JP2010245476A - ウエーハ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハ、カセット及び搬送手段の破損を防止するウエーハ加工装置を提供。
【解決手段】ウエーハカセット５０と、カセット載置台７４と、カセットにウエーハを搬入・搬出する搬送手段５４とを備え、搬送手段は、載置台に載置されたカセットに進退可能に配設され、カセットに対してウエーハを搬入・搬出するウエーハ加工装置であって、搬送手段とカセット又はウエーハとの衝突を検出する衝突検出機構９０と、搬送手段を制御する制御手段とを具備し、載置台は、ウエーハ加工装置の架台上に微少動可能に組みつけられ、衝突検出機構は、載置台又は架台の何れか一方に固定された作用板と、載置台又は架台の他方に作用板と対向して配設された接触スイッチとを含み、搬送手段と、カセット又はウエーハとの衝突時に発生する載置台の微小動によって接触スイッチが作用板に接触することで衝突を検出し、衝突を検出した際、搬送手段の動作を停止させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウエーハを収容するカセットと、カセット内にウエーハを搬入するとともにカセットからウエーハを搬出する搬送手段を備えたウエーハ加工装置に関する。

例えば、半導体デバイスや光デバイス等の製造プロセスにおいては、複数のデバイスが表面に形成されたウエーハの裏面を研削装置で研削し、必要に応じて研磨装置で研磨してウエーハを所定の厚みへと薄化した後、切削装置で切削して個々のデバイスへと分割することで各デバイスが製造される。

例えば、特開２０００−９１４００号公報には研削装置の一例が開示され、特開２００４−３０３８５５号公報には切削装置の一例が開示されている。研削装置、切削装置等のウエーハ加工装置においては、ウエーハはカセットに収容された状態でウエーハ加工装置に供給される。そして加工が施されたウエーハは、順次カセットに収容されて次の工程へと搬送される。

特開２０００−９１４００号公報では、搬送手段としてカセットに対して進退自在なロボットアーム（ウエーハ搬送ロボット）が開示されている。ロボットアームは先端に吸着パッドを備え、カセットに対して対向配置されている。

ウエーハをカセットから搬出する際には、このロボットアームがカセット内に収容されたウエーハの下面よりも低い高さに位置づけられた状態でカセット内へ進入する。そして、ウエーハの下方からウエーハ下面を吸着パッドで吸引吸着することでウエーハを保持し、ウエーハをカセットから搬出する。

一方、特開平１１−２０４４６１号公報に開示された切削装置（ダイシング装置）では、ウエーハはダイシングテープを介して環状フレームに保持された状態でカセットに収容されている。搬送手段は先端にフレームを把持する把持部を有し、カセットに対して進退自在に対向配置されている。

カセットを載置する載置台は垂直方向に移動可能となっており、搬送手段の把持部の高さに搬送すべきウエーハが位置合わせされると、搬送手段の把持部はカセットに近接移動してフレームを把持し、カセットから離れる方向へと移動することでフレームに保持されたウエーハをカセットから搬出する。

特開２０００−９１４００号公報 特開２００４−３０３８５５号公報 特開平１１−２０４４６１号公報

ところが、カセットの載置位置ずれや、搬送手段の角度や高さ調整不良、カセットの左右異なる収容部にまたがって一枚のウエーハが収容されてしまう所謂段ずれなどのウエーハ収容不良等から、ウエーハ又はカセットと搬送手段とが衝突してしまうという問題が発生する。

ウエーハ又はカセットと搬送手段とが衝突した場合にも、従来はこの衝突を検出する衝突検出機構が設けられていないために、搬送手段は動作を続行し、ウエーハやカセット、又は搬送手段自身を破損させてしまうことがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハやカセット又は搬送手段の破損を防止可能なウエーハ加工装置を提供することである。

本発明によると、ウエーハを収容するカセットと、該カセットが載置される載置台と、該カセットに対してウエーハを搬入・搬出する搬送手段とを備え、該搬送手段は、該載置台に載置された該カセットに対向して進退可能に配設され、該搬送手段が該カセット内に位置づけられることで該カセットに対してウエーハを搬入・搬出するウエーハ加工装置であって、該搬送手段と該カセット又はウエーハとの衝突を検出する衝突検出機構と、該搬送手段を制御する制御手段とを具備し、該載置台は、ウエーハ加工装置の架台上に微少動可能に組みつけられ、該衝突検出機構は、該載置台又は該架台の何れか一方に固定された作用板と、該載置台又は架台の他方に該作用板と対向して配設された接触スイッチとを含み、該搬送手段と、該カセット又はウエーハとの衝突時に発生する該載置台の該架台に対する微小動によって該接触スイッチが該作用板に接触することで衝突を検出し、衝突を検出した際、該制御手段が該搬送手段の動作を停止させることを特徴とするウエーハ加工装置が提供される。

