JP4967078B1 - Wafer holder - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子デバイス・光学デバイス等が形成された半導体ウェーハ等のウェーハの特性試験工程において、このウェーハを保持して搬送する保持具に関する。 The present invention relates to a holder for holding and transporting a wafer in a characteristic test process of a wafer such as a semiconductor wafer on which electronic devices, optical devices, and the like are formed.
同一形状の複数の電子デバイスあるいは光学デバイスが2次元的に配置されて形成されたウェーハは、これらデバイスを個片化するためのダイシング工程の前に、これらデバイスの電気的あるいは光学的特性をテストする特性試験が実施され、良品デバイスと不良品デバイスとを識別する作業が実施される。そして、デバイスの電気的特性試験装置あるいは電気的特性試験方法が幾つか開示されている（例えば、特許文献1〜4参照）。デバイスの光学的特性試験についても同様の装置及び方法を用いて行われる。 Wafers formed by two-dimensionally arranging multiple electronic or optical devices of the same shape are tested for their electrical or optical characteristics prior to the dicing process to separate these devices. A characteristic test is performed, and an operation for identifying a non-defective device and a defective device is performed. Several device electrical characteristic test apparatuses or electrical characteristic test methods have been disclosed (see, for example, Patent Documents 1 to 4). The optical characteristics of the device are also tested using the same apparatus and method.
従来は、ウェーハ単体をピンセット等の治具で直接掴んで、特性試験装置の載荷ステージに装着する手法がとられていた。このような手法をとることが可能であった理由は、ウェーハが十分な厚みをもっており、ピンセット等の治具によって扱っても破損する可能性が低い十分な強度を有していたからである。 Conventionally, a method has been used in which a wafer alone is directly gripped with a jig such as tweezers and mounted on a loading stage of a characteristic test apparatus. The reason why such a technique can be taken is that the wafer has a sufficient thickness and has a sufficient strength that is unlikely to be damaged even when handled by a jig such as tweezers.
しかしながら、最近はウェーハを薄くすることが要請されるようになってきている。 However, recently, it has been demanded to make the wafer thinner.
ウェーハを薄くすることが要請されるようになった背景には、ウェーハを薄くすることによって電子デバイスあるいは光学デバイスの特性の向上が図られることが広く認識されるようになったことが挙げられる。また、個片化されたデバイスをカード等に埋め込んでモジュール化しても、埋め込んだ部分がカードの他の部分とその厚みがほとんど変わらないように、このデバイスを作り込むことが要請されていることも背景にある。さらに、ウェーハを薄くすることによって、デバイスから発熱する熱をこのウェーハを通してウェーハ外部に放散させるのに効果的となることもウェーハが薄く加工されるようになった背景である。 One reason for the demand for thin wafers is that it has been widely recognized that thin wafers can improve the characteristics of electronic or optical devices. In addition, even if an individual device is embedded in a card or the like to be modularized, it is required to make this device so that the embedded portion hardly changes in thickness from the other portions of the card. Is also in the background. In addition, the thinning of the wafer is effective in dissipating the heat generated from the device through the wafer to the outside of the wafer.
薄く加工されることによってピンセット等の治具によっては扱えない強度となったウェーハを、特性試験を実施する装置の載荷ステージに装着するために搬送するのに利用されるウェーハ保持具として、電子部品保持具が開示されている（特許文献5参照）。この電子部品保持具を用いる場合、表面下向きの電子部品（ウェーハ）を隙間を介して包囲するよう保持フレームを表面下向きに配置する。次に、電子部品の裏面周縁部に保持層の露出口の周縁部を粘着テープを用いて粘着するとともに、保持フレームの裏面に保持層を粘着する。そして、保持フレームを表裏逆にして表面上向きとした後、保持層の表面に電子部品を包囲する抑え層を貼り付けてその周縁部を電子部品の表面周縁部に干渉させ、保持層と抑え層とに電子部品の周縁部を挟み持たせる。 Electronic parts as wafer holders that are used to transport wafers that have been processed to be thin and have strength that cannot be handled by jigs such as tweezers, etc., to be loaded on the loading stage of equipment that performs characteristic tests A holder is disclosed (see Patent Document 5). When this electronic component holder is used, the holding frame is arranged downward on the surface so as to surround the electronic component (wafer) facing down on the surface via a gap. Next, the peripheral part of the exposure port of the holding layer is adhered to the back surface peripheral part of the electronic component using an adhesive tape, and the holding layer is adhered to the back surface of the holding frame. Then, after holding the holding frame upside down and facing the surface upward, a holding layer that surrounds the electronic component is attached to the surface of the holding layer, and its peripheral portion interferes with the surface peripheral portion of the electronic component. And sandwiching the peripheral edge of the electronic component.
しかしながら、特許文献5に開示されている電子部品保持具を使って、ウェーハを特性試験の実施装置の載荷ステージに搬送する方法は、ウェーハの周縁部を固定する粘着テープからウェーハを剥がす際にウェーハが破損する可能性がある。 However, the method of transporting the wafer to the loading stage of the apparatus for carrying out the characteristic test using the electronic component holder disclosed in Patent Document 5 is the method of peeling the wafer from the adhesive tape that fixes the peripheral edge of the wafer. May be damaged.
また、粘着テープは消耗品であるので、特性試験のたびに新たな粘着テープを使う必要があり、特性試験の実施のたびに新たなコストが発生する。 Further, since the adhesive tape is a consumable item, it is necessary to use a new adhesive tape every time the characteristic test is performed, and a new cost is generated each time the characteristic test is performed.
