JP5454856B2 - ワーク収納方法 - Google Patents

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Description

本発明は、搬送用のカセットに半導体ウェーハを収納するワーク収納機構およびワーク収納方法に関する。
従来、半導体ウェーハをカセットに収納するワーク収納機構として、半導体ウェーハをカセット内に形成されたカセット溝に挿入するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このワーク収納機構は、真空吸着により半導体ウェーハを吸着保持する吸着パッドを有し、この吸着パッドにより半導体ウェーハの表面中央を吸着した状態でカセット溝に対して位置合わせを行い、位置合わせ後に半導体ウェーハをカセット溝に挿入している。
特開2008−140940号公報
ところで、近年、半導体チップの製造工程において、電子機器の小型化や軽量化の他、熱放散性の向上を目的として、半導体ウェーハの薄化が望まれている。しかしながら、薄化された半導体ウェーハは、薄化前の半導体ウェーハと比較して剛性が低下し、反りの発生や搬送リスクが高いという問題があった。
そこで、この問題を解決するために、半導体ウェーハの裏面中央であって、デバイスが形成されるデバイス形成領域に対応する領域のみを研削して凹状とし、デバイス領域の外周領域に補強用突部を形成している。半導体ウェーハは、この補強用凸部により剛性が確保され、反りや搬送リスクが低減される。
しかしながら、上述したような従来のワーク収納機構を用いて、凹状に形成された半導体ウェーハをカセットに収納する場合には、薄化された凹部の底面が吸着パッドにより吸着されるため、凹部の深さに応じて半導体ウェーハとカセット溝との位置関係にズレが生じていた。したがって、従来のワーク収納機構を用いてカセットに半導体ウェーハを収納する際には、半導体ウェーハがカセット溝から外れてカセットの側壁に衝突する可能性があった。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、外周領域に補強用凸部を形成したワークにおいて、カセットとワークとの衝突を回避することができるワーク収納機構およびワーク収納方法を提供することを目的とする。
本発明のワーク収納方法は、表面にデバイスが形成されるデバイス形成領域と前記デバイス形成領域の周囲の外周領域とを有し、裏面の前記デバイス形成領域に対応する領域を除去して、裏面の前記外周領域に対応する領域から補強用凸部が突出するように凹部が形成されたワークの凹部底面を保持し、前記ワークをカセットに形成された対向する一対のV溝に収納させる収納部と、前記ワークの収納時に、前記カセットに対して前記収納部を相対移動させ、前記凹部の深さ分を補正して前記ワークを前記一対のV溝に対して位置合わせする位置合わせ部とを備えたワーク収納機構と、前記ワークに前記凹部を形成する加工部とを備え、前記ワーク収納機構が前記加工部による加工後に前記ワークを前記カセットに収納する加工装置を用いたワーク収納方法であって、前記収納部が前記ワークの凹部底面を保持するステップと、前記位置合わせ部が、前記加工部に設定された加工条件に基づいて前記凹部の深さ分を補正して、前記ワークの厚さ方向を二分するワーク中心面が前記一対のV溝の底部を含む平面と同一平面内に位置するように位置合わせするステップと、前記収納部が前記一対のV溝に対し前記ワークを収納するステップとを有することを特徴とする。
この構成によれば、ワークの凹部底面が保持された状態で、凹部の深さ分を補正してワークがカセット溝に対して位置合わせされるため、ワーク中心線とカセット溝との位置関係にズレが生じることがない。したがって、外周領域に補強用凸部を形成したワークをカセット溝に収納させる際に、ワークとカセットとの衝突を回避することができる。
本発明によれば、外周領域に補強用凸部を形成したワークにおいて、カセットとワークとの衝突を回避することができる。
