(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022053729
(43)【公開日】2022-04-06
(54)【発明の名称】板材接合方法、及び板材接合装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/301 20060101AFI20220330BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20220330BHJP
【ＦＩ】
H01L21/78 N
H01L21/68 N
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020160524
(22)【出願日】2020-09-25
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-04-07
(71)【出願人】
【識別番号】399028078
【氏名又は名称】ハイソル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】永洞 宏行
【テーマコード（参考）】
5F063
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F063AA33
5F063AA35
5F063CA04
5F063DD87
5F063DD93
5F063FF05
5F063FF11
5F131AA02
5F131BA52
5F131CA32
5F131CA33
5F131DA33
5F131DA42
5F131DB22
5F131DB62
5F131EA05
5F131EA07
5F131EB22
5F131EB23
5F131EB81
5F131EB82
5F131EC62
5F131EC72
5F131EC73
(57)【要約】
【課題】板材の剥離を容易に行う。
【解決手段】冷却装置３に載置された台座１とウェハとを接合させる板材接合方法であって、冷却装置３を用いて冷却された台座１に向けて熱風を吹き付け、結露させる吹き付け工程と、吹き付け工程の後、結露した台座１の上にウェハを載置する載置工程と、載置工程の後、台座１とウェハとを氷結させる氷結工程とを備える。
【選択図】図３
【解決手段】冷却装置３に載置された台座１とウェハとを接合させる板材接合方法であって、冷却装置３を用いて冷却された台座１に向けて熱風を吹き付け、結露させる吹き付け工程と、吹き付け工程の後、結露した台座１の上にウェハを載置する載置工程と、載置工程の後、台座１とウェハとを氷結させる氷結工程とを備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
台座と板材とを接合させる板材接合方法であって、
前記台座の上面に結露を発生させる結露工程と、
結露した前記台座の上面に前記板材を載置する載置工程と、
前記載置工程の後、前記台座と前記板材との間に介在する結露水を氷結させる氷結工程と
を備えることを特徴とする板材接合方法。
前記台座の上面に結露を発生させる結露工程と、
結露した前記台座の上面に前記板材を載置する載置工程と、
前記載置工程の後、前記台座と前記板材との間に介在する結露水を氷結させる氷結工程と
を備えることを特徴とする板材接合方法。
【請求項2】
請求項１に記載の板材接合方法であって、
前記結露工程では、前記台座の下面を氷点以下まで冷却させた状態で、水蒸気を含む気体を前記台座の上面に吹き付け、前記台座の上面を氷点より高く且つ露点以下の温度に維持する
ことを特徴とする板材接合方法。
前記結露工程では、前記台座の下面を氷点以下まで冷却させた状態で、水蒸気を含む気体を前記台座の上面に吹き付け、前記台座の上面を氷点より高く且つ露点以下の温度に維持する
ことを特徴とする板材接合方法。
【請求項3】
請求項２に記載の板材接合方法であって、
前記気体は、室温よりも高温に加熱された空気であり、
前記載置工程では、前記加熱された空気を吹き付けた状態で前記板材を載置し、載置後に前記加熱された空気の吹きつけを停止し、
前記氷結工程では、前記台座の下面を氷点以下まで冷却させた状態を維持する
ことを特徴とする板材接合方法。
前記気体は、室温よりも高温に加熱された空気であり、
前記載置工程では、前記加熱された空気を吹き付けた状態で前記板材を載置し、載置後に前記加熱された空気の吹きつけを停止し、
前記氷結工程では、前記台座の下面を氷点以下まで冷却させた状態を維持する
ことを特徴とする板材接合方法。
【請求項4】
請求項２又は請求項３に記載の板材接合方法であって、
