JP2005135958A

JP2005135958A - 真空ピンセット

Info

Publication number: JP2005135958A
Application number: JP2003367156A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kanazawa; 全彰金澤
Original assignee: Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd; Kansai Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd; Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】ウェーハ、特に機械的強度の低い薄ウェーハに割れや傷を発生させることなく、安定して吸着保持することができる真空ピンセットを提供する。
【解決手段】本発明の真空ピンセット１は、ピンセット本体２と吸着アダプタ３とで構成されている。吸着アダプタ３は、ウェーハの吸着または離脱を行なう吸引口８が開口された吸着チップ９と、ピンセット本体２の前側に装着される筒状体による連結管１０と、吸着チップ９と連結管１０の間に介在され、吸着チップ９と一体化した扁平な筒状体による吸引導管１１とで構成されている。この連結管１０と吸引導管１１の軸心には、吸着チップ９の吸引口８と連通させる吸引流路１２が穿設されている。さらに、吸着チップ９の吸着面には、細かく分割された多数の分割吸着溝１３が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハを真空吸着する真空ピンセットに関し、特に、薄ウェーハに割れや傷を生ずることなく安定して真空吸着できる真空ピンセットに関する。

半導体製造工程では、半導体ウェーハ（以下、ウェーハと言う）に種々の処理を行なうために、複数枚のウェーハが収納されたキャリアから半導体製造装置のボートへの移し替えが行なわれる。このとき、ウェーハの移し替えには、ウェーハを真空圧により吸着保持する真空ピンセットが使用され、例えば、特開９−１３９４２０号公報に開示されている。

図８（ａ）〜（ｃ）は、従来の真空ピンセットの平面図、吸着アダプタの拡大平面図及びＥ−Ｅ断面図である。図８に示す従来の真空ピンセット８１は、ピンセット本体８２と吸着アダプタ８３とで構成されている。

図８（ａ）に示すように、ピンセット本体８２は、内部に流路の形成されたハンドル部８４と、流路の開閉操作を行なう開閉弁の操作ボタン８５とを有している。また、ピンセット本体８２の前側には吸着アダプタ８３が装着され、ピンセット本体８２の後側には吸引ホース８６を介して真空ポンプ８７が接続されている。

一方、吸着アダプタ８３は、図８（ｂ）、（ｃ）で詳細を示すように、ウェーハの吸着または離脱を行なう吸引口８８が開口された吸着チップ８９と、ピンセット本体８２の前側に装着される筒状体による連結管９０と、吸着チップ８９と連結管９０の間に介在され、吸着チップ８９と一体化した扁平な筒状体による吸引導管９１とで構成されている。この連結管９０と吸引導管９１の軸心には、吸着チップ８９の吸引口８８と連通させる吸引流路９２が穿設されている。さらに、吸着チップ８９には、ウェーハを吸着するための櫛歯状の吸着溝９３が形成されている。この真空ピンセット８１における、操作ボタン８５による吸着方式としては、操作ボタン８５を押さないとき開閉弁を吸着可能な状態にしたノーマルオープン形式のもの、または、操作ボタン８５を押さないとき開閉弁を吸着不能な状態にしたノーマルクローズ形式とすることができる。また、耐熱性、耐薬品性および耐磨耗性に優れるという点から、吸着チップ８９の吸着面板は全芳香族系ポリイミド樹脂材で形成され、吸着面板を除く吸着チップ８９及び吸引導管９１はカーボン繊維入りのポリエーテルエーテルケトンで形成されている。
特開平９−１３９４２０号公報（第２，３頁、０００２段落〜００２０段落、図１，図２）

しかし、従来の真空ピンセット８１には、以下のような問題があった。近年、ＬＳＩパッケージのさらなる薄型化が要求され、これに対応して従来の３００μｍ程度から５０〜１００μｍ程度まで厚さを薄くした薄ウェーハが使用されるようになっている。このようにウェーハの厚さが薄くなると、機械的強度が低下して工程中のストレスにより割れやすくなるため、取扱いに細心の注意を払う必要がある。

