JP4564695B2 - ウェーハカセット並びに半導体ウェーハの搬入方法及び搬出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハを収容するウェーハカセット及びそのウェーハカセットとの間で半導体ウェーハの搬出入を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハを加工する加工装置においては、通常は図１２に示すようにウェーハカセット７０に複数の半導体ウェーハＷ１、Ｗ２、・・・・・、Ｗｎが収容されており、搬出入装置３０によって１枚ずつ搬出されてから加工が施される。そして、加工後の半導体ウェーハは、搬出入装置３０によってカセット７０に収容され、次の工程に搬送される。
【０００３】
カセット７０の２つの側板７２、７３の内側には支持溝７１が形成されており、対向する一組の支持溝によって１つのスロットが構成され、各スロットに半導体ウェーハがそれぞれ収容される。
【０００４】
一方、搬出入装置３０には上下動及び進退可能な保持部３２を備えており、保持部３２の上面には半導体ウェーハを吸着する吸着部３１が形成されている。そして、吸着部３１において半導体ウェーハを吸着した状態で保持部３２が移動することにより半導体ウェーハを搬送することができる。
【０００５】
カセット７０から半導体ウェーハＷを搬出する際は、搬出しようとする半導体ウェーハの下側に保持部３２を進入させ、保持部３２を若干上昇させて吸着部３１において半導体ウェーハＷを吸着する。そして、保持部３２を手前に引き出すことにより、吸着部３１において保持した半導体ウェーハＷをカセット７０の外部に搬出することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウェーハの厚さが研削により１００μｍ以下、５０μｍ以下と薄くなると、結晶方位及び研削歪みの影響を受けて湾曲することがある。そして、図１３に示すように、湾曲した半導体ウェーハＷｎがウェーハカセット７０に収容されていると、上下方向に隣り合う半導体ウェーハ間に保持部３２が進入するためのスペースが狭くなるため、保持部３２を進入させようとすると保持部３２が半導体ウェーハに接触して損傷させることがある。また、湾曲の度合いによっては、上下方向に隣り合う半導体ウェーハ同士が接触して破損するおそれもある。
【０００７】
特開２０００−９１４００号公報に開示されたウェーハカセットのように、対向する２つの支持溝の間に支持板を架設させることにより半導体ウェーハの中央部も支持して上下方向に隣り合う半導体ウェーハ同士の接触を回避する手法も提案されているが、この場合も保持部３２が半導体ウェーハに接触して損傷させるのを回避できない。
【０００８】
また、保持部３２を半導体ウェーハに接触させることなく進入させることができたとしても、半導体ウェーハが湾曲していることに起因して保持部３２に形成された吸着部３１においてエアーが漏れるために半導体ウェーハを完全に吸引保持することができず、カセット７０から半導体ウェーハを搬出することができないという問題もある。
【０００９】
一方、半導体ウェーハをカセット７０に搬入する場合は、湾曲した半導体ウェーハであっても吸着部３１において吸引されているときはその吸引力によって一時的に平面状となるが、カセット７０に搬入した後は、吸引を解除して保持部６２を退避させる必要があるため、吸引を解除した時点で半導体ウェーハが湾曲状態に戻ってしまい、退避しようとする保持部３２と接触するおそれがある。
【００１０】
このように、ウェーハカセットとの間で半導体ウェーハの搬出入を行う場合においては、半導体ウェーハに湾曲がある場合でも損傷させることなく確実に搬出入を行うことに課題を有している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、半導体ウェーハを複数収容するウェーハカセットであって、半導体ウェーハの搬出入の際に該半導体ウェーハを保持する保持部が上昇または下降する際に保持部を進入させて通過させるための切り欠き部が形成され、収容された半導体ウェーハを支持する複数の支持プレートと、各支持プレートの上方と下方に隣接して配設され、上方の支持プレート及び下方の支持プレートとの間にそれぞれ半導体ウェーハが収容される第一のスロットと半導体ウェーハを吸引保持していない状態の該保持部の出入口となる第二のスロットとを形成する隔壁プレートとを少なくとも備えたウェーハカセットを提供する。
【００１２】
このように構成されるウェーハカセットにおいては、隣接する半導体ウェーハ同士が隔壁プレートによって完全に隔離されているため、湾曲した半導体ウェーハであっても互いに接触することがない。
