JP4450766B2

JP4450766B2 - 補強キャリアの製造方法

Info

Publication number: JP4450766B2
Application number: JP2005123714A
Authority: JP
Inventors: 則義細野; 智小田嶋
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP2006303228A

Description

本発明は、半導体ウェーハや石英ガラスに代表される基板等を着脱自在に保持する補強キャリアの製造方法に関するものである。

近年、半導体ウェーハの口径は２００ｍｍから３００ｍｍに拡大してきているが、この
３００ｍｍタイプの半導体ウェーハは、表面に回路が形成され、積層構造のパッケージ要
求等を踏まえて裏面がバックグラインドテープを介し薄くバックグラインドされた後、ダ
イシングテープが粘着される。
こうしてダイシングテープの粘着された半導体ウェーハは、他の工場に輸送されてＩＣチップ化され、専用のキャリアに搭載された状態でボンディングや封止等の加工が施される（特許文献１参照）。
特開昭５９‐２２７１９５号公報

従来における半導体ウェーハやチップの加工は以上のようになされ、バックグラインドされた半導体ウェーハが非常に割れやすく、反りやすいので、他の工場に傷付けることな
く適切に輸送することがきわめて困難であるという大きな問題がある。この問題を解消す
る手段としては、上記した専用のキャリアを使用するという方法が考えられるが、このキ
ャリアはあくまで工場内の搬送に使用される専用品であり、過酷な輸送条件等を何ら考慮
したものではない。したがって、工場から工場への長時間の輸送に使用することはできな
い。

さらに、従来においては、工場から工場への輸送時にダイシングテープが長時間粘着し
ていると、回路のバンプにダイシングテープの粘着剤が転写してしまうおそれが少なくな
い。

本発明は上記に鑑みなされたもので、損傷しやすい被搭載物品を適切に輸送等することのできる製造の容易な補強キャリアの製造方法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、基板収納容器に収納される基材と、この基材に積層被覆されてバックグラインドされた半導体ウェーハを着脱自在に粘着保持する変形可能なエラストマー製の保持層とを含み、
基板収納容器を、基材を収納するフロントオープンボックスタイプの容器本体と、この容器本体の開口した正面を開閉する蓋体とから構成し、容器本体の両側壁内部に、基材を略水平に支持する複数のティースを対設し、各ティースを、基材の側部周縁に沿う平板と、この平板の前部内側に形成されて基材を支持する略平坦な前部中肉領域と、平板の前部外側に形成されて前部中肉領域の外側に位置し、容器本体から基材が前方に飛び出すのを規制する前部厚肉領域と、平板の後部に形成されて基材を支持する後部中肉領域とから形成し、
基材から保持層の裏面に接触する複数の突起を突出させてこれら保持層と複数の突起との間には区画空間を形成し、基材に、区画空間に連なる取り外し孔を設けた補強キャリアの製造方法であって、
基材を半導体ウェーハと略同サイズの平面円形とし、この基材の周縁部を除く表面に複数の突起を形成するとともに、厚さ方向に取り外し孔を穿孔する工程と、基材の表面周縁部に保持層を接着して複数の突起の先端部と接触させ、複数の突起と保持層との間に区画空間を形成する工程と、基材の取り外し孔にバキューム装置を接続して保持層を複数の突起に応じて凸凹に変形させ、複数の突起の先端面と接触する変形した保持層の接触部表面を砥石ローラにより大きく粗らして非粘着処理する工程とを含んでなることを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハには、口径３００ｍｍ、４００ｍｍ、４５０ｍｍのウェーハ（ＳｉウェーハやＧａＰウェーハ）が含まれる。

突起は、円柱形、角柱形、円錐台形、角錐台形等に形成することができる。また、取り外し孔は単数複数いずれでも良い。本発明に係る補強キャリアは、工場から他の工場への輸送の際だけではなく、工場等で被搭載物品を搬送する場合等にも使用することができる。

