CN107887313A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种加工装置，既抑制了水的消耗量，又在润湿了晶片的正面的状态下进行搬送。搬送机构(36)对将面积比晶片(W1)大的基质(W2)粘合在晶片的下表面而成的板状工件(W)进行搬送。搬送机构具有：搬送垫(38)，其对晶片的上表面进行覆盖；保持部(20)，其对基质进行保持，该基质比晶片靠外周；以及水提供源(81)，其对晶片提供水。搬送机构以在搬送垫的下表面与晶片的上表面之间形成规定的间隙(D)，搬送机构在对该间隙提供了规定的量的水的状态下对板状工件进行搬送。

Description

加工装置
技术领域
本发明涉及加工装置，该加工装置具有对被加工物进行搬送的搬送机构。
背景技术
例如，在对晶片进行研磨的研磨装置中，提出了实施CMP(Chemical MechanicalPolishing：化学机械研磨)研磨的方案。在这样的研磨装置中，使用研磨磨粒和浆料来实施研磨。具体来说，使含有研磨磨粒的浆料稳定在研磨垫与晶片之间，通过研磨垫将该浆料压在晶片上，从而对晶片的正面进行研磨。
将研磨后的晶片搬送到清洗单元上。但是，在搬送途中晶片的正面(被研磨面)干燥，附着在晶片的正面上的浆料可能会固化。由于清洗单元很难将固化的浆料去除，所以不希望晶片的正面干燥。
因此以往提出了一边对晶片的正面提供水一边进行搬送的搬送机构(参照专利文献1)。专利文献1的搬送机构是边缘夹紧式搬送机构，在对晶片进行保持的期间经常对晶片的正面提供水。由此，防止了晶片的干燥。
专利文献1：日本特许第5930196号公报
但是，专利文献1所记载的搬送机构中，考虑到水从晶片的正面洒落而不间断地对晶片提供水。因此，存在水的消耗量增加的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供加工装置，既能够抑制水的消耗量又能够在润湿了晶片的正面的状态下进行搬送。
根据本发明，提供加工装置，其中，该加工装置具有：保持工作台，其对板状工件的基质进行吸引保持，该板状工件由晶片和面积比晶片大的该基质按照中心一致的方式粘合而成，具有该基质向晶片的外周外侧探出而得的探出部；加工单元，其对保持在该保持工作台上的板状工件的晶片的上表面进行加工；清洗单元，其对由该加工单元进行了加工的晶片的被加工面进行清洗；以及搬送机构，其将晶片从该保持工作台向该清洗单元搬送，该搬送机构包含：保持部，其对该探出部进行保持；搬送垫，其具有与该保持部所保持的板状工件的晶片的上表面面对的下表面，该搬送垫的下表面的面积大于等于该晶片的上表面的面积；以及水提供单元，其从该搬送垫的该下表面提供水，在该保持部所保持的板状工件的该上表面与该搬送垫的该下表面之间具有间隙，当利用该水提供单元对该间隙提供水而使该间隙被水充满时，将从该水提供单元提供的水截断从而在该间隙被水充满的状态下将板状工件从该保持工作台向该清洗单元搬送。
根据该结构，由于搬送垫的下表面具有大于等于晶片的上表面的面积，所以在对晶片进行搬送时，通过使搬送垫的中心与晶片的中心一致而利用搬送垫对晶片的整个上表面进行覆盖。并且，通过从水提供单元提供水而在搬送垫的下表面与晶片的上表面之间的间隙中形成水层。由此，晶片的整个上表面被水层覆盖。此时，由于通过搬送垫与晶片之间的表面张力将水层保持在上述间隙内，所以不需要持续提供水。即，能够以规定的量的水来维持晶片的上表面的湿润状态。因此，既能够抑制水的消耗量，又能够在润湿了晶片的上表面的状态下进行搬送。
根据本发明，既能够抑制水的消耗量，又能够在润湿了晶片的正面的状态下进行搬送。
附图说明
图1是本实施方式的CMP研磨装置的立体图。
图2是本实施方式的搬送机构的示意性剖视图。
图3是示出本实施方式的搬送机构的保持工序的一例的示意性剖视图。
图4的(A)和(B)是示出本实施方式的搬送机构的水提供工序的一例的示意性剖视图。
图5是示出本实施方式的搬送机构的分离工序的一例的示意性剖视图。
标号说明
