JP5964548B2 - ウエーハ加工装置 - Google Patents

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機を備えたウエーハ加工装置に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程においては、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切断予定ラインによって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域をストリートに沿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。

半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般に切削装置が用いられている。切削装置は、ウエーハを保持するウエーハ保持手段と、該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハを切削する切削手段と、複数のウエーハが収容されたカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されているウエーハを搬出するウエーハ搬出手段と、該ウエーハ搬出手段によって搬出されたウエーハを仮置きし位置合わせする仮置き手段と、該仮置き手段において位置合わせされたウエーハをウエーハ保持手段に搬送するウエーハ搬送手段を具備している。（例えば、特許文献１参照。）

また、上述したように個々に分割されるデバイスの小型化および軽量化を図るために、通常、ウエーハをストリートに沿って切断し個々のデバイスに分割するのに先立って、ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持するウエーハ保持手段と、該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハを研削する研削手段と、複数のウエーハが収容されたカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されているウエーハを搬出するウエーハ搬出手段と、該ウエーハ搬出手段によって搬出されたウエーハを仮置きし位置合わせする仮置き手段と、該仮置き手段において位置合わせされたウエーハをウエーハ保持手段に搬送するウエーハ搬送手段を具備している。（例えば、特許文献２参照。）

特開２００２−６６８６５号公報 特開２００５−１５３０９０号公報

上記切削装置や研削装置等の加工装置は、単位面積当たり単価が高いクリーンルーム内に設置される。しかるに、生産数量を高めるためにクリーンルーム内に設置される加工装置の台数を多くしようとしても、上述したように加工装置はウエーハを保持するウエーハ保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハを加工する加工手段の外に、複数のウエーハが収容されたカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されているウエーハを搬出するウエーハ搬出手段と、該ウエーハ搬出手段によって搬出されたウエーハを仮置きし位置合わせする仮置き手段と、該仮置き手段において位置合わせされたウエーハをウエーハ保持手段に搬送するウエーハ搬送手段をそれぞれ具備しているので、決められたクリーンルーム内に設置できる加工装置の台数には限度があり、生産性の向上が図れないという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、クリーンルーム内の単位面積当たりにおける生産数量を高めることができるウエーハ加工装置を提供することにある。

上記技術課題を解決するために、本発明によれば、ウエーハを保持するウエーハ保持手段と該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハを加工する加工手段とを具備する加工機と、複数のウエーハが収容されたカセットを載置するカセット載置領域と該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されたウエーハを搬出する搬出手段および該搬出手段によって搬出されたウエーハを仮置きする仮置き手段とを具備するウエーハ搬出機と、該ウエーハ搬出機の該仮置き手段に仮置きされたウエーハを該加工機の該ウエーハ保持手段に搬送する搬送手段を備えたウエーハ搬送機と、を含み、該加工機と該ウエーハ搬出機および該ウエーハ搬送機はそれぞれ独立して構成されており、少なくとも２台以上の該加工機と該ウエーハ搬出機および該ウエーハ搬送機の台数を適宜選定して配置し、該ウエーハ搬送機は、該加工機の設置面積外に配置され、ウエーハを吸引保持する吸引保持パッドを具備し、該加工機および該ウエーハ搬出機に沿って敷設された案内レールに沿って移動可能に構成されており、該ウエーハ搬出機の該仮置き手段に仮置きされたウエーハを該吸引保持パッドによって吸引保持し、該案内レールに沿って移動することによりウエーハを２台以上の該加工機の該ウエーハ保持手段に搬送する、ことを特徴とするウエーハ加工装置が提供される。

