WO2006028040A1 - ウエハチャック - Google Patents

Abstract

　本発明は、載置台に形成された複数の鉛直方向の貫通孔を出没する複数のピンと、前記複数のピンを昇降させて出没させる昇降機構と、を備え、前記複数のピンを前記載置台の載置面から突出させてウエハを授受するように構成されているウエハチャックである。前記複数のピンの各上端面に、対応する各貫通孔との間で実質的に隙間を作らないような受け面部が設けられ、当該受け面部を、前記載置面に対して揃える手段が設けられている。

Description

明 細 書

ウェハチャック 技術分野

[0001] 本発明は、ウェハチャックに関する。更に詳しくは、例えばプローブ装置等の半導 体製造装置に好適に用いられるウェハチャックに関するものである。

背景技術

[0002] 多くの半導体製造装置には、ウェハを保持するウェハチャックが設けられている。

そして、ウェハチャック上にウェハが保持された状態で、種々の処理が施されるように なっている。

[0003] ウェハチャックは、例えば図 2A及び図 2Bに示すように、ウェハ Wが載置されると共 に正逆回転可能に構成された載置台 1と、当該載置台 1の載置面 1Aに対して出没 する複数 (例えば、 3本)のピン 2と、これらのピン 2を連結する略リング状に形成され た連結具 3と、当該連結具 3の複数の個所から径方向外方へ突出するカムフォロワ一 4Aと、これらのカムフォロワ一 4Aの下方に配置され且つ当該カムフォロワ一 4Aが係 合するカム 4Bと、前記ピン 2を常時下方に付勢する第 1弾圧機構 5と、を備えている。 前記第 1弾圧機構 5は、コイルスプリング 5Aと、載置台 1の下面から垂下し且つコイル スプリング 5Aを貫通する軸 5Bと、を有している。

[0004] 載置台 1の正逆回転に伴って、カムフォロワ一 4Aがカム 4Bに従って転動する。これ により、第 1弾圧機構 5と協働しつつ、前記ピン 2が載置台 1に形成された貫通孔 1B 内を軸方向に移動（昇降）して、載置台 1上でウェハ Wを授受することができる。

[0005] このようなウェハチャックとしては、真空環境下で使用されるものや、常圧環境下で 使用されるもの等がある。

[0006] ウェハチャックの中には、図 3に示すように、ダイシング後のウェハ Wをダイシングフ レーム DFごと授受するものもある。

[0007] ダイシングフレーム DFとは、ウェハ Wを個々のチップ Tにダイシングする際に用い られるものである。ダイシング後のウェハ Wは、図 4Bに部分的に拡大して示されてい るように、個々のチップ Tとして完全に切り離され、表面に切り込み部が形成されたフ イルム Fを介してダイシングフレーム DFで保持されている。

[0008] 例えばプローブ装置に用いられる図 3のウェハチャックでは、ウェハ Wの検査を行う ために、シリンダ機構 6の複数のロッド 6Aがー点鎖線で示す位置まで上昇し、複数 のロッド 6Aの先端の複数の受け具 6Bがプローブ装置内の搬送機構力もダイシング 後のウェハ Wをダイシングフレーム DFごと受け取る。そして、載置面 1Aより下方に設 けられた固定ブロック 6Cまで複数の受け具 6Bが戻る間に、図 3に一点鎖線で示すよ うに、ダイシングフレーム DFとウェハ Wとが載置面 1A上に載置される。複数の受け 具 6Bが固定ブロック 16C力も突出する支柱 6Dに達した後は、自重で落下しょうとす るダイシングフレーム DFのフレーム部分が支柱 6Dによって吸着保持される。この状 態で、載置面 1A上に載置されたウェハ Wの個々のチップ Tについて、電気的特性 検査が行われる。

