(57)【要約】【課題】十分な密着面積を確保して基板保持層に基板を適切に密着させることができ、反りやすい基板を平らに矯正できる基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法を提供する。【解決手段】半導体ウェーハＷを支持する吸着プレート１と、吸着プレート１に嵌合されてその表面との間に空間３を区画する吸着蓋１０と、吸着蓋１０の吸着プレート１表面に対向する対向面に支持されて半導体ウェーハＷを保持する吸着治具とを備え、吸着プレート１に、半導体ウェーハ用の吸着孔２を穿孔し、吸着蓋１０間の空気を吸引する吸引孔４を穿孔し、吸着蓋１０には、吸着治具２０用の脱気孔１１を穿孔する。吸着治具２０を、可撓性を有する断面略皿形の治具本体２１と、治具本体２１の周縁部に接着支持されて治具本体２１の内底面に隙間を介して対向する弾性変形可能な基板保持層２２と、治具本体２１に穿孔されて内底面に連通し、脱気孔１１に連通可能な連通孔２３とから構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に基板を着脱自在に支持する吸着プレートと、この吸着プレートに嵌め合わされてその表面との間に空間を区画する吸着蓋と、この吸着蓋の吸着プレート表面に対向する対向面に着脱自在に支持されて基板を着脱自在に保持する吸着治具とを含んでなる基板用の吸着装置であって、
吸着プレートに、基板用の吸着孔を設けるとともに、吸着蓋との間の空間の気体を吸引する吸引孔を設け、
吸着蓋に、吸着治具用の脱気孔を設け、
吸着治具は、可撓性を有する断面略皿形の治具本体と、この治具本体の周縁部に支持されて治具本体の凹んだ内底面に隙間を介して対向する変形可能な基板保持層と、治具本体に設けられて内底面に連通し、吸着蓋の脱気孔に連通可能な連通孔とを含んでなることを特徴とする基板用の吸着装置。
【請求項２】
吸着プレートの表面に、変形可能な基板用の支持層をスペーサを介して配置し、これら吸着プレートの表面と支持層との間に隙間を形成するようにした請求項１記載の基板用の吸着装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の基板用の吸着装置を使用して基板を取り扱う基板の取り扱い方法であって、
吸着プレートの表面に基板を吸着孔を介して支持させ、吸着蓋の対向面に吸着治具の治具本体を重ねてその連通孔を吸着蓋の脱気孔に連通させ、吸着蓋の脱気孔と吸着治具の連通孔とを介して治具本体の内底面に基板保持層を変形接触させ、吸着プレートに吸着蓋を嵌め合わせてこれらの間の空間を吸着プレートの吸引孔を介して減圧するとともに、吸着蓋の脱気孔と吸着治具の連通孔とを介して基板保持層の変形接触を解除することにより、吸着プレートの基板を吸着治具の基板保持層に保持させ、吸着プレートの吸引孔による減圧を解除して吸着プレートから吸着蓋を取り外し、その後、吸着プレートの吸着孔による吸着を解除して吸着プレートから基板を取り外すことを特徴とする基板の取り扱い方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の基板用の吸着装置を使用して基板を取り扱う基板の取り扱い方法であって、
吸着プレートの表面に治具本体に保持された基板を吸着孔を介して支持させ、吸着治具の連通孔を介して治具本体の内底面に基板保持層を変形接触させ、吸着治具の治具本体を撓ませて基板保持層から基板を剥離することを特徴とする基板の取り扱い方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等からなる基板を保持する基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄く割れ易く反りやすい半導体ウェーハを適切に加工、保管、搬送、輸送する場合には、変形可能な基板保持層に半導体ウェーハを保持する吸着治具が使用される。この吸着治具は、図示しないが、断面略皿形の治具本体と、この治具本体の表面周縁部に接着されて治具本体の凹んだ内底面に隙間を介して対向する弾性変形可能な基板保持層と、治具本体に穿孔されて内底面に連通する連通孔とを備え、治具本体の内底面に、基板保持層を接触支持する複数の凸部が配列形成される（特許文献１参照）。
【０００３】
このような吸着治具は、平坦な基板保持層の表面に半導体ウェーハが搭載して押圧されることにより、基板保持層に半導体ウェーハが密着保持され、治具本体の内底面と基板保持層との間の空気が連通孔から外部に排気され、基板保持層が複数の凸部に追従して凸凹に変形することにより、半導体ウェーハが基板保持層から剥離される。
【特許文献１】特開２００６‐２１６７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来における吸着治具は、以上のように治具本体の内底面に、基板保持層に接触する複数の凸部が形成され、半導体ウェーハの表面に回路が形成されて凹凸のある場合には、十分な密着面積を確保することができないので、基板保持層に凹凸のある半導体ウェーハを十分に密着させることができず、半導体ウェーハを適切に固定して加工したり、搬送することができないという問題がある。また、半導体ウェーハが反りやすい場合には、平らに矯正することが実に困難であるという問題もある。
