WO2011102341A1 - 半導体ブロック接着装置、半導体ブロック接着方法及び半導体ウエハの製造方法 - Google Patents

Abstract

　半導体ブロック８及び下地基板７の搬入及び搬出を行う搬入出部２と、半導体ブロック８の表面に吸着する吸着パッド３２、吸着パッド３２に接続され、吸着パッド３２に吸着された半導体ブロック８を空気圧により上下に移動させるアクチュエータ３３、及びアクチュエータに接続されたエア機器３４を備える支持部と、重合性ビニルモノマーを含む接着剤を下地基板７上に塗布する塗布部４と、半導体ブロック８又は下地基板７を載せ、搬入出部２、支持部３及び塗布部４間を移動するステージ１３と、搬入出部２から塗布部４に下地基板７を搬送し、塗布部４において下地基板７上に接着剤を塗布した直後に塗布後の下地基板７を半導体ブロック８の下方へ搬送し、半導体ブロック８を下方に降ろして下地基板７と接着させる工程を制御する制御装置５とを備える。

Description

半導体ブロック接着装置、半導体ブロック接着方法及び半導体ウエハの製造方法

　本発明は、半導体ブロック接着装置、半導体ブロック接着方法及び半導体ウエハの製造方法に関する。

　半導体ウエハは、半導体集積回路や太陽電池等の基板に広く用いられている。半導体ウエハを製造する方法としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体インゴットを所定の寸法で切断してブロック状にした後、ブロック状の半導体材料（以下「半導体ブロック」という）と下地基板とを接着剤を用いて接着する。その後、下地基板を接着した半導体ブロックを薄板状に切断し、半導体ブロックから下地基板を剥離する。

　例えば、特許文献１では、シリコンブロックの表面にエポキシ系の接着剤を塗布し、半導体ブロックと台座とを接着した後、スライシングを行い、スラリー除去、ウエハ剥離、乾燥、検査等を経て、シリコンウエハを製造する方法を開示している。特許文献２では、エポキシ系接着剤を用いて、シリコンインゴットと支持台を接着し、接着後のインゴットを複数個の薄板に切断した後、エポキシ系接着剤を熱可塑化させてインゴットと支持台とを分離することにより、シリコンウエハを製造する方法を開示している。

特開２００９－３００３７４号公報 特開平８－４５８８１号公報

　しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された方法では、シリコンブロックと台座とを接着する接着剤としてエポキシ系接着剤を用いている。エポキシ系接着剤は、主剤（エポキシ樹脂）と硬化剤とを一定量の割合でそれぞれ反応させて硬化させる必要があるため、主剤と硬化剤との混合比にズレが生じると、未反応部分が発生し、接着剤としての性能に変化が生じる場合がある。また、エポキシ系樹脂は、アルカリ溶剤やハロゲン系有機溶剤を用いて剥離する必要があるため、有機溶剤の洗浄工程が煩雑である。

　更にエポキシ系樹脂は、時間が経つにつれて接着剤の粘度が変化するため、連続的管理が難しい。そのため使用の際は作業員が必要な時期に必要な量だけ作製し、手作業によりブロック上に塗布していた。エポキシ系樹脂を使用した場合、自動化が困難で、半導体ウエハの製造効率を向上させることも難しい。

　上記問題点を鑑み、本発明は、自動化可能で、半導体ウエハの製造効率を向上可能な半導体ブロック接着装置、半導体ブロック接着方法及び半導体ウエハの製造方法を提供する。

　本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究した。本発明者らは半導体ブロックと下地基板とを接着する際に、エポキシ系樹脂の代わりに別の樹脂を用いる適切な装置を見出した。本発明により半導体ブロックと下地基板とを迅速に接着させることが自動化でき、かつ、本発明が半導体ウエハの製造効率の向上に有効であることを見出した。

　上記知見を基礎として完成した本発明は一側面において、（ａ）半導体ブロック及び下地基板の搬入及び搬出を行う搬入出部と、（ｂ）半導体ブロック表面に吸着する吸着パッド、吸着パッドに接続され、吸着パッドに吸着された半導体ブロックを空気圧により上下に移動させるアクチュエータ、及びアクチュエータに接続されたエア機器を備える支持部と、（ｃ）重合性ビニルモノマーを含む接着剤を下地基板上に塗布する塗布部と、（ｄ）半導体ブロック又は下地基板を載せ、搬入出部、支持部及び塗布部間を移動するステージと、（ｅ）塗布部において下地基板上に接着剤を塗布した後に塗布後の下地基板を半導体ブロックの下方へ搬送し、半導体ブロックを下方に降ろして下地基板と接着させる工程を制御する制御装置とを備える半導体ブロック接着装置である。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、アクチュエータが、エアシリンダーである。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、搬入出部が、半導体ブロックをステージ上の所定位置に固定するガイドを備える。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、塗布部が、接着剤を混合するスタティックミキサーを備える。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、接着剤が、（１）（メタ）アクリル系モノマー、（２）重合開始剤、（３）硬化促進剤、及び（４）エラストマーを含む（メタ）アクリル系接着剤である。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、接着剤が、成分（２）を含む第１剤と、成分（３）を含む第２剤とを混合して得られる２剤型（メタ）アクリル系接着剤である。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、成分（１）が、ヒドロキシアクリル（メタ）アクリレートを含む。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、成分（２）が、クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンジハイドロパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド及びターシャリーブチルパーオキシベンゾエート及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、成分（３）が、β－ジケトンキレート及び／又はβ―ケトエステルである。

