JP2015082570A - ウエーハ加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハを搬送中にウエーハを常に濡れた状態に保つとともに、ウエーハに供給した純水等の液体が装置内に飛散することを防止するウエーハ加工システムを提供する。
【解決手段】搬出されたウエーハ１１を搬送する搬送手段と、該搬送手段が移動する直線上の搬送経路と、前記搬送手段を移動させる移動手段と、該搬送経路に沿って隣接して配設されたウエーハにそれぞれ加工を施す複数の加工装置と、を具備し、前記搬送手段は、搬送中のウエーハを保持するとともに複数の該加工装置の間でウエーハを受け渡す保持機構７４と、保持機構７４を支持するアーム部３４と、保持機構７４に保持されたウエーハの上面に液体を供給する液体供給手段７８と、保持機構７４に保持されたウエーハよりも下方に位置し、液体供給手段７８によってウエーハの上面に供給された後にウエーハから流れ落ちた液体を受け止めて貯留する貯留部を有するトレーと、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを加工するための独立した複数の加工装置を備えたウエーハ加工システム（クラスタ加工装置）に関する。

例えば、半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスを形成し、デバイスが形成された各領域を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によって分割することにより、個々の半導体デバイスを製造している。

通常、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切削して個々のデバイスに分割するのに先立って、個々に分割されたデバイスの小型化及び軽量化を図るために、半導体ウエーハの裏面を研削装置により研削して所望の厚さに加工している。

研削装置により半導体ウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの被研削面に研削歪が残留する。研削歪がウエーハの裏面に残留したままであると、ウエーハを分割して形成されるデバイスの抗折強度を低下させる恐れがあるため、ウエーハの被研削面を研磨装置により研磨して研削歪を除去することも行われている。

このように半導体デバイス製造に関わる切削装置、研削装置、研磨装置等の加工装置を使用するユーザーの要望は多岐にわたり、加工装置メーカーにおいて多種類の加工装置を用意していても、ユーザーの要望に対応できない場合がある。

そこで、ユーザーの要望に柔軟に対応できるように、ウエーハ搬送手段に沿って複数の加工装置を隣接して配置したウエーハ加工装置が特開２０１２−１７５０２２号公報で提案されている。

特開２０１２−１７５０２２号公報 特開２０１０−５６３２７号公報

このような構成のウエーハ加工装置では、工程順に従って複数の加工装置間をウエーハが移動してウエーハの加工が実施されるが、加工装置間をウエーハが移動する際にウエーハの表面に異物が付着する場合がある。

ウエーハが搬送される際に加工液や洗浄液によってウエーハ表面が濡れた状態となっている場合が多いが、搬送中にウエーハが乾燥すると表面に付着していた異物がウエーハ表面に固着し、洗浄しても異物を除去できない場合がある。このような問題を解決するために、搬送中にウエーハを常に濡れた状態に保つ技術が特許文献２に開示されている。

搬送中にウエーハの表面を濡らしておくためには純水などの液体を常に供給しておかなければならないが、ウエーハ上に供給され流れ落ちた純水が装置内に飛散し、搬送機構や周辺の加工装置の故障原因となる可能性がある。

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、ウエーハを搬送中にウエーハを常に濡れた状態に保つとともに、ウエーハに供給した純水等の液体が装置内に飛散することを防止するウエーハ加工システムを提供することである。