本発明に係るワーク収納機構の実施の形態を示す図であり、加工前の半導体ウェーハの外観斜視図である。 本発明に係るワーク収納機構の実施の形態を示す図であり、加工後の半導体ウェーハの外観斜視図である。 本発明に係るワーク収納機構の実施の形態を示す図であり、研削装置の外観斜視図である。 本発明に係るワーク収納機構の実施の形態を示す図であり、搬出用カセットの正面模式図である。 本発明に係るワーク収納機構の実施の形態を示す図であり、搬入搬出アームの上面模式図である。 本発明に係るワーク収納機構の実施の形態を示す図であり、搬入搬出アームの搬入動作および搬出動作の一例を説明する図である。 本発明に係るワーク収納機構の実施の形態を示す図であり、搬入搬出アームによる位置合わせの一例を示す説明する図である。
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。本実施の形態に係るワーク収納機構は、加工ユニットにおいて半導体ウェーハの裏側の外周縁部が残存するように加工された半導体ウェーハをカセット内に収納させるものである。最初に、本発明の実施の形態に係るワーク収納機構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1は、本発明の実施の形態に係る加工前の半導体ウェーハの外観斜視図であり、図2は、本発明の実施の形態に係る加工後の半導体ウェーハの外観斜視図である。なお、図1においては、半導体ウェーハの表面を上側に向けた状態を示し、図2においては、半導体ウェーハの裏面を上側に向けた状態を示している。
図1に示すように、加工前の半導体ウェーハWは、略円板状に形成されており、表面に格子状に配列された図示しない分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。分割予定ラインによって区画された各領域には、半導体ウェーハWの中央においてIC、LSI等のデバイス61が形成されている。また、半導体ウェーハWの表面は、中央部分に位置するデバイス61が形成されたデバイス形成領域62と、デバイス形成領域62の周囲に位置する外周領域63とに分けられる。なお、デバイス形成領域62とは、最終的に製品化されるチップが存在する領域であり、外周領域63とは製品化されるチップが存在しない領域である。
このように構成された半導体ウェーハWは、搬入用カセット2(図3参照)に収容された状態で研削装置1に搬入される。研削装置1に搬入された半導体ウェーハWは、図2に示すように、裏面のデバイス形成領域62に対応する領域が研削され、外周領域63に対応する領域が環状に突出して補強用凸部64が形成される。このように、半導体ウェーハWの裏面には凹部65が形成され、デバイス形成領域62だけが薄化されている。凹部65が形成された半導体ウェーハWは、搬出用カセット3(図3参照)に収容された状態で搬出される。
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やGaAs等の半導体ウェーハW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、セラミック、ガラス、サファイヤ系の無機材料基板、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の平坦度が要求される各種加工材料をワークとしてもよい。また、補強用凸部64は、環状に形成されたものに限定されるものではなく、ワークの反りや強度を補強するものであればよく、例えば、円弧状に形成されたものでもよい。
次に、図3を参照して本発明の実施の形態に係る研削装置について説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る研削装置の外観斜視図である。図4は、本発明の実施の形態に係る搬出用カセットの正面模式図である。なお、以下の説明では、ワーク収納機構を研削装置に適用した例について説明するが、研削装置にだけでなく、外周領域のみを残存させて薄化された半導体ウェーハをカセット内に収納させる機構を含む加工装置に適用することも可能である。
