JP4668052B2 - 剥離装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板（例えば半導体ウェーハ等）を薄板化する際に用いる、基板からサポートプレートを剥離する剥離手段及び剥離装置に関する。

ＩＣカードや携帯電話の薄型化、小型化、軽量化が要求されており、こ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厚の半導体チップとしなければならない。このため半導体チップを形成するウェーハの厚さは現状では１２５μｍ〜１５０μｍであるが、次世代のチップ用には半導体ウェーハの厚さを２５μｍ〜５０μｍにしなければならないと言われている。

上記した半導体ウェーハの薄板化は、例えば図１１に示す工程を経て行われている。
即ち、先ず半導体ウェーハの回路（素子）形成面（Ａ面）にサポートプレート又は保護テープを貼り付け、これを反転して半導体ウェーハの裏面（Ｂ面）をグラインダーで研削して薄板化する。次にこの薄板化された半導体ウェーハの裏面（Ｂ面）に別の回路を形成し、ダイシングフレームに保持されているダイシングテープ上に固定する。そして、この状態で半導体ウェーハの回路（素子）形成面（Ａ面）を覆っているサポートプレート又は保護テープを剥離する。この後は、ダイシング装置によりチップ毎に切り離す（特許文献１参照）。

特開２００２−２７０６７６号公報

ところで、本出願人は、例えば半導体ウェーハからサポートプレートを剥離する方法を先に出願している。この剥離方法は、その中央付近に第１の貫通孔が厚み方向に形成され、その周縁部において第２の貫通孔が厚み方向に形成されたプレートを用いて行っている。

すなわち、図１２ａ及び図１２ｂに示すように、サポートプレート６４が貼り付けられた半導体ウェーハＷ（積層体）のサポートプレート６４側にＯリング６１を介してプレート６０をあて、Ｏリング６１で形成される空間に対して中央部の貫通孔６２を通じて溶剤を供給することで、サポートプレート６４の貫通孔を通じて接着剤層１に溶剤を行き渡らせ、これにより接着剤層６５を溶剤により溶融するようにしている。そしてプレート６０の周縁部の貫通孔６３より接着剤が溶融された溶剤を回収するようにしている。

しかしながらこの剥離方法の場合、プレート６０及び積層体に対し溶剤を上方から注入しているため、プレート６０の外周からは、接着剤が溶融された溶剤を吸引して回収しなければならず、別途吸引手段が必要となり装置構成が増加して余分なスペースも増えていた。
また、Ｏリング６１周辺から溶剤が漏れた場合には、ダイシングフレーム６６のダイシングテープ６７に溶剤がかかり、例えば積層体からダイシングテープ６７が剥がれる問題が生じていた。

また、このような溶剤がかかる問題を解決するために、図示しないが、プレート６０に対し溶剤を下方から注入することも考えられるが、この場合、搬送ロボットから剥離装置への積層体の受け渡しの際に、特別に設けられた反転装置により積層体を反転させて、サポートプレートがプレート側になるように載置しなければならず（プレート上に積層体が載置された状態）、上述した場合と同様に反転装置の余分なスペースが増えると共に、各装置間での積層体の搬送に伴う時間も要し剥離工程も長くなっていた。

上述した点に鑑み、本発明は、以上のような課題を低減できると共に、積層体からサポートプレートを剥離する装置構成をより簡略化でき、また装置の省スペース化を可能にし、さらには短時間でのサポートプレートの剥離を可能にした剥離手段及び剥離装置を提供するものである。

本発明に係る剥離手段は、基板とサポートプレートとが貼り合わされた積層体からサポートプレートを剥離する手段であって、この剥離手段は、積層体を吸着保持するチャックプレートと積層体からサポートプレートを剥離する剥離プレートを備え、チャックプレートは積層体を保持したまま垂直面内で１８０°反転し、且つ上下方向に昇降動する構成とされている。

