JP2015076469A

JP2015076469A - ウェーハ搬送装置

Info

Publication number: JP2015076469A
Application number: JP2013210958A
Authority: JP
Inventors: 宏太郎門田; Kotaro Kadota
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-04-20

Abstract

【課題】ウェーハを非接触状態で吸引保持する場合において、載置時にウェーハに位置ずれが生じないようにすることを目的とする。【解決手段】ウェーハを吸引保持する吸引保持機構１０を備え、吸引保持機構１０に保持されたウェーハを第１の位置から第２の位置に搬送するウェーハ搬送装置１において、非接触吸引保持部３０で吸引保持されるウェーハの外周縁に当接させる少なくとも３つのピン１３と、少なくとも３つのピン１３を放射方向に等距離移動させる移動手段２７とを備え、非接触吸引保持部３０で吸引保持したウェーハの外周縁に当接させるピン１３は、重心をウェーハの中心とし、ウェーハの横ずれを規制し、第１の位置から該第２の位置へとウェーハを搬送させ非接触吸引保持部３０での吸引保持を止めることでピン１３の側壁に沿って第２の位置にウェーハを載置することで、ウェーハの位置ずれを防ぎ、ウェーハの中心出しをして搬送することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハを保持して搬送するウェーハ搬送装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウェーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリートといわれる切断ラインに沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話機やパソコン等の電気機器に広く利用されている。半導体チップの放熱性を良好にするためは、半導体チップの厚さをできるだけ薄く形成することが望ましい。また、半導体素子を多数用いる携帯電話機、スマートカード、パソコン等の小型化を可能にするためにも、半導体素子の厚さをできるだけ薄く形成することが望ましい。

半導体チップの厚さを薄くできる技術として、半導体ウェーハの裏面を研削する前に切削装置によりストリートに沿って表面から所定深さ（半導体チップの仕上がり厚さに相当する深さ）の切削溝を予め形成しておき、半導体ウェーハの裏面を研削装置により研削して切削溝を表出させることにより、個々の半導体チップに分割するいわゆる先ダイシング法が広く用いられている。かかる先ダイシング法では、半導体ウェーハの表面に切削溝を形成すると割れ易くなり、切削溝を形成した半導体ウェーハはその搬送中に割れが発生する。このような問題を解消するために、半導体ウェーハの表面に切削溝を形成する切削装置においては、切削溝を形成した半導体ウェーハを搬送する搬送装置の吸引保持機構として非接触式のベルヌーイパッドを用いている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２３５６２２号公報

しかし、このベルヌーイパッドは、円錐形のパッドの内面に沿って空気を流出することによって負圧を発生させ、この負圧によって非接触状態で半導体ウェーハを吸引保持するように構成されているため、搬送した半導体ウェーハを研削装置のチャックテーブル等に載置する際に、半導体ウェーハがパッドに対して横すべりして位置ずれが生じるという問題がある。このような問題は、先ダイシング法により分割される半導体ウェーハに限らず、ベルヌーイパッドを用いて他のウェーハ状のものを搬送し載置する場合にも生じうる。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ウェーハを非接触状態で吸引保持する場合において、載置時にウェーハに位置ずれが生じないようにすることを目的とする。

本発明は、ウェーハを吸引保持する吸引保持機構を備え、該吸引保持機構に保持されたウェーハを第１の位置から第２の位置に搬送するウェーハ搬送装置であって、該吸引保持機構は、ウェーハを非接触状態で吸引保持する非接触吸引保持部と、該非接触吸引保持部で吸引保持されるウェーハの外周縁に当接させる少なくとも３つのピンと、該少なくとも３つのピンを放射方向に等距離移動させる移動手段と、を備え、該非接触吸引保持部で吸引保持したウェーハの外周縁に当接させる該ピンは、重心をウェーハの中心とし、ウェーハの横ずれを規制し、該第１の位置から該第２の位置へとウェーハを搬送させ該非接触吸引保持部での吸引保持を止めることで該ピンの側壁に沿って該第２の位置にウェーハを載置する。

上記ウェーハ搬送装置は、前記吸引保持機構に、下端が前記ピンの下端より下方に突出する複数の間隔形成ピンを備えることが望ましい。

本発明では、非接触吸引保持部で吸引保持されるウェーハの外周縁に当接させる少なくとも３つのピンと、少なくとも３つのピンを放射方向に等距離移動させる移動手段とを備え、非接触吸引保持部で吸引保持したウェーハの外周縁に当接させるピンは、重心をウェーハの中心とし、ウェーハの横ずれを規制し、第１の位置から該第２の位置へとウェーハを搬送させ非接触吸引保持部での吸引保持を止めることでピンの側壁に沿って第２の位置にウェーハを載置することとしたため、ウェーハが位置ずれすることなく、ウェーハの中心出しをして搬送することができる。