本発明によるウエーハ加工装置は、ウエーハを保持するウエーハ保持手段と該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハを加工する加工手段とを具備する加工機と、複数のウエーハが収容されたカセットを載置するカセット載置領域と該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されたウエーハを搬出する搬出手段および該搬出手段によって搬出されたウエーハを仮置きする仮置き手段とを具備するウエーハ搬出機と、該ウエーハ搬出機の該仮置き手段に仮置きされたウエーハを該加工機の該ウエーハ保持手段に搬送する搬送手段を備えたウエーハ搬送機とを含み、加工機とウエーハ搬出機およびウエーハ搬送機はそれぞれ独立して構成されており、少なくとも２台以上の加工機とウエーハ搬出機およびウエーハ搬送機の台数を適宜選定して配置し、ウエーハ搬送機は、該加工機の設置面積外に配置され、ウエーハを吸引保持する吸引保持パッドを具備し、加工機およびウエーハ搬出機に沿って敷設された案内レールに沿って移動可能に構成されており、ウエーハ搬出機の該仮置き手段に仮置きされたウエーハを吸引保持パッドによって吸引保持し、案内レールに沿って移動することによりウエーハを２台以上の加工機のウエーハ保持手段に搬送するように構成したので、複数の加工機に対してウエーハ搬出機とウエーハ搬送機によってウエーハを供給することができるため、装置全体の設置面積を小さくすることが可能であり、クリーンルーム内の単位面積当たりにおける生産数量を高めることができる。また、ウエーハ搬出機およびウエーハ搬送機は複数の加工機に対して共有となるため、全ての加工機にウエーハ搬出機構およびウエーハ搬送機構を装備したウエーハ加工装置に比して安価に構成することができる。なお、加工機とウエーハ搬出機およびウエーハ搬送機の台数およびレイアウト設定することにより、ウエーハの特性に応じて生産性のよいウエーハ加工装置を構成することができる。

本発明に従って構成された加工装置の斜視図。 本発明に従って構成された加工装置の他の実施形態を示す平面図。

以下、本発明に従って構成されたウエーハ加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には本発明に従って構成されたウエーハ加工装置の斜視図が示されている。
図１に示すウエーハ加工装置１は、２以上の切削加工機２a、２bとウエーハ搬出機３およびウエーハ搬送機４とを含んでいる。切削加工機２a、２bは、それぞれ独立して構成されており、それぞれ略直方体状の機体ハウジング２０を具備している。この機体ハウジング２０内には、被加工物であるウエーハを保持するウエーハ保持手段としてのチャックテーブル２１が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル２１は、吸着チャック支持台２１１と、該吸着チャック支持台２１１上に配設された吸着チャック２１２を具備しており、該吸着チャック２１２の上面である保持面上にウエーハを図示しない吸引手段を作動することによって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル２１は、図示しない回転機構によって回転可能に構成されている。なお、チャックテーブル２１には、ウエーハをダイシングテープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ２１３が配設されている。このように構成されたチャックテーブル２１は、図示しない切削送り手段によって、矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるようになっている。

図１に示す切削加工機２a、２bは、切削手段としてのスピンドルユニット２２を具備している。スピンドルユニット２２は、図示しない割り出し送り手段によって図１において矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない切り込み送り手段によって図１において矢印Ｚで示す切り込み送り方向に移動せしめられるようになっている。このスピンドルユニット２２は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング２２１と、該スピンドルハウジング２２１に回転自在に支持された回転スピンドル２２２と、該回転スピンドル２２２の前端部に装着された切削ブレード２２３とを具備している。切削ブレード２２３は、例えばアルミニウムによって形成された円盤状の基台と、該基台の外周部側面にダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めて厚さが１５〜３０μmに形成された円環状の切れ刃からなっている。

図１に示す切削加工機２a、２bは、上記チャックテーブル２１上に保持されたウエーハの表面を撮像し、上記切削ブレード２２３によって切削すべき領域を検出するための撮像手段２３を具備している。この撮像手段２３は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっている。また、図１に示す切削加工機２a、２bは、チャックテーブル２１上で切削加工されたウエーハを洗浄する洗浄手段２４と、チャックテーブル２１上で切削加工されたウエーハを洗浄手段２４へ搬送する洗浄搬送手段２５を具備している。

