JP2009043996A - 固定治具並びにワークの処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに力が加わるような処理を行う場合にもワークを確実に密着固定できると共に、処理後のワークの脱離も容易な固定治具並びにこの固定治具を用いたワークの処理方法を提供する。
【解決手段】治具本体２に、密着層３側の外面に開口する、区画空間６に連通しない吸着孔８が形成される。そして、吸着孔８に連通する貫通孔９を密着層３に形成し、吸着孔８の真空引きによりワークＷに吸着力を作用させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等の薄板状ワークを固定する固定治具並びにこの固定治具を用いたワークの処理方法に関する。

半導体製造工程において、半導体チップを小型化するために、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の裏面を研削して薄くする工程（バックグラインド工程）がある。このバックグラインド工程では、ウエハの表面（回路が形成された面）に粘着シート等からなる保護シートを貼り付け、表面を保護している。そして、バックグラインド工程後に、保護シートをウエハから剥離する処理を行う。

ところで、バックグラインド工程により極薄化されたウエハは僅かな衝撃によっても破損してしまう。そこで、従来、極薄化されたウエハが、搬送時や加工時に、自重、加速度あるいは加工応力により歪んで破損しないように、板状の治具本体と、治具本体の片面に設けられた、ワークを着脱自在に密着保持する密着層とから構成され、ウエハを支持固定する固定治具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。治具本体は、片面に密着層を支持する複数の支持突起を有すると共に、片面の外周部に支持突起と同等高さの側壁を有し、この側壁の端面に密着層が接着されて、密着層と治具本体との間に側壁で囲われた区画空間が画成され、治具本体に区画空間に連通する通気孔が形成されている。

そして、通気孔の真空引きにより、通気孔を介して区画空間内の空気を吸引すると、密着層が支持突起間で窪むように変形し、密着層に対するウエハの接触面積が減少する。そのため、ウエハをこれに無理な力をかけずに固定治具から脱離できるようになる。
特開２００６−２１６７７５号公報

然し、保護シートが貼付されたウエハから保護シートの剥離処理を行う場合、上記の固定治具にウエハを固定して上記処理を行うと、処理時にウエハに加えられる力が部分的に強力であることにより、ウエハが固定治具から容易に脱離してしまう。また、処理条件に合わせてウエハが脱落しないように密着層の種類を変えた場合には、通気孔の真空引きで区画空間を減圧しても、ウエハに対する密着が強すぎて密着層の変形が起き難くなる。その結果、ウエハを固定治具から脱離する際に、ウエハに無理な力が作用してその破損を生じ易くなる。

本発明は、上記点に鑑み、ワークに力が加わるような処理を行う場合にもワークを確実に密着固定できると共に、処理後のワークの脱離も容易な固定治具並びにこの固定治具を用いたワークの処理方法を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、薄板状のワークを固定する固定治具であって、板状の治具本体と、当該治具本体の片面に設けられた、ワークを着脱自在に密着保持する密着層とから構成され、前記治具本体は、片面に前記密着層を支持する複数の支持突起を有すると共に、片面の外周部に前記支持突起と同等高さの側壁を有し、この側壁の端面に前記密着層が接着されて、前記密着層と前記治具本体との間に前記側壁で囲われた区画空間が画成され、前記治具本体に前記区画空間に連通する通気孔が形成され、この通気孔を介して前記区画空間内の空気を吸引することにより、前記密着層が変形されるようにしたものにおいて、前記治具本体に、前記密着層側の外面に開口する、前記区画空間に連通しない吸着孔が形成されると共に、この吸着孔に連通する貫通孔が前記密着層に形成され、前記吸着孔の真空引きにより前記ワークに吸着力が作用するようにしたことを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の固定治具を用いて行うワークの処理方法であって、前記固定治具の前記密着層に薄板状のワークを密着保持させ、前記通気孔は真空引きせずに前記吸着孔を真空引きした状態で前記ワークに所定の処理を施す工程と、前記吸着孔の真空引きを停止し、前記通気孔を真空引きして前記区画空間内の空気を吸引することにより前記密着層を変形させて、前記固定治具から前記ワークを脱離させる工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ワークは密着層との間の密着力に加えて、吸着孔の真空引きによる吸着力で固定治具に固定され、部分的にワークの固定力が増強される。従って、保護シートの剥離処理等のワークに力が加えられる処理を行う場合にも、ワークは固定治具から脱離しない。

また、吸着力が得られることから、ワークに対する密着層の密着力を然程強くする必要がない。そのため、通気孔を真空引きして区画空間内の空気を吸引すれば、密着層が確実に変形する。従って、ワークをこれに無理な力をかけずに固定治具から脱離でき、ワーク脱離時のワークの破損を防止できる。

