JP3571310B2 - 半導体ウェーハ剥し装置および半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハの製造工程のうち、研磨終了後のウェーハを貼付プレートから剥がし、洗浄用キャリアに装填するまでの一連の作業を自動で行う装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハは、ワックス等の接着剤を用いて貼付プレートに貼り付けられた状態でその表面を研磨加工して鏡面仕上げされる。そして、研磨が完了すると、貼付プレートから剥がされ洗浄工程へ送られる。
従来、この貼付プレートからウェーハを剥がす作業は、一般的には図５に示すような薄いカミソリ刃１３ａを先端に装着した専用の剥離用治具１３を用いて人手によって行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この人手による作業は、ウェーハを傷つけないように細心の注意を払う必要があり、非常に作業性の悪いものであった。
そこで、本出願人は、特願平３−３５３８６５号（特開平５−１６２９１５号）を以て、研磨後のウェーハを貼付した貼付プレートからウェーハを剥離し、キャリアに装填するまでの一連の作業を自動的に行うウェーハ剥し装置の出願を行った。
この装置は、貼付プレートをウェーハ剥し機構に送る貼付プレート搬送機構と、貼付プレートを載置して回転するプレート回転台と、貼付プレートに設けた基準点を検出するセンサと、上下動及び回転するアーム先端に設けた開閉自在のハンドとを備えたウェーハ剥し機構と、ウェーハ搬送ベルトと、キャリア昇降手段とを備えたウェーハ装填機構と、前記貼付プレート搬送機構、ウェーハ剥し機構、ウェーハ装填機構に対する制御装置とから構成されている。
そして、このように構成することにより、以下のような作用効果をもたらすものである。
（ａ）研磨終了後のウェーハを貼付した貼付プレートをプレート回転台上で回転させ、貼付プレートに設けた基準点をセンサが検出するとプレート回転台の回転を停止させることによって、ウェーハ剥し機構に対する位置決めをすることができる。
（ｂ）ウェーハ剥し機構によって貼付プレートから剥離されたウェーハは、ウェーハ搬送ベルト上に載置され、そのままキャリア内に送られ、ウェーハの剥離からキャリアへの装填に至る一連の作業を無人化することができる。
本発明もまた、前記問題点に鑑み、研磨工程を経たウェーハのウェーハ貼付ブレートからの剥離作業を自動化し、作業の省力化を図ることができる半導体ウェーハ自動剥がし装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため本発明では、半導体ウェーハ自動剥し装置を、基本的には、半導体ウェーハを貼付した貼付プレートをプレート移載装置に搬入するプレート搬入機構と、プレート受入れステージ、ウェーハ位置決めステージ、ウェーハ剥離ステージ及びプレート排出ステージとに区分され、貼付プレートを載置して移動するプレート移載装置と、前記位置決めステージに設けられ貼付プレート上のウェーハの貼付位置を検出するセンサーと、ウェーハと貼付プレートの隙間に挿入可能に形成された上下動可能な爪を備え、且つ前後に移動可能に設けられたウェーハ剥離機構と、前記ウェーハ剥離ステージで貼付プレートから剥離されたウェーハをウェーハ収納用キャリアローダーまで搬送するウェーハ搬送機構と、ウェーハ剥離後の貼付プレートを前記プレート排出ステージから搬出するプレート排出機構とから構成した。
【０００５】
上記構成によれば、研磨完了後のウェーハを、ウェーハ貼付プレートから剥離し、ウェーハ収納用キャリアへの装填及び、ウェーハ剥離後の貼付プレートの搬出に至る一連の作業を無人化することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る半導体ウェーハ自動剥し装置の平面図、図２はウェーハ剥離ロボットの（Ａ）は要部平面図、（Ｂ）は要部側面図、図３は貼付プレートをテンプレートに吸着させた状態を示す斜視図、図４はベルヌイチャックの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は一部断面側面図、図５は従来技術で使用される剥離用治具を示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【０００７】
