JP2013158841A

JP2013158841A - 加工装置

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Publication number: JP2013158841A
Application number: JP2012019682A
Authority: JP
Inventors: Kenji Murata; 研二村田; Kohei Asai; 宏平浅井
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-01
Also published as: JP5850757B2

Abstract

【課題】ウエーハの上面に接触することなく、ウエーハの中心をチャックテーブルの回転中心に合わせてウエーハをチャックテーブル上に載置可能な搬送装置を提供する。
【解決手段】チャックテーブル６までウエーハを搬送する搬送装置１８を備えた加工装置であって、チャックテーブル６は、少なくとも３本の位置決めピン８を備え、搬送装置１８は、保持部材４２を半径方向に移動可能に支持する支持プレート４０と、チャックテーブル６に配設された位置決めピン８に対応して取り付けられ、少なくとも３個のガイド部材７４を有している。保持部材４２に保持されてチャックテーブル６上まで搬送され、アーム９０の下降によりスカート状のガイド部７５が位置決めピン８に接触することにより支持プレート４０が水平方向に移動して位置決めピン８の頂点とスカート状のガイド部７５の底とが接触することでチャックテーブル６の保持面にウエーハが適正に位置付けられる。
【選択図】図５

Description

本発明は研削装置等のウエーハの加工装置に関し、特にウエーハの搬送時の精度向上を意図した構成を有する加工装置に関する。

半導体デバイス等の製造プロセスにおいては、シリコンインゴットから所定の厚さを有するウエーハを切り出した後、そのウエーハの表面にストリートと呼ばれる複数の分割予定ラインによって格子状に区画された各領域に半導体デバイスを形成し、ウエーハの裏面側を研削して所定の厚さに薄化した後、ウエーハをストリートに沿って個々のデバイスに分割することに、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造している。

半導体デバイスの一連の製造工程において、ウエーハには種々の加工装置によって様々な加工が施されるが、その殆どの加工装置においてチャックテーブルに保持されて加工が行われる。その際、チャックテーブルの中心にウエーハの中心が合致していることが加工の前提となる装置も多くあり、ウエーハの位置が大きくずれると加工に悪影響を及ぼす場合がある。

例えば、研削装置では、近年ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚みを所定厚さに薄化するとともに、ウエーハの裏面における外周余剰領域に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成することにより、薄くなったウエーハの搬送等の取扱いを容易にしたウエーハの加工方法が提案されている。

この場合、外周余剰領域はその幅が外周縁から２ｍｍ前後と狭いため、研削装置によってウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削する際に、ウエーハを保持するチャックテーブルの回転中心とウエーハの中心とが合致していないと、均一な幅の環状の補強部を形成することができない。

ウエーハの外周余剰領域に形成する環状の補強部が均一な幅でない場合には、環状の補強部の幅が大きい領域においてはデバイス領域の厚さが所定の厚さに研削できないという問題がある。

また、通常、ウエーハはカセットから引き出して仮置きテーブルに搬送し、仮置きテーブルで概略の中心位置決めをした後、搬送装置を変更してチャックテーブル上に搬送しているが、仮置きテーブル近傍に撮像ユニットを設け、仮置きテーブル上でウエーハの中心ずれを検出し、仮置きテーブルをずれ方向を補正する角度だけ回転後、搬送装置の搬送距離を調整してチャックテーブルの回転中心とウエーハの中心とを合わせる研削装置が特開２００７−３１７９８２号公報で提案されている。

特開２００７−３１７９８２号公報特開２００７−２５８４５０号公報

しかし、特許文献１に開示された研削装置では、撮像ユニットや撮像ユニットを制御する制御装置及びソフトウエーハの開発が必要となるためコスト高となり、その実現は容易ではない。

また、ウエーハの上面を真空吸引式の吸着パッドで吸着してチャックテーブルまで搬送するのが通常であるが、非常に高いクリーン度を要求される所謂前工程においては、ウエーハの表面に吸着パッドが直接ふれるとウエーハ表面に微小なパーティクルが付着したり、或いは吸着パッドの汚染が研削後のウエーハの汚染に繋がるという懸念もある。

そこで、上述した特許文献２では、研削後のウエーハの外周縁に当接してウエーハを保持するウエーハ搬送装置を開示している。しかし、このウエーハ搬送装置は、あくまでも研削後のウエーハの搬送に供されるため、チャックテーブルの回転中心とウエーハの中心とを合致させてウエーハをチャックテーブルに搬入する搬送装置には適用できない。