本発明によれば、補強キャリアの保持層に被搭載物品を搭載して押せば、保持層に被搭載物品を保持させることができる。被搭載物品は、補強キャリアに密着するので、例え薄くても下方に撓んで反ることが少ない。

本発明によれば、割れやすく、反りやすく、脆い半導体ウェーハを基板収納容器の容器本体に直接収納するのではなく、補強キャリアに保持させて間接的に収納するので、他の工場に安全、かつ適切に輸送することができる。また、ダイシングテープの粘着時間を短縮したり、省略することが可能であるから、半導体ウェーハの回路のバンプにダイシングテープの粘着剤が転写してしまうおそれが少ない。また、ティースの前部中肉領域と後部中肉領域とに補強キャリア裏面の側部周縁を高い精度を維持しつつ水平に支持させるので、補強キャリアが上下方向に傾斜してロボットのフォークによる出し入れが困難になるのを防止することができる。
また、補強キャリアの基材が半導体ウェーハと略同サイズであるから、バックグラインドされていない半導体ウェーハの収納を前提とした既存の基板収納容器の寸法や形状等を特に変更することなく、自動的に収納したり、取り出すことが可能になる。また、保持層の接触部表面を砥石ローラにより大きく粗らして非粘着面とすることができるので、マスクの製造コストを低減したり、マスクの位置決め作業を省略することができ、あらゆる突起のパターンに対応することもできる。さらに、高精度の砥石ローラを使用し、保持層の接触部表面を高精度に加工することができるので、耐久性を維持しつつ保持層に高精度の平面性を簡単に付与することが可能になる。

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補強キャリア３０は、図１ないし図１２に示すように、基板収納容器１に収納される平面円形の基材３１に、半導体ウェーハ４０を着脱自在に粘着保持する薄膜の保持層３４を変形可能に積層被覆するとともに、基材３１から保持層３４の裏面に接触する複数の突起３３を突出させてこれら保持層３４と複数の突起３３との間には区画空間３６を形成し、基材３１に、区画空間３６に連通する取り外し孔３７を穿孔し、各突起３３と接触する保持層３４の接触部における接触部表面３５を面粗らしするようにしている。

基板収納容器１は、図１等に示すように、補強キャリア３０の基材３１を収納する容器本体２と、この容器本体２の正面を開閉する着脱自在の蓋体２０とを備えたフロントオープンボックスタイプに構成される。容器本体２は、ポリカーボネート等からなる所定の樹脂を使用して透明のフロントオープンボックスに成形され、複数枚（２５枚又は２６枚）の基材３１を上下方向に並べて整列収納するよう機能する。

容器本体２の開口した正面は、図２ないし図４に示すように、外方向に断面略Ｌ字形に屈曲形成されて横長のリム部３を形成し、このリム部３の内周面の上下両側には、蓋体施錠用の係止穴４がそれぞれ凹み形成される。容器本体２の背面壁の内面には、基材３１の後部周縁を保持溝を介し保持する複数のリヤリテーナ５が所定の間隔をおいて上下方向に並設され、容器本体２の両側壁の内面には、基材３１を水平に支持するティース６がそれぞれ突出形成されており、この左右一対のティース６が所定の間隔をおいて上下方向に並設される。

各ティース６は、図５等に示すように、平面略く字形あるいは半円弧形に形成されて基材３１の側部周縁に沿う平板７と、この平板７の前部内側に一体形成されて基材３１を支持する略平坦な前部中肉領域８と、平板７の前部外側に一体形成されて前部中肉領域８の外側、換言すれば、容器本体２の側壁寄りに位置する前部厚肉領域９と、平板７の後部に形成されて基材３１を支持する後部中肉領域１０と、平板７の後部に形成されて後部中肉領域１０の前方に位置し、容器本体２の側壁寄りに僅かな面積で位置する平坦な後部厚肉領域１１とを備えて形成される。