【００１３】
また本発明は、上記のウェーハカセットに半導体ウェーハを搬入する方法であって、半導体ウェーハを吸引保持した保持部を第一のスロットに進入させ、その後吸引を解除して保持部を第二のスロットに下降させることによりその半導体ウェーハを保持部から離脱させて支持プレートに支持させ、保持部を後退させてその半導体ウェーハをウェーハカセットに搬入する半導体ウェーハの搬入方法を提供する。
【００１４】
このように構成される半導体ウェーハの搬入方法によれば、支持プレートと上部隔壁プレートまたは上板との間に形成される空間に保持部を進入させることができるため、すでに湾曲している半導体ウェーハが収容されている場合であっても、その湾曲した半導体ウェーハに接触することなく新たに半導体ウェーハを搬入することができ、また、半導体ウェーハを支持プレートに載置した後にその半導体ウェーハに接触させることなく保持部を退避させることができる。
【００１５】
更に本発明は、上記のウェーハカセットに収容された半導体ウェーハを搬出する方法であって、保持部を第二のスロットに進入させ、その後保持部を上昇させて支持プレートに支持され第一のスロットに収容された半導体ウェーハを上部の隔壁プレートに押し当てて保持部においてその半導体ウェーハを吸引保持し、保持部を後退させてその半導体ウェーハをウェーハカセットから搬出する半導体ウェーハの搬出方法。
【００１６】
このように構成される半導体ウェーハの搬出方法によれば、半導体ウェーハを隔壁プレートまたは上板に押し当ててから保持部において保持することができるため、湾曲した半導体ウェーハであってもエアーの漏れがない状態でしっかりと吸着して搬出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、図１に示すウェーハカセット１０について説明する。なお、従来例と同様に構成される部位については同一の符号を付して説明する。
【００１８】
図１のウェーハカセット１０は、第一の側板１１及び第二の側板１２と、第一の側板１１及び第二の側板１２を上下両端において連結する上板１３及び下板１４と、後部側において半導体ウェーハを支持するストッパ部材１５と、半導体ウェーハの搬出入口となる開口部１６と、内部に挿入される板状部材である支持プレート１７及び隔壁プレート１８とから概ね構成される。
【００１９】
図２に示すように、第一の側板１１及び第二の側板１２の内側の面には支持溝１９が複数形成されており、向かい合う支持溝１９が支持プレート１７ａ、１７ｂ、・・・・・と隔壁プレート１８ａ、１８ｂ、・・・・・とを交互に支持している。
【００２０】
ここで、ある支持プレートの上方に隣接して配設される隔壁プレートを上部隔壁プレートといい、支持プレートの下方に隣接して配設される隔壁プレートを下部隔壁プレートという。例えば、隔壁プレート１８ａは、支持プレート１７ａからみると下部隔壁プレートであり、支持プレート１７ｂからみると上部隔壁プレートである。また、上板１３及び下板１４も隔壁プレートに含まれる。
【００２１】
そして、隔壁プレート１８ａ（１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）と支持プレート１７ｂ（１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ）との間に形成される空間、及び、上板１３と支持プレート１７ａとの間に形成される空間が、半導体ウェーハが収容される第一スロット２０となる。
【００２２】
一方、支持プレート１７ａ（１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と隔壁プレート１８ａ（１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）との間に形成される空間、及び、支持プレート１７ｅと下板１４との間に形成される空間が第二スロット２１となる。
【００２３】
図３に示すように、支持プレート１７には、後述する図５に示す搬出入装置３０の保持部３２の形状に対応してこれを進入させるために形成された切り欠き部２２と、左右２つの支持溝１９によって支持される外周支持部２３と、２つの切り欠き部２２の間から手前側に突出して半導体ウェーハの中心部を支持する中央支持部２４とが形成されており、 第一の側板１１及び第二の側板１２に形成された対向する支持部１９に外周支持部２３の端部が支持されると共に、後部側がストッパ部材１５によって支持されている。
【００２４】
図４に示すように、隔壁プレート１８は、直線状に形成され、両端が第一の側板１１及び第二の側板１２の対向する支持部１９によって支持されると共に、後部側がストッパ部材１５によって支持されている。
