DE102021208695A1

DE102021208695A1 - Bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021208695A1
Application number: DE102021208695.0A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Fukushi; Tetsuo Kubo
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2022-02-24
Also published as: US11667003B2; CN114083425A; KR20220025664A; TW202209468A; JP2022036542A; US20220055173A1

Abstract

Ein an einem Zuführpad gehaltener Wafer wird von einer Haltefläche angehoben, und wenn eine untere Fläche des Wafers vollständig von der Haltefläche beabstandet worden ist, wird ein Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil geöffnet, um Luft von der Haltefläche auszustoßen. Während sich der Abstand zwischen der Haltefläche und dem von der Haltefläche beabstandeten Wafer durch Anheben einer Zuführeinheit vergrößert, wird der Öffnungsgrad des Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventils eingestellt, um eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft von der Haltefläche zu erhöhen, um dadurch den Wafer von der Haltefläche innerhalb eines kurzen Zeitraums zu beabstanden, ohne den Wafer zu zerbrechen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung.
BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
Wie in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2007 - 294588 offenbart, wird eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines an einer Haltefläche gehaltenen Wafers beschrieben, die dazu dient, ein Mischfluid, das eine Mischung aus Wasser und Luft enthält, von der Haltefläche auszustoßen, um den bearbeiteten Wafer von der Haltefläche unter Verwendung eines Zuführpads, das den Wafer hält, zu trennen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch ist die offenbarte Bearbeitungsvorrichtung insofern problematisch, dass der Wafer dazu neigt, durch den Druck des von der Haltefläche ausgestoßenen Mischfluids zerbrochen zu werden. Um das obige Problem zu lösen, wurde eine Erfindung in Bezug auf eine Bearbeitungsvorrichtung vorgeschlagen, welche, wie in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2009-076720 offenbart, die Menge an Mischfluid, die von einer Haltefläche ausgestoßen wird, nach und nach erhöht. Jedoch ist die vorgeschlagene Erfindung insofern nachteilig, dass es Zeit benötigt, einen bearbeiteten Wafer von der Haltefläche zu trennen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die im Stande ist, einen Wafer innerhalb eines kurzen Zeitraums von einer Haltefläche zu trennen, ohne dass der Wafer reißt.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Spanntisch zum Halten einer unteren Fläche eines Wafers an einer Haltefläche desselben, eine Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten einer oberen Fläche des Wafers, dessen untere Fläche an der Haltefläche gehalten wird, eine Zuführeinheit zum Entladen des an der Haltefläche gehaltenen Wafers von der Haltefläche und eine Steuerungseinheit aufweist. Bei der Bearbeitungsvorrichtung weist der Spanntisch einen Fluidverbindungsdurchgang, der eine Fluidverbindung zwischen der Haltefläche und einer Wasserzuführquelle bereitstellt, einen Verzweigungsabschnitt, der zu dem Fluidverbindungsdurchgang gehört, einen Luftfluid-Verbindungsdurchgang, der eine Luftfluidverbindung zwischen dem Verzweigungsabschnitt und einer Luftzuführquelle vorsieht, ein Wasserströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil, das in dem Fluidverbindungsdurchgang zwischen der Haltefläche und der Wasserzuführquelle zum Regulieren einer Strömungsgeschwindigkeit des Wassers von der Wasserzuführquelle in dem Fluidverbindungsdurchgang angeordnet ist, und ein Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil auf, das in dem Luftfluid-Verbindungsdurchgang zum Regulieren einer Strömungsgeschwindigkeit der Luft von der Luftzuführquelle angeordnet ist. Die Steuerungseinheit steuert die Zuführeinheit, um den an der Haltefläche gehaltenen Wafer zu halten, öffnet das Wasserströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil, um Wasser von der Haltefläche auszustoßen, beabstandet den Wafer von der Haltefläche und hebt die den Wafer haltende Zuführeinheit von der Haltefläche an, während das Wasser von der Haltefläche ausgestoßen wird, öffnet das Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil, um Luft von der Haltefläche auszustoßen, wenn die untere Fläche des Wafers vollständig von der Haltefläche beabstandet worden ist, und erhöht die Strömungsgeschwindigkeit von Luft, während ein Abstand zwischen der Haltefläche und dem von der Haltefläche beabstandeten Wafer durch Anheben der Zuführeinheit ansteigt.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es unter Verwendung einer Zuführeinheit möglich, einen Wafer schnell von einer Haltefläche zu beabstanden, ohne den Wafer zu zerbrechen, was zu einem Anstieg der Produktivität führt.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und eines beigefügten Anspruchs, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Bearbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vollständig veranschaulicht;
2 ist eine Schnittansicht, teilweise in Blockform, einer Zuführeinheit und einer Halteeinheit der Bearbeitungsvorrichtung; und
3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Abstand zwischen einer Haltefläche und einem von der Haltefläche beabstandeten Wafer und den Strömungsgeschwindigkeiten von Wasser und Luft veranschaulicht, die aus der Haltefläche ausgestoßen werden.

AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie in 1 veranschaulicht, wird eine Bearbeitungsvorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Schleifvorrichtung veranschaulicht, die eine Bearbeitungseinheit 3 zum Bearbeiten einer oberen Fläche 140 eines Wafers 14 aufweist, der an einer Haltefläche 200 gehalten wird. Der Wafer 14 ist zum Beispiel aus Siliziumcarbid (SiC) hergestellt und weist eine Dicke von in etwa 2 cm auf, bevor er bearbeitet wird. Strukturelle Details der Bearbeitungsvorrichtung 1 werden hiernach beschrieben. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 wird in Bezug auf ein dreidimensionales Koordinatensystem beschrieben, das X-, Y- und Z-Achsen aufweist, die sich entsprechend entlang einer X-Achsenrichtung, einer Y-Achsenrichtung und einer Z-Achsenrichtung erstrecken. Die X-Achsenrichtungen erstrecken sich horizontal und schließen eine +X- und eine -X-Richtung ein, und die Y-Achsenrichtungen erstrecken sich horizontal und senkrecht zu den X-Achsenrichtungen und schließen eine +Y- und eine -Y-Richtung ein. Die Z-Achsenrichtungen erstrecken sich vertikal und senkrecht zu den X-Achsenrichtungen und den Y-Achsenrichtungen und schließen eine +Z-Richtung und eine -Z-Richtung ein.