[0009] しかしながら、図 2A及び図 2Bに示されたダイシングされていないウェハ用のウェハ チャックでは、図 4A及び図 4Bに示すように、載置台 1にダイシング後のウェハがダイ シングフレーム DFごと載置される場合に、ピン 2が図 4Aに一点鎖線で示す位置から 実線で示す位置まで下降して、載置台 1の貫通孔 1B内に後退する。この時、ピン 2 の先端とウェハ Wを支持するフィルム Fとの間に隙間が形成されてしまって、それによ つて載置面 1Aに凹陥部が形成されてしまう。この凹陥部の存在のために、例えば貫 通孔 1B上に位置するチップ Tに電気的特性検査のためのプローブの針圧が掛かる と、当該チップ Tが損傷する虞があった。更に、配線構造の高密度化等に伴って個 々のチップ Tが小型化されている場合、図 4Bに示すように、チップ Tの面積が貫通孔 1Bの面積より小さいということもあり得る。このような場合には、貫通孔 1B上に位置す るチップ Tに検査に必要なプローブからの針圧を掛けることができず、電気的特性検 查を行えな!/ヽと ヽぅ可能性もある。

発明の要旨

[0010] 本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもの である。本発明の目的は、ダイシングされていないウェハでもダイシングされたウェハ でも載置可能であって、且つ、ウェハ受け渡し用のピンが昇降する貫通孔が障害と ならずに電気的特性検査等の処理を確実に行うことができるようなウェハチャックを 提供することにある。

[0011] 本発明は、載置台に形成された複数の鉛直方向の貫通孔を出没する複数のピンと

、前記複数のピンを昇降させて出没させる昇降機構と、を備え、前記複数のピンを前 記載置台の載置面力も突出させてウェハを授受するように構成されて 、るウェハチヤ ックであって、前記複数のピンの各上端面に、対応する各貫通孔との間で実質的に 隙間を作らないような受け面部が設けられ、当該受け面部を、前記載置面に対して 揃える手段が設けられていることを特徴とするウェハチャックである。

[0012] 本発明によれば、フィルム等を介してダイシンダフレームに保持されたウェハが載 置台上に載置される場合でも、受け面部を載置面に対して揃えることによって貫通孔 において凹陥部が形成されることが防止されるため、検査等の処理を確実に行うこと ができる。

[0013] また、本発明は、載置台に形成された複数の鉛直方向の貫通孔を出没する複数の ピンと、前記複数のピンを昇降させて出没させる昇降機構と、載置台の周囲に配置さ れた、鉛直方向に移動する受け部を有する複数のシリンダ機構と、を備え、前記複数 のシリンダ機構の受け部を前記載置台の載置面力 突出させてダイシンダフレーム に保持されたウェハを授受するように構成されて 、るウェハチャックであって、前記複 数のピンの各上端面に、対応する各貫通孔との間で実質的に隙間を作らないような 受け面部が設けられ、当該受け面部を、前記載置面に対して揃える手段が設けられ て 、ることを特徴とするウェハチャックである。

[0014] 本発明によれば、フィルム等を介してダイシンダフレームに保持されたウェハが載 置台上に載置される場合にぉ 、て、受け面部を載置面に対して揃えることによって 貫通孔において凹陥部が形成されることが防止されるため、検査等の処理を確実に 行うことができる。

[0015] 好ましくは、前記受け面部を前記載置面に対して揃える手段は、前記ピンにおいて 当該ピンの受け面部より下側に形成された係止面部と、前記貫通孔内に前記係止面 部と当接するように形成された係止部と、前記係止面部を前記係止部にそれぞれ当 接させる弾圧機構と、を有する。

[0016] 更に好ましくは、前記係止部は、前記貫通孔内において、前記ピンの前記受け面 部を収容する部分から縮径する段部として形成されている。

[0017] また、好ましくは、前記ピンの前記受け面部から前記係止面部までの部分は、逆円 錐台形状を有する。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]図 1Aは、本発明のウェハチャックの一実施の形態の要部を示す断面図であり、 図 1B及び図 1Cは、それぞれ、図 1 Aの一部を拡大して示す断面図である。

