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JP2006054388A - 被加工物搬送装置,スピンナー洗浄装置,研削装置,被加工物搬送方法 - Google Patents

被加工物搬送装置,スピンナー洗浄装置,研削装置,被加工物搬送方法 Download PDF

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JP2006054388A
JP2006054388A JP2004236517A JP2004236517A JP2006054388A JP 2006054388 A JP2006054388 A JP 2006054388A JP 2004236517 A JP2004236517 A JP 2004236517A JP 2004236517 A JP2004236517 A JP 2004236517A JP 2006054388 A JP2006054388 A JP 2006054388A
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Satoshi Yamanaka
聡 山中
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Disco Abrasive Systems Ltd
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Abstract

【課題】 被加工物の外周部が沿っている場合であっても好適に吸着保持して搬送可能な被加工物搬送装置を提供すること。
【解決手段】 テーブル32に載置された被加工物50の外周部を下側から支持する被加工物保持部22と;テーブル32に載置された被加工物の外周部に対して,上側からエアを噴射するエア噴射手段42,44と;被加工物保持部22に設けられ,被加工物の外周部を吸着保持する吸着パッド24と;吸着パッド24により被加工物を吸着保持した被加工物保持部22を移動させる移動手段と;を備えることを特徴とする。かかる構成により,エアの噴射によって被加工物50の外周部の反りを矯正して,被加工物保持部22に密着させることができる。このため,被加工物50の外周部と被加工物保持部22との間で空気漏れが生じないので,吸着パッド24によって被加工物50を好適に吸着保持できる。
【選択図】 図5

Description

本発明は,被加工物搬送装置,スピンナー洗浄装置,研削装置,被加工物搬送方法に関し,特に,外周部が反り返った半導体ウェハ等の被加工物を好適に保持して搬送するための被加工物搬送装置,スピンナー洗浄装置,研削装置,被加工物搬送方法に関する。
近年,半導体チップを用いた電子機器類の小型化を実現するために,半導体チップの薄型化が要求されている。このため,半導体ウェハをダイシングして個々の半導体チップに分割する前に,半導体ウェハの裏面を研削装置(グラインダー)によって研削加工して,半導体ウェハを所定の厚さ(例えば50〜100μm)以下に薄型化している。
このように,半導体ウェハの裏面を研削する研削装置は,研削された加工面に付着したコンタミネーションを洗浄する洗浄装置を具備している。この洗浄装置としては,例えば,スピンナー洗浄装置が一般的に用いられている。このスピンナー洗浄装置は,加工面(裏面)を上向きにして載置された半導体ウェハを吸着保持して回転させるスピンナーテーブルと,このスピンナーテーブル上に保持された半導体ウェハの加工面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを備える(特許文献1参照)。
このようなスピンナー洗浄装置によって洗浄された半導体ウェハを,スピンナーテーブルから,収納用のカセットに搬送するために,搬送手段(ロボットピック等)が用いられる。この搬送手段は,例えば,吸着パッドが配設されたC字型またはU字型等のウェハ保持部を備えており,このウェハ保持部によって,スピンナーテーブル上に載置された半導体ウェハの下面(グラインディングテープが貼り付けられた回路面側)の外周部を吸着保持してピックアップし,搬送する構成である。
しかしながら,半導体ウェハを裏面研削した後には,その仕上げ厚みやテープの種類に応じて,半導体ウェハの外周部に反りが生じる場合がある。特に,半導体ウェハを極薄に研削した場合には,反りの発生は顕著である。このような半導体ウェハを上記搬送手段によって搬送する場合,半導体ウェハの外周部が反っているために,ウェハ保持部と半導体ウェハとが密着せず,双方の間に隙間が空いてしまう。このため,ウェハ保持部と半導体ウェハとの間で空気漏れ(エアーリーク)が生じて,半導体ウェハをうまく吸着保持できないという問題があった。
また,例えば,特許文献2に記載のように,外周部に吸着パッドが環状に配設され,半導体ウェハと略同径の「しゃもじ型」のウェハ保持部によって,スピンナーテーブルに載置された半導体ウェハを上面(研削された加工面)側から吸着保持する方法が提案されている。この方法によれば,環状に配置された吸着パッドの内側にも負圧が発生し,ウェハ保持部全体で半導体ウェハを吸着保持できるので,外周部が反っている半導体ウェハであっても,保持して搬送することが可能である。
ところが,この方法であると,ウェハ保持部を半導体ウェハの加工面に接触させて保持するため,当該加工面を傷つけてしまうという問題がある。
また,スピンナーテーブル上に加工面(裏面)を上向きにして載置されている半導体ウェハを搬送して,カセットのスロットに挿入するときには,半導体ウェハのグラインディングテープが貼り付けられた側の回路面(表面)を上向きにして収納する場合が多い。このように半導体ウェハをカセットのスロットに収納するためには,半導体ウェハの上下を反転させる必要がある。しかし,上記方法により半導体ウェハの加工面側を吸着保持したウェハ保持部を反転させると,半導体ウェハの下側にウェハ保持部が位置することになる。一方,カセットのスロットは,半導体ウェハを下側から支持するようになっている。このため,上記のように下側にウェハ保持部があると,半導体ウェハをスロットに挿入して載置することが非常に困難であるという問題があった。
特開2003−273055号公報 特開2003−303847号公報
