特開 2024-178746 測定方法及び剥離方法

(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】P2024178746

(43)【公開日】2024-12-25

(54)【発明の名称】測定方法及び剥離方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20241218BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 R

H01L21/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097121

(22)【出願日】2023-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】000146722

【氏名又は名称】ヤマハロボティクスホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】戸張 優太

(72)【発明者】

【氏名】菊地 広

(72)【発明者】

【氏名】菱沼 隼

【テーマコード（参考）】

4M106

【Ｆターム（参考）】

4M106AA02

4M106AA14

4M106CA54

4M106DH05

(57)【要約】

【課題】 半導体チップを基板から容易に剥離することである。
【解決手段】 本発明の一態様に係る測定方法は、鋭角（４ｂ）である刃角を有するブレード（４）を用いて、基板（２）の主面（２ａ）に接合された半導体チップ（３）を剥離させて接合強度を測定する測定方法であって、基板の主面に接合された半導体チップを用意することであって、半導体チップは外側に向かって凸部となる曲面（３ｂ）に面取り加工された外周端部（３ａ）を有する、半導体チップを用意することと、半導体チップの外周端部に向かって、ブレードを主面に沿って挿入し、ブレードの傾斜面（４ａ）を半導体チップの外周端部の曲面に接触させて、半導体チップに対して基板から離れる方向に力を作用させることにより半導体チップを基板から剥離することと、ブレードが半導体チップに接触した接触点から半導体チップと基板とが剥離している点までの長さに基づいて、基板と半導体チップとの接合強度を測定すること、を含む。
【選択図】図６Ｄ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋭角である刃角を有するブレードを用いて、基板の主面に接合された半導体チップを剥離せて接合強度を測定する測定方法であって、
基板の主面に接合された半導体チップを用意することであって、前記半導体チップは外側に向かって凸部となる曲面に面取り加工された外周端部を有する、前記半導体チップを用意することと、
前記半導体チップの前記外周端部に向かって、前記ブレードを前記主面に沿って挿入し、前記ブレードの傾斜面を前記半導体チップの前記外周端部の前記曲面に接触させて、前記半導体チップに対して前記基板から離れる方向に力を作用させることにより前記半導体チップを前記基板から剥離すること、
前記ブレードが前記半導体チップに接触した接触点から半導体チップと前記基板とが剥離している点までの長さに基づいて、前記基板と前記半導体チップとの接合強度を測定することを含む、
測定方法。

【請求項2】

前記ブレードの前記第１鋭角の角度は４５°以下かつ、１０°以上である請求項１に記載の測定方法。

【請求項3】

前記ブレードの前記傾斜面の幅方向の長さは、前記半導体チップの前記曲面の幅方向の長さよりも大きい請求項１に記載の測定方法。

【請求項4】

前記基板は、半導体ウエハである請求項１から３の何れか１項に記載の測定方法。

【請求項5】

前記剥離方法は、前記基板の主面に対して静電力で接合された前記半導体チップを剥離することを含む請求項１から３の何れか１項に記載の測定方法。

【請求項6】

剥離方法であって、
基板の主面に接合された半導体チップを用意することであって、前記半導体チップは外側に向かって凸部となる曲面に面取り加工された外周端部を有する、前記半導体チップを用意することと、
前記半導体チップの前記外周端部に向かって、鋭角である刃角を有するブレードを前記主面に沿って挿入し、前記ブレードの傾斜面を前記半導体チップの前記外周端部の前記曲面に接触させて、前記半導体チップに対して前記基板から離れる方向に力を作用させることにより前記半導体チップを前記基板から剥離すること、
を含む剥離方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定方法及び剥離方法に関する。

【背景技術】

【0002】

接合された２つの基板の接合面に対して、ブレードを挿入して基板を剥離させ、剥離長さに基づいて接合強度を測定する方法が知られている。例えば、特許文献１には、このようなブレード挿入法によって基板の接合強度を評価することが開示されている。具体的には、基板を剥離することによって生じた基板間のクラックの長さ、ブレードの厚さ、及び、２つの基板のそれぞれの厚さなどの値から、基板の接合強度を評価することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４３４８４５４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このような２つの基板の接合面に対して、一枚刃のブレードを用いてブレード挿入法を行う際に、基板同士の接合が強固な場合、あるいは、剥離しても基板同士が再接合しようとする場合など、基板同士が剥離しにくい場面がある。

