JPH04334024A - 半導体ウエハの剥離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、化合物半導体ウエハ
の研磨プレートからの剥離装置に関する。化合物半導体
単結晶インゴットを薄片に切断したものをアズカットウ
エハというが、これをミラーウエハにするには、ラップ
、研磨などの処理を経なければならない。研磨は、平坦
な広い円形の研磨プレートに複数枚のウエハを貼り付け
、これを研磨定盤に押し付け、研磨液を流しながら行う
。研磨した後、乾燥して、ウエハを研磨プレートから剥
離しなければならない。本発明は剥離作業を自動的に行
おうとするものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハの場合は、研磨プレート
からの剥離を自動的に行うものがいくらも考案されてい
る。例えば実開平３−８４３２は傾いた研磨プレートに
水シャワーをかけて冷却しワックスの接着強度を低下さ
せ、斜め上方から、ウエハと研磨プレートの間にヘラを
差し込み、研磨プレートからウエハを離し、自由になっ
たウエハは水流によって研磨プレート上を滑落し、斜め
下方のカセットへ入るようになっている。シリコンウエ
ハは硬度が高く靱性もあるので、ヒータによって加熱し
てワックスを溶かすという必要もないし、ウエハを滑ら
せても裏面に傷がつかない。自動剥離装置を作りやすい
材料であるといえる。

【０００３】本発明が対象とするのはＧａＡｓ、ＩｎＰ
、ＧａＰなどの化合物半導体ウエハである。これらのウ
エハはシリコンに比して硬度が低く傷つきやすく、靱性
に乏しく割れたり欠けたりしやすい。このため従来、化
合物半導体ウエハ用の自動剥離装置は存在しなかった。 全て手作業によってウエハの剥離が行われてきた。 図２にこれを略示する。

【０００４】研磨プレートをヒータの上へ置いて加熱す
る。ワックスが溶けたら、ストッパとヘラを持った作業
者が、ストッパをウエハの後方にあて、前方からヘラを
滑らせてウエハと研磨プレートの間へ入れる。ヘラは例
えばベークライトで作られた薄板で前方は四分円弧状に
なる。図８、図９に一例を示す。長さは例えば１７０ｍ
ｍ、幅は３４ｍｍ、厚みは（最大）３ｍｍ程度である。 先端部は尖っており刃先の傾き角は６度程度である。ヘ
ラを研磨プレートに押しあて下方へ少し撓ませた状態で
ウエハの側面に当てる。

【０００５】ウエハの側面は僅かであるが面取りしてあ
るのでヘラの先端が面取り部に滑らかに進入する。軟化
したワックスの中をヘラ先がかきわけて進む。進入の角
度は手作業であるので一定しないが熟練者であれば適当
な進入角度でウエハに進入する。この時に重要な事は、
ウエハが横滑りしてはならないという事である。ウエハ
が横滑りすると、脆い裏面に傷が付くからである。その
ため左手で持ったストッパでウエハの後端を押さえてウ
エハが横滑りしないようにする。このような配慮はシリ
コンウエハの場合には不要であった。ヘラ先の進入量が
ある程度に達すると、ウエハが突然研磨プレートから外
れる。それでヘラに戴せて広いウエハトレイの上へウエ
ハを運びここに置く。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】化合物半導体ウエハを
研磨後、研磨プレートから外す作業を手作業でなく自動
的に行いたい。シリコンウエハは硬く丈夫であるから自
動剥離装置が既にあるが、脆く弱い化合物半導体ウエハ
にはそれがない。本発明は脆く弱い化合物半導体ウエハ
の自動剥離装置を提供する事を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウエハの
剥離装置はワックスによって研磨プレートに貼り付けら
れた複数枚の化合物半導体ウエハを研磨プレートから剥
離し収納カセットへ収納するための装置であって、研磨
プレートを戴置すべき回転可能なテーブルと、テーブル
に設けられ研磨プレートを加熱するヒータと、平板薄板
状で尖った先端部を有し中間部上面に穿孔した真空吸着
穴と真空吸着穴に連通する連通穴を内部に有する剥離用
のヘラと、剥離用のヘラをその先端が研磨プレート面に
対し自由状態で５〜１０度傾くように支持し少なくとも
前後方向、上下方向に平行移動可能でかつ回転移動可能
に支持するヘラ移動装置と、ウエハ中心に関しヘラと反
対の方向に移動しウエハが後退しないように仮止めする
ストッパとを含み、ヒータによって研磨プレートを加熱
してワックスを軟化させ、剥離すべきウエハの後方にス
トッパを位置させ、ヘラ移動装置によってウエハの劈開
方向に対して１０度〜８０度傾いた進入方向からヘラを
下方に撓ませながらウエハと研磨プレートの間に進入さ
せウエハが水平方向に後退することなく研磨プレートか
ら剥離させ、ヘラの上面にウエハを戴せ、真空吸着して
保持し、ヘラ移動装置によってウエハを収納カセットへ
搬送し収納するようにした事を特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の自動剥離装置は従来手で行っていたも
のを機械によって自動的に行おうとするものである。こ
のためヘラとストッパとを組み合わせて、ウエハが動か
ないようにして、ヘラでウエハを剥がすようにする。こ
れは手作業の場合と本質的に同じである。ヘラの上面に
は真空吸着用の穴と、真空吸着用の穴につながる連通穴
がありここから真空吸着できるので、剥離したウエハは
ヘラの上面に真空吸着される。これをヘラごと側方へ移
動させウエハカセットへ挿入する。１枚のウエハの剥離
収納が終わると、２枚目のウエハの剥離をする。この工
程は１枚目のウエハのものと同じである。テーブルを回
転して定位置に２枚目のウエハがくるようにする。

