(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハに加工を施す加工手段と、ウエーハの外周を保持する少なくとも3個の保持部材を有し該チャックテーブルまでウエーハを搬送する搬送装置と、を備えた加工装置であって、
該チャックテーブルは、該保持面を囲繞して配設され該保持面より低い頂点を有する少なくとも3本の位置決めピンを備えており、
該搬送装置は、該保持部材を半径方向に移動可能に支持する支持プレートと、該チャックテーブルに配設された該位置決めピンに対応して該支持プレートに取り付けられ、該位置決めピンの頂点を覆うスカート状のガイド部をそれぞれ有する少なくとも3個のガイド部材と、該支持プレートを弾性支持する弾性支持機構と、該支持プレートを該弾性支持機構を介して水平方向に自由移動可能に吊り下げ支持する連結部を有する上下動可能なアームと、から構成され、
該位置決めピンの頂点と該スカート状のガイド部の底とが接触した際、該保持部材に外周を保持されたウエーハの下面と該チャックテーブルの該保持面とは僅かな隙間が形成されるように設定されており、
該保持部材にウエーハの外周が保持されて該チャックテーブルの真上まで搬送され、該アームの下降により該スカート状のガイド部が該位置決めピンに接触することにより該支持プレートが水平方向に移動して、該位置決めピンの頂点と該スカード状のガイド部の底とが接触することで該チャックテーブルの該保持面にウエーハが適正に位置付けられることを特徴とする加工装置。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイス等の製造プロセスにおいては、シリコンインゴットから所定の厚さを有するウエーハを切り出した後、そのウエーハの表面にストリートと呼ばれる複数の分割予定ラインによって格子状に区画された各領域に半導体デバイスを形成し、ウエーハの裏面側を研削して所定の厚さに薄化した後、ウエーハをストリートに沿って個々のデバイスに分割することに、IC、LSI等の半導体デバイスを製造している。
【0003】
半導体デバイスの一連の製造工程において、ウエーハには種々の加工装置によって様々な加工が施されるが、その殆どの加工装置においてチャックテーブルに保持されて加工が行われる。その際、チャックテーブルの中心にウエーハの中心が合致していることが加工の前提となる装置も多くあり、ウエーハの位置が大きくずれると加工に悪影響を及ぼす場合がある。
【0004】
例えば、研削装置では、近年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みを所定厚さに薄化するとともに、ウエーハの裏面における外周余剰領域に対応する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。
【0005】
この場合、外周余剰領域はその幅が外周縁から2mm前後と狭いため、研削装置によって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する際に、ウエーハを保持するチャックテーブルの回転中心とウエーハの中心とが合致していないと、均一な幅の環状の補強部を形成することができない。
【0006】
ウエーハの外周余剰領域に形成する環状の補強部が均一な幅でない場合には、環状の補強部の幅が大きい領域においてはデバイス領域の厚さが所定の厚さに研削できないという問題がある。
【0007】
また、通常、ウエーハはカセットから引き出して仮置きテーブルに搬送し、仮置きテーブルで概略の中心位置決めをした後、搬送装置を変更してチャックテーブル上に搬送しているが、仮置きテーブル近傍に撮像ユニットを設け、仮置きテーブル上でウエーハの中心ずれを検出し、仮置きテーブルをずれ方向を補正する角度だけ回転後、搬送装置の搬送距離を調整してチャックテーブルの回転中心とウエーハの中心とを合わせる研削装置が特開2007−317982号公報で提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、特許文献1に開示された研削装置では、撮像ユニットや撮像ユニットを制御する制御装置及びソフトウエーハの開発が必要となるためコスト高となり、その実現は容易ではない。
【0010】
