JP2899192B2 - 半導体ウェーハの厚さ分類装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハのラッ
ピング等の研磨を行うにあたり、半導体ウェーハの厚さ
を計測して厚さ順にバッチ構成し、研磨装置に投入する
ウェーハを極力均一化することにより、研磨の平面度を
高める半導体ウェーハの厚さ分類装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの基板として用いられる
半導体ウェーハは、例えばシリコン等の単結晶インゴッ
ドをその棒軸の面直方向にスライスし、スライスして得
られたものに対して面取り、ラッピング、エッチング、
ポリッシング等の処理を順次施すことにより鏡面ウェー
ハを得る。

【０００３】このような各種の加工を行う場合、シリコ
ンウェーハは、タイプ別、インゴッド別、抵抗別、酸素
濃度別など各種の目的に応じて分類された上で、約２５
０枚程度のロット毎に加工が施される。

【０００４】かかるロット毎に区分けした状態で加工を
行うのは、各種目的に応じた加工仕様が相違するからで
あり、また、半導体デバイスに不具合が生じたときに、
もし、その原因がウェーハに存在した場合には、そのウ
ェーハを製造したときの工程条件等を検証し、原因解析
および工程条件等へのフィードバックに供するためであ
る。

【０００５】したがって、ウェーハをロット毎に区分け
しておくことは勿論のこと、引上時における熱履歴等の
工程条件の検証に重要となるため、スライスされた順序
も何らかの方法で管理しておく必要がある。

【０００６】そのため、従来より、カセットと称される
ウェーハの収容治具が採用され、このカセットに対して
ウェーハを順番に収容し、かつ、ロット毎にカセットを
区分けして加工工程内を搬送していた。

【０００７】ただし、かかるカセットは、通常２５枚程
度のウェーハを収容することができるものの、一ロット
は多い場合で２５０枚程度の数量となるため、約１０個
のカセットを一単位として加工工程内を搬送する必要が
あった。そこで、異なるロットのカセットが混入するの
を防止するために、同一ロットのカセットをさらにコン
テナと称される箱に収容し、このコンテナを単位として
工程内を搬送するようにしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ラッピング
などの研磨を行う場合、研磨装置の能力や仕様によっ
て、一度の研磨が１０〜３０枚のウェーハ毎（以下、こ
のような編成状態を「バッチ」と称する）に行われる。
例えば、６インチのウェーハであれば３０枚を１バッチ
とし、８インチのウェーハであれば１５枚を１バッチと
して、上述したロット間の混入を防止しながら研磨が行
われる。

【０００９】これは、同一ロットのウェーハの厚さを計
測し、スライスされた順序ではなく、厚さ順にウェーハ
を並び換え、ほぼ均一なウェーハを１バッチとすること
により、研磨装置の研磨盤に対する押し付け板の傾斜を
防止し、平面度を高めるためである。

【００１０】このバッチ編成を行う場合には、従来で
は、面取りを終了したウェーハの厚さを全数計測したの
ち、人手によって所定の厚さ範囲に分類していた。例え
ば、シリコンウェーハでは約１０００μｍ／枚であるた
め、１０００μｍ近傍を１０μｍ間隔に分類した範囲を
定め、計測結果を見ながら作業者が該当する厚さ範囲の
カセットにウェーハを収納していた。

【００１１】しかしながら、バッチ編成する半導体ウェ
ーハの枚数は、研磨装置の仕様や能力によってそれぞれ
異なることから、目的とする研磨装置に応じたバッチ枚
数を考慮した上で、その都度厚さ分類の範囲を定める必
要があり、このような作業は作業者の熟練に頼る部分が
大きかった。

【００１２】また、分類する厚さの範囲を狭くすればす
る程、半導体ウェーハの厚さの均一化が図れるものの、
作業者による分類作業をともなうことから、分類作業が
煩雑となって時間を要するという問題があった。

【００１３】しかも、手作業をともなうと、厚さ分類を
行う際に、異種ロットの半導体ウェーハが混入するおそ
れも十分に考えられ、一方において受渡しの度にウェー
ハに損傷を与えたり、塵埃が付着したりするおそれもあ
った。

【００１４】このように、半導体ウェーハの厚さ分類を
行うにあたっては、所望に区分けしたロット間の混入を
防止しながら、自動的に所望のバッチ枚数に厚さ分類す
ることができ、しかも、ウェーハへの損傷防止や塵埃付
着防止などの品質面における本来的な要求も満足できる
という、製造品質・生産技術・生産管理の全てを兼ね備
えた総合的な厚さ分類装置の開発が希求されていた。

