JP2007287911A

JP2007287911A - 半導体装置製造装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2007287911A
Application number: JP2006113383A
Authority: JP
Inventors: Hajime Abe; 元安部; Takahiro Iino; 孝弘飯野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】ウエハが支持基板に接着剤によって貼付けられたワークから、ウエハを分離する際に、ウエハ裏面に傷を付けない半導体装置製造装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】下部保持機構部１４の吸着面上に、多孔質シート８を供給配置した上で、支持基板５に接着剤６によって貼付けられたウエハ７の表出している裏面側を、多孔質シート８上に載せ、ウエハ７裏面全面を均一な吸引力で吸着保持するように構成する。上部保持機構部１３と下部保持機構部１４でワークを挟み込み、内蔵されたヒーターで接着剤６を加熱溶融させ、上部保持機構部１３を、支持基板５を吸着した状態で移動させる。下部保持機構部１４上には、多孔質シート８を介して保持されたウエハ７が支持基板５から分離され、残される。
【選択図】図１

Description

この発明は、支持基板に貼付けた半導体ウエハの分離を行う半導体装置製造装置、および、支持基板に貼付けた半導体ウエハを分離する半導体装置の製造方法に関するものである。

一部の半導体装置の製造方法においては、半導体ウエハ（以下、単にウエハとする。）の表面に形成したデバイスで発生した熱を効率良く裏面側へ逃がすことで放熱効果を高めるためや、また高周波デバイス等では接地電位の安定性向上のため、またレーザーダイオードなどでは閾値電流低減化のために、表面のデバイスパターン形成後、ウエハ厚を例えば１００μm程度まで薄板化する必要がある。このように薄板化する工程や、その後裏面側に電極形成する工程では、ウエハの割れを防止するために、ワックスなどの熱可塑性接着剤を用いて１mm程度の補強用の支持基板にウエハを貼付けた状態で加工を行っている。

上記のような支持基板に接着されたウエハを、支持基板から分離するための従来技術では、溶剤を用いて接着剤を溶解する浸漬方式（例えば、特許文献１参照。）、または加熱溶融して分離する加熱方式（例えば、特許文献２参照。）が採用されている。しかしながら前者においては溶解に要する時間が長いために処理効率が低い、後者においては分離の際に生じるウエハの応力が大きいためにウエハが割れるなどの問題がある。これらを解決するために、浸漬方式では支持基板に孔を設けることで溶解時間の短縮を図る方法（例えば、特許文献３参照。）や、加熱方式では接着剤を溶融した後、ウエハ平面と平行な方向にスライドして分離することでウエハ割れをなくす方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。

特開２００２−１８５１０９号公報特開平６−２６８０５１号公報特開２００１−１８５５１９号公報特開２００３−１９７７２４号公報

従来技術（特許文献４）においては、ウエハを保持する吸引力が不足した場合、ウエハが保持部の上面において引き摺られることになり、ウエハ裏面にキズがつき外観不良となる。そこで、ウエハを引き摺らないようにするために吸着力を上げると、ウエハを保持するステージの吸着溝の形状がウエハ側に転写されて圧痕を残すことになり、外観不良として著しく歩留りを低下させてしまうなど問題があった。
また、キズ・圧痕を防止するため、例えば保持部に金属ステージを用いる場合には、表面の鏡面仕上げや、吸着溝形状の工夫などが行われてきたが、それらの方法ではコストがかかる上に維持管理が難しいなどの問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ウエハ裏面に全くキズを生じさせることなく、支持基板から分離することを目的としている。

この発明に係わる半導体装置の製造装置は、支持基板の一主面側に接着剤を介して一主面が貼付けられた半導体ウエハの裏面側を、第一の吸着面において吸着保持する第一の吸着保持機構部、上記支持基板の裏面側を第二の吸着面において吸着保持する第二の吸着保持機構部、上記第一の吸着面と上記半導体ウエハ裏面との間に供給配置される多孔質シートを備え、上記接着剤を溶融させた状態で、上記第一の吸着保持機構部または上記第二の吸着保持機構部を移動させ、上記多孔質シートを介して上記第一の吸着面に保持された上記半導体ウエハと、上記第二の吸着面に保持された上記支持基板とを分離するものである。

また、この発明に係わる半導体装置の製造方法は、第一の吸着保持機構部の第一の吸着面に、多孔質シートを供給配置する工程、支持基板の一主面側に接着剤を介して一主面が貼付けられた半導体ウエハの裏面側を、上記多孔質シートを介して上記第一の吸着面において吸着保持し、第二の吸着保持機構部の第二の吸着面において、上記支持基板の裏面側を吸着保持する工程、上記第一および第二の吸着保持機構部に内蔵されたヒーターによって上記接着剤を昇温、溶融させる工程、上記接着剤を溶融させた状態で、上記第一の吸着保持機構部または上記第二の吸着保持機構部を移動させ、上記多孔質シートを介して上記第一の吸着面に保持された上記半導体ウエハと、上記第二の吸着面に保持された上記支持基板とを分離する工程を含むものである。

