JPH11307489A - ウエハの研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】コンパクトな研削装置の提供 【解決手段】基台上に設けられた軸３に取り付けられた
ロボットアーム４、軸３の前側に設けられた複数のウエ
ハの縦型収納カセット５，５′、軸３の左横側に設けた
ウエハの仮置台６、軸３のウエハの仮置台６とは反対側
の右横側に設けられた吸着チャック機構８とこの周囲に
水を供給できる板９を配したウエハ洗浄装置１０、ロボ
ットアームの軸３の後側に設けられた３個の回転可能な
研削テーブル１２を設けたインデックステーブル１３、
軸インデックステーブル１３の上に離間して設けられた
レール１４、インデックステーブルに対向して設けられ
たブラシ洗浄器１５ａとチャッククリーナ１５ｂをレー
ル１４に取り付けた研削テーブル洗浄器機１５、インデ
ックステーブル１３の上方であって研削テーブル洗浄器
機１５の後側に設けられた荒研削器機と仕上研削器機１
６ｄを据えつけたフレーム２１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベアウエハ、デバ
イス付ウエハ、磁気ディスクウエハ等のウエハの研削装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの研削方法としては、例え
ば図６に示す研削装置を用い、多数枚のウエハＡを単品
毎に梯子形仕切り枠で集積格納され昇降可動かつ前面が
開放されているカセット５の直前の下方辺に設けられた
搬送用ベルト５０の上へ載置案内し、該搬送用ベルト上
のウエハＡを搬送用ベルトの間を縦方向に回動する吸着
パット付き反転アーム６０でプリポジション装置７０に
移動し、該プリポジションで位置合わせを行ない、該プ
リポジションからウエハＡを昇降自在で且つ水平方向へ
旋回機構を有するウエハ移動アーム８０の先端へ設けた
吸着パット８０ａの下面にバキューム吸着し、研削装置
１のロータリーインデックステーブル１３上に移動す
る。

【０００３】そして、前記ロータリーインデックステー
ブル１３には夫々に自回転する円形状のバキューム吸着
するチャック機構１２を備え、ロータリーインデックス
テーブルは自動的に回転、停止を繰返しており、停止位
置で夫々のチャック機構１２の上方に設けられたインデ
ックスヘッドに備えつけられた先端へ研削砥石等を備え
たスピンドル軸（図示しない）を下降させて、各チャッ
ク機構１２上で予め設定された研削等の加工を施すもの
である。

【０００４】前記ウエハＡはウエハ移動アーム８０で前
記チャック機構１２上にセットされると共に、該チャッ
ク機構１２にバキューム吸着されるものであり、ウエハ
Ａはチャック機構１２と共にロータリーインデックステ
ーブル１３の回動によって、次の加工位置へと移行し、
所定の求められる厚さに研削等が荒研削から仕上研削へ
と順次施され加工が完了するものである。

【０００５】そして、最終的には洗浄乾燥装置１０で洗
浄、乾燥され、格納用搬送ベルト９０へ載置され、格納
用カセット５′内の側壁部に設けられた梯子形仕切り枠
へ該カセットの昇降によって単品毎に再び集積格納され
る。（特開平２−１９３８１５号、特開平２−１９３８
１６号、特開平４−５３６６１号）。ＩＣの高集積化
は、６４Ｍｂｉｔから２５６Ｍｂｉｔへと移行しつつあ
り、更に２１世紀初頭には１Ｇｂｉｔになることが予測
されている。この様な高集積化に対応するためデバイス
の多層構造化が進み、デバイス表面の凹凸のため、露光
時に焦点を合せることが困難になりつつある。