そこで,本発明は,上記問題に鑑みてなされたものであり,本発明の目的とするところは,テーブル上に載置された被加工物の外周部が沿っている場合であっても,その下面(例えば研削面とは反対側の面)を好適に吸着保持して搬送し,カセットに容易に収納することが可能な,新規かつ改良された被加工物搬送装置,スピンナー洗浄装置,研削装置,および被加工物搬送方法を提供することにある。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,テーブルに載置された被加工物を搬送する被加工物搬送装置が提供される。この被加工物搬送装置は,テーブルに載置された被加工物の外周部を下側から支持する被加工物保持部と;テーブルに載置された被加工物の外周部に対して,上側からエアを噴射するエア噴射手段と;被加工物保持部に設けられ,被加工物の外周部を吸着保持する吸着パッドと;吸着パッドにより被加工物を吸着保持した被加工物保持部を移動させる移動手段と;を備えることを特徴とする。
かかる構成により,エアの噴射によって被加工物の外周部の反りを矯正して,被加工物の外周部を被加工物保持部に密着させることができる。このため,被加工物の外周部と被加工物保持部との間で空気漏れが生じないので,吸着パッドによって被加工物の外周部を好適に吸着保持できる。
また,上記エア噴射手段は,被加工物の外周部に沿って略等間隔に配設された複数のエア噴射ノズルと;複数のエア噴射ノズルを支持するノズル支持部と;ノズル支持部を昇降させる昇降手段と;を備えるように構成してもよい。これにより,被加工物保持部によって被加工物を吸着保持するときにのみ,昇降手段によってノズル支持部を降下させて,噴射ノズルを被加工物の外周部の上方に位置付けることができる。
また,上記被加工物保持部は,対向する一対の弧状部を有する略C字型平板状に形成され,一対の弧状部を連結する基部が移動手段と連結されており,上記吸着パッドは,弧状部の各々に,間隔を空けて少なくとも2つずつ,一対の弧状部の中間および基部を通る軸線を中心として略対称な位置に配設されるように構成してもよい。これにより,被加工物保持部に複数の吸着パッドをバランス良く配置して,被加工物を安定して保持できる。
また,上記テーブルは,被加工物の中央部を吸着保持する吸着保持面を有するメインテーブルと;被加工物の外周部を支持する支持面を有するサポートテーブルと;サポートテーブルの支持面を,メインテーブルの吸着保持面に対して略面一または僅かに低い作用位置と,作用位置から下方に退避した非作用位置とに選択的に位置付けるサポートテーブル位置付け手段と;を備え,上記被加工物保持部は,サポートテーブルの支持面が非作用位置にあるときに,メインテーブルに載置された被加工物の外周部を下側から支持するように構成してもよい。これにより,被加工物より面積が小さいメインテーブルに載置された被加工物を,その下面側を吸着保持した状態で,好適にピックアップして搬送できる。
また,上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,上記被加工物搬送装置を備えることを特徴とするスピンナー洗浄装置が提供される。
また,上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,上記スピンナー洗浄装置を備えることを特徴とする研削装置が提供される。
また,上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,テーブルに載置された被加工物を搬送する被加工物搬送方法が提供される。この被加工物搬送方法は,(1)被加工物保持部によって,テーブルに載置された被加工物の外周部を下側から支持する支持工程と;(2)テーブルに載置された被加工物の外周部に対して上側からエアを噴射して,被加工物の外周部を被加工物保持部に密着させるエア噴射工程と;(3)被加工物保持部に密着させた被加工物の外周部を,被加工物保持部に設けられた吸着パッドによって吸着保持する吸着保持工程と;(4)被加工物を吸着保持した被加工物保持部を移動させて,被加工物を搬送する搬送工程と;を含むことを特徴とする。
以上説明したように,本発明によれば,被加工物の外周部が反っている場合であっても,エア噴射手段によって被加工物の外周部の反りを平坦化して,被加工物保持部に密着させることができる。このため,被加工物保持部の吸着パッドによって被加工物を好適に吸着保持して搬送することができる。
また,被加工物保持部は,被加工物保持部は被加工物の下面(例えば研削面とは反対側の面)を保持して搬送できる。このため,被加工物保持部は被加工物の加工面に接触しないので当該加工面を傷つけることがない。さらに,搬送した被加工物をカセットに収納する際に,被加工物を反転させて回路面を上向きにした状態で容易に収納できる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
まず,図1に基づいて,本発明の第1の実施形態にかかる被加工物搬送装置を備えた研削装置1の全体構成について説明する。なお,図1は,本実施形態にかかる研削装置1の全体構成を示す斜視図である。
研削装置1は,被加工物の一例である半導体ウェハ50の裏面を研削加工する装置として構成されている。半導体ウェハ50は,例えば,8,12インチ等の略円板状のシリコンウェハなどである。半導体ウェハ50の表面(半導体素子が形成された回路面)には,表面保護用の粘着テープであるグライディングテープ(以下,単に「テープ」という)が貼り付けられている。研削装置1は,この半導体ウェハ50の裏面(回路面とは反対側の面)を研削加工して,例えば50〜100μmの厚さにまで薄型化する。
かかる研削装置1の各構成要素について具体的に説明する。図1に示すように,研削装置1は,例えば,ハウジング2と,粗研削ユニット3と,仕上げ研削ユニット4と,ターンテーブル5上に設置された例えば3つのチャックテーブル6と,カセット11,12と,仮置きテーブル13と,搬送アーム16,17と,搬送手段20と,スピンナー洗浄装置30と,エア噴射手段40とを主に備える。
