(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合された２枚のウエーハを分離する方法において、
結合されたウエーハの縁部間に前記ウエーハの平面に対して垂直方向にギャップが残されるように、前記結合されたウエーハのうち少なくとも一方のウエーハが前記ウエーハの平面に対して斜めの縁部を有しており、
前記ウエーハの平面に対して垂直方向に可撓性要素を少なくとも２つ備える分離器の、前記ウエーハの平面に対して垂直方向に設けられた少なくとも２つの前記可撓性要素を、前記ウエーハの平面に対して平行な方向から前記ギャップに挿入することによりウエーハを分離する方法であって、
２つの前記可撓性要素の前記ウエーハの平面に対して垂直方向の幅が前記ギャップよりも小さく、２３０μｍよりも小さい、ウエーハを分離する方法。
【請求項２】
前記結合されたウエーハ間に少なくとも１つの機械的要素を挿入することにより、前記ウエーハの分離が維持される、請求項１に記載のウエーハを分離する方法。
【請求項３】
ウエーハが再結合するのを阻止するガスを前記結合されたウエーハ間に吹き付けることにより、前記ウエーハの分離が維持される、請求項１に記載のウエーハを分離する方法。
【請求項４】
前記結合されたウエーハの少なくとも一方を引き離すことにより、前記ウエーハの分離が維持される、請求項１に記載のウエーハを分離する方法。
【請求項５】
前記可撓性要素が板である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のウエーハを分離する方法。
【請求項６】
前記可撓性要素が円柱形状である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のウエーハを分離する方法。
【請求項７】
前記可撓性要素の変形を制限するために、前記可撓性要素が前記可撓性要素を整形する整形構造部材内に維持される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のウエーハを分離する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウエーハ分離装置およびその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の分野はエレクトロニクスおよび構成要素製造技術である。
【０００３】
ダブリュー・ピー・マスサラ、ジー・グーツ、エー・キヤビリアおよびジエイ・ビー・マキテリツクによる「絶縁体上のシリコン用シリコンウエーハの結合」と題する論文（応用物理、６４（１０）、１９８８年１１月１５日、４９４３ページ）において、２枚の「結合された」ウエーハ間の接合または接着力を測定することについての情報が提供されている。このために、薄い板または箔１０が、図４に示されるごとく、２枚のウエーハ１１および１２間に挿入される。接着力は分離がそれにわたつて延びる長さにより測定される。この論文はかかる手順を使用して２つのウエーハを分離することができることを明らかにしている。
【０００４】
しかしながら、この論文の板による分離はそれ自体目的として、しかもそれらの引き付け力を評価するためにウエーハの分離に使用されない。かかる解決は２枚のウエーハ間の接合に板を挿入するために板の非常に精密な操作（観察および案内）を必要とする。かかる精度は分離作動の迅速かつ安価な自動化に不適合てある。
【０００５】
パワーエレクトロニクスの分野において、これまでより薄いシリコンウエーハが使用されている（マイクロエレクトロニクス標準に比して）。このこの展開は２つの主要な問題を生起し、その第１は衝撃に関して非常に脆くかつ可撓性である基板の取扱い、そして第２はより厚いウエーハを取り扱うのに設定または設計された種々の装置の薄いウエーハとの非作動である。
【０００６】
この問題はウエーハの直径が増加するならば、通常のマイクロエレクトロニクスの問題となる。この直径増加は機械的理由のために基板厚さ増加によつて付け加えられ、これに反してエレクトロニクスデバイスはこれまでより薄い表面層に設計されるのみである。その場合に１つの解決は基本的な基板上に結合されるシリコンフイルムにデバイスを設計することからなる。
【０００７】
薄いウエーハ上にデバイスを設計するために開発されたこの解決はその場合に実施されるような処理に対する厚さに関連して適合されるが、同一の直径の支持体上のウエーハの予備的「結合」を使用する。結合は接着剤層を使用しないが、フアンデルワールスの力、静電力または表面の親水性特性のごとき、単なる表面の引き付け力である。
【０００８】
製造中のウエーハの予備的結合はウエーハの操作に関して幾つかの拘束を付与し、すなわち、ウエーハの活性部分の物理的または化学的劣化があるべきでなく、すなわち、デバイスが構成される区域およびウエーハは単に周辺で取り扱われねばならない。
【０００９】
