JP5491273B2 - ウェーハの面取り装置 - Google Patents
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Description
この場合、上斜面1auの水平長さを「面取り幅X1」と呼び、下斜面1adの水平長さを「面取り幅X2」と呼ぶ。
また、図15に示すように、ウェーハ1のエッジ1aを、上平面に対して角度α2だけ傾斜した上斜面1auと、下平面に対して角度α2だけ傾斜した下斜面1adと、エッジ1aの端面を形成する垂直な周端面1bと、同じ半径R2を有する2つの円弧であって上斜面1auと周端面1bとの間および下斜面1adと周端面1bとの間を滑らかに接続する円弧1c,1cとからなる断面形状(ほぼ台形形状)に加工する場合がある。
この場合も、上斜面1auの水平長さを「面取り幅X1」、下斜面1adの水平長さを「面取り幅X2」、周端1bの面幅の長さを「面取り幅X3」とそれぞれ呼ぶ。
また、この面取り装置には、この加工部40のほかに、加工前のウェーハ1を格納する2つのカセット12と、加工前にウェーハ1の厚さを測定するとともにウェーハ1の中心とノッチ1nの方向(ウェーハの円周方向)とを設定する前設定部45と、加工したウェーハ1を洗浄する洗浄部47と、加工したウェーハの形状寸法を測定する後測定部50と、加工の完了したウェーハ1を格納するカセット13とが設けられていた。
また、加工テーブル41を静止させた状態でウェーハ1のノッチ1nに砥石43が押し当てられ、面取り加工される。
よって、ウェーハの面取り装置のスループット(単位時間あたりの処理量)は、面取り加工の時間の長さに影響されていた。
この面取り装置は複数の加工部40を有し、各加工部40に、加工テーブル41と、加工特性(ウェーハの加工箇所や粗さ等)の異なる砥石42、43のユニットとをそれぞれ備えている。
また、加工搬送部44は前設定部45から各加工部40にウェーハ1を供給できる可動範囲を有し、同様に洗浄搬送部46も、各加工部40から洗浄部47にウェーハ1を搬送できる可動範囲を有している。
その他の構成においては、前記従来の面取り装置と概ね同様である。
このように、特許文献1の面取り装置では、複数の加工部40に順次ウェーハ1を供給し、複数の加工部40で同時並行してウェーハ1を面取り加工し、加工の完了したウェーハ1を順次洗浄部47へ搬送することによって、スループットを大きくすることができた。
また、面取り装置全体で同一加工特性の砥石(たとえば砥石42)を複数有していたため、同一加工特性の砥石42の間で摩耗度合いに差が出た場合にはウェーハ1の品質にばらつきを生じることとなり、加えて、複数の砥石42を管理する手間がかかっていた。たとえば、一つの砥石42を交換する場合には、他の加工部40の同一加工特性の砥石42との間で面取り精度にばらつきが出ないように、直径や面取り幅等の加工仕上げ寸法を入力する制御部の設定を調整する必要があった。
さらに、砥石42、43を回転させるスピンドルモータは、一旦面取り加工を開始すると、通常、砥石42、43がウェーハ1を加工していない間も稼動させ続けておくため、加工部40を増やした分だけ電力と冷却水を浪費する量が増大し、ランニングコストの増加を招いていた。
また、他の課題は、一枚のウェーハを面取り加工する際に、面取り加工前の処理、面取り加工、面取り加工後の処理のほとんどを一つの加工テーブルおよびその近傍で行うことができて、装置全体のコストやサイズを低減させることのできるウェーハの面取り装置を提供することにある。
第1の発明に係るウェーハの面取り装置は、ウェーハを戴置する複数の加工テーブルと、上記ウェーハの周縁部を面取りするための複数種類の加工工程にそれぞれ対応した異なる加工特性を有する複数の砥石と、上記各砥石をそれぞれ上記加工テーブル間で移動させる砥石移動手段とを有し、上記各砥石が、それぞれ一つの加工テーブルに接近してウェーハを面取り加工し、次いで他の加工テーブルに順次移動して加工することを繰り返すことにより、複数の上記ウェーハを上記複数の砥石が同時並行して面取りすることを特徴とする。
