TWI649157B - 搬送裝置 - Google Patents

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TWI649157B
TWI649157B TW104114257A TW104114257A TWI649157B TW I649157 B TWI649157 B TW I649157B TW 104114257 A TW104114257 A TW 104114257A TW 104114257 A TW104114257 A TW 104114257A TW I649157 B TWI649157 B TW I649157B
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Abstract

本發明提供一種搬送裝置，在將外周區域向上翹曲之板 狀被加工物搬送而吸引保持於工作夾台之際，不需要補強裝置之馬達或搬送機構，即可以將外周區域向上翹曲之晶圓矯正至平坦的狀態， 並且可以正常吸引保持於工作夾台。
一種搬送裝置，用以 由暫置板狀被加工物之暫置台至具有保持面之工作夾台搬送被加工物，即使是外周部相較於中央附近向上翹曲之被加工物，亦可進行在工作夾台之吸引保持，包含：保持單元，用以保持被加工物；移動手段，使該保持單元在該暫置台及該工作夾台之間移動並且亦可於垂直方向上移動；支持部，由該移動手段之端部垂下，支持該保持單元。該保持單元包含：圓盤狀支持構件，固定於前述支持部；環狀按壓墊，配置於該圓盤狀支持構件之外周部下面。該環狀按壓墊具有：按壓部，以彈性構件形成環狀，且按壓被加工物之外周區域；錐狀之垂下部，以彈性構件形成環狀，配置於該按壓部之外周側面，由該按壓部往下方延伸，且隨著朝向下方而朝徑方向外側擴展並且厚度減薄。

Description

搬送裝置 發明領域
本發明是有關於一種搬送裝置，該搬送裝置可以將具有翹曲之板狀被加工物搬送至工作夾台，且吸引保持於工作夾台。
發明背景
在半導體元件或光元件之製造過程中，於半導體晶圓或者是光元件晶圓之表面，形成複數個稱為溝道之格子狀的分割預定線，並於由分割預定線所區劃出之各區域上，形成半導體元件及光元件。
這些晶圓在磨削背面以薄化至預定厚度後，再沿著分割預定線以切削裝置或者是雷射加工裝置等進行分割，藉此製造出各個半導體元件及光元件。
於半導體晶圓或光元件晶圓等之板狀被加工物施行磨削加工之際，是在磨削裝置的工作夾台上隔著保護膠帶吸引保持晶圓之表面側，使磨削磨石抵接於晶圓背面並滑動，磨削進給磨削輪，如此來完成磨削。
又，於板狀被加工物施行車刀切削加工之際，使車刀工具在圓軌道旋轉，並且以預定之加工進給速度加工 進給保持板狀被加工物之工作夾台，藉此以車刀工具旋回切削保持於工作夾台之板狀被加工物之表面而平坦化。
可是，有些板狀被加工物是具有翹曲的，例如，WL-CSP(Wafer Level-Chip Size Package，晶圓級晶片尺寸封裝)晶圓等之不同材質所積層之晶圓中，有的具有較大翹曲。又，大直徑之晶圓中，有的亦具有較大翹曲。
當晶圓較大翹曲時，由於工作夾台之保持面是平坦的，因此會發生在工作夾台無法吸引保持晶圓的問題。若是晶圓之外周區域向上翹曲的情況，晶圓之外周區域向上隆起，負壓會洩漏而變得無法在工作夾台保持晶圓。像這樣可在工作夾台吸引保持翹曲之晶圓的搬送裝置揭示在日本專利特開2005-109057號公報及日本專利特開2006-019566號公報。
記載於上述公開公報之搬送裝置之吸附手具有：只吸附晶圓之中央部分之吸附墊，及覆蓋晶圓上部之板或對應於晶圓之外周區域之銷。