【０００６】このため、ウエハの表面の平坦化が望ま
れ、ウエハの研削、研磨、化学機械研磨時に前工程のウ
エハの研削屑や研磨屑が研削テーブルや、ウエハに付着
し、研削、研磨されるウエハの平坦度が低下するのを防
ぐため、ウエハの表面や研削テーブルを加工前および加
工後に洗浄することが行われる。従って、従来のウエハ
の研削装置に、これら洗浄装置を取り込むことは研削装
置が増々、大型化し、装置をよりコンパクト化すること
が望まれる。又、研削装置の作業者の装置稼動時の安全
確保も必要とされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、作業者の装
置稼動時の安全性が確保され、コンパクトなウエハの研
削装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の１は、基台２上
に設けられた上下動および回転可能な軸３に水平方向伸
縮自在にかつ回転可能に取り付けられたロボットアーム
４、前記軸３の前側に設けられかつ該軸３の軸芯と同一
の円の中心点を有する環状の位置に設けられた複数のウ
エハの縦型収納カセット５，５′、前記軸３の左横側に
設けたウエハの裏面を水で洗浄可能なウエハの仮置台
６、軸３の前記ウエハの仮置台６とは反対側の右横側に
設けられた上下動可能な軸７に軸承された吸着チャック
機構８とこのチャック機構の周囲に水を供給できる板９
を配したウエハ洗浄装置１０、ロボットアームの軸３の
後側に設けられた回動可能な軸１１に軸承され３個の回
転可能な研削テーブル１２を軸１１から等間隔に設けた
インデックステーブル１３、該インデックステーブル１
３の上に離間して設けられたレール１４、インデックス
テーブル上に対向して設けられたブラシ洗浄器１５ａと
チャッククリーナ１５ｂを対として横方向に走行可能に
前記レール１４に取り付けた研削テーブル洗浄器機１
５、インデックステーブル１３の上方であって研削テー
ブル洗浄器機１５の後側に設けられた回転軸１６ａに軸
承された荒研削器機１６ｂと回転軸１６ｃに軸承された
仕上研削器機１６ｄを据えつけたフレーム２１を備える
ウエハの研削装置１を提供するものである。

【０００９】本発明の２は、上記ウエハの研削装置１の
基台２は前方が半円台状であり、半円弧状のレール２ａ
を複数のウエハの縦型収納カセット５，５′の前面であ
って基台２の上面に設けてあり、このレール上を移動可
能な観音開きの安全扉１８が設けられているウエハの研
削装置１を提供するものである。

【００１０】

【作用】ロボットアームの軸３の前面に複数のウエハの
縦型収納カセット５，５′を軸３の軸芯と同一の円の中
心点を有する環状の位置に設け、かつ、この軸３の両横
側にウエハの仮置台６、ウエハ洗浄装置（スピナー装
置）１０を設けたことにより、ウエハの搬送を行うロボ
ットアーム４は１基で済み、かつ、軸３の後面にウエハ
の研削加工を行うインデックステーブル１３、研削テー
ブル洗浄機器１５、研削機器１６ｂ，１６ｄを設けたの
で、従来のロボットアームを２基用いる研削装置と比較
し、装置はよりコンパクトとなった。

【００１１】又、上記の設置（レイアウト）により基台
２の前面形状を半円台状とすることが可能となったの
で、半円弧状のレール２ａを複数のウエハの縦型収納カ
セット５，５′の前面であって基台２の上面に設け、こ
のレール上を移動可能な観音開きの安全扉１８を設ける
ことにより更に作業者の安全が確保される。この観音扉
は、半円弧状のレール上を左右に走行するので、従来の
横方向に走行する安全扉（横方向に遊びのレールを設け
る必要があり）と比較して装置の横幅をより狭くするこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。図１
は本発明の研削装置１の上面図、図２は研削装置の正面
図、図３は研削装置の要部を示す斜視図で、図４は仮置
台の断面図、図５はロボットアームの裏面のアーム先端
を示す平面図である。

【００１４】図１〜図３において、１はウエハの研削装
置、２は基台、３は上下動および回転可能な軸、４は前
記軸３に水平方向伸縮自在にかつ回転可能に取り付けら
れたロボットアーム５，５′は前記軸３の前側に設けら
れかつ該軸３の軸芯と同一の円の中心点を有する環状の
位置に設けられた複数のウエハの縦型収納カセット、６
は載置されるウエハの裏面を水で洗浄可能なウエハの仮
置台、７は上下動可能な軸、８は軸７に軸承された吸着
チャック機構、９はチャック機構８の周囲に設けられた
水を供給できるポーラスセラミック板、１０はウエハ洗
浄装置（スピナー装置）、１１は回動可能な軸、１２，
１２，１２は回転軸に軸承された水平方向に回転可能な
研削テーブル、１３は軸１１に軸承されたインデックス
テーブル、１４はレール、１５は前記インデックステー
ブルの上面に設けられた研削テーブル洗浄器機で、この
ものは、ブラシ洗浄器１５ａと研削テーブル１２用のチ
ャッククリーナ１５ｂを対として構成されており、横方
向に移動可能にレール１４に取り付けられている。１６
は上下動、回動可能な軸に軸承された研削器機で、回転
軸１６ａに軸承された荒研削器機１６ｂと、回転軸１６
ｃに軸承された仕上研削器機１６ｄとから構成される。
これら研削器機１６ｂ，１６ｄはフレーム２１に据え付
けられる。