ティース６の前部中肉領域８と前部厚肉領域９との間には、基材３１の側部周縁に接触する垂直の段差１２が僅かに形成される。前部厚肉領域９は、補強キャリア３０の厚さ相当の高さ、具体的には０．３〜２．５ｍｍ程度の高さに形成され、蓋体２０の取り外し時に基材３１が容器本体２から前方に飛び出すのをストッパとして防止するよう機能する。また、前部中肉領域８と後部中肉領域１０との間には、僅かに凹んだ薄肉領域が形成され、この薄肉領域が基材３１の側部周縁に僅かな隙間を介して対向する。このような構成のティース６は、平坦な前部中肉領域８と後部中肉領域１０とに、基材裏面の側部周縁を高精度を維持しつつ水平に支持する。

容器本体２の底面の前部両側と後部中央には、基板収納容器１を搭載する加工装置の位置決めピンに嵌合する位置決め具１３が配設され、容器本体２の底面の後部中央には、平面略Ｕ字形あるいは略Ｙ字形のボトムプレートが着脱自在に装着されており、このボトムプレートに着脱自在に嵌合された識別体が加工装置のセンサに検知されることにより、基板収納容器１の種類や半導体ウェーハ４０の枚数等が把握される。

容器本体２の天井の中央部には、自動搬送機に把持される平面略矩形のロボティックフランジ１４が着脱自在に装着され、容器本体２の両側壁外面には、肉厚の円柱形あるいは略Ｕ字形のハンドルがそれぞれ着脱自在に装着されており、この一対のハンドルが作業者に握持されることにより基板収納容器１が搬送される。

蓋体２０は、容器本体２のリム部３に着脱自在に嵌合される断面略皿形の筐体と、この筐体の表面を被覆する正面略矩形のカバーと、これら筐体とカバーとの間に介在され、容器本体２の正面に嵌合された蓋体２０を施錠する左右一対の施錠機構とを備えて構成される。

筐体は、四隅部が面取りされた正面略矩形に形成され、裏面の中央部には、基材３１の前部周縁を挟持溝を介し挟持する弾性のフロントリテーナが上下方向に並設される。この筐体の周壁には、容器本体２のリム部３に圧接されるエンドレスのシールガスケットが変形可能に嵌合されるとともに、周壁の上下両側には、容器本体２の係止穴４に対応する貫通孔がそれぞれ穿孔される。

各施錠機構は、例えば筐体の表面側部に支持されて加工装置の蓋体開閉装置のカバーを貫通した操作キーにより回転操作される回転プレートと、この回転プレートの外周に穿孔された一対の溝孔に挿入され、回転プレートの回転に伴い蓋体２０の内外上下方向に直線的にスライドする一対の進退動プレートと、各進退動プレートの先端部に設けられ、回転プレートの回転に伴い蓋体２０の貫通孔から出没して容器本体２の係止穴４に嵌合係止する係止爪とを備えて構成される。

補強キャリア３０の基材３１は、図７や図９に示すように、基板収納容器１の容器本体２に確実に収納することができるよう所定の材料を使用して剛性を有する薄板に形成され、周縁部３２を除く表面が浅く凹み形成されるとともに、この凹んだ表面から複数の突起３３が間隔をおき上方に突出してその先端面を保持層３４の裏面に接触させており、これら複数の突起３３と保持層３４の裏面との間には、空気流動用の区画空間３６が形成される。

基材３１は、航空機輸送に伴う気圧変化等にも耐えることができるよう、アルミニウム合金、ステンレス、マグネシウム合金、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、ポリカーボネート等の合成樹脂、強化ガラス等を使用して半導体ウェーハ４０と同じ大きさか、あるいは僅かに大きい径の円板に形成される（図６、図８参照）。

