JP4688567B2

JP4688567B2 - 固定キャリア

Info

Publication number: JP4688567B2
Application number: JP2005137537A
Authority: JP
Inventors: 智小田嶋; 則義細野
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-05-10
Also published as: JP2006315695A

Description

本発明は、半導体ウェーハや石英ガラスに代表される基板やプリント配線板、チップ部品、その他単独ではハンドリングが困難な部材、工程上一時固定を要する部材等を着脱自在に保持する固定キャリアに関するものである。

近年、半導体ウェーハの口径は２００ｍｍから３００ｍｍに拡大してきているが、この３００ｍｍタイプの半導体ウェーハは、表面に回路が形成され、回路の形成面にバックグラインドテープが貼着された後、積層構造のパッケージ要求等に鑑み裏面が薄くバックグラインドされる。
こうしてバックグラインドテープの粘着された半導体ウェーハは、他の工場に輸送されてＩＣチップ化され、専用のキャリアに搭載された状態でボンディングや封止等の加工が施される（特許文献１参照）。
特開昭５９−２２７１９５号公報

従来における半導体ウェーハやチップの加工は以上のようになされ、バックグラインドされた半導体ウェーハが非常に割れやすく、反りやすいので、他の工場に傷付けることな
く適切に輸送することがきわめて困難であるという大きな問題がある。この問題を解消す
る手段としては、上記した専用のキャリアを使用するという方法が考えられるが、このキ
ャリアはあくまで工場内の搬送に使用される専用品であり、過酷な輸送条件等を何ら考慮
したものではない。したがって、工場から工場への長時間の輸送に使用することはできな
い。

さらに、従来においては、工場から工場への輸送時にバックグラインドテープが長時間粘着していると、回路のバンプにバックグラインドテープの粘着剤が転写してしまうおそれが少なくない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、損傷しやすい被搭載物品や固定を要する部材を適切に輸送等することのできる固定キャリア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、基材と、この基材に重ね設けられて被搭載物品を着脱自在に保持する変形可能な保持層とを備えたものであって、
基材に、複数の突起を設けてその先端部を保持層に接触させるとともに、これら複数の突起と保持層との間の区画空間に連なる給排孔を設け、保持層の変形領域の少なくとも一部を非粘着処理したことを特徴としている。
なお、保持層の変形領域を、各突起の先端部と接触しない保持層の非接触部における表面とすることが好ましい。

ここで、特許請求の範囲における基材や固定キャリアは、平面略円形、略楕円形、略矩形、略多角形等に形成することができ、基板用の収納容器に収納されるものでも良いし、そうでなくても良い。また、被搭載物品には、少なくとも単数複数の精密基板、液晶ガラス、石英ガラス、フォトマスク、回路基板、チップ部品、検査用のリードフレーム、各種の用紙、薄い電子部品等が含まれる。この被搭載物品が精密基板の場合には、口径３００ｍｍ、４００ｍｍ、４５０ｍｍの半導体ウェーハ（ＳｉウェーハやＧａＰウェーハ）が含まれる。保持層には、可撓性を有する各種のエラストマーやゴムを用いることができる。

突起は、円柱形、角柱形、円錐台形、角錐台形等に形成することができ、中空、中実を特に問うものではない。給排孔は単数複数いずれでも良い。また、保持層の変形領域の少なくとも一部は、単数複数の直線、十字形、Ｘ字形、螺旋形、格子形、水玉模様、亀甲繋形、鱗繋形、万字繋形の連接パターン、あるいはこれらを組み合わせたパターンに非粘着処理されたり、社名、所定の文字やキャラクター等を表示するよう非粘着処理される。

非粘着処理は、少なくとも被搭載物品の取り外しのきっかけとなる程度の大きさ・範囲で行なわれれば良い。さらに、本発明に係る固定キャリアは、工場から他の工場への輸送の際だけではなく、工場内で被搭載物品を搬送する場合等にも使用することができる。