従来の真空ピンセット８１では、取り扱うウェーハなどの被吸着部材に対して電気的及び機械的な性能を損なうようなダメージを与えないために、吸着チップ８９を構成する部材は、上述したように耐熱性、耐薬品性および耐磨耗性に優れた合成樹脂材を用いた構成になっている。しかし、このような構成であっても、吸着溝９３の幅が大きく形成されているため、ウェーハの広い面積に亘って強い吸引ストレスが作用し、ウェーハ全体が下側に引っ張られる。その結果、厚さ１００μｍ以下の薄ウェーハはこの吸引力に耐えられずに割れたり傷が入り、製品歩留りが大きく低下するという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために考えられたもので、ウェーハ、特に機械的強度の低い薄ウェーハに割れや傷を発生させることなく、安定して吸着保持することができる真空ピンセットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の真空ピンセットは、内部に吸引流路が形成され、前記吸引流路を開閉操作する開閉弁が装着されたピンセット本体と、前記吸引流路に連結する吸引口を介して半導体ウェーハを真空吸着する吸着アダプタで構成された真空ピンセットであって、前記吸着アダプタの吸着面に、細かく分割された分割吸着溝が形成されていることを特徴とする。この構成によれば、細かく分割された分割吸着溝で半導体ウェーハを吸着するので、半導体ウェーハにかかる吸着ストレスが分散され、厚さ１００μｍ以下の薄ウェーハであっても割れや傷を発生させることなく、安定して吸着保持できる。

また、請求項２記載の真空ピンセットは、請求項１記載の真空ピンセットであって、前記分割吸着溝の外側に、前記分割吸着溝よりも大きな幅を有する幅広吸着溝が形成されていることを特徴とする。この構成によれば、分割吸着溝で薄ウェーハを吸着し、幅広吸着溝で通常ウェーハを吸着するので、吸着アダプタを交換することなく、重量の異なる薄ウェーハと通常ウェーハを吸着保持できる。

また、請求項３記載の真空ピンセットは、請求項１又は２記載の真空ピンセットであって、前記吸着アダプタの吸着面が、前記吸着アダプタの両面に形成されていることを特徴とする。この構成によっても、分割吸着溝で薄ウェーハを吸着し、幅広吸着溝で通常ウェーハを吸着するので、吸着アダプタを交換することなく、重量の異なる薄ウェーハと通常ウェーハを個別又は同時に吸着保持できる。

また、請求項４記載の真空ピンセットは、請求項１〜３記載の真空ピンセットであって、前記ピンセット本体の吸引流路に、半導体ウェーハの吸着状態の良否を検出する圧力センサが設置されていることを特徴とする。この構成によれば、半導体ウェーハの吸着不良を確実に検出できるので、割れや傷を未然に防止できる。

また、請求項５記載の真空ピンセットは、請求項１〜３記載の真空ピンセットであって、前記ピンセット本体の吸引流路に、半導体ウェーハの吸着状態の良否を検出する圧力センサが設置されていることを特徴とする。この構成によっても、半導体ウェーハの吸着不良を確実に検出できるので、割れや傷を未然に防止できる。

また、請求項６記載の真空ピンセットは、請求項１〜５記載の真空ピンセットであって、前記分割吸着溝が、四角形状、円形状、十字形状であることを特徴とする。この構成によれば、いずれの形状も半導体ウェーハにかかる吸着ストレスが分散されるので、厚さ１００μｍ以下の薄ウェーハであっても割れや傷を発生させることなく、安定して吸着保持できる。

以上説明したように、本発明の真空ピンセットは、吸着アダプタの吸着面に細かく分割された分割吸着溝を形成したので、ウェーハにかかる吸引ストレスを分散することができ、厚さが１００μｍ以下の薄ウェーハを吸着する場合であっても割れや傷の発生を防止することができ、製品歩留りが向上する。