[図 2]図 2Aは、ダイシングされていないウェハを処理する場合の従来のウェハチヤッ クの一例を示す断面図であり、図 2Bは、図 2Aの一部を拡大して示す側面図である。

[図 3]図 3は、ダイシングされた後のウェハを処理する場合の従来のウェハチャックの 一例を示す断面図である。

[図 4]図 4Aは、図 2A及び図 2Bに示すウェハチャックを用いてダイシング後のウェハ を処理する状態を示す断面図であり、図 4Bは、図 4Aの一部を拡大して示す側面図 である。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下に、本発明の一実施の形態について、添付図面を基に詳述する。

図 1Aは、本発明のウェハチャックの一実施の形態の要部を示す断面図であり、図 1B及び図 1Cは、それぞれ、図 1 Aの一部を拡大して示す断面図である。

[0020] 図 1 Aに示すように、本実施の形態のウェハチャック 10は、ダイシングされていない ウェハ、または、ダイシングフレーム DFに保持されたダイシング後のウェハ Wを載置 する平面視で円形状の載置台 11と、載置台 11の載置面 11Aに対して貫通孔 11B 力も出没するように周方向等間隔に配置された複数 (例えば、 3本)のピン 12と、これ らのピン 12を一体的に連結する連結具 13と、当該連結具 13の複数の個所から径方 向外方へ突出するカムフォロワ一 14Aと、これらのカムフォロワ一 14Aの下方に配置 され且つ当該カムフォロワ一 14Aが係合するカム 14Bと、前記ピン 12を常時下方に 付勢する第 1弾圧機構 15と、を備えている。

[0021] 載置台 11の正逆回転に伴って、カムフォロワ一 14Aがカム 14Bに従って転動する 。これにより、第 1弾圧機構 15と協働しつつ、前記ピン 12が載置台 11に形成された 貫通孔 11B内を軸方向に移動（昇降）して、載置台 11上でウェハ Wを授受すること ができる。

[0022] 第 1弾圧機構 15は、図 1Aに示すように、載置台 11の軸心の近傍に配置され且つ 載置台 11の下面力 垂下して連結具 13の水平部材 13Aを貫通する複数の昇降ガ イド棒 15Aと、これらの昇降ガイド棒 15Aを囲み且つ載置台 11と水平部材 13Aとの 間に弹装されたコイルスプリング 15Bと、を有している。これにより、第 1弾圧機構 15 は、カムフォロワ一 14Aとカム 14Bと力もなるカム機構 14と協働して連結具 13を常時 下方に付勢し、延いては 3本のピン 12を常に下方へ付勢している。尚、昇降ガイド棒 15Aの下端には、フランジが形成されており、当該フランジで水平部材 13Aを受けて いる。

[0023] また、ウェハチャック 10は、図 1Aに示すように、載置台 11の外周縁部に沿って所 定間隔を空けて配置された複数のシリンダ機構 16を備えている。複数のシリンダ機 構 16は、ウェハ Wを保持した状態のダイシングフレーム DFを授受するように構成さ れている。すなわち、シリンダ機構 16は、図 1Aに示すように、昇降するロッド 16Aと、 当該ロッド 16Aの上端に取り付けられた受け渡し部（受け部） 16Bと、を有している。 本実施の形態の受け渡し部 16Bは、切欠部を有し、且つ、平面形状が略コ字状に形 成されている。

[0024] また、図 1Aに示すように、載置台 11の周囲のシリンダ機構 16が配置される部位に 、固定ブロック 16Cが配置されている。この固定ブロック 16Cの上面は、載置台 11の 載置面 11 Aより低くなつている。そして、シリンダ機構 16のロッド 16Aは、固定ブロッ ク 16Cを貫通し、受け渡し部 16Bは、その切欠部が載置台 11の外方に向けられた状 態で、固定ブロック 16Cの上面で支承されるようになっている。