本発明によれば、固定キャリアの保持層に被搭載物品を搭載して押せば、基材上の保持層に被搭載物品を保持させることができる。この際、被搭載物品は、固定キャリアに密着するので、例え薄くても下方に撓んで反ることが少ない。

本発明によれば、損傷しやすい被搭載物品を適切に移動、運搬、搬送、輸送等することができるという効果がある。
また、保持層の変形領域を、各突起の先端部と接触しない保持層の非接触部における表面とし、この変形領域の少なくとも一部を非粘着処理すれば、保持層の変形の際、保持層の非粘着処理部分と被搭載物品との間に空気の流通路を素早く形成し、被搭載物品の取り外しのきっかけとすることができる。

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と、本実施形態における固定キャリアは、図１ないし図１４に示すように、剛性を有する平面円形の基材１と、この基材１の表面３に積層被覆されて口径３００ｍｍ（１２インチ）タイプの薄い半導体ウェーハ２０を着脱自在に粘着保持する凹凸に弾性変形可能な保持層１０とを備え、半導体ウェーハ用の基板収納容器３０に収納される。

固定キャリアの全体の厚さは、０．３〜２．５ｍｍの範囲、好ましくは０．５〜１．２ｍｍの範囲が良い。これは固定キャリアの厚さが係る範囲内であれば、半導体ウェーハ２０に関する補強性を十分に確保することができるし、基板収納容器３０に収納したり取り出す際、図示しない専用のロボットのフォークの挿入間隔を十分に確保することができるからである。また、固定キャリアの軽量化をも図ることができるからである。

基材１は、図１ないし図４に示すように、基板収納容器３０に確実に収納することができるよう、所定の材料を使用して剛性を有する薄板に形成され、半導体ウェーハ２０と同じ大きさか、あるいは僅かに拡径の円板とされる。この基材１の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば耐衝撃性等に優れるポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、塩ビ、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ガラス、ステンレス等があげられる。

基材１の周縁部２を除く表面３は浅く凹み形成され、この凹んだ表面３から複数の突起４が間隔をおき上方に突出してその平坦な先端面５を保持層１０の裏面に接触させており、これら複数の突起４と保持層１０の裏面との間には、空気流動用の区画空間６が形成される（図４、図６参照）。複数の突起４は、基材１の周縁部２と略同じ０．０５ｍｍ以上の高さに揃えられ、各突起４が剛性の円柱形あるいは円錐台形に形成されており、半導体ウェーハ２０を保持層１０を介し間接的に支持する。

突起４の高さは０．０５ｍｍ以上とされるが、これは、高さが０．０５ｍｍ未満の場合には、十分な区画空間６を形成することができず、保持層１０の変形に支障を来たすおそれがあるからである。

基材１の厚さ方向には、区画空間６に連通する半導体ウェーハ２０取り外し用の給排孔７が穿孔され、この複数の突起４間に位置する給排孔７には、図４や図６に示すバキューム装置８が着脱自在に接続される。そして、このバキューム装置８が動作し、保持層１０が複数の突起４のパターンに応じて凸凹に変形するとともに、この凸凹の保持層１０と半導体ウェーハ２０との間に空気流入用の隙間が生じることにより、保持層１０に粘着保持された半導体ウェーハ２０が取り外し可能となる（図４、図６参照）。

保持層１０は、図１や図４に示すように、例えば可撓性、柔軟性、耐熱性、弾性、粘着性等に優れるウレタン系、フッ素系、シリコーン系の薄いエラストマーを使用して基材１と略同径の平面円形に形成され、変形領域１１の一部に複数の非粘着ライン１２が形成されるとともに、基材１の表面３の周縁部２に接着剤を介して貼着されており、半導体ウェーハ２０の裏面を着脱自在に粘着保持する。この保持層１０は、成形時にエラストマーに補強性フィラーや疎水性シリカ等が必要に応じて添加され、カレンダー法やプレス法等により薄膜に成形される。