前記台座は、前記板材と同一の材質であり、
前記氷結工程の後、前記板材を切断する切断工程をさらに備える
ことを特徴とする板材接合方法。
前記台座は、前記板材と同一の材質であり、
前記氷結工程の後、前記板材を切断する切断工程をさらに備える
ことを特徴とする板材接合方法。
【請求項5】
台座と板材とを接合する板材接合装置であって、
前記台座を冷却する冷却装置と、
冷却された前記台座に向けて水蒸気を含む気体を吹き付ける空気吹付装置と、
結露した前記台座の上に前記板材を載置する載置装置とを備え、
前記冷却装置は、前記台座を氷点以下まで冷却可能である
ことを特徴とする板材接合装置。
前記台座を冷却する冷却装置と、
冷却された前記台座に向けて水蒸気を含む気体を吹き付ける空気吹付装置と、
結露した前記台座の上に前記板材を載置する載置装置とを備え、
前記冷却装置は、前記台座を氷点以下まで冷却可能である
ことを特徴とする板材接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、板材接合方法、及び板材接合装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、半導体ウェハをダイシングボンディングフィルムに貼付し、このダイシングダイボンディングフィルムの背面を吸着テーブルに吸着した状態で、ダイシングブレードを用いて半導体ウェハの上面をダイシングする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１－２１６５２９号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の技術では、板材としての半導体ウェハを、ダイシングボンディングフィルム（ダイシングテープ）に貼り付けている。そのため、半導体ウェハを裁断した各々のＩＣチップをダイシングテープから剥離する手間が掛かる。つまり、ダイシングテープの粘着を弱くするＵＶ光を照射したり、ＩＣチップを突き上げたりする必要がある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、板材の剥離を容易に行うことができる板材接合方法、及び板材接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的を達成するために、本発明は、冷却装置に載置された台座と板材（例えば、半導体ウェハ）とを接合させる板材接合方法であって、前記台座の上面に結露を発生させる結露工程と、結露した前記台座の上面に前記板材を載置する載置工程と、前記載置工程の後、前記台座と前記板材との間に介在する結露水を氷結させる氷結工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、板材の剥離を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態である板材接合装置の構成図である。
【図2】本発明の実施形態である板材接合装置が実行する板材接合方法を説明する説明図（１）である。
【図3】本発明の実施形態である板材接合装置が実行する板材接合方法を説明する説明図（２）である。
【図4】本発明の実施形態である板材接合装置が実行する板材接合方法を説明する説明図（３）である。
【図5】本発明の実施形態である板材接合装置が実行する板材接合方法を説明する説明図（４）である。
【図6】本発明の実施形態である板材接合装置が実行する個片化方法を説明する説明図（１）である。
【図7】本発明の実施形態である板材接合装置が実行する個片化方法を説明する説明図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本実施形態を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【0010】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である板材接合装置の構成図である。
板材接合装置１０は、ＸＹＺステージ６と、ＸＹＺステージ６の上に設けた加熱冷却装置３と、ドライヤ４と、ダイシングブレード５と、コレット１１と、これらを制御する制御装置９とを備える。板材接合装置１０は、台座１（図２）及び板材である半導体ウェハ２（図４）を載置装置としてのコレット１１で加熱冷却装置３の上面に載置し、載置された台座１と半導体ウェハ２とを氷結させて、接合するものである。
図１は、本発明の第１実施形態である板材接合装置の構成図である。