また、粘着テープは耐熱温度が低いので、特性試験の対象とするウェーハを120℃程度以上の高温に設定して実施する特性試験が行えない。 In addition, since the heat-resistant temperature of the adhesive tape is low, it is impossible to perform a characteristic test in which the wafer to be subjected to the characteristic test is set to a high temperature of about 120 ° C. or higher.
さらに、特許文献5に開示されている電子部品保持具による保持は、ウェーハ面に垂直に働く力に弱く、このような力が働くとウェーハが電子部品保持具から外れる、あるいはウェーハが破損する可能性がある。 Furthermore, the holding by the electronic component holder disclosed in Patent Document 5 is weak to the force acting perpendicular to the wafer surface, and if such force is applied, the wafer may be detached from the electronic component holder or the wafer may be damaged. There is sex.
その他、特許文献5に開示されている電子部品保持具によって保持されたウェーハを、特性試験を実施する装置の載荷ステージにそのまま装着すると、ウェーハの裏面が載荷ステージ面から粘着テープの厚みだけ浮いた状態となるので、ウェーハを特性試験の実施装置の載荷ステージに平坦に設置するには特別の工夫が必要となる。 In addition, when the wafer held by the electronic component holder disclosed in Patent Document 5 is directly mounted on the loading stage of the apparatus for performing the characteristic test, the back surface of the wafer is lifted from the loading stage surface by the thickness of the adhesive tape. Therefore, special measures are required to place the wafer flat on the loading stage of the apparatus for performing the characteristic test.
この出願の発明者は、ウェーハを、上述の粘着テープで構成される保持層及び抑え層によって挟んで固定する代わりに、保持層として機能する金属シートを用いることに思い至った。この金属シートに、複数の細かな孔が開けられた穿孔領域を形成し、ウェーハ特性試験装置の載荷ステージにウェーハを固定する際に、この孔を通してウェーハを吸引し載荷ステージに固定する構成とすれば、薄く加工され機械的強度が弱くなったウェーハの保持具として、上述した課題が解決されるものと確信した。 The inventor of this application came up with the idea of using a metal sheet functioning as a holding layer instead of sandwiching and fixing the wafer between the holding layer and the holding layer made of the above-mentioned adhesive tape. The metal sheet is formed with a perforated region having a plurality of fine holes, and when the wafer is fixed to the loading stage of the wafer characteristic testing apparatus, the wafer is sucked through the hole and fixed to the loading stage. For example, it was convinced that the above-mentioned problems could be solved as a wafer holder that was thinned and mechanical strength was weakened.
したがって、この発明の目的は、薄く加工されたウェーハを容易に特性試験の実施装置の載荷ステージ面に平坦に装着させることが可能であるウェーハ保持具を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wafer holder capable of easily mounting a thinly processed wafer on a loading stage surface of an apparatus for performing characteristic tests.
そこで、この発明の要旨によれば、以下の構成のウェーハ保持具が提供される。 Therefore, according to the gist of the present invention, a wafer holder having the following configuration is provided.
この発明のウェーハ保持具は、保持フレームと、金属シートと、ウェーハ固定機構を備えている。保持フレームは、リング状に周辺部を残し中空部が設けられている。金属シートは、金属シートと保持フレームの熱膨張の差を吸収する滑り自由度を有して、保持フレームの中空部をふさぐように取り付けられる。 The wafer holder of the present invention includes a holding frame, a metal sheet, and a wafer fixing mechanism. The holding frame is provided with a hollow portion leaving a peripheral portion in a ring shape. The metal sheet has a degree of freedom of sliding that absorbs the difference in thermal expansion between the metal sheet and the holding frame, and is attached so as to close the hollow portion of the holding frame.
この金属シートには、複数の細かな孔が開けられた穿孔領域が形成されており、この穿孔領域の一部または全部を覆うようにウェーハを配置させることが可能とされている。そして、金属シート上に配置されたウェーハを、ウェーハ固定機構でこの金属シートに固定する。このウェーハ固定機構は、耐熱性素材で形成されている。 The metal sheet has a perforated region in which a plurality of fine holes are formed, and a wafer can be arranged so as to cover a part or all of the perforated region. And the wafer arrange | positioned on a metal sheet is fixed to this metal sheet with a wafer fixing mechanism. The wafer fixing mechanism is made of a heat resistant material.
ウェーハ固定機構は、ウェーハ外形基準アダプタープレートと、アダプタープレート押えカバープレートとを備えている。 The wafer fixing mechanism includes a wafer outer shape reference adapter plate and an adapter plate pressing cover plate.
ウェーハ外形基準アダプタープレートとアダプタープレート押えカバープレートは、それぞれリング状に周辺部を残し中空部が設けられている。 Each of the wafer outer shape reference adapter plate and the adapter plate presser cover plate is provided with a hollow portion in a ring shape leaving a peripheral portion.
また、穿孔領域は、金属シートの複数部分に分離させて設けるのがよい。 The perforated region is preferably provided separately in a plurality of portions of the metal sheet.
この発明のウェーハ保持具によれば、保持フレームの中空部をふさぐように金属シートが取り付けられこの金属シート上にウェーハが配置されるので、ウェーハ面に垂直に力が働いてもウェーハ保持具からウェーハが外れたり破損したりすることがない。 According to the wafer holder of the present invention, the metal sheet is attached so as to block the hollow portion of the holding frame, and the wafer is disposed on the metal sheet. The wafer does not come off or break.