また、分割吸着溝の外側に、分割吸着溝よりも幅の大きな幅広吸着溝を形成したり、この分割吸着溝や幅広吸着溝を吸着アダプタの両面に形成したので、吸着アダプタを交換することなく、重量の異なる薄ウェーハや通常ウェーハを個別又は同時に吸着することができ、作業効率が向上する。

また、吸着アダプタの吸着面又はピンセット本体の吸引流路に圧力センサを設けたので、作業者が確実にウェーハの吸着状態の良否を知ることができ、誤ってウェーハを落下させて破損させることがなくなり、製品歩留りが向上する。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施例である真空ピンセットの平面図、吸着アダプタの拡大平面図及びＡ−Ａ断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施例の真空ピンセット１は、ピンセット本体２と吸着アダプタ３とで構成されている。ピンセット本体２は、内部に流路の形成されたハンドル部４と、流路の開閉操作を行なう開閉弁の操作ボタン５とを有している。また、ピンセット本体２の前側には吸着アダプタ３が装着され、ピンセット本体２の後側には吸引ホース６を介して真空ポンプ７が接続されている。一方、吸着アダプタ３は、図１（ｂ）、（ｃ）で詳細を示すように、ウェーハの吸着または離脱を行なう吸引口８が開口された吸着チップ９と、ピンセット本体２の前側に装着される筒状体による連結管１０と、吸着チップ９と連結管１０の間に介在され、吸着チップ９と一体化した扁平な筒状体による吸引導管１１とで構成されている。この連結管１０と吸引導管１１の軸心には、吸着チップ９の吸引口８と連通させる吸引流路１２が穿設されている。

さらに、吸着チップ９の吸着面には、細かく分割された多数の分割吸着溝１３が形成されている。このようにすれば、吸着チップ９の吸着面に吸引部と非吸引部が交互に形成されたことになり、ウェーハにかかる吸引ストレスが分散され、ウェーハ全体が下側に強く引っ張られることがなくなる。これにより、厚さ１００μｍ以下の薄ウェーハを吸着する場合であっても、割れや傷を効果的に防止することができる。

次に、本発明の第２実施例である真空ピンセットについて、図２（ａ）、（ｂ）の吸着アダプタの拡大平面図及びＢ−Ｂ断面図を用いて説明する。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、上述した第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

この実施例において上述した第１実施例と相違するところは、吸着アダプタ２１における吸着チップ９の吸着面に細かく分割された多数の分割吸着溝１３を形成し、さらに分割吸着溝１３の外側に、分割吸着溝１３よりも幅の大きな幅広吸着溝２２を形成したことである。この幅広吸着溝２２は分割吸着溝１３と異なる吸引流路２３に吸引口２４を介して連通されている。そして、薄ウェーハを吸着するときには吸引流路１２を開放し、また通常ウェーハを吸着するときには吸引流路２３を開放する。このようにすれば、吸着アダプタ２１を交換することなく、重量の異なる薄ウェーハと通常ウェーハを吸着保持できる。

次に、本発明の第３実施例である真空ピンセットについて、図３（ａ）〜（ｃ）の吸着アダプタの表面側、裏面側の拡大平面図及びＣ−Ｃ断面図を用いて説明する。なお、図３（ａ）〜（ｃ）において、上述した第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

この実施例において上述した第１実施例と相違するところは、吸着アダプタ３１における吸着チップ９の吸着面の表面側に細かく分割された多数の分割吸着溝１３を形成し、さらに吸着面の裏面側に分割吸着溝１３よりも大きな幅を有する櫛歯状の幅広吸着溝３２を形成したことである。この櫛歯状の幅広吸着溝３２は、分割吸着溝１３と異なる吸引流路３３に吸引口３４を介して連通されている。そして、薄ウェーハを吸着するときには吸引流路１２を開放し、また通常ウェーハを吸着するときには吸引流路３３を開放する。このようにすれば、吸着アダプタ３１を交換することなく、重量の異なる薄ウェーハと通常ウェーハを個別又は同時に吸着保持できる。

