JP2020098842A - ウェハ保持装置及びウェハ搬送保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハにダメージを与えることなく薄いウェハを保持するウェハ保持装置及びウェハ搬送保持装置を提供する。【解決手段】ウェハ保持装置５は、ウェハＷのデバイス形成領域より大径のリング状に形成され、ウェハＷの外周縁に当接可能な吸着パッド５１と、吸着パッド５１を下面に埋設するフレーム５２と、吸着パッド５１に接続され、吸着パッド５１とウェハＷとの間に負圧を生じさせる真空源Ｓ１と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェハ保持装置及び該ウェハ搬送保持装置に関するものである。

半導体製品に設けられているデバイスは、シリコンウェハ（以下、単に「ウェハ」という）上にエッチングレジストとして感光性樹脂を塗付した後、エッチングすることにより形成される。ウェハは、デバイスがエッチングされたパターン面の裏面をバッググラインダによって研削されるが、この裏面研削の際には、パターン面には予めバッググラインド（BG）テープが貼り付けられている。

このような裏面研削されたウェハの搬送は、ウェハの裏面全面を吸着する全面吸着パッド（例えば、特許文献１参照）や、ウェハの表面に空気流を吐出してウェハとの間に発生した負圧でウェハを保持するベルヌーイノズルを備えた保持装置（例えば、特許文献２参照）が知られている。

特開２０１０−５０２６５号公報 特許第６２５４４３２号公報

しかしながら、特許文献１に係る全面吸着パッドで極めて薄いウェハを吸着する場合、吸着パッドとウェハとの間に研削屑が噛み込むと、ウェハが割れたり、デバイスが汚染される虞があるという問題がある。

また、特許文献２に係る保持装置は、反ったウェハでは適切な負圧が得られずにウェハが脱落したり、高速で吐出される空気流がウェハの加工面を汚染してウェハ内のクラックを誘発する虞があるという問題があった。

そこで、ウェハにダメージを与えることなく薄いウェハを保持するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るウェハ保持装置は、ウェハを吸着保持するウェハ吸着保持装置であって、前記ウェハのデバイス形成領域より大径のリング状に形成され、前記ウェハの外周縁に当接可能な吸着パッドと、前記吸着パッドを下面に埋設するフレームと、前記吸着パッドに接続され、前記吸着パッドとウェハとの間に負圧を生じさせる真空源と、を備えている。

この構成によれば、吸着パッドがウェハ中央のデバイス形成領域に非接触でウェハの外周縁を負圧で吸着保持することにより、従来のようなウェハを全面吸着する場合と比べて、研削屑の噛み込みに起因するウェハの損傷やデバイスの汚染を抑制することができる。また、吸着パッドがウェハの外周縁に接触することにより、反ったウェハであっても吸着保持することができる。

また、本発明に係るウェハ保持装置は、前記吸着パッドに接続され、前記吸着パッドとウェハとの間に圧縮空気を供給する空気源をさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、吸着パッドと吸着パッドに吸着保持されたウェハとの間に圧縮空気を供給することにより、これらの吸着を容易に解除することができる。

また、本発明に係るウェハ保持装置は、前記フレームは、円板状に形成され、該フレームを上下に貫通する連通孔が形成されており、前記連通孔には、前記フレーム内に圧縮空気を供給する空気源が接続されていることが好ましい。

この構成によれば、ウェハ保持装置がウェハを吸着保持している際に、連通孔を介してフレーム内に供給される圧縮空気の圧力でウェハをフレーム側に押圧するような種々の圧力を相殺することにより、ウェハの割れを抑制することができる。

また、本発明に係るウェハ保持装置は、前記フレームは、円板状に形成され、該フレームを上下に貫通する連通孔が形成されており、前記連通孔には、前記フレーム内に保湿水を供給する給水源が接続されていることが好ましい。

この構成によれば、ウェハ保持装置がウェハを吸着保持している際に、連通孔を介してフレーム内に供給される保湿水の圧力でウェハをフレーム側に押圧するような種々の圧力を相殺することにより、ウェハの割れを抑制することができる。また、ウェハ保持装置がウェハを吸着保持されている間に、ウェハ表面を湿潤状態に維持するため、ウェハ表面に研削屑が固着することを抑制できる。