Wie in 1 veranschaulicht, schließt die Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Basis 10, die sich in den Y-Achsenrichtungen erstreckt, und eine Säule 11 ein, die in der +Y-Richtung an einem Endabschnitt der Basis 10 in der +Z-Richtung aufgestellt ist. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 schließt auch einen Bearbeitungszuführmechanismus 4 ein, der an einer Seitenfläche der Säule 11 angebracht ist, die in die -Y-Richtung weist. Die Bearbeitungseinheit 3 ist vertikal bewegbar an dem Bearbeitungszuführmechanismus 4 unterstützt. Die Bearbeitungseinheit 3 schließt eine Schleifeinheit, welche zum Beispiel eine Spindel 30 mit einer Mittelachse, die sich in den Z-Achsenrichtungen vertikal erstreckt, ein Gehäuse 31, an dem die Spindel 30 drehbar unterstützt wird, einen Spindelmotor 32, der mit der Spindel 30 zum Drehen der Spindel 30 um deren Mittelachse gekoppelt ist, einen Halter 33, der mit einem unteren Ende der Spindel 30 verbunden ist, und eine Schleifscheibe 34 ein, die abnehmbar an einer unteren Fläche des Halters 33 angebracht ist.
Die Schleifscheibe 34 schließt eine Scheibenbasis 341 und eine ringförmige Anordnung von Schleifsteinen 340 ein, die jeweils eine im Wesentlichen rechtwinklige Quaderform aufweisen und an einer unteren Fläche der Scheibenbasis 341 angeordnet sind. Die Schleifsteine 340 weisen jeweils untere Flächen auf, die zusammen eine Schleiffläche 342 für einen Kontakt mit dem Wafer 14 ausbilden.
Wenn der Spindelmotor 32 erregt wird, dreht er die Spindel 30 um ihre Mittelachse, dreht den mit der Spindel 30 verbundenen Halter 33 und die an der unteren Fläche des Halters 33 montierte Schleifscheibe 34 zusammen miteinander.
Der Bearbeitungszuführmechanismus 4 schließt eine Kugelspindel 40 mit einer Rotationsachse 45, die sich vertikal in den Z-Achsenrichtungen erstreckt, ein Paar Führungsschienen 41, das auf beiden Seiten der Kugelspindel 40 angeordnet und sich parallel zu dieser erstreckt, einen Z-Achsenmotor 42, der mit der Kugelspindel 40 zum Drehen der Kugelspindel 40 um die Rotationsachse 45 gekoppelt ist, eine Anhebe- und Absenkplatte 43 mit einer darin nicht veranschaulichten Mutter betriebsfähig mit der Kugelspindel 40 im Gewindeeingriff und mit den Führungsschienen 41 in verschiebbarem Kontakt gehaltenen Seitenabschnitten und eine Halterung 44 ein, die mit der Anhebe- und Absenkplatte 43 gekoppelt ist und die Bearbeitungseinheit 3 unterstützt.
Wenn der Z-Achsenmotor 42 erregt wird, dreht er die Kugelspindel 40 um die Rotationsachse 45, was die Anhebe- und Absenkplatte 43 dazu bringt, sich vertikal in den Z-Achsenrichtungen zu bewegen, während sie durch die Führungsschienen 41 geführt wird und das Schleifrad 34 der durch die Halterung 44 gehaltenen Bearbeitungseinheit 3 vertikal in den Z-Achsenrichtungen zu bewegen.
Eine Halteeinheit 2 ist an der Basis 10 angeordnet. Die Halteeinheit 2 schließt zum Beispiel einen Spanntisch zum daran Halten des Wafers 14 ein. Die Halteeinheit 2 schließt ein Saugelement 20, das als eine Kreisplatte geformt ist, und einen Rahmen 21 ein, der das Saugelement 20 unterstützt. Das Saugelement 20 schließt zum Beispiel ein poröses Element mit einer Anzahl von Poren darin ein. Das Saugelement 20 weist eine obere Fläche auf, die als eine Haltefläche 200 zum daran Halten einer unteren Fläche 141 des Wafers 14 dient. Der Rahmen 21 weist eine obere Fläche 210 auf, die mit der Haltefläche 200 bündig liegt.
Die Basis 10 weist eine darin angeordnete innere Basis 12 auf. Ein Horizontal-Bewegungsmechanismus 5 zum horizontalen Bewegen der Halteeinheit 2 ist an der inneren Basis 12 angeordnet.
Der Horizontal-Bewegungsmechanismus 5 schließt eine Kugelspindel 50 mit einer sich in den Y-Achsenrichtungen erstreckenden Rotationsachse, ein Paar Führungsschienen 51, die auf beiden Seiten der Kugelspindel 50 angeordnet sind und sich parallel zu dieser erstrecken, einen elektrischen Y-Achsenmotor 52, der mit der Kugelspindel 50 zum Drehen der Kugelspindel 50 um die Rotationsachse gekoppelt ist und eine bewegbare Platte 53 mit einer Mutter ein, die an einer unteren Fläche derselben angeordnet und betriebsfähig mit der Kugelspindel 50 in Gewindeeingriff ist, wobei die bewegbare Platte 53 in den Y-Achsenrichtungen entlang der Führungsschienen 51 bewegbar ist. Wenn der elektrische Y-Achsenmotor 52 erregt wird, dreht er die Kugelspindel 50 um die Rotationsachse, was verursacht, dass sich die bewegbare Platte 53 horizontal in den Y-Achsenrichtungen bewegt, während sie durch die Führungsschienen 51 geführt wird.
