(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハを保持するためのステージ部と；
ガス出口を有する工具であって、前記ステージ部の方向または前記ステージ部とは反対方向への前記工具の移動を制御する調節装置によって前記ステージ部に近接して配置されている工具と、を備え、
前記工具は、接合された前記デバイスウェハと前記キャリアウェハとの間の接合箇所における膜または接着層に貫入して切欠き部を形成する先端部を有し、前記ガス出口は、前記工具の前記先端部に設けられ、前記工具は、前記ガス出口と連通しているガス入口をさらに有し、前記ガス入口は、前記ステージ部上の接合された前記デバイスウェハおよび前記キャリアウェハの間の前記接合箇所に向けてガスジェットを射出するためにガスジェット発生器に接続されており、
前記ステージ部に近接して設けられた画像取得装置および光源をさらに備え、前記画像取得装置は、前記接合された両ウェハの前記接合箇所に接近する前記工具の前記先端部の画像を取得するために設けられ、前記光源は、前記画像をより鮮明にするための照明を提供するために設けられ、
前記光源は、前記ステージ部上の前記接合された両ウェハに或る角度で光を放射し、前記光の色は、前記画像取得装置によって検知可能であり、また、前記光は、前記デバイスウェハおよび前記キャリアウェハを透過し、前記接合された両ウェハの前記接合箇所における前記膜によって反射される、
ウェハ剥離装置。
【請求項２】
前記画像取得装置は、前記工具の前記先端部に向けられた画像取得端部を有する、
請求項１に記載のウェハ剥離装置。
【請求項３】
吸盤を具備したロボットアームをさらに備え、前記ロボットアームは前記吸盤によって、前記ステージ部上の前記接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの上側のウェハに吸い付きかつ、前記上側のウェハが前記接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの下側のウェハから前記ガスジェットによって分離されるときに前記上側のウェハを取り外す、
請求項１に記載のウェハ剥離装置。
【請求項４】
前記画像取得装置および前記調節装置と通信する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記接合された両ウェハの間の前記接合箇所の、前記画像取得装置によって撮影された前記画像を加工および分析することによって、前記接合された両ウェハの間の前記接合箇所に前記工具の前記先端部が自動的に位置合わせされるように前記調節装置によって前記工具の位置を調節するように構成されている、
請求項２に記載のウェハ剥離装置。
【請求項５】
前記ガス出口から出力される前記ガスジェットの温度調節のために前記ガスジェット発生器と前記ガス入口との間に設けられたガス温度調節装置をさらに備える、
請求項１に記載のウェハ剥離装置。
【請求項６】
前記ガス出口は、前記工具の前記先端部の上面に配置されている、
請求項１に記載のウェハ剥離装置。
【請求項７】
前記工具の前記先端部は、前記工具の前記先端部の上面に設けられた２つのガス出口を有し、また、前記工具は、前記工具の側面に設けられたテーパ状スロットを有する、
請求項１に記載のウェハ剥離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロエレクトロニクス技術の分野に関し、特にウェハ剥離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子製品の小型化に向かう趨勢に伴い、電子チップもまた、ますます薄化している。しかしながら、シリコンウェハは、１００ミクロン以下の厚さまで薄化されると、加工の際に応力が印加されることによって容易に破壊・屈曲されうる。その結果、そのような超薄型ウェハを直接加工することは、ほとんど不可能である。超薄型ウェハを加工するためには、通常、キャリアウェハへの仮接合が必要である。超薄型ウェハとキャリアウェハとが一体的に接合されている間に、超薄型ウェハに薄化、ならびにＴＳＶ、再配線層、および内部配線の形成を行うことができる。次いで、超薄型ウェハとキャリアウェハとを互いから分離し、薄化後のウェハを洗浄し、個々のチップに切断することによって超薄型ウェハの加工を完了する。
【０００３】
