TW202143374A - 保持機構 - Google Patents

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TW202143374A
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右山芳國
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]使用白努利墊而來將板狀物吸引保持成不會破損。 [解決手段]提供一種保持機構，為具備白努利墊之保持機構，前述白努利墊藉由負壓的作用來保持板狀物，前述負壓是藉由對板狀物噴附空氣而產生，前述保持機構具備：手部，配設有白努利墊；感測器，配設在手部，並檢測板狀物已被白努利墊吸引保持之情形；橫向移動限制部，配設在手部且限制板狀物的橫向移動；管件，連結對白努利墊供給空氣之空氣源與白努利墊；調整閥，配設在管件，並調整供給至白努利墊之空氣的流量；及控制部，控制調整閥的動作，控制部在使從調整閥供給至白努利墊之空氣的流量逐漸地增加，且以感測器檢測到板狀物已受到負壓的作用而被白努利墊吸引保持時，會讓空氣的流量固定。

Description

保持機構
本發明是有關於一種具備白努利墊之保持機構，前述白努利墊藉由以對板狀物噴附空氣而產生之負壓的作用來保持板狀物。
在行動電話、個人電腦等電氣機器上搭載有器件晶片。器件晶片可藉由以磨削裝置來將在正面側形成有例如IC(積體電路，Integrated Circuit)、LSI(大型積體電路，Large Scale Integration)等複數個器件之晶圓的背面側的整體薄化，並以切削裝置或雷射加工裝置來分割薄化後的晶圓而獲得。
分割前之晶圓的正面已被複數條分割預定線設定成格子狀，且在以分割預定線所區劃出的複數個區域的每一個中形成有上述之器件。在晶圓的正面側當中，在形成有複數個器件之器件區域的周圍，存在有未形成有器件之環狀的外周剩餘區域。
然而，在製造器件晶片時，會有以下之手法：藉由磨削與器件區域對應之背面側的中央部，而不磨削與外周剩餘區域對應之背面側的外周部之作法，來將背面側薄化並形成凹部。在這種情況下，由於外周部是作為厚的補強部而發揮功能，因此可得到減少晶圓的翹曲、提升晶圓的強度等效果。
但是，在將與器件區域對應之部分的晶圓的厚度薄化到例如30μm左右的情況下，若欲使吸附墊接觸於器件區域來進行搬送時，恐有晶圓破損之虞。於是，已開發有具備白努利墊之保持機構，前述白努利墊會以非接觸方式在器件區域保持晶圓(參照例如專利文獻1)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2005-142462號公報
發明欲解決之課題
白努利墊利用負壓來吸引保持晶圓，前述負壓是藉由對晶圓噴附空氣而產生。雖然將供給之空氣的壓力設得越高越能夠產生較高的負壓，但將空氣的壓力設得越高，噴附到晶圓之空氣對晶圓造成的衝撞力也會變得越高，而有晶圓會振動並破損之問題。再者，晶圓會振動並破損之問題，即使在背面側未形成有凹部之一般的晶圓也可能發生。
本發明是有鑒於所述的問題點而作成之發明，其目的在於：在使用白努利墊來保持晶圓等板狀物的情況下，將板狀物吸引保持成不會破損。 用以解決課題之手段
在本發明的一個態樣中，可提供一種具備白努利墊之保持機構，前述白努利墊藉由負壓的作用來保持板狀物，前述負壓是藉由對該板狀物噴附空氣而產生，前述保持機構具備：手部，配設有該白努利墊；感測器，配設在該手部，並檢測該板狀物已被該白努利墊吸引保持之情形；橫向移動限制部，配設在該手部且限制該板狀物的橫向移動；管件，連結對該白努利墊供給空氣之空氣源與該白努利墊；調整閥，配設在該管件，並調整供給至該白努利墊之空氣的流量；及控制部，控制該調整閥的動作， 該控制部在使從該調整閥供給至該白努利墊之空氣的流量逐漸地增加，且以該感測器檢測到該板狀物已受到負壓的作用而被該白努利墊吸引保持之情形時，會讓空氣的流量固定。
