JP2007201173A - 吸着治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 被保持物品の破損防止や必要な剛性を確保することができ、製造ラインに新たな設備や工程を設ける必要がなく、作業時間の短縮やコスト削減を図ることのできる吸着治具を提供する。
【解決手段】 剛性を有する板体１の表面に凹み穴２を形成し、凹み穴２を弾性変形可能な保持層４により被覆し、保持層４の表面に、バックグラインドされた口径３００ｍｍの薄い半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着保持するものであって、板体１に穿孔されて保持層４に被覆された凹み穴２内の空気を外部に導く排気路５と、凹み穴２の底面に配設されて保持層４を接着支持する複数の支持突起３と、板体１と保持層４とに連通状態に穿孔されて保持層４と半導体ウェーハＷとの間に空気を給排する給排路７とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェーハのバックグラインド工程やダイシング工程等で使用される吸着治具に関するものである。

半導体ウェーハは、半導体製造の前工程では反らないように厚い（例えば、７５０μｍ程度）ことが好ましいが、そのままの厚さでは薄化、小型化、軽量化が要求される近年の半導体パッケージには適さないので、バックグラインド工程と呼ばれる工程でグラインダ装置により裏面がバックグラインドされ、薄くされた後、次工程に移される（特許文献１、２参照）。
特開２００５‐２２３３５９号公報 特開２０００‐１００９２４号公報

従来における半導体ウェーハは、以上のようにバックグラインド工程でグラインダ装置により裏面が削られ、薄くされて次工程に移されるが、非常に薄く（例えば、１００μｍ以下の薄さ）、撓みやすく、割れやすいので、ハンドリング等の作業中に簡単に破損してしまうという大きな問題がある。また、弓なりに反ることも少なくないので、以後の作業でハンドリングすることができないという問題もある。

このような問題を解消する手段としては、薄化された半導体ウェーハを補強用の固定キャリアに圧着ローラや真空技術により着脱自在に搭載して保持、搬送するという方法が考えられるが、圧着ローラを使用する場合には、半導体ウェーハが割れたり、固定キャリアに必要な剛性を確保することができないおそれが少なくない。また、真空装置等からなる真空技術を用いる場合には、半導体の製造ラインに新たな設備や工程が必要となり、しかも、真空にするエリアが大きいので、時間と動力を要し、作業時間の短縮やコスト削減を図ることができない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、被保持物品の破損防止や必要な剛性を確保することができ、製造ラインに新たな設備や工程を設ける必要がなく、作業時間の短縮やコスト削減を図ることのできる吸着治具を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、剛性を有する板体に凹部を形成し、この凹部を変形可能な保持層により被覆し、この保持層に被保持物品を着脱自在に保持するものであって、
板体に設けられて保持層に被覆された凹部の気体を外部に導く排気路と、凹部に設けられて保持層を支持する複数の支持突起と、板体と保持層とに設けられて保持層と被保持物品との間に気体を給排する給排路とを含んでなることを特徴としている。
なお、排気路を負圧源に接続し、給排路を給排装置に接続することが好ましい。

ここで、特許請求の範囲における吸着治具や板体は、被保持物品と略同じ大きさ、僅かに大きい大きさ、あるいは僅かに小さい大きさに形成することができる。この板体や凹部は、平面視で円形や多角形等に形成することができる。また、保持層は、単数のエラストマーからなるものでも良いし、性質（材料、硬度、弾性、粘度等）の異なる積層した複数のエラストマー等でも良い。

被保持物品は、バックグラインドされた厚さ３００μｍ以下の薄い半導体ウェーハ（例えば、口径２００ｍｍや３００ｍｍのシリコンウェーハ等）が主ではあるが、何らこれに限定されるものではない。例えば、厚い半導体ウェーハでも良いし、１ｍｍ以下の薄さが要求されるガラス基板、１００μｍ以下の薄さが要望される可撓性の高密度フレキシブル配線板、液晶セル、あるいはプリント配線板等でも良い。

複数の支持突起は、凹部に規則的に配列されるものでも良いし、不規則に配列されるものでも良く、又凹部と一体構造あるいは別体として設けることができる。各支持突起は、円錐台形、角柱形、角錐台形等の形状に適宜形成することが可能である。

