JP5001074B2

JP5001074B2 - ウエーハの搬送機構

Info

Publication number: JP5001074B2
Application number: JP2007162379A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家; 元己北野; 進野宮
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: JP2009004474A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを吸引保持して搬送するウエーハの搬送機構に関する。

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エーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述したように分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削またはエッチングによって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するためにウエーハの厚さを５０μm以下に形成することが要求されている。しかるに、ウエーハの厚さを５０μm以下に形成すると破損し易くなり、ウエーハの搬送等の取り扱いが困難になるという問題がある。

上述した問題を解消するために、ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における外周余剰領域を残存させて環状の補強部を形成することにより、薄くなったウエーハの搬送等の取り扱いを容易にしたウエーハの加工方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００７−１９４６１号公報

而して、デバイス領域の厚さを所定厚さに形成され外周部に環状の補強部が形成されたウエーハの裏面全面を吸引保持すると、デバイス領域に対応する裏面が研削されて形成された凹部の空気が吸引されるため、薄くなったデバイス領域が吸引力によって破損するという問題がある。このような問題を解消するために、ウエーハにおけるデバイス領域に対応する裏面を吸引保持して搬送することも考えられるが、デバイス領域に対応する裏面を直接吸引保持するとデバイス領域に対応する裏面に傷がつきやすい。しかるに、上述したように研削されたウエーハに次工程においてデバイス領域に対応する裏面に金属膜を蒸着する場合がある。このようにデバイス領域に対応する裏面に金属膜を蒸着する場合には、デバイス領域に対応する裏面に傷があると金属膜の形成に支障をきたす虞があり、研削されたデバイス領域に対応する裏面を直接吸引保持しないで搬送することができる搬送装置が要望されている。また、デバイス領域に対応する裏面に金属膜が形成されたウエーハは、環状の補強部が研削されるが、環状の補強部が研削されたウエーハは裏面全面を吸引保持して搬送することが望ましい。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、デバイス領域の厚さを所定厚さに形成され外周部に環状の補強部が形成されたウエーハを破損させることなく、また研削されたデバイス領域に対応する裏面に傷を付けることなく吸引保持して搬送することができるウエーハの搬送機構を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域が所定深さ(H)研削されウエーハの裏面における外周余剰領域が残存されて環状の補強部が形成された第１の形態と、該環状の補強部が研削され該デバイス領域に対応する領域の裏面と僅かな段差(h)をもって形成された第２の形態を有するウエーハを吸引保持して搬送するウエーハの搬送機構であって、
該環状の補強部のみを吸引保持する環状の第１の吸引面を備えた第１の吸引保持部と、該デバイス領域に対応する領域のみを吸引保持する第２の吸引面を備えた第２の吸引保持部とを有する保持パッドと、
該保持パッドを所定の位置に移送せしめる移動手段と、
該第１の吸引保持部の該第１の吸引面に負圧を作用せしめる第１の吸引手段および該第２の吸引保持部の該第２の吸引面に負圧を作用せしめる第２の吸引手段と、を具備し、
該第２の吸引保持部の該第２の吸引面は該第１の吸引保持部の該第１の吸引面と僅かな段差(X)をもって突出して形成されており、該段差(X)と該段差(H)と該段差(h)の関係が(h)≦(X)＜(H)に設定されている、
ことを特徴とするウエーハの搬送機構が提供される。

上記段差(X)は、上記段差(h)と等しい値に設定されていることが望ましい。

本発明によるウエーハの搬送機構は以上のように構成されているので、上記第１の形態のウエーハを搬送する際には保持パッドを構成する第１の吸引保持部の第１の吸引面に環状の補強部を吸引保持し、上記第１の形態のウエーハを搬送する際には保持パッドを構成する第２の吸引保持部の第２の吸引面および／または第１の吸引保持部の第１の吸引面によってデバイス領域に対応する領域および／または環状の補強部を吸引保持するため、デバイス領域の厚さを所定厚さに形成され外周部に環状の補強部が形成されたウエーハを破損させることなく、また研削されたデバイス領域に対応する裏面に傷を付けることなく吸引保持して搬送することができる。

以下、本発明に従ってウエーハの搬送機構の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成されたウエーハの搬送機構が装備された研削装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における研削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２の図１において右上端には、静止支持板２１が立設されている。この静止支持板２１の内側面には、上下方向に延びる２対の案内レール２２、２２および２３、２３が設けられている。一方の案内レール２２、２２には荒研削手段としての荒研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されており、他方の案内レール２３、２３には仕上げ研削手段としての仕上げ研削ユニット４が上下方向に移動可能に装着されている。