また、本発明に係るウェハ搬送保持装置は、上述したウェハ保持装置と、前記フレームに接続され、前記ウェハ保持装置を搬送する搬送機構と、を備えていることが好ましい。

この構成によれば、搬送機構がウェハ保持装置を任意の場所に移動させることができる。

本発明は、吸着パッドがウェハ中央のデバイス形成領域に非接触でウェハの外周縁を負圧で吸着保持することにより、従来のようなウェハを全面吸着する場合と比べて、研削屑の噛み込みに起因するウェハの損傷やデバイスの汚染を抑制することができる。また、吸着パッドがウェハの外周縁に接触することにより、反ったウェハであっても吸着保持することができる。

本発明の一実施形態に係るウェハ搬送保持装置を備えたウェハ受け渡しシステムを示す模式図。 フレームを示す平面図及び底面図。 フレームを示す一部切欠き側面図。 吸着保持装置の要部を示す断面図。 ウェハを第１のチャックから第２のチャックに搬送する手順を示す模式図。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

図１は、ウェハ受け渡しシステム１を示す模式図である。ウェハ受け渡しシステム１は、本発明の一実施形態に係るウェハ搬送保持装置２と、第１のチャック３と、第２のチャック４と、を備えている。ウェハ受け渡しシステム１は、例えばウェハＷを平面加工する研削装置、研磨装置、洗浄装置等と併用され、極めて薄いウェハＷ（例えば、厚み２５μｍ）を装置間で移送するものである。

ウェハ搬送保持装置２は、第１のチャック３に載置されたウェハＷを第２のチャック４に移送するものである。例えば、第１のチャック３は、研削装置においてウェハＷを吸着保持するウェハチャックであり、第２のチャック４は洗浄装置においてウェハＷを吸着保持するウェハチャック等である。なお、第２のチャック４は、第１のチャック３と同様の構成であるから、以下、第１のチャック３の構成を例に説明し、第２のチャック４については第１のチャック３と重複する構成を同様の符号を付して重複する説明を省略する。

第１のチャック３は、平面加工された被加工面を上方に向け、デバイスが形成されたデバイス面を下方に向けた状態でウェハＷを吸着保持する。第１のチャック３は、セラミック等の緻密体からなる基台１１と、基台１１の上面に埋設されてセラミック等の多孔質材料からなる円盤状の吸着体１２と、を備えている。基台１１の外径寸法は、ウェハＷより僅かに大径に設定されている。吸着体１２の外径寸法は、ウェハＷより僅かに小径に設定されている。

第１のチャック３は、基台１１の内部に形成された図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、吸着体１２に載置されたウェハＷが吸着体１２に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ウェハＷと吸着体１２との吸着が解除される。

ウェハ搬送保持装置２は、ウェハ保持装置５と、ウェハ保持装置５を搬送する搬送機構６と、を備えている。

ウェハ保持装置５は、吸着パッド５１と、フレーム５２と、を備えている。図２は、ウェハ保持装置５の平面図及び底面図である。図３は、ウェハ保持装置５の一部切欠断面図である。図４は、フレーム５２の外周縁を示す部分拡大図である。

吸着パッド５１は、ウェハＷの外径寸法より僅かに小さいリング状に形成されている。また、吸着パッド５１の内径寸法は、ウェハＷ中央に多数のデバイスが並設されたデバイス形成領域より大きく設定されている。

吸着パッド５１は、セラミックや樹脂等の多孔質材料からなる。吸着パッド５１を樹脂製材料で形成した場合には、吸着パッド５１をウェハＷに柔軟に接触させることができる。また、樹脂製の吸着パッド５１は、研削屑の噛み込みに起因するウェハＷの撓み量を緩和することができる。

フレーム５２は、周縁が僅かに厚肉な略円板状に形成されている。フレーム５２は、セラミック等の緻密体からなる。フレーム５２の周縁に沿って形成された環状溝５３には、吸着パッド５１が埋設されている。

