JP5080090B2 - 保持装置及び保持方法 - Google Patents

Description

本発明は保持装置及び保持方法に係り、更に詳しくは、半導体ウエハ若しくはチップ等の板状部材を非接触の状態で保持することのできる保持装置及び保持方法に関する。

従来より、半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する）は、その回路面側に保護シートが貼付されており、当該ウエハを各種処理工程間で移載する場合には、保持装置を備えた搬送装置が採用されている。この保持装置は、ウエハの面に接触して当該ウエハを吸着保持する吸着孔を備えた構成が一般的なものとなっている。
また、例えば、特許文献１に記載されるように、保持面から噴出する気体の流れを利用して板状部材との間に負圧領域を形成し、ベルヌーイ効果による非接触型としてウエハを保持する保持装置も提案されている。

特開２００６−１５６６９２号公報

しかしながら、接触型の保持装置にあっては、ウエハに反り等の変形がある場合、或いは、図５（Ａ）に示されるように先ダイシングによりウエハが個片化されて保護シートが波状に変形している場合には、吸着力を十分に付与することが困難となり、吸着不良を生じさせる、という不都合がある。
すなわち、ウエハに保護シートを貼付する場合には、当該保護シートとウエハとの間に気泡等の混入を回避すべく、保護シートに一定の張力を付与した状態で貼付が行われるものとなっている。従って、貼付時に付与した張力の反作用により、ウエハに反りが生じやすい、という固有の問題がある。特に、裏面研削によって極薄化されたウエハや、多数のチップを形成するようにダイシングが行われた後においては、このような問題は、一層顕在化する。

また、特許文献１に記載された非接触型の保持装置にあっても、前述した反り変形等があった場合に、ウエハを引きつけて保持するに十分な負圧状態を確保し難くなり、これにより、ウエハの保持が困難になる、という不都合がある。更に、同文献１の保持装置は、構造が極めて複雑であり装置製造コストも高騰する。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ウエハ等の板状部材に反り等があっても、略非接触の状態で当該板状部材を確実に保持することができ、しかも廉価に製造することのできる簡易型の保持装置及び保持方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、板状部材に相対する保持面を有する保持体と、前記保持面から気体を噴出する気体供給手段とを備え、前記気体の流れ方向を制御することで前記保持面と板状部材との間に負圧領域を形成して板状部材を略非接触状態で保持する保持装置において、
前記保持体は、前記保持面を形成する底壁と、当該底壁とで空間を包囲することで単一のチャンバを形成する複数の壁状の部材と、前記底壁に形成されて前記チャンバに連通した噴出孔と、当該噴出孔から噴出された気体を前記保持面の上方に排気する排気部とを備え、
前記気体供給手段は、加熱又は冷却された気体を供給可能に設けられ、前記排気部が前記チャンバを貫通して設けられる、という構成を採っている。

本発明において、前記気体の温度は調整可能に設けることができる。

更に、前記気体は不活性ガスであってよい。

また、前記保持体は搬送アームに支持され、前記保持面に保持された板状部材がテーブル間で搬送可能に設けられる、という構成を採っている。

更に、前記噴出孔は、前記底壁のチャンバ側に位置する小径孔部と、この小径孔部に連なるとともに、前記保持面側に向かうに従って次第に拡開するテーパ孔部と、当該テーパ孔部に配置された整流体とを備えた構成とすることが好ましい。

また、前記保持面には、前記板状部材の面方向に沿う移動を規制するストッパが設けられる、という構成を採ることができる。

更に、本発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の保持装置を用いて前記板状部材を保持する方法において、
前記保持面から加熱又は冷却された気体を噴出させるとともに、当該気体の流れ方向を制御して前記保持面と板状部材との間に負圧領域を形成して当該板状部材を保持する、という方法を採っている。

前記保持方法において、前記板状部材を前記保持面に部分的に接触させて前記板状部材の面方向に沿う移動を規制する方法を採ることが好ましい。

なお、本明細書において、「板状部材」とは、個片化された半導体チップも含み、更に、シートが貼付されたガラス、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材をも含む概念として用いられる。

本発明によれば、保持面から気体を噴出する気体供給手段は、加熱又は冷却された気体を供給する構成であるため、板状部材に反り等の変形があっても、熱又は冷却によるシートの変形等をもたらして反り等を矯正しつつ平面化を図り、負圧領域を確実に形成して板状部材を保持することが可能となる。

また、気体の温度を可変とすることで、板状部材の材質、反りの程度、板厚等に応じて温度調整が可能となり、板状部材の性状変化等を生じさせることなく当該板状部材を保持することができる。

更に、排気部を設けた構成により、保持面から噴出する気体が外部にスムースに抜けるようになり、十分な負圧状態を形成することができる。

また、ストッパを設けた構成では、予めアライメントされた板状部材を移載する場合の、移載後の位置的精度を良好に保つことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明に係る保持装置が搬送装置に適用された概略斜視図が示されている。この図において、搬送装置１０に支持された保持装置１１は、平面視略円形をなす保持体１３と、この保持体１３に接続された気体供給手段１４とを備えて構成されている。保持体１３は、図２ないし図４にも示されるように、本実施形態では、下面側に保持面１５Ａを備えた略有底皿状の下ケース１５と、当該下ケース１５との間にチャンバＣ（図３（Ａ）参照）を形成するように固定される上ケース１６とからなる。

