JP2006114640A - 非接触型吸着保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板状部材をその周縁部を除く部分（主要部分）を吸着テーブルに対してフローティングさせた非接触状態で吸着保持することによって、該板状部材をその面を傷付けることなく確実に保持することができる非接触型吸着保持装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係る非接触型吸着保持装置１は、エアー（気体）の噴出によって負圧を発生するベルヌーイ吸着手段１０を吸着テーブル２に配置し、下面周縁部が前記吸着テーブル２上に載置されたウエハ（板状部材）Ｗの周縁部を除く部分（主要部分）を吸着テーブル２に対してフローティングさせた状態で、前記ベルヌーイ吸着手段１０によってウエハＷを保持してこれを吸着テーブル２に対して非接触で吸着保持することを特徴とする。又、前記吸着テーブル２に吸着保持された前記ウエハＷの下面中央部を上方へ加圧して該ウエハＷを略フラットに保持するための加圧手段を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハ等の板状部材の主要部分を非接触で吸着保持するための非接触型吸着装置に関するものである。

例えば、電子産業や光学産業における半導体チップの製造工程においては、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と略称する）の表面に所定の回路パターンを形成した後、ウエハの厚みを薄く均一にするため、或は回路形成時に生成された酸化膜を除去するためにウエハの裏面を研磨し、その後、ウエハを回路毎にダイシング（個片化）することによって半導体チップを製造している。

ところで、上記半導体チップの製造過程においては、ウエハを固定してこれを保持する必要があるが、ウエハを固定する方式としては、真空吸着によってウエハを吸着保持する真空吸着方式（特許文献１参照）や、静電気力によってウエハを吸着保持する静電チャック方式（特許文献２参照）が知られている。

特開２００２−３２４８３１号公報 特開平６−３３４０２４号公報

しかしながら、真空吸着方式や静電チャック方式等の従来の固定方式では、ウエハの下面の全面が吸着テーブル上に接触した状態で吸着保持されるため、例えばウエハの裏面にシートを貼り付ける場合には、表面側の回路面の全面が吸着テーブル上に接触することとなり、吸着力によって回路面が傷付いたり、回路面に形成された半田バンプが破壊される等の不具合が発生するという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、板状部材をその周縁部を除く部分（主要部分）を吸着テーブルに対してフローティングさせた非接触状態で吸着保持することによって、該板状部材を、その面を傷付けることなく確実に保持することができる非接触型吸着保持装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、気体の噴出によって負圧を発生するベルヌーイ吸着手段を吸着テーブルに配置し、下面周縁部が前記吸着テーブル上に載置された板状部材の周縁部を除く部分を吸着テーブルに対してフローティングさせた状態で、前記ベルヌーイ吸着手段によって板状部材を保持してこれを吸着テーブルに対して非接触で吸着保持することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ベルヌーイ吸着手段を前記吸着テーブルに複数配置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、複数の前記ベルヌーイ吸着手段を前記吸着テーブルの同一円周上に等配的に配置したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記吸着テーブルにチャンバを形成し、該チャンバを圧縮気体供給源に接続するとともに、複数の前記ベルヌーイ吸着手段に連通せしめたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記吸着テーブルに吸着保持された前記板状部材の下面中央部を上方へ加圧して該板状部材を略フラットに保持するための加圧手段を設けたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記加圧手段を、前記吸着テーブルの中央部から圧縮気体を上方に向かって噴射する気体噴射手段で構成したことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記ベルヌーイ吸着手段の周辺に、当該ベルヌーイ吸着手段から噴出される気体を排出する排気口を設けたことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記排気口から排出される気体をエアダクトによって機外（屋外）に排出することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、板状部材は、その下面周縁部が吸着テーブル上に載置された状態で、ベルヌーイ吸着手段によって吸着されてその周縁部を除く部分（主要部分）が吸着テーブルに対してフローティングされた非接触状態で吸着保持され、従来のように下面の全面が吸着テーブルに接触することがないため、該板状部材は、その面が傷付けられたりすることなく確実に保持される。

