JP5295720B2 - 半導体ウエーハ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハを収容するカセットを備えた半導体ウエーハ加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数表面に形成され、個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置や研磨装置によって裏面が研削又は研磨されて所定の厚みへと薄化された後、切削装置によって分割予定ラインが切削されることで個々のデバイスへと分割される。分割されたデバイスは、携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。

これらの研削装置、研磨装置、又は切削装置等の加工装置において、半導体ウエーハはカセット内に複数枚収容されて加工装置に供給される。カセットは１枚の半導体ウエーハが収容されるウエーハ収容部を複数備え、半導体ウエーハはその表裏面が水平方向を向くようにウエーハ収容部内に積層される形で収容される。

カセットに収容された半導体ウエーハは、搬送手段によってカセットの開口部から搬出されて所定の加工が施され、加工終了後同一のカセット又は別のカセット内へと搬入される。

半導体ウエーハ製造工程では、複数の工程に渡って同一のカセットが使用されており、加工装置に載置されるカセットには全てのウエーハ収容部内に半導体ウエーハが収容されているとは限らない。

例えば、研削工程や切削工程の前工程の保護テープ貼着工程、ダイシングテープ貼着工程等で半導体ウエーハが破損した場合、破損した半導体ウエーハが収容されていたウエーハ収容部は空の状態で研削装置や切削装置等の加工装置に供給される。
特開２００６−２１２６４号公報 特開２００３−３１１６１５号公報 特開２００３−２２９３８２号公報

一般的に、加工装置の搬送手段はカセット内に収容された半導体ウエーハの有無を検出するための光センサを有しており、半導体ウエーハ搬出のために搬送手段が各ウエーハ収容部へ移動した後、光センサでウエーハの有無を確認しているため、半導体ウエーハが収容されていないウエーハ収容部がある場合にはスループットの低下を招くという問題がある。

また、多くのカセットの各ウエーハ収容部は半導体ウエーハの外周部のみを支持するように対向する櫛歯状の側壁から形成されている。このような構造のカセットにおいては、半導体ウエーハを収容する際に誤って左右の側壁の段違いのウエーハ収容部に跨って半導体ウエーハが挿入されやすい。

半導体ウエーハが左右の側壁で段違いのウエーハ収容部に跨って収容されると、ウエーハ搬出時に搬送手段と半導体ウエーハとが衝突して半導体ウエーハを破損してしまうという問題が生じる。

更に、カセットの開口部から突出して半導体ウエーハが収容された場合においても、同様に半導体ウエーハ搬出時に搬送手段と半導体ウエーハとが衝突して半導体ウエーハを破損させてしまうという問題が生じる。

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、カセット内から半導体ウエーハの搬出時間を短縮し、半導体ウエーハ搬出時の半導体ウエーハの破損を防止可能な半導体ウエーハ加工装置を提供することである。

本発明によると、半導体ウエーハを収容するカセットと、該カセットが載置されるカセット載置台と、該カセットに収容された半導体ウエーハを搬入・搬出する搬送手段とを備えた半導体ウエーハ加工装置であって、該カセットは、１枚の半導体ウエーハが表裏面を略水平方向とする向きで収容される複数のウエーハ収容部と、半導体ウエーハを該カセットに搬入・搬出する該搬送手段に対向した開口部とを有し、該開口部に対峙して配設され、該カセットの複数のウエーハ収容部を撮像する撮像手段と、該カセット載置台と該撮像手段とを相対的に垂直方向へ移動する移動手段と、該撮像手段で撮像された撮像画像を解析して半導体ウエーハの収容状態を判別する判別手段と、該判別手段で判別した判別結果を記憶する記憶手段と、前記開口部の上方又は下方に配設されて、該開口部から突出して収容された半導体ウエーハを該撮像手段で撮像可能な状態に映し出す反射鏡と、を更に備えたことを特徴とする半導体ウエーハ加工装置が提供される。

本発明によると、カセット載置台と撮像手段とを相対的に垂直方向へ移動させて各ウエーハ収容部を撮像し、撮像画像を解析することで各ウエーハ収容部における半導体ウエーハの収容有無が予め確認できるため、カセット内から半導体ウエーハの搬出時には半導体ウエーハが収容されているウエーハ収容部にのみ搬送手段を位置付けることで搬送時間を短縮することができる。