また、ウエーハの上面を真空吸引式の吸着パッドで吸着してチャックテーブルまで搬送するのが通常であるが、非常に高いクリーン度を要求される所謂前工程においては、ウエーハの表面に吸着パッドが直接ふれるとウエーハ表面に微小なパーティクルが付着したり、或いは吸着パッドの汚染が研削後のウエーハの汚染に繋がるという懸念もある。
【0011】
そこで、上述した特許文献2では、研削後のウエーハの外周縁に当接してウエーハを保持するウエーハ搬送装置を開示している。しかし、このウエーハ搬送装置は、あくまでも研削後のウエーハの搬送に供されるため、チャックテーブルの回転中心とウエーハの中心とを合致させてウエーハをチャックテーブルに搬入する搬送装置には適用できない。
【0012】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハの上面に接触することなく、簡単な機構でウエーハの中心をチャックテーブルの回転中心に合わせてウエーハをチャックテーブル上に載置可能な搬送装置を具備した加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明によると、ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハに加工を施す加工手段と、ウエーハの外周を保持する少なくとも3個の保持部材を有し該チャックテーブルまでウエーハを搬送する搬送装置と、を備えた加工装置であって、該チャックテーブルは、該保持面を囲繞して配設され該保持面より低い頂点を有する少なくとも3本の位置決めピンを備えており、該搬送装置は、該保持部材を半径方向に移動可能に支持する支持プレートと、該チャックテーブルに配設された該位置決めピンに対応して該支持プレートに取り付けられ、該位置決めピンの頂点を覆うスカート状のガイド部をそれぞれ有する少なくとも3個のガイド部材と、該支持プレートを弾性支持する弾性支持機構と、該支持プレートを該弾性支持機構を介して水平方向に自由移動可能に吊り下げ支持する連結部を有する上下動可能なアームと、から構成され、該位置決めピンの頂点と該スカート状のガイド部の底とが接触した際、該保持部材に外周を保持されたウエーハの下面と該チャックテーブルの該保持面とは僅かな隙間が形成されるように設定されており、該保持部材にウエーハの外周が保持されて該チャックテーブルの真上まで搬送され、該アームの下降により該スカート状のガイド部が該位置決めピンに接触することにより該支持プレートが水平方向に移動して、該位置決めピンの頂点と該スカード状のガイド部の底とが接触することで該チャックテーブルの該保持面にウエーハが適正に位置付けられることを特徴とする加工装置が提供される。
【0014】
好ましくは、前記弾性支持機構は取付板を含み、前記連結部は、該取付板の上方に所定の間隔をもって該取付板と略平行に該取付板に固定された係合板と、該取付板と該係合板との間に余裕をもって挿通し該係合板を下方から水平面で支持する支持板と、該係合板及び該支持板の両端に立設された移動規制部と、から構成される。
【発明の効果】
【0015】
本発明の加工装置は、ウエーハを側面から保持しつつウエーハを搬送する機構と、チャックテーブル側とウエーハをチャックテーブル上に搬送する側とで嵌合する機構とを組み合わせることにより、ウエーハの上面に接触することなく、また撮像ユニットのようなコストのかかる機構を必要とすることなく、ウエーハの中心をチャックテーブルの回転中心に合わせてウエーハをチャックテーブル上に載置することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1を参照すると、本発明実施形態に係る研削装置2の一部を省略した模式的平面図が示されている。研削装置2は比較的大径の円板状に形成されたターンテーブル4を具備しており、ターンテーブル4は図示しない回転駆動機構によって矢印R方向に回転される。
【0018】
ターンテーブル4には、互いに円周方向に120度離間して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。チャックテーブル6は、ポーラスセラミックス等によって円板状に形成された吸引保持部7(
