(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア−ワークピース接合スタックの分離方法であって、前記方法は、
（ｉ）  キャリア層とワークピース層とに挟まれたｎ層の接合ポリマー接着層を含むキャリア−ワークピース接合スタックを設けるステップ；を含み、
前記ｎは１以上の整数であり、前記ｎ層は第１層〜第ｎ層を表し、かつ、第１層は剥離強度Ｐｃ１で前記キャリア層に、第２層は剥離強度Ｐ１２で第１層に、第ｎ層は剥離強度Ｐ（ｎ−１）ｎで第（ｎ−１）層に、前記ワークピース層は剥離強度Ｐｎｗで第ｎ層に接合され、
前記方法はさらに、
（ｉｉ）  ２層の隣接する層間の対応する剥離強度が０．０１ｇ／ｃｍから５０．０ｇ／ｃｍまでの範囲内である前記２層の隣接する層を完全に分離するように前記２層の隣接する層の接合箇所にガスジェットを噴射するステップと；を含む、キャリア−ワークピース接合スタックの分離方法。
【請求項２】
（ｉｖ）前記（ｉ）に記載のステップと、前記（ｉｉ）に記載のステップとの間に、前記剥離強度Ｐｃ１，Ｐ１２…Ｐ（ｎ−１）ｎ，Ｐｎｗの少なくとも１つが約０．０１ｇ／ｃｍから約５０．０ｇ／ｃｍまでの範囲まで低下するように、前記スタックを処理するステップ；をさらに含む、請求項１に記載のキャリア−ワークピース接合スタックの分離方法。
【請求項３】
前記ワークピースは、光学レンズ、薄型ウェハ、薄型液晶ガラス、薄型水晶ウェハ、薄型金属板、薄型水晶円板、薄型固体膜、薄型固体フィルム、および、薄型固体フィルタから選択される薄型製品を製造するために加工され、前記薄型ウェハは、シリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、シリコンゲルマニウム、（酸）窒化ケイ素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、金属、低ｋ誘電体、ポリマー誘電体、金属窒化物および金属シリサイド、ならびに、それらの任意の組合せから選択される半導体材料から作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記スタックを処理するステップは、１以上の接合ポリマー接着層を、光源を用いて照射して前記剥離強度の少なくとも１つを光化学作用によって低下させることによって実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記スタックを処理するステップは、１以上の接合ポリマー接着層を、加熱して前記剥離強度の少なくとも１つを熱によって低下させることによって実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記スタックを処理するステップは、１以上の接合ポリマー接着層を、溶剤または混合溶剤に接触させて前記剥離強度の少なくとも１つを化学作用によって低下させることによって実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記キャリア−ワークピース接合スタックは、２層間の剥離強度が０．０１ｇ／ｃｍから５０．０ｇ／ｃｍまでの範囲内である２層の隣接する層を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記２層の隣接する層は第１層および前記キャリア層であり、Ｐｃ１は０．０１ｇ／ｃｍから５０．０ｇ／ｃｍまで範囲内である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ガスは、空気、窒素、ヘリウム、および、アルゴンから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｉｉ）は、前記２層の隣接する層の前記接合箇所を取り囲む１つ〜６つのガスジェットを噴射することによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガスジェットは、放射状に噴射される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガスジェットの噴射角度は、３０°から１００°までの範囲内である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ガスジェットの厚さは、０．１ｍｍから２ｍｍまでの範囲内である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ガスジェットの平面視形状と、分離対象の前記２層の隣接する層によって画成された境界面との二面角は、０°から３０°までである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガスジェットは、パイプ内のガス流をノズルを通して放出することによって生成され、前記ガス流の圧力は、２Ｂａｒから１０Ｂａｒまでの範囲内である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ガス流の流量は、１５０リットル／分から４００リットル／分までの範囲内である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ノズルは、１つから４つまでのガス出口オリフィスを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
２層の隣接する層の前記接合箇所の外周部の一部分を、当該一部分に前記ガスジェットを噴射する前に機械的または化学的に粉砕または破壊するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ノズルは、２層の隣接する層の前記接合箇所の外周部の一部分を、当該一部分に前記ガスジェットを噴射する前に切り取るために使用されるブレードをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記ガスジェットは、前記剥離強度の少なくとも１つを熱によって低下させることができる温度まで加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記キャリア層は、シリコン、サファイア、クオーツ、ガラス、セラミックス、ポリシリコン、二酸化ケイ素、シリコンゲルマニウム、（酸）窒化ケイ素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、金属、低ｋ誘電体、ポリマー誘電体、ならびに、金属窒化物および金属シリサイドから選択される材料から作製され、第１層は、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースアセテート、プロピオネート、および、それらの任意の組合せを含み、前記ワークピース層は、薄膜化したデバイスウェハである、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、1つ以上のガスジェットを用いたキャリア−ワークピース接合スタックの分離方法に関する。本発明は、半導体ウェハ（例えば、ケイ素、ガリウムヒ素）、水晶ウェハ、サファイア、および、ガラス等の任意の脆性材料で形成されたワークピースの加工と；光学レンズ、薄型シリコンウェハ、薄型液晶ガラス、薄型水晶ウェハ、薄型金属板、薄型水晶円板、薄型固体膜、薄型固体フィルム、および、薄型固体フィルタ等の薄型製品の製造とに特に有用である。例えば、本発明は、ウェハの薄膜化後および他の裏面加工後のデバイスウェハを分離するために使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
厚いウェハの場合、静電容量が増大し、より太い送電線が必要となり、ひいてはより大きなＩＣ接地面積(footprint)が必要になる。それに対し、薄膜化したウェハの場合、送電線の太さは減少し、ＩＣは小型化し、放熱性は向上し、かつ、パッケージングの際にスタック構造が実現される利点がある。スタック構造は、携帯電話等の小型電子製品に特に有用である。デバイスを縦方向に積層し、相互接続することによって、電気接続点間の距離が短縮されるため、デバイスの相互接続密度を大幅に高めることができ、対応する信号遅延を大幅に減少させることができる。
