JP5254832B2 - ウェーハ保持機構 - Google Patents

Description

本発明は、平坦な上面にウェーハが載置される保持テーブルを備えたウェーハ保持機構に関する。

半導体チップ等の製造工程においては、様々な工程を経てウェーハから半導体チップが分割される。近年、レーザ加工装置を使用した分割が広く採用されている。最初に、表面に保護テープが貼着されたウェーハの内部にレーザ加工装置で分割予定ラインに沿って変質層が形成される（変質層形成工程）。次いで保護テープが貼られたウェーハをリングフレーム及びエキスパンドテープに転写し保護テープを剥離する（転写工程）。その後エキスパンドテープに外力が加えられ個々のチップに分割される（分割工程）。各処理工程においては、種々の処理装置を使用して処理が施される。ウェーハは処理装置間を搬送機構の搬送パッド等により保持され、一方の装置から他方の装置の保持機構へ搬送される。かかる処理装置の保持機構には下記の２つの点が求められている。

第一には、搬出入時のウェーハへのダメージ低減が求められる。一方の処理装置で処理されたウェーハは上面を吸着パッドで吸着保持され、他方の処理装置の所定のウェーハ保持機構へ受け渡される。その時、ウェーハを吸引保持した吸着パッドが保持機構の保持テーブルに接触する際に、ウェーハが破損してしまう問題がある。そのための対策の一例として、例えば特許文献１に開示されているように、保持機構の保持テーブルを上下動可能に構成し、搬送アームの吸着パッドに吸引保持されたウェーハを保持テーブルに受け渡す際に、搬送アームの吸着部の上下動に同期して保持テーブルを上下動させることによって、ウェーハへのダメージを低減させウェーハを破損させないようにしている。また、搬送アームの搬送パッドの保持面と保持機構の保持テーブルのウェーハ保持面とが充分精密に平行に調整され、接触時のダメージを低減させている。

第二には、処理装置の処理に適した保持テーブルの剛性が求められる。例えば、下記特許文献１に開示されている転写装置のテープ貼着時においては、保持機構に保持されたウェーハの上面に粘着テープが貼着されるが、その際には、次のような保持機構が求められる。転写装置の保持機構はウェーハを保持する保持テーブルとその周囲にはリングフレームを載置するフレーム載置部とを有している。ウェーハが保持テーブルに受け渡されると、最初にリングフレームがフレーム載置部に載置される。次いで貼着する粘着テープが、粘着面を下側にしてウェーハ及びリングフレームを跨って覆うよう上方に位置づけられ、その後、リングフレームの幅と同長サイズの押圧ローラにより粘着テープの上方から押圧回転しながら一方の端から他端へ移動し、リングフレームおよびウェーハの上面に粘着テープが押圧され貼着される。したがって、転写装置における保持機構においては、押圧ローラによる上方からの圧に耐える剛性支持が求められる。

特許第３５６０８２３号公報

上述したとおり、保持機構の保持テーブルには搬出入時のウェーハへのダメージ低減と、処理時の保持剛性との両方が求められる。特に近年の50um以下の極薄厚のウェーハや内部に変質層が形成されたウェーハのようにハンドリングに注意を要するウェーハの場合には、特に接触時のダメージ低減が重要となる。それは、ウェーハ載置の際の搬送パッド接触箇所からウェーハが撓みウェーハが破損してしまう虞があるからである。そのため、例えば弾性部材を介して可動可能に支持された保持テーブルを使用し、接触する搬送パッドに追従させた構成にすることで、搬送時のウェーハの接触によるダメージを少なくできる。しかし上記記載のように、処理時（例えばテープ貼着時）には剛性支持を行いたいという相反する要望があるため、従来の保持機構では充分に対応出来ない。

