(57)【要約】【課題】  作業効率を向上させ、作業の迅速化を図ることのできるチャック治具を提供する。【解決手段】  ＸＹＺの三次元方向に移動可能、そして回転可能に設置された治具本体１と、この治具本体１の複数の面にそれぞれ形成された複数の凹み穴１０と、各凹み穴１０を被覆して半導体ウェーハＷ等の被保持物品を着脱自在に密着保持する複数の保持層２０と、各保持層２０に被覆された凹み穴１０の空気を外部に排気する複数の排気路３０とを備える。半導体ウェーハＷを片面持ちではなく、両面持ちで密着保持することができるので、作業の迅速化が期待できる。【選択図】  図１
2007194482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被保持物品を保持するチャック治具であって、三次元方向に移動可能でかつ回転可能な治具本体と、この治具本体が有する複数の面に形成された複数の凹部と、各凹部を被覆して被保持物品を着脱自在に密着保持する複数の保持層と、各保持層に被覆された凹部内の気体を外部に排気する複数の排気路とを含んでなることを特徴とするチャック治具。
【請求項２】
排気路に接続され、凹部を負圧にして保持層を変形させる負圧源を含んでなる請求項１記載のチャック治具。
【請求項３】
治具本体を略板状に形成してその両面に凹部を形成した請求項１又は２記載のチャック治具。
【請求項４】
治具本体を多面体としてその複数の面に凹部を形成した請求項１又は２記載のチャック治具。
【請求項５】
凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を設けた請求項１ないし４いずれかに記載のチャック治具。
【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被保持物品を着脱自在に保持するチャック治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハは、半導体製造の諸工程において反らないように厚いことが好ましいが、そのままの厚さでは薄片化、小型化、軽量化が要求される近年の半導体パッケージには適さないので、バックグラインド工程と呼ばれる工程で裏面が削られ、薄くされた後、次工程に移される。
【０００３】
半導体ウェーハをバックグラインド工程で薄くして次工程に移す場合には図示しないが、先ず、半導体ウェーハのパターン形成面に保護シートを貼付して好ましい大きさにカットし、半導体ウェーハを真空パッド付きのチャック治具により一枚ずつ基板収納カセットに収納してグラインダ装置に搬送する。
【０００４】
基板収納カセットをグラインダ装置に搬入したら、グラインダ装置のチャックテーブルに半導体ウェーハをセットし、チャックテーブルを回転させて半導体ウェーハの裏面に粗研削と仕上げ研削とを回転砥石により順次施し、これにより７５０μｍ程度の厚さから５０μｍ程度に薄片化された半導体ウェーハを洗浄装置で洗浄する。
【０００５】
そして、薄片化された半導体ウェーハをグラインダ装置から下流にインラインされたストレスリリーフ装置に搬送ラインで搬送し、半導体ウェーハの強度が低下した裏面のダメージ層をエッチング液又はポリッシュにより除去して抗折強度を向上させた後、半導体ウェーハを真空パッドにより一枚ずつ基板収納カセットに収納すれば、半導体ウェーハを基板収納カセットによりダイシング工程に移すことができる（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００３‐７７９８２号公報
【特許文献２】特開２００５‐１５０５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のチャック治具は、その一方の側のみが真空吸着可能な片面持ちの構造に構成されている。この片面持ちのチャック治具の場合、その処理は、搬入用カセットの半導体ウェーハの吸着把持、処理テーブル上面への移動、半導体ウェーハの処理テーブルへの転置、半導体ウェーハの研削時における待機、処理テーブル上の半導体ウェーハの吸着把持、搬入用カセットへの移動、及び搬入用カセットへの収納を一連の動作とする。
【０００７】
係るチャック治具が半導体ウェーハを操作している間は、装置本体は処理を行えずに待機状態にあり、装置本体が半導体ウェーハを処理している間はチャック治具が待機している状態にある。このような片面持ちのチャック治具は、作業の迅速化を図ることができないという問題を抱えている。
【０００８】
本発明は上記に鑑みなされたもので、作業効率を向上させ、作業の迅速化を図ることのできるチャック治具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】
【０００９】
本発明においては上記課題を解決するため、被保持物品を保持するチャック治具であって、
三次元方向に移動可能でかつ回転可能な治具本体と、この治具本体が有する複数の面に形成された複数の凹部と、各凹部を被覆して被保持物品を着脱自在に密着保持する複数の保持層と、各保持層に被覆された凹部内の気体を外部に排気する複数の排気路とを含んでなることを特徴としている。
【００１０】