また、吸引保持機構に、下端が前記ピンの下端より下方に突出する複数の間隔形成ピンを備える構成とすることにより、ウェーハを第２の位置に載置する際に複数の間隔形成ピンが第２の位置に当接するため、ピンが第２の位置に衝突するのを防止することができる。

ウェーハ搬送装置を示す斜視図。ウェーハ搬送装置を示す分解斜視図。ピンを移動させる機構を示す平面図。ウェーハ搬送装置を示す側面視断面図。第１の位置の保持テーブルを示す側面視断面図。第１の位置からウェーハを搬出する状態を示す側面視断面図。第２の位置にウェーハを載置する直前の状態を示す側面視断面図。第２の位置にウェーハを載置した直後の状態を示す側面視断面図。第２の位置にウェーハを載置し吸引保持機構を離反させた状態を示す側面視断面図。

図１に示すウェーハ搬送装置１は、ウェーハを吸引保持する吸引保持機構１０と、吸引保持に取り付けられ吸引吸引保持機構１０を移動させるアーム部１１とを備えている。このウェーハ搬送装置１は、ウェーハを吸引保持してアーム部１１が旋回及び昇降することにより、ウェーハを第1の位置から第２の位置に搬送することができる。

吸引保持機構１０は、保持されるウェーハの外周縁に当接する少なくとも３個のピン１３と、ピン１３を板状ワークの外周縁に接近及び離反する方向（水平方向）に移動可能に支持する支持プレート１４と、支持プレート１４の上面側において支持プレート１４に対して所定範囲回動可能に配設された回動プレート１５と、アーム部１１の先端に取り付けられ支持プレート１４に対して傾斜可能に連結された取り付け板１６と、支持プレート１４を鉛直方向に移動させる垂直方向駆動部１７とを備えている。支持プレート１４の回転軸と回動プレート１５の回転軸とは一致している。

図２に示すように、３つのピン１３が、支持プレート１４の中心を基準に均等な角度で配置されており、それぞれのピン１３は、円柱状に形成された係合部材１３０と、係合部材１３０から上方に立設され円筒状に形成された被支持部１３１とから構成されている。被支持部１３１の内周面には、ボルトを螺合させる雌ねじ穴１３１ａが形成されている。円柱状に形成された係合部材１３０の外周面１３０ａは、保持するウェーハの外周面に接触する接触面となっている。

支持プレート１４には、ピン１３の個数及び位置に対応して、径方向に長く表裏面を貫通する長孔１４０が形成されている。長孔１４０は、ピン１３の被支持部１３１を長孔１４０の長手方向に移動自在に支持し、３つのピン１３を放射方向に動作させる際の案内部として機能する。長孔１４０の幅は、被支持部１３１の直径よりわずかに大きく形成されている。

支持プレート１４の下面からは、複数（図示の例では３つ）の間隔形成ピン１８が下方に突出している。間隔形成ピン１８の下端は、ピン１３の下端よりも下方に位置している。

支持プレート１４の上面からは、３本の複数の支持柱１９が立設されている。支持柱１９の上端には雌ねじ穴１９ａが形成されている。それぞれの支持柱１９には、コイルバネ１９０が挿嵌されている。一方、支持プレート１４の中心部上面には、大径部２０ａ及び小径部２０ｂを有する段つきナット２０が取り付けられている。

回動プレート１５は、段突きナット２０の小径部２０ｂに嵌合する内径を有する中心孔１５０と、周方向に長く形成され表裏面を貫通する３個の長孔１５１と、所定間隔をおいて外周方向に突出形成された３個のアーム部１５２とを有している。それぞれのアーム部１５２の先端には、枢軸１５３によってアーム部１５２に対して回動可能にリンク１５４が連結されている。リンク１５４には、表裏面を貫通する貫通孔１５４ａが形成されている。３個のアーム部１５２のうちの１つから周方向に突出した位置には、上方に突出する連結突起１５５が形成されている。

支持プレート１４の上面側には、ピストンロッド２１を出没させるエアーシリンダ２２が配設されており、ピストンロッド２１の先端部には、回動プレート１５においてリング状に形成された連結突起１５５と係合する連結係合部２１ａが形成されている。

また、図１に示したように、ボルト２３を図２に示した貫通孔１５４ａ、スペーサ２４及び長孔１４０に挿通し、係合部材１３の雌ねじ穴１３１ａに螺合させると、枢軸１５３を中心としてリンク１５４が回動することにより回動プレート１５が支持プレート１４に対して所定範囲回動可能となった状態で、支持プレート１４と回動プレート１５とが連結される。段つきナット２０にはボルト２６を螺合させ、回動プレート１５の抜けを防止する。