加工前センサーの測定対象としては、例えば、ウェーハの直径、厚み、中心位置、ノッチ位置などをあげることができる。
面取り装置が上記加工前センサーを複数有する場合には、各加工前センサーごとに上記加工前センサー移動手段を設けてもよく、いくつかの加工前センサーを1つの加工前センサー移動手段によって移動するユニットとして形成してもよい。
面取り装置が上記加工後センサーを複数有する場合には、各加工後センサーごとに上記加工後センサー移動手段を設けてもよく、また、いくつかの加工後センサーを一体化して1つの加工後センサー移動手段によって移動するように形成してもよい。
このような面取り装置では、ウェーハ洗浄機構とウェーハ乾燥機構とに各別の後処理機構移動手段を設けてもよく、また、ウェーハ洗浄機構およびウェーハ乾燥機構が1つの後処理機構移動手段によって移動するユニットとして形成してもよい。
また、面取り装置では、ウェーハを面取り加工していない遊びの時間にも砥石を回転させ続け、スピンドルモータに冷却水を使用する必要があるが、第1の発明にかかる面取り装置では、砥石の数が抑えられるとともに各砥石の遊びの時間が少なくなるため、電力および冷却水の浪費を低減させることができる。
図1に示すように、この面取り装置は、ウェーハ1を戴置する複数の加工テーブル2を有し、また、複数の面取り工程にそれぞれ対応した異なる加工特性(粗さやウェーハの加工箇所など)を有する複数の砥石3、4、5、6を有するものであって、各砥石3、4、5、6が加工テーブル2の間で移動可能であることを特徴とする。
また同様に、面取り加工の前後にウェーハ1の測定、洗浄および乾燥を行うセンサー7、8、9、洗浄機構10、乾燥機構11が、加工テーブル2の間で移動可能であることを特徴とする。
以下で詳述する。
また、面取り装置には、ウェーハ1を搬送するために、ウェーハ1をカセット12から取り出しあるいはカセット13に格納するカセットアーム14と、このカセットアーム14からウェーハ1を受け取って各加工テーブル2に戴置する搬入アーム15と、加工されたウェーハ1を加工テーブル2からカセットアーム14に受け渡す搬出アーム16とが設けられている。
ウェーハ1の面取り加工のために、この面取り装置は、エッジ1aの粗研用の総形砥石3と、エッジ1aのコンタリング加工(精研)用の一対の円盤砥石4a、4aと、ノッチ1nの粗研用の総形砥石5と、ノッチ1nの精研用の砥石6とを有している。
図2に示すように、加工テーブル2の上部には、ウェーハ1が戴置されるステージ17が設けられている。このステージ17はウェーハ1よりも小径に形成され、戴置されたウェーハ1を負圧によって固定する吸着チャックを有している。
また、図2、図7に示すように、加工テーブル2には、モータを用いた加工テーブル回転機構18が設けられ、ウェーハ1の面取り加工の際にステージ17を回転させて、ウェーハ1のエッジ1aを全周に亘って面取り加工できるようになっている。さらに、加工テーブル2は、レールまたはボールねじ等で構成される加工テーブル接近離間機構19によって、X軸と直交する水平な方向(以下、Y軸方向という)に移動が可能であり、ウェーハ1を上記各砥石3、4、5、6と接近離間させて面取り加工することができる。
カセット12、13の列と加工テーブル2の列の間には、カセットアーム14が設けられている。このカセットアーム14は、ウェーハ1を乗せて搬送する略Y字状のアーム部14aを有している。さらに、カセットアーム14には、図2に示すように、X軸方向に移動するためのカセットアームX軸移動機構20が設けられるとともに、アーム部14aをY軸方向に移動するためのカセットアームY軸移動機構21、昇降させるカセットアーム昇降機構22および水平に旋回させるカセットアーム旋回機構23が設けられている。