本発明に係る剥離手段によれば、剥離手段は、積層体を吸着保持するチャックプレートと積層体からサポートプレートを剥離する剥離プレートを備え、チャックプレートは積層体を保持したまま垂直面内で１８０°反転し、且つ上下方向に昇降動する構成とされているので、上述のように別途特別な反転装置を組み込むことなく、チャックプレート上に積層体（チャックプレートに基板側がくるように）を短時間で容易に載置でき、チャックプレート及び積層体に対して下方から溶剤を注入することが可能になる。

本発明に係る剥離装置は、基板とサポートプレートとが貼り合わされた積層体からサポートプレートを剥離する装置であって、搬送ロボットと、この搬送ロボットの周囲に配置されたカセットと、上述した本発明に係る剥離手段と、基板を洗浄する洗浄手段とを少なくとも有する構成とされている。

本発明に係る剥離装置によれば、搬送ロボットと、この搬送ロボットの周囲に配置されたカセットと、上述した本発明に係る剥離手段と、基板を洗浄する洗浄手段とを少なくとも有するので、サポートプレートの剥離に係る一連の工程（洗浄工程を含む）を１つの装置内で効率的に行うことができ、また装置構成を簡略化することができる。
また上述のように各処理装置を別々に配置したことによる生じていた、基板の搬送時間（例えば剥離装置から洗浄装置、反転装置から剥離装置等）も短縮でき、剥離工程に係る時間のさらなる短縮化を図ることもできる。
従って、装置構成を簡略化できる上、剥離工程に要する時間も短縮化でき、且つ上述したような溶剤がかかることにより積層体からダイシングテープが剥がれる問題や汚染等も低減できる。
また、洗浄手段を組み込んだことにより、例えば洗浄手段で用いた溶剤を、サポートプレートを剥離する剥離手段で用いることも可能になり溶剤（新液）の使用量を削減できる。

上述した剥離手段及び剥離装置において、剥離手段が積層体を保持したまま垂直面内で１８０°反転するチャックプレートと、反転機構のない剥離プレートが組み合わされた構成とした場合は、剥離工程を更に短縮化させることが可能になる。

本発明に係る剥離手段及び剥離装置によれば、構成の簡略化、また省スペース化、さらにはより短時間でのサポートプレートの剥離が可能になる。また溶剤（新液）の使用量も低減することが可能になる。
従って、基板からサポートプレートを剥離する際に用いられる装置として好適であり、高性能且つ高信頼性を有する剥離装置を実現することができる。

以下に本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る剥離装置の一実施の形態を示す全体平面図、図２は剥離装置の剥離手段を示す正面図、図３は剥離手段の剥離プレートを示す平面図である。
なお、以下に示す各実施の形態においては、剥離装置において、ダイシングテープマウンタが組み込まれた構成を先に説明し、ダイシングテープマウンタが組み込まれない構成を後に説明する。

図１に示す本実施の形態の剥離装置８では、１は搬送ロボットであり、この搬送ロボット１を囲むように、カセット３、剥離手段４、洗浄手段５が配置され、更に剥離手段４の近傍にはサポートプレート用カセット６が配置され、これら剥離装置４とサポートプレート用カセット６との間に回収ロボット７が配置されている。搬送ロボット１を囲むようにしては、これら以外にも、図示しないが、ダイシングテープマウンタが配置されている。

カセット３としては、ダイシングテープ・ダイシングフレーム付きの積層体が収納されるカセット３Ａと、後述するも、サポートプレートが剥離され、洗浄工程を経た半導体ウェーハ（ダイシングテープ・ダイシングフレーム付き）が収納されるカセット３Ｂとを有し、それぞれ所定の位置に配置されている。

剥離手段４は、図２及び図３に示すように、チャックプレート１０とその下方に配置される剥離プレート２０を備えている。チャックプレート１０は上述した積層体を吸着保持して、サポートプレートの面を剥離プレート２０の上面に押し付ける動作を行うためのものである。剥離プレート２０はチャックプレート１０に吸着保持された積層体に溶剤を供給するためのものである。

チャックプレート１０は、具体的に、昇降体１１に水平軸１２を介して支持され、上下方向の昇降動と垂直面内で１８０°の反転動が可能なように構成されている。チャックプレート１０は例えば多孔体にて構成されている。そして積層体を吸着保持する面と反対側の面が真空源に繋がっている。