【００１５】吸着パッド１７，１７′は、必要によりロ
ボットアーム４の作業の負担を軽くするために設置され
るもので、吸着パッド１７ａを備える軸１７ｂを中心に
回動可能なウエハ移送機構であり、１７は仮置台６上の
ウエハを研削テーブル１２上に移送するのに用いられ、
１７′は研削テーブル１２上のウエハをウエハ洗浄装置
１０の吸着チャック機構上に移送するのに用いられる。
これら作業はロボットアーム４で行ってもよい。

【００１６】１８は観音開きの安全扉であり、前面に把
手１８ａ，１８ａが設けられ、基台２の前面部の半円台
状の上面のレール２ａ上を軸１８ｂを中心に左右に円弧
状に開閉できるものである。１９は制御モニター、２０
はハウジングである。図４において、仮置台６は水導入
ノズル６１を備える枠体６２の上部に保持されたポーラ
スセラミック板６３、ユニバーサルジョイント６５を備
えた構造となっており、ロボットアーム４のアーム裏面
の吸着孔に吸着されたウエハＡは仮置台６に載置された
り、水導入ノズル６１より供給され、チャンバー６４を
満たした水がポーラスセラミックス板６３を通過して板
６３上を滲み出し、ウエハＡを浮上させ、ウエハＡの仮
置台６からの離脱を容易としている。

【００１７】図５において、ロボットアーム４のアーム
裏面には、０．５〜１ｍｍ径の孔４ａ，４ａ…を多数有
し、チャンバー４ｂ，４ｂを減圧することによりウエハ
Ａを吸着する。ロボットアーム４は軸３に備えつけられ
ており回動自在な２個の腕４ｃと、エアシリンダー４ｄ
により前後に伸縮でき、かつ回動できるように設計され
たアーム４ｅとから構成される（図３参照）。

【００１８】図１において、収納カセット５，５′は、
ロボットアーム４の軸３芯から６０度離れて同じ円の環
上に設置されている。この図１で示す研削装置１は、ロ
ボットアーム４の軸芯と、仮置台６の軸芯とウエハ洗浄
装置１０のチャック機構８の軸芯を同一直線上に設け、
この直線と、ブラシ洗浄機１５ａとチャッククリーナ１
５ｂの対の横方向の移動軌跡の直線と、荒研削器機１６
ｂの回転軸１６ａの軸芯と仕上研削器機１６ｄの回転軸
１６ｃの軸芯を結ぶ直線とは、互いに平行な位置にある
ように設けたことにより、よりコンパクトに設計でき
る。

【００１９】かかる研削装置１を用いてウエハＡを研削
するには、軸３を上下移動してカセット５内のウエハＡ
の高さに調整し、ついでエアーシリンダー４ｄを作動し
てロボットアーム４ｅを伸ばし、吸引孔４ａの存在する
方を上面として吸引するカセットの下にアーム４ｅを差
し込み、吸引してウエハをアーム４ｅに吸着させる。つ
いで、エアシリンダーを作動してロボットアーム４を縮
ませながら後退させ、アーム４ｅを回動させて、アーム
４ｅの下側に吸引したウエハを位置させる。

【００２０】軸３を回動し、ロボットアーム４を伸ば
し、吸着したウエハを仮置台６上に移送してきたら減圧
を止め、ウエハを仮置台６上のポーラスセラミックス板
６３上に載置する。チャンバー６４内に洗浄水を導き、
ポーラスセラミックス板６３から洗浄水を滲ませてウエ
ハの裏面を洗浄する。洗浄したウエハの上側より、ロボ
ットアーム４を伸ばし、軸３を下降させてウエハをアー
ム４ｅに吸着させる。

【００２１】ロボットアーム４を縮め、後退させ、軸３
を回動し、再びロボットアームを前進、伸ばし、ブラシ
洗浄器１５ａの水とブラシで洗浄されたインデックステ
ーブル１３上のポーラスセラミック製研削テーブル１２
上にウエハをロボットアームの減圧を止めることにより
載せ、ついでロボットアームを後退させながらアームを
折り畳む。

