JP5373517B2

JP5373517B2 - 搬送機構および加工装置

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Publication number: JP5373517B2
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Inventors: 幸容増田; 健太呂飯塚
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Description

本発明は、搬送機構に関し、特に、半導体ウェーハ等のワークをカセット内から引き出してワークの作業領域に搬送する搬送機構および加工装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェーハ等のワークの表面に格子状にストリート（分割予定ライン）が形成され、ストリートにより区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路が形成される。そして、半導体ウェーハは、加工装置によりストリートに沿って切削され、個々の半導体チップに分割される。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用される。

加工装置においては、搬送用のカセットにワークを出し入れする搬送機構が設けられている。従来、このような搬送機構として、ワークを挟持して引き出す他、ワークに当接して押し込む搬送アームを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来の搬送機構の搬送アームは、カセットに対向する部分に、ワークの引出時にワークを挟持する挟持部およびワークの収容時にワークを押し込む当接部が形成されている。搬送機構は、搬送アームの挟持部にワークの引出方向における前端側を挟持させて、搬送アームを引出方向に移動させることで、カセット内からワークを取り出す。また、搬送機構は、搬送アームの当接部を引出方向におけるワークの前端側に当接させて、搬送アームを押込方向に移動させることで、ワークをカセット内に収容する。

特開平１１−２０４４６１号公報

ところで、加工装置によっては、ワークの作業領域がワークが仮置きされる仮置領域を挟んでカセットの対向側に設けられており、この種の切削装置においては単一の搬送機構によりカセット内のワークを作業領域に搬送することが考えられている。

しかしながら、この加工装置に、上記した特許文献１に記載の搬送機構を適用した場合には、搬送アームをワークの作業領域の奥方まで移動させなければならず、搬送ストロークが大きくなり、搬送機構が大型化するという問題があった。具体的には、作業領域へのワークの搬入時には、搬送アームにより仮置領域に引き出されたワークを作業領域に牽引するため、搬送アームを作業領域の奥方まで移動させる必要があった。また、作業領域からの搬出時には、搬送アームにより作業領域内のワークを仮置領域に押し出すため、搬送アームを作業領域の奥方から移動させる必要があった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、カセットとワークの作業領域との間でワークを搬送する際の搬送ストロークを短くして、小型化を図ることができる搬送機構および加工装置を提供することを目的とする。

本発明の搬送機構は、カセット内にワークが収容される収容領域と、前記収容領域に隣接し、前記ワークが仮置される仮置領域と、前記仮置領域を挟んで前記ワークの収容領域に対向する前記ワークの作業領域との間で、前記ワークを搬送させる搬送アームと、前記収容領域から前記作業領域に向かう一方向および前記作業領域から前記収容領域に向かう他方向において、前記搬送アームを移動させる移動機構とを備え、前記搬送アームの前記収容領域側には、前記一方向における前記ワークの前端側を保持する第１の保持部と、前記他方向における前記ワークの後端側に当接する第１の当接部とが設けられ、前記搬送アームの前記作業領域側には、前記他方向における前記ワークの前端側を保持する第２の保持部と、前記一方向における前記ワークの後端側に当接する第２の当接部とが設けられ、前記移動機構は、前記一方向において、前記第１の保持部に保持された前記ワークを前記収容領域から前記仮置領域に引き出させるように前記搬送アームを移動させる動作と、前記一方向において、前記仮置領域で前記搬送アームを前記ワークの後端側に回り込ませて、前記第２の当接部により前記ワークを前記作業領域に押し込ませるように前記搬送アームを移動させる動作と、前記他方向において、前記第２の保持部に保持された前記ワークを前記作業領域から前記仮置領域に引き出させるように前記搬送アームを移動させる動作と、前記他方向において、前記仮置領域で前記搬送アームを前記ワークの後端側に回り込ませて、前記第１の当接部により前記ワークを前記収容領域に押し込ませるように前記搬送アームを移動させる動作を実行可能なことを特徴とする。

この構成によれば、引出動作および押込動作を組み合わせてワークを搬送するため、搬送アームの搬送ストロークを短くすることができる。例えば、収容領域から作業領域へのワークの搬送時には、第１の保持部によりワークの前端側を保持して収容領域からワークを仮置領域に引き出し、搬送アームをワークの後端側に回り込ませて、第２の当接部によりワークの後端側を作業領域の手前側まで押し込むように動作する。よって、搬送アームを作業領域の奥方まで移動させることがない。また、作業領域から収容領域へのワークの搬送時にも、第２の保持部の保持によって引き出す引出動作および第１の当接部によって押し込む押込動作により搬送アームが作業領域の奥方から移動されることがない。したがって、搬送アームの搬送ストロークを短くすることができ、搬送機構を小型化することができる。

また、本発明の搬送機構によれば、前記移動機構は、前記一方向および前記他方向において前記搬送アームを往復動させると共に、前記搬送アームを上下動させるように構成され、高さ方向から前記搬送アームを前記ワークの後端側に回り込ませている。