【０００９】

【実施例】図１に本発明の概略斜視図を示す。研磨プレ
ート１は平坦な円板であって、この上に化合物半導体ウ
エハ２が複数枚ワックスによって貼り付けられている。 研磨の際は、研磨プレートが下向きになって使われるが
剥離の際は上向きにしてテーブル３の上に置かれている
。テーブル３は水平に回転することができ、ヒータ４を
設けてある。ヒータ４によって研磨プレート１を加熱し
、ワックスを溶かすようにする。例えば、研磨プレート
の表面温度を８０℃〜１６０℃とする。ワックスを溶か
さない状態ではヘラで強制的に剥離しようとするとウエ
ハが割れる。

【００１０】テーブル３の近傍にはヘラ移動装置６が設
置される。これはヘラ５を少なくとも前後方向、上下方
向及び回転方向に移動させるものである。ヘラは前後方
向に動くことによってウエハを剥がすものであるから前
後方向に動かなくてはならない。またウエハを持ち上げ
カセットへ入れなくてはならないので上下にも、回転方
向にも動けなくてはならない。

【００１１】実際にはＸＹＺ三次元方向に平行移動でき
、Ｚ軸（鉛直軸）のまわりに回転できる装置によってヘ
ラ５を支持するようにするのが便利であろう。ヘラは図
８に示すような薄い幅広の板である。これは耐熱性、耐
摩耗性があってしかも弾性変形ができるものでなければ
ならない。従来の手作業によるものはベーク板で作って
いたが、自動化の場合はさらに耐摩耗性、耐熱性、弾力
性に優れたＰＥＥＫ材（ポリエーテルエーテルケトン：
Ｐｏｌｙ　　Ｅｔｈｅｒ　　ＥｔｈｅｒＫｅｔｏｎｅ）
を素材とするのがよい。ヘラは図８、図９に示すものと
同様であるが、中間に真空吸着穴１４を有し内部に連通
穴を有する。

【００１２】テーブル３を回転して、ヘラの前方に１枚
のウエハが来るように位置決めする。図３はヘラとウエ
ハ、研磨プレート１の部分の概略側面図である。ウエハ
２はプレートにワックスで貼り付けられているのである
が、テーブル３に内蔵したヒータ４によって加熱される
。このためワックスが軟化する。ヘラ５は弾性変形でき
る板であるが、これは自由状態で研磨プレート１の表面
に対して５度〜１０度傾いている。ヘラ５を下降させて
研磨プレート１に押し付けるとヘラ５の先端が撓む撓み
の量も重要な因子である。先端面が研磨プレート面に対
してなす角が３度〜８度程度になるようにする。ただし
ヘラの先端は尖っているとはいっても、小さな尖角があ
り、これが６度とか２度とか１度とか階段状に変化して
いるので、ヘラの先端下面は研磨プレート面に対しもっ
と小さい角θをなす（θ＜３〜８度）わけである。ただ
し、θ＝０とすると、ヘラの先端が反り返るのでよくな
い。

【００１３】ウエハの面取り部へ滑らかに入り込まなく
てはいけない。先端が反り返ると、面取り部へ入らない
。反対に、ヘラ先端の傾角が８度を越えると、初期のウ
エハの持ち上げ距離が大きくなり過ぎてウエハが欠ける
惧れがある。シリコンウエハよりも脆いのでこの点に注
意が必要である。