【００１５】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、ウェーハに対する損傷や塵
埃付着を防止し、かつロット間の混合を防止しながら自
動的にウェーハを厚さ分類することができ、ひいては工
程内の無人化（完全自動化）につながる半導体ウェーハ
の厚さ分類装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体ウェーハの厚さ分類装置は、半導体
ウェーハを所定のロット毎に区分した状態で、各半導体
ウェーハの厚さに基づいて所望の枚数毎に分類する半導
体ウェーハの厚さ分類装置において、固定ベースプレー
トに対して回転テーブルが回転可能に設けられ、前記回
転テーブル上において、前記半導体ウェーハを水平にし
て収納するカセットを格納する複数のカセット棚が、前
記半導体ウェーハを水平面に対して傾斜させるように後
ろ下がりに傾動可能に設けられ、前記回転テーブル上の
カセット棚を覆うように着脱可能にカバーが設けられた
カセットマガジンと、 前記カセットマガジンを搬入お
よび搬出し、前記カセットマガジンの回転テーブルを所
定の角度だけ回転させ、前記カセットマガジンに傾動可
能に設けられたカセット棚を押し上げて該カセット棚を
水平に維持するとともに、前記カセットマガジン上に設
けられた着脱可能なカバーを開閉するマガジンスタンド
と、 前記カセットおよび／またはカセットマガジン毎
に設けられ、前記カセットマガジンに収納された前記半
導体ウェーハに関する仕様情報が書き込まれた識別手段
と、 前記半導体ウェーハの厚さを計測するとともに計
測された情報を記憶する厚さ計測手段と、 前記厚さ計
測手段により計測された半導体ウェーハを搬入状態と同
じ状態で一時的に保管する一時保管手段と、 前記一時
保管手段から厚さ順に半導体ウェーハを排出しバッチ用
カセットに収納するハンドリングロボットと、 前記厚
さ情報を取り込み、この情報を厚さ順に並び換えたのち
所望の枚数毎に分類する演算を行い、この演算結果を前
記ハンドリングロボットに出力する演算手段と、を備え
たことを特徴としている。

【００１７】

【作用】ラッピングなどの研磨を行う場合、研磨装置の
押し付け板の傾きを防止するために、半導体ウェーハを
研磨装置に投入するに際して、均一な厚さのウェーハを
選定し、これをバッチ編成する。すなわち、半導体ウェ
ーハを所定のロット毎に区分した状態で、各半導体ウェ
ーハの厚さを計測し、この計測値に基づいて所望の枚数
毎に分類する。

【００１８】まず、半導体ウェーハを収納したカセット
マガジンをマガジンスタンドに搭載し、このときカセッ
トマガジンに付された識別手段の情報を取り込む。そし
て、カバーを開いて、カセットを水平に維持し、ハンド
リングロボットによりカセットに収納された半導体ウェ
ーハを一枚づつ取り出してゆく。

【００１９】カセットマガジンから取り出された半導体
ウェーハは、一枚づつ厚さ計測手段に送られ、ここでウ
ェーハの厚さが計測されて記憶される。半導体ウェーハ
全ての計測が終了するまで、計測を終了したそれぞれの
半導体ウェーハは、一時保管手段によって、カセットマ
ガジンと同じ状態で一時的に保管される。

【００２０】全ての計測が終了すると、厚さ計測手段に
記憶されている厚さ情報を演算手段に取り込み、厚さ順
に並べ換える。この並び換えを行う際に、現在一時的に
保管されている場所をも記憶しておく。そして、演算手
段における演算結果に基づいてハンドリングロボットを
操作し、一時保管手段から計測した厚さ順に半導体ウェ
ーハを取り出し、順次バッチ用カセットに収納してゆ
く。

【００２１】このように本発明の厚さ分類装置は、計測
手段への半導体ウェーハの受渡しを識別手段を利用して
その半導体ウェーハに関する情報とともに厚さ情報をも
記憶し、しかも、全ての計測が終了するまで元の状態を
再現することにより、次に行われる厚さ順の並び換え作
業を簡略化している。したがって、複雑な情報処理をと
もなうことなく、厚さ分類の自動化を達成することがで
きる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。まず最初に、本発明の半導体ウェーハの厚さ分
類装置のうち、半導体ウェーハの搬送および計測手段へ
の受渡しに用いられるカセットマガジンとマガジンスタ
ンドの一例について説明する。図１は本発明の半導体ウ
ェーハの厚さ分類装置の全体を示すブロック図、図４は
本発明の一実施例に係るカセットマガジンを示す斜視
図、図５（ａ）は同実施例のカセットマガジンを示す平
面図、図５（ｂ）は同じく側面図、図６（ａ）は図５
（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図６（ｂ）は図５
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図７は本発明の一実施
例に係るマガジンスタンドを示す平面図、図８は図７の
Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。

【００２３】カセットマガジン 本実施例のカセットマガジンＭは、ポリ塩化ビニルなど
の合成樹脂製のベースプレート１を有しており、図６
（ａ）に示すように回転テーブル２が嵌合されて載置さ
れる凹部５が形成されている。

【００２４】また、ベースプレート１の裏面にはバーコ
ードなどの識別ラベル６が貼着されており、各カセット
Ｃに付された識別ラベル（不図示）と照合できるように
なっている。例えば、ある特定の半導体ウェーハＷを収
納したカセットＣがどのカセットマガジンＭに格納され
ているかどうか、さらには、そのカセットマガジンＭの
どのカセット棚３に格納されているかどうかを後述する
演算手段６５やホストコンピュータ（不図示）などを用
いて記憶および検索が可能となっている。このベースプ
レート１の裏面に貼着されたバーコードラベル６は、本
工程に配置されたバーコードリーダ（不図示）によって
その情報が読み取られ、演算手段６５に出力される。