搬入アーム15には、X軸方向に移動するための搬入アーム移動機構24(図2)およびアーム部15aを昇降させる搬入アーム昇降機構(図示せず)が設けられており、カセットアーム14から各加工テーブル2への未加工のウェーハ1の受け渡しを行うことができる。
図3に示すように、アラインメントセンサー7は搬入アーム15に対し旋回可能に取り付けられるため、ウェーハ1を吸着チャック15bと吸着または取り外しする際にはアラインメントセンサー7が接触しないように逃がすことができ、搬入アーム15がウェーハ1を保持した状態でアラインメントセンサー7をウェーハ1の上下に旋回させてウェーハ1を測定できる。また、搬入アーム15に対してアラインメントセンサー7を昇降させるアラインメントセンサー昇降機構(図示せず)が設けられ、ウェーハ1の測定に際してアラインメントセンサー7の高さを調整することができる。
搬入アーム15は、アラインメントセンサー7の測定結果から設定したウェーハ1の円周方向の戴置角度に基づいて、ウェーハ1を回転させて所望の戴置角度で加工テーブル2に戴置する。このとき、ウェーハ1の中心と加工テーブル2のステージ17の中心が一致するようにする。
なお、厚さセンサー8は、搬入アーム15がウェーハ1を保持した状態でウェーハ1の厚さを測定するように構成してもよい。
ノッチ粗研砥石5は、図5に示すように、エッジ粗研砥石3と同様にウェーハ1の要求される断面形状と一致する溝を周端面に刻設してある総形砥石であって、エッジ粗研砥石3と同じ向きに回転させたまま、加工テーブル接近離間機構19による加工テーブル2のY軸方向移動と、後述の粗研砥石移動機構27によるノッチ粗研砥石のX軸方向移動とを用いて、ノッチ1nの形状に沿わせて粗研を行う。
図2、図5に示すように、エッジ粗研砥石3およびノッチ粗研砥石5は、一つの砥石支持装置26に取り付けられて、ウェーハ1を面取り加工する。また、砥石支持装置26は面取り装置の側壁29上部に取り付けられ、X軸方向に移動するための粗研砥石移動機構27および昇降するための粗研砥石昇降機構28を有している。一例として、粗研砥石移動機構27は、側壁29に取り付けられるX軸方向のねじ軸と砥石支持装置26に取り付けられるナットとからなるボールねじを用いて、サーボモータを駆動力として構成することができる。同様に、粗研砥石昇降機構28も、ボールねじを用いて構成することができる。
このため、図2、図7、図8に示すように、エッジ精研砥石4は砥石支持装置30に支持され、各砥石4a、4aは砥石を回転させるスピンドルモータを介して砥石支持装置30に取り付けられている。また、砥石支持装置30全体を昇降させる支持装置昇降機構31を設けるとともに、各砥石4a、4aを各別に昇降させるエッジ精研砥石昇降機構32、32を設けており、各砥石4a、4aを同じ高さに維持してウェーハ1のエッジ1aを面取り加工する(図6)こともできるが、各砥石4a、4aの高さを異ならせて、ウェーハ1を上下から挟むようにして上斜面1auおよび下斜面1adの面取り加工をすることもできる(図9)。
また、図2に示すように、エッジ精研砥石4を取り付ける砥石支持装置30は面取り装置の側壁29下部に組み付けられ、X軸方向に移動するためのエッジ精研砥石移動機構33を有している。一例として、エッジ精研砥石移動機構33は、側壁29に取り付けられるX軸方向のねじ軸と砥石支持装置30に取り付けられるナットとからなるボールねじを用いて、サーボモータを駆動力として構成することができる。
図10に示すように、ノッチ精研砥石6は砥石支持装置34に支持され、砥石を回転させるスピンドルモータの回転を先端部34aで変換することで、垂直方向に回転するように取り付けられている。
