JP2012009751A - 真空ピンセット - Google Patents

Abstract

【課題】反りがある半導体ウエハに対して、安定して吸着することができる真空ピンセット。
【解決手段】長尺状の本体２と、本体２の端部に設けられ、平坦部を有する先端部３と、先端部３の平坦部３ａに設けられた複数の突部４と、を備え、突部４のうち少なくとも１つが、可撓性を有する材料からなる吸着部４であることを特徴とする真空ピンセット１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空を利用して半導体ウエハを吸着し移送させる際に用いる真空ピンセットに関し、特に反りのある半導体ウエハを吸着し移送させることができる真空ピンセットに関する。

半導体装置の分野においては、製造工程、検査工程等において、半導体ウエハを吸着するために、真空ピンセットが使用されている。真空ピンセットは、ハンドル形状の本体に設けられたボタンを押すことによって、真空ポンプ等の真空導入部から通じる真空がウエハ吸着部に達し、ウエハを吸着する構成が一般的である（例えば特許文献１参照）。

実開平６−２７０８７号公報 特開２００５−１３５９５８号公報

ところで、近年の電子機器の小型化に伴い、電子機器に搭載される部品に対しても小型化、薄型化が求められ、前記部品を構成する半導体ウエハも薄型化されている。このような半導体ウエハは、その面積に対して非常に薄く形成されているため、ウエハ上に表面加工物を形成した場合にウエハ内に応力が発生し、反りが大きくなることが知られている。
例えば、ウエハサイズ８インチ、ウエハ厚１００μｍの半導体ウエハに樹脂２０μｍを付着させたところ、１．５ｍｍの反りが見られた。一方、真空ピンセットの吸着部は通常平坦な形状に作られており、このようなウエハ形状の反りによって、安定な吸着が困難となる場合がある。

特許文献１に記載されている真空ピンセットのように、複数の独立した吸着部を設けた場合、吸着部の数が増える分、ウエハの吸着を安定化させることができる。しかしながら、吸着部の数が増加することにより、例えば、キャリア内のウエハを抜き取る際、吸着部がウエハに接触し、ウエハを傷付けやすくなる恐れがある。また、特許文献２に記載されている真空ピンセットのように、一つの吸着部に多数の吸着溝（吸着孔）を設けた構成とした場合、吸着部がウエハに接触する恐れは少なくなるが、吸着部が平坦であるために、反りがあるウエハについては全ての吸着溝を確実に吸着させることが難しくなる。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、反りがある半導体ウエハに対して、安定して吸着することができる真空ピンセットを提供することにある。

本発明の請求項１に記載の真空ピンセットは、長尺状の本体と、該本体の端部に設けられ、平坦部を有する先端部と、前記先端部の平坦部に設けられた複数の突部と、を備え、前記突部のうち少なくとも１つが、可撓性を有する材料からなる吸着部であることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の真空ピンセットは、請求項１に記載の真空ピンセットにおいて、前記吸着部が複数設けられており、該吸着部が、蛇腹状に形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の真空ピンセットは、請求項１又は２に記載の真空ピンセットにおいて、前記吸着部が複数設けられており、該複数の吸着部が、前記本体の長手方向に略直交する方向に直線状に設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の真空ピンセットは、請求項１又は２に記載の真空ピンセットにおいて、前記吸着部が複数設けられており、該複数の吸着部が、前記先端部の略中心に対して同心円状に配置されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の真空ピンセットは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空ピンセットにおいて、前記吸着部が複数設けられており、該複数の吸着部が、一つの吸引流路に接続されていることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の真空ピンセットは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空ピンセットにおいて、前記吸着部が複数設けられており、該複数の吸着部が、それぞれ個別の吸引流路に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、真空ピンセットにおいて、平坦部を有する先端部に複数の突部を備える構成とし、これら突部のうち少なくとも１つを可撓性を有する材料からなる吸着部とした。これにより、吸着部が被処理体の反りに合わせて変形することが可能となるため、反りがある被処理体に対して吸着部を安定して吸着させることができる。