荒研削ユニット３は、ユニットハウジング３１と、該ユニットハウジング３１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント３２に装着された研削ホイール３３と、該ユニットハウジング３１の上端に装着されホイールマウント３２を矢印３２aで示す方向に回転せしめる電動モータ３４と、ユニットハウジング３１を水平方向に移動可能に支持する移動基台３５とを具備している。研削ホイール３３は、環状の砥石基台３３１と、該砥石基台３３１の下面に装着された荒研削用の研削砥石３３２とによって構成されている。移動基台３５の前面には、水平方向に延びる一対の案内レール３５１、３５１は設けられている。この一対の案内レール３５１、３５１にユニットハウジング３１に形成された一対の被案内レール３１１、３１１を嵌合することにより、ユニットハウジング３１は移動基台３５の水平方向に移動可能に支持される。また、移動基台３５の後面には被案内レール３５２、３５２が設けられており、この被案内レール３５２、３５２を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２２、２２に移動可能に嵌合することにより、荒研削ユニット３は静止支持板２１に上下方向に移動可能に支持される。

図示の形態における荒研削ユニット３は、上記ユニットハウジング３１を案内レール３５１、３５１に沿って移動せしめる移動機構３６を具備している。移動手段３６は、上記移動基台３５に案内レール３５１、３５１と平行に水平に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド３６１と、該雄ねじロッド３６１を回転駆動するためのパルスモータ３６２を備えており、雄ねじロッド３６１がユニットハウジング３１に形成された雌ねじ３１２に螺合している。このように構成された移動機構３６は、パルスモータ３６２によって雄ねじロッド３６１を正転および逆転駆動することにより、ユニットハウジング３１を案内レール３５１、３５１に沿って水平方向に移動せしめる。また、図示の形態における荒研削ユニット３は、上記移動基台３５を案内レール２２、２２に沿って移動させ研削ホイール３３を研削送りする研削送り機構３７を具備している。研削送り機構３７は、上記静止支持板２１に案内レール２２、２２と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド３７１と、該雄ねじロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２と、上記移動基台３５に装着され雄ねじロッド３７１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ３７２によって雄ねじロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、荒研削ユニット３を上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる。

上記仕上げ研削ユニット４も荒研削ユニット３と同様に構成されており、ユニットハウジング４１と、該ユニットハウジング４１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント４２に装着された研削ホイール４３と、該ユニットハウジング４１の上端に装着されホイールマウント４２を矢印４２aで示す方向に回転せしめる電動モータ４４と、ユニットハウジング４１を水平方向に移動可能に支持する移動基台４５とを具備している。研削ホイール４３は、環状の砥石基台４３１と、該砥石基台４３１の下面に装着された仕上げ研削用の研削砥石４３２とによって構成されている。

上記の移動基台４５前面には、水平方向に延びる一対の案内レール４５１、４５１は設けられている。この一対の案内レール４５１、４５１にユニットハウジング４１に形成された一対の被案内レール４１１、４１１を嵌合することにより、ユニットハウジング４１は移動基台４５の水平方向に移動可能に支持される。また、移動基台４５の後面には被案内レール４５２、４５２が設けられており、この被案内レール４５２、４５２を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２３、２３に移動可能に嵌合することにより、仕上げ研削ユニット４は静止支持板２１に上下方向に移動可能に支持される。図示の形態における仕上げ研削ユニット４は、上記ユニットハウジング４１を案内レール４５１、４５１に沿って移動せしめる移動機構４６を具備している。移動機構４６は、上記移動基台４５に案内レール４５１、４５１と平行に水平に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド４６１と、該雄ねじロッド４６１を回転駆動するためのパルスモータ４６２を備えており、雄ねじロッド４６１がユニットハウジング４１に形成された雌ねじ４１２に螺合している。このように構成された移動手段４６は、パルスモータ４６２によって雄ねじロッド４６１を正転および逆転駆動することにより、ユニットハウジング４１を案内レール４５１、４５１に沿って水平方向に移動せしめる。

上記移動基台４５の後面には被案内レール４５２、４５２が設けられており、この被案内レール４５２、４５２を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２３、２３に移動可能に嵌合することにより、仕上げ研削ユニット４が上下方向に移動可能に支持される。図示の形態における仕上げ研削ユニット４は、上記移動基台４５を案内レール２３、２３に沿って移動させ研削ホイール４３を研削送りする研削送り送り機構４７を具備している。研削送り送り機構４７は、上記静止支持板２１に案内レール２３、２３と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド４７１と、該雄ねじロッド４７１を回転駆動するためのパルスモータ４７２と、上記移動基台４５に装着され雄ねじロッド４７１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ４７２によって雄ねじロッド４７１を正転および逆転駆動することにより、仕上げ研削ユニット４を上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる。

図示の実施形態における研削装置は、上記静止支持板２１の前側において装置ハウジング２の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル５を具備している。このターンテーブル５は、比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル５には、図示の実施形態の場合それぞれ１２０度の位相角をもって３個のチャックテーブル６が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル６は、円盤状の基台６１とポーラスセラミック材によって円盤状に形成され吸着保持チャック６２とからなっており、吸着保持チャック６２上（保持面）に載置されたウエーハを図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたチャックテーブル６は、図１に示すように図示しない回転駆動機構によって矢印６aで示す方向に回転せしめられる。ターンテーブル５に配設された３個のチャックテーブル６は、ターンテーブル５が適宜回転することによりウエーハ搬入・搬出域Ａ、荒研削加工域Ｂ、および仕上げ研削加工域Ｃおよびウエーハ搬入・搬出域Ａに順次移動せしめられる。