フレーム５２の周縁には、１２個の管路５４が互いに等間隔に設けられている。管路５４は、フレーム５２の上面から環状溝５３まで貫通している。管路５４は、図示しない切換弁を介して真空源Ｓ１及び圧縮空気源Ｓ２に接続されている。真空源Ｓ１が起動すると、ウェハＷが吸着パッド５１に吸着保持される。また、圧縮空気源Ｓ２が起動すると、ウェハＷと吸着パッド５１との吸着が解除される。

フレーム５２には、フレーム５２を上下に貫通する連通孔５５が形成されている。連通孔５５には、保湿水（純水）を供給する給水源Ｓ３に接続されている。なお、給水源Ｓ３の代わりに、圧縮空気を供給する圧縮空気源を連通孔５５に接続しても構わない。

搬送機構６は、公知の搬送ロボットであり、複数のリンク６２から成る伸縮アーム６１を水平方向に伸縮自在に構成されている。搬送機構６の先端には、図示しないボルトでフレーム５２が締結されている。なお、図２中の符号５６は、ボルトを挿通するボルト孔である。

ウェハ受け渡しシステム１の動作は、図示しない制御手段によって制御される。制御手段は、ウェハ受け渡しシステム１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御手段は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御手段の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作するものにより実現されても良い。

次に、ウェハ受け渡しシステム１の動作を図５に基づいて説明する。
［ウェハ受取工程］

まず、図５（ａ）に示すように、ウェハＷが吸着保持された第１のチャック３の上方までフレーム５２を移動させる。その後、搬送機構６がフレーム５２をさらに降下させて、吸着パッド５１がウェハＷの周縁に密着する。

次に、図５（ｂ）に示すように、第１のチャック３とウェハＷとの間に圧縮空気（エアー）を吐出して、第１のチャック３とウェハＷとの吸着を解除する。また、この圧縮空気の吐出と同期して、吸着パッド５１とウェハＷとの間に負圧を生じさせて吸着パッド５１にウェハＷを吸着させて、ウェハＷを第１のチャック３から吸着パッド５１に受け渡す。

一般的に、ウェハＷ中央には研削痕が残存しがちであるが、吸着パッド５１は、ウェハＷのデバイス領域に非接触でウェハＷの外周縁を負圧で吸着保持するため、吸着パッド５１とウェハＷとの間に研削屑が噛み込むことを抑制することができる。

ウェハＷを第１のチャック３からフレーム５２に受け渡す際に、連通孔５５を介してフレーム５２とウェハＷとで形成される密閉空間Ｒ内に保湿水が供給される。これにより、ウェハＷに作用するデバイス面側から吹き出される圧縮空気の圧力と被研削面側から供給される保湿水の圧力とが相殺され、圧縮空気の圧力に起因して薄くて大径のウェハＷが割れることを抑制できる。例えば、第１のチャック３から吹き出される圧縮空気が０．２ＭＰａに設定される場合、連通孔５５を介してフレーム５２内に供給される保湿水の圧力は０．２ＭＰａかそれより僅かに大きい圧力（０．３ＭＰａ等）に設定される。

また、ウェハＷに保湿水を供給することにより、ウェハＷの被加工面を湿潤状態に維持することができるため、被加工面に残存する研削屑の固着を抑制することができる。

そして、ウェハＷが吸着パッド５１に吸着された後に、図５（ｃ）に示すように、搬送機構６がフレーム５２を上昇させる。
［ＢＧテープ洗浄工程］

次に、ウェハＷの移送中に、ウェハＷの下方に配置された洗浄ブラシ７０でウェハＷのデバイス面側に貼着されたＢＧテープを洗浄する。具体的には、図５（ｄ）に示すように、公知の構成から成る洗浄ブラシ７０を水平軸回りに回転させながらウェハＷに押し付けることにより、ＢＧテープに付着した研削屑を除去する。

また、洗浄ブラシ７０でＢＧテープを洗浄する際に、連通孔５５を介してフレーム５２とウェハＷとで形成される密閉空間Ｒ内に保湿水が供給される。これにより、ウェハＷに作用するデバイス面側から洗浄ブラシ７０を押し付ける圧力と被研削面側から供給される保湿水の圧力とが相殺され、洗浄ブラシ７０をウェハＷに押し付ける押圧力に起因して薄くて大径のウェハＷが割れることを抑制できる。