　本発明に係る半導体ブロック接着装置は一実施態様において、接着剤が、（１）（メタ）アクリル系モノマー１００質量部に対して、成分（２）を０．５～１０質量部、成分（３）を０．０５～５質量部、成分（４）を５～３５質量部含む。

　本発明は、別の一側面において、搬入出部と、支持部と、塗布部と、半導体ブロック又は下地基板を搬送するためのステージとを備える半導体ブロック接着装置を用いた半導体ブロック接着方法であって、（ａ）半導体ブロックをステージ上に載せ、半導体ブロックを搬入出部から支持部に搬送するステップと、（ｂ）支持部において半導体ブロックをステージの上方へ持ち上げるステップと、（ｃ）ステージを支持部から搬入出部に戻し、ステージ上に下地基板を載せるステップと、（ｄ）下地基板を載せたステージを搬入出部から塗布部へ搬送するステップと、（ｅ）塗布部において、下地基板上に重合性ビニルモノマーを含む接着剤を塗布するステップと、（ｆ）塗布後の下地基板を載せたステージを塗布部から支持部へ搬送し、接着剤が塗布された下地基板上に半導体ブロックを載せ、下地基板と半導体ブロックとを接着するステップと、（ｇ）接着後の半導体ブロックを、支持部から搬入出部へ搬送するステップとを含む半導体ブロック接着方法である。

　本発明に係る半導体ブロック接着方法は一実施態様において、接着剤が、（１）（メタ）アクリル系モノマー、（２）重合開始剤、（３）硬化促進剤、及び（４）エラストマーを含む（メタ）アクリル系接着剤である。

　本発明に係る半導体ブロック接着方法は一実施態様において、接着剤が、成分（２）を含む第１剤と、成分（３）を含む第２剤とを混合して得られる２剤型（メタ）アクリル系接着剤である。

　本発明に係る半導体ブロック接着方法は一実施態様において、成分（１）が、ヒドロキシアクリル（メタ）アクリレートを含む。

　本発明に係る半導体ブロック接着方法は一実施態様において、成分（２）が、クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンジハイドロパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド及びターシャリーブチルパーオキシベンゾエート及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される。

　本発明に係る半導体ブロック接着方法は一実施態様において、成分（３）が、β－ジケトンキレート及び／又はβ―ケトエステルである。

　本発明に係る半導体ブロック接着方法は一実施態様において、接着剤が、（１）（メタ）アクリル系モノマー１００質量部に対して、成分（２）を０．５～１０質量部、成分（３）を０．０５～５質量部、成分（４）を５～３５質量部含む。

　本発明は、更に別の側面において、（ａ）本発明に係る接着方法により得られる下地基板付き半導体ブロックを複数の薄板状に切断し、（ｂ）下地基板付き半導体ブロックを温水中に浸漬し、（ｃ）温水中において下地基板と半導体ブロックとを剥離する半導体ウエハの製造方法の製造方法である。

　本発明によれば、自動化可能で、半導体ウエハの製造効率を向上可能な半導体ブロック接着装置、半導体ブロック接着方法及び半導体ウエハの製造方法が提供できる。

本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着装置の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着装置を上面からみた場合の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着装置を上面からみた場合の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着装置を上面からみた場合の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着装置の支持部の詳細例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着装置の支持部の動作の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着装置の支持部の動作の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着方法の一例を示すフローチャートである。 図９（ａ）～図９（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法の一例を示す工程概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体ウエハ製造方法の一例を示すフローチャートである。

　次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面は模式的なものであり、厚みと平均寸法の関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。

－半導体ブロック接着装置－
　図１～２に示すように、本発明の実施の形態に係る半導体ブロック接着装置１は、半導体ブロック８及び下地基板７の搬入及び搬出を行う搬入出部２と、半導体ブロック８を支持し、半導体ブロック８を上下に移動させる支持部３と、接着剤を下地基板７上に塗布する塗布部４と、制御装置５と、表示装置６とを備える。

　搬入出部２、支持部３、塗布部４は架台１１上に配置されている。架台１１上には、搬送部材１２が配置されており、この搬送部材１２に沿ってステージ１３が摺動可能に取り付けられている。図１の概略図及び図２の上面図に示すように、搬入出部２には、半導体ブロック８又は下地基板７の位置を決めるためのガイド２１が、ステージ１３の端部においてステージ１３の上面に対して垂直に配置されている。ガイド２１を備えることにより、半導体ブロック８及び下地基板７の位置合わせが容易になる。また、後述する支持部３により半導体ブロック８を支持する場合においても、半導体ブロック８がずれることなく確実に支持できる。なお、図２では、ステージ１３の両脇に、板状のガイド２１がそれぞれ１つずつ配置される例を示しているが、ガイドは１つのみでも構わない。また、ガイドの代わりに、光学式位置合わせ機構等を備えていても構わない。

