JP2011018769A - 基板用のサイズ調整治具 - Google Patents

Abstract

【課題】例え基板が薄い場合にも安全に保持して搬送でき、しかも、所有する所定の装置の標準加工サイズの基板だけではなく、標準加工サイズ以下の大きさの基板をも所定の装置にセットして加工できる基板用のサイズ調整治具を提供する。
【解決手段】所有する所定の装置の標準加工サイズの半導体ウェーハ以下のサイズの半導体ウェーハＷを着脱自在に保持する治具で、標準加工サイズの半導体ウェーハと同一の大きさで屈曲可能な支持基板１と、支持基板１の表面に粘着される両面粘着層２と、両面粘着層２の表面に粘着されて半導体ウェーハＷに粘着する自己粘着層３とを備える。自己粘着層３上に半導体ウェーハＷの全面を粘着保持するので、半導体ウェーハＷの周縁部をピンセット形の器具で保持する必要がなく、例え半導体ウェーハＷが薄化されている場合でも、半導体ウェーハＷが割れたり、欠けたりするおそれを払拭できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等からなる基板を保持して搬送等する際に使用される基板用のサイズ調整治具に関するものである。

従来、半導体プロセス装置において、加工対象の半導体ウェーハを搬送する場合には、図示しないが、（１）半導体ウェーハの周縁部をピンセット形の器具で保持する方法、（２）半導体ウェーハの表面あるいは裏面を吸着パッド等の吸着機構で吸着保持する方法が採用されている（特許文献１、２、３参照）。また、（３）ベルヌーイの法則を利用して半導体ウェーハを非接触で保持するベルヌーイチャックを使用する方法も提案されている。

ところで、半導体ウェーハには、各種のサイズ（２インチ、３インチ、４インチ、５インチ、６インチ、８インチ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ等）がある他、供される工程等により、厚い場合や薄い場合がある。例えば、半導体ウェーハは、バックグラインド工程に供されると、概ね１００μｍ以下に薄化される。このように半導体ウェーハが薄化された場合には、脆く割れやすくなるので、半導体ウェーハを吸着パッド等で吸着保持する際、半導体ウェーハの損傷を防止する観点から、半導体ウェーハの表面あるいは裏面の全面を真空吸着して保持する必要がある。

この点について説明すると、例えば大きな薄い半導体ウェーハを小さな吸着パッドで真空吸着して保持しようとすると、吸着パッドに吸着保持されていない半導体ウェーハの非吸着部が撓んで損傷する事態が予想される。逆に、小さな薄い半導体ウェーハを大きな吸着パッドで吸着保持しようとすると、半導体ウェーハの周縁部からエアが漏れるので、半導体ウェーハの吸着保持に支障を来たすおそれがある。したがって、薄い半導体ウェーハの全面を吸着保持する場合には、半導体ウェーハの全てのサイズに対応する半導体ウェーハ用の吸着パッドが要求される。

特開２００８‐２７０４２５号公報 特開２００３‐１４５４７３号公報 特開２００５‐１３５９５８号公報

従来、半導体ウェーハを搬送する場合には、以上のような方法が採用されているが、いずれの方法にも問題がある。先ず、（１）の半導体ウェーハの周縁部をピンセット形の器具で保持する場合には、半導体ウェーハが薄いとき、半導体ウェーハが割れたり、欠けたりするおそれが少なくない。

また、（２）の半導体ウェーハの表面あるいは裏面を吸着機構で吸着保持する場合には、所有する所定の半導体加工装置の標準加工サイズ以外のサイズの半導体ウェーハを実質的にハンドリングすることができないという問題がある。例えば、標準加工サイズから外れた大きな薄い半導体ウェーハを小さな吸着機構で真空吸着して保持しようとすると、吸着機構に吸着保持されていない半導体ウェーハの非吸着部、すなわち周縁部が垂れ下がり、変形して損傷するおそれがある。