【００１４】ウエハを割らないためにもうひとつ工夫を
しなければならない。図４に示すように、研磨プレート
１の上に、回転対称の位置にウエハ２を貼り付けてある
。オリエンテーションフラット１０はウエハの結晶学的
方向を示すための弓形の切欠きである。普通は劈開面に
平行である。この例ではオリエンテーションフラット１
０が内側にくるように貼り付けてある。劈開面は互いに
９０度の角をなすとする（（１００）面の場合）と、ヘ
ラを劈開の方向に動かしてはならない。化合物半導体ウ
エハは特に劈開しやすいから、劈開方向からθ＝１０〜
８０度ずれた方向へヘラを動かして、ウエハを剥がすよ
うにする。特に３０〜６０度ずれた方向にヘラを動かす
ようにするのがよい。これは劈開面が直交する場合であ
るが、そうでないこともある。そのような場合でも、ヘ
ラの前端面が劈開面に平行にならないようにし、劈開面
とヘラ前端面が１０〜８０度の角度をなすようにする。

【００１５】次に重要なのはストッパである。これはシ
リコンの剥離などでは不要であった。ＧａＡｓ、ＩｎＰ
など化合物半導体ウエハは硬度が低く傷つきやすい。研
磨プレートの上でウエハを擦るとたちまち傷がつく。こ
のため剥離のように一方向から力が加わる時はウエハが
横滑りしないように注意しなければならない。そこでス
トッパ７が必要となる。

【００１６】ストッパ７はストッパアーム部１２とスト
ッパピン１３とよりなる。ストッパアーム部１２は上下
左右回転方向に動けなくてはならない。ストッパ７のた
めにこのような装置を設けても良い。ここではヘラ移動
装置６がストッパ７の移動装置も兼ねているものとする
。もちろんストッパ７とヘラ５とは独立に運動できなけ
ればならないが、ヘラ５とストッパ７とは一対になって
移動することが多いので、ヘラ、ストッパの移動装置を
適当な三次元ロボットによって行わせることができる。

【００１７】ストッパアーム部１２は図５、図６に示す
ようにＬ字型に彎曲してストッパピン１３に連続してい
る。上方から清浄な空気をウエハに吹き付けるようにし
ているが、この空気流を阻止してはいけない。このため
ストッパアーム部１２がウエハの上面を覆わないようＬ
字型になっている。

【００１８】テーブル３の上方に設けられた光学的セン
サ１１は発光素子と受光素子とを組み合わせたセンサで
ある。これは図７に示すように、研磨プレートへ向けて
光を当て反射光を受光素子で検出するものである。テー
ブル３を一定の速度で回転しながら反射光のレベルをモ
ニタする。研磨プレートとウエハでは光の反射率が切然
と違うから、反射光のレベルが違う。つまり光学的セン
サの光線が当たる部位に於けるウエハの円周に沿う長さ
が分かる。また一周させる事により、研磨プレートに貼
り付けられているウエハの枚数も分かる。これによりウ
エハの枚数、寸法、位置などを検出できる。

【００１９】ウエハに関するこれらの情報が分かるから
、テーブル３を回転させて、ヘラ５、ストッパ７が対向
している最適の剥離位置へウエハの１枚を運んでくる。 ここでテーブル３を停止する。ストッパ７を降ろしてウ
エハの後方を押さえる。ヘラ５を進めてベベリングした
ウエハの縁辺に差し込む。この角度は３〜８度になるよ
うにヘラを少し撓ませる。尖ったヘラの先がベベリング
したウエハの縁辺に入ってゆく。ワックスが溶けている
のでヘラによってワックス層が切り開かれる。やがてウ
エハがワックスから離れ、研磨プレートから離れる。し
かしストッパ７が後方にあるのでウエハは滑らない。

【００２０】さらにヘラ５が前進する。ヘラは幅広の薄
板であるから、やがてウエハ２はヘラ５の上面に戴り上
げる。すると真空吸着穴１４をウエハ２が覆うので、真
空装置によってウエハ２を吸着する。こうなるとウエハ
２がヘラ５に対してしっかりと保持される。そこでヘラ
移動装置６がヘラ５を後退させ、さらに回転し、側方に
置かれたウエハカセット８の中にウエハ２を収容する。 この際ヘラ５を昇降させる必要がある。カセット８の棚
に置いた後は真空吸着を解放してヘラだけを棚から抜き
取る。

【００２１】ヘラ移動装置は反対方向に回転し、もとの
剥離のための位置に戻る。テーブル３も回転し、次のウ
エハが剥離位置にくるようになっている。以下同様にし
て、研磨プレートに貼り付けられていた全てのウエハを
剥がし、ウエハカセット８に収納する。カセット８を乗
せたカセット台９も側方に動くことができ、複数のカセ
ットへ連続してウエハを挿入してゆくことができる。