Mehrere Stützpfosten 291 (in 1 zwei) sind auf der bewegbaren Platte 53 aufgestellt und unterstützen daran ein ringförmiges Gelenkelement 29. Ein Basistisch 23 wird drehbar an dem ringförmigen Gelenkelement 29 unterstützt. Wie in 2 veranschaulicht, ist die Halteeinheit 2 an dem Basistisch 23 mit dem Rahmen 21 an dem Basistisch 23 unterstützt angebracht. Mit anderen Worten ist die Halteeinheit 2 an der bewegbaren Platte 53 angeordnet, wobei die Stützpfosten 291, das Gelenkelement 29 und der Basistisch 23 dazwischen angeordnet sind.
Eine Rotationseinheit 26 zum Drehen des Basistischs 23 um dessen vertikale Mittelachse ist unter der Halteeinheit 2 angeordnet. Die Rotationseinheit 26 weist zum Beispiel einen Riemenscheibenmechanismus auf und schließt eine Antriebswelle 262, die durch einen elektrischen Motor 260 um eine vertikale Mittelachse entlang der Z-Achsenrichtungen drehbar ist, eine Antriebsscheibe 263, die mit einem oberen Ende der Antriebswelle 262 gekoppelt ist, einen Endlos-Übertragungsriemen 264, der um die Antriebsscheibe 263 gelegt ist, und eine angetriebene Scheibe 265 zum Übertragen einer Antriebsleistung von der Antriebsscheibe 263 zu der angetriebenen Scheibe 265, eine angetriebene Welle 266, mit welcher die angetriebene Scheibe 265 verbunden ist, und ein Rotationsgelenk 267 ein, das mit einem unteren Ende der angetriebenen Welle 266 gekoppelt ist. Die angetriebene Welle 266 ist mit dem Basistisch 23 gekoppelt.
Wenn der elektrische Motor 260 erregt wird, um die Antriebswelle 262 um deren vertikale Mittelachse zu drehen, wird die Antriebsscheibe 263 zusammen mit der Antriebswelle 262 gedreht, was den Übertragungsriemen 264 dazu bringt, Antriebsleistung von der Antriebsscheibe 263 zu der angetriebenen Scheibe 265 zu übertragen und die angetriebene Scheibe 265 zu drehen. Die angetriebene Welle 266, die mit der angetriebenen Scheibe 265 verbunden ist, wird somit um eine vertikale Rotationsachse 25 gedreht, die sich in den Z-Achsenrichtungen erstreckt, was den Basistisch 23, der mit der angetriebenen Welle 266 gekoppelt ist, um die vertikale Rotationsachse 25 dreht.
Eine Saugquelle 240, eine Luftzuführquelle 241 und eine Wasserzuführquelle 242 sind unter der Halteeinheit 2 angeordnet. Die Halteeinheit 2 schließt einen Fluidverbindungsdurchgang 243 ein, der eine Fluidverbindung zwischen der Haltefläche 200 und der Wasserzuführquelle 242 bereitstellt. Der Fluidverbindungsdurchgang 243 erstreckt sich zum Beispiel durch den Rahmen 21, den Basistisch 23, die angetriebene Welle 266 und das Rotationsgelenk 267 und steht von dem Rotationsgelenk 267 von einer Seitenfläche desselben hervor.
Der Fluidverbindungsdurchgang 243 weist einen ersten Verzweigungsabschnitt 248 und einen zweiten Verzweigungsabschnitt 249 auf und verzweigt sich von dem ersten Verzweigungsabschnitt 248 und dem zweiten Verzweigungsabschnitt 249 in einen Saugfluid-Verbindungsdurchgang 2430, einen Luftfluid-Verbindungsdurchgang 2431 und einen Wasserfluid-Verbindungsdurchgang 2432. Der Saugfluid-Verbindungsdurchgang 2430 stellt eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Verzweigungsabschnitt 248 und der Saugquelle 240 her. Der Luftfluid-Verbindungsdurchgang 2431 stellt eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Verzweigungsabschnitt 249 und der Luftzuführquelle 241 her. Der Wasserfluid-Verbindungsdurchgang 2432 stellt eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Verzweigungsabschnitt 249 und der Wasserzuführquelle 242 her.
Ein Saugventil 2400 und ein Saugkraft-Regulierventil 2440 sind zwischen dem ersten Verzweigungsabschnitt 248 und der Saugquelle 240 verbunden. Wenn die Saugquelle 240 betätigt wird, während das Saugventil 2400 geöffnet ist, wird eine durch die Saugquelle 240 erzeugte Saugkraft durch den Fluidverbindungsdurchgang 243 zu der Haltefläche 200 des Saugelementes 20 übertragen.
Wenn zum Beispiel das Saugventil 2400 geöffnet wird und die Saugquelle 240 betätigt wird, während der Wafer 14 auf der Haltefläche 200 platziert ist, wird der Wafer 14 durch die Saugkraft von der Saugquelle 240 unter Saugwirkung an der Haltefläche 200 gehalten. Die Intensität der zu der Haltefläche 200 übertragenen Saugkraft kann durch Einstellen der Drosselung reguliert werden, welche durch das Saugkraft-Regulierventil 2440 bereitgestellt wird.
Ein Luftventil 2410 und ein Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil 2441 sind zwischen dem zweiten Verzweigungsabschnitt 249 und der Luftzuführquelle 241 verbunden. Wenn die Luftzuführquelle 241 betätigt wird, um Luft zuzuführen, während das Luftventil 2410 geöffnet ist, wird die zugeführte Luft durch den Fluidverbindungsdurchgang 243 dem Saugelement 20 zugeführt und durch die Poren in der Haltefläche 200 in einen Raum über der Haltefläche 200 ausgestoßen. Die Strömungsgeschwindigkeit der von der Haltefläche 200 ausgestoßenen Luft kann durch Einstellen der Verengung reguliert werden, welche durch das Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil 2441 bereitgestellt wird.