本発明によれば、吸着治具に薄板等の被保持物品を保持する場合には、吸着治具の保持層と被保持物品とを対向させ、吸着治具の保持層に被保持物品を保持するとともに、給排装置を駆動する。すると、保持層と被保持物品の間から気体が給排路を介し外部に排気され、この排気により被保持物品が吸着保持される。

これに対し、吸着治具から被保持物品を取り外す場合には、負圧源と給排装置とをそれぞれ駆動する。すると、凹部の気体が外部に排気され、保持層が複数の支持突起に沿い変形し、保持層と被保持物品との間に気体流入用の隙間が形成されて被保持物品を吸着治具から取り外すことができる。また、給排装置が駆動すると、気体が給排装置から給排路を経由して保持層と被保持物品との間に供給され、被保持物品を吸着治具から取り外すことができる。

本発明によれば、被保持物品の破損防止や必要な剛性を確保することができ、製造ラインに新たな設備や工程を設ける必要がなく、作業時間の短縮やコスト削減を図ることができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における吸着治具は、図１や図２に示すように、剛性を有する薄い板体１と、この板体１に形成される凹み穴２と、この凹み穴２を被覆してバックグラインドされた口径３００ｍｍの薄い半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着保持する弾性変形可能な保持層４と、この保持層４に被覆された凹み穴２内の空気を外部に導く排気路５とを備え、保持層４を上下前後左右の任意の方向に向けた状態で使用される。

板体１は、所定の材料を使用して半導体ウェーハＷよりも大きい平面円形に形成され、半導体ウェーハＷを粘着保持した状態、あるいは粘着保持しない状態で図示しない基板収納カセット（例えばＦＯＳＢ、ＦＯＵＰ等）に水平に収納される。この板体１の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば板体１に半導体ウェーハＷが保持された場合の撓み量を５ｍｍ以下に抑制可能なＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ガラス、ステンレス等があげられる。

凹み穴２は、板体１の表面における周縁部を除く大部分に浅く凹み形成され、半導体ウェーハＷよりも僅かに小さい平面円形を呈する。この凹み穴２の底面には、保持層４をその裏面側から接着支持する複数の支持突起３が間隔をおき規則的に配列され、各支持突起３が凹み穴２の深さと略同じ長さ・高さの円柱形に形成される。複数の支持突起３は、例えば凹み穴２の底面に成形法、サンドブラスト法、エッチング法等により一体形成される。

保持層４は、可撓性、粘着性、弾性の材料を使用して半導体ウェーハＷよりも僅かに大きい平面円形の柔軟な薄膜に成形され、板体１の表面周縁部に積層して接着されるとともに、各支持突起３の平坦な表面に接着されており、凹み穴２を被覆してその底面との間に空気流通用の空間を区画する。

保持層４の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば耐熱性、耐候性、耐水性、剥離性、経時安定性等に優れるシリコーン系、ウレタン系、オレフィン系、フッ素系のエラストマーが使用される。また、保持層４の中心部は、断面略漏斗形に凹んで凹み穴２の底面に接着される。

排気路５は、板体１の外側厚さ方向に平面円形に丸く穿孔されて凹み穴２と保持層４との間の空間に連通し、負圧源６に着脱自在に接続される。この負圧源６としては、例えば各種の真空ポンプや真空ブロワー等があげられる。このような排気路５は、負圧源６の駆動に基づき、保持層４に被覆された凹み穴２内の空気を外部に排気するとともに、この空気の排気により平坦な保持層４を凹み穴２の底面方向に変形させ、保持層４と半導体ウェーハＷとの界面に空気流入用の隙間を形成して粘着した半導体ウェーハＷの剥離を容易化するよう機能する。

本実施形態における吸着治具は、基本的には以上のように構成されるが、これらの他に、保持層４と半導体ウェーハＷとの間に空気を供給あるいは排気する給排路７が設けられる。
この給排路７は、板体１の中心部と凹んだ保持層４の中心部に連通状態で丸く穿孔され、真空ポンプとブロワーからなる給排装置８に着脱自在に接続される。