本発明の第一実施形態に係る真空ピンセットを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。 第一実施形態に係る真空ピンセットの吸着部が被処理体に吸着した様子を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る真空ピンセットの吸着部を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る真空ピンセットの吸着部を示す図である。 本発明の第四実施形態に係る真空ピンセットを示す平面図である。 吸引経路の別の形態を示す図である。 吸着部（突部）の別の形態を示す図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第一実施形態を示す図面であり、図１（ａ）は真空ピンセットの平面図であり、図１（ｂ）は（ａ）に示すＡ方向から見た側面図である。また、図２は、真空ピンセットを被処理体に吸着させた様子を示す図である。
本発明の真空ピンセット１は、把持部である本体２と、半導体ウエハ等の被処理体Ｗ（図２参照）を吸着する突起状の吸着部４（突部）を有する先端部３を主な構成要素としており、前記吸着部４が、可撓性を有する材料から形成されていることを特徴としている。

まず、本発明の真空ピンセット１の全体構成を説明する。
本発明の真空ピンセット１は、図１に示すように、長尺状の本体２と本体２の一方の端部に設けられた先端部３とから構成されている。先端部３には、半導体ウエハ等の被処理体Ｗを吸着するための３つの吸着部４が設けられている。
本体２の他方の端部には、真空引き用ホース８が設けられている。真空引き用ホース８は、図示しない真空ポンプに接続されている。また、真空引き用ホース８と３つの吸着部４とは、吸引流路１０で接続されている。さらに、本体２にはボタン９が設けられており、該ボタン９を押すことによって真空引き用ホース８から通じる真空が吸着部４に達し、被処理体Ｗを吸着する構成となっている。

先端部３は、本体２の長手方向に略直交する方向に長さを有する部材である。その少なくとも一面は平面を構成しており、この平面に後述する吸着部４が取り付けられている。以下、この平面を平坦部３ａと称す。

先端部３を構成する材質は、高度の耐熱性及び耐薬品性を備えた合成樹脂材の使用が望ましく、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）等の使用が可能である。
また、先端部３の大きさは、１０ｍｍ×１５ｍｍ（図１（ａ）の上下方向が１５ｍｍ）であるが、先端部３の大きさは、被処理体Ｗの大きさに応じて適宜変更可能である。

次に、本発明の特徴である可撓性を有する材料からなる吸着部４について説明する。
本実施形態の真空ピンセット１の吸着部４は、円筒形状に形成されており、円筒の中心孔を吸入口４ａとした構成である。吸着部４は、先端部３の平坦部３ａにその軸方向が平坦部３ａを構成する面に直交するように取り付けられている。つまり、円筒形状の一端が被処理体に接する面であり、他端が平坦部３ａに接する面である。

本実施形態の吸着部４の個数は３つであり、本体２の長手方向に垂直な方向に直線状に配置されている。また、３つの吸着部４の間隔は等間隔であり、その間隔は取り扱う被処理体Ｗの大きさに応じて適宜定められる。

吸着部４は、可撓性を有する材料から形成されている。吸着部４を構成する材料としては、ゴム系材料やエラストマー等が好ましく、その硬度は、被処理体Ｗの大きさ、吸着部４の外形寸法に応じて適宜選択される。可撓性のあるゴム系材料を用いることによって、吸着部４が変形し被処理体Ｗの形状に倣うようになるため、吸着時の真空漏れが発生しにくくなる。

吸着部４の吸入口４ａは、先端部３及び本体２の内部に形成されている吸引流路１０に接続されている。吸引流路１０は、前記吸着部４と真空引き用ホース１０とを接続する流路である。吸引流路１０は、図１に示すように、先端部３内で一つの吸引流路１０に纏められ、本体２内部に形成された吸引流路１０に接続される。吸引流路は、先端部３及び本体２の内部を穿設することによって形成される。吸引流路１０のうち、吸着部４と接続される箇所の内径については、吸入口４ａの内径と略同一にすることが好ましい。

次に、本実施形態の真空ピンセット１の使用方法について説明する。
本実施形態の真空ピンセット１の使用方法は基本的に従来の真空ピンセットの使用方法と同様であり、使用者は従来の真空ピンセットから違和感なく乗り換えることができる。使用者は、ボタン９を押すことによって真空ピンセット１の真空引きを行い、この状態で被処理体Ｗに接するように真空ピンセット１の先端部３を近づけて、被処理体Ｗを吸着させる。なお、通常状態（ボタン９を押さない状態）において真空引きを行い、ボタン９を押すことによって真空引きを解除する構成としてもよい。