Ein Wasserventil 2420 und ein Wasserströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil 2442 sind zwischen dem zweiten Verzweigungsabschnitt 249 und der Wasserzuführquelle 242 verbunden. Wenn die Wasserzuführquelle 242 Wasser zuführt, während das Wasserventil 2420 geöffnet ist, wird das zugeführte Wasser durch den Fluidverbindungsdurchgang 243 dem Saugelement 20 zugeführt und aus den Poren in der Haltefläche 200 ausgestoßen. Die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Haltefläche 200 ausgestoßenen Wassers kann durch Einstellen der Verengung reguliert werden, die durch das Wasserströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil 2442 bereitgestellt wird.
Wie in 1 veranschaulicht, sind zum Beispiel eine Abdeckung 27 und ein Faltenbalg 28, der dehnbar und zusammenziehbar mit der Abdeckung 27 gekoppelt ist, in der Basis 10 angeordnet und mit der Halteeinheit 2 gekoppelt. Wenn die Halteeinheit 2 in den Y-Achsenrichtungen bewegt wird, wird die Abdeckung 27 ebenfalls zusammen mit der Halteeinheit 2 in den Y-Achsenrichtungen bewegt, was den Faltenbalg 28 dehnt und zusammenzieht.
Eine Kassettenbühne 700 ist an einer Endfläche der Basis 10 angebracht, die in die -Y-Richtung gewandt ist. Eine Kassette 70 ist auf der Kassettenbühne 700 platziert. Die Kassette 70 nimmt zum Beispiel mehrere zu schleifende Wafer 14 auf und nimmt zudem Wafer 14 auf, die geschliffen worden sind.
Ein Roboter 71 ist an der Basis 10 bei einer Position nahe an, jedoch von der Kassette 70 beabstandet, an der Kassettenbühne 700 in der +X-Richtung und der +Y-Richtung angebracht. Der Roboter 71 weist eine Roboterhand 710 und eine drehbare Welle 712 auf, an welcher die Roboterhand 710 schwenkbar ist. Die Roboterhand 710 weist eine nicht gezeigte Haltefläche 711 als eine mit einer Saugquelle verbundene obere Fläche auf. Wenn die Saugquelle betätigt wird, kann die Haltefläche 711 daran einen Wafer 14 unter Saugwirkung halten.
Wenn der Roboter 71 in Betrieb ist, entfernt er einen zu schleifenden Wafer 14 von der Kassette 70 und hält den Wafer 14 unter Saugwirkung an der Haltefläche 711 der Roboterhand 710. Die Welle 712 wird gedreht, um die Roboterhand 710 zu drehen, den Wafer 14 aus der Kassette 70 herauszunehmen und den Wafer 14 einem dem Roboter 71 benachbarten Zwischenablagebereich 720 auf der Basis 10 zuzuführen.
Der Zwischenablagebereich 720, wo der zu schleifende Wafer 14 vorübergehend in Ruhe gehalten wird, ist innerhalb eines Bewegungsbereichs des Roboters 71 nahe einem Endbereich des Bewegungsbereichs in der +X-Richtung positioniert. Ein Reinigungsbereich 742 zum Reinigen eines Wafers 14, der geschliffen worden ist, ist an der Basis 10 innerhalb des bewegbaren Bereichs des Roboters 71 nahe einem gegenüberliegenden Endbereich des Bewegungsbereichs in der - X-Richtung positioniert.
Ein Positionierungsmechanismus 72 ist in dem Zwischenablagebereich 720 angeordnet. Der Positionierungsmechanismus 72 ist mit einer Rotationseinheit 73 verbunden, die eine Rotationswelle 730, einen Encoder 731 und einen elektrischen Motor 732 einschließt, die in der Basis 10 angeordnet sind. Der Positionierungsmechanismus 72 ist um eine Mittelachse, die sich vertikal in den Z-Achsenrichtungen erstreckt, durch die Rotationseinheit 73 drehbar. Der Wafer 14, der aus der Kassette 70 herausgenommen und auf dem Zwischenablagebereich 720 platziert worden ist, wird durch den Positionierungsmechanismus 72 auf eine vorbestimmte Position ausgerichtet.
Ein Schleuderreinigungsmittel 74 ist in dem Reinigungsbereich 742 angeordnet. Das Schleuderreinigungsmittel 74 schließt einen Schleudertisch 740 zum daran Halten eines Wafers 14 und eine Reinigungsfluid-Zuführdüse 741 zum Ausstoßen eines Reinigungsfluids zu dem an dem Schleudertisch 740 gehaltenen Wafer 14 ein. Der Schleudertisch 740 ist um eine Mittelachse, die sich vertikal in den Z-Achsenrichtungen erstreckt, durch eine nicht veranschaulichte Rotationseinheit drehbar, die mit dem Schleudertisch 740 verbunden ist.
Wenn das Schleuderreinigungsmittel 74 in Betrieb ist, wird ein Wafer 14, der geschliffen worden ist, an der oberen Fläche des Schleudertischs 740 gehalten, und dann wird der Schleudertisch 740 um dessen vertikale mittlere Achse gedreht, während die Reinigungsfluid-Zuführdüse 741 gleichzeitig dem Wafer 14 das Reinigungsfluid zuführt, um den Wafer 14 zu reinigen.
