JP5734278B2 - キャリア基板から基板を分離するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、相互結合層により基板に結合されたキャリア基板から基板を分離するための請求項１で特許請求される装置、及び請求項９で特許請求される方法に関する。

半導体産業における基板は、ウェーハ形状の丸い、又は長方形の本体であり、それは、しばしば、薄膜化されて、例えば、弓状に反らされ、あるいは事前に張力を受けた壊れやすいものであり、概して３００μｍ未満の非常にわずかな厚さを有する。

使用されるキャリア材料、及びキャリアとウェーハの間で使用される相互結合層に応じて、例えば、紫外線、レーザ光線、温度作用、又は溶剤を使用するなど、相互結合層を溶解する、又は破壊するための様々な処理が知られている。

数μｍの基板厚さを有する基板は、剥離／はがしを行う間に容易に破壊され、又は剥離工程に必要な力により損傷されるため、分離させることは、ますます、最も重要な処理ステップの１つを構成するようになってきている。

さらに、薄い基板は、何らかの安定した形状をほとんど有していない、あるいは全く有しておらず、支持材がなければ通常カールする。再薄膜化ウェーハの取り扱い中は、従って、ウェーハを固定し、かつ支持することが本質的に必要不可欠なものである。

既存の方法及び装置では、キャリア基板からの基板の分離は、持ち上げる、又は回転させることにより行われるが、一般に、影響を受けやすい基板にかなりの力が作用するという欠点がある。

従って、本発明の目的は、非破壊的な方法で、基板をキャリアから可能な限り容易に引き離す装置及び方法を考案することである。

この目的は、請求項１及び９の特徴で達成される。本発明の有利な展開は、従属請求項で与えられる。本発明のフレームワークはまた、明細書、特許請求の範囲、及び／又は図で示される特徴の少なくとも２つの組合せのすべてを包含する。指定された値の範囲において、指示された限度内に存在する値はまた、境界値としても開示されることになり、それらは、任意の組合せで特許請求される。

本発明は、相互結合層により基板に結合されたキャリア基板から基板を分離するための装置及び方法を考案する考えに基づいており、その場合、基板の分離は、基板及びキャリア基板を互いに対して平行移動させることにより行われる。ここで、主要な分離工程中に、基板を収容する基板ホルダの基板保持面に対して、力が、ほぼ完全に平行に作用する場合は有利である。さらに、キャリア基板が、キャリア基板を収容するためのキャリア基板ホルダから離間される間に、又はホルダから持ち上げられる間に、キャリア基板が基板から分離される場合は有利である。この場合、横断方向に、基板に対するキャリア基板の平行移動に対して、重力だけがキャリア基板に対して作用することが理想的である。特に、キャリア基板からの圧縮力が、基板の方向に作用することはない。

本発明で特許請求される構成は、基本的に、キャリア基板の周辺部に力を作用させることにより分離が行われる場合は特に、キャリア基板に対して基板が傾斜することを阻止する。

本発明で特許請求される装置の有利な一構成では、相互結合層により生じる結合力を低下させるための手段の存在が実現される。相互結合層は、基板とキャリア基板の間で０．０１μｍから５００μｍの厚さの熱可塑性樹脂又はワックスとして提供されうる接着剤とすることができる。接着剤は、接着剤による基板とキャリア基板の分離に対抗する接着力を最小化するために、加熱又は紫外線照射、あるいは知られた他の方法により少なくとも部分的に溶かされる。結合力を低下させることは、基板をキャリア基板から分離する前に行われると有利である。

本発明の他の有利な構成では、分離手段は、キャリア基板に対して基板を平行移動させるために、特に、直線駆動装置により駆動されうる案内往復台を備える。相対運動としての平行移動は、キャリア基板を固定させて基板を移動させることにより、基板を固定させてキャリア基板を移動させることにより、又はキャリア基板及び基板を移動させることにより行うことができる。基板が、基板ホルダの基板保持面上に固定されたままであり、横方向に固定されたキャリア基板に対して平行に移動する構成は特に有利である。このように、基板は、基板保持面によって、特に分離工程中における破損に対して保護されうる。

本発明の他の有利な構成では、分離手段は、特に、案内往復台を上昇させることにより、キャリア基板に結合された基板を上昇させるための上昇手段を備えることが実現される。キャリア基板、相互結合層、及び基板からなる基板／キャリア基板結合体を上昇させることにより、キャリア基板からの基板の分離は、キャリア基板それ自体に作用する重力は別として、平行移動に対して横断方向に作用する他の力が、キャリア基板上に何も作用していない、キャリア基板が浮いた状態の場合に行われうる。