較佳的是，該感測器為近接感測器，當以該感測器檢測到該感測器與該板狀物的距離已成為預定的長度時，該控制部會判斷為該板狀物已被該白努利墊吸引保持，並讓從該調整閥供給到該白努利墊之空氣的流量固定。
又，較佳的是，該感測器為振動感測器，當以該感測器檢測到隨著空氣的流量之增加而逐漸地增加之該板狀物的振動的振幅已成為預定量時，該控制部會判斷為該板狀物已被該白努利墊吸引保持，並讓從該調整閥供給到該白努利墊之空氣的流量固定。 發明效果
在本發明之一態樣的保持機構中，控制部在使從調整閥供給至白努利墊之空氣的流量逐漸地增加，且以感測器檢測到板狀物已受到負壓的作用而被白努利墊吸引保持之情形時，會讓空氣的流量固定。亦即，由於可以避免空氣的衝撞力變得過高之情形，因此可以用板狀物不會破損之程度的吸引力來適當地吸引保持板狀物。
用以實施發明之形態
參照附加圖式，說明本發明的一個態樣之實施形態。首先，說明保持機構2，前述保持機構2可搭載於切削裝置、磨削裝置、雷射加工裝置、膠帶貼合裝置等之加工裝置(未圖示)，來搬送加工對象即晶圓(板狀物)11等。圖1是保持機構2等的立體圖。
保持機構2具有第1驅動部6。第1驅動部6具有未圖示之馬達等，且可以使連結於第1驅動部6的上部之圓柱狀的支撐構件8沿著Z軸方向上下移動、或繞著大致平行於Z軸方向之旋轉軸而旋轉。
在支撐構件8的上部，以可繞著大致平行於Z軸方向之旋轉軸旋轉的態樣連結有第1連桿10的一端部。在第1連桿10的另一端部的上部，以可繞著大致平行於Z軸方向之旋轉軸旋轉的態樣連結有第2連桿12的一端部的底部。
在第2連桿12的另一端部的上部，以可繞著大致平行於Z軸方向之旋轉軸旋轉的態樣連結有第2驅動部14的底部。在第2驅動部14的側部，以可繞著大致平行於XY平面之預定的直線旋轉的態樣連結有手部16。
在此，參照圖2來說明第1實施形態之手部16的構造。圖2是手部16的一面16d側的放大立體圖。手部16具有一端部被連結在第2驅動部14之矩形板狀的基部16a。
於基部16a的另一端部連結有以和基部16a相同的不鏽鋼等之金屬所形成的圓弧狀的前端部16b。前端部16b所形成之圓弧具有270度以上的中心角。本例之前端部16b在相對於圓弧的中心和基部16a的另一端部為相反之相反側，具有與基部16a的寬度大致相同寬度之缺口16c。
在前端部16b的一面16d側，設置有複數個白努利墊18a、18b。具體地說，是以連結缺口16c與基部16a之虛擬的直線為中心，並以線對稱的方式在其中一側配設有3個白努利墊18a，且在另一側配設有3個白努利墊18b。
各個白努利墊18a、18b以從前端部16b的另一面16e朝向一面16d的方向產生旋繞流的方式來噴射空氣。白努利墊18a、18b基本上雖然是相同的，但是以例如防止吸引對象物的旋轉為目的，旋繞流的旋轉之方向被設定為相反。
在旋繞流的旋轉軸附近，因為壓力依照白努利定律而降低，所以會產生負壓。位於手部16附近的晶圓11，會藉由因負壓的作用所形成之向上的力、及由空氣的衝撞力以及晶圓11的自重所形成之向下的力之平衡，而以非接觸的方式被白努利墊18a、18b吸引保持。
在3個白努利墊18a的每一個之間配設有例如以橡膠製的片材所形成之橡膠墊(橫向移動限制部)20。再者，在3個白努利墊18b的每一個之間也同樣地配設有橡膠墊20。
橡膠墊20比白努利墊18a之自一面16d突出的突出量更加突出。橡膠墊20的突出量是調整成：在以白努利墊18a、18b吸引了晶圓11的情況下，可接觸於晶圓11。