この発明の半導体装置の製造装置によれば、多孔質シートを介して、第一の吸着保持機構部における第一の吸着面に、半導体ウエハ裏面を吸着保持させる構造となっているため、多孔質シートを介在させない場合と比較すると、半導体ウエハ裏面全面をより均一な吸引力で吸引することができるという効果がある。

また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、多孔質シートを介して、第一の吸着保持機構部における第一の吸着面に、半導体ウエハ裏面を吸着保持するため、多孔質シートを介在させない場合と比較すると、半導体ウエハ裏面全面をより均一な吸引力で吸引することができるという効果がある。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示す図であり、接着剤６を介することによって支持基板５にウエハ７が接着されたワークを、貼付けウエハ分離装置である半導体装置製造装置の上部保持機構部（第二の吸着保持機構部）１３と下部保持機構部（第一の吸着保持機構部）１４の間に挟み、加熱処理している状態の斜視図（図１（ａ））および断面図（図１（ｂ））を示している。図１では、この発明の主要部となる、支持基板５に貼付けられたウエハ（半導体ウエハ）７を吸引によって吸着保持する吸着保持機構部のみを図示するものとし、分離時にそれら機構部を移動させるための構造については説明を省略する。

図１に示すように、支持基板５の一主面側に、ワックス等の接着剤６を介して、一主面が貼付けられたウエハ７の裏面側を、多孔質シート８を介して下部保持機構部１４が吸着保持する。下部保持機構部１４は、本体が下部ヒートブロック９によって構成され、ウエハ７裏面側を吸着保持する平坦な吸着面（第一の吸着面）が上側を向くように設けられており、その内部には排気孔１０が設けられ、吸着面表面には排気孔１０に繋がる吸着溝が設けられている。排気孔１０は、下部保持機構部１４の外部に設けられた真空装置に、接続具１１およびチューブ１２を介して繋がれ、吸着溝からの吸引を可能としている。また、下部ヒートブロック９は、ヒーターの機能を内蔵しており、ワークを吸着保持した状態で加熱し、接着剤６を溶融させることができる。

上部保持機構部（第二の吸着保持機構部）１３についても、下部保持機構部１４と同様の構成であり、本体が上部ヒートブロック１によって構成され、ワークである支持基板５の裏面側を吸着保持する平坦な吸着面（第二の吸着面）が下側を向くように設けられており、その内部には排気孔２が設けられ、吸着面表面には排気孔２に繋がる吸着溝が設けられ、この吸着溝はチューブ４に接続具３によって繋がれ、チューブ４に繋がる外部の真空装置へ通じている。なお、上部保持機構部１３と下部保持機構部１４は、各々独立して真空装置に対して開閉制御が可能な構成となっている。なお、被吸着物の脱離性をよくするために、例えばドライエアでパフする機能を有していることが望ましい。

上述したように、下部保持機構部１４の第一の吸着面上には、多孔質シート８が供給配置され、多孔質シート８を介した状態でウエハ７が下部保持機構部１４に吸着保持される。
多孔質シート８は、ウエハ７裏面を載置するための平坦面を有し、例えば一様な厚さの表面および裏面が平坦なシートによって構成される。図示するように、多孔質シート８上にワークのウエハ７裏面側が載置され、支持基板５の裏面側が、上部ヒートブロック１の第二の吸着面に吸着保持される。

支持基板５に貼付けられたウエハ７を支持基板５から分離する際は、図１のようにワークを、上部保持機構部１３と下部保持機構部１４の間に吸着保持した状態で、上部、下部ヒートブロック１、９によって加熱を行い、支持基板５およびウエハ７を介して接着剤６を加熱・溶融させる。その後、図２に示すように、例えば上部保持機構部１３を水平方向（図中、矢印方向）へスライド移動させ、上部保持機構部１３の吸着面に吸着保持される支持基板５と、下部保持機構部１４の吸着面に吸着保持されるウエハ７とを分離する。

なお、上部保持機構部１３を水平方向にスライド移動させる以外に、下部保持機構部１４を水平方向にスライド移動させることでも分離は可能であり、また、両方の保持機構部が水平方向および垂直方向への駆動機構を有するように構成することで、分離時における動作裕度を確保することができる。また、この半導体装置製造装置へのワークの搬入および加熱、ウエハ分離、次工程へのウエハ搬出の一連の動作を自動化するように、駆動機構を設けることが望ましい。

