JP2012060006A

JP2012060006A - 半導体ウエハを支持する支持具

Info

Publication number: JP2012060006A
Application number: JP2010203136A
Authority: JP
Inventors: Shoji Niima; 昭治新間
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: JP5581923B2

Abstract

【課題】半導体ウエハの撓みを抑制する支持具であって、支持具に半導体ウエハが取り付けられた状態で半導体ウエハに対して加工を行うことができるとともに、半導体ウエハの破損を防止しながら半導体ウエハを搬送することができる支持具を提供する。
【解決手段】半導体ウエハを支持する支持具１０であって、枠体１２と、枠体１２に設けられており、枠体１２の内孔１４の中心に向かう方向に進退動可能であり、内孔１４の中心軸回りに均等角度間隔で設けられた少なくとも３つの可動部３０を有しており、各可動部３０は、枠体１２の内孔１４の中心軸が伸びる方向に隙間３０ｄを空けて配置された一対の支持部を有している。
【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、半導体ウエハを支持する支持具に関する。

半導体装置の性能向上のために、近年、半導体ウエハの薄型化が進められている。例えば、パワー半導体の分野では、半導体装置の低損失化、応答速度の向上等が求められており、これに対応するために薄い半導体ウエハを用いて半導体装置が製造される。

特開２００４−２８１４７５号

薄い半導体ウエハは撓み易いため、薄い半導体ウエハにより半導体装置を製造する際には、半導体ウエハの取り扱いが困難となる。例えば、特許文献１には、半導体ウエハを搬送する搬送装置が開示されているが、この搬送装置では、搬送時に半導体ウエハが撓むことで半導体ウエハが機器と衝突したり落下したりして、半導体ウエハが破損するおそれがある。また、加工装置内に半導体ウエハを設置する際には、半導体ウエハの撓みによって半導体ウエハの位置を正確に制御できず、加工が困難となる場合がある。このように、薄い半導体ウエハから半導体装置を製造する際には、半導体ウエハの撓みによる種々の問題が生じる。したがって、本明細書では、半導体ウエハの撓みを抑制する支持具であって、支持具に半導体ウエハが取り付けられた状態で半導体ウエハに対して加工を行うことができるとともに、半導体ウエハの破損を防止しながら半導体ウエハを搬送することができる支持具を提供する。

本明細書が開示する支持具は、半導体ウエハを支持する。この支持具は、枠体と少なくとも３つの可動部を有している。少なくとも３つの可動部は、枠体に設けられており、枠体の内孔の中心に向かう方向に進退動可能であり、内孔の中心軸回りに均等角度間隔で設けられている。各可動部は、枠体の内孔の中心軸が伸びる方向に隙間を空けて配置された一対の支持部を有している。

なお、「枠体の内孔の中心に向かう方向に進退動可能」とは、可動部が進退動する方向が枠体の内孔の中心に向かう方向成分を有していることを意味する。したがって、内孔の中心に向かう方向に対して斜めに可動部が進退動してもよい。また、可動部が進退動する経路は、直線であってもよく、曲線であってもよい。例えば、可動部が回動してもよい。

この支持具により半導体ウエハを支持する際には、可動部に囲まれた範囲内に半導体ウエハを配置した状態で、各可動部を内孔の中心に向かう方向に移動させる。これによって、各可動部の一対の支持部の間の隙間に半導体ウエハの外周部が収容され、半導体ウエハの外周部が一対の支持部により支持される。可動部は、少なくとも３つ設けられているので、半導体ウエハの外周部が少なくとも３箇所で支持される。各可動部は、内孔の中心軸回りに均等角度間隔で設けられているので、各可動部によって半導体ウエハが均等な荷重で支持される。これにより、半導体ウエハの撓みを抑制することができる。したがって、支持具に取り付けた状態で半導体ウエハを搬送することで、半導体ウエハの破損を防止しながら搬送することができる。また、この支持具では、半導体ウエハが取り付けられる位置に対応する位置に、枠体の内孔が形成されている。このため、支持具に取り付けられたときに、半導体ウエハの表面と裏面の両方が露出する。したがって、支持具を取り付けたまま半導体ウエハの表面と裏面の何れにも加工を行うことができる。半導体ウエハの撓みが抑制されるため、半導体ウエハに対して正確に加工を行うことができる。