本発明の加工装置は、上記の搬送機構と、前記搬送機構により搬送される前記ワークを加工する加工ユニットとを備えている。

本発明によれば、カセットとワークの作業領域との間でワークを搬送する際の搬送ストロークを短くして、小型化を図ることができる。

本発明に係る加工装置の実施の形態を示す図であり、レーザー加工装置の斜視図である。本発明に係る加工装置の実施の形態を示す図であり、チャックテーブルの周辺の斜視図である。本発明に係る加工装置の実施の形態を示す図であり、プッシュプル機構の周辺の斜視図である。本発明に係る加工装置の実施の形態を示す図であり、プッシュプル機構の一方向における搬送動作の一例を示す説明図である。本発明に係る加工装置の実施の形態を示す図であり、プッシュプル機構の他方向における搬送動作の一例を示す説明図である。本発明に係る加工装置の実施の形態を示す図であり、プッシュプルアームの搬送ストロークの説明図である。本発明に係る加工装置の実施の形態を示す図であり、環状フレームに支持された半導体ウェーハの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本発明をレーザー加工装置に適用した例について説明するが、この構成に限定されるものではない。本発明は、半導体ウェーハを加工する装置であれば、どのような装置にも適用可能であり、例えば、切削ブレードを用いて半導体ウェーハを切削する切削装置や、研削砥石により半導体ウェーハを研削する研削装置に適用することも可能である。

最初に、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置について説明する前に、加工対象となる半導体ウェーハについて簡単に説明する。図７は、環状フレームに支持された半導体ウェーハの斜視図である。

図７に示すように、半導体ウェーハＷは、略円盤状に形成されており、表面に格子状に配列されたストリート９１によって複数の領域に区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９２が形成されている。また、半導体ウェーハＷは、貼着テープ９３を介して環状フレーム９４に支持され、カセット９（図１参照）内に収容された状態でレーザー加工装置１に搬入および搬出される。

なお、本実施の形態においては、ワークとしてシリコンウェーハ等の半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではなく、チップ実装用として半導体ウェーハの裏面に貼着されるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイヤ（Al₂O₃）系の無機材料基板、ＬＣＤドライバー等の各種電気部品やミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料をワークとしてもよい。

次に、図１を参照して、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係るチャックテーブルの周辺の斜視図である。

図１に示すように、レーザー加工装置１は、半導体ウェーハＷにデブリの付着を防止する保護膜を成膜すると共に、成膜後の半導体ウェーハＷをレーザー加工するように構成されている。レーザー加工装置１は、一部が前方に突き出た略直方体状の基台２を有し、基台２の突き出た部分にはカセット９が載置される搬入搬出機構４が設けられている。搬入搬出機構４の後方には、搬入搬出機構４に隣接し、加工済みの半導体ウェーハＷを洗浄する洗浄機構５と、洗浄機構５を挟んで搬入搬出機構４に対向し、半導体ウェーハＷに保護膜を形成する保護膜形成機構６とが設けられている。

洗浄機構５および保護膜形成機構６の側方には、チャックテーブル１６と、チャックテーブル１６上の半導体ウェーハＷにレーザー光線を照射するレーザー加工ヘッド１７とを有するレーザー加工機構７が設けられている。また、基台２の一側面２ａには、搬入搬出機構４に載置されたカセット９と保護膜形成機構６との間で、半導体ウェーハＷを搬送する搬送機構としてのプッシュプル機構８が設けられている。

洗浄機構５の洗浄用テーブル２２および保護膜形成機構６の成膜用テーブル２７のそれぞれの上方には、半導体ウェーハＷをスライド可能にガイドする一対のガイドレール１１、１２が設けられている。基台２の上方には、一対のガイドレール１１とチャックテーブル１６との間で半導体ウェーハＷの受け渡しを行う第１、第２のアッパーアーム１３、１４が設けられている。

搬入搬出機構４は、カセット９を載置する載置板１９を有し、載置板１９は昇降可能に構成されている。搬入搬出機構４は、カセット９を載置した状態で載置板１９を昇降させることにより、高さ方向における半導体ウェーハＷの出し入れ位置を調整している。

洗浄機構５は、上面に円形の開口部２１が形成され、開口部２１の中央に加工済みの半導体ウェーハＷが保持される洗浄用テーブル２２を有している。洗浄用テーブル２２は、半導体ウェーハＷを吸着保持する真空チャック式であり、周囲に環状フレーム９４を保持する４つのクランプ部２３が設けられている。このクランプ部２３は、洗浄用テーブル２２の四方から延びる支持板２４に振り子状に支持されており、洗浄用テーブル２２の回転によって作用する遠心力により跳ね上げられてクランプする（図３参照）。また、洗浄用テーブル２２は、開口部２１と基台２内部との間で昇降可能に構成され、基台２内において高速回転されつつ、洗浄水が噴射されることで半導体ウェーハＷを洗浄する。