複数の突起３３は、基材３１の周縁部３２と略同じ高さに揃えられ、各突起３３が剛性の円柱形に形成されており、半導体ウェーハ４０を保持層３４を介して支持する。また、基材３１の厚さ方向には、区画空間３６に連通する半導体ウェーハ４０用の取り外し孔３７が貫通して穿孔され、この複数の突起３３間に位置する取り外し孔３７には、図９に示すバキューム装置３８が着脱自在に接続される。

そして、このバキューム装置３８が動作し、保持層３４が複数の突起３３のパターンに応じて凸凹に変形するとともに、この凸凹の保持層３４と半導体ウェーハ４０との間に空気流入用の隙間が発生することにより、保持層３４に粘着保持された半導体ウェーハ４０が取り外し可能となる（図１１、図１２参照）。

保持層３４は、例えば可撓性、柔軟性、耐熱性、弾性、粘着性等に優れるフッ素系やシリコーン系の薄いエラストマーを使用して基材３１と略同径の平面円形に形成され、基材３１の表面の周縁部３２に接着剤を介して貼着されており、薄い半導体ウェーハ４０の裏面を着脱自在に粘着保持する。この保持層３４のエラストマーには、補強性フィラーや疎水性シリカ等が必要に応じて添加される。

保持層３４の各突起３３の先端面と接触する接触部表面３５は、砥石ローラ３９等により物理的に粗く形成されて非粘着面とされ（図１２参照）、ＪＩＳＢ０６０１‐２００１に規定されている表面の算術平均粗さＲａが１．６ａ以上、好ましくは１．６〜１２．５ａの範囲とされる。保持層３４の接触部表面３５の算術平均粗さＲａが１．６ａ以上、好ましくは１．６〜１２．５ａの範囲なのは、この範囲の粗面化であれば、保持層３４の劣化を招くことがなく、非粘着面とすることが可能で、しかも、半導体ウェーハ４０の取り外しの容易化を図ることができるからである。

補強キャリア３０の全体の厚さは、０．３〜２．５ｍｍの範囲、好ましくは０．５〜１．２ｍｍの範囲が良い。これは補強キャリア３０の厚さが係る範囲内であれば、バックグラインドされた半導体ウェーハ４０の補強性を十分に保持しつつ、基板収納容器１に収納したり取り出す際、ロボットのフォークの挿入間隔を十分に確保することができるからである。また、軽量化をも図ることができるからである。

半導体ウェーハ４０は、図１０に示すように、基本的には丸いシリコンウェーハからなり、鏡面である表面に回路が形成され、裏面がバックグラインドテープを介し薄くバックグラインドされており、ロボットにより保持層３４に保持される。この薄い半導体ウェーハ４０の周縁部には、図１２に示すように、結晶方位の判別や位置合わせ用のオリフラ（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｆｌａｔ）４１やノッチ４２が適宜形成される。

次に、補強キャリア３０の製造方法について説明すると、先ず、用意した基材３１の周縁部３２を除く表面に、複数の突起３３を高さ０．２ｍｍ以上に形成するとともに、基材３１の所定の箇所に取り外し孔３７を厚さ方向に穿孔する。複数の突起３３の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば電鋳法により金属を所定の形状に析出させる方法、エッチングにより金属製の基材表面を、突起予定部分を残して侵食除去する方法、サンドブラストにより基材表面を、突起予定部分を残して除去する方法、スクリーン印刷により形成する方法、基材３１にフォトレジスト材を積層し、露光、現像を通じて突起３３を形成する方法等があげられる。

次いで、基材３１の表面の周縁部３２に保持層３４の裏面を接着して複数の突起３３を覆わせ、これら複数の突起３３と保持層３４との間に区画空間３６を形成する。保持層３４の製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えばカレンダー法、プレス法、コーティング法、印刷法等により層を成形し、この層を基材３１の周縁部３２に貼着して製造する方法等があげられる。