【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、本発明の目的は、半導体チップを基板から容易に剥離することが可能となる測定方法及び剥離方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る測定方法は、鋭角である刃角を有するブレードを用いて、基板の主面に接合された半導体チップを剥離させて接合強度を測定する測定方法であって、基板の主面に接合された半導体チップを用意することであって、半導体チップは外側に向かって凸部となる曲面に面取り加工された外周端部を有する、半導体チップを用意することと、半導体チップの外周端部に向かって、第１鋭角である刃角を有するブレードを主面に沿って挿入し、ブレードの傾斜面を半導体チップの外周端部の曲面に接触させて、半導体チップに対して基板から離れる方向に力を作用させることにより半導体チップを基板から剥離することと、ブレードが半導体チップに接触した接触点から半導体チップと基板とが剥離している点までの長さに基づいて、基板と半導体チップとの接合強度を測定すること、を含む。

【0007】

この態様によれば、基板の主面に接合された半導体チップに対して、半導体チップの曲面に面取り加工された外周端部に向かって、ブレードを主面に沿って挿入して、ブレードの傾斜面と半導体チップの外周端部の曲面とを接触させて剥離を行う。このとき、ブレードの傾斜面と半導体チップの曲面とは、幅方向に線接触して接触面積を小さくすることができる。その結果、ブレードの傾斜面と半導体チップの曲面とは摩擦が小さくなり、半導体チップを基板から容易に剥離することが可能になる。したがって、両者の接合強度を容易に測定することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、半導体チップを基板から容易に剥離することが可能になる測定方法及び剥離方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る測定方法が適用可能な半導体モジュールの一例を示した断面図である。

【図2】第１実施形態に係る測定方法に用いられる接合強度測定装置の一例を示したブロック図である。

【図3】第１実施形態に係る測定方法で用いられるブレードの一例を示した斜視図である。

【図4】第１実施形態に係る測定方法を示すフローチャートである。

【図5】第１実施形態に係る測定方法を実行する際の一例を示した図である。

【図6A】第１実施形態に係る測定方法の実行途中の一例を示した断面図である。

【図6B】第１実施形態に係る測定方法の実行途中の一例を示した断面図である。

【図6C】第１実施形態に係る測定方法の実行途中の一例を示した断面図である。

【図6D】第１実施形態に係る測定方法の実行途中の一例を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１において、以下相対的な方向関係の説明のため、紙面右方向をＸ軸正方向、紙面奥方向をＹ軸正方向、紙面上方向をＺ軸正方向と呼ぶ。また、紙面左方向をＸ軸負方向、紙面手前方向をＹ軸負方向、紙面下方向をＺ軸負方向と呼ぶ。

【0012】

図１は、本発明の第１実施形態に係る測定方法が適用可能な半導体モジュールの一例を示した断面図である。半導体モジュール１は、半導体ウエハ２及び半導体チップ３を含む。半導体チップ３の外周端部３ａは、曲面３ｂに面取り加工されている。曲面３ｂは、半導体チップ３の外側（Ｘ軸正負方向）に向かって凸部となるように面取り加工されている。なお、半導体チップ３の裏面３ｃは、半導体ウエハ２の主面２ａに対して静電力で接合されてよい。なお、以下の説明においては、本発明の第１実施形態に係る測定方法に適用し得る基板として半導体ウエハ２を例に説明するが、基板としては他に各種金属、合金の他、ガラス、セラミックス、樹脂等を材料とした基板でもよい。

【0013】

＜第１実施形態に係る測定方法に用いられる剥離強度測定装置＞
図２は第１実施形態に係る測定方法に用いられる剥離強度測定装置の一例を示した図である。第１実施形態に係る剥離強度測定装置は、半導体ウエハ２から半導体チップ３を剥離するブレード４と、半導体ウエハ２と半導体チップ３との接合強度を測定する測定部５を備える。後述する、図４に示したステップＳ１～Ｓ４は、第１実施形態に係る剥離強度測定装置を用いて行った例を説明したものとする。なお、測定部５は、例えば、エッジセンサ、表面電位測定センサ等を含む測定装置でよい。

【0014】

図３は、本発明の第１実施形態に係る測定方法で用いられるブレードの一例を示した斜視図である。ブレード４は、底面に対して傾斜面４ａを有する。なお、ブレード４は、固定部材（図示せず）に固定して用いてよい。このような構成とすることで、ブレード４が座屈することを防止できる。なお、傾斜面４ａは平面である。

【0015】

図４は、本発明の第１実施形態に係る測定方法を示すフローチャートである。本発明の第１実施形態に係る測定方法は、ステップＳ１～Ｓ４に沿って進行する。以下、図５及び図６Ａ～６Ｄを適宜参照しながらフローチャートの説明を行う。