【００２５】なお、ベースプレート１を構成する材質は
合成樹脂にのみ限定されずアルミニウムなどの軽量金属
を用いることもできる。また、回転テーブル２を回転可
能に載置するための構造は、ベースプレート１に形成さ
れた凹部６による嵌合構造の他にも、ベースプレート１
に凸部を形成し、回転テーブル２側に凹部を形成した嵌
合構造でもよい。ただし、後述するように、本実施例で
は、ベースプレート１をポリ塩化ビニルにより形成し、
回転テーブル２はアルミニウムにより形成しているた
め、両者の加工性を考慮して図６（ａ）に示す構造を採
用している。

【００２６】回転テーブル２は、アルミニウム製であ
り、既述したようにベースプレート１に形成された凹部
６に嵌合しているが、ベースプレート１に対しては回転
可能に設けられている。これは、回転テーブル２上に等
配に取り付けられたカセット棚３から半導体ウェーハＷ
を順次取り出したり、戻したりする際に、ベースプレー
ト１をコンベアなどに固定した状態であっても、カセッ
ト棚３の方向を順に変えてゆくためである。

【００２７】ベースプレート１に対して回転テーブル２
を回転させる具体的構造は、以下のようになっている。
すなわち、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、
まずベースプレート１には、４つの貫通孔７が穿設され
ており、この４つの貫通孔７にマガジンスタンドＳのボ
ール軸受８が貫通して回転テーブル２を押し上げ、これ
により回転テーブル２がベースプレート１から浮き上が
る。また、回転軸９が貫通する貫通孔１０がベースプレ
ート１の中央に穿設されており、さらに回転テーブル２
の裏面には回転軸９の先端に形成されたピン１１に係合
する係合孔１２が形成されている。

【００２８】そして、上述したボール軸受８の上昇にと
もなって回転軸９も上昇し、貫通孔１０を通過してピン
１１が係合孔１２に係合したのち、回転軸９を所定角度
だけ回転させることにより、ボール軸受８に支持された
回転テーブル２が円滑に回転することになる。回転テー
ブル２を所定の角度だけ回転させると、ボール軸受８お
よび回転軸９を下降させて再び回転テーブル２をベース
プレートに載置する。なお、以上説明したボール軸受８
による回転テーブル２の支持構造や、回転軸９による回
転テーブル２の回転構造などは一具体例であって、本発
明のカセットマガジンＭでは他の手段を採用してもよ
い。

【００２９】回転テーブル２上には、複数の半導体ウェ
ーハＷを収納したカセットＣがさらに複数個格納できる
カセット棚３が形成されている。例えば、図４および図
５に示す実施例では、６インチのウェーハであれば１２
カセット（＝３００枚のウェーハ）、８インチのウェー
ハであれば８カセット（＝２００枚のウェーハ）が格納
できるように、回転テーブル２上に４等配（すなわち９
０゜間隔）で各カセット棚３が形成されており、６イン
チ用のカセットの場合は、一つのカセット棚３に３つの
カセットＣ（８インチの場合は２つのカセット）を積み
上げることができるようになっている。

【００３０】本実施例では特に、各カセットＣにおける
半導体ウェーハＷの基準位置を一定にして、例えば図６
（ｂ）に示すｈ₁ ，ｈ₂ をウェーハＷやカセットＣの仕
様に拘らず一定にして、ハンドリングロボットＲによる
半導体ウェーハＷの把持作業を精度良く行えるようにし
ている。

【００３１】ただし、６インチウェーハと８インチウェ
ーハのように、カセットＣへのウェーハＷの収納ピッチ
が相違する場合は、カセットマガジンＭあるいはカセッ
トＣのバーコード情報をハンドリングロボットＲに出力
することにより、ハンドリングロボットＲの動作軌跡モ
ードを変更することにより対処している。

【００３２】カセット棚３は、構造的には、図５（ａ）
（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、該カセット棚３
の骨組を構成するサイドフレーム１３とカセットＣを載
置するための載置プレート１４からなり、これらを回転
テーブル２上に固定したブラケット１５に回転自在に枢
着している。

【００３３】本実施例で用いられる半導体ウェーハのカ
セットＣは、図４に示すように各半導体ウェーハＷが所
定ピッチで水平に差し込まれて収納される構造であるた
め、水平のまま搬送すると、搬送時の振動などによって
半導体ウェーハが脱落するおそれがある。そのため、回
転テーブル２上にカセット棚３を取り付けるにあたり、
該カセット棚３を傾動可能に設け、特に図６（ｂ）の実
線で示すようにカセット棚３が後ろ下がりになるように
すれば、搬送時における半導体ウェーハの脱落を防止す
ることができる。

【００３４】ただし、搬送時においてはカセット棚３を
後ろ下がりに傾けておくことが好ましいといえるが、半
導体ウェーハＷを加工装置などに受け渡す場合にはカセ
ット棚３が水平である方が半導体ウェーハＷへの傷付き
などの点からみて適切なことがある。そこで、本実施例
では、マガジンスタンドＳから上昇する押上ピン１７が
貫通する貫通孔１６をベースプレート１と回転テーブル
２とに穿設し、図６（ｂ）に示すように押上ピン１７が
貫通孔１６を貫通してカセット棚３を水平に押し上げ、
半導体ウェーハＷを受け渡す場合にはこの姿勢を維持す
るようになっている。

