JP2015216191A

JP2015216191A - 搬送装置

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Publication number: JP2015216191A
Application number: JP2014097383A
Authority: JP
Inventors: 倫太郎茶野; Rintaro Chano
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: JP6301728B2

Abstract

【課題】外径にバラツキが生じるウェーハや、加工によって外径が変化したウェーハを適切に搬送すること。【解決手段】搬送装置（５１）は、ウェーハ（Ｗ）の外周部を保持する複数の爪部材（６３）と、ウェーハの外周部に対して離間接近する半径方向に複数の爪部材を移動させる爪部材移動部（７１）と、ウェーハの外周部側面を非接触で検出するように爪部材に設けられた非接触式センサ（７３）とを備え、非接触式センサでウェーハの外周部側面が検知されるまで、爪部材移動部によって爪部材がウェーハの外周部側面に近づけられ、非接触式センサでウェーハの外周部側面が検知された時点で爪部材の移動を停止して、爪部材の爪先（６９）にウェーハの外周部を保持させる構成にした。【選択図】図３

Description

本発明は、ウェーハの外周部を保持して搬送する搬送装置に関する。

近年、電気機器の薄型化や小型化に伴い、ウェーハの薄化が望まれている。また、ウェーハの外周には、製造工程中における割れや発塵防止のために面取り加工が施されている。このため、ウェーハの厚さが、例えば１００μｍ以下に研削仕上げされると、面取りされたウェーハの外周がナイフエッジ状になり、外周側から欠けが生じてウェーハが破損するという問題があった。この問題を解決するために、ウェーハの薄化後にナイフエッジになりうる面取り部を、研削加工に先だってウェーハの外周部から除去（トリミング）する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の加工方法では、チャックテーブル上にウェーハが保持され、切削ブレードでウェーハの表面側が切り込まれる。このため、チャックテーブル上にはウェーハの表面を上方に向けた状態で搬送する必要がある。一般に、ウェーハの表面にはデバイスが形成されるため、真空吸着搬送等のように吸着パッドによってウェーハの搬送時に表面が保持されると、ウェーハの表面が傷付けられるおそれがある。このため、ウェーハの表面に触れることなくウェーハを搬送することができるエッジクランプ式の搬送装置が用いられる（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１７３９６１号公報特開２０１２−０６４８７２号公報

ところで、貼り合わせウェーハの場合には、ウェーハの外周部から貼り合わせ用の樹脂が数μｍ〜数十μｍだけ食み出してウェーハの外径にバラツキが生じたり、フルトリミング加工したウェーハの場合には、ウェーハの外周部を除去する幅によってウェーハの外径が変化したりする。このようなウェーハを、特許文献２に記載のエッジクランプ式の搬送装置で搬送する際には、搬送装置自体に不具合が生じたり、ウェーハのクランプ時にウェーハの外周部が破損したりする虞があった。また、搬送エラーが生じる度に、クランプ位置（作用位置）を微調整しなければならず作業が煩雑になっていた。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、外径にバラツキが生じるウェーハや、加工によって外径が変化したウェーハを適切に搬送することができる搬送装置を提供することを目的とする。

本発明の搬送装置は、ウェーハの外周部を保持する保持手段と、該保持手段を鉛直方向及び水平方向に移動させる移動手段と、を備えウェーハを搬送する搬送装置であって、該保持手段は、ウェーハの外周部を保持する環状に配設された複数の爪部材と、該複数の爪部材をウェーハの外周部から離間した待機位置と該複数の爪部材を互いに半径方向に接近しウェーハの外周部を保持する作用位置との間で該複数の爪部材をそれぞれ独立して半径方向に移動させる爪部材移動部と、該複数の爪部材のそれぞれに、該爪部材移動部により互いに接近する方向に検出面を向けて配設されウェーハの外周部側面を検知する非接触式センサと、該爪部材移動部を制御する制御部と、を備え、該制御部は、ウェーハの外周部を保持する際は、ウェーハの外周部の外側の該待機位置に位置づけられた状態の該複数の爪部材をウェーハの外周部に対して接近するように各該爪部材移動部を制御し、該非接触式センサがウェーハの外周部側面を検知したら各該爪部材移動部の動きを停止させて該作用位置とすること、を特徴とする。