図5参照)を有しており、吸引保持部7の保持面7a上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。
【0019】
ターンテーブル4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4を適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域A、粗研削加工領域B、仕上げ研削加工領域C、及びウエーハ搬入・搬出領域Aに順次移動される。
【0020】
各チャックテーブル6の外周に隣接して且つ互いに120度離間してウエーハ位置決め用の3個の位置決めピン8がターンテーブル4に突設されている。各位置決めピン8はチャックテーブル6の保持面7aよりも低い頂点を有している。粗研削加工領域Bの上方には粗研削ユニット10が配設されており、仕上げ研削加工領域Cの上方には仕上げ研削ユニット12が配設されている。
【0021】
14は図示しないカセットから搬出されたウエーハを仮置きする仮置きテーブルであり、仮置きテーブル14上に載置されたウエーハの中心あわせを行うための複数のピン16が半径方向に移動可能に配設されている。
【0022】
18は仮置きテーブル14上に載置されたウエーハを直線上に搬送してウエーハ搬入・搬出領域Aに位置付けられたチャックテーブル6に搬入する搬送装置(搬入装置)であり、ウエーハの外周を保持する保持機構20を具備している。
【0023】
保持機構20は、アーム90(
図2参照)を介してナットを内蔵したスライド部材28に取り付けられている。直線状のガイド部材22にボールねじ24が回転可能に装着されており、ボールねじ24の一端はパルスモータ26に連結されている。ボールねじ24はスライド部材28に内蔵されたナットに螺合している。
【0024】
パルスモータ26を駆動するとボールねじ24が回転し、スライド部材28に連結されている保持機構20が仮置きテーブル14とウエーハ搬入・搬出領域Aに位置付けられたチャックテーブル6との間で直線的に移動される。
【0025】
30は研削後のウエーハを保持して洗浄ユニット36まで搬送する旋回式の搬出機構であり、旋回可能なリンク機構34の先端に搬送装置18の保持機構20と同様な保持機構32が取り付けられて構成されている。
【0026】
以下、
図2及び
図3を参照して、搬送装置(搬入装置)18の詳細構造について説明する。保持機構20(
図2参照)は支持プレート40を備えており、支持プレート40には研削すべき半導体ウエーハの外周縁を保持する3個の保持部材42が互いに円周方向に120度離間して半径方向に移動可能に取り付けられている。
【0027】
保持部材42は、外周面にウエーハの外周縁に係合する環状の係合凹部44aを有する保持部44と、保持部44に連結された円柱状の支持部46とを有している。支持部46の上面にはねじ穴47が形成されている。好ましくは、保持部材42はフッ素系樹脂等の摩擦抵抗の小さい合成樹脂から形成されている。
【0028】
支持プレート40は円板状に形成されており、その外周部には周方向に120度離間して径方向(放射方向)に長い3個の長穴48が形成されている。長穴48の幅は、保持部材42の円柱状支持部46の外径より僅かに大きい寸法に設定されている。
【0029】
長穴48中には、
図2に示すように、保持部材42の円柱状支持部46が支持プレート40の下面側から挿入される。支持プレート40の中心部上面には、大径部50aと小径部50bとを有する段付きナット50が取り付けられている。
【0030】
保持機構20は、支持プレート40に形成された3個の長穴48中にそれぞれ挿入された3個の保持部材42を長穴48に沿って半径方向に移動させる移動手段52を具備している。
【0031】
移動手段52は、3個の保持部材42の円柱状支持部46にそれぞれ一端部が回動可能に連結された3個のリンク54と、各リンク54の他端部を回動可能に支持する回動プレート56と、回動プレート56を回動させる駆動手段としてのエアシリンダ58とから構成されている。
【0032】
リンク54の一端部には穴55が設けられており、この穴55中に保持部材42の円柱状支持部46が挿入される。尚、リンク54の穴55中に保持部材42の円柱状支持部46を挿入する前に、円柱状支持部46には環状スペーサ58が挿入される。好ましくは、スペーサ58は摩擦抵抗の小さい合成樹脂によって形成される。