[0025] また、固定ブロック 16Cの上面には、吸引装置（図示せず)が接続された吸引孔（図 示せず）を有する支柱 16Dが立設されている。この支柱 16Dは、受け渡し部 16Bの 切欠部に対応する位置に設けられ、受け渡し部 16Bが固定ブロック 16Cへと降下す る間に、吸引孔を介して、ダイシングフレーム DFのフレーム部分を吸着保持できるよ うになつている。支柱 16Dは、ダイシングフレーム DFのフィルム Fに所定の引っ張り 力が付与された状態で当該フィルム Fを支持するために、ダイシングフレーム DFの 上面が載置面 11Aよりも低い位置で支持される高さに形成されている。また、支柱 1 6Dによって支持されたダイシングフレーム DFの上面と載置台 11の載置面 11Aとの 高さの差は、 0〜2. 5mmの範囲で調節できるようになっている。

[0026] 一方、各ピン 12は、図 1A乃至図 1Cに示すように、連結具 13から垂直上方に延び る軸部 12Aと、当該軸部 12Aの上端に当該軸部 12Aより大径に形成された受け渡し 部（受け面部） 12Bと、を有している。受け渡し部 12Bによって、ウェハ Wが授受され る。受け渡し部 12Bは、ウェハ Wを受ける受け面 12Cと、当該受け面 12Cに対して平 行であって後述のように貫通孔 11Bの縮径端面と係合する係止面 12Dと、を有して いる。受け渡し部 12Bは、受け面 12Cが係止面 12Dより大径である逆円錐台形状を 有している。

[0027] また、ピン 12が昇降する貫通孔 11Bは、図 1A及び図 1Bに示すように、縊れ部 11 Cと、縊れ部 11Cの上側に形成された筒状の大径部 11Dと、縊れ部 11Cの下側に形 成された筒状の小径部 11Eと、力 なっている。そして、縊れ部 11Cの上面が、ピン 1 2の係止面 12Dと当接する係止部 11Fとして形成されている。

[0028] ピン 12と貫通孔 11Bとの関係について更に説明する。ピン 12の受け面 12Cは、貫 通孔 11Bの大径部 11Dより極僅かだけ小径に形成されており、受け面 12Cと大径部 11Dとの間に実質的に隙間が作られないようになつている。また、ピン 12の係止面 1 2Dは、貫通孔 11Bの縊れ部 11Cの内径より大径の係止部 11Fと係合する。すなわ ち、当該係止部 11Fによってピン 12の下降動作が規制されている。また、貫通孔 11 Bの大径部 11Dの軸方向の長さは、ピン 12の受け面 12Cから係止面 12Dまでの長 さと実質的に同一寸法に形成されている。従って、ピン 12は、その下降端で受け渡し 部 12Bが貫通孔 11Bの大径部 11D内に納まり、受け面 12Cが載置台 11の載置面 1 1Aと同一平面内に位置する。つまり、貫通孔 11Bの係止部 11Fとピン 12の係止面 1 2Dとは、受け面 12Cを載置面 11Aに揃える機能と、ピン 12の下降端を決める機能と 、を有している。

[0029] また、図 1A乃至図 1Cに示すように、各ピン 12の軸部 12Aには、第 2弾圧機構 17 が設けられている。第 2弾圧機構 17は、対応するピン 12を常に下方に付勢して、ピン 12の受け面 12Cと載置台 11の載置面 11Aとを常に同一平面に揃えるように機能す る。 [0030] 本実施の形態の第 2弾圧機構 17は、ピン 12の軸部 12Aに固定され且つ貫通孔 11 Bの小径部 11Eより僅かに小径に形成されたストッパーリング 17Aと、当該ストッパー リング 17Aと貫通孔 11Bの縊れ部 11Cとの間に弹装されたコイルスプリング 17Bと、 を有している。当該コイルスプリング 17Bによって、ピン 12の受け渡し部 12Bが下方 に付勢され、係止面 12Dが係止部 11Fに押圧されている。従って、第 1弾圧機構 15 の働きによって仮に複数のピン 12の水平が崩れてそれぞれの受け面 12Cが部分的 に載置面 11Aから突出しそうになっても、第 2弾圧機構 17によって複数のピン 12の 受け渡し部 12Bが貫通孔 11Bの係止部 11Fに確実に押圧されているので、複数の ピン 12の受け面 12Cは載置面 11Aに確実に揃えられることができる。