【００２５】
このように構成されるウェーハカセット１０に対する半導体ウェーハの搬出入には、例えば図５に示す搬出入装置３０を用いる。この搬出入装置３０は、フォーク状に形成され吸着部３１を備えた保持部３２と、保持部３２を進退方向を回転軸として回転させる回転駆動部３３と、旋回動により保持部３２を所望の位置に位置付ける第一アーム３４及び第二アーム３５と、第一アーム３５を旋回駆動する第一アーム駆動部３６と、第二アーム３５を旋回駆動する第二アーム駆動部３７と、これらを上下方向に駆動する上下駆動部３８とから構成され、保持部３２は、第一アーム３４及び第二アーム３５の旋回動及び上下動によって所望の位置に位置付けることができる。
【００２６】
次に、図６に示すように、ウェーハカセット１０に収容された複数の半導体ウェーハＷ１、Ｗ２、・・・・がそれぞれ湾曲している場合において、図５に示した搬出入装置３０を用いて例えば半導体ウェーハＷ１をウェーハカセット１０の外に搬出する場合の動作について説明する。
【００２７】
まず、図７（Ａ）に示すように、吸着部３１を上に向けた状態で保持部３２を第二スロット２１に進入させ、半導体ウェーハＷの直下に位置付ける。そして、図７（Ｂ）に示すように、保持部３２を切り欠き部２２を通過させて上昇させていくと、保持部３２は、切り欠き部２２を通過して第一スロット２０に進入していく。
【００２８】
第一スロット２０に進入した保持部３２が、半導体ウェーハＷを上方に押し上げながら更に上昇すると、図７（Ｃ）に示すように半導体ウェーハＷは上板１３に押しつけられるため、上板１３と保持部３２とによって強制的に平面状となる。そしてその状態で吸着部３１において半導体ウェーハＷの下面を吸着すると、湾曲した半導体ウェーハＷ１であっても、湾曲していない半導体ウェーハと同様にエアーの漏れがない状態でしっかりと吸着することができる。
【００２９】
こうして半導体ウェーハＷを吸着した後、保持部３２がウェーハカセット１０の外部に後退することにより、湾曲した半導体ウェーハＷ１を破損させることなく搬出することができる。
【００３０】
同様に、半導体ウェーハＷ２については、隔壁プレート１８ａに押し当てて平面状としてから搬出することができる。その他の半導体ウェーハＷ３、Ｗ４、・・・・・についても同様である。
【００３１】
このように、カセット１０においては、隔壁プレート１８ａ（１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）によって半導体ウェーハが収容される第一スロット２０と保持部２３の出入口となる第二スロット２１とを完全に隔離して形成したため、半導体ウェーハ同士が接触して破損することがない。
【００３２】
また、半導体ウェーハの搬出時は、保持部２３を最初に半導体ウェーハが存在しない第二スロット２１に進入させてから上昇させて第一スロット２０に進入させることができるため、保持部２３の進入スペースが十分に確保され、保持部２３が進入の過程で半導体ウェーハに衝突することがない。
【００３３】
更に、保持部２３の上昇により半導体ウェーハを隔壁プレート１８ａ（１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）または上板１３に押しつけて平面状にした状態で吸着することができるため、エアーの漏れがない状態でしっかりと吸着することができる。
従って、安定的に半導体ウェーハを保持することができ、搬送の過程で離脱することがない。
【００３４】
一方、例えば最も上の段の第一スロット２０に半導体ウェーハＷ１を搬入する際は、図８（Ａ）に示すように、吸着部３１において半導体ウェーハＷ１を保持した状態で保持部３２を第一スロット２０に進入させる。このとき、半導体ウェーハＷ１が湾曲している場合であっても、吸着部３１による吸引力によって平面状となっているため、上板１３や支持プレート１７や隔壁プレート１８に衝突しない。
【００３５】
次に、図８（Ｂ）に示すように、吸着部３１における吸引を解除して保持部３２を下降させていくと、半導体ウェーハＷ１は支持プレート１７ａに載置される。半導体ウェーハＷ１が湾曲している場合には、支持プレート１７ａに載置されて吸引が解除されると、図８（Ｃ）のように湾曲状態に戻る。
【００３６】
一方、保持部３２は、切り欠き部２２を通過して第二スロット２１に進入していく。そして、保持部３２第二スロット２１に進入した後、手前に引き出すことによってウェーハカセット１０の外部に退避させることができる。
【００３７】
他の第一スロット２０に半導体ウェーハを搬入する場合も同様であり、上記のようにして次々と第一スロット２０に半導体ウェーハが収容されると、上下に隣接する第一スロット２０同士は第二スロット２１及び隔壁プレート１８によって隔離されているため、それぞれの半導体ウェーハが湾曲している場合でも互いに接触して破損するようなことがない。