この構成によれば、複数の爪部材が半径方向に接近するように独立して移動されて、各爪部材に設けられた非接触式センサでウェーハの外周部側面が検出されたら各爪部材の移動が停止される。各爪部材がウェーハの外周部側面から一定の距離で停止されるため、ウェーハの外径にバラツキが生じる場合であっても、複数の爪部材が適宜良好な作用位置に位置付けられる。各爪部材がウェーハの外周部から外れず、各爪部材をウェーハの外周部側面に突き当てることがないため、作用位置の調整作業を行う必要がない。よって、煩雑な作業を発生させることなく、ウェーハを適切に連続搬送することができる。

本発明によれば、非接触式センサを設けた複数の爪部材を独立に移動させ、非接触式センサによってウェーハの外周部側面が検知したときの各爪部材の位置を作用位置としたことで、ウェーハの外径のバラツキ等に対応させて、ウェーハを適切に搬送することができる。

本実施の形態に係る加工装置の上面模式図である。本実施の形態に係る搬送装置の斜視図である。本実施の形態に係る搬送装置の搬送動作の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態の搬送装置を備えた加工装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る加工装置の上面模式図である。なお、以下の説明では、ウェーハの外周エッジをフルトリミング加工する加工装置に、本発明の搬送装置を適用する構成について説明するが、この構成に限定されない。ウェーハの外周エッジをハーフトリミング加工する加工装置に、本発明の搬送装置を適用してもよい。また、搬送装置は、研削装置やレーザー加工装置等の他の加工装置に用いられてもよいし、加工装置間でウェーハを搬送する装置でもよい。

図１に示すように、加工装置１は、フルオートタイプの加工装置であり、円板状のウェーハＷに対する搬入処理、切削処理、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。ウェーハＷの外周エッジには、製造工程中における割れや発塵防止のための面取り部９１（図３Ａ参照）が形成されている。また、ウェーハＷの外周部には結晶方位を示すノッチ９２が形成されている。なお、ウェーハＷは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア系の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。

加工装置１には、装置前方に搬入エリアＡ１、装置奥方に加工エリアＡ２、搬入エリアＡ１及び加工エリアＡ２に隣接して洗浄エリアＡ３が設定されている。また、加工装置１の前面１２には、搬入エリアＡ１から前方に突出するように、一対のカセット台１３、１４が設けられている。カセット台１３には、加工前のウェーハＷが収容された搬入用カセットＣ１が載置される。カセット台１４には、加工後のウェーハＷが収容される搬出用カセットＣ２が載置される。カセット台１３は加工装置１の搬入口として機能し、カセット台１４は加工装置１の搬出口として機能する。

搬入エリアＡ１には、搬入用カセットＣ１及び搬出用カセットＣ２に対してウェーハＷを出し入れする搬入搬出アーム２１が設けられている。搬入搬出アーム２１は、複数のアームからなる多節リンク部２２と、多節リンク部２２の先端に設けられたハンド部２３とを有している。多節リンク部２２は、ハンド部２３を鉛直方向（Ｚ軸方向）及び水平方向（ＸＹ方向）に移動可能に構成されている。また、多節リンク部２２は、リニアモータ式の移動機構２４のスライドヘッドに取り付けられ、電磁力によりＸ軸方向に移動可能に構成されている。搬入搬出アーム２１は、搬入用カセットＣ１から加工エリアＡ２に加工前のウェーハＷを搬入する他、洗浄エリアＡ３から搬出用カセットＣ２に加工後のウェーハＷを搬出する。