保護膜形成機構６は、上面に矩形状の開口部２６が形成され、開口部２６の中央に加工前の半導体ウェーハＷが保持される成膜用テーブル２７を有している。成膜用テーブル２７は、半導体ウェーハＷを吸着保持する真空チャック式であり、周囲に洗浄用テーブル２２と同様な４つのクランプ部２８が設けられている。また、成膜用テーブル２７の近傍には、図示しない液状樹脂供給部が設けられており、液状樹脂供給部により半導体ウェーハＷの上面に液状樹脂が塗布される。

開口部２６の上方には、開口部２６の後方の一辺部から上方に立ちあがり、開口部２６を覆うように延在する屋根部２９が設けられている。開口部２６の後方の一辺部を除く三辺部には、屋根部２９によって開放される３方を覆うシャッター部３１が設けられている。シャッター部３１は、基台２内に上下動可能に収容されており、成膜時に上動して保護膜形成機構６内を密閉する。また、屋根部２９の上壁には、外部の空気を保護膜形成機構６内に導入するヘパフィルタ３２および半導体ウェーハＷに成膜された保護膜の膜厚を測定する膜厚測定計３３が設けられている。

保護膜形成機構６は、半導体ウェーハＷの成膜時にシャッター部３１により密閉され、液状樹脂供給部により成膜用テーブル２７に保持された半導体ウェーハＷの上面に液状樹脂が塗布される。そして、成膜用テーブル２７が高速回転され、液状樹脂が半導体ウェーハＷの全面に広げられることにより成膜される。このとき、半導体ウェーハＷから飛散した液状樹脂の液滴は、シャッター部３１により外部への飛散が防止される。

プッシュプル機構８は、搬送アームとしてのプッシュプルアーム６１を有し、プッシュプルアーム６１によりカセット９に半導体ウェーハＷを出し入れする他、保護膜形成機構６に半導体ウェーハＷを出し入れするように構成されている。また、プッシュプル機構８は、一対のガイドレール１１上で洗浄用テーブル２２に対してＹ軸方向に位置決めする他、一対のガイドレール１２上で成膜用テーブル２７に対してＹ軸方向に位置決めする。なお、プッシュプル機構８の詳細構成については、後述する。

一対のガイドレール１１は、半導体ウェーハＷの搬送時には相互に接近して半導体ウェーハＷをガイドすると共に、洗浄用テーブル２２に対してＸ軸方向の位置決めを行う。また、一対のガイドレール１１は、半導体ウェーハＷの非搬送時には洗浄用テーブル２２の載置面を空けるように相互に離間する。また、一対のガイドレール１１は、上下動可能に構成されており、相互に接近した状態で上下動することにより、洗浄用テーブル２２との間で半導体ウェーハＷの受け渡しを行う。この場合、一対のガイドレール１１の延在方向の中間部分には、逃げ部１１ａが形成されており、この逃げ部１１ａにより洗浄用テーブル２２のクランプ部２３との衝突が防止される。

一対のガイドレール１２は、保護膜形成機構６への半導体ウェーハＷの出し入れ時には相互に接近して半導体ウェーハＷをガイドすると共に、成膜用テーブル２７に対してＸ軸方向の位置決めを行う。また、一対のガイドレール１２は、半導体ウェーハＷの非出し入れ時には成膜用テーブル２７の載置面を空けるように相互に離間する。また、一対のガイドレール１２は、上下動可能に構成されており、相互に接近した状態で上下動することにより、成膜用テーブル２７との間で半導体ウェーハＷの受け渡しを行う。この場合、一対のガイドレール１２の延在方向の中間部分には、逃げ部１２ａが形成されており、この逃げ部１２ａにより成膜用テーブル２７のクランプ部２８との衝突が防止される。

第１、第２のアッパーアーム１３、１４は、一対のガイドレール１１上の半導体ウェーハＷをピックアップして、チャックテーブル１６に載置する他、加工済みの半導体ウェーハＷをチャックテーブル１６からピックアップして、一対のガイドレール１１上に載置する。

レーザー加工機構７側の基台２の上面は、矩形状に開放されており、Ｙ軸方向に移動可能な枠体３５と、枠体３５の移動に伴って伸縮可能な防塵カバー３６とが設けられている。枠体３５の内側には、チャックテーブル１６と共にＸ軸方向に移動可能な移動板３７と、移動板３７の移動に伴って伸縮可能な防塵カバー３８とが設けられている。このように、レーザー加工機構７側の基台２の上面は、枠体３５、移動板３７、防塵カバー３６、３８により被覆されている。また、移動板３７の中央には、円形の開口部が形成され、この円形の開口部を介してチャックテーブル１６の上部が外部に露出される。