　図５に示すように、支持部３は、搬送部材１２（図示せず）又はステージ１３を跨るように搬送部材１２の上方に架設された支柱部３１と、支柱部３１から下方に懸架された複数の吸着パッド３２及び複数のアクチュエータ３３と、エア機器３４とを備える。アクチュエータ３３としては、エアシリンダー等を用いることにより、比重が大きい半導体ブロック８を落下させることなく上下に安定的に移動させることができる。吸着パッド３２は、半導体ブロック８の長手方向に沿って並ぶように複数個配置されている。吸着パッド３２の数に特に制限はないが、例えば半導体ブロック８として１５６×１５６×２００ｍｍの立方体状のシリコンインゴットを用いる場合は、吸着パッド３２を４～６つ程度備えていれば安定的に半導体ブロック８を保持できる。図６に示すように、空気圧により上下するアクチュエータ３３を駆動して吸着パッド３２を下方に移動させ、真空引きして吸着パッド３２を半導体ブロック８表面に吸着させた後、図７に示すように上方に駆動させる。これにより、搬送部材１２又はステージ１３の上方で半導体ブロック８を支持することが可能である。

　一般に、半導体ブロック８として利用されるＳｉインゴットは、比重が大きい上に高価なため、取り扱いに注意を要する。図５に示す構造を具備することにより、Ｓｉインゴットに損傷を与えることなく半導体ブロック８を確実に吸着させることができるため、作業効率が高くなる。

　図１に示すように、塗布部４は、搬送部材１２の上方に跨るように架設された支柱部４１と、支柱部４１に固定されたシリンジ４２と、シリンジ４２を介して接着剤を吐出させるディスペンサ４３とを備える。塗布部４は、図示しない駆動手段によりステージ１３の移動方向と垂直方向且つ架台１１に水平方向（即ち図１の奥行き方向）にシリンジ４２を移動させるとともに、ステージ１３をステージ１３の移動方向（即ち図１の左右方向）に移動させることにより、下地基板７の全面に接着剤を塗布する。接着剤の下地基板７上への塗布形状は特に制限されない。例えば下地基板７の表面全面にドット状にマトリクス状に配置してもよいし、表面全面に放射状、矩形状又はメアンダライン状に配置してもよい。

　塗布部４はスタティックミキサーを備えるのが好ましい、スタティックミキサーにより混合することで、後述する接着剤中に含まれる重合開始剤と硬化促進剤とを十分に反応させることができる。接着剤としてエポキシ系接着剤を用いる場合は、４０～６０コマ程度必要であり混合作業に注意を要するが、本発明の実施の形態に係る接着剤を用いた場合、スタティックミキサーのコマ数は６コマ程度で済み、混合作業を簡略化できる。

　本発明の実施の形態に好適な接着剤としては、重合性ビニルモノマーを含む接着剤を用いるのが好ましい。具体的には（１）（メタ）アクリル系モノマー、（２）重合開始剤、（３）硬化促進剤、及び（４）エラストマーを含む（メタ）アクリル系接着剤であるのが好ましい。更に好ましくは、成分（２）を含む第１剤と、成分（３）を含む第２剤とを混合して得られる２剤型（メタ）アクリル系接着剤を用いるのが好ましい。

　一般に、２剤（メタ）アクリル系接着剤は、２液の混合比がばらついていても硬化後の物性があまり変わらないため、連続的に作業を行う図１に示す装置には特に好適である。しかしながら一般的に利用される（メタ）アクリル系接着剤では接着力が高いために剥離が難しい。一方、本発明の実施の形態に用いられる成分（１）～（４）を含む接着剤は、９０℃以下の温水と接触して膨潤する性質を有するため、半導体ブロック８と下地基板７との剥離が容易になる。更に、エポキシ系接着剤と比べて剥離の際に特別な溶剤を必要としないため剥離作業が容易になる。更に、本発明の実施の形態に係る接着剤は、エポキシ系樹脂に比べて硬化速度が著しく速いため、接着剤塗布から接着までの作業時間を図１の装置を用いて自動化し、短縮化できる。本発明は、半導体ウエハの製造効率を更に向上できる。接着剤の組成の詳細は、後述する。

　制御装置５は、ステージ１３の移動を制御するステージ制御部５１と、半導体ブロック８の支持及び昇降を制御するブロック昇降制御部５２と、ディスペンサ４３の吐出速度、吐出量、吐出時間及びシリンジ４２を搬送部材１２の上方で移動させるための駆動手段の動作を制御するディスペンサ制御部５３を含む。制御装置５は、後述する接着工程における搬入出部２、支持部３、塗布部４、ステージ１３の動作を制御する。制御装置５は表示装置６に接続されている。制御装置５は、表示装置６を介して作業者からの各種設定条件の入力を受け付けるとともに、運転状況を表示装置６に表示させることができる。表示装置６としては例えばタッチパネル等が用いられる。

－半導体ブロック接着方法－
　次に、図１～図７の概略図及び図８のフローチャートを用いて、実施の形態に係る半導体ブロック接着方法を説明する。

　図８のステップＳ１１において、図２に示すように、所定の形状に切削された半導体ブロック８を、ガイド２１を用いて搬入出部２のステージ１３上の所定の位置に載置し、半導体ブロック８を載せたステージ１３を搬入出部２から支持部３に搬送する（図３参照）。

　ステップＳ１３において、図６に示すように、空気圧により上下に移動するアクチュエータを動かして半導体ブロック８表面に吸着パッド３２を配置し、真空吸着させる。その後、吸着パッド３２に吸着された半導体ブロック８を図７に示すように、ステージ１３の上方へ持ち上げる。

　ステップＳ１５において、ステージ１３を支持部３から搬入出部２に戻し、ステージ１３上に下地基板７を載せる。その後、下地基板７を載せたステージ１３を、搬入出部２から半導体ブロック８の下を通って塗布部４へ搬送する。