因此，在以白努利墊18a、18b吸引保持晶圓11時，可藉由橡膠墊20來限制晶圓11往平行於XY平面之橫向方向的移動(橫向移動)。再者，亦可在手部16設置用於限制晶圓11之橫向移動的導引件、銷等(橫向移動限制部)，來取代橡膠墊20。
在已各自配設在最接近於基部16a的位置之白努利墊18a、18b之間配設有用於檢測晶圓11已被白努利墊18a、18b吸引保持之情形的感測器22。本實施形態之感測器22是可測定從感測器22的探針到晶圓11之距離的靜電容量式的近接感測器。
感測器22的靜電容量會因應於感測器22的探針與晶圓11的距離A(參照圖3)而變化。以感測器22檢測的靜電容量會被輸出至後述之控制部32，且可藉由控制部32來換算成距離A。
在此，參照圖1，說明晶圓11等。晶圓11以例如矽等的半導體材料所形成。在晶圓11的正面11a將複數條分割預定線(切割道)設定成格子狀。在以複數條分割預定線所區劃出的複數個區域的每一個中，形成有IC(積體電路，Integrated Circuit)等的器件13。
再者，對晶圓11的材質、形狀、構造、大小等並無限制。例如晶圓11亦可藉由矽以外的半導體、陶瓷、樹脂、金屬等材料來形成。同樣地，對器件13的種類、數量、形狀、構造、大小、配置等亦無限制。
可將複數個晶圓11容置於片匣24。片匣24具有一對側面24a。在各側面24a的內表面，沿著片匣24的高度方向以預定的間隔形成有複數個支撐溝24b。可針對相向的一對支撐溝24b容置1個晶圓11。
一對側面24a的上部被頂板24c所連接，一對側面24a的下部被細長的板狀的連接部24d所連接。又，在一對側面24a的寬度方向的一端部(前方部)形成有開口24e。
在透過開口24e使手部16進入片匣24內，並將手部16的一面16d配置於晶圓11的上方之後，當從白努利墊18a、18b對晶圓11噴附空氣時，即可將晶圓11往一面16d吸引(參照圖3)。
如圖3所示，白努利墊18a、18b透過空氣管26而連結有空氣供給源(空氣源)28。空氣供給源28具有將空氣壓縮並送出的壓縮機、積存經壓縮之空氣的槽等。
在空氣管26配設有電動氣動調節器(electric pneumatic regulator)(調整閥)30。電動氣動調節器30是可連續地控制因應於輸入訊號而輸出之空氣的壓力之比例控制閥，且具有控制排氣閥以及供氣閥(皆未圖示)的動作之控制器(未圖示)。
控制器藉由控制排氣閥以及供氣閥的開關，來控制電動氣動調節器30之在輸出口的空氣的壓力。再者，可透過空氣管26從空氣供給源28對供氣閥供給空氣，並將已調整成預定的壓力之空氣從輸出口往下游的空氣管26供給。
在電動氣動調節器30中，設置有監視在輸出口的空氣的壓力之壓力感測器(未圖示)。當將指定要從輸出口輸出之空氣的壓力值的輸入訊號輸入至控制器時，控制器會因應於輸入訊號來控制排氣閥以及供氣閥，並且接收以壓力感測器所取得之壓力值的反饋。
控制器依據壓力值的反饋，來將排氣閥以及供氣閥控制成：在輸出口之空氣的壓力成為經指定之壓力值。藉此，可補正在輸出口之空氣的壓力。
可藉由以輸入到控制器的輸入訊號來調整在輸出口之空氣的壓力，而調整供給到白努利墊18a、18b之空氣的流量(亦即，每單位時間的流量)。例如，可以藉由輸入訊號使在輸出口之空氣的壓力連續地變化，藉此讓來自輸出口之空氣的流量連續地變化。
具體而言，將在輸出口之空氣的壓力設得越高，可以使從輸出口噴射之空氣的流量變得越多，將在輸出口之空氣的壓力設得越低，可以使從輸出口噴射之空氣的流量變得越少。
在空氣供給源28與電動氣動調節器30之間，配設有手動閥等的總開關26a。當將總開關26a設為開啟狀態時，可從空氣供給源28往電動氣動調節器30的供氣端口以例如約0.3MPa之壓力來供給空氣。
電動氣動調節器30的動作被控制部32所控制。控制部32雖然是上述之加工裝置的控制主體，但也會控制連桿機構4、白努利墊18a、18b、感測器22等之保持機構2的各構成要素。
