JP2008171892A - 半導体ウエハの支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 様々な表面形状の半導体ウエハに対応可能な支持装置を提供する。
【解決手段】 半導体ウエハを支持する装置は、半導体ウエハを載置する載置面を有する載置台と、載置面に配列されているとともに載置面に対して進退可能に設けられている複数のピン部材と、ピン部材毎に設けられており、そのピン部材の進退位置を他のピン部材から独立して調整するアクチュエータを備えている。この支持装置では、複数のピン部材進退位置を独立して調整することによって、様々な表面形状の半導体ウエハを複数のピン部材で支持することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエハを支持する装置に関する。特に、半導体ウエハに各種の加工処理や検査処理を実施する際に、半導体ウエハを支持する装置に関する。

半導体装置の製造工程では、半導体ウエハに各種の加工処理や検査処理が実施される。半導体ウエハに各種の処理を実施する場合、半導体ウエハをその平面度を維持しながら支持する必要がある。
特許文献１には、半導体ウエハの電気特性を検査する際に、半導体ウエハを支持する装置が記載されている。この装置は、半導体ウエハが載置される略円板状の載置台を備えている。略円板状の載置台は複数のリング体に分割されており、各リング体がアクチュエータによって上下移動できるようになっている。そして、各リング体の表面には、半導体ウエハを吸引エアによって吸着するための吸着溝が形成されている。
この支持装置では、それぞれのリング体の上下位置を調整することによって、載置台の表面形状を凹形に変化させることができる。それにより、支持する半導体ウエハが凹形に変形している場合でも、半導体ウエハを各リング体の吸着溝に吸着できるように構成されている。さらにこの支持装置では、半導体ウエハを各リング体の吸着溝に吸着させた状態で、各リング体の上下位置を同一平面内に復帰させる。それにより、半導体ウエハに生じている変形を矯正しつつ、半導体ウエハを支持することができるように構成されている。

特開２００５−１３４２４１号公報

半導体ウエハは、必ずしも凹形に湾曲するのみでなく、例えば鞍型や波型に変形することもある。さらに近年では、その表面に凹凸プロファイルが形成された半導体ウエハも利用されるようになっている。特許文献１に記載の支持装置では、凹形に変形した半導体ウエハを支持することはできても、鞍型や波型に変形した半導体ウエハや、その表面に凹凸プロファイルが形成された半導体ウエハを支持することができない。様々な表面形状の半導体ウエハに対応可能な支持装置が必要とされている。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、様々な表面形状の半導体ウエハに対応可能な支持装置を提供する。

本発明によって具現化される半導体ウエハを支持する装置は、半導体ウエハを載置する載置面を有する載置台と、載置面に配列されているとともに載置面に対して進退可能に設けられている複数のピン部材と、ピン部材毎に設けられており、そのピン部材の進退位置を他のピン部材から独立して調整するアクチュエータを備えている。
この支持装置では、複数のピン部材の進退位置を個別に調整することによって、様々な表面形状の半導体ウエハを複数のピン部材で支持することができる。
この支持装置によれば、様々な表面形状の半導体ウエハを支持することが可能となる。

上記の支持装置において、前記ピン部材には、大気を吸引することによって半導体ウエハを吸着する吸着孔が形成されていることが好ましい。
それにより、様々な表面形状の半導体ウエハをしっかりと支持することができる。また、半導体ウエハをピン部材に吸着させた状態でピン部材の進退位置を調整することによって、半導体ウエハに生じている変形を矯正しつつ、半導体ウエハを支持することもできる。

上記の支持装置において、前記アクチュエータは、前記ピン部材の進退位置を、前記ピン部材が前記載置面から突出する位置と突出しない位置との間で調整可能であることが好ましい。
それにより、ピン部材と載置面の両者によって、様々な表面形状の半導体ウエハを十分な面積で支持することが可能となる。