逆に、標準加工サイズから外れた小さな薄い半導体ウェーハ（例えば５インチ）を大きな吸着機構（例えば６インチ用）で吸着保持しようとすると、寸法上の制約がないので、所定の装置を使用することができるものの、半導体ウェーハの周縁部の周囲に位置する吸着機構の吸着面からエアが漏洩し、真空度を向上させることができないので、半導体ウェーハを確実に吸着保持することができないおそれがある。

さらに、（３）のベルヌーイチャックを使用する場合、半導体ウェーハの直径に対応するサイズのハンドが必要不可欠となる。これは、半導体ウェーハの直径を超えるサイズのハンドを使用するときには、ガイドに引っかかり、逆に半導体ウェーハの直径未満のサイズのハンドを使用するときには、水平方向に動いてしまい、安定した保持が期待できないからである。

本発明は上記に鑑みなされたもので、例え基板が薄い場合にも安全に保持して搬送することができ、しかも、所有する所定の装置の標準加工サイズの基板だけではなく、標準加工サイズ以下の大きさの基板をも所定の装置にセットして加工することができる基板用のサイズ調整治具を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、所定の基板の大きさ以下の大きさの基板を着脱自在に保持するものであって、
所定の大きさの基板と略同一の大きさで屈曲可能な支持基板と、この支持基板に粘着される両面粘着層と、この両面粘着層に粘着されて基板に粘着する自己粘着層とを含んでなることを特徴としている。
なお、支持基板、両面粘着層、及び自己粘着層に耐熱性をそれぞれ付与することができる。

ここで、特許請求の範囲における基板には、少なくとも各種サイズの半導体ウェーハやガラス基板等が含まれる。支持基板は、材料が樹脂の場合には、熱可塑性樹脂でも良いし、熱硬化性樹脂でも良い。

本発明によれば、例え基板が薄い場合にも安全に保持して搬送することができ、しかも、所有する所定の装置の標準加工サイズの基板だけではなく、標準加工サイズ以下の大きさの基板をも所定の装置にセットして加工することができるという効果がある。

また、支持基板、両面粘着層、及び自己粘着層に耐熱性をそれぞれ付与すれば、基板の加熱作業においても、サイズ調整治具をそのまま使用することができる。

本発明に係る基板用のサイズ調整治具の実施形態を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係る基板用のサイズ調整治具の実施形態を模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る基板用のサイズ調整治具の実施形態における半導体ウェーハの剥離状態を模式的に示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における基板用のサイズ調整治具は、図１ないし図３に示すように、所定の装置の標準加工サイズの半導体ウェーハ以下のサイズの半導体ウェーハＷを着脱自在に保持する治具で、標準加工サイズの半導体ウェーハと同一の大きさの支持基板１と、この支持基板１の表面に粘着される可撓性の両面粘着層２と、この両面粘着層２の表面に粘着されて半導体ウェーハＷに粘着する可撓性の自己粘着層３とを備えている。

半導体ウェーハＷは、例えば薄くスライスされたオリフラ付きのシリコンウェーハからなり、ユーザが所有する所定の半導体加工装置や搬送装置からなる装置の標準加工サイズ以下のサイズとされる。例えば、所定の装置が取り扱う半導体ウェーハの標準加工サイズが８インチの場合には、８インチ、７インチ等、６インチ等、５インチ等のサイズとされる。

支持基板１は、図１や図２に示すように、所定の材料を使用して標準加工サイズの半導体ウェーハと同一の大きさに形成され、選択的に耐熱性が付与される。この支持基板１の材料は、特に限定されるものではないが、例えば硬質塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等、汎用あるいはエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高機能樹脂群の中から耐熱性や機械物性に応じ選択して採用される。この材料には、ガラス繊維やウィスカー等の繊維が選択的に混合されることにより、可撓性を損なわない範囲で支持基板１の剛性の向上が図られる。

支持基板１は、煩雑な装置の調整や改造を省略する観点から、標準加工サイズの半導体ウェーハと略同等の厚さとされる。この支持基板１には、自己粘着層３から半導体ウェーハＷを簡単に剥離するため、可撓性と屈曲性とがそれぞれ付与される。また、支持基板１には、半導体ウェーハＷの保管や搬送に使用する結晶ケースや基板収納容器（ＦＯＳＢやＦＯＵＰと呼ばれる）に半導体ウェーハＷを収納・保持するのと略同様にサイズ調整治具を保持するため、所定の剛性が要求される。したがって、支持基板１は、半導体ウェーハＷの剥離に必要な可撓性と剛性とを兼ね備えていることが要求される。

