(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体薄膜ウェーハを破損させることなくハンドリングを行うことが可能な半導体薄膜ウェーハ用治具を提供する。【解決手段】半導体薄膜ウェーハ用治具１は、自身の下面が、半導体薄膜ウェーハ１００の上面１０１を該半導体薄膜ウェーハに作用する重力に抗して静電吸着することにより保持する保持面２２とされた静電吸着部２と、静電吸着部２に一端側が結合され、且つ、他端側が前記静電吸着部２から離間する向きに延設されたハンドリング部３とを備える。【選択図】図２
2005223046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身の下面が、半導体薄膜ウェーハの上面を該半導体薄膜ウェーハに作用する重力に抗して静電吸着することにより保持する保持面とされた静電吸着部と、
前記静電吸着部に一端側が結合され、且つ、他端側が前記静電吸着部から離間する向きに延設されたハンドリング部と、
を備えることを特徴とする半導体薄膜ウェーハ用治具。
【請求項２】
前記ハンドリング部は、前記半導体薄膜ウェーハを前記静電吸着部とともに手動ハンドリングするための把持部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体薄膜ウェーハ用治具。
【請求項３】
前記半導体薄膜ウェーハを保持した状態で前記静電吸着部を移動させる駆動機構を備え、前記ハンドリング部が該駆動機構の駆動作用部とされてなることを特徴とする請求項１に記載の半導体薄膜ウェーハ用治具。
【請求項４】
前記静電吸着部の前記保持面にて前記半導体薄膜ウェーハを吸着可能な吸着状態と、該吸着状態が解除された吸着解除状態とを切り替える切替機構を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体薄膜ウェーハ用治具。
【請求項５】
前記切替機構は、前記保持面から突出方向に進退可能とされ、突出時に該保持面に吸着されている前記半導体薄膜ウェーハを該保持面から押し離すことにより吸着状態を解除するノックアウトピンを有することを特徴とする請求項４に記載の半導体薄膜ウェーハ用治具。
【請求項６】
前記切替機構は、前記保持面を帯電解除のためにアース接続するアーススイッチを有することを特徴とする請求項４または５に記載の半導体薄膜ウェーハ用治具。
【請求項７】
前記静電吸着部の前記保持面に、前記半導体薄膜ウェーハの上面と点接触もしくは線接触形態にて当接する凸部を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体薄膜ウェーハ用治具。
【請求項８】
前記静電吸着部の前記保持面に、摩擦帯電に基づいて吸着力を発生させる帯電手段を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体薄膜ウェーハ用治具。
【請求項９】
前記静電吸着部の前記保持面を静電分極させる帯電用電源を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体薄膜ウェーハ用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体薄膜ウェーハをハンドリングするための半導体薄膜ウェーハ用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子では、小型化及び高性能化に伴い、その製造工程において非常に薄い半導体ウェーハ（以下、半導体薄膜ウェーハという）を貼り合わせる技術が求められている。発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子を例に挙げると、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えばＡｌＧａＩｎＰ混晶により発光層部が形成された発光素子は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶がＧａＡｓと格子整合することを利用して、ＧａＡｓ単結晶基板上にＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる発光層部をエピタキシャル成長させることにより形成できる。しかしながら、発光層部を構成するＡｌＧａＩｎＰ混晶はＧａＡｓよりもバンドギャップが大きいため、発光した光がＧａＡｓ基板に吸収されて十分な光取出し効率が得られにくい難点がある。この問題を解決するために、特許文献１をはじめとする種々の公報には、成長用のＧａＡｓ基板を剥離する一方、半導体にて構成される補強用の素子基板を、反射用のＡｕ層を介して剥離面に貼り合わせる技術が開示されている。