在該等吸附手中，以板或銷將被搬送至工作夾台之晶圓壓附於工作夾台之保持面，藉此矯正晶圓之翹曲，使晶圓吸引保持於工作夾台。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2005-109057號公報
專利文獻2：日本專利特開2006-019566號公報
發明概要
可是，原本搬送裝置並非是用於將晶圓壓附於工作夾台的裝置，而為了獲得較大的壓附力，而必須將用於使搬送裝置上下移動之馬達變更為較強力的馬達。
又，如此的矯正方法中，具有如下的問題：因為將晶圓壓附於工作夾台時產生的反作用力，而搬送裝置配置之軌道或保持軌道之框架產生變形。
在量產工程中，當如此的變形重複發生於裝置時，恐會有故障發生，變形部份之補強成為必要。為了對應如上述的問題，更換或者是補強裝置之零件，就會發生成本提高的問題。
本發明是有鑑於如此的問題點而做成者，其目的在於提供一種搬送裝置，在將外周區域向上翹曲之板狀被加工物搬送而吸引保持於工作夾台之際，不需要補強裝置之馬達或搬送機構，即可以將外周區域向上翹曲之晶圓矯正至平坦的狀態，並且可以正常吸引保持於工作夾台。
根據本發明所提供的一種搬送裝置，用以由暫置板狀被加工物之暫置台至具有保持面之工作夾台搬送被加工物，即使是外周部相較於中央附近向上翹曲之被加工物，亦可進行在工作夾台之吸引保持，其特徵在於包含：保持單元，用以保持被加工物；移動手段，使該保持單元在該暫置台及該工作夾台之間移動並且亦可於垂直方向上移動； 及支持部，由該移動手段之端部垂下，支持該保持單元，該保持單元包含：圓盤狀支持構件，固定於前述支持部；桿構件，一端貫通該圓盤狀支持構件之中心部份，可移動地插入於該支持部之前端；吸附墊，固定於該桿構件之另一端，且具有吸附面；螺旋彈簧，安裝於該吸附墊及該圓盤狀支持構件之間，並於吸附墊施加向下的勢能；及環狀按壓墊，配置於該圓盤狀支持構件之外周部下面，該環狀按壓墊具有：按壓部，以彈性構件形成環狀，具有比被加工物大之外徑以及比被加工物小之內徑，並且按壓被加工物之外周區域；及錐狀之垂下部，以彈性構件形成環狀，配置於該按壓部之外周側面，由該按壓部往下方延伸，且隨著朝向下方而朝徑方向外側擴展並且厚度減薄，該吸附墊可在該吸附面比該按壓部更朝下方突出之突出位置、與該吸附面不比該按壓部朝下方突出之收容位置之間移動。
根據本發明之搬送裝置，可以在搬送板狀被加工物且載置於工作夾台之保持面後，使保持單元更加下降且以按壓墊之按壓部按壓被加工物之外周區域之際，垂下部會接觸於工作夾台之保持面之外周部份，於按壓被加工物外周區域之按壓部、垂下部、工作夾台之保持面、與被加工物，所包圍的區域中形成密閉區域，在工作夾台吸引被加工物之際密閉區域成為負壓使翹曲之被加工物緊貼於工作夾台之保持面，吸引保持具有翹曲之被加工物。
2‧‧‧磨削裝置
4‧‧‧基座
6a,6b‧‧‧柱體
8‧‧‧一對導軌
10‧‧‧粗磨削單元
11‧‧‧半導體晶圓
12‧‧‧移動基台
13‧‧‧分割預定線
14‧‧‧滾珠螺桿
15‧‧‧元件
16‧‧‧脈衝馬達
17‧‧‧定向平面
18‧‧‧粗磨削單元進給機構
19‧‧‧保護膠帶
20‧‧‧殼體
22‧‧‧心軸
24‧‧‧輪座
26‧‧‧磨削輪
28‧‧‧一對導軌
30‧‧‧精磨削單元
32‧‧‧移動基台
34‧‧‧滾珠螺桿
36‧‧‧脈衝馬達
38‧‧‧精磨削單元進給機構
40‧‧‧殼體
42‧‧‧心軸
44‧‧‧輪座
46‧‧‧磨削輪
48‧‧‧旋轉台
49‧‧‧箭頭記號
50‧‧‧工作夾台
50a‧‧‧保持面
52‧‧‧匣體載置區域
54‧‧‧匣體置台
56‧‧‧匣體置台
58‧‧‧匣體
60‧‧‧匣體
62‧‧‧凹部
64‧‧‧晶圓搬送機械手
66‧‧‧暫置台
68‧‧‧攝像單元
70‧‧‧搬送裝置