本発明によると、ウエーハに加工を施すウエーハ加工システムであって、複数のウエーハを収容したカセットを載置するカセット載置機構と、該カセット載置機構上に載置されたカセットに対してウエーハを搬出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エーハを搬送する搬送手段と、該搬送手段が移動する直線状の搬送経路と、該搬送手段を該搬送経路に沿って移動させる移動手段と、該搬送経路に沿って隣接して配設されたウエーハにそれぞれ加工を施す複数の加工装置と、を具備し、該搬送手段は、搬送中のウエーハを保持するとともに該複数の加工装置の間でウエーハを受け渡す保持機構と、該保持機構を支持するアーム部と、該保持機構に保持されたウエーハの上面に液体を供給する液体供給手段と、該保持機構に保持されたウエーハよりも下方に位置し、該液体供給手段によってウエーハの上面に供給された後にウエーハから流れ落ちた液体を受け止めて貯留する貯留部を有するトレーと、該トレーに貯留された液体を該搬送手段の外部に搬出する排出手段と、を含み、該液体供給手段は、液体供給源と、液体をウエーハの上面に吐出する液体供給孔と、該液体供給源と連通して液体を該液体供給孔に送る該アーム部に沿って配設された液体供給経路とを含み、該液体供給手段は該保持機構に保持されたウエーハの上面に常時液体を供給し、該排出手段は、該トレーに貯留された液体を吸引する吸引口と、該吸引口から吸引された液体を該搬送手段の外部に排出する排出経路と、該吸引口に負圧を発生させる吸引手段と、を有していることを特徴とするウエーハ加工システムが提供される。

好ましくは、ウエーハ加工システムは、該搬送手段の該トレーから吸引された液体が排出されるとともに、該アーム部に支持された該保持機構が該トレー上方の搬送位置と該トレーの上方から外れた受け渡し位置との間で移動する際にウエーハから流れ落ちた液体を受け止める、該搬送経路に沿って配設された樋形状の排水路、を更に具備している。

好ましくは、該保持機構は、放射方向に伸長する３つ以上の案内部を有する支持プレートと、それぞれ該案内部を介して該支持プレートに移動可能に支持されたウエーハの外周縁を保持する３つ以上の保持部材と、該案内部に沿って該各保持部材を移動させる保持部材移動手段と、を含む。

本発明のウエーハ加工システムは、搬送手段がウエーハ保持機構に保持されたウエーハに液体を供給する液体供給手段と、ウエーハ上面に供給された後にウエーハから流れ落ちた液体を受け止めるトレーを備えているため、搬送経路に沿ってウエーハを搬送する間にウエーハを常に濡れた状態に保つことができるとともに、ウエーハに供給した純水等の液体が装置内に飛散することを防止できる。

本発明実施形態に係るウエーハ加工システムの模式的平面図である。 半導体ウエーハの表面側斜視図である。 図３（Ａ）はウエーハを保持しようと位置付けられた保持機構の縦断面図、図３（Ｂ）はウエーハを保持した状態の保持機構の縦断面図である。 図４（Ａ）は保持機構の分解斜視図、図４（Ｂ）は保持機構の平面図である。 ウエーハ搬送ロボットのベース部に配設されたトレーの斜視図である。 図１に示したウエーハ加工システムの一部断面右側面図である。 保持機構がトレー内に収容された状態のウエーハ搬送ロボットの一部断面側面図である。 第１及び第２のウエーハ搬送ロボットを備えた図１に示したウエーハ加工システムの一部断面右側面図である。 第２のウエーハ搬送ロボットのベースに配設されたトレーを示す斜視図である。 保持機構がトレー内に収容された状態の第２のウエーハ搬送ロボットの一部断面側面図である。

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を参照すると、本発明実施形態に係るウエーハ加工システム（クラスタ加工装置）１０の模式的平面図が示されている。図２はその一部断面側面図である。

ウエーハ加工システム１０は、複数のウエーハを使用したカセット１６を載置するカセット載置機構１２をその一端部に備えている。カセット載置機構１２は、互いに独立して作動可能な複数のカセットエレベータ１４ａ〜１４ｄを有している。各カセットエレベータ１４ａ〜１４ｄ上には複数のウエーハを収容したカセット１６が載置され、各カセット１６を上下方向に独立して移動可能である。

カセット載置機構１２に隣接してウエーハ搬出入手段としてのウエーハ搬出入ロボット１８がガイドレール２６に案内されてＹ軸方向に移動可能に配設されている。ウエーハ搬出入ロボット１８の移動手段は、Ｙ軸方向にガイドレール２６に沿って配設された一次コイルと、ウエーハ搬出入ロボット１８の図示しないハウジング内に配設された二次コイルとを含むリニアモータから構成される。