現在、デバイスウェハのキャリアウェハへの接合は一般に、ボンディングマシン内でデバイスウェハとキャリアウェハとの間に接着層をコーティングし、次いでこれらウェハを互いに接合することによって行われる。デバイスウェハとキャリアウェハとの分離プロセスは、剥離として知られている。
【０００４】
一般に、仮接合されたウェハを剥離する方法はいくつかある。接合されたデバイスウェハとキャリアウェハとの縁部から接着剤を溶剤中で溶解することが第１の方法である。接合されたデバイスウェハとキャリアウェハとの熱剪断による分離が第２の方法である。第１の方法では、溶剤が、デバイスウェハとキャリアウェハとの接合箇所の縁部から接着剤を徐々に溶解する。この方法では、溶剤がデバイスウェハの中心部に達するのに長時間を要する結果、効率が非常に低い。また、両ウェハの分離中にデバイスウェハとキャリアウェハとを混同して、処理を複雑化し高コスト化することを防止するためにデバイスウェハを固着するための特別なプレートが第１の方法には必要である。第２の方法では、熱剪断プロセスを実行するための特別な装備が必要であり、この装備も高コスト化の原因となる。また、熱剪断プロセスは、デバイスウェハにダメージを与え易いため、歩留りが悪い。
【０００５】
以上の事情に鑑み、本発明者は、キャリアウェハの表面を処理し、この表面に分離膜を形成するウェハ剥離方法を提案した。分離膜は、誰からも意図的に剥ぎ取られなければキャリアウェハから落下せず、誰かが力を使って剥ぎ取る場合に剥がされるように適切な接着力でキャリアウェハに接着されている。次いで、キャリアウェハの分離層を有する前面とデバイスウェハとの間に接着層をコーティングしうることによって、デバイスウェハとキャリアウェハとを接合しうる。また、本発明者は、ガスジェット発生器によって、デバイスウェハとキャリアウェハとの間の接合箇所に向けてガスジェットを生成してこれらウェハを分離するウェハ剥離方法を提案した。しかしながら、発明者は、工業的生産の要件を満たすためには、高度に自動化され、また操作が単純かつ簡便なウェハ剥離装置が依然として必要であることを見出した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術の欠点を克服すること、および高度に自動化され、操作が単純かつ簡便なウェハ剥離装置を提供することが本発明によって解決すべき技術的課題である。
【０００７】
本発明は一態様によれば、接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハを保持するためのステージ部と、ガス出口を有する工具であって、前記ステージ部に近接して配置され、かつ前記ステージ部の方向または前記ステージ部とは反対方向への前記工具の移動を制御する調節装置に搭載されている工具と、を備え、前記工具は、前記接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの接合箇所における膜または接着層に貫入して切欠き部を形成する先端部を有し、前記ガス出口は、前記工具先端部に設けられ、前記工具は、前記ガス出口と連通しているガス入口をさらに有し、前記ガス入口は、前記ステージ部に載置されている前記接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの間の前記接合箇所に向けてガスジェットを射出するためにガスジェット発生器に接続されている、ウェハ剥離装置を提供する。
【０００８】
上記の構成では、工具によって、ウェハの接合箇所に切欠き部が形成され得、次いで、ガスジェット発生器によって、切欠き部に向けてガスジェットが射出されてデバイスウェハとキャリアウェハとが互いに剥離されうる。ガス出口は、工具先端部に設けられているため、切欠き部に直接的に対向し得、使用時に非常に良い結果を生む。上記２つのウェハは、適度なガス圧で分離されうる。この分離は、素早く行われ得、操作は非常に単純かつ簡便である。
【０００９】
さらに、画像取得装置および光源がステージ部に近接して設けられている。画像取得装置は、デバイスウェハとキャリアウェハとの接合箇所に接近する工具先端部の画像を撮影するために工具先端部に向けられた画像取得端部を有しうる。光源は、画像をより鮮明にするための照明を提供する。この構成では、画像取得装置によって撮影された画像は、ウェハの接合箇所に工具先端部が位置合わせされているか否かを判定するために参照されうる。位置が合っていなければ、工具先端部の位置は、調節装置によって調節されうる。ウェハ剥離装置が閉鎖空間で動作することが多いため、撮影対象の画像をより鮮明にするために光源が必要である。