請求項２記載の発明によれば、板状部材は、複数のベルヌーイ吸着手段によって一層確実且つ均等に吸着されて非接触状態で吸着テーブルに保持される。

請求項３記載の発明によれば、板状部材がウエハ等の円板状部材である場合、吸着テーブルの同一円周上に等配的に配置された複数のベルヌーイ吸着手段によって板状部材を確実且つ均一に吸着してこれを非接触状態で吸着テーブルに保持せしめることができる。

請求項４記載の発明によれば、吸着テーブルに形成されたチャンバに圧縮気体供給源から供給される圧縮気体をチャンバから複数のベルヌーイ吸着手段に同時に供給することができ、各ベルヌーイ吸着手段から圧縮気体を噴出させて負圧を発生させることができ、この負圧によって板状部材を確実且つ均一に吸着してこれを非接触状態で吸着テーブルに保持せしめることができる。

請求項５及び６記載の発明によれば、下面周縁部が吸着テーブル上に載置された状態で吸着保持された板状部材の中央部がベルヌーイ吸着手段による負圧によって吸引されると、フローティング状態にある該中央部が凹んで板状部材全体が凹状に撓み変形するが、気体噴射手段等の加圧手段によって板状部材の下面中央部を上方へ加圧することによって、該板状部材の撓み変形を防いでこれを略フラットに保持することができ、例えば板状部材の上面にテープを均一に貼り付けることができる。

請求項７記載の発明によれば、ベルヌーイ吸着手段から噴射される気体を効果的に排出することができるため、ベルヌーイ効果による吸着作用を確実に作用させることができる。

請求項８記載の発明によれば、ベルヌーイ吸着手段から噴出されるゴミや塵を含んだ気体を、エアダクトによって機外（屋外）に排出することができるため、当該装置のクリーンルームでの使用が可能となる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る非接触型吸着保持装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

本実施の形態に係る非接触型吸着保持装置１は、板状部材として薄円板状のウエハＷ（図２に鎖線にて示す）を非接触状態で吸着保持すものであって、円板状の吸着テーブル２を備えている。

上記吸着テーブル２は、図２に示すように、小径のベースプレート３とその上に積層される大径の上下２枚の円板プレート４，５の３層構造として構成されており、ベースプレート３の上面中心部には円柱状の凸部３ａが一体に突設されている。そして、このベースプレート３の凸部３ａの中心部にはエアー噴射口６が上下に貫設されており、このエアー噴射口６は不図示のエアーコンプレッサ等の圧縮エアー供給源にホース等を介して接続され、その上面は開口している。

又、ベースプレート３の上には、上下の前記円板プレート４，５が重ねられて結合されているが、両円板プレート４，５の中心部には円孔４ａ，５ａがそれぞれ形成されており、これらの円孔４ａ，５ａはベースプレート３の中心部に突設された前記凸部３ａに嵌合している。そして、上下の円板プレート４，５は、円孔４ａ，５ａの周囲に螺着された４本のボルト７と外周部に螺着された８本のボルト８によって結合されており、下方の円板プレート５とベースプレート３とは、円孔４ａ，５ａの周囲に螺着された４本のボルト９によって結合されている。

而して、吸着テーブル２の上側の円板プレート４には、その外周部に近い略同一円周上に８つのベルヌーイ吸着手段１０が等配的（４５°の等角度ピッチ）に配置されている。ここで、ベルヌーイ吸着手段１０は、気体（本実施例ではエアー）の噴出によって負圧を発生するものであって、円板プレート４に形成された円孔４ｂ内に設置された凸状の本体１１と、該本体１１と円孔４ｂとの間のリング状空間に開口する１２個の排気口１２（図１参照）を含んで構成されている。

尚、ベルヌーイ吸着手段１０の本体１１としては、公知のベルヌーイ吸着装置を使用することができる。ここで、本実施の形態で使用するものは、内部構造についての図示は省略するが、前記本体１１の上面は凹曲面状に成形されており、気体が中心部の円孔１３（図２参照）から、当該円孔１３の上部に設けられた円板状の頭部（図１参照）の作用により前記凹曲面に沿って外周方向に噴出するよう形成されている。