図3に示すように、研削装置1は、加工前の半導体ウェーハWを搬入する他、加工後の半導体ウェーハWを搬出する搬入搬出ユニット4と、搬入搬出ユニット4から搬入された半導体ウェーハWの裏面のデバイス形成領域62に対応する領域を研削して薄化するウェーハ加工ユニット5とから構成されている。搬入搬出ユニット4は、直方体状の基台11を有し、基台11には搬入用カセット2、搬出用カセット3がそれぞれ載置されるカセット載置部12、13が前面11aから前方に突出するように設けられている。
カセット載置部12は、搬入口として機能し、加工前の半導体ウェーハWが収容された搬入用カセット2が載置される。カセット載置部13は、搬出口として機能し、加工後の半導体ウェーハWが収容される搬出用カセット3が載置される。基台11の上面には、カセット載置部12、13に面して搬入搬出アーム14が設けられ、搬入搬出アーム14に隣接してウェーハ加工ユニット5側の一の角部に仮置き部15、他の角部にスピンナー洗浄部16がそれぞれ設けられている。また、基台11の上面において、仮置き部15とスピンナー洗浄部16との間には、ウェーハ供給部17、ウェーハ回収部18が設けられている。
搬入搬出アーム14は、カセット載置部12に載置された搬入用カセット2から仮置き部15に加工前の半導体ウェーハWを搬入する他、スピンナー洗浄部16からカセット載置部13に載置された搬出用カセット3に加工後の半導体ウェーハWを収納する。なお、搬入搬出アーム14の詳細については後述する。仮置き部15は、仮置きテーブル21と、撮像部22を有しており、仮置きテーブル21に載置された半導体ウェーハWの外周部分を撮像して、画像処理により半導体ウェーハWの中心位置と仮置きテーブル21の中心位置(後述するチャックテーブル32の中心位置)との位置ズレ量を算出する。
ウェーハ供給部17は、仮置きテーブル21に載置された加工前の半導体ウェーハWの位置ズレ量を補正しつつ、ウェーハ加工ユニット5のチャックテーブル32に載置する。ウェーハ回収部18は、チャックテーブル32に載置された加工後の半導体ウェーハWをスピンナー洗浄部16のスピンナー洗浄テーブル23に載置する。スピンナー洗浄部16は、基台11内においてスピンナー洗浄テーブル23に載置された半導体ウェーハWを回転させ、洗浄水を噴射して洗浄する。
図4に示すように、搬出用カセット3は、半導体ウェーハWを収容するボックス状に形成され、側壁25の対向面に対をなすV溝27が高さ方向に離間して複数形成されている。半導体ウェーハWは、周縁部が一対のV溝27に挿入されることで、デバイス形成領域62が傷つけられることなく搬出用カセット3内に水平状態で収納される。なお、搬入用カセット2も搬出用カセット3と同様な構成を有している。
図3に戻り、ウェーハ加工ユニット5は、荒研削ユニット36および仕上げ研削ユニット37と加工前の半導体ウェーハWを保持したチャックテーブル32とを相対回転させて半導体ウェーハWを研削するように構成されている。また、ウェーハ加工ユニット5は、直方体状の基台31を有し、基台31の前面には搬入搬出ユニット4が接続されている。基台31の上面には、3つのチャックテーブル32が配置されたターンテーブル33が設けられ、ターンテーブル33の後方には支柱部34が立設されている。
ターンテーブル33は、大径の円盤状に形成されており、上面には周方向に120度間隔で3つのチャックテーブル32が配置されている。そして、ターンテーブル33は、図示しない回転駆動機構に接続され、回転駆動機構によりD1方向に120度間隔で間欠回転される。これにより、3つのチャックテーブル32は、ウェーハ供給部17およびウェーハ回収部18との間で半導体ウェーハWを受け渡す載せ換え位置、荒研削ユニット36に半導体ウェーハWを対向させる荒研削位置、仕上げ研削ユニット37に半導体ウェーハWを対向させる仕上げ研削位置の間を移動される。
基台31の上面において、ターンテーブル33の荒研削位置および仕上げ研削位置の近傍には接触式センサ38が設けられている。この接触式センサ38は、2つの接触子38a、38bを有し、一方の接触子38aが半導体ウェーハWの裏面のデバイス形成領域62に対応する領域に接触され、他方の接触子38bがチャックテーブル32の上面に接触されている。そして、2つの接触子38a、38bの高さの差分から研削深さが制御される。