　ステップＳ１７において、塗布部４で、重合性ビニルモノマーを含む接着剤を下地基板７の表面全面に塗布する。塗布形態は特に限定されない。２液型の接着剤を下地基板７上に同時に直接塗布してもよいし、１液型の接着剤を用いて塗布しても構わない。

　ステップＳ１９において、塗布直後の下地基板７を載せたステージ１３を塗布部４から支持部３へ速やかに搬送する。ステップＳ２１において、接着剤が塗布された下地基板７上に半導体ブロック８を載せ、下地基板７と半導体ブロック８とを接着する。その後、ステップＳ２３において、接着後の半導体ブロック８を支持部３から搬入出部２へ搬送し、下地基板付き半導体ブロックを得て、作業を終了する。

　実施の形態に係る半導体ブロック接着装置を用いた接着方法によれば、自動化可能で、半導体ウエハの製造効率を向上可能な接着方法が得られる。また、半導体ブロック８及び下地基板７の搬送を１台のステージが行うことにより、装置の簡略化が図れる。

－接着剤－
　本発明の実施の形態に用いられる接着剤は、重合性ビニルモノマーを含む接着剤を用いるのが好ましく、特に、（１）（メタ）アクリル系モノマー、（２）重合開始剤、（３）硬化促進剤、及び（４）エラストマーを含む（メタ）アクリル系接着剤を用いることができる。

（１）（メタ)アクリル系モノマー
　（メタ)アクリル系モノマーとは、(メタ)アクリル酸及び／又は(メタ)アクリル酸エステルから選ばれるアクリル系化合物という。(メタ)アクリル系モノマーとしては、以下のものが挙げられる。

（１－１）アルキル（メタ）アクリレート
　アルキル（メタ）アクリレートとしては、一般式（Ａ）で示される(メタ)アクリル系モノマー等が挙げられる。

　　　Ｚ－Ｏ－Ｒ₁                ・・・（Ａ）

（式中、Ｚは（メタ）アクリロイル基を示し、Ｒ₁は炭素数１～１０のアルキル基を表す。）

　ここで、Ｒ₁は、炭素数１～１０のアルキル基が好ましく、１～３のアルキル基がより好ましい。炭素数１０を超えると表面硬化性が低下してベタツキが見られ、硬化速度が低下する場合おそれがある。

　このような（メタ）アクリル系モノマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート及び２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用できる。これらの中では、安価で接着性が良好な点で、メチル（メタ）アクリレート及び／又は２－エチルヘキシル（メタ）アクリレートが好ましく、メチル（メタ）アクリレートがより好ましい。

（１－２）ビスフェノール骨格を有する（メタ）アクリル酸モノマー
　ビスフェノール骨格を有する（メタ）アクリル酸モノマーとしては、一般式（Ｂ）で示される(メタ)アクリル系モノマー等が挙げられる。

（式中、Ｚは（メタ）アクリロイル基を示し、Ｒ₂は－Ｃ₂Ｈ₄－、－Ｃ₃Ｈ₆－、－ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃）－、－Ｃ₄Ｈ₈－又は－Ｃ₆Ｈ₁₂－を示し、Ｒ₃、Ｒ’₃は水素又は炭素数１～４のアルキル基を示し、ｐ、ｐ’は０～８の整数を示す。）

 このような（メタ）アクリル系モノマーとしては、２，２－ビス（４－（メタ）アクリロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－（メタ）アクリロキシエトキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－（メタ）アクリロキシジエトキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－（メタ）アクリロキシテトラエトキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－（メタ）アクリロキシポリエトキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－（メタ）アクリロキシプロポキシフェニル）プロパン等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用できる。これらの中では、効果が大きい点で、２，２－ビス（４－（メタ）アクリロキシポリエトキシフェニル）プロパンが好ましい。

（１－３）ジシクロペンテニルオキシアルキル（メタ）アクリレート
　ジシクロペンテニルオキシアルキレン（メタ）アクリレートとしては、一般式（Ｃ）で示される(メタ)アクリル系モノマー等が挙げられる。

（式中、Ｚは（メタ）アクリロイル基を示し、Ｒ₄は１～４個の炭素原子を有するアルキレン基を示し、ｑは１～２０の整数を示す。）

　このような（メタ）アクリル系モノマーとしては、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート及びジシクロペンテニルオキシプロピレングリコール（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用できる。これらの中では、表面硬化性が良く、容易に入手できる点で、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレートが好ましい。Ｒ₄ は、樹脂強度が大きい点で、１～４個の炭素原子を有するアルキレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。ｑは、硬化物の樹脂強度が大きい点で、１～３が好ましく、１がより好ましい。

（１－４）芳香族基を有する（メタ）アクリレート
　芳香族基を有する（メタ）アクリレートとしては、一般式（Ｄ）で示される(メタ)アクリル系モノマー等が挙げられる。

　　　Ｚ－Ｏ－（Ｒ₅Ｏ）_r－Ｒ₆  　・・・（Ｄ）

（式中、Ｚは（メタ）アクリロイル基を示し、Ｒ₅は－Ｃ₂Ｈ₄－、－Ｃ₃Ｈ₆－、－ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃）－、－Ｃ₄Ｈ₈－又は－Ｃ₆Ｈ₁₂－を示し、Ｒ₆はフェニル基又は炭素数１～３のアルキル基を有するフェニル基を示し、ｒは１～１０の整数を示す。）

