基板用の保持治具

【課題】既存のロボット装置によるハンドリングに支障を来たすことが少なく、自動化により基板製造の円滑化、迅速化、容易化を図ることのできる基板用の保持治具を提供する。
【解決手段】相互に着脱自在に密嵌する内リングと外リング２を備え、内リングと外リング２の間に、半導体ウェーハＷを取り外し可能に粘着保持する可撓性の粘着保持層４の周縁部を挟持させる保持治具であり、内リング、外リング２、及び粘着保持層４に耐熱性を付与し、外リング２の外周面３下端部に、既存のロボット装置によりハンドリング可能なフレームフランジ１０を一体成形し、フレームフランジ１０の前部周縁、後部周縁、及び両側部周縁をそれぞれ切り欠いて直線辺１１・１２・１３を形成し、フレームフランジ１０の前部周縁両側には、直線辺１１を挟む左右一対の位置決め溝１４・１５をそれぞれ形成する。

【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用の保持治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの製造工程においては、薄く脆い半導体ウェーハの加工や搬送の便宜を図る観点から、ダイシングフレーム等からなる基板用の保持治具が使用され、この保持治具に薄い半導体ウェーハが着脱自在に保持されている（特許文献１、２、３、４参照）。
この種の基板用の保持治具は、図示しないが、例えば相互に嵌合する内リングと外リングとを備え、これら内リングと外リングとの間に、半導体ウェーハを着脱自在に粘着保持する粘着保持層の周縁部が挟持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０‐１８６９７１号公報
【特許文献２】特開２０１０‐１８６９７２号公報
【特許文献３】特開２００９‐５４８０３号公報
【特許文献４】特開２００５‐１１６５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来における基板用の保持治具は、以上のように構成され、内リングと外リングとの嵌合を解除すれば、使用済みの粘着保持層を容易に交換することができるものの、外リングが単なるリング形で持ち代が非常に少ないので、専用のロボット装置のハンドによる把持が困難であり、ハンドリングに支障を来たすおそれがある。その結果、半導体製造時の自動化をさらに向上させることができず、半導体製造の遅延化や煩雑化を招くという問題がある。
【０００５】
係る問題を解消する手法としては、持ち代が少なくても確実に把持できるロボット装置を設計開発するという方法が考えられる。しかしながら、ロボット装置を新たに設計開発し、導入するとなると、既に使用しているロボット装置が無駄になり、新規の設備導入やコスト上昇という大きな問題が新たに生じることとなる。
【０００６】
本発明は上記に鑑みなされたもので、既存のロボット装置によるハンドリングに支障を来たすことが少なく、自動化により基板製造の円滑化、迅速化、容易化を図ることのできる基板用の保持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】
【０００７】
本発明においては上記課題を解決するため、相互に着脱自在に嵌合する内リングと外リングとを備え、これら内リングと外リングとの間に、基板を取り外し可能に粘着保持する可撓性の粘着保持層の周縁部を挟持させる治具であって、
内リング、外リング、及び粘着保持層に耐熱性をそれぞれ付与し、
外リングの外周面に、既存のロボット装置によりハンドリング可能なフレームフランジを一体形成し、このフレームフランジの前部、後部、及び両側部をそれぞれ切り欠いて直線辺を形成し、フレームフランジの前部両側には、直線辺を挟む位置決め溝をそれぞれ形成したことを特徴としている。
【０００８】
なお、内リングの外周面と外リングの内周面のいずれか一方に凹部を、他方には凸部をそれぞれ形成し、これら凹部と凸部とを粘着保持層の周縁部を介して嵌め合わせることができる。
また、内リングと外リングとを耐熱性の材料によりそれぞれ成形し、内リング、外リング、及び粘着保持層に２５０℃以上の耐熱性をそれぞれ付与することができる。
【０００９】
また、外リングを基板収納容器の容器本体内に収納可能な大きさに形成し、フレームフランジの両側部を容器本体の左右一対の支持片に支持させることが可能である。
さらに、一対の位置決め溝の形状を互いに異なる開口幅の平面略Ｖ字形とし、少なくともいずれか一方の位置決め溝を基板用加工装置の位置決めピンに嵌合することが可能である。
【００１０】