また、撮像画像の解析により半導体ウエーハが左右の側壁のウエーハ収容部に段違いに跨って収容されている場合においても、ウエーハ搬出前に半導体ウエーハの段違い収容を検出することが可能となり、半導体ウエーハと搬送手段との干渉による半導体ウエーハの破損を防止することができる。

カセット開口部の上方又は下方に反射鏡が配置されている場合には、反射鏡に映し出される像を撮像して解析することで、開口部から突出して収容された半導体ウエーハの有無を搬出前に検出することが可能となり、半導体ウエーハと搬送手段との干渉による半導体ウエーハの破損を防止することができる。

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は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハ１１の斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の研削時には、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは、保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

以下、このように形成された半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する半導体ウエーハ加工装置の一種である研削装置２を図３を参照して説明する。４は研削装置２のハウジングであり、ハウジング４の後方には二つのコラム６ａ６ｂが垂直に立設されている。

コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）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図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４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移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４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（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８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２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてハウジング４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４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４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４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４６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４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャック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４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４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。

ハウジング４の前側部分には、第１ウエーハカセット５０と、リンク５１及びハンド５２を有するウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、研削されたウエーハを洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置６４と、スピンナ洗浄装置６４で洗浄及びスピン乾燥された研削後のウエーハを収容する第２ウエーハカセット６６が配設されている。

スピンナ洗浄装置６４は、研削された半導体ウエーハを吸引保持して回転するスピンナテーブル６８を有している。スピンナテーブル６８は半導体ウエーハの直径と概略同径以上の直径を有している。スピンナ洗浄装置６４は、スピンナテーブル６８に吸着保持された研削済みのウエーハに向けて洗浄水を供給する図示しない洗浄水供給ノズルを有している。

図４に示すように、第１ウエーハカセット５０の両側壁５０ａ，５０ｂには櫛歯状に形成された複数のウエーハ収容部７０が形成されている。第１ウエーハカセット５０はウエーハ搬送ロボット５４に対向する開口部７２を有しており、この開口部７２を介して半導体ウエーハ１１は第１ウエーハカセット５０内に搬入され、また第１ウエーハカセット５０から搬出される。

半導体ウエーハ１１は第１ウエーハカセット５０の側壁５０ａ，５０ｂに形成されたウエーハ収容部７０にその両側部を挿入することにより第１ウエーハカセット５０内に収容される。７３は第１ウエーハカセット５０を搬送したりするとき把持する取っ手である。第２ウエーハカセット６６も、第１ウエーハカセット５０と同様な構成を有している。

図１と図５を合わせて参照すると、ウエーハ搬送ロボット５４上には撮像手段としてのカメラ５５が搭載されている。ウエーハ搬送ロボット５４はＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸方向に移動可能に構成されており、半導体ウエーハ１１が複数枚収容された第１ウエーハカセット５０をカセット載置台としてのハウジング４上に載置すると、ウエーハ搬送ロボット５０が垂直方向に移動してカメラ５５で第１ウエーハカセット５０内に収容された全ての半導体ウエーハ１１を撮像する。

カメラ５５で撮像された撮像画像はコントローラ７４の判別手段７６に送られ、判別手段７６では撮像画像を解析して半導体ウエーハ１１の収容状態を判別する。判別手段７６で判別した判別結果はＲＡＭ等の記憶手段７８に記憶される。判別手段７６で判別される収容状態としては、半導体ウエーハの有無、段ずれのみでなく、半導体ウエーハ１１の反りも判別することができる。

例えば、判別手段７６で上からｎ番目のウエーハ収容部７０内に半導体ウエーハ１１が収容されていないと判別すれば、その結果が記憶手段７８に記憶され、ウエーハ搬送ロボット５４はハンド５２を上からｎ番目のウエーハ収容部７０にアクセスすることなく、次段のウエーハ収容部７０にアクセスするように制御するため、ウエーハ搬送ロボット５４によるウエーハの搬送時間を短縮することができる。