より詳しくは、活性ウエーハは感光性樹脂のごとき活性フイルムによつて被覆され得る。加えて、分離要素はウエーハにおいて物理的または化学的汚染を引き起こさない材料において製造されねばならず、それは使用不能となるウエーハ上に製造されるデバイスを導く。とくにエレクトロニクス構成要素の製造用ウエーハの場合において、分離要素がナトリウムまたはカリウムのごときアルカリ化合物、または金のごとき重金属を導入しないことを保証する必要がある。
【００１０】
加えて、分離要素の材料の硬さは、ウエーハとの接触区域に擦り傷を生じないように、使用されるフイルムの層より小さくなければならない。
【００１１】
最後に分離要素の材料は薄い層片への分裂または剥離作用がなくかつウエーハに定着される粒子が発生されないことを保証するのに十分に首尾一貫しなければならない。
【００１２】
【発明が解決すべき課題】
かくして、本発明の課題は、自動化されることができかつ迅速でそして活性ウエーハ上に堆積されたウエーハおよび層のどのような劣化も導かない、ウエーハの分離のための技術的解決を見い出すことにある。前述されたような、板または箔の使用は、その周辺でウエーハ間に残された空間の非常に精密な観察を付与する（少なくとも一方のウエーハは外形が形作られた縁部を持つべきである）。ウエーハの分離に続いて、２枚のウエーハの各々の運動を制御することが必要である。
【００１３】
それゆえ、本発明の目的は、位置決めの問題の重要性を少なくしながら、以前に言及された拘束の枠組み内でウエーハの分離の問題の解決を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記した目的を達成するために、ウエーハの平面に対して垂直の方向の幅が前記ウエーハの縁部間の最大ギャップより小さい、少なくとも２つの可撓性の要素からなる少なくとも１つの構体からなり、前記ウエーハの少なくとも一方が斜めの縁部を有することを特徴とする吸引力によって互いに結合されたウエーハを分離するためのウエーハ分離装置が提供され、また、同時に、分離がウエーハの周部の少なくとも１点で行われかつ前記分離が維持されることを特徴とする上記装置の使用方法が提供される。
【００１５】
第１の変形例において、可撓性の要素は薄い板である。
【００１６】
第２の変形例において、可撓性の要素はシリンダである。
【００１７】
好都合には、前記装置は幾つかの分離構造からなり、各々が少なくとも２つの可撓性の要素を有する。
【００１８】
本装置は、例えば吸い込みピペツトである、吸い込み機構を組み込むことができる。
【００１９】
好都合には、可撓性の要素からなる各構体（または分離構造）が横方向の変形を制限しかつ２枚のウエーハ間の良好な貫通を保証するために整形構造内に維持される。
【００２０】
好都合には、可撓性の要素の端部がウエーハの形状の結果として異なる。
【００２１】
本発明はまた、分離がウエーハの周部の少なくとも１点で行われかつ前記分離が２枚のウエーハ間に少なくとも１つの機械的要素を挿入することによりまたは２枚のウエーハが再び結合するのを阻止するためにガスを吹き付けることによりまたはウエーハの少なくとも一方を引き離すことにより引き起こされる装置を使用する方法に関する。
【００２２】
本発明はウエーハの取扱いに対する好都合な解決を提案しかつそれゆえ装置製造業者およびこの分野において機械を提供する供給者に関心がある。主な関心のある市場はとくにパワー構成要素およびメモリ構成要素、マイクロプロセツサおよび高集積密度構成要素の製造業者、ならびにＳＯＩ型ウエーハ製造業者の市場である。
【発明の実施の形態】
【００２３】
本発明は、例えばシリコンからなるウエーハの分離用装置に関する。ウエーハの分離および該分離を維持する２つの機能が連続して検討される。
【００２４】
分離目的のために、本発明は、図２および図３に示されるごとく、ウエーハ１１および１２の斜面接触させられる、少なくとも２つの薄い、可撓性の要素１３および１３’（また分離器または分離構造と呼ばれる）からなる構体を目途ととしており、前記ウエーハの少なくとも一方は斜めの縁部を有する。これらの図面は６個の可撓性の要素を示す。
【００２５】
図２において、要素１３および１３’は、結合されるウエーハ１１，１２まで動かされ、要素１３はもちろん良好な位置になり、要素１３’はその場合作用しない。
【００２６】
図３において、要素がウエーハに近いとき、本件において２つである要素１３はウエーハ１１，１２を個々に動かす。これらの要素１３および１３’はウエーハの表面に対して垂直な方向に縁部の１または複数の斜面により残されたギヤツプより小さい厚さを有しなければならない。例えば、対称斜面をもつ２枚の２４０μｍの厚さのウエーハに関して、前記寸法は２３０μｍより小さい。これらの要素１３および１３’は表面に対して平行な方向に任意の寸法を有することができる。
【００２７】
分離はウエーハの周辺の少なくとも１点または領域において保証されねばならないが、周辺にわたつて分布される幾つかの点か図６および図７に示される方法において使用され得る。