　このような（メタ）アクリル系モノマーとしては、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、フェノキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、フェノキシジプロピレングリコール（メタ）アクリレート及びフェノキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用できる。これらの中では、効果が大きい点で、フェノキシエチル（メタ）アクリレートが好ましい。

（１－５）ヒドロキシル基を有する（メタ）アクリル系モノマー
 ヒドロキシル基を有する（メタ）アクリル系モノマーとしては、一般式（Ｅ）で示される(メタ)アクリル系モノマー等が挙げられる。

　　　Ｚ－Ｏ－（Ｒ₇Ｏ）_s－Ｈ 　　　　　　・・・（Ｅ）

（式中、Ｚは（メタ）アクリロイル基を示し、Ｒ₇は－Ｃ₂Ｈ₄－、－Ｃ₃Ｈ₆－、－ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃）－、－Ｃ₄Ｈ₈－又は－Ｃ₆Ｈ₁₂－を示し、ｓは１～１０の整数を示す。）

　このような（メタ）アクリル系モノマーとしては、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート及びヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等といったヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートが挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用できる。これらの中では、安価で接着性が良好な点で、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート及び／又は２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートが好ましい。

　他にも、（１－６）高級アルコールの（メタ）アクリル酸エステル、（１－７）多価アルコールの（メタ）アクリル酸エステル、或いは（１－８）（メタ）アクリロイルオキシ基を有するウレタンプレポリマー等が使用できる。

　（メタ）アクリル系モノマーの中では、効果が大きい点で、（１－５）ヒドロキシル基を有する（メタ）アクリル系モノマーを含有することが好ましい。（メタ）アクリル系モノマー中の、（１－５）ヒドロキシル基を有する（メタ）アクリル系モノマーの含有割合は、（メタ）アクリル系モノマー１００質量部中、５～７０質量部が好ましく、１０～６０質量部がより好ましい。

　（メタ）アクリル系モノマーの中では、効果が大きい点で、下記の（Ｘ）又は（Ｙ）の組み合わせが好ましく、（Ｙ）の組み合わせがより好ましい。

（Ｘ）（１－１）アルキル（メタ）アクリレート、（１－３）ジシクロペンテニルオキシアルキル（メタ）アクリレート及び（１－５）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートの組み合わせ
　成分（１－１）、成分（１－３）及び成分（１－５）の含有割合は、成分（１－１）、成分（１－３）及び成分（１－５）の合計１００質量部中、質量比で、成分（１－１）：成分（１－３）：成分（１－５）＝４０～９０：５～３５：５～３５が好ましく、５０～８０：１０～２５：１０～２５がより好ましい。

（Ｙ）（１－２）ビスフェノール骨格を有する（メタ）アクリル酸モノマー、（１－４）芳香族基を有する（メタ）アクリレート及び（１－５）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートの組み合わせ
　成分（１－２）、成分（１－４）及び成分（１－５）の含有割合は、成分（１－２）、成分（１－４）及び成分（１－５）の合計１００質量部中、質量比で、成分（１－２）：成分（１－４）：成分（１－５）＝１～２０：２０～６０：３０～７０が好ましく、５～１５：３０～５５：３５～６０がより好ましい。

（２）重合開始剤
　重合開始剤としては、クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンジハイドロパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド及びターシャリーブチルパーオキシベンゾエート等の有機過酸化物が好ましく、これらの１種又は２種以上が使用できる。これらの中では成分（３）や成分（４）との反応性の点で、クメンハイドロパーオキサイドが好ましい。

　成分（２）の使用量は、成分（１）１００質量部に対して、０．５～１０質量部が好ましく、１～７質量部が好ましい。０．５質量部未満では硬化速度が遅い場合があり、１０質量部を越えると貯蔵安定性が遅い場合がある。

（３）硬化促進剤
　硬化促進剤としては、β－ジケトンキレート及び／又はβ－ケトエステルが挙げられる。β－ジケトンキレートとしては、バナジルアセチルアセトネート、コバルトアセチルアセトネートオ及び銅アセチルアセトネート等が挙げられる。β－ケトエステルとしては、ナフテン酸バナジル、ステアリン酸バナジル、ナフテン酸銅若しくはオクチル酸コバルト等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用できる。これらの中では、成分（２）との反応性の点で、還元性を有する金属塩が好ましく、バナジウムアセチルアセトネート、ナフテン酸銅及びオクチル酸コバルトからなる群のうちの１種又は２種以上がより好ましく、バナジルアセチルアセトネートが最も好ましい。

　成分（３）の使用量は、成分（１）１００質量部に対して、０．０５～５質量部が好ましく、０．１～２質量部がより好ましい。０．０５質量部未満では硬化速度が遅く、接着性が小さい場合があり、５質量部を超えると未反応の成分が残り、接着性が低下する場合がある。