本発明によって、様々な表面形状の半導体ウエハをしっかりと支持することが可能となり、半導体ウエハに実施する加工処理や検査処理の精度を向上することが可能となる。

最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（特徴１） 支持装置は、ピン部材の進退位置を調整するピン駆動素子と、ピン駆動素子の動作を制御するピン部材制御装置を備えている。
（特徴２） ピン駆動素子は、圧電素子を用いて構成されている。ピン部材制御装置は、ピン駆動素子に印加する電圧を調整することによって、載置面に対するピン部材の突出量を調整する。
（特徴３） 支持装置は、吸引ポンプを備えている。吸引ポンプは、ピン部材に形成されている吸着孔に連通している。

本発明を実施した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、半導体ウエハ１００を支持する支持装置１０を示している。支持装置１０は、半導体ウエハ１００の表側表面１００ａに各種の加工処理や検査処理を実施する際に、半導体ウエハ１００をその裏側表面１００ｂから支持する装置である。特に、支持装置１０は、裏側表面１００ｂが平坦な半導体ウエハ１００のみでなく、裏側表面１００ｂに所定の凹凸プロファイルが形成されている半導体ウエハ１００でも、その平面度を維持しつつ支持することができる。また、支持装置１０は、凹形や鞍形や波形に変形している半導体ウエハ１００でも、その変形を矯正しつつ支持することができる。なお、半導体ウエハ１００の変形を矯正する必要がなければ、変形している半導体ウエハ１００をその形状のままで支持することもできる。

図１に示すように、支持装置１０は、半導体ウエハ１００が載置される載置台２０と、載置台２０の位置を調整する位置調整装置４０と、ウエハ形状入力装置４２と、ピン部材制御装置４４と、吸引ポンプ４６を備えている。載置台２０には、半導体ウエハ１００を載置するための載置面２０ａが形成されている。載置面２０ａは、略円形の平面であり、その径は半導体ウエハ１００の径よりも大きい。
図２は、載置台２０の載置面２０ａを図１中の上方から見た平面図である。図１、図２に示すように、載置台２０の載置面２０ａには、複数のピン部材３０が配設されている。複数のピン部材３０は、載置面２０ａ上に所定の配置パターンで配設されている。本実施例の配置パターンでは、一つのピン部材３０のまわりに、６つのピン部材３０が等しい距離で隣接している。

図３は、図２中のIII−III線断面図を示している。図３に示すように、載置台２０には、載置面２０ａから垂直に伸びる複数のピン収容孔２２と、ピン収容孔２２に連通している負圧流路２４が形成されている。ピン収容孔２２のそれぞれには、ピン部材３０と、ピン駆動素子３２が配設されている。負圧流路２４は、管路４８を介して吸引ポンプ４６に接続されている。負圧流路２４には、吸引ポンプ４６によって負圧（大気圧より低い圧力）が発生するようになっている。ピン駆動素子３２は、ピン部材制御装置４４に接続されている。

ピン部材３０は、吸着孔３０ｂを有する円筒形状を有している。ピン部材３０は、ピン収容孔２２に所定のクリアランスを有して収容されており、載置面２０ａに対して進退可能に設けられている。ピン部材３０の先端面３０ａは平坦面であり、ピン部材３０がピン収容孔２２に完全に収容された状態で、ピン部材３０の先端面３０ａと載置台２０の載置面２０ａが同一平面を構成するようになっている。ピン部材３０の先端面３０ａには、吸着孔３０ｂが開口している。