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、ウエーハの上面に接触することなく、簡単な機構でウエーハの中心をチャックテーブルの回転中心に合わせてウエーハをチャックテーブル上に載置可能な搬送装置を具備した加工装置を提供することである。

本発明によると、ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハに加工を施す加工手段と、ウエーハの外周を保持する少なくとも３個の保持部材を有し該チャックテーブルまでウエーハを搬送する搬送装置と、を備えた加工装置であって、該チャックテーブルは、該保持面を囲繞して配設され該保持面より低い頂点を有する少なくとも３本の位置決めピンを備えており、該搬送装置は、該保持部材を半径方向に移動可能に支持する支持プレートと、該チャックテーブルに配設された該位置決めピンに対応して該支持プレートに取り付けられ、該位置決めピンの頂点を覆うスカート状のガイド部をそれぞれ有する少なくとも３個のガイド部材と、該支持プレートを弾性支持する弾性支持機構と、該支持プレートを該弾性支持機構を介して水平方向に自由移動可能に吊り下げ支持する連結部を有する上下動可能なアームと、から構成され、該位置決めピンの頂点と該スカート状のガイド部の底とが接触した際、該保持部材に外周を保持されたウエーハの下面と該チャックテーブルの該保持面とは僅かな隙間が形成されるように設定されており、該保持部材にウエーハの外周が保持されて該チャックテーブルの真上まで搬送され、該アームの下降により該スカート状のガイド部が該位置決めピンに接触することにより該支持プレートが水平方向に移動して、該位置決めピンの頂点と該スカード状のガイド部の底とが接触することで該チャックテーブルの該保持面にウエーハが適正に位置付けられることを特徴とする加工装置が提供される。

好ましくは、前記弾性支持機構は取付板を含み、前記連結部は、該取付板の上方に所定の間隔をもって該取付板と略平行に該取付板に固定された係合板と、該取付板と該係合板との間に余裕をもって挿通し該係合板を下方から水平面で支持する支持板と、該係合板及び該支持板の両端に立設された移動規制部と、から構成される。

本発明の加工装置は、ウエーハを側面から保持しつつウエーハを搬送する機構と、チャックテーブル側とウエーハをチャックテーブル上に搬送する側とで嵌合する機構とを組み合わせることにより、ウエーハの上面に接触することなく、また撮像ユニットのようなコストのかかる機構を必要とすることなく、ウエーハの中心をチャックテーブルの回転中心に合わせてウエーハをチャックテーブル上に載置することができる。

本発明実施形態に係る研削装置の模式的平面図である。搬送装置の斜視図である。図２に示した搬送装置の分解斜視図である。連結部（係合支持機構）の斜視図である。搬送装置により仮置きテーブルからチャックテーブルへウエーハを搬送する様子を説明する側面図である。図６（Ａ）はウエーハを搬送装置の保持部材により保持してチャックテーブルに近づける状態を示す側面図、図６（Ｂ）は位置決めピンにスカート状のガイド部が接触して支持プレートが水平方向に移動する様子を示す側面図である。位置決めピンにスカート状のガイド部が嵌合して中心位置合わせが完了した状態の側面図である。連結部の第２実施形態を示す斜視図である。

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を参照すると、本発明実施形態に係る研削装置２の一部を省略した模式的平面図が示されている。研削装置２は比較的大径の円板状に形成されたターンテーブル４を具備しており、ターンテーブル４は図示しない回転駆動機構によって矢印Ｒ方向に回転される。

ターンテーブル４には、互いに円周方向に１２０度離間して３個のチャックテーブル６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６は、ポーラスセラミックス等によって円板状に形成された吸引保持部７（図５参照）を有しており、吸引保持部７の保持面７ａ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４に配設された３個のチャックテーブル６は、ターンテーブル４を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。

各チャックテーブル６の外周に隣接して且つ互いに１２０度離間してウエーハ位置決め用の３個の位置決めピン８がターンテーブル４に突設されている。各位置決めピン８はチャックテーブル６の保持面７ａよりも低い頂点を有している。粗研削加工領域Ｂの上方には粗研削ユニット１０が配設されており、仕上げ研削加工領域Ｃの上方には仕上げ研削ユニット１２が配設されている。

１４は図示しないカセットから搬出されたウエーハを仮置きする仮置きテーブルであり、仮置きテーブル１４上に載置されたウエーハの中心あわせを行うための複数のピン１６が半径方向に移動可能に配設されている。

１８は仮置きテーブル１４上に載置されたウエーハを直線上に搬送してウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル６に搬入する搬送装置（搬入装置）であり、ウエーハの外周を保持する保持機構２０を具備している。