図１、図２を参照して、１は薄板状ワークたるウエハＷを固定する固定治具を示している。この固定治具１は、板状の治具本体２と、治具本体２の片面に設けられた密着層３とで構成されている。

治具本体２は、ウエハＷよりも僅かに大径の円板状に形成されている。治具本体２の材料は、機械強度に優れたものであれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ステンレス等の金属材料、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル、ポリ塩化ビニル等の樹脂成形材料、ガラス等の無機材料、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等の有機無機複合材料等が挙げられる。

治具本体２の片面には、０．０５〜０．５ｍｍ程度の高さで直径が０．０５〜１．０ｍｍ程度の円柱状の支持突起４が０．２〜２．０ｍｍ程度のピッチで複数形成されている。更に、治具本体２の片面の外周部には、支持突起３と同等高さの円筒状の側壁５が形成されている。尚、支持突起４は円柱状以外の形状、例えば、円錐台形に形成されていても良い。

密着層３は、可撓性、柔軟性、耐熱性、弾性、粘着性等に優れたウレタン系、アクリル系、フッ素系、シリコーン系等のエラストマーから成る２０〜２００μｍの厚さのフィルムで形成される。そして、治具本体２の側壁５の端面に、密着層３の外周部を接着剤、ヒートシール等で接着している。これにより、密着層３と治具本体２との間に側壁５で囲われた区画空間６が画成される。また、密着層３は各支持突起４の平坦な端面に当接して支持される。

治具本体２には、治具本体２をその厚さ方向に貫通して区画空間６に連通する少なくとも１個の通気孔７が形成されている。治具本体２には、更に、治具本体２をその厚さ方向に貫通して密着層３側の外面に開口する、区画空間６に連通しない少なくとも１個の吸着孔８が形成されている。本実施形態では、後述する保護シートＳの剥離処理で保護シートＳを剥離し始める側に位置する治具本体２の周囲一側部に、側壁５から内方に膨出する膨出部５ａを周方向の間隔を存して３個形成し、これら膨出部５ａの端面に開口するように吸着孔８が複数（３個）形成されている。また、密着層３には、各吸着孔８に連通する貫通孔９が形成されている。

次に、図３を参照して、ウエハＷの表面に貼り付けられた保護シートＳをバックグラインド工程後に剥離する処理方法について説明する。

ウエハＷには、まずバックグラインド工程に先だって、当該ウエハＷの表面に形成された回路を保護するためその回路面（表面）に保護シートＳが貼付される。次に、バックグラインド装置に搭載し、ウエハＷの裏面を所定の厚さまで研削処理が行われる。この段階のウエハＷは、自重等で撓まないように特別な搬送装置により次の処理装置の処理テーブル等に移動しなければ、破損してしまう程極薄となっている。そこで、ウエハＷは、バックグラインドした処理テーブル上から移載せず、ウエハＷの裏面（研削面）に固定冶具１の密着層３に密着保持させる。これにより、ウエハＷは強度が増し、極薄化の前と同等に通常の搬送装置により搬送が可能になる。

次に、不要となった保護シートＳの剥離処理が行われる。固定冶具１に支持されたウエハＷは、シート剥離装置の処理テーブル１０に転載される。シート剥離装置としては、例えば、特開平１１−０１６８６２号公報記載の装置があげられるが、処理テーブル１０は、図３（ａ）に示すような構造を有する。具体的には、処理テーブル１０は固定冶具１よりやや小径のポーラス構造の吸着部１１を備え、吸着部１１を図示省略したバキュームポンプにより真空引きすることで、固定治具１が密着層３とは反対側の下面において処理テーブル１０に吸着固定される。なお、ウエハＷをシート剥離装置に転載する際には、固定冶具１の吸着部１１がシート剥離装置の剥離起点に合致するように位置合わせされて行われる。

ここで、治具本体２の下面の吸着孔８の開設箇所は吸着部１１上に位置するが、治具本体２の下面の通気孔７の開設箇所には吸着部１１が存在しない。従って、吸着部１１を真空引きすると、通気孔７と吸着孔８とのうち吸着孔８のみが吸着部１１を介して真空引きされる。そして、吸着孔８の真空引きにより密着層３の貫通孔９を介してウエハＷに吸着力が部分的に作用する。

次に、図３（ｂ）に示すように、保護シートＳの周方向一側部に剥離用テープ１２を貼付し、このテープ１２を把持ヘッド１３で把持する。そして、把持ヘッド１３を、図３（ｂ）に仮想線で示すように、ウエハＷに対しテープ貼付箇所を通るウエハＷの直径方向に相対移動させ、保護シートＳをウエハＷから剥離する。この際、ウエハＷには保護シートＳの剥離に伴い上記直径方向の水平力に加え上向きの分力が作用する。