ウェーハを支える保持層が金属シートで形成されており、金属シート上に配置されたウェーハを固定するウェーハ固定機構を耐熱性素材で形成すれば、高温における特性試験においても使用可能である。また、金属シートと保持フレームの熱膨張の差を吸収する滑り自由度を有して、金属シートが保持フレームに取り付けられるので、金属シートと保持フレームとの間で熱膨張の差が発生しても、金属シートが撓むことがない。すなわち、特性試験を300℃等の高温で実施する場合であっても、金属シートが撓むことがないので、高温での特性試験に利用して好適なウェーハ保持具となる。 The holding layer for supporting the wafer is formed of a metal sheet, and if a wafer fixing mechanism for fixing the wafer arranged on the metal sheet is formed of a heat resistant material, it can be used in a characteristic test at a high temperature. In addition, since the metal sheet is attached to the holding frame with the degree of freedom of sliding to absorb the difference in thermal expansion between the metal sheet and the holding frame, there is a difference in thermal expansion between the metal sheet and the holding frame. However, the metal sheet does not bend. That is, even when the characteristic test is performed at a high temperature such as 300 ° C., the metal sheet does not bend, so that the wafer holder is suitable for use in the high-temperature characteristic test.
金属シートに複数の細かな孔が開けられた穿孔領域が形成されており、この穿孔領域の一部または全部を覆うようにウェーハを配置させる構成となっているので、ウェーハを粘着物質で固定するのではなく直接載せるだけである。そのため、ウェーハ保持具からウェーハを取り外す際にウェーハが破損される危険性が少ない。 A perforated region in which a plurality of fine holes are formed is formed in a metal sheet, and the wafer is arranged so as to cover part or all of the perforated region, so the wafer is fixed with an adhesive substance. Just put it directly, not. Therefore, there is little risk that the wafer is damaged when the wafer is removed from the wafer holder.
ウェーハ裏面の周縁部に保持層の露出口の周縁部を粘着する構成とする代わりに、この発明のウェーハ保持具は、金属シートを利用して複数の細かな孔が開けられた穿孔領域の一部または全部を覆うようにウェーハを配置させる構成とされているので、ウェーハを特性試験の実施装置の載荷ステージ面に装着した際、ウェーハの裏面が載荷ステージ面から浮いた状態とならず、ウェーハを容易に特性試験の実施装置の載荷ステージ面に平坦に装着させることが可能である。 Instead of adopting a configuration in which the peripheral edge of the exposure opening of the holding layer is adhered to the peripheral edge of the back surface of the wafer, the wafer holder according to the present invention is a perforated region in which a plurality of fine holes are formed using a metal sheet. Since the wafer is arranged so as to cover all or part of the wafer, when the wafer is mounted on the loading stage surface of the apparatus for performing the characteristic test, the wafer does not float from the loading stage surface. Can be easily mounted flat on the loading stage surface of the apparatus for carrying out the characteristic test.
その上、金属シートを特性試験のたびに新たな金属シートと交換する必要はなく汎用的に使えるので、特性試験回数を繰り返しても新たなコストが発生することはなく、経済性に優れるという効果が得られる。 In addition, it is not necessary to replace the metal sheet with a new metal sheet for each characteristic test, so it can be used universally, so there is no new cost even if the number of characteristic tests is repeated, and it is economically effective. Is obtained.
穿孔領域を、金属シートに分離して複数箇所に設けることによって、ウェーハの外形の大きさ及び形状に対応させて、このウェーハで穿孔領域を適宜覆ってウェーハを配置させることが可能となる。 By providing the perforated region at a plurality of locations separated into the metal sheet, the wafer can be disposed by appropriately covering the perforated region with this wafer in accordance with the size and shape of the outer shape of the wafer.
以下、図1〜図5を参照してこの発明の実施形態につき説明する。図1〜図5は、この発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係などを概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 1 to 5 illustrate one configuration example according to the present invention, and only schematically show the arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. It is not limited to the examples shown.
電子デバイス・光学デバイス等が形成された半導体ウェーハ等のウェーハのダイシング工程の前に、これらデバイスの特性試験が実施される。ウェーハが薄く加工されると、ピンセット等の治具で直接挟んで搬送させることができない強度になる。この発明のウェーハ保持具は、このようなウェーハを特性試験装置の載荷ステージに装着するための搬送の際に使われる。 Prior to the dicing process of a wafer such as a semiconductor wafer on which electronic devices, optical devices, and the like are formed, a characteristic test of these devices is performed. When the wafer is thinly processed, the strength is such that it cannot be directly sandwiched and transferred by a jig such as tweezers. The wafer holder according to the present invention is used for transport for mounting such a wafer on a loading stage of a characteristic test apparatus.
ここで扱われるウェーハは、例えば、直径が200 mmのシリコンウェーハであって、厚みが100μm以下、場合によっては20μm以下までバックグラインドなどの方法で薄型化されているウェーハである。 The wafer handled here is, for example, a silicon wafer having a diameter of 200 mm, and is thinned by a method such as back grinding to a thickness of 100 μm or less, and in some cases, 20 μm or less.
特性試験の実施対象とされるウェーハは、ウェーハ保持具で保持されて搬送され、ウェーハ特性試験装置の載荷ステージに吸着固定される。ウェーハの電気的特性試験においては、電子デバイスが形成されているウェーハの表面から裏面に電流を流すことが必要とされることがある。この場合、ウェーハの表面に形成されている特性試験の対象である任意の電子デバイスの電極に針状プローブ電極を接触させ、この針状プローブ電極から電圧を印加して、ウェーハの表面（電子デバイスの電極）から裏面に電流を流す。 A wafer to be subjected to the characteristic test is held and transferred by a wafer holder, and is sucked and fixed to a loading stage of the wafer characteristic test apparatus. In the electrical characteristic test of a wafer, it may be necessary to pass a current from the front surface to the back surface of the wafer on which the electronic device is formed. In this case, a needle-like probe electrode is brought into contact with an electrode of an arbitrary electronic device that is an object of a characteristic test formed on the surface of the wafer, and a voltage is applied from the needle-like probe electrode to Current) from the electrode to the back.