ウエーハ搬出入ロボット１８の図示しないハウジング上にはベース２０が上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に配設されている。このベース２０には、旋回及び伸縮可能なアーム部（リンク機構）２２が取り付けられており、アーム部２２の先端部にウエーハを吸着可能なハンド２４が回動可能に取り付けられている。

カセット載置機構１２に対して直交する方向に伸長する直線状の搬送経路２８が設けられている。ウエーハ搬送手段としてのウエーハ搬送ロボット（第１のウエーハ搬送ロボット）３０がＸ軸方向に伸長するガイドレール３８に案内されてＸ軸方向に移動可能に配設されている。

ウエーハ搬送ロボット３０の移動手段は、ガイドレール３８に沿ってＸ軸方向に直線状に配設された一次コイルと、ウエーハ搬送ロボット３０のハウジング９２（図６参照）内に配設された二次コイルとを有するリニアモータから構成される。

すなわち、図６に示すように、ガイドレール支持部材９４が搬送経路２８を部分的に覆うフレーム９０に固定されており、このガイドレール支持部材９４に一対のガイドレール３８が搬送経路２８に沿って固定されている。

ウエーハ搬送ロボット３０のハウジング９２にはガイドレール３８に嵌合する一対の突起部９６が固定されており、一次コイル及び二次コイルからなるリニアモータを駆動すると、ウエーハ搬送ロボット３０が一対のガイドレール３８に案内されてＸ軸方向に移動される。

ウエーハ搬送ロボット３０は、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能なベース３２と、ベース３２に旋回及び伸縮可能に取り付けられたアーム部（リンク機構）３４と、アーム部３４の先端部に回動可能に取り付けられたウエーハを保持する保持機構３６とから構成される。

直線状の搬送経路２８に隣接して位置合わせテーブル４０が配設されている。位置合わせテーブル４０は半径方向に移動可能な複数の位置合わせピン４２を有しており、ウエーハ搬出入ロボット１８によりカセット１６内から搬出されたウエーハはこの位置合わせテーブル４０上に載置されて、複数の位置合わせピン４２が同時に半径方向中心側に移動することにより、ウエーハの中心位置合わせが実施される。

４４は研削装置であり、ウエーハに対して粗研削を実施する粗研削ユニット４６及びウエーハに対して仕上げ研削を実施する仕上げ研削ユニット４８を備えている。５０は矢印ａ方向に回転可能なターンテーブルであり、３個のチャックテーブル５２が互いに１２０°離間してターンテーブル５０上に配設されている。

各チャックテーブル５２は、ターンテーブル５０を回転することにより、チャックテーブル５２に対してウエーハを搬入・搬出するウエーハ搬入・搬出領域Ａと、粗研削ユニット４６に対向した粗研削領域Ｂと、仕上げ研削ユニット４８に対向した仕上げ研削領域Ｃに位置付けられる。

研削装置４４に対向するように直線状の搬送経路２８の反対側には研磨装置５４が搬送経路２８に隣接して配設されている。研磨装置５４は、研磨ユニット５５と、回転駆動されるターンテーブル５６と、ターンテーブル５６上に配設された２個のチャックテーブル５８とを備えている。研磨ユニット５５は、例えば固定砥粒を含有した研磨パッドを有している。

直線状の搬送経路２８に対して、位置合わせテーブル４０の反対側にはスピンナー洗浄装置６０が搬送経路２８に隣接して配設されている。スピンナー洗浄装置６０は、回転駆動されるスピンナーテーブル６２と、純水等の洗浄液を噴出する洗浄ノズル６４を備えている。

図２を参照すると、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の表面側斜視図が示されている。半導体ウエーハ１１の表面１１ａには格子状に複数の分割予定ライン１３が形成されており、交差する分割予定ライン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。１１ｂはウエーハ１１の裏面である。