ここで、上記エラストマーで形成される密着層３は高いせん断密着力を有するため、ウエハＷに作用する水平力には十分耐えられる。然し、密着層３のウエハＷに対する剥離強度は後述するように然程強くできない。そのため、密着層３の密着力だけでは上向き分力に抗しきれず、剥離が開始されるウエハＷの周方向一側部を起点にしてウエハＷが密着層３から浮き上がって固定治具１から脱離したり、ウエハＷが上向き分力による曲げモーメントで破損する可能性がある。

本実施形態では、ウエハＷの周方向一側部に吸着孔８を介して吸着力が部分的に作用するため、この吸着力で十分に上向き分力に抗することができる。従って、ウエハＷが密着層３から浮き上がって固定治具１から脱離したり、ウエハＷが上向き分力による曲げモーメントで破損するといった不具合は生じない。

保護シートＳの剥離処理の完了後は、吸着部１１の真空引きを停止し、固定治具１を処理テーブル１０から取外す。これにより、吸着孔８の真空引きも停止される。次に、図３（ｃ）に示すように、通気孔７にバキュームポンプ１４を接続し、通気孔７を真空引きして、区画空間６内の空気を吸引する。これによれば、区画空間６が減圧され、この減圧に伴い密着層３が各支持突起４間の部分で下方に窪むように変形する。その結果、密着層３に対するウエハＷの接触面積が減少し、ウエハＷをこれに無理な力をかけずに固定治具１から脱離できるようになる。

ところで、密着層３のウエハＷに対する剥離強度を強くすれば、吸着孔８による吸着力をウエハＷに作用させなくても、保護シートＳの剥離に伴う上向き分力でウエハＷが密着層３から浮き上がることを防止できる。然し、これでは、区画空間６を減圧しても、ウエハＷに対する密着力が強すぎて密着層３の変形が起き難くなる。その結果、ウエハＷを固定治具１から脱離する際に、ウエハＷに無理な力が作用してその破損を生じやすくなる。これに対し、本実施形態では、保護シートＳの剥離処理時に吸着孔８による吸着力が部分的にウエハＷに作用するため、密着層３のウエハＷに対する剥離強度を然程強くする必要がない。その結果、区画空間６の減圧で密着層３が確実に変形するようになり、上記の不具合は生じない。

尚、本実施の形態では、ウエハＷから保護シートＳを剥離する処理で使用する固定治具１に本発明を適用したものについて説明したが、保護シートＳの剥離処理以外のウエハＷの処理で使用する固定治具、或いは、石英ガラス等からなる精密基板といったウエハＷ以外の薄板状ワークの処理で使用する固定治具にも同様に本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、治具本体２の外周部の周囲一側部に吸着孔８を形成したが、吸着孔８の形成位置はこれに限定されない。例えば、固定治具１の中央部でのワークの吸着が必要になる場合は、中央部に位置する支持突起４を大径に形成し、この支持突起４の端面に開口するように吸着孔を形成しても良い。

本発明の実施形態の固定治具の模式的断面図。 実施形態の固定治具の治具本体の平面図。 実施形態の固定治具を用いて行う保護シートの剥離処理の作業手順を示す説明図。

符号の説明

１ 固定治具
２ 治具本体
３ 密着層
４ 支持突起
５ 側壁
６ 支持突起
７ 通気孔
８ 吸着孔
Ｗ ウエハ（ワーク）

Claims (2)

1. 薄板状のワークを固定する固定治具であって、板状の治具本体と、当該治具本体の片面に設けられた、ワークを着脱自在に密着保持する密着層とから構成され、前記治具本体は、片面に前記密着層を支持する複数の支持突起を有すると共に、片面の外周部に前記支持突起と同等高さの側壁を有し、この側壁の端面に前記密着層が接着されて、前記密着層と前記治具本体との間に前記側壁で囲われた区画空間が画成され、前記治具本体に前記区画空間に連通する通気孔が形成され、この通気孔を介して前記区画空間内の空気を吸引することにより、前記密着層が変形されるようにしたものにおいて、
   前記治具本体に、前記密着層側の外面に開口する、前記区画空間に連通しない吸着孔が形成されると共に、この吸着孔に連通する貫通孔が前記密着層に形成され、前記吸着孔の真空引きにより前記ワークに吸着力が作用するようにしたことを特徴とする固定治具。
2. 請求項１記載の固定治具を用いて行うワークの処理方法であって、
   前記固定治具の前記密着層に薄板状のワークを密着保持させ、前記通気孔は真空引きせずに前記吸着孔を真空引きした状態で前記ワークに所定の処理を施す工程と、
   前記吸着孔の真空引きを停止し、前記通気孔を真空引きして前記区画空間内の空気を吸引することにより前記密着層を変形させて、前記固定治具から前記ワークを脱離させる工程とを備えることを特徴とするワークの処理方法。

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