前記下ケース１５は、図４に示されるように、平面視略円形の底壁２０と、この底壁２０の周縁から起立する周壁２１と、前記底壁２０を上下方向に貫通させるとともに、上端位置が周壁２１の上端位置と略一致する高さに設定された排気部としての筒部２３と、前記気体供給手段１４を介して供給される気体を前記保持面１５Ａ側に噴出させる噴出孔２５（図２，図３（Ａ）参照）とを備えて構成されている。筒部２３は、特に限定されるものではないが、前記周壁２１に接近する四箇所に設けられており、底壁２０の周方向に沿って相互に略９０度の間隔を隔てた位置に配置されている。また、前記保持面１５Ａにおいて、噴出孔２５よりも外側位置に、ゴム等の軟質材からなるストッパ２６が相互に略９０度間隔を隔てた位置に固定されている。

前記噴出孔２５は、図３（Ｂ）に拡大して示されるように、底壁２０の上半部側に位置する小径孔部２５Ａと、この小径孔部２５Ａに連なるとともに、保持面１５Ａ側に向かうに従って次第に拡開するテーパ孔部２５Ｂとを備えた形状に設けられている。この噴出孔２５は、底壁２０の中央部と、前記筒部２３間において周方向略９０度間隔位置に設けられた４個の合計５箇所に形成されている。テーパ孔部２５Ｂには、図示しない支持部材を介して整流体２７が配置されるようになっており、当該整流体２７により、小径孔部２５Ａから噴出する気体がテーパ孔部２５Ｂの傾斜面と、保持面１５Ａに沿って流れるようになっている。

前記上ケース１６は、平面視略円盤状をなし、その面内には、前記各筒部２３に連通する開口３０と、前記チャンバＣ内に気体を供給する２箇所の供給孔３１（図３（Ａ）参照）とを備えて構成されている。

前記気体供給手段１４は、図１に示されるように、気体供給ポンプＰと、この気体供給ポンプＰに接続された温度調節器３２と、当該温度調節器３２と前記供給孔３１との間に配設されたホース３３とからなる。気体供給ポンプＰから供給される気体は、温度調節器３２によって所定温度に加熱又は冷却された後に、ホース３３を介して前記チャンバＣ内に供給され、当該チャンバＣ内に供給された気体は、前記噴出孔２５より噴出するようになっている。ここで、温度調節器３２による気体の温度は任意の温度に可変設定可能に設けられている。

なお、本実施形態における保持装置１１による対象物、すなわち板状部材は、図１及び図３（Ａ）に示されるように、保護シートＳの面に支持されたダイシング済みチップＷの集合体とされているが、ダイシングを行う前の一枚のウエハであってもよい。

前記搬送装置１０は、前記保持装置１１における上ケース１６の中央部に連結される搬送アーム４０と、当該搬送アーム４０をＸ軸方向に移動させる単軸ロボット４１とを含んで構成されている。この搬送装置１０は、図１に示されるように、アライメント機能を有する第１のテーブル４２に支持されたチップＷの集合体を、第２のテーブル４３に移載するように構成されている。なお、第１のテーブル４２には、チップＷの外周部分に形成された図示しないＶノッチを検出するセンサ４４が設けられており、当該センサ４４の水平部分は第１のテーブル４２の上方から横方向に退避して保持装置１１の上下移動を許容し得るように構成されている。

前記単軸ロボット４１は、図１中Ｘ軸方向に延び、当該単軸ロボット４１には、上下方向（Ｚ軸方向）に延びるエアシリンダ４５と、当該エアシリンダ４５を介して昇降可能な昇降スライダ４６が設けられ、当該昇降スライダ４６にエアシリンダ４７を介して前記搬送アーム４０の基端側が連結されている。

次に、本実施形態に係る保持方法について図５をも参照しながら説明する。

ここでは、図１に示されるように、第１のテーブル４２上で、保護シートＳに支持された多数のチップＷがアライメントされた状態にあるものとし、当該チップＷが第２のテーブル４３に搬送されるものとする。また、チップＷは、保護シートＳの張力の影響で波状に変形している。

搬送装置１０を介して保持装置１１が第１のテーブル４２上に移動するとともに、エアシリンダ４５を作動して保持装置１１の保持面１５ＡがチップＷの直近上方に位置するように所定動作させる。ここで、気体供給手段１４のポンプＰから一定圧に保たれた気体を供給するとともに、温度調節器３２を通過した気体は、予め設定された温度に温度調節（本実施形態では加熱）され、当該加熱された気体がチャンバＣを介して噴出孔２５から噴出する（図５（Ａ）参照）。