又、吸着テーブル２内（両円板プレート４，５間）の前記ベルヌーイ吸着手段１０の径方向内側には、該吸着テーブル２の中心周りに平面視リング状の空間を成すチャンバ１５が形成されており、該チャンバ１５は、ベースプレート３に上下方向に貫設された４つの給気口１６を介して不図示のエアーコンプレッサ等の圧縮エアー供給源にホース等を介して接続されている。又、このチャンバ１５は、その外周部から径方向外方へと放射状に延びる計８本の連通路１７を介して各ベルヌーイ吸着手段１０に連通している。尚、図２に示すように、吸着テーブル２の上下の円板プレート４，５の接合面（上側の円板プレート４の下面と下側の円板プレート５の上面）にはリング状の溝４ｃ，５ｃがそれぞれ形成されており、前述のように両円板プレート４，５が複数のボルト７，８によって結合されると、両溝４ｃ，５ｃによって前記チャンバ１５が形成され、両溝４ａ，５ａ同士は大小異径の２本のシールリング（Ｏリング）１８，１９によって気密にシールされている。

更に、吸着テーブル２（円板プレート４）の上面の前記ベルヌーイ吸着手段１０の径方向外側には、ウエハＷの下面周縁部を載置するための支持リング２０が固設されている。尚、この支持リング２０は、ウエハＷの下面外周縁を傷付けないように、ゴム等の軟質部材で構成されている。

次に、以上の構成を有する非接触型吸着保持装置１の作用について説明する。

例えば、半導体チップの製造過程において、ウエハＷを吸着テーブル２上に固定する場合には、ウエハＷの下面周縁部を前記支持リング２０上に載置することによって、該ウエハＷを図２に鎖線にて示すように吸着テーブル２上に水平にセットする。尚、支持リング２０上にはウエハＷの下面周縁部の僅かな部分（本実施の形態では、２〜３ｍｍ幅部分）が載置される。

上述のようにウエハＷを吸着テーブル２上にセットした状態では、該ウエハＷの支持リング２０上に載置された周縁部の僅かな部分を除く他の大部分（主要部分）は、吸着テーブル２に対してフローティングされて非接触状態にあり、この部分と吸着テーブル２の上面との間には密閉空間Ｓ（図２参照）が形成されている。

而して、上記状態から不図示のエアーコンプレッサ等の圧縮エアー供給源を駆動して所定圧（本実施の形態では、０．３５ＭＰａ）の圧縮エアーをベースプレート３の複数の給気口１６からチャンバ１５へと供給するとともに、それよりも若干低い圧力（本実施の形態では、０．１ＭＰａ）の圧縮エアーをベースプレート３のエアー噴射口６へと別経路から供給する。

すると、チャンバ１５に供給された圧縮エアーは、各連通路１７から各ベルヌーイ吸着手段１０へと同時に供給され、各ベルヌーイ吸着手段１０の本体１１に形成された円孔１３を通り、当該円孔１３の上部に設けられた円板状の頭部１４の作用により、本体１１の上面に形成された凹曲面に沿って外周方向に流れた後、複数の排気口１２から大気中へと排出される。尚、図２に示すように、エアダクトＤを前記排気口１２に設け、噴出された気体を機外（屋外）へ排出するようにしても良く、このようにすることによってゴミや塵を含んだ気体をエアダクトＤを経て機外（屋外）に排出することができるため、当該非接触型吸着保持装置１のクリーンルームでの使用が可能となる。

従って、各ベルヌーイ吸着手段１０では、ベルヌーイの定理より、圧縮エアーの流れに伴う動圧分だけ静圧が下がるために負圧が発生し、ウエハＷは、吸着テーブル２（円板プレート４）上に等配的に配された計８つのベルヌーイ吸着手段１０に発生する負圧によって下方へとよって吸引される。この結果、ウエハＷは、その下面周縁部が支持リング２０に密着した状態で吸着テーブル２に吸着保持され、該ウエハＷの下面周縁部を除く他の大部分（主要部分）は、吸着テーブル２に対してフローティングされた非接触状態を保つ。従って、ウエハＷは、その下面の全面が従来のように吸着テーブル２に接触することがなく、その下面が傷付けられることなく確実に吸着保持される。