支持基板１は、プロセスによっては、ハンダリフロー等で２５０℃前後の温度環境に供される場合がある。このような場合には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（芳香族系ポリエステルの１種）からなるプレート体やガラエポ基板（ガラス織布を含んだエポキシ樹脂で積層硬化した基板）等、ハンダ耐熱性を有する材料により形成されて耐熱性が付与される。

両面粘着層２は、特に限定されるものではないが、例えばアクリル系、エポキシ系、ゴム系、シリコーン系、フッ素系の接着剤や粘着剤を使用して製造された両面粘着テープからなり、支持基板１と同一の形状・大きさに形成され、支持基板１の表面と自己粘着層３とを粘着するよう機能する。この両面粘着層２は、粘着剤の間に不織布や二軸延伸ポリエステルフィルム等がキャリアとして用いられる。両面粘着層２は、サイズ調整治具が２５０℃前後の温度環境に供される場合には、耐熱性を確保するため、シリコーン粘着剤やガラスクロス等を組み合わせた耐熱性の両面テープが使用される。

自己粘着層３は、例えば軟質塩化ビニル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系等のポリオレフィン系、アクリル系、シリコーン系、フッ素系等のエラストマーフィルムを使用して支持基板１や両面粘着層２と同一の形状・大きさに形成され、半導体ウェーハＷを着脱自在に粘着保持する。

自己粘着層３の柔軟性や厚さは、半導体ウェーハＷの面状態、大きさ、重量等に応じ、密着度合いや剥がし易さが調整される。また、自己粘着層３の表面は、半導体ウェーハＷに応じて鏡面、マット面、梨地面に加工され、粘着力が調整される。自己粘着層３は、サイズ調整治具が２５０℃前後の温度環境に供される場合、耐熱性を確保するため、シリコーン系やフッ素系のエラストマーが選択される。

支持基板１、両面粘着層２、及び自己粘着層３のうち、少なくとも支持基板１の周縁部には図２に示すように、位置検出用のノッチ４が平面半円形に切り欠かれ、作業の便宜が図られる。

上記構成において基板用のサイズ調整治具を製造する場合には、先ず、標準加工サイズの半導体ウェーハと同一の大きさの支持基板１を用意し、この支持基板１の平坦な全表面に両面粘着層２用の大きなテープを粘着してその不要部を支持基板１の周縁部に沿って除去することにより両面粘着層２を形成し、この両面粘着層２の平坦な全表面に自己粘着層３用の大きなエラストマーシートを粘着してその不要部を支持基板１の周縁部に沿って除去することで自己粘着層３を形成すれば、基板用のサイズ調整治具を製造することができる。

この際、両面粘着層２と自己粘着層３とを予め支持基板１の大きさに対応するようそれぞれカットし、支持基板１の表面や両面粘着層２の表面に粘着しても良い。

次に、基板用のサイズ調整治具に半導体ウェーハＷを粘着保持させる場合には、自己粘着層３上に所定のサイズの半導体ウェーハＷを配置してローラ等で適宜押圧すれば、エアを巻き込むことなく、基板用のサイズ調整治具に半導体ウェーハＷの全面を安定した状態で粘着保持させることができる（図１参照）。

これに対し、基板用のサイズ調整治具から粘着した半導体ウェーハＷを取り外す場合には、治具剥離用の吸着テーブル１０の平坦な表面に半導体ウェーハＷを配置して保持させ、サイズ調整治具を周縁部から弓なりに曲げて半導体ウェーハＷから剥がせば、治具剥離用の吸着テーブル１０に半導体ウェーハＷを吸着保持させることができる（図３参照）。この際、治具剥離用の吸着テーブル１０は、原則として半導体ウェーハＷのサイズに適したタイプが使用されることが好ましい。