ウェーハの表面から裏面に電流を流すためには、ウェーハ特性試験装置の載荷ステージの面とウェーハの裏面とが電気的に導通されている必要がある。このため、この発明のウェーハ保持具にあっては、以下に説明するように、複数の細かな孔が開けられた穿孔領域が形成された金属シートでウェーハを保持する構成になっている。この構成により、ウェーハを穿孔領域の孔を介して特性試験装置の載荷ステージに吸着固定することが可能となる。さらに金属シートは導電性であるので、載荷ステージの面とウェーハの裏面とが電気的に導通された状態が実現される。 In order to pass a current from the front surface to the back surface of the wafer, the surface of the loading stage of the wafer characteristic test apparatus and the back surface of the wafer need to be electrically connected. For this reason, in the wafer holder of the present invention, as described below, the wafer is held by a metal sheet in which a perforated region in which a plurality of fine holes are formed is formed. With this configuration, the wafer can be adsorbed and fixed to the loading stage of the characteristic test apparatus through the hole in the perforation region. Furthermore, since the metal sheet is conductive, a state where the surface of the loading stage and the back surface of the wafer are electrically connected is realized.
図1〜5を参照して、この発明の実施形態のウェーハ保持具の構成について説明する。図1に示すように、この実施形態のウェーハ保持具は、保持フレーム10、金属シート12、及びウェーハ固定機構20を備えて構成される。保持フレーム10は、リング状に周辺部を残し中空部が設けられている。 With reference to FIGS. 1-5, the structure of the wafer holder of embodiment of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 1, the wafer holder of this embodiment includes a holding frame 10, a metal sheet 12, and a wafer fixing mechanism 20. The holding frame 10 is provided with a hollow portion in a ring shape leaving a peripheral portion.
金属シート12は、シム材と呼ばれる金属シートを用いて形成するのが好適である。シム材は、金属シート12に用いるには十分な厚み均一性及び平坦性を有している。またステンレス系のシム材は錆が付着しにくいという特徴と、表面の電気伝導度を大きく確保することを目的に金メッキ等の処理をすることができるので、電気的特性試験の対象とされるウェーハの保持具としては適した素材である。 The metal sheet 12 is preferably formed using a metal sheet called a shim material. The shim material has sufficient thickness uniformity and flatness to be used for the metal sheet 12. In addition, stainless steel shim materials are resistant to rust and can be treated with gold plating for the purpose of ensuring a large electrical conductivity on the surface. It is a suitable material for the holder.
金属シート12には、図1に示すように、複数の細かな孔が開けられた穿孔領域14が形成されている。この穿孔領域14の一部または全部を覆うようにウェーハ30を配置させることが可能とされている。また、図2に示すように、穿孔領域14は、金属シート12の複数部分（穿孔領域14-1及び穿孔領域14-2）に分離させて設けることもできる。このように穿孔領域を複数部分に分離させて設けることによって、外形の大きさ及び形状が異なる様々なウェーハを固定して搬送することができる。 As shown in FIG. 1, the metal sheet 12 has a perforated region 14 in which a plurality of fine holes are formed. The wafer 30 can be arranged so as to cover a part or all of the perforated region 14. Further, as shown in FIG. 2, the perforated region 14 can be provided separately in a plurality of portions (the perforated region 14-1 and the perforated region 14-2) of the metal sheet 12. Thus, by providing the perforated region separately in a plurality of portions, various wafers having different outer sizes and shapes can be fixed and transported.
この出願の発明者は、シム材にエッチング技術によって穿孔領域に複数の細かな孔を開けることで、薄く加工されたウェーハを載荷ステージ面に平坦に装着させることが可能であることを、試作を通じて確かめた。すなわち、シム材で形成される金属シート12に、上述の穿孔領域14を形成するには、例えば、エッチング技術等を適宜利用すればよい。そして、ウェーハ固定機構20は、金属シート12上に配置されたウェーハ30を、この金属シート12に対して動かないように固定できる。例えば、120℃以上の高温に設定して実施される特性試験を行うために、ウェーハ固定機構20は、金属等の耐熱性素材で形成するのがよい。 The inventor of this application is able to mount a thinly processed wafer flat on the loading stage surface by making a plurality of fine holes in the perforated region by etching technology in the shim material, through trial manufacture. I confirmed. That is, in order to form the above-described perforated region 14 in the metal sheet 12 formed of a shim material, for example, an etching technique or the like may be used as appropriate. The wafer fixing mechanism 20 can fix the wafer 30 disposed on the metal sheet 12 so as not to move with respect to the metal sheet 12. For example, in order to perform a characteristic test performed at a high temperature of 120 ° C. or higher, the wafer fixing mechanism 20 is preferably formed of a heat resistant material such as metal.
金属シート12を保持フレーム10に取り付けるには、保持フレーム10の中空部を構成する内周に沿ってステップ状の段差を形成し、この段差に金属シート12の周辺部分を載せて取り付けることができる。この金属シート12の保持フレーム10への取り付けについて、図3(A)及び(B)を参照して説明する。図3(A)は、保持フレーム10の段差部分に金属シート12の周辺部分が載せられている状態を示す部分的断面構造図である。また、図3(B)は金属シート12の周辺部分を挟みこんで取り付けるための構造を保持フレーム10に形成する形態を示す図である。 In order to attach the metal sheet 12 to the holding frame 10, a stepped step can be formed along the inner periphery constituting the hollow portion of the holding frame 10, and a peripheral portion of the metal sheet 12 can be mounted on the step. . The attachment of the metal sheet 12 to the holding frame 10 will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B). FIG. 3A is a partial cross-sectional structure diagram showing a state in which the peripheral portion of the metal sheet 12 is placed on the stepped portion of the holding frame 10. FIG. 3B is a diagram showing a form in which a structure for sandwiching and attaching the peripheral portion of the metal sheet 12 is formed on the holding frame 10.