【００３５】本実施例のカセットマガジンＭは、図４お
よび図５に示すような筒状の防塵カバー４を有してお
り、カセット棚３に格納された各カセットＣを覆うよう
にセットされる。なお、防塵カバー４の側面および天井
面はポリカーボネイトなどの透明の合成樹脂により形成
されており、下端縁には補強およびマガジンスタンドに
よるカバーの開閉のための鍔部４ａが形成されている。
この鍔部４ａは、加工装置に対する半導体ウェーハの受
渡しに支障がない位置に形成され、さらに、マガジンス
タンドＳに設けられた開閉機構のピン１９が挿入される
孔１８が穿設されている。

【００３６】マガジンスタンド 本実施例に係るマガジンスタンドＳは、カセットマガジ
ンＭを搬送車から受け渡すためのベルトコンベア２０
と、カセットマガジンＭの回転テーブル２を回転させる
ための回転機構と、カセットマガジンＭのカセット棚３
を水平に維持するための水平維持機構と、カセットマガ
ジンＭの防塵カバー４を開閉するための開閉機構と、半
導体ウェーハＷをカセットＣから出し入れするためのハ
ンドリングロボットＲとを備えている。

【００３７】ベルトコンベア ベルトコンベア２０は、複数の回転ローラ２１に架設さ
れ、図示しない駆動モータにより回動する一対のベルト
２２を有し、ベースプレート１を図８の矢印方向に搬入
および搬出する。ベースプレート１の停止端には、図８
に示すように位置調節が自在なストッパピン２３が設け
られており、このストッパピン２３によって移動方向の
位置出しが行われる。

【００３８】また、図７に示すように搬送されてきたベ
ースプレート１の両側には、位置出しローラ２４を備え
た位置決め板２５が設けられており、少なくとも何れか
一方の位置出しローラ２４（および／または位置決め板
２５）が可動に設けられて、左右方向の位置出しが行わ
れるようになっている。

【００３９】なお、ベースプレート１の下方に設けられ
た光電センサ２６（図８参照）によりカセットマガジン
Ｍの有無が検出され、カセットマガジンＭが定位置にま
で搬送されるとベルトコンベア２０は停止する。また、
ベルトコンベア２０はカセットマガジンＭの搬入を終了
すると、ガイドピン４３およびブッシュ４４による支持
によって、および一つの流体シリンダ４２を作動するこ
とによって全体が下降し、ベースプレート１に接触しな
い位置で対するようになっている。

【００４０】回転テーブルの回転機構 マガジンスタンドＳのフレーム２７に対して固定された
上プレート２８と下プレート２９との間には２本のガイ
ドポール３０が架設されており、このガイドポール３０
のそれぞれに対してガイドブッシュ３１が摺動可能に嵌
挿されている。また、これらのガイドブッシュ３１には
可動プレート３２が固定されており、下プレート２９に
取り付けられた流体シリンダ３３のロッド３４の先端が
可動プレート３２に固定されている。

【００４１】したがって、流体シリンダ３３を駆動して
ロッド３４を上昇させると、ガイドブッシュ３１がガイ
ドポール３０に沿って摺動しながら可動プレート３２が
上昇することになる。

【００４２】この可動プレート３２には、図示しない回
動モータの出力軸に連結された減速機３５が固定されて
おり、この減速機３５を介して、回転軸９が上プレート
２８に固定された軸受ブッシュ３６を貫通して設けら
れ、これによって回転軸９は上プレート２８に対して上
下移動および回動可能になっている。また、減速機３５
に固定されたプレート３７には、先端にボール８ａを有
する４本のボール軸受８が固定されており、可動プレー
ト３２の上昇にともない回転軸９とともに上昇する。

【００４３】カセット棚の水平維持機構 上プレート２８には、流体シリンダ３８が固定されてお
り、ロッド先端の押上ピン１７がカセットマガジンＭの
ベースプレート１と回転テーブル２とに穿設された貫通
孔１６を貫通してカセット棚３の底部を押し上げ、該カ
セット棚３を水平に維持するようになっている。

【００４４】なお、この流体シリンダ３８によるカセッ
ト棚３の水平維持機構は、特に半導体ウェーハＷをカセ
ットＣから出し入れするときにのみ必要であることか
ら、例えばハンドリングロボットＲが設置される位置
（図７参照）にのみ設けておけばよい。

【００４５】防塵カバーの開閉機構 本実施例のマガジンスタンドＳは、図５（ａ）に示す防
塵カバー４の孔１８に対してピン１９を挿入し、該防塵
カバー４を押し上げる防塵カバーの開閉機構を有してお
り、防塵カバー４を押し上げることにより、半導体ウェ
ーハＷの出し入れを行う一方で、半導体ウェーハＷとの
アクセスが終了すると再び防塵カバー４を取り付けて半
導体ウェーハＷに塵埃等が付着するのを防止する。

【００４６】具体的には、図８に示すように、上プレー
ト２８に孔１８の数に相当するラックアンドピニオンの
ギヤボックス３９がそれぞれ固定され、ラックが形成さ
れたピン１９をラックアンドピニオン機構によって上昇
および下降させる。このとき、各ピン１９の上昇および
下降速度を等しくして該ピン１９に支持された防塵カバ
ー４の傾きを抑制するために、ギヤボックス３９内のピ
ニオンを駆動するモータは一つとし、各ギヤボックス３
９は図示しない回転伝達部材により同期するように連結
されている。