図１に示すように、本実施例における半導体ウェーハ自動剥し装置は、複数枚の半導体ウェーハ１０を貼付した貼付プレート１をプレート移載装置３に搬送するプレート搬入ローラー２と、プレート移載装置３と、ウェーハ剥離ロボット４と、剥離されたウェーハ１０をウェーハ収納用キャリアローダー６まで搬送するウェーハ搬送機構５と、ウェーハ１０剥離後の貼付プレート１を装置外へ搬出するプレート搬出ローラー１１とから構成されている。
【０００８】
貼付プレート１の外周には基準点（図示せず）が設けられており、これに貼付されるウェーハ１０は、貼付プレート１の直径上、且つ前記基準点から３６０°／ｎ（ｎは貼付されたウェーハの枚数）ずつ間隔をおいた位置に、各々のウェーハ１０の中心が来るように配列されている。
【０００９】
プレート移載装置３は、略十字状に形成されており、プレート受入れステージ３ａ、ウエーハ位置決めステージ３ｂ、ウェーハ剥離ステージ３ｃ及びプレート排出ステージ３ｄの４つのステージに区分され、プレート搬入ローラー２より送られてきた貼付プレート１を載置した状態で水平方向に回動し、貼付プレート１を順に次ステージへ移動できるようにされている。
また、プレート受入れステージ３ａ、ウェーハ位置決めステージ３ｂ、ウェーハ剥離ステージ３ｃ及びプレート排出ステージ３ｄの各ステージは上下動可能に設けられており、各ステージ固有の作動状態においては貼付プレート１を上昇させ、次のステージに移動させる際には下降するようにされている。
【００１０】
プレート移載装置３の位置決めステージ３ｂの上方には芯出し用のレーザー変位計（センサー）７が設けられ、このレーザー変位計７により、順次搬入されてくる貼付プレート間のピッチ、貼付プレートの中心点から貼付されたウェーハ１０の内側端及び外側端の距離を測定し、貼付プレート１上のウエーハ１０の貼付位置を検出する。ここで、貼付プレート１を回転させ、後述する次のウェーハ剥離ステージ３ｃに設けられたテンプレート８のウェーハ嵌合孔８ａ内に納まるように位置を決定する。その際、ウェーハ１０の貼付位置にズレがあれば、これを検出して装置の運転を停止し、ブザーにてオペレーターに知らせることができるようにされている。
【００１１】
ウェーハ剥離ロボット４は、プレート移載装置３のウェーハ剥離ステージ３ｃの近傍に設けられており、図２に示すように、前後に移動可能な基台４ａ上に設けられた上下動可能なハンド４ｂの先端にウェーハ１０と貼付プレート１の隙間に挿入可能に形成された薄い爪４ｃを備えており、ウェーハ剥離ステージ３ｃ上に固定された貼付プレート１を回転させながら貼付されたウェーハ１０を順次剥離することができるようにされている。
【００１２】
また、ウェーハ剥離ステージ３ｃの上方には、図３に示すようなテンプレート８が設けられており、直前の位置決めステージ３ｂで位置決めを行った貼付プレート１を上昇させてテンプレート８に吸着させ、貼付されたウェーハ１０をテンプレート８の周縁から切り欠いて設けられたウェーハ嵌合孔８ａ内に収納できるようにされている。これにより、剥離されたウェーハ１０はウェーハ嵌合孔８ａの内周縁部にて係止され、剥離後も貼付位置に留まらせることができ、剥離後のウェーハ１０が貼付プレート１上を滑り、位置が乱れるのを防止できるようにされている。
【００１３】
ウェーハ剥離ステージ３ｃで貼付プレート１から剥離されたウェーハ１０は、ウェーハ搬送機構５により、ウェーハ収納用キャリアローダー６まで搬送される。ウェーハ搬送機構５はベルヌイチャック９を備えており、これにより、剥離されたウェーハ１０を上方から吸着して搬送するようにされている。
ベルヌイチャック９は、図４に示すような構造にされており、ノズル９ａから空気を供給して噴出し、ノズル９ｂ及び９ｃから排気することによりフランジ９ｄと内部の真空室９ｅに係る作用によりウェーハ１０を無接触にて吸引懸垂し、ウェーハ１０を傷つけたり汚染することなく保持することができるようにされている。