また、アーム部１５２から側方に突出した位置に設けられた連結突起１５５をピストンロッド２１の先端の連結係合部２１ａに係合させると、エアーシリンダ２２によってピストンロッド２１が図１における矢印Ａ方向に駆動されることにより、回動プレート１５が矢印Ｂ方向に回動可能となる。そして、回動プレート１５が矢印Ｂ方向に回動すると、それにともないリンク１５４が矢印Ｃ方向に動くため、リンク１５４に連結されたピン１３が矢印Ｄ方向、すなわち支持プレート１４の中心に向かう方向に移動する。

この動きについて図３を参照して説明すると、初期状態では、図３（ａ）に示すように、３個のアーム部１５２がリンク１５４と一直線上にある。そして、図３（ｂ）に示すように、エアーシリンダ２２によって駆動されて回動プレート１５が矢印Ｂ方向に回動すると、アーム部１５２とリンク１５４とが一直線上でなくなり、Ｃ方向に向きを変えたリンク１５４が、ボルト２３に連結されたピン１３を支持プレート１４の中心に向かう方向に引っぱり、これによって３つのピン１３が長孔１４０に沿って互いが近づく方向（Ｄ方向）に等距離移動する。

このように、エアーシリンダ２２及びピストンロッド２１並びに回動プレート１５は、３つのピン１３を、放射方向に等距離移動させる移動手段２７を構成しており、移動手段２７によって駆動されて移動するピン１３をウェーハの外周縁に当接させることができる。なお、移動手段２７は、ピストンロッド２１を水平方向に前進及び後退させることができるものであればよく、エアーシリンダ２２に代えて、例えばパルスモータや電動シリンダを使用することもできる。

図２に示すように、取り付け板１６においては、支持プレート１４の上面から立設された３本の支持柱１９に対応する位置に３つの貫通孔１６０が配設されており、これら貫通孔１６０に挿通するボルト２５を支持柱１９に形成された雌ねじ穴１９ａに螺合させることにより、取り付け板１６に支持プレート１４が固定される。

支持プレート１４の下面の中心部には、ウェーハを非接触状態で保持する非接触吸引保持部３０を備えている。非接触吸引保持部３０は、図４に示すように、円盤状に形成された本体３１と、本体３１の中心部から斜め下方に延び下部において開口するエアー噴出口３２とから構成されている。段つきナット２０、ボルト２６及びアーム部１１の内部には、鉛直軸方向に貫通するエアー流通路３３が形成されている。エアー流通路３３の下端はエアー噴出口３２に連通し、エアー流通路３３の上端は、エアー供給源３４に連通している。

図５に示すように、搬送対象のウェーハＷは、第１の位置にある保持テーブル４０ａの吸引部４１ａによって下面が吸引保持されている。ウェーハ搬送装置１を用いてこのウェーハを搬送する場合は、図６に示すように、第１の位置にある保持テーブル４０ａに保持されていたウェーハＷを非接触吸引保持部３０によって吸引し、アーム部１１を上昇させて、ウェーハＷを持ち上げる。非接触吸引保持部３０は、エアー供給源３４から供給されるエアーをエアー噴出口３２から放射状かつ下方に噴出させることにより発生する負圧によって、ウェーハＷの上面側を非接触状態で吸引する。

このように、非接触吸引保持部３０は、非接触状態でウェーハＷを吸引保持するため、ウェーハＷは水平方向に位置ずれしやすい状態にある。そこで、アーム部１１を上昇させる前に、図１及び図２に示した移動手段２７によって３つのピン１３をウェーハＷの中心に向けて移動させてウェーハＷの外周縁に当接させることにより、ウェーハＷが水平方向に横ずれするのを規制する。このときの３つのピン１３は、ウェーハＷの中心を重心とする位置に位置している。図１及び図２に示した移動手段２７を構成するエアーシリンダ２２は、エアーの圧力によってピストンロッドを前進させてピン１３をウェーハＷの外周縁に押し当ててウェーハＷの中心出しを行う。エアーシリンダ２２に代えてパルスモータや電動シリンダを用いた場合は、ウェーハの直径に応じて回転量を制御することによりウェーハＷの中心出しを行う。

次に、アーム部１１を旋回等させることにより、ウェーハＷを、図７に示す第２の位置に位置する保持テーブル４０ｂに搬送する。この保持テーブル４０ｂも、吸引部４１ｂを備えている。アーム部１１の下降により吸引保持機構１０を下降させていくと、ピン１３よりも下端が下方に突出している３つの間隔形成ピン１８が保持テーブル４０ｂに当接する。したがって、ピン１３が保持テーブル４０ｂに衝突するのを防止することができる。なお、このとき、ピン１３は、ウェーハＷの外周縁に当接させた状態を維持している。また、ピン１３がウェーハの外周縁に接触しているとき、３つの間隔形成ピン６２は、３つのピン１３が形成する円弧よりも外周側に位置している。したがって、間隔形成ピン６２がウェーハＷの吸引保持の邪魔になることはない。

