JP4958287B2 - 剥がし装置における剥離方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）に貼り合わせるサポートプレートをウエハから剥がす剥がし装置、接着剤の溶解方法、及び剥離方法に関する。

従来、ＩＣカードや携帯電話の薄型化、軽量化が要求される中で、この要求を満たすために、組み込まれる半導体チップを薄板化することが解決課題とされていた。そのためには、半導体チップの基礎となるウエハの厚さを薄くしなければならない。なお、このウエハには回路パターンが形成されている。

ウエハを薄板化するには、ウエハの回路パターン形成面に、貫通孔を有するサポートプレート即ち孔あきサポートプレートを接着剤で貼り付け、これを反転してウエハの厚みが小さくなるようにその裏面をグラインダで研削する方法が行われている。また、この薄板化したウエハとサポートプレートとの剥離を行う際には、サポートプレートの外側から溶解液を供給する。

この溶解液は、サポートプレートに形成された貫通孔を経て接着剤層まで到達させ、硬化している接着剤を溶解させる。なお、貫通孔のないサポートプレートの場合は、ウエハとサポートプレートとの間の隙間から接着剤層に溶解液が浸透する。こうして、サポートプレートから剥離したウエハをダイシング装置によって各チップに切り離す。

しかしながら、ウエハとサポートプレートとが接着剤で貼り付けられた状態で、溶解液により、硬化している接着剤を溶解させる手段では、サポートプレートをウエハから剥離するのは難しかった。特に、サポートプレートに貫通孔が形成されてない場合は、剥がすのが困難であった。

また、例えば前工程で、接着剤を例えばフッ素プラズマ処理により形成した保護膜でコーティング等した場合にあっては、接着剤がより溶解し難い状態となっている。

そこで、ウエハとサポートプレートとを接着している接着剤を溶解し易くする必要がある。更に、従来は、接着剤の溶解時間が遅いため、溶解性を向上させる必要があった。

本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、ウエハとサポートプレートを剥がし易くする、剥がし装置、接着剤の溶解方法、及び剥離方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、
サポートプレートを接着剤により貼り付けられたウエハから剥がす剥がし装置であって、
前記接着剤を介して貼り合わされている前記ウエハ及び前記サポートプレートに対してＯ_２プラズマ処理を施すＯ_２プラズマ処理ユニットを有することを特徴とする。

また、本発明は、
ウエハとサポートプレートとの間に介在させた接着剤の溶解方法であって、
前記接着剤に溶解液を供給する前に前記接着剤の露出部分にＯ_２プラズマ処理を施すことを特徴とする。

更に、本発明は、
サポートプレートとウエハとが接着剤を介して貼り合わせられた貼り合わせ体にて、サポートプレートとウエハとを剥離する剥がし装置において、
前記貼り合わせ体をプラズマ処理するプラズマ処理部と、
前記プラズマ処理部にて処理された貼り合わせ体を、サポートプレートとウエハとに剥離する剥がし部とを備えることを特徴とする。

本発明は、
サポートプレートとウエハとが接着剤を介して貼り合わせられた貼り合わせ体にて、サポートプレートとウエハとを剥離する剥離方法において、
前記貼り合わせ体を、酸素ガスをエッチャントとするプラズマで処理するプラズマ処理工程と、
サポートプレートとウエハとを剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、接着剤を介して貼り合わされているウエハ及びサポートプレートに対してＯ_２プラズマ処理を施すことにより、貼り付けられたウエハ及びサポートプレートからサポートプレートを剥がし易くすることができる。また、接着剤に溶解液を供給する前に接着剤の露出部分にＯ_２プラズマ処理を施すことにより、接着剤を溶解液で溶解しやすくすることができる。

特に、前工程でフッ素プラズマ処理を施して溶解液に溶解し難くなった接着剤に対しても、Ｏ_２プラズマ処理を施すことにより、接着剤を溶解液に溶解し易くすることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施形態の剥がし装置１０の全体構成を示す図である。