72‧‧‧旋轉洗淨單元
74‧‧‧吸引溝
76‧‧‧吸引路
78‧‧‧吸引路
80‧‧‧保持單元
82‧‧‧柱體
84‧‧‧臂部
86‧‧‧支持部
88‧‧‧圓盤狀支持構件
90‧‧‧桿構件
92‧‧‧吸附墊
92a‧‧‧吸附面
94‧‧‧螺旋彈簧
96‧‧‧環狀按壓墊
98‧‧‧按壓部
100‧‧‧垂下部
102‧‧‧密閉區域
A‧‧‧晶圓搬入搬出區域
B‧‧‧粗磨削加工區域
C‧‧‧精磨削加工區域
A,Y1,Z1‧‧‧箭頭記號
圖1為具備本發明之搬送裝置之磨削裝置的立體圖。
圖2為表示於半導體晶圓表面貼上保護膠帶之狀態的立體圖。
圖3為在工作夾台欲吸引保持翹曲晶圓之狀態的斷面圖。
圖4(A)、(B)為說明有關於本發明實施形態之搬送裝置之作用的斷面圖(其一)。
圖5(A)、(B)為說明搬送裝置之作用的斷面圖(其二)。
圖6(A)、(B)為說明搬送裝置之作用的斷面圖(其三)。
用以實施發明之形態
以下，參照圖式詳細說明本發明之實施形態。參照圖1，顯示具備有關於本發明實施形態之搬送裝置之磨削裝置2的外觀立體圖。4是磨削裝置之基座，於基座4之後方豎立有兩個柱體6a,6b。
於柱體6a固定有上下方向延伸之一對導軌8。沿著這一對導軌8，裝配有粗磨削單元10可於上下方向移動。在粗磨削單元10中，其殼體20安裝於沿一對導軌8朝上下方向移動之移動基台12。
粗磨削單元10包含：殼體20；心軸22，可旋轉地收容於殼體20中；伺服馬達，用以旋轉驅動心軸22並收容於殼體20中；輪座24，固定於心軸前端；及磨削輪26，可裝卸地固定於輪座24並具有複數個粗磨削用之磨削磨石。
粗磨削單元10包含由沿著一對導軌8上下方向移動粗磨削單元10之滾珠螺桿14、與脈衝馬達16所構成之粗磨削單元進給機構18。驅動脈衝馬達16時，滾珠螺桿14會旋轉，將移動基台12上下方向移動。
於另一側之柱體6b，亦固定有上下方向延伸之一對導軌28。沿著這一對導軌28，裝配有精磨削單元30可於上下方向移動。
在精磨削單元30中，其殼體40安裝於沿一對導軌28於上下方向移動之移動基台32。精磨削單元30包含：殼體40；心軸42，可旋轉地收容於殼體40中；伺服馬達，旋轉驅動心軸42並收容於殼體40中；輪座44，固定於心軸42之前端；及磨削輪46，可裝卸地固定於輪座44並具有精磨削用之磨削磨石。
精磨削單元30包含由沿著一對導軌28於上下方向移動精磨削單元30之滾珠螺桿34、與脈衝馬達36所構成之精磨削單元進給機構38。驅動脈衝馬達36時，滾珠螺桿34會旋轉，將精磨削單元30上下方向移動。
磨削裝置2具備有置於柱體6a,6b前側且配置成與基座4上表面成平行之旋轉台48。旋轉台48形成比較大直徑之圓盤狀，藉由未圖示之旋轉驅動機構，朝箭頭記號49所示方向旋轉。
於旋轉台48，有互相距離圓周方向120。之3個工作夾台50，配置成可在水平面內旋轉。工作夾台50具有以多孔陶瓷材料形成圓盤狀之保持部，而且藉由運轉真空吸 引手段，吸引保持載置於保持部之保持面上的晶圓。
配置於旋轉台48之3個工作夾台50，藉由旋轉台48適當旋轉，依序移動於晶圓搬入搬出區域A、粗磨削加工區域B、精磨削加工區域C、及晶圓搬入搬出區域A。
於基座4的前側部份，配置有由固定於基座4之2個匣體置台54,56構成之匣體載置區域52。於匣體置台54上，載置用以收容磨削前之晶圓的匣體58，於匣體置台56上，載置用以收容磨削後之晶圓的匣體60。
如圖2所示，於半導體晶圓(以下，有些簡單略稱為晶圓)11表面，形成有格子狀之複數個分割預定線(溝道)13，於以分割預定線13區劃之各區域，形成有IC,LSI等之元件15。於晶圓11，形成有表示晶圓11之結晶方位之定向平面17。