複数の非粘着ライン１２は、保持層１０の変形領域１１、換言すれば、各突起４の先端面５と接触しない保持層１０の非接触部（凹む部分）における表面に非粘着処理が部分的に施されることにより、保持層１０の中心を通る平面十字形にパターン形成され、各端部が保持層１０の周縁部まで伸びており、半導体ウェーハ２０の取り外しの契機となるよう機能する。この保持層１０に対する非粘着処理としては、例えばＵＶ処理、粗面化処理、非粘着ゴムの積層、非粘着性を有する接着剤のコーティング等があげられる。

半導体ウェーハ２０は、図４や図５に示すように、基本的には丸いシリコンウェーハからなり、鏡面である表面に回路が形成され、裏面が薄くバックグラインドされており、ロボットにより保持層１０の表面に粘着保持される。この半導体ウェーハ２０の周縁部には、図５に示すように、結晶方位の判別や位置合わせ用のオリフラ（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｆｌａｔ）２１やノッチ２２が適宜形成される。

基板収納容器３０は、図７ないし図１４に示すように、固定キャリアを収納する容器本体３１と、この容器本体３１の正面を開閉する着脱自在の蓋体５０とを備えたフロントオープンボックスタイプに構成される。容器本体３１は、ポリカーボネート等からなる所定の樹脂を使用して透明のフロントオープンボックスに成形され、複数枚（２５枚又は２６枚）の固定キャリアを上下方向に並べて整列収納するよう機能する。

容器本体３１の開口した正面は、図７ないし図９に示すように、外方向に断面略Ｌ字形に屈曲形成されて横長のリム部３２を形成し、このリム部３２の内周面の上下両側には、蓋体施錠用の係止穴３３がそれぞれ凹み形成される。また、容器本体３１の背面壁の内面には、基材１の後部周縁を保持溝を介し保持する複数のリヤリテーナ３４が所定の間隔をおいて上下方向に並設され、容器本体３１の両側壁の内面には、基材１を水平に支持するティース３５がそれぞれ突出形成されており、この左右一対のティース３５が所定の間隔をおいて上下方向に並設される。

各ティース３５は、図１２等に示すように、平面略く字形あるいは半円弧形に形成されて基材１の側部周縁に沿う平板３６と、この平板３６の前部内側に一体形成されて基材１を支持する略平坦な前部中肉領域３７と、平板３６の前部外側に一体形成されて前部中肉領域３７の外側、換言すれば、容器本体３１の側壁寄りに位置する前部厚肉領域３８と、平板３６の後部に形成されて基材１を支持する後部中肉領域３９と、平板３６の後部に形成されて後部中肉領域３９の前方に位置し、容器本体３１の側壁寄りに僅かな面積で位置する平坦な後部厚肉領域４０とを備えて形成される。

ティース３５の前部中肉領域３７と前部厚肉領域３８との間には、基材１の側部周縁に接触する垂直の段差４１が僅かに形成される。また、前部厚肉領域３８は、固定キャリアの厚さに半導体ウェーハ２０の厚さを加えた高さ、具体的には０．３〜２．５ｍｍ＋α程度の高さに形成され、蓋体５０の取り外し時に基材１が容器本体３１から前方に飛び出すのをストッパとして防止するよう機能する。

前部中肉領域３７と後部中肉領域３９との間には、僅かに凹んだ薄肉領域が形成され、この薄肉領域が基材１の側部周縁に僅かな隙間を介して対向する。このような構成のティース３５は、平坦な前部中肉領域３７と後部中肉領域３９とに、基材裏面の側部周縁を高精度を維持しつつ水平に支持する。

容器本体３１の底面の前部両側と後部中央には図１３に示すように、基板収納容器３０を搭載する加工装置の位置決めピンに嵌合する位置決め具４２が配設され、容器本体３１の底面の略中央部には、平面略Ｙ字形のボトムプレート４３が着脱自在に装着されており、このボトムプレート４３の後部に着脱自在に嵌合された識別体が加工装置のセンサに検知されることにより、基板収納容器３０の種類や半導体ウェーハ２０の枚数等が把握される。