上述した支持具は、枠体の内孔の周囲に伸びており、枠体の内孔の周りに枠体に対して相対回転可能な駆動リングをさらに有していることが好ましい。この場合、駆動リングの回転に連動して、各可動部が進退動することが好ましい。駆動リングが第１角度にあるときに、全ての可動部が第１位置に位置し、駆動リングが第２角度にあるときに、全ての可動部が第１位置よりも枠体の内孔の中心に近い第２位置に位置することが好ましい。

このような構成によれば、駆動リングを第１角度から第２角度に回転させるだけで、全ての可動部を同時に枠体の内孔の中心側に移動させることができる。

半導体ウエハの取付前の支持具１０の平面図。可動部３０と駆動リング２０の拡大図。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における支持具１０の断面図。半導体ウエハ７０を支持具１０に取り付ける工程の説明図。半導体ウエハ７０の取付後の支持具１０の図３に対応する断面図。半導体ウエハ７０の取付後の支持具１０の平面図。支持具１０に取り付けられた半導体ウエハ７０の搬送方法の説明図。支持具１０に取り付けられた半導体ウエハ７０の加工方法の説明図。支持具１０に取り付けられた半導体ウエハ７０の加工方法の説明図。

実施例の特徴について、以下に列記する。
（特徴１）枠体の内孔の直径は、半導体ウエハの直径より大きい。内孔の中心軸方向の長さは半導体ウエハの厚みより大きい。
（特徴２）可動部は、枠体の内孔の内周面に設けられている。
（特徴３）支持具は、全ての可動部を同時に進退動させる機構を備えている。
（特徴４）全ての可動部を内孔の中心側に移動させたときに、各接続部を繋いで得られる円の直径が、半導体ウエハの直径より大きい。
（特徴５）全ての可動部の支持部の間の隙間が、内孔の軸方向において同一の位置に存在している。隙間の幅は、半導体ウエハの厚さより大きい。

図１は、実施例に係る支持具１０を上側から見た平面図を示している。図１に示すように、支持具１０は、枠体１２と、駆動リング２０と、駆動ギヤ２６と、８個の可動部３０を備えている。

枠体１２は、外形が正八角形の板状の部材である。枠体１２の中心には、断面形状が円形の貫通孔１４が形成されている。

駆動リング２０は、枠体１２の内部に形成された空間１７（図３参照）内に設置されている。空間１７は、枠体１２の全周に形成されている。駆動リング２０は、貫通孔１４の周囲に沿って伸びるリング形状を備えている。駆動リング２０の中心軸は、貫通孔１４の中心軸と一致している。駆動リング２０は、貫通孔１４の中心軸回りに回転することができる。空間１７の外周側の内面には、凸部１２ａが形成されている。凸部１２ａによって、駆動リング２０の中心軸と貫通孔１４の中心軸とが一致するように、駆動リング２０の枠体１２に対する径方向の位置が位置決めされている。駆動リング２０の外周面の一部には、多数の歯が形成されている。駆動リング２０の内周面には、８個のカム部２２が形成されている。カム部２２は、貫通孔１４の中心軸回りに均等な角度間隔（すなわち、４５度間隔）で配置されている。図２に示すように、カム部２２の側面２２ａは、駆動リング２０の回転方向に対して傾斜するテーパ面である。

駆動ギヤ２６は、平歯車であり、駆動リング２０の外周面の歯と噛み合っている。駆動ギヤ２６は、貫通孔１４の中心軸と平行な軸回りに回転する。駆動ギヤ２６の下面の中心部は、枠体１２の下面に露出している。その露出している部分（すなわち、駆動ギヤ２６の下面の中心部）には、駆動ギヤ２６の回転軸方向に伸びる係合穴が形成されている。係合穴にドライバシャフトを挿入してそのドライバシャフトを回転させることで、駆動ギヤ２６を回転させることができる。駆動ギヤ２６が回転すると、駆動ギヤ２６と噛み合っている駆動リング２０が回転する。これによって、駆動リング２０のカム部２２が移動する。