控制部32藉由電腦來構成，前述電腦包含例如以CPU(中央處理單元，Central Processing Unit)為代表之處理器等的處理裝置、DRAM(動態隨機存取記憶體，Dynamic Random Access Memory)、SRAM(靜態隨機存取記憶體，Static Random Access Memory)、ROM(唯讀記憶體，Read Only Memory)等之主記憶裝置、及快閃記憶體、硬碟驅動機、固態硬碟等之輔助記憶裝置。
在輔助記憶裝置中記憶有包含預定的程式之軟體。可藉由依照此軟體來使處理裝置等動作，而實現控制部32的功能。接著，說明藉由控制部32調整空氣的流量，而以白努利墊18a、18b吸引保持晶圓11之方法。
圖3是顯示調整空氣的流量來吸引保持晶圓11之情形的圖，圖4是調整空氣的流量來吸引保持晶圓11時的流程圖。再者，在圖3中，已將白努利墊18a、18b以及橡膠墊20省略。
在吸引保持晶圓11時，首先是使連桿機構4動作，來將手部16配置到已容置於片匣24之1個晶圓11的上方。在本實施形態中，雖然是使手部16的一面16d和晶圓11的正面11a相面對，但是在將晶圓11的背面11b向上配置的情況下，亦可使一面16d和背面11b相面對。
接著，控制輸入到電動氣動調節器30的輸入訊號，使從電動氣動調節器30往白努利墊18a、18b供給之空氣的流量從零開始逐漸地增加(空氣流量增加步驟S10)。
控制部32藉由監視感測器22的靜電容量，而以即時的方式來監視感測器22的探針與晶圓11之間的距離A。控制部32在距離A未達到預定的長度時，會判斷為晶圓11未受到吸引保持(在S20中為「否」)，並使空氣的流量繼續增加。
相對於此，控制部32在以感測器22檢測到距離A已成為預定的長度時，會判斷為晶圓11已被吸引保持(在S20中為「是」)。再者，距離A的預定長度會因應於晶圓11的直徑、厚度、材料等而變化。
在例如直徑300mm、和外周剩餘區域對應之外周部的厚度為100μm、和器件區域對應之部分的厚度為30μm之矽製的晶圓11的情況下，距離A之預定長度為0.5mm。
控制部32在距離A已成為預定的長度時，會判斷為晶圓11已被白努利墊18a、18b吸引保持，並讓從電動氣動調節器30所供給之空氣的流量固定(空氣流量固定步驟S30)。
本實施形態的控制部32在距離A已成為預定的長度時，會判斷為晶圓11已被白努利墊18a、18b吸引保持，並讓空氣的流量固定。因而，由於可以避免空氣對晶圓11的衝撞力變得過高之情形，因此可以用晶圓11不會破損之程度的吸引力來適當地吸引保持晶圓11。
然而，當距離A已成為預定的長度時，是處於以最小吸引力來吸引保持晶圓11的狀態，也有可能會因為某些原因而導致晶圓11從手部16掉落。但是，若將空氣的流量設得過高，依然會有晶圓11破損之疑慮。
具體而言，由於若使空氣的流量增加的話，空氣的衝撞力會上升，因此晶圓11會在已被吸引的狀態下，以在晶圓11的厚度方向上波動起伏的方式振動。此振動的振幅會隨著空氣的衝撞力上升而變大，可能會導致晶圓11的破損。
於是，在第2實施形態中，使用靜電容量式的振動感測器來作為感測器22。又，控制部32會監視隨著空氣的流量的增加而逐漸地增加之晶圓11的振動的振幅。
在第2實施形態中也是以和圖4同樣的順序來吸引保持晶圓11。首先，使連桿機構4動作，並使手部16的一面16d面對於已容置在片匣24之1個晶圓11。
接著，控制對電動氣動調節器30的輸入訊號，使從電動氣動調節器30往白努利墊18a、18b供給之空氣的流量從零開始逐漸地增加(空氣流量增加步驟S10)。
控制部32藉由利用感測器22以即時方式監視距離A，來監視晶圓11的振動的振幅。控制部32在振幅未達到預定量時，會判斷為晶圓11未受到吸引保持(在S20中為「否」)，並使空氣的流量繼續增加。