この際、ＧａＡｓ基板が剥離され、その後に素子基板に貼り合わされる発光層部を含む半導体ウェーハは、厚さが５０μｍ以下程度（例えば３０μｍ）と、非常に薄い場合がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３９１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような貼り合わせの発光素子を得るためには、貼り合わせ工程をはじめとする多くの工程において、発光層部を含む半導体薄膜ウェーハに対してハンドリングを行う必要がある。しかし、そのような半導体薄膜ウェーハは、例えばピンセットのような手段によって挟まれた状態でハンドリングが行われると、破損してしまうことが多く、そのためコスト面において無駄が多くなるといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、半導体薄膜ウェーハを破損させることなくハンドリングを行うことが可能な半導体薄膜ウェーハ用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段・発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の半導体薄膜ウェーハ用治具では、
自身の下面が、半導体薄膜ウェーハの上面を該半導体薄膜ウェーハに作用する重力に抗して静電吸着することにより保持する保持面とされた静電吸着部と、
静電吸着部に一端側が結合され、且つ、他端側が前記静電吸着部から離間する向きに延設されたハンドリング部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記本発明によると、半導体薄膜ウェーハ用治具（以下、ウェーハ用治具ともいう）は、静電吸着部の下面（保持面）に半導体薄膜ウェーハ（以下、単に薄膜ウェーハともいう）の上面を静電吸着させることにより、薄膜ウェーハの保持を行う。従来のピンセットのような手段で薄膜ウェーハを挟むのではなく、薄膜ウェーハの一方の主面（ここでは上面）のみに治具を当接させた状態で保持を行うことで、薄膜ウェーハを破損させることなくハンドリングを行うことが可能となる。また、静電吸着部の下面（保持面）に薄膜ウェーハの上面を静電吸着させる構成となっていることから、載置された薄膜ウェーハの上方に静電吸着部を据えるだけで、薄膜ウェーハを容易に持ち上げることができるので、例えば、薄膜ウェーハの下方にウェーハ用治具の一部を挿入させるための空間を配したりする必要がない。つまり、載置された薄膜ウェーハを、下方にある載置面（台）の形状に依存することなく持ち上げることが可能となる。
【０００８】
次に、本発明の半導体薄膜ウェーハ用治具では、ハンドリング部を、半導体薄膜ウェーハを静電吸着部とともに手動ハンドリングするための把持部とすることができる。このように構成することで、当該ウェーハ用治具を、薄膜ウェーハを破損させることなくハンドリングが可能な、従来のピンセットに代わるハンドリング手段とすることができる。
【０００９】
また一方で、本発明の半導体薄膜ウェーハ用治具では、半導体薄膜ウェーハを保持した状態で静電吸着部を移動させる駆動機構を備えさせ、ハンドリング部を該駆動機構の駆動作用部とすることができる。このように構成することで、当該ウェーハ用治具を、薄膜ウェーハを破損させることなくハンドリング可能な、自動ハンドリング装置として適用できる。
【００１０】
次に、本発明の半導体薄膜ウェーハ用治具では、静電吸着部の保持面にて半導体薄膜ウェーハを吸着可能な吸着状態と、該吸着状態が解除された吸着解除状態とを切り替える切替機構を有するよう構成することができる。このように構成することで、静電吸着部により薄膜ウェーハを保持した状態から載置させる動作（またはそれとは逆の載置状態から保持する動作）を円滑に行うことができる。したがって、例えば、薄膜ウェーハを載置する際に位置合わせが必要な場合でも、吸着状態で位置合わせを行った後に吸着解除状態に切り替えれば、正確に位置合わせを行うことができるようになる。
【００１１】
具体的には、切替機構は、保持面から突出方向に進退可能とされ、突出時に該保持面に吸着されている半導体薄膜ウェーハを該保持面から押し離すことにより吸着状態を解除するノックアウトピンを有するよう構成することができる。
【００１２】
また、切替機構は、保持面を帯電解除のためにアース接続するアーススイッチを有するよう構成することもできる。アース接続により帯電状態が解除されることによって、薄膜ウェーハが静電吸着部に吸着しなくなる、つまり吸着解除状態となる。さらには、吸着解除状態をより確実なものとするため、上記ノックアウトピンと当該アーススイッチとを併用することも可能である。
【００１３】
