特開 2024-569 保持層一部除去方法、及び保持層一部除去装置

(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】P2024000569

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】保持層一部除去方法、及び保持層一部除去装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/50 20060101AFI20231226BHJP

【ＦＩ】

H01L21/50 C

H01L21/50 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099297

(22)【出願日】2022-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100195752

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 一正

(72)【発明者】

【氏名】今井 宏一

(72)【発明者】

【氏名】寺田 豊治

(57)【要約】      （修正有）

【課題】保持層が素子の第２主面のサイズと同等もしくは素子の第２主面のサイズよりも内側の領域でのみ素子と接触するようにする保持層一部除去方法及び保持層一部除去装置を提供する。
【解決手段】保持層一部除去装置による保持層一部除去方法は、保持層１０を介して半導体チップの第２主面１Ｂを保持した基板２０において、保持層１０の一部を除去する保持層一部除去方法であって、半導体チップ１の配列領域における保持層１０の配置範囲全域が照射範囲となるように、半導体チップの第１主面１Ａ側からレーザ光１１１を照射して、保持層１０の一部を除去する保持層除去工程を実施する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

保持層を介して素子の第２主面を保持した基板において、前記保持層の一部を除去する保持層一部除去方法であって、
前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域が照射範囲となるように前記素子の第１主面側からレーザを照射して、前記保持層の一部を除去する保持層除去工程を実施することを特徴とする保持層一部除去方法。

【請求項2】

前記保持層除去工程において照射するレーザスポットは、少なくとも１個の前記素子の第１主面全域、及び該素子周囲の前記保持層を少なくとも含む大きさであり、当該レーザスポットを有するレーザを相対的に移動させることで、前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域にレーザを照射することを特徴とする請求項１に記載の保持層一部除去方法。

【請求項3】

前記保持層除去工程において照射するレーザはライン状であり、当該ライン状の当該レーザ照射の長さ方向と直交する方向に当該レーザ照射を相対的に移動させることで、前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域にレーザを照射することを特徴とする請求項１に記載の保持層一部除去方法。

【請求項4】

保持層を介して素子の第２主面を保持した基板において、前記保持層の一部を除去する保持層一部除去装置であって、
レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記レーザ照射部からレーザ光を前記素子の第１主面側から照射しながら前記基板保持部に対して相対的に移動させて、前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域がレーザ照射範囲となるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする保持層一部除去装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板上に半導体チップ等の素子を粘着保持した保持層を一部除去する保持層一部除去方法、及び保持層一部除去装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体チップは、コスト低減のために小型化し、特に、小型化した半導体チップであるＬＥＤチップを高速・高精度に実装するための取組みが行われている。特に、ディスプレイに用いられるＬＥＤはマイクロＬＥＤと呼ばれる５０μｍ×５０μｍ以下のＬＥＤチップを数μｍの精度で高速に実装することが求められている。

【0003】

特許文献１には、保持層を介して基板に保持されている半導体チップをレーザリフトオフにより転写するものにおいて、保持層が半導体チップの最も当該保持層に近接する面と同等もしくは当該保持層に近接する面よりも内側の領域でのみ半導体チップと接触するようにしたことにより、保持層が半導体チップの側面に回り込むことがなく、レーザリフトオフ時に半導体チップが傾くことがなく精度よく転写できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

特許文献１：ＷＯ２０２０／１６６３０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１記載のものは、保持層が半導体チップの最も当該保持層に近接する面と同等もしくは当該保持層に近接する面よりも内側の領域でのみ半導体チップと接触するようにする方法について記載がなく不明であるという問題がある。

【0006】

本発明は、上記問題点を解決して、半導体チップ等の素子が当該素子と同等のサイズの領域もしくは当該素子よりも内側の領域でのみ保持層と接触するようにする方法及びその装置を開示することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために本発明は、保持層を介して素子の第２主面を保持した基板において、前記保持層の一部を除去する保持層一部除去方法であって、 前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域が照射範囲となるように前記素子の第１主面側からレーザを照射して、前記保持層の一部を除去する保持層除去工程を実施することを特徴とする保持層一部除去方法を提供するものである。

【0008】

この構成により、半導体チップ等の素子が当該素子と同等のサイズの領域もしくは当該素子よりも内側の領域でのみ保持層と接触するようにして、保持層が素子の側面に回り込むことがなく、レーザリフトオフ時に半導体チップが傾くことを防止して精度よく転写することができる。