板材接合装置１０は、ＸＹＺステージ６と、ＸＹＺステージ６の上に設けた加熱冷却装置３と、ドライヤ４と、ダイシングブレード５と、コレット１１と、これらを制御する制御装置９とを備える。板材接合装置１０は、台座１（図２）及び板材である半導体ウェハ２（図４）を載置装置としてのコレット１１で加熱冷却装置３の上面に載置し、載置された台座１と半導体ウェハ２とを氷結させて、接合するものである。
【0011】
台座１は、板材であり、材質を問わないが、裁断時（ＳＰ５）のことを考慮して、半導体ウェハ２と同一素材（例えば、Ｓｉ基板）が好ましい。半導体ウェハ２には、複数のＩＣチップ２ａ，２ｂ，２ｃ（図６，７）が形成されている。半導体ウェハ２は、台座１との接合後（ＳＰ５（図６），ＳＰ６（図７））に裁断される。
【0012】
加熱冷却装置３は、例えば、ペルチェ装置である。加熱冷却装置３は、氷点下（例えば、－１０℃未満）まで冷却可能であり、常温以上（例えば、４０℃以上）まで加熱可能である。これにより、加熱冷却装置３に載置された台座１の温度は、氷点以下にさせられる。ドライヤ４は、室温（常温）の大気（水蒸気を含む気体）を加熱して、室温よりも高温の温風または熱風（例えば、約６０℃の熱風）を対象物（台座１）に吹き付けるものである。このとき、台座１が露点温度以下にさせられるように、加熱冷却装置３の温度やドライヤ４の熱風温度を設定する。ダイシングブレード５は、円盤状のカッターであり、例えば、半導体ウェハ２のダイシングを行う。
【0013】
ＸＹＺステージ６は、加熱冷却装置３をＸＹＺ方向に移動させるものである。なお、ＸＹＺステージ６は、加熱冷却装置３でなく、ドライヤ４やダイシングブレード５等を移動させても構わない。コレット１１は、吸着孔１１ａが形成されており、半導体ウェハ２を吸着し、搬送するものである。ＸＹＺステージ６との組合せにより、コレット１１は、半導体ウェハ２を台座１に載置することができる。制御装置９は、加熱冷却装置３、ドライヤ４、ダイシングブレード５、ＸＹＺステージ６及びコレット１１の吸着ポンプ（不図示）を制御する。
【0014】
（接合方法）
図２（ＳＰ１）～図５（ＳＰ４）は、板材接合装置１０が実行する板材接合方法を説明する説明図である。図６（ＳＰ５）及び図７（ＳＰ６）は、板材接合装置１０が実行する個片化方法を説明する説明図である。以降の説明では、ＸＹＺステージ６による移動を省略する。
図２（ＳＰ１）～図５（ＳＰ４）は、板材接合装置１０が実行する板材接合方法を説明する説明図である。図６（ＳＰ５）及び図７（ＳＰ６）は、板材接合装置１０が実行する個片化方法を説明する説明図である。以降の説明では、ＸＹＺステージ６による移動を省略する。
【0015】
図２（ＳＰ１）の工程では、板材接合装置１０を利用して、あるいは作業者の手作業により、加熱冷却装置３の上面に台座１を載置する。このとき、加熱冷却装置３の上面温度Ｔ１は、氷点以下（例えば、０℃～－１０℃）とする。これに伴い、台座１の温度（下面温度Ｔ２，上面温度Ｔ３）も氷点下まで低下する。なお、半導体ウェハ２の大きさは、台座１よりも小さい。
【0016】
図３（ＳＰ２）の工程では、ドライヤ４を用いて、台座１の上方から大気（水蒸気を含む気体）を吹き付ける。台座１の下面を氷点以下に冷却しつつ、台座１の上面に露点以上の大気を吹き付けることにより、台座１の上面温度Ｔ３が０℃よりも高く、且つ露点温度以下に維持される。すると、台座１の上面が結露し、結露水７が発生する。このとき、ドライヤ４が大気中の水蒸気を台座１まで搬送し続けるので、結露水７が増量する。また、ドライヤ４の熱風により、台座１の上面温度Ｔ３と下面温度Ｔ２との温度差（Ｔ３－Ｔ２）が大きくなる。
【0017】
図４（ＳＰ３）の工程では、板材接合装置１０又は作業者の手作業により台座１の上に半導体ウェハ２を載置し、その後、ドライヤ４による熱風の吹き付けを停止する。このとき、台座１と半導体ウェハ２との間に挟み込まれた結露水７は、表面張力により均一になる。なお、台座１の上面を基準とするドライヤ４の高さＨ（図３）は、少なくとも半導体ウェハ２を挿入可能な高さとする。
【0018】
図５（ＳＰ４）の工程では、熱風の吹き付け停止により（ＳＰ３）、直ちに、加熱冷却装置３が板材である台座１及び半導体ウェハ２を氷点以下まで冷却されるので、結露水７（図４）が氷８に変化する。これにより、台座１と半導体ウェハ２とが接合される。言い換えれば、制御装置９（図１）は、加熱冷却装置３の温度Ｔ１を結露水７が氷結する温度になるように制御する。
【0019】
（個片化方法）