【００２２】

【発明の効果】従来人の手で行っていた研磨プレートか
らのウエハの剥離作業を自動的に行うことができる。こ
のため能率良く一定温度に加熱した研磨プレートからウ
エハを取り外すことができる。ストッパでウエハの後方
を押さえるのでウエハが横滑りすることはない。柔らか
い素材であるがウエハ裏面に傷が付かない。研磨プレー
トは高温に加熱する。作業者がヘラとストッパとをもっ
て剥離しようとするとプレートに誤って触れてやけどを
する可能性もあるが、この場合そんな惧れがない。ヘラ
に乗せた状態が安定であるので上下に棚のあるウエハ収
納カセットへ順に収容してゆくことができる。人手で行
う場合は、広いウエハトレイの上へ平面的に置いてゆく
ことになるので、もう一度カセットへ入れ直さなければ
ならない。本発明ではこのような手数が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の剥離装置の概略構成を示す斜視図。

【図２】人手による従来の剥離を示す斜視図。

【図３】ヘラを研磨プレートに押し当てた時の側面図。

【図４】半導体ウエハに対するヘラの進入方向を示す平
面図。

【図５】ストッパによってウエハの後端を押さえた状態
の側面図。

【図６】ストッパによってウエハの後端を押さえた状態
の平面図。

【図７】光学的センサによって研磨プレート上のウエハ
の枚数、寸法、位置を検出する動作を説明する正面図。

【図８】従来例に係る剥離ヘラの平面図。

【図９】同じものの側面図。

【符号の説明】

１　　研磨プレート ２　　ウエハ ３　　テーブル ４　　ヒータ ５　　ヘラ ６　　ヘラ移動装置 ７　　ストッパ ８　　ウエハカセット ９　　カセット台 １０　　オリエンテーションフラット １１　　光学的センサ １２　　ストッパアーム部 １３　　ストッパピン １４　　真空吸着穴

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ワックスによって研磨プレートに貼り
   付けられた複数枚の化合物半導体ウエハを研磨プレート
   から剥離し収納カセットへ収納するための装置であって
   、研磨プレートを戴置すべき回転可能なテーブルと、テ
   ーブルに設けられ研磨プレートを加熱するヒータと、平
   板薄板状で尖った先端部を有し中間部上面に穿孔した真
   空吸着穴と真空吸着穴に連通する連通穴を内部に有する
   剥離用のヘラと、剥離用のヘラをその先端が研磨プレー
   ト面に対し自由状態で５〜１０度傾くように支持し少な
   くとも前後方向、上下方向に平行移動可能でかつ回転移
   動可能に支持するヘラ移動装置と、ウエハ中心に関しヘ
   ラと反対の方向に移動しウエハが後退しないように仮止
   めするストッパとを含み、ヒータによって研磨プレート
   を加熱してワックスを軟化させ、剥離すべきウエハの後
   方にストッパを位置させ、ヘラ移動装置によってウエハ
   の劈開方向に対して１０度〜８０度傾いた進入方向から
   ヘラを下方に撓ませながらウエハと研磨プレートの間に
   進入させウエハが水平方向に後退することなく研磨プレ
   ートから剥離させ、ヘラの上面にウエハを戴せ、真空吸
   着して保持し、ヘラ移動装置によってウエハを収納カセ
   ットへ搬送し収納するようにした事を特徴とする半導体
   ウエハの剥離装置。
2. 【請求項２】　　ウエハには上方から清浄な空気が吹き
   付けられており、ストッパはウエハに接触するストッパ
   ピンと、ストッパピンを支持するストッパアーム部とを
   含み、ストッパピンがウエハ後方に位置したときにスト
   ッパアーム部がウエハの上面を覆わない形状であるよう
   にした事を特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハの
   剥離装置。
3. 【請求項３】　　ヒータによって研磨プレート表面の温
   度が８０℃〜１６０℃の適当な温度になるよう加熱して
   からウエハを剥離するようにした事を特徴とする請求項
   １に記載の半導体ウエハの剥離装置。
4. 【請求項４】　　発光素子と受光素子とを組み合わせた
   光学的センサをウエハの上方に設け、テーブルを一定速
   度で回転させ、ウエハからの反射光と研磨プレートから
   の反射光の光量の相違を利用し、ウエハの寸法、ウエハ
   の枚数、ウエハ位置を検出するウエハ検出装置を設け、
   ウエハの寸法、枚数、位置を予め検出してから、剥離用
   ヘラの進入方向、進入距離、テーブルのウエハ１枚あた
   りの回転角を決定し、この後各ウエハの剥離動作を開始
   するようにした事を特徴とする請求項１に記載の半導体
   ウエハの剥離装置。
5. 【請求項５】　　ヘラを研磨プレートに押し付け下方に
   ヘラを撓ませた時ヘラ先端の研磨プレートに対する傾き
   角が３度〜８度になるようにする事を特徴とする半導体
   ウエハの剥離装置。
6. 【請求項６】　　剥離用のヘラの材質がポリエーテルエ
   ーテルケトンである事を特徴とする半導体ウエハの剥離
   装置。