【0009】

保持層一部除去方法であって、前記保持層除去工程において照射するレーザスポットは、少なくとも１個の前記素子の第１主面全域、及び該素子周囲の前記保持層を少なくとも含む大きさであり、当該レーザスポットを有するレーザを相対的に移動させることで、前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域にレーザを照射するようにしてもよい。

【0010】

この構成により、素子周囲の保持層を除去でき、確実に保持層が素子の側面に回り込むことがなく、転写する際にレーザリフトオフで素子が傾くことがなく精度よく転写することができる。

【0011】

保持層一部除去方法であって、前記保持層除去工程において照射するレーザスポットはライン状であり、当該ライン状の当該レーザスポットの長さ方向と直交する方向に当該レーザスポットを相対的に移動させることで、前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域にレーザを照射するようにしてもよい。

【0012】

この構成により、前記素子の第１主面全域、及び該素子周囲の前記保持層にレーザ照射することで、素子周囲の保持層を除去でき、確実に保持層が素子の側面に回り込むことがなく、レーザリフトオフ時に半導体チップが傾くことがなく精度よく転写することができる。

【0013】

また、上記課題を解決するために本発明は、保持層を介して素子の第２主面を保持した基板において、前記保持層の一部を除去する保持層一部除去装置であって、
レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記レーザ照射部からレーザ光を前記素子の第１主面側から照射しながら前記基板保持部に対して相対的に移動させて、前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域がレーザ照射範囲となるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする保持層一部除去装置を提供するものである。

【0014】

この構成により、素子が当該素子と同等のサイズの領域もしくは当該素子よりも内側の領域でのみ保持層と接触するようにして、保持層が素子の側面に回り込むことがなく、レーザリフトオフ時に半導体チップが傾くことを防止して精度よく転写することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の保持層一部除去方法、又は保持層一部除去装置により、半導体チップ等の素子が当該素子と同等のサイズの領域もしくは当該素子よりも内側の領域でのみ保持層と接触するようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施例１における保持層一部除去装置を説明する図である。

【図2】本発明の実施例１における保持層一部除去方法を説明する図である。

【図3】本発明の実施例１における素子周辺の保持層を説明する図である。

【図4】従来の課題を説明する図である。

【図5】本発明の実施例２における保持層一部除去装置を説明する図である。

【図6】本発明の実施例２における保持層一部除去方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0017】

本発明の実施例１について、図１～図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１における保持層一部除去装置を説明する図である。図２は、本発明の実施例１における保持層一部除去方法を説明する図であり、（ａ）はレーザ照射前の基板を示し、（ｂ）はレーザ照射後の基板を示す。図３は、本発明の実施例１における素子周辺の保持層を説明する図である。図４は、従来の課題を説明する図である。

【0018】

（保持層一部除去装置） 実施例１における保持層一部除去装置１００は、保持層除去部１１０を有している。そして、保持層除去部１１０により後述の保持層除去工程が行われる。

【0019】

保持層除去部１１０の詳細を図１に示す。 保持層除去部１１０は、レーザ光１１１を照射するレーザ照射部１１２、基板２０を保持して少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能な基板保持部１１４、および図示しない制御部を備えている。

【0020】

レーザ照射部１１２は、エキシマレーザなどのレーザ光１１１を照射する装置であり、保持層除去部１１０に固定して設けられる。実施例１においては、レーザ照射部１１２は波長２６６ｎｍのレーザ光１１１を略四角形のスポット状に照射する。レーザ光１１１は、制御部により角度が調節されるガルバノミラー１１５およびｆθレンズ１１６を介してＸ軸方向およびＹ軸方向の照射位置が制御され、基板保持部１１４に保持された基板２０上の保持層１０に選択的に照射する。実施例１におけるレーザ光１１１は波長２６６ｎｍであるので半導体チップ１（素子）の第１主面１Ａに照射されたレーザ光はＧａＮに吸収されることで遮られ、当該半導体チップ１が当接して粘着保持する保持層には届かない。一方、半導体チップ１が配置されていない保持層２０にレーザ光１１１が入射することによって、入射した領域の保持層１０がガスの発生とともに除去される。これにより、基板２０上の保持層１０の一部が除去される。