図２に示すように、基台２内には、チャックテーブル１６をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるチャックテーブル移動機構３９が設けられている。チャックテーブル移動機構３９は、支持台４１上においてＹ軸方向に延在し、互いに平行な一対のガイドレール４２と、一対のガイドレール４２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル４３とを有している。また、チャックテーブル移動機構３９は、Ｙ軸テーブル４３上においてＸ軸方向に延在し、互いに平行な一対のガイドレール４４と、一対のガイドレール４４にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル４５とを有している。Ｘ軸テーブル４５の上部には、チャックテーブル１６が設けられている。

なお、Ｘ軸テーブル４５およびＹ軸テーブル４３の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ４６、４７が螺合されている。そして、ボールネジ４６、４７の一端部には、それぞれ駆動モータ４８、４９が連結され、これら駆動モータ４８、４９によりボールネジ４６、４７が回転駆動される。

チャックテーブル１６は、Ｘ軸テーブル４５の上面においてＺ軸回りに回転可能なテーブル支持部５１と、テーブル支持部５１の上部に設けられ、半導体ウェーハＷを吸着保持するワーク保持部５２とを有している。ワーク保持部５２は、半導体ウェーハＷを吸着保持する真空チャック式であり、所定の厚みを有する円盤状に形成されている。ワーク保持部５２の周囲には、テーブル支持部５１の四方から径方向外側に延びる一対の支持アームを介して４つのクランプ部５３が設けられている。この４つのクランプ部５３は、エアーアクチュエータにより駆動し、半導体ウェーハＷの周囲の環状フレーム９４を挟持固定する。

図１に戻り、レーザー加工機構７は、チャックテーブル１６の後方側において基台２上に立設した支柱部５５と、支柱部５５の上部から前方に延びる支持部５６とを有している。支持部５６内には、パルスレーザー光線を発振する図示しない発振部およびレーザー光学系が設けられている。また、支持部５６の先端には、レーザー光学系からのレーザー光線を集光し、半導体ウェーハＷに照射するレーザー加工ヘッド１７が設けられている。

この場合、Ｘ軸テーブル４５の移動によりレーザー加工ヘッド１７のノズルが半導体ウェーハＷのストリート９１に位置合わせされ、レーザー加工ヘッド１７により半導体ウェーハＷのストリート９１にレーザー光線が照射される。半導体ウェーハＷにレーザー光線が照射されると、チャックテーブル１６がＹ軸方向に加工送りされ、半導体ウェーハＷのストリート９１が加工される。

図３を参照して、プッシュプル機構について詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態に係るプッシュプル機構の周辺の斜視図である。

図３に示すように、プッシュプル機構８は、カセット９と保護膜形成機構６との間で半導体ウェーハＷを搬送させるプッシュプルアーム６１と、プッシュプルアーム６１をＹ軸方向およびＺ軸方向に移動させる移動機構６２とを有している。移動機構６２は、基台２の一側面２ａにおいてＹ軸方向に延在するガイド部６３と、ガイド部６３にスライド可能に係合されたロッド６４とを有している。

ロッド６４は、上下方向に延在し、延在方向の中間部にはナット部が形成され、ナット部にはＹ軸方向に延在するボールネジ６５が螺合されている。ボールネジ６５の一端には、駆動モータ６６が連結されており、この駆動モータ６６によりボールネジ６５が回転駆動されロッド６４がＹ軸方向に移動される。また、ロッド６４の先端は、図示しないアクチュエータにより上下方向に伸縮可能に構成されており、プッシュプルアーム６１を片持支持している。このように、ロッド６４の先端が伸長可能なため、半導体ウェーハＷの先端側（後端側）に位置するプッシュプルアーム６１を半導体ウェーハＷの後端側（先端側）に、半導体ウェーハＷの上方を通って回り込ませることが可能となっている。

プッシュプルアーム６１は、ロッド６４の先端から洗浄用テーブル２２に向かうＹ軸方向に延びるアーム部６７と、アーム部６７の先端において半導体ウェーハＷを搬送可能に操作する操作部６８とを有している。操作部６８のカセット９に対向する前面側には、半導体ウェーハＷの周囲の環状フレーム９４を挟持する第１の保持部としての第１の挟持部７１が設けられている。また、操作部６８の保護膜形成機構６に対向する背面側には、半導体ウェーハＷの周囲の環状フレーム９４を挟持する第２の保持部としての第２の挟持部７２が設けられている。

第１の挟持部７１は、操作部６８の前面から突出した一対の平行板で構成され、固定板７１ａと、固定板７１ａに対して上下方向に離間接近する可動板７１ｂとを有している。可動板７１ｂは、操作部６８内に設けられた図示しないエアーアクチュエータに駆動され、固定板７１ａに接近することで環状フレーム９４を挟持し、固定板７１ａから離間することで環状フレーム９４を開放する。第２の挟持部７２は、第１の挟持部７１と略同様に、操作部６８の背面から突出し、上下方向に離間接近可能な一対の平行板で構成される。

なお、本実施の形態においては、第１、第２の挟持部７１、７２が一対の平行板の片側を可動させて環状フレーム９４を挟持する構成としたが、両側を相互に離間接近するように可動させてもよい。また、第１、第２の挟持部７１、７２は、アクチュエータを共用することにより、同時に駆動される構成としてもよいし、個別にアクチュエータを持つことにより個別に駆動される構成としてもよい。