また、図2、図10に示すように、ノッチ精研砥石6を取り付ける砥石支持装置34は、加工テーブル2とカセット12、13との間に設置される面取り装置の中壁37下部に取り付けられ、X軸方向に移動するためのノッチ精研砥石移動機構35および昇降するためのノッチ精研砥石昇降機構36を有している。一例として、ノッチ精研砥石移動機構35は、中壁37に取り付けられるX軸方向のねじ軸と砥石支持装置34に取り付けられるナットとからなるボールねじを用いて、サーボモータを駆動力として構成することができる。同様に、ノッチ精研砥石昇降機構36も、ボールねじを用いて構成することができる。
搬出アーム16には、X軸方向に移動するための搬出アーム移動機構38、アーム部16aを昇降させる搬出アーム昇降機構(図示せず)およびアーム部16aを旋回させる搬出アーム旋回機構(図示せず)が設けられており、各加工テーブル2からカセットアーム14への加工済みのウェーハ1の受け渡しを行うことができる。
本実施例では、ウェーハ1を加工テーブル2の上方に保持して、ウェーハ1の洗浄および乾燥を行いながら、加工テーブル2のステージ17の洗浄および乾燥を行えるように洗浄機構10と乾燥機構11とを構成したが、ウェーハ1を加工テーブル2に戴置した状態でウェーハ1の洗浄および乾燥を行うように構成してもよい。
加工後センサー9は搬出アーム16に対し旋回可能に取り付けられるため、ウェーハ1の形状を測定するには、まず、搬出アーム16がウェーハ1を保持した状態で加工後センサー9をウェーハ1の真上から逃がす。次いで、アーム部16aの高さを加工後センサー9の高さに上昇させ、加工後センサー9を旋回させてウェーハ1の上下に配置し、ウェーハ1の形状を測定できる。また、加工後センサー9は、洗浄機構10または乾燥機構11の上方に設けてあり、ウェーハ1の洗浄または乾燥の際に汚れないようになっている。このほかに、ウェーハ1を加工テーブル2に戴置した状態で、加工後センサー9がウェーハ1の形状を測定するように構成してもよい。
また、必要に応じて、加工後センサー9にカメラを搭載し、エッジ1aの面取り幅X1、X2、X3やチッピング(欠け)の有無を測定できるようにしてもよい。
この面取り装置では、1台の加工テーブル2につき第一工程、第二工程、第三工程、第四工程を順に繰り返すことにより、4台の加工テーブル2で効率的にウェーハ1を面取り加工することができる。
面取り加工において、ウェーハ1に対するエッジ粗研砥石3またはノッチ粗研砥石5の位置をX軸方向に移動させながら精密加工するときには、粗研砥石移動機構27によって精密に移動させることができる。
面取り加工において、ウェーハ1に対するエッジ精研砥石4の位置をX軸方向に移動させながら精密加工するときには、エッジ精研砥石移動機構33によって精密に移動させることができる。
面取り加工において、ウェーハ1に対するノッチ精研砥石6の位置をX軸方向に移動させながら精密加工するときには、ノッチ精研砥石移動機構35によって精密に移動させることができる。
この面取り装置においては、第一工程、第二工程、第三工程、第四工程の施工時間がいずれも80〜120秒程となり、施工時間のばらつきが少なくなる。
以下では、4台の加工テーブル2を、加工テーブル2A、2B、2C、2Dとして区別する。
この面取り装置で、全ての加工テーブル2でウェーハ1が戴置されていない状態から面取り加工を開始すると、まず、加工テーブル2Aにおいて、第一工程の後半工程、すなわちカセット12のウェーハ1を取り出してから加工テーブル2A上で厚さを測定するまでの工程が行われる(t1)。
加工テーブル2A,2Bの動作がともに完了すると、次に、加工テーブル2Aで第三工程が行われると同時に、加工テーブル2Bで第二工程が行われ、加工テーブル2Cで第一工程の後半工程が行われる(t3)。
