(57)【要約】【課題】  ウェハを支持体から剥離する際、ウェハの破損を防止可能な半導体ウェハの剥離方法および剥離装置を提供する。【解決手段】  剛性を有する支持体２０に貼着材２８を介して貼着された半導体ウェハ３０を剥離する方法であって、貼着材に挿入部材６を挿入する挿入工程（ａ、ｂ）と、半導体ウェハを支持体から剥離する方向へ付勢しながら挿入部材を振動させて貼着材に振動を加える加振工程（ｃ）とを備える。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性を有する支持体に貼着材を介して貼着された半導体ウェハを剥離する方法であって、前記貼着材に挿入部材を挿入する挿入工程と、前記半導体ウェハを前記支持体から剥離する方向へ付勢しながら前記貼着材に振動を加える加振工程とを備えたことを特徴とする半導体ウェハの剥離方法。
【請求項２】
前記加振工程を、前記挿入部材を振動させることにより行うことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハの剥離方法。
【請求項３】
前記加振工程を、前記支持体を直接的に又は間接的に振動させることにより行うことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハの剥離方法。
【請求項４】
剛性を有する支持体に貼着材を介して貼着された半導体ウェハを剥離する装置であって、前記貼着材に挿入される挿入部材と、前記半導体ウェハを前記支持体から剥離する方向へ付勢する付勢手段と、前記貼着材に振動を加える加振手段とを備えたことを特徴とする半導体ウェハの剥離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハを保持する支持体からの半導体ウェハの剥離方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子機器は広範囲に普及しているが、携帯電話機等にはさらなる小型高機能化が求められており、これら電子機器に搭載される半導体素子（デバイス）もますます小型高機能化が要求されている。又、電子タグ等の極薄デバイスの開発も進んでいる。
そして、デバイスの小型高機能化を図る方法として、デバイスを極薄化して積層する３次元実装モジュールが提唱されている。このモジュールとしては、半導体ウェハの表面に回路を形成した後、裏面を研削してウェハを薄くし（例えば、口径２００ｍｍの半導体ウェハの場合、１００μｍ厚以下）、さらに、研削後の裏面に回路形成するものが想定されている。また、ウェハ表面に回路を形成し、次にウェハ表裏の回路を接続するビアプラグを形成し、裏面を厚み５０μｍ以下に研削した後、裏面に回路形成するモジュールも想定されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００３】
ところで、従来から半導体ウェハを薄くするため、ウェハ裏面を研削するバックグラインドが行われているが、ウェハが破損しやすいことから、ウェハを支持体に接着して加工を行うのが一般的である。一方、支持体からウェハを剥離する方法として、支持体とウェハをワックスで接着し、加工後にワックスを加熱軟化させて剥離する方法や、ウェハの縁にスクレーパを押し当てて剥離させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、ウェハが薄くなるにつれて、上記した剥離方法ではウェハの破損を防止できなくなってきた。このため、支持体とウェハをＵＶ硬化樹脂で接着し、加工後にＵＶ光を照射して樹脂の接着力を弱めてウェハを剥離する技術や、支持体である保持プレートを湾曲させてウェハを剥離させる技術が報告されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１１８２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１２９０１１号公報
【特許文献３】特開２００２−７６１０１号公報
【非特許文献１】新エネルギー・産業技術総合開発機構委託事業「超高密度電子ＳＩ技術の研究開発  エネルギー使用合理化技術開発」  Ｈ１４年度成果報告書