操作部６８の前面は、Ｙ軸方向に対して垂直な平面であり、環状フレーム９４の外周面に当接する第１の当接部７４を形成している。第１の当接部７４は、第１の挟持部７１の非挟持状態、すなわち、固定板７１ａと可動板７１ｂとが離間したときに、環状フレーム９４の外周面に当接可能となっている。また、操作部６８の背面は、第１の当接部７４と同様に、環状フレーム９４の外周面に当接する第２の当接部７５を形成している。

このように構成されたプッシュプル機構８においては、第１、第２の挟持部７１、７２に環状フレーム９４を挟持させた状態でプッシュプルアーム６１を移動させることで、半導体ウェーハＷを引き出し、第１、第２の当接部７４、７５を環状フレーム９４の外周面に当接させた状態でプッシュプルアーム６１を移動させることで、半導体ウェーハＷを押し込むように動作する。

以下、図４および図５を参照して、プッシュプル機構による搬送動作について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るプッシュプル機構の一方向における搬送動作の一例を示す説明図である。図５は、本発明の実施の形態に係るプッシュプル機構の他方向における搬送動作の一例を示す説明図である。なお、図４および図５においては、カセットから保護膜形成機構に向かう方向を一方向とし、保護膜形成機構からカセットに向かう方向を他方向とする。

最初に、図４を参照して、一方向におけるプッシュプル機構による搬送動作について説明する。図４に示すように、プッシュプルアーム６１の搬送方向には、カセット９に半導体ウェーハＷが収容される収容領域Ａ１、一対のガイドレール１１に半導体ウェーハＷが仮置きされる仮置領域Ａ２、保護膜形成機構６に半導体ウェーハＷが成膜される作業領域Ａ３が設定されている。この場合、収容領域Ａ１には搬入搬出機構４、仮置領域Ａ２には一対のガイドレール１１および洗浄用テーブル２２、作業領域Ａ３には一対のガイドレール１２および成膜用テーブル２７がそれぞれ配置されている。

図４（ａ）に示すように、プッシュプルアーム６１による搬送が開始されると、載置板１９が上下動して、高さ方向における半導体ウェーハＷの出し入れ位置が調整される。また、洗浄用テーブル２２の上方においては、一対のガイドレール１１が半導体ウェーハＷをガイド可能に相互に接近され、成膜用テーブル２７の上方においては、一対のガイドレール１２が半導体ウェーハＷをガイド可能に相互に接近される。このとき、一対のガイドレール１１、１２が、同一の高さ位置に調整されると共に、カセット９に収容された１つの半導体ウェーハＷの高さ位置が、一対のガイドレール１１、１２によりガイド可能な位置に調整される。

次に、図４（ｂ）に示すように、プッシュプルアーム６１がカセット９の出入口に移動され、一方向における環状フレーム９４の先端側が第１の挟持部７１に挟持される。次に、図４（ｃ）に示すように、第１の挟持部７１により環状フレーム９４の先端側が挟持された状態で、プッシュプルアーム６１が一方向に移動される。そして、プッシュプルアーム６１が一対のガイドレール１１の一端側まで一方向に移動され、第１の挟持部７１の環状フレーム９４に対する挟持状態が解除される。このようにして、収容領域Ａ１のカセット９から半導体ウェーハＷが引き出され、仮置領域Ａ２の一対のガイドレール１１上に半導体ウェーハＷが仮置きされる。

続けて、半導体ウェーハＷを保護膜形成機構６に搬送する場合には、図４（ｄ）に示すように、一対のガイドレール１１上でプッシュプルアーム６１が半導体ウェーハＷの前端側から後端側に回り込むように移動される。この場合、プッシュプルアーム６１は、ロッド６４の伸縮により、半導体ウェーハＷの上方を通って回り込むように動作される。次に、図４（ｅ）に示すように、一方向における環状フレーム９４の後端側にプッシュプルアーム６１の第２の当接部７５が当接され、プッシュプルアーム６１が保護膜形成機構６の出入口まで一方向に移動される。このようにして、仮置領域Ａ２の一対のガイドレール１１上から半導体ウェーハＷが押し出され、作業領域Ａ３の一対のガイドレール１２に半導体ウェーハＷが押し込まれる。

作業領域Ａ３に押し込まれた半導体ウェーハＷは、一対のガイドレール１２により、成膜用テーブル２７に載置され、保護膜形成機構６においてデブリの付着を防止するための保護膜が形成される。

図５を参照して、他方向におけるプッシュプル機構による搬送動作について説明する。図５（ａ）に示すように、保護膜形成機構６において半導体ウェーハＷに保護膜が形成されると、一対のガイドレール１２が成膜用テーブル２７から半導体ウェーハＷを受け取りつつ上動され、一対のガイドレール１１と同一の高さ位置に調整される。