この剥がし装置１０は、接着剤を介して貼り合わせられたウエハとサポートプレートとの貼り合わせ体をウエハとサポートプレートとに剥離する装置である。

この剥がし装置１０は、前記貼り合わせ体をＯ_２プラズマ処理するプラズマ処理部６０と、プラズマ処理部６０にて処理された貼り合わせ体をウエハとサポートプレートとに剥離する剥がし部７０と、剥がし部７０にて剥離されたウエハを洗浄する洗浄部８０と、貼り合わせ体、ウエハ等の被処理体を搬送する搬送部４８と、処理前の貼り合わせ体を収納するカセット９０と、を有している。この剥がし装置１０における動作は以下のとおりである。

カセット９０に収納されている貼り合わせ体が、搬送部４８によりプラズマ処理部６０に搬入される。プラズマ処理部６０は、搬入された貼り合わせ体をＯ_２プラズマ処理する。

上記Ｏ_２プラズマ処理された貼り合わせ体は、搬送部４８によりプラズマ処理部６０から剥がし部７０に搬入される。この剥がし部７０は、搬入された貼り合わせ体をウエハとサポートプレートとに剥離する。

上記剥がし部７０にて剥離されたウエハは、搬送部４８により洗浄部８０に搬入される。洗浄部８０は、搬入されたウエハを洗浄する。
ここで、ウエハを薄板化して半導体のチップを得る工程について説明する。

図２（ａ）〜（ｇ）は、接着剤１６を用いてウエハ１２とサポートプレート１４とを貼り付け、ウエハ１２を薄板化して半導体のチップに切り離す工程を示す図である。

図２（ａ）に示すように、ウエハ１２の回路パターン形成面（ウエハのＡ面）に塗布ユニットにより接着剤１６の液を塗布し、塗布した接着剤１６の液を乾燥させる。これにより、接着剤１６の流動性を低減させ、ウエハ１２のＡ面に接着剤１６の層を形成する。

なお、接着剤１６の層の厚みは、ウエハ１２のＡ面に形成した回路の凹凸に応じて決定する。また、一回の塗布で凹凸に応じた厚みを出せない場合には、接着剤１６の塗布と乾燥を複数回繰り返して行う。

次いで、図２（ｂ）に示すように、接着剤１６の層が形成されたウエハ１２とサポートプレート１４とを重ねて貼り付け、一体化して貼り合わせ体１８を形成する。このように、薄くかつ欠けやすい性質を有するウエハ１２を、サポートプレート１４を貼り付けることによってバックアップ（補強）する。

ここで、サポートプレート１４は、図３及び図４に示すように、ウエハ１２よりも大径で、例えば厚み略０．５ｍｍのものが用いられる。このサポートプレート１４には、厚み方向に貫通する多数の貫通孔２４が形成されている（孔あきサポートプレート）。このサポートプレート１４の材料としては、例えばガラス、シリコン、セラミック、鉄―ニッケル合金等が用いられる。

この貫通孔２４は、サポートプレート１４とウエハ１２とを接着している接着剤１６を溶解して剥離するときに有効に機能する。すなわち、サポートプレート１４の上方から溶解液を注いだときに、この溶解液は貫通孔２４を通って接着剤１６に到達し、接着剤１６を溶解する。そうすると、サポートプレート１４とウエハ１２とを効率的に剥離することができる。但し、貫通孔２４のないサポートプレートの場合は、サポートプレートとウエハ１２との間の隙間から接着剤１６に溶解液が浸入する。

なお、貫通孔２４の直径としては、例えば０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ、貫通孔２４のピッチとしては、例えば０．３ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。

次に、図２（ｃ）に示すように、サポートプレート１４とウエハ１２とを一体化した後の、サポートプレート１４の貼り付け面とは反対の面（ウエハ１２のＢ面）をグラインダ２６で研削し、ウエハ１２を薄板化する。

次いで、図２（ｄ）に示すように、薄板化したウエハ１２の上記Ｂ面をダイシングテープ２８上に固定する。このダイシングテープ２８は、粘着性を有するとともに、フレーム３０に保持されている。

この後、図２（ｅ）に示すように、サポートプレート１４の方から溶解液を供給すると、溶解液は、サポートプレート１４の貫通孔２４を経て接着剤１６に到達し、接着剤１６を溶解する。この溶解液としては、例えば、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート）を使用する。

その後、図２（ｆ）に示すように、サポートプレート１４と薄型化されたウエハ１２とを剥離する。ここで、サポートプレート１４として、鉄―ニッケル合金等のような磁石を用いた場合は、サポートプレート１４を、剥がし部７０におけるアーム３２の先端に取り付けた磁石３４に付着させる。続いて、アーム３２を斜め上方に引くことにより、ウエハ１２から、サポートプレート１４を周辺部から徐々に剥離することができる。