噴出孔２５を通過する気体は、整流体２７により、テーパ孔部２５Ｂの傾斜面に沿う流れとなる。そして、この流れは保持面１５Ａを伝いながら保持面１５Ａの外周側から放射方向に向かう流れと、保持面１５Ａの面内において、筒部２３から上方に向かう流れとなる。この気体の流れは、テーパ孔部２５Ｂによって形成される凹んだ領域内を負圧にし、当該負圧により、チップＷを引きつけようとする作用を生じ、ベルヌーイ効果によってチップＷを非接触の状態で保持する力となる。

このようにしてチップＷに保持体１３が接近すると、保護シートＳの影響により波状に変形したチップＷは、加熱された気体によって変形が生じる。すなわち、加熱された気体の影響によって保護シートＳとともにチップＷが第１のテーブル４２に倣って略平らな状態となる（図５（Ｂ）参照）。

そして、保持体１３が所定の位置に達すると、ベルヌーイ効果によって保護シートＳに支持されたチップＷ引きつけて保持し、搬送することができる（図５（Ｃ）参照）。

このようにしてチップＷが保持面１５に保持された状態では、チップＷの外方の一部がストッパ２６に略接触するようになる。この接触は、保護シートＳの面方向への移動若しくはずれを規制することとなり、結果として、チップＷの面方向への移動が規制される。従って、この状態で、搬送装置１０を介してチップＷを第２のテーブル４３側に移動し、前述した気体供給を停止することにより、当該第２のテーブル４３上に、チップＷが位置決めされた状態で搬送されることとなる。

従って、このような実施形態によれば、気体供給手段１４から供給される気体が加熱されたものであるため、反り変形した保護シートＳを平らになるように矯正し、ベルヌーイ効果によって引きつけて保持するに十分な負圧状態を確保することで当該チップＷを確実に保持することができる、という効果を得る。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。

例えば、前記実施形態では、気体を噴出する噴出孔２５、気体をチャンバＣ内に供給するホース３３、保持体１３の面内上方に気体を通過させる筒部２３の数は、図示構成例に限定されるものではなく、必要に応じて増加、減少させることができる。この際、板状部材を引きつけて保持するための負圧が、保持面１５Ａにおいて、バランス良く生ずるように配置されていればよい。

また、保護シートＳの種類によって、冷却した方が変形を矯正できる場合には、温度調節器３２によって噴出する気体を冷却するようにしてもよい。

更に、保護シートＳを紫外線硬化型の接着シートとし、第１のテーブル４２と第２のテーブル４３との間に紫外線照射装置を設け、当該第２のテーブルに載置する前段でその接着力を弱める構成とした場合、噴出する気体を窒素等の不活性ガスとすることができる。この場合、紫外線を照射する段階で、ダイシングラインに表出した接着剤の酸素による硬化不良を防止し、第２のテーブルに載置することができるので、次工程のチップＷのピックアップ時に接着剤の未硬化によるピックアップ不良を生じることがなくなる。

また、不活性ガスは、窒素ガスに限定されることなく、アルゴンガス、炭酸ガス等の他の不活性ガスであってよい。

また、ストッパ２６は、ウエハＷの外周に接するように構成してもよい。

保持装置が搬送装置に適用された実施形態を示す概略斜視図。 保持装置の概略平面図。 （Ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ部拡大図。 保持装置の分解斜視図。 保持装置が搬送装置に適用された実施形態を示す動作説明図。

符号の説明

１０ 搬送装置
１１ 保持装置
１３ 保持体
１４ 気体供給手段
１５Ａ 保持面
２３ 筒部（排気部）
２６ ストッパ
３２ 温度調節器
４０ 搬送アーム
４２ 第１のテーブル
４３ 第２のテーブル
Ｗ チップ（板状部材）

Claims (4)

1. 板状部材に相対する保持面を有する保持体と、前記保持面から気体を噴出する気体供給手段とを備え、前記気体の流れ方向を制御することで前記保持面と板状部材との間に負圧領域を形成して板状部材を略非接触状態で保持する保持装置において、
   前記保持体は、前記保持面を形成する底壁と、当該底壁とで空間を包囲することで単一のチャンバを形成する複数の壁状の部材と、前記底壁に形成されて前記チャンバに連通した噴出孔と、当該噴出孔から噴出された気体を前記保持面の上方に排気する排気部とを備え、
   前記気体供給手段は、加熱又は冷却された気体を供給可能に設けられ、前記排気部が前記チャンバを貫通して設けられていることを特徴とする保持装置。
2. 前記気体の温度は調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の保持装置。
3. 前記噴出孔は、前記底壁のチャンバ側に位置する小径孔部と、この小径孔部に連なるとともに、前記保持面側に向かうに従って次第に拡開するテーパ孔部と、当該テーパ孔部に配置された整流体とを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の保持装置。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の保持装置を用いて前記板状部材を保持する方法において、
   前記保持面から加熱又は冷却された気体を噴出させるとともに、当該気体の流れ方向を制御して前記保持面と板状部材との間に負圧領域を形成して当該板状部材を保持することを特徴とする保持方法。

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