なお、排気路に接続され、凹部を負圧にして保持層を変形させる負圧源を含むことが好ましい。
また、治具本体を略板状に形成してその両面に凹部を形成することができる。
また、治具本体を多面体としてその複数の面に凹部を形成することができる。
さらに、凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を設けることが好ましい。
【００１１】
ここで、特許請求の範囲における被保持物品には、少なくともバックグラインドされた厚さ３００μｍ以下の薄い半導体ウェーハ（例えば、口径２００ｍｍや３００ｍｍのシリコンウェーハ等）、厚い半導体ウェーハ、１ｍｍ以下の薄さが要求されるガラス基板、１００μｍ以下の薄さが要望される可撓性の高密度フレキシブル配線板、プリント配線板、液晶セル、光学フィルム、セラミックコンデンサやその材料、あるいは各種の電子部品等が含まれる。
【００１２】
治具本体は、平板や断面が三角形、六角形、八角形等の多面体の立体に構成することができる。また、凹部、保持層、排気路は、複数であれば、その数を特に問うものではない。凹部や保持層は、平面視で楕円形、矩形、多角形等に形成することができる。保持層は、被保持物品の大きさに対応する大きさであれば、単数のエラストマーからなるものでも良いし、性質（材料、硬度、弾性等）の異なる積層した複数のエラストマー等とすることもできる。また、負圧源は、例えば各種の真空ポンプ等からなり、エジェクタ取り付けの有無を特に問うものではない。
【００１３】
複数の支持突起は、凹部に規則的に配列されるものでも良いし、不規則に配列されるものでも良く、凹部と一体構造あるいは別体として設けることができる。各支持突起は、円錐台形、角柱形、角錐台形等に形成することができ、保持層に接着していても良いし、そうでなくても良い。さらに、本発明に係るチャック治具は、各種の半導体製造装置やロボット等に設置して被保持物品を掴む治具として利用することができる他、空中に被保持物品を保持する保持テーブルとして利用したり、被保持物品を保持して搬送する搬送装置として利用することもできる。
【００１４】
本発明によれば、被保持物品をチャック治具により保持したい場合には、被保持物品と一面の保持層とを強く接触させれば、当該保持層の密着力により被保持物品を密着支持することができる。そして、被保持物品を当該保持層に保持した後、別の被保持物品を同一のチャック治具により保持する場合には、チャック治具を回転させ、別の被保持物品と未だ不使用の他面の保持層とを強く接触させれば、上記と同様、被保持物品を密着支持することができる。
【００１５】
保持層に密着した被保持物品を取り外したい場合には、負圧源を駆動すれば良い。すると、凹部の気体が排気路により凹部の外に排気され、保持層が凹部の底方向に変形して被保持物品との間に隙間を形成するので、保持層に密着している被保持物品を取り外すことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転可能な治具本体に複数の保持層を設けるので、作業効率を向上させ、作業の迅速化を図ることができるという効果がある。
また、排気路に接続され、凹部を負圧にして保持層を変形させる負圧源を利用すれば、変形した保持層と被保持物品との間に気体が流入するので、保持層に対する被保持物品の非接触部分が増加して取り外しが容易になる。
【００１７】
また、治具本体を略板状に形成してその両面に凹部を形成すれば、治具本体の表面と裏面とに被保持物品を保持層を介しそれぞれ密着支持することができる。
また、治具本体を多面体としてその複数の面に凹部を形成すれば、治具本体の複数の平面に被保持物品を保持層を介しそれぞれ密着支持することができるので、一度に扱える被保持物品の増大が期待できる。
さらに、凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を設ければ、保持層が過剰に変形するのを防ぎ、被保持物品の位置や姿勢を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１や図２に示す実施形態のチャック治具は、剛性を有する平板で平面円形の治具本体１と、この治具本体１の上下２面に形成された２個の凹み穴１０と、各凹み穴１０を被覆してバックグラインドにより薄片化された半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持する２個の保持層２０と、各保持層２０に被覆された凹み穴１０の空気を外部に排気する２列の排気路３０とを備え、グラインダ装置のハンドリング装置として機能する。
【００１９】
治具本体１は、所定の材料を使用して半導体ウェーハＷを保持可能な広さを有する円板に形成され、後部に直線的なアーム２が水平に接続されており、このアーム２がグラインダ装置にＸＹＺの三次元方向に移動可能、そして回転（回動、反転、揺動を含む）可能に支持される。
【００２０】
治具本体１の材料としては、特に限定されるものではないが、例えばポリエーテルスルフォン、ポリアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート等の樹脂成形材料、アルミニウム、マグネシウム、銅、ステンレス、ニッケル等の金属材料、ガラス、セラミックス等があげられる。