上記ウエーハ搬出機３は、図示の実施形態においては切削加工機２aに隣接して配置されている。図示の実施形態におけるウエーハ搬出機３は、略直方体状の機体ハウジング３０を具備している。この機体ハウジング３０にはカセット載置領域３１aが設定されており、このカセット載置領域３１aに被加工物であるウエーハを収容するカセットを載置する。このカセット載置テーブル３１は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル３１上には、被加工物としてのウエーハ１０を収容するカセット３２が載置される。カセット３２に収容されるウエーハ１０は、表面に格子状のストリートが形成されており、この格子状のストリートによって区画された複数の矩形領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。このように形成されたウエーハ１０は、環状の支持フレームFに装着されたダイシングテープTの表面に裏面が貼着された状態でカセット３２に収容される。

また、図示の実施形態におけるウエーハ搬出機３は、カセット載置テーブル３１上に載置されたカセット３２に収容されているウエーハ１０（環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態）を仮置き手段３３に搬出する搬出手段３４を具備している。なお、仮置き手段３３は、搬出手段３４によってカセット３２から搬出されたウエーハ１０の中心位置合わせを実行する。

上記ウエーハ搬送機４は、略直方体状の機体ハウジング４０を具備している。この機体ハウジング４０は、上記切削加工機２a、２bおよびウエーハ搬出機３の前側に矢印Ｘで示す切削送り方向に沿って敷設され案内レール４１、４１上に配設され、図示しない移動機構によって案内レール４１、４１に沿って移動可能に構成されている。図示の実施形態におけるウエーハ搬送機４は、機体ハウジング４０に配設されたパルスモータ４２と、該パルスモータ４２によって回動せしめられる回動軸４３と、該回動軸４３に図示しない移動機構によって水平方向に移動可能に装着された搬送アーム４４と、該搬送アーム４４の先端部に上下移動機構４５を介して装着された吸引保持パッド４６を具備している。このように構成されたウエーハ搬送機４は、仮置き手段３３に搬出されたウエーハ１０をダイシングテープTを介して支持している環状のフレームFを吸引保持パッド４６によって吸引保持し、搬送アーム４４を進退するとともに機体ハウジング４０を案内レール４１、４１に沿って移動することにより、環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されているウエーハ１０を切削加工機２aおよび２bのチャックテーブル２１に搬送する。なお、図示の実施形態におけるウエーハ搬出機３は、切削加工機２a、２bの洗浄手段２４によって洗浄されたウエーハを上記ウエーハ搬出機３の仮置き手段３３に搬送する。

図１に示すウエーハ加工装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
先ず、ウエーハ搬出機３のカセット載置テーブル３１上に載置されたカセット３２の所定位置に収容されている加工前のウエーハ１０（環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態）は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル３１が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出手段３４が進退作動して搬出位置に位置付けられたウエーハ１０を仮置き手段３３上に搬出する。仮置き手段３３上に載置されたウエーハ１０は、ここで中心位置合わせが行われる。

次に、ウエーハ搬送機４を作動して、仮置き手段３３に搬出されたウエーハ１０をダイシングテープTを介して支持している環状のフレームFを吸引保持パッド４６によって吸引保持し、搬送アーム４４を進退するとともに機体ハウジング４０を案内レール４１、４１に沿って移動することにより、環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されているウエーハ１０を例えば切削加工機２aのチャックテーブル２１に搬送する。

チャックテーブル２１上にウエーハ１０が載置されたならば、図示しない吸引手段が作動してウエーハ１０をチャックテーブル２１上に吸引保持する。また、ウエーハ１０をダイシングテープTを介して支持する環状のフレームFは、上記クランプ２１３によって固定される。このようにしてウエーハ１０を保持したチャックテーブル２１は、撮像手段２３の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル２１が撮像手段２３の直下に位置付けられると、撮像手段２３によってウエーハ１０に形成されているストリートが検出され、スピンドルユニット２２を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節してストリートと切削ブレード２２３との精密位置合わせ作業が行われる。