【００１０】
本ウェハ剥離装置はさらに、吸盤を具備したロボットアームを有する。この吸盤は、ステージ部上の接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの上側のウェハに吸い付くことができるため、接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの下側のウェハから上側のウェハがガスジェットによって分離されるときに上側のウェハを取り外すことができる。ロボットアームは、ステージ部上の接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの上側のウェハの上面に吸盤によって吸い付き、持ち上げる力をわずかに印加する。ガスジェットによって上側のウェハと下側のウェハとの間に隙間が形成されると、ウェハ間の接着力が弱まるため、ロボットアームは、上側のウェハと下側のウェハとを容易に完全に分離することができる。次いで、ロボットアームは、分離した上側のウェハを後続の加工のための他の場所に移動することができる。プロセス全体をプログラミングによって自動的に実施してもよく、ウェハ剥離装置は高度に自動化されることになる。
【００１１】
ウェハ剥離装置はさらに、画像取得装置および調節装置と通信する制御部を有する。接合された両ウェハの間の接合箇所の、画像取得装置によって撮影された画像は、制御部によって加工および分析され得、デバイスウェハとキャリアウェハとの接合箇所に工具先端部が自動的に位置合わせされうるように調節装置によって工具の位置が調節される。制御部のプログラミングによって、工具先端部の位置は、画像取得装置によって撮影された画像に基づき自動的に制御されうる。それにより確実に、工具先端部は常に、接合された両ウェハの接合箇所に位置合わせされ、自動調節および高度な自動化が実現される。
【００１２】
光源は、ステージ部上の接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハに或る角度で光を放射する。光は、画像取得装置による検知が可能な色の光でありうる。光は、デバイスウェハおよびキャリアウェハを透過することができ、デバイスウェハとキャリアウェハとが接合されている箇所の膜によって反射されることができる。そのような構成では、ウェハに光を放射する場合、デバイスウェハ、キャリアウェハ、および、デバイスウェハとキャリアウェハとの間の接合膜の、同じ波長の入射光に対する影響は異なる。具体的には、接合膜は光を反射するが、デバイスウェハおよびキャリアウェハは光を透過させる。その結果、接合された両ウェハの接合箇所の、画像取得装置によって撮影された画像において、膜の色と両ウェハとの色が大きく異なるため、画像の解像度が高まり動作が精確になる。光は例えば、紫外線または可視紫色光等でありうる。
【００１３】
ウェハ剥離装置はさらに、ガス出口から出力されるガスジェットの温度調節のためにガスジェット発生器とガス入口との間に設けられたガス温度調節装置を有する。このガス温度調節装置では、ガスジェットの温度は、ガスジェットが噴射される間、調節され得、高温ガスまたは低温ガスが噴出されて後続の加工が容易化されうる。
【００１４】
好ましい実施形態では、ガス出口は、工具の先端部の上面に設けられうる。そのような構成によって、工具先端部が切欠き部を形成する間、ガスジェットは、ガス出口を通って噴射されうる。それにより、単純および容易な操作が実現される。
【００１５】
工具先端部の上面には、２つのガス出口が設けられ得、工具の側面にはテーパ状スロットが設けられうる。２つのガス出口を使用することによって、ガスジェットは、より安定しうる。また、テーパ状スロットは、ガス入口に接続されたガスチューブ、ならびに、画像取得装置、および画像取得装置に接続されたケーブルを収納しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るウェハ剥離装置の一実施形態を示す構造図である。
【図２】図１のＡ部分の拡大図である。
【図３】工具の構造図である。