なお、この剥離方法は特に限定されない。例えば、アーム３２の先端に取り付けた爪のような治具を、サポートプレート１４とウエハ１２との間に挿入し、サポートプレート１４の端面に引っ掛けて剥離することができる。その他、ダイシングテープ２８を貼り付けた面を真空吸着して剥離する方法等が考えられる。

次に、図２（ｇ）に示すように、サポートプレート１４を剥離した後、ウエハ１２の接着面を洗浄し、ダイシング装置３６によってウエハ１２をチップサイズに切断する。切断後は、ダイシングテープ２８に紫外線を照射しその粘着力を低下させ、切断したチップを個々に取り出す。

上記プラズマ処理部６０は、プラズマ処理装置を有している。このプラズマ処理装置は、電極間に高周波電圧を印加し、エッチャントを用いてプラズマを発生させる装置である。このプラズマ処理部６０は、例えば図２（ｃ）の作業後の工程に用いられる。

このプラズマ処理部６０におけるプラズマ処理装置は、酸素ガス（Ｏ_２ガス）をエッチャントとしてＯ_２プラズマを発生させるようになっている。そして、発生したＯ_２プラズマで貼り合わせ体１８における接着剤１６の露出部分を処理するようになっている。接着剤１６の露出部分としては、ウエハ１２とサポートプレート１４との間の露出部分の他、サポートプレート１４の貫通孔２４を介して接着剤１６が外気に露出する部分を含む。但し、貫通孔２４が形成されていないサポートプレートの場合は、ウエハ１２とサポートプレートとの間の接着剤１６の露出部分が該当する。

上記のようにＯ_２プラズマで処理することにより、接着剤の溶解性を向上させることができる。これは、おそらく、接着剤１６の露出部分が分解されることによる効果であると考えられる。

剥がし部７０は、貼り合わせ体において、ウエハからサポートプレートを剥がすものであり、例えば、貼り合わせ体に溶解液を供給する供給部と、前記貼り合わせ体においてウエハからサポートプレートを剥がすアーム３２と、を備えている。この剥がし部７０は、例えば図２（ｅ）（ｆ）の工程に用いられる。

この剥がし部７０には、プラズマ処理部６０でＯ_２プラズマ処理された貼り合わせ体１８が、サポートプレート１４を上にした状態で搬入される。この状態で、貼り合わせ体１８の上方からノズル７６により溶解液が噴射される。このときの、噴射される溶解液の種類や量は、接着剤１６の種類等によって適宜選択される。

次いで、アーム３２によりウエハ１２とサポートプレート１４とが剥がされる。このアーム３２の先端には、前述したように、例えば磁石３４が取り付けられている。そして、サポートプレート１４が、鉄―ニッケル合金等のような材料である場合は、サポートプレート１４をアーム３２の先端に取り付けた磁石３４に付着させてウエハ１２から剥離する。

この剥がし部７０においては、貼り合わせ体に溶解液を供給して剥がす前に、ウエハとサポートプレート間に介在する接着剤の露出部分にＯ_２プラズマ処理を施し、溶解液は接着剤に浸透しやくなっているため、ウエハとサポートプレートとを剥がしやすくなっていると考えられる。

洗浄部８０は、洗浄液を貼り合わせ体に供給するノズル等を備えている。この洗浄部８０は、例えば図２（ｆ）の作業後の工程に用いられる。

この洗浄部８０では、剥がし部７０においてサポートプレートの剥離されたウエハが搬入され、ノズルより供給した洗浄液によりウエハに残存している接着剤を除去する。
（Ｏ_２プラズマによる接着剤の溶解性の確認）
Ｏ_２プラズマ処理によって接着剤の溶解性の確認は、サンプルをプラズマ処理し、その後溶解液に浸漬して行った。比較として、プラズマ処理していないものにおいても同様に溶解性を確認した。

サンプルとして、シリコン（Ｓｉ）のウエハにアクリル系接着剤を塗布し、１１０℃、１５０℃、２００℃で各１８０秒ベークして接着剤層を形成した後に、約２０ｍｍの正方形に切断したものを用いた。

