JP6335672B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、反りを有する板状被加工物をチャックテーブルまで搬送し、チャックテーブルに吸引保持させることのできる搬送装置に関する。

半導体デバイスや光デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウエーハ又は光デバイスウエーハの表面にストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインが複数形成され、分割予定ラインによって区画される各領域に半導体デバイス、光デバイスが形成される。

これらのウエーハは裏面が研削されて所定の厚みへと薄化された後、分割予定ラインに沿って切削装置又はレーザー加工装置等によって分割されることで、個々の半導体デバイス、光デバイスが製造される。

半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の板状被加工物に研削加工を施す際には、研削装置のチャックテーブルでウエーハの表面側を保護テープを介して吸引保持し、ウエーハの裏面に研削砥石を当接しつつ摺動させ、研削ホイールを研削送りすることで研削は遂行される。

また、板状被加工物にバイト切削加工を施す際には、バイト工具を円軌道で回転させながら、板状被加工物を保持したチャックテーブルを所定の加工送り速度で加工送りすることにより、チャックテーブルに保持された板状被加工物の表面をバイト工具によって旋回切削して平坦化する。

しかし、板状被加工物には反りを有するものがあり、例えば、ＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ−Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）ウエーハ等の異なる材質が積層されたウエーハでは大きな反りを有するものがある。また、大径のウエーハでも大きな反りを有するものがある。

ウエーハが大きく反ってしまうと、チャックテーブルの保持面が平坦であるため、チャックテーブルでウエーハを吸引保持できないという問題が発生する。ウエーハの外周領域が上方に反る場合では、ウエーハの外周領域が浮き上がり、負圧がリークしてウエーハをチャックテーブルで保持できなくなる。このような反ったウエーハをチャックテーブルで吸引保持できるようにした搬送装置が特開２００５−１０９０５７号公報及び特開２００６−０１９５６６号公報で開示されている。

上記公開公報に記載された搬送装置の吸着ハンドには、ウエーハの中央部分のみを吸着する吸着パッドと、ウエーハの上部を覆うプレートやウエーハの外周領域に対応するピンが備えられている。

これらの吸着ハンドでは、チャックテーブルに搬送されたウエーハを、プレートやピンによってチャックテーブルの保持面に押し付けることでウエーハの反りを矯正し、ウエーハをチャックテーブルに吸引保持させている。

特開２００５−１０９０５７号公報 特開２００６−０１９５６６号公報

しかしながら、本来搬送装置はチャックテーブルにウエーハを押し付けるためのものではなく、大きな押しつけ力を得るためには搬送装置を上下動させるためのモータを強力なものに変更しなければならない。

また、このような矯正方法では、ウエーハをチャックテーブルに押し付けたときに発生する反力で搬送装置が配設されたレールやレールを保持するフレームに歪みが発生するという問題がある。

量産工程においてこのような歪みが繰り返し装置に発生すると故障が発生する恐れがあり、歪む部分の補強が必要となる。以上のような問題への対応のために、装置の部品を交換又は補強すると、コストアップになってしまうという問題が発生する。

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、外周領域が上方に反った板状被加工物を搬送してチャックテーブルに吸引保持させる際に、装置のモータや搬送機構を補強することなく、外周領域が上方に反ったウエーハを平坦な状態に矯正できるとともにチャックテーブルに正常に吸引保持させることのできる搬送装置を提供することである。

本発明によると、板状の被加工物を仮置きする仮置きテーブルから保持面を有するチャックテーブルまで被加工物を搬送し、外周部が中央付近に比べて上方に反った被加工物でもチャックテーブルでの吸引保持を可能とする搬送装置であって、被加工物を保持する保持ユニットと、該保持ユニットを該仮置きテーブルと該チャックテーブルとの間で移動させるとともに垂直方向にも移動させる移動手段と、該移動手段の端部から垂下して該保持ユニットを支持する支持部と、を備え、該保持ユニットは、前記支持部に固定された円盤状支持部材と、一端が該円盤状支持部材の中心部分を貫通して該支持部の先端に移動可能に挿入されたロッド部材と、該ロッド部材の他端に固定された吸着面を有する吸着パッドと、該吸着パッドと該円盤状支持部材の間に介装され吸着パッドを下方向に付勢するコイルばねと、該円盤状支持部材の外周部下面に配設された環状押圧パッドと、を含み、該環状押圧パッドは、弾性部材で環状に形成され被加工物よりも大きい外径と被加工物よりも小さい内径とを有し被加工物の外周領域を押圧する押圧部と、弾性部材で環状に形成され該押圧部の外周側面に配設されて該押圧部から下方に向けて延在し、下方に行くに従って径方向外側に向けて広がるとともに厚さが薄くなるテーパー形状の垂下部とを有し、該吸着パッドは該吸着面が該押圧部よりも下方に突出した突出位置と該吸着面が該押圧部より下方に突出しない収容位置との間で移動可能であることを特徴とする搬送装置が提供される。

