(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ウェーハを収容したカセットを載置するカセット載置台と、該カセット載置台に載置された該カセットからウェーハを搬出するとともに該カセットにウェーハを搬入する搬出入手段と、該搬出入手段によって搬出されたウェーハを保持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ェーハを加工する加工手段と、を備えるウェーハの加工装置において、
該カセットから搬出されたウェーハが搬入され、ウェーハの位置を検出する位置検出機構を備え、
該位置検出機構は、
ウェーハの中心付近の領域に対応した保持面でウェーハを吸引保持するセンターテーブルと、
該センターテーブルで保持されたウェーハの外周縁を検出し、ウェーハの位置を割り出す位置検出手段と、
該センターテーブルを回動させる回動手段と、
該保持面と同等の高さに設定され、かつ該センターテーブルの周囲で該センターテーブルの外周にはみ出した該ウェーハの外周縁が載せられて該ウェーハを支持するガイド部と、を備え、
該位置検出手段の該センターテーブルで保持されたウェーハの外周縁を検出する位置検出センサーは、該ガイド部の端が一部除去されて形成された凹部に配設されていることを特徴とする加工装置。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【0010】
〔実施形態〕
実施形態に係る加工装置について説明する。
図1は、加工装置の構成例を示す斜視図である。
図2は、カセット載置機構の構成例を示す断面図である。
図3は、位置検出機構の構成例を示す上面図である。
【0011】
加工装置1は、フェイシングデュアルダイサーであり、ウェーハWを切削するものである。加工装置1は、チャックテーブル10と、加工手段20と、第1門型フレーム30と、加工送り手段40と、割り出し送り手段50と、切り込み送り手段60とを備えている。
【0012】
ウェーハWは、半導体デバイスや光デバイスが形成された半導体ウェーハや光デバイスウェーハ、無機材料基板、延性樹脂材料基板、セラミック基板やガラス板等、各種加工材料である。ウェーハWは、円板状に形成され、その表面WSに格子状に配列された多数の領域にIC、LSI等のデバイスが形成されている。ウェーハWは、薄型化などに起因して反りが生じている。ウェーハWの外周には、結晶方位を表すノッチNが設けられている。なお、ノッチNの代わりに、ウェーハWの外周縁WEを直線状に切り欠いたオリエンテーションフラットを用いてもよい。
【0013】
ここで、X軸方向は、チャックテーブル10に保持されたウェーハWを加工送りする方向である。Y軸方向は、X軸方向に同一水平面上で直交し、チャックテーブル10に保持されたウェーハWに対して、割り出し送り手段50を割り出し送りする方向である。Z軸方向は、X軸方向及びY軸方向に直交する方向、すなわち鉛直方向である。
【0014】
チャックテーブル10は、装置本体2の上面にX軸方向に設けられた開口部2aに沿って移動可能に配設されている。チャックテーブル10は、円板状に形成されており、保持面11を備えている。保持面11は、ウェーハWを保持するものである。保持面11は、チャックテーブル10の鉛直方向の上端面であり、水平面に対して平坦に形成されている。保持面11は、例えばポーラスセラミック等で構成されており、図示しない真空吸引源の負圧により、ウェーハWを吸引保持する。
【0015】
加工手段20は、チャックテーブル10に保持されたウェーハWを加工するものである。加工手段20は、Y軸方向に対向して2つ配設されている。加工手段20は、装置本体2の上面に設けられた開口部2aをY軸方向に跨ぐように装置本体2に立設された第1門型フレーム30に、割り出し送り手段50及び切り込み送り手段60を介して固定されている。加工手段20は、切削ブレード21と、スピンドル22と、ハウジング23とを備えている。切削ブレード21は、極薄の円板状かつ環状に形成された切削砥石である。スピンドル22は、その先端に切削ブレード21を着脱可能に装着する。ハウジング23は、図示しないモータ等の駆動源を有しており、Y軸方向の回転軸周りに回転自在にスピンドル22を支持する。スピンドル22を高速回転させて切削ブレード21によりウェーハWを切削する。
【0016】
加工送り手段40は、チャックテーブル10と加工手段20とをX軸方向に相対移動させるものである。例えば、加工送り手段40は、X軸方向に延在される図示しないボールネジやパルスモータ等の駆動源を有しており、チャックテーブル10を支持するX軸移動基台をX軸方向に移動させる。
【0017】