Eine erste Zuführeinheit 61 zum Laden des in dem Zwischenablagebereich 720 positionierten Wafers 14 auf die Haltefläche 200 der Halteeinheit 2 ist an der Basis 10 bei einer zu dem Zwischenablagebereich 720 benachbarten Position angeordnet. Die erste Zuführeinheit 61 schließt ein kreisförmiges Zuführpad 60 zum daran Halten der oberen Fläche 140 des Wafers 14 unter Saugwirkung. Das Zuführpad 60 weist darin definiert einen Luftströmungskanal 601 auf (siehe 2). Der Luftströmungskanal 601 ist mit einer Ringform im Inneren des Zuführpads 60 definiert und weist Enden auf, die bei einer unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 in einen Raum außerhalb des Zuführpads 60 geöffnet sind.
Der Luftzuführkanal 601 führt zu einem Luftströmungsdurchgang, der sich aus dem Zuführpad 60 heraus nach oben erstreckt und in einen Luftzuführdurchgang 6910 und einen Saugdurchgang 6810 verzweigt ist. Der Luftzuführdurchgang 6910 ist mit einer Luftzuführquelle 690 verbunden, wogegen der Saugdurchgang 6810 mit einer Saugquelle 680 verbunden ist. Der Luftzuführdurchgang 6910 weist damit verbunden ein Luftventil 691 auf, und der Saugdurchgang 6810 weist mit diesem verbunden ein Saugventil 681 auf.
Zwei O-Ringe 609 mit unterschiedlichen Durchmessern sind an der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 nahe einer Außenumfangskante desselben in jeweiligen Positionen angeordnet, die radial einwärts und auswärts zu den Öffnungen des Luftströmungskanals 601 in der unteren Fläche 600 beabstandet sind. Die O-Ringe 609 dienen als Dichtelemente, die mit der oberen Fläche 140 des Wafers 14 in engem Kontakt gehalten werden, um den Wafer 14 dicht an dem Zuführpad 60 zu halten, wenn der Wafer 14 über Saugwirkung an dem Zuführpad 60 gehalten wird.
Wenn das Luftventil 691 geöffnet ist, wird die Luftzuführquelle 690 betätigt, um Luft durch den Luftströmungskanal 601 zu dessen Öffnungen in der unteren Fläche 600 zu führen, von denen Luft nach unten ausgestoßen wird. Wenn das Luftventil 691 geschlossen ist und das Saugventil 681 geöffnet ist, wird die Saugquelle 680 betätigt, um eine Saugkraft zu erzeugen, die durch den Luftströmungskanal 601 zu dessen Öffnungen in der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 übertragen wird.
Während die obere Fläche 140 des Wafers 14 mit der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 in Kontakt gehalten wird, wirkt die Saugkraft, die durch die Saugquelle 680 erzeugt und durch den Luftströmungskanal 601 zu dessen Öffnungen in der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 geführt wird, auf den Wafer 14, was den Wafer 14 über Saugwirkung an die untere Fläche 600 des Zuführpads 60 zieht.
Drei Stützstäbe 602 (in 2 sind zwei veranschaulicht) sind an einer oberen Fläche 603 des Zuführpads 60 befestigt. Die Stützstäbe 602 erstrecken sich in den Z-Achsenrichtungen vertikal und weisen an deren oberen Enden jeweils Flansche 6020 auf. Die Stützstäbe 602 erstrecken sich durch jeweilige Durchgangslöcher 630, die in einem Gelenkelement 63 definiert sind, sodass die Flansche 6020 an dem Gelenkelement 63 unterstützt werden.
Das Gelenkelement 63 ist mit einem Ende eines Arms 65 gekoppelt, dessen anderes Ende mit einem oberen Ende einer vertikal in den Z-Achsenrichtungen aufgerichteten Welle 66 gekoppelt ist. Die Welle 66 ist mit einer nicht veranschaulichten Rotationseinheit verbunden und kann durch die Rotationseinheit um eine Mittelachse gedreht werden, die sich vertikal in den Z-Achsenrichtungen erstreckt. Wenn die Rotationseinheit den Schaft 66 um dessen vertikale Mittelachse dreht, wird der Arm 65 gedreht, um das Zuführpad 60 zwischen dem Zwischenablagebereich 720 und der Haltefläche 200 des Saugelements 20 zu verschwenken.
Die Welle 66 wird an einem Anhebe- und Absenkmechanismus 64 unterstützt. Der Anhebe- und Absenkmechanismus 64 schließt eine Kugelspindel 642, die sich vertikal in den Z-Achsenrichtungen erstreckt, einen elektrischen Motor 640, der mit einem oberen Ende der Kugelspindel 642 verbunden ist, um die Kugelspindel 642 um eine vertikale, sich in den Z-Achsenrichtungen erstreckende Mittelachse zu drehen, einen Encoder 641 zum Steuern des Winkelversatzes des elektrischen Motors 640 und ein bewegbares Element 643 ein, das durch eine nicht veranschaulichte Mutter in den Z-Achsenrichtungen vertikal bewegbar ist, die darin angeordnet ist und betriebsfähig mit der Kugelspindel 642 in Gewindeeingriff ist. Das bewegbare Element 643 ist mit der Welle 66 gekoppelt.
Wenn der elektrische Motor 640 erregt wird, um die Kugelspindel 642 um ihre vertikale Mittelachse zu drehen, wird das bewegbare Element 643 durch die Mutter in einer der Z-Achsenrichtungen vertikal bewegt, die mit der Kugelspindel 642 betriebsfähig im Gewindeeingriff steht, um dadurch die mit dem bewegbaren Element 643 gekoppelte Welle 66, den mit der Welle 66 gekoppelten Arm 65 und das an dem Arm 65 unterstützte Zuführpad 60 zusammen vertikal in der gleichen Z-Achsenrichtung zu bewegen.
