JP2007324449A - 半導体ウェーハ用の吸着パッド - Google Patents

Abstract

【課題】カーボンファイバーの端部が露出して半導体ウェーハを削ったり、短いカーボンファイバーが脱落してパーティクル化するのを抑制できる半導体ウェーハ用の吸着パッドを提供する。
【解決手段】円板１と、円板１の裏面に形成されたリング形の装着リブ２と、円板１の表面に形成された複数の突起と、円板１の中心部に穿孔された吸気孔４と、装着リブ２に対応するよう円板１の表面に凹み形成され、円板１の表面を内側領域６と外側領域７に区画するリング形の歪み抑制溝５と、内側領域６に穿孔された複数の取付孔９と、歪み抑制溝５を複数の溝に分割して補強する複数の分割補強リブ１０とを備える半導体ウェーハ用の吸着パッドを体積抵抗率が１．０×１０^０〜１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）の熱可塑性樹脂コンパウンドにより射出成形してロボットのアームに装着する。そして、ロボットのバキューム装置の駆動に基づき、半導体ウェーハＷを吸着保持させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体製造プロセスの前工程で専用のロボットやアライナー等に取り付けられて半導体ウェーハを吸着保持する半導体ウェーハ用の吸着パッドに関するものである。

半導体製造プロセス（ウェーハプロセスともいう）は、イオン注入等からなるドーピング、絶縁膜の形成、リソグラフィ、エッチング等からなる前工程と、バックグラインドやダイシング、ボンディング等からなる後工程とに分類され、前工程においては、半導体ウェーハの向きを調整するため、専用のロボットに高価な半導体ウェーハ用の吸着パッドが装着されている（特許文献１、２参照）。

この種の吸着パッドは、図示しないが、例えばポリエーテルエーテルケトン製の板体が切削加工されることにより平面円形を呈する断面略皿形に形成され、ロボットのバキューム装置に接続されており、このバキューム装置の駆動に基づき、半導体ウェーハの裏面に接触して着脱自在に吸着保持する（特許文献３、４参照）。

ところで、半導体製造プロセスの前工程においては、数十〜数百ｎｍ程度のパーティクルの有無が製品の歩留まりを左右する大きな問題となる。この点に鑑み、従来の吸着パッドは、帯電防止機能を発揮する導電性のカーボンファイバーがランダムに練りこまれており、微粒子であるパーティクルを吸い寄せて半導体ウェーハに転写するのを抑制防止する。
特開２００４‐１７４６８６号公報 特開２００４‐１５３１５７号公報 特開２００３‐２５７９０９号公報 特開２００３‐１４５４７３号公報

従来における半導体ウェーハ用の吸着パッドは、以上のようにカーボンファイバーが練りこまれているので、板体の切削加工の際、カーボンファイバーの端部が吸着パッドから露出して半導体ウェーハを削ったり、短いカーボンファイバーが脱落してパーティクルになるという問題がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、カーボンファイバーの端部が露出して半導体ウェーハを削ったり、短いカーボンファイバーが脱落してパーティクルを発生させるのを抑制することのできる半導体ウェーハ用の吸着パッド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、体積抵抗率が１．０×１０^０〜１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）の熱可塑性樹脂コンパウンドにより成形されて半導体ウェーハに着脱自在に接触するものであって、
板体と、この板体の表面に形成される複数の突起と、板体に穿孔される吸気孔とを含んでなることを特徴としている。

なお、熱可塑性樹脂コンパウンドは帯電防止付与材を含み、この帯電防止付与材は、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブを含むものであることが好ましい。
また、熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂を、脂環式構造含有重合体とすることができる。
また、熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂を、ポリエーテルエーテルケトンあるいはポリブチレンテレフタレートとすることができる。

また、板体の裏面周方向に形成されるエンドレスの装着リブと、板体の表面に形成される複数の突起と、板体の略中心部に穿孔される吸気孔と、装着リブに対応するよう板体の表面周方向に形成され、板体の表面を内側領域と外側領域とに区画するエンドレスの歪み抑制溝と、この歪み抑制溝に包囲された内側領域に穿孔される複数の取付孔とを含むことを特徴としても良い。
さらに、歪み抑制溝を複数の溝に分割して補強する複数の分割補強リブを備えても良い。

ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハは、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍタイプ、Ｓｉタイプ等を特に問うものではない。板体は、円形、楕円形、矩形、多角形を特に問うものではない。また、吸気孔は、単数でも良いが、複数を特に排除するものではない。

本発明によれば、１．０×１０^０〜１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）（１Ｅ＋０〜１Ｅ＋１３（Ω・ｃｍ））の体積抵抗率を有する熱可塑性樹脂コンパウンドにより半導体ウェーハ用の吸着パッドを成形するので、成形用の金型に熱可塑性樹脂コンパウンドの熱を奪わせ、吸着パッドの露出面にスキン層を形成することができる。したがって、スキン層の被覆保護作用により、カーボンファイバー等の端部が吸着パッドから露出して半導体ウェーハを削ったり、短いカーボンファイバー等が脱落してパーティクルになるのを抑制することができる。