【００３８】
上記説明したウェーハカセット１０は、例えば図９に示す研削装置４０のカセット載置領域１０ａ、１０ｂに載置される。この研削装置４０を用いて板状物、例えば半導体ウェーハの裏面を研削する場合は、複数の半導体ウェーハがウェーハカセット１０に収容される。
【００３９】
そして、搬出入装置３０によって搬出されて中心合わせテーブル４１に載置され、ここで一定の位置に位置合わせされた後、第一の搬送手段４２によってチャックテーブル４３に搬送され、裏面を上にして保持される。
【００４０】
チャックテーブル４３、４４、４５、４６は、ターンテーブル４７によって回転可能に支持されており、半導体ウェーハＷを保持したチャックテーブル４３は、ターンテーブル４７が左回りに所定角度（図示の例では９０度）回転することにより、粗研削手段５０の直下に位置付けられる。
【００４１】
粗研削手段５０は、立設された壁部５１に垂直方向に配設された一対のガイドレール５２にガイドされて駆動源５３の駆動により上下動する支持部５４に支持され、支持部５４の上下動に伴って上下動する構成となっている。この粗研削手段５０においては、回転可能に支持されたスピンドル５５の先端にマウンタ５６を介して研削ホイール５７が装着されており、研削ホイール５７の下部には粗研削用の研削砥石が円環状に固着されている。
【００４２】
粗研削手段５０の直下に位置付けられた半導体ウェーハＷの裏面は、粗研削手段５０がスピンドル５５の回転を伴って下方に研削送りされ、回転する研削砥石が裏面に接触することにより粗研削される。
【００４３】
次に、ターンテーブル４７が左回りに同じだけ回転することにより、粗研削された半導体ウェーハＷが仕上げ研削手段６０の直下に位置付けられる。
【００４４】
仕上げ研削手段６０は、壁部５１に垂直方向に配設された一対のガイドレール６１にガイドされて駆動源６２の駆動により上下動する支持部６３に支持され、支持部６３の上下動に伴って上下動する構成となっている。この仕上げ研削手段６０においては、回転可能に支持されたスピンドル６４の先端にマウンタ６５を介して研削ホイール６６が装着されており、研削ホイール６６の下部には仕上げ研削用の研削砥石が円環状に固着されており、粗研削手段５０とは、研削砥石の種類のみが異なる構成となっている。
【００４５】
仕上げ研削手段６０の直下に位置付けられた半導体ウェーハＷの裏面は、仕上げ研削手段６０がスピンドル６４の回転を伴って下方に研削送りされ、回転する研削砥石が裏面に接触することにより仕上げ研削される。
【００４６】
このようにして裏面が仕上げ研削された半導体ウェーハＷは、第二の搬送手段６７によって洗浄手段６８に搬送され、ここで洗浄により研削屑が除去された後に、搬出入装置３０によってウェーハカセット１０に収容される。
【００４７】
このように構成される研削装置４０において、カセット載置領域１０ａに載置されたウェーハカセット１０から研削前の半導体ウェーハを搬出する際は、上述のように半導体ウェーハを破損させることがなく、研削後の半導体ウェーハをカセット載置領域１０ｂに載置したカセット１０に搬入する際も、半導体ウェーハを破損させることがない。
【００４８】
なお、ウェーハカセットは、図１０に示すウェーハカセット１０ａのように構成されていてもよい。このウェーハカセット１０ａは、支持プレート１７ａの形状が図１に示したウェーハカセット１０とは異なっている。この支持プレート１７ａも、切り欠き部２２ａと外周支持部２３ａと中央支持部２４ａとから構成されている。
【００４９】
また、図１０の支持プレート１７ａを用いる場合は、図１１に示す搬出入装置３０ａを用いる。この搬出入装置３０ａを構成する保持部３２ａは、切り欠き部２２ａの形状に対応して形成されており、半導体ウェーハの搬出入時は、切り欠き部２２ａを介して保持部３２ａが上下動する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るウェーハカセットにおいては、隣接する半導体ウェーハ同士が隔壁プレートによって完全に隔離されており、湾曲した半導体ウェーハであっても互いに接触することがないため、破損することがない。
【００５１】
また、本発明に係る半導体ウェーハの搬入方法によれば、支持プレートと上部隔壁プレートまたは上板との間に形成される空間に保持部を進入させることができ、すでに湾曲している半導体ウェーハが収容されている場合であっても、その湾曲した半導体ウェーハに接触することなく新たに半導体ウェーハを搬入することができ、また、半導体ウェーハを支持プレートに載置した後にその半導体ウェーハに接触させることなく保持部を退避させることができるため、搬入時において半導体ウェーハが破損するのを防止することができる。