【非特許文献２】セミ・ジャパン（SEMI Japan）、「薄型チップ実装の現状」講演予稿集, SEMICON Japan2002, 千葉, ２００２年１２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１記載の技術の場合、スクレーパ（刃）がウェハとプレートの間の両面テープに入り込んで貼り付き、ウェハをゆがめて破損させる可能性が高い。又、特許文献２記載の技術の場合、ＵＶ硬化前の樹脂の接着力も充分でなく、加工時にウェハが剥離したり、樹脂の種類によってはガスが発生する不具合がある。又、上記特許文献３記載の技術の場合、支持体にウェハが追随して湾曲し、破損する恐れがある。特に、ウェハ厚みが薄くなるとウェハの破損が生じ易くなる。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ウェハを支持体から剥離する際、ウェハの破損を防止可能な半導体ウェハの剥離方法および剥離装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明の半導体ウェハの剥離方法は、剛性を有する支持体に貼着材を介して貼着された半導体ウェハを剥離する方法であって、前記貼着材に挿入部材を挿入する挿入工程と、前記半導体ウェハを前記支持体から剥離する方向へ付勢しながら前記貼着材に振動を加える加振工程とを備えたことを特徴とする。
このようにすると、貼着材に挿入部材を挿入して剥離界面（起点）を生じさせた後、振動による外部エネルギーを剥離界面に与えながら剥離を進行させるので、剥離が容易で速やかに進み、ウェハの破損を防止できる。又、ウェハへの付勢を行うことで、剥離界面が閉じてウェハと支持体がくっつくことを防止し、剥離界面を維持させる。
【０００９】
本発明の半導体ウェハの剥離方法において、前記加振工程を、前記挿入部材を振動させることにより行うことが好ましい。前記加振工程を、前記支持体を直接的に又は間接的に振動させることにより行うことが好ましい。
【００１０】
本発明の半導体ウェハの剥離装置は、剛性を有する支持体に貼着材を介して貼着された半導体ウェハを剥離する装置であって、前記貼着材に挿入される挿入部材と、前記半導体ウェハを前記支持体から剥離する方向へ付勢する付勢手段と、前記貼着材に振動を加える加振手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、支持体からウェハを容易で速やかに剥離できるので、ウェハの破損を防止することができる。また、剥離時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る半導体ウェハの剥離方法および剥離装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、半導体ウェハを取扱う態様の一例を示す。この図において、（半導体）ウェハ３０の表面に回路を形成した後、該表面を貼着材（接着剤や両面粘着シート等）２８を介して支持体２０に貼着し、ウェハ裏面に各種処理を施す。支持体２０は、剛性を有する例えばガラス板等からなり、ウェハ３０を補強して破損を防止する。支持体２０は適宜吸着ステージ２２に保持されている。吸着ステージ２２は多孔質のセラミックス等からなり、外部の吸引機構を介して真空吸引することにより、ステージ上の支持体２０の吸着保持および吸着解除を行う。
そして、ウェハ裏面にバックグラインドや回路形成を行った後、ウェハ３０を支持体２０から剥離し、ダイシングを行う。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
次に、本発明の第１の実施形態に係る半導体ウェハの剥離方法および剥離装置について、図２、図３を参照して説明する。
図２は、本実施形態に係る半導体ウェハの剥離装置の構成を示す。この図において、剥離装置は、ウェハ３０を上方（支持体２０から剥離する方向）へ付勢するアーム（付勢手段）４と、両面粘着シート（貼着材）２８に挿入されるブレード（刃、挿入部材）６と、ブレード６に接続された圧電素子（加振手段）８と、台座１０と、架台１２とを備えている。吸着ステージ２２は台座１０上に設けられ、ウェハ３０が貼着された支持体２０を保持する。
【００１５】
ここで、ウェハ３０及び支持体２０は、以下のようにして剥離装置に配置される。まず、吸着ステージ２２上に支持体２０が保持され、次に、ウェハ３０上面に、リングフレーム２４に周縁を支持された円形のダイシングテープ２６が貼着される。リングフレーム２４の下面にはコの字状のアーム４が配置され、アーム４が所定の支点を中心に上方に回動することにより、ウェハ３０が上方へ付勢され（引上げられ）、支持体から剥離される。
【００１６】