【0021】

実施例１においては、レーザ照射部１１２は、基板２０にＸ、Ｙ方向に配列された半導体チップ１のうち、少なくとも１個の半導体チップ全域、及び該半導体チップ周囲の露出した保持層を少なくとも含む大きさのレーザスポット５０でレーザを照射する。

【0022】

また、基板保持部１１４は図示しない移動機構により、少なくともＸ軸方向、及びＹ軸方向に移動する。制御部がこの移動機構を制御し、基板保持部１１４の位置を調節することにより、基板に保持された半導体チップ１の基板に対する相対位置を調節することができる。

【0023】

基板保持部１１４は、上面に平坦面を有し、後述の保持層除去工程中、基板２０を保持する。この基板保持部１１４の上面には複数の吸引孔が設けられており、吸引力により基板の第２主面２２（保持層がない方の面）を保持する。

【0024】

なお、実施例１では、基板保持部１１４がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する形態をとっているが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、いずれか一方のＸ軸方向又はＹ軸方向にのみ移動する形態であってもよい。また、基板保持部はいずれの方向にも移動せず、レーザ光が移動する形態をとってもよい。

【0025】

なお、実施例１においては、略四角形のレーザスポットを照射するようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、略円形や楕円形のレーザスポットを照射するようにしてもよい。

【0026】

また、実施例１においては、レーザ光の波長を２６６ｎｍとしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、これ以外の波長であってもよく、半導体チップ１を透過しない波長であればよい。

【0027】

（保持層一部除去方法） 実施例１における保持層一部除去方法について説明する。 図２（ａ）に示すように、基板２０の第１主面２１上には、ほぼ全面に亘って保持層１０が設けられ、その保持層１０の基板２０とは反対面に半導体チップ１の第２主面１Ｂが当接して、Ｘ方向に７個、及びＹ方向に５個配列され粘着保持されている。実施例１においては、このＸ方向に配列された半導体チップを基板２０の第１主面側からみて左からａ、ｂ、ｃ・・・ｇとし、Ｙ方向に配列された半導体チップを１、２、３、４、５とし、左上の半導体チップを１ａとする。

【0028】

保持層１０に対して、半導体チップ１ａの第１主面１Ａ側からレーザスポット５０を有するレーザ光１１１を照射して保持層除去工程を実施する。レーザスポット５０は、当該１個の半導体チップ１の第１主面１Ａ全域、及び半導体チップ１の周囲に四角環状に露出した保持層１６ａ（図３参照）を含む大きさである。

【0029】

なお、実施例１においては、１個の半導体チップ１の第１主面１Ａ全域、及び半導体チップ１の周囲に四角環状に露出した保持層１６ａを少なくとも含む大きさのレーザスポット５０でレーザを照射するようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、複数の半導体チップ１の第１主面全域、及びその周囲の保持層を含む大きさのレーザスポットでレーザを照射してもよい。ここで、半導体チップの周囲の保持層とは、除去すれば半導体チップの側面に保持層が回り込む恐れがない範囲の保持層である。

【0030】

レーザ光１１１がレーザスポット５０の大きさで半導体チップ１ａを中心とした領域に照射されることにより、図３に示す半導体チップの周囲に露出した保持層１６ａはアブレーションによりガスの発生とともに除去される。半導体チップ１ａの第１主面１Ａ全域に照射されたレーザ光１１１は半導体チップ１ａに遮られて、半導体チップ１ａの第２主面１Ｂ側の保持層にはレーザ光１１１が当たらず、アブレーションは起きない。ただし、半導体チップ１ａの第２主面１Ｂ側の保持層の周囲における一部はレーザ光１１１の角度や屈折等により一部がアブレーションされ、ガスの発生とともに除去されることがある。

【0031】

これにより、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ１（例えば、半導体チップ１ａ～１ｇ）を粘着する保持層は、半導体チップ１の第２主面のサイズと同等の領域もしくは半導体チップ１の第２主面のサイズより小さい領域になる。つまり、半導体チップ１の側面に保持層が回り込むことがない。そのため、後述のように、半導体チップ１を転写する際に、傾いたりすることなく高精度に転写できる。

【0032】

従来は、図４（ａ）に示すように、保持層１０が半導体チップ１の側面に回り込む回り込み保持層１９があると、半導体チップ１の第２主面１Ｂ側からレーザ光を照射してレーザリフトオフにより転写する際に、図４（ｂ）に示すように、回り込み保持層１９により半導体チップ１が傾いて被転写基板３０に転写されてしまう問題があった。 しかし、本発明の実施例１における保持層除去工程により、回り込み保持層１９ができることがなく、高精度に転写することができる。