次に、本発明の半導体薄膜ウェーハ用治具では、静電吸着部の前記保持面に、半導体薄膜ウェーハの上面と点接触もしくは線接触形態にて当接する凸部を有するよう構成することができる。このように構成することで、静電吸着部が薄膜ウェーハに面接触する場合と比べて、薄膜ウェーハ表面に発生する傷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である半導体薄膜ウェーハ用治具（以下、単にウェーハ用治具ともいう）１を、また図２は、該ウェーハ用治具１による半導体薄膜ウェーハ（以下、単に薄膜ウェーハともいう）１００のハンドリング工程を表す図である。ウェーハ用治具１は、自身の下面２２が、薄膜ウェーハ１００の上面１０１を該薄膜ウェーハ１００に作用する重力ｇｒに抗して静電吸着することにより保持する保持面２２とされた静電吸着部２と、静電吸着部２に一端側が結合され、且つ、他端側が静電吸着部２から離間する向きに延設されたハンドリング部３と、を備える。また、ハンドリング部３は、薄膜ウェーハを静電吸着部２とともに手動ハンドリングするための把持部とされている。なお、静電吸着部２は、少なくとも保持面２２が誘電体、例えばフッ素樹脂にて構成されている。
【００１５】
ウェーハ用治具１による薄膜ウェーハ１００のハンドリングは、具体的には、まず図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、静電吸着部２を載置面Ｇ上に載置されている薄膜ウェーハ１００上に据え、保持面２２を静電分極させることにより、薄膜ウェーハ１００に対し該薄膜ウェーハ１００に作用する重力ｇｒよりも大きい上向きのクーロン力ｅｆを作用させて、上面１０１を保持面２２に吸着させる。そしてその状態で、図２（ｃ）に示すように、静電吸着部２に連結された、手動ハンドリングのための把持部（ハンドリング部３）を介した人による操作によりハンドリングが行われる。
【００１６】
上記のように薄膜ウェーハ１００を静電吸着させるため、ウェーハ用治具１は、静電吸着部２の保持面２２を静電分極させる帯電用電源Ｂを有する。その回路構成は、例えば図３に示すように、帯電用電源Ｂの片方の極を帯電用板ＥＳに接続することにより、該帯電用板ＥＳを帯電させる構成とされる。帯電用板ＥＳは静電吸着部２内に組み込まれており、これによって保持面２２が静電分極される。また、帯電用電源Ｂのもう一方の極は接地されており、これは例えば、ハンドリング部３を把持する人体にて行うようにすることができる。なお、帯電用板ＥＳをどちらの極性に帯電させるかは、特には限定されないが、ハンドリングする薄膜ウェーハの種類によっては一方の極性側に静電分極しやすい場合があるので、帯電用板ＥＳをそれとは反対の極性側に帯電させることがより望ましい。例えば、薄膜ウェーハが化合物半導体である場合、電気陰性度の大きい原子を含むため、正極側に静電分極しやすい特性を有するので、帯電板ＥＳを負極側に帯電させることが望ましい。
【００１７】
また、図中の切替スイッチＳＷは、帯電板ＥＳを帯電させるため帯電用電源Ｂに接続する経路Ｌ１と、帯電板ＥＳを帯電解除のためにアース接続する経路Ｌ２とを切り替えるものである。これにより、静電吸着部２の保持面２２にて薄膜ウェーハ１００を吸着可能な吸着状態と、該吸着状態が解除された吸着解除状態とを切り替えることが可能となる。なお、切替スイッチＳＷは、図１及び２に示すように、ハンドリング部３に設けることができる。
【００１８】
ところで、静電気は摩擦により容易に起こすことが可能であるので、上記のような回路によらずとも静電吸着部２の保持面２２を帯電させることができる。すなわち、ウェーハ用治具１は、静電吸着部２の保持面２２に、摩擦帯電に基づいて吸着力を発生させる帯電手段を有するよう構成することができる。例えば、ウェーハ用治具１に帯電のための摩擦機構（帯電手段）を設けることができる。また、ハンドリング部３を、摩擦により生じている周囲の静電気を収集する帯電手段とすることもできる。これは例えば、肌と布とを擦り合わせたり等して人体側で静電気を発生させ、該静電気をハンドリング部３（帯電手段）により集電することで、静電吸着部２の保持面２２を帯電させる。
【００１９】
半導体薄膜ウェーハ用治具１は、図５（ａ）に示すように、保持面２２から突出方向に進退可能とされ、突出時に該保持面２２に吸着されている薄膜ウェーハ１００を該保持面２２から押し離すことにより吸着状態を解除するノックアウトピン４を有するよう構成することができる。これにより、静電吸着部２の保持面２２にて薄膜ウェーハ１００を吸着可能な吸着状態と、該吸着状態が解除された吸着解除状態とを切り替えることが可能となる。なお、図５（ｂ）に示すようにノックアウトピン４は、本実施形態では、静電吸着部２の保持面２２に複数分散しており、保持面２２の中心が幾何学的中心位置となるよう形成されている。これにより、薄膜ウェーハ１００を保持面２２に対して平行に押し離しやすくなり、吸着状態を良好に解除することができる。
【００２０】