図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における支持具１０の断面図を示している。図３に示すように、枠体１２の貫通孔１４の内周面１４ａには、横穴１６が形成されている。横穴１６は、駆動リング２０が収容されている空間１７に繋がっている。貫通孔１４の内周面１４ａには、８個の横穴１６が形成されている。各横穴１６は、図１の可動部３０に対応する位置に形成されている。

図３に示すように、可動部３０は、横穴１６の内部に設置されている。可動部３０は、駆動リング２０に対して内周側で隣接する位置に設置されている。可動部３０は、貫通孔１４の半径方向に移動可能に設置されている。図１に示すように、各可動部３０は、貫通孔１４の中心軸回りに均等な角度間隔（すなわち、４５度間隔）で配置されている。また、各可動部３０は、貫通孔１４の中心軸方向において同一の位置に配置されている。図２に示すように、駆動リング２０の上方及び下方には、引張バネ３８が設置されている。引張バネ３８の一方の端部は、可動部３０に固定されている。引張バネ３８の他方の端部は、枠体１２に固定されている。引張バネ３８によって、可動部３０が横穴１６内に収容された状態に付勢されている。可動部３０は、引張バネ３８が接続されている基部３０ａと、基部３０ａから内周側に突出する突出部３０ｂ、３０ｃを備えている。基部３０ａは、突出部３０ｂ、３０ｃを互いに接続している接続部である。突出部３０ｂと突出部３０ｃは、貫通孔１４の中心軸方向に隙間３０ｄを空けて配置されている。突出部３０ｂと突出部３０ｃの間に、凹部３０ｄが形成されているともいえる。凹部３０ｄは、貫通孔１４の周方向に伸びている。図２に示すように、可動部３０の側面には、駆動リング２０の回転方向に対して傾斜するテーパ面３０ｅが形成されている。

次に、支持具１０に半導体ウエハを取り付ける方法について説明する。支持具１０に半導体ウエハを取り付ける際には、図４に示すように、支持具１０を水平に固定するとともに、支持具１０の貫通孔１４内にリフター８０を挿入する。また、駆動ギヤ２６の係合穴内に、ドライバシャフト８２を挿入する。次に、搬送ロボットによってリフター８０上に半導体ウエハ７０を載置する。次に、リフター８０によって、半導体ウエハ７０を、可動部３０と略同じ高さとなる位置するまで下降させる。次に、ドライバシャフト８２によって駆動ギヤ２６を回転させて、図１に示す状態から駆動リング２０を左回りに回転させる。すると、図２に示す駆動リング２０のテーパ面２０ａが可動部３０のテーパ面３０ｅと当接し、可動部３０が貫通孔１４の中心軸側に押される。このため、図５に示すように、引張バネ３８が伸びて、可動部３０が中心軸側に移動する。すると、可動部３０の凹部３０ｄ内に半導体ウエハ７０の外周部が収容される。これによって、半導体ウエハ７０が支持される。図６に示すように、半導体ウエハ７０は、均等角度間隔で配置された８個の可動部３０により支持される。これにより、半導体ウエハ７０を全方位から等荷重で支えることができる。したがって、半導体ウエハ７０の撓みを抑制することができる。なお、半導体ウエハ７０が支持具１０に支持された状態（図５、６の状態）では、可動部３０がカム部２２の端面２２ｂに乗り上げる。このため、駆動ギヤ２６の係合穴からドライバシャフト２８を抜いても、可動部３０は、引張バネ３８の引張力に抗して、その位置で安定して保持される。

なお、図４に示す状態において、半導体ウエハ７０の中心と貫通孔１４の中心とが位置ずれしている場合がある。この場合には、その後、可動部３０を中心側に移動させる際に、一部の可動部３０の基部３０ａ（すなわち、凹部３０ｄの底面）がまず半導体ウエハ７０の外周面に当接し、その可動部３０によって位置ずれが修正される。これによって、半導体ウエハ７０の中心と貫通孔１４の中心とを略一致させることができる。したがって、半導体ウエハ７０を枠体１２に対して正確に位置決めして、半導体ウエハ７０を支持具１０に固定することができる。