支柱部34は、一対の斜面を有する上面視ベース状に形成され、この一対の斜面にはチャックテーブル32の上方において荒研削ユニット36および仕上げ研削ユニット37を移動させる研削ユニット移動機構41、45が設けられている。研削ユニット移動機構41は、支柱部34に対してボールねじ式の移動機構によりR1方向に移動するR軸テーブル42と、R軸テーブル42に対してボールねじ式の移動機構により上下方向に移動するZ軸テーブル43とを有している。Z軸テーブル43には、前面に取り付けられた支持部44を介して荒研削ユニット36が支持されている。また、研削ユニット移動機構45も、研削ユニット移動機構41と同様の構成を有し、仕上げ研削ユニット37が支持されている。
荒研削ユニット36は、図示しないスピンドルの下端に着脱自在に装着された研削砥石49を有している。研削砥石49は、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。また、研削砥石49は、薄型円筒状に形成されており、リング状の研削面を有している。なお、仕上げ研削ユニット37は、荒研削ユニット36と同様の構成を有しているが、研削砥石50として粒度が細かいものを使用している。
そして、荒研削ユニット36は、研削ユニット移動機構41により研削砥石49の半導体ウェーハWに対する半径方向に位置調整され、接触式センサ38により研削深さを監視しつつ上下方向に研削送りされる。さらに、荒研削ユニット36において荒研削が行われた後、仕上げ研削ユニット37において同様な動作により仕上げ研削が行われる。その結果、図2に示すように、半導体ウェーハWの裏面にはデバイス形成領域62に対応する領域だけが薄化されて凹部65が形成される。
次に、図5を参照して、搬入搬出アームについて詳細構成に説明する。図5は、本発明の実施の形態に係る搬入搬出アームの上面模式図である。
図5に示すように、搬入搬出アーム14は、上下方向に移動可能な支持台51と、支持台51上に設けられた多節リンク機構52と、多節リンク機構52の先端に設けられ、半導体ウェーハWを吸着保持する吸着保持部53とを有している。また、支持台51の内部には、搬入搬出アーム14を統括制御する制御部54が設けられている。
支持台51は、図示しないZ軸モータにより上下動し、吸着保持部53の高さ方向の位置合わせを行う。多節リンク機構52は、3節リンク機構で構成され、吸着保持部53を水平移動可能としている。また、多節リンク機構52は、駆動領域が広くとられており、搬入用カセット2、仮置きテーブル21、スピンナー洗浄テーブル23、搬出用カセット3の設置位置を含む範囲で吸着保持部53を移動可能としている。
吸着保持部53は、半導体ウェーハWを真空吸着する吸着パッド56と、吸着パッド56を支持するパッド支持部57とから構成されている。吸着パッド56は、半導体ウェーハWの補強用凸部64の内周縁部よりも小径な円盤状に形成され、加工後の半導体ウェーハWの凹部65の底面65aを吸着可能に構成されている。また、吸着パッド56には、半導体ウェーハWに接触する側の表面に吸着面58が形成され、この吸着面58は支持台51の内部に配置された図示しない吸引源に接続されている。
パッド支持部57は、多節リンク機構52の先端に回動可能に支持され、吸着パッド56に半導体ウェーハWを吸着保持させた状態で表裏反転する。この構成により、例えば、搬入用カセット2内において半導体ウェーハWが表面を上側に向けて収納されていた場合であっても、半導体ウェーハWの裏面を上側に向けて仮置きテーブル21に載置することが可能となる。
制御部54は、支持台51、多節リンク機構52、吸着保持部53を駆動し、加工前の半導体ウェーハWの搬入動作および加工後の半導体ウェーハWの搬出動作を制御する。このとき、加工前の半導体ウェーハWの裏面は平坦であるのに対し、加工後の半導体ウェーハWの裏面には凹部65が形成されているため、搬出動作においては半導体ウェーハWの凹部65の深さ分だけ支持台51の上下方向の移動量が補正される。この場合、制御部54は、ウェーハ加工ユニット5に設定された加工条件から加工後の半導体ウェーハWのデバイス形成領域62の研削量を取得し、この研削量に応じて搬出動作時の搬入搬出アーム14の上下方向の移動量を補正する。