加工エリアＡ２には、加工前のウェーハＷの中心位置を検出する中心位置検出手段２６と、チャックテーブル３１上のウェーハＷ表面の外周部を切削する切削機構４１とが設けられている。中心位置検出手段２６にはセンタリングテーブル２７が設けられており、センタリングテーブル２７上でウェーハＷの中心位置が検出される。センタリングテーブル２７の奥方には、ウェーハＷの搬入位置と切削位置との間でＸ軸方向に往復移動するチャックテーブル３１が設けられている。基台１１上には、このチャックテーブル３１の移動軌跡に沿ってＸ軸方向に延在する開口部１７が形成されている。

開口部１７は、蛇腹状の防水カバー１８に覆われており、防水カバー１８の下方にはチャックテーブル３１をＸ軸方向に往復移動させるボールネジ式のチャックテーブル移動機構（不図示）が設けられている。チャックテーブル３１の表面には、多孔質材によってウェーハＷを吸着する保持面３２が形成されている。保持面３２は、チャックテーブル３１内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されており、保持面３２に生じる負圧によってウェーハＷが吸引保持される。また、チャックテーブル３１は、回転機構（不図示）によりＺ軸回りに回転可能に構成されている。

切削機構４１は、一対のブレードユニット４２を交互に用いてチャックテーブル３１上のウェーハＷの外周部を切削するように構成されている。切削機構４１は、開口部１７を跨ぐように基台１１上に立設された門型の柱部４３を有している。柱部４３の表面には、一対のブレードユニット４２を移動させるボールネジ式のブレードユニット移動機構４４が設けられている。ブレードユニット移動機構４４は、Ｙ軸方向に移動する一対のＹ軸テーブル４５と、各Ｙ軸テーブル４５に対してＺ軸方向に移動されるＺ軸テーブル４６とを有している。ブレードユニット４２は、Ｙ軸テーブル４５及びＺ軸テーブル４６によりＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

ブレードユニット４２は、スピンドル４７の先端に設けられた円板状の切削ブレード４８と、切削部分に切削水を噴射する図示しないノズルとを有している。ブレードユニット４２では、切削ブレード４８が高速回転され、複数のノズルから切削部分に切削水が噴射されつつウェーハＷの面取り部９１がフルトリミング加工される。ウェーハＷの面取り部９１が除去されることで、後工程の研削工程でウェーハＷが裏面側から仕上げ厚さまで研削されても、研削後に残った面取り部９１によってウェーハＷの外周部がナイフエッジ状に形成されることがない。

加工エリアＡ２においては、エッジクランプ式の搬送装置５１によってチャックテーブル３１上にウェーハＷが搬入され、エッジクランプ式の搬送装置５４によってチャックテーブル３１からウェーハＷが搬出される。この場合、搬送装置５１によってセンタリングテーブル２７から加工前のウェーハＷがピックアップされ、移動機構５２（移動手段）によりウェーハＷがチャックテーブル３１に搬送される。また、搬送装置５４によってチャックテーブル３１上から加工後のウェーハＷがピックアップされ、搬送装置５４の基端部５５（移動手段）を中心とした旋回移動により洗浄エリアＡ３にウェーハＷが搬送される。

洗浄エリアＡ３には、ウェーハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄機構８１と、ウェーハＷの表面を洗浄する表面洗浄機構８２とが設けられている。裏面洗浄機構８１では、下方から洗浄水が噴射されながら、スポンジ等で擦られることでウェーハＷの裏面が洗浄される。裏面洗浄後のウェーハＷは、エッジクランプ式の搬送装置５７によって裏面洗浄機構８１からピックアップされ、移動機構５８（移動手段）により表面洗浄機構８２に搬送される。表面洗浄機構８２では、ウェーハＷを保持したスピンナテーブル８４が基台１１内に降下され、洗浄水が噴射されてウェーハＷの表面が洗浄された後、乾燥エアが吹き付けられてウェーハＷが乾燥される。