次いで、基材３１の取り外し孔３７にバキューム装置３８を接続して吸引動作させ、保持層３４を複数の突起３３に応じて凸凹に変形させ、その後、各突起３３の先端面と接触する変形した保持層３４の接触部表面３５を砥石ローラ３９により大きく粗らして非粘着処理すれば、補強キャリア３０を製造することができる。

上記において、バックグラインドされた半導体ウェーハ４０を他の工場に輸送する場合には、先ず、補強キャリア３０の保持層３４に半導体ウェーハ４０をロボットにより押圧して密着保持させ、この補強キャリア３０を基板収納容器１の容器本体２にロボットを介して収納し、容器本体２の正面に蓋体２０を嵌合し、その後、施錠機構を作動させて蓋体２０を施錠すれば、バックグラインドされた半導体ウェーハ４０を他の工場に輸送することができる。上記収納の際、半導体ウェーハ４０は、補強キャリア３０に隙間なく搭載されているので、薄くても下方に撓んで反ることがなく、基板収納容器１の容器本体２に確実に収納される。

次に、輸送された半導体ウェーハ４０を取り出してボンディングや封止の加工を施したい場合には、先ず、蓋体２０の施錠機構を解錠作動させて容器本体２から蓋体２０を取り外し、容器本体２から補強キャリア３０をロボットを介して取り出した後、補強キャリア３０の取り外し孔３７にバキューム装置３８を接続して吸引動作させれば、補強キャリア３０の保持層３４から半導体ウェーハ４０をロボットにより簡単に吸着して取り外すことができる。

上記構成によれば、割れやすく、反りやすく、脆い半導体ウェーハ４０を容器本体２に直接収納するのではなく、補強キャリア３０に保持させて間接的に収納するので、他の工場に安全、かつ適切に輸送することができる。特に、補強キャリア３０が強度や剛性に優れ、気圧変化等の過酷な輸送条件にも十分耐えることができるので、例え工場から工場への輸送に長時間を要しても、安全に輸送することができる。

また、ダイシングテープの粘着時間を短縮したり、省略することも可能であるから、回路のバンプにダイシングテープの粘着剤が転写してしまうおそれが実に少ない。また、ティース６の前部中肉領域８と後部中肉領域１０とに補強キャリア裏面の側部周縁を高い精度を維持しつつ水平に支持させるので、補強キャリア３０が上下方向に傾斜してロボットのフォークによる出し入れが困難になるのを防止することが可能になる。また、補強キャリア３０やその基材３１が半導体ウェーハ４０と略同サイズで薄いから、バックグラインドされていない半導体ウェーハ４０の収納を前提とした既存の基板収納容器１の寸法や形状等を特に変更することなく、自動的に収納したり、取り出すことが可能になる。

さらに、複数の突起３３の先端面と接触する保持層３４の接触部表面３５をコーティングやＵＶ処理により非粘着面とする場合には、突起数（例えば、口径３００ｍｍの半導体ウェーハ４０の場合には、突起数が約７万個にもなる）に応じてマスクの製造コストが向上し、しかも、マスクの位置決めがきわめて困難であるが、本実施形態によれば、保持層３４の接触部表面３５を砥石ローラ３９により大きく粗らして非粘着面とすることができるので、マスクの製造コストを低減したり、マスクの位置決め作業を省略することができ、あらゆる突起３３のパターンに対応することもできる。

さらにまた、バックグラインド工程で半導体ウェーハ４０に補強キャリア３０を使用する場合、補強キャリア３０の保持層３４に高精度の平面性が要求されるが、保持層自体や接着剤の厚さばらつきにより高精度の平面性を維持することは実に困難である。この平面性を確保するためには、保持層３４をきわめて薄くすれば良いが、そうすると、保持層３４の耐久性が著しく低下したり、基材３１の周縁部３２に保持層３４を接着する際の作業性や加工性が大幅に悪化するという大きな問題が新たに生じることとなる。