實施晶圓11之背面磨削的時候，為了保護於表面形成之元件15，於晶圓11表面貼上表面保護膠帶19，在將貼上於表面之保護膠帶19面向下方的狀態，將晶圓11收容於匣體58內。
於鄰接匣體載置區域52之基座4，形成有凹部62，於該凹部62內，配置有晶圓搬送機械手64。鄰接凹部62配置有用以暫置以晶圓搬送機械手64由匣體58取出之晶圓的暫置台66，於暫置台66上方，配置有拍攝載置於暫置台66上之晶圓11的攝像單元68。
70是有關於本發明實施形態之搬送裝置，包含：柱體82，藉由氣缸等可上下移動以及藉由馬達等可旋轉； 臂部84，安裝於柱體82之上端部；支持部86，固定於臂部84之前端；及保持單元80，支持在支持部86。
搬送裝置70將暫置於暫置台66上之晶圓11，以保持單元80吸附保持，並且將晶圓11搬送至定位於晶圓搬入搬出區域A之工作夾台50。此外搬送裝置70亦由定位於晶圓搬入搬出區域A之工作夾台50上，吸附保持磨削完成之晶圓，並搬送至旋轉洗淨單元72。
本發明實施形態之搬送裝置70具有特別適於將具有翹曲之晶圓11由暫置台66搬送至定位於晶圓搬入搬出區域A之工作夾台50，並且吸引保持的構成。
有關於在工作夾台50保持翹曲之晶圓11時的問題點，參照圖3說明。工作夾台50包含複數個開口於其保持面50a之吸引溝74，各吸引溝74隔著吸引路76,78連接於未圖示之吸引源。
當將工作夾台50之吸引路76連接於吸引源，欲吸引保持具有翹曲之晶圓11時，負壓由晶圓11沒有緊貼於工作夾台50之保持面50a的部份洩漏，無法在工作夾台50吸引保持晶圓11。
以按壓手段按壓晶圓11，而相對於工作夾台50之保持面50a成平坦時，因為負壓沒有由工作夾台50之保持面50a洩漏，因此在工作夾台50可以吸引保持晶圓11。
以下，參照圖4乃至圖6，就有關於本發明實施形態之搬送裝置70詳細說明。如上述，搬送裝置70包含：柱體82，安裝成相對於基座4可上下移動及迴旋；臂部84，安 裝於柱體82之上端部；支持部86，由臂部84之前端部垂下；及保持單元80，支持於支持部86。
如圖4(A)所示，保持單元80包含固定於支持部86之前端之圓盤狀支持構件88。桿構件90之一端貫通圓盤狀支持構件88之中心部份，而可移動地插入於支持部86之前端，於桿構件90之另一端，安裝有具有吸附面92a之吸附墊92。於吸附墊92與圓盤狀支持構件86之間，安裝有用以賦與吸附墊92向下之勢能的螺旋彈簧94。
於圓盤狀支持構件88之外周部份下面，安裝有環狀按壓墊96。環狀按壓墊96是由按壓部98與錐狀之垂下部100所構成，前述按壓部98是以橡膠等之彈性構件形成環狀，且具有比晶圓11大之外徑及比晶圓11小之內徑；前述垂下部100是以比按壓部98柔軟之材質之橡膠等的彈性構件形成環狀，配置於按壓部98之外周側面，由按壓部98朝下方延伸，隨著朝向下方而朝徑方向外側擴展並且厚度減薄。
吸附墊92可在以螺旋彈簧94施加勢能且吸附面92a比按壓部98更朝下方突出之突出位置、與吸附面92a不比按壓部98朝下方突出之圖6(B)所示之收容位置之間移動。
以下，說明有關於搬送裝置70之作用。如圖4(A)所示，轉動搬送裝置70之臂部84，將保持單元80定位於保持於暫置台66之晶圓11上。
接著，如圖4(B)所示，將保持單元80朝箭頭記號 Z1所示之下方移動，將吸附墊92壓附於晶圓11之中心部份。由於在晶圓11之中心部份翹曲較小，因此在解除暫置台66之吸附後，可以在吸附墊92吸附保持晶圓11。
在吸附墊92吸附保持晶圓11之狀態，如圖5(A)所示，將保持單元80朝箭頭記號Y1方向移動，即轉動臂部84將保持於吸附墊92之晶圓11，搬送至定位於晶圓搬入搬出區域(A)之工作夾台50上。接著，如圖5(B)所示，將保持單元80朝箭頭記號Z1所示之下方移動，將晶圓11載置於工作夾台50上。