具体的には、ノックアウトピン４は、切替スイッチＳＷにより制御される。例えば、図６に示すような内部構造によって実現する。これはテコの原理を用いた切替機構であり、テコＬ１において、切替スイッチＳＷと一体とされた力点Ｐ１が下方向に押されることにより、支点Ｆ１に対して反対側に位置する作用点Ａ１が上向きに押し上げられる。続いて、そのように作用点Ａ１が押し上げられることによって、同時にテコＬ２の力点Ｐ２が押し上げられ、支点Ｆ２に対して反対側に位置する作用点Ａ２が下向きに押し下げられる。そして、この下向きに押し下げられた作用点Ａ２によって、ノックアウトピン４が接続された作用板ＡＢが下方向に押し下げられ、ノックアウトピン４が保持面２２より突出する。また、切替スイッチＳＷが押されていない状態では、ノックアウトピン４は、周囲に設けられたバネ４Ｓによって、保持面２２から突出しないようにされている。
【００２１】
なお、このようなノックアウトピン４を制御する切替スイッチＳＷは、上述した回路構成（図３参照）における切替スイッチを兼ねることも可能である。この場合、帯電用板ＥＳが帯電用電源Ｂに接続され、且つノックアウトピン４が静電吸着部２内に収納された吸着状態と、帯電用板ＥＳがアース接続され、且つノックアウトピン４が保持面２２より突出した吸着解除状態と、が切替スイッチＳＷにより切り替えられる。
【００２２】
半導体薄膜ウェーハ用治具１は、図７に示すように、静電吸着部２の保持面２２に、薄膜ウェーハ１００の上面１０１と点接触もしくは線接触形態にて当接する凸部５を有するよう構成することができる。このように構成することで、保持面２２が薄膜ウェーハ１００に面接触する場合と比べて、薄膜ウェーハ１００の上面１０１に発生する傷を低減することができる。図７（ｂ）は、薄膜ウェーハ１００に点接触するドット状の凸部５の配置形態、図７（ｃ）は、薄膜ウェーハ１００に線接触するライン状の凸部５の配置形態の例を表す図である。
【００２３】
以上の半導体薄膜ウェーハ用治具１は、把持部とされたハンドリング部３にて薄膜ウェーハ１００を手動ハンドリングする形態であったが、以下に説明するよう、半導体薄膜ウェーハ用治具１は、薄膜ウェーハ１００を自動ハンドリングするための駆動機構を備えた形態とすることもできる。図４に例示されるように、ウェーハ用治具１は、薄膜ウェーハ１００を保持した状態で静電吸着部２を移動させる駆動機構６を備えており、ハンドリング部３が該駆動機構６の駆動作用部とされている。一端が静電吸着部２に接続され、他端側が保持面２２から鉛直方向に離間するよう延設されたハンドリング部３は、該他端側にて駆動機構６に連結されている。そして、駆動機構６は、ハンドリング部３に駆動を作用させることによって、静電吸着部２の動作を制御する。なお、薄膜ウェーハ１００のハンドリングは、図２に示した手動ハンドリングの場合と同様の工程によって行われる。具体的には、静電吸着部２及びハンドリング部３を鉛直方向Ｙ１に移動させる機構と、水平方向Ｙ２に移動させる機構とが設けられており、鉛直方向Ｙ１の移動と、水平方向Ｙ２の移動とを組み合わせることによって、薄膜ウェーハ１００を載置台Ｇ１から載置台Ｇ２へと移動させることが可能となっている。なお、本実施形態においても、静電吸着部２の保持面２２に、上述したようなノックアウトピン（図５参照）や凸部（図７参照）を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の半導体薄膜ウェーハ用治具の一実施形態の概略を表す図
【図２】本発明の半導体薄膜ウェーハ用治具による半導体薄膜ウェーハのハンドリング工程を表す図
【図３】本発明の静電吸着部の保持面を帯電させるための回路構成を表す図
【図４】本発明の駆動機構を備える半導体薄膜ウェーハ用治具の概略を表す図
【図５】本発明のノックアウトピンを備える半導体薄膜ウェーハ用治具の概略を表す図
【図６】図５の本発明の半導体薄膜ウェーハ用治具の内部構造の概略を表す図
【図７】本発明の静電吸着部の保持面に凸部を有する半導体薄膜ウェーハ用治具の概略を表す図
【符号の説明】
【００２５】
１      半導体薄膜ウェーハ用治具
２      静電吸着部
２２    保持面
３      ハンドリング部
４      ノックアウトピン
５      凸部
６      駆動機構
１００  半導体薄膜ウェーハ
１０１  半導体薄膜ウェーハの上面
ＳＷ    切替スイッチ
Ｂ      帯電用電源
ＥＳ    帯電用板
【図１】
2005223046.tif 000003
【図２】
2005223046.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005223046.tif 000007
【図６】
2005223046.tif 000008
【図７】
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