（４）エラストマー
　本発明の実施の形態に係る接着剤は、剥離強度と衝撃強度を向上させるためにエラストマー成分を使用することが好ましい。エラストマーとしては、アクリロニトリル－ブタジエン－メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル－ブタジエン－メタクリレート共重合体、メチルメタクリレート－ブタジエン－スチレン共重合体、アクリロニトリル－スチレン－ブタジエン共重合体、並びに、アクリロニトリル－ブタジエンゴム、線状ポリウレタン、スチレン－ブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びブタジエンゴム等の各種合成ゴム、天然ゴム、スチレン－ポリブタジエン－スチレン系合成ゴムといったスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエチレン－ＥＰＤＭ合成ゴムといったオレフィン系熱可塑性エラストマー、並びにカプロラクトン型、アジペート型及びＰＴＭＧ型といったウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリブチレンテレフタレート－ポリテトラメチレングリコールマルチブロックポリマーといったポリエステル系熱可塑性エラストマー、ナイロン－ポリオールブロック共重合体といったポリアミド系熱可塑性エラストマー、１，２－ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、並びに塩ビ系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらのエラストマー成分は相溶性が良ければ、１種又は２種以上を使用することができる。又、末端（メタ）アクリル変性したポリブタジエンも使用できる。これらの中では、（メタ）アクリル系モノマーに対する溶解性や接着性の点で、メチルメタクリレート－ブタジエン－スチレン共重合体及び／又はアクリロニトリル－ブタジエンゴムが好ましく、その併用がより好ましい。

　成分（４）の使用量は、成分（１）１００質量部に対して、５～３５質量部が好ましく、１０～３０質量部がより好ましい。５質量部未満だと粘度及び接着性が低下する場合があり、３５質量部を超えると、粘度が高すぎて作業上、不具合が生じる場合がある。

（５）その他
　本発明の実施の形態に係る接着剤は、空気に接している部分の硬化を迅速にするために各種パラフィン類を使用することができる。パラフィン類としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバろう、蜜ろう、ラノリン、鯨ろう、セレシン及びカンデリラろう等が挙げられる。これらの１種又は２種以上を使用することができる。
　パラフィン類の使用量は、成分（１）１００質量部に対して、０．１～５質量部が好ましく、０．３～２．５質量部がより好ましい。０．１質量部未満では空気に接している部分の硬化が悪くなる場合があり、５質量部を超えると接着強度が低下する場合がある。

　本発明の実施の形態に係る接着剤は、貯蔵安定性を改良する目的で、重合禁止剤を含む各種の酸化防止剤等を使用することができる。酸化防止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、２，６－シタイシャリーブチルーｐ－クレゾール、２，２‘－メチレンビス（４－メチル－６－ターシャリーブチルフェノール）、トリフェニルホスフェート、フェノチアジン及びＮ－イソプロピル－Ｎ’－フェニル－ｐ－フェニレンジアミン等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を使用することができる。

　重合禁止剤の使用量は、成分（１）１００質量部に対して、０．００１～３質量部が好ましく、０．０１～１質量部がより好ましい。０．００１質量部未満では、効果がない場合があり、３質量部を超えると接着強度が低下する場合がある。

　本発明の実施の形態に係る接着剤は、接着性を改良する目的で、リン酸塩を使用することができる。リン酸塩としては、一般式（Ｆ）で示される化合物等が挙げられる。

（式中、Ｒ₈はＣＨ₂＝ＣＲ₉ＣＯ（ＯＲ₁₀）_u－基（但し、Ｒ₉は水素又はメチル基、Ｒ₁₀は－Ｃ₂Ｈ₄－、－Ｃ₃Ｈ₆－、－ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃）－、－Ｃ₄Ｈ₈－、－Ｃ₆Ｈ₁₂－又は

を示し、uは１～１０の整数を表す。）を示し、tは１又は２の整数を表す）

　リン酸塩としては、アシッドホスホオキシエチル（メタ）アクリレート、アシッドホスホオキシプロピル（メタ）アクリレート及びビス（２－（メタ）アクリロイルオキシエチル）ホスフェート等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用できる。これらの中では、効果が大きい点で、アシッドホスホオキシエチル（メタ）アクリレートが好ましい。

　リン酸塩の使用量は、成分（１）１００質量部に対して、０．１～５質量部が好ましく、０．２～１．０質量部がより好ましい。０．１質量部未満では接着強度が低下する場合があり、５質量部を超えると接着強度が低下する場合がある。

　尚、これらの他にも所望により熱膨張性粒子、カップリング剤、可塑剤、充填剤、着色剤及び防腐剤等の既に知られている物質を使用することもできる。この他に粘度や流動性を調整する目的で、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリウレタン、スチレン－アクリロニトリル共重合体及びポリメチルメタクリレート等の熱可塑性高分子、並びに、微粉末シリカ等も使用してもよい。

　本発明の実施の形態に用いられる接着剤の具体例を表１（接着剤１）及び表２（接着剤２）に示す。表１及び表２において、メチルメタクリレート、２－ヒドロキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、クメンハイドロパーオキサイド、メチルメタクリレート－ブタジエン－スチレン共重合体（ＭＭＡ－ＢＤ－ＳＴ共重合体）、バナジルアセチルアセトネート、２－ヒドロキシプロピルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレートは、それぞれ市販品を使用した。また、「アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＡＮ－ＢＤゴム）」は、高ニトリルＮＢＲの市販品を使用し、「パラフィン類」は、パラフィンワックスの市販品、「重合禁止剤」は、ハイドロキノンモノメチルエーテルの市販品、「リン酸塩」は、アシッドホスホオキシエチルメタクリレートの市販品、「２，２－ビス［４－（メタクリロキシポリエトキシ）フェニル］プロパン」は、一般式（Ｂ）でｐ＝５の市販品を使用した。