上記構成によれば、自己粘着層３上に半導体ウェーハＷの全面を粘着保持するので、半導体ウェーハＷの周縁部をピンセット形の器具で保持する必要が全くない。したがって、例え半導体ウェーハＷが薄化されている場合でも、半導体ウェーハＷが割れたり、欠けたりするおそれを有効に払拭することができる。また、標準加工サイズの半導体ウェーハ以下のサイズの半導体ウェーハＷを取り扱うならば、所有する既存の装置を全て使用することができる。

また、所定の装置だけではなく、従来の半導体ウェーハ用の保管・搬送ケースをそのまま使用して半導体ウェーハＷを保持したサイズ調整治具を収納することもできる。また、プロセスに関しても、フラックスやハンダペーストの印刷プロセス、ハンダボールマウントプロセス、ハンダリフロープロセス等、従来サイズの半導体ウェーハＷを投入するのと何ら条件を変更することなく、サイズ調整治具を同様に投入することが可能になる。この際、例え半導体ウェーハＷがバックグラインド等で薄化されていても、半導体ウェーハＷに欠けや割れの生じるおそれがない。

また、従来のベルヌーイチャックを使用する必要が全くないので、半導体ウェーハＷの直径に対応するサイズのハンドを何ら要せず、しかも、半導体ウェーハＷの周縁部の接触に伴うチッピングのおそれもない。さらに、半導体ウェーハＷのサイズに合わせて装置を改造したり、調整する必要がないので、半導体加工装置の稼働時間を高めることができ、生産性の向上が大いに期待できる。

なお、上記実施形態の支持基板１、両面粘着層２、及び自己粘着層３は、平面円形、矩形、多角形、これらの組み合わせ等としても良い。また、支持基板１は、透明、不透明、半透明を特に問うものではない。また、両面粘着層２も、透明、不透明、半透明を問うものではない。

次に、本発明の実施例を説明すると、先ず、直径２００ｍｍ（８インチの半導体ウェーハと同じ大きさ）の標準加工サイズの半導体ウェーハと同一の大きさの支持基板を用意し、この支持基板の平坦な全表面に同じ大きさにカットした両面粘着層を粘着した。支持基板としては、ガラスクロスを間に備えたエポキシ樹脂製で厚さ０．５ｍｍの丸い基板を使用した。また、両面粘着層は、ガラスクロス入りのシリコーン粘着剤からなる両面テープを使用した。

次いで、自己粘着層用のエラストマーシートとして、ショアＡ硬度５０のシリコーンゴムを厚さ２００μｍのシートに形成し、このシリコーンゴムシートを十分に加熱して硬化させた後、両面粘着層の平坦な全表面に粘着してその不要部を支持基板の周縁部に沿って除去することでハンダ耐熱性を有する基板用のサイズ調整治具を製造した。この際、シリコーンゴムシートは、加熱による膨張分を予め考慮し、延伸した状態で粘着することができる。

本実施例の基板用のサイズ調整治具を用いたところ、標準加工サイズ８インチ用の装置において、６〜２インチの半導体ウェーハであっても、８インチの半導体ウェーハと同様に取り扱ったり、加工することができた。また、本実施例のサイズ調整治具の材料は、概ね２５０℃の耐熱性を有しているので、ハンダペースト印刷後のリフロープロセスにサイズ調整治具を安全に投入することもできた。

１ 支持基板
２ 両面粘着層
３ 自己粘着層
４ ノッチ
１０ 吸着テーブル
Ｗ 半導体ウェーハ（基板）

Claims (2)

1. 所定の基板の大きさ以下の大きさの基板を着脱自在に保持する基板用のサイズ調整治具であって、
   所定の大きさの基板と略同一の大きさで屈曲可能な支持基板と、この支持基板に粘着される両面粘着層と、この両面粘着層に粘着されて基板に粘着する自己粘着層とを含んでなることを特徴とする基板用のサイズ調整治具。
2. 支持基板、両面粘着層、及び自己粘着層に耐熱性をそれぞれ付与した請求項１記載の基板用のサイズ調整治具。

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