ところで、上述のように下面周縁部が支持リング２０上に載置された状態で吸着保持されたウエハＷにおいては、周縁部を除く中央部が複数のベルヌーイ吸着手段１０による負圧によって吸引されるため、フローティング状態にある該中央部が凹んでウエハＷ全体が凹状に撓み変形するが、ベースプレート３のエアー噴射口６に供給された圧縮エアーがエアー噴射口６からウエハＷの下面中央部に向かって噴射されるため、この圧縮エアーの圧力によってウエハＷの下面中央部が上方へと加圧される。この結果、ウエハＷの吸引による撓み変形が防がれ、該ウエハＷは略フラットに保持されることとなり、例えばその上面にテープを均一に貼り付けることができる。尚、ベースプレート３に形成されたエアー噴射口６から圧縮エアーを噴射してウエハＷの下面中央部を上方へと加圧するエアー噴射手段は、ウエハＷの撓み変形を防ぐための加圧手段を構成しているが、この種の加圧手段を複数設けても良い。

又、本実施の形態では、吸着テーブル２内にチャンバ１５を形成し、吸着テーブル２の同一円周上に等配的に配置された複数のベルヌーイ吸着手段１０にチャンバ１５から連通路１７を経て圧縮エアーを同時に供給し、複数のベルヌーイ吸着手段１０に発生する負圧によって薄円板状のウエハＷを同時に吸着保持するようにしたため、該ウエハＷが一層確実且つ均等に吸着されて非接触状態で吸着テーブル２に保持される。

次に、本発明に係る非接触型吸着保持装置１の使用形態を図３に基づいて説明する。

図３はテープ貼付装置の概略構成を示す側面図であり、図示のテープ貼付装置３０は、ウエハＷの裏面にダイシングテープを自動的に貼り付けるための装置であって、送り出しリール３１には帯状体３２がロール状に巻装されている。

ところで、図示しないが、帯状体３２は、所定形状のダイシングテープが剥離紙上に仮着されて構成されており、前記送り出しリール３１から引き出されてローラ３３にガイドされ、ローラ３４と駆動ローラ３５とのニップを通過した後、ローラ３６にガイドされ、押圧ローラ３７の近傍に設けられたナイフエッジ状の不図示の剥離プレートに導かれて該剥離プレートによって鋭角に折り返されている。そして、鋭角に折り返された帯状体（剥離紙）３２は、ローラ３８にガイドされてローラ３９と駆動ローラ４０とのニップを通過した後、ローラ４１によってガイドされて巻き取りローラ４２に至り、該巻き取りローラ４２に順次巻き取られて回収される。尚、当該テープ貼付装置３０には、帯状体３２に仮着されたダイシングテープの端部を光学的に検出するためのセンサ４３が設けられている。

又、図３において、４４は可動テーブルであって、これは不図示の駆動手段によって水平方向に移動可能であるとともに、シリンダユニット４５によって上下に昇降動可能に構成されており、その上面に本発明に係る非接触型吸着保持装置１が設置されている。そして、この非接触型吸着保持装置１には、ウエハＷがその回路面（表面）を下にしてに非接触状態で吸着保持され、該非接触型吸着保持装置１の外側にはリングフレーム４６が設置されることとなる。即ち、リングフレーム４６内に非接触型吸着保持装置１が配置されるようになり、リングフレーム４６の上面とウエハＷの上面（裏面）とは略同一平面内に位置し、両者は所謂面一状態になるように設定されている。

而して、可動テーブル４４を図３に一点鎖線にて示す位置まで水平に移動させてこれを引き出した状態で、該可動テーブル４４上に設置された非接触型吸着保持装置１にウエハＷをその回路面を下にして吸着保持せしめるとともに、その周囲にリングフレーム４６をセットする。その後、可動テーブル４４を図３に実線にて示す位置まで水平に移動させた後、両駆動ローラ３５，４０を回転駆動し、送り出しリール３１に巻装された帯状体３２を順次送り出すとともに、シリンダユニット４５を駆動して可動テーブル４４を二点鎖線位置まで上動させ、不図示の剥離プレートによって帯状体３２の剥離紙から剥離されたダイシングテープの一部（外周端）を押圧ローラ３７によってリングフレーム４６の上面の一部に貼り付ける。そして、その状態から可動テーブル４４を図３中左方向に水平移動させると、帯状体３２のダイシングテープが剥離紙から剥されながらリングフレーム４６の上面とウエハＷの上面（裏面）にそれらの一端側から他端側に向かって順次貼り付けられ、これによってウエハＷとリングフレーム４６がダイシングテープによって一体化され、一体化されたウエハＷとリングフレーム４６は、次の工程へと搬送される。