【0033】

次に、半導体チップ１ｂ全域とその周囲にレーザ光１１１を照射し、半導体チップ１ｂの周囲に四角環状に露出した保持層と半導体チップ１ｂの第２主面側の保持層の周囲の一部に対して保持層除去工程を実施する。さらに、半導体チップ１ｃ、半導体チップ１ｄ、半導体チップ１ｅ、半導体チップ１ｆ、半導体チップ１ｇと同じように順次、保持層除去工程を実施する。

【0034】

第１列の半導体チップ１ａ～１ｇに対する保持層除去工程が終われば、基板保持部１１４を移動させながら、第２列目の半導体チップ２ａ～２ｇ、さらに第３列目の半導体チップ３ａ～３ｇ、第４列目の半導体チップ４ａ～４ｇ、第５列目の半導体チップ５ａ～５ｇに対する保持層除去工程を実施して全ての半導体チップ１を粘着する保持層１０を半導体チップ１のサイズと同等かそれより小さいサイズにして側面に回り込む恐れのある保持層をなくす。

【0035】

なお、実施例１においては、第１列の半導体チップ１ａ～１ｇの次に第２列目の半導体チップ２ａ～２ｇ、さらに第３列目の半導体チップ３ａ～３ｇ、第４列目の半導体チップ４ａ～４ｇ、第５列目の半導体チップ５ａ～５ｇに対する保持層除去工程を実施するようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、第１行目の半導体チップ１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａの次に第２行目の半導体チップ１ｂ～５ｂ、さらに第３行目の半導体チップ１ｃ～５ｃ、第４行目の半導体チップ１ｄ～５ｄ、第５行目の半導体チップ１ｅ～５ｅ、第６行目の半導体チップ１ｆ～５ｆ、第７行目の半導体チップ１ｇ～５ｇを中心とする保持層除去工程を実施するようにしてもよく、全ての半導体チップに対する保持層除去工程が実施できればその順序にはこだわらない。

【0036】

以上により、半導体チップの配列領域における保持層１０の配置範囲全域が照射範囲となるようにレーザを照射して、保持層１０の一部を除去する保持層除去工程を実施することができる。ここで、半導体チップの配列領域における保持層１０の配置範囲全域とは、半導体チップの側面に回り込む恐れのある保持層１０の配置範囲全域であり、半導体チップの側面に回り込む恐れのない保持層１０の配置範囲は含まない。

【0037】

全ての半導体チップにおいて保持層除去工程を実施することで、粘着保持する保持層１０が半導体チップの第２主面のサイズと同等の領域もしくは半導体チップの第２主面のサイズより小さいサイズの領域となり、基板２０に粘着保持されている半導体チップ１を転写する際には、傾くことなく高精度に転写することができる。

【0038】

実施例１における保持層一部除去装置１００はレーザリフトオフ装置を兼ねることも可能である。その場合、保持層一部除去方法を実施して素子（半導体チップ１）と同等もしくはそれより小さい領域の保持層１０のみが残っていて素子を保持する状態とした後、透光性の基板２０の第２主面側２２にレーザ照射部１１２からレーザ光１１１を照射することにより、残った保持層１０が除去されると同時に素子がガスにより付勢される。すなわちレーザリフトオフされる。

【0039】

なお、実施例１においては、素子を半導体チップとしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、抵抗やコンデンサ等の電子部品、及び金属片等の材料等とすることができる。また、保持層は粘着によるものとしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、粘着によらない保持層であってもよい。

【0040】

このように、実施例１においては、保持層を介して素子の第２主面を保持した基板において、前記保持層の一部を除去する保持層一部除去方法であって、 前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域が照射範囲となるように前記素子の第１主面側からレーザを照射して、前記保持層の一部を除去する保持層除去工程を実施することを特徴とする保持層一部除去方法により、保持層が素子の第２主面のサイズと同等もしくは素子の第２主面のサイズより小さいサイズとなり、保持層が素子の側面に回り込むことがなく、レーザリフトオフ時に素子が傾くことがなく精度よく転写することができる。

