JP5306928B2

JP5306928B2 - ウエーハ搬送装置

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Publication number: JP5306928B2
Application number: JP2009165234A
Authority: JP
Inventors: 祝子伊藤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-07-14
Also published as: JP2011023433A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを吸引保持して搬送するウエーハ搬送装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削して所定の厚さに形成される、近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。

このように薄く形成されたウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して円形凹部を形成し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に環状補強部を形成する加工方法が特開２００７−１９４６１号公報で提案されている。

このように加工されたウエーハを搬送する場合には、通常用いられているようなウエーハ全面を吸引する保持パッドを使用することはできず、例えば非常に薄く研削された円形凹部全体を吸引保持して搬送したり、剛性のある環状補強部のみを吸引保持して搬送するといった方法が提案されている（例えば、特開２００７−２５８２０６号公報参照）。

特開２００７−１９４６１号公報特開２００７−２５８２０６号公報

しかし、非常に薄く研削された円形凹部全面を吸引する場合、ウエーハのサイズが変わって円形凹部の直径が変わると、凹部に保持パッドが填らなかったり、逆に保持パッドが凹部に対して小さすぎると吸引保持しても凹部が撓んで破損するといった問題が生じるため、その都度保持パッドのサイズを変更する必要がある。

一方、外周に形成された環状補強部のみを吸引する場合、環状補強部は幅が１〜３ｍｍと非常に細いため吸引するには面積が小さく、吸引力が不十分となる。更に、ウエーハ外周に形成されたノッチやオリエンテーションフラットといった半導体ウエーハ独特の欠けた形状に対応するため、それらに対応する部分は吸引しない非吸引領域を形成した保持パッドを作る必要がある。加えて、保持パッドの非吸引領域と半導体ウエーハのノッチやオリエンテーションフラットとを位置合わせする必要がある。

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、デバイス領域に対応する円形凹部及び該円形凹部を囲繞する環状補強部を有するウエーハを搬送する際に、複数のウエーハサイズに対応可能な保持パッドを有するウエーハ搬送装置を提供することである。

本発明によると、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に有し、該デバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、該円形凹部の外周側に該余剰領域を含む環状補強部が形成されたウエーハを吸引保持して搬送するウエーハ搬送装置であって、該円形凹部の底面を吸引保持する吸引面と、該吸引面を囲繞しウエーハの該環状補強部を収容する環状凹部とを有する略円盤形状の保持パッドと、該吸引面に負圧を作用させる吸引手段と、該保持パッドを第１の位置と第２の位置の間で移動させる移動手段とを具備し、該環状凹部はウエーハの直径に対応して同心円状に複数個設けられていることを特徴とするウエーハ搬送装置が提供される。

好ましくは、保持パッドは同心円状に複数個設けられた環状凹部の間に形成された環状吸引面を更に含んでいる。環状吸引面は選択的に吸引手段に連通される。

本発明によると、ウエーハの環状補強部を保持パッドの環状凹部内に挿入して保持パッドの吸引面でウエーハのデバイス領域に対応する円形凹部全面を吸引保持するため、十分な吸引力でウエーハを吸引することができる。更に、一つの保持パッドが複数のウエーハサイズに対応した同心円状の環状凹部を有しているため、ウエーハサイズの変更によって、保持パッドをその都度変更する必要がないため、工数及び部品点数の削減が可能となる。

また、複数の環状凹部の間に形成された環状吸引面を有している形態では、直径の大きなウエーハを吸引保持するときは、吸引面及び環状吸引面の双方に同時に負圧を作用させてウエーハを十分に吸引保持することができる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。表面に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。本発明のウエーハ搬送装置を備えた研削装置の外観斜視図である。研削時におけるチャックテーブルに保持されたウエーハと研削ホイールとの関係を示す斜視図である。研削装置によって実施される円形凹部研削工程の説明図である。円形凹部研削工程が実施された半導体ウエーハの断面図である。本発明実施形態に係るウエーハ搬送装置の概略斜視図である。保持パッドの底面図である。図８の９−９線断面図である。保持パッドによってチャックテーブル上から半導体ウエーハを吸引保持した状態の縦断面図である。