上記において、バックグラインド工程やダイシング工程で薄化された半導体ウェーハＷを吸着治具に保持する場合には、半導体ウェーハＷに吸着治具の平坦な保持層４を上方から対向させ、この吸着治具を降下押圧して半導体ウェーハＷを粘着保持するとともに、給排装置８を駆動する。
すると、半導体ウェーハＷと保持層４の中心部の間から空気（図１の矢印参照）が給排路７を介し外部に排気され、この排気により半導体ウェーハＷが速やかに吸着保持される（図１参照）。

これに対し、半導体ウェーハＷを吸着治具から取り外す場合には、負圧源６と給排装置８とをそれぞれ駆動すれば良い。
すると、凹み穴２の空間の空気が外部に排気され、平坦な保持層４が複数の支持突起３に沿い凹凸に変形し、保持層４と半導体ウェーハＷとの界面に空気流入用の隙間が多数形成されて半導体ウェーハＷを吸着治具から取り外すことができる（図２参照）。

また、給排装置８が駆動すると、給排装置８から給排路７を経由して半導体ウェーハＷと保持層４の中心部の間に空気（図２の矢印参照）が圧送され、半導体ウェーハＷと保持層４との間に空気が流入して半導体ウェーハＷを吸着治具から迅速に取り外すことができる。

上記構成によれば、剛性を有する吸着治具の保持層４が有する粘着力により半導体ウェーハＷを隙間なく略平坦に密着支持することができるので、半導体ウェーハＷがバックグラインドにより５０μｍ以下に薄化され、脆くなっていても、搬送時やハンドリング時等に簡単に破損することがない。

また、薄化された半導体ウェーハＷの周縁部がばたついて弓なりに変形したり、湾曲した半導体ウェーハＷの周縁部が周囲に干渉するのを防止することができるので、以後の作業におけるハンドリング性を著しく向上させたり、工程間のハンドリングの安全性に大いに資することができる。また、保持層４の粘着力のみにより半導体ウェーハＷを長時間密着支持することができるので、半導体ウェーハＷを平坦に保持するための真空装置等を省略することができ、装置の簡素化や大幅なコスト削減を図ることができる。

また、凹み穴２の底面に、保持層４を接着支持する複数の支持突起３を配列するので、保持層４が広範囲に亘って過剰に大きく凹んだり、保持層４の半導体ウェーハＷの姿勢が崩れて傾斜したり、位置ずれして脱落するのを確実に防止することが可能になる。さらに、半導体ウェーハＷと保持層４の大きく凹んだ中心部との間で空気を吸引したり、供給するので、半導体ウェーハＷの脱着をさらに容易化することが可能になる。この効果は、吸着治具と半導体ウェーハＷとが共に可撓性を有しない場合に特に有益である。

なお、上記実施形態では排気路５と給排路７とを単に示したが、数や形状を適宜増減変更することができる。また、給排路７を板体１の中心部と凹んだ保持層４の中心部に連通状態で穿孔したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、給排路７にパイプを挿着して板体１の中心部の孔と保持層４の中心部の孔との連通を確実にしても良い。

本発明に係る吸着治具の実施形態における半導体ウェーハを保持する状態を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係る吸着治具の実施形態における半導体ウェーハの取り外し状態を模式的に示す断面説明図である。

符号の説明

１ 板体
２ 凹み穴（凹部）
３ 支持突起
４ 保持層
５ 排気路
６ 負圧源
７ 給排路
８ 給排装置
Ｗ 半導体ウェーハ（被保持物品）

Claims (2)

1. 剛性を有する板体に凹部を形成し、この凹部を変形可能な保持層により被覆し、この保持層に被保持物品を着脱自在に保持する吸着治具であって、
   板体に設けられて保持層に被覆された凹部の気体を外部に導く排気路と、凹部に設けられて保持層を支持する複数の支持突起と、板体と保持層とに設けられて保持層と被保持物品との間に気体を給排する給排路とを含んでなることを特徴とする吸着治具。
2. 排気路を負圧源に接続し、給排路を給排装置に接続した請求項１記載の吸着治具。
   

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