【００２２】軸１１を回動させてインデックテーブル１
３を右方向に１２０度回動させ、ウエハを載せ、吸着し
た研削テーブル１２を荒研削器機１６ｂの下に位置させ
る。この荒研削器機１６ｂの回転軸１６ａを下降させ、
備えつけられた砥石をウエハに押し当て、研削テーブル
１２の回転と荒研削器機１６ｂの回転によりウエハを１
次研削する。

【００２３】この１次研削時の回転軸の回転数は、５０
〜５００ｒｐｍ、両軸の回転方向は正逆いずれの方向で
もよいが逆方向の回転の方が好ましい。研削テーブル１
２、荒研削器機１６ｂの回転が止められてこの一次研削
（荒研削）が終了すると、荒研削器機１６ｂが上昇さ
れ、ついでインデックステーブル１３を１２０度右方向
に回動させ、荒研削されたウエハを載せた研削テーブル
１２を仕上研削器機１６ｄの下に移動させる。

【００２４】仕上研削器機１６ｄを下降させ、砥石をウ
エハに押し当て、研削テーブル１２および仕上研削機器
を回転させることによりウエハの仕上研削（二次研削）
を行なう。回転数は１０〜２００ｒｐｍ、両軸の回転方
向は正逆いずれの方向でもよいが、逆方向が好ましい。
研削テーブル１２を仕上研削機器１６ｄの回転を止める
ことにより仕上研削を終了させたら、仕上研削機器１６
ｄを上昇させ、インデックステーブル１３を右方向に１
２０度回動させて、ウエハが最初にインデックステーブ
ル上に載置させた位置に戻す。

【００２５】次いで、軸１７ｂを中心に吸着パッド１７
ａを回動させ、吸着パッド１７ａを仕上研削されたウエ
ハの上面にもっていき、軸１７ｂを下降させることによ
りウエハを吸着パッドに吸着し、軸１７ｂを上昇、回動
してウエハ洗浄装置１０の吸着チャック機構８上に移動
させ、吸着パッドの減圧を止めることにより仕上研削さ
れたウエハを吸着チャック機構８のポーラスセラミック
ス板上に載せ、チャック機構８を減圧してウエハをしっ
かりと吸着した後、軸７を下降させてチャック機構８の
ポーラスセラミックス板の位置と、このポーラスセラミ
ックス板の周囲に配されたポーラスセラミックス板９，
９，９…の高さの位置を略同等の高さとする。

【００２６】ついで、板９，９，９…より水を滲ませて
仕上研削したウエハを水に浸漬してウエハを洗浄し、こ
の水洗後、軸７を上昇させてチャック機構８上のウエハ
を水面より高い位置にもっていき、ロボットアーム４を
回動、前進、伸ばして仕上研削されたウエハの上面をア
ーム４ｅで吸着し、チャック機構８の減圧を止め、つい
で中空軸７より乾燥空気を吹きつけてウエハの裏面を乾
燥する。

【００２７】乾燥したウエハを吸着しているロボットア
ーム４は、後退、アームを折り畳み、回動し、再びアー
ム４ｅを前進、伸ばして仕上研削したウエハを収納カセ
ット５′内に収納し、後退、アームを折り畳み、回動
し、更にアーム４ｅを反転して、次の新しいウエハの移
送に準備する。ウエハの荒研削、仕上研削がされている
間、ウエハの載置されていない研磨テーブル１２は、研
削テーブル洗浄器機１５のブラシ洗浄器１５ａを右側に
移動し、ポーラスセラミックス製研削テーブル１２を水
とブラシで洗浄し、ついでブラシ洗浄器１５ａを左側に
移動させて元の位置に戻し、ポーラスセラミックス製チ
ャッククリーナ１５ｂを下降させて研削テーブル１２に
押し当て、回転して研削テーブル１２のコンディショニ
ングを行ない、再びブラシ洗浄器１５ａを右側に移動
し、研削テーブルのブラシ水洗浄、ついで水洗浄を行っ
て、再度、左側に移動して元の位置に戻し、研削テーブ
ル１２上の研削屑の除去と、研削テーブル１２のコンデ
ィショニングを終了させる。以上がウエハの研削の全工
程であり、ロボットアーム４は収納カセット５に新しく
研削に供されるウエハＡを吸引するよう作動されて２枚
目のウエハの研削が開始される。