この構成により、生産ラインに加工条件の異なる半導体ウェーハWが混在する場合であっても、ウェーハ加工ユニット5に設定された加工後の半導体ウェーハWのデバイス形成領域62の研削量に応じて搬出用カセット3と半導体ウェーハWとの位置合わせが自動で補正されるため、加工条件が変わる度に仕上げ厚みを入力(研削量)する必要がなく、入力ミスも発生しない。
ここで、図6を参照して、搬入搬出アームの搬入動作および搬出動作について説明する。図6は、搬入搬出アームの搬入動作および搬出動作の一例を説明する図である。なお、図6においては、半導体ウェーハは搬入用カセットおよび搬出用カセット内に裏面を上側に向けて収納されているものとする。
先ず、搬入動作について説明する。図6(a)に示すように、搬入搬出アーム14が搬入用カセット2内に進入し、搬入用カセット2内に収納された加工前の半導体ウェーハWの裏面を吸着保持する。次に、搬入搬出アーム14が加工前の半導体ウェーハWの裏面を吸着保持した状態で搬入用カセット2から引き出し、仮置きテーブル21の上方に位置させる。次に、搬入搬出アーム14が下動し、加工前の半導体ウェーハWを仮置きテーブル21に載置して吸着を解除する。このようにして、搬入用カセット2から加工前の半導体ウェーハWが研削装置1に搬入される。
続いて、搬出動作について説明する。研削装置1による加工後の半導体ウェーハWの裏面は、デバイス形成領域62に対応する領域だけが薄化されて凹部65が形成されている。図6(b)に示すように、搬入搬出アーム14がスピンナー洗浄テーブル23の上方において下動し、加工後の半導体ウェーハWの凹部65の底面65aを吸着保持する。このとき、加工前の半導体ウェーハWの裏面を基準面と仮定した場合に、この基準面から凹部65の深さLだけ余計に下動し、吸着パッド56を加工後の半導体ウェーハWの凹部65の底面65aに接触させている。
次に、搬入搬出アーム14が加工後の半導体ウェーハWの凹部65を吸着保持した状態で上動し、搬出用カセット3のV溝27との高さ方向の位置合わせを行う。このとき、半導体ウェーハWの厚さ方向を二分するワーク中心面Aの高さが、搬出用カセット3の対をなすV溝27の底部27aを含む平面Bの高さに一致するように位置合わせを行う。
具体的には、先ず前段階の準備として、図7(a)に示すように、凹部65の形成されていない半導体ウェーハWを搬出用カセット3内に収納した際に、凹部65の形成されていない半導体ウェーハWのワーク中心面Aの高さがV溝27の底部27aを含む平面Bの高さに一致するように搬入搬出アーム14の動作設定を行う。この動作設定により位置合わせされる位置を搬入搬出アーム14の基準位置とする。そして、ウェーハ加工ユニット5に加工後の半導体ウェーハWのデバイス形成領域62の研削量がLとして設定されて加工が行われた場合、図7(b)に示すように、搬入搬出アーム14が基準位置から凹部65の深さLだけ下方に移動し、半導体ウェーハWのワーク中心面Aの高さをV溝27の底部27aを含む平面Bの高さに一致させる。
このように、加工後の半導体ウェーハWの凹部65の深さに応じて、搬入搬出アーム14の上下方向の移動量が補正されるため、半導体ウェーハWのワーク中心面AをV溝27に対して常に一定の位置となるように位置合わせすることが可能となる。したがって、半導体ウェーハWのワーク中心面AとV溝27との高さ方向における位置関係にズレが生じることがなく、加工後の半導体ウェーハWと搬出用カセット3の側壁25とが衝突することがない。
位置合わせが完了すると、搬入搬出アーム14が半導体ウェーハWの凹部を吸着保持した状態で搬出用カセット3内に進入し、半導体ウェーハWの周縁部をV溝27に挿入する。このようにして、加工後の半導体ウェーハWが研削装置1から搬出用カセット3内に収納される。