【0033】
支持プレート40の長穴48中に保持部材42の円柱状支持部46を挿入し、更にスペーサ58を介してリンク54の穴55中に保持部材42の円柱状支持部46を挿入して、抜け止め用のボルト60を円柱状支持部46のねじ穴47に螺合することにより、保持部材42が支持プレート40の長穴48中を半径方向に移動可能にリンク54の一端部に取り付けられる。
【0034】
回動プレート56は、支持プレート40の中心部に取り付けられた段付きナット50の小径部50bに回動可能に嵌合する穴62をその中心部に備えている。回動プレート56は更に、外周面から周方向に120度離間して径方向に突出する3個のアーム64を有している。アーム64の先端部は、リンク54の他端部とピン66によって互いに回動可能に連結されている。
【0035】
3個のアーム64のうちの一つにはエアシリンダ58のピストンロッド58aの先端が連結される連結突起68が設けられている。回動プレート56は更に、中心部に設けられた穴62の外側に周方向に所定間隔離間して形成された3個の開口70を有している。
【0036】
このように構成された回動プレート56の穴62中に段付きナット50の小径部50bが嵌合されて、段付きナット50に抜け止め用のボルト76を螺合することにより、回動プレート56が支持プレート40に回動可能に装着される。
【0037】
移動手段52を構成するエアシリンダ58は支持プレート40上に配設されている。エアシリンダ58のピストンロッド58aの先端部がアーム64に設けられた連結突起68に連結される。
【0038】
支持プレート40には、円周方向に120度離間して合計6個の取付用のねじ穴59が形成されている。これらのねじ穴59中に下面にガイド部材74が固定された取付部材72をねじ73で螺合することにより、3個のガイド部材74が円周方向に120度離間して支持プレート40に取り付けられている。ガイド部材74はスカート状(円錐形状)のガイド部75を有している。
【0039】
支持プレート40の外周部の下面には、保持部材42の保持部44の下面がチャックテーブル6の上面に接触することを防止するための3個の間隔形成ピン78が周方向に120度離間して取り付けられている。各間隔形成ピン78は、その長さが保持部材42の保持部42の軸方向長さより約0.5mm程度長く形成されており、保持部44の下端より下方に突出して設けられている。
【0040】
以上のように構成された保持機構20は、弾性支持機構(
図2参照)80によってアーム90の先端に連結部(係合支持機構)92を介して支持される。弾性支持機構80は、支持プレート40の上面に立設した3本の支持柱82と、3本の支持柱82にそれぞれ外嵌される3本のコイルばね84と、アーム90の先端部に連結部92を介して取り付けられた取付板86を具備している。
【0041】
3本の支持柱82は、それぞれ回動プレート56に形成された3個の開口70中に挿入される位置に配置されており、上端部にねじ穴82aが形成されている。取付板86には、3本の支持柱82と対応する位置に穴87が形成されている。穴87は支持柱82の外径より大きくコイルばね84の外径より小さい内径を有している。
【0042】
従って、支持柱82を取付板86の穴87中に挿入し、支持柱82の上端部に形成されたねじ穴82a中に抜け止め用のボルト88を螺合することにより、保持機構20はコイルばね88により下方に向けて付勢された状態でアーム90の先端に連結部92を介して弾性支持される。
【0043】
図4に最も良く示されるように、連結部(係合支持機構)92は、取付板86と所定の間隔を持って取付板86と平行に取付板86に固定されたコの字状の係合板94と、取付板86と係合板94との間に余裕を持って挿通し係合板94を下方から水平面で支持するアーム90の先端に一体的に連結されたコの字状の支持板96とから構成される。
【0044】
コの字状の支持板96の内壁面96a,96bが保持機構20の矢印A方向の移動を規制する移動規制部を構成する。更に、コの字状の係合板94の内壁面94a,94bが保持機構20のA方向と直交する方向の移動を規制する移動規制部を構成する。
【0045】
以下、このように構成された搬送装置18の作用について