割り出し送り手段50は、チャックテーブル10と加工手段20とをY軸方向に相対移動させるものである。例えば、割り出し送り手段50は、Y軸方向に延在されるボールネジ51やパルスモータ52等の駆動源を有しており、加工手段20をY軸方向に移動させる。
【0018】
切り込み送り手段60は、チャックテーブル10の保持面11と直交するZ軸方向に加工手段20を移動させるものである。例えば、切り込み送り手段60は、Z軸方向に延在されるボールネジ61やパルスモータ62等の駆動源を有しており、加工手段20をZ軸方向に移動させる。
【0019】
加工装置1は、さらに、第1搬送手段70と、第2門型フレーム80と、第2搬送手段90と、搬出入手段100と、カセット110と、カセット載置機構120と、洗浄手段130と、制御手段140とを備えている。
【0020】
第1搬送手段70は、カセット110からウェーハWを搬出入する搬出入手段100からウェーハWを受け取り、当該ウェーハWをチャックテーブル10に搬送するものである。第1搬送手段70は、装置本体2の開口部2aをY軸方向に跨ぐように装置本体2に立設された第2門型フレーム80に配設されている。第1搬送手段70は、直動機構71と、支持部72と、伸縮機構73と、吸着部74とを備えている。直動機構71は、例えば、スライダをボールネジ又は回転ベルト等で駆動させるものであり、Y軸方向における第2門型フレーム80の一端から中央部まで配設されている。支持部72は、L字形状に形成され、その一端が直動機構71のスライダ71aに固定され、他端には伸縮機構73が配設されている。伸縮機構73は、その先端に吸着部74が固定され、吸着部74をZ軸方向に移動させるものである。伸縮機構73は、例えば、Z軸方向に伸縮するエアーアクチュエータであり、チャックテーブル10に保持されたウェーハWの表面WSの位置から所定の高さまで吸着部74を移動させる。吸着部74は、ウェーハWの表面WSを図示しない吸着パッドにより吸着してウェーハWを保持する。
【0021】
第2搬送手段90は、チャックテーブル10に載置された加工後のウェーハWを洗浄手段130に搬送するものである。また、第2搬送手段90は、洗浄手段130により洗浄されたウェーハWをカセット110に搬送するものである。第2搬送手段90は、第2門型フレーム80に配設され、直動機構91と、支持部92と、伸縮機構93と、吸着部94とを備えている。直動機構91は、例えば、スライダをボールネジ又は回転ベルト等で駆動させるものであり、Y軸方向における第2門型フレーム80の一端から他端まで配設されている。支持部92は、L字形状に形成され、その一端が直動機構91の図示しないスライダに固定され、他端には伸縮機構93が配設されている。伸縮機構93は、その先端に吸着部94が固定され、吸着部94をZ軸方向に移動させる。伸縮機構93は、例えば、Z軸方向に伸縮するエアーアクチュエータであり、チャックテーブル10に載置されたウェーハWの表面WSの位置から所定の高さまで吸着部94を移動させる。吸着部94は、ウェーハWの表面WSを図示しない吸着パッドにより吸着してウェーハWを保持する。
【0022】
搬出入手段100は、カセット110からウェーハWを搬出すると共にカセット110にウェーハWを搬入するものである。例えば、搬出入手段100は、二股状に形成され、ウェーハWを保持する保持ハンド101と、Y軸方向に延在される図示しないボールネジやパルスモータ等の駆動源とを有しており、保持ハンド101をY軸方向に移動させる。
【0023】
カセット110は、複数のウェーハWを収容するものである。カセット110は、
図2に示すように、搬出入用の開口部111と、収容棚112とを備えている。収容棚112は、ウェーハWを支持する支持板112aが対向する側壁からX軸方向に突出して複数形成され、支持板112aがZ軸方向に等間隔に配設されている。Z軸方向における支持板112aの間隔は、ウェーハWの厚みよりも大きい。X軸方向において対向する一対の支持板112aは、ウェーハWを水平に支持する。
【0024】
カセット載置機構120は、第2門型フレーム80の正面に配設され、カセット110を載置するものである。カセット載置機構120は、カセット110をZ軸方向に昇降させ、搬出入手段100に対してZ軸方向におけるカセット110の位置を決定する。カセット載置機構120は、筐体121と、支持部材122と、駆動手段123とを備えている。筐体121は、その上面がカセット110を載置するカセット載置台121aを形成している。カセット載置台121aは、カセット110の底面よりも大きく形成され、ウェーハWを収容したカセット110が載置される。支持部材122は、筐体121を支持するものであり、筐体121を支持する支持台122aと、支持台122aから駆動手段123に向けて延在され、駆動手段123に係合されるアーム122bとを備えている。駆動手段123は、支持部材122により支持された筐体121をZ軸方向に昇降させるものである。駆動手段123は、Z軸方向に延在された図示しないガイドレールと、ガイドレールと平行に配設されたボールネジ123aと、ボールネジ123aに螺合され、支持部材122のアーム122bに固定された図示しないナットと、ボールネジ123aを回転させる図示しないパルスモータとを備えている。駆動手段123は、パルスモータによりボールネジ123aを回転させることにより、ナットに固定された支持部材122をZ軸方向に移動させる。