これに対し、本実施形態によれば、高精度の砥石ローラ３９等を使用し、保持層３４の接触部表面３５を高精度に加工することができるので、耐久性を維持しつつ保持層３４に高精度の平面性を簡単に付与することができる。

なお、上記実施形態の基材３１と保持層３４とは、同径の大きさでも良いし、そうでなくても良い。また、基材３１と複数の突起３３とを一体化したが、何らこれに限定されるものではなく、基材３１に別体の複数の突起３３を配設しても良い。また、基材３１の周縁部３２と複数の突起３３の先端面とに保持層３４を接着しても良い。さらに、保持層３４は、微粘着性でも良いし、そうでなくても良い。

本発明に係る補強キャリア及びその製造方法の実施形態における基板収納容器を示す正面説明図である。本発明に係る補強キャリア及びその製造方法の実施形態における基板収納容器を示す断面側面図である。本発明に係る補強キャリア及びその製造方法の実施形態における基板収納容器に補強キャリアを収納する状態を示す断面説明図である。本発明に係る補強キャリア及びその製造方法の実施形態における基板収納容器を示す断面説明図である。本発明に係る補強キャリア及びその製造方法の実施形態における基板収納容器のティースを示す斜視説明図である。本発明に係る補強キャリアの実施形態における使用状態を示す平面説明図である。本発明に係る補強キャリアの実施形態を示す断面説明図である。本発明に係る補強キャリアの実施形態を示す平面説明図である。本発明に係る補強キャリアの実施形態におけるバキューム装置との関係を示す断面説明図である。本発明に係る補強キャリアの実施形態における半導体ウェーハを示す平面説明図である。本発明に係る補強キャリア及びその製造方法の実施形態を示す断面説明図である。本発明に係る補強キャリア及びその製造方法の実施形態における突起の先端面と接触する保持層の接触部表面を砥石ローラにより粗らして非粘着面とする状態を示す断面説明図である。

符号の説明

１基板収納容器
２容器本体
６ティース
７平板
８前部中肉領域
９前部厚肉領域
１０後部中肉領域
１１後部厚肉領域
１２段差
３０補強キャリア
３１基材
３３突起
３４保持層
３５接触部表面
３６区画空間
３７取り外し孔
３８バキューム装置
３９砥石ローラ
４０半導体ウェーハ（被搭載物品）

Claims

基板収納容器に収納される基材と、この基材に積層被覆されてバックグラインドされた半導体ウェーハを着脱自在に粘着保持する変形可能なエラストマー製の保持層とを含み、
基板収納容器を、基材を収納するフロントオープンボックスタイプの容器本体と、この容器本体の開口した正面を開閉する蓋体とから構成し、容器本体の両側壁内部に、基材を略水平に支持する複数のティースを対設し、各ティースを、基材の側部周縁に沿う平板と、この平板の前部内側に形成されて基材を支持する略平坦な前部中肉領域と、平板の前部外側に形成されて前部中肉領域の外側に位置し、容器本体から基材が前方に飛び出すのを規制する前部厚肉領域と、平板の後部に形成されて基材を支持する後部中肉領域とから形成し、
基材から保持層の裏面に接触する複数の突起を突出させてこれら保持層と複数の突起との間には区画空間を形成し、基材に、区画空間に連なる取り外し孔を設けた補強キャリアの製造方法であって、
基材を半導体ウェーハと略同サイズの平面円形とし、この基材の周縁部を除く表面に複数の突起を形成するとともに、厚さ方向に取り外し孔を穿孔する工程と、基材の表面周縁部に保持層を接着して複数の突起の先端部と接触させ、複数の突起と保持層との間に区画空間を形成する工程と、基材の取り外し孔にバキューム装置を接続して保持層を複数の突起に応じて凸凹に変形させ、複数の突起の先端面と接触する変形した保持層の接触部表面を砥石ローラにより大きく粗らして非粘着処理する工程とを含んでなることを特徴とする補強キャリアの製造方法。