ピン駆動素子３２は、載置面２０ａに対してピン部材３０を進退可能させるアクチュータである。本実施例のピン駆動素子３２は、圧電素子を用いて構成されている。ピン駆動素子３２は、交互に配置されている複数の負電極板３４および正電極板３８と、負電極板３４と正電極板３８との間に配置されている複数の圧電素子３６を備えている。複数の負電極板３４は接地されており、複数の正電極板３８はピン部材制御装置４４に接続されている。図４に示すように、複数の正電極板３８には、ピン部材制御装置４４によって電圧が印加される。それぞれの圧電素子３６は、複数の正電極板３８に印加された電圧に応じて、ピン収容孔２２の軸方向（図３中の上下方向）に変形する。それにより、ピン駆動素子３２の全体がピン収容孔２２の軸方向に変形する。ピン部材３０とピン駆動素子３２は互いに接合されており、ピン駆動素子３２が変形することによって、ピン部材３０は載置面２０ａに対して進退する。ピン駆動素子３２は、ピン部材３０の進退位置を、ピン部材３０が載置面２０ａから突出しない位置と突出する位置との間で調整することができる。詳しくは、ピン部材３０の先端面３０ａが載置面２０ａと同一平面を構成する位置と、ピン部材３０の先端面３０ａが載置面２０ａよりも突出する位置との間で、ピン部材３０の進退位置を調整することができる。ピン部材３０が載置面２０ａから突出する突出量ｘは、ピン駆動素子３２に印加された電圧に応じて変化する。ピン駆動素子３２に印加される電圧は、ピン部材制御装置４４によって調整される。ピン部材制御装置４４は、それぞれのピン駆動素子３２に印加する電圧を独立に調整することによって、それぞれのピン部材３０の載置面２０ａに対する突出量ｘを独立に調整することができる。

ピン駆動素子３２には、連通孔３２ｂが形成されている。ピン駆動素子３２の連通孔３２ｂは、ピン部材３０の吸着孔３０ｂと負圧流路２４とを連通している。即ち、それぞれのピン部材３０の吸着孔３０ｂは、ピン駆動素子３２の連通孔３２ｂと載置台２０の負圧流路２４と管路４８を通じて、吸引ポンプ４６に連通している。吸引ポンプ４６を運転すると、ピン部材３０の先端面３０ａに開口する吸着孔３０ｂから大気が吸引され、載置された半導体ウエハ１００が吸着されるようになっている。

図１に示すように、ピン部材制御装置４４には、ウエハ形状入力装置４２が接続されている。ウエハ形状入力装置４２は、半導体ウエハ１００の裏側表面１００ｂの凹凸プロファイルを記述する形状データを入力するための装置である。入力する形状データは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）装置等によって作成したＣＡＤデータでもよいし、形状測定器等によって裏側表面１００ｂの凹凸プロファイルを測定した測定データであってもよい。
ウエハ形状入力装置４２に入力された形状データは、ピン部材制御装置４４に教示される。ピン部材制御装置４４は、教示された形状データに基づいて、それぞれのピン部材３０の突出量ｘを決定する。そして、ピン部材制御装置４４は、それぞれのピン部材３０に対して決定した突出量ｘに対応する電圧を、それぞれのピン部材３０を動かすピン駆動素子３２に印加する。それにより、載置面２０ａに設けられた複数のピン部材３０が、半導体ウエハ１００の裏側表面１００ｂの凹凸プロファイルに応じて突出する。

図５、図６は、裏側表面１００ｂが凹凸プロファイルを有する半導体ウエハ１００の一例を示している。図５は、半導体ウエハ１００の裏側表面１００ｂを拡大して示している。図６は、図５中のVI−VI線断面図を示している。図５、図６に示すように、半導体ウエハ１００には、格子状に伸びる厚肉部１００ｄと、厚肉部１００ｄによって区画されている複数の薄肉部１００ｃが形成されている。格子状に伸びる厚肉部１００ｄは、半導体ウエハ１００の裏側表面１００ｂに突出している。厚肉部１００ｄはダイシングラインに対応しており、薄肉部１００ｃは半導体素子の形成領域に対応している。ダイシングラインとは、半導体ウエハ１００の各薄肉部１００ｃに半導体素子を形成した後に、形成した半導体素子を分離（ダイシング）する切断線である。この半導体ウエハ１００では、薄肉部１００ｃでは半導体素子に要求される薄さを実現しつつ、ダイシング時で除去されるダイシングライン上に厚肉部１００ｄを形成することによって、半導体ウエハの強度を確保することができる。
半導体ウエハ１００が上記のような凹凸プロファイルを有する場合、従来の支持装置では、厚肉部１００ｄのみが支持されることとなる。その結果、半導体素子の形成領域である薄肉部１００ｃは、加工処理時や検査処理時に受ける様々な外力や自重によって、撓んでしまうことがある。半導体素子の形成領域に撓みが生じていると、半導体素子の加工処理や検査処理を正しく実施することができない。