【００１４】
次に、本装置の動作を説明する。
（Ｓ１）．プレート搬入ローラー２により、貼付プレート１がプレート受入ステージ３ａに搬入される。搬入完了後、搬送ローラー２は下降する。他のステーションが正常に作動していれば、プレート移載装置３が回動し、ウェーハ位置決めステージ３ｂにシフトする。
（Ｓ２）．貼付プレート１がウェーハ位置決めステージ３ｂにシフトしてプレート移載装置３が停止すると、ウェーハ位置決めステージ３ｂが上昇し、貼付プレート１を水平に回転させながらレーザー変位計７により、ウェーハ１０の貼付位置を検出すると共に、次のウェーハ剥離ステージ３ｃに設けられたテンプレート８のウェーハ嵌合孔８ａ内に納まるように位置を決定し停止する。その際、貼付プレート１上に貼付されたウェーハ１０の貼付位置にズレ等の異常があれば、これを検出して装置の運転を停止すると共に、ブザーにて警報する。貼付位置が正常であれば、ウェーハ位置決めステージ３ｂは下降する。そして、他のステーションが正常に作動していれば、プレート移載装置３が回動し、ウェーハ剥離ステージ３ｃにシフトする。
（Ｓ３）．貼付プレート１がウェーハ剥離ステージ３ｃにシフトしてプレート移載装置３が停止すると、ウェーハ剥離ステージ３ｃが上昇し、貼付プレート１をテンプレート８に吸着させる。次いで、ウェーハ剥離ロボット４が前進し、ハンド４ｂの先端の爪４ｃがウェーハ１０と貼付プレート１の隙間に挿入されてハンド４ｂの上下の駆動により、貼付されたウェーハ１０を剥離する。剥離されたウェーハ１０はウェーハ剥離ステージ３ｃの回転によりウェーハ１０の回収位置まで移動し、ベルヌイチャック９に吸着されウェーハ搬送機構５により、ウェーハ収納用キャリアローダー６まで搬送される。同時に、ウェーハ剥し機構４は剥離位置に来た次のウェーハ１０を上述の如く剥離し、貼付プレート１に貼付されたウェーハ１０がなくなるまで繰り返す。
貼付プレート１に貼付された全てのウェーハ１０の剥離が終了すると、ウェーハ剥離ステージ３ｃが下降する。そして、他のステーションが正常に作動していれば、プレート移載装置３が回動し、ウェーハ搬出ステージ３ｄにシフトする。
（Ｓ４）．貼付プレート１がウェーハ搬出ステージ３ｄにシフトしてプレート移載装置３が停止すると、プレート搬出ローラー１１が上昇し、貼付プレート１を搬出する。
（Ｓ５）．上記（Ｓ１）〜（Ｓ４）を１ロット分の貼付プレート１がすべて処理されるまで繰り返す。
尚、図１中１２は制御装置であり、本装置における上記一連の作動を自動制御する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したことにより、下記の優れた効果が得られる。
（１）．研磨完了後のウェーハを、ウェーハ貼付プレートから剥離し、ウェーハ収納用キャリアへの装填に至る一連の作業を無人化することができる。
（２）．プレート移載装置を、略十字状に形成し、プレート受入れステージ、ウェーハ位置決めステージ、ウェーハ剥離ステージ及びプレート排出ステージの４つに区分したので、各ステージでの機能を独立且つ同時に進行することができ、一連の作業を連続且つ迅速に行うことができる。
（３）．ウェーハ剥離ステージにテンプレートを設け、貼付されたウェーハを、テンプレートの周縁から切り欠いて設けられたウェーハ嵌合孔内に収納するようにしたので、剥離後のウェーハの動きが規制されるため、剥離されたウェーハが貼付プレート上を滑り、位置が乱れるのを防止できる。
（４）．ウェーハ搬送機構にベルヌイチャックを備えたので、ウェーハを傷つけたり汚染することなく搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体ウェーハ自動剥し装置の平面図である。
【図２】ウェーハ剥離ロボットの（Ａ）は要部平面図、（Ｂ）は要部側面図である。
【図３】貼付プレートをテンプレートに吸着させた状態を示す斜視図である。
【図４】ベルヌイチャックの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は一部断面側面図である。