Wie in 1 veranschaulicht, ist eine zweite Zuführeinheit 62 zum Entladen eines Wafers 14, der geschliffen worden ist, von der Haltefläche 200 in den Reinigungsbereich 742 an der Basis 10 bei einer Position angeordnet, die nahe aber in der -X-Richtung von der ersten Zuführeinheit 61 beabstandet ist. Da die zweite Zuführeinheit 62 strukturell ähnlich zu der ersten Zuführeinheit 61 ist, werden einige Komponenten der zweiten Zuführeinheit 62 durch Bezugszeichen gekennzeichnet, die identisch zu jenen der ersten Zuführeinheit 61 sind und nachfolgend nicht im Detail beschrieben werden.
Eine Dickenmesseinheit 16 ist in der Nähe der Halteeinheit 2 an der Basis 10 angeordnet. Die Dickenmesseinheit 16 weist zum Beispiel einen Kontakthöhenmesser oder Ähnliches auf und ist im Stande, die Dicke eines Wafers 14 an der Halteeinheit 2 zu messen, indem sie den Höhenmesser mit der oberen Fläche 140 des Wafers 14 und der oberen Fläche 210 des Rahmens 21 in Kontakt bringt und die Differenz zwischen den Höhen der oberen Fläche 140 und der oberen Fläche 210 mit dem Höhenmesser misst.
Die Bearbeitungsvorrichtung 1 schließt eine Steuerungseinheit 9, welche den Betrieb der verschiedenen Komponenten der Bearbeitungsvorrichtung 1 steuert, wie folgt ein: zum Schleifen eines Wafers 14 an der Bearbeitungsvorrichtung 1 nimmt der in 1 veranschaulichte Roboter 71 den Wafer 14 aus der Kassette 70 auf der Kassettenbühne 700 und platziert den Wafer 14 zwischenzeitlich in dem Zwischenablagebereich 720, wonach der Positionierungsmechanismus 72 den Wafer 14 an einer vorbestimmten Position ausgerichtet positioniert.
Nachdem der Wafer 14 durch den Positionierungsmechanismus 72 positioniert worden ist, lädt die erste Zuführeinheit 61 den zeitweilig in dem Zwischenablagebereich 720 platzierten Wafer 14 auf der Haltefläche 200 der Halteeinheit 2. Insbesondere wird die in 2 veranschaulichte Welle 66 um ihre vertikale Mittelachse gedreht, um den Arm 65 zu drehen, bis das Zuführpad 60 über dem Wafer 14 positioniert ist, der zeitweilig in dem Zwischenablagebereich 720 platziert ist.
Dann senkt der Anhebe- und Absenkmechanismus 64 das Zuführpad 60 in der -Z-Richtung ab, um die untere Fläche 600 des Zuführpads 60 mit der oberen Fläche 140 des Wafers 14 in Kontakt zu bringen. Während die obere Fläche 140 des Wafers 14 mit der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 in Kontakt ist, wird die Saugquelle 680 betätigt, um eine Saugkraft zu der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 zu übertragen, was den Wafer 14 unter Saugwirkung an der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 ansaugt und hält.
Mit dem Wafer 14 unter Saugwirkung an der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 gehalten, wird der Arm 65 gedreht, um den unter Saugwirkung an der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 gehaltenen Wafer 14 bei einer Position über der Haltefläche 200 der Halteeinheit 2 zu positionieren. Das Zuführpad 60 wird dann abgesenkt, um den Wafer 14 auf der Haltefläche 200 zu platzieren. Während der Wafer 14 an der Haltefläche 200 platziert ist, wird das Saugventil 2400 geöffnet und die Saugquelle 240, die mit der Haltefläche 200 in Fluidverbindung gehalten wird, wird betätigt, um an der Haltefläche 200 eine Saugwirkung zu erzeugen und zu übertragen, welche den Wafer 14 unter Saugwirkung an die Haltefläche 200 anzieht und hält. Danach wird die Saugkraft, die von der Saugquelle 680 aufgebracht wird und auf die untere Fläche 600 des Zuführpads 60 wirkt, unterbrochen, was den Wafer 14 von der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 freigibt.
Als Nächstes wird der in 1 veranschaulichte Horizontal-Bewegungsmechanismus 5 betätigt, um den an der Haltefläche 200 gehaltenen Wafer 14 in der +Y-Richtung zu bewegen und den Wafer 14 unter der Bearbeitungseinheit 3 zu positionieren. Dann wird die in 2 veranschaulichte Rotationseinheit 26 betätigt, um die Halteeinheit 2 um die Rotationsachse 25 zu drehen. Der an der Haltefläche 200 gehaltene Wafer 14 wird nun um die Rotationsachse 25 gedreht. Zudem wird der in 1 veranschaulichte Spindelmotor 32 betätigt, um die Schleifsteine 340 zu drehen.
Während sich der an der Haltefläche 200 gehaltene Wafer 14 dreht und sich zudem die Schleifsteine 340 drehen, wird der Bearbeitungszuführmechanismus 4 betätigt, um die Schleifsteine 340 in der -Z-Richtung abzusenken. Die Schleiffläche 342 der Schleifsteine 340 wird nun mit der oberen Fläche 140 des an der Haltefläche 200 gehaltenen Wafers 14 in Kontakt gebracht. Während die Schleiffläche 342 der Schleifsteine 340 mit der oberen Fläche 140 des Wafers 14 in Kontakt ist, werden die Schleifsteine 340 weiter in der -Z-Richtung abgesenkt, was den Wafer 14 schleift. Die Dickenmesseinheit 16 misst die Dicke des Wafers 14, während er geschliffen wird. Wenn der Wafer 14 auf eine durch die Dickenmesseinheit 16 gemessene vorbestimmte Dicke geschliffen worden ist, kommt der Schleifvorgang des Wafers 14 zu einem Ende.
Nachdem der Schleifvorgang des Wafers 14 beendet worden ist, wird der Bearbeitungszuführmechanismus 4 betätigt, um die Schleifsteine 340 in der +Z-Richtung anzuheben, was die Schleifsteine 340 in der +Z-Richtung von der oberen Fläche 140 des Wafers 14 weg beabstandet. Dann wird der Horizontal-Bewegungsmechanismus 5 betätigt, um den an der Haltefläche 200 gehaltenen Wafer 14 in der -Y-Richtung zu bewegen.