表面洗浄後のウェーハＷは、搬入搬出アーム２１によってスピンナテーブル８４からピックアップされ、搬出用カセットＣ２に向けて搬送される。このように構成された加工装置１では、中心位置検出手段２６とチャックテーブル３１の間、チャックテーブル３１と裏面洗浄機構８１との間、裏面洗浄機構８１と表面洗浄機構８２との間で、それぞれエッジクランプ式の搬送装置５１、５４、５７によってウェーハＷが搬送される。この場合、各搬送装置５１、５４、５７の４つの爪部材６３（図２参照）がウェーハＷの外周部側面に対して適切な位置まで爪部材６３に近づけられてウェーハＷの外周部が保持される。

しかしながら、フルトリミング加工によって外径が変化したウェーハＷや、外径にバラツキが生じるウェーハＷ等を搬送する際には、ウェーハＷの外周部側面に対して爪部材６３（図２参照）を適切に位置付けることが難しい。すなわち、複数の爪部材６３のいずれかがウェーハＷの外周部から外れて搬送に不具合が生じたり、複数の爪部材６３のいずれかがウェーハＷの外周部側面に突き当たってウェーハＷを破損させたりする虞がある。そこで、本実施の形態に係る搬送装置５１、５４、５７は、爪部材６３に非接触式センサ７３（図２参照）を設けて、ウェーハＷの外周部側面に対して適切な位置に爪部材６３を位置付けるようにしている。

以下、図２を参照して、搬送装置の詳細構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る搬送装置の斜視図である。なお、搬送装置は、図２に示す構成に限定されない。搬送装置は、ウェーハの外周部側面を検知して適切な位置に複数の爪部材を位置付けることが可能であれば、どのような構成でもよい。ここでは、中心位置検出手段とチャックテーブルの間でウェーハを搬送する搬送装置について説明する。なお、チャックテーブルと裏面洗浄機構との間、裏面洗浄機構と表面洗浄機構との間で、ウェーハを搬送する搬送装置も同様な構成である。

図２に示すように、搬送装置５１は、ウェーハＷの外周部を保持するエッジクランプ式の保持手段６２を有しており、保持手段６２の４つの爪部材６３によってウェーハＷの外周部を保持するように構成されている。保持手段６２は、搬送アーム５３（図１参照）の先端側に支持部６１を介して支持されており、支持部６１によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動され、移動機構５２（図１参照）によって水平方向（Ｙ軸方向）に移動される。このように、本実施の形態では、支持部６１と移動機構５２によって、保持手段６２を鉛直方向及び水平方向に移動させる移動手段が構成されている。

保持手段６２には、上面視矩形状のベース部６４から四方に延びる長尺状のガイド台６５が設けられている。各ガイド台６５の先端側には、ベース部６４の各側面６６に対向するように支持壁６７が設けられている。このベース部６４の側面６６と支持壁６７とにボールネジ７２の両端が支持されている。各ボールネジ７２には、爪部材６３を設けた可動ブロック６８が螺合されている。爪部材６３は、可動ブロック６８の下面に設けられており、爪先６９をベース部６４側に向けた断面視略Ｌ字状に形成されている。このように、爪部材６３は、ウェーハＷの外周部を保持するように、保持手段６２に環状に配置されている。

各ボールネジ７２は、ベース部６４の側面６６に爪部材６３毎に設けられた複数の爪部材移動部７１に連結されている。各可動ブロック６８は爪部材移動部７１によってボールネジ７２が回転されることで、各ガイド台６５の下面にガイドされながら可動される。このとき、各可動ブロック６８に設けられた各爪部材６３は、ウェーハＷの外周部から離間した待機位置と、半径方向で接近してウェーハＷの外周部を保持する作用位置との間で移動される。各可動ブロック６８の接近によってウェーハＷの下面が爪部材６３の爪先６９に載せられることで、ウェーハＷの外周部が保持手段６２に保持される。

また、複数の爪部材６３のそれぞれには、爪部材６３の接近方向（内側）に検出面７４を向けた非接触式センサ７３が設けられている。非接触式センサ７３は、例えば静電容量センサ、レーザーセンサであり、ウェーハＷの外周部側面に対する接近を検知している。検出面７４からの検知距離は、爪部材６３がウェーハＷの外周部側面に当接しないように、例えば１［ｍｍ］〜２［ｍｍ］に設定されている。このため、爪部材６３の爪先６９は、ウェーハＷの外周部の下面を支持できるように、非接触式センサ７３の検知距離よりも検出面７４から長く突出している。