【０００３】
体積の大きい集積回路の製造において使用されるシリコンウェハの直径は通常、２００ｍｍまたは３００ｍｍであり、ウェハを貫通する厚さは、約７５０ミクロンである。上記ウェハを通して結線を送ることによって前面の回路構成要素に接続する裏面の電気的接触を形成することは、薄膜化せずには、ほぼ不可能であり得る。半導体級シリコンおよび化合物半導体のための、機械的研削（裏面研削）および機械的研磨ならびに化学的エッチングに基づく高効率な薄膜化加工が現在、商業的に使用されている。かかる加工によって、ウェハの直交方向の膜厚均一性の精密な制御を維持しつつデバイスウェハの厚さを数分で１００ミクロン未満に小さくすることができる。
【０００４】
１００ミクロン未満まで薄膜化したデバイスウェハ、特に６０ミクロン未満まで薄膜化したデバイスウェハは、極めて脆弱であり、ひび割れや破損を防止するためにデバイスウェハの面積全体に亘って支持されなければならない。様々なウェハ用のワンドやチャックが超薄型デバイスウェハの移送のために開発されてきたが、裏面研削時やＴＳＶ形成プロセス時にいかにこれらデバイスウェハを支持するかについての上記課題は依然として存在する。裏面研削やＴＳＶ形成の工程では、薄膜化の最中や薄膜化後にデバイスウェハに熱的および機械的な高い応力（stress）が掛かるからである。超薄型ウェハを取り扱うためのますます普及しているアプローチでは、完全な厚さのデバイスウェハを、当該デバイスウェハの前面を下にしてポリマー接着剤で剛性キャリアに取り付けて接合スタックを形成する必要がある。次いで、上記デバイスウェハは薄膜化されかつ裏面から加工される。次いで、裏面加工が完了した後、加工済みの超薄型ウェハを上記キャリアから取り外す（すなわち剥離する）。
【０００５】
上記接合スタックの剥離の際に、特に自動的プロセスでは、ロボットアーム等の複雑な機械装置を使用して、大きいが一定ではない機械的力を用いてスタックを操作し、摺動・持ち上げ・捻回等の動作を実行しなければならない。薄膜化したウェハが極めて脆弱なため、上記アプローチに関連する欠陥には、デバイスウェハの破損および個々のデバイスウェハの超小型回路構成要素内でのダメージが含まれ、これらは、装置故障や歩留りロスにつながる。さらに、複雑な機械装置にはまた、費用が高く、操縦が困難、かつ、効率が低いという欠点がある。
【０００６】
したがって、効率を高めることができ、工程の簡略化が可能であり、ウェハの処理量を高めることができ、かつ、デバイスウェハの破損および装置内部のダメージのリスクを減少させるかまたは排除することができる、キャリア−ワークピース接合スタックの剥離のための新たなアプローチが必要である。有利なことに、本発明は、そのような必要を満たす解決策を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一態様は、
（ｉ）  キャリア層とワークピース層とに挟まれたｎ層の接合層（但し、ｎは１以上の整数であり、前記ｎ層は第１層〜第ｎ層を表し、かつ、第１層は剥離強度Ｐｃ１で前記キャリア層に、第２層は剥離強度Ｐ１２で第１層に、第ｎ層は剥離強度Ｐ（ｎ−１）ｎで第（ｎ−１）層に、前記ワークピース層は剥離強度Ｐｎｗで第ｎ層に接合される）を含むキャリア−ワークピース接合スタックを設けるステップと、
（ｉｉ）  前記剥離強度Ｐｃ１，Ｐ１２…Ｐ（ｎ−１）ｎ，Ｐｎｗの少なくとも１つがＡＳＴＭ  Ｄ６８６２に規定される約０．０１ｇ／ｃｍ〜約５０．０ｇ／ｃｍ、好ましくは約０．０５ｇ／ｃｍ〜約１０．０ｇ／ｃｍ、より好ましくは約０．１ｇ／ｃｍ〜約５．０ｇ／ｃｍの範囲まで低下するように、任意で前記スタックを処理するステップと、
（ｉｉｉ）  ２層間の対応する剥離強度が０．０１ｇ／ｃｍ〜５０．０ｇ／ｃｍの範囲内である２層の隣接する層の接合箇所にガスジェットを噴射するステップと、
（ｉｖ）  前記２層の隣接する層を互いに分離するステップと、を含む、キャリア−ワークピース接合スタックの分離方法を提供する。
【０００８】
本発明の上記の特徴および利点、ならびに他の特徴および利点は、添付の図面との関連において解釈される場合の、以下の、本発明を実施するためのベストモードの詳細な説明から容易に明らかになる。
【０００９】
本発明を添付の図面の図示において、限定せずに一例として説明する。図面中、同じ参照番号は同じ要素を示す。図は全て、概略的であり、また、概して本発明を明らかにするために必要な部分を示すのみである。図示の簡略化および明確化のために、図示され、以下に説明される要素は、必ずしも正しい縮尺で描かれていない。本発明を不必要に曖昧にすることがないように、周知の構造および装置を簡略化した形で示す。他の部分は、省略され得るかまたは示唆されるのみであり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の例示的実施形態に係わる、キャリア層とワークピース層とに挟まれたｎ層の接合層を有するキャリア−ワークピース接合スタックを示す図である。
【図２】本発明の例示的実施形態に係わる、ガスジェットを用いた図１のスタック内の２層の隣接する層の分離を表す図である。
【図３】本発明の例示的実施形態に係わる、接合スタックを分離する際の対象の接合箇所を取り囲む４つのガスジェットの上面図である。
【図４】本発明の例示的実施形態に係わる、実質的に扇形と似ているガスジェットの形状を示す図である。
【図５】本発明の例示的実施形態に係わる、扇形状のガスジェットと接合スタック内の層との間に形成される二面角を表す図である。
【図６】本発明の例示的実施形態に係わる、ガスジェットが成形され、放出される概念上のノズルの設計を示す概略図である。
【図７】本発明の例示的実施形態に係わる、図１のキャリア−ワークピース接合スタックの例であるウェハスタック等のワークピーススタックの分解図である。
【図８】本発明の例示的実施形態に係わる、キャリアと絶縁フィルムとを接合する工程を表す図である。
【図９】本発明の例示的実施形態に係わる、ウェハ等のワークピース上に接着層を製膜することを表す図である。
【図１０】本発明の例示的実施形態に係わる、ウェハ等のワークピースと絶縁フィルムとの間に位置決めされた接着層を用いて上記絶縁フィルム上に上記ワークピースを接合することを表す図である。
【図１１】本発明の例示的実施形態に係わる、スタック内のウェハを薄膜化し、次いで、上記薄膜化したウェハをダイシングフィルム上に設置したことを表す図である。
【図１２】本発明の例示的実施形態に係わる、ガスジェットからもたらされる力を用いてキャリアと絶縁フィルムとを分離することを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の記載において、説明のために、本発明が完全に理解されるように多数の特定の詳細を記載する。しかしながら、当業者には、本発明がかかる特定の詳細を必要とせずにまたは同等の構成によって実施され得ることが明らかである。本明細書において、本発明の実施形態を理想化した実施形態の図を参照して説明する。理想化した実施形態の説明であるため、例えば製造技術および／または製造公差による、図示の形状からの変形形態が予期されている。本発明の原理が具体的に開示された実施形態に制限されることは意図されていない。例えば、図面では、明確にするために、各層および各領域の大きさおよび相対的大きさは誇張され得る。また、本発明の実施形態を、本図面中に示された領域の具体的形状に制限されるものと解釈すべきではなく、それは製造方法等から生じる形状の派生形態を含む。例えば、矩形に示された領域が、丸みのある特徴または曲線状の特徴を有してもよい。このように、図示の領域は本質的に概略的であり、これら領域の形状には、装置の或る領域の、または、表面形態（topography）の正確な形状を示す目的、および、本発明の範囲を制限する目的はない。
【００１２】