【０００５】
本発明は上記に鑑みなされたもので、十分な密着面積を確保して基板保持層に基板を適切に密着させることができ、しかも、反りやすい基板を平らに矯正することのできる基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては上記課題を解決するため、表面に基板を着脱自在に支持する吸着プレートと、この吸着プレートに嵌め合わされてその表面との間に空間を区画する吸着蓋と、この吸着蓋の吸着プレート表面に対向する対向面に着脱自在に支持されて基板を着脱自在に保持する吸着治具とを含んでなるものであって、
吸着プレートに、基板用の吸着孔を設けるとともに、吸着蓋との間の空間の気体を吸引する吸引孔を設け、
吸着蓋に、吸着治具用の脱気孔を設け、
吸着治具は、可撓性を有する断面略皿形の治具本体と、この治具本体の周縁部に支持されて治具本体の凹んだ内底面に隙間を介して対向する変形可能な基板保持層と、治具本体に設けられて内底面に連通し、吸着蓋の脱気孔に連通可能な連通孔とを含んでなることを特徴としている。
【０００７】
なお、基板を凸凹形に形成することができる。
また、吸着プレートの表面に、変形可能な基板用の支持層をスペーサを介して配置し、これら吸着プレートの表面と支持層との間に隙間を形成することができる。
【０００８】
また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１又は２記載の基板用の吸着装置を使用して基板を取り扱う基板の取り扱い方法であって、
吸着プレートの表面に基板を吸着孔を介して支持させ、吸着蓋の対向面に吸着治具の治具本体を重ねてその連通孔を吸着蓋の脱気孔に連通させ、吸着蓋の脱気孔と吸着治具の連通孔とを介して治具本体の内底面に基板保持層を変形接触させ、吸着プレートに吸着蓋を嵌め合わせてこれらの間の空間を吸着プレートの吸引孔を介して減圧するとともに、吸着蓋の脱気孔と吸着治具の連通孔とを介して基板保持層の変形接触を解除することにより、吸着プレートの基板を吸着治具の基板保持層に保持させ、吸着プレートの吸引孔による減圧を解除して吸着プレートから吸着蓋を取り外し、その後、吸着プレートの吸着孔による吸着を解除して吸着プレートから基板を取り外すことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１又は２記載の基板用の吸着装置を使用して基板を取り扱う基板の取り扱い方法であって、
吸着プレートの表面に治具本体に保持された基板を吸着孔を介して支持させ、吸着治具の連通孔を介して治具本体の内底面に基板保持層を変形接触させ、吸着治具の治具本体を撓ませて基板保持層から基板を剥離することを特徴としている。
【００１０】
ここで、特許請求の範囲における基板には、少なくともφ２００、３００、４５０ｍｍの半導体ウェーハやガラス基板等が含まれる。この基板の表裏面は、フラットでも良いが、所定のパターンが刻印されたり、各種部品が積層されたり、回路等の凹凸が適宜形成されても良い。また、吸着プレートは、表面に基板を直接的に支持するプレートでも良いし、間接的に支持するプレートでも良い。吸着孔、吸引孔、脱気孔、連通孔は、必要に応じて単数複数に増減することができる。
【００１１】
本発明によれば、吸着治具の基板保持層に接触する凸部を省略し、治具本体の内底面に非接触で対向する基板保持層に基板を保持させるので、例え基板に凹凸のある場合でも十分な密着面積を確保することができる。また、治具本体の内底面に対して基板保持層が非接触で浮いた状態を呈するので、基板の周囲で応力を緩和することができる。したがって、治具本体と基板との線膨張係数の差に起因して基板が反るのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、十分な密着面積を確保して基板保持層に基板を適切に密着させることができ、しかも、反りやすい基板を平らに矯正することができるという効果がある。
また、吸着プレートの表面に、変形可能な基板用の支持層をスペーサを介して配置し、これら吸着プレートの表面と支持層との間に隙間を形成するようにすれば、例え基板の裏面に凹凸のある場合でも、十分な密着面積を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係る基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における基板用の吸着装置は、図１ないし図７に示すように、表面に半導体ウェーハＷを支持する吸着プレート１と、この吸着プレート１に嵌合されて吸着プレート１の表面との間に空間３を区画する吸着蓋１０と、この吸着蓋１０の吸着プレート１表面に対向する対向面に着脱自在に支持されて半導体ウェーハＷを着脱自在に保持する吸着治具２０とを備えるようにしている。
【００１４】
半導体ウェーハＷは、図３等に示すように、例えばφ２００ｍｍのシリコンウェーハ等からなり、表面に回路が形成されることにより凹凸とされ、裏面がバックグラインドされており、吸着治具２０に保持された後、回路基板の複層化等に供される。
【００１５】
