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目的

半導体ウェーハに対する損傷や塵埃付着を防止し、ロット間の混合を防止しながら自動的にウェーハを厚さ分類し、工程内無人化(完全自動化)を図る。

構成

ロット毎に区分けされた半導体ウェーハWをカセットマガジンMとマガジンスタンドSとを用いて一枚づつ厚さ計測機60aに取り出し、バーコードマーク6を利用してその半導体ウェーハに関する情報とともに、厚さ情報を厚さ情報記憶部60bに記憶する。全ての計測が終了するまで仮置き用カセット61で元の状態を再現しながら、ハンドリングロボット64によりバッチ用カセット62にバッチ毎にウェーハを収納する。

概要

背景

半導体デバイス基板として用いられる半導体ウェーハは、例えばシリコン等の単結晶インゴッドをその棒軸の面直方向にスライスし、スライスして得られたものに対して面取りラッピングエッチングポリッシング等の処理を順次施すことにより