そして、サンプルを、剥離評価の溶解液であるＰＧＭＥＡ（液温２２℃）に浸漬し、その膜厚の変化で評価した。膜厚は、面内１７点を測定し、その平均値で示す。

プラズマ処理（Ｏ_２処理）の装置として、ＴＣＡ−２４００（東京応化工業社製）を用いた。ＴＣＡ−２４００の処理条件は、Ｏ_２＝１００ｓｃｃｍ，ＲＦ３００Ｗ，圧力３００（ｍＴｏｒｒ），Ｔｅｍｐ．６０℃ 処理時間６０ｓｅｃである。

その結果、Ｏ_２プラズマ処理を行った場合、ＰＧＭＥＡに浸漬前の膜厚が１５．５μｍであったものが、ＰＧＭＥＡに浸漬後の膜厚が０．１４μｍとなった。これに対してＯ_２プラズマ処理なしの場合、ＰＧＭＥＡに浸漬前１５．５μｍであったものが、０．２３μｍとなった。つまり、Ｏ_２プラズマ処理を行うことにより、接着剤層の溶解性が向上することが判明した。

また、前記Ｏ_２プラズマ処理において、ウエハ１２及びサポートプレート１４の貼り合わせ体１８は、Ｏ_２プラズマにさらされても、いわゆるドライプロセスであるので濡れることはない。このため、乾燥工程等は不要となり、処理工程が迅速となって製造コストの低減を図ることができる。

また、貼り合わせ体については、サポートプレートとウエハとに剥がされる前に、種々の工程を経る。そのため、貼り合わせ体における接着剤層の耐薬品性を向上させておくことが好ましい。この耐薬品性を向上させるためには、貼り合わせ体における接着剤の露出部分をフッ素系プラズマで処理することが好ましい。
（接着剤へのフッ素系プラズマ処理による耐薬品性の評価）
サンプルＡを作成し、このサンプルＡをフッ素系プラズマで処理を行った場合と、行わなかった場合とで、溶解液への耐性を比較することにより評価した。

サンプルＡとしては、６インチのシリコン（Ｓｉ）のウエハにアクリル系接着剤を塗布し、１１０℃、１５０℃、２００℃で各１８０秒ベークして接着剤層を形成した後に、約２０ｍｍの正方形に切断したものを用いた。

プラズマ処理装置として、ＴＣＡ−２４００（東京応化工業社製）を用いた。処理条件は、ＣＦ_４／Ｏ_２＝１８０／２０ｓｃｃｍ，ＲＦ３００Ｗ，圧力３００（ｍＴｏｒｒ），温度６０℃とした。また、フッ素系プラズマ処理時間は、３０秒、６０秒、１８０秒とした。

また、溶解液としては、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノエチルエーテルアセタート）、アセトンの２種類を用いた。この溶解液は、液温２２℃で用いた。

評価としては、上記溶解液に５分、１０分浸漬後、接着剤層の膜厚の変化で評価した。膜厚は、面内１７点を測定し、その平均値をとった。なお、サンプルＡにおける接着剤層は、１５．８μｍであった。

まず、比較として、フッ素系プラズマ処理を行わなかった場合には、ＰＧＭＥＡ、アセトンとも５分間の浸漬で接着剤が溶解してしまい、膜厚は０μｍであった。

これに対して、フッ素系プラズマ処理を行ったものについては、３０秒、６０秒、１８０秒の処理とも、０．１〜０．２μｍ程度の膜の膨潤が観察されたものの、膜厚の変化はほぼなく、耐薬品性が向上していた。
（フッ素系プラズマ処理後のＯ_２プラズマ処理による接着剤の溶解性の評価）
上記フッ素系プラズマ処理では、接着剤層の耐薬品性が向上することが示された。しかしながら、貼り合わせ体においては、サポートプレートとウエハとを剥がすことが必須となる。しかしながら、上記のように耐薬品性が向上したままでは、サポートプレートとウエハとを剥がすことが困難となる。

そこで、上記接着剤へのフッ素系プラズマ処理による耐薬品性の評価においてサンプルＡを３０秒間フッ素プラズマ処理したものをサンプルＢとして用い、Ｏ_２プラズマ処理後の溶解液への溶解性を評価した。