全ての加工テーブル2A〜2Dで動作が完了すると、次に、加工テーブル2Aでは第一工程の全工程が行われて、ウェーハ1の面取り加工に伴う全工程を終了し、新たなウェーハ1の面取り加工を開始する。同時に、加工テーブル2Bで第四工程が行われ、加工テーブル2Cで第三工程が行われ、加工テーブル2Dで第二工程が行われる(t5)。
各砥石3、4、5、6、搬入アーム15および搬出アーム16は、それぞれ一つの加工テーブル2に接近してウェーハ1を加工または処理し、次いで他の加工テーブル2に順次移動して加工または処理することを繰り返すことになる。その加工テーブル2間の移動においては、砥石支持装置26と砥石支持装置30、ならびに搬入アーム15と搬出アーム16とがすれ違うことがあるが、その際にはそれぞれの昇降機構によって高さを異ならせ、これらが接触することなくすれ違えるようにする(図2)。
また、各加工テーブル2に、加工テーブル接近離間機構19と加工テーブル回転機構18とを設けたことにより、必要に応じて加工テーブル2を砥石3、4、5、6に接近離間させ、要求される断面形状に面取り加工するとともに、加工テーブル2を回転させて、ウェーハ1のエッジ1aの全周およびノッチ1nを面取りすることができる。
1a エッジ
1b 周端面
1n ノッチ
2 加工テーブル
3 (エッジ粗研)砥石
4 (エッジ精研)砥石
4a (円盤)砥石
5 (ノッチ粗研)砥石
6 (ノッチ精研)砥石
7 (アラインメント)センサー
8 (厚さ)センサー
9 (加工後)センサー
10 洗浄機構
10a〜c 水ノズル
11 乾燥機構
11a〜c エアーノズル
12 カセット
13 カセット
14 カセットアーム
14a アーム部
15 搬入アーム
15a アーム部
15b 吸着チャック
15c ダイレクトドライブモータ
16 搬出アーム
16a アーム部
16b 吸着チャック
16c ダイレクトドライブモータ
17 ステージ
18 加工テーブル回転機構
19 加工テーブル接近離間機構
20 カセットアームX軸移動機構
21 カセットアームY軸移動機構
22 カセットアーム昇降機構
23 カセットアーム旋回機構
24 搬入アーム移動機構
26 砥石支持装置
27 粗研砥石移動機構
28 粗研砥石昇降機構
30 砥石支持装置
31 支持装置昇降機構
32 エッジ精研砥石昇降機構
33 エッジ精研砥石移動機構
34 砥石支持装置
35 ノッチ精研砥石移動機構
36 ノッチ精研砥石昇降機構
38 搬出アーム移動機構
40 加工部
41 加工テーブル
42 砥石
43 砥石
45 前設定部
47 洗浄部
X、Y 水平方向
Claims (10)
- それぞれ1枚のウェーハを戴置する複数の加工テーブルと、
上記複数の加工テーブルにそれぞれ戴置されたウェーハの周縁部を面取りするための複数種類の加工工程にそれぞれ対応した異なる加工特性を有する複数の砥石と、
上記複数種類の加工工程にそれぞれ対応した異なる加工特性を有する複数の砥石をそれぞれ独立して上記複数の加工テーブル間で移動させる砥石移動手段とを有し、
1つの砥石が1つの加工テーブルに戴置されたウェーハを加工している間に他の1つの砥石が別の加工テーブルに戴置された別のウェーハを加工するとともに、各砥石が複数の加工テーブルを順次移動して各加工テーブルに戴置されたウェーハを順次加工することにより
複数の上記ウェーハを上記複数の砥石が同時並行して面取りすることを特徴とするウェーハの面取り装置。 - 上記砥石移動手段が、上記加工テーブルに戴置された上記ウェーハを面取りする際に、上記加工テーブル間の移動方向に上記砥石の位置を精密移動させることを特徴とする請求項1記載のウェーハの面取り装置。
- それぞれ1枚のウェーハを戴置する複数の加工テーブルと、
上記複数の加工テーブルにそれぞれ戴置されたウェーハの周端面を面取りする砥石と、
上記砥石を上記複数の加工テーブル間で移動させる砥石移動手段と、
