構成されている。くさび本体４２は、対象物Ｔに向かって鋭利に形成された先端部４３と、この先端部４３から上方かつ対象物Ｔから離れる側に傾斜するとともに緩やかな凸状の曲面を有した付勢面部４４とを備えて形成されている。そして、くさび部材４は、移動手段５によって移動された際に、付勢面部４４がガラス板Ｇの端縁下部に当接することで、ガラス板ＧをウェハＷから離れる方向に付勢するようになっている。

移動手段５は、図示しないフレームに固定されて図１中左右に延びる左右移動用の直動モータ５１と、この直動モータ５１のスライダ５２に固定された上下移動用の直動モータ５３とを備えて構成され、直動モータ５３の出力軸５４には、第１振動方向変更手段７を支持する支持アーム５６が固定されている。このような移動手段５では、直動モータ５１がスライダ５２を左右に駆動することにより、ウェハＷの表面ＷＡの面に沿う方向にくさび部材４を移動させ、直動モータ５３が出力軸５４を上下に駆動することにより、ウェハＷの表面ＷＡの面に直交する方向にくさび部材４を移動させるようになっている。

振動体６，８は、それぞれ本体内部に各種の振動モータや圧電素子（電歪素子）などの振動源を備え、その振動によって出力軸６１，８１が本体から出没する方向に往復振動するようになっている。これらの振動体６，８は、例えば、周波数（振動数）が０．０１〜１００ｋＨｚで振動幅が１μｍ〜１０mｍの振動性能を有するものを適用することができる。そして、振動体６は、その出力軸６１に固定された回動モータ６２を介してくさび部材４を適宜に設定した所定の周波数および振幅で振動させるものであり、振動体８は、その出力軸８１に固定された回転支持体８２と、テーブル２の底面に固定された伝達部材２３と、これらを連結する伝達軸２４とを介してテーブル２を適宜に設定した所定の周波数および振幅で振動させるものである。回転支持体８２は、図示しない回転軸受機構により、伝達軸２４と相対回転可能に設けられている。

第１振動方向変更手段７は、支持アーム５６に固定された回動モータ７１と、この回動モータ７１の出力軸７２に一端が固定された連結アーム７３と、この連結アーム７３の他端に固定された連結軸７４とを有して構成され、この連結軸７４が振動体６に固定されている。回動モータ７１の出力軸７２の回転中心は、回動モータ６２の出力軸６３の回動中心と同軸上に設けられている。これにより、回動モータ７１の出力軸７２を回転させることで、連結アーム７３、連結軸７４および振動体６が出力軸６３，７２を中心として回動する一方、回動モータ６２の出力軸６３を回動モータ７１の駆動と同期して逆向きに回転させることで、くさび部材４は、その姿勢を維持したままその振動方向を変更できるようになっている。つまり、回動モータ７１および回動モータ６２を適宜に駆動することによって、振動体６は、図１に実線で示す出力軸６１が上下方向となる位置から、図１に二点鎖線で示す出力軸６１が左右方向となる位置まで回動するように構成され、くさび部材４の振動方向Ａが任意に変更可能に構成されている。以上のように、振動体６を回動させてくさび部材４の振動方向Ａを任意の角度に変更することで、くさび部材４の振動する距離をＤＡとした場合、距離ＤＡのうち図１中上下方向成分ＤＡｚと同水平方向成分ＤＡｘとの割合が変更でき、ガラス板Ｇに向かって振動する上下方向成分ＤＡｚを適宜に減少させることで、当該ガラス板Ｇに作用するストレスを低減させてガラス板Ｇが破損することを防止することができるようになっている。

第２振動方向変更手段９は、載置台Ｄの凹部底面に設けられた固定部材Ｄ１を介して固定された回動モータ９１と、この回動モータ９１の出力軸９２に一端が固定された連結アーム９３と、この連結アーム９３の他端に固定された連結軸９４とを有して構成され、この連結軸９４が振動体８に固定されている。回動モータ９１の出力軸９２の回転中心は、伝達軸２４の軸心と同軸上に設けられており、回動モータ９１の出力軸９２を回転させることで、連結アーム９３、連結軸９４および振動体８が出力軸９２および伝達軸２４を回転中心として回動され、これによりテーブル２は、その振動方向を変更できるようになっている。つまり、回動モータ９１を適宜に駆動することによって、振動体８は、図１に実線で示す出力軸８１が上下方向となる位置から、図１に二点鎖線で示す出力軸８１が左右方向となる位置まで回動するように構成され、テーブル２の振動方向Ｂが任意に変更可能に構成されている。以上のように、振動体８を回動させてテーブル２の振動方向Ｂを任意の角度に変更することで、テーブル２の振動する距離をＤＢとした場合、距離ＤＢのうち図１中上下方向成分ＤＢｚと同水平方向成分ＤＢｘとの割合が変更でき、ウェハＷに向かって振動する上下方向成分ＤＢｚを適宜に減少させることで、当該ウェハＷに作用するストレスを低減させてウェハＷが破損することを防止することができるようになっている。