サンプルＢを、プラズマ処理装置として（１）ＴＣＡ−２４００（東京応化工業社製）および（２）ＯＰＭ−ＥＭ１０００（東京応化工業社製）で、６０秒行った。なお、それぞれの処理条件は以下の通りである。

ＴＣＡ―２４００：Ｏ_２＝１００ｓｃｃｍ，ＲＦ３００Ｗ，圧力０．３Ｔｏｒｒ，温度６０℃
ＯＰＭ−ＥＭ１０００：Ｏ_２＝１００ｓｃｃｍ，ＲＦ６００Ｗ，圧力１Ｔｏｒｒ，温度３５℃
溶解液として、ＰＧＭＥＡ（液温：２２℃）を用いた。

評価として、Ｏ_２プラズマ処理後のサンプルＢを６０秒浸漬し、接着剤層の膜厚の変化で評価した。

まず、上記接着剤へのフッ素系プラズマ処理による耐薬品性の評価で評価したように、フッ素系プラズマで処理した場合には、膜厚の変化がほぼなく耐薬品性が向上し、溶解性が低下していた。

これに対して、ＴＣＡ−２４００を用いたＯ_２プラズマ処理後の接着剤層の膜厚は０．１７μｍ、ＯＰＭ−ＥＭ１０００を用いたＯ_２プラズマ処理後の接着剤層の膜厚は０．２５μｍであり、フッ素系プラズマ処理で溶解しにくくなった接着剤層は、Ｏ_２プラズマ処理で再度溶解可能となることがわかった。

以上説明したように、本実施形態によれば、貼り合わせ工程において、フッ素プラズマ処理により溶解し難くなって接着力が保持された貼り合わせ体１８の接着剤１６に対し、剥がし工程において、Ｏ_２プラズマ処理を施すことにより、接着剤１６を溶解液に溶けやすくすることができる。従って、ウエハ１２からサポートプレート１４を剥離し易くすることができる。

また、貼り合わせ工程では、貼り合わせ体１８に対しフッ素プラズマ処理を施すことにより、レジスト除去用のエッジリンスに対し接着剤を溶解し難くするので、ウエハ１２を薄型化することができる。

第１の実施の形態の剥がし装置の全体構成を示す図である。 第１の実施の形態においてウエハを薄型化して半導体のチップに切り離す工程を示す図である。 第１の実施の形態における貫通孔が形成されたサポートプレートの斜視図である。 第１の実施の形態におけるサポートプレートをウエハに重ねる前の状態の断面図である。

符号の説明

１０ 剥がし装置
１２ ウエハ
１４ サポートプレート
１６ 接着剤
１８ 貼り合わせ体
２０ 貼り合わせ部
２４ 貫通孔
２６ グラインダ
２８ ダイシングテープ
３０ フレーム
３２ アーム
３４ 磁石
３６ ダイシング装置
６０ プラズマ処理部
７０ 剥がし部
８０ 洗浄部
９０ カセット

Claims (2)

1. ウエハと貫通孔が開いている孔あきサポートプレートとを接着剤によって貼り合わせ、該接着剤の露出部分にフッ素系プラズマ処理を施した貼り合わせ体を、該ウエハと該サポートプレートとに剥がす剥がし装置において、該貼り合わせ体を該ウエハと該サポートプレートとに剥がすための剥離方法であって、
   前記接着剤を介して貼り合わされている前記ウエハ及び前記サポートプレートに対してＯ_２プラズマ処理を施すＯ_２プラズマ処理工程と、
   前記ウエハと前記サポートプレートとの間に介在して前記ウエハと前記サポートプレートとを貼り合わせている前記接着剤に溶解液を供給する溶解液供給工程と、
   前記Ｏ _２ プラズマ処理工程にて処理された貼り合わせ体を、前記サポートプレートとウエハとに剥離する剥がし工程と、
   を含み、
   前記Ｏ_２プラズマ処理工程は、
   前記接着剤に前記溶解液を供給する前に、前記ウエハと前記サポートプレートとの間の前記接着剤の露出部分、及び前記貫通孔を介して外気に露出する前記接着剤の露出部分に前記Ｏ_２プラズマ処理を施すこと特徴とする剥離方法。
2. 前記Ｏ _２ プラズマ処理工程は、前記孔あきサポートプレートを上面にしてプラズマ処理することを特徴とする請求項１に記載の剥離方法。