保持機構２０は、アーム９０（図２参照）を介してナットを内蔵したスライド部材２８に取り付けられている。直線状のガイド部材２２にボールねじ２４が回転可能に装着されており、ボールねじ２４の一端はパルスモータ２６に連結されている。ボールねじ２４はスライド部材２８に内蔵されたナットに螺合している。

パルスモータ２６を駆動するとボールねじ２４が回転し、スライド部材２８に連結されている保持機構２０が仮置きテーブル１４とウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル６との間で直線的に移動される。

３０は研削後のウエーハを保持して洗浄ユニット３６まで搬送する旋回式の搬出機構であり、旋回可能なリンク機構３４の先端に搬送装置１８の保持機構２０と同様な保持機構３２が取り付けられて構成されている。

以下、図２及び図３を参照して、搬送装置（搬入装置）１８の詳細構造について説明する。保持機構２０（図２参照）は支持プレート４０を備えており、支持プレート４０には研削すべき半導体ウエーハの外周縁を保持する３個の保持部材４２が互いに円周方向に１２０度離間して半径方向に移動可能に取り付けられている。

保持部材４２は、外周面にウエーハの外周縁に係合する環状の係合凹部４４ａを有する保持部４４と、保持部４４に連結された円柱状の支持部４６とを有している。支持部４６の上面にはねじ穴４７が形成されている。好ましくは、保持部材４２はフッ素系樹脂等の摩擦抵抗の小さい合成樹脂から形成されている。

支持プレート４０は円板状に形成されており、その外周部には周方向に１２０度離間して径方向（放射方向）に長い３個の長穴４８が形成されている。長穴４８の幅は、保持部材４２の円柱状支持部４６の外径より僅かに大きい寸法に設定されている。

長穴４８中には、図２に示すように、保持部材４２の円柱状支持部４６が支持プレート４０の下面側から挿入される。支持プレート４０の中心部上面には、大径部５０ａと小径部５０ｂとを有する段付きナット５０が取り付けられている。

保持機構２０は、支持プレート４０に形成された３個の長穴４８中にそれぞれ挿入された３個の保持部材４２を長穴４８に沿って半径方向に移動させる移動手段５２を具備している。

移動手段５２は、３個の保持部材４２の円柱状支持部４６にそれぞれ一端部が回動可能に連結された３個のリンク５４と、各リンク５４の他端部を回動可能に支持する回動プレート５６と、回動プレート５６を回動させる駆動手段としてのエアシリンダ５８とから構成されている。

リンク５４の一端部には穴５５が設けられており、この穴５５中に保持部材４２の円柱状支持部４６が挿入される。尚、リンク５４の穴５５中に保持部材４２の円柱状支持部４６を挿入する前に、円柱状支持部４６には環状スペーサ５８が挿入される。好ましくは、スペーサ５８は摩擦抵抗の小さい合成樹脂によって形成される。

支持プレート４０の長穴４８中に保持部材４２の円柱状支持部４６を挿入し、更にスペーサ５８を介してリンク５４の穴５５中に保持部材４２の円柱状支持部４６を挿入して、抜け止め用のボルト６０を円柱状支持部４６のねじ穴４７に螺合することにより、保持部材４２が支持プレート４０の長穴４８中を半径方向に移動可能にリンク５４の一端部に取り付けられる。

回動プレート５６は、支持プレート４０の中心部に取り付けられた段付きナット５０の小径部５０ｂに回動可能に嵌合する穴６２をその中心部に備えている。回動プレート５６は更に、外周面から周方向に１２０度離間して径方向に突出する３個のアーム６４を有している。アーム６４の先端部は、リンク５４の他端部とピン６６によって互いに回動可能に連結されている。

３個のアーム６４のうちの一つにはエアシリンダ５８のピストンロッド５８ａの先端が連結される連結突起６８が設けられている。回動プレート５６は更に、中心部に設けられた穴６２の外側に周方向に所定間隔離間して形成された３個の開口７０を有している。

このように構成された回動プレート５６の穴６２中に段付きナット５０の小径部５０ｂが嵌合されて、段付きナット５０に抜け止め用のボルト７６を螺合することにより、回動プレート５６が支持プレート４０に回動可能に装着される。

移動手段５２を構成するエアシリンダ５８は支持プレート４０上に配設されている。エアシリンダ５８のピストンロッド５８ａの先端部がアーム６４に設けられた連結突起６８に連結される。