その後、チャックテーブル２１を切削ブレード２２３の下方である切削加工領域に移動し、切削ブレード２２３を所定方向に回転せしめるとともに、矢印Zで示す方向に所定量切り込み送りし、切削ブレード２２３の最下端がダイシングテープTに達する位置に位置付ける。そして、ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル２１を切削送り方向である矢印Xで示す方向に所定の切削送り速度で移動する。この結果、チャックテーブル２１上に保持されたウエーハ１０は、切削ブレード２２３により所定のストリートに沿って切断される（切削工程）。

以上のようにして、ウエーハ１０を所定のストリートに沿って切断したら、チャックテーブル２１を図１において矢印Ｙで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し送りし、上記切削工程を実施する。そして、ウエーハ１０の所定方向に延在するストリートの全てに沿って切削工程を実施したならば、チャックテーブル２１を９０度回転させて、ウエーハ１０の所定方向と直交する方向に延在するストリートに沿って切削工程を実行することにより、ウエーハ１０に格子状に形成された全てのストリートが切削されて個々のデバイスに分割される。なお、分割された個々のデバイスは、ダイシングテープTの作用によってバラバラにはならず、環状のフレームFに支持されたウエーハの状態が維持されている。

上述したようにウエーハ１０のストリートに沿って切削工程が終了したら、ウエーハ１０を保持したチャックテーブル２１は最初にウエーハ１０を吸引保持した位置に戻される。そして、ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、加工後のウエーハ１０は洗浄搬送手段２５によって洗浄手段２４に搬送される。洗浄手段２４に搬送された加工後のウエーハ１０は、ここで洗浄され乾燥される（洗浄乾燥工程）。

上述した切削加工機２aによって上記切削工程を実施している際に、ウエーハ搬出機３は、カセット３２に収納されている加工前のウエーハ１０（環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態）を仮置き手段３３上に搬出し、仮置き手段３３によってウエーハ１０の中心あわせ作業を実行する。そして、ウエーハ搬送機４を作動して、仮置き手段３３において中心位置合わせされた加工前のウエーハ１０を切削加工機２bのチャックテーブル２１に搬送する。このようにして切削加工機２bのチャックテーブル２１に搬送された加工前のウエーハ１０は、切削加工機２bによって上述した切削工程が実施される。

一方、切削加工機２aによって切削工程および洗浄乾燥工程が実施された加工後のウエーハ１０は、ウエーハ搬送機４によって上記ウエーハ搬出機３の仮置き手段３３に搬送される。そして、仮置き手段３３に搬送された加工後のウエーハ１０は、搬出手段３４によってカセット３２の所定位置に収納される。次に、搬出手段３４を作動してカセット３２に収納されている加工前のウエーハ１０（環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態）を仮置き手段３３上に搬出し、仮置き手段３３によってウエーハ１０の中心位置合わせ作業を実行する。そして、ウエーハ搬送機４を作動して、仮置き手段３３において中心位置合わせされた加工前のウエーハ１０を切削加工機２aのチャックテーブル２１に搬送する。以後、ウエーハ搬送機４は加工前のウエーハ１０を切削加工機２bと切削加工機２aに交互に搬送するとともに、切削加工機２a、２bにおいて切削工程および洗浄乾燥工程が実施された加工後のウエーハ１０をウエーハ搬出機３の仮置き手段３３に交互に搬送する。

以上のように図示の実施形態におけるウエーハ加工装置１においては、２以上の切削加工機２a、２bがウエーハが収容されたカセットを載置するカセット載置領域と該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されたウエーハを搬出するウエーハ搬出手段および該ウエーハ搬出手段によって搬出されたウエーハを仮置きする仮置き手段とを具備するウエーハ搬出機構と、該ウエーハ搬出機構の仮置き手段に仮置きされたウエーハを切削加工機２a、２bの保持手段に搬送する搬送手段を備えたウエーハ搬送機構とを装備していなくても、上記独立したウエーハ搬出機３およびウエーハ搬送機によって上記機能を達成することができる。従って、ウエーハ加工装置１全体としての設置面積を小さくすることが可能であり、クリーンルーム内の単位面積当たりにおける生産数量を高めることができる。