【００４７】なお、ピン１９の上昇限および下降限、す
なわち、防塵カバー４の上昇位置（開放位置）と下降位
置（カセットマガジンへのセット位置）の位置出しは、
ピン１９の所定位置を近接スイッチなどによって検出す
ることにより行う。

【００４８】ハンドリングロボット 図７に示すように、本実施例に係るマガジンスタンドＳ
には、面取り、ラッピング、エッチング、ポリッシング
等の加工装置に対して、カセットＣに収納された半導体
ウェーハＷを出し入れするために、ハンドリングロボッ
トＲが設けられており、半導体ウェーハＷを把持するハ
ンドやその他各加工工程の要求に応じた多軸アームを備
えている。

【００４９】なお、図８において「４０」はカセットＣ
における半導体ウェーハＷの有無を検出するための光電
センサであって、カセットマガジンＭのベースプレート
１と回転テーブル２とに穿設された貫通孔４１（図５
（ａ）参照）を通ってカセットＣに収納された半導体ウ
ェーハＷに検出光が照射される。したがって、仮にカセ
ットＣに半導体ウェーハＷが一枚も収納されていない場
合には、該光電センサ４０に反射光が返らないので、こ
の結果をハンドリングロボットＲに出力することにより
無駄な作業を予め防止することができる。

【００５０】計測手段、一時保管手段 次に本発明の計測手段および一時保管手段の構成につい
て説明する。本実施例の計測手段６０は、半導体ウェー
ハの厚さを計測する計測機６０ａと、この計測機６０ａ
で計測された結果を記憶する厚さ情報記憶部６０ｂから
なり、計測機６０ａは、例えば静電容量方式の厚さ測定
装置が用いられる。半導体ウェーハＷの測定点は、ウェ
ーハの中心一点とし、測定情報は逐次厚さ情報記憶部６
０ｂに出力され、ここに格納される。

【００５１】ちなみに、厚さ情報記憶部６０ｂに計測結
果を記憶する際には、半導体ウェーハＷの番号とともに
記憶することが好ましいが、本実施例のカセットマガジ
ンＭでは、定められた順番にしたがってウェーハが取り
出されることから、そのままの順序で記憶しておくこと
も可能である。なお、計測機６０ｂは上述した静電容量
方式によるものでなくとも他の方式の計測機を用いるこ
とも可能であり、また、測定箇所などの諸条件も特に本
実施例に限定されることはない。

【００５２】「６６」は、計測機６０ａにより厚さ計測
を終了した半導体ウェーハＷを把持し、次の位置まで搬
送するハンドリングロボットであり、計測機６０ａに載
置された半導体ウェーハＷの裏面にハンド先端を差込
み、この裏面を吸着したのち水平に１８０゜旋回させ、
次の位置６７で吸着を解除してハンド先端を引き抜く。
このハンドリングロボット６６の操作はロボット制御部
６６ａからの指令信号により行われ、計測機６０ａから
の計測終了信号を取り込むことによりハンドリングロボ
ット６６は搬送を開始する。

【００５３】ハンドリングロボット６６の下流側には、
計測を終了した半導体ウェーハＷを一時的に、かつカセ
ットマガジンＭに収納された状態を再現するように保管
する仮置き用カセット６１が固定されており、ハンドリ
ングロボット６３とともに本発明の一時保管手段を構成
している。

【００５４】これらのハンドリングロボット６３も、半
導体ウェーハＷの裏面にハンド先端を差し込んで吸着し
たのち、指令どおりの角度だけ水平に旋回して半導体ウ
ェーハＷを仮置き用カセット６１に収納し、把持を解除
する。

【００５５】なお、仮置き用カセット６１とハンドリン
グロボット６３は２対設けられているが、これは、ハン
ドリングロボット６６により位置６７に載置された半導
体ウェーハＷを一方のハンドリングロボット６３によっ
て一方の仮置き用カセット６１に収納している間に、他
方のハンドリングロボット６３を操作して他方の仮置き
用カセット６１から次の位置６８に半導体ウェーハＷを
搬送するためであり、このように同時に２機のハンドリ
ングロボット６３，６３を操作することにより作業時間
（タクトタイム）を短縮化するためである。その意味
で、本発明では２対の一時保管手段６１，６３を必須要
件とするものではなく、１対の一時保管手段６１，６３
によっても本発明の目的は達成することができる。

【００５６】これら２機のハンドリングロボット６３
は、それぞれのロボット制御部６３ａ，６３ｂからの指
令信号によって操作されるが、仮置き用カセット６１へ
の収納位置および仮置き用カセット６１からの取り出し
ウェーハに関する情報は、演算手段６５を介してロボッ
ト制御部６３ａ，６３ｂに入力される。

【００５７】これらハンドリングロボット６３，６３の
下流側には、他のハンドリングロボット６４が設置され
ており、このハンドリングロボット６４の周囲にバッチ
用カセットが載置されている。

【００５８】このハンドリングロボット６４は、他のハ
ンドリングロボットＲ，６６，６３と相違して、半導体
ウェーハＷを把持する場合にウェーハ表面を吸着するハ
ンドを有している。つまり、他のハンドリングロボット
Ｒ，６６，６３では、ハンド先端を半導体ウェーハＷの
裏面に差し込んだのち、この裏面を吸着することにより
ウェーハＷを把持するようになっているが、このハンド
リングロボット６４はハンド先端でそのままウェーハＷ
の表面を吸着し、目的とするバッチ用カセット等６２ま
で水平に旋回したのち、その半導体ウェーハＷをバッチ
用カセット等６２に収納して把持を解除するようになっ
ている。