【００２８】

【発明の効果】この研削装置は、ウエハの収納カセッ
ト、セッティング方向を縦型据え付けとしたのでウエハ
をカセットより飛び出さずに置ける為、作業ミスによる
ウエハの破損が無い。インデックス方式のため、ウエハ
のローディング、荒研削、仕上研削、アンローディング
迄、ウエハを研削テーブルから取り外しせず研削ができ
る。安全扉により作業者が装置作動中の危険から守られ
る。各機器の配置をコンパントに設計したので、研削機
械の設置面積が狭くてよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研削装置の上面図である。

【図２】本発明の研削装置の正面図である。

【図３】本発明の研削装置の要部を示す斜視図である。

【図４】仮置台の断面図である。

【図５】ロボットアームの裏面のアーム先端を示す平面
図である。

【図６】公知の研削装置の平面図である。

【符号の説明】

１ 研削装置 ２ 基台 ３ 軸 ４ ロボットアーム ５，５′ 収納カセット ６ 仮置台 ８ チャック機構 １０ ウエハ洗浄装置 １２ 研削テーブル １３ インデックステーブル １４ レール １５ 研削テーブル洗浄器機 １６ｂ 荒研削器機 １６ｄ 仕上研削器機 １７ ウエハ移送機構 １８ 安全扉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅彦 神奈川県厚木市上依知3009番地 株式会社 岡本工作機械製作所半導体事業本部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台２上に設けられた上下動および回転
   可能な軸３に水平方向伸縮自在にかつ回転可能に取り付
   けられたロボットアーム４、前記軸３の前側に設けられ
   かつ該軸３の軸芯と同一の円の中心点を有する環状の位
   置に設けられた複数のウエハの縦型収納カセット５，
   ５′、前記軸３の左横側に設けたウエハの裏面を水で洗
   浄可能なウエハの仮置台６、軸３の前記ウエハの仮置台
   ６とは反対側の右横側に設けられた上下動可能な軸７に
   軸承された吸着チャック機構８とこのチャック機構の周
   囲に水を供給できる板９を配したウエハ洗浄装置１０、
   ロボットアームの軸３の後側に設けられた回動可能な軸
   １１に軸承されかつ、３個の回転可能な研削テーブル１
   ２を軸１１から等間隔に設けたインデックステーブル１
   ３、該インデックステーブル１３の上に離間して設けら
   れたレール１４、インデックステーブルに対向して設け
   られたブラシ洗浄器１５ａとチャッククリーナー１５ｂ
   を対として横方向に走行可能に前記レール１４に取り付
   けた研削テーブル洗浄器機１５、インデックステーブル
   １３の上方であって研削テーブル洗浄器機１５の後側に
   設けられた回転軸１６ａに軸承された荒研削器機１６ｂ
   と回転軸１６ｃに軸承された仕上研削器機１６ｄを据え
   つけたフレーム２１を備えるウエハの研削装置１。
2. 【請求項２】 更に、仮置台６上のウエハを研削テーブ
   ル１２上に移送することができる吸着パッド１７ａを備
   える回動可能なウエハ移送機構１７、または研削テーブ
   ル１２上のウエハをウエハ洗浄装置１０の吸着チャック
   機構上に移送することができる吸着パッド１７ａを備え
   る回動可能なウエハ移送機構１７′を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載のウエハの研削装置１。
3. 【請求項３】 ウエハの研削装置１の基台２は前方が半
   円台状であり、半円弧状のレール２ａを複数のウエハの
   縦型収納カセット５の前面であって基台２の上面に設け
   てあり、このレール上を移動可能な観音開きの安全扉１
   ８が設けられていることを特徴とする請求項１または２
   に記載のウエハの研削装置１。
4. 【請求項４】 ロボットアーム４の軸芯と、仮置台６の
   軸芯とウエハ洗浄装置１０のチャック機構８の軸芯は直
   線上にあり、この直線と、ブラシ洗浄機１５ａとチャッ
   ククリーナ１５ｂの対の横方向の移動軸跡の直線と、荒
   研削器機１６ｂの回転軸１６ａの軸芯と仕上研削器機１
   ６ｄの回転軸１６ｃの軸芯を結ぶ直線とは、互いに平行
   な位置にあることを特徴とする請求項１、２または３の
   いずれかに記載のウエハの研削装置１。