また、搬送装置５１には、非接触式センサ７３の検知信号に応じて爪部材移動部７１を制御する制御部７５（図３参照）が設けられている。制御部７５は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。制御部７５は、ウェーハＷの外周部を保持する際には、ウェーハＷの外側の待機位置に位置付けられた状態の各爪部材６３を、ウェーハＷの外周部に向けて接近するように各爪部材移動部７１を制御する。そして、非接触式センサ７３がウェーハＷの外周部側面を検知したら各爪部材移動部７１の動きを停止させ、このときの各爪部材６３の停止位置をウェーハＷの外周部を保持する作用位置にする。

このように、本実施の形態に係る搬送装置５１は、各爪部材６３がウェーハＷの外周部に向けて独立して移動され、非接触式センサ７３によってウェーハＷの外周部側面が検出される作用位置で停止される。このため、外径が変化したウェーハＷや外形にバラツキが生じたウェーハＷであっても、一部の爪部材６３がウェーハＷの外周部に近づき過ぎて、ウェーハＷの外周部に一部の爪部材６３が突き当たってウェーハＷが破損することがない。また、一部の爪部材６３の爪先６９がウェーハＷの外周部まで届かないことで、ウェーハＷの外周部から一部の爪部材６３が外れることもない。

以下、図３を参照して、搬送装置による搬送動作について説明する。図３は、本実施の形態に係る搬送装置の搬送動作の一例を示す図である。図３においては、中心位置検出手段とチャックテーブルの間の搬送動作について説明するが、チャックテーブルと裏面洗浄機構との間、裏面洗浄機構と表面洗浄機構との間の搬送装置による搬送動作も同様である。

図３Ａに示すように、中心位置検出手段２６によって中心位置が検出されたウェーハＷがセンタリングテーブル２７上に保持される。センタリングテーブル２７の外径はウェーハＷの外径よりも小さいため、センタリングテーブル２７の外径からウェーハＷの外周部がはみ出している。また、中心位置検出手段２６で検出されたウェーハＷの中心位置に、搬送装置５１の保持手段６２の中心位置が合うように、センタリングテーブル２７の上方に保持手段６２が位置付けられる。このとき、保持手段６２の四方に位置する各爪部材６３がそれぞれ待機位置に位置しており、各爪部材６３の爪先６９がウェーハＷの外周部から径方向外側に離れている。また、保持手段６２がセンタリングテーブル２７に近づけられて、各爪部材６３の爪先６９がウェーハＷの下側に入り込める高さに位置付けられる。

図３Ｂに示すように、各爪部材移動部７１によって各爪部材６３が個別に移動されて、各爪部材６３がそれぞれウェーハＷの外周部側面９３に近づけられる。各爪部材６３に設けられた非接触式センサ７３によってウェーハＷの外周部側面９３が検知されると、非接触式センサ７３から検知信号が制御部７５に出力される。制御部７５では、検知信号に基づいて各爪部材６３が作用位置まで移動されたと判断され、各爪部材移動部７１の駆動が停止されて各爪部材６３が作用位置に位置付けられる。この作用位置では、爪部材６３の爪先６９がウェーハＷの外周部の下側に入り込み、ウェーハＷの外周部裏面が複数の爪部材６３によって下側から支持される。

このとき、非接触式センサ７３の検出面７４からの各爪部材６３の爪先６９の長さＬ１が、検出面７４からの検知距離Ｌ２よりも大きく形成されているため、非接触式センサ７３の検出面７４からウェーハＷの外周部側面９３が離間された状態でも、爪先６９からウェーハＷの外周部が外れることがない。また、爪部材６３の爪先６９は、爪先６９の上面が先端に向かって低くなるように傾斜しており、ウェーハＷの外周部の下側に爪先６９が入り込み易くなっている。このように、各爪部材６３がウェーハＷの外周部側面９３に対して個別に近づけられて、ウェーハＷの外周部側面９３からの各爪部材６３の距離が個別に制御される。よって、ウェーハＷの外径の大きさやバラツキに依らず、ウェーハＷの外周部側面９３に対して各爪部材６３を適切な位置に調整することができる。