【図４】ロボットアームおよび吸盤の構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について、添付の図面および具体的な実施形態を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図４に示されるように、本発明は、接合されたウェハを保持するためのステージ部１と、ガス出口２．２を有する工具２であって、ステージ部に近接して配置され、かつステージ部１の方向またはステージ部１とは反対方向への工具２の移動を制御する調節装置に搭載されている工具２と、を有するウェハ剥離装置を提供する。調節装置は、工具２の位置を微細に調節するための、電動シリンダまたはエアシリンダおよびステッピングモータ等の変位機構を有する。この変位機構は、従来技術に属し、本明細書では詳細には説明しない。工具２は、接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの接合箇所に切欠き部を形成するために使用されうる先端部２．１を有する。ガス出口２．２は、工具先端部２．１の上面に配置されうる。当然、他の実施形態では、接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの接合箇所にガスジェットを向けるためにガス出口２．２を工具先端部２．１の下面に配置してもよい。工具２はさらに、ガス出口２．２と連通しているガス入口２．３を有する。ガス入口２．３は、ステージ部１の上の接合された両ウェハの接合箇所にガスジェットを射出するためにガスジェット発生器に接続されている。ガスジェット発生器は、接合された両ウェハの接合箇所に向けてガス出口２．２を通してガスジェットが射出されるように、ガス入口２．３に接続された出力口を有しうる。ガスジェット発生器は、キャビネット内に配置され得、したがって図面には示されていない。
【００１９】
実施形態から分かるように、ウェハ剥離装置はさらに、キャビネット５および他の周辺構造を有しうる（これらはすべて、本装置の製造の際に備えられても備えられなくてもよい部品である）。しかしながら、これら部品はすべて、本明細書に開示されるようなウェハの剥離を実現するための基本構成と共に使用される限りにおいて、本発明の範囲内に属する。
【００２０】
上記の構成では、工具によって、両ウェハの接合箇所に切欠き部が形成され得、次いで、ガスジェット発生器によって、ガスジェットが切欠き部に向けて射出されることによってデバイスウェハとキャリアウェハとが互いに剥離されうる。ガス出口は、工具の上面に設けられているため、切欠き部に直接的に対向し得、使用時に非常に良い結果を生む。上記２つのウェハは、適度なガス圧で分離されうる。この分離は、素早く行われ得、操作は非常に単純かつ簡便である。
【００２１】
さらに画像取得装置および光源４が、ステージ部に近接して設けられている。画像取得装置は、接合された両ウェハの接合箇所に接近する工具先端部２．１の画像を撮影するために工具２の先端部２．１に向けられた画像取得端部を有する。光源４は、画像をより鮮明にするための照明を提供する。光源４のみが図示されており、その一方で画像取得装置は、キャビネット５によって遮られているため、図示されていない。画像取得装置自体は、従来技術に属しており、本明細書において画像取得装置の配置は、図示されていなくとも明確である。実施形態では、画像取得装置はカメラでありうる。そのような構成では、画像取得装置によって撮影された画像は、両ウェハの接合箇所に工具先端部が位置合わせされているか否かを判定するために参照されうる。位置合わせされていなければ、工具先端部の位置は、調節装置によって調節されうる。ウェハ剥離装置が閉鎖空間で動作することが多いため、撮影対象の画像をより鮮明にするために光源が必要である。
【００２２】
ウェハ剥離装置はさらに、吸盤３．１を具備したロボットアーム３を有する。吸盤３．１は、ステージ部上の接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの上側のウェハに吸い付くことができるため、接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハの下側のウェハから上側のウェハがガスジェットによって分離されるときに上側のウェハを取り外すことができる。ロボットアームは、電動シリンダまたはエアシリンダによって駆動され得、接合された両ウェハの上側のウェハを、接合された両ウェハの下側のウェハからの分離後に他の場所に移動しうる。典型的には、キャリアウェハが上側であり得、デバイスウェハが下側でありうるが、その逆でもよい。ステージ部は、下側のデバイスウェハを均等な吸引力で吸う複数の吸引孔を有し、上側のキャリアウェハは、ロボットアームの吸盤によって吸われうる。デバイスウェハおよびキャリアウェハがガスジェットによって互いに分離されるとき、ロボットアームは、後続のデバイスウェハの加工を容易化するためにキャリアウェハを他の場所に移動しうる。プロセス全体をプログラミングによって自動的に実施してもよく、ウェハ剥離装置は高度に自動化される。