支持プレート４０には、円周方向に１２０度離間して合計６個の取付用のねじ穴５９が形成されている。これらのねじ穴５９中に下面にガイド部材７４が固定された取付部材７２をねじ７３で螺合することにより、３個のガイド部材７４が円周方向に１２０度離間して支持プレート４０に取り付けられている。ガイド部材７４はスカート状（円錐形状）のガイド部７５を有している。

支持プレート４０の外周部の下面には、保持部材４２の保持部４４の下面がチャックテーブル６の上面に接触することを防止するための３個の間隔形成ピン７８が周方向に１２０度離間して取り付けられている。各間隔形成ピン７８は、その長さが保持部材４２の保持部４２の軸方向長さより約０．５ｍｍ程度長く形成されており、保持部４４の下端より下方に突出して設けられている。

以上のように構成された保持機構２０は、弾性支持機構（図２参照）８０によってアーム９０の先端に連結部（係合支持機構）９２を介して支持される。弾性支持機構８０は、支持プレート４０の上面に立設した３本の支持柱８２と、３本の支持柱８２にそれぞれ外嵌される３本のコイルばね８４と、アーム９０の先端部に連結部９２を介して取り付けられた取付板８６を具備している。

３本の支持柱８２は、それぞれ回動プレート５６に形成された３個の開口７０中に挿入される位置に配置されており、上端部にねじ穴８２ａが形成されている。取付板８６には、３本の支持柱８２と対応する位置に穴８７が形成されている。穴８７は支持柱８２の外径より大きくコイルばね８４の外径より小さい内径を有している。

従って、支持柱８２を取付板８６の穴８７中に挿入し、支持柱８２の上端部に形成されたねじ穴８２ａ中に抜け止め用のボルト８８を螺合することにより、保持機構２０はコイルばね８８により下方に向けて付勢された状態でアーム９０の先端に連結部９２を介して弾性支持される。

図４に最も良く示されるように、連結部（係合支持機構）９２は、取付板８６と所定の間隔を持って取付板８６と平行に取付板８６に固定されたコの字状の係合板９４と、取付板８６と係合板９４との間に余裕を持って挿通し係合板９４を下方から水平面で支持するアーム９０の先端に一体的に連結されたコの字状の支持板９６とから構成される。

コの字状の支持板９６の内壁面９６ａ，９６ｂが保持機構２０の矢印Ａ方向の移動を規制する移動規制部を構成する。更に、コの字状の係合板９４の内壁面９４ａ，９４ｂが保持機構２０のＡ方向と直交する方向の移動を規制する移動規制部を構成する。

以下、このように構成された搬送装置１８の作用について図５乃至図７を参照して詳細に説明する。図５を参照すると、搬送装置１８の保持機構２０で仮置きテーブル１４上に載置されたウエーハ１１の外周部を保持してチャックテーブル６まで搬送し、チャックテーブル６上にウエーハ１１を位置決めして載置する様子を示す搬送装置１８の側面図が示されている。

搬送装置１８の保持機構２０で仮置きテーブル１４上のウエーハ１１を保持するには、パルスモータ２６を駆動して搬送装置１８の保持機構２０を仮置きテーブル１４上に載置されたウエーハの上方に移動する。

次いで、スライダ２８に内蔵された図示しない垂直移動機構によってアーム９０を下方に移動し、３個の保持部材４２を仮置きテーブル１４上に載置されたウエーハ１１の外周に位置付ける。

次いでエアシリンダ５８を作動して、ピストンロッド５８ａを図２において矢印ａで示す方向に伸長する。これにより、回動プレート５６が矢印ｂで示す方向に回動し、回動プレート５６のアーム６４に連結されたリンク５４が矢印ｃで示す方向に回動するため、リンク５４に連結された保持部材４２が矢印ｄで示すように長穴４８中を径方向内側に移動する。

その結果、ウエーハ１１の外周縁が係合凹部４４ａに向けて移動し、ウエーハ１１の外周縁が３個の保持部材４２の保持部４４によって保持される。このようにウエーハ１１の外周縁を保持部材４２によって保持した状態で保持機構２０を上方に移動してから、パルスモータ２６を駆動し、ボールねじ２４を回転して保持機構２０をウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられているチャックテーブル６の真上に位置付ける。

尚、このときのパルスモータ２６の回転数は予め設計により設定されており、設定値だけのパルス数をパルスモータ２６に入力することにより、保持機構２０は所定距離移動してウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられているチャックテーブル６の真上に位置付けられる。

このとき、保持機構２０の３個のガイド部材７４がチャックテーブル６の外周に配置された３個の位置決めピン８に概略対応する位置になるように、ガイド部材７４が支持プレート４０に取り付けられている。