而して、ウエハＷの裏面へのダイシングテープの貼り付けに際しては、ウエハＷは、本発明に係る非接触型吸着保持装置１によって非接触状態で吸着保持され、その下面の回路面が吸着テーブル２に接触することがないため、回路面が傷付けられたり、回路面に形成された半田バンプが過大な加圧力によって破壊される等の不具合が発生することがない。

又、本発明に係る非接触型吸着保持装置１によって吸着保持されたウエハＷの撓み変形がエアー噴射手段から成る加圧手段によって防がれ、該ウエハＷは略フラットに保持されるため、該ウエハＷの上面（裏面）にダイシングテープを均一に貼り付けることができ、ウエハＷの上面とダイシングテープとの間に気泡や皺が発生する等の不具合が発生することがない。

更に、本実施の形態では、各ベルヌーイ吸着手段１０の周辺に、当該ベルヌーイ吸着手段１０から噴出されるエアーを排出するための複数の排気口１２を設けたため、ベルヌーイ吸着手段１０から噴射されて密閉空間Ｓ内に充満するエアーを密閉空間Ｓ外へ効果的に排出することができ、この結果、ベルヌーイ効果による吸着作用を確実に作用させることができる。

尚、本実施の形態では、吸着テーブル２に８つのベルヌーイ吸着手段１０を当配的に配置したが、ベルヌーイ吸着手段１０の数は任意であって、吸着保持すべき板状部材のサイズに応じて適宜決定すれば良い。

本発明に係る非接触型吸着保持装置は、半導体ウエハのならず、任意の板状部材を非接触状態で吸着保持する装置として広範に使用することができる。

本発明に係る非接触型吸着保持装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 テープ貼付装置の概略構成を示す側面図である。

符号の説明

１ 非接触型吸着保持装置
２ 吸着テーブル
３ ベースプレート
４，５ 円板プレート
６ エアー噴射口
１０ ベルヌーイ吸着手段
１１ 本体
１２ 排気口
１３ 円孔
１５ チャンバ
１６ 給気口
１７ 連通路
１８，１９ シールリング（Ｏリング）
２０ 支持リング
Ｄ エアダクト
Ｓ 密閉空間
Ｗ ウエハ（板状部材）

Claims (8)

1. 気体の噴出によって負圧を発生するベルヌーイ吸着手段を吸着テーブルに配置し、下面周縁部が前記吸着テーブル上に載置された板状部材の周縁部を除く部分を吸着テーブルに対してフローティングさせた状態で、前記ベルヌーイ吸着手段によって板状部材を保持してこれを吸着テーブルに対して非接触で吸着保持することを特徴とする非接触型吸着保持装置。
2. 前記ベルヌーイ吸着手段を前記吸着テーブルに複数配置したことを特徴とする請求項１記載の非接触型吸着保持装置。
3. 複数の前記ベルヌーイ吸着手段を前記吸着テーブルの同一円周上に等配的に配置したことを特徴とする請求項２記載の非接触型吸着保持装置。
4. 前記吸着テーブルにチャンバを形成し、該チャンバを圧縮気体供給源に接続するとともに、複数の前記ベルヌーイ吸着手段に連通せしめたことを特徴とする請求項２又は３記載の非接触型吸着保持装置。
5. 前記吸着テーブルに吸着保持された前記板状部材の下面中央部を上方へ加圧して該板状部材を略フラットに保持するための加圧手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の非接触型吸着保持装置。
6. 前記加圧手段を、前記吸着テーブルの中央部から圧縮気体を上方に向かって噴射する気体噴射手段で構成したことを特徴とする請求項５記載の非接触型吸着保持装置。
7. 前記ベルヌーイ吸着手段の周辺に、当該ベルヌーイ吸着手段から噴出される気体を排出する排気口を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の非接触型吸着保持装置。
8. 前記排気口から排出される気体をエアダクトによって機外（屋外）に排出することを特徴とする請求項７記載の非接触型吸着保持装置。

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