【0025】
カセット載置機構120は、さらに、搬出入手段100によりカセット110から搬出されたウェーハWの位置及びウェーハWのノッチNを検出する位置検出機構124を備えている。位置検出機構124は、カセット載置機構120の筐体121内に配設され、センターテーブル124aと、回動手段124bと、ガイド部124cと、位置検出センサー124dとを備えている。
【0026】
センターテーブル124aは、円板状に形成され、その直径はウェーハWの直径よりも小さく形成されている。センターテーブル124aは、その保持面124eが水平な状態で、筐体121の底面121bの中央付近に配設されている。センターテーブル124aは、パルスモータ等から構成される回動手段124bにより回動される。保持面124eは、例えばポーラスセラミック等で構成されており、図示しない真空吸引源の負圧により、ウェーハWの中心付近の領域を吸引保持する。
【0027】
ガイド部124cは、センターテーブル124aの周囲でセンターテーブル124aの外周からはみ出したウェーハWを支持するものである。ガイド部124cは、
図3に示すように、Z軸方向から見て文字「コ」の形状に形成され、搬出入手段100が移動する経路Rを除いてセンターテーブル124aを囲繞するように配設されている。ガイド部124cは、ウェーハWを案内するガイド面124fがセンターテーブル124aの保持面124eと同等の高さに設定されている。ガイド面124fは、センターテーブル124aにより回動されるウェーハWの摺動を抑制しないように、摩擦係数の少ない材料、例えばフッ素樹脂等でコーティングされている。なお、ウェーハWがガイド面124fに摺動することにより静電気が発生する可能性がある。この場合、図示しない除電器により静電気を中和することが好ましい。
【0028】
位置検出センサー124dは、センターテーブル124aで保持されたウェーハWの外周縁WEを検出するものである。位置検出センサー124dは、センターテーブル124aにより保持されたウェーハWの外周縁WEを検出可能な位置に配設されている。例えば、位置検出センサー124dは、筐体121の奥行方向における側面121cの近傍であって、ガイド部124cの後端が一部除去されて形成された凹部124iに配設されている。位置検出センサー124dは、例えば光学センサーであり、発光部124gと、受光部124hとを備えている。発光部124gと受光部124hは、一定の間隔をあけてZ軸方向に対向するように配設されている。発光部124gは、受光部124hに向けて光を照射する。受光部124hは、発光部124gから照射された光を受光し、受光量を電圧に変換して出力する。位置検出センサー124dは、ウェーハWが発光部124gと受光部124hとの間に位置付けられて、発光部124gから照射された光がウェーハWの外周縁WEにより遮断されて変化する電圧を検出する。また、位置検出センサー124dは、ウェーハWの外周縁WEに形成されたノッチNを検出する。
【0029】
洗浄手段130は、加工手段20により加工されたウェーハWを洗浄して乾燥させるものである。洗浄手段130は、ウェーハWを保持するスピンナテーブル131を備えている。洗浄手段130は、ウェーハWをスピンナテーブル131に保持して高速で回転させつつ、純水等の洗浄液をウェーハWに向けて噴射して洗浄し、清浄なエアー(圧縮空気)等をウェーハWに向けて噴射して乾燥させる。
【0030】
制御手段140は、加工装置1の各構成要素を制御するものである。例えば、制御手段140は、加工送り手段40、割り出し送り手段50及び切り込み送り手段60のパルスモータを駆動する図示しない駆動回路に接続され、駆動回路を制御してチャックテーブル10のX軸方向の位置や、加工手段20のY軸方向及びZ軸方向の位置を決定する。
【0031】