次に、図５（ｂ）に示すように、プッシュプルアーム６１が保護膜形成機構６の出入口に移動され、他方向における環状フレーム９４の先端側が第２の挟持部７２に挟持される。次に、図５（ｃ）に示すように、第２の挟持部７２により環状フレーム９４の先端側が挟持された状態で、プッシュプルアーム６１が他方向に移動される。そして、プッシュプルアーム６１が一対のガイドレール１１の他端側まで他方向に移動され、第２の挟持部７２の環状フレーム９４に対する挟持状態が解除される。このようにして、作業領域Ａ３の一対のガイドレール１２から半導体ウェーハＷが引き出され、仮置領域Ａ２の一対のガイドレール１１上に半導体ウェーハＷが仮置きされる。

ガイドレール１１上に引き出された半導体ウェーハＷは、第１、第２のアッパーアーム１３、１４に搬送されて、レーザー加工が行われた後、一対のガイドレール１１上に仮置きされる。そして、半導体ウェーハＷは、一対のガイドレール１１によって洗浄用テーブル２２に受け渡されて洗浄処理が行われた後、再び一対のガイドレール１１上に仮置きされる。続けて、半導体ウェーハＷをカセット９に収容させる場合には、図５（ｄ）に示すように、一対のガイドレール１１上でプッシュプルアーム６１が半導体ウェーハＷの前端側から後端側に回り込むように移動される。次に、図５（ｅ）に示すように、他方向における環状フレーム９４の後端側にプッシュプルアーム６１の第１の当接部７４が当接され、プッシュプルアーム６１が一対のガイドレール１１のカセット９の出入口まで移動される。このようにして、仮置領域Ａ２の一対のガイドレール１１上から半導体ウェーハＷが押し出され、収容領域Ａ１のカセット９に半導体ウェーハＷが押し込まれる。

なお、図５（ｄ）においては、半導体ウェーハＷが一対のガイドレール１１上に載置されていないレーザー加工中や洗浄中に、プッシュプルアーム６１を一対のガイドレール１１の他端側に移動させる構成としてもよい。この場合、プッシュプルアーム６１をＹ軸方向の移動のみで、半導体ウェーハＷの後端側に位置させることが可能となる。

このように、プッシュプル機構８においては、プッシュプルアーム６１の引出動作と押込動作を組み合わせて、半導体ウェーハＷを搬送するため、プッシュプルアーム６１の搬送ストロークを短くすることが可能となる。具体的には、図６（ａ）に示すように、半導体ウェーハＷを収容領域Ａ１から作業領域Ａ３に搬送する場合には、プッシュプルアーム６１をカセット９の出入口から保護膜形成機構６の出入口まで移動させればよく、図６（ｂ）に示すように、半導体ウェーハＷを作業領域Ａ３から収容領域Ａ１に搬送する場合には、プッシュプルアーム６１を保護膜形成機構６の出入口からカセット９の出入口まで移動させればよい。

また、プッシュプル機構８は、プッシュプルアーム６１を押込動作可能に構成することにより、カセット９および保護膜形成機構６に対して半導体ウェーハＷを搬送することが可能となっている。具体的には、カセット９に対しては、プッシュプルアーム６１を箱内に侵入させることができないため、プッシュプルアーム６１の引出動作だけでは、カセット９内に半導体ウェーハＷを搬送させることができない。また、保護膜形成機構６に対しては、プッシュプルアーム６１を保護膜形成機構６内に侵入させることは可能だが、シャッター部３１により保護膜形成機構６内を密閉することができない。このように、本実施の形態に係るプッシュプル機構８は、プッシュプルアーム６１の押込動作により、カセット９のように一端を開放した箱状のものや、保護膜形成機構６のようにシャッター部３１を有するものに対して、半導体ウェーハＷを適切に搬送することを可能としている。

一方、従来のプッシュプル機構８１においては、図６（ｃ）に示すように、半導体ウェーハＷを収容領域Ａ１から作業領域Ａ３に搬送する場合には、プッシュプルアーム８２の引出動作だけで搬送されるため、プッシュプルアーム８２をカセット８３の出入口から保護膜形成機構８４の奥方まで移動させなければならない。また、図６（ｄ）に示すように、半導体ウェーハＷを作業領域Ａ３から収容領域Ａ１に搬送する場合には、プッシュプルアーム８２の押込動作だけで搬送されるため、プッシュプルアーム８２を保護膜形成機構８４の奥方からカセット８３の出入口まで移動させなければならない。したがって、本実施の形態に係るプッシュプル機構８は、従来のプッシュプル機構８１と比較して搬送ストロークを短くし、小型化を図ることが可能となる。また、上記したように、プッシュプルアーム８２を保護膜形成機構８４の奥方に移動させると、シャッター部により保護膜形成機構８４内を密閉することができない。