保持面上にキャリア基板を固定するためのキャリア基板固定手段を備えるキャリア基板ホルダ、及び／又は基板保持面上に基板を固定するための基板固定手段を備える基板ホルダにより、基板と、さらにキャリア基板とは共に、キャリア基板ホルダ又は基板ホルダに対して、直接、最も容易に固定されうる。有利には、固定は、基板ホルダ又はキャリア基板ホルダを用いて、基板又はキャリア基板の接触面の一部に、負圧又は真空を加えることにより行われる。

分離手段は、平行移動に抗して作用する保持手段を、特にキャリア基板ホルダ又は基板ホルダに取り付けられたストッパを、特に専用に備えているので、キャリア基板から基板を分離するための平行移動に対抗する力をキャリア基板又は基板に対して極めて容易に加えることができる。力は、このように、単に、保持手段により横断方向力が生成されないように、基板又はキャリア基板の側部又は周辺部上にだけ作用する。

本発明の特別な一態様によれば、直線駆動装置に対して、平行移動の速度が案内往復台８により制御されうる駆動制御が割り当てられることが実現される。ここで、剥離力は、剥離工程中に変化する、特に基板とキャリア基板の間の接触面積に依存しているので、検力手段を用いて、速度制御のために剥離力を測定することは特に有利である。力を測定するために、検力計セルが、検力手段として使用することができ、あるいは直線駆動装置の動力消費量を測定することができる。剥離の開始から、剥離工程の終了まで、一定の規定に従って増加する速度は、検力手段の影響を受けることなく、より簡単なものである。

剥離は一定の剥離力で行われると有利である。平行移動の速度は、それに応じて、基板とキャリア基板の間の有効な接触面積に間接的に比例する。

相互結合層により基板に結合されたキャリア基板から基板を分離するための、本発明で特許請求される方法は、その最も一般的な形で、以下のステップ、すなわち、
− 基板ホルダの基板保持面と、キャリア基板ホルダの保持面との間に、キャリア基板、相互結合層、及び基板からなる基板／キャリア基板結合体を保持するステップであり、その後者の面が、基板保持面に対して平行に配置されうるステップと、
− 基板及びキャリア基板が相互に結合された状態で、キャリア基板に対して基板を平行移動させることにより、基板をキャリア基板から分離するステップと
を有する。

本発明の有利な一構成では、相互結合層により生じる結合力は、保持された後、かつ分離の前に低下される。このようにして、分離するのに必要な力はより小さくなり、基板又はキャリア基板への損傷が阻止される。

本発明で特許請求される方法の有利な一実施形態では、分離は、キャリア基板に対して基板を平行移動させるように、特に直線駆動装置により駆動することのできる案内往復台により行われる。特に正確な平行移動が、案内往復台上で実施されうる。

本発明の他の有利な構成によれば、分離する前に、キャリア基板ホルダ上へのキャリア基板の固定が任意選択で無効にされた後、基板／キャリア基板結合体を上昇させることが実現される。次いで、キャリア基板は、自由に浮いた状態で基板から分離されうる。

本発明の他の有利な実施形態では、キャリア基板からの基板の分離は、少なくとも、主として平行移動だけで行うことが実現される。平行移動により進められる分離工程の開始時点で、基板とキャリア基板の間の接触面積が最大であり、従って、分離工程の開始時に、分離のために必要な分離力は最大であり、キャリア基板からの基板の分離が完了するまで、連続的に減少する。この点において、キャリア基板からの基板の少なくとも主な分離の後、さらなる力成分を、平行移動に対して横断方向に加えることもできる。

本発明の他の利点、特徴、及び詳細は、以下の好ましい実施形態の説明から、また図面を用いた説明から明らかとなろう。

第１の工程ステップにおける本発明で特許請求される装置の概略的な側面図である。 第２の工程ステップにおける本発明で特許請求される装置の概略的な側面図である。 第３の工程ステップにおける本発明で特許請求される装置の概略的な側面図である。 第４の工程ステップにおける本発明で特許請求される装置の概略的な側面図である。

図では、同様の構成要素、及び同様の機能を有する構成要素は、同じ参照番号で識別される。

図１から４で示す装置は、可能な限りわずかに振動する安定したベースプレート９からなる。ベースプレート９の上に、特にベースプレート９に機械的に結合された、装置の他の構成要素があるが、これは概略図に示されていない。