ここで、特許請求の範囲における内リングと外リングとは、同一の材料で形成しても良いし、異なる材料で形成しても良い。これら内リングと外リングとは、完全なリング形でも良いし、略リング形と認められる類似の形でも良い。粘着保持層は、透明、不透明、半透明のいずれでも良く、内リングの開口した表面あるいは裏面を被覆する。また、基板には、φ２００、３００、４５０ｍｍの半導体ウェーハ（シリコンウェーハ）や液晶基板等が含まれる。
【００１１】
基板用の保持治具は、少なくとも半導体ウェーハの製造工程、具体的には、バックグラインド工程、ハンダリフロー工程、ダイシング工程等で使用することができる。この保持治具は基板収納容器の容器本体に収納できることが好ましいが、この場合の容器本体は、トップオープンタイプ、フロントオープンタイプ、ボトムオープンタイプのいずれでも良く、しかも、容器に収納されるカセットが含まれる。
【００１２】
本発明によれば、保持治具に粘着保持された基板を搬送したい場合には、既存のロボット装置に保持治具のフレームフランジを支持させれば、基板を所定の箇所に搬送することができる。この際、外リングの外周面から突き出たフレームフランジやその複数の直線辺をロボット装置に支持させるので、ロボット装置が掴みやすくなり、保持治具の強固な支持が期待できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、既存のロボット装置によるハンドリングに支障を来たすことが少なく、自動化により基板製造の円滑化、迅速化、容易化を図ることができるという効果がある。
【００１４】
また、請求項２記載の発明によれば、粘着保持層の周縁部を挟む内リングや外リングが外れ、脱落するのを簡易な構成で防止することができる。また、凹部と凸部とに粘着保持層の周縁部が緊張状態に咬合されるので、粘着保持層の弛緩を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る基板用の保持治具の実施形態における使用状態を模式的に示す平面説明図である。
【図２】本発明に係る基板用の保持治具の実施形態における使用状態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保持治具の実施形態における内リングと外リングとの嵌合状態を模式的に示す平面説明図である。
【図４】本発明に係る基板用の保持治具の実施形態における外リングを模式的に示す平面説明図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】図４の背面図である。
【図７】図４の側面図である。
【図８】図４の他の側面図である。
【図９】本発明に係る基板用の保持治具の実施形態における外リングの一方の位置決め溝を模式的に示す要部平面説明図である。
【図１０】本発明に係る基板用の保持治具の第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図１１】本発明に係る基板用の保持治具の第２の実施形態における使用状態を模式的に示す断面説明図である。
【図１２】本発明に係る基板用の保持治具の第３の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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保持治具は、図１ないし図９に示すように、相互に嵌合する別体の内リング１と外リング２とを備え、これら内リング１と外リング２との間に、薄く脆い半導体ウェーハＷを取り外し可能に保持する粘着保持層４の周縁部５を挟持させる保持治具であり、外リング２に、既存のロボット装置によりハンドリング可能なフレームフランジ１０を一体化するようにしている。
【００１７】
内リング１、外リング２、及び粘着保持層４は、保持治具がハンダリフロー工程のハンダリフロー装置で高温の環境下に晒される関係上、少なくとも２５０℃以上の耐熱性がそれぞれ付与される。
【００１８】
内リング１は、図２や図３に示すように、所定の成形材料により半導体ウェーハＷよりも拡径の平面リング形に射出成形され、外リング２と同じ高さ（例えば、９ｍｍ程度）に揃えて形成されており、外側から拡径の外リング２が着脱自在に隙間なく密嵌される。この内リング１の所定の成形材料としては、特に限定されるものではないが、例えば耐熱性、耐湿性、高周波特性等に優れる液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、耐熱性を有する特殊なナイロン（ＰＡ）、熱硬化ポリエステル、エポキシ樹脂等があげられる。内リング１は、半導体ウェーハＷがφ２００ｍｍタイプの場合、φ２３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ程度の大きさを有する。
【００１９】