本明細書において数値範囲が開示されている場合、別段の定めがない限り、そのような範囲は連続的であり、当該範囲の最小値および最大値の両方、ならびに当該最小値と当該最大値との間の値の全てを含む。さらに、範囲が整数を指す場合、当該範囲には、そのような範囲の最小値から最大値までの（当該最大値を含む）整数のみが含まれる。また、或る特徴または特性を説明するために複数の範囲が提供される場合、そのような範囲を組み合わせることができる。すなわち、特段の定めがない限り、本明細書に開示した範囲は全て、それら範囲に包摂される任意のおよび全てのサブレンジを含むものと理解されたい。例えば、「１〜１０」と規定された範囲は、最小値１から最大値１０の間の任意のおよび全てのサブレンジを含むものと考えられるべきである。範囲１〜１０のサブレンジの例には、限定されないが、１〜６．１、３．５〜７．８、および、５．５〜１０が含まれる。さらに、「０〜１２」の整数範囲が設定されている場合、かかる範囲もまた、上述のような任意のおよび全てのサブレンジを含むものと考えられる。
【００１３】
図１を参照すると、キャリア−ワークピース接合スタック２００が、キャリア層２０１とワークピース層２０２とに挟まれたｎ層の接合層を有する。ｎの値は、概して１より大きい整数であり、好ましくは２〜５の範囲の整数である。特定の用途に応じて、ｎは５より大きくてもよい。ワークピース２０２は、光学レンズ、薄型シリコンウェハ、薄型液晶ガラス、薄型水晶ウェハ、薄型金属板、薄型水晶円板、薄型固体膜、薄型固体フィルム、および、薄型固体フィルタ等から選択される薄型製品を製造するために加工されることができる。上記ｎ層は、第１層〜第ｎ層を表す。第１層が剥離強度Ｐｃ１でキャリア層２０１に接合し、第２層が剥離強度Ｐ１２で第１層に接合し、以降の層が同様に接合している。最後に、第ｎ層が剥離強度Ｐ（ｎ−１）ｎで第（ｎ−１）層に接合し、ワークピース層２０２が剥離強度Ｐｎｗで第ｎ層に接合している。これら剥離強度値の中で、少なくとも１つの値（例えば、図１に示すＰ２３）が既に、ＡＳＴＭ  Ｄ６８６２に規定される約０．０１ｇ／ｃｍ〜約５０．０ｇ／ｃｍの範囲内、好ましくは約０．０５ｇ／ｃｍ〜約１０．０ｇ／ｃｍの範囲内、より好ましくは約０．１ｇ／ｃｍ〜約５．０ｇ／ｃｍの範囲内にあるか、または、かかる範囲内になるように調整されている。次いで、パイプ２０３からガスジェット２０４を噴射することができ、２層の隣接する層（第２層および第３層）の接合箇所に吹き付けることができる。ガスジェット２０４は、上記接合箇所に衝撃力を加え、続いて、完全にまたは不完全に分離された層に衝撃力を加える。ガスは、空気、窒素、ヘリウム、および、アルゴンから選択されることができる。図２に示すように、隣接する第２層と第３層とは互いに分離され、２つのサブスタックを形成している。前記２つのサブスタックの一方はキャリア層２０１、第１層、および、第２層を有し、もう一方のサブスタックは第３層〜第ｎ層およびワークピース層２０２を有する。次いで、前記２つのサブスタックを所望に応じてさらに加工することができる。
【００１４】
上記剥離強度値のいずれもが約０．０１ｇ／ｃｍ〜約５０．０ｇ／ｃｍの対象範囲内にない場合、スタック１００を様々な方法で処理して上記値（Ｐｃ１，Ｐ１２…Ｐ（ｎ−１）ｎ，Ｐｎｗ）の少なくとも１つを上記対象範囲内にすることができる。
【００１５】
一実施形態では、スタック２００内の第１層〜第ｎ層から選択される１層以上の層を、光源を用いて照射して上記剥離強度値（Ｐｃ１，Ｐ１２…Ｐ（ｎ−１）ｎ，Ｐｎｗ）の少なくとも１つを光化学作用によって低下させることができる。例えば、操作者が光源を用いて接合ウェハスタック２００を照射して透明なキャリア層２０１を通して隣接する第１層を光分解することができる。その結果、Ｐｃ１は対象範囲内の値になる。次いで、ガスジェット２０４を使用してキャリア層２０１を残りのスタック２００から分離することができる。その後、第２層〜第ｎ層を、チャック上に保持されている間に、ワークピース層２０２（例えば、デバイスウェハ）から取り外してもよい。上記光源を、ビーム断面が数ミリメートルのレーザ等とすることができる。この場合、かかるビームによるスキャン（あるいはラスタスキャン）がキャリア層２０１の全域に亘って逐次的に行われ、第１層の化学的性質を変化させる。通常、上記ビームは一度の照射時には、十分なエネルギーを送るために小面積に集中している。
【００１６】
他の実施形態では、スタック２００内の第１層〜第ｎ層から選択される１層以上の層を、加熱して上記剥離強度値（Ｐｃ１，Ｐ１２…Ｐ（ｎ−１）ｎ，Ｐｎｗ）の少なくとも１つを熱によって低下させることができる。例えば、接合ウェハスタック２００をポリマー接着層（第ｎ層）の分解温度または軟化温度よりも高い温度に加熱することができ、その結果、少なくともＰｎｗは対象範囲内の値になる。次いで、全ウェハ保持チャック（full-wafer holding chuck）を用いてスタック２００を支持しつつ、ガスジェット２０４を使用してワークピース層２０２（例：デバイスウェハ）をスタック２００の残部から分離することができる。ｎが１の場合、上記スタック２００の残部とは、要するにキャリア層２０１である。一般的に、一時的に接合されたデバイスウェハの裏面加工には、２００℃よりも高い作業温度、または、３００℃よりも高い作業温度さえ必要であることが多い。ポリマー接着層（第ｎ層）は、ガスジェットによって剥離されるように、好ましくは上記作業温度よりも２０℃〜５０℃高い温度で分解または軟化するように設計されている。本発明の好ましい実施形態では、ガスジェット２０４を、目的の剥離強度を熱によって低下させるのに適した温度まで予熱してもよい。換言すれば、ガスジェット２０４は、剥離工程において熱源として使用される。
【００１７】
さらに他の実施形態では、スタック２００内の第１層〜第ｎ層から選択される１層以上の層を、溶剤または混合溶剤に接触させて上記剥離強度値（Ｐｃ１，Ｐ１２…Ｐ（ｎ−１）ｎ，Ｐｎｗ）の少なくとも１つを化学作用によって低下させることができる。例えば、操作者が、接合ウェハスタック２００を溶剤もしくは混合溶剤内に浸漬することができるか、または、接合ウェハスタック２００に溶剤もしくは混合溶剤をスプレーすることができ、第１層〜第ｎ層のうちの１層を解離、溶解、または、分解することができる。その結果、影響を受けた層に関連する剥離強度が対象範囲内の値になる。次いで、影響を受けた層を、ガスジェット２０４を使用して隣接する層から分離することができる。スタックによっては、キャリア層２０１内の穿孔を利用して溶剤の拡散および浸透を容易にしてもよい。
【００１８】
多くの実施形態において、キャリア−ワークピース接合スタック２００は、上述の任意の方法によって処理されなくても、２層間の剥離強度が０．０１ｇ／ｃｍ〜５０．０ｇ／ｃｍの対象範囲内である２層の隣接する層を既に有し得る。例えば、そのような隣接する層は、第１層およびキャリア層２０１であってもよく、対応するＰｃ１は、ＡＳＴＭ  Ｄ６８６２に規定される約０．０１ｇ／ｃｍ〜約５０．０ｇ／ｃｍ、好ましくは約０．０５ｇ／ｃｍ〜約１０．０ｇ／ｃｍ、より好ましくは約０．１ｇ／ｃｍ〜約５．０ｇ／ｃｍの範囲内である。かかる実施形態を、以下に本明細書においてさらに詳細に説明する。
【００１９】
ステップ（ｉｉｉ）では、ガスジェットを、２層間の対応する剥離強度が０．０１ｇ／ｃｍ〜５０．０ｇ／ｃｍの範囲内である２層の隣接する層の接合箇所に噴射してもよい（例えば、吹き付けてもよい）。一般的な実施形態では、対象の接合箇所を取り囲む１つ〜６つのガスジェット２０４を噴射してステップ（ｉｉｉ）を実行してもよい。図３は、接合スタック２００を分離するために使用されている、対象の接合箇所（不図示）を取り囲む４つのガスジェット２０４の上面図を示す。
【００２０】