図３を参照すると、ウエーハ搬送ロボット３０のアーム部３４に支持された保持機構３６の縦断面図が示されている。図３（Ａ）はウエーハ１１を保持しようとする状態の、図３（Ｂ）は保持部材７４でウエーハ１１を保持している状態の縦断面図を示している。図４（Ａ）は保持機構３６の分解斜視図、図４（Ｂ）は支持プレート６６の平面図をそれぞれ示している。

保持機構３６は、放射方向に形成された６個の案内部（長穴）７５を有する支持プレート６６と、案内部７５に沿って放射方向に移動されるように適合したウエーハ１１の外周縁を保持する６個の保持部材７４と、各保持部材７４を移動する支持プレート６６に固定されたエアシリンダ７２とを含んでいる。保持部材７４はゴム、樹脂等の弾性体から形成されている。

エアシリンダ７２のピストンロッド７２ａの先端部に各保持部材７４がボルト７６で固定されている。本実施形態では、全てのエアシリンダ７２のピストンロッド７２ａが同時に伸縮するように作動する。本実施形態では、保持部材７４及びエアシリンダ７２が６個設けられているが、保持部材７４はウエーハ１１の外周縁を保持するために３個以上配設されていればよく、エアシリンダ７２も保持部材７４に対応して３個以上設けられていればよい。

保持機構３６は接続部材６８を介してウエーハ搬送ロボット３０のアーム部３４の先端部に固定されている。即ち、図４（Ａ）に示すように、支持プレート６６に形成された液体供給孔７１，接続部材６８に形成された貫通孔７３及びアーム部３４の先端部に形成された図示しない挿入孔中にパイプ７０を挿入することにより、保持機構３６はアーム部３４の先端部に取り付けられる。

支持プレート６６に形成された液体供給孔７１は、パイプ７０、アーム部３４に形成された液体供給路３５及び液体供給経路３７を介して純水等の液体を供給する液体供給源７８に接続されている。

液体供給源７８と、液体供給経路３７と、液体供給路３５と、パイプ７０と、液体供給孔７１とで液体供給手段を構成する。特に図示しないが、液体供給経路３７には液体供給経路３７を液体供給源３８に選択的に接続する電磁切替弁が挿入されている。

位置合わせテーブル４０上で位置合わせされたウエーハ１１をウエーハ搬送ロボット３０の保持機構３６で保持するには、図３（Ａ）に示すように、エアシリンダ７２を作動して保持部材７４を案内部７５の放射方向外側に移動させる。次いで、アーム部３４を保持部材７４の概略中心がウエーハ１１の高さ位置に一致するまで所定距離下降させる。

この状態で、エアシリンダ７２を作動してピストンロッド７２ａを縮めると保持部材７４がウエーハ１１の外周縁を保持する。尚、ウエーハ１１は研削装置４４で裏面研削を実施するため、裏面１１ｂが上側となって保持機構３６によって保持される。

保持機構３６でウエーハ１１を保持すると、電磁切替弁を接続位置に切り替えて液体供給経路３７を液体供給源７８に接続する。その結果、液体供給源７８から供給される純水等の液体８０が支持プレート６６に形成された液体供給孔７１を介して保持部材７４に保持されたウエーハ１１の上面（裏面）１１ｂ上に供給される。ウエーハ１１を保持機構３６で保持している間、液体８０が常に供給され続ける。

図５に示すように、ウエーハ搬送ロボット３０のベース部３２の周囲を囲うようにトレー８２が配設されている。トレー８２は液体供給手段によってウエーハ１１の上面に供給された後にウエーハ１１から流れ落ちた液体を受け止めて貯留する貯留部８２ａをその中心部に有している。貯留部８２ａには吸引口８４ａが開口している。