また、可動部３０が最も中心側に位置している状態において、各可動部３０の凹部３０ｄの底面を繋いで得られる円の直径は、半導体ウエハ７０の直径より僅かに大きい。したがって、可動部３０を半導体ウエハ７０に向かって移動させたときに、可動部３０によって半導体ウエハ７０が半径方向に圧縮されることがない。これにより、応力が加わった状態で半導体ウエハ７０が支持具１０に固定されることが防止されている。

支持具１０に支持された半導体ウエハ７０を搬送する際には、半導体ウエハ７０が機器と接触することなく、枠体１２が機器と接触するようにして半導体ウエハ７０を搬送することができる。これにより、半導体ウエハ７０の破損や、半導体ウエハ７０に異物が付着することを防止することができる。例えば、図７に示すように、枠体１２がローラ９０と接触するようにして、ローラコンベアにより半導体ウエハ７０を搬送することができる。

また、支持具１０に支持された状態においても、半導体ウエハ７０の上面と下面の両方が外部に露出している。したがって、支持具１０に支持された状態で、半導体ウエハ７０の上面と下面を加工することができる。例えば、図８に示すように、ＣＶＤ法を実施することができる。図８では、支持具１０により半導体ウエハ７０を支持した状態で、ディフューザノズル９２から半導体ウエハ７０の表面に原料ガスを供給することによって、半導体ウエハ７０の表面に膜を成長させている。また、図９に示すように、スパッタリングによって金属膜等を成膜することもできる。図９では、支持具１０により半導体ウエハ７０を支持した状態で、半導体ウエハ７０をステージ９４上に設置し、ターゲット９６を用いてスパッタリングを行うことで、半導体ウエハ７０の表面に金属層を成長させている。この方法では、ステージ９４により半導体ウエハ７０を直接加熱または冷却することができるので、従来と同様にスパッタリングを行うことができる。これらのように、支持具１０に取り付けられた状態で半導体ウエハ７０を加工することができる。このため、支持具１０を取り付けたまま、半導体ウエハ７０を、半導体装置の製造プロセスに流すことができる。したがって、この支持具１０によれば、半導体ウエハ７０の撓みを抑制した状態で、従来と同様に半導体ウエハ７０に加工を行うことができる。上述したように、支持具１０によって支持されることによって、半導体ウエハ７０の撓みが抑制される。また、枠体１２は剛性が高いので、加工装置内に半導体ウエハ７０を設置するときに、半導体ウエハ７０の位置を正確に制御することができる。したがって、半導体ウエハ７０に対して正確に加工を行うことができる。

なお、上述した実施例では、空間１７の外周側の内面に形成された凸部１２ａにより、駆動リング２０の枠体１２に対する径方向の位置が位置決めされていた。しかしながら、凸部１２ａに替えて、駆動リング２０の回転に応じて回転するローラを設けてもよい。ローラによれば、駆動リング２０をスムーズに回転可能に支持することができるとともに、駆動リング２０の径方向の位置を位置決めすることができる。

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さまざまに変形、変更したものが含まれる。
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、出願時請求項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。

１０：支持具
１２：枠体
１４：貫通孔
２０：駆動リング
２２：凸部
２６：駆動ギヤ
３０：可動部
３０ａ：基部
３０ｂ：突出部
３０ｃ：突出部
３０ｄ：凹部
３８：引張バネ
７０：半導体ウエハ

Claims

半導体ウエハを支持する支持具であって、
枠体と、
枠体に設けられており、枠体の内孔の中心に向かう方向に進退動可能であり、内孔の中心軸回りに均等角度間隔で設けられた少なくとも３つの可動部、
を有しており、
各可動部は、枠体の内孔の中心軸が伸びる方向に隙間を空けて配置された一対の支持部を有している、
ことを特徴とする支持具。
枠体の内孔の周囲に伸びており、枠体の内孔の周りに枠体に対して相対回転可能な駆動リングをさらに有しており、
駆動リングの回転に連動して、各可動部が進退動し、
駆動リングが第１角度にあるときに、全ての可動部が第１位置に位置し、
駆動リングが第２角度にあるときに、全ての可動部が第１位置よりも枠体の内孔の中心に近い第２位置に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の支持具。