本発明によれば、カーボンファイバーの端部が露出して半導体ウェーハに干渉したり、短いカーボンファイバーが脱落してパーティクル化するのを抑制することができるという効果がある。
また、熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂を、脂環式構造含有重合体、ポリエーテルエーテルケトン、あるいはポリブチレンテレフタレートとすれば、半導体ウェーハの接触部分との耐磨耗性を向上させ、アウトガスを低減させることができる。

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半導体ウェーハ用の吸着パッドは、図１ないし図４に示すように、剛性を有する丸い円板１の裏面側に装着リブ２を、円板１の表面側に、複数の突起３、吸気孔４、歪み抑制溝５、複数の取付孔９、複数の分割補強リブ１０をそれぞれ備え、熱可塑性樹脂コンパウンドにより射出成形されて図示しないロボットのアームに装着され、このロボットのバキューム装置の駆動に基づき、３００ｍｍタイプの半導体ウェーハＷの裏面に接触して着脱自在に吸着保持するよう機能する。

円板１は、体積抵抗率が１．０×１０^０〜１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）（＝１Ｅ＋０〜１Ｅ＋１３（Ω・ｃｍ））の熱可塑性樹脂コンパウンドにより半導体ウェーハＷよりも小さく（例えば、直径６ｃｍ弱の大きさ）平坦な白色あるいは黒色に射出成形される。この円板１の熱可塑性樹脂コンパウンドは、所定の熱可塑性樹脂に帯電防止付与材が配合され、この帯電防止付与材には、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブが含有される。

熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂は、脂環式構造含有重合体、難燃性のポリエーテルエーテルケトン、ガラス繊維強化プラスチックとして優れるポリブチレンテレフタレートのいずれかが成形材料として選択される。

装着リブ２は、図２や図４に示すように、円板１の中心部である吸気孔４を中心として裏面外周部に平面リング形に突出形成されて下方に伸び、ロボットのアームに対する吸着パッドの装着を容易化するよう機能する。また、複数の突起３は、図１や図３に示すように、円板１の表面に間隔をおき配設されて上方に突出し、各突起３が小さく低い略半球形に形成されて半導体ウェーハＷの裏面に接触する。また、吸気孔４は、円板１の中心部厚さ方向に丸く貫通して穿孔され、ロボットのバキューム装置にチューブ等を介して接続される。

歪み抑制溝５は、図１ないし図３に示すように、装着リブ２の形成箇所に対応するよう円板１の中心部である吸気孔４を中心として表面周方向に平面リング形、断面略すり鉢形に形成され、円板１の表面内外方向を円形の内側領域６とリング形の外側領域７とに区画しており、外側領域７の周縁部が平面リング形の外側リブ８に周設される。

複数の取付孔９は、円板１の吸気孔４を中心として歪み抑制溝５に包囲された内側領域６の周方向に配列され、各取付孔９が吸気孔４よりも拡径の断面略Ｕ字形に形成されるとともに、各取付孔９の底部には吸気孔４よりも拡径の貫通孔が穿孔されており、各取付孔９の底部を貫通した図示しない締結具がロボットのアームに螺着される。

複数の分割補強リブ１０は、図１や図３に示すように、歪み抑制溝５の内部に間隔をおいて一体形成され、歪み抑制溝５を複数の円弧状の溝１１に分割して補強するよう機能する。各分割補強リブ１０は、例えば台形の板に形成される。

半導体ウェーハＷは、例えば口径３００ｍｍ（１２インチ）の円板にスライスされ、表面に酸化膜が積層されており、前工程でイオン注入等からなるドーピング、絶縁膜の形成、リソグラフィ、エッチング等の加工が施される。

上記において、半導体ウェーハＷの裏面中央部に吸着パッドの円板表面における複数の突起３を接触させ、ロボットのバキューム装置を駆動すれば、半導体ウェーハＷと吸着パッドとの間の空気が外部に排気され、この排気により半導体ウェーハＷが吸着パッドに適切に吸着保持される（図２参照）。

上記構成によれば、樹脂板を切削加工するのではなく、１．０×１０^０〜１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）の体積抵抗率を有する帯電防止性の熱可塑性樹脂コンパウンドにより半導体ウェーハＷ用の吸着パッドを射出成形するので、金型に熱可塑性樹脂コンパウンドの熱を奪わせ、吸着パッドの表面（露出面）に保護機能を発揮する薄いスキン層を形成することができる。したがって、このスキン層の被覆保護により、カーボンファイバーの端部が吸着パッドの円板１から露出して半導体ウェーハＷを削ったり、短いカーボンファイバーが脱落してパーティクルになるのを有効に抑制防止することができる。