３つの間隔形成ピン１８が保持テーブル４０ｂに当接した後、その状態でエアー供給源３４からのエアーの供給を停止する。そうすると、図８に示すように、非接触吸引保持部３０によるウェーハＷの吸引保持が停止され、ウェーハＷが落下し、保持テーブル４０ｂに載置される。このとき、ピン１３がウェーハＷの周縁に当接しているため、ウェーハＷは、横ずれせずに、ピン１３の側壁に沿って鉛直方向に落下する。したがって、ウェーハＷが水平方向に位置ずれすることがなく、中心出しがなされた状態が維持される。落下したウェーハＷは、保持テーブル４０ｂの吸引部４１ｂに作用する吸引力によって吸引保持される。

こうしてウェーハＷが保持テーブル４０ｂによって吸引保持されると、図９に示すように、図１及び図２に示した移動手段２７によって３つのピン１３を外周側（互いが遠ざかる方向）に移動させて、ピン１３をウェーハＷの周縁に接触しない状態とする。そして、その状態でアーム部１１を上昇させて非接触吸引保持部３０を保持テーブル４０ｂから離反させる。

このようにして保持テーブル４０ｂに吸引保持されたウェーハＷは、保持テーブル４０ａからの搬出時及び保持テーブル４０ｂへの搬入時のいずれにおいても水平方向の位置ずれが生じないため、後の加工等において、中心出しを行う必要がなくなる。たとえば、ウェーハＷが切削装置や研削装置において加工されるウェーハである場合は、切削や研削の前にウェーハの中心位置を調整する必要がないため、ウェーハの中心位置調整用のテーブルを装置に設ける必要がなくなる。

なお、保持テーブル４０ａ，４０ｂは、加工装置に配設されて被加工物を保持するものである場合もあるし、洗浄装置等の他の装置に配設された保持テーブルである場合もある。また、ウェーハ搬送装置は、各種加工装置等に搭載される場合もある。

さらに、上記実施形態では、ピン１３は３つとしたが、３つ以上であれば、いくつあってもよい。間隔形成ピン１８についても同様である。さらに、ピン１３を放射方向に移動させるための機構は、上記実施形態で示した例には限定されない。

１ウェーハ搬送装置、
１０吸引保持機構、１１アーム部、
１３ピン、
１３０係合部材、１３０ａ外周面、
１３１：被支持部、１３１ａ雌ねじ、
１４支持プレート、１４０：長孔、
１５：回動プレート、
１５０中心孔、１５１長孔、１５２アーム部、１５３枢軸、
１５４リンク、１５４ａ貫通孔、１５５連結突起、
１６取り付け板、１６０貫通孔、
１７垂直方向駆動部、
１８間隔形成ピン、
１９支持柱、１９ａ雌ねじ穴、１９０コイルバネ、
２０段つきナット、２０ａ大径部、２０ｂ小径部、
２１ピストンロッド、２１ａ連結係合部、２２エアーシリンダ、
２３ボルト、２４スペーサ、２５ボルト、２６ボルト、
２７移動手段、
３０非接触吸引保持部、３１本体、３２エアー噴出口、
３３エアー流通路、３４エアー供給源、
４０ａ保持テーブル、４１ａ吸引部、
４０ｂ保持テーブル、４１ｂ吸引部、
Ｗウェーハ

Claims

ウェーハを吸引保持する吸引保持機構を備え、該吸引保持機構に保持されたウェーハを第１の位置から第２の位置に搬送するウェーハ搬送装置であって、
該吸引保持機構は、ウェーハを非接触状態で吸引保持する非接触吸引保持部と、該非接触吸引保持部で吸引保持されるウェーハの外周縁に当接させる少なくとも３つのピンと、該少なくとも３つのピンを放射方向に等距離移動させる移動手段と、を備え、
該非接触吸引保持部で吸引保持したウェーハの外周縁に当接させる該ピンは、重心をウェーハの中心とし、ウェーハの横ずれを規制し、該第１の位置から該第２の位置へとウェーハを搬送させ該非接触吸引保持部での吸引保持を止めることで該ピンの側壁に沿って該第２の位置にウェーハを載置する、ウェーハ搬送装置。
前記吸引保持機構には、下端が前記ピンの下端より下方に突出する複数の間隔形成ピンを備えた、請求項１記載のウェーハ搬送装置。