図3(A)に示す構造では、保持フレーム10は中空部を構成する内周に沿ってステップ状の段差が設けられている。保持フレーム10の厚み「c」は1.2 mm程度である。これに対して厚み「a」だけ残して段差が形成されている。残す厚み「a」は0.3 mm程度であれば十分である。金属シート12を載せるための段差部分の寸法「b」は4 mm程度あれば十分で、この段差部分に金属シート12を載せるための寸法「e」は3.5 mm程度とすればよい。寸法「b」から寸法「e」を差し引いた値は、金属シート12と保持フレーム10の熱膨張の差を吸収するために必要とされる値である。この熱膨張の差を吸収するために必要とされる値としては、0.5 mm程度確保すればよい。 In the structure shown in FIG. 3 (A), the holding frame 10 is provided with stepped steps along the inner periphery constituting the hollow portion. The thickness “c” of the holding frame 10 is about 1.2 mm. On the other hand, a step is formed leaving only the thickness “a”. It is sufficient if the remaining thickness “a” is about 0.3 mm. It is sufficient that the dimension “b” of the step portion for placing the metal sheet 12 is about 4 mm, and the dimension “e” for placing the metal sheet 12 on the step portion may be about 3.5 mm. The value obtained by subtracting the dimension “e” from the dimension “b” is a value required to absorb the difference in thermal expansion between the metal sheet 12 and the holding frame 10. As a value required to absorb this difference in thermal expansion, about 0.5 mm may be secured.
なお、ここで示した寸法「a」〜「e」については一例を示したにすぎず、寸法「b」から「e」を差し引いた値をどの程度に設定するかについては、保持フレーム10、金属シート12の素材、あるいは高温特性試験を実行するために設定される温度の範囲等を総合的に勘案して適宜設定すべきものである。 It should be noted that the dimensions “a” to “e” shown here are merely examples, and how much the value obtained by subtracting “e” from the dimension “b” is set as to the holding frame 10, The material of the metal sheet 12, or the temperature range set for executing the high temperature characteristic test, should be set as appropriate in a comprehensive manner.
また、ここで説明した金属シート12（厚みを「d」と示してある）の保持フレーム10への取り付け手法は、一例を示したにすぎない。この他にも、図3(B)に示すように、金属シート12の周辺部分を挟みこんで取り付ける構造とすることも可能である。このような形態をとった場合でも、金属シート12と保持フレーム10の熱膨張の差を吸収する滑り自由度を確保するための寸法は、寸法「b」から金属シート12が挟まれている部分の寸法「e」を差し引いた寸法となる。なお、金属シート12を保持フレーム10に、金属シート12と保持フレーム10の熱膨張の差を吸収する滑り自由度を有して取り付ける構造としては、ここで取り上げた構造以外にも様々なものがあり得る。 Further, the method of attaching the metal sheet 12 (thickness is indicated as “d”) to the holding frame 10 described here is merely an example. In addition to this, as shown in FIG. 3 (B), it is also possible to adopt a structure in which the peripheral portion of the metal sheet 12 is sandwiched and attached. Even in such a form, the dimension for securing the degree of freedom of sliding that absorbs the difference in thermal expansion between the metal sheet 12 and the holding frame 10 is the part where the metal sheet 12 is sandwiched from the dimension “b”. This is the dimension obtained by subtracting the dimension "e". In addition to the structure taken up here, there are a variety of structures for attaching the metal sheet 12 to the holding frame 10 with a sliding degree of freedom to absorb the difference in thermal expansion between the metal sheet 12 and the holding frame 10. possible.
ウェーハ固定機構20は、ウェーハ外形基準アダプタープレート16と、このプレートを押えて固定するアダプタープレート押えカバープレート18とを備えている。そして、ウェーハ30の周縁部を、ウェーハ外形基準アダプタープレート16の中空部の内側周縁部と金属シート12とで挟んだ上で、ウェーハ外形基準アダプタープレート16上にアダプタープレート押えカバープレート18を積み重ねる。その上で、このアダプタープレート押えカバープレート18を保持フレーム10に固定する。この結果、ウェーハ30が金属シート12に対して動かないように固定される。 The wafer fixing mechanism 20 includes a wafer outer shape reference adapter plate 16 and an adapter plate presser cover plate 18 that presses and fixes the plate. Then, the peripheral edge of the wafer 30 is sandwiched between the inner peripheral edge of the hollow portion of the wafer external reference adapter plate 16 and the metal sheet 12, and the adapter plate presser cover plate 18 is stacked on the wafer external reference adapter plate 16. Then, the adapter plate presser cover plate 18 is fixed to the holding frame 10. As a result, the wafer 30 is fixed so as not to move with respect to the metal sheet 12.
ウェーハ固定機構20を、ウェーハ外形基準アダプタープレート16を備えて構成することによって、ウェーハ30の外形形状の相違にかかわらず、ウェーハ30を保持フレーム10に固定することが容易となる。 By configuring the wafer fixing mechanism 20 with the wafer outer reference adapter plate 16, it becomes easy to fix the wafer 30 to the holding frame 10 regardless of the difference in the outer shape of the wafer 30.
図4、及び図5(A)、(B)を参照して、ウェーハ固定機構20によって、ウェーハ30を金属シート12に対して固定する方法について説明する。また、ウェーハ30の特性試験工程の実施の形態について説明する。 A method for fixing the wafer 30 to the metal sheet 12 by the wafer fixing mechanism 20 will be described with reference to FIGS. 4 and 5A and 5B. An embodiment of the characteristic test process for the wafer 30 will be described.