W1：晶片；W2：基质；Wa：探出部；W：板状工件；D：间隙；1：CMP研磨装置(加工装置)；26：清洗单元；36：搬送机构；38：搬送垫；41：保持工作台；51：加工单元；81：水提供源(水提供单元)；82：保持部。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式的CMP研磨装置进行说明。图1是本实施方式的CMP研磨装置的立体图。另外，本实施方式的CMP研磨装置并不限定于像图1所示的那样研磨加工专用的装置结构，例如，也可以组入到全自动实施磨削加工、研磨加工、清洗等一系列的动作的全自动类型的加工装置中。并且，在本实施方式中，对使用CMP研磨装置作为加工装置的情况进行说明，但并不限定于此，加工装置例如也可以是磨削装置。
如图1所示，CMP研磨装置1构成为对板状工件W全自动实施由搬入处理、研磨加工、清洗处理、搬出处理构成的一系列作业。板状工件W形成为大致圆板状，在收纳于盒C中的状态下搬入到CMP研磨装置1中。
另外，板状工件W由粘合工件构成，该粘合工件通过在面积比晶片W1大的基质W2的上表面上以使各自的中心一致的方式粘合晶片W1而形成。因此，在晶片W1的外周外侧形成有基质W2探出的探出部Wa。另外，晶片W1可以是在半导体基板上形成有IC、LSI等半导体器件的半导体晶片，也可以是在无机材料基板上形成有LED等光器件的光器件晶片。并且，晶片W1还可以是器件形成后的半导体基板或无机材料基板。
在CMP研磨装置1的基台11的前侧，载置有对多个板状工件W进行收纳的一对盒C。在一对盒C的后方设置有盒机器人16，该盒机器人16相对于盒C将板状工件W取出放入。在盒机器人16的两个斜后方设置有对加工前的板状工件W进行定位的定位机构21和对加工后的板状工件W进行清洗的清洗单元26。在定位机构21与清洗单元26之间设置有将加工前的板状工件W搬入到保持工作台41上的搬送机构31和将加工后的板状工件W从保持工作台41搬出的搬送机构36(相当于本发明的搬送机构)。
盒机器人16构成为在由多节连杆构成的机械手17的前端设置有手部18。利用盒机器人16，不仅将加工前的板状工件W从盒C搬送到定位机构21上，还将加工后的板状工件W从清洗单元26搬送到盒C中。
定位机构21是在暂放工作台22的周围配置能够相对于暂放工作台22的中心进退的多个定位销23而构成的。在定位机构21中，通过使多个定位销23与载置在暂放工作台22上的板状工件W的外周缘抵靠而将板状工件W的中心定位于暂放工作台22的中心。
在搬送机构31中，通过搬送垫33将板状工件W从暂放工作台22抬起，通过搬送臂32使搬送垫33回旋从而将板状工件W搬入到保持工作台41上。在搬送机构36中，通过搬送垫38将板状工件W从保持工作台41抬起，通过搬送臂37使搬送垫38回旋从而将板状工件W从保持工作台41搬出。所搬出的板状工件W被搬送到清洗单元26。
清洗单元26构成为设置有各种喷嘴(未图示)，该各种喷嘴朝向旋转工作台27喷射清洗水和干燥空气。利用清洗单元26使保持着板状工件W的旋转工作台27在基台11内下降，对基台11内喷射清洗水而对板状工件W(晶片W1的被加工面)进行旋转清洗，之后，吹送干燥空气而对板状工件W进行干燥。
在搬送机构31和搬送机构36的后方设置有转动工作台40。转动工作台40的靠搬送机构31和搬送机构36的一侧构成了对板状工件W进行搬送的搬送区域。另一方面，转动工作台的后侧(后述的加工单元51侧)构成了对板状工件W进行研磨加工的加工区域。
在转动工作台40的上表面上，沿周向按照均等的间隔设置有一对保持工作台41。转动工作台40能够通过未图示的旋转单元进行自转。每当转动工作台40旋转半圈时，保持在保持工作台41上的板状工件W便交替地位于搬送区域和加工区域。
保持工作台41以转动工作台40的旋转轴为中心按照均等的角度配置。在各保持工作台41的下方设置有使保持工作台旋转的旋转单元(未图示)。在各保持工作台41的上表面形成有对板状工件W(基质W2)的下表面进行保持的保持面42。在保持工作台41的周围形成有环状的周壁43，在周壁43的内侧，在与保持工作台41相邻的位置形成有与空气提供源(未图示)连接的喷出口44。在该周壁43的内侧积存有研磨加工中从保持工作台41流下的浆料，通过从喷出口44喷出空气而对研磨垫53提供浆料而再利用。