図示の研削装置は、ウエーハ搬入・搬出域Ａに対して一方側に配設され研削加工前のウエーハをストックする第１のカセット１１と、ウエーハ搬入・搬出域Ａに対して他方側に配設され研削加工後のウエーハをストックする第２のカセット１２と、第１のカセット１１とウエーハ搬入・搬出域Ａとの間に配設され第１のカセット１１から搬出されたウエーハを載置する保持テーブル機構７と、該保持テーブル機構７の上方に配置され保持テーブル機構７に保持されたウエーハを撮像する撮像手段８と、ウエーハ搬入・搬出域Ａと第２のカセット８との間に配設されたスピンナー洗浄手段１３と、第１のカセット１１内に収納されたウエーハを保持テーブル機構７に搬出するとともにスピンナー洗浄手段１３で洗浄されたウエーハを第２のカセット１２に搬送するウエーハ搬送手段１４と、保持テーブル機構７上に載置されたウエーハをウエーハ搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上に搬送するウエーハ搬送機構９aと、ウエーハ搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上に載置されている研削加工後のウエーハを洗浄手段１３に搬送するウエーハ搬送機構９bを具備している。

上記第１のカセット１１には、図２に示す半導体ウエーハが収容される。図２に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚さが７００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数のストリート１０１が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０は、デバイス１０２が形成されているデバイス領域１０４と、該デバイス領域１０４を囲繞する外周余剰領域１０５を備えている。なお、外周余剰領域１０５の幅は、２〜３mmに設定されている。このように構成された半導体ウエーハ１０は、図３に示すように表面１０ａに保護部材１００が貼着された状態で第１のカセット１１に複数枚収容される。このとき、半導体ウエーハ１０は、裏面１０bを上側にして収容される。

上記保持テーブル機構７は、図４に示すように上面が保持面７１aとして機能する保持テーブル７１と、該保持テーブル７１の下面中心に設けられた回転軸７２と、該回転軸７２を回転せしめるパルスモータ７３とからなっており、該パルスモータ７３の駆動軸７３１と回転軸７２が伝動連結されている。なお、保持テーブル７１には保持面７１aに開口する吸引孔７１１が設けられており、この吸引孔７１１が図示しない吸引手段に連通されている。保持テーブル機構７を構成するパルスモータ７３の駆動軸７３１には、保持テーブル７１の回動位置を検出するテーブル位置検出手段としてのロータリーエンコーダ７４が装着されており、このロータリーエンコーダ７４はその検出信号を図５に示すように制御手段２００に送る。

上記撮像手段８は、図１に示すように保持テーブル機構７に隣接して配設された支持部材８０に取り付けられている。この撮像手段８は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、保持テーブル７１の保持面７１a上に載置されたウエーハの外周部を撮像するようになっている。このように構成された撮像手段８は、図５に示すように撮像した画像情報を制御手段２００に送る。

上記ウエーハ搬送手段１４は、保持部材としてのハンド１４１を多節リンク１４２によって作動するように構成されている。このウエーハ搬送手段１４は制御手段２００によって制御され、第１のカセット１１内に収納されたウエーハをハンド１４１で保持し保持テーブル７１に搬出する。また、ウエーハ搬送手段１４は制御手段２００によって制御され、スピンナー洗浄手段１３で洗浄されたウエーハをハンド１４１で保持し第２のカセット１２に搬送する。

上記ウエーハ搬送機構９aは、図５に示すようにウエーハを吸引保持する保持パッド９１と、該保持パッド９１を所定の位置に移送せしめる移送手段９０を具備している。移送手段９０は、パルスモータ９０１の駆動軸９０２に伝動連結された回転軸９０３と、該回転軸９０３に一端が連結された作動アーム９０４とからなっており、該作動アーム９０４の他端に保持パッド９１が装着されている。このように構成されたウエーハ搬入手段９aは、作動アーム９０４が回転軸９０３を中心として旋回され、該作動アーム９０４の他端に装着された保持パッド９１の中心の移動軌跡が上記保持テーブル機構７を構成する保持テーブル７１の回転中心と上記ウエーハ搬入・搬出域Ａに位置付けられた上記チャックテーブル６の回転中心を通るように構成されている。