本発明の搬送装置によると、板状被加工物を搬送してチャックテーブルの保持面に載置した後、保持ユニットを更に下降させて押圧パッドの押圧部で被加工物の外周領域を押圧する際に、垂下部がチャックテーブルの保持面の外周部分に接触して被加工物の外周領域を押圧した押圧部と垂下部とチャックテーブルの保持面と被加工物とに囲まれた領域に密閉領域を形成し、チャックテーブルで被加工物を吸引する際に密閉領域が陰圧となって反った被加工物がチャックテーブルの保持面に密着し、反りを有する被加工物を吸引保持することができる。

本発明の搬送装置を具備した研削装置の斜視図である。 半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着する様子を示す斜視図である。 反ったウエーハをチャックテーブルで吸引保持しようとしている状態の断面図である。 本発明実施形態に係る搬送装置の作用を説明する断面図である（その一）。 搬送装置の作用を説明する断面図である（その二）。 搬送装置の作用を説明する断面図である（その三）。

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搬送装置を具備した研削装置２の外観斜視図が示されている。４は研削装置のベースであり、ベース４の後方には二つのコラム６ａ，６ｂが立設されている。

コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２２と、スピンドル２２を回転駆動するハウジング２０中に収容されたサーボモータと、スピンドルの先端に固定されたホイールマウント２４と、ホイールマウント２４に着脱可能に固定された複数の粗研削用の研削砥石を有する研削ホイール２６を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６を駆動すると、ボールねじ２２が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール２８が固定されている。この一対のガイドレール２８に沿って仕上げ研削ユニット３０が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット３０は、そのハウジング４０が一対のガイドレール２８に沿って上下方向に移動する移動基台３２に取り付けられている。仕上げ研削ユニット３０は、ハウジング４０と、ハウジング４０中に回転可能に収容されたスピンドル４２と、スピンドル４２を回転駆動するハウジング４０中に収容されたサーボモータと、スピンドル４２の先端に固定されたホイールマウント４４と、ホイールマウント４４に着脱可能に固定された仕上げ研削用の研削砥石を有する研削ホイール４６を含んでいる。

仕上げ研削ユニット３０は、仕上げ研削ユニット３０を一対の案内レール２８に沿って上下方向に移動するボールねじ３４とパルスモータ３６とから構成される仕上げ研削ユニット送り機構３８を備えている。パルスモータ３６を駆動すると、ボールねじ３４が回転し、仕上げ研削ユニット３０が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてベース４の上面と平行となるように配設されたターンテーブル４８を具備している。ターンテーブル４８は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４９で示す方向に回転される。

ターンテーブル４８には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル５０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５０は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された保持部を有しており、保持部の保持面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。

ターンテーブル４８に配設された３個のチャックテーブル５０は、ターンテーブル４８が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。

ベース４の前側部分には、ベース４に固定された２つのカセット置台５４，５６からなるカセット載置領域５２が配設されている。カセット置台５４上には、研削前のウエーハを収容するカセット５８が載置され、カセット置台５６上には研削後のウエーハを収容するカセット６０が載置される。

図２に示すように、半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面には複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されており、分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。ウエーハ１１には、ウエーハ１１の結晶方位を示すオリエンテーションフラット１７が形成されている。

ウエーハ１１の裏面研削を実施するに当たり、表面に形成されたデバイス１５を保護するために、ウエーハ１１の表面には表面保護テープ１９が貼着され、表面に貼着された保護テープ１９を下向きにした状態でウエーハ１１はカセット５８内に収容される。

カセット載置領域５２に隣接したベース４には凹部６２が形成されており、この凹部６２内にはウエーハ搬送ロボット６４が配設されている。凹部６２に隣接して、カセット５８からウエーハ搬送ロボット６４により取り出されたウエーハを仮置きする仮置きテーブル６６が配設されており、仮置きテーブル６６の上方には仮置きテーブル６６上に載置されたウエーハ１１を撮像する撮像ユニット６８が配設されている。

７０は本発明実施形態に係る搬送装置であり、エアシリンダ等により上下動可能及びモータ等により回転可能なコラム８２と、コラム８２の上端部に取り付けられたアーム８４と、アーム８４の先端に固定された支持部８６と、支持部８６で支持された保持ユニット８０とを含んでいる。