図5乃至
図7を参照して詳細に説明する。
図5を参照すると、搬送装置18の保持機構20で仮置きテーブル14上に載置されたウエーハ11の外周部を保持してチャックテーブル6まで搬送し、チャックテーブル6上にウエーハ11を位置決めして載置する様子を示す搬送装置18の側面図が示されている。
【0046】
搬送装置18の保持機構20で仮置きテーブル14上のウエーハ11を保持するには、パルスモータ26を駆動して搬送装置18の保持機構20を仮置きテーブル14上に載置されたウエーハの上方に移動する。
【0047】
次いで、スライダ28に内蔵された図示しない垂直移動機構によってアーム90を下方に移動し、3個の保持部材42を仮置きテーブル14上に載置されたウエーハ11の外周に位置付ける。
【0048】
次いでエアシリンダ58を作動して、ピストンロッド58aを
図2において矢印aで示す方向に伸長する。これにより、回動プレート56が矢印bで示す方向に回動し、回動プレート56のアーム64に連結されたリンク54が矢印cで示す方向に回動するため、リンク54に連結された保持部材42が矢印dで示すように長穴48中を径方向内側に移動する。
【0049】
その結果、ウエーハ11の外周縁が係合凹部44aに向けて移動し、ウエーハ11の外周縁が3個の保持部材42の保持部44によって保持される。このようにウエーハ11の外周縁を保持部材42によって保持した状態で保持機構20を上方に移動してから、パルスモータ26を駆動し、ボールねじ24を回転して保持機構20をウエーハ搬入・搬出領域Aに位置付けられているチャックテーブル6の真上に位置付ける。
【0050】
尚、このときのパルスモータ26の回転数は予め設計により設定されており、設定値だけのパルス数をパルスモータ26に入力することにより、保持機構20は所定距離移動してウエーハ搬入・搬出領域Aに位置付けられているチャックテーブル6の真上に位置付けられる。
【0051】
このとき、保持機構20の3個のガイド部材74がチャックテーブル6の外周に配置された3個の位置決めピン8に概略対応する位置になるように、ガイド部材74が支持プレート40に取り付けられている。
【0052】
次いで、
図6(A)に示すように、スライダ28中に内蔵されている垂直移動機構を駆動して、保持機構20を矢印Z方向に降下させ、ガイド部材74のスカート状のガイド部75を位置決めピン8の先端8aに接触させる。
【0053】
このように位置決めピン8の先端8aがスカート状のガイド部75に接触した状態で保持機構20を更に降下させると、位置決めピン8の先端8aがスカート状のガイド部75に沿って移動するのにつれて、
図6(B)に示すように、支持プレート40が矢印Aで示す水平方向に移動し、最終的に
図7に示すように、位置決めピン8の先端8aがスカート状のガイド部75の底に接触し、即ち位置決めピン8がガイド部75に完全に嵌合し、ウエーハ11のチャックテーブル6に対する位置合わせが完了する。即ち、この状態では、ウエーハ11の中心がチャックテーブル6の回転中心に一致する。
【0054】
この状態ではウエーハ11は保持機構20の保持部材44によりその外周が保持されているが、エアシリンダ58を作動してピストンロッド58aを縮めることにより、保持部材42が半径方向外側に移動してウエーハ11の保持が解除され、ウエーハ11はチャックテーブル6の吸引保持部7の保持面7aで吸引保持される。
【0055】
図8を参照すると、本発明第2実施形態の連結部92Aの斜視図が示されている。本実施形態の連結部92Aでは、支持板96に形成された突起98が係合板94に形成された溝中に挿入されている。よって、本実施形態では、保持機構20の移動方向は矢印A方向に積極的に規制され、矢印Aと直交する方向の移動は完全に制限される。
【0056】
図4に示した実施形態の連結部92では、矢印Aと直交する方向の移動は制限されていないが、ボールねじ22によるアーム90の移動方向は矢印A方向と直交する方向であるので、矢印A方向と直交する方向の移動はパルスモータ26の入力パルス数により制御される。
【0057】
上述した実施形態では、本発明の搬送装置18を研削装置に適用した例について説明したが、本発明の搬送装置18は研削装置に限定されるものではなく、研磨装置等の他の加工装置にも同様に適用可能である。