并且，在转动工作台40的后侧设置有柱12。在柱12上设置有对加工单元51在Z轴方向上进行加工进给的加工进给单元61。加工进给单元61具有：一对导轨62，它们与Z轴方向平行，配置在柱12的前表面上；以及电动机驱动的Z轴工作台63，其以能够在一对导轨62上滑动的方式设置。
加工单元51借助外壳64而支承在Z轴工作台63的前表面上。在Z轴工作台63的背面侧形成有螺母部(未图示)，该螺母部与滚珠丝杠(未图示)螺合，滚珠丝杠(未图示)的一端与驱动电动机66连结。通过驱动电动机66使滚珠丝杠(未图示)旋转驱动，使加工单元51沿着导轨62在Z轴方向上移动。
加工单元51对保持在保持工作台41上的板状工件W(晶片W1的上表面)进行研磨加工。加工单元51构成为借助外壳64安装在Z轴工作台63的前表面上，在主轴54的下部设置有研磨垫53。在主轴54上设置有凸缘55，加工单元51借助凸缘55而支承在外壳64中。在主轴54的下部安装有供研磨垫53安装的台板52。在研磨垫53的研磨面上形成有使浆料稳定的多个孔。
并且，主轴54的上部与浆料提供源(未图示)连接，该浆料提供源向板状工件W的上表面与研磨垫53的研磨面之间提供浆料。通过从浆料提供源提供浆料，浆料通过主轴54内的流路稳定在研磨面上。浆料是含有磨粒的碱性水溶液或酸性水溶液，例如，含有绿色金刚砂、金刚石、氧化铝、氧化铈、CBN(立方晶氮化硼)的磨粒。
在CMP研磨装置1中设置有对装置各部分进行统一控制的控制单元90。控制单元90由执行各种处理的处理器或存储器等构成。存储器根据用途由ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等一个或多个存储介质构成。
在这样的CMP研磨装置1中，将板状工件W从盒C内搬送到定位机构21上，利用定位机构21对板状工件W进行定心。接着，将板状工件W搬入到保持工作台41上，通过转动工作台40的旋转将保持在保持工作台41上的板状工件W定位在CMP研磨位置。在CMP研磨位置，通过加工单元51对板状工件W进行研磨加工。并且，利用清洗单元26对板状工件W进行清洗，将板状工件W从清洗单元26向盒C搬出。
但是，在以往的研磨装置中，通过上述那样的旋转式的清洗单元对研磨加工后的晶片进行清洗。具体来说，清洗单元使吸引保持着晶片的旋转工作台高速旋转并对晶片喷射清洗水而进行清洗。在这种清洗单元中，利用通过离心力将清洗水吹拂到外侧的力将晶片的上表面的污物(研磨屑、浆料等)洗去。
但是，即使利用离心力吹拂掉了晶片的上表面的污物，也可能在晶片的外周部分残留浆料，未必能获得充分的清洗效果。
当残留于晶片的外周部分的浆料等污物干燥时会固化，即使再次用水润湿也很难去除。不仅如此，还可能因在后续的工序中向装置内混入浆料而产生计划之外的不良情况。因此，提出了如下的搬送机构：在对晶片进行研磨加工之后，在将晶片搬送到清洗单元的期间经常提供水以使晶片的上表面不会干燥。但是，存在因经常提供水而浪费使用水的问题。
并且，近年来，追求晶片的进一步薄化，代替在晶片的下表面粘接保护带的方式而使用蜡来粘接基质。其目的是防止在SiC基板或蓝宝石基板那样需要更大的按压载荷(例如磨削载荷)的晶片的加工中因保护带的下沉或晶片的横偏而导致的误差。
因此，本发明者根据上述的课题，构想出既抑制水的消耗量又在润湿了晶片的正面的状态下进行搬送的结构。
具体来说，在本实施方式中，采用了如下结构：在对晶片W1进行搬送时，使搬送垫38按照覆盖晶片W1的整个上表面的方式(参照图2)与晶片W1对置，对形成于搬送垫38的下表面与晶片的上表面之间的间隙提供规定的量的水。由于提供到间隙中的水(水层)因表面张力而保持在间隙内，所以仅通过提供规定的量的水便能够抑制晶片W1的上表面的干燥。这样，既能够节约水，又能够在润湿了晶片W1的上表面的状态下进行搬送。