また、半導体ウェーハＷ用の吸着パッドを射出成形により製造するので、吸着パッドの表面の粗れることがなく、安価かつ大量に製造することができる。また、熱可塑性樹脂コンパウンドが帯電防止機能を発揮するので、微粒子であるパーティクルを吸い寄せて半導体ウェーハＷに転写するのを抑制防止することが可能になる。また、帯電防止付与材に、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブを含有すれば、パーティクルの発生を抑制防止することが可能になる。

また、熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂を、脂環式構造含有重合体、耐摩耗性耐疲労性、耐薬品性に優れるポリエーテルエーテルケトン、あるいはポリブチレンテレフタレートのいずれかとするので、半導体ウェーハＷの接触部分との耐磨耗性を著しく向上させ、アウトガスの発生を大幅に低減させることが可能になる。また、半導体ウェーハＷに吸着パッドの円板表面を直接接触させるのではなく、半導体ウェーハＷに円板表面における複数の突起３を点接触させるので、接触面積の減少を通じて半導体ウェーハＷの損傷防止が大いに期待できる。

さらに、装着リブ２と歪み抑制溝５との位置を対応させるので、射出成形の際の歪み抑制が大いに期待できる。さらにまた、歪み抑制溝５に複数の分割補強リブ１０を内蔵して一体化するので、歪み抑制溝５の成形に伴う円板１の剛性低下を招くことが全くない。

次に、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、円板１の外側領域７における複数の突起３を規則的に配列し、この規則的に並んだ複数の突起３により歪み抑制溝５、複数の分割補強リブ１０、及び複数の溝１１を外側から囲むようにしている。

複数の突起３は、吸気孔４を中心に大きさの異なる大小一対の円を描くよう外側領域７の内外方向に二重に配列される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、吸着パッドの形状の多様化を図ることができるのは明らかである。

次に、図６は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、円板１の複数の突起３を、吸気孔４を中心とした大きさの異なる複数の円を描くよう配列するようにしている。

複数の突起３は、吸気孔４を囲む小円、複数の取付孔９を囲む中円、歪み抑制溝５、複数の分割補強リブ１０、及び複数の溝１１を囲む大円を描くよう配列される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、吸着パッドの形状の多様化の他、突起３の形成数を削減することができるのは明らかである。

次に、図７は本発明の第４の実施形態を示すもので、この場合には、円板１の内側領域６における複数の突起３を規則的に配列し、この規則的に並んだ複数の突起３により吸気孔４や複数の取付孔９を囲むようにし、外側領域７における複数の突起３を省略するようにしている。

複数の突起３は、吸気孔４を囲む小円、歪み抑制溝５や複数の分割補強リブ１０の内側に隣接しながら複数の取付孔９を囲む中円を描くよう配列される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、吸着パッドの形状の多様化の他、突起３の形成数をさらに削減することができるのは明白である。

次に、図８は本発明の第５の実施形態を示すもので、この場合には、円板１の内側領域６における複数の突起３を吸気孔４を中心に配列するとともに、この複数の突起３に、吸気孔４を囲む小円のみを描かせ、外側領域７における複数の突起３を省略するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、突起３の形成数を大幅に削減することができるのは明白である。

本発明に係る半導体ウェーハ用の吸着パッドの実施形態を模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハ用の吸着パッドの実施形態における使用状態を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハ用の吸着パッドの実施形態を模式的に示す表面側の斜視説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハ用の吸着パッドの実施形態を模式的に示す裏面側の斜視説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハ用の吸着パッドの第２の実施形態を模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハ用の吸着パッドの第３の実施形態を模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハ用の吸着パッドの第４の実施形態を模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る半導体ウェーハ用の吸着パッドの第５の実施形態を模式的に示す平面説明図である。

符号の説明

１ 円板（板体）
２ 装着リブ
３ 突起
４ 吸気孔
５ 歪み抑制溝
６ 内側領域
７ 外側領域
９ 取付孔
１０ 分割補強リブ
１１ 溝
Ｗ 半導体ウェーハ

Claims (4)

1. 体積抵抗率が１．０×１０^０〜１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）の熱可塑性樹脂コンパウンドにより成形されて半導体ウェーハに着脱自在に接触する半導体ウェーハ用の吸着パッドであって、
   板体と、この板体の表面に形成される複数の突起と、板体に穿孔される吸気孔とを含んでなることを特徴とする半導体ウェーハ用の吸着パッド。
2. 熱可塑性樹脂コンパウンドは帯電防止付与材を含み、この帯電防止付与材は、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブを含むものである請求項１記載の半導体ウェーハ用の吸着パッド。
3. 熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂を、脂環式構造含有重合体とした請求項１又は２記載の半導体ウェーハ用の吸着パッド。
4. 熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂を、ポリエーテルエーテルケトンあるいはポリブチレンテレフタレートとした請求項１、２、又は３記載の半導体ウェーハ用の吸着パッド。
   

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