更に、保持機構の保持テーブルには、上述したとおり、搬送時には搬送パッドと保持テーブルとを精密に平行に配置する必要がある。それと同時に、処理装置側例えば転写装置においては保持テーブルの上面の傾斜と押圧ローラの押圧面が精密に平行である必要があり、また、保持テーブルの上面と押圧ローラの移動経路も精密に平行であることが必要がある。両者が充分精密に平行に調整されていないと、保護テープの粘着面とウェーハとの間に気泡が混入したり良好にテープの貼着が出来ないためである。このように、保持機構の保持テーブルの上面は、搬送パッド及び押圧ローラの双方に充分精密に平行精度出しを行うことが必要であるが、その調整は非常に厄介であるとともにその作業に長時間を要すという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、搬送の受け渡しの際の衝撃を低減しウェーハへのダメージを低減でき、且つウェーハ上面への処理時においてはウェーハの剛性支持が可能であり、即ち保持テーブルを弾性支持（可動支持）及び剛性支持（静止支持）の２様式で支持することが可能である新規且つ改良されたウェーハ保持機構を提供することである。

本発明のその他の技術的課題は、上記主たる技術的課題の解決に加えて、保持テーブルの上面の傾斜を容易に調整できる、新規且つ改良されたウェーハ保持機構を提供することである。

本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成するウェーハ保持機構として、平坦な上面にウェーハが載置される保持テーブルを備えたウェーハ保持機構において、保持テーブルの下方に配設された可動支持台と、保持テーブルと該可動支持台との間に介在された弾性手段と、可動支持台を昇降動させる昇降動手段と、保持テーブルの下面に当接し保持テーブルを支持する静止支持手段と、を具備し、
昇降動手段によって可動支持台を上昇させると保持テーブルが静止支持手段から上方に離隔されて保持テーブルは弾性手段を介して可動支持台に支持され、昇降動手段によって可動支持台を降下させると保持テーブルの下面が静止支持手段に当接し保持テーブルが静止支持手段によって支持されることを特徴とするウェーハ保持機構が提供される。

可動支持台は保持テーブルの中央領域の下方に配設され、静止支持手段は保持テーブルの外周領域の下面に当接し保持テーブルを支持すること、弾性手段は等角度間隔をおいて配設された３個の圧縮ばねで形成されていること、が好適である。

上記他の技術的課題を達成するために、静止支持手段には、静止支持手段に保持テーブルが支持された際の保持テーブル上面の傾斜を調整可能に構成されている。静止支持手段は、等角度間隔をおいて配設され且つ上下方向位置に調整可能である３個の部材から形成されているのが好適である。

本発明の保持機構においては、保持テーブルを昇降動手段により上昇させると保持テーブルが弾性手段を介して可動支持台により弾性支持され、下降させると保持テーブルの下面が静止支持手段に当接し保持テーブルが静止支持手段に剛性支持される構成であるため、保持テーブルを弾性支持と剛性支持の２つの様式で支持することができる。したがって、例えばテープ貼着工程においては、搬出入時の搬送パッドが保持テーブルに接触する際には保持テーブルの上面を弾性支持にすることで、保持テーブルの上面が搬送パッド側の保持面に弾性手段によりフレキシブルに追従するので、衝撃が和らげられ搬送時のウェーハへのダメージを低減することができる。一方テープ貼着時には、保持テーブルを剛性支持にすることで適切な荷重をかけながらテープを貼着することができる。即ちそれぞれの段階で最適なウェーハ保持を行うことができる。

更に、静止支持手段は保持テーブルの上面の傾斜を調整自在に構成されているので、ウェーハへ処理を施す際の保持テーブルの上面の傾斜を適宜に調整することができる。

ウェーハの斜視図。 ウェーハがリングフレームにエキスパンドテープを介して貼着された状態を示す斜視図。 本発明に従って構成されたウェーハ保持機構の好適実施形態を示す概略斜視図。 図３に示すウェーハ保持機構における保持テーブル上昇時を示す断面図。 可動支持台を示す要部断面図。 図３に示すウェーハ保持機構における保持テーブル下降時を示す断面図。 図３に示すウェーハ保持機構におけるテープ貼着時を示す断面図。