リンク機構からなるアーム部３４を図５及び図６に示すように伸ばしたり、図７に示すように縮めたりすることにより、保持機構３６はトレー８２の上方から外れたウエーハ受け渡し位置と、トレー８２の上方に収容されたウエーハ搬送位置との間で移動される。ウエーハ搬送中には、保持機構３６は常にトレー８２の上方に収容される搬送位置に維持される。

図５及び図７に示すように、トレー８２の貯留部８２ａに開口した吸引口８４ａは、貯留部８２に溜まった液体を排出する排出経路８４に接続されており、排出経路８４の途中には吸引口８４ａに負圧を発生させる吸引手段８６が挿入されている。

本実施形態では、トレー８２に貯留された液体を吸引する吸引口８４ａと、吸引口８４ａから吸引された液体を搬送ロボット３０の外部に排出する排出経路８４と、吸引口８４ａに負圧を発生させる吸引手段８６とで排出手段を構成する。

排出経路８４から排出された液体は、搬送経路２８に沿って配設された排水路８８中に排出される。排水路８８はＸ軸方向に一端が低くなるように傾いて配設されているため、排水路８８中に排出された液体はウエーハ加工システム１０の装置外に排出される。

本実施形態ではさらに、搬送機構３６がトレー８２の上方に収容されたウエーハ搬送位置とトレー８２の上方から外れたウエーハ受け渡し位置との間で移動する際に、ウエーハ１１から流れ落ちた液体は排水路８８で受け止めるため、装置内に液体が飛散することが防止される。

次に、図８乃至図１０を参照して、搬送経路２８中に配設された第２のウエーハ搬送ロボット９８について説明する。図８に示すように、本実施形態のウエーハ加工システム１０では、搬送路２８中に下方に位置するウエーハ搬送ロボット３０と、上方に位置する第２のウエーハ搬送ロボット９８とが２段構成で配設されている。各ウエーハ搬送ロボット３０，９８はそれぞれ独立して作動可能である。図１では、第２のウエーハ搬送ロボット９８は省略されている。

第２のウエーハ搬送ロボット９８は、ウエーハ搬送ロボット３０の移動手段と同様に、リニアモータを駆動することによりガイドレール支持部材１１２に支持された一対のガイドレール１１０に案内されて搬送経路２８中をＸ軸方向に移動される。

第２のウエーハ搬送ロボット９８のベース１０２は上下方向に移動可能にハウジング１００中に収容されており、ベース１０２に旋回及び伸縮可能にアーム部１０６が取り付けられている。

アーム部１０６の先端部には保持機構３６と同様な保持機構１０８が連結されている。特に図示しないが、保持機構１０８には図３に示したのと同様な液体供給手段が接続されている。

図９に最もよく示されるように、第２のウエーハ搬送ロボット９８のハウジング１００にトレー支持部材１０４を介してトレー１１４が取り付けられている。トレー１１４はその断面が概略三角錐形状をしており、その中央部に液体を貯留する貯留部１１４ａを有している。

トレー１１４の貯留部１１４ａにはトレー１１４に貯留された液体を吸引する排出経路１１６の吸引口１１６ａが開口しており、排出経路１１６には吸引口１１６ａに負圧を発生させる吸引手段１１８が挿入されている。

第２のウエーハ搬送ロボット９８もウエーハ搬送ロボット３０と同様にアーム部１０６を伸縮することにより、図９に示すように、トレー１１４の上方から外れたウエーハ受け渡し位置と、図１０に示すように、トレー１１４の上方に収容されたウエーハ搬送位置とに位置付けられる。

ウエーハ搬送中には、液体供給手段により常に保持機構１０８に保持されたウエーハ上に液体が供給されているため、保持機構１０８は図１０に示すように常にトレー１１４の上方に位置付けられ、ウエーハ１１から流れ落ちた液体をトレー１１４で受け止めて貯留部１１４ａに貯留する。

貯留部１１４ａに貯留された液体は、吸引手段１１８を作動することにより排出経路１１６の吸引口１１６ａから吸引され、図８に示すように、搬送経路２８に沿って配設された排水路１２０中に排出される。