ウェーハ固定機構20は、ウェーハ外形基準アダプタープレート16と、このプレートを押えて固定するアダプタープレート押えカバープレート18とを備えている。そして、図5(A)に示すように、ウェーハ30の周縁部を、ウェーハ外形基準アダプタープレート16の中空部の内側周縁部に沿ってはめ込んで位置合わせし、ウェーハ外形基準アダプタープレート16上にアダプタープレート押えカバープレート18を積み重ねる。その上で、このアダプタープレート押えカバープレート18を保持フレーム10にカバープレート止め具24及びビス26を用いて固定する。この結果、ウェーハ30が金属シート12とアダプタープレート押えカバープレート18とで挟まれ、ウェーハ30が金属シート12に対して動かないように固定される。 The wafer fixing mechanism 20 includes a wafer outer shape reference adapter plate 16 and an adapter plate presser cover plate 18 that presses and fixes the plate. Then, as shown in FIG. 5 (A), the peripheral portion of the wafer 30 is fitted and aligned along the inner peripheral portion of the hollow portion of the wafer external reference adapter plate 16, and the adapter is mounted on the wafer external reference adapter plate 16. The plate presser cover plate 18 is stacked. Then, the adapter plate presser cover plate 18 is fixed to the holding frame 10 using the cover plate stopper 24 and the screw 26. As a result, the wafer 30 is sandwiched between the metal sheet 12 and the adapter plate pressing cover plate 18, and the wafer 30 is fixed so as not to move with respect to the metal sheet 12.
ウェーハ30を金属シート12に対して固定するには、まず、保持フレーム10の中空部を構成する内周に沿って形成されているステップ状の段差に金属シート12の周辺部分が載るように設置する。そして、ウェーハ30の周縁部をウェーハ外形基準アダプタープレート16の中空部の内側周縁部にはめ込んで位置あわせし、アダプタープレート押えカバープレート18を積み重ね金属シート12とアダプタープレート押えカバープレート18とで挟む。そして、アダプタープレート押えカバープレート18を、カバープレート止め具24で押さえ、ビス26をウェーハ特性試験装置の載荷ステージ32の固定用雌ねじに固定することによって、アダプタープレート押えカバープレート18、ウェーハ外形基準アダプタープレート16、ウェーハ30、及び保持フレーム10が載荷ステージ32に固定される。これによって、ウェーハ30は、金属シート12とアダプタープレート押えカバープレート18とで挟まれて固定される。 In order to fix the wafer 30 to the metal sheet 12, first, the peripheral portion of the metal sheet 12 is placed on the stepped step formed along the inner periphery constituting the hollow portion of the holding frame 10. To do. Then, the peripheral edge of the wafer 30 is fitted and aligned with the inner peripheral edge of the hollow portion of the wafer outer shape reference adapter plate 16, and the adapter plate presser cover plate 18 is stacked and sandwiched between the metal sheet 12 and the adapter plate presser cover plate 18. Then, the adapter plate presser cover plate 18 is pressed by the cover plate stopper 24, and the screw 26 is fixed to the female screw for fixing the loading stage 32 of the wafer characteristic test apparatus, so that the adapter plate presser cover plate 18 and the wafer outer shape reference adapter are fixed. The plate 16, the wafer 30, and the holding frame 10 are fixed to the loading stage 32. As a result, the wafer 30 is sandwiched and fixed between the metal sheet 12 and the adapter plate pressing cover plate 18.
ウェーハ外形基準アダプタープレート16には、ウェーハ30のオリエンテーションフラットの方向を確定させるためのノッチ合せ部22が設けられている。 The wafer external reference adapter plate 16 is provided with a notch aligning portion 22 for determining the orientation flat direction of the wafer 30.
特性試験の実施対象とされるウェーハ30は、この発明の実施形態のウェーハ保持具を使って搬送され、ウェーハ特性試験装置の載荷ステージ32の吸着面32s上に置かれる。金属シート12として利用されるシム材はその厚みが0.005 mm〜0.5 mmの範囲のものが入手可能である。すなわち、十分に薄い金属素材が金属シート12として利用できる。 The wafer 30 to be subjected to the characteristic test is transferred using the wafer holder according to the embodiment of the present invention and placed on the suction surface 32s of the loading stage 32 of the wafer characteristic test apparatus. As the shim material used as the metal sheet 12, one having a thickness in the range of 0.005 mm to 0.5 mm is available. That is, a sufficiently thin metal material can be used as the metal sheet 12.
ウェーハ30が載荷ステージ32に置かれると、金属シート12の穿孔領域14の孔を介して、載荷ステージ32に設けられている吸引孔34によって吸引され、載荷ステージ32に吸着固定される。金属シート12が十分に薄い金属素材で形成されていることから、図5(B)に示すように、金属シート12が僅かに撓むことによって、保持フレーム10の中空部を構成する内周から十分近い領域を除き、ウェーハ特性試験装置の載荷ステージ32の吸着面32sと金属シート12との間に形成される隙間はなくなる。すなわち、ウェーハ30が設置されている穿孔領域14においてはウェーハ特性試験装置の載荷ステージ32の吸着面32sと金属シート12との間には隙間は形成されない。そして、金属シート12は導電性であるので、載荷ステージの32の吸着面32sとウェーハ30の裏面30rとが電気的に導通された状態が実現される。 When the wafer 30 is placed on the loading stage 32, the wafer 30 is sucked by the suction holes 34 provided in the loading stage 32 through the holes in the perforated region 14 of the metal sheet 12 and is sucked and fixed to the loading stage 32. Since the metal sheet 12 is formed of a sufficiently thin metal material, as shown in FIG.5 (B), when the metal sheet 12 is slightly bent, from the inner periphery constituting the hollow portion of the holding frame 10. Except for a sufficiently close region, there is no gap formed between the suction surface 32s of the loading stage 32 of the wafer characteristic test apparatus and the metal sheet 12. That is, no gap is formed between the suction surface 32 s of the loading stage 32 of the wafer characteristic test apparatus and the metal sheet 12 in the perforated region 14 where the wafer 30 is installed. Since the metal sheet 12 is conductive, a state where the suction surface 32s of the loading stage 32 and the back surface 30r of the wafer 30 are electrically connected is realized.