好ましい実施形態では、ガスジェット２０４の理想的形状は、図４に示す扇形と実質的に同一であり得る。かかる扇形の中心角αは３０°〜１００°の範囲内であってもよく、同扇形の厚さは０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であってもよい。図５は、扇形のガスジェット２０４、および、作業中の接合スタック２００の断面図を示す。扇形２０４の面と分離対象の２層の隣接する層によって画成された境界面（破線ｘ−ｘで示す）とは、二面角βを形成する。概して、二面角βは、０°〜３０°の範囲内である。βが０°より大きい場合、ガスジェット２０４によって、上記２層の隣接する層の分離中または分離後に上側の層（あるいはサブスタック）を持ち上げる（すなわち押し上げる）分力が生じる。上記分離後、上記上側の層は、あるいは上側のサブスタックさえもが、ガスジェット２０４の「押し上げる」力を借りて下側の層（あるいはサブスタック）の上に浮き得る。浮いている層あるいはサブスタックは、操作する上で、収集および次の手順ステップへの移行がより容易である。
【００２１】
図６を参照すると、ガスジェット２０４は、パイプ２０３内のガス流１１８をガス出口オリフィス１１６を有するノズル１１０を通して放出することにより生成されている。ガス流１１８の圧力は、２Ｂａｒ〜１０Ｂａｒの範囲内であり得、その流量は、１５０リットル／分〜４００リットル／分の範囲内であり得る。
【００２２】
図６が設計の概念を示すのみの概略図であることを理解されたい。実際には、１つ〜４つのガス出口オリフィスを有するノズルがガスパイプ２０３の末端部に取り付けられることができる。当業者には周知のように、ノズルおよびオリフィスは、ガスジェット２０４の所望のスプレーパターンが得られるように設計されることができる。例えば、設計オプションは、単純オリフィスノズル（plain orifice nozzle）、成形オリフィスノズル（shaped-orifice nozzle）、表面衝突スプレーノズル（surface-impingement spray nozzle）、螺旋スプレーノズル、および、それらの任意の組合せから選択され得る。例えば、平らなシート状のガスを得るために、出口オリフィスに接する、ガス流を偏向させる表面上の楕円形または円形のオリフィスを使用することができる。
【００２３】
本発明の方法では、追加ステップをステップ（ｉｉｉ）の前に追加してもよい。かかる追加ステップは、２層の隣接する層の接合箇所の外周部の一部分を、ガスジェット２０４を当該一部分に噴射する前に、機械的および／または化学的に粉砕または破壊するステップを含む。例えば、操作者が２層の隣接する層の接合箇所の外周部の一部分をナイフ等の鋭利な道具を使用して切り取ることができるか、または、溶剤を使用して融解することができる。好ましい実施形態では、図６のノズル１１０は、上記鋭利な道具として機能しかつ上記と同様の目的のために使用されるブレード１１１をさらに有してもよい。上記粉砕または破壊するステップによって、後のステップがより容易になる。例えば、ユーザは、より低圧の、および／または、より少ない流量のガス流１１８を使用することができる。
【００２４】
上述のように、キャリア−ワークピース接合スタック２００の中には、上述の任意の方法で処理されなくても、２層間の剥離強度が０．０１ｇ／ｃｍ〜５０．０ｇ／ｃｍの対象範囲内である２層の隣接する層を既に有するものもあり得る。例えば、そのような２層の隣接する層は、第１層およびキャリア層２０１であってもよく、対応するＰｃ１は、ＡＳＴＭ  Ｄ６８６２に規定される約０．０１ｇ／ｃｍ〜約５０．０ｇ／ｃｍ、好ましくは約０．０５ｇ／ｃｍ〜約１０．０ｇ／ｃｍ、より好ましくは約０．１ｇ／ｃｍ〜約５．０ｇ／ｃｍの範囲内である。以下の記載において、そのようなスタックの例を説明する。具体的には、図１におけるｎが２の接合スタック２００が、図７の示す接合スタック１００として具体的に例示されている。
【００２５】
図７を参照すると、ワークピース６０（図１のワークピース層２０２の実施形態）を一時的に接合する支持体１０が、支持面２１を有するキャリア２０（図１のキャリア層２０１の実施形態）および絶縁フィルム３０（図１の第１層の実施形態）を備えている。絶縁フィルム３０の第１面３１は、ＡＳＴＭ  Ｄ６８６２に規定される約０．０１ｇ／ｃｍ〜約５０．０ｇ／ｃｍ、好ましくは約０．０５ｇ／ｃｍ〜約１０．０ｇ／ｃｍ、より好ましくは約０．１ｇ／ｃｍ〜約５．０ｇ／ｃｍの範囲内の剥離強度Ｐ１で支持面２１に接合している。第２面３２は、図７に示されるように、ワークピース６０に間接的に（例えば、第２面３２とワークピース６０との間に位置決めされた接着層４０（図１の第ｎ層または第２層の実施形態）を使用して）接合していてもよい。この例では、第２面３２は接着層４０の第１面４１に接合し得、接着層４０の第２面４２はワークピース６０に接合し得、その結果、スタック１００が形成され得る。
【００２６】
ワークピース６０は、光学レンズ、薄型液晶ガラス、薄型ウェハ、薄型金属板、薄型水晶円板、薄型固体膜、薄型固体フィルム、および、薄型固体フィルタ等の薄型または超薄型製品を製造するための任意の機械的および／または化学的処理の対象として適した任意のワークピースであることができる。図７に示す実施形態では、ワークピース６０は、係合面５１および加工面５２を有する、（薄膜化対象の）ウェハ５０である。したがって、ウェハ５０の、絶縁フィルム３０の第２面３２上への接合は、係合面５１と絶縁フィルム３０の第２面３２との間に接着層４０を配置することによって行われ得る。ワークピース６０の加工は、例えば、ウェハ５０の加工面５２に行われ得る。
【００２７】
ウェハ５０は、機能ウェハまたはデバイスウェハとして知られる任意のウェハであってよく、ウェハ５０の係合面５１は前面またはデバイス面としても知られ得、ウェハ５０の加工面５２は裏面として知られ得る。ウェハ５０は任意の形状であることができるが、通常は、円形である。係合面５１は、シリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、シリコンゲルマニウム、（酸）窒化ケイ素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、金属（例えば、銅、アルミニウム、金、タングステン、タンタル）、低ｋ誘電体、ポリマー誘電体、ならびに、様々な金属窒化物および金属シリサイド等の半導体材料上に作製されたかまたはそれら半導体材料から作製された任意の適したマイクロデバイスを備えていてもよい。係合面５１上または係合面５１内のデバイスの例には、制限されないが、集積回路、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、マイクロセンサ、パワー半導体、発光ダイオード、フォトニック回路、インタポーザ、および、埋め込み受動デバイスが含まれることができる。係合面５１はまた、はんだバンプ、金属ポスト、および、金属ピラーからなる群から選択される少なくとも１つの構造を有することもできる。
【００２８】
かかる実施形態におけるキャリア２０はキャリアウェハであり、このキャリアウェハは、前面またはキャリア面としても知られる支持面２１と、裏面２２とを有する。好ましいキャリアウェハ２０は、シリコン（例えば、ブランクデバイスウェハ）、サファイア、クオーツ、金属（例えば、アルミニウム、銅、銀、鉄）、様々なガラス（ソーダライムガラスおよびホウケイ酸ガラス）、および、セラミックスであることができる。キャリア２０は、正方形、楕円形、または、長方形であってもよいが、より一般的には円形、かつ、ウェハ５０に合致する大きさであることにより、接合したアセンブリは、従来の加工ツールおよびカセット内で取り扱われることができる。かかる実施形態の利点として、キャリア２０には、剥離工程を促進するための穴をあけなくてもよい。絶縁フィルム３０を溶解または分解するための液状化学薬品が必ずしも必要ではないからである。
【００２９】
ウェハ５０の研削後に所望の膜厚均一性を得るために、キャリア２０の厚さは均一であることが好ましく、キャリア２０は良好な表面平坦度（すなわち平面性）を有することが好ましい。例えば、シリコンウェハ５０を厚さ５０μｍ以下まで研削し、±１０％以下の均等性を実現するために、キャリア２０の厚さのばらつきを、±２μｍ以下に減少するべきである。キャリア２０を繰り返し使用する場合、耐擦傷性を有することも好ましい。
【００３０】