キャリア基板ホルダ５が、ベースプレート９上に存在し、チャックとして作られ、その側面がベースプレート９から離れる方向に向いた状態で、キャリア基板２を保持するための保持面５ａとして使用される。

キャリア基板２は、保持面５ａ上の、従って、キャリア基板ホルダ５上の真空溝として、本実施形態で形成されるキャリア基板固定手段７により固定されうる。

固定は、対応する制御手段により制御されうる。

キャリア基板２を収容するように意図された保持面５ａの隣の横方向に、差込み可能にできる保持手段１０が、キャリア基板ホルダ５上に存在する。従って、異なる厚さのキャリア基板２に対して保持手段１０を置き換えることが可能であり、また保持手段は、キャリア基板２の寸法に適合されうる。キャリア基板２の周辺部上に、いくつかの差込み位置を設けることにより、キャリア基板の様々な形及び寸法を実施することができる。

ベースプレート９又はキャリアホルダ５に対向して、図示されていない直線駆動装置を有する案内往復台８が、保持面５ａに平行に位置する。案内往復台８上に、基板１を収容するための基板保持面４ａを備えた基板ホルダ４が、保持面５ａに対して平行に移動できるように取り付けられている。

基板１は、基板ホルダ４上の基板保持面４ａの領域中に従来の方法で、ここでは真空溝である基板固定手段６により固定することができる。

基板固定手段６又はキャリア基板固定手段７による固定は、代替的に、静電気固定により、又は機械的なクランプにより行うこともできる。

案内往復台８と、従って基板ホルダ４とは、直線駆動装置を備える案内往復台８に直交して配置されたＺ−案内往復台１２により、保持面５ａ又は基板保持面４ａに対して直交する方向に移動することができる。Ｚ−案内往復台１２は、キャリア基板２に結合された基板１を上昇させるための上昇手段として使用される。

基板１は、相互結合層３、例えば、熱可塑性の接着剤によりキャリア基板２に結合される。基板１の配置及びキャリア基板２の配置、従って、基板ホルダ４及びキャリア基板ホルダ５の配置は、反対に、すなわち１８０°回転させることもできる。

図１で示す工程ステップでは、基板１、相互結合層３、及びキャリア基板２からなる基板／キャリア基板結合体を、基板ホルダ４及びキャリア基板ホルダ５で保持する様子が示されている。キャリア基板ホルダ５又は保持面５ａに対して基板ホルダ４又は基板保持面４ａを完全に平行に位置合わせすることは、特に重要である。

次いで、図２で示す基板／キャリア基板結合体は、案内往復台１２により、保持面５ａに対して正確に直交する方向にわずかに持ち上げられ、従って、図３及び４で示す後続する平行移動において、保持面５ａとキャリア基板２の間で接触することはない。キャリア基板２は、キャリア基板の高さＴ未満の上昇高さＡだけ持ち上げられると有利である。

図２で示すように上昇させた後、又は図２で示す上昇中に、基板１とキャリア基板２の間の相互結合層３により生じた結合力が、例えば、温度作用など、結合力を低下させる手段により低減される。

図３で示す工程ステップで、リニアモータ（図示せず）により生じる、案内往復台８に沿った基板１の平行移動が行われる。キャリア基板２が、ピンとして作られた保持手段１０に当たるまで、基板１とキャリア基板２の間にまだ相対的な運動はない。キャリア基板２が１つ又は複数のピンに当たるとすぐに、基板１は、キャリア基板２に対して基板１が平行移動することにより、キャリア基板２から分離され始める。キャリア基板２の重量によってキャリア基板２に作用する重力は別として、平行移動中に横断方向力が作用しておらず、従って、基板ホルダ４によりさらに保護されている、影響を受けやすい基板１の損傷が、ほぼ阻止される。

図４で、分離工程が完了するが、分離工程は、主として平行移動だけから構成されるのであって、平行移動のみで構成される必要はないが、それは、分離工程中に、基板１とキャリア基板２の間の相互結合層３により生じる接着力が連続的に減少し、分離工程の終わりに向けて、平行移動に加えて直交方向の移動を行うことができるからである。しかし、分離工程の後、キャリア基板２は、図４で示す位置に置かれることになるので、分離工程を完全に平行移動により行うことは有利である。代替的に、キャリア基板２は、真空溝として作られた固定手段７により、分離工程の終わりに向けて基板をはがすこともできる。