容器本体３１の天井の中央部には、自動搬送機に把持される平面略矩形のロボティックフランジ４４が着脱自在に装着され、容器本体３１の両側壁外面には、肉厚の円柱形あるいは略Ｕ字形のハンドル４５がそれぞれ着脱自在に装着されており、この一対のハンドル４５が作業者に握持されることにより基板収納容器３０が搬送される。

蓋体５０は、図７、図８、図１４に示すように、容器本体３１のリム部３２に着脱自在に嵌合される断面略皿形の筐体５１と、この筐体５１の表面を被覆する正面略矩形のカバー５２と、これら筐体５１とカバー５２との間に介在され、容器本体３１の正面に嵌合された蓋体５０を施錠する左右一対の施錠機構５３とを備えて構成される。

筐体５１は、四隅部が面取りされた正面略矩形に形成され、裏面の中央部には、基材１の前部周縁を挟持溝を介し挟持する弾性のフロントリテーナが上下方向に並設される。この筐体５１の周壁には、容器本体３１のリム部３２に圧接されるエンドレスのシールガスケットが変形可能に嵌合されるとともに、周壁の上下両側には、容器本体３１の係止穴３３に対応する貫通孔がそれぞれ穿孔される。

各施錠機構５３は、図１４に示すように、例えば筐体５１の表面側部に支持されて加工装置の蓋体開閉装置のカバー５２を貫通した操作キーにより回転操作される回転プレート５４と、この回転プレート５４の外周に穿孔された一対の溝孔に挿入され、回転プレート５４の回転に伴い蓋体５０の内外上下方向に直線的にスライドする一対の進退動プレート５５と、各進退動プレート５５の先端部に連結支持され、回転プレート５４の回転に伴い蓋体５０の貫通孔から出没して容器本体３１の係止穴３３に嵌合係止する係止爪５６とを備えて構成される。

上記において、固定キャリアを製造する場合には、例えば熱可塑性樹脂シートの成形により、基材１に複数の突起４と給排孔７とを一体成形し、この基材１の表面３の少なくとも周縁部２に薄膜の保持層１０を接着して各突起４の平坦な先端面５を被覆し、これら複数の突起４と保持層１０との間に区画空間６を形成すれば、固定キャリアを製造することができる。この製造作業の際、保持層１０の変形領域１１の一部には、複数の非粘着ライン１２が事前に形成される。

上記において、バックグラインドされた半導体ウェーハ２０を他の工場に輸送する場合には、先ず、固定キャリアの保持層１０に半導体ウェーハ２０をロボットにより押圧して密着保持させ、この固定キャリアを基板収納容器３０の容器本体３１にロボットを介して収納し、容器本体３１の正面に蓋体５０を嵌合し、その後、施錠機構５３を作動させて蓋体５０を施錠すれば、バックグラインドされた半導体ウェーハ２０を他の工場に輸送することができる。

上記収納の際、半導体ウェーハ２０は、固定キャリアに隙間なく密着して搭載されているので、薄くても下方に撓んで反ることがなく、基板収納容器３０の容器本体３１に確実に収納される。

次に、輸送された半導体ウェーハ２０を取り出してボンディングや封止の加工を施したい場合には、先ず、蓋体５０の施錠機構５３を解錠作動させて容器本体３１から蓋体５０を取り外し、容器本体３１から固定キャリアをロボットを介して取り出した後、固定キャリアの給排孔７にバキューム装置８を接続して吸引動作させれば、固定キャリアの変形した保持層１０から半導体ウェーハ２０をロボットにより簡単に吸着して取り外すことができる。

上記構成によれば、割れやすく、反りやすく、脆い半導体ウェーハ２０を容器本体３１に直接収納するのではなく、固定キャリアに保持させて間接的に収納するので、他の工場に安全、かつ適切に輸送することができる。特に、固定キャリアが強度や剛性に優れ、気圧変化等の過酷な輸送条件にも十分耐えることができるので、例え工場から工場への輸送に長時間を要しても、安全に輸送することができる。また、バックグラインドテープの粘着時間を短縮したり、省略することができるので、回路のバンプにバックグラインドテープの粘着剤が転写してしまうおそれが非常に少ない。