また、半導体ウエーハ１１が左右の側壁５０ａ，５０ｂの段違いのウエーハ収容部７０に跨って収容されていると判別された場合には、コントローラ７４がこの状態を警報装置等で警報を発するように制御することにより、オペレータに知らしめてオペレータに半導体ウエーハ１１の収容状態を是正させるようにすることもできる。

更に、本実施形態の研削装置２では、開口部７２の下側に開口部７２から突出して収容された半導体ウエーハ１１をカメラ５５により撮像可能な状態に映し出す４５度傾斜した反射鏡が設けられている。

反射鏡８０に映し出される像を撮像して判別手段７６で解析することにより、開口部７２から突出して収容された半導体ウエーハ１１の有無を搬出前に検出することが可能となり、半導体ウエーハ１１とウエーハ搬送ロボット５４との干渉による半導体ウエーハ１１の破損を未然に防止することができる。

反射鏡８０の配設位置は図５に示した開口部７２の下方に限定されるものではなく、図６に示す実施形態のように反射鏡８０を開口部７２の上方に配設するようにしても良い。この場合にも、図５に示した実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、反射鏡は図５に示した４５度傾斜した反射鏡に限定されるものでなく半球ミラー等でも同様に適用可能である。更に、図５ではウエーハカセット５０の載置部に反射鏡を配設したが、ウエーハカセット５０自体にミラーを配設するようにしても良い。

図７を参照すると、本発明第２実施形態の研削装置２Ａの外観斜視図が示されている。本実施形態の説明において、図３に示した第１実施形態と同一構成部分については同一符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。

本実施形態の研削装置２Ａでは、ウエーハ搬送ロボット５４に干渉しない位置で第１ウエーハカセット５０の開口部７２に対峙してコラム８２が立設されている。このコラム８２には、カメラ５５がボールねじ及びパルスモータからなる垂直方向移動機構８４により上下方向に移動可能なように取り付けられている。

本実施形態の研削装置２Ａでも、カメラ５５で第１ウエーハカセット５０内に収容された半導体ウエーハ１１を撮像することにより、上述した第１実施形態の研削装置２と同様な効果を奏することができる。

以上の説明では、本発明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、同じくウエーハカセット内に収容された半導体ウエーハを加工する切削装置（ダイシング装置）、研磨装置等にも同様に適用可能である。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 本発明第１実施形態に係る研削装置の外観斜視図である。 半導体ウエーハを収容したウエーハカセットの斜視図である。 本発明の要部を示す説明図である。 図５に示した実施形態の変形例を示す説明図である。 本発明第２実施形態に係る研削装置の外観斜視図である。

符号の説明

２，２Ａ 研削装置
１０ 粗研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１３ ストリート
１５ デバイス
２８ 仕上げ研削ユニット
４４ ターンテーブル
５０ 第１ウエーハカセット
５４ ウエーハ搬送ロボット
５５ カメラ
７０ ウエーハ収容部
８２ コラム
８４ 垂直移動機構

Claims (2)

1. 半導体ウエーハを収容するカセットと、該カセットが載置されるカセット載置台と、該カセットに収容された半導体ウエーハを搬入・搬出する搬送手段とを備えた半導体ウエーハ加工装置であって、
   該カセットは、１枚の半導体ウエーハが表裏面を略水平方向とする向きで収容される複数のウエーハ収容部と、半導体ウエーハを該カセットに搬入・搬出する該搬送手段に対向した開口部とを有し、
   該開口部に対峙して配設され、該カセットの複数のウエーハ収容部を撮像する撮像手段と、
   該カセット載置台と該撮像手段とを相対的に垂直方向へ移動する移動手段と、
   該撮像手段で撮像された撮像画像を解析して半導体ウエーハの収容状態を判別する判別手段と、
   該判別手段で判別した判別結果を記憶する記憶手段と、
   前記開口部の上方又は下方に配設されて、該開口部から突出して収容された半導体ウエーハを該撮像手段で撮像可能な状態に映し出す反射鏡と、
   を更に備えたことを特徴とする半導体ウエーハ加工装置。
2. 前記撮像手段は、前記搬送手段に搭載されている請求項１記載の半導体ウエーハ加工装置。

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