當使保持單元80再朝下方移動時，如圖6(A)所示，螺旋彈簧94會收縮，並且桿構件90之上端部深入於支持部86內。與此同時，由於環狀按壓墊96之按壓部98抵接於晶圓11之外周部，環狀垂下部100抵接於工作夾台50之保持面50a之外周部，因此於環狀垂下部100、按壓部98、晶圓11、及工作夾台50之保持面50a之間，形成密閉區域102。
在該狀態將工作夾台50連接於吸引源，且如箭頭記號A所示在吸引路76吸引時，負壓作用於吸引溝74且密閉區域102內成為負壓(陰壓)。所以，朝箭頭記號Z1方向壓附保持單元80時，如圖6(B)所示，由於即使是不那麼大之壓附力，亦可以用按壓部98按壓晶圓11之外周部，將晶圓11矯正至平坦，因此即使是具有翹曲之晶圓11，亦可在工作夾台50吸引保持。
解除吸附墊92之吸附後，使臂部84上昇時，由於晶圓11緊貼於工作夾台50之保持面50a，因此可以維持在工 作夾台50吸引保持晶圓11之狀態。
如此在工作夾台50吸引保持晶圓11後，將旋轉台48旋轉120°，將晶圓11定位於粗磨削加工區域B，以粗磨削單元10實施晶圓11之粗磨削。粗磨削實施後，將旋轉台48進一步旋轉120°，將晶圓11定位於精磨削加工區域C，以精磨削單元30實施晶圓11之精磨削。
精磨削實施後，將旋轉台48進一步旋轉120°，將保持晶圓11之工作夾台50定位於晶圓搬入搬出區域A。接著，轉動搬送裝置70之臂部84，將保持單元80定位於晶圓11上，然後下降保持單元80，如圖4(B)所示，使吸附墊92之吸附面92a接觸於晶圓11。
解除工作夾台50之吸引保持後，在吸附墊92吸附晶圓11，轉動搬送裝置70之臂部84，將磨削後之晶圓11搬送至旋轉洗淨單元72，在旋轉洗淨單元72旋轉洗淨及旋轉乾燥晶圓11。
在上述之實施形態中，雖說明了有關於將搬送裝置70適用於具有翹曲之晶圓11的例子，但即使是不具有翹曲之晶圓11當然亦可以進行搬送。進而，不只晶圓之搬送，於WL-CSP晶圓等之其他板狀被加工物的搬送，亦同樣可以適用本發明之搬送裝置。
在上述之說明中，雖說明了有關於將本發明之搬送裝置70適用於磨削裝置的例子，但本發明並不限定於此，於具有用以吸引保持晶圓等之板狀被加工物之工作夾台之切削裝置、研磨裝置、車刀切削裝置、雷射加工裝置等的 加工裝置，亦同樣可以適用。

Claims (1)

  1. 一種搬送裝置，用以由暫置板狀被加工物之暫置台至具有保持面之工作夾台搬送被加工物，即使是外周部相較於中央附近向上翹曲之被加工物，亦可進行在工作夾台之吸引保持，其特徵在於包含：保持單元，用以保持被加工物；移動手段，使該保持單元在該暫置台及該工作夾台之間移動並且亦可於垂直方向上移動；及支持部，由該移動手段之端部垂下，支持該保持單元，該保持單元包含：圓盤狀支持構件，固定於前述支持部；桿構件，一端貫通該圓盤狀支持構件之中心部份，可移動地插入於該支持部之前端；吸附墊，固定於該桿構件之另一端，且具有吸附面；螺旋彈簧，安裝於該吸附墊及該圓盤狀支持構件之間，並於吸附墊施加向下的勢能；及環狀按壓墊，配置於該圓盤狀支持構件之外周部下面，該環狀按壓墊具有：按壓部，以彈性構件形成環狀，具有比被加工物大之外徑以及比被加工物小之內徑，並且按壓被加工物之外周區域；及錐狀之垂下部，以彈性構件形成環狀，配置於該按壓部之外周側面，由該按壓部往下方延伸，且隨著朝向下方而朝徑方向外側擴展並且厚度減薄，該吸附墊可在該吸附面比該按壓部更朝下方突出之突出位置、與該吸附面不比該按壓部朝下方突出之收容位置之間移動。
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