図２は、反りのある被処理体Ｗに合わせて、吸着部４が変形した様子を示している。本発明の真空ピンセット１を構成する吸着部４は可撓性を有しているため、被処理体Ｗの反りの量に応じてそれぞれの吸着部４が変形することによって、安定して被処理体Ｗを吸着することができる。

なお、本実施形態の吸着部４は、先端部３に３つ形成されているが、これに限ることは無く、２つ以上あればよい。数が多いほど確実な吸着が可能となる。一方、数が少ない場合は、真空ピンセットの構成の簡略化となり、製造コストを低下させることができる。
また、吸着部４は、図１（ｂ）に示したような円筒形状に限ることはなく、蛇腹状に形成されていてもよい。蛇腹状に形成することによって、軸方向に伸縮しやすくなり、より硬い材質の使用が可能となる。

また、吸着部４は、圧縮コイルバネなどの弾性部材を可撓性材料で覆うような構成としてもよい。
また、本体２の形状に関しては、本実施形態に示したような、真っ直ぐな棒状である必要はなく、使用者が使用しやすいように、把持部（本体２）と先端部３の間に湾曲した部分を設けてもよい。

＜第二実施形態＞
次に、本発明に係る第二実施形態を図面に基づいて説明する。
図３は、本実施形態に係る真空ピンセット１Ａを示す図である。なお、ここでは第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。第二実施形態に係る真空ピンセット１Ａは、特に、図３に示すような下に凸である反り形状を有する被処理体Ｗを、被処理体Ｗの下方向から吸着するのに適した構成である。

第二実施形態に係る真空ピンセット１Ａは、第一実施形態に係る真空ピンセット１が３つの突部を有し、これら突部の全てが吸着部４であるのに対し、３つの突部のうち２つが吸着部４であり、１つが突起状のパッド５であることが特徴である。
パッド５は、先端部３の中央に設けられており、２つの吸着部４は、該パッド５の両側に設けられている。パッド５は、その高さが吸着部４の高さと比較して十分低くなるように形成されており、吸着部４と同様に、可撓性を有する材料から形成されることが好ましい。

図３は、第二実施形態に係る真空ピンセット１Ａを使用して、下に凸の反りを有する平板状の被処理体Ｗを、被処理体Ｗの下方向から吸着した様子を示す図である。
第二実施形態に係る真空ピンセット１Ａは、上述したような構成とすることによって、特に、下に凸の被処理体Ｗを、被処理体Ｗの下方向から吸着する場合に、安定して吸着することができる。また、第一実施形態に係る真空ピンセット１と比較して、吸着部４の数を減らすことができるため、真空ピンセットのコストダウンを図ることができる。
なお、上に凸の反りを有する被処理体Ｗを、被処理体Ｗの上方向から吸着する場合においても、本実施形態の真空ピンセット１Ａが適している。

＜第三実施形態＞
次に、本発明に係る第三実施形態を図面に基づいて説明する。
図４は、本実施形態に係る真空ピンセット１Ｂを示す図である。なお、ここでは第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。第三実施形態に係る真空ピンセット１Ｂは、特に、上に凸である反り形状を有する被処理体Ｗを、被処理体Ｗの下方向から吸着するのに適した構成である。

第三実施形態に係る真空ピンセット１Ｂは、第二実施形態に係る真空ピンセット１Ａが２つの吸着部４、及び１つのパッド５を有しているのに対し、１つの吸着部、及び２つのパッド５を有している。これら吸着部４及びパッド５は、本体２の長手方向に垂直な方向に直線状に、１つの吸着部４が中央になるように配置されている。第二実施形態と同様に、パッド５は、その高さが吸着部４の高さと比較して十分低くなるように形成されており、吸着部４と同様に、可撓性を有する材料から形成されることが好ましい。

図４は、第三実施形態に係る真空ピンセット１Ｂを使用して、上に凸の反りを有する平板状の被処理体Ｗを、被処理体Ｗの下方向から吸着した様子を示す図である。
第三実施形態に係る真空ピンセット１Ｂは、上述したような構成とすることによって、特に、上に凸の被処理体Ｗを、被処理体Ｗの下方向から吸着する場合において、安定して吸着することができる。また、第二実施形態に係る真空ピンセット１Ａと比較して、吸着部４の数を減らすことができるため、真空ピンセットのコストダウンを図ることができる。
なお、下に凸の反りを有する被処理体Ｗを、被処理体Ｗの上方向から吸着する場合においても、本実施形態の真空ピンセット１Ｂが適している。