図６（ＳＰ５）の工程では、台座１と半導体ウェハ２とが接合した状態で、ダイシングブレード５が半導体ウェハ２を複数のＩＣチップ２ａ，２ｂ，２ｃに裁断（切断）する。このとき、台座１と半導体ウェハ２とは、同一素材であるので、ダイシングブレード５は、半導体ウェハ２だけでなく氷８や台座１まで切り込んでも構わない。
図６（ＳＰ５）の工程では、台座１と半導体ウェハ２とが接合した状態で、ダイシングブレード５が半導体ウェハ２を複数のＩＣチップ２ａ，２ｂ，２ｃに裁断（切断）する。このとき、台座１と半導体ウェハ２とは、同一素材であるので、ダイシングブレード５は、半導体ウェハ２だけでなく氷８や台座１まで切り込んでも構わない。
【0020】
図７（ＳＰ６）の工程では、加熱冷却装置３の表面温度Ｔ１を室温以上（例えば、４０℃以上）まで上昇させる。これにより、台座１と半導体ウェハ２との間に形成された氷８（図６）が解凍し、さらに解凍した水が乾燥する。結果的に、裁断された複数のＩＣチップ２ａ，２ｂ，２ｃが台座１から分離され、個片化が行われる。つまり、従来のように、ダイシングテープの粘着を弱くするＵＶ光を照射したり、ＩＣチップを突き上げたりする必要がない。
【0021】
以上説明したように、本実施形態の板材接合方法では、氷点以下に冷却された台座１の上方から熱風を吹き付けることにより（ＳＰ２（図３））、台座１の上面が０℃超、露点温度以下になり、台座１の上面に結露が発生する。次に、結露した台座１の上面の上に半導体ウェハ２を載置し、熱風の吹き付けを停止する（ＳＰ３（図４））。さらに、台座１及び半導体ウェハ２を氷点以下に冷却すると、結露により生じた結露水７（図４）が氷結し、氷８に変化する（ＳＰ４（図５））。すなわち、台座１と半導体ウェハ２との間に介在する結露水７が氷結することにより、台座１と半導体ウェハ２とが接合する。
【0022】
そして、台座１と半導体ウェハ２との接合状態で、ダイシングブレード５が半導体ウェハ２を複数のＩＣチップ２ａ，２ｂ，２ｃに裁断する（ＳＰ５（図６））。裁断後、加熱冷却装置３を加熱する（ＳＰ６（図７））。これにより、台座１と半導体ウェハ２との間の氷８（図６）が解凍、蒸発する。結果的に、複数のＩＣチップ２ａ，２ｂ，２ｃは、台座１から分離する。なお、図４（ＳＰ３）の状態で、加熱すれば、板材としての半導体ウェハ２が台座１から分離する。
【0023】
（第２実施形態）
前記実施形態では、加熱冷却装置３の温度Ｔ１を氷点下に保ちつつドライヤ４から熱風を吹き付けたが、ドライヤ４から室温（常温）の大気を対象物（台座１）に吹き付けることもできる。
前記実施形態では、加熱冷却装置３の温度Ｔ１を氷点下に保ちつつドライヤ４から熱風を吹き付けたが、ドライヤ４から室温（常温）の大気を対象物（台座１）に吹き付けることもできる。
【0024】
前記第１実施形態と同様に、図２（ＳＰ１）では、加熱冷却装置３の上に台座１を載置する。但し、半導体ウェハ２（図５）を台座１に載置したときの半導体ウェハ２の下面温度Ｔ４が氷点（０℃）超、露点温度未満になるように、加熱冷却装置３の上面温度Ｔ１を設定する点で相違する。
【0025】
図３（ＳＰ２）において、空気吹付装置としてのドライヤ４が台座１まで、大気中の水蒸気を搬送するので、風を吹き付けない無風状態のときよりも、台座１の上面に結露水７が多く発生する。そして、図５（ＳＰ５）において、加熱冷却装置３の上面温度Ｔ１を氷点下（例えば、０℃～－１０℃）に設定することにより、台座１と半導体ウェハ２との間に介在する結露水７が氷結する。
【0026】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が可能である。
前記第１実施形態では、図２（ＳＰ１）の工程において、台座１の温度（下面温度Ｔ２及び上面温度Ｔ３）を氷点下まで低下させていた。しかしながら、第２実施形態のように、図２（ＳＰ１）の工程において、台座１の上面温度Ｔ３が氷点（０℃）超、露点温度未満になるようにし、図５（ＳＰ５）の工程において、加熱冷却装置３の上面温度Ｔ１を氷点下（例えば、０℃～－１０℃）に設定し、結露水７を氷結させても構わない。
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が可能である。
前記第１実施形態では、図２（ＳＰ１）の工程において、台座１の温度（下面温度Ｔ２及び上面温度Ｔ３）を氷点下まで低下させていた。しかしながら、第２実施形態のように、図２（ＳＰ１）の工程において、台座１の上面温度Ｔ３が氷点（０℃）超、露点温度未満になるようにし、図５（ＳＰ５）の工程において、加熱冷却装置３の上面温度Ｔ１を氷点下（例えば、０℃～－１０℃）に設定し、結露水７を氷結させても構わない。
【符号の説明】
【0027】
１ 台座