【0016】

図５は、本発明の第１実施形態に係る測定方法を実行する際の一例を示した図である。半導体モジュール１に対して、ブレード４を挿入方向（Ｘ軸正方向）に挿入する。ブレード４の幅方向（Ｙ軸正方向）の長さは、半導体チップ３の曲面３ｂに面取り加工された外周端部３ａの幅方向（Ｙ軸正方向）の長さよりも大きくてよい。このような構成とすることで、半導体チップ３の曲面３ｂの幅方向（Ｙ軸正方向）に対して、接触面積が少なく全体に線接触して剥離を行うことで、摩擦が少ない状態で剥離をすることができる。

【0017】

図６Ａは、第１実施形態に係る測定方法の実行途中の一例を示した断面図である。半導体チップ３の曲面３ｂに面取り加工された外周端部３ａに向かって、ブレード４を挿入させる。すなわち、曲面３ｂと主面２ａとの隙間部３ｄに向かって、鋭角４ｂである刃角を有するブレード４の傾斜面４ａを主面２ａに沿ってＸ軸正方向に挿入させる。

【0018】

ブレード４の鋭角４ｂの刃角は、例えば４５°以下であれば用いることができる。さらには、１０°以上２０°以下のブレードを用いてもよい。ブレードの角度を４５°以下とすることにより、半導体チップ３と半導体ウエハ２との間にブレード４がより容易に侵入しやすくなり、また、ブレード４の傾斜面４ａと、半導体チップ３の曲面３ｂとの接触点を曲面３ｂ上における、半導体ウエハ２と半導体チップ３の接合面に近い部分にすることで半導体チップ３に対して半導体ウエハ２から離れる方向により容易に力を作用させることができる。なお、図６Ａに示した、ブレード４の角度及び曲面３ｂの曲率の組み合わせは一例であり、その他の組合せが採用されてよい。

【0019】

図６Ｂは、第１実施形態に係る測定方法の実行途中の一例を示した断面図である。ブレード４を外周端部３ａに挿入させて、ブレード４の傾斜面４ａは、半導体チップ３の曲面３ｂと接触点ＣＰ１において接触し、Ｙ軸正方向に沿って線接触する。このとき、ブレード４の傾斜面４ａと垂直方向（Ｘ軸正方向とＺ軸正方向の間方向）に剥離力ＰＦ１が作用することで、半導体チップ３を半導体ウエハ２の主面２ａから剥離していく。

【0020】

ステップＳ１においては、ブレード４を接触させる。図６Ｂに示した通り、ブレード４の傾斜面４ａを半導体チップ３の外周端部３ａの曲面３ｂに接触させる。

【0021】

ステップＳ２においては、半導体チップ３の剥離を行う。図６Ｂ、図６Ｃ及び図６Ｄの順に、ブレード４をＸ軸正方向に進行させていくことで、半導体チップ３を、半導体ウエハ２の主面２ａから徐々に剥離させていく。

【0022】

図６Ｃは、第１実施形態に係る測定方法の実行途中の一例を示した断面図である。ブレード４の傾斜面４ａは、半導体チップ３の曲面３ｂと接触点ＣＰ２において接触し、Ｙ軸正方向に沿って線接触する。このとき、ブレード４の傾斜面４ａと垂直方向（Ｘ軸正方向とＺ軸正方向の間方向）に剥離力ＰＦ２が作用することで、半導体チップ３を半導体ウエハ２の主面２ａから剥離していく。

【0023】

図６Ｄは、第１実施形態に係る測定方法の実行途中の一例を示した断面図である。ブレード４の傾斜面４ａは、半導体チップ３の裏面３ｃと接触点ＣＰ３において接触し、Ｙ軸正方向に沿って線接触する。このとき、ブレード４の傾斜面４ａと垂直方向（Ｘ軸正方向とＺ軸正方向の間方向）に剥離力ＰＦ３が作用することで、半導体チップ３を半導体ウエハ２の主面２ａから剥離していく。その後、ブレード４をＸ軸正方向に進行させていくことで、半導体チップ３は、半導体ウエハ２の主面２ａから徐々に剥離していく。

【0024】

ステップＳ３においては、剥離長さを測定する。図６Ｄにおいて、例えば、ブレード４の傾斜面４ａの上端と半導体チップ３の裏面３ｃとの接触点ＣＰ３から、半導体チップ３と半導体ウエハ２との剥離している点までの長さを測定する。