圧電素子８は、上下及び水平方向へ３次元移動可能な架台１２に取付けられ、架台１２は台座１０に取付けられている。そして、架台１２が移動してブレード６の先端が両面粘着シート２８層に水平方向から挿入される。その後、ブレード６は圧電素子８からの振動を伝達して図の上下方向に振動する。
【００１７】
次に、第１の実施形態に係る半導体ウェハの剥離方法について図３を参照して説明する。まず、ブレード６の先端を両面粘着シート２８層に水平方向から挿入し（図３（ａ））、適宜奥まで（例えば５ｍｍ程度）差し込む（図３（ｂ））。これにより、両面粘着シート２８の一部が分断され、ウェハ３０と支持体２０との間に剥離界面（剥離の起点）Ｒが生じる。ここで、ウェハと支持体はいずれも硬く、硬いもの同士を引き剥がすのは困難であるが、上記した剥離のきっかけ（起点）が存在すると、ウェハと支持体が剥離方向に変位するための自由度が得られるので、剥離が容易に進展すると考えられる。従って、剥離の起点を生じさせずに以下の加振を行っても剥離は進展しない。
なお、一般に両面粘着シート２８は基材フィルム２８Ｂの両面に弱粘着層２８ＡとＵＶ硬化樹脂層２８Ｃとをそれぞれ備えているが、ＵＶ硬化樹脂層２８Ｃの方が硬質で接着強度が弱い。従って、剥離は支持体２０に面したＵＶ硬化樹脂層２８Ｃ側で進行するのが一般的である。又、ブレードの挿入の際には、ウェハを上方に付勢（引き上げ）してもよく、付勢しなくともよい。
【００１８】
次に、アーム４を上昇させてウェハ３０を上方へ付勢しながら、ブレード６を上下に振動させる（図３（ｃ））。これにより、振動がブレード６から両面粘着シート２８へ伝播し、さらに剥離界面Ｒへ振動エネルギが付加されて剥離が進行する。ここで、ブレード６が上下に振動すると、両面粘着シート２８を剥離方向（剥離界面と垂直な方向）へ叩く力が作用し、剥離が進行すると考えられる。なお、ウェハへの付勢を行わないと、上記剥離界面が閉じてウェハと支持体がくっつき、剥離界面が維持できない。但し、剥離の進展自体は主に加振によるので、付勢はウェハを支える程度でよく、チャッキング装置等でウェハを上方に係止してもよい。もちろん、付勢力を高めて剥離の進展をより促進させてもよく、ウェハが破損しないよう適宜付勢力を定めることができる。
【００１９】
さらに、ウェハへの加振と付勢を行う（図３（ｄ））。これにより全体に剥離が進行し、支持体２０からウェハ３０が剥離される。なお、ウェハ３０の裏面に両面粘着シート２８が残ることがあるが、粘着シートはウェハに比べて軟質であるので、容易に剥がすことができる。
【００２０】
以上述べたように、第１の実施形態によれば、貼着材に挿入部材を挿入して剥離界面（起点）を生じさせた後、振動による外部エネルギーを剥離界面に与えながら剥離を進行させるので、剥離が容易に進み、ウェハの破損を防止できる。
つまり、従来のように、ウェハを剥離方向へ付勢して撓ませることのみによって剥離を進行させると、ウェハの撓みを大きくしたり、ウェハの引上げ力を高くする必要があり、ウェハに無理な負荷がかかって破損し易くなる。また、従来のようにウェハの撓みのみによって剥離を自然に進行させる場合、剥離時間が長くなるので、やはりウェハが破損し易い。そこで、本発明においては、外部エネルギーを剥離界面に与えて剥離を促進させるため、ウェハの撓みや付勢（引上げ）力が少なくて済み、又、剥離時間も短くて済む。
【００２１】
なお、ブレードは剥離界面（剥離の起点）を形成させ、剥離界面に振動を伝えることができればよく、剥離の進行に伴ってブレードをさらに奥まで差し込まなくても構わない。ブレードの振動方向は、上記したように剥離面と垂直な方向が好ましいが、他の方向でもよい。又、回転運動やシーソー運動（ブレードの両端が交互に上下する運動）をブレードに与えてもよい。
【００２２】
挿入部材としては上記ブレード（スクレーパ）の他、ワイヤ等が挙げられる。なお、ブレードの刃先の平面形状は限定されないが、刃先が直線状であることが好ましい。
ブレード（挿入部材）を加振する方法としては、上記圧電素子の他、機械的振動、超音波振動等あらゆる方法を採用できる。また、支持体とウェハを貼着している粘着シートや接着剤の特性に応じ、振動の周波数や振幅を適宜調整すればよい。
なお、加振を開始するタイミングは、ブレードを粘着シートに挿入した後でも前でもよいが、ブレードを粘着シートに挿入後に加振した方が、ブレードの位置決めが正確になるので好ましい。
【００２３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る半導体ウェハの剥離方法および剥離装置について、図４、図５を参照して説明する。