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なっており、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の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、研削時には図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

図３を参照すると、研削装置２の外観斜視図が示されている。この研削装置２は、半導体ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面を研削して円形凹部を形成し、円形凹部の外周側に外周余剰領域１９を含む環状補強部を形成する研削方法を実施するのに適している。

４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に延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に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。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。

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２５と、スピンドル２５を回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドル２５の先端に固定されたマウント２７と、マウント２７に着脱可能に固定された複数の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。

研削ユニット１０は、研削ユニット１０を一対のガイドレール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。

ベース４の中間部分にはチャックテーブル５０を有するチャックテーブル機構２８が配設されており、チャックテーブル機構２８は図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動される。３０はチャックテーブル機構２８をカバーする蛇腹である。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット３２と、第２のウエーハカセット３４と、ウエーハ搬送ロボット３６と、複数の位置決めピン４０を有する位置決め機構３８と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）４２と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）４４と、スピンナユニット４６が配設されている。

また、ベース４の概略中央部には、チャックテーブル５０を洗浄する洗浄水噴射ノズル４８が設けられている。この洗浄水噴射ノズル４８は、チャックテーブル５０が装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５０に向かって洗浄水を噴射する。

このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット３２に収容されている図２に示したような半導体ウエーハ１１は、ウエーハ搬送ロボット３６で位置決め機構３８に搬送されて位置決めピン４０により位置決めされる。

位置決めされたウエーハ１１は、ローディングアーム４２により吸引保持されてウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられたチャックテーブル５０まで搬送され、チャックテーブル５０により吸引保持される。

チャックテーブル５０に吸引保持されたウエーハ１１は、図示しないチャックテーブル移動機構により研削ユニット１０直下の研削領域までＹ軸方向に移動される。図４に示されるように、マウント２７にボルト２９で着脱可能に装着された研削ホイール２４は、ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９に対応するウエーハの裏面に環状補強部を形成するのに適した研削ホイールである。

図５に最もよく示されるように、チャックテーブル５０の回転中心Ｐ１と研削ホイール２４の回転中心Ｐ２とは偏心しており、研削砥石２６の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線５２の直径より小さく、境界線５２の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石２６がチャックテーブル５０の回転中心Ｐ１を通過するように設定される。

チャックテーブル５０を矢印ａで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削送り機構１８を作動して研削ホイール２４の研削砥石２６をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。

その結果、半導体ウエーハ１１の裏面には、図６に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削されて円形凹部３１が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域が残存されて環状補強部３３が形成される。

研削の終了したウエーハ１１は、チャックテーブル５０を搬入・搬出領域に移動してからアンローディングアーム４４で吸引保持されてスピンナユニット４６に搬送される。スピンナユニット４６で洗浄及びスピン乾燥されたウエーハ１１は、ウエーハ搬送ロボット３６で把持されて第２のウエーハカセット３４内に収容される。

以下、本発明のウエーハ搬送装置をウエーハ搬出機構４４に適用した例について図７乃至図１０を参照して詳細に説明する。ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）４４は保持パット５４と、保持パッド５４を連結部６６（図９参照）で支持するアーム５６から構成される。

アーム５６は図示しない移動手段（旋回手段）により図３に示したチャックテーブル５０とスピンナユニット４６との間で旋回される。アーム５６の先端部と保持パッド５４の枠体５８との間にはコイルばね７０が介装されており、これにより保持パッド５４は傾動可能にアーム５６の先端に取り付けられている。

図８は保持パッド５４の底面図を示しており、図９は図８の９−９線断面図である。保持パッド５４の枠体５８には半導体ウエーハ１１の円形凹部３１を吸引する円形吸引面６０と、円形吸引面６０を囲繞する環状吸引面６２が形成されている。

円形吸引面６０と環状吸引面６２との間には環状凹部７６が形成され、環状吸引面６２と枠体５４の外周部との間には環状凹部７８が形成されている。円形吸引面６０及び環状吸引面６２はポーラスセラミックス等の多孔質材料や、複数の吸引孔が形成された樹脂等から形成されている。