剥離プレート２０は、中央部に複数の溶剤供給孔２１が形成され、上面には真空源につながる溝２２が形成され、上面の周縁部には溶剤回収用の凹部２３が形成されている。このような構成とすることで、後述するも、積層体を構成するサポートプレートと半導体ウェーハとの間の接着剤を溶解した後に、半導体ウェーハのみをチャックプレート１０により吸着して上方へと離間させ、サポートプレートのみを剥離プレート２０上面に残すことができる。

剥離手段４をこのように構成することで、特別な反転装置を用いることなくチャックプレート１０上に積層体（チャックプレート１０に半導体ウェーハ側がくるように）を短時間で容易に載置でき、チャックプレート１０に対して下方から溶剤を注入することが可能になる。これにより、上述したような、溶剤がかかり積層体からダイシングテープが剥がれたり、汚染する問題を低減できる。

洗浄手段５は、後述するように、半導体ウェーハからサポートプレートを剥離した後に、半導体ウェーハの表面を洗浄するためのものである。この洗浄手段５は、その内部に設けられた図示しない洗浄液供給手段（新液供給タンクや溶剤回収タンクを有する）と配管により繋がっている。
なお、半導体ウェーハの表面を洗浄する際は、例えば新液供給タンクからの新液（例えばアルコールや有機シンナー等）を使用し、洗浄後の使用済み溶剤は溶剤回収タンクに回収される。

回収ロボット７は、剥離手段４で半導体ウェーハ上から剥離されたサポートプレートをカセット６に搬送し収納するためのものである。

ダイシングテープマウンタは、上述したように図示してないが、積層体の一方の面、即ち半導体ウェーハの裏面にダイシングテープを貼り付けるためのものである。

次に、このような構成の剥離装置８を用いて、実際に積層体からサポートプレートを剥離する工程を説明する。
なお、剥離工程を説明する前に、用いられる積層体３０の具体的構成を説明する。

積層体３０は、図５に示すように、半導体ウェーハ３１とサポートプレート３２とが接着剤３３により貼り合わされている。具体的には、半導体ウェーハ３１の通常の回路が形成されたＡ面上に接着剤３３を介してサポートプレート３２が接着されている。

また、積層体３０は、図６に示すように、半導体ウェーハ３１のＢ面にも回路３１ｂが形成され、例えば、この回路３１ｂと前記Ａ面に形成された回路３１ａが貫通電極３１ｃによって電気的に接合されている。

そして、サポートプレート３２の半導体ウェーハ３１の貼り合せ面には、溶剤供給用の貫通孔３２ａが形成され、更に当該貼合せ面には貫通孔３２ａから供給された溶剤を全面に行き渡らすための溝３２ｂが形成されている。溝３２ｂの形状は、格子状、千鳥状又はハニカム状（正六角形の亀の子形状）等が考えられる。

先ず、搬送ロボット１により、上述した構成の複数の積層体３０が収納されたカセット３Ａより、積層体を１枚取り出し、チャックプレート１０上面に載置させ、図４に示すように、チャックプレート１０上面において積層体３０を吸着保持する。

次に、図示しない駆動機構を操作させることにより、チャックプレート１０を１８０°反転させて、図７に示すように積層体３０を下向きにする。即ち、この下向きになった状態では、積層体３０において、サポートプレート３２側が下方になり半導体ウェーハ側が上方になっている。

次に、チャックプレート１０を下降させて、図８に示すように、積層体３０のサポートプレート３２側を剥離プレート２０の上面に押し付ける。この状態で、剥離プレート２０の中央部に形成されている溶剤供給孔２１と、サポートプレート３２の中央に形成されている貫通孔３２ａとが一致する。また、剥離プレート２０の上面の溝２２はサポートプレート３２の下面によって塞がれ、溶剤が溝２２に入ることを防止している。