本発明によれば、下部保持機構部１４とウエハ７との間には、所定の厚さを持ち、平面形状が円形である多孔質シート８が挿入されている。多孔質シート８には、例えば多孔質セラミックスや多孔質メタル（例えばアルミニウムよりなる。）など、多孔性材料を用いるものとし、空孔率（＝空間／体積）は１０％以上を有することが望ましい。なお、空孔率の上限については、多孔質シート８上にワークを載せて吸着を行った際においても、多孔質シート８自体が潰れたりしないような強度を確保できる値とすることで、安定してワークを吸着保持することが可能となる。

多孔質シート８として多孔質セラミックスを用いる場合、本発明に使用できる市販品としては、例えば住友スリーエム製のファイヤーストップペーパー（空孔率８５％）がある。また、本発明に使用できる多孔質メタルの市販品としては、La POROUS（ラ・ポーラス）萱野工業製：アルミ、空孔率１５〜２５％がある。多孔質メタルとしては、アルミ以外にもニッケルやクロム、ステンレス等の材質よりなるものがあり、本発明に使用することができる。

また、空孔率が大きい材質のものとしては、空孔率９５〜９７％のセラミックス（産業技術総合研究所）がある。空孔率が小さい物質を多孔性シート８に適応させるとワークの吸引に時間を要するため、また流体の流動性の観点から空効率が小さすぎるもの（例えば空孔率１０％未満のもの）は、本発明には適していない。

なお、多孔質シート８の厚さについては、多孔質シート８の通気性が確保される厚さであれば問題なく、価格面での観点から、市販されている材料の厚みをそのまま適用して用い、市販の材料の厚みが大きすぎる場合、切削加工して薄くし、本発明の多孔質シート８として用いることができる。例えば、市販品の多孔質セラミックスは、住友スリーエム製のものでは厚さが０．５ｍｍのものがあり、市販品の厚みをそのまま利用することができる。また、多孔質アルミとして萱野工業製のものが市販されているが、その厚みは１０〜１００ｍｍ程度であり、空孔率やワークを吸着するために要する時間を考慮し、数ｍｍ程度の適した厚みとなるように処理した上で用いることも可能である。

この構成によれば、微細孔を介してウエハ７の裏面全面でワークを吸着保持することになるため、多孔質シート８を用いずに、ウエハ７を吸着保持する場合と比べて、弱い吸引力でウエハ７の保持が可能となり、またウエハ７の局所的な撓みも防止できるため、ウエハ７裏面に生じる吸着溝の圧痕を防止することができる。

実施の形態２.
上述した実施の形態１では、多孔質シート８は、下部保持機構部１４の本体である下部ヒートブロック９の吸着面上に供給配置される例を示した。
この実施の形態２では、図３に貼付けウエハ分離装置である半導体装置製造装置の要部断面図を示すように、下部ヒートブロック９上に、着脱可能なステージ２０を配置し、このステージ２０上に多孔質シート８を供給配置して用いる例を示す。また、図４のステージ２０の平面図に示すように、ステージ２０の多孔質シート８配置面は、平坦な面であり、ステージ２０上面に設けられたシート押さえ部２１によって多孔質シート８を固定できるように構成されている。また、ステージ２０には、排気孔（図示せず。）が設けられており、ステージ２０の上面が第一の吸着面となる。この場合、ステージ２０を介して、多孔質シート８の表面から吸気した空気を下部ヒートブロック９内に設けられた排気孔１０を通じて、外部真空装置側へ排気する構成となる。

多孔質シート８として、特に高価な多孔質セラミックスや多孔質メタルを用いる場合、多孔質シート８を、直接、下部ヒートブロック９の表面に載置するよりも、それら多孔質シート８よりも安価な着脱可能なステージ２０上に多孔質シート８を固定しておき、ステージ２０ごと多孔質シート８を着脱させて清掃作業等を行うようにすることで、多孔質シート８および下部ヒートブロック９の破損を防止することができる。なお、多孔質セラミックスや多孔質メタル等よりなる多孔質シート８の平面形状を円形に形成した場合、その形状を反映させた平面形状が円形であるようなステージ２０、あるいは円形の多孔質シート８を安定して保持できる円形の平面を持つステージ２０としても良いことは言うまでもない。