また、制御手段140は、位置検出機構124に接続され、位置検出機構124により検出されたウェーハWの外周縁WEに基づいてウェーハWの位置を割り出し、第1搬送手段70及び加工送り手段40を制御してウェーハWの中心位置をチャックテーブル10の中心位置に合わせる。また、制御手段140は、位置検出機構124により検出されたノッチNに基づいてセンターテーブル124aの回動手段124bを制御し、ウェーハWの結晶方位の向きを所定の方向に合わせる。なお、制御手段140及び位置検出センサー124dは、位置検出手段として機能する。
【0032】
次に、加工装置1の動作例について説明する。
図4は、位置検出機構の動作例を示すフローチャートである。
図5は、位置検出機構の動作例(その1)を示す断面図である。
図6は、位置検出機構の動作例(その2)を示す要部断面図である。
図7は、位置検出機構の動作例(その3)を示す要部断面図である。
図8は、位置検出機構の動作例(その4)を示す上面図である。
【0033】
先ず、カセット110からウェーハWを搬出する(
図4に示すステップS1)。例えば、制御手段140は、カセット載置機構120の駆動手段123を制御し、カセット110をZ軸方向における所定の位置に設定する。例えば、制御手段140は、搬出入手段100の保持ハンド101が加工対象のウェーハWを搬出できる位置にカセット110を位置付ける。制御手段140は、搬出入手段100を制御し、保持ハンド101をカセット110に接近する方向(Y軸方向)に移動させて加工対象のウェーハWの裏面WRに保持ハンド101を位置付ける。このとき、保持ハンド101とウェーハWの裏面WRとの間には若干の隙間があり、保持ハンド101とウェーハWは非接触状態である。そして、制御手段140は、カセット載置機構120の駆動手段123を制御し、カセット110を若干下降させ、保持ハンド101の吸着パッド101a(
図6等参照)によりウェーハWの裏面WRを吸着してウェーハWを保持すると共に、当該ウェーハWを収容棚112からZ軸方向に離間させる。そして、制御手段140は、搬出入手段100を制御し、保持ハンド101をカセット110から離間する方向(Y軸方向)に移動させてウェーハWをカセット110から搬出する。
【0034】
次に、ウェーハWを位置検出機構124に搬入する(ステップS2)。例えば、制御手段140は、カセット載置機構120の駆動手段123を制御し、位置検出機構124を上昇させてZ軸方向における所定の位置に設定する。例えば、制御手段140は、
図5に示すように、ウェーハWを保持した保持ハンド101の正面位置に位置検出機構124を位置付ける。制御手段140は、搬出入手段100を制御し、ウェーハWを保持した保持ハンド101を位置検出機構124に接近する方向(Y軸方向)に移動させ、
図6に示すように、凸状に反りが生じたウェーハWをセンターテーブル124aの上方に位置付ける。そして、制御手段140は、カセット載置機構120の駆動手段123を制御し、位置検出機構124を所定位置まで上昇させる。例えば、制御手段140は、
図7に示すように、センターテーブル124aの保持面124eの位置とウェーハWの裏面WRの位置とが同じ高さになるまで位置検出機構124を上昇させる。このとき、ウェーハWが保持ハンド101に保持された状態で、ウェーハWの外周縁WE付近の裏面WRが位置検出機構124のガイド面124fに当接し、位置検出機構124が上昇するに従って、ガイド面124fによりウェーハWの外周縁WEが押し上げられる。これにより、ガイド面124fによってウェーハWの反りが矯正されてウェーハWが平らになる。ウェーハWが平らな状態で、センターテーブル124aは、ウェーハWの中心付近の領域を吸引保持する。このとき、
図8に示すように、ウェーハWの外周縁WEは、位置検出センサー124dの発光部124gと受光部124hとの間に位置している。制御手段140は、カセット載置機構120の駆動手段123を制御し、位置検出機構124を若干上昇させて、保持ハンド101の吸着パッド101aによるウェーハWの吸着保持を解除する。
【0035】
次に、ウェーハWの位置及びノッチNを検出する(ステップS3)。例えば、制御手段140は、センターテーブル124aの回動手段124bを制御し、ウェーハWの外周縁WEの位置を3点以上検出する。例えば、位置検出センサー124dは、発光部124gから照射された光がウェーハWの外周縁WEにより遮断されて変化する電圧を検出して制御手段140に検出電圧として出力する。制御手段140は、位置検出センサー124dから出力された検出電圧に基づいてウェーハWの外周縁WEの位置を3点以上検出する。そして、制御手段140は、検出した外周縁WEの位置のそれぞれの座標を三角関数により求め、当該座標に基づいてウェーハWの中心位置を割り出す。
【0036】