以上のように、本実施の形態に係る研削装置1によれば、半導体ウェーハWの凹部65の底面が搬入搬出アーム14に吸着保持された状態で、凹部65の深さ分を補正して半導体ウェーハWがV溝27に対して位置合わせされるため、半導体ウェーハWとV溝27との位置関係にズレが生じることがない。したがって、外周領域63に補強用凸部64を形成した半導体ウェーハWをV溝27に収納させる際に、半導体ウェーハWと搬出用カセット3との衝突を回避することが可能となる。
なお、本実施の形態においては、予め加工条件としてウェーハ加工ユニット5に設定された研削量に応じて搬入搬出アーム14の上下方向の移動量を補正する構成としたが、接触式センサ38により検出された研削深さに応じて補正するようにしてもよい。
また、上記した実施の形態においては、搬入搬出アーム14の支持台51を上下動させることにより、半導体ウェーハWを搬出用カセット3のV溝27に位置合わせする構成としたが、この構成に限定されるものではない。半導体ウェーハWを搬出用カセット3のV溝27に位置合わせする可能な構成であればどのような構成であってもよく、例えば、カセット載置部13を上下動可能に構成し、カセット載置部13の上下動により半導体ウェーハWと搬出用カセット3のV溝27とを位置合わせしてもよい。
また、上記した実施の形態においては、半導体ウェーハWのワーク中心面Aの高さを搬出用カセット3の対となすV溝27の底部27aを含む平面Bの高さに一致させる構成としたが、ここでいう一致とは完全一致している場合に限定されるものではない。搬出用カセット3と半導体ウェーハWの側壁25とが衝突して半導体ウェーハWが破損しないのであれば、半導体ウェーハWと搬出用カセット3のV溝27とに多少位置ズレが生じていてもよい。
また、上記した実施の形態においては、搬出用カセット3にV溝27を形成する構成としたが、この構成に限定されるものではない。搬出用カセット3内において半導体ウェーハWの周縁部を保持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、外周領域に補強用凸部を形成したワークにおいて、カセットとワークとの衝突を回避することができるという効果を有し、特に、搬送用のカセットに半導体ウェーハを収納するワーク収納機構およびワーク収納方法に有用である。
1 研削装置(加工装置)
3 搬出用カセット(カセット)
4 搬入搬出ユニット
5 ウェーハ加工ユニット(加工部)
13 カセット載置部(位置合わせ部)
14 搬入搬出アーム
25 側壁
27 V溝(カセット溝)
27a 底部
36 荒研削ユニット
37 研削ユニット
38 接触式センサ
51 支持台(位置合わせ部)
52 多節リンク機構(収納部)
53 吸着保持部(収納部)
54 制御部(位置合わせ部)
56 吸着パッド
57 パッド支持部
58 吸着面
61 デバイス
62 デバイス形成領域
63 外周領域
64 補強用凸部
65 凹部
65a 底面
W 半導体ウェーハ(ワーク)

Claims (1)

  1. 表面にデバイスが形成されるデバイス形成領域と前記デバイス形成領域の周囲の外周領域とを有し、裏面の前記デバイス形成領域に対応する領域を除去して、裏面の前記外周領域に対応する領域から補強用凸部が突出するように凹部が形成されたワークの凹部底面を保持し、前記ワークをカセットに形成された対向する一対のV溝に収納させる収納部と、前記ワークの収納時に、前記カセットに対して前記収納部を相対移動させ、前記凹部の深さ分を補正して前記ワークを前記一対のV溝に対して位置合わせする位置合わせ部とを備えたワーク収納機構と、
    前記ワークに前記凹部を形成する加工部とを備え、前記ワーク収納機構が前記加工部による加工後に前記ワークを前記カセットに収納する加工装置を用いたワーク収納方法であって、
    前記収納部が前記ワークの凹部底面を保持するステップと、
    前記位置合わせ部が、前記加工部に設定された加工条件に基づいて前記凹部の深さ分を補正して、前記ワークの厚さ方向を二分するワーク中心面が前記一対のV溝の底部を含む平面と同一平面内に位置するように位置合わせするステップと、
    前記収納部が前記一対のV溝に対し前記ワークを収納するステップとを有することを特徴とするワーク収納方法。
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