図８を参照すると、ウェハ５０（例えば、ブランクウェハ）等のワークピース６０を一時的に接合するための支持体１０の製造方法が示されている。１つのステップにおいて、支持面２１を有するキャリア２０を設ける。他のステップにおいて、絶縁フィルム３０を支持面２１上に形成する。絶縁フィルム３０の第１面３１は、ＡＳＴＭ  Ｄ６８６２に規定される約０．０１ｇ／ｃｍ〜約５０．０ｇ／ｃｍ、好ましくは約０．０５ｇ／ｃｍ〜約１０．０ｇ／ｃｍ、より好ましくは約０．１ｇ／ｃｍ〜約５．０ｇ／ｃｍの範囲内の剥離強度Ｐ１で支持面２１に接合している。
【００３１】
絶縁フィルム３０は通常、スピンコーティング、スプレーコーティング、または、ドライフィルムテープとしてラミネートすることによって支持面２１に設けられる。しかしながら、ステンシル印刷法、インクジェット法、溶液流涎法、メニスカスコーティング、ローラーコーティング、フローコーティング、ディップコーティング、ナイフコーティング、および、ダイコーティング等の他のコーティング方法も本発明において企図されている。
【００３２】
スピンコーティングおよびスプレーコーティングで塗布したフィルム３０がより好ましい。それらコーティングの膜厚均一性が、テープによってもたらされることができる膜厚均一性よりも高いからである。スピンコーティングはより均一であり、滑面、および、内部に空隙の存在しないコーティングを提供するが、テープは接着層内に非常に小さな空隙を残し得るため、スピンコーティングが好ましい。高い膜厚均一性によって、薄膜化後のウェハの直交方向の膜厚均一性をより十分に制御することができる。図８に示すように、絶縁フィルム３０は、スピンコーティングによって支持面２１に液体材料３５を塗布し、次いで、この液体材料３５を固化することにより形成され得る。他の実施形態では、絶縁フィルム３０は、ステンシル印刷法によって支持面２１上に塗布することにより形成される。上記液体材料は、任意の周知の塗布方法によって支持面２１に塗布され得る。好ましい方法の１つは、スピンコーティングによって約５秒間〜約１２０秒間、好ましくは約３０秒間〜約９０秒間、約５００ｒｐｍ〜約５，０００ｒｐｍ、好ましくは５００ｒｐｍ〜２，０００ｒｐｍの速さで液体材料３５を塗布する方法である。液体材料３５の塗布後、好ましくは液体材料３５を、約６０秒間〜約８分間、好ましくは約９０秒間〜約６分間、約７０℃〜約３５０℃の温度まで加熱する。いくつかの実施形態では、高温で液体材料３５を加熱することにより後の加工ステップにおいて熱的により安定する一方、低温での加熱は、上記液体材料から溶剤を除去する目的に有用である。絶縁フィルム３０を形成するために使用される液体材料３５に応じて、ホットプレート等の上でのベーキングによって、架橋反応または重合反応を引き起こして絶縁フィルム３０を硬化または固化することができる。いくつかの実施形態では、液体材料３５の化学的性質に応じて、多段階のベーキング工程を利用して絶縁フィルム３０を準備することが好ましい。また、いくつかの例では、上記塗布およびベーキングの工程を液体材料３５のさらなるアリコートに繰り返すことができ、それにより、絶縁フィルム３０を、複数のステップで支持面２１上に「構築する（built）」。
【００３３】
上述のように得られた絶縁フィルム３０の厚さは、１μｍ〜１００μｍ、好ましくは２μｍ〜５０μｍ、さらに好ましくは５μｍ〜２０μｍの範囲内であり、例えば１０μｍであり得る。好ましい実施形態では、絶縁フィルム３０の剪断強度は、ウェハの薄膜化における研削および研磨等の後の加工ステップにおいて被る圧力、力、および、応力に耐える十分な高さである。概して、絶縁フィルム３０の剪断強度は、少なくとも１ＭＰａであり、絶縁フィルム３０は、後の工程の温度（例えば、約１５０℃〜約４００℃）で流動しない。剪断強度は、剪断負荷試験装置によって試験されることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、絶縁フィルム３０はポリマー材料から形成されており、このポリマー材料は、（Ａ）タックフリーであり、かつ、ガラス、シリコン、および、金属の表面に強力に接合しておらず（すなわち、水酸基またはカルボン酸基の量が非常に少ないかまたは全くなく）；（Ｂ）溶液流涎されることができるかまたはラミネートするために薄型フィルム状に形成されることができ；（Ｃ）裏面加工が高温下または高真空環境下で実行される場合でさえ、裏面加工中に被る機械的応力によってひび割れが発生せず、流動せず、他の箇所に広がらない。接合強度が低いことは、接着性のメモ用紙を剥離するために使用され得るようなわずかな手の圧力のみで基板から剥離されることができるポリマー材料に関係がある。したがって、キャリア２０への接着強度が約５０ｐｓｉｇ未満、好ましくは約３５ｐｓｉｇ未満、さらに好ましくは約１ｐｓｉｇ〜約３０ｐｓｉｇの任意の材料が本発明の絶縁フィルム３０用として望ましい材料であり得る。
【００３５】
絶縁フィルム３０の形成に使用されることができる適切な材料には、例えば、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースアセテート、プロピオネート、Ａｒｙｌｉｔｅ、および、それらの任意の組合せが含まれる。絶縁フィルム３０として好ましい材料は、ＣＡ９２１３１  サンディエゴ市クリークロード  ウィロー１００８０所在のMicro Materials Inc.社から市販されている、ポリエーテルスルホンを含むＺ−ＣＯＡＴ１５０である。Ｚ−ＣＯＡＴ１５０は、スピンコーティングまたはステンシル印刷法によって支持面に塗布されることができ、段階的温度プロファイル（step temperature profile）を用いて硬化することができる。試験によって、Ｚ−ＣＯＡＴ１５０フィルムを５ｇ／ｃｍ未満の剥離力を用いて９０°の角度でガラスから剥離できることが証明された。
【００３６】
Ｚ−ＣＯＡＴ１５０は、ポリイミドの代替として、または、ポリイミドに改良さえ加わった材料として、異なる性質を示す。例えば、Ｚ−ＣＯＡＴ１５０は、４００℃のベーキングの際に安定性および透明性を維持し、典型的なＦＰＤ製造工場内で使用されるほとんどの化学物質（例えば、酸、いくつかの溶剤、および、アルカリ）に耐性があることができる。特にＺ−ＣＯＡＴ１５０は、高い透明度（例えば、４００℃でのＮ２ベーキング後も３８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長域の８９％超の透過率）；高い熱安定性（例えば、３００℃超のガラス転移温度および５０℃〜３００℃での熱的−機械的安定性（最大４時間））；５００℃超の分解温度；良好な不透水性（moisture impermissibility）を示す。Ｚ−ＣＯＡＴ１５０の引張り強さは、３００℃で６００ｋｇ／ｃｍ２超；３５０℃で５５０ｋｇ／ｃｍ２超；４００℃で４８０ｋｇ／ｃｍ２超（３０分）；４００℃で４５０ｋｇ／ｃｍ２超（１．５時間）である。Ｚ−ＣＯＡＴ１５０の３２０ｎｍ〜８００ｎｍの波長域の透過率は、９０％の窒素雰囲気において３００℃〜４００℃で８０％超である。Ｚ−ＣＯＡＴ１５０フィルムの耐薬品性試験によって、ＰＧＭＥＡ、０．０４５％のＫＯＨ、水酸化アルミニウム、シュウ酸、ＴＨＡＭ、および、剥離剤の化学薬品内に２５℃〜６０℃で３０分〜６０分浸漬後、前記材料の重量損失が１％未満であり、Ｚ−ＣＯＡＴ１５０の表面が実質的に変化していないことが示された。Ｚ−ＣＯＡＴは、シクロペンタノン、ＮＭＰ、ＴＨＦ、および、ジオキソラン内に溶解することができる。
【００３７】