【図５】従来技術で使用される剥離用治具を示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１ 貼付プレート
２ プレート搬入ローラー
３ プレート移載装置
３ａ プレート受入ステージ
３ｂ ウェーハ位置決めステージ
３ｃ ウェーハ剥離ステージ
３ｄ プレート搬出ステージ
４ ウェーハ剥離ロボット
５ ウェーハ搬送機構
６ ウェーハ収納用キャリアローダー
７ レーザー変位計（センサー）
８ テンプレート
９ ベルヌイチャック
１０ ウェーハ
１１ プレート搬送ローラー
１２ 制御装置

Claims (6)

1. 少なくともウェーハ位置決めステージからウェーハ剥離ステージへ、半導体ウェーハを貼付した貼付プレートを支持して移動させるプレート移載装置と、
   前記ウェーハ位置決めステージに設けられ、前記プレート移載装置に支持された前記貼付プレート上のウェーハの貼付位置を検出するセンサーと、
   前記ウェーハ剥離ステージに設けられ、半導体ウェーハの貼付プレート上の位置乱れを規制する位置規制部材と、該位置規制部材によって半導体ウェーハの位置乱れを規制した状態でウェーハと貼付プレートの隙間に爪を挿入して、貼付プレートからウェーハを剥離させるウェーハ剥離手段と、
   前記貼付プレートから剥離されたウェーハを搬送するウェーハ搬送機構と、
   ウェーハ剥離後の貼付プレートを前記プレート移載装置から搬出するプレート搬出機構と
   を有することを特徴とする半導体ウェーハ剥し装置。
2. 半導体ウェーハが貼付された貼付プレートから、半導体ウェーハを剥離させる半導体ウェーハ剥し装置において、
   半導体ウェーハの貼付プレート上の位置乱れを規制する位置規制部材と、
   該位置規制部材によって半導体ウェーハの位置乱れを規制した状態で、ウェーハと貼付プレートの隙間に爪を挿入して、貼付プレートからウェーハを剥離させるウェーハ剥離手段と、
   を有することを特徴とする半導体ウェーハ剥し装置。
3. 前記位置規制部材は、略円板形状をなし、その周縁から切り欠いて設けられたウェーハ嵌合用の凹部を有しており、
   該凹部によって前記半導体ウェーハを支持することにより、位置乱れを規制することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェーハ剥し装置。
4. 前記位置規制部材は、略円板形状をなし、
   前記貼付プレートに貼り付けられたウェーハの枚数ｎに応じて、その周縁から切り欠いて形成されたウェーハ嵌合用の凹部を、３６０°／ｎずつ間隔を置いた位置に割り出して備えており、
   該凹部によって前記半導体ウェーハを支持することにより、位置乱れを規制することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体ウェーハ剥し装置。
5. 前記半導体ウェーハ剥し装置は、前記貼付プレート上のウェーハの貼付位置を検出するセンサーを有しており、
   該センサーにより、貼付プレートの中心点から貼付されたウェーハの内側端及び外側端の距離を測定して、貼付プレート上のウェーハの貼付位置を検出し、
   この検出された貼付位置情報に基づいて、ウェーハを位置規制部材に設けられた凹部に嵌合させて、半導体ウェーハの位置乱れを規制することを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ剥し装置。
6. 貼付プレートに貼付された複数枚のウェーハを、該貼付プレートから剥離させることにより半導体ウェーハを製造する方法において、
   前記ウェーハの前記貼付プレートに対する貼付位置を検出し、
   検出された貼付位置情報に基づいて、前記ウェーハの貼付プレート上における位置を規制するテンプレートを配置し、
   該テンプレートにより前記ウェーハの位置を規制した状態で、前記貼付プレートから前記ウェーハを剥離させることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。

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