図７は、本実施例の支持装置１０が、上記した凹凸プロファイルを有する半導体ウエハ１００を支持している様子を示している。図７に示すように、支持装置１０は、厚肉部１００ｄに対向するピン部材３０を載置台２０内に収容するとともに、薄肉部１００ｃに対向するピン部材３０を載置面２０ａから突出させることができる。それにより、薄肉部１００ｃと厚肉部１００ｄの両者を、ピン部材３０の先端面３０ａと載置台２０の載置面２０ａによって支持することができる。各ピン部材３０の突出量（ゼロも含む）ｘは、ウエハ形状入力装置４２に入力された形状データに基づいて、ピン部材制御装置４４が決定する。半導体ウエハ１００は、ピン部材３０の吸着孔３０ｂに吸着され、その位置が固定される。支持装置１０は、裏側表面１００ｂに凹凸プロファイルを有する半導体ウエハ１００を、その平面度を維持しながら支持することができる。

支持装置１０は、裏側表面１００ｂに凹凸プロファイルを有する半導体ウエハ１００のみでなく、凹形、鞍形、波形のように様々に変形している半導体ウエハ１００を支持することもできる。この場合、先ず、半導体ウエハ１００の変形に応じて、各ピン部材３０を突出／収容する。次いで、半導体ウエハ１００を支持し、吸引ポンプ４６を動作させる。この状態では、半導体ウエハ１００が変形した形状のままでピン部材３０の吸着孔３０ｂにされる。次いで、全てのピン部材３０を、それらの先端面３０ａが載置面２０ａと同一平面を構成する位置まで、載置台２０に収容する。それにより、半導体ウエハ１００の変形を矯正しつつ、半導体ウエハ１００を支持することができる。なお、半導体ウエハ１００の変形を矯正する必要がなければ、ピン部材３０を載置台２０に収容する必要はなく、ピン部材３０の進退位置をそのまま維持すればよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、半導体ウエハ１００を支持するのに必要な各ピン部材３０の突出量ｘを外部装置を用いて別途計算し、そのデータをピン部材制御装置４４に直接入力する構成にしてもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

実施例１の支持装置の構成を示す模式図。 載置面を示す平面図。 図２中のIII−III線断面図。 ピン部材を突出させた状態を示す図。 半導体ウエハの裏側表面を示す図。 図５中のIV−IV線断面図。 支持装置が凹凸プロファイルを有する半導体ウエハを支持する様子を示す図。

符号の説明

１０：支持装置
２０：載置台
２０ａ：載置面
３０：ピン部材
３２：ピン駆動素子
４０：位置調整装置
４２：ウエハ形状入力装置
４４：ピン部材制御装置
４６：吸引ポンプ
４８：管路
１００：半導体ウエハ
１００ｃ：半導体ウエハの薄肉部
１００ｃ：半導体ウエハの厚肉部

Claims (3)

1. 半導体ウエハを支持する装置であって、
   半導体ウエハを載置する載置面を有する載置台と、
   載置面に配列されているとともに、載置面に対して進退可能に設けられている複数のピン部材と、
   ピン部材毎に設けられており、そのピン部材の進退位置を他のピン部材の進退位置から独立して調整するアクチュエータと、
   を備える支持装置。
2. 前記ピン部材には、大気を吸引することによって半導体ウエハを吸着する吸着孔が形成されていることを特徴とする請求項１の支持装置。
3. 前記アクチュエータは、前記ピン部材の進退位置を、前記ピン部材が前記載置面から突出しない位置と突出する位置との間で調整可能であることを特徴とする請求項１又は２の支持装置。

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