＜第四実施形態＞
次に、本発明に係る第四実施形態を図面に基づいて説明する。
図５は、本実施形態に係る真空ピンセット１Ｃを示す平面図である。なお、ここでは第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。

本実施形態の真空ピンセット１Ｃは、円板状の先端部３Ｃと、先端部３Ｃの中心に対して同心円状に設けられた４つの吸着部４Ｃ（突部）を有することを特徴としている。他の実施形態と同様に、吸着部４Ｃは、可撓性を有する材料から形成されている。
先端部３Ｃ及び本体２には、吸着部４Ｃの配置箇所に対応して、吸引流路１０が形成されている。

第四実施形態に係る真空ピンセット１Ｃは、上述したような構成とすることによって、被処理体Ｗのより広い範囲を吸着することが可能となり、更に吸着が安定する。しかしながら、第四実施形態の真空ピンセット１Ｃは、第一〜第三実施形態の真空ピンセットと比較して先端部の大きさが大きくなるため、使用者は被処理体Ｗの周囲の空間に応じて、第四実施形態の真空ピンセット１Ｃの使用を判断することが好ましい。

また、本実施形態の真空ピンセット１Ｃの吸着部４Ｃの数及び配置は、被処理体Ｗの大きさ、重量等に応じて適宜変更することが可能である。例えば、吸着部４Ｃが二重の円を描くように配置してもよいし、四角を描くように配置してもよい。また、先端部３Ｃの平面視における形状は、吸着部４Ｃの配置に応じて適宜変更することができることは言うまでもない。
さらに、被処理体Ｗの形状に応じて、適当な場所に第二、第三実施形態に示すようなパッド（突部）を配置してもよい。

また、図６に示す真空ピンセット１Ｄように、各吸着部４（突部）に対し独立した吸引流路１０ａ〜１０ｃを設けることもできる。
複数の吸着部４の吸着を一つの吸引流路を介して真空引きを行った場合、１つの吸着部４の吸着が外れると、他の吸着部４の吸着圧まで低下する恐れがある。図６に示す真空ピンセット１Ｄのように、各吸着部４に対して独立した吸引流路１０ａ〜１０ｃを設けることによって、いずれかの吸着部４が外れた場合においても、別の吸着部４の吸着が維持されるため、被処理体Ｗの落下を防ぐことができる。

また、吸着部（突部）については、図７に示すような機構の突部４Ｅを採用することができる。突部４Ｅは蛇腹状に形成されており、図７（ａ）に示すように先端部の表面下に格納することができる。この機構は、図７（ｂ）に示すように、シャッター１１を開くことで蛇腹状の突部４Ｅが飛び出す構成である。
このような機構によれば、例えば、ウエハキャリア内に隣接して保管されている複数の半導体ウエハのうちの１枚を取り出す際、突部４Ｅを格納することによって、狭い隙間に先端部を挿入しやすくなる。よって、先端部が隣接する半導体ウエハを傷付ける可能性を減らすことができる。半導体ウエハ間に真空ピンセットを挿入後は、突部４Ｅを飛び出させることによって、他の実施形態と同様の真空ピンセットとして使用することができる。

Ｗ…被処理体、１…真空ピンセット、２…本体、３…先端部、３ａ…平坦部、４…吸着部（突部）、４ａ…吸入口、５…パッド、８…真空引き用ホース、９…ボタン、１０…吸引流路。

Claims (6)

1. 長尺状の本体と、
   該本体の端部に設けられ、平坦部を有する先端部と、
   前記先端部の平坦部に設けられた複数の突部と、を備え、
   前記突部のうち少なくとも１つが、可撓性を有する材料からなる吸着部であることを特徴とする真空ピンセット。
2. 前記吸着部は、蛇腹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ピンセット。
3. 前記吸着部は複数設けられており、該複数の吸着部が、前記本体の長手方向に略直交する方向に直線状に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ピンセット。
4. 前記吸着部は複数設けられており、該複数の吸着部が、前記先端部の略中心に対して同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ピンセット。
5. 前記吸着部は複数設けられており、該複数の吸着部が、一つの吸引流路に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空ピンセット。
6. 前記吸着部は複数設けられており、該複数の吸着部が、それぞれ個別の吸引流路に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空ピンセット。

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