以上の剥離装置１において、ウェハＷからガラス板Ｇを剥離する手順としては、先ず、図１に示すように、テーブル２に対象物Ｔを吸着保持した状態で、移動手段５の直動モータ５３を駆動してくさび部材４の高さ位置を調節する。ここでは、くさび本体４２の先端部４３がテーブル２の図１中上面よりも高く、かつ、ガラス板Ｇの図１中下面よりも低い位置に調整する。また、第１振動方向変更手段７の回動モータ７１を駆動して振動体６を回動するとともに、回動モータ６２を回転駆動してくさび部材４の姿勢を維持したままで、その振動方向Ａが所定方向に向くように調整する。さらに、第２振動方向変更手段９の回動モータ９１を駆動して振動体８を回動し、テーブル２の振動方向Ｂが所定方向に向くように調整する。

次に、テーブル２のヒータ２２を加熱して両面接着シートＳの接着層を軟化させるとともに、振動体６，８を駆動させてくさび部材４およびテーブル２をそれぞれ振動させる。この状態で、直動モータ５１と直動モータ５３とを駆動して、くさび部材４の付勢面部４４をガラス板Ｇの外縁下部に当接させ、ガラス板Ｇを介して振動を両面接着シートＳの接着層に伝播する。このとき、テーブル２側からも振動が両面接着シートＳの接着層に伝播されるので、振動によるガラス板Ｇの剥離効果は大きくなる。そして、くさび部材４を図１中上方に付勢することで、図３中実線で示すように、ガラス板Ｇと両面接着シートＳとの間に剥離の切っ掛けＫができる。その後も振動体６，８による加振が行われると、切っ掛けＫから接着部材の分離が促進されて、最終的に図３中二点鎖線出示すように、ガラス板Ｇが両面接着シートＳから剥離する。このとき、接着部材の分離の促進具合に応じて、くさび部材４を図１中上方に移動させてもよいし、定位置に留めた状態としておいてもよい。また、振動体６，８の振動方向によって、剥離の切っ掛けＫができ難かったり、接着部材の分離が促進されにくかったり、ガラス板ＧやウェハＷに過剰なストレスを与えるおそれがある場合には、第１、第２振動方向変更手段７、９によって、振動体６，８の振動方向を変更することができる。

以上のようにしてガラス板ＧをウェハＷから剥離したら、図示しない搬送手段でガラス板Ｇを除去し、ウェハＷもその表面ＷＡから両面接着シートＳを除去する後工程に搬送されることとなる。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、振動体６，８によってくさび部材４およびテーブル２を振動させ、くさび部材４と対象物Ｔとが相対的に振動した状態において、くさび部材４でガラス板Ｇを上方に付勢することで、両面接着シートＳをウェハＷから確実に剥離することができる。そして、くさび部材４でガラス板Ｇに振動を加えつつ付勢することによって、ガラス板Ｇを分離することができ、その接着剤がガラス板Ｇの表面に残らないようにできることから、ガラス板Ｇから接着剤を除去する後工程を不要にし、剥離装置１による剥離工程の短縮化を図ることができる。

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され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質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、材質などの限定の一部も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、前記実施形態では、対象物Ｔが半導体ウェハＷとガラス板Ｇとが両面接着シートＳで貼付されたものを例示したが、対象物を構成する第１板状部材および第２板状部材としては、ウェハＷとガラス板Ｇとの組み合わせに限定されるものではなく、半導体ウェハ、ガラス板、鋼板、樹脂板等、各種の板状部材の組み合わせによって構成されたものであってもよく、半導体ウェハは、シリコンウェハや化合物ウェハ等が例示できる。また、接着部材としては、両面接着シートＳに限らず、各種の接着剤や接着シートで構成されたものであってもよく、例えば、両面接着シートＳに紫外線等のエネルギー線によって、その接着力が低下する接着剤を採用してもよい。この場合、ガラス板Ｇを除去する前に、紫外線等のエネルギー線を照射するように構成すればよい。
また、前記実施形態では、ウェハＷ側に両面接着シートＳが残るようにガラス板Ｇを剥離する場合を説明したが、ガラス板Ｇ側に両面接着シートＳが残るようにガラス板Ｇを剥離するように構成してもよい。