粗研削ユニット3は,スピンドル3aの下端に装着された研削ホイール3bを回転させながら,チャックテーブル6に保持された半導体ウェハ50の裏面に押圧することによって,半導体ウェハ50の裏面を粗研削加工する。また,同様に,仕上げ研削ユニット4は,スピンドル4aに装着された研削ホイール4bを回転させながら,上記粗研削された後の半導体ウェハ50の裏面に押圧することによって,当該半導体ウェハ50の裏面を高精度で仕上げ研削加工する。このように,本実施形態にかかる研削装置1は,2つ研削ユニット3,4を具備するが,かかる例に限定されず,研削装置は,研削ユニットを1つのみ,或いは3つ以上,具備するように構成することもできる。
ターンテーブル5は,ハウジング2の上面に設けられた比較的大径の円盤状のテーブルであり,水平方向に回転可能である。このターンテーブル5上には,例えば,3つのチャックテーブル6が例えば120度の位相角で等間隔に配設されている。このチャックテーブル6は,その上面に真空チャックを備えており,載置された半導体ウェハ50を真空吸着して保持する。このチャックテーブル6は,研削加工時には,図示しない回転駆動機構によって水平方向に回転可能である。かかる構成の各チャックテーブル6は,ターンテーブル5の回転によって,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,搬入・搬出領域Aに,順次,移動させられる。
カセット11,12は,複数のスロットを有する半導体ウェハ用の収容器であり,各スロットに半導体ウェハ50を1枚ずつ水平に収容する。カセット11は,研削加工前の半導体ウェハ50を収容し,一方,カセット12は,研削加工後の半導体ウェハ50を収容する。研削加工後の半導体ウェハ50をカセット12内に収容する場合には,例えば,テープが貼り付けられた回路面側を上向き(研削された加工面を下向き)にして収容される。
仮置きテーブル13は,カセット11から取り出された半導体ウェハ50が仮置きされるテーブルである。この仮置きテーブル13は,例えば6本のピンがテーブルの中心に向かって同時に縮径運動することによって,半導体ウェハ50の中心位置を合わせる中心位置合わせ機構を備える。
搬送アーム16,17は,半導体ウェハ50を上方より吸着する吸着部と,吸着部を支持するアーム部と,アーム部を水平方向に回動させる回転駆動部とを備える。搬送アーム16は,仮置きテーブル13に載置された研削加工前の半導体ウェハ50を搬送して,搬入・搬出領域Aに位置するチャックテーブル6に載置する。また,搬送アーム16は,搬入・搬出領域Aに位置するチャックテーブル6に載置された研削加工後の半導体ウェハ50を搬送して,スピンナー洗浄装置30のスピンナーテーブル32に載置する。
搬送手段20は,吸着パッド(図示せず。)が設けられた被加工物保持部22(例えばC字型ハンド)を備えた搬送装置(ロボットピック)である。この搬送手段20は,被加工物保持部22によって半導体ウェハ50を吸着保持して搬送する。具体的には,搬送手段20は,カセット11内の半導体ウェハ50を取り出して,仮置きテーブル13に搬送する。また,搬送手段20は,スピンナー洗浄装置30のスピンナーテーブル32に載置された半導体ウェハ50をピックアップして搬送し,カセット12内に収納する。かかる搬送手段20の詳細については後述する。
スピンナー洗浄装置30は,研削加工後の半導体ウェハ50を洗浄して,研削された加工面に付着している研削屑や汚物等のコンタミネーションを除去する。かかるスピンナー洗浄装置30の詳細については後述する。
エア噴射手段40は,スピンナー洗浄装置30の上部に昇降可能に設けられ,ハウジング2上に設けられた支持台18に設置される。このエア噴射手段40は,スピンナーテーブル32に載置された半導体ウェハ50の外周部に対して,上方からエア(空気)を噴射して,当該半導体ウェハWの外周部の反りを矯正する。かかるエア噴射手段40の詳細については後述する。なお,本実施形態にかかる搬送手段20およびエア噴射手段40は,被加工物搬送装置を構成している。
次に,上記構成の研削装置1の動作について説明する。カセット11には,研削加工前の半導体ウェハ50が,例えば,テープが貼り付けられた回路面(表面)を下向き(即ち,研削される裏面を上向き)にして載置されている。そこで,まず,搬送手段20は,カセット11内の半導体ウェハ50を1枚取り出して搬送し,仮置きテーブル13に載置する。次いで,仮置きテーブル13は,載置された半導体ウェハ50の中心位置合わせを行う。さらに,搬送アーム16は,中心位置合わせされた半導体ウェハ50をピックアップして搬送し,搬入・搬出領域Aに配置されたチャックテーブル6上に載置する。チャックテーブル6は,載置された半導体ウェハ50を真空吸着して保持する。
次いで,ターンテーブル5を回転させて,半導体ウェハ50を保持したチャックテーブル6を粗研削加工領域Bに移動させ,粗研削ユニット3の下方に位置付ける。この状態で,粗研削ユニット3によって当該半導体ウェハ50の裏面を粗研削加工する。さらに,ターンテーブル5を回転させて,上記粗研削加工された半導体ウェハ50を保持したチャックテーブル6を仕上げ研削加工領域Cに移動させ,仕上げ研削ユニット4の下方に位置付ける。この状態で,仕上げ研削ユニット4によって当該半導体ウェハ50の裏面を仕上げ研削加工する。この仕上げ研削加工と同時に,後続の別の半導体ウェハ50を粗研削ユニット3粗研削加工することによって,研削加工を効率化できる。
次いで,ターンテーブル5をさらに回転させて,上記仕上げ研削加工された半導体ウェハ50を保持したチャックテーブル6を搬入・搬出領域Aに移動させる。次いで,搬送アーム17によって,仕上げ研削加工された半導体ウェハ50をピックアップして搬送し,スピンナー洗浄装置30のスピンナーテーブル32上に載置する。スピンナー洗浄装置30は,スピンナーテーブル32によって吸着保持した半導体ウェハ50を回転させながら,当該半導体ウェハ50の裏面(研削された加工面)に洗浄液を噴射して,付着しているコンタミネーションを洗浄・除去して,さらに乾燥させる。
その後,搬送手段20は,洗浄・乾燥された半導体ウェハ50の下面(回路面)側を,被加工物保持部22(C字型ハンド)によって吸着保持してピックアップする。さらに,搬送手段20は,吸着保持した半導体ウェハ50を搬送し,当該半導体ウェハ50の上下を反転させた上で,カセット12内に収容する。