【００２１】
半導体ウェーハＷは、例えば口径３００ｍｍのシリコンウェーハからなり、周縁部に結晶方向の判別や整列を容易にするノッチｎが平面略半円形に切り欠かれる。
【００２２】
２個の凹み穴１０は、治具本体１の表裏両面の周縁部を除く大部分にそれぞれ浅く凹み形成され、半導体ウェーハＷより広い大きさか、あるいは僅かに小さい平面円形に形成される。各凹み穴１０の底面には、保持層２０を下方から支持する複数の支持突起１１が間隔をおき規則的に並設され、各支持突起１１が凹み穴１０の深さと略同じ長さ・高さの円柱形に形成される。複数の支持突起１１は、例えば凹み穴１０の底面に成形法、サンドブラスト法、エッチング法等により一体形成される。
【００２３】
２個の保持層２０は、可撓性、密着性、弾性の材料を使用して半導体ウェーハＷよりも大きい平面円形で柔軟な薄膜に成形され、治具本体１の表裏両面にそれぞれ積層して接着されるとともに、各支持突起１１の表面に接着されており、凹み穴１０を被覆してその底面との間に空気流通用の空間を区画する。この保持層２０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば耐熱性、耐候性、耐水性、剥離性、経時安定性等に優れるシリコーン系、ウレタン系、オレフィン系、フッ素系のエラストマーが使用される。
【００２４】
２列の排気路３０は、治具本体１からアーム２の内部長手方向にかけて交差しないよう並設され、上流端部が凹み穴１０の底に連通されており、下流端部が真空ポンプ３１に切換バルブ３２を介して接続される。真空ポンプ３１は、例えばグラインダ装置に内蔵され、凹み穴１０の空気（図１の矢印参照）を排気路３０を介し外部に排気して保持層２０を凹み穴１０の底面方向に凹ませ、半導体ウェーハＷと保持層２０との間に空気流入用の隙間を多数形成して半導体ウェーハＷの剥離を容易化するよう機能する。
【００２５】
上記において、バックグラインドにより薄片化された半導体ウェーハＷをチャック治具により保持する場合には、薄片化された半導体ウェーハＷの被吸着面における全面上にチャック治具の一方の保持層２０を僅かな力で押圧して重ねれば良い。すると、一方の保持層２０の密着力により半導体ウェーハＷが反ることなく安定した平坦な姿勢で密着する。
【００２６】
半導体ウェーハＷを一方の保持層２０に保持した後、薄片化された別の半導体ウェーハＷを同一のチャック治具により保持したい場合には、チャック治具を元の基準位置に復帰させることなく、１８０°反転させて他方の保持層２０を別の半導体ウェーハＷに対向させ、別の半導体ウェーハＷにおける被吸着面の全面に他方の保持層２０を僅かな力で押圧して重ねれば良い。すると、上記と同様に半導体ウェーハＷが反ることなく安定した姿勢で密着するので、複数枚の半導体ウェーハＷを一度に搬送したり、装置のチャックテーブルに選択的に吸着させたり、あるいは基板収納カセットに順次収納することができる。
【００２７】
保持層２０に密着した半導体ウェーハＷを取り外したい場合には、真空ポンプ３１を駆動すれば良い。すると、凹み穴１０の空気が排気路３０を経由して凹み穴１０の外部に排気され、保持層２０が複数の支持突起１１に沿い凹凸に撓んで半導体ウェーハＷとの間に隙間を形成するので、保持層２０に密着していた半導体ウェーハＷを簡単に取り外すことができる。
【００２８】
上記構成によれば、半導体ウェーハＷを片面持ちではなく、両面持ちで密着保持することができるので、作業の著しい迅速化を図ることができる。したがって、半導体ウェーハＷが複数の搬送ラインから搬送される場合や半導体ウェーハＷが立体的に積み重ねられる場合でも、チャック治具の動作数や反転数を低減することができ、この結果、作業効率を大幅に向上させ、サイクルタイムの遅延化を抑制防止することができる。
【００２９】
また、保持層２０の密着力により半導体ウェーハＷが弓なりに反ることのない安定した姿勢で密着するので、半導体ウェーハＷの割れや変形を確実に防止することができる。また、半導体ウェーハＷの固定に際し、保持層２０を密着させる以外、何らの処理、動力、及びエネルギーを要しないので、そのまま保持、搬送、保管等することができる。
【００３０】
また、保持層２０の密着力のみにより半導体ウェーハＷを長時間密着支持することができるので、半導体ウェーハＷを平坦に保持するための専用真空装置等を省略することができ、装置の簡素化や大幅なコスト削減が大いに期待できる。また、薄片化された半導体ウェーハＷの反りを矯正することができるので、半導体ウェーハＷの周縁部が周囲に干渉するのを防止することができ、基板収納カセットに半導体ウェーハＷを円滑かつ確実に収納したり、以後の作業におけるハンドリング性を著しく向上させたり、工程間のハンドリングの安全性に資することが可能になる。
【００３１】