次に、ウェーハWの結晶方位の向きを設定する(ステップS4)。例えば、位置検出センサー124dは、ウェーハWの外周縁WEに形成されたノッチNを検出して制御手段140に検出信号を出力する。制御手段140は、検出信号に基づいてセンターテーブル124aを回動させて、ウェーハWの結晶方位の向きを所定の方向に合わせる。例えば、センターテーブル124aに保持されるウェーハWの結晶方位の向きを、チャックテーブル10に保持されるウェーハWの結晶方位の向きと同じ方向にする。
【0037】
次に、ウェーハWをチャックテーブル10に搬送する(ステップS5)。例えば、制御手段140は、カセット載置機構120の駆動手段123を制御し、ウェーハWを保持した位置検出機構124を下降させて、保持ハンド101の吸着パッド101aにウェーハWの裏面WRを吸着保持させる。そして、制御手段140は、センターテーブル124aの吸引を解除し、搬出入手段100を制御して、保持ハンド101を位置検出機構124から離間する方向(Y軸方向)に移動させてウェーハWを筐体121内から外へ搬出させる。制御手段140は、第1搬送手段70を制御し、保持ハンド101により保持されたウェーハWの表面WSを吸着部74により吸着保持してチャックテーブル10の移動経路上までY軸方向へウェーハWを移動させる。このとき、上述のステップS3で算出したウェーハWの中心位置とセンターテーブル124aの中心位置との差に基づいて、ウェーハWをY軸方向に移動させる。そして、制御手段140は、加工送り手段40を制御し、第1搬送手段70の吸着部74に保持されたウェーハWの下方までチャックテーブル10をX軸方向に移動させる。このとき、上述のステップS3で算出したウェーハWの中心位置とセンターテーブルの中心位置との差に基づいて、チャックテーブル10をX軸方向に移動させ、ウェーハWの中心位置とチャックテーブル10の中心位置とを一致させる。そして、制御手段140は、第1搬送手段70を制御し、伸縮機構73を伸長させてウェーハWを下降させ、ウェーハWをチャックテーブル10に保持させる。
【0038】
次に、ウェーハWを切削加工する(ステップS6)。例えば、制御手段140は、加工送り手段40を制御し、チャックテーブル10を切削加工位置まで移動させ、加工手段20等を制御してウェーハWを切削加工する。
【0039】
次に、ウェーハWを洗浄及び乾燥させる(ステップS7)。制御手段140は、ウェーハWの切削加工が終了すると、第2搬送手段90を制御し、チャックテーブル10に保持されたウェーハWを洗浄手段130まで搬送する。洗浄手段130は、ウェーハWをスピンナテーブル131に保持して高速で回転させて洗浄液によりウェーハWを洗浄し、洗浄後、ウェーハWを乾燥させる。
【0040】
次に、ウェーハWをカセット110に収容する(ステップS8)。制御手段140は、第2搬送手段90を制御し、スピンナテーブル131に保持されたウェーハWを搬出入手段100まで搬送する。搬出入手段100は、保持ハンド101によりウェーハWを保持し、ウェーハWをカセット110に収容する。
【0041】
以上のように、実施形態に係る加工装置1によれば、位置検出機構124のセンターテーブル124aの外周にはみ出したウェーハWを支持するガイド部124cを備え、凸状に反ったウェーハWを水平に矯正するものである。これにより、センターテーブル124aによりウェーハWを吸引保持する際にはウェーハWが水平であるため、センターテーブル124aの保持面124eとウェーハWの裏面WRとが面接触するので、保持面124eによりウェーハWを確実に吸引保持できる。
【0042】
また、反ったウェーハWの外周縁WEの位置は、平面視で実際のウェーハWの外周縁WEの位置と異なるが、本発明においては、ウェーハWが水平に矯正されるので平面視で実際のウェーハWの外周縁WEの位置と同一にすることができ、ウェーハWの中心位置を正確に検出することができる。また、ウェーハWが水平に矯正されるのでノッチNの位置も確実に検出できる。
【0043】
〔変形例〕
ガイド部124cは、文字「コ」の形状としたが、センターテーブル124aの外周にはみ出したウェーハWを支持可能な形状であれば、どのような形状でもよい。例えば、ガイド部124cは、文字「U」や「C」の形状としてもよいし、ウェーハWを複数点で支持するように複数のガイド部を配列してもよい。
【0044】
また、位置検出センサー124dは、光学センサーを用いる例を説明したが、例えば、撮像装置によりウェーハWの外周縁WEを撮像してもよい。この場合、撮像画像に基づいてウェーハWの偏心を割り出す。
【0045】
また、ウェーハWの中心位置を割り出してからノッチNの位置を検出したが、ノッチNの位置を検出した後に、ウェーハWの中心位置を割り出してもよい。このようにすれば、ノッチNを誤って外周縁WEと検出することを避けることができる。