好ましくは、前記カセットは複数の位置決め部材によって前記載置台上に位置決め載置され、前記作用板と前記接触スイッチは、前記搬送手段が前記カセットに対して進退移動する方向において微小の隙間を持って対向して配設され、該搬送手段と該カセット又はウエーハとの衝突時に、該カセットとともに該載置台が該搬送手段によって押動されることで、該接触スイッチが該作用板に接触して衝突が検出される。

本発明によると、衝突検出機構によって搬送手段とウエーハ又はカセットとの衝突が検出されると、直ちに搬送手段の動作が停止されるため、ウエーハやカセット及び搬送手段自身の破損を防止することができる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 表面に保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 衝突検出機構を具備した研削装置の外観斜視図である。 半導体ウエーハを収容したウエーハカセットの斜視図である。 載置台上に載置されたカセットとウエーハ搬送ロボットとの関係を示す図である。 衝突検出機構部分の拡大図である。 接触スイッチと作用板との配置関係を示す拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハ１１の斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の研削時には、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは、保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

以下、このように形成された半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する半導体ウエーハ加工装置の一種である研削装置２を図３を参照して説明する。４は研削装置２のハウジングであり、ハウジング４の後方には二つのコラム６ａ６ｂが垂直に立設されている。

コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてハウジング４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。

ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ハウジング４の前側部分には、第１ウエーハカセット５０と、リンク機構５１及びハンド５２を有するウエーハ搬送ロボット（搬送手段）５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、研削されたウエーハを洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置６４と、スピンナ洗浄装置６４で洗浄及びスピン乾燥された研削後のウエーハを収容する第２ウエーハカセット６６が配設されている。

スピンナ洗浄装置６４は、研削された半導体ウエーハを吸引保持して回転するスピンナテーブル６８を有している。スピンナテーブル６８は半導体ウエーハの直径と概略同径以上の直径を有している。スピンナ洗浄装置６４は、スピンナテーブル６８に吸着保持された研削済みのウエーハに向けて洗浄水を供給する図示しない洗浄水供給ノズルを有している。

図４に示すように、第１ウエーハカセット５０の両側壁５０ａ，５０ｂには櫛歯状に形成された複数のウエーハ収容部７０が形成されている。第１ウエーハカセット５０はウエーハ搬送ロボット５４に対向する開口部７２を有しており、この開口部７２を介して半導体ウエーハ１１は第１ウエーハカセット５０内に搬入され、また第１ウエーハカセット５０から搬出される。

半導体ウエーハ１１は第１ウエーハカセット５０の側壁５０ａ，５０ｂに形成されたウエーハ収容部７０にその両側部を挿入することにより第１ウエーハカセット５０内に収容される。７３は第１ウエーハカセット５０を搬送したりするとき把持する取っ手である。第２ウエーハカセット６６も、第１ウエーハカセット５０と同様な構成を有している。

図５を参照すると、ウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２はその上面に吸着パッドを有しており、リンク機構５１が伸縮することによりハンド５２が矢印Ａ方向に移動され、ハンド５２が第１ウエーハカセット（以下単にカセットと略称する）５０内に進入可能となっている。

カセット５０は、載置台７４に少なくとも二個配設された位置決め部材７６により位置決めされて載置台７４上に載置される。位置決め部材７６は、位置決めピン又は位置決めブロック等から構成される。載置台７４は図３に示した研削装置２では省略されている。７８は架台であり、同様に図３に示した研削装置２では省略されている。架台７８は研削装置２のハウジング４に固定されている。

図６を参照すると、載置台７４は弾性取り付け機構８０を介して架台７８上に搭載されている。弾性取り付け手段機構８０は、架台７８に固定された耐震ゴム８２と、ボルト８４と、載置台７４と耐震ゴム８２との間に介装されたコイルばね８６と、ナット８８から構成される。ナット８８を所定の締結力でボルト８４に締結することにより、コイルばね８６が所定量圧縮されて、載置台７４が架台７８に対して微小動可能に弾性的に取り付けられる。