また、ウェハＷに保湿水を供給することにより、被加工面を湿潤状態に維持することができるため、被加工面に残存する研削屑の固着を抑制することができる。
［ウェハ受渡工程］

まず、図５（ｅ）に示すように、ウェハＷが吸着保持するフレーム５２を第２のチャック４の上方まで移動させる。その後、搬送機構６がフレーム５２をさらに降下させて、ウェハＷが第２のチャック４に密着する。

次に、図５（ｆ）に示すように、管路５４から圧縮空気（エアー）を吐出させて、吸着パッド５１とウェハＷとの吸着を解除する。また、この圧縮空気の吐出と同期して、第２のチャック４とウェハＷとの間に負圧を生じさせて第２のチャック４にウェハＷを吸着させて、ウェハＷを吸着パッド５１から第２のチャック４に受け渡す。

ウェハＷをフレーム５２から第２のチャック４に受け渡す際に、連通孔５５を介してフレーム５２とウェハＷとで形成される密閉空間Ｒ内に保湿水が供給される。これにより、密閉空間Ｒ内に拡散した保湿水が研削屑等の密閉空間Ｒ内への浸入を抑制する。

また、ウェハＷに保湿水を供給することにより、被加工面を湿潤状態に維持することができるため、被加工面に残存する研削屑の固着を抑制することができる。

そして、ウェハＷが第２のチャック４に吸着された後に、図５（ｇ）に示すようにフレーム５２を第２のチャック４から遠ざかるように移動させる。

このようにして、本発明の実施形態に係るウェハ保持装置５によれば、吸着パッド５１がウェハＷ中央のデバイス形成領域に非接触でウェハＷの外周縁を負圧で吸着保持することにより、従来のようなウェハＷを全面吸着する場合と比べて、研削屑の噛み込みに起因するウェハＷの損傷やデバイスの汚染を抑制することができる。また、吸着パッド５１がウェハＷの外周縁に接触することにより、反ったウェハＷであっても吸着保持することができる。

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１ ・・・ウェハ受け渡しシステム
２ ・・・ウェハ搬送保持装置
３ ・・・第１のチャック
４ ・・・第２のチャック
５ ・・・ウェハ保持装置
６ ・・・搬送機構
１１ ・・・基台
１２ ・・・吸着体
５１ ・・・吸着パッド
５２ ・・・フレーム
５３ ・・・環状溝
５４ ・・・管路
５５ ・・・連通孔
５６ ・・・ボルト孔
６１ ・・・伸縮アーム
６２ ・・・リンク
７０ ・・・洗浄ブラシ
Ｓ１ ・・・真空源
Ｓ２ ・・・圧縮空気源
Ｓ３ ・・・給水源
Ｗ ・・・ウェハ

Claims (5)

1. ウェハを吸着保持する保持装置であって、
   前記ウェハのデバイス形成領域より大径のリング状に形成され、前記ウェハの外周縁に当接可能な吸着パッドと、
   前記吸着パッドを下面に埋設するフレームと、
   前記吸着パッドに接続され、前記吸着パッドとウェハとの間に負圧を生じさせる真空源と、
   を備えていることを特徴とするウェハ保持装置。
2. 前記吸着パッドに接続され、前記吸着パッドとウェハとの間に圧縮空気を供給する空気源をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のウェハ保持装置。
3. 前記フレームは、円板状に形成され、該フレームを上下に貫通する連通孔が形成されており、
   前記連通孔には、前記フレーム内に圧縮空気を供給する空気源が接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のウェハ保持装置。
4. 前記フレームは、円板状に形成され、該フレームを上下に貫通する連通孔が形成されており、
   前記連通孔には、前記フレーム内に保湿水を供給する給水源が接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のウェハ保持装置。
5. 請求項１から４の何れか１項記載のウェハ保持装置と、
   前記フレームに接続され、前記ウェハ保持装置を搬送する搬送機構と、
   を備えていることを特徴とするウェハ搬送保持装置。