上記ウエーハ搬送機構９bは、上述したウエーハ搬送機構９aと実質的に同一の構成であり、同一部材には同一符号を付してある。ここで、ウエーハ搬送機構９aおよびウエーハ搬送機構９bを構成する保持パッド９１については、図６を参照して説明する。
図６に示すウエーハ搬送機構９aおよびウエーハ搬送機構９bを構成する保持パッド９１は、円盤状のパッド本体９２と、該パッド本体９２の上面中央部に突出して設けられた支持軸部９３とからなっており、適宜の金属材によって形成されている。そして、支持軸部９３が上記作動アーム９０４の先端部に装着される。支持軸部９３の上端には係止部９３１が設けられており、この係止部９３１が作動アーム９０４に形成された係合部９０５と係合するようになっている。なお、パッド本体９２の上面と作動アーム９０４との間には圧縮コイルばね９４が配設され、パッド本体９２を下方に向けて付勢している。

保持パッド９１を構成するパッド本体９２は、上記半導体ウエーハ１０の外周余剰領域１０５のみを吸引保持する環状の第１の吸引面９２１を備えた第１の吸引保持部９２２と、半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４に対応する領域のみを吸引保持する円形状の第２の吸引面９２３を備えた第２の吸引保持部９２４とを有している。このように形成されたパッド本体９２には、環状の第１の吸引面９２１に開口する複数の第１の吸引孔９２５および該複数の第１の吸引孔９２５と連通する第１の吸引通路９２６が設けられているとともに、円形状の第２の吸引面９２３に開口する複数の第２の吸引孔９２７および該複数の第２の吸引孔９２７と連通する第２の吸引通路９２８が設けられている。また、パッド本体９２の第２の吸引保持部９２４には、円形状の第２の吸引面９２３に開口する複数の大気開放通路９２９が設けられている。この複数の大気開放通路９２９は上記複数の第２の吸引孔９２７の外側に設けられている。なお、第１の吸引面９２１と第２の吸引面９２３は、第２の吸引面９２３が第１の吸引面９２１に対して僅かな段差(X)をもって突出して形成されている。この段差(X)の高さについては、後で詳細に説明する。

図６を参照して説明を続けると、上記ウエーハ搬送機構９aおよびウエーハ搬送機構９bは、上記保持パッド９１の第１の吸引面９２１に負圧を作用せしめる第１の吸引手段９５および第２の吸引面９２３に負圧を作用せしめる第２の吸引手段９６を具備している。第１の吸引手段９５および第２の吸引手段９６は、図示の実施形態においては共通の吸引源９７を備えている。第１の吸引手段９５は、上記作動アーム９０４に配設され吸引源９７と上記第１の吸引通路９２６とを接続するフレキシブルな第１の吸引パイプ９５１と、該第１の吸引パイプ９５１に配設された第１の電磁開閉弁９５２を具備している。このように構成された第１の吸引手段９５は、第１の電磁開閉弁９５２が附勢(ON)されて開路すると、吸引源９７から第１の吸引パイプ９５１、第１の吸引通路９２６および複数の第１の吸引孔９２５を介して保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１に負圧を作用せしめる。また、第２の吸引手段９６も、上記作動アーム９０４に配設され吸引源９７と上記第２の吸引通路９２８とを接続するフレキシブルな第２の吸引パイプ９６１と、該第２の吸引パイプ９６１に配設された第２の電磁開閉弁９６２を具備している。このように構成された第２の吸引手段９６は、第２の電磁開閉弁９６２が附勢(ON)されて開路すると、吸引源９７から第２の吸引パイプ９６１、第２の吸引通路９２８および複数の第２の吸引孔９２７を介して保持パッド９１を構成するパッド本体９２の円形状の第２の吸引面９２３に負圧を作用せしめる。なお、上記第１の吸引手段９５の第１の電磁開閉弁９５２および第２の吸引手段９６の第２の電磁開閉弁９６２は、上記制御手段２００によって制御されるようになっている。

図５を参照して説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記各手段を制御する制御手段２００を具備している。制御手段２００は、上記撮像手段８、ロータリーエンコーダ７４等から検出信号を入力し、上記保持テーブル機構７のパルスモータ７３、ウエーハ搬送機構９aおよびウエーハ搬送機構９bのパルスモータ９０１、第１の電磁開閉弁９５２、第２の電磁開閉弁９６２、上記荒研削ユニット３、仕上げ研削ユニット４、ターンテーブル５、チャックテーブル６、スピンナー洗浄手段１３、ウエーハ搬送手段１４等に制御信号を出力する。

図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
第１のカセット１１に収容された研削加工前の半導体ウエーハ１０はウエーハ搬送手段１４のハンド１４１によって保持され上下動作および進退動作により保持テーブル機構７を構成する保持テーブル７１の保持面７１a上に載置される。そして、図示しない吸引手段を作動して、半導体ウエーハ１０を保持テーブル７１の保持面７１a上に吸引保持する。

保持テーブル機構７を構成する保持テーブル７１の保持面７１a上に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、撮像手段８を作動して半導体ウエーハ１０を撮像し、保持テーブル７１の中心に半導体ウエーハ１０の中心が位置付けられているか否かを検出し、半導体ウエーハ１０の中心が保持テーブル７１の中心に対して変位している場合には、半導体ウエーハ１０の保持位置を修正する（中心合わせ工程）。なお、中心合わせ工程の詳細については、本出願人の出願に係る特願２００６−１４７７８６を参照されたい。