接着，参照图2对本实施方式的搬送机构的详细结构进行说明。图2是本实施方式的搬送机构的示意图。另外，在本实施方式中，说明了对在晶片的下表面粘合有基质的板状工件进行搬送的情况，但搬送对象并不限定于此。
如图2所示，本实施方式的搬送机构36构成为将研磨加工后的板状工件W从保持工作台41搬出而搬送到清洗单元26(参照图1)中。
保持工作台41对板状工件W的下表面进行吸引保持。具体来说，在保持工作台41的正面由多孔陶瓷等多孔质部件形成有对基质W2进行吸引保持的保持面42。保持面42具有比基质W2的外径稍小的外径。在保持工作台41上形成有与保持面42连通的连通孔41a。该连通孔41a经由阀70与吸引源71连接，并且经由阀72与空气提供源73连接。另外，在利用保持工作台41对板状工件W进行保持的期间，阀70是打开的，而阀72是关闭的。
搬送机构36具有搬送垫38，该搬送垫38借助轴部36a被支承在能够回旋的搬送臂37(参照图1)的前端。搬送垫38形成为以轴部36a为中心的大致圆板形状，整体上具有比板状工件W的外径稍大的外径。在搬送垫38的下表面侧形成有比整体外径稍小的圆形的突出部38a。
在后面进行详述，突出部38a的下表面具有当与晶片W1的上表面面对时大于等于晶片W1的面积。在图2中，示出了突出部38a的外径比晶片W1的面积稍大的情况，但突出部38a的外径也可以与晶片W1的外径相同。在搬送垫38和轴部36a的中心形成有贯通孔38b。该贯通孔38b经由阀80与水提供源81连接。
并且，在搬送垫38的比突出部38a靠外周的部分，设置有对板状工件W的探出部Wa进行保持的保持部82。保持部82在周向上按照均等的间隔设置多个(例如，3个)(在图2中仅图示了两个)。保持部82构成为包含：轴部83，其在搬送垫38的外周附近沿铅直方向贯通；吸附部84，其设置在轴部83的下端；以及止动部85，其设置在轴部83的上端。
吸附部84例如由橡胶等弹性体构成，具有直径朝向下方变大的圆锥台形状。止动部85具有直径比轴部83大的圆板形状，起到了防止轴部83和吸附部84脱落的作用。在保持部82上形成有与吸附部84连通的连通路(未图示)，该连通路经由阀86与吸引源87连接。
并且，保持部82构成为能够在轴向上升降。在后面进行详述，通过控制单元90(参照图1)对吸附部84相对于搬送垫38的高度进行控制，以便按照规定的高度对板状工件W进行保持。并且，搬送机构36整体也构成为能够通过未图示的升降机构进行升降。
接着，参照图3到图5对本实施方式的搬送机构的搬送工序进行说明。图3是示出本实施方式的搬送机构的保持工序的一例的图。图4是示出本实施方式的搬送机构的水提供工序的一例的图。图4的(A)示出了水提供工序的整体示意图，图4的(B)示出了图4的(A)的晶片附近的局部放大图。图5是示出本实施方式的搬送机构的分离工序的一例的图。
本实施方式的搬送工序经过以下工序来实施：保持工序(参照图3)，利用搬送机构36对板状工件W进行吸引保持；水提供工序(参照图4)，对晶片W1的上表面提供水；以及分离工序(参照图5)，其使板状工件W从保持工作台41分离。
如图3所示，在保持工序中，通过搬送机构36对板状工件W进行吸引保持。搬送机构36使搬送臂37(参照图1)回旋而使保持工作台41上的板状工件W的中心与搬送垫38的中心一致。并且，通过未图示的升降机构使搬送机构36下降，将搬送机构36定位在能够对板状工件W进行保持的高度。由此，板状工件W的上表面被搬送垫38覆盖。
具体来说，搬送机构36在其吸附部84的下端与探出部Wa的上表面抵接之后，被定位在突出部38a的下表面与晶片W1的上表面的间隙成为规定的间隙D的高度。此时，保持部82相对于搬送垫38相对地上升。如上述那样，通过控制单元90(参照图1)对吸附部84相对于搬送垫38的高度进行控制以便形成规定的间隙D。如果形成了规定的间隙D，则打开阀86，使吸附部84产生负压。由此，探出部Wa被吸附部84吸引保持。