次に、本発明の第４実施例である真空ピンセットについて、図４（ａ）〜（ｃ）の吸着アダプタの表面側、裏面側の拡大平面図及びＤ−Ｄ断面図を用いて説明する。この実施例は、上述した第２実施例の変形例である。

この実施例において上述した第２実施例と相違するところは、吸着アダプタ４１における吸着チップ９の吸着面に細かく分割された多数の分割吸着溝１３を形成し、さらに分割吸着溝１３の外側に、分割吸着溝１３よりも大きな幅を有する幅広吸着溝２２を形成し、さらにこの分割吸着溝１３と幅広吸着溝２２を吸着チップ９の吸着面の表面側と裏面側に形成したことである。また、分割吸着溝１３と幅広吸着溝２２は、異なる吸引流路１２、２３と吸引口８、２４を介して連通されている。そして、薄ウェーハを吸着するときには吸引流路１２を開放し、また通常ウェーハを吸着するときには吸引流路２３を開放する。このようにすれば、吸着アダプタ４１を交換することなく、重量の異なる薄ウェーハと通常ウェーハを個別又は同時に吸着保持できる。

次に、本発明の第５実施例である真空ピンセットについて、図５（ａ）、（ｂ）の真空ピンセットの平面図、一部断面側面図を用いて説明する。なお、図５（ａ）、（ｂ）において、上述した第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

真空ピンセット５１にウェーハを吸着する際、吸引ホース６の破損やピンセット本体２への吸着アダプタ３の取り付け不良によるシール性の低下、又はウェーハの反りの影響等により、ウェーハが正常に吸着されていない場合がある。そして、作業者がそのことに気付かずにウェーハの移し替えを行い、真空ピンセット５１からウェーハを落下させて破損させてしまうことがある。これを防止するために、本実施例では、真空ピンセット５１における吸着アダプタ３の吸着面に受圧材５２、圧力センサ５３及び弾性材５４を設け、さらにピンセット本体２に圧力センサ５３の電気信号に応じて制御信号を出力する制御部５５と、制御部５５の制御信号に応じてウェーハ吸着状態の良否を表示する表示部５６が、新しく設けられている。

通常、受圧材５２は、弾性材５４により吸着アダプタ３の吸着面より突き出た位置に設置されている。そして、ウェーハが真空ピンセット５１に吸着されると、吸着アダプタ９の吸着面に設けた受圧材５２がウェーハから圧力を受け、圧電素子等からなる圧力センサ５３にその圧力が加わり電気信号に変換された後、制御部５４に送られる。制御部５４ではこの電気信号を予め設定した設定値と比較し、所定値以上であればウェーハの吸着状態が正常であると判断する。逆に、所定値より低い場合はウェーハの吸着状態が異常であると判断する。これらの結果は、制御信号として表示部５５に送られ、表示部５５に設けたＬＥＤを赤や青に点灯させる。これにより、作業者が確実にウェーハの吸着状態の良否を知ることができ、吸着が悪い状態で誤ってウェーハを移し替えることがなくなり、ウェーハの落下や破損を防止できる。

また、本実施例の他の構成として、図６の真空ピンセット６１の一部断面側面図に示すように、ピンセット本体２の吸引流路１２の開閉操作を行なう開閉弁の操作ボタン５と吸着アダプタ３の間に、圧力センサ６２、制御部６３及び表示部６４を設け、ウェーハを吸着した際の吸引圧力異常の有無を検出するようにしてもよい。ウェーハの吸着状態が悪い場合は吸引圧力が低下するので、このような構成によっても、確実にウェーハ吸着状態の良否を検出することができる。また、表示部６４の代わりに警報部を設け、ウェーハ吸着異常の有無を音により作業者に知らせることもできる。