上記ウェーハの面取り前に、上記ウェーハを戴置されるべき加工テーブルの上方に保持した位置でウェーハの形状または戴置位置を検出する加工前センサーと、
上記加工前センサーを上記複数の加工テーブル間で移動させる加工前センサー移動手段とを有して、
上記砥石が1つの加工テーブルに戴置されたウェーハを加工している間に同時並行して上記加工前センサーが別の加工テーブルの上方で別のウェーハの形状または戴置位置を検出することを特徴とするウェーハの面取り装置。 - それぞれ1枚のウェーハを戴置する複数の加工テーブルと、
上記複数の加工テーブルにそれぞれ戴置されたウェーハの周端面を面取りするための砥石と、
上記ウェーハの面取り後にウェーハの形状を検出するためにそれぞれ異なる測定対象を測定する1以上の加工後センサーと、
上記加工後センサーを上記加工テーブル間で移動させる加工後センサー移動手段とを有して、
上記加工後センサーが、上記ウェーハを各加工テーブルの上方に保持した位置または各加工テーブルに戴置した位置で上記ウェーハの形状を測定することを特徴とするウェーハの面取り装置。 - それぞれ1枚のウェーハを戴置する複数の加工テーブルと、
上記複数の加工テーブルにそれぞれ戴置されたウェーハの周端面を面取りするための砥石と、
上記ウェーハの面取り後にウェーハを洗浄するウェーハ洗浄機構と、
洗浄後に上記ウェーハを乾燥させるウェーハ乾燥機構と、
上記ウェーハ洗浄機構およびウェーハ乾燥機構を上記加工テーブル間で移動させる後処理機構移動手段とを有して、
上記ウェーハ洗浄機構またはウェーハ乾燥機構が、上記ウェーハを各加工テーブルの上方に保持した位置または各加工テーブルに戴置した位置で上記ウェーハを洗浄または乾燥することを特徴とするウェーハの面取り装置。 - 上記ウェーハを上記加工テーブルの上方に保持して上記ウェーハ洗浄機構によって洗浄すると同時に上記加工テーブルを洗浄し、次いで上記ウェーハ乾燥機構によってウェーハを乾燥させると同時に上記加工テーブルを乾燥させることを特徴とする請求項5記載のウェーハの面取り装置。
- 上記加工前センサー、上記加工後センサー、上記ウェーハ洗浄機構、または上記ウェーハ乾燥機構のいずれかを、面取り加工の前後に上記ウェーハを格納するカセットと上記各加工テーブルとの間で上記ウェーハを搬送するアームに設けたことを特徴とする請求項3から6のいずれかに記載のウェーハの面取り装置。
- 上記複数の加工テーブルが直線状に配置されることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のウェーハの面取り装置。
- 上記砥石移動手段、上記加工前センサー移動手段、上記加工後センサー移動手段、または上記後処理機構移動手段のいずれかの手段について、その移動方向に対し水平直交方向に上記加工テーブルを移動させる加工テーブル接近離間手段と、
上記加工テーブルを回転させる加工テーブル回転手段とを設けたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のウェーハの面取り装置。 - それぞれ1枚のウェーハを戴置する複数の加工テーブルと、
上記複数の加工テーブルにそれぞれ戴置されたウェーハの周端面を面取りする砥石と、
上記砥石を上記複数の加工テーブル間で移動させる砥石移動手段と、
上記ウェーハの面取り前に、上記ウェーハを上記加工テーブルに戴置した位置でウェーハの厚さを検出する加工前センサーと、
上記加工前センサーを上記複数の加工テーブル間で移動させる加工前センサー移動手段とを有して、
上記砥石が1つの加工テーブルに戴置されたウェーハを加工している間に同時並行して上記加工前センサーが別の加工テーブルで別のウェーハの厚さを検出することを特徴とするウェーハの面取り装置。
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