【００５９】これは、カセットマガジンＭのカセットＣ
や仮置き用カセット６１は、半導体ウェーハＷが一枚づ
つ収納されるように仕切られているのに対し、バッチ用
カセット６２ａ〜６２ｃは、後述するようにある決めら
れた枚数（すなわちバッチ枚数）をまとめて集約（ギャ
ザ）するように仕切られているため、収納時におけるウ
ェーハ同士の接触を極力緩和するためである。

【００６０】したがって、本実施例のようにウェーハＷ
の表面を吸着した状態でバッチ用カセット６２ａ〜６２
ｃにウェーハＷを差込み、ここからウェーハＷの把持を
解除すると、半導体ウェーハ間にエアーが介在すること
によりウェーハの急激な衝突が抑制されることになる。

【００６１】図１に示す実施例では、ハンドリングロボ
ット６４の周囲に都合４個のカセットが設けられている
が、「６２ａ〜６２ｃ」がバッチ用カセットであり、
「６２ｄ」は規格外れ用カセットである。すなわち、計
測機６０ａにより計測された結果、厚さの規格範囲外と
なったウェーハＷを規格外れ用カセット６２ｄに収納し
てこれを排除する。そのため、規格外れ用カセット６２
ｄは、図３（ｂ）に示すように半導体ウェーハＷを一括
して収納するように一段の棚に形成されている。

【００６２】これに対して、バッチ用カセット６２ａ〜
６２ｃは、図３（ａ）に示す如く多段に形成されてお
り、所望のバッチ枚数毎にウェーハＷを重ね合わせて収
納できるようになっている。本実施例のバッチ用カセッ
トは４段に形成されており、このバッチ用カセットが３
個設けられているため、カセットマガジンＭに収納され
た半導体ウェーハを都合１２バッチのウェーハに編成す
ることが可能である。

【００６３】次に作用を説明する。図２は本発明の厚さ
分類装置における半導体ウェーハの処理手順を示す工程
図である。

【００６４】ラッピングなどの研磨を行う場合、研磨装
置の押し付け板の傾きを防止するために、半導体ウェー
ハを研磨装置に投入するに際して、均一な厚さのウェー
ハを選定し、これをバッチ編成することが必要である
が、研磨装置の仕様などによってバッチ枚数も相違す
る。

【００６５】このようなバッチ編成を行う場合、半導体
ウェーハＷを所定のロット毎に区分した状態で、各半導
体ウェーハＷの厚さを計測し、この計測値に基づいて所
望の枚数毎に分類することになるが、本発明の厚さ分類
装置を用いると以下のように機能することになる。

【００６６】まず、半導体ウェーハＷを収納したカセッ
トマガジンＭをマガジンスタンドＳに搭載し（ステップ
１）、このときカセットマガジンＭに付されたバーコー
ドマーク６の情報を取り込み、演算手段６５に出力す
る。そして、防塵カバー４を開いて、カセットＣを水平
に維持し、ハンドリングロボットＲによりカセットＣに
収納された半導体ウェーハＷを一枚づつ取り出してゆ
く。

【００６７】具体的な作用は以下の通りである。まず、
回転テーブル２上に設けられるカセット棚３は、半導体
ウェーハＷの収納方向Ｘに傾動自在に設けられているた
め、搬送中においてはカセットＣが後ろ下がりに傾き、
搬送中の振動などによって半導体ウェーハＷがカセット
Ｃから飛び出すのを防止することができる。

【００６８】カセット棚３にカセットＣを格納したの
ち、カセットマガジンＭは自動搬送車などを用いて目的
とする厚さ分類・バッチ編成工程に搬送されるが、本工
程の出入口には上述したマガジンスタンドＳが配設され
ている。そして、自動搬送車から移載されたカセットマ
ガジンＭは、位置出し用のストッパピン２３に突き当た
るまでベルトコンベア２０によって送られ、位置出しロ
ーラ２４によって左右の位置決めが行われる。

【００６９】このカセットマガジンＭの受渡しを行うと
きに、ベースプレート１の裏面に貼着されたバーコード
マーク６の読み取りが実施され、本装置の演算手段６５
やシステム端末部を介してホストコンピュータに半導体
ウェーハＷに関する情報が送られる。

【００７０】カセットマガジンＭの位置出しが終了する
とベルトコンベア２０は停止し、半導体ウェーハＷの取
り出し作業を開始する。この場合、まず最初に防塵カバ
ー４を押し上げて、半導体ウェーハに対するハンドリン
グロボットＲのアクセスを可能にする。

【００７１】すなわち、図示しないモータを作動してラ
ックアンドピニオンのギヤボックス３９を介して各ピン
１９を同期して上昇させる。このピン１９の上昇にとも
ない、各ピン先が防塵カバー４の鍔部４ａに形成された
孔１８に嵌合し、さらにピン１９が上昇することにより
防塵カバー４は上昇を始める。防塵カバー４の上昇限
は、ピン１９の所定位置を近接センサなどで検出するこ
とにより検知され、これをモータに出力することにより
モータが停止する。このようにして、防塵カバー４は開
かれ、カセットＣに収納した半導体ウェーハＷに対して
ハンドリングロボットＲの作業が開始する。