９０は衝突検出機構であり、図６に示すように架台７８に固定されたブラケット９２と、ブラケット９２に取り付けられた接触スイッチ９４を含んでいる。接触スイッチ９４としては、オムロン株式会社製の商品名「タッチスイッチ」を好適に使用可能である。接触スイッチ９４はケーブル９８を介して制御手段１００に接続されている。

載置台７４の下端には円錐形状の切欠き９７を有する作用板９６が固定されている。図７に最も良く示されるように、接触スイッチ９４の先端部分９４ａは切欠き９７の形状に対応した円錐形状に形成されており、接触スイッチ９４の先端部９４ａと作用板９６の切欠き９７との間に例えば５μｍ程度の間隙を設けて、接触スイッチ９４と作用板９６とが対向配置されている。

以下、上述のように構成された衝突検出機構９０の作用について説明する。カセット５０が位置決め部材７６により載置台７４上に正しく位置決めして載置され、且つカセット５０内に半導体ウエーハ１１が正常に収容されている場合には、ウエーハ搬送ロボット５４はカセット５０又はウエーハ１１に衝突することなく、ウエーハ１１をカセット５０に対して出し入れすることができる。この場合には、勿論のこと衝突検出機構９０は動作しない。

一方、カセット５０が載置台７４上の所定位置に載置されていないか、搬送ロボット５４の角度や高さの調整不良がある場合、又はカセット５０内にウエーハ１１が正常に収容されていない場合には、ウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２がウエーハ１１又はカセット５０に衝突することになる。

この衝突が発生すると、載置台７４がウエーハ搬送ロボット５４により押し動かされるので、接触スイッチ９０が作用板９６に接触して衝突が検出される。この衝突が検出されると、制御手段１００は直ちにウエーハ搬送ロボット５４の動作を停止させる。

これにより、衝突を検出してもウエーハ搬送ロボット５４が動作を継続することによって発生するウエーハ１１、カセット５０、又はウエーハ搬送ロボット５４の破損を未然に防止することができる。

尚、上述した実施形態では、接触スイッチ９４を架台７８に取り付け、作用板９６を載置台７４に取り付けているが、特に図示しないが接触スイッチ９４を載置台７４に取り付け、作用板９６を架台７８に取り付けるようにしてもよい。

以上説明した実施形態では、衝突検出機構９０を研削装置２に搭載した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、同様にウエーハ及びカセットを使用する研磨装置、切削装置等のウエーハ加工装置に同様に適用可能である。

２ 研削装置
１０ 粗研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
２８ 仕上げ研削ユニット
４４ ターンテーブル
４６ チャックテーブル
５０ 第１ウエーハカセット
５１ リンク機構
５２ ハンド
５４ ウエーハ搬送ロボット
６６ 第２ウエーハカセット
７４ 載置台
７６ 位置決め部材
７８ 架台
８０ 弾性取り付け機構
９０ 衝突検出機構
９４ 接触スイッチ
９６ 作用板

Claims (3)

1. ウエーハを収容するカセットと、該カセットが載置される載置台と、該カセットに対してウエーハを搬入・搬出する搬送手段とを備え、
   該搬送手段は、該載置台に載置された該カセットに対向して進退可能に配設され、該搬送手段が該カセット内に位置づけられることで該カセットに対してウエーハを搬入・搬出するウエーハ加工装置であって、
   該搬送手段と該カセット又はウエーハとの衝突を検出する衝突検出機構と、
   該搬送手段を制御する制御手段とを具備し、
   該載置台は、ウエーハ加工装置の架台上に微少動可能に組みつけられ、
   該衝突検出機構は、該載置台又は該架台の何れか一方に固定された作用板と、該載置台又は架台の他方に該作用板と対向して配設された接触スイッチとを含み、
   該搬送手段と、該カセット又はウエーハとの衝突時に発生する該載置台の該架台に対する微小動によって該接触スイッチが該作用板に接触することで衝突を検出し、
   衝突を検出した際、該制御手段が該搬送手段の動作を停止させることを特徴とするウエーハ加工装置。
2. 前記カセットは複数の位置決め部材によって前記載置台上に位置決め載置され、
   前記作用板と前記接触スイッチは、前記搬送手段が前記カセットに対して進退移動する方向において微小の隙間を持って対向して配設され、
   該搬送手段と該カセット又はウエーハとの衝突時に、該カセットとともに該載置台が該搬送手段によって押動されることで、該接触スイッチが該作用板に接触して衝突が検出される請求項１記載のウエーハ加工装置。
3. 前記ウエーハ加工装置は、研削装置、研磨装置、又は切削装置の何れかから構成される請求項１又は２記載のウエーハ加工装置。

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