次いで、図６（Ａ）に示すように、スライダ２８中に内蔵されている垂直移動機構を駆動して、保持機構２０を矢印Ｚ方向に降下させ、ガイド部材７４のスカート状のガイド部７５を位置決めピン８の先端８ａに接触させる。

このように位置決めピン８の先端８ａがスカート状のガイド部７５に接触した状態で保持機構２０を更に降下させると、位置決めピン８の先端８ａがスカート状のガイド部７５に沿って移動するのにつれて、図６（Ｂ）に示すように、支持プレート４０が矢印Ａで示す水平方向に移動し、最終的に図７に示すように、位置決めピン８の先端８ａがスカート状のガイド部７５の底に接触し、即ち位置決めピン８がガイド部７５に完全に嵌合し、ウエーハ１１のチャックテーブル６に対する位置合わせが完了する。即ち、この状態では、ウエーハ１１の中心がチャックテーブル６の回転中心に一致する。

この状態ではウエーハ１１は保持機構２０の保持部材４４によりその外周が保持されているが、エアシリンダ５８を作動してピストンロッド５８ａを縮めることにより、保持部材４２が半径方向外側に移動してウエーハ１１の保持が解除され、ウエーハ１１はチャックテーブル６の吸引保持部７の保持面７ａで吸引保持される。

図８を参照すると、本発明第２実施形態の連結部９２Ａの斜視図が示されている。本実施形態の連結部９２Ａでは、支持板９６に形成された突起９８が係合板９４に形成された溝中に挿入されている。よって、本実施形態では、保持機構２０の移動方向は矢印Ａ方向に積極的に規制され、矢印Ａと直交する方向の移動は完全に制限される。

図４に示した実施形態の連結部９２では、矢印Ａと直交する方向の移動は制限されていないが、ボールねじ２２によるアーム９０の移動方向は矢印Ａ方向と直交する方向であるので、矢印Ａ方向と直交する方向の移動はパルスモータ２６の入力パルス数により制御される。

上述した実施形態では、本発明の搬送装置１８を研削装置に適用した例について説明したが、本発明の搬送装置１８は研削装置に限定されるものではなく、研磨装置等の他の加工装置にも同様に適用可能である。

２研削装置
４ターンテーブル
６チャックテーブル
８位置決めピン
１０粗研削ユニット
１２仕上げ研削ユニット
１４仮置きテーブル
１８搬送装置（搬入装置）
２０保持機構
２４ボールねじ
２６パルスモータ
２８スライダ
３０搬出機構
３６洗浄ユニット
４０支持プレート
４２保持部材
５２移動手段
５４リンク
５６回動プレート
５８エアシリンダ
７４ガイド部材
７５スカート状のガイド部
８０弾性支持機構
９２連結部（係合支持機構）

Claims

ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハに加工を施す加工手段と、ウエーハの外周を保持する少なくとも３個の保持部材を有し該チャックテーブルまでウエーハを搬送する搬送装置と、を備えた加工装置であって、
該チャックテーブルは、該保持面を囲繞して配設され該保持面より低い頂点を有する少なくとも３本の位置決めピンを備えており、
該搬送装置は、該保持部材を半径方向に移動可能に支持する支持プレートと、該チャックテーブルに配設された該位置決めピンに対応して該支持プレートに取り付けられ、該位置決めピンの頂点を覆うスカート状のガイド部をそれぞれ有する少なくとも３個のガイド部材と、該支持プレートを弾性支持する弾性支持機構と、該支持プレートを該弾性支持機構を介して水平方向に自由移動可能に吊り下げ支持する連結部を有する上下動可能なアームと、から構成され、
該位置決めピンの頂点と該スカート状のガイド部の底とが接触した際、該保持部材に外周を保持されたウエーハの下面と該チャックテーブルの該保持面とは僅かな隙間が形成されるように設定されており、
該保持部材にウエーハの外周が保持されて該チャックテーブルの真上まで搬送され、該アームの下降により該スカート状のガイド部が該位置決めピンに接触することにより該支持プレートが水平方向に移動して、該位置決めピンの頂点と該スカード状のガイド部の底とが接触することで該チャックテーブルの該保持面にウエーハが適正に位置付けられることを特徴とする加工装置。
前記弾性支持機構は取付板を含み、
前記連結部は、該取付板の上方に所定の間隔をもって該取付板と略平行に該取付板に固定された係合板と、該取付板と該係合板との間に余裕をもって挿通し該係合板を下方から水平面で支持する支持板と、該係合板及び該支持板の両端に立設された移動規制部と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の加工装置。