１ 基板
２ キャリア基板
３ 相互結合層
４ 基板ホルダ
４ａ 基板保持面
５ キャリア基板ホルダ
５ａ 保持面
６ 基板固定手段
７ キャリア基板固定手段
８ 案内往復台
９ ベースプレート
１０ 保持手段
１２ Ｚ−案内往復台

Claims (17)

1. 相互結合層（３）により基板（１）に結合されたキャリア基板（２）から前記基板（１）を分離するための装置であって、
   前記キャリア基板（２）を保持するための保持面（５ａ）を備えるキャリア基板ホルダ（５）と、
   前記基板（１）を収容するための基板ホルダ（４）であって、前記保持面（５ａ）に対して平行に位置することができる基板保持面（４ａ）を備える、前記キャリア基板ホルダ（５）に対向して配置された基板ホルダ（４）と、
   を備える前記装置において、
   前記基板（１）及び前記キャリア基板（２）が相互に結合された状態において、前記基板（１）を前記キャリア基板（２）に対して平行移動させるための分離手段が設けられており、
   前記分離手段は、前記キャリア基板（２）に結合された前記基板（１）を上昇させるように前記基板ホルダ（４）を上昇させる上昇手段を有し、
   前記分離手段は、前記基板ホルダ（４）を上昇させ、前記キャリア基板（２）が浮いた状態で前記キャリア基板（２）に対して前記基板（１）を平行移動させて前記基板（１）を前記キャリア基板（２）から分離することを特徴とする装置。
2. 前記相互結合層（３）によって生じた結合力を低下させるための手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記分離手段が、前記キャリア基板（２）に対して前記基板（１）を平行移動させるための直線駆動装置によって駆動可能な案内往復台（８）を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記分離手段は、前記キャリア基板（２）が当接すべき保持手段（１０）をさらに有し、
   前記案内往復台（８）は、前記基板ホルダ（４）の上昇後、前記基板ホルダ（４）を移動させ、前記キャリア基板（２）が前記保持手段（１０）に当接後も前記基板ホルダ（４）を更に移動させることにより、前記キャリア基板（２）に対して前記基板（１）を平行移動させて前記基板（１）を前記キャリア基板（２）から分離することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記分離手段が、前記案内往復台（８）を上昇させることによって前記キャリア基板（２）に結合された前記基板（１）を上昇させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記キャリア基板ホルダ（５）が、前記保持面（５ａ）上に前記キャリア基板（２）を固定するためのキャリア基板固定手段（７）を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記基板ホルダ（４）が、前記基板保持面（４ａ）上に前記基板（２）を固定するための基板固定手段（６）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記分離手段が、前記キャリア基板ホルダ（５）又は前記基板ホルダ（４）に取り付けられたストッパを前記保持手段（１０）として備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 直線駆動装置が、案内往復台（８）によって、剥離中に剥離力を測定するための検力手段によって、平行移動の速度を制御可能な駆動制御を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 相互結合層によって基板に結合されたキャリア基板から前記基板を分離するための方法において、
    基板ホルダの基板保持面と前記基板保持面に対して平行に配置可能なキャリア基板ホルダの保持面との間に、前記キャリア基板、前記相互結合層、及び前記基板から成る基板／キャリア基板結合体を保持するステップと、
    前記基板／キャリア基板結合体を上昇させるステップと、
    前記基板／キャリア基板結合体を前記基板保持面に対して平行に移動させ、前記キャリア基板（２）が浮いた状態で前記キャリア基板に対して前記基板を平行移動させて前記基板を前記キャリア基板から分離するステップと、
    を備えていることを特徴とする方法。
11. 前記基板／キャリア基板結合体を前記基板保持面に対して平行に移動させ、前記キャリア基板が保持手段に当接後も前記基板／キャリア基板結合体を更に移動させることにより、前記キャリア基板に対して前記基板を平行移動させて前記基板を前記キャリア基板から分離することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記相互結合層によって生じる結合力が、保持された後且つ分離の前に低減されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置を用いることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 分離が、前記キャリア基板に対して前記基板を平行移動させるための直線駆動装置によって駆動可能な案内往復台によって行われることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 分離前に、前記キャリア基板の前記キャリア基板ホルダ上に対する固定を解除にした後に、前記基板／キャリア基板結合体の上昇が行われることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記基板が、平行移動のみによって前記キャリア基板から分離されることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 速度を制御するための駆動制御が設けられており、
    前記速度が、平行移動に抗する剥離力に従って、分離中に大きくなることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の方法。

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