【００２８】
図４において分離器は薄い板である。
【００２９】
図５において分離器はシリンダである。
【００３０】
図７において吸い込み装置１６、例えば吸い込みピペツトは支持体ウエーハの引き離しを可能にしかつ再結合を阻止する。再結合はまたウエーハ間にガスを吹き付けることによりまたは機械的要素１９を挿入することにより回避されることができる。
【００３１】
本発明において、要素１３，１３’からなる構体の使用は少なくとも１つの要素がもちろん、ウエーハの間隔を保証するために良好な位置にあることを保証する。
【００３２】
ウエーハの中心に向かう可撓性要素の機械的振幅は、ウエーハの活性領域の関係を保証する、活性領域の外側の領域に制限される。
【００３３】
分離作業は明らかに幾つかのウエーハに同時に適用され得る。かくして、実施例において、カセツト内に置かれた複数のウエーハを分離することができる。支持体ウエーハは例えば吸い込みピペツトによつて除去され、これに反して残りの分離されたウエーハは次の処理のためにカセツト内に残る。
【００３４】
図６および図７に示されるように、分離要素からなる構体は横方向の変形を制限しかつ２枚のウエーハ間の良好な貫通を保証するために整形構造または箱１７．１８内に維持され得る。
【００３５】
分離要素の輪郭は変形可能であり、例えば、２枚のウエーハ１１および１２の分離を強めるために、図６に示されるように、外側から底部に向かって増加する。分離要素の端部は、３つの考え得るが、分離要素の端部の非限定輪郭を示す、図９、図１０および図１１に示されるような、形状の結果として適合されることができる。かくして、前記輪郭は分離されるべきウエーハの成形の結果として最適化され得る（例えば、テーパー付け、丸み付けまたは平行六面輪郭）。
【００３６】
分離を維持するために、本発明による装置は例えば２枚のウエーハ間の可撓性要素より好ましくは硬い、機械的要素の挿入によりまたは２枚のウエーハが再結合するのを防止するガスの吹き付けにより完成され得る。
【００３７】
ウエーハを分離しかつ分離を維持するこれら２つの機能はまた複数対のウエーハの迅速かつ自動的な分離を可能にする。
【００３８】
実施例において、ナイロン粗毛の束から形成される「歯ブラシ」型構造が使用される。各粗毛はおよそ１００μｍの直径およびおよそ９ｍｍの長さを有する。各束は１．５ｍｍの直径を有する約５０本の粗毛により構成される。束は７本からなる４列に組織される。各束は隣りの束から２．５ｍｍである。粗毛の端部は図１０に示される形状に対応する。横方向通路は、３ｍｍを超える粗毛の端部を自由にする、ＰＶＣ箱により８ｍｍに制限される。
【００３９】
分離要素が、それに製造されるデバイスを使用不能にする、ウエーハでの物理的または化学的汚染を生じない材料から作られる。より詳しくは、電子部品製造用のウエーハの場合において、ナトリウム、カリウムのごときアルカリ化合物、または金のごとき重金属の導入を回避する必要がある。材料の硬さは好ましくはウエーハとの接触区域に擦り傷を発生しないために層の硬さより小さい。材料はまた好ましくは剥離作用または薄片状に分裂せずかつウエーハに定着され得る粒子を発生しないことを保証するように十分に首尾一貫している。
【００４０】
【発明の効果】
叙上のごとく、本発明は、吸引力によって結合されたウエーハを分離するウエーハ分離装置において、ウエーハの平面に対して垂直の方向の幅が前記ウエーハの縁部間の最大ギャップより小さい、少なくとも２つの可撓性の要素からなる少なくとも１つの構体からなり、前記ウエーハの少なくとも一方が斜めの縁部を有する構成としたので、ウエーハの分離に続いて、２枚のウエーハの各々の運動を制御することができる、位置決めの問題の重要性を少なくしながら、ウエーハの分離の問題の解決を得るウエーハ分離装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の装置を示す図である。
【図２】本発明による装置を示す図である。
【図３】本発明による装置を示す図である。
【図４】本発明による装置の変形例を示す図である。
【図５】本発明による装置の変形例を示す図である。
【図６】本発明による装置の変形例を示す図である。
【図７】本発明による装置の変形例を示す図である。
【図８】本発明による装置の変形例を示す図である。
【図９】本発明による装置の変形例を示す図である。
【図１０】本発明による装置の変形例を示す図である。
【図１１】本発明による装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１１  ウエーハ
１２  ウエーハ
１３  可撓性の要素
１３’  可撓性の要素
１４  分離構造
１５  分離構造
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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