外リング２は、図１ないし図４等に示すように、所定の成形材料により内リング１よりも拡径の平面リング形に射出成形され、内リング１の外周面に着脱自在に密嵌する。この外リング２の所定の成形材料としては、特に限定されるものではないが、例えば耐熱性、耐湿性、高周波特性等に優れる液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、耐熱性を有する特殊なナイロン（ＰＡ）、熱硬化ポリエステル、エポキシ樹脂等が該当する。外リング２は、半導体ウェーハＷがφ２００ｍｍタイプの場合、φ２５０ｍｍ、厚さ５ｍｍ程度の大きさを有する。
【００２０】
粘着保持層４は、図１や図２に示すように、所定の材料により可撓性、自己粘着性、光透過性等を有する平面円形の薄膜に形成され、内リング１の外周面と外リング２の内周面との間に着脱自在に挟持されることにより、内リング１の開口した表面を緊張状態で被覆してその露出した表面に半導体ウェーハＷを水平に粘着保持する。この粘着保持層４の所定の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば耐熱性、難燃性、耐薬品性、電気特性等に優れるシリコーン系のエラストマー等があげられる。
【００２１】
フレームフランジ１０は、図１ないし図９に示すように、２ｍｍ程度の厚さを有する平坦な平面略リング形に形成され、外リング２の外周面３の下端部に一体成形されており、図示しない既存のロボット装置の持ち代としてハンドリングされる。このフレームフランジ１０は、外リング２と共に射出成形される関係上、外リング２と同様の成形材料により成形され、半導体ウェーハＷがφ２００ｍｍタイプの場合、φ２９６ｍｍ、前後の長さ２７６ｍｍ、左右の長さ２７６ｍｍ程度の大きさとされる。
【００２２】
フレームフランジ１０の前部周縁、後部周縁、及び両側部周縁は、それぞれ周方向に直線的に切り欠かれることにより、ロボット装置のハンドリングや位置決めに資する直線辺１１・１２・１３に形成される。また、フレームフランジ１０の前部周縁両側には、直線辺１１を左右から挟む左右一対の位置決め溝１４・１５がそれぞれ凹み形成され、この一対の位置決め溝１４・１５の形状が相互に開口幅の異なる平面略Ｖ字形とされており、この一対の位置決め溝１４・１５のうち、狭い開口の位置決め溝１５が各種半導体加工装置の位置決めピン２０に嵌合するよう機能する。
【００２３】
左側の位置決め溝１４は、例えば１２０°の角度で広く拡開し、直線辺１１寄りの斜辺が直線辺１１の端部に傾斜した面取り辺１６を介して一体接続される。これに対し、右側の位置決め溝１５は、図９に示すように、例えば６０°の角度で狭く拡開し、直線辺１１側の斜辺が直線辺１１の端部に傾斜した面取り辺１６を介して一体接続される。各面取り辺１６は、フレームフランジ１０の直線辺１１から１５０°の角度で徐々に傾斜する。
【００２４】
なお、フレームフランジ１０と一体の外リング２は図示しない基板収納容器の容器本体内に収納可能な大きさに形成され、フレームフランジ１０の両側部は容器本体の相対向する左右一対の支持片に支持されることが汎用性向上の観点から好ましい。
【００２５】
上記構成において、半導体の製造工程で薄い半導体ウェーハＷに各種の加工や処理を施したい場合には、組み立てた保持治具の粘着保持層４の表面に薄い半導体ウェーハＷを押圧して粘着保持させ、所定の半導体加工装置の位置決めピン２０にフレームフランジ１０の位置決め溝１５を嵌合すれば、脆く反りやすい半導体ウェーハＷの剛性を確保しながら、バックグラインド工程、ハンダリフロー工程、ダイシング工程等で半導体ウェーハＷに各種の加工や処理を施すことができる。
【００２６】
この際、内リング１、外リング２、及び粘着保持層４が予め耐熱性を有しているので、ハンダリフローの作業時に、耐熱性を有する別の保持治具に半導体ウェーハＷを移し替える必要がない。また、使用して汚れた粘着保持層４を交換したい場合には、内リング１と外リング２との嵌合を解除すれば、粘着保持層４を端から徐々に剥離する場合よりも、速やかに粘着保持層４を交換することができる。
【００２７】
次に、保持治具に粘着保持させた半導体ウェーハＷを搬送したい場合には、ロボット装置のハンドに保持治具のフレームフランジ１０を把持させれば、半導体ウェーハＷを所定の箇所に搬送することができる。この際、外リング２の湾曲した外周面３から外方向に長く突き出たフレームフランジ１０やその複数の直線辺１１・１２・１３をロボット装置のハンドに把持させれば、保持治具をハンドが掴みやすくなり、確実な把持が期待できる。
【００２８】
上記構成によれば、外リング２の外周面３にフレームフランジ１０を一体成形して持ち代を拡大するので、既に使用している専用のロボット装置のハンドによる把持が実に容易となり、ハンドリングに支障を来たすおそれが全くない。したがって、新規の大型設備を導入する必要がなく、コストの低減をも図ることができる。また、半導体製造時の自動化をさらに向上させることができ、半導体製造の遅延化や煩雑化を抑制防止することができる。