如图4所示，在水提供工序中，对晶片W1的上表面提供水。具体来说，如图4的(A)所示，打开阀80，从水提供源81通过连通孔41a对搬送垫38提供水。从突出部38a的下表面对突出部38a与板状工件W之间的间隙D提供水。水沿着该间隙D朝向晶片W1的外周流入。其结果是，间隙D被水充满。即，在突出部38a的下表面与晶片W1之间形成有水层，晶片W1的整个上表面被水覆盖。
更具体来说，如图4的(B)所示，由于突出部38a与板状工件W之间的表面张力，水被保持为从突出部38a的外缘部向径向外侧稍微鼓出。即，晶片W1的外周部分(侧面)也成为被水覆盖的状态。当间隙D被水充满时，关闭阀80，来自水提供源81的水提供被截断。这样，在本实施方式中，通过设定规定的间隙D以便能够利用表面张力将水层保持在突出部38a与晶片W1之间，从而不需要提供更多的水，能够获得节水效果。
如图5所示，在分离工序中，板状工件W从保持工作台41分离。具体来说，关闭阀70并且打开阀72，板状工件W从保持工作台41浮起(分离)。搬送机构36在保持着图4所示的规定的间隙D和水层的状态下上升。此时，保持部82相对于搬送垫38的高度按照图4的状态保持(固定)。并且，搬送机构36使搬送臂37回旋而将板状工件W搬送到清洗单元26(同时参照图1)上。由于在搬送中晶片W整体(间隙D)被水覆盖(充满)，所以不会干燥。
如以上那样，根据本实施方式，由于搬送垫38的下表面具有大于等于晶片W1的上表面的面积，所以在对板状工件W进行搬送时，通过使搬送垫38的中心与晶片W1的中心一致，晶片W1的整个上表面被搬送垫38覆盖。然后，通过从水提供源81提供水，在搬送垫38的下表面与晶片W1的上表面之间的间隙D中形成水层。此时，由于通过搬送垫38与晶片W1之间的表面张力将水层保持在上述间隙D内，所以不需要持续提供水。即，能够以规定的量的水来维持晶片W1的上表面的湿润状态。因此，既能够抑制水的消耗量，又能够在润湿了晶片W1的上表面的状态下进行搬送。
在上述实施方式中，采用了对由晶片W1和基质W2粘合而成的板状工件W进行搬送的结构，但并不限定于此。能够对作为搬送对象的板状工件进行适当变更。
在上述实施方式中，采用了晶片W1的侧面也被水覆盖的结构，但并不限定于此。晶片W1的侧面也可以不必被水覆盖。
并且，本发明的实施方式并不限定于上述的实施方式，也可以在不脱离本发明的技术思想的主旨的范围内进行各种变更、置换、变形。进而，如果因技术的进步或衍生出的其他技术而利用其他方法实现本发明的技术思想，则也可以使用该方法进行实施。因此，权利要求书覆盖了能够包含在本发明的技术思想的范围内的所有实施方式。
在本实施方式中，本发明采用了在CMP研磨装置1中对板状工件W进行搬送结构，但并不限定于此。只要是希望在湿润状态下对板状工件W进行搬送的加工装置，也可以是任何加工装置。
如以上说明的那样，本发明具有既能够抑制水的消耗量又能够在润湿了晶片的正面的状态下进行搬送的效果，特别在对具有对粘合基质而得的晶片进行搬送的搬送机构的加工装置中有用。

Claims (1)

1.一种加工装置，其中，
该加工装置具有：
保持工作台，其对板状工件的基质进行吸引保持，该板状工件由晶片和面积比晶片大的该基质按照中心一致的方式粘合而成，具有该基质向晶片的外周外侧探出而得的探出部；
加工单元，其对保持在该保持工作台上的板状工件的晶片的上表面进行加工；
清洗单元，其对由该加工单元进行了加工的晶片的被加工面进行清洗；以及
搬送机构，其将晶片从该保持工作台向该清洗单元搬送，
该搬送机构包含：
保持部，其对该探出部进行保持；
搬送垫，其具有与该保持部所保持的板状工件的晶片的上表面面对的下表面，该搬送垫的下表面的面积大于等于该晶片的上表面的面积；以及
水提供单元，其从该搬送垫的该下表面提供水，
在该保持部所保持的板状工件的该上表面与该搬送垫的该下表面之间具有间隙，当利用该水提供单元对该间隙提供水而使该间隙被水充满时，将从该水提供单元提供的水截断从而在该间隙被水充满的状态下将板状工件从该保持工作台向该清洗单元搬送。
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