吸着プレート１は、所定の材料、例えばセラミックス等を使用して表面が平坦な平面円形の板に形成され、表面の周縁部を除く大部分に、半導体ウェーハＷを着脱自在に吸着する複数の吸着孔２が厚さ方向に穿孔されるとともに、表面の周縁部には、吸着蓋１０との間の空間３の空気を吸引・減圧する吸引孔４が厚さ方向に穿孔される。
【００１６】
吸着プレート１の内部には、複数の吸着孔２に一体的に連通する連通路５が配列形成され、この連通路５の下流には、図示しない真空ポンプ等からなる排気装置がチューブを介して着脱自在に接続される。また、吸引孔４の下端には、図示しない真空ポンプ等からなる排気装置がチューブを介して着脱自在に接続される。
【００１７】
吸着蓋１０は、所定の材料、例えば各種の金属や樹脂等を使用して断面略Ｕ字形で平面円形に形成され、吸着治具２０用の脱気孔１１が厚さ方向に穿孔されており、この脱気孔１１に図示しない真空ポンプ等からなる排気装置がチューブを介して着脱自在に接続される。
【００１８】
吸着治具２０は、図２や図４に示すように、回復可能な屈曲性を有する断面略皿形の治具本体２１と、この治具本体２１の平坦な表面周縁部に接着支持されて治具本体２１の平坦に凹んだ内底面に僅かな隙間を介して対向する弾性変形可能な基板保持層２２と、治具本体２１の厚さ方向に穿孔されて内底面に連通し、吸着蓋１０の脱気孔１１に連通可能な連通孔２３とを備えて構成される。
【００１９】
治具本体２１は、所定の材料、例えばポリフェニレンエーテルや液晶ポリマーからなるエンジニアリングプラスチック、このエンジニアリングプラスチックと無機繊維を複合した材料、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸硬化させてなるガラスエポキシ材料、ステンレスやバネからなる金属等を使用して半導体ウェーハＷよりも拡径で平面円形の板に形成される。
【００２０】
基板保持層２２は、所定の成形材料、例えば耐熱性に優れるフッ素系エラストマーやシリコーンゴム等、好ましくはフッ素系エラストマーを使用して半導体ウェーハＷよりも拡径で平面円形の薄いフィルムに成形され、微粘着性を有して半導体ウェーハＷを粘着保持する。また、治具本体２１の連通孔２３は、治具本体２１の内底面と基板保持層２２の裏面との間に連通し、図示しない真空ポンプ等からなる排気装置がチューブを介して着脱自在に接続される。
【００２１】
このような吸着治具２０は、半導体ウェーハＷを適切に位置決め保持して半導体製造の前工程、後工程、コンベヤ３０付きのハンドリフロー装置３１を用いるハンダリフロー工程（図７参照）、メッキ工程、あるいは搬送や輸送に供される。
【００２２】
上記において、吸着治具２０に凹凸のある半導体ウェーハＷを保持させ、取り扱う場合には、先ず、吸着プレート１の表面に半導体ウェーハＷを配置してその回路付きの表面を上方に向け、吸着プレート１の排気装置を駆動して吸着プレート１を負圧化することにより、吸着プレート１の表面に半導体ウェーハＷを吸着固定する。
【００２３】
こうして吸着プレート１に半導体ウェーハＷを固定したら、吸着蓋１０の内面である平坦な対向面に吸着治具２０の平坦な治具本体２１を重ねて治具本体２１の連通孔２３を吸着蓋１０の脱気孔１１に連通させ、吸着蓋１０の排気装置を駆動することにより、吸着蓋１０の対向面に治具本体２１を吸着固定するとともに、吸着蓋１０の脱気孔１１と吸着治具２０の連通孔２３とを介して治具本体２１の内底面に基板保持層２２を断面略皿形に変形させて直接に追従接触させる。
【００２４】
次いで、吸着プレート１に吸着蓋１０を上方から嵌合し、吸着プレート１の排気装置を駆動することにより、吸着プレート１と吸着蓋１０との間の空間３を吸着プレート１の吸引孔４を介して減圧する。こうして吸着プレート１と吸着蓋１０間の空間３を減圧したら、吸着蓋１０の排気装置を停止して徐々に大気圧に戻すことにより、吸着プレート１に向けて吸着蓋１０を下降させ（図１参照）、吸着蓋１０の脱気孔１１と吸着治具２０の連通孔２３とを介して基板保持層２２の断面略皿形の変形を解除し、吸着プレート１の半導体ウェーハＷを吸着治具２０の平坦化した基板保持層２２に密着保持させる。
【００２５】
この際、吸着治具２０の基板保持層２２は、図５に示すように、半導体ウェーハＷの表面に形成されている凹凸に追従しながら隙間なく密着する。
【００２６】
次いで、吸着プレート１の吸引孔４による減圧を解除して大気圧に戻すことにより、吸着プレート１から吸着蓋１０を取り外し、吸着プレート１の吸着孔２による吸着を解除して大気圧に復帰させることにより、吸着プレート１から半導体ウェーハＷを取り外し、その後、吸着治具２０を上下に反転させれば、吸着治具２０に凹凸のある半導体ウェーハＷを保持させ、取り扱うことができる。
【００２７】
次に、吸着治具２０から所定の加工が施された半導体ウェーハＷを剥離する場合には、吸着プレート１の表面に治具本体２１に保持された半導体ウェーハＷの裏面を配置し、吸着プレート１の排気装置を駆動して吸着プレート１を負圧化することにより、吸着プレート１の表面に半導体ウェーハＷを吸着治具２０と共に吸着固定する。
【００２８】