次に、本発明によるウエーハ加工装置の他の実施形態について、図２を参照して説明する。
図２に示すウエーハ加工装置１は、それぞれ独立した８台の切削加工機２a、２b、２c、２d、２e、２f、２g、２hと、それぞれ独立した２台のウエーハ搬出機３a、3bおよびウエーハ搬送機４との組み合わせによって構成されている。切削加工機２a、２b、２c、２d、２e、２f、２g、２hは、上記図１に示す切削加工機２a、２bと同一の構成であり、４台ずつが直線状に配列され互いに対向して配置されている。２台のウエーハ搬出機３a、3bは、上記図１に示すウエーハ搬出機３と同一の構成であり、２列に配列された切削加工機２a、２b、２c、２dと２e、２f、２g、２hの間における両側に対向して配置されている。ウエーハ搬送機４は、上記図１に示すウエーハ搬送機４と同一の構成であり、２列に配列された切削加工機２a、２b、２c、２dと２e、２f、２g、２hの間に敷設され案内レール４１、４１上に移動可能に配設されている。

図２に示すウエーハ加工装置１においては、独立した８台の切削加工機２a、２b、２c、２d、２e、２f、２g、２hに対して２台のウエーハ搬出機３a、3bと１台のウエーハ搬送機４によってウエーハを供給することができるので、装置全体の設置面積を小さくすることが可能であり、クリーンルーム内の単位面積当たりにおける生産数量を高めることができる。また、ウエーハ搬出機およびウエーハ搬送機は複数の加工機に対して共有となるため、全ての加工機にウエーハ搬出機構およびウエーハ搬送機構を装備したウエーハ加工装置に比して安価に構成することができる。なお、加工機とウエーハ搬出機およびウエーハ搬送機の台数およびレイアウト設定することにより、ウエーハの特性に応じて生産性のよいウエーハ加工装置を構成することができる。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。図示の実施形態においては複数の切削加工機を組み合わせたウエーハ加工装置を示したが、複数の研削機等の他の加工機とウエーハ搬出機およびウエーハ搬送機の組み合わせにしてもよい。

１：ウエーハ加工装置
２a、２b：切削加工機
２１：チャックテーブル（保持手段）
２２：スピンドルユニット
２２３：切削ブレード
３：ウエーハ搬出機
３１：カセット載置テーブル
３２：カセット
３３：仮置き手段
３４：搬出手段
４：ウエーハ搬送機
４１：案内レール
４２：パルスモータ
４３：回動軸
４４：搬送アーム
４５：上下移動機構
４６：吸引保持パッド
１０：ウエーハ
F：環状の支持フレーム
T：ダイシングテープ

Claims (1)

1. ウエーハを保持するウエーハ保持手段と該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハを加工する加工手段とを具備する加工機と、複数のウエーハが収容されたカセットを載置するカセット載置領域と該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されたウエーハを搬出する搬出手段および該搬出手段によって搬出されたウエーハを仮置きする仮置き手段とを具備するウエーハ搬出機と、該ウエーハ搬出機の該仮置き手段に仮置きされたウエーハを該加工機の該ウエーハ保持手段に搬送する搬送手段を備えたウエーハ搬送機と、を含み、
   該加工機と該ウエーハ搬出機および該ウエーハ搬送機はそれぞれ独立して構成されており、少なくとも２台以上の該加工機と該ウエーハ搬出機および該ウエーハ搬送機の台数を適宜選定して配置し、
   該ウエーハ搬送機は、該加工機の設置面積外に配置され、ウエーハを吸引保持する吸引保持パッドを具備し、該加工機および該ウエーハ搬出機に沿って敷設された案内レールに沿って移動可能に構成されており、該ウエーハ搬出機の該仮置き手段に仮置きされたウエーハを該吸引保持パッドによって吸引保持し、該案内レールに沿って移動することによりウエーハを２台以上の該加工機の該ウエーハ保持手段に搬送する、
   ことを特徴とするウエーハ加工装置。

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