図１にはウェーハ保持機構２（図３）に保持されるウェーハ４の一例が示されている。ウェーハ４は半導体ウェーハＷと半導体ウェーハＷに貼着された保護テープＴとを含む。半導体ウェーハＷは、一方の面には回路面が形成され、内部には周知のレーザ加工装置において分割予定ラインＬに沿って格子状に変質層が形成されている。半導体ウェーハＷの回路面にはレーザ加工時において回路面を保護する保護テープＴが貼着されている。図２は、ウェーハ４がリングフレーム８にエキスパンドテープ６を介して貼着された状態を示している。ウェーハ４は保護テープＴ面をウェーハ保持機構２の上面５に保持され、図２に示すようにリングフレーム８に貼着される。

続いてウェーハ保持機構２の構造について図３乃至図６を参照して説明する。ウェーハ保持機構２は、ウェーハ４を上面に保持する水平な上面５を有する保持テーブル１０と、保持テーブル１０の中央領域の下方に配設された可動支持台１２と、保持テーブル１０と可動支持台１２との間に介在された弾性手段１４と、可動支持台１２を鉛直方向に昇降動させる昇降動手段１６と、保持テーブル１０の下面に当接し保持テーブル１０を保持する静止支持手段１８と、リングフレーム８を上面に保持する矩形形状のフレーム保持台２０とを備えている。

昇降動手段１６はエアシリンダで構成されており、ピストンロッド２２の作動により可動支持台１２を昇降動させる。図６に示すように、シリンダのピストンロッド２２の先端と可動支持台１２は固定されていない。ピストンロッド２２が上昇した場合には、図４に示すようにピストンロッド２２の先端が可動支持台１２に当接してこれを支持し、かかる可動支持台１２は弾性手段１４に附勢された状態で保持テーブル１０の下面を保持している（後に詳述する）ので、保持テーブル１０は可動支持台１２で支持される。一方で、ピストンロッド２２が下降した際は図６に示すように、保持テーブル１０が静止支持手段１８に支持され、ピストンロッド２２のみが下降し可動支持台１２の下面とピストンロッド２２は離反する。したがって、保持テーブル１０は静止支持手段１８のみで支持される。

保持テーブル１０は、図４に示すように、ステンレス等の中実材料からなる円板状の枠体２４と、セラミック等の多孔質からなる円板状の吸着部２６とを備えている。枠体２４には円形の凹部が枠体２４の同心状に形成されており、この凹部に吸着部２６が嵌合され吸着部２６の上面５上にウェーハ４が載置される。枠体２４の下面から配管２８を介して吸引源３０に連通している。吸引源３０が作動すると吸着部２６全面に負圧がはたらき、上面５にウェーハ４が吸引保持される。また、枠体２４の外周領域の下面には円錐状の係止孔３２が等角度間隔に３個形成されている。係止孔３２に静止支持手段１８が当接し、保持テーブル１０が剛性支持される。

図３及び図４に示すように、可動支持台１２と保持テーブル１０の間は、等角度間隔をおいて配設された３個の支持支柱３４及び係止部材３６並びに可動支持台１２と保持テーブル１０との間に介在された弾性手段１４により連結されている。図５には可動支持台１２と支持支柱３４及び係止部材３６の連結部の要部断面図を示す。支持支柱３４は円柱形状であり、一端が保持テーブル１０の枠体２４の下面に固定されているとともに、他端には雄ネジ部３８が形成されている。また、可動支持台１２には、支持支柱３４が鉛直方向に貫通する案内孔４０が支持支柱３４に対応した位置に形成されている。支持支柱３４は、可動支持台１２の下面に雄ネジ部３８が突出した状態で案内孔４０に遊貫している。かかる突出した雄ネジ部３８に内部に雌ネジ部が形成された係止部材３６が螺合し、締め付けネジ４２により係止部材３６は支持支柱３４の所定位置に固定される。