【００７２】ハンドリングロボットＲによる半導体ウェ
ーハＷの出し入れ作業を行うにあたり、目的とするカセ
ットＣが格納されたカセット棚３がハンドリングロボッ
トＲに対向する位置にくるように回転テーブル２を回転
させる。

【００７３】すなわち、まず流体シリンダ３３を作動さ
せる。これにより、可動プレート３２、減速機３５、回
転軸９、およびボール軸受８が一体的に上昇し、回転軸
９がベースプレート１の貫通孔１０を通過して、先端が
回転テーブル２の係合孔１２に係合する。

【００７４】これと相前後して、ボール軸受８がベース
プレート１の貫通孔７を通過して回転テーブル２の裏面
を押し上げ、回転テーブル２をベースプレート１から僅
かに浮上させる。この状態から回動モータを作動させ、
減速機３５を介して回転軸９を所定角度だけ回動させた
のち、流体シリンダ３３のロッド３４を下降させて再び
回転テーブル２をベースプレート１に載置する。これに
より、目的とするカセット棚３がハンドリングロボット
Ｒの対向位置まで回転することになる。

【００７５】ついで、上プレート２８に取り付けられた
流体シリンダ３８を作動させて押上ピン１７を上昇させ
る。これにより、押上ピン１７の先端はベースプレート
１および回転テーブル２の貫通孔１６を通過してカセッ
ト棚３の底面を押し上げることになる。押上ピン１７の
ストロークは、カセット棚３が水平になるように設定さ
れているため、ハンドリングロボットＲがアクセスする
カセット棚３のカセットＣに収納された半導体ウェーハ
Ｗは、ハンドリング操作が円滑に行えるように、作業
中、水平に維持されることになる。

【００７６】ハンドリングロボットＲによる半導体ウェ
ーハＷの出し入れを終了すると、次のカセット棚Ｃをハ
ンドリングロボットＲの対向位置に回転させる。このと
き、押上ピン１７は一旦下降させておく。回転テーブル
２上の全てのカセットＣに対する作業を終了すると、ピ
ン１９を下降させて防塵カバー４を閉じ、ベルトコンベ
ア２０を逆方向（搬出方向）に作動させてカセットマガ
ジンＭを排出する。

【００７７】ちなみに、加工工程によっては上述したマ
ガジンスタンドのハンドリングロボットを省略して、カ
セットマガジンから手作業によりカセットを取り出した
り、あるいは戻したりする場合もある。しかしながら、
このような工程においても、本発明のカセットマガジン
はロット間の混入防止や効率的な搬送を行う点で有効に
機能する。

【００７８】このようにしてカセットマガジンＭから取
り出された半導体ウェーハＷは、ハンドリングロボット
Ｒによって一枚づつ厚さ計測機６０ａに送られ、ここで
ウェーハの厚さが計測される（ステップ２）。そして、
その計測値は厚さ情報記憶部６０ｂに記憶される。

【００７９】計測を終了したそれぞれの半導体ウェーハ
Ｗは、ハンドリングロボット６６によって位置６７に載
置され、さらにハンドリングロボット６３によって、カ
セットマガジンＭと同じ状態で仮置き用カセット６１に
保管される（ステップ３）。カセットマガジンＭに収納
された全ての半導体ウェーハＷの計測が終了するまで、
この操作を繰り返す。

【００８０】カセットマガジンＭに収納された全てのウ
ェーハＷについて計測を終了し、仮置き用カセット６１
に移し換えると、厚さ情報記憶部６０ｂに記憶されてい
る厚さ情報を演算手段６５に取り込み、厚さ順に並べ換
える。この並び換えを行う際に、現在一時的に保管され
ている場所をも記憶しておく（ステップ４）。

【００８１】そして、演算手段６５における演算結果に
基づいてハンドリングロボット６３を操作し、仮置き用
カセット６１から計測した厚さ順（厚い順あるいは薄い
順）に半導体ウェーハＷを取り出し、位置６８に載置
し、さらにハンドリングロボット６４で順次バッチ用カ
セット６２に収納してゆく。このとき、予め入力された
バッチ枚数に基づいて、バッチ用カセット６２ａ〜６２
ｃの一つの棚に一つのバッチウェーハを収納する。

【００８２】また、一方のハンドリングロボット６３を
用いて仮置き用カセット６１からウェーハＷを取り出し
ている間に、次のカセットマガジンＭを搬入してウェー
ハＷの厚さを計測し、他方のハンドリングロボット６３
を用いて他方の仮置き用カセット６１に順次ウェーハを
収納する。なお、厚さ計測の結果、規格範囲外であった
半導体ウェーハＷは、ハンドリングロボット６３，６４
によって規格外れ用カセット６２ｄに収納される。

【００８３】このように本実施例の厚さ分類装置は、計
測機への半導体ウェーハの受渡しをバーコードマークを
利用してその半導体ウェーハに関する情報とともに厚さ
情報を厚さ情報記憶部に記憶し、しかも、全ての計測が
終了するまで元の状態を再現することにより、次に行わ
れる厚さ順の並び換え作業を簡略化している。したがっ
て、複雑な情報処理をともなうことなく、厚さ分類の自
動化を達成することができる。