次に、溶剤供給孔２１及び貫通孔３２ａを介してサポートプレート３２と半導体ウェーハ３１との間の接着剤３３の部分に溶剤を供給する。溶剤は上述した溶剤供給手段の溶剤回収タンクより配管を通じて供給される。
これにより、溶剤は中心部より溝３２ｂ内をつたって周縁部へと行き渡り、接着剤３３を溶解する。接着剤３３が溶解された溶剤は溶剤回収用の凹部２３に自重で流下する。なお、流下した溶剤は上述した溶剤回収タンクに回収される。

次に、半導体ウェーハからサポートプレートを剥離する。つまり、サポートプレート３２は剥離プレート２０の上面に吸着保持されている。従って、図９に示すように、チャックプレート１０を上昇させることで、半導体ウェーハ３１及びこのウェーハに貼り付けられているダイシングテープ２ａ（ダイシングフレーム２）も上昇し、サポートプレート３２のみが剥離プレート２０の上面に残される。
この後は、溶剤供給孔２１を利用して、半導体ウェーハ３１の下面にエアパージを行い、半導体ウェーハ３１の下面を乾燥させる。

次に、搬送ロボット１により半導体ウェーハ（ダイシングテープ・ダイシングフレーム付き）を洗浄手段へと搬送し、半導体ウェーハの表面を溶剤により洗浄する。
なお、洗浄に用いられる溶剤は、上述したように溶剤供給手段の新液供給タンクより配管を通じて供給され、洗浄に用いられた溶剤は、溶剤回収タンクに回収される。

そして、洗浄が終了した半導体ウェーハ（ダイシングテープ・ダイシングフレーム付き）は、搬送ロボットによりカセット３Ｂへと搬送され収納される。

なお、剥離プレート２０の上面に残されたサポートプレート３２は、図１０に示すように、ピン４０によって持ち上げられ、回収ロボット７によってカセット６に搬送され収納される。

このように、本実施の形態の剥離装置によれば、搬送ロボット１と、この搬送ロボット１の周囲にカセット３と、剥離手段４と、洗浄手段５とが少なくとも設けられていおり、剥離手段４は、積層体３０を吸着保持するチャックプレート１０と積層体３０からサポートプレート３２を剥離する剥離プレート２０とを備え、チャックプレート１１は積層体３０を保持したまま垂直面内で１８０°反転可能であり上下方向に昇降動可能に構成されているので、洗浄工程を含むサポートプレート３２の剥離に係る一連の工程を１つの装置内で効率的に行うことができ装置構成を簡略化できる。
また各処理装置を別々に配置したことによる生じていた積層体の搬送時間も大幅に短縮でき、剥離工程を短縮化できる。
また剥離手段に積層体３０を反転させる剥離プレート２０も備えているので、別途特別な反転装置を組み込むことなく、チャックプレート１０上に積層体３０（チャックプレート１０に半導体ウェーハ側がくるように）を短時間で容易に載置でき、チャックプレート１０及び積層体３０に対して下方から溶剤を注入することが可能になる。これにより、装置構成を簡略化できる上、剥離工程に要する時間を短縮化でき、且つ溶剤がかかることによる積層体３０からダイシングテープが剥がれる問題等も低減できる。

また、洗浄手段５を組み込んだことにより、洗浄手段５で用いた洗浄液（溶剤）を剥離手段４で用いる溶剤として再利用することが可能になる。
例えば、以前では、剥離装置及び洗浄装置とそれぞれ単体で配置していたため、剥離装置では２０ｍｌ／ｍｉｎを１０ｍｉｎ間行い、洗浄装置では２５０ｍｌ／ｍｉｎを１ｍｉｎ間行っていたので４５０ｍｌの溶剤（新液）を用いねばならなかった。しかし、剥離手段（剥離装置）４及び洗浄手段（洗浄装置）５を一体化させた剥離装置の場合は、洗浄手段で以前と同様の２５０ｍｌ／ｍｉｎを１ｍｉｎ間行うが、剥離手段では、全て洗浄手段で用いた溶剤を１０ｍｉｎ再利用できるので、溶剤（新液）の使用量を大幅に低減することが可能になった。

次に、本発明に係る剥離装置の、他の実施の形態を説明する。
上述した実施の形態では、搬送ロボット１、カセット３、剥離手段４、洗浄手段５、ダイシングテープマウンタ等から構成された剥離装置を説明したが、ダイシングテープマウンタを組み込まない剥離装置も考えられる。