　本発明の実施の形態に用いられる接着剤は、表１及び表２に示すように、成分（２）を含む第１剤と、成分（３）を含む第２剤とを混合して得られる２剤型（メタ）アクリル系接着剤を使用することができる。２剤型（メタ）アクリル系接着剤とは、本発明の接着剤組成物の必須成分全てを貯蔵中は混合せず、接着剤組成物を第１剤及び第２剤に分け、第１剤に少なくとも成分（２）を、第２剤に少なくとも成分（３）を別々に貯蔵することができる。リン酸塩は第２剤に貯蔵することが好ましい。この場合、両剤を同時に又は別々に半導体ブロック８に塗布して接触、硬化することにより、２剤型の接着剤として使用できる。

　別の実施態様としては、第１剤及び第２剤のいずれか一方又は両方に重合性ビニルモノマー及びその他の任意の成分を予め含有せしめ、使用時に両者を混合することによって、１剤型の接着剤として使用できる。これらの実施態様の中では、貯蔵安定性に優れる点で、２剤型の接着剤として使用することが好ましい。

　以上詳細に説明したように、本発明の実施の形態に係る接着剤によれば、エポキシ系接着剤等に比べて硬化速度が速いため、接着時間が短時間で済み、作業効率を向上できる。また、２剤型の接着剤を用いる場合でも、２剤の正確な計量を必要とせず、不完全な計量、混合であっても接着性を低下させずに常温で硬化でき、紫外線等のエネルギーを使用する必要もない。更に、上記の接着剤は温水に浸漬することで膨潤するため、半導体ブロック８と下地基板７とを容易に剥離でき、有機溶剤等の取り扱い困難な液体を使用する必要もない。接着剤を膨潤させる温水の温度は、３０～１５０℃が好ましく、更には５０～１００℃、更には６５～８０℃が好ましい。

－半導体ウエハの製造方法－
　本発明の実施の形態に係る半導体ウエハの製造方法について、図９（ａ）～図９（ｃ）の概略図及び図１０のフローチャートを用いて説明する。

　図１０のステップＳ１０１において、Ｓｉ等の半導体インゴットを所定の大きさ（例えば１５６×１５６×２００ｍｍ）のブロック状に切り出し、複数の半導体ブロック８を得る。この半導体ブロック８に、ブラシ研磨等により表面加工を施す。

　ステップＳ１０３において、図８のフローチャートに示した方法に従って半導体ブロック８に下地基板７を接着し、図９（ａ）に示す下地基板付き半導体ブロック１０を作製する。ステップＳ１０５において、図９（ｂ）に示すように、ワイヤソー装置により半導体ブロック８の表面から接着剤層９の半分程度までワイヤを進行させ、半導体ブロック８を複数の薄板状に切断する。ステップＳ１０７において、切削に用いた切削液（スラリー）を洗浄する。

　ステップＳ１０９において、切断後の下地基板付き半導体ブロック１０を、図９（ｃ）に示すように、温水１００中に浸漬して接着剤層９を膨潤させ、下地基板７と半導体ブロック８とを剥離する。剥離により得られる複数の薄板を乾燥し、ステップＳ１１１において所定の検査を経た後、ステップＳ１１３において、半導体ウエハとして出荷する。得られた半導体ウエハは半導体集積回路又は太陽電池基板等に利用される。

　一例として、本発明の半導体ブロック接着装置を使用し、半導体ウエハを製造した。支柱部３１には、吸着パッド３２及びアクチュエータ３３を５個ずつ懸架した。半導体ブロックとして１５６×１５６×２００ｍｍの立方体状のシリコンインゴットを使用した。接着剤として、接着剤１と接着剤２の２種類を使用した。半導体ブロックをワイヤソー装置により厚さ２００μｍの薄板を得るように、切断した。切削液（スラリー）として水道水を用いた。切断後の下地基板付き半導体ブロックを、７０℃の温水に浸漬し、半導体ウエハを得た。接着剤１と接着剤２のいずれの接着剤を使用した場合でも、本発明の半導体ブロック接着装置は、自動化可能で、半導体ウエハの製造効率を向上可能であることが確認できた。得られた半導体ウエハは半導体集積回路又は太陽電池基板等に利用できる品質状態であった。

（その他の実施の形態）
　本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

　例えば図８に示すフローチャートでは、半導体ブロック８を先に装置内へ搬入した後下地基板７を装置内に搬送しているが、搬送部材１２に着脱可能なステージ（治具）１３を更に取り付ければ、半導体ブロック８と下地基板７の搬送順序を逆にすることもできる。また、図１に示す装置では、エアシリンダー等のアクチュエータ３３を用いて吸着パッド３２を上下に移動させる手法を開示しているが、図１の支持部の代わりに、例えば装置上方から下方へワイヤを垂らし、ワイヤの先端にブロック吸着部材を取り付けて、作業者が手作業により半導体ブロック８を持ち運ぶ形態も可能である。更に、塗布部４において接着剤を収容する容器内に接着剤の物理的状態を検出する検出器具を設けるなどしてもよい。

　このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…半導体ブロック接着装置
２…搬入出部
３…支持部
４…塗布部
５…制御装置
６…表示装置
７…下地基板
８…半導体ブロック
９…接着剤層
１０…下地基板付き半導体ブロック
１１…架台
１２…搬送部材
１３…ステージ
２１…ガイド
３１…支柱部
３２…吸着パッド
３３…アクチュエータ
３４…エア機器
４１…支柱部
４２…シリンジ
４３…ディスペンサ
５１…ステージ制御部
５２…ブロック昇降制御部
５３…ディスペンサ制御部