２ 半導体ウェハ
２ａ，２ｂ，２ｃ ＩＣチップ
３ 加熱冷却装置
４ ドライヤ（空気吹付装置、熱風発生装置）
５ ダイシングブレード
６ ＸＹＺステージ（載置装置）
７ 結露水
８ 氷
９ 制御装置
１０ 板材接合装置
１１ コレット（載置装置）
２ 半導体ウェハ
２ａ，２ｂ，２ｃ ＩＣチップ
３ 加熱冷却装置
４ ドライヤ（空気吹付装置、熱風発生装置）
５ ダイシングブレード
６ ＸＹＺステージ（載置装置）
７ 結露水
８ 氷
９ 制御装置
１０ 板材接合装置
１１ コレット（載置装置）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2021-01-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
台座と板材とを接合させる板材接合方法であって、
前記台座の下面を氷点以下まで冷却させた冷却状態で、水蒸気を含み、室温よりも高温に加熱された空気を前記台座の上面に吹き付け、前記台座の上面を氷点より高く且つ露点以下の温度に維持することにより、前記台座の上面に結露を発生させる結露工程と、
前記加熱された空気を吹き付けた状態で、結露した前記台座の上面に前記板材を載置し、載置後に前記加熱された空気の吹きつけを停止する載置工程と、
前記載置工程の後、前記台座の下面を前記冷却状態に維持することにより、前記台座と前記板材との間に介在する結露水を氷結させる氷結工程と
を備えることを特徴とする板材接合方法。
前記台座の下面を氷点以下まで冷却させた冷却状態で、水蒸気を含み、室温よりも高温に加熱された空気を前記台座の上面に吹き付け、前記台座の上面を氷点より高く且つ露点以下の温度に維持することにより、前記台座の上面に結露を発生させる結露工程と、
前記加熱された空気を吹き付けた状態で、結露した前記台座の上面に前記板材を載置し、載置後に前記加熱された空気の吹きつけを停止する載置工程と、
前記載置工程の後、前記台座の下面を前記冷却状態に維持することにより、前記台座と前記板材との間に介在する結露水を氷結させる氷結工程と
を備えることを特徴とする板材接合方法。
【請求項2】
請求項１に記載の板材接合方法であって、
前記台座は、前記板材と同一の材質であり、
前記氷結工程の後、前記板材を切断する切断工程をさらに備える
ことを特徴とする板材接合方法。
前記台座は、前記板材と同一の材質であり、
前記氷結工程の後、前記板材を切断する切断工程をさらに備える
ことを特徴とする板材接合方法。
【請求項3】
台座と板材とを接合する板材接合装置であって、
前記台座の下面を氷点以下の冷却状態まで冷却する冷却装置と、
冷却された前記台座に向けて、水蒸気を含み、室温よりも高温に加熱された空気を吹き付け、前記台座の上面を氷点より高く且つ露点以下の温度に維持することにより、前記台座の上面に結露を発生させる空気吹付装置と、
結露した前記台座の上に前記板材を載置する載置装置とを備え、
前記空気吹付装置は、前記板材の載置後に、前記加熱された空気の吹きつけを停止し、
前記冷却装置は、前記板材の載置後に、前記台座の下面を前記冷却状態に維持する
ことを特徴とする板材接合装置。
前記台座の下面を氷点以下の冷却状態まで冷却する冷却装置と、
冷却された前記台座に向けて、水蒸気を含み、室温よりも高温に加熱された空気を吹き付け、前記台座の上面を氷点より高く且つ露点以下の温度に維持することにより、前記台座の上面に結露を発生させる空気吹付装置と、
結露した前記台座の上に前記板材を載置する載置装置とを備え、
前記空気吹付装置は、前記板材の載置後に、前記加熱された空気の吹きつけを停止し、
前記冷却装置は、前記板材の載置後に、前記台座の下面を前記冷却状態に維持する
ことを特徴とする板材接合装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
前記目的を達成するために、本発明は、冷却装置に載置された台座と板材（例えば、半導体ウェハ）とを接合させる板材接合方法であって、前記台座の下面を氷点以下まで冷却させた冷却状態で、水蒸気を含み、室温よりも高温に加熱された空気を前記台座の上面に吹き付け、前記台座の上面を氷点より高く且つ露点以下の温度に維持することにより、前記台座の上面に結露を発生させる結露工程と、前記加熱された空気を吹き付けた状態で、結露した前記台座の上面に前記板材を載置し、載置後に前記加熱された空気の吹きつけを停止する載置工程と、前記載置工程の後、前記台座の下面を前記冷却状態に維持することにより、前記台座と前記板材との間に介在する結露水を氷結させる氷結工程とを備えることを特徴とする。