以上のように,研削装置1では,半導体ウェハ50の裏面を研削した後に,半導体ウェハ50を洗浄するためにスピンナー洗浄装置30に移動させる。このとき,半導体ウェハ50の回路面にはテープが貼り付けてあり,回路面が保護されている。半導体ウェハ50は,この回路面を下側に(即ち,加工面を上側に)した状態で,スピンナーテーブル32上に載置される。スピンナー洗浄装置30で半導体ウェハ50を洗浄した後に,搬送手段20によって半導体ウェハ50をスピンナー洗浄装置30からカセット12に搬送する。この際,上述したように,半導体ウェハ50の外周部に反りが生じていると,被加工物保持部22によって半導体ウェハ50を好適に吸着保持できないという問題があった。
より詳細には,近年の半導体ウェハ50の大型化と薄型化に伴い,半導体ウェハ50の裏面研削を行うと,その種類にもよるが,半導体ウェハ50の外周部が加工面側に反ってしまう現象が生じる。この場合,上記被加工物保持部22の吸着パッドで半導体ウェハ50を下側から真空吸着して保持する際に,半導体ウェハ50の外周部と被加工物保持部22とが密着していないため,エアが漏れてしまい,好適に吸着することができなかった。
かかる問題に対処するため,本実施形態にかかる研削装置1は,上記搬送手段20およびエア噴射手段40を具備する被加工物搬送装置を具備することを特徴とする。つまり,このエア噴射手段40によって上方から半導体ウェハ50の外周部にエアを噴射することによって,噴射圧により半導体ウェハ50の外周部を平坦化して被加工物保持部22に密着させ,被加工物保持部22によって当該半導体ウェハ50の回路面側を下側から好適に吸着保持できるようにする点に特徴がある。
以下に,被加工物搬送装置のかかる特徴について詳細に説明する。上述したように,本実施形態にかかる被加工物搬送装置は,搬送手段20と,エア噴射手段40とから構成される。
そこで,まず,図2に基づいて,本実施形態にかかる搬送手段20(ロボットピック)について詳細に説明する。なお,図2は,本実施形態にかかる搬送手段20を示す斜視図である。
図2に示すように,搬送手段20は,半導体ウェハ50を保持する被加工物保持部22と,被加工物保持部22に設けられた複数の吸着パッド24と,被加工物保持部22を垂直方向及び水平方向に移動させる移動手段28と,被加工物保持部22と移動手段28とを連結する連結軸26とを備えている。
被加工物保持部22は,例えば,略C字型の平板形状を有するC型ハンドで構成される。この被加工物保持部22は,対向する一対の弧状部222a,222bと,この一対の弧状部222a,222bを連結する基部224とからなる。
弧状部222a,222b(以下,「弧状部222」と総称する場合もある。)は,保持対象である被加工物(半導体ウェハ50)の外周部に沿った曲率半径および形状を有する平板状の部材である。弧状部222aと弧状部222bは,軸線223を中心として線対称な形状および配置で設けられている。なお,この軸線223は,一対の弧状部222の中間および基部224を通る仮想の直線であり,保持した半導体ウェハ50を反転させるときの被加工物保持部222の回転軸でもある。
また,双方の弧状部222の先端部は,所定の隙間を開けて離隔しており,かかる隙間から,スピンナーテーブル32の支持部を2つの弧状部222の間に挿入できる。この弧状部222の保持面(図2では上面)は略平坦であり,この保持面で半導体ウェハ50の外周部を下側より支持する。
さらに,この被加工物保持部22の弧状部222の保持面には,例えば6つの吸着パッド24が設けられている。この吸着パッド24は,被加工物保持部22の内部に設けられた排気路(図示せず。)を介して外部の真空ポンプ(図示せず。)と連通しており,真空ポンプによって発生された負圧によって,半導体ウェハ50を真空吸着して保持する。これら6つの吸着パッド24は,例えば,上記弧状部222a,222bの各々に,間隔を空けて例えば3つずつ,上記軸線223を中心として対称な位置に配設されている。これにより,複数の吸着パッド24によって半導体ウェハ50をバランス良く保持できる。
なお,吸着パッド24は,各弧状部222a,222bに同数(少なくとも2つずつ)が,軸線223を中心として対称な位置に設けられればよく,その設置数,配置は図2の例に限定されない。
移動手段28は,例えば,アームや回転軸,電動モータ等から構成されている。この移動手段28は,被加工物保持部22を垂直方向(Z方向),水平方向(X,Y方向)に移動させたり,上記軸線223を回転軸として被加工物保持部22を回転させたりすることができる。
具体的には,移動手段28は,例えば,被加工物保持部22を垂直方向(Z方向)に上下動させる上下動手段282と,上下動手段22に取り付けられた旋回軸283と,旋回軸283の上端部に取り付けられ,水平面(XY平面)上を旋回自在に移動する第1アーム284と,第1アーム284の端部に取り付けられ,水平面(XY平面)上を旋回自在に移動する第2アーム285と,第2アーム285の先端部に設けられ,連結軸26に連結される支持回転部286とを備える。支持回転部286は,連結軸26を介して被加工物保持部22を支持する。さらに,支持回転部286は,支持した被加工物保持部22を連結軸26(軸線223)を回転軸として回転させる。これにより,被加工物保持部22によって吸着保持された半導体ウェハ50を反転させることができる。
以上のような構成の搬送手段20は,被加工物保持部22の吸着パッド24によって半導体ウェハ50の一面の外周部を吸着することで,当該半導体ウェハWを保持できる。さらに,搬送手段20は,移動手段28によって被加工物保持部22を移動させることで,保持した半導体ウェハ50を搬送することができる。ただし,外周部が上方に反った半導体ウェハ50を下側から吸着保持する場合(例えば,スピンナーテーブル32等に載置された反りのある半導体ウェハ50を吸着保持する場合)には,後述するエア噴射手段40によって半導体ウェハ50の反りを矯正した上で,被加工物保持手段22によって吸着保持する必要がある。
次に,図3,4に基づいて,本実施形態にかかるスピンナー洗浄装置30およびエア噴射手段40について詳細に説明する。なお,図3は,本実施形態にかかるスピンナー洗浄装置30およびエア噴射手段40を示す斜視図である。図4は,本実施形態にかかるエア噴射手段40を示す平面図である。