保持テーブル７１の回転中心に半導体ウエーハ１０の中心を合わせる中心合わせ工程を実施したならば、制御手段２００はウエーハ搬送機構８aを作動し、保持テーブル７１の中心と搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６の中心間を移動する保持パッド９１を保持テーブル７１の中心に移動し、保持テーブル７１上に保持されている半導体ウエーハ１０を保持テーブル７１に吸引保持する。このとき、ウエーハ搬送機構９aの第２の吸引手段９６の第２の電磁開閉弁９６２を附勢(ON)して開路することにより、保持パッド９１を構成するパッド本体９２の円形状の第２の吸引面９２３に負圧を作用せしめ、半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４に対応する領域を吸引保持する。このようにして、保持パッド９１に導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、制御手段２００はウエーハ搬送機構９aの移送手段９０を構成するパルスモータ９０１を駆動して作動アーム９０４を作動し、該作動アーム９０４に装着された保持パッド９１に吸引保持されている導体ウエーハ１０を搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６の吸着保持チャック６２上に搬送する。このようにしてチャックテーブル６上に載置された半導体ウエーハ１０は、その中心がチャックテーブル６の中心に位置付けられることになる。チャックテーブル６上に載置された半導体ウエーハ１０は、図示しない吸引手段の作動によって吸引保持される。

上述したように、ウエーハ搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６の上面（保持面）に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、ターンテーブル５を図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に１２０度回動せしめて、半導体ウエーハ１０を載置したチャックテーブル６を荒研削加工域Ｂに位置付ける。ここで、チャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１０と研削ホイール３３を構成する荒研削用の研削砥石３３２の関係について、図７を参照して説明する。チャックテーブル６の回転中心P1と研削砥石３３２の回転中心P2は偏芯しており、研削砥石３３２の外径は、半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４と余剰領域１０５との境界線１０６の直径より小さく境界線１０６の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石３３２がチャックテーブル６の回転中心P１（半導体ウエーハ１０の中心）を通過するようになっている。

次に、図７に示すようにチャックテーブル６を矢印６aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石３３２を矢印３２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、研削送り機構３７を作動して研削ホイール３３の研削砥石３３２を半導体ウエーハ１０の裏面に接触させる。そして、研削ホイール３３を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面には、図８に示すようにデバイス領域１０４に対応する領域が荒研削除去されて所定厚さ（例えば３０μm）より僅かに厚い円形状の凹部１０４bに形成されるとともに、外周余剰領域１０５に対応する領域が残存されて環状の補強部１０５bに形成される（凹部荒研削工程）。

なお、この間にウエーハ搬入・搬出域Ａに位置付けられた次のチャックテーブル６上には、研削加工前の半導体ウエーハ１０が上述したように中心位置合わせされて載置される。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ１０をチャックテーブル６上に吸引保持する。次に、ターンテーブル５を矢印５aで示す方向に１２０度回動せしめて、荒研削加工された半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル６を仕上げ研削加工域Ｃに位置付け、研削加工前の半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル６を荒研削加工域Ｂに位置付ける。

このようにして、荒研削加工域Ｂに位置付けられたチャックテーブル６上に保持された凹部荒研削加工前の半導体ウエーハ１０の裏面１０bには荒研削ユニット３によって上述した凹部荒研削加工が施され、仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられたチャックテーブル６上に載置され凹部荒研削加工された半導体ウエーハ１０の裏面１０bには仕上げ研削ユニット４によって凹部仕上げ研削加工が施される。

ここで、凹部仕上げ研削加工について、図９を参照して説明する。
仕上げ研削用の研削砥石４３２の外径は、上記荒研削用の研削砥石３３２と同一寸法に形成されている。そして、図９に示すように仕上げ研削用の研削砥石４３２をチャックテーブル６の回転中心P１（半導体ウエーハ１０の中心）を通過するように位置付ける。このとき、研削砥石４３２の外周縁は、上記凹部荒研削加工によって形成された環状の補強部１０５bの内周面に接触するように位置付けられる。

次に、図９に示すようにチャックテーブル６を矢印６aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、仕上げ研削用の研削砥石４３２を矢印４２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、研削送り機構４６を作動して研削ホイール４３の研削砥石４３２を半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの底面に接触させる。そして、研削ホイール４３を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面に形成された円形状の凹部１０４bの底面が仕上げ研削され（凹部仕上げ研削工程）、デバイス領域１０４に対応する領域は所定厚さ（例えば３０μm）に形成される（第１の形態）。

以上のようにして、凹部荒研削加工および凹部仕上げ研削加工される半導体ウエーハ１０は、中心が上述したようにチャックテーブル６の中心に位置付けられているので、デバイス領域１０４に対応する領域が確実に研削され、環状の補強部１０５bの幅も均一となる。