[0031] 次に、ウェハチャック 10の動作について説明する。搬送機構（図示せず)を介して、 ダイシング後のウェハ Wがダイシングフレーム DFに保持された状態で搬送されてくる と、シリンダ機構 16が作動する。シリンダ機構 16の作動によって、受け渡し部 16Bが 上昇する。受け渡し部 16Bは、図 1 Aに一点鎖線で示す上昇端において、ダイシング フレーム DFを受け取る。その後、シリンダ機構 16が逆方向に作動して、図 1Aに実線 で示すように、受け渡し部 16Bが載置台 11の載置面 11Aより下方の固定ブロック 16 Cの上面まで戻る。この過程で、ダイシングフレーム DFごとウェハ Wが載置台 11上 に載置される。また、自重により落下しょうとするダイシングフレーム DFのフレーム部 分は、支柱 16Dによって吸着保持される。この吸着保持状態において、ダイシンダフ レーム DFのフィルム Fには所定の引っ張り力が付与されるようになって!/、る。

[0032] ウェハチャック 10がウェハ Wを受け取ると、水平方向に移動して、ウェハ Wとプロ一 ブ（図示せず）との位置合わせが行われる。その後、載置台 11が上昇して、ウェハ W の電極パッドとプローブとが接触する。より詳細には、図 1Bに矢印で示すように、所 定の針圧がウェハ Wに作用する。この時、電極パッドとプローブとが電気的に接続さ れ、所定の電気的特性検査を行うことができる。

[0033] ダイシング後のチップ Tの大きさがウェハチャック 10の貫通孔 11Bより大きい場合で も、図 1Bに示すように、チップ Tが載置面 11Aと貫通孔 11Bの両方に渡って配置さ れることがある。この場合、図 1Bに矢印で示す針圧が載置面 11Aにおける針圧と同 一であっても、貫通孔 11Bにおいてピン 12の受け面 12Cがチップ Tを受けており、し 力もピン 12の係止面 12Dが貫通孔 1 IB内の係止部 1 IFで支持されているため、ピ ン 12が沈み込むことなぐチップ Tの検査を確実に行うことができる。すなわち、貫通 孔 11Bが検査の障害になることはない。

[0034] また、図 1Cに示すように、チップ Tの大きさが貫通孔 11Bの開口部より小さぐ当該 チップ Tの全体が貫通孔 11B内に位置して!/、ても、貫通孔 11Bにお!/、てピン 12の受 け面 12Cが載置面 11 Aと同平面でチップ Tを受けて 、るため、図 1 Cに矢印で示す 貫通孔 11Bにおける針圧が載置面 11Aにおける針圧と同一であっても、ピン 12が沈 み込むことなぐチップ Tの検査を確実に行うことができる。すなわち、貫通孔 11Bが 検査の障害になることはない。

[0035] 以上説明したように、本実施の形態によれば、ピン 12の上端面に貫通孔 11Bに対 して実質的に隙間を作らない受け面 11Cが形成されていると共に、受け面 12Cを載 置台 11の載置面 11Aに揃える手段が設けられて 、るため、通常のウェハは勿論の こと、ダイシングフレーム DF (及びフィルム）により保持されたダイシング後の個々の チップ Tについても、貫通孔 11Bの存在が障害になることなぐ検査等の処理を確実 に施すことができる。