なお、上述した各実施の形態においては、半導体ウェーハからサポートプレート３２を剥離する際、接着剤を溶解した溶剤の表面張力により、サポートプレート３２が半導体ウェーハに粘着されたままであり、サポートプレート３２が剥がれ難い。この場合、剥離プレート２０の溶剤供給孔２１を通じてサポートプレート３２の貫通孔に気体（エアー）を供給することで表面張力を解消させてサポートプレート３２を剥離し易くすることも可能である。この場合は、例えば気体供給手段を剥離手段内に設け、サポートプレート３２の貫通孔へと繋がるチューブに気体供給手段からのチューブを繋ぐようにする。

また、さらに他の実施の形態として、剥離装置での処理時間を更に短縮化させるために剥離手段を複数並べてもよい（例えば長手方向）。この場合は、例えば垂直面内で１８０°の反転動が可能なように構成されているチャックプレート１０を有する剥離手段を複数具備し、その間に剥離プレートのみの剥離手段を設置する。なお処理時間によっては剥離プレートの数を増やすこともできる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

本発明に係る剥離装置の一実施の形態を示す全体図。 同剥離装置の剥離手段を示す正面図。 剥離手段の剥離プレートの平面図。 剥離手段の一部をなすチャックプレートに積層体が載置された状態を示す図。 積層体の要部拡大断面図。 半導体ウェーハの要部拡大断面図。 チャックプレートが積層体を吸着して反転した状態を示す図。 チャックプレートによって積層体を剥離プレートに押し付けた状態を示す図。 半導体ウェーハからサポートプレートを剥離した状態を示す図。 サポートプレートを回収している状態を示す図。 従来の半導体ウェーハの薄板化工程を説明した図。 課題を説明するための図。

符号の説明

１…搬送ロボット、２…ダイシングフレーム、２ａ…ダイシングテープ、３…ダイシングフレーム用カセット、４…剥離手段、５…洗浄手段、６…サポートプレート用カセット、７…サポートプレート回収ロボット、８…剥離装置、１０…チャックプレート、１１…昇降体、１２…水平軸、２０…剥離プレート、２１…溶剤供給孔２１、２２…溝、２３…凹部、３０…積層体、３１…半導体ウェーハ、３１ａ…回路、３１ｂ…回路、３１ｃ…貫通電極、３２…サポートプレート、３２ａ…溶剤供給孔、３２ｂ…溝、３３…接着剤、４０…ピン

Claims (3)

1. 半導体ウェーハとサポートプレートとが貼り合わされた積層体からサポートプレートを剥離する剥離装置であって、搬送ロボットと、該搬送ロボットの周囲に配置されたカセットと、剥離手段と、半導体ウェーハを洗浄する洗浄手段とを少なくとも有し、
   前記剥離手段は、前記積層体の半導体ウェーハ側を吸着保持するチャックプレートと前記積層体からサポートプレートを剥離する剥離プレートを備え、前記チャックプレートはその上面に積層体を吸着保持した状態から１８０°反転し積層体を下向きにするとともに上下方向に昇降動し、また前記剥離プレートは中央部に半導体ウェーハとサポートプレートとの間の接着剤を溶解する溶剤を供給する複数の溶剤供給孔が形成され、上面にはサポートプレートを真空吸着するための真空源につながる溝が形成され、上面の周囲には溶剤回収用の凹部が形成され、前記サポートプレートの中央には貫通孔が形成され、この貫通孔の位置は前記剥離プレートの溶剤供給孔の位置と一致することを特徴とする剥離装置。
2. 請求項１に記載の剥離装置において、前記剥離手段が、前記積層体を保持したまま垂直面内で１８０°反転するチャックプレートと、反転機構のない剥離プレートが組み合わされた構成であることを特徴とする剥離装置。
3. 請求項１または２に記載の剥離装置において、前記積層体の半導体ウェーハ側にはダイシングテープが貼り合わされていることを特徴とする剥離装置。