また、凹み穴１０の底面に、保持層２０を接着支持する複数の支持突起１１を配列するので、保持層２０が広範囲に亘って過剰に大きく凹んだり、保持層２０の半導体ウェーハＷの姿勢が傾斜して崩れたり、位置ずれして脱落するのを確実に防止することが可能になる。さらに、半導体ウェーハＷの中央部にチャック治具の保持層２０を単に重ねて密着させるのではなく、半導体ウェーハＷの被吸着面の全てにチャック治具の保持層２０を重ねて密着させるので、薄片化された半導体ウェーハＷの周縁部が下方に撓んで割れることがない。
【００３２】
次に、図３は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、回転する治具本体１を平板ではなく、角柱形の多面体とし、この治具本体１が有する複数の面に、凹み穴１０、保持層２０、排気路３０をそれぞれ配設して任意の保持層２０にガラス基板Ｇを着脱自在に密着支持させるようにしている。その他の部分については、上記実施形態と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、治具本体１を所定の回転角度で回転させて複数の保持層２０をガラス基板Ｇに順に対向させ、複数枚のガラス基板Ｇを保持することができるので、一度に処理できる処理量の増大が大いに期待できるのは明らかである。
【００３４】
本実施形態のチャック治具を用いて処理時間を短縮化できる操作について説明する。先ず、処理前の半導体ウェーハＷを収納している処理前ウェーハカセットにチャック治具が移動し、その下面側の保持層２０で処理前の半導体ウェーハＷを１枚密着保持する。こうして半導体ウェーハＷを密着保持したら、半導体ウェーハＷを処理テーブルに搬送し、処理テーブル上に処理前の半導体ウェーハＷを転置する。
【００３５】
処理装置が半導体ウェーハＷを処理している間、チャック治具は、待機せず、処理前ウェーハカセットに移動して次の処理を行うための半導体ウェーハＷを、下面側の保持層２０で密着保持する。続いて、チャック治具は、処理テーブルの近傍に移動し、１８０°回転して処理前の半導体ウェーハＷを密着保持している面を上面とし、半導体ウェーハＷを保持していない面を下面側にした状態で処理テーブル上の半導体ウェーハＷの処理の終了まで待機する。
【００３６】
半導体ウェーハＷの処理が終了したら、チャック治具は、その下面の保持層２０で処理テーブル上の半導体ウェーハＷの上面を密着保持し、上昇して処理テーブルから十分離間した後、１８０°回転して保持していた処理済みの半導体ウェーハＷを上面、処理前の半導体ウェーハＷを下面にする。処理済みの半導体ウェーハＷを上面、処理前の半導体ウェーハＷを下面に配置したら、チャック治具は、下降し、処理前の半導体ウェーハＷを処理テーブル上に転置する。
【００３７】
続いて、チャック治具は、処理済みの半導体ウェーハＷを収納するための処理済みカセットへと移動し、１８０°回転して処理済みの半導体ウェーハＷを下面にして処理済みカセット内の棚上へ処理済みの半導体ウェーハＷを収納する。さらに、チャック治具は、次の処理を行うための半導体ウェーハＷを受け取りに処理前ウェーハカセットへと移動する。
【００３８】
このように本発明のチャック治具によれば、半導体ウェーハＷをカセットから搬出収納させる時間を、処理装置本体が半導体ウェーハＷを処理している時間で行うことが可能となり、作業効率を向上させることになる。また、半導体ウェーハＷを密着保持し続けるための操作が不要であり、半導体ウェーハＷの剥離時のみに真空ポンプ３１を駆動すれば良いため、真空を維持する大がかりな構造も不要である。このため、チャック治具として比較的軽い素材を使用することができ、大面積の半導体ウェーハＷにも対応が容易になるというメリットもある。
【００３９】
なお、上記実施形態では保持層２０に半導体ウェーハＷを単に密着支持させたが、半導体ウェーハＷの保護シート面側を密着しても良いし、半導体ウェーハＷの裏面側を密着しても良い。また、凹み穴１０の周面に保持層２０の周縁部を接着支持させ、凹み穴１０の底面と保持層２０との間に空間を区画しても良い。さらに、半導体ウェーハＷの保持や保持層２０の変形に特に支障を来たさなければ、支持突起１１を省略するとともに、保持層２０を、ある程度の強度を有するメッシュ体とエラストマーとから積層形成し、この保持層２０により凹み穴１０を被覆することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るチャック治具の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図２】本発明に係るチャック治具の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。
【図３】本発明に係るチャック治具の第２の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１        治具本体
１０      凹み穴（凹部）
１１      支持突起
２０      保持層
３０      排気路
３１      真空ポンプ（負圧源）
Ｇ        ガラス基板（被保持物品）
Ｗ        半導体ウェーハ  （被保持物品）
【図１】
2007194482.tif 000003
【図２】
2007194482.tif 000004
【図３】
2007194482.tif 000005