[0036] また、本実施の形態によれば、ピン 12の受け面 12Cを載置台 11の載置面 11Aに 揃える手段が、ピン 12において受け面 12Cより下側に形成された係止面 12Dと、貫 通孔 11B内において係止面 12Dと当接する（あるいは係合する）ように形成された係 止部 11Fと、前記係止面 12Dを前記係止部 11Fに当接させる（ある 、は係合させる） 第 2弾圧機構 17と、を有しているため、貫通孔 11Bに位置するチップ Tに針圧等の 外力が作用しても、ピン 12は受け渡し部 12Bの係止面 12Dを介して係止部 11Fで 止まる。このため、ピン 12は貫通孔 11B内に沈み込むことがなぐすなわち、受け面 1 2Cと載置面 11Aとが同一平面に揃えられた状態を保ち、チップ Tの検査等を確実に 行うことができる。

[0037] また、貫通孔 11B内において受け面 12Cを収容する大径部 11D力も縮径する段部 1S 係止部 11F (及び縊れ部 11C)として形成されている。これは、ピン 12の沈み込 みを防止する手段として、形成が簡単である。また、受け面 12Cと係止面 12Dとを含 むピン 12の上端部が、逆円錐台の形状を有する。これも、前記貫通孔 11Bの構造と 同様に、ピン 12の沈み込みを確実に防止する手段として、形成が簡単である。

[0038] なお、ダイシングされて!/ヽな 、ウェハ W、つまり、ダイシングフレーム DFを伴わな!/ヽ ウエノ、 Wを載置台 11に載置する場合には、従来と同様に、複数のピン 12及びカム 機構 14を用いることができる。

[0039] 本発明は、前記実施の形態に何等制限されるものではなぐ各構成要素を必要に 応じて適宜設計変更することができる。また、前記実施の形態では、ダイシングフレ ームごとウェハを保持するウェハチャックについて説明したが、本発明は、ウェハだ けを保持するウェハチャックについても適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 載置台に形成された複数の鉛直方向の貫通孔を出没する複数のピンと、

前記複数のピンを昇降させて出没させる昇降機構と、

を備え、

前記複数のピンを前記載置台の載置面力 突出させてウェハを授受するように構 成されて!/、るウェハチャックであって、

前記複数のピンの各上端面に、対応する各貫通孔との間で実質的に隙間を作らな いような受け面部が設けられ、

当該受け面部を、前記載置面に対して揃える手段が設けられて 、る

ことを特徴とするウェハチャック。

[2] 載置台に形成された複数の鉛直方向の貫通孔を出没する複数のピンと、

前記複数のピンを昇降させて出没させる昇降機構と、

載置台の周囲に配置された、鉛直方向に移動する受け部を有する複数のシリンダ 機構と、

を備え、

前記複数のシリンダ機構の受け部を前記載置台の載置面力 突出させてダイシン グフレームに保持されたウェハを授受するように構成されて 、るウェハチャックであつ て、

前記複数のピンの各上端面に、対応する各貫通孔との間で実質的に隙間を作らな いような受け面部が設けられ、

当該受け面部を、前記載置面に対して揃える手段が設けられて 、る

ことを特徴とするウェハチャック。

[3] 前記受け面部を前記載置面に対して揃える手段は、

前記ピンにお 、て、当該ピンの受け面部より下側に形成された係止面部と、 前記貫通孔内に前記係止面部と当接するように形成された係止部と、 前記係止面部を前記係止部にそれぞれ当接させる弾圧機構と、

を有する

ことを特徴とする請求項 1または 2に記載のウェハチャック。

[4] 前記係止部は、前記貫通孔内において、前記ピンの前記受け面部を収容する部 分から縮径する段部として形成されて!、る

ことを特徴とする請求項 3に記載のウェハチャック。

[5] 前記ピンの前記受け面部から前記係止面部までの部分は、逆円錐台形状を有する ことを特徴とする請求項 3または 4に記載のウェハチャック。