以上、上述した本発明の真空ピンセットでは、薄ウェーハを吸着するための分割吸着溝として四角形状のものについて説明したが、形状はこれに限定されるものではない。吸引力が分散される形状のものであればよく、例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、円形状の分割吸着溝７１、十字形状の分割吸着溝７２を形成するようにしてもよい。

吸着アダプタの吸着面に細かく分割された分割吸着溝を形成することによって、ウェーハにかかる吸引ストレスを分散することができ、厚さが１００μｍ以下の薄ウェーハを吸着する場合であっても割れや傷の発生を防止することができ、製品歩留りを向上できる。

本発明の第１実施例の真空ピンセットの平面図、吸着アダプタの拡大平面図及びＡ−Ａ断面図本発明の第２実施例の真空ピンセットにおける吸着アダプタの拡大平面図及びＢ−Ｂ断面図本発明の第３実施例の真空ピンセットにおける吸着アダプタの表面側、裏面側の拡大平面図及びＣ−Ｃ断面図本発明の第４実施例の真空ピンセットにおける吸着アダプタの表面側、裏面側の拡大平面図及びＤ−Ｄ断面図本発明の第５実施例の真空ピンセットの平面図、一部断面側面図本発明の第５実施例の変形例を示す真空ピンセットの一部断面側面図本発明の真空ピンセットにおける分割吸着溝の他の形状例従来の真空ピンセットの平面図、吸着アダプタの拡大平面図及びＥ−Ｅ断面図

符号の説明

１本発明の第１実施例の真空ピンセット
２ピンセット本体
３吸着アダプタ
４ハンドル部
５操作ボタン
６吸引ホース
７真空ポンプ
８吸引口
９吸着チップ
１０連結管
１１吸引導管
１２吸引流路
１３分割吸着溝
２１本発明の第２実施例の真空ピンセットの吸着アダプタ
２２幅広吸着溝
２３吸引流路
２４吸引口
３１本発明の第３実施例の真空ピンセットの吸着アダプタ
３２櫛歯状の幅広吸着溝
３３吸引流路
３４吸引口
４１本発明の第４実施例の真空ピンセットの吸着アダプタ
５１本発明の第５実施例の真空ピンセット
５２受圧材
５３圧力センサ
５４弾性材
５５制御部
５６表示部
６１本発明の第５実施例の他の真空ピンセット
６２圧力センサ
６３制御部
６４表示部
７１円形状の分割吸着溝
７２十字形状の分割吸着溝
８１従来の真空ピンセット
８２ピンセット本体
８３吸着アダプタ
８４ハンドル部
８５操作ボタン
８６吸引ホース
８７真空ポンプ
８８吸引口
８９吸着チップ
９０連結管
９１吸引導管
９２吸引流路
９３櫛歯状の吸着溝

Claims

内部に吸引流路が形成され、前記吸引流路を開閉操作する開閉弁が装着されたピンセット本体と、前記吸引流路に連結する吸引口を介して半導体ウェーハを真空吸着する吸着アダプタで構成された真空ピンセットにおいて、前記吸着アダプタの吸着面に、細かく分割された分割吸着溝が形成されていることを特徴とする真空ピンセット。
前記分割吸着溝の外側に、前記分割吸着溝よりも大きな幅を有する幅広吸着溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の真空ピンセット。
前記吸着アダプタの吸着面が、前記吸着アダプタの両面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の真空ピンセット。
前記吸着アダプタの吸着面に、半導体ウェーハの吸着状態の良否を検出する圧力センサが設置されていることを特徴とする請求項１〜３記載の真空ピンセット。
前記ピンセット本体の吸引流路に、半導体ウェーハの吸着状態の良否を検出する圧力センサが設置されていることを特徴とする請求項１〜３記載の真空ピンセット。
前記分割吸着溝が、四角形状、円形状、十字形状であることを特徴とする請求項１〜５記載の真空ピンセット。