隨著使空氣的流量增加，晶圓11會上升，並被白努利墊18a、18b吸引保持。此時，空氣的流量，和在第1實施形態之空氣流量固定步驟S30中被固定的流量是相同的。但是，在此階段中，振動幾乎沒有產生，且即使產生也並非會使晶圓11破損之程度的振動。
在繼續讓空氣的流量增加，而以感測器22檢測到振幅已成為預定量時，控制部32會判斷為晶圓11已被吸引保持(在S20中為「是」)。預定量的振幅會因應於晶圓11的直徑、厚度、材料等而變化。
在例如直徑300mm、和外周剩餘區域對應之外周部的厚度為100μm、和器件區域對應之部分的厚度為30μm之矽製的晶圓11的情況下，預定量的振幅為1.0μm。
控制部32在晶圓11的振幅已成為預定量時，會判斷為晶圓11已適當地被白努利墊18a、18b吸引保持，並讓空氣的流量固定(空氣流量固定步驟S30)。
在本實施形態中，相較於第1實施形態，可以既以更高的吸引力來吸引保持晶圓11，並且防止晶圓11因過度的振動而破損之情形。另外，上述實施形態之構造、方法等，只要在不脫離本發明之目的之範圍內，均可適當變更而實施。
2:保持機構 4:連桿機構 6:第1驅動部 8:支撐構件 10:第1連桿 11:晶圓 11a:正面 11b:背面 12:第2連桿 13:器件 14:第2驅動部 16:手部 16a:基部 16b:前端部 16c:缺口 16d:一面 16e:另一面 18a,18b:白努利墊 20:橡膠墊 22:感測器 24:片匣 24a:側面 24b:支撐溝 24c:頂板 24d:連接部 24e:開口 26:空氣管 26a:總開關 28:空氣供給源 30:電動氣動調節器 32:控制部 A:距離 X,Y,Z:方向 S10,S20,S30:步驟
圖1是保持機構等的立體圖。 圖2是手部的一面側的放大立體圖。 圖3是顯示調整空氣的流量來吸引保持晶圓之情形的圖。 圖4是調整空氣的流量來吸引保持晶圓時的流程圖。
2:保持機構
4:連桿機構
6:第1驅動部
8:支撐構件
10:第1連桿
11:晶圓
11a:正面
11b:背面
12:第2連桿
13:器件
14:第2驅動部
16:手部
24:片匣
24a:側面
24b:支撐溝
24c:頂板
24d:連接部
24e:開口
32:控制部
X,Y,Z:方向

Claims (3)

  1. 一種保持機構，是具備白努利墊之保持機構，前述白努利墊藉由負壓的作用來保持板狀物，前述負壓是藉由對該板狀物噴附空氣而產生，前述保持機構的特徵在於：具備： 手部，配設有該白努利墊； 感測器，配設在該手部，並檢測該板狀物已被該白努利墊吸引保持之情形； 橫向移動限制部，配設在該手部且限制該板狀物的橫向移動； 管件，連結對該白努利墊供給空氣之空氣源與該白努利墊； 調整閥，配設在該管件，並調整供給至該白努利墊之空氣的流量；及 控制部，控制該調整閥的動作， 該控制部在使從該調整閥供給至該白努利墊之空氣的流量逐漸地增加，且以該感測器檢測到該板狀物已受到負壓的作用而被該白努利墊吸引保持之情形時，會讓空氣的流量固定。
  2. 如請求項1之保持機構，其中該感測器為近接感測器，當以該感測器檢測到該感測器與該板狀物的距離已成為預定的長度時，該控制部會判斷為該板狀物已被該白努利墊吸引保持，並讓從該調整閥供給到該白努利墊之空氣的流量固定。
  3. 如請求項1之保持機構，其中該感測器為振動感測器，當以該感測器檢測到隨著空氣的流量之增加而逐漸地增加之該板狀物的振動的振幅已成為預定量時，該控制部會判斷為該板狀物已被該白努利墊吸引保持，並讓從該調整閥供給到該白努利墊之空氣的流量固定。
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