ウェーハ30の表面30fは、覆うものがなくむき出しとなっているので、ウェーハ30の表面30fに形成されている特性試験の対象である任意の電子デバイスの電極に針状プローブ電極を接触させこの針状プローブ電極から電圧を印加することが可能である。 Since the surface 30f of the wafer 30 is uncovered and exposed, the needle-like probe electrode is brought into contact with the electrode of an arbitrary electronic device which is the object of the characteristic test formed on the surface 30f of the wafer 30. A voltage can be applied from the probe electrode.
ウェーハ30を載荷ステージ32に吸着固定する際に、穿孔領域を構成する複数の細かな孔の直径が大きすぎると、吸着されるウェーハ30のこの孔の直上部分が吸引される力によってたわみが発生する。従って、この孔の直径には上限値がある。 When the wafer 30 is attracted and fixed to the loading stage 32, if the diameter of the plurality of fine holes constituting the perforated region is too large, deflection occurs due to the force that attracts the portion directly above the hole of the attracted wafer 30. To do. Therefore, there is an upper limit for the diameter of the hole.
例えば、ウェーハ30が厚み20μmのSiウェーハである場合、孔の直径を0.2 mm以上とするとウェーハ30に歪みが発生することが分かった。すなわち、実用上は、ウェーハ保持具によって搬送される対象となるウェーハは、厚み20μmのSiウェーハに相当する強度を有することが多いので、孔の直径を0.2 mm以下とするのが望ましい。 For example, when the wafer 30 is a Si wafer having a thickness of 20 μm, it has been found that if the hole diameter is 0.2 mm or more, the wafer 30 is distorted. That is, in practice, the wafer to be transferred by the wafer holder often has a strength equivalent to that of a Si wafer having a thickness of 20 μm. Therefore, it is desirable that the hole diameter is 0.2 mm or less.
いずれにしても、穿孔領域を構成する複数の細かな孔の直径は、特性試験装置の載荷ステージ32へのウェーハ30の吸引固定時にウェーハ30に歪みが発生しない大きさに設定するのが好ましい。また、この孔の直径が小さすぎると、ウェーハ30に働く吸引力が弱まるので好ましくない。これらの観点から、孔の直径はウェーハ30に歪みが発生しない最大の大きさに設定するのが好適である。 In any case, the diameters of the plurality of fine holes constituting the perforated region are preferably set to a size that does not cause distortion in the wafer 30 when the wafer 30 is sucked and fixed to the loading stage 32 of the characteristic test apparatus. Further, if the diameter of the hole is too small, the suction force acting on the wafer 30 is weakened, which is not preferable. From these viewpoints, it is preferable to set the diameter of the hole to the maximum size that does not cause distortion in the wafer 30.
ウェーハ固定機構20が、カバープレート止め具24及びビス26を備える構成を説明したが、強磁性金属材で金属シート12を形成し、磁性を帯びた強磁性体材料を用いてアダプタープレート押えカバープレート18を形成することもできる。このように構成すれば、アダプタープレート押えカバープレート18が金属シート12に磁気によって吸着され、ウェーハ30が金属シート12に対して固定される。 The configuration in which the wafer fixing mechanism 20 includes the cover plate stopper 24 and the screw 26 has been described. However, the metal sheet 12 is formed of a ferromagnetic metal material, and the adapter plate presser cover plate is formed using a ferromagnetic material with magnetism. 18 can also be formed. With this configuration, the adapter plate presser cover plate 18 is attracted to the metal sheet 12 by magnetism, and the wafer 30 is fixed to the metal sheet 12.
磁気によって固定される構成とすれば、カバープレート止め具24及びビス26を必要とせず、ウェーハ30を金属シート12から取り離して搬送する際、ビス26を緩める等の面倒な作業をする必要がなくなる。すなわち、ウェーハの固定が容易に行える上、アダプタープレート押えカバープレート18を金属シート12から剥がすように取り去さればウェーハ30を金属シート12から容易に取り外せる。 If the structure is fixed by magnetism, the cover plate stopper 24 and the screw 26 are not required, and it is necessary to perform troublesome work such as loosening the screw 26 when the wafer 30 is transported away from the metal sheet 12. Disappear. That is, the wafer can be easily fixed and the wafer 30 can be easily detached from the metal sheet 12 by removing the adapter plate presser cover plate 18 from the metal sheet 12.
ウェーハ外形基準アダプタープレート16及びアダプタープレート押えカバープレート18が、ウェーハの電気的特性試験の実施に障害となる場合は、ウェーハ30が載荷ステージ32に吸着固定された状態にある間は、ウェーハ外形基準アダプタープレート16及びアダプタープレート押えカバープレート18の何れか一方あるいは両方を取り外してもよい。 If the wafer outer shape reference adapter plate 16 and the adapter plate presser cover plate 18 are obstructive to the electrical characteristic test of the wafer, the wafer outer shape reference is performed while the wafer 30 is in the state of being fixed to the loading stage 32. Either one or both of the adapter plate 16 and the adapter plate presser cover plate 18 may be removed.