円形吸引面６０は複数の同心円状吸引路６４、連結部６６に形成された吸引路６８及びフレキシブルパイプ８２を介して真空吸引源８０に接続されている。フレキシブルパイプ８２の途中には電磁切替弁８４が挿入されており、円形吸引面６０は電磁切替弁８４を切り替えることにより真空吸引源８０に選択的に連通される。

環状吸引面６２は、環状吸引路７３、接続パイプ７２内の吸引路７４及びフレキシブルパイプ８６を介して真空吸引源８０に接続されている。フレキシブルパイプ８６の途中には電磁切替弁８８が挿入されており、電磁切替弁８８を切り替えることにより環状吸引面６２は選択的に真空吸引源８０に連通される。

図１０を参照すると、チャックテーブル５０上の半導体ウエーハ１１を、保持パッド５４で吸引保持した状態の保持パッド５４の断面図が示されている。半導体ウエーハ１１の環状補強部３３が環状凹部７６中に挿入されて、円形吸引面６０でウエーハ１１の円形凹部３１を吸引保持する。

この時、電磁切替弁８４を接続位置に切り替えて、円形吸引面６０は真空吸引源８０に連通されている。一方、電磁切替弁８８は遮断位置に切り替えられており、これにより環状吸引面６２には吸引力が作用していない。

半導体ウエーハ１１は例えば８インチウエーハであり、この場合にはウエーハ１１の環状補強部３３は図１０に示すように内側の環状凹部７６中に挿入されて、ウエーハ１１の円形凹部３１が円形吸引面６０により吸引保持される。

例えば、１０インチウエーハ等の大径ウエーハの場合には、ウエーハ１１の環状補強部３３が外側の円形凹部７８中に挿入され、電磁切替弁８４，８８を何れも接続状態に切り替えることにより、ウエーハ１１の円形凹部３１が円形吸引面６０及び環状吸引面６２により吸引保持される。

上述した実施形態のウエーハ搬送装置によると、保持パッド５４がその底面に環状凹部７６，７８を有しているため、ウエーハ１１の環状補強部３３を何れかの環状凹部７６，７８中に挿入して円形吸引面６０でウエーハ１１の円形凹部３１を吸引保持するため、十分な吸引力でウエーハ１１を吸引保持することができる。

また、保持パッド５４に、複数のウエーハサイズに対応した同心円状の環状凹部７６，７８が形成されているため、ウエーハサイズの変更によって保持パッドをその都度変更する必要が無いため、工数及び部品点数の削減が可能となる。

更に、環状凹部７６，７８の間の環状吸引面６２を選択的に真空吸引源８０に連通できるので、直径の大きなウエーハを吸引するときは、ウエーハ１１の円形凹部３１のほぼ全域に渡って負圧を作用させてウエーハ１１を十分に吸引することができ、ウエーハの直径が小さくて吸引保持しているウエーハ１１より外側に環状吸引面６２が存在する場合には、電磁切替弁８８を遮断に切り換えることにより、環状吸引面６２に切削屑などの異物を付着させることがない。

２研削装置
１０研削ユニット
１１半導体ウエーハ
１７デバイス領域
１９外周余剰領域
２４研削ホイール
２６研削砥石
３１円形凹部
３３環状補強部
４４搬出機構（アンローディングアーム）
５４保持パッド
６０円形吸引面
６２環状吸引面
７６，７８環状凹部
８０真空吸引源

Claims

複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に有し、該デバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、該円形凹部の外周側に該余剰領域を含む環状補強部が形成されたウエーハを吸引保持して搬送するウエーハ搬送装置であって、
該円形凹部の底面を吸引保持する吸引面と、該吸引面を囲繞しウエーハの該環状補強部を収容する環状凹部とを有する略円盤形状の保持パッドと、
該吸引面に負圧を作用させる吸引手段と、
該保持パッドを第１の位置と第２の位置の間で移動させる移動手段とを具備し、
該環状凹部はウエーハの直径に対応して同心円状に複数個設けられていることを特徴とするウエーハ搬送装置。
同心円状に複数個設けられた前記環状凹部の間に形成された環状吸引面を更に具備し、
該環状吸引面は選択的に前記吸引手段に連通されることを特徴とする請求項１記載のウエーハ搬送装置。