【００２９】
また、基板収納容器の容器本体に半導体ウェーハＷを保持治具と共に収納することができるので、半導体ウェーハＷの汚染や破損を防止したり、搬送の便宜を図ることができる。さらに、一対の位置決め溝１４・１５の形状が相互に異なるので、保持治具の方向性や識別性を向上させ、作業時の誤認を防ぐことが可能となる。
【００３０】
次に、図１０、図１１は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、内リング１の外周面と外リング２の内周面との間に粘着保持層４の周縁部５を着脱自在に挟持させ、内リング１の開口した裏面を粘着保持層４により緊張被覆してその表面に半導体ウェーハＷを粘着保持したり、保持治具を上下逆にして粘着保持層４の露出した表面に半導体ウェーハＷを粘着保持するようにしている。
【００３１】
上記構成において、上下逆にした保持治具の粘着保持層４に半導体ウェーハＷを粘着保持させ、この半導体ウェーハＷに各種の加工や処理を施したい場合には図１１に示すように、半導体加工装置のテーブル２１の位置合わせ溝２２に保持治具を嵌入してフレームフランジ１０をテーブル２１上に露出させ、かつテーブル２１上に平坦な粘着保持層４を近接対向させれば、半導体ウェーハＷの姿勢が安定し、半導体ウェーハＷに各種の加工や処理を円滑に施すことができる。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。
【００３２】
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、必要に応じ、保持治具の使用態様を自由に変更することができるのは明らかである。
【００３３】
次に、図１２は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、内リング１の外周面に凹部６を、外リング２の内周面には凸部７をそれぞれエンドレスのリング形に形成し、これら凹部６と凸部７とを粘着保持層４の周縁部５を介して嵌合させるようにしている。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【００３４】
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、相互に対向する凹部６と凸部７との密嵌により、内リング１や外リング２の脱落を未然に防止することができるのは明白である。さらに、凹部６と凸部７とに粘着保持層４の周縁部５が屈曲して緊張状態に咬合されるので、粘着保持層４の抜けや弛緩の防止が期待できる。
【００３５】
なお、内リング１の外周面や外リング２の内周面、フレームフランジ１０の下面に鏡面加工を選択的に施して粘着保持層４の剥離等を容易にしても良い。また、外リング２やフレームフランジ１０の少なくとも表裏いずれかの面に梨地シボ加工を選択的に施して意匠性や質感を向上させても良い。さらに、内リング１の外周面と外リング２の内周面のいずれか一方に凹部６を、他方には凸部７をそれぞれ対設し、これら凹部６と凸部７とを粘着保持層４の周縁部５を介して緊張密嵌し、内リング１や外リング２の脱落を防止するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る基板用の保持治具は、半導体や液晶製造等の分野で使用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１内リング
２外リング
３外周面
４粘着保持層
５周縁部
６凹部
７凸部
１０フレームフランジ
１１直線辺
１２直線辺
１３直線辺
１４位置決め溝
１５位置決め溝
１６面取り辺
２０位置決めピン
２１テーブル
２２位置合わせ溝
Ｗ半導体ウェーハ（基板）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に着脱自在に嵌合する内リングと外リングとを備え、これら内リングと外リングとの間に、基板を取り外し可能に粘着保持する可撓性の粘着保持層の周縁部を挟持させる基板用の保持治具であって、
内リング、外リング、及び粘着保持層に耐熱性をそれぞれ付与し、
外リングの外周面に、既存のロボット装置によりハンドリング可能なフレームフランジを一体形成し、このフレームフランジの前部、後部、及び両側部をそれぞれ切り欠いて直線辺を形成し、フレームフランジの前部両側には、直線辺を挟む位置決め溝をそれぞれ形成したことを特徴とする基板用の保持治具。
【請求項２】
内リングの外周面と外リングの内周面のいずれか一方に凹部を、他方には凸部をそれぞれ形成し、これら凹部と凸部とを粘着保持層の周縁部を介して嵌め合わせるようにした請求項１記載の基板用の保持治具。

【図１】