吸着プレート１に半導体ウェーハＷを吸着治具２０と共に固定したら、吸着治具２０の連通孔２３に排気装置を接続して駆動することにより、治具本体２１の内底面に平坦な基板保持層２２を変形接触させ、その後、吸着治具２０の治具本体２１を徐々に上方に持ち上げて弓なりに撓ませ、剥離に必要な応力を線状に作用させれば、変形した基板保持層２２から半導体ウェーハＷを安全に、かつストレスなく剥離することができる（図６参照）。
【００２９】
上記構成によれば、基板保持層２２に接触する複数の凸部を省略し、治具本体２１の内底面に非接触で対向する基板保持層２２に半導体ウェーハＷを保持させるので、例え半導体ウェーハＷの表面に回路が形成されて凹凸のある場合でも、十分な密着面積を確保することができる。したがって、基板保持層２２に凹凸のある半導体ウェーハＷを十分、かつ確実に密着させることができるので、半導体ウェーハＷの損傷を抑制防止しつつ、適切に固定して加工したり、搬送することができる。
【００３０】
また、治具本体２１の内底面に対して基板保持層２２が非接触で浮いた状態なので、半導体ウェーハＷの周囲で応力を緩和することができる。したがって、治具本体２１と半導体ウェーハＷとの線膨張係数の差に起因して半導体ウェーハＷが加熱時に反るのを抑制防止することができる。さらに、バックグラインドされて反り癖のある半導体ウェーハＷの反りを簡単に矯正して平坦化することもできる。
【００３１】
次に、図８は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、吸着プレート１の表面に、変形可能な半導体ウェーハＷ用の支持層６をスペーサ７を介して配置し、これら吸着プレート１の表面と支持層６との間に隙間を形成するようにしている。
【００３２】
スペーサ７は、例えば必要数の棒等からなり、吸着プレート１の表面周縁部に着脱自在に取り付けられ、各種のエラストマーやゴムからなる支持層６の裏面周縁部を支持するよう機能する。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【００３３】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、吸着プレート１の表面に半導体ウェーハＷの裏面を直接接触させるのではなく、柔軟な支持層６に半導体ウェーハＷの裏面を支持させるので、半導体ウェーハＷの表面のみならず、裏面に凹凸のある場合でも、十分な密着面積を確保し、かつ半導体ウェーハＷの損傷を抑制防止することができるのは明らかである。
【００３４】
なお、上記実施形態の基板保持層２２は、吸着治具２０の高温加熱時（例えば、２００〜３００℃のハンダリフロー工程）に熱膨張して皺を発生させる可能性のある場合には、熱膨張を考慮し、延伸を加えた状態で治具本体２１の表面周縁部に張架して接着される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図２】本発明に係る基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法の実施形態における吸着治具を模式的に示す断面説明図である。
【図３】本発明に係る基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法の実施形態における半導体ウェーハを模式的に示す説明図である。
【図４】本発明に係る基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法の実施形態における半導体ウェーハと吸着治具とを模式的に示す断面説明図である。
【図５】本発明に係る基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図６】本発明に係る基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法の実施形態における半導体ウェーハから吸着治具を剥離する状態を模式的に示す断面説明図である。
【図７】本発明に係る基板用の吸着装置及び基板の取り扱い方法の実施形態におけるハンダリフロー工程を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明に係る基板用の吸着装置の第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１        吸着プレート
２        吸着孔
４        吸引孔
６        支持層
７        スペーサ
１０      吸着蓋
１１      脱気孔
２０      吸着治具
２１      治具本体
２２      基板保持層
２３      連通孔
Ｗ        半導体ウェーハ（基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010062337.tif 000005
【図４】
2010062337.tif 000006
【図５】
2010062337.tif 000007
【図６】
2010062337.tif 000008
【図７】
2010062337.tif 000009
【図８】
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