ここで、レーザー加工装置による加工動作について説明する。なお、プッシュプル機構による搬送動作については上述したため、搬送動作の詳細については省略して説明する。

最初に、プッシュプルアーム６１がカセット９内の半導体ウェーハＷを引き出し、成膜用テーブル２７の上方の一対のガイドレール１２に搬送する。半導体ウェーハＷが成膜用テーブル２７の上方に搬送されると、一対のガイドレール１２が下動して成膜用テーブル２７に半導体ウェーハＷが載置され、保護膜形成機構６による成膜処理が開始される。成膜処理が開始されると、シャッター部３１が保護膜形成機構６内を密閉し、液状樹脂供給部が液状樹脂を半導体ウェーハＷの上面に塗布する。そして、成膜用テーブル２７が高速回転され、半導体ウェーハＷに保護膜が形成される。

次に、一対のガイドレール１２が成膜用テーブル２７から成膜後の半導体ウェーハＷを受け取り、プッシュプルアーム６１が一対のガイドレール１２から成膜後の半導体ウェーハＷを引き出して一対のガイドレール１１に仮置きする。次に、第１または第２のアッパーアーム１３、１４が、一対のガイドレール１１から成膜後の半導体ウェーハＷをピックアップして、チャックテーブル１６に載置する。チャックテーブル１６に載置された半導体ウェーハＷは、レーザー加工機構７によりレーザー加工される。

この場合、Ｘ軸テーブル４５の移動によりレーザー加工ヘッド１７のノズルが半導体ウェーハＷのストリート９１に位置合わせされ、レーザー加工ヘッド１７により半導体ウェーハＷのストリート９１にレーザー光線が照射される。半導体ウェーハＷにレーザー光線が照射されると、チャックテーブル１６がＹ軸方向に加工送りされ、半導体ウェーハＷの１本のストリート９１が加工される。続いて、チャックテーブル１６がＸ軸方向に数ピッチ分だけ移動され、レーザー加工ヘッド１７のノズルが隣接するストリート９１に位置合わせされる。そして、チャックテーブル１６がＹ軸方向に加工送りされ、半導体ウェーハＷの１本のストリート９１が加工される。この動作が繰り返されて半導体ウェーハＷの一方向の全てのストリート９１が加工される。

次に、チャックテーブル１６上の半導体ウェーハＷの一方向の全てのストリート９１が加工されると、チャックテーブル１６が９０度回転され、半導体ウェーハＷの一方向に直交するストリート９１の加工が開始される。そして、半導体ウェーハＷの全てのストリート９１が加工されると、第１または第２のアッパーアーム１３、１４がチャックテーブル１６から加工後の半導体ウェーハＷをピックアップして、一対のガイドレール１１上に載置する。

次に、一対のガイドレール１１が下降して洗浄用テーブル２２に半導体ウェーハＷを受け渡し、洗浄機構５による洗浄処理が開始される。洗浄処理が開始されると、洗浄用テーブル２２が基台２内に下降し、基台２内において高速回転されつつ、洗浄水が噴射されることで半導体ウェーハＷが洗浄される。次に、一対のガイドレール１１が洗浄用テーブル２２から洗浄済みの半導体ウェーハＷを受け取り、プッシュプルアーム６１がカセット９に洗浄後の半導体ウェーハＷを押し込む。

以上のように、本実施の形態に係るレーザー加工装置１によれば、引出動作および押込動作を組み合わせて半導体ウェーハＷを搬送するため、プッシュプルアーム６１の搬送ストロークを短くすることができる。例えば、収容領域Ａ１から作業領域Ａ３への半導体ウェーハＷの搬送時には、第１の挟持部７１により半導体ウェーハＷの前端側を挟持して収容領域Ａ１から仮置領域Ａ２に引き出し、プッシュプルアーム６１を半導体ウェーハＷの後端側に回り込ませて、第２の当接部７５により半導体ウェーハＷの後端側を作業領域Ａ３の手前側まで押し込むように動作する。よって、プッシュプルアーム６１を作業領域Ａ３の奥方まで移動させることがない。また、作業領域Ａ３から収容領域Ａ１への半導体ウェーハＷの搬送時にも、第２の挟持部７２の挟持によって引き出す引出動作および第１の当接部７４によって押し込む押込動作によりプッシュプルアーム６１が作業領域Ａ３の奥方から移動されることがない。したがって、プッシュプルアーム６１の搬送ストロークを短くすることができ、プッシュプル機構８を小型化することができる。

なお、上記した実施の形態においては、本発明をレーザー加工装置に適用した構成としたが、この構成に限定されるものではない。本発明の搬送機構としてのプッシュプル機構を備えた加工装置であれば、どのような加工装置であってもよく、例えば、切削ブレードにより切削する切削装置や、研削砥石により研削する研削装置であってもよい。ただし、研削装置に適用する場合には、ワークとしてシリコンウェーハ等の半導体ウェーハ、ＧａＡｓ等の半導体ウェーハ、セラミック、ガラス、サファイヤ（Al₂O₃）系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（TTV: total thickness variation）が要求される各種加工材料を用いるようにする。なお、ここでいう平坦度とは、ワークの被研削面を基準面として厚み方向を測定した高さのうち、最大値と最小値との差を示している。