【0025】

ステップＳ４においては、接合強度を測定する。接合強度の測定は、例えば、予め取得したブレード４の厚み、半導体チップ３の厚み及びステップＳ３において測定した剥離長さを用いて算出される。接合強度の測定は、例えば、図示しないエッジセンサ、表面電位測定センサ等を含む測定部５において行われてよい。

【0026】

半導体チップ３と半導体ウエハ２との接合強度は、接合面の結合エネルギーを用いて評価することができる。その結合エネルギーは、以下式により算出することが可能である。

【数1】

結合エネルギーγは、ｕ＝ブレードの全体の厚み、ｌ＝剥離長さ、ｗ＝半導体チップの厚み、ヤング率Ｅ^*により求められる。

【0027】

上記態様によれば、半導体チップ３の外周端部３ａを曲面３ｂに面取り加工して、ブレード４を傾斜面４ａに設定することで、ブレード４と半導体チップ３との接触面積を少なくして摩擦力が小さくなり、進入しやすくなる。このようなブレード４を用いれば、曲面３ｂに面取り加工された半導体チップ３を半導体ウエハ２から容易に剥離することが可能になる。

【0028】

以上、本発明の第１実施形態に係る測定方法について説明した。本発明に係る実施形態の剥離方法について、第１実施形態に係る測定方法と関連する、図１～図６Ｄを用いて説明する。

【0029】

＜本発明に係る実施形態の剥離方法の一例＞
本発明に係る実施形態の剥離方法の一例として、図１、図２及び図３に示した、半導体モジュール１、測定部５及びブレード４を用いて行われてよい。本発明に係る実施形態の剥離方法の一例は、第１実施形態に係る測定方法と同様に、図４に示したステップＳ１、Ｓ２の順に行う。本発明に係る実施形態の剥離方法の一例では、図６Ｄに示した、ブレード４をＸ軸正方向に進行させていくことで、半導体チップ３を半導体ウエハ２の主面２ａから完全に剥離させてもよい。

【0030】

なお、以上説明した第１実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、第１実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、第１実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、第１実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【0031】

（付記１）
本実施形態に係る測定方法は、測定方法であって、鋭角である刃角を有するブレードを用いて、基板の主面に接合された半導体チップを剥離せて接合強度を測定する測定方法であって、基板の主面に接合された半導体チップを用意することであって、半導体チップは外側に向かって凸部となる曲面に面取り加工された外周端部を有する、半導体チップを用意することと、半導体チップの外周端部に向かって、第１鋭角である刃角を有するブレードを主面に沿って挿入し、ブレードの傾斜面を半導体チップの外周端部の曲面に接触させて、半導体チップに対して基板から離れる方向に力を作用させることにより半導体チップを基板から剥離すること、ブレードが半導体チップに接触した接触点から半導体チップと基板とが剥離している点までの長さに基づいて、基板と半導体チップとの接合強度を測定することを含む。

【0032】

（付記２）
上記付記１に記載の測定方法において、ブレードの第１鋭角の角度は４５°以下かつ、１０°以上である。

【0033】

（付記３）
上記付記１又は付記２に記載の測定方法において、ブレードの幅方向の傾斜面の長さは、半導体チップの曲面の幅方向の長さよりも大きい。

【0034】

（付記４）
上記付記１から付記３の何れか１項に記載の測定方法において、基板は、半導体ウエハである。

【0035】

（付記５）
上記付記１から付記４の何れか１項に記載の測定方法において、測定方法は、基板の主面に対して静電力で接合された半導体チップを剥離することを含む。

【0036】

（付記６）
本実施形態に係る剥離方法は、剥離方法であって、基板の主面に接合された半導体チップを用意することであって、半導体チップは外側に向かって凸部となる曲面に面取り加工された外周端部を有する、半導体チップを用意することと、半導体チップの外周端部に向かって、鋭角である刃角を有するブレードを主面に沿って挿入し、ブレードの傾斜面を半導体チップの外周端部の曲面に接触させて、半導体チップに対して基板から離れる方向に力を作用させることにより半導体チップを基板から剥離すること、を含む。

【符号の説明】

【0037】

１…半導体モジュール
２…半導体ウエハ
２ａ…主面
３…半導体チップ
３ａ…外周端部
３ｂ…曲面
３ｃ…裏面
３ｄ…隙間部
４…ブレード
４ａ…傾斜面
４ｂ…鋭角
５…測定部
ＣＰ１～ＣＰ３…接触点
ＰＦ１～ＰＦ３…剥離力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】