Danach wird die zweite Zuführeinheit 62 betätigt, um den Wafer 14 von der Haltefläche 200 zu entladen. Insbesondere steuert die Steuerungseinheit 9 die Bearbeitungsvorrichtung 1, um den an der Haltefläche 200 gehaltenen Wafer 14 von der Haltefläche 200 mit der zweiten Zuführeinheit 62 wie folgt zu entladen. Als Erstes wird das Zuführpad 60 der zweiten Zuführeinheit 62, wie in 2 veranschaulicht, über dem Wafer 14 positioniert und dann durch den Anhebe- und Absenkmechanismus 64 in der -Z-Richtung abgesenkt, bis die untere Fläche 600 des Zuführpads 60 mit der oberen Fläche 140 des Wafers 14 in Kontakt kommt. Während die obere Fläche 140 des Wafers 14 mit der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 in Kontakt gehalten wird, wird die Saugquelle 680 betätigt, um eine Saugkraft zu der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 zu erzeugen und zu übertragen, was den Wafer 14 an der unteren Fläche 600 des Zuführpads 60 unter Saugwirkung anzieht und hält.
Das Saugventil 2400 wird geschlossen, um dagegen vorzugbeugen, dass die durch die Saugquelle 240 erzeugte Saugkraft zu der Haltefläche 200 übertragen wird. Dann werden das Wasserventil 2420 und das Wasserströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil 2442 geöffnet, um von der Wasserzuführquelle 242 Wasser durch den Wasserfluid-Verbindungsdurchgang 2432 und den Fluidverbindungsdurchgang 243 zu dem porösen Saugelement 20 zu führen, durch den das Wasser von der Haltefläche 200 aus in der +Z-Richtung nach oben ausgestoßen wird.
Wenn das Wasser von der Haltefläche 200 ausgestoßen wird, bildet das Wasser zwischen der Haltefläche 200 und der unteren Fläche 141 des Wafers 14 einen Wasserfilm aus, der das Zuführpad 60, welches den Wafer 14 hält, anhebt und folglich den Wafer 14 von der Haltefläche 200 beabstandet. Mit anderen Worten unterstützt die Haltefläche 200 das Zuführpad 60, das den Wafer 14 hält, mit dem dazwischen eingefügten Wasserfilm. Die Flansche 6020 der Stützstäbe 602 werden somit von dem Gelenkelement 63 abgehoben. In diesem Stadium hat sich das Wasser vollständig über der Haltefläche 200 ausgebreitet, was einen Wasserfilm vollständig zwischen der Haltefläche 200 und der unteren Fläche 141 des Wafers 14 ausbildet.
In diesem Zustand hebt der Anhebe- und Absenkmechanismus 64 den Arm 65 in der +Z-Richtung an, um das Gelenkelement 63 dazu zu bringen, die Flansche 6020 zu tragen und das Zuführpad 60, welches den Wafer 14 hält, in der +Z-Richtung von der Haltefläche 200 anzuheben.
Wenn das Gelenkelement 63 die Flansche 6020 getragen hat, werden das Luftventil 2410 und das Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil 2441 geöffnet, um Luft von der Luftzuführquelle 241 durch den Luftfluid-Verbindungsdurchgang 2431 in den Fluidverbindungsdurchgang 243 zu führen, wo die Luft mit dem Wasser von der Wasserzuführquelle 242 vermischt wird. Die Luft und das Wasser, die miteinander vermischt sind, wird als ein Mischfluid durch den Fluidverbindungsdurchgang 243 zu dem porösen Saugelement 20 geführt, durch den das Mischfluid von der Haltefläche 200 aus in der +Z-Richtung nach oben ausgestoßen wird.
Auch nachdem die untere Fläche 141 des Wafers 14 vollständig von der Haltefläche 200 beabstandet worden ist, hebt der Anhebe- und Absenkmechanismus 64 den an dem Zuführpad 60 gehaltenen Wafer 14 in der +Z-Richtung an. Während der Abstand zwischen der Haltefläche 200 und dem von der Haltefläche 200 beabstandeten Wafer 14 ansteigt, wird die Öffnung des Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventils 2441 entsprechend dem zunehmenden Abstand schrittweise erhöht, um dadurch die von der Haltefläche 200 ausgestoßene Luftmenge zu erhöhen. Durch dieses Einführen der Luft in dem Wasserfilm, der in der Öffnung zwischen der Haltefläche 200 und der unteren Fläche 141 des Wafers 14 ausgebildet ist, wird die Oberflächenspannung des Wasserfilms zerstört, was eine einfache Trennung des Wafers 14 von dem Wasserfilm zulässt.
3 ist ein Graph, der mittels eines Beispiels die Beziehung zwischen dem Abstand zwischen der Haltefläche 200 und dem von der Haltefläche 200 beabstandeten Wafer 14 und den Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers und der Luft, die von der Haltefläche 200 ausgestoßen werden, veranschaulicht. Wenn der Abstand zwischen der Haltefläche 200 und dem von der Haltefläche 200 beabstandeten Wafer 14 in einem Bereich von 0 bis 2 mm ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, wie in 3 veranschaulicht, gesteuert, um 6,5 L/min zu sein, und die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers wird gesteuert, um 1,4 L/min zu sein. Wenn der Abstand zwischen der Haltefläche 200 und dem von der Haltefläche 200 beabstandenten Wafer 14 2 mm überschreitet, wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft gesteuert, um 39 L/min zu sein, und die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers wird gesteuert, um 1,0 L/min zu sein.