弾性手段１４は圧縮コイルばねで形成されており、各支持支柱３４を囲繞して配接されている。可動支持台１２が上昇している時には、図５（a）に示すように保持テーブル１０と可動支持台１２は弾性手段１４により離反する方向に附勢されている。弾性手段１４を構成するそれぞれの圧縮ばねは、搬送パッド５２に吸引保持されたウェーハ４が保持テーブル１０の上面５に接触すると変形するように適度な剛性で構成されている。図５（b）には搬送パッド５２に吸引保持されたウェーハ４が保持テーブル１０の上面５に接触した場合を示している。ウェーハ４が保持テーブル１０に接触すると、支持支柱３４が案内孔４０を摺動し支持支柱３４及び係止部材３６が下方に沈むとともに弾性手段１４が収縮される。このように、弾性手段１４が僅かな荷重により収縮することで、保持テーブル１０の上面５がフレキシブルに搬送パッド５２の上面５４に追従することができる。更に、各支持支柱３４に対する各係止部材３６の固定位置を変更することが出来るのでそれぞれの弾性手段１４の長さが微調整され、従って保持テーブル１０の上面５の傾斜角度を調整することができる。

可動支持台１２の上方に配設された保持テーブル１０の周囲には、水平な上面にリングフレーム８を保持するフレーム保持台２０が配設されている。フレーム保持台２０はリングフレーム８と同等の大きさの矩形形状に形成され、その中央部には保持テーブル１０の外径よりも大きくリングフレーム８の内周よりも小さい径の挿入孔４４を有している。この挿入穴４４の中心と同心円上に保持テーブル１０が配設されている。フレーム保持台２０の四端には支柱４６が鉛直に垂下して固定されている。

静止支持手段１８は３つの静止支持部材１９から形成されている。各静止支持部材１９は、フレーム保持台２０の内部側面に固定された固定部４８と、雄ネジで形成された係止ピン５０と、係止ピン５０を固定部４８に固定する固定ナット５２とを含んでいる。固定部４８には係止ピン５０が螺合する貫通雌ネジ穴（図示していない）が形成されている。係止ピン５０は先端を上側に向けて固定部４８の下面から貫通雌ネジ穴に螺合し、固定部４８の上面に係止ピン５０の先端部を突出させた状態で固定ナット５２により固定される。

図６に示すように、昇降動手段１６により保持テーブル１０が下降した場合において、保持テーブル１０の枠体２４の下面に形成された３つの係止孔３２に係止ピン５０の先端部が当接する位置で、各静止支持部材１９は挿入孔４４の内周に沿ってフレーム保持台２０の内壁に固定されている。昇降動手段１６により保持テーブル１０が下降されると、係止ピン５０の先端が保持テーブル１０の係止孔３２に当接し保持テーブル１０は静止支持手段１８により支持される。さらに昇降動手段１６のピストンロッド２２は下降し可動支持台１２の下面からピストンロッド２２は離反する。その際に保持テーブル１０の上面５とフレーム保持台２０の上面との高さが同一になるように、係止ピン５０の高さは調整されている。さらに、静止支持手段１８の３個の係止ピン５０のそれぞれの先端部の位置をネジで微調節することで、保持テーブル１０が係止ピン５０に当接した際の保持テーブル１０の上面５の傾斜角度の微調整を容易に行うことができる。

上述のように構成されたウェーハ保持機構２の作用について説明する。搬入時においては、図４に示すように、昇降動手段１６により保持テーブル１０を上昇させる。保持テーブル１０は静止支持手段１８から上方に離隔されて弾性手段１４を介して可動支持台１２に支持された弾性支持（可動支持）の状態で、ウェーハ４の受け渡しが行われる。受け渡す際には少なからず保持テーブル１０の上面５は搬送パッド５２に押圧されるが、上面５が押圧された分だけ弾性手段１４は収縮し、保持テーブル１０の上面５が搬送パッド５２の保持面５４に追従する。したがって接触時のウェーハ４へのダメージを最小限に抑えることが出来る。また、等角度間隔で配接された３個の係止部材３６の高さ位置を微調整し、搬送パッド５２の保持面５４の傾斜と保持テーブル１０の上面５の傾斜を予め充分平行に調整することが出来るので、更に受け渡しの際のダメージの軽減が図れる。この際３個の部材で形成されているため、傾斜の調整も容易に行うことができる。