【００５２】
更に、本発明に係る半導体ウェーハの搬出方法によれば、半導体ウェーハを隔壁プレートまたは上板に押し当ててから保持部において保持することができるため、湾曲した半導体ウェーハであってもエアーの漏れがない状態でしっかりと吸着して搬出することができる。従って、途中で離脱させることなく確実に搬出することができ、衝突による破損も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェーハカセットの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】同ウェーハカセットを示す正面図である。
【図３】同ウェーハカセットを構成する支持プレートを示す平面図である。
【図４】同ウェーハカセットを示す隔壁プレートを示す平面図である。
【図５】同ウェーハカセットに対する半導体ウェーハの搬出入を行う搬出入装置の一例を示す斜視図である。
【図６】同ウェーハカセットに半導体ウェーハが収容されている状態を示す正面図である。
【図７】本発明に係る半導体ウェーハの搬出方法の手順を示す断面図である。
【図８】本発明に係る半導体ウェーハの搬入方法の手順を示す断面図である。
【図９】本発明が適用される装置の一例である研削装置を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係るウェーハカセットの実施の形態の第二の例を示す斜視図である。
【図１１】同第二の例のウェーハカセットに対応した搬出入装置を示す斜視図である。
【図１２】従来のウェーハカセットを示す及び搬出入装置を示す斜視図である。
【図１３】同ウェーハカセットに湾曲した半導体ウェーハが収容されている状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…ウェーハカセット １１…第一の側板
１２…第二の側板 １３…上板 １４…下板
１５…ストッパ部材 １６…開口部
１７…支持プレート １８…隔壁プレート
１９…支持溝 ２０…第一スロット
２１…第二スロット ２２…切り欠き部
２３…外周支持部 ２４…中央支持部
３０…搬出入装置 ３１…吸着部 ３２…保持部
３３…回転駆動部 ３４…第一アーム
３５…第二アーム ３６…第一アーム駆動部
３７…第二アーム駆動部 ３８…上下駆動部
４０…研削装置 ４１…中心合わせテーブル
４２…第一の搬送手段
４３、４４、４５、４６…チャックテーブル
４７…ターンテーブル ５０…粗研削手段
５１…壁部 ５２…ガイドレール ５３…駆動源
５４…支持部 ５５…スピンドル ５６…マウンタ
５７…研削ホイール ６０…仕上げ研削手段
６１…ガイドレール ６２…駆動源 ６３…支持部
６４…スピンドル ６５…マウンタ
６６…研削ホイール ６７…第二の搬送手段
６８…洗浄装置
７０…ウェーハカセット ７１…支持溝
７２、７３…側板

Claims (3)

1. 半導体ウェーハを複数収容するウェーハカセットであって、
   半導体ウェーハの搬出入の際に該半導体ウェーハを保持する保持部が上昇または下降する際に該保持部を進入させて通過させるための切り欠き部が形成され、収容された半導体ウェーハを支持する複数の支持プレートと、
   各支持プレートの上方と下方に隣接して配設され、上方の支持プレート及び下方の支持プレートとの間にそれぞれ半導体ウェーハが収容される第一のスロットと半導体ウェーハを吸引保持していない状態の該保持部の出入口となる第二のスロットとを形成する隔壁プレートとを少なくとも備えたウェーハカセット。
2. 請求項１に記載のウェーハカセットに半導体ウェーハを搬入する方法であって、
   半導体ウェーハを吸引保持した保持部を第一のスロットに進入させ、その後吸引を解除して該保持部を第二のスロットに下降させることにより該半導体ウェーハを該保持部から離脱させて支持プレートに支持させ、該保持部を後退させて該半導体ウェーハをウェーハカセットに搬入する半導体ウェーハの搬入方法。
3. 請求項１に記載のウェーハカセットに収容された半導体ウェーハを搬出する方法であって、
   保持部を第二のスロットに進入させ、その後該保持部を上昇させて支持プレートに支持され第一のスロットに収容された半導体ウェーハを上部の隔壁プレートに押し当てて該保持部において該半導体ウェーハを吸引保持し、該保持部を後退させて該半導体ウェーハをウェーハカセットから搬出する半導体ウェーハの搬出方法。

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