上述したように、荒研削加工域Ｂにおいて凹部荒研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル６は仕上げ研削加工域Ｃに、被加工物搬入・搬出域Ａにおいて研削加工前の半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル６は荒研削加工域Ｂにそれぞれ移動せしめられる。なお、荒研削加工域Ｂおよび仕上げ研削加工域Ｃを経由して被加工物搬入・搬出域Ａに戻ったチャックテーブル６は、ここで凹部仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０の吸着保持を解除する。そして、被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上の凹部仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０は、ウエーハ搬送機構９bによって洗浄手段１３に搬出される。

ここで、ウエーハ搬送機構９bによる導体ウエーハ１０の搬送について、図１０を参照して説明する。
ウエーハ搬送機構９bを作動し保持パッド９１を構成するパッド本体９２の第２の吸引保持部９２４をチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１０の裏面に形成されている円形状の凹部１０４bに嵌合する。この結果、保持パッド９１を構成するパッド本体９２は、環状の第１の吸引面９２１が半導体ウエーハ１０の裏面における環状の補強部１０５bに載置される。従って、環状の第１の吸引面９２１と円形状の第２の吸引面９２３の段差(X)と半導体ウエーハ１０の裏面に形成されている円形状の凹部１０４bの深さ(H)との関係は、(X) ＜(H)に設定されている。このようにして、保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１を半導体ウエーハ１０の裏面における環状の補強部１０５bに載置したならば、ウエーハ搬送機構９bの第１の吸引手段９５の第１の電磁開閉弁９５２を附勢(ON)して開路することにより、保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１に負圧を作用せしめ、半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）を吸引保持する。このとき、半導体ウエーハ１０の裏面における環状の補強部１０５bと環状の第１の吸引面９２１との間から洩れた負圧が半導体ウエーハ１０の裏面に形成されている円形状の凹部１０４bに作用する場合があるが、パッド本体９２の第２の吸引保持部９２４には円形状の第２の吸引面９２３に開口する複数の大気開放通路９２９が形成されているので、半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４に対応する領域が吸引されることはない。このように保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１に半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５bを吸引保持したならば、移送手段９０を構成するパルスモータ９０１を駆動して作動アーム９０４を作動し、該作動アーム９０４に装着された保持パッド９１に吸引保持されている導体ウエーハ１０を洗浄手段１３に搬送する。

上述したように洗浄手段１３に搬送された半導体ウエーハ１０は、ここで裏面１０a（研削面）および側面に付着している研削屑が洗浄除去されるとともに、スピン乾燥される。このようにして洗浄およびスピン乾燥された半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１４によって第２のカセット１２に搬送され収納される。半導体ウエーハ１０を収納した第２のカセット１２は、次工程である例えば半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４に対応する裏面に金属膜を形成する装置に搬送される。そして、デバイス領域１０４に対応する裏面に金属膜を形成された半導体ウエーハ１０は、再び第１のカセット１１にストックされる。

第１のカセット１１にストックされデバイス領域１０４に対応する裏面に金属膜を形成された半導体ウエーハ１０はウエーハ搬送手段１４のハンド１４１によって保持され上下動作および進退動作により保持テーブル機構７を構成する保持テーブル７１の保持面７１a上に載置される。そして、図示しない吸引手段を作動して、半導体ウエーハ１０を保持テーブル７１の保持面７１a上に吸引保持する。そして、上述した中心合わせ工程が実施される。次に、ウエーハ搬送機構９aを作動し、保持パッド９１を保持テーブル７１の中心に移動して保持テーブル７１上に保持されている半導体ウエーハ１０を保持テーブル７１に吸引保持する。このとき、ウエーハ搬送機構９aの保持パッド９１を構成するパッド本体９２の第２の吸引保持部９２４をチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１０の裏面に形成されている円形状の凹部１０４bに嵌合する。この結果、上記図１０と同様に保持パッド９１を構成するパッド本体９２は、環状の第１の吸引面９２１が半導体ウエーハ１０の裏面における環状の補強部１０５bに載置される。このようにして、保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１を半導体ウエーハ１０の裏面における環状の補強部１０５bに載置したならば、ウエーハ搬送機構８aの第１の吸引手段９５の第１の電磁開閉弁９５２を附勢(ON)して開路することにより、保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１に負圧を作用せしめ、半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）を吸引保持する。このように保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１に半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５bを吸引保持したならば、移送手段９０を構成するパルスモータ９０１を駆動して作動アーム９０４を作動し、該作動アーム９０４に装着された保持パッド９１に吸引保持されている導体ウエーハ１０を搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６の吸着保持チャック６２上に搬送する。チャックテーブル６上に載置された半導体ウエーハ１０は、図示しない吸引手段の作動によって吸引保持される。