実施の形態３.
また、下部保持機構部１４とワークとの間に挿入する多孔質シート８には、多孔質樹脂（多孔性ポリイミドなど）のように被吸着物よりも軟らかい材質のものを用いてもよい。また、多孔質樹脂に限らず、絹布などのように通気性を有した織布を用いることも可能である。
この例のように、軟らかい材質の多孔質シート８を用いれば、仮にウエハ７を吸引保持する力が不足して、ウエハ７が多孔質シート８上で引き摺られた状態となっても、多孔質シート８が緩衝材となり、多孔質シート８と接しているウエハ７の裏面を傷付けることがなく、またウエハ７にクラックを生じさせることがないという効果を得ることができる。

実施の形態４.
多孔質シート８として、紙（多孔質紙）を用いることができる。この場合、発塵を抑制するために普通紙よりも、長繊維タイプのクリーンペーパーを用いることが望ましい。なお、通気性のない合成紙は本発明には適していない。
多孔質紙を多孔質シート８として利用すれば、図５に示すような一般的な吸着ステージ１６上に多孔質紙を載せるだけで、ワークを構成するウエハ７裏面全面を均一な吸引力で吸引保持することができ、極めて低コストでウエハ７の損傷を防止することが可能になる。
さらに、多孔質紙のコストが低いため、ウエハ毎に紙を交換することも可能であり、吸着ステージ１６の清掃が不要になるなど、半導体装置製造装置の維持管理を容易にすることができるという効果も得られる。

多孔質紙の吸着ステージ１６上への供給は、作業者が手作業によって行う他、給紙および排紙を自動的に行う給・排紙装置を用いることが可能であるが、カット紙である多孔質紙の２枚取り防止のため、エアーの吹き付けによる多孔質紙間の分離や、多孔質紙をねじって２枚目以降を落とすように構成するなどして、多孔質紙１枚づつステージ上に給紙できるように構成する。
なお、実施の形態２で示したように、吸着ステージ１６上面の傷付き防止のために、着脱可能なステージ２０を設置した状態で用いることも可能である。

なお、ウエハ７の落下防止と、多孔質シート８の供給配置の観点から、ウエハ７をワークから分離した際に、下部保持機構部１４の上向きの吸着面にウエハ７が吸引保持される例を示したが、多孔質シート８を上部保持機構部１３の吸着面に配置し、ウエハ７裏面が上向きとなるようにワークを投入し、下部保持機構部１４とで挟み込み、処理することも技術的に可能であることは言うまでもない。

この発明の実施の形態１による半導体装置製造装置の要部斜視図および要部断面図である。この発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法を示す図である。この発明の実施の形態２による半導体装置製造装置の要部断面図である。この発明の実施の形態２による半導体装置製造装置に用いるステージの平面図である。この発明の実施の形態４における、吸着ステージの斜視図である。

符号の説明

１上部ヒートブロック２、１０排気孔
３、１１接続具４、１２チューブ
５支持基板６接着剤
７ウエハ（半導体ウエハ）８多孔質シート
９下部ヒートブロック１３上部保持機構部
１４下部保持機構部１５吸着溝
１６吸着ステージ２０ステージ
２１シート押さえ部。

Claims

支持基板の一主面側に接着剤を介して一主面が貼付けられた半導体ウエハの裏面側を、第一の吸着面において吸着保持する第一の吸着保持機構部、上記支持基板の裏面側を第二の吸着面において吸着保持する第二の吸着保持機構部、上記第一の吸着面と上記半導体ウエハ裏面との間に供給配置される多孔質シートを備え、上記接着剤を溶融させた状態で、上記第一の吸着保持機構部または上記第二の吸着保持機構部を移動させ、上記多孔質シートを介して上記第一の吸着面に保持された上記半導体ウエハと、上記第二の吸着面に保持された上記支持基板とを分離することを特徴とする半導体装置の製造装置。
上記第一の吸着保持機構部は、上記第一の吸着保持機構部の本体に対して着脱自在なステージを含み、上記ステージの上面が上記第一の吸着面を構成し、上記ステージ上面には、上記多孔質シートを保持するためのシート押さえ部を構成したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
上記多孔質シートは、紙によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造装置。
第一の吸着保持機構部の第一の吸着面に、多孔質シートを供給配置する工程、支持基板の一主面側に接着剤を介して一主面が貼付けられた半導体ウエハの裏面側を、上記多孔質シートを介して上記第一の吸着面において吸着保持し、第二の吸着保持機構部の第二の吸着面において、上記支持基板の裏面側を吸着保持する工程、上記第一および第二の吸着保持機構部に内蔵されたヒーターによって上記接着剤を昇温、溶融させる工程、上記接着剤を溶融させた状態で、上記第一の吸着保持機構部または上記第二の吸着保持機構部を移動させ、上記多孔質シートを介して上記第一の吸着面に保持された上記半導体ウエハと、上記第二の吸着面に保持された上記支持基板とを分離する工程を含む半導体装置の製造方法。