【0041】

また、保持層を介して素子の第２主面を保持した基板において、前記保持層の一部を除去する保持層一部除去装置であって、
レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記レーザ照射部からレーザ光を前記素子の第１主面側から照射しながら前記基板保持部に対して相対的に移動させて、前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域がレーザ照射範囲となるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする保持層一部除去装置により、保持層が素子の第２主面のサイズと同等もしくは素子の第２主面のサイズより小さいサイズとなり、保持層が素子の側面に回り込むことがなく、レーザリフトオフ時に素子が傾くことがなく精度よく転写することができる。

【実施例0042】

本発明の実施例２は、レーザ照射部が照射するレーザ光がライン状のレーザを照射する点で実施例１と異なっている。実施例２について図５、図６を参照して説明する。図５は、本発明の実施例２における保持層一部除去装置を説明する図である。図６は、本発明の実施例２における保持層一部除去方法を説明する図である。

【0043】

実施例２における保持層一部除去装置２００は、保持層除去部２１０においてレーザ照射部２１２を有している。レーザ照射部２１２はライン状のレーザをＹ軸方向に基板２０に対して照射することができる。つまり、基板２０に照射されたライン状のレーザは半導体チップ１の配列領域における保持層１０の配置範囲全域についてＹ軸方向１ラインを照射範囲とすることができる。そして基板保持部２１４が当該ライン状のレーザ照射の長さ方向と直交する方向であるＸ方向に移動することで、半導体チップ１の配列領域における保持層１０の配置範囲全域にレーザを照射する。

【0044】

図６（ａ）に示すように、レーザ光２１１は、Ｙ軸方向にライン状のレーザ光６０が照射される。このレーザ光６０は、半導体チップ１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａとそのＹ軸方向における周囲を照射範囲とすることができる。そして、このレーザ光６０を照射したまま、基板保持部２１４をＸ軸方向に移動させることで、レーザ照射範囲は、第2行目の半導体チップ１ｂ～５ｂ、さらに第３行目の半導体チップ１ｃ～５ｃ、第４行目の半導体チップ１ｄ～５ｄ、第５行目の半導体チップ１ｅ～５ｅ、第６行目の半導体チップ１ｆ～５ｆ、第７行目の半導体チップ１ｇ～５ｇを中心とする保持層除去工程を実施する。これにより、半導体チップ１の配列領域における保持層１０の配置範囲全域にレーザを照射することができる。

【0045】

そして、全ての半導体チップにおいて、粘着保持する保持層１０が半導体チップ（素子）の第２主面のサイズと同等もしくは半導体チップの第２主面のサイズより小さいサイズとなり、基板２０に粘着保持されている半導体チップ１を転写する際には、傾くことなく高精度に転写することができる。

【0046】

なお、実施例２においては、Ｙ軸方向１ラインを照射範囲とし、基板保持部２１４がＸ方向に移動するようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、Ｘ軸方向１ラインを照射範囲とし、基板保持部２１４がＹ方向に移動するようにしてもよい。また、基板保持部２１４は移動せずに、レーザ照射部２１２を当該ライン状のレーザ照射の長さ方向と直交する方向に移動させるようにしてもよく、当該ライン状のレーザ光の長さ方向と直交する方向に当該レーザスポットを相対的に移動させるようにすればよい。また、ライン状のレーザスポットは１本でなくてもよく、２本以上のライン状レーザを同時に照射するようにしてもよい。

【0047】

このように、実施例２においても、保持層を介して素子の第２主面を粘着保持した基板において、前記保持層の一部を除去する保持層一部除去方法であって、
前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域が照射範囲となるように前記素子の第１主面側からレーザを照射して、前記保持層の一部を除去する保持層除去工程を実施することを特徴とする保持層一部除去方法により、保持層が素子の第２主面のサイズと同等もしくは素子の第２主面のサイズより小さいサイズとなり、保持層が素子の側面に回り込むことがなく、レーザリフトオフ時に素子が傾くことがなく精度よく転写することができる。

【0048】

また、保持層を介して素子の第２主面を粘着保持した基板において、前記保持層の一部を除去する保持層一部除去装置であって、
レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記レーザ照射部からレーザ光を前記素子の第１主面側から照射しながら前記基板保持部に対して相対的に移動させて、前記素子の配列領域における前記保持層の配置範囲全域がレーザ照射範囲となるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする保持層一部除去装置により、保持層が素子の第２主面のサイズと同等もしくは素子の第２主面のサイズより小さいサイズとなり、保持層が素子の側面に回り込むことがなく、レーザリフトオフ時に素子が傾くことがなく精度よく転写することができる。