また、前記実施形態では、ガラス板Ｇの外縁が両面接着シートＳよりも突出して設けられ、このガラス板Ｇの外縁下部にくさび部材４の付勢面部４４を当接させるようにしたが、これに限らず、両面接着シートＳの外縁にくさび部材４の先端部４３を当接させてから、両面接着シートＳの下側にくさび部材４を挿入し、付勢面部４４で両面接着シートＳおよびガラス板Ｇを付勢するようにしてもよい。
さらに、前記実施形態では、振動体６，８によってくさび部材４およびテーブル２をそれぞれ振動させた状態で、くさび部材４がガラス板Ｇを付勢する構成としたが、振動体８や弾性部材２１を省略してテーブル２が振動しないようにしてもよい。また、第１振動方向変更手段７や第２振動方向変更手段９は、本発明の必須要件ではなく、適宜省略することができる。
また、前記実施形態では、テーブル（支持手段）２が左右方向に移動不能に支持され、くさび部材（付勢手段）４が移動手段５によって左右移動可能に支持されていたが、付勢手段を左右移動不能でかつ支持手段を左右移動可能に設けてもよく、または付勢手段および支持手段をそれぞれ左右移動可能に設けてもよい。

さらに、第１、第２加振手段は、公知の超音波振動装置や、電動モータやエアを利用した公知のバイブレータ等を採用することができ、くさび部材４やテーブル２を介して対象物Ｔに振動を付与できるものであれば何ら限定されることはない。
また、第１、第２加振手段の周波数（振動数）や振動幅は、前記実施形態の数値に限定されることなく、対象物Ｔを構成するものの種類、性質、材質、厚さ寸法、硬さ等に応じて適宜な周波数、振動幅を設定することができる。振動幅を変更する場合、振動幅変更手段を設けてもよい。
さらに、第１、第２振動方向変更手段は、第１、第２加振手段の振動方向を変更可能な構成であれば上記実施形態以外の構成を採用することを妨げない。
また、くさび部材４やテーブル２の振動方向Ａ，Ｂは、図１に示すような、上下方向や左右方向以外に、振動方向Ａ，Ｂと図１中左右方向とがなす角度θが５°、１０°、１５°…というように、振動方向変更手段を介して任意に設定することができる。
また、前記実施形態では、第１、第２振動方向変更手段７，９によるくさび部材４やテーブル２の振動方向は、図１中上下方向から左右方向に至るまでの間で変更できる構成としたが、図１中紙面直交方向にも振動方向が変更できるように構成してもよい。このような構成とすることで、三次元空間内でいずれの方向にでも振動方向を変更することができる。

１剥離装置
２テーブル（支持手段）
４くさび部材（付勢手段）
６振動体（第１加振手段）
７第１振動方向変更手段
８振動体（第２加振手段）
９第２振動方向変更手段
２２ヒータ（加熱手段）
Ｇガラス板（第２板状部材）
Ｓ両面接着シート（接着部材）
Ｔ対象物
Ｗウェハ（第１板状部材）

Claims

接着部材を介して第１板状部材と第２板状部材とが貼付された対象物から第２板状部材を剥離する剥離装置であって、
前記第１板状部材の側から前記対象物を支持する支持手段と、
前記第２板状部材の外縁における前記第１板状部材側に当接して、前記第２板状部材が貼付される面に直交する方向であって、前記第１板状部材から離れる方向に移動することで、前記第２板状部材を付勢する付勢手段と、
前記付勢手段を所定の周波数で振動させる第１加振手段とを備えることを特徴とする剥離装置。
前記第１加振手段による前記第２板状部材に対する前記付勢手段の振動方向を変更する第１振動方向変更手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の剥離装置。
前記支持手段を所定の周波数で振動させる第２加振手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の剥離装置。
接着部材を介して第１板状部材と第２板状部材とが貼付された対象物から第２板状部材を剥離する剥離方法であって、
支持手段で前記第１板状部材の側から前記対象物を支持し、
前記第２板状部材の外縁における前記第１板状部材側に当接させた付勢手段を所定の周波数で振動させつつ、この付勢手段を当該第２板状部材が貼付される面に直交する方向であって、前記第１板状部材から離れる方向に移動させることで、当該第２板状部材を付勢して前記第１板状部材から剥離することを特徴とする剥離方法。