図９は、接着層４０を形成し、この接着層４０をワークピース６０上（例えば、ウェハ５０の係合面５１上）に接合する方法を示す。接着層４０は通常、溶液をスピンコーティングもしくはスプレーコーティングで塗布することによって、または、ドライフィルムテープとしてラミネートすることによって、係合面５１上、絶縁フィルム３０の第２面３２上、または、それら両方の面上に設けられる。しかしながら、インクジェット法、溶液流涎法、メニスカスコーティング、ローラーコーティング、フローコーティング、ディップコーティング、ナイフコーティング、および、ダイコーティング等の他のコーティング方法も本発明において企図されている。スピンコーティングおよびスプレーコーティングで塗布した接着材がより好ましい。それら接着剤が、テープによってもたらされることができる膜厚均一性よりも高い膜厚均一性のコーティングを形成するからである。膜厚均一性が高いことによって、薄膜化後のウェハの直交方向の膜厚均一性をより十分に制御できることになる。接着層４０は、少なくともウェハ５０への、好ましくはウェハ５０および絶縁フィルム３０の両方への高い接合強度を示す。
【００３８】
図９に示すように、接着層４０は、スピンコーティングによって液体材料４５を係合面５１に塗布し、次いで、液体材料４５を固化することにより形成され得る。液体材料４５は、任意の周知の塗布方法によって係合面５１に塗布され得る。例えば、スピンコーティングによって約５秒間〜約１２０秒間、好ましくは約３０秒間〜約９０秒間、約５００ｒｐｍ〜約５，０００ｒｐｍ、好ましくは約５００ｒｐｍ〜２，０００ｒｐｍの速さで液体材料４５を塗布する。
【００３９】
無溶剤型の（液状の）液体材料４５を、塗布後、相対的に低温（１１０℃±１０℃等）で係合面５１、絶縁フィルム３０の第２面３２、または、それら両方の面に接合してもよい。他の実施形態では、無溶剤型の液体材料４５を、半固体状態または粘着状態まで加熱してもよく、２２０℃±１０℃等の高温で係合面５１、絶縁フィルム３０の第２面３２、または、それら両方の面に接合してもよい。さらに他の実施形態では、溶剤型の液体材料４５を、固体状態までベーキングしてもよく、２２０℃±１０℃等の高温で係合面５１、絶縁フィルム３０の第２面３２、または、それら両方の面に接合してもよい。様々な実施形態では、液体材料４５を、約６０秒間〜約８分間、好ましくは約９０秒間〜約６分間、約８０℃〜約２５０℃、より好ましくは約１７０℃〜約２２０℃まで加熱する。接着層４０を形成するために使用される液体材料４５に応じて、ベーキングによって架橋反応または重合反応を引き起こすことができ、接着層４０を硬化または固化することができる。いくつかの実施形態では、液体材料４５の化学的性質に応じて、多段階のベーキング工程を利用して接着層４０を準備することが好ましい。また、いくつかの例では、上記塗布およびベーキングの工程を液体材料４５のさらなるアリコートに繰り返すことができ、それにより、接着層４０を、複数のステップで係合面５１上に「構築する」。液体材料４５は、溶媒系に溶解または分散したモノマー、オリゴマー、または、ポリマーを含み得る。典型的な溶媒系は、ポリマーまたはオリゴマーの選択によって異なる。組成物の典型的な固形分は、該組成物の総重量を基準にして約１重量％〜約６０重量％、好ましくは約３重量％〜約４０重量％であり得る。液体材料４５の例、または、液体材料４５の重合生成物の例には、限定されないが、エポキシ樹脂、環状オレフィン、アクリル樹脂、シリコーン、スチレン樹脂、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリウレタン、エチレン-プロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリビニルブチラール、および、ポリアセタールが含まれ得る。
【００４０】
図９は、係合面５１へのスピンコーティングを示すのみであるが、かかるスピンコーティングは、同様に絶縁フィルム３０の第２面３２上に行うことができるものと理解されたい。または、接着層４０の一部をスピンコーティングによって係合面５１上に、接着層の残りの部分をスピンコーティングによって第２面３２上に形成することができる。
【００４１】
上述のように、係合面５１の表面形態には、マイクロエレクトロニクス素子、隆起形状、コンタクトホール、ビアホール、配線、および、溝が存在することによって、地形と同様に変形形態があり得る。平坦な、すなわち平面状の加工面５２を仮定すれば、係合面５１の最も高い領域または箇所（例えば、はんだバンプ、金属ポスト、および、金属ピラー）が加工面５２から最も遠くに延在し、最も低い領域または箇所が加工面５２の最も近くにある。典型的な実施形態では、接着層４０の第１面４１は、実質的に平坦、すなわち平面状である。したがって、上記最も高い領域または箇所の上方の接着層４０の厚さＴＨ（すなわち最小厚さ）は、上記最も低い領域または箇所の上方の接着層４０の厚さＴＬ（すなわち、最大厚さ）よりも小さい。例えば、最小厚さＴＨは、少なくとも約５μｍ、より好ましくは約５μｍ〜約５０μｍ、最も好ましくは約１０μｍ〜約３０μｍ（例えば、１０μｍ〜１５μｍ）であってもよく、最大厚さＴＬは、少なくとも約２４μｍ、より好ましくは約４５μｍ〜約２００μｍ、最も好ましくは約５０μｍ〜約１５０μｍであってもよい。好ましい実施形態では、接着層４０は、ＡＳＴＭ  Ｄ４５４１／Ｄ７２３４に規定される約５０ｐｓｉｇ超、好ましくは約８０ｐｓｉｇ〜約２５０ｐｓｉｇ、より好ましくは約１００ｐｓｉｇ〜約１５０ｐｓｉｇの接着強度で係合面５１に接合している。
【００４２】
図１０は、スタック１００の形成方法を示す。支持面２１が絶縁フィルム３０に接合されている支持体１０と、ウェハ５０の係合面５１が接着層４０に接合されているウェハ５０とを次に、互いに押圧することにより、絶縁フィルム３０の第２面３２が接着層４０の第１面４１に接触している。押圧の際、十分な圧力および熱を、好ましくは真空下（例えば、１０Ｐａ）で十分な時間加えることにより、上記支持体１０およびウェハ５０の両方は接合されて、接合スタック１００を形成する。いくつかの他の実施形態では、十分な圧力および熱を非真空下で加えることができる。接合パラメータは、絶縁フィルム３０および接着層４０の化学的同一性および化学的性質によって異なるが、図１０のステップ中の典型的な温度は、適切な接合力を用いて約３０秒間から約５分間、より好ましくは約２分間〜約４分間で、約１５０℃〜約３７５℃、好ましくは約１６０℃〜約３５０℃の範囲内である。好ましい実施形態では、本発明の接合力は約１Ｋｇ未満であるが、先行技術において８インチウェハのために必要とされる典型的な接合力は１Ｋｇ〜１０００Ｋｇである。
【００４３】
例示的実施形態では、スタック１００は、互いに接合されたキャリアウェハ２０、絶縁フィルム３０、接着層４０、および、ウェハ５０からなる。支持面２１、第１面３１および４１、第２面３２および４２、ならびに、係合面５１の面積は、実質的に同一である。
【００４４】
これにより、ウェハ５０を安全に取り扱うことができ、支持体１０に接合されていなければウェハにダメージを与えていたかもしれないさらなる加工をウェハ５０に行うことができる。例えば、加工面５２に裏面研削および化学的−機械的研磨（ＣＭＰ）等の薄膜化を安全に行うことができる。薄膜化後、ＴＳＶ形成、ＤＲＩＥ等のエッチング、金属蒸着および誘電体蒸着、パターニング（例えば、フォトリソグラフィ、ビアエッチング）、再分配層の形成、プラズマアッシング、ボンドパッドの形成、パッシベーション、アニーリング、ならびに、それらの任意の組合せ等の他の裏面加工を行うことができる。好ましくは、加工面５２の上記加工を、ウェハ５０と支持体１０とを分離せずに、また、上記加工ステップの際に使用される化学物質が一切侵入しないように完了する。図１１は、加工面５２の研削等による薄膜化によってウェハ５０の厚さが減少していることを示す。加工面５２への所望の加工ステップがすべて完了したら、薄膜化したウェハ５０の加工面５２は、切断フィルム（すなわちダイシングフィルム）７０上に接合され得る。
【００４５】
取り扱いを容易にするために、元の（薄膜化前の）ウェハ５０の係合面５１（すなわち前面側デバイス）は、通常の完全な厚さの膜厚（例えば、６００μｍ〜７００μｍ）の時に既に加工されている。図１１の薄膜化ステップ後、ウェハ５０を、厚さ７５μｍ〜１５０μｍまで薄膜化する。ハイブリッド基板（例えば、高出力デバイスとして使用されるガリウムヒ素（ＧａＡｓ））等のワークピースについては、厚さ２５μｍまで減少させてもよい。
【００４６】