保持テーブル１０の上面５上にウェーハ４が載置されると、吸引源３０が作動しウェーハ４は保持テーブル１０の上面５に吸引保持される。続いて、昇降動手段１６により保持テーブル１０が下降され、保持テーブル１０の枠体２４の下面が静止支持手段１８に当接する。ピストンロッド２２は更に下降し先端が可動支持台１２の下面から離反し、従って保持テーブル１０が静止支持手段１８のみによって剛性支持（静止支持）される。続いてリングフレーム８がフレーム保持台２０に載置され、貼着するエキスパンドテープ６が、ウェーハ４及びリングフレーム８を跨って覆うよう上方に位置づけられる。次いで、図７に示すように、リングフレーム８の幅と同長サイズの押圧ローラ５６により粘着テープの上方から押圧回転しながら一方の端から他端へ移動し、リングフレーム８およびウェーハ４の上面にエキスパンドテープ６が押圧され貼着される。保持テーブル１０は静止支持手段１８で剛性支持されているので、押圧ローラ５６でウェーハ４全面を一定の圧で押圧することが出来るので良好にエキスパンドテープ６を半導体ウェーハＷに貼着させることができる。

その後、リングフレーム８上に貼着されたエキスパンドテープ６がカッター（図示しない）により円形に切断され、切断された外側のエキスパンドテープ６が取り除かれる。静止支持手段１８は、等角度間隔をおいて配設された上下方向位置に微調整可能である３個の係止ピン５０から形成されているので、保持テーブル１０の上面５の傾斜と押圧ローラ５６の押圧面及び、保持テーブル１０の上面５と押圧ローラ５６の移動経路を、充分平行に調整することができる。

図示の実施形態においては転写装置におけるウェーハ保持機構を示したが、本発明のウェーハ保持機構は、エキスパンドテープをエキスパンドさせるためのエキスパンド装置や、ウェーハ上面を洗浄するための洗浄装置など種々の処理装置に適用できる。

２ ウェーハ保持機構
４ ウェーハ
１０ 保持テーブル
１２ 可動支持台
１４ 弾性手段
１６ 昇降動手段
１８ 静止支持手段
２０ フレーム保持台
３２ 係止孔
３４ 支持支柱
５０ 係止ピン
５２ 搬送パッド

Claims (5)

1. 平坦な上面にウェーハが載置される保持テーブルを備えたウェーハ保持機構において、
   該保持テーブルの下方に配設された可動支持台と、該保持テーブルと該可動支持台との間に介在された弾性手段と、該可動支持台を昇降動させる昇降動手段と、該保持テーブルの下面に当接し該保持テーブルを支持する静止支持手段と、を具備し、
   該昇降動手段によって該可動支持台を上昇させると該保持テーブルが該静止支持手段から上方に離隔されて該保持テーブルは該弾性手段を介して該可動支持台に支持され、該昇降動手段によって該可動支持台を降下させると該保持テーブルの下面が該静止支持手段に当接し該保持テーブルが該静止支持手段によって支持される、ことを特徴とするウェーハ保持機構。
2. 該可動支持台は該保持テーブルの中央領域の下方に配設され、該静止支持手段は該保持テーブルの外周領域の下面に当接し該保持テーブルを支持する、請求項１に記載のウェーハ保持機構。
3. 該弾性手段は等角度間隔をおいて配設された３個の圧縮ばねから構成されている、請求項１又は２に記載のウェーハ保持機構。
4. 該静止支持手段は、該静止支持手段に該保持テーブルが支持された際の該保持テーブルの該上面の傾斜を調整可能に構成されている、請求項１から３のいずれかに記載のウェーハ保持機構。
5. 該静止支持手段は、等角度間隔をおいて配設され且つ上下方向位置が調整可能である３個の部材から形成されている、請求項４に記載のウェーハ保持機構。

Images