また、保持層１０の変形領域１１の一部に、半導体ウェーハ２０の裏面に密着しない非粘着ライン１２を形成するので、保持層１０の粘着強度にかかわらず、変形する保持層１０の非粘着ライン１２と半導体ウェーハ２０との間に空気の流通路を迅速かつ確実に形成して空気を直ちに導入し、半導体ウェーハ２０の取り外しの契機とすることができる。したがって、保持層１０の変形領域１１に非粘着ライン１２を形成せず、密着した半導体ウェーハ２０の取り外しに時間がかかる場合に比べ、半導体ウェーハ２０の素早い取り外しが大いに期待できる。

さらに、ティース３５の前部中肉領域３７と後部中肉領域３９とに固定キャリア裏面の側部周縁を高い精度を維持しつつ水平に支持させるので、固定キャリアが上下方向に傾斜してロボットのフォークによる出し入れが困難になるのを防止することが可能になる。さらにまた、固定キャリアやその基材１が半導体ウェーハ２０と略同サイズで薄いから、バックグラインドされていない半導体ウェーハ２０の収納を前提とした既存の基板収納容器３０の寸法や形状等を特に変更することなく、自動的に収納したり、取り出すことが可能になる。

なお、上記実施形態では基材１、複数の突起４、及び給排孔７を一体形成したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、基材１上にフォトレジスト層を積層してエッチングすることにより、周縁部２と複数の突起４を形成することもできる。また、基材１と複数の突起４とを一体化した後、給排孔７をドリル等で穿孔することもできる。また、基材１の周縁部２に保持層１０を接着しても良いが、基材１の周縁部２と各突起４の先端面５とに保持層１０の裏面を接着しても良い。

また、基材１と保持層１０とは、同径の大きさでも良いし、そうでなくても良い。また、変形領域１１の大部分に複数の非粘着ライン１２を設けても良い。さらに、複数の非粘着ライン１２は、同じ長さや幅でも良いし、そうでなくても良く、又断続や連続の有無を特に問うものではない。さらにまた、密着保持する部材の大きさに応じ、非粘着ライン１２の形状、長さ、幅等を設計しても良い。

本発明に係る固定キャリアの実施形態を示す平面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における半導体ウェーハの粘着保持状態を示す平面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における基材等を示す部分断面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における半導体ウェーハの粘着保持状態を示す部分断面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における半導体ウェーハを示す平面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における保持層の変形状態を示す部分断面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における基板収納容器を示す斜視全体説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における基板収納容器を示す正面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における基板収納容器の容器本体を示す断面側面図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における容器本体に半導体ウェーハを収納した状態を示す断面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における基板収納容器の容器本体を示す断面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における基板収納容器のティースを示す斜視説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における基板収納容器の容器本体を示す底面説明図である。本発明に係る固定キャリアの実施形態における基板収納容器の施錠機構を示す平面説明図である。

符号の説明

１基材
２周縁部
３表面
４突起
５先端面（先端部）
６区画空間
７給排孔
８バキューム装置
１０保持層
１１変形領域
１２非粘着ライン（非粘着処理された変形領域の少なくとも一部）
２０半導体ウェーハ（被搭載物品）
３０基板収納容器
３１容器本体
５０蓋体

Claims

基材と、この基材に重ね設けられて被搭載物品を着脱自在に保持する変形可能な保持層とを備えた固定キャリアであって、
基材に、複数の突起を設けてその先端部を保持層に接触させるとともに、これら複数の突起と保持層との間の区画空間に連なる給排孔を設け、保持層の変形領域の少なくとも一部を非粘着処理したことを特徴とする固定キャリア。
保持層の変形領域を、各突起の先端部と接触しない保持層の非接触部における表面とした請求項１記載の固定キャリア。