まず,スピンナー洗浄装置30の構成について説明する。図3に示すように,スピンナー洗浄装置30は,テーブルハウジング31と,スピンナーテーブル32と,サポートテーブル34と,サポートテーブル位置決め手段(図示せず。)と,側面スピンナーカバー37と,上部スピンナーカバー38と,洗浄液供給手段(図示せず。)と,高圧エア供給手段(図示せず。)とを備える。
スピンナーテーブル32は,上面が平坦な略円盤状のテーブルであって,半導体ウェハ50の中央部を吸着保持するメインテーブルとして機能する。このスピンナーテーブル32は,上面にポーラスセラミック盤からなる真空チャック322を備えており,半導体ウェハ50の下面の中央部を真空吸着して保持する。このスピンナーテーブル32の上面は,円形の平坦な吸着保持面321をなす。また,このスピンナーテーブル32の外径は,半導体ウェハ50の外径より小さい。このため,スピンナーテーブル32上に半導体ウェハ50を相互に中心位置を合わせて載置した場合には,半導体ウェハ50の外周部が,スピンナーテーブル32の外縁部から張り出し,半導体ウェハ50の下面の外周部が露出することになる。
また,このスピンナーテーブル32を支持する支持部324は,テーブルハウジング31内に配設された図示しない回転駆動機構に連結されている。これにより,洗浄中には,半導体ウェハ50を吸着保持したスピンナーテーブル32を,水平方向に回転させることができる。
サポートテーブル34は,上記スピンナーテーブル32に吸着保持された半導体ウェハ50の下面の外周部を支持する。このサポートテーブル34は,アルミニウム合金等の金属材を用いて環状に形成され,中央部に上記スピンナーテーブル32を挿通可能な貫通孔342を有する。このサポートテーブル34の上面は,環状の平坦な支持面341を成す。サポートテーブル34は,この支持面341によって上記スピンナーテーブル32に吸着保持された半導体ウェハ50の下面の外周部を支持する。
サポートテーブル位置決め手段(図示せず。)は,上記サポートテーブル34を垂直方向に昇降させて,サポートテーブル34の支持面341を,上記スピンナーテーブル32の吸着保持面321に対して面一または僅かに低い作用位置と,この作用位置から下方に退避した非作用位置とに選択的に位置付ける。
より詳細には,サポートテーブル位置決め手段は,サポートテーブル34の下方に設けられたエアシリンダ等の駆動機構などで構成されている。このサポートテーブル位置決め手段は,洗浄時には,当該エアシリンダの動作によりサポートテーブル34を上昇させて,支持面341を上記作用位置に位置付け,一方,半導体ウェハ50の搬送時には,当該エアシリンダの動作によりサポートテーブル34を降下させて,支持面341を上記非作用位置に位置付ける。
なお,サポートテーブル34は,上記作用位置に位置付けられると,支持面341がスピンナーテーブル32の吸着保持面321より僅かに(例えば1〜3mm)低い位置になるように設定されている。また,サポートテーブル34の非作用位置は,半導体ウェハ50の下側に上記被加工物保持部22を挿入するときに障害にならないように,十分に低い位置に設定されている。
側面スピンナーカバー37は,スピンナー洗浄装置30の洗浄領域の側方を覆う可動式のカバーである。また,上部スピンナーカバー38は,スピンナー洗浄装置30の洗浄領域の上方を覆う平板状のカバーである。側面スピンナーカバー37には,例えば,ハウジング31に固設されたエアシリンダ371のピストンロッド372が連結されている。洗浄時には,側面スピンナーカバー37は,このエアシリンダ371の駆動力によって上昇され,上部スピンナーカバー38に当接する。これにより,側面および上面スピンナーカバー37,38によって,スピンナー洗浄装置30の洗浄領域を覆って,洗浄液の飛散を防止できる。一方,半導体ウェハ50の搬入・搬出時には,側面スピンナーカバー37を下降させて洗浄領域を開放し,搬送手段20がスピンナーテーブル34にアクセス可能な状態にできる。
洗浄液供給手段は,例えば,スピンナーテーブル32の上方に配設された洗浄水噴射ノズルと,タンクおよびポンプ等からなる洗浄液送出手段と(いずれも図示せず。)を備える。この洗浄液供給手段は,スピンナーテーブル32に保持された半導体ウェハ50に対し,洗浄水等の洗浄液を供給する。
高圧エア供給手段は,エアコンプレッサやエアータンク等からなるエア送出手段と,スピンナーテーブル32の上方に配設されたエアーノズルと(いずれも図示せず。)を備える。この高圧エア供給手段は,エアの噴射により,洗浄後の半導体ウェハ50を乾燥させる。
以上のような構成のスピンナー洗浄装置30は,研削加工後の半導体ウェハ50を回転させながら,当該半導体ウェハWに洗浄水を噴射して洗浄し,コンタミネーションを除去するとともに,洗浄した半導体ウェハ50を乾燥させる。このように洗浄・乾燥された半導体ウェハ50は,上記搬送手段20の被加工物保持部222によって下側から吸着保持され,スピンナーテーブル32からピックアップされるが,この吸着保持時に,エア噴射手段40は,半導体ウェハ50の外周部に対して上側からエアを噴射して,反りを矯正する。
ここで,図3及び図4に示すエア噴射手段40について,図5を参照しながら詳細に説明する。なお,図5は,本実施形態にかかるエア噴射手段40および搬送手段20の動作を説明するための断面図である。
エア噴射手段40は,上述したように,上記搬送手段20とともに本実施形態にかかる被加工物搬送装置を構成し,上記搬送手段20の被加工物保持部22によって半導体ウェハ50を好適に吸着保持できるように支援する。
図3に示すように,エア噴射手段40は,例えば,スピンナー洗浄装置30の一部として,スピンナーテーブル32の上部に配設されている。このエア噴射手段40は,図3及び図4に示すように,半導体ウェハ50の外周部に沿って略等間隔に配設された複数(例えば8つ)のエア噴射ノズル42と,これら複数のエア噴射ノズル42を支持するノズル支持部44と,このノズル支持部44を昇降させる昇降手段46と,エアコンプレッサやエアータンク等からなり上記エア噴射ノズル42に高圧エアを供給するエア送出手段48と,を備える。
エア噴射ノズル42(以下では,単に「ノズル42」という。)は,ノズル支持部44の外周部に,例えば8箇所配設されている。各ノズル42は,噴射口を垂直方向下向きにしてノズル支持部44に取り付けられている。かかるノズル42は,例えば,エア送出手段48からエア供給用配管45,43を介して供給された高圧エアを,下方に向けて噴射する。このノズル42によるエアの噴射圧は,流量で例えば200L/s(エア送出手段48のポンプ部で例えば0.5MPa程度)であり,かかる噴射圧は各ノズル42で略同一の大きさとなるように調整されている。また,ノズル42によるエアの噴射時間は,例えば2〜3秒程度であるが,かかる例に限定されない。