搬送装置７０は、仮置きテーブル６６上に仮置きされたウエーハ１１を保持ユニット８０で吸着保持して、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置づけられたチャックテーブル５０までウエーハ１１を搬送する。搬送装置７０は更に、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置づけられたチャックテーブル５０上から研削済みのウエーハを吸着保持してスピンナ洗浄ユニット７２まで搬送する。

本発明実施形態の搬送装置７０は、反りを有するウエーハ１１を仮置きテーブル６６からウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置づけられたチャックテーブル５０まで搬送して、吸引保持させるのに特に適した構成を有している。

反ったウエーハ１１をチャックテーブル５０で保持する際の問題点について図３を参照して説明する。チャックテーブル５０はその保持面５０ａに開口する複数の吸引溝７４を備えており、各吸引溝７４は吸引路７６，７８を介して図示しない吸引源に接続されている。

チャックテーブル５０の吸引路７６を吸引源に接続して反りを有するウエーハ１１を吸引保持しようとすると、チャックテーブル５０の保持面５０ａにウエーハ１１が密着していない部分かる負圧がリークし、ウエーハ１１をチャックテーブル５０で吸引保持することができない。

ウエーハ１１を押圧手段で押圧して、チャックテーブル５０の保持面５０ａに対して平坦にすると、チャックテーブル５０の保持面５０ａから負圧がリークしないため、チャックテーブル５０でウエーハ１１を吸引保持することができる。

以下、図４乃至図６を参照して、本発明実施形態に係る搬送装置７０について詳細に説明する。上述したように、搬送装置７０は、ベース４に対して上下動及び旋回可能に取り付けられたコラム８２と、コラム８２の上端部に取り付けられたアーム８４と、アーム８４の先端部から垂下する支持部８６と、支持部８６に支持された保持ユニット８０とを含んでいる。

図４（Ａ）に示すように、保持ユニット８０は、支持部８６の先端に固定された円盤状支持部材８８を備えている。ロッド部材９０の一端が円盤状支持部材８８の中心部分を貫通して支持部８６の先端に移動可能に挿入されており、ロッド部材９０の他端には吸着面９２ａを有する吸着パッド９２が取り付けられている。吸着パッド９２と円盤状支持部材８６の間には吸着パッド９２を下方に付勢するコイルばね９４が介装されている。

円盤状支持部材８８の外周部分の下面には環状押圧パッド９６が取り付けられている。環状押圧パッド９６は、ゴム等の弾性部材で環状に形成されウエーハ１１よりも大きい外径とウエーハ１１よりも小さい内径とを有する押圧部９８と、押圧部９８より柔らかい材質のゴム等の弾性部材で環状に形成され押圧部９８の外周側面に配設されて押圧部９８から下方に向けて延在し、下方に行くに従って径方向外側に向けて広がるとともに厚さが薄くなるテーパー形状の垂下部１００とから構成される。

吸着パッド９２は、コイルばね９４により付勢されて吸着面９２ａが押圧部９８よりも下方に突出した突出位置と、吸着面９２ａが押圧部９８より下方に突出しない図６（Ｂ）に示す収容位置との間で移動可能である。

以下、搬送装置７０の作用について説明する。図４（Ａ）に示すように、搬送装置７０のアーム８４を回動して保持ユニット８０を仮置きテーブル６６に保持されたウエーハ１１上に位置づける。

次いで、図４（Ｂ）に示すように、保持ユニット８０を矢印Ｚ１で示す下方に移動して、吸着パッド９２をウエーハ１１の中心部分に押し付ける。ウエーハ１１の中心部分では反りが小さいので仮置きテーブル６６の吸着を解除した後、吸着パッド９２でウエーハ１１を吸着保持することができる。

吸着パッド９２でウエーハ１１を吸着保持した状態で、図５（Ａ）に示すように、保持ユニット８０を矢印Ｙ１方向に移動して、即ちアーム８４を回動して吸着パッド９２に保持されたウエーハ１１をウエーハ搬入・搬出領域（Ａ）に位置づけられたチャックテーブル５０上に搬送する。次いで、図５（Ｂ）に示すように、保持ユニット８０を矢印Ｚ１で示す下方に移動してウエーハ１１をチャックテーブル５０上に載置する。

保持ユニット８０を尚も下方に移動すると、図６（Ａ）に示すように、コイルばね９４が縮むとともにロッド部材９０の上端部が支持部８６内に入り込む。これと同時に、環状押圧パッド９６の押圧部９８がウエーハ１１の外周部に当接し、環状垂下部１００がチャックテーブル５０の保持面５０ａの外周部に当接するため、環状垂下部１００と押圧部９８とウエーハ１１とチャックテーブル５０の保持面５０ａとの間に密閉領域１０２が形成される。