薄膜化ステップでは、スタック１００のキャリア側を真空チャックまたはいくつかの機械的取付け手段を利用する工作設備を用いて適切に保持してもよい。機械的な薄膜化は、加工面５２を、液体スラリーを含む硬く平坦な水平回転皿に接触させることによって行う。スラリーは、アンモニア、フッ化物、または、それらの組合せ等の化学エッチング剤と共に研磨媒体を含有し得る。研磨剤によって、基板は「粗く（gross）」除去（すなわち薄膜化）される一方、エッチング剤の化学作用によって、サブミクロンレベルでの「研磨（polishing）」が容易になる。所定の量のウェハ材料が除去されて目的の厚さを実現するまで、ウェハ５０を上記媒体に接触した状態に維持する。
【００４７】
薄膜化後、一般的にはシリコン貫通ビア（すなわちＴＳＶ）といわれるウェハ貫通電気接続を薄膜化したウェハ５０上に形成することができる。化学的−機械的研磨（ＣＭＰ）、リソグラフィ、エッチング、蒸着、アニーリング、および、洗浄等のステップを含むＴＳＶ形成工程を加工面５２上に行うこともできることを理解されたい。例えば、ビアホールを加工面５２上にエッチングによって形成して前面（すなわち、面５１）との接触を容易にすることができる。一般的な乾式エッチング技術を使用して厚さが１００μｍ未満のウェハ５０にビアを形成するために、ビアの直径は、３０μｍ〜７０μｍのみ必要である。したがって、裏面加工に関して、薄型ウェハはより迅速にかつより安価に加工されることができる。
【００４８】
絶縁フィルム３０および接着層４０は、上記工程に関連する機械的応力および圧力に耐えることができる。好ましくは、絶縁フィルム３０および接着層４０は、研削抵抗、ＴＳＶの形成に必要な異方性乾式エッチング中の熱抵抗、プレーティングおよびエッチング中の耐薬品性、ならびに、ラミネートしたスタック１００の室温またはほぼ室温での滑らかな剥離性等の要求を同時に満たすことができる。例えば、絶縁フィルム３０および接着層４０は、約４５０℃までの、好ましくは約２００℃〜約４００℃の、より好ましくは約２００℃〜約３５０℃の、加工温度に耐えることができる。
【００４９】
次いで、絶縁フィルム３０を、ワークピース６０に接合したまま（例えば、絶縁フィルム３０、接着層４０、および、加工したウェハ５０が３層接合スタックまたはサブスタックである状態のまま）キャリアウェハ２０の支持面２１から分離してもよい。一実施形態では、プレートチャックを使用してウェハスタック１００を剥離する。スタック１００の薄膜化したウェハ５０を、ウェハダイシングテープまたはウェハダイシングフィルム７０を使用して剥離チャックプレート（不図示）に連結することができる。先行技術とは異なり、キャリア２０を任意の剥離チャックプレートに真空によって連結する必要はない。
【００５０】
図１２に示す実施形態では、操作者は最初に、絶縁フィルム３０の外周部を機械的および／または化学的に粉砕または破壊することができ、後の分離を容易にすることができる。例えば、操作者は絶縁フィルム３０の外周部の一部分３８を、ナイフ等の鋭利な道具を使用して切り取ることができるか、または、溶剤を使用して融解することができる。代替として、上記鋭利な道具は、図６に示すようにガスジェットノズル１１０内のブレードであり得る。次いで、操作者は、１つ以上のガス源３９を使用することができ、キャリアウェハ２０と絶縁フィルム３０との接合箇所（すなわち接合面）にガス（例えば、４つのジェット）またはストリーム３７を吹き付けることができる（図３、図４、および図５の４つのガスジェット２０４の実施形態）。ガスジェットまたはストリーム３７の圧力によって加えられる力で、キャリア２０は、３層サブトラック（３０、４０、および５０）から吹き飛ばされ得る（すなわち吹き払われ得る）。他の実施形態では、ガス流を吹き付けている間、および／または、ガス流を吹き付けた後、ユーザは、キャリア２０または３層スタック上に追加の力を加えて両者の分離を容易にすることができる。
【００５１】
キャリア２０を除去すると、絶縁フィルム３０および接着層４０が完全に露出され、さらなる洗浄工程のために容易にアクセス可能になる。絶縁フィルム３０および接着層４０を任意の周知の方法を使用して、薄膜化したウェハ５０から除去してもよい。例えば、絶縁フィルム３０および接着層４０を、適した溶剤を使用して融解することもできる。代替として、最初に絶縁フィルム３０を接着層４０から剥離することができ、次いで、残る接着層４０を、リモンネン（limonene）、ドデセン、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）等の溶剤を使用してウェハ５０から融解する。絶縁フィルム３０および接着層４０の両方をできるだけ大量に剥離し、次いで溶剤を使用してウェハ５０上の残留材料を洗浄する他の実施形態もあり得る。これら実施形態では、接着層４０は完全に洗浄される。しかしながら他のいくつかの実施形態では、接着層４０は、完全に洗浄されないように設計されており、すなわち、係合面５１上にいくらかの残留材料を残す。例えば、接着層４０の残分は、後続のウェハ加工ステップにおいて間隙の充填等のいくつかの役目を果たし得る。
【００５２】
ウェハ５０を洗浄する方法の１つは回転塗布法であり、この方法では、洗浄溶剤を約１分間〜約１０分間、回転するウェハ５０に約２００ｒｐｍ〜約１，２００ｒｐｍで連続的に回転塗布する。代替として、上記洗浄溶剤は、約２分間〜約５分間、約１サイクル／分〜約６サイクル／分の回数で約２００ｒｐｍ〜約１，２００ｒｐｍで断続的に回転塗布される。次いで、約３０秒間〜約６０秒間、溶剤を使用して約２００ｒｐｍ〜約１，２００ｒｐｍでウェハ５０のスピンリンスを行ってもよく、かつ、次いで約３０秒間〜約６０秒間、約１，５００ｒｐｍ〜約２，０００ｒｐｍで急速にスピン乾燥を行ってもよい。スピンリンスに適した溶剤は、水、イソプロパノール、１−ドデセン、アセトン、メタノール、エタノール、および、それらの混合物からなる群から選択される。他の実施形態では、ウェハ５０の表面上に洗浄液の液溜まりを形成し、この洗浄液を約２秒間〜約１２０秒間残留させるパドリング法によってウェハ５０を洗浄することができる。次いで、上記洗浄溶媒を約５００ｒｐｍ〜約２，０００ｒｐｍで振り落す。このパドリングと振り落しのサイクルを、残留材料が融解して除去されるまで、通常、約１回〜約７回繰り返すことができる。次いで、ウェハ５０をさらなる溶剤を用いてリンスすることができ、次いで、スピン乾燥することができる。さらに他の実施形態では、ウェハ５０に洗浄液をスプレーすることができ、次いでリンスおよびスピン乾燥を行うことができる。さらに他の実施形態では、ウェハ５０を洗浄溶剤内に浸漬することによって接着層４０を除去することができる。好ましくは、ウェハ５０を約１分間〜約１０分間洗浄溶剤内に浸漬する。浸漬を、接着層４０が十分に融解するまで必要に応じて繰り返すことができる。次いで、ウェハ５０のリンスおよび乾燥を行うことができる。
【００５３】
薄膜化したウェハ５０は、完全にまたは所望であれば不完全に洗浄され、かつ、切断フィルム（すなわちダイシングフィルム）７０上に接合されたことにより、今度は、薄膜化したウェハ５０にさらなる半導体プロセスを行うことができる。
【００５４】
例えば、薄膜化したウェハ５０を、パッケージに搭載されてプリント配線基板との相互接続を可能にする個々のデバイスまたはダイに分割してもよい。ダイが依然としてウェハアレイの一部である間に、ダイ上またはダイの周囲にデバイスパッケージを構成することが好ましい。このようなウェハレベルでのパッケージングによって、パッケージング全体の費用が削減され、デバイスとそのマイクロエレクトロニクス環境とのより高い相互接続密度を実現することができる。
【００５５】
薄膜化したウェハ５０には、容易に切断およびスクライビングを行うことができ、ＩＣを作製することができる。薄膜化したウェハには、貫通および切断する材料量が少なく、したがって必要な労力がより少ない。使用される方法（鋸引き、スクライビングと破断、または、レーザアブレーション）に係わらず、ＩＣは、より容易に薄型のウェハ５０から切断される。
【００５６】