図３Ｃに示すように、各爪部材６３が作用位置に位置付けられると、各爪部材６３の爪先６９にウェーハＷの外周部が引っ掛けられて、ウェーハＷの外周部が保持手段６２に保持される。ウェーハＷは、保持手段６２によって保持された状態でセンタリングテーブル２７から持ち上げられて、チャックテーブル３１（図１参照）に向けて搬送される。ウェーハＷの外周部側面９３に対して各爪部材６３が適切な位置に位置付けられているため、ウェーハＷの外周部側面９３が非接触式センサ７３の検出面７４に突き当たることもなく、さらにウェーハＷの外周部から各爪部材６３の爪先６９が外れることもない。

以上のように、本実施の形態に係る搬送装置５１は、複数の爪部材６３が半径方向に接近するように独立して移動されて、各爪部材６３の非接触式センサ７３でウェーハＷの外周部側面９３が検出されたら各爪部材６３の移動が停止される。各爪部材６３がウェーハＷの外周部側面９３から一定の距離で停止されるため、ウェーハＷの外径にバラツキが生じる場合であっても、複数の爪部材６３が適宜良好な作用位置に位置付けられる。各爪部材６３がウェーハＷの外周部から外れず、各爪部材６３をウェーハＷの外周部側面９３に突き当てることがないため、作用位置の調整作業を行う必要がない。よって、煩雑な作業を発生させることなく、ウェーハＷを適切に連続搬送することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、本実施の形態において、保持手段６２が４つの爪部材６３の爪先６９によりウェーハＷの外周部を保持する構成としたが、この構成に限定されない。保持手段６２は、ウェーハＷの外周部を保持可能であれば、爪部材６３の数や爪先６９の形状は特に限定されない。

また、上記した実施の形態において、爪部材移動部７１がボールネジを回転させて爪部材６３を移動させる構成としたが、この構成に限定されない。爪部材移動部７１は、爪部材６３を独立して半径方向に移動できれば、どのような直動機構で構成されてもよい。

以上説明したように、本発明は、外径にバラツキが生じるウェーハや、加工によって外径が変化したウェーハを適切に搬送することができるという効果を有し、特に貼り合わせウェーハやトリミング加工後のウェーハの外周部を保持して搬送するウェーハの搬送装置に有用である。

１加工装置
５１、５４、５７搬送装置
５２、５８移動機構（移動手段）
５５基端部（移動手段）
６１支持部（移動手段）
６２保持手段
６３爪部材
６９爪先
７１爪部材移動部
７３非接触式センサ
７４検出面
７５制御部
９３外周部側面
Ｗウェーハ

Claims

ウェーハの外周部を保持する保持手段と、該保持手段を鉛直方向及び水平方向に移動させる移動手段と、を備えウェーハを搬送する搬送装置であって、
該保持手段は、
ウェーハの外周部を保持する環状に配設された複数の爪部材と、
該複数の爪部材をウェーハの外周部から離間した待機位置と該複数の爪部材を互いに半径方向に接近しウェーハの外周部を保持する作用位置との間で該複数の爪部材をそれぞれ独立して半径方向に移動させる爪部材移動部と、
該複数の爪部材のそれぞれに、該爪部材移動部により互いに接近する方向に検出面を向けて配設されウェーハの外周部側面を検知する非接触式センサと、
該爪部材移動部を制御する制御部と、を備え、
該制御部は、ウェーハの外周部を保持する際は、ウェーハの外周部の外側の該待機位置に位置づけられた状態の該複数の爪部材をウェーハの外周部に対して接近するように各該爪部材移動部を制御し、該非接触式センサがウェーハの外周部側面を検知したら各該爪部材移動部の動きを停止させて該作用位置とすること、を特徴とする搬送装置。