Wenn der Wafer 14 um einen vorbestimmten Abstand von der Haltefläche 200 beabstandet ist, wird die Welle 66 gedreht, um den Arm 65 zu drehen und den an dem Zuführpad 60 gehaltenen Wafer 14 in dem Reinigungsbereich 742 zu positionieren, und der Anhebe- und Absenkmechanismus 64 wird betätigt, um den an dem Zuführpad 60 gehaltenen Wafer 14 abzusenken. Der Wafer 14 wird nun an der oberen Fläche des Schleudertischs 740 gehalten. Während sich der Schleudertisch 740 dreht, stößt die Reinigungsfluid-Zuführdüse 741 das Reinigungsfluid zu der oberen Fläche 140 des Wafers 14 aus, was Schlamm und Rückstände reinigt, die an der oberen Fläche 140 des Wafers 14 abgelagert sind. Nachdem die obere Fläche 140 des Wafers 14 gereinigt worden ist, wird der Roboter 71 betätigt, um den Wafer 14 wieder in der Kassette 70 zu lagern.
Wenn die zweite Zuführeinheit 62 bei der Bearbeitungsvorrichtung 1 betätigt wird, um den Wafer 14, der geschliffen worden ist, von der Haltefläche 200 zu entladen, wird nur Wasser von der Haltefläche 200 zu der unteren Fläche 141 des Wafers 14 ausgestoßen, während er von der Haltefläche 200 beabstandet ist, was einen Wasserfilm an der Haltefläche 200 ausbildet, und der Wasserfilm hebt das Zuführpad 60 an, das den Wafer 14 hält, um den Wafer 14 von der Haltefläche 200 zu beabstanden. Die Haltefläche 200 unterstützt das Zuführpad 60, das den Wafer 14 hält, mit dem dazwischen eingefügten Wasserfilm. Danach wird der Anhebe- und Absenkmechanismus 64 betätigt, um den Wafer 14 anzuheben und den Wafer 14 von der Haltefläche 206 zu entfernen. Folglich kann der Wafer 14 auf sichere Weise von der Haltefläche 200 beabstandet werden, ohne zu brechen.
Nachdem der Wafer 14 vollständig von der Haltefläche 200 beabstandet ist, hebt der Anhebe- und Absenkmechanismus 64 darüber hinaus den Wafer 14 an, während Luft von der Haltefläche 200 zu dem Wasserfilm ausgestoßen wird. Da die von der Haltefläche 200 ausgestoßene Luftmenge größer wird, je größer der Abstand zwischen der Haltefläche 200 und der unteren Fläche 141 des Wafers 14 ist, kann der Wafer 14 schnell von der Haltefläche 200 angehoben werden.
Die Bearbeitungsvorrichtung 1 ist im Stande, einen Wafer 14, der geschliffen wird, auf sichere Weise und schnell von der Haltefläche 200 zu entladen, wenn es notwendig wird, den Wafer 14, der geschliffen wird, aufgrund eines Problems von der Haltefläche 200 zu entladen, das zum Beispiel während der Schleifbearbeitung des Wafers 14 auftritt. Insbesondere ein Wafer mit darin ausgebildeten modifizierten Schichten ist dafür anfälliger, zu brechen, bevor er geschliffen wird, um die modifizierten Schichten zu entfernen. In einem Fall, in dem es aus irgendeinem Grund notwendig ist, den Wafer mit den darin ausgebildeten modifizierten Schichten von der Haltefläche 200 zu entladen, während der Wafer an der Bearbeitungsvorrichtung 1 geschliffen wird, um die modifizierten Schichten zu entfernen, kann die Bearbeitungsvorrichtung 1 den Wafer sicher und schnell von der Haltefläche 200 entladen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch den angehängten Anspruch definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind folglich durch die Erfindung einbezogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007 [0002]
JP 294588 [0002]
JP 2009076720 [0003]

Claims

Bearbeitungsvorrichtung, die aufweist: einen Spanntisch zum Halten einer unteren Fläche eines Wafers an einer Haltefläche desselben; eine Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten einer oberen Fläche des Wafers, dessen untere Fläche an der Haltefläche gehalten wird; eine Zuführeinheit zum Entladen des an der Haltefläche gehaltenen Wafers von der Haltefläche; und eine Steuerungseinheit; wobei der Spanntisch aufweist: einen Fluidverbindungsdurchgang, der eine Fluidverbindung zwischen der Haltefläche und einer Wasserzuführquelle bereitstellt, einen zu dem Fluidverbindungsdurchgang gehörenden Verzweigungsabschnitt, einen Luftfluid-Verbindungsdurchgang, der eine Luftfluidverbindung zwischen dem Verzweigungsabschnitt und einer Luftzuführquelle bereitstellt, ein Wasserströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil, das zum Regulieren einer Strömungsgeschwindigkeit von Wasser von der Wasserzuführquelle zwischen der Haltefläche und der Wasserzuführquelle in dem Fluidverbindungsdurchgang angeordnet ist, und ein Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil, das in dem Luftfluid-Verbindungsdurchgang zum Regulieren einer Strömungsgeschwindigkeit von Luft von der Luftzuführquelle angeordnet ist, und die Steuerungseinheit die Zuführeinheit steuert, um den an der Haltefläche gehaltenen Wafer zu halten, das Wasserströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil öffnet, um Wasser von der Haltefläche auszustoßen, den Wafer von der Haltefläche entfernt und hebt die Zuführeinheit, die den Wafer hält, von der Haltefläche an, wobei das Wasser von der Haltefläche ausgestoßen wird, das Luftströmungsgeschwindigkeit-Regulierventil öffnet, um Luft von der Haltefläche auszustoßen, wenn die untere Fläche des Wafers vollständig von der Haltefläche beabstandet worden ist, und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft zu erhöhen, während sich ein Abstand zwischen der Haltefläche und dem von der Haltefläche beabstandeten Wafer durch Anheben der Zuführeinheit vergrößert.