排水路１２０は排水路８８と同様に、一端が他端よりも低くなるように斜めに傾斜して配設されているため、排水路１２０中に排出された液体はウエーハ加工システム１０の装置外に排出される。

本実施形態のウエーハ加工システム１０では、ウエーハ搬送ロボット３０と第２のウエーハ搬送ロボット９８を上下方向に２段構成で配設したので、一方のウエーハ搬送ロボット３０でウエーハ１１を研削装置４４のチャックテーブル５２に搬入している時、他方の第２の搬送ロボット９８を例えば研磨装置５４からスピンナー洗浄装置６０までウエーハを搬送する用途に使用することができ、作業効率が向上する。

また、ウエーハ搬送ロボット３０及び第２のウエーハ搬送ロボット９８でも、ウエーハ１１を搬送中はウエーハ１１を保持する保持機構３６，１０８をトレー８２，１１４の上方に収容した状態で搬送するため、搬送中にウエーハ１１に供給した純水等の液体が装置内に飛散することを防止できる。

１０ ウエーハ加工システム
１２ カセット載置機構
１８ ウエーハ搬出入ロボット
２８ 搬送経路
３０ ウエーハ搬送ロボット
３６，１０８ 保持機構
４０ 位置合わせテーブル
４４ 研削装置
５４ 研磨装置
６０ スピンナー洗浄装置
６６ 支持プレート
７４ 保持部材
７８ 液体供給源
８２，１１４ トレー
８２ａ，１１４ａ 貯留部

Claims (3)

1. ウエーハに加工を施すウエーハ加工システムであって、
   複数のウエーハを収容したカセットを載置するカセット載置機構と、
   該カセット載置機構上に載置されたカセットに対してウエーハを搬出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エーハを搬送する搬送手段と、
   該搬送手段が移動する直線状の搬送経路と、
   該搬送手段を該搬送経路に沿って移動させる移動手段と、
   該搬送経路に沿って隣接して配設されたウエーハにそれぞれ加工を施す複数の加工装置と、を具備し、
   該搬送手段は、搬送中のウエーハを保持するとともに該複数の加工装置の間でウエーハを受け渡す保持機構と、該保持機構を支持するアーム部と、該保持機構に保持されたウエーハの上面に液体を供給する液体供給手段と、該保持機構に保持されたウエーハよりも下方に位置し、該液体供給手段によってウエーハの上面に供給された後にウエーハから流れ落ちた液体を受け止めて貯留する貯留部を有するトレーと、該トレーに貯留された液体を該搬送手段の外部に搬出する排出手段と、を含み、
   該液体供給手段は、液体供給源と、液体をウエーハの上面に吐出する液体供給孔と、該液体供給源と連通して液体を該液体供給孔に送る該アーム部に沿って配設された液体供給経路とを含み、該液体供給手段は該保持機構に保持されたウエーハの上面に常時液体を供給し、
   該排出手段は、該トレーに貯留された液体を吸引する吸引口と、該吸引口から吸引された液体を該搬送手段の外部に排出する排出経路と、該吸引口に負圧を発生させる吸引手段と、を有していることを特徴とするウエーハ加工システム。
2. 該搬送手段の該トレーから吸引された液体が排出されるとともに、該アーム部に支持された該保持機構が該トレー上方の搬送位置と該トレーの上方から外れた受け渡し位置との間で移動する際にウエーハから流れ落ちた液体を受け止める、該搬送経路に沿って配設された樋形状の排水路、を更に具備していることを特徴とする請求項１記載のウエーハ加工システム。
3. 該保持機構は、放射方向に伸長する３つ以上の案内部を有する支持プレートと、それぞれ該案内部を介して該支持プレートに移動可能に支持されたウエーハの外周縁を保持する３つ以上の保持部材と、該案内部に沿って該各保持部材を移動させる保持部材移動手段と、を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のウエーハ加工システム。

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