この状態でチャックテーブル５０を吸引源に接続して矢印Ａで示すように吸引路７６を吸引すると、吸引溝７４に負圧が作用して密閉領域１０２内が負圧（陰圧）となる。従って、保持ユニット８０を矢印Ｚ１方向に押し付けると、図６（Ｂ）に示すように、それほど大きくない押しつけ力でも押圧部９８でウエーハ１１の外周部を押圧してウエーハ１１を平坦に矯正できるため、反りを有するウエーハ１１でもチャックテーブル５０で吸引保持することができる。

吸着パッド９２の吸着を解除してからアーム８４を上昇させると、ウエーハ１１はチャックテーブル５０の保持面５０ａに密着しているため、チャックテーブル５０でウエーハ１１を吸引保持した状態を維持することができる。

このようにチャックテーブル５０でウエーハ１１を吸引保持した後、ターンテーブル４８を１２０°回転してウエーハ１１を粗研削加工領域Ｂに位置づけ、粗研削ユニット１０でウエーハ１１の粗研削を実施する。粗研削実施後、ターンテーブル４８を更に１２０°回転してウエーハ１１を仕上げ研削加工領域Ｃに位置づけ、仕上げ研削ユニット３０でウエーハ11の仕上げ研削を実施する。

仕上げ研削実施後、ターンテーブル４８を更に１２０°回転してウエーハ１１を保持したチャックテーブル５０をウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置づける。次いで、搬送装置７０のアーム８４を回動して保持ユニット８０をウエーハ１１上に位置づけてから、保持ユニット８０を下降して、図４（Ｂ）に示すように、吸着パッド９２の吸着面９２ａをウエーハ１１に接触させる。

チャックテーブル５０の吸引保持を解除してから、吸着パッド９２でウエーハ１１を吸着し、搬送装置７０のアーム８４を回動して研削後のウエーハ１１をスピンナ洗浄ユニット７２まで搬送し、スピンナ洗浄ユニット７２でウエーハ１１をスピン洗浄及びスピン乾燥する。

上述した実施形態では、搬送装置７０を反りを有するウエーハ１１に適用した例について説明したが、反りを有しないウエーハ１１でも勿論搬送することができる。更に、ウエーハの搬送のみでなく、ＷＬ−ＣＳＰウエーハ等の他の板状被加工物の搬送にも本発明の搬送装置を同様に適用することができる。

上述した説明では、本発明の搬送装置７０を研削装置に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ウエーハ等の板状被加工物を吸引保持するチャックテーブルを備えた切削装置、研磨装置、バイト切削装置、レーザー加工装置等の加工装置にも同様に適用することができる。

１０ 粗研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
３０ 仕上げ研削ユニット
４８ ターンテーブル
５０ チャックテーブル
６６ 仮置きテーブル
７０ 搬送装置
８０ 保持ユニット
８２ コラム
８４ アーム
８６ 支持部
８８ 円盤状支持部材
９０ ロッド部材
９２ 吸着パッド
９６ 環状押圧パッド
９８ 押圧部
１００ 垂下部
１０２ 密閉領域

Claims (1)

1. 板状の被加工物を仮置きする仮置きテーブルから保持面を有するチャックテーブルまで被加工物を搬送し、外周部が中央付近に比べて上方に反った被加工物でもチャックテーブルでの吸引保持を可能とする搬送装置であって、
   被加工物を保持する保持ユニットと、
   該保持ユニットを該仮置きテーブルと該チャックテーブルとの間で移動させるとともに垂直方向にも移動させる移動手段と、
   該移動手段の端部から垂下して該保持ユニットを支持する支持部と、を備え、
   該保持ユニットは、前記支持部に固定された円盤状支持部材と、
   一端が該円盤状支持部材の中心部分を貫通して該支持部の先端に移動可能に挿入されたロッド部材と、
   該ロッド部材の他端に固定された吸着面を有する吸着パッドと、
   該吸着パッドと該円盤状支持部材の間に介装され吸着パッドを下方向に付勢するコイルばねと、
   該円盤状支持部材の外周部下面に配設された環状押圧パッドと、を含み、
   該環状押圧パッドは、弾性部材で環状に形成され被加工物よりも大きい外径と被加工物よりも小さい内径とを有し被加工物の外周領域を押圧する押圧部と、
   弾性部材で環状に形成され該押圧部の外周側面に配設されて該押圧部から下方に向けて延在し、下方に行くに従って径方向外側に向けて広がるとともに厚さが薄くなるテーパー形状の垂下部とを有し、
   該吸着パッドは該吸着面が該押圧部よりも下方に突出した突出位置と該吸着面が該押圧部より下方に突出しない収容位置との間で移動可能であることを特徴とする搬送装置。