図４は、第２の実施形態に係る半導体ウェハの剥離装置の構成を示す。この図において、上記第１の実施形態に係る剥離装置と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態の剥離装置は、アーム（付勢手段）４と、両面粘着シート（貼着材）２８に挿入されるブレード（刃、挿入部材）６Ｂと、吸着ステージ２２に接続された圧電素子（加振手段）８Ｂと、台座１０と、架台１２Ｂとを備え、ブレードの代わりに吸着ステージを加振する点で第１の実施形態と異なる。
【００２４】
ここで、圧電素子８Ｂからの水平方向の振動は、ロッド９を介して吸着ステージ２２に伝達され、さらに支持体２０を介して両面粘着シート２８（剥離界面Ｒ）に伝達される。又、ブレード６Ｂは、上下及び水平方向へ３次元移動可能な架台１２Ｂに取付けられ、ブレード６Ｂは両面粘着シート２８に水平方向から挿入される。
【００２５】
次に、第２の実施形態に係る半導体ウェハの剥離方法について図５を参照して説明する。まず、第１の実施形態と同様にしてブレード６Ｂの先端を両面粘着シート２８層に水平方向から挿入し（図５（ａ））、適宜奥まで（例えば５ｍｍ程度）差し込む（図５（ｂ））。これにより、剥離界面（剥離の起点）Ｒが生じる。
そして、アーム４を上昇させてウェハ３０を上方へ付勢するとともに、吸着ステージ２２を左右に振動させる（図５（ｃ））。これにより、振動は吸着ステージ２２、支持体２０を経て両面粘着シート２８（剥離界面Ｒ）へ伝播し、剥離が進行する（図５（ｃ））。
さらにウェハへの加振とウェハの引上げを行う（図５（ｄ））。これにより全体に剥離が進行し、支持体２０からウェハ３０が剥離される。なお、ウェハとブレードの接触によるウェハ破損を防止する観点から、剥離の起点を形成した後は、ブレードを取り除くのが好ましい。
【００２６】
第２の実施形態において、吸着ステージ２２の代わりに支持体２０を加振してもよく、又、ダイシングテープ２６を加振してもよいが、ウェハの破損防止の点からは、吸着ステージ２２又は支持体２０を加振するのが好ましい。いずれにせよ、貼着材から剥離界面へ振動エネルギが伝達されるよう加振すればよい。加振方向も限定されず、図の上下方向でもよく、回転振動を用いてもよい。
【００２７】
なお、支持体を加振する場合、支持体それ自体に加振機構を内蔵させると、既存のテープマウンタ等を本発明の剥離装置に適用することができる。図６は、加振機構が内蔵された支持体を示す。この図において、支持体２００は略円筒状をなし、上面電極２０２、下面電極２０４、及び両電極に挟まれた強誘電体製の本体２１０を備えている。本体２１０は強誘電体からなり、両電極２０２、２０４間に電圧を印加することによって伸縮する。これにより、上面電極２０２の表面に貼着されたウェハを上下方向（ウェハ面に垂直な方向）に加振することができる。
【００２８】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されない。たとえば、上記各実施形態の場合、半導体ウェハを支持体から剥離する方向へ付勢した後に加振を行ったが、付勢を行う前から加振を始めてもよく、要は、付勢と加振がともに行われればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】半導体ウェハを取扱う態様の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体ウェハの剥離装置を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体ウェハの剥離方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体ウェハの剥離装置を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体ウェハの剥離方法を示す工程図である。
【図６】加振機構が内蔵された支持体の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
６              ブレード（挿入部材）
２０            支持体
２８            両面粘着シート（貼着材）
３０            （半導体）ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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