このようなノズル42によって,図5に示すように,スピンナーテーブル32に載置された半導体ウェハ50の外周部に対して,上方からエアを噴射することにより,上方に向けて反り返った半導体ウェハ50の外周部を矯正して,平坦化することができる。
また,この8つのノズル42は,図4に示すように,半導体ウェハ50外周部に沿って,ノズル支持部44の周方向に所定間隔で配設されている。これにより,スピンナーテーブル32に載置された半導体ウェハ50上面の外周部に対して,8つのノズル42によって均等にエアを噴射して,半導体ウェハ50の反りを均等に矯正することができる。しかし,ノズル42の設置数および配置は図示の例に限定されない。例えば,ノズル42の設置間隔を狭くして,ノズル42の設置数を増加させてもよい。この方が,上記半導体ウェハ50の反りを矯正するという観点では効果的と考えられるが,必ずしも,コスト面等では効率的とは限らないので,一概に良いとは言えない。また,ノズル42の配置としては,上記のように,ノズル支持部44の外周部に周方向に所定間隔で対称的に設けることが好ましいが,かかる例に限定されない。
ノズル支持部44は,半導体ウェハ50と略同一径を有する円板状の支持板441と,各ノズル42を支持板441に形成されたU字型の切り欠き441aに取り付けて固定するための複数のノズル取付部材42と,からなる。支持板441の外径は,上部スピンナーカバー38に形成された円形の貫通孔38aの径より若干小さい。このため,ノズル支持部44は,上部スピンナーカバー38の貫通孔38aを通過して,上下動可能である。
昇降手段46は,ノズル支持部44を,上部スピンナーカバー38の貫通孔38a付近に位置する退避位置と,スピンナーテーブル32直上付近に位置する噴射位置との間で昇降させる。この昇降手段46は,例えば,エアシリンダ461と,エアシリンダ461から下方に向けて延びるピストンロッド462と,エアシリンダ461を支持し,上記支持台18に固設される支持部材463とを備える。ピストンロッド462の先端は,上記ノズル支持部44の支持板441の中央部に連結されている。
かかる構成の昇降手段46は,図5に示すように,通常時には,エアシリンダ461の動作によりノズル支持部44を上昇させて,スピンナーテーブル32周辺から退避させた退避位置に位置付ける。これにより,例えばスピンナー洗浄時において,ノズル支持部44が洗浄作業の邪魔にならないように退避させることができるとともに,ノズル42がスピンナー洗浄による飛沫等により汚染されることを防止できる。
一方,上記搬送手段20の被加工物保持部22によって半導体ウェハ50を吸着保持しようとする時には,昇降手段46は,図5に示すように,エアシリンダ461の動作によりノズル支持部44を降下させて,スピンナーテーブル32上に載置された半導体ウェハ50の直上の噴射位置に位置付ける。なお,上部スピンナーカバー38の貫通孔38aの中心,ノズル支持部44の支持板441の中心,および昇降手段46のピストンロッド462の中心は,スピンナーテーブル32の回転軸上にある。このため,ノズル支持部44を上記噴射位置に位置付けることにより,スピンナーテーブル32に載置された半導体ウェハ50の外周部の直上に,各ノズル42を正確に配置できる。
このように,昇降手段46は,半導体ウェハ50をスピンナーテーブル32からピックアップするときにだけ,ノズル支持部44を降下させて噴射位置に配置し,それ以外の時には,当該ノズル支持部44を上方の退避位置に待避させる。
以上のような構成のエア噴射手段40は,被加工物保持部22によって,スピンナーテーブル32に載置された半導体ウェハ50を下側から吸着保持する時に,昇降手段46いよってノズル支持部44を図5に示す噴射位置に配置する。そして,ノズル支持部44がこの噴射位置にあるときに,図5の部分拡大図に示すように,各ノズル42によって,上側から半導体ウェハ50の外周部に向けてエアを所定時間噴射する。これにより,当該半導体ウェハ50の外周部の反りを矯正して,半導体ウェハ50を下側から支持している被加工物保持部22の上面に,当該半導体ウェハ50の外周部下面を密着させることができる。このため,被加工物保持部22の上面に配設された吸着パッド24によって,半導体ウェハ50の外周部を,空気漏れを起こすことなく好適に吸着保持できるようになる。
次に,図6に基づいて,以上説明したような構成の研削装置1の被加工物搬送装置(搬送手段20およびエア噴射手段40)を用いて,スピンナーテーブル32上に載置された半導体ウェハ50をカセット12まで搬送する方法について,図5を適宜参照しながら説明する。なお,図6は,本実施形態にかかる研削装置1の被加工物搬送装置を用いた被加工物搬送方法を示すフローチャートである。
図6に示すように,まず,ステップS12では,搬送手段20の被加工物保持部22によって,スピンナーテーブル32に載置された半導体ウェハ50の外周部を下側から支持する(ステップS12;支持工程)。
具体的には,まず,スピンナー洗浄装置30による半導体ウェハ50の洗浄後に,サポートテーブル34を降下させて上記非作用位置に位置付け,スピンナーテーブル32の真空チャックによる真空吸着を解除する。なお,この状態では,洗浄された半導体ウェハ50が,研削された加工面を上向きにした状態でスピンナーテーブル32上に載置されている。次いで,搬送手段20の被加工物保持部22(C字型ハンド)を,スピンナーテーブル32の支持部324の高さで水平移動させ,半導体ウェハ50の下方に配置する(図5の二点差線で示す状態)。その後,被加工物保持部22の上面が半導体ウェハ50の下面に接触する高さまで,被加工物保持部22を上昇させる。これにより,被加工物保持部22によって,半導体ウェハ50の外周部が下側から支持される(図5の実線で示す状態)。ただし,半導体ウェハ50の外周部が上方に沿っているため,半導体ウェハ50の外周部下面の一部若しくは全部は,被加工物保持部22の上面に密着していない。