上述したように、ウエーハ搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６の上面（保持面）に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、ターンテーブル５を図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に１２０度回動せしめて、半導体ウエーハ１０を載置したチャックテーブル６を荒研削加工域Ｂに位置付ける。次に、荒研削ユニット３の移動機構３６を構成するパルスモータ３６２を駆動してユニットハウジング３１を案内レール３５１、３５１に沿って水平方向に移動し、研削ホイール３３を構成する荒研削用の研削砥石３３２を図１１に示すようにチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）が通過する位置に位置付ける。そして、図１１に示すようにチャックテーブル６を矢印６aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石３３２を矢印３２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、研削送り機構３７を作動して研削ホイール３３の研削砥石３３２を半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）に接触させ、研削ホイール３３を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）は、図１２に示すように荒研削される（環状の補強部荒研削工程）。この環状の補強部荒研削工程においては、環状の補強部１０５bの上面が円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）との段差が所定の段差(h)（例えば１μm）より僅かに大きく形成される。

なお、この間にウエーハ搬入・搬出域Ａに位置付けられた次のチャックテーブル６上には、デバイス領域１０４に対応する裏面に金属膜を形成された半導体ウエーハ１０が上述したように中心位置合わせされて載置される。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ１０をチャックテーブル６上に吸引保持する。次に、ターンテーブル５を矢印５aで示す方向に１２０度回動せしめて、荒研削加工された半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル６を仕上げ研削加工域Ｃに位置付け、研削加工前の半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル６を荒研削加工域Ｂに位置付ける。

このようにして、荒研削加工域Ｂに位置付けられたチャックテーブル６上に保持されたデバイス領域１０４に対応する裏面に金属膜を形成された半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）には荒研削ユニット３によって上述した環状の補強部荒研削加工が施され、仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられたチャックテーブル６上に載置され荒研削加工された半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）には仕上げ研削ユニット４によって環状の補強部仕上げ研削加工が施される。この環状の補強部仕上げ研削加工においては、仕上げ研削ユニット４の移動機構４６を構成するパルスモータ４６２を駆動してユニットハウジング４１を案内レール４５１、４５１に沿って水平方向に移動し、研削ホイール４３を構成する仕上げ研削用の研削砥石４３２をチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）が通過する位置に位置付ける。そして、上述したようにチャックテーブル６を３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石４３２を６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、研削送り機構４７を作動して研削ホイール４３の研削砥石４３２を半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）に接触させ、研削ホイール４３を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）が仕上げ研削され、環状の補強部１０５bの上面と円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）との段差が所定の段差(h)（例えば１μm）に形成される（第２の形態）。

上述したように、荒研削加工域Ｂにおいて環状の補強部荒研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル６は仕上げ研削加工域Ｃに、被加工物搬入・搬出域Ａにおいて半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル６は荒研削加工域Ｂにそれぞれ移動せしめられる。なお、荒研削加工域Ｂおよび仕上げ研削加工域Ｃを経由して被加工物搬入・搬出域Ａに戻ったチャックテーブル６は、ここで環状の補強部仕上げ研削加工された第２の形態の半導体ウエーハ１０の吸着保持を解除する。次に、図１３に示すようにウエーハ搬送機構９bを作動し保持パッド９１を構成するパッド本体９２の第２の吸引保持部９２４をチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１０の裏面に形成されている円形状の凹部１０４bに嵌合する。この結果、保持パッド９１を構成するパッド本体９２は、円形状の第２の吸引面９２３が半導体ウエーハ１０に形成された円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）に載置される。このとき、パッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１が半導体ウエーハ１０の裏面における環状の補強部１０５bに当接することが望ましい。従って、環状の第１の吸引面９２１と円形状の第２の吸引面９２３の段差(X)は、半導体ウエーハ１０における環状の補強部１０５bの上面と円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）との段差 (h)（例えば１μm）に設定されていることが望ましい。以上のように上記第１の形態と第２の形態に形成された半導体ウエーハ１０をそれぞれ上述したように吸引保持するためには、保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１と円形状の第２の吸引面９２３の段差(X)と半導体ウエーハ１０の裏面に形成されている円形状の凹部１０４bの深さ(H)と半導体ウエーハ１０における環状の補強部１０５bの上面と円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）との段差 (h)との関係は、(h)≦(X)＜(H)に設定され、かつ、(X)＝(h)であることが望ましい。