【００８４】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、本発明
を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上述した実施例に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【００８５】例えば、本発明で用いられるカセットマガ
ジン、マガジンスタンド、カセットなどの構成は、図３
〜図８に示す実施例にのみ限定されることはなく、目的
とする工程に応じて適宜変更することが可能である。

【００８６】また、本発明のバッチ編成は、上述した半
導体ウェーハのラッピング等の工程前に行うことにのみ
限定されることはなく、これらより後工程であっても半
導体ウェーハのバッチ編成を必要とする工程であれば適
用することができる。

【００８７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ロッ
ト毎に区分けされた半導体ウェーハをカセットマガジン
とマガジンスタンドとを用いて一枚づつ取り出し、厚さ
計測機への半導体ウェーハの受渡しをバーコードマーク
を利用してその半導体ウェーハに関する情報とともに厚
さ情報を厚さ情報記憶部に記憶し、しかも、全ての計測
が終了するまで元の状態を再現する。その結果、次に行
われる厚さ順の並び換え作業が簡略化し、複雑な情報処
理を必要とせず、厚さ分類の自動化を達成することがで
きる。また、半導体ウェーハの仕掛かり在庫をラインサ
イドにもつことがなく、半導体ウェーハに対する損傷を
防止し、かつロット間の混合を防止しながら効率的に半
導体ウェーハを搬送することができる。さらに、このよ
うな半導体ウェーハの受渡し作業の自動化を達成するこ
とができるので、半導体ウェーハに不利となる塵埃や損
傷の抑制が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体ウェーハの厚さ分類装置を示す
ブロック図である。

【図２】同実施例における半導体ウェーハの処理工程を
示す工程図である。

【図３】同実施例で用いられるバッチ用カセットを示す
断面図であり、（ａ）は合格ウェーハを収納するカセッ
ト、（ｂ）は規格外れウェーハを収納するカセットを示
す断面図である。

【図４】同実施例に係るカセットマガジンを示す斜視図
である。

【図５】（ａ）は同実施例のカセットマガジンを示す平
面図、（ｂ）は同じく側面図である。

【図６】（ａ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、
（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図７】本発明の一実施例に係るマガジンスタンドを示
す平面図である。

【図８】図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１…ベースプレート ２…回転テーブル ３…カセット棚 ４…防塵カバー ８…ボール軸受 ９…回転軸 １７…押上ピン １９…ピン ２０…ベルトコンベア ６０…厚さ計測手段 ６０ａ…厚さ計測機 ６０ｂ…厚さ情報記憶部 ６１…仮置き用カセット（一時保管手段） ６２…バッチ用カセット ６２ａ…バッチ用カセット ６２ｂ…バッチ用カセット ６２ｃ…バッチ用カセット ６２ｄ…規格外れ用カセット ６３…ハンドリングロボット ６４…ハンドリングロボット ６５…演算手段 ６６…ハンドリングロボット Ｗ…半導体ウェーハ Ｃ…カセット Ｍ…カセットマガジン Ｓ…マガジンスタンド Ｒ…ハンドリングロボット

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/68

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウェーハ（Ｗ）を所定のロット毎に
   区分した状態で、各半導体ウェーハの厚さに基づいて所
   望の枚数毎に分類する半導体ウェーハの厚さ分類装置に
   おいて、 固定ベースプレート（１）に対して回転テーブル（２）
   が回転可能に設けられ、前記回転テーブル（２）上にお
   いて、前記半導体ウェーハ（Ｗ）を水平にして収納する
   カセット（Ｃ）を格納する複数のカセット棚（３）が、
   前記半導体ウェーハ（Ｗ）を水平面に対して傾斜させる
   ように後ろ下がりに傾動可能に設けられ、前記回転テー
   ブル（２）上のカセット棚（３）を覆うように着脱可能
   にカバー（４）が設けられたカセットマガジン（Ｍ）
   と、 前記カセットマガジン（Ｍ）を搬入および搬出し、前記
   カセットマガジン（Ｍ）の回転テーブル（２）を所定の
   角度だけ回転させ、前記カセットマガジン（Ｍ）に傾動
   可能に設けられたカセット棚（３）を押し上げて該カセ
   ット棚（３）を水平に維持するとともに、前記カセット
   マガジン（Ｍ）上に設けられた着脱可能なカバー（４）
   を開閉するマガジンスタンドと、 前記カセット（Ｃ）および／またはカセットマガジン
   （Ｍ）毎に設けられ、前記カセットマガジンに収納され
   た前記半導体ウェーハ（Ｗ）に関する仕様情報が書き込
   まれた識別手段（６）と、 前記半導体ウェーハ（Ｗ）の厚さを計測するとともに計
   測された情報を記憶する厚さ計測手段（６０）と、 前記厚さ計測手段（６０）により計測された半導体ウェ
   ーハ（Ｗ）を搬入状態と同じ状態で一時的に保管する一
   時保管手段（６１）と、 前記一時保管手段（６１）から厚さ順に半導体ウェーハ
   （Ｗ）を排出しバッチ用カセット（６２）に収納するハ
   ンドリングロボット（６３，６４）と、 前記厚さ情報を取り込み、この情報を厚さ順に並び換え
   たのち所望の枚数毎に分類する演算を行い、この演算結
   果を前記ハンドリングロボット（６３，６４）に出力す
   る演算手段（６５）と、を備えたことを特徴とする半導
   体ウェーハの厚さ分類装置。