次いで,ステップS14では,複数のノズル42が取り付けられたノズル支持部42が降下される(ステップS14;ノズル降下工程)。具体的には,エア噴射手段40の昇降手段46によって,ノズル支持部材42が,上部スピンナーカバー38周辺の退避位置(図5の二点差線で示す位置)から降下され,半導体ウェハ50の直上の噴射位置(図5の実線で示す位置)に位置付けられる。なお,本ステップS14は,上記ステップS12より先に行われてもよい。
さらに,ステップS16では,ノズル42から半導体ウェハ50の外周部に対してエアを噴射する(ステップS16;エア噴射工程)。かかるエアの噴射により,上方に反り返っている半導体ウェハ50の外周部が,エアの圧力で押圧されて平坦化される。この結果,半導体ウェハ50の外周部下面が,被加工物保持部22の上面に密着される。かかるエアの噴射は,次のステップS18での吸着パッド24による吸着保持が完了するまで所定時間(例えば数秒間)継続される。
その後,ステップS18では,被加工物保持部22に密着させた半導体ウェハ50の外周部を,被加工物保持部22の吸着パッド24によって吸着保持する(ステップS18;吸着保持工程)。具体的には,被加工物保持部22に設けられた複数の吸着パッド24によって,負圧により半導体ウェハ50外周部を吸引して,吸着保持する。このとき,上記ステップS16で,半導体ウェハ50の外周部下面が被加工物保持部22の上面に密着されているので,空気漏れが生じることなく,半導体ウェハ50の外周部を確実に吸着保持できる。さらに,被加工物保持部22は,半導体ウェハ50のテープが貼り付けられた回路面側を保持し,研削された加工面に接触しないので,当該加工面を傷つけてしまうことがない。なお,吸着パッド24に対する真空引きは,上記ステップS18でのエアの噴射よりも前から継続的になされていてもよいし,或いは,当該エアの噴射と同タイミングで開始されてもよい。
さらに,ステップS20では,ノズル支持部42が上昇される(ステップS14;ノズル上昇工程)。具体的には,エア噴射手段40の昇降手段46によって,ノズル支持部材42が,上記噴射位置から上昇され,上記退避位置に位置付けられる。これによって,ノズル支持部材42を上方に退避させ,後続の半導体ウェハ50のピックアップおよび搬送時工程において,ノズル支持部材42が搬送の邪魔にならないようにできる。
次いで,ステップS22では,半導体ウェハ50を吸着保持した被加工物保持部22によって,半導体ウェハ50がピックアップされる(ステップS22;ピックアップ工程)。具体的には,搬送手段20の移動手段28によって,半導体ウェハ50を吸着保持した状態の被加工物保持部22を上昇させる。これにより,被加工物保持部22によって,吸着保持した半導体ウェハ50をスピンナーテーブル32からピックアップできる。
さらに,ステップS24では,半導体ウェハ50を吸着保持した被加工物保持部22を移動させて,半導体ウェハ50をカセット12付近まで搬送する(ステップS24;搬送工程)。具体的には,移動手段28によって,半導体ウェハ50を吸着保持した被加工物保持部22を水平および垂直方向に移動させる。これにより,半導体ウェハ50を,スピンナー洗浄装置30からカセット12付近まで搬送できる。
その後,ステップS26では,移動手段28の支持回転部286によって,連結軸26を中心に被加工物保持部22を反転させて,吸着保持した半導体ウェハ50の上下を反転させる(ステップS26;反転工程)。この結果,半導体ウェハ50の上側に被加工物保持部22が位置して,半導体ウェハ50は,回路面が上向き(研削された加工面が下向き)の状態で保持される。
次いで,ステップS28では,半導体ウェハ50の回路面が上向きの状態で半導体ウェハ50がカセット12に収容される(ステップS28;収容工程)。このとき,被加工物保持部22は,その下側に半導体ウェハ50を保持しているので,半導体ウェハ50を回路面が上向きの状態でカセット12のスロットに容易に載置できる。以上までのステップで,本実施形態にかかる被加工物搬送方法が終了する。
以上,本実施形態にかかる研削装置1の被加工物搬送装置およびこれを用いた被加工物搬送方法について説明した。上述のように,本実施形態にかかる被加工物搬送装置および被加工物搬送方法は,エア噴射手段40によって,半導体ウェハ50の外周部の反りを恒久的に完全に平坦化するのではなく,搬送手段20(ロボットピック)の被加工物保持部22(C字型ハンド)によって半導体ウェハ50の外周部を下側から吸着保持するときにだけ,半導体ウェハ50の外周部の反りを矯正して平坦化する。
換言すると,本実施形態では,被加工物保持部22を半導体ウェハ50の下側に挿入して半導体ウェハ50の外周部を吸着する時までに,ノズル42を半導体ウェハ50の外周部に近接する位置まで移動させておき,被加工物保持部22で半導体ウェハ50の外周部を吸着するタイミングより少し前か,或いは同タイミングで,ノズル42からエアを噴射する。このエア噴射によって,半導体ウェハ50の外周部を平坦化して,被加工物保持部22によって半導体ウェハ50の外周部を好適に吸着保持できるようになる。
なお,被加工物保持部22で半導体ウェハ50の外周部を確実に吸着できたか否かを確認するため,研削装置1は,吸着パッド24に作用する負圧を測定するセンサ(図示せず。)と,測定された負圧の絶対値が予め設定された所定の閾値より大きいか否かに基づいて,半導体ウェハ50の吸着状態の適否を判断する吸着状態判断部(図示せず。)とを具備している。この吸着状態判断部は,測定した負圧の絶対値が閾値以上となった場合には,半導体ウェハ50が正常に吸着されていると判断し,半導体ウェハ50のピックアップおよび搬送を許可する。一方,負圧の絶対値が閾値未満である場合には,吸着状態判断部は,半導体ウェハ50が正常に吸着されておらずエラーであると判断し,研削装置1のモニタにエラー表示を出力し,半導体ウェハ50のピックアップおよび搬送を禁止する。
以上のように,本実施形態の被加工物搬送装置および被加工物搬送方法によれば,被加工物である半導体ウェハ50の外周部が反っている場合であっても,エア噴射手段40によって半導体ウェハ50の外周部の反りを平坦化することができるので,被加工物保持部22によって半導体ウェハ50を確実に吸着保持できる。