【００２３】
本ウェハ剥離装置は、画像取得装置および調節装置と通信する制御部をさらに有する。接合された両ウェハの間の接合箇所の、画像取得装置によって撮影された画像は、制御部によって加工および分析され得、接合された両ウェハの接合箇所に工具先端部が正確に位置合わせされうるように調節装置によって工具の位置が調節される。制御部のプログラミングによって、工具先端部の位置は、画像取得装置によって撮影された画像に基づき自動的に制御されうる。それにより確実に、工具先端部は常に、接合された両ウェハの接合箇所に位置合わせされ、自動調節および高度な自動化が実現される。対象物の位置を、その対象物の画像に基づき制御するプログラムは、従来技術において一般に使用されているため、本明細書では詳細に論じない。しかしながら、本発明のウェハ剥離装置において使用されるような、工具先端部の位置を、接合された両ウェハの接合箇所における工具先端部の画像に基づき調節する方法が当該技術分野において新規であることに留意されたい。
【００２４】
光源は、ステージ部上の接合されたデバイスウェハおよびキャリアウェハに或る角度で光を放射する。光は、画像取得装置による検知が可能な色の光でありうる。光は、デバイスウェハおよびキャリアウェハを透過することができ、デバイスウェハとキャリアウェハとが接合されている箇所の膜によって反射されることができる。そのような構成では、ウェハに光を放射する場合、デバイスウェハ、キャリアウェハ、および、デバイスウェハとキャリアウェハとの間の接合膜の、同じ波長の入射光に対する影響は異なる。具体的には、接合膜は光を反射するが、デバイスウェハおよびキャリアウェハは光を透過させる。その結果、接合された両ウェハの接合箇所の、画像取得装置によって撮影された画像において、膜の色と両ウェハとの色が大きく異なるため、画像の解像度が高まり動作が精確になる。光は例えば、紫外線であっても、可視紫色光であってもよいし、または、接合された両ウェハにおける反射とは異なる仕方で、接合された両ウェハの間の膜において反射されることができかつ画像取得装置によって検知されることができる限りにおける他の色の光であってもよい。そのような光がステージ部に放射されるとき、光は、両ウェハを透過することができるが、両ウェハが接合されている箇所の膜によって反射されることができる。それにより、膜の色がデバイスウェハおよびキャリアウェハの色とは大きく異なる結果、より精確に膜が認識されうる画像が生成される。
【００２５】
ウェハ剥離装置はさらに、ガス出口から出力されるガスジェットの温度調節のためにガスジェット発生器とガス入口との間に設けられたガス温度調節装置を有する。このガス温度調節装置では、ガスジェットの温度は、ガスジェットが噴射される間、調節され得、高温ガスまたは低温ガスが噴射されて後続の加工が容易化されうる。
【００２６】
好ましい実施形態では、ガス出口は、工具の先端部の上面に設けられうる。そのような構成によって、工具先端部が切欠き部を形成する間、ガスジェットは、ガス出口を通って噴射されうる。それにより、単純および容易な操作が実現される。
【００２７】
工具先端部の上面には、２つのガス出口が設けられ得、工具の側面にはテーパ状スロットが設けられうる。２つのガス出口を使用することによって、ガスジェットは、より安定しうる。また、テーパ状スロットは、ガス入口に接続されたガスチューブ、ならびに、画像取得装置、および画像取得装置に接続されたケーブルを収納するために使用されうる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ステージ部
２  工具
２．１  工具先端部
２．２  ガス出口
２．３  ガス入口
２．４  テーパ状スロット
３  ロボットアーム
３．１  吸盤
３．２  変位機構
４  光源
５  キャビネット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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