デバイスウェハ５０とキャリアウェハ２０とを分離する効率に関し、本発明は、接合層のエッチング、分解、または、切り離しのためにレーザアブレーション、プラズマエッチング、ウォータージェット、鋸引き、または、切断等を必要とする周知技術に比して有利である。キャリアウェハから絶縁フィルムを剥離することによってデバイスウェハとキャリアウェハとを容易に分離することができ、かつ、それにより、絶縁フィルム／接着層の一方の面が、後続の加工を簡便に行うために完全に露出されるからである。本発明は、剥離ステップにおける応力がより少なく、かつ、接合層を除去する際の効率がより高い薄型ウェハ取扱いのパフォーマンスを、熱安定性、荒い裏面加工ステップとの両立性、封止によるウェハ前面上のバンプの保護、および、前面上に欠陥が少ないこと等の他のパフォーマンスを犠牲にせずに、向上させることができる。
【００５７】
本発明は、多くの技術分野において広く使用されることができる。例えば、大型ウェハ（例えば、直径８インチまたは１２インチのシリコンウェハ）を上述のように容易にキャリアから分離することができる。水晶ウェハの分野では、ウェハの厚みを減少することは、振動周波数を高めるために必要である。かかる分離は、本発明を利用する時に容易に実現されることができる。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の分野では、ガラスの厚みを減少することは、ディスプレイの重量を減少するために必要であり、また、ガラスが均一の厚さであることが望ましい。繰り返すが、このような分離はまた、本発明を使用して容易に実現することができる。
【実施例】
【００５８】
例１：デバイスウェハのコーティング
シリコンデバイスウェハ（すなわち、ワークピース６０またはウェハ５０）をＷＳ−４００スピンコータ（Laurell Technologies社から入手可能）内の真空チャック上に載置した。約２ｍｌのＺ−ＢＯＮＤ６０１シリコーン組成物（ＣＡ９２１３１  サンディエゴ市クリークロード  ウィロー１００８０所在のMicro Materials Inc.社から入手可能）を上記ウェハの中心にニードル式ディスペンサによって塗布した。次いで、上記ウェハを５００ｒｐｍで１０秒間、１，０００ｒｐｍで５秒間、２，０００ｒｐｍで１０秒間、６００ｒｐｍで５秒間回転させてから、回転を止めた。Ｚ−ＢＯＮＤ６０１は、スピンコーティング後、上記デバイスウェハ上に均一な濡れ層を形成した。濡れたＺ−ＢＯＮＤ６０１層（すなわち、接着層４０）の厚さは、約１５μｍである。
【００５９】
例２：キャリアウェハのコーティングおよび支持体１０の形成
シリコンダミーウェハをキャリアウェハとして使用し、これをＷＳ−４００スピンコータ内の真空チャック上に載置した。約２ｍｌのＺ−ＣＯＡＴ１５０ポリエーテルスルホン化合物（ＣＡ９２１３１  サンディエゴ市クリークロード  ウィロー１００８０所在のMicro Materials Inc.社から入手可能）を上記キャリアウェハの中心にニードル式ディスペンサによって塗布した。次いで、上記ウェハを７００ｒｐｍで５秒間、１，５００ｒｐｍで１０秒間、５００ｒｐｍで５秒間回転させた後、回転を止めた。Ｚ−ＣＯＡＴ１５０は、スピンコーティング後、キャリアウェハ上に均一な濡れ層を形成した。スピンコーティング直後のＺ−ＣＯＡＴ１５０の厚さは、約１２μｍである。
【００６０】
次いで、濡れたＺ−ＣＯＡＴ１５０層を有する上記キャリアを８０℃のホットプレート上に１０分間載置した。Ｚ−ＣＯＡＴ１５０は、加熱中に上記キャリアウェハ上で乾燥層を形成し始めた。次いで、キャリアを移動させて２００℃の第２のホットプレートに７分間、次いで３５０℃の第３のホットプレートに１０分間載置し、残留溶剤を取り除いた。固体の透明なＺ−ＣＯＡＴ１５０層を、絶縁フィルム３０としてキャリアウェハ上に形成した。上記絶縁フィルムの最終的な厚さは、８μｍである。
【００６１】
例３：ウェハの接合および熱安定性
この例において使用されたウェハボンダは、ＣＡ９２１３１  サンディエゴ市クリークロード  ウィロー１００８０所在のMicro Materials Inc.社から市販されているＺ−ＢＴ２００ボンダである。支持面２１と絶縁フィルム３０が接合されている例２の支持体１０と、ウェハ５０の係合面５２と接着層４０が接合されている例１のウェハ５０とを次に、互いに押圧することにより、絶縁フィルム３０の第２面３２は、接着層４０の第１面４１に接触している。上記接合を１２０℃の温度で、０．１ミリバールの真空内で１ｋｇの力を４分間加えることによって行い、接合ウェハスタック１００を形成した。上記ウェハスタックを目視で検査したが、空隙は観察されなかった。接合ウェハスタックを３５０℃に設定したホットプレート上に載置した後、このウェハスタックを目視で検査することによって熱安定性を評価したが、ウェハのキャリア上に気泡、ひび割れ、破裂、変色、または、他の外観上の欠陥は観察されなかった。
【００６２】
例４：ウェハの剥離−ガスジェット
ウェハスタック１００を、ＣＡ９２１３１  サンディエゴ市クリークロード  ウィロー１００８０所在のMicro Materials Inc.社から市販されている自動ウェハ剥離機Ｚ−Ｄ２００Ａを使用して分離した。第１に、薄膜化したデバイスウェハを金属枠上のウェハダイシングフィルム（リンテック株式会社から入手可能なＡｄｗｉｌｌ  Ｄ１７５）上にラミネートした。ラミネートした上記ウェハスタックを、キャリアウェハを上にしてＺ−Ｄ２００Ａ内に載置した。鋭利なブレードが絶縁フィルムとキャリアウェハとの境界に機械認識によって自動的に位置合わせされた。上記ブレードは、制御された圧縮ガス流路を有するように設計されている。上記ブレードが上記境界に接触するまで、上記ブレードを制御して上記境界方向に移動させ、次いで、上記ブレードを上記絶縁フィルムと上記キャリアウェハとの間にさらに０．３ｍｍ挿入した。高流量の圧縮ガス（空気）のストリームを、上記ブレード内の上記流路から上記絶縁フィルムと支持キャリアウェハとの間の間隙に向けて約１０秒間発射した（すなわち吹き付けた）。次いで、上記デバイスウェハを上記キャリアウェハから完全に分離した。実施結果を以下の表に示す。
【００６３】
【表１】
0006359576.tif 000002
【００６４】
例５：ウェハの洗浄
例４で得られた３層スタックでは、絶縁フィルム３０、接着層４０、および、加工したウェハ５０が互いに接合したままであった。この例では、絶縁フィルムを接着層から完全に剥離した。次いで、接着層を有するデバイスウェハを６０℃に加熱したＺ−ＣＬＥＡＮ９０１溶液（ＣＡ９２１３１  サンディエゴ市クリークロード  ウィロー１００８０所在のMicro Materials Inc.社から入手可能）内に２０分間配置した。これにより、接着層は、デバイスウェハから完全に除去された。次いで、イソプロピルアルコールでリンスを行い、ウェハの洗浄を終了した。
【００６５】
ここまで、本明細書において、多くの特定の詳細を参照して、本発明の実施形態を説明したが、かかる詳細は実施ごとに変化し得る。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味でとらえられるべきである。本発明の範囲の唯一かつ排他的な指標、および、出願人が本発明の範囲として意図するものは、後のいかなる補正も含む特定の形式で本願に由来する請求項の字義通りの、および、均等な範囲である。
【図１】
0006359576.tif 000003
【図２】
0006359576.tif 000004
【図３】
0006359576.tif 000005
【図４】
0006359576.tif 000006
【図５】
0006359576.tif 000007
【図６】
0006359576.tif 000008
【図７】
0006359576.tif 000009
【図８】
0006359576.tif 000010
【図９】
0006359576.tif 000011
【図１０】
0006359576.tif 000012
【図１１】
0006359576.tif 000013
【図１２】
0006359576.tif 000014