さらに,被加工物保持部22は,半導体ウェハ50のテープが貼り付けられた回路面側を保持して搬送するので,研削加工された半導体ウェハ50の加工面を傷つけることがない。加えて,被加工物保持部22によって半導体ウェハ50をカセット12に収容するときに,半導体ウェハ50の回路面を上向きにした状態でスロットに載置し易いという効果を奏する。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば,上記実施形態では,被加工物の具体例として半導体ウェハ50の例を挙げて説明したが,本発明は,かかる例に限定されない。被加工物は,例えば,各種の半導体基板,サファイア基板,ガラス材,セラミックス材,金属材,プラスチック等の合成樹脂材,或いは,磁気ヘッド,レーザダイオードヘッド等を形成するための電子材料基板,などであってもよい。また,被加工物の形状は,略円板状以外にも,略楕円板,略矩形板形状,など任意の形状であってよい。さらに,被加工物の形状に合わせて,被加工物保持部22やエア噴射手段40のノズル支持部44,テーブル32等の形状を変更することもできる。
また,上記実施形態では,研削装置1に設けられた被加工物搬送装置(搬送手段20およびエア噴射手段40)について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,上記被加工物搬送装置は,研磨パッドと研磨液とによって被加工物を研磨加工(例えばCMP)する研磨装置に設けられてもよい。
また,上記実施形態では,被加工物搬送装置は,スピンナー洗浄装置30のスピンナーテーブル32上に載置された被加工物を搬送するために用いられたが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,被加工物搬送装置は,研削装置,研磨装置,切削装置などにおいて,各種のテーブル上に載置された被加工物をピックアップして,他の場所に搬送する場合にも適用できる。
また,上記実施形態では,搬送手段20の被加工物保持部22は,C字型ハンドで構成されたが,かかる例に限定されない。被加工物保持部22は,例えば,U字型,V字型,リング型など,搬送する被加工物の形状に応じた任意の形状であってもよい。
本発明は,外周部が反り返った半導体ウェハ等の被加工物を好適に保持して搬送可能な被加工物搬送装置,およびこれを備えた研削装置等に適用可能である。
本発明の第1の実施の形態にかかる研削装置の全体構成を示す斜視図である。 同実施形態にかかる搬送手段を示す斜視図である。 同実施形態にかかるスピンナー洗浄装置およびエア噴射手段を示す斜視図である。 同実施形態にかかるエア噴射手段を示す平面図である。 同実施形態にかかるエア噴射手段および搬送手段の動作を説明するための断面図である。 同実施形態にかかる研削装置の被加工物搬送装置を用いた被加工物搬送方法を示すフローチャートである。
符号の説明
1 研削装置
12 カセット
20 搬送手段(ロボットピック)
22 被加工物保持部(C字型ハンド)
24 吸着パッド
28 移動手段
30 スピンナー洗浄装置
32 スピンナーテーブル
34 サポートテーブル
40 エア噴射手段
42 エア噴射ノズル
44 ノズル支持部材
46 昇降手段
50 半導体ウェハ
222 弧状部

Claims (7)

  1. テーブルに載置された被加工物を搬送する被加工物搬送装置であって;
    前記テーブルに載置された前記被加工物の外周部を下側から支持する被加工物保持部と;
    前記テーブルに載置された前記被加工物の外周部に対して,上側からエアを噴射するエア噴射手段と;
    前記被加工物保持部に設けられ,前記被加工物の外周部を吸着保持する吸着パッドと;
    前記吸着パッドにより前記被加工物を吸着保持した前記被加工物保持部を移動させる移動手段と;
    を備えることを特徴とする,被加工物搬送装置。
  2. 前記エア噴射手段は,
    前記被加工物の外周部に沿って略等間隔に配設された複数のエア噴射ノズルと;
    前記複数のエア噴射ノズルを支持するノズル支持部と;
    前記ノズル支持部を昇降させる昇降手段と;
    を備えることを特徴とする,請求項1に記載の被加工物搬送装置。
  3. 前記被加工物保持部は,対向する一対の弧状部を有する略C字型平板状に形成され,前記一対の弧状部を連結する基部が前記移動手段と連結されており,
    前記吸着パッドは,前記弧状部の各々に,間隔を空けて少なくとも2つずつ,前記一対の弧状部の中間および前記基部を通る軸線を中心として略対称な位置に配設されることを特徴とする,請求項1または2のいずれかに記載の被加工物搬送装置。
  4. 前記テーブルは,
    前記被加工物の中央部を吸着保持する吸着保持面を有するメインテーブルと;
    前記被加工物の外周部を支持する支持面を有するサポートテーブルと;
    前記サポートテーブルの支持面を,前記メインテーブルの吸着保持面に対して略面一または僅かに低い作用位置と,前記作用位置から下方に退避した非作用位置とに選択的に位置付けるサポートテーブル位置付け手段と;
    を備え,
    前記被加工物保持部は,前記サポートテーブルの支持面が前記非作用位置にあるときに,前記メインテーブルに載置された前記被加工物の外周部を下側から支持することを特徴とする,請求項1,2または3のいずれかに記載の被加工物搬送装置。
  5. 請求項1,2,3または4のいずれかに記載の被加工物搬送装置を備えることを特徴とする,スピンナー洗浄装置。
  6. 請求項5に記載のスピンナー洗浄装置を備えることを特徴とする,研削装置。
  7. テーブルに載置された被加工物を搬送する被加工物搬送方法であって;
    被加工物保持部によって,前記テーブルに載置された前記被加工物の外周部を下側から支持する支持工程と;
    前記テーブルに載置された前記被加工物の外周部に対して上側からエアを噴射して,前記被加工物の外周部を前記被加工物保持部に密着させるエア噴射工程と;
    前記被加工物保持部に密着させた前記被加工物の外周部を,前記被加工物保持部に設けられた吸着パッドによって吸着保持する吸着保持工程と;
    前記被加工物を吸着保持した前記被加工物保持部を移動させて,前記被加工物を搬送する搬送工程と;
    を含むことを特徴とする,被加工物搬送方法。
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