高温特性試験を実行するためにウェーハ30が高温度状態に設定されると、ウェーハ30の熱膨張の大きさとウェーハ固定機構20を構成する素材の熱膨張の大きさとの間に差が生じる。しかしながら、この熱膨張の大きさの差によってウェーハ30の位置が変動しても、吸引による吸着固定の力はウェーハ30の位置をずらすことができないほど大きくないので、ウェーハ30の位置を適宜調整することによって、ウェーハの電気的特性試験が可能である最適位置にウェーハ30の位置を移動させて調整することは十分可能である。 When the wafer 30 is set to a high temperature state in order to execute the high temperature characteristic test, a difference occurs between the thermal expansion of the wafer 30 and the thermal expansion of the material constituting the wafer fixing mechanism 20. However, even if the position of the wafer 30 fluctuates due to this difference in thermal expansion, the suction fixing force by suction is not so great that the position of the wafer 30 cannot be shifted. Accordingly, it is sufficiently possible to adjust by moving the position of the wafer 30 to the optimum position where the electrical characteristic test of the wafer is possible.
なお、ウェーハ30として電子デバイス・光学デバイス等が形成された半導体ウェーハを保持することを前提にこの発明のウェーハ保持具の構成及び機能を説明したが、このウェーハ保持具が保持するウェーハとしては、デバイスが形成されたウェーハに限定されない。例えば、ダイシングされた電子デバイスをボンディングする際のスペーサー等として利用するため、サファイア結晶基板、ガラス基板等をダイシングして得られるダイスが必要とされる場合がある。このスペーサーとしてのダイスを加工する工程において、十分に薄いサファイア結晶基板、ガラス基板等をダイシング装置の載荷ステージに搬送する際にこの発明のウェーハ保持具を利用することも可能である。 In addition, although the structure and function of the wafer holder of this invention were demonstrated on the assumption that the semiconductor wafer in which the electronic device, the optical device, etc. were formed as the wafer 30, the wafer held by this wafer holder, It is not limited to the wafer on which the device is formed. For example, a dice obtained by dicing a sapphire crystal substrate, a glass substrate, or the like may be required for use as a spacer or the like when bonding a diced electronic device. In the process of processing the dice as the spacer, the wafer holder of the present invention can be used when a sufficiently thin sapphire crystal substrate, glass substrate or the like is transported to the loading stage of the dicing apparatus.
10：保持フレーム
12：金属シート
14、14-1、14-2：穿孔領域
16：ウェーハ外形基準アダプタープレート
18：アダプタープレート押えカバープレート
20：ウェーハ固定機構
22：ノッチ合せ部
24：カバープレート止め具
26：ビス
30：ウェーハ
32：載荷ステージ
34：吸引孔
10: Holding frame
12: Metal sheet
14, 14-1, 14-2: Perforated area
16: Wafer outline reference adapter plate
18: Adapter plate presser cover plate
20: Wafer fixing mechanism
22: Notch alignment part
24: Cover plate stopper
26: Screw
30: Wafer
32: Loading stage
34: Suction hole
Claims (2)
複数の細かな孔が開けられた穿孔領域を有する金属シートと、
前記穿孔領域の一部または全部を覆うように前記金属シート上に配置されたウェーハを固定するウェーハ固定機構と
を備え、
前記金属シートは、シム材と呼ばれる金属シートを用いて形成され、前記穿孔領域に開けられた前記複数の細かな孔は、エッチング技術によって形成されており、
前記金属シートが前記保持フレームに、前記金属シートと前記保持フレームの熱膨張の差を吸収する滑り自由度を有して取り付けられ、
前記ウェーハ固定機構は、耐熱性素材で形成され、
リング状に周辺部を残し中空部が設けられたウェーハ外形基準アダプタープレートと、
該ウェーハ外形基準アダプタープレートを押えて固定する、リング状に周辺部を残し中空部が設けられたアダプタープレート押えカバープレートと
を有し、
前記ウェーハの周縁部を、前記ウェーハ外形基準アダプタープレートの中空部の内側周縁部と前記金属シートとで挟んだ上で、該ウェーハ外形基準アダプタープレート上に前記アダプタープレート押えカバープレートを積み重ね、前記ウェーハが当該金属シートに対して動かないように固定される
ことを特徴とするウェーハ保持具。 A holding frame provided with a hollow part leaving a peripheral part in a ring shape;
A metal sheet having a perforated region with a plurality of fine holes, and
A wafer fixing mechanism for fixing a wafer disposed on the metal sheet so as to cover a part or all of the perforated region,
The metal sheet is formed using a metal sheet called shim material, and the plurality of fine holes opened in the perforated region are formed by an etching technique,
The metal sheet is attached to the holding frame with a degree of freedom of sliding to absorb a difference in thermal expansion between the metal sheet and the holding frame;
The wafer fixing mechanism is formed of a heat resistant material,
Wafer outline reference adapter plate in which a hollow part is provided leaving a peripheral part in a ring shape,
The wafer outer shape reference adapter plate is pressed and fixed, and an adapter plate presser cover plate provided with a hollow portion leaving a peripheral portion in a ring shape,
The peripheral edge of the wafer is sandwiched between the inner peripheral edge of the hollow portion of the wafer external reference adapter plate and the metal sheet, and the adapter plate presser cover plate is stacked on the wafer external reference adapter plate, Is fixed so as not to move with respect to the metal sheet.
ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ保持具。
Corresponding to the size and shape of the wafer, the perforation region is provided by separating it into a plurality of portions of the metal sheet so that the wafer can be disposed by appropriately covering the perforation region with the wafer. The wafer holder according to claim 1, wherein the wafer holder is provided.
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