Claims (18)

1. 　半導体ブロック及び下地基板の搬入及び搬出を行う搬入出部と、
   　前記半導体ブロック表面に吸着する吸着パッド、前記吸着パッドに接続され、前記吸着パッドに吸着された前記半導体ブロックを空気圧により上下に移動させるアクチュエータ、及び前記アクチュエータに接続されたエア機器を備える支持部と、
   　重合性ビニルモノマーを含む接着剤を前記下地基板上に塗布する塗布部と、
   　前記半導体ブロック又は前記下地基板を載せ、前記搬入出部、前記支持部及び前記塗布部間を移動するステージと、
   　前記塗布部において前記下地基板上に前記接着剤を塗布した後に塗布後の下地基板を前記半導体ブロックの下方へ搬送し、前記半導体ブロックを下方に降ろして前記下地基板と接着させる工程を制御する制御装置と、
   　を備えることを特徴とする半導体ブロック接着装置。
2. 　前記アクチュエータが、エアシリンダーである請求項１に記載の半導体ブロック接着装置。
3. 　前記搬入出部が、前記半導体ブロックを前記ステージ上の所定位置に固定するガイドを備える請求項１又は２に記載の半導体ブロック接着装置。
4. 　前記塗布部が、前記接着剤を混合するスタティックミキサーを備える請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体ブロック接着装置。
5. 　前記接着剤が、（１）（メタ）アクリル系モノマー、（２）重合開始剤、（３）硬化促進剤、及び（４）エラストマーを含む（メタ）アクリル系接着剤である請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体ブロック接着装置。
6. 　前記接着剤が、前記成分（２）を含む第１剤と、前記成分（３）を含む第２剤とを混合して得られる２剤型（メタ）アクリル系接着剤である請求項５に記載の半導体ブロック接着装置。
7. 　前記成分（１）が、ヒドロキシアクリル（メタ）アクリレートを含む請求項５に記載の半導体ブロック接着装置。
8. 　前記成分（２）が、クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンジハイドロパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド及びターシャリーブチルパーオキシベンゾエート及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される請求項５～７のいずれか１項に記載の半導体ブロック接着装置。
9. 　前記成分（３）が、β－ジケトンキレート及び／又はβ―ケトエステルである請求項５～８のいずれか１項に記載の半導体ブロック接着装置。
10. 　前記接着剤が、（１）（メタ）アクリル系モノマー１００質量部に対して、成分（２）を０．５～１０質量部、成分（３）を０．０５～５質量部、成分（４）を５～３５質量部含む請求項５～９のいずれか１項に記載の半導体ブロック接着装置。
11. 　搬入出部と、支持部と、塗布部と、半導体ブロック又は下地基板を搬送するためのステージとを備える半導体ブロック接着装置を用いた半導体ブロック接着方法であって、
    　半導体ブロックを前記ステージ上に載せ、前記半導体ブロックを前記搬入出部から前記支持部に搬送するステップと、
    　前記支持部において前記半導体ブロックを前記ステージの上方へ持ち上げるステップと、
    　前記ステージを前記支持部から前記搬入出部に戻し、前記ステージ上に下地基板を載せるステップと、
    　前記下地基板を載せた前記ステージを前記搬入出部から前記塗布部へ搬送するステップと、
    　前記塗布部において、前記下地基板上に重合性ビニルモノマーを含む接着剤を塗布するステップと、
    　塗布後の前記下地基板を載せた前記ステージを前記塗布部から前記支持部へ搬送し、接着剤が塗布された前記下地基板上に前記半導体ブロックを載せ、前記下地基板と前記半導体ブロックとを接着するステップと、
    　接着後の半導体ブロックを、前記支持部から前記搬入出部へ搬送するステップと
    　を含む半導体ブロック接着方法。
12. 　前記接着剤が、（１）（メタ）アクリル系モノマー、（２）重合開始剤、（３）硬化促進剤、及び（４）エラストマーを含む（メタ）アクリル系接着剤である請求項１１に記載の半導体ブロック接着方法。
13. 　前記接着剤が、前記成分（２）を含む第１剤と、前記成分（３）を含む第２剤とを混合して得られる２剤型（メタ）アクリル系接着剤である請求項１２に記載の半導体ブロック接着方法。
14. 　前記成分（１）が、ヒドロキシアクリル（メタ）アクリレートを含む請求項１２に記載の半導体ブロック接着方法。
15. 　前記成分（２）が、クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンジハイドロパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド及びターシャリーブチルパーオキシベンゾエート及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される請求項１２～１４のいずれか１項に記載の半導体ブロック接着方法。
16. 　前記成分（３）が、β－ジケトンキレート及び／又はβ―ケトエステルである請求項１２～１５のいずれか１項に記載の半導体ブロック接着方法。
17. 　前記接着剤が、（１）（メタ）アクリル系モノマー１００質量部に対して、成分（２）を０．５～１０質量部、成分（３）を０．０５～５質量部、成分（４）を５～３５質量部含む請求項１２～１６に記載の半導体ブロック接着方法。
18. 　請求項１１～１７のいずれか１項の接着方法により得られる下地基板付き半導体ブロックを複数の薄板状に切断し、
    　切断後の前記下地基板付き半導体ブロックを温水中に浸漬し、
    　前記温水中において前記下地基板と前記半導体ブロックとを剥離する
    　ことを特徴とする半導体ウエハの製造方法。

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