このようにして、保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１を半導体ウエーハ１０の裏面における環状の補強部１０５bに載置するとともに、円形状の第２の吸引面９２３を半導体ウエーハ１０に形成された円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）に当接したならば、ウエーハ搬送機構９bの第１の吸引手段９５の第１の電磁開閉弁９５２を附勢(ON)して開路するとともに、第２の吸引手段９６の第２の電磁開閉弁９６２を附勢(ON)して開路する。この結果、上述したように保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１に負圧が作用し半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）を吸引保持するとともに、円形状の第２の吸引面９２３に負圧が作用し半導体ウエーハ１０の円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）を吸引保持する。このように保持パッド９１を構成するパッド本体９２の環状の第１の吸引面９２１に半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５bを吸引保持するとともに、円形状の第２の吸引面９２３に半導体ウエーハ１０の円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）を吸引保持したならば、移送手段９０を構成するパルスモータ９０１を駆動して作動アーム９０４を作動し、該作動アーム９０４に装着された保持パッド９１に吸引保持されている導体ウエーハ１０を洗浄手段１３に搬送する。以上のように、上記環状の補強部仕上げ研削加工が実施された半導体ウエーハ１０を搬出する際には、保持パッド９１は半導体ウエーハ１０の環状の補強部１０５b（外周余剰領域１０５に対応する領域）と円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）を吸引保持するので、確実に吸引保持して搬送することができる。なお、第２の形態に形成された半導体ウエーハ１０は円形状の凹部１０４bの底面（デバイス領域１０４に対応する領域の裏面）に例えば金属膜が形成されているので、円形状の第２の吸引面９２３によって吸引保持しても後の処理に支障はない。

上述したように洗浄手段１３に搬送された半導体ウエーハ１０は、ここで裏面１０a（研削面）および側面に付着している研削屑が洗浄除去されるとともに、スピン乾燥される。このようにして洗浄およびスピン乾燥された第２の形態の半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１４によって第２のカセット１２に搬送され収納される。その後、上記第２の形態に形成された半導体ウエーハ１０は、次工程であるダイシング工程に移行される。

以上、本発明を研削装置に装備されるウエーハの搬送機構に適用した例を示したが、本発明によるウエーハの搬送機構は、上述した第１の形態と第２の形態を有するウエーハを搬送する搬送機構として種々の装置に適用することができる。

本発明に従って構成されたウエーハの搬送機構を装備した研削装置の斜視図。図１に示す研削装置によって加工される半導体ウエーハの斜視図図２に示す半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。図１に示す研削装置に装備される保持テーブル機構の斜視図。図１に示す研削装置に装備される保持テーブル機構とウエーハ搬送機構および制御手段の構成ブロック図。図１に示す研削装置に装備されるウエーハ搬送機構の要部断面図。図１に示す研削装置によって実施される凹部荒研削工程を示す説明図。図９に示す凹部荒研削工程が実施された半導体ウエーハの拡大断面図。図１に示す研削装置によって実施される凹部仕上げ研削工程を示す説明図。図９に示す凹部仕上げ研削工程が実施され第１の状態に形成された半導体ウエーハを図６に示すウエーハ搬送機構の保持パットに吸引保持する状態を示す説明図。図１に示す研削装置によって実施される環状の補強部荒研削工程を示す説明図。図１に示す研削装置によって環状の補強部荒研削工程および環状の補強部仕上げ研削工程が実施された半導体ウエーハの拡大断面図。環状の補強部仕上げ研削工程が実施された半導体ウエーハ図６に示すウエーハ搬送機構の保持パットに吸引保持する状態を示す説明図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：荒研削ユニット
３３：研削ホイール
３３２：研削砥石
４：仕上げ研削ユニット
４３：研削ホイール
４３２：研削砥石
５：ターンテーブル
６：チャックテーブル
７：保持テーブル機構
７１：保持テーブル
８：撮像手段
９a、９b：ウエーハ搬送機構
９０：移送手段
９０１：パルスモータ
９０４：作動アーム
９１：保持パッド
９２：パッド本体
９２１：第１の吸引面
９２２：第１の吸引保持部
９２３：第２の吸引面
９２４：第２の吸引保持部
９５：第１の吸引手段
９６：第２の吸引手段
９７：共通の吸引源
１０：半導体ウエーハ
１１：第１のカセット
１２：第２のカセット
１３：洗浄手段
１４：ウエーハ搬送手段
２００：制御手段

Claims

ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域が所定深さ(H)研削されウエーハの裏面における外周余剰領域が残存されて環状の補強部が形成された第１の形態と、該環状の補強部が研削され該デバイス領域に対応する領域の裏面と僅かな段差(h)をもって形成された第２の形態を有するウエーハを吸引保持して搬送するウエーハの搬送機構であって、
該環状の補強部のみを吸引保持する環状の第１の吸引面を備えた第１の吸引保持部と、該デバイス領域に対応する領域のみを吸引保持する第２の吸引面を備えた第２の吸引保持部とを有する保持パッドと、
該保持パッドを所定の位置に移送せしめる移動手段と、
該第１の吸引保持部の該第１の吸引面に負圧を作用せしめる第１の吸引手段および該第２の吸引保持部の該第２の吸引面に負圧を作用せしめる第２の吸引手段と、を具備し、
該第２の吸引保持部の該第２の吸引面は該第１の吸引保持部の該第１の吸引面と僅かな段差(X)をもって突出して形成されており、該段差(X)と該深さ(H)と該段差(h)の関係が(h)≦(X)＜(H)に設定されている、
ことを特徴とするウエーハの搬送機構。
該段差(X)は、該段差(h)と等しい値に設定されている、請求項１記載のウエーハの搬送機構。