また、上記した実施の形態においては、保護膜形成機構によりワークが成膜される領域を作業領域としたが、この構成に限定されるものではない。作業領域は、ワークに各種処理が行われる領域であれば、どのような領域であってもよい。

また、上記した実施の形態においては、一対のガイドレールに仮置きされる領域を仮置領域としたが、この構成に限定されるものではない。仮置領域は、搬送アームによりワークを仮置可能な領域であれば、どのような領域であってもよい。

また、上記した実施の形態においては、第１、第２の保持部を第１、第２の挟持部によって構成したが、この構成に限定されるものではない。第１、第２の保持部は、ワークを引出可能に保持する構成であればよく、例えば、ワークを吸着保持する構成であってもよい。

また、上記した実施の形態においては、第１、第２の当接部をＹ軸方向に対して垂直な平面で形成したが、この構成に限定されるものではない。第１、第２の当接部は、ワークに当接可能な当接面を有する構成であればよく、例えば、ワークに当接する曲面を有する構成であってもよい。

また、上記した実施の形態においては、移動機構が搬送アームをワークの上方から回り込ませる構成としたが、この構成に限定されるものではない。移動機構は、ワークの一端側に位置する搬送アームを他端側に回り込ませる構成であれがよく、例えば、側方から搬送アームを回り込ませる構成としてもよい。

また、上記した実施の形態においては、移動機構がボールネジの回転駆動により搬送アームをＹ軸方向に往復動させ、ロッドの伸縮により搬送アームを上下方向に移動させる構成としたが、この構成に限定されるものではない。移動機構は、搬送アームを引出動作、押込動作、回り込み動作させることが可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、本発明はカセットとワークの作業領域との間でワークを搬送する際の搬送ストロークを短くして、小型化を図ることができるという効果を有し、特に、半導体ウェーハ等のワークをカセット内から引き出してワークの作業領域に搬送する搬送装置および加工装置に有用である。

１レーザー加工装置（加工装置）
４搬入搬出機構
５洗浄機構
６保護膜形成機構
７レーザー加工機構（加工ユニット）
８プッシュプル機構（搬送機構）
９カセット
１１、１２ガイドレール
１６チャックテーブル
１７レーザー加工ヘッド
６１プッシュプルアーム（搬送アーム）
６２移動機構
６３ガイド部（移動機構）
６４ロッド（移動機構）
６５ボールネジ（移動機構）
６６駆動モータ（移動機構）
６７アーム部
６８操作部
７１第１の挟持部（第１の保持部）
７１ａ固定板
７１ｂ可動板
７２第２の挟持部（第２の保持部）
７４第１の当接部
７５第２の当接部
Ｗ半導体ウェーハ（ワーク）
Ａ１収容領域
Ａ２仮置領域
Ａ３作業領域

Claims

カセット内にワークが収容される収容領域と、前記収容領域に隣接し、前記ワークが仮置される仮置領域と、前記仮置領域を挟んで前記ワークの収容領域に対向する前記ワークの作業領域との間で、前記ワークを搬送させる搬送アームと、
前記収容領域から前記作業領域に向かう一方向および前記作業領域から前記収容領域に向かう他方向において、前記搬送アームを移動させる移動機構とを備え、
前記搬送アームの前記収容領域側には、前記一方向における前記ワークの前端側を保持する第１の保持部と、前記他方向における前記ワークの後端側に当接する第１の当接部とが設けられ、前記搬送アームの前記作業領域側には、前記他方向における前記ワークの前端側を保持する第２の保持部と、前記一方向における前記ワークの後端側に当接する第２の当接部とが設けられ、
前記移動機構は、前記一方向において、前記第１の保持部に保持された前記ワークを前記収容領域から前記仮置領域に引き出させるように前記搬送アームを移動させる動作と、前記一方向において、前記仮置領域で前記搬送アームを前記ワークの後端側に回り込ませて、前記第２の当接部により前記ワークを前記作業領域に押し込ませるように前記搬送アームを移動させる動作と、前記他方向において、前記第２の保持部に保持された前記ワークを前記作業領域から前記仮置領域に引き出させるように前記搬送アームを移動させる動作と、前記他方向において、前記仮置領域で前記搬送アームを前記ワークの後端側に回り込ませて、前記第１の当接部により前記ワークを前記収容領域に押し込ませるように前記搬送アームを移動させる動作を実行可能なことを特徴とする搬送機構。
前記移動機構は、前記一方向および前記他方向において前記搬送アームを往復動させると共に、前記搬送アームを上下動させるように構成され、高さ方向から前記搬送アームを前記ワークの後端側に回り込ませることを特徴とする請求項１に記載の搬送機構。
請求項１または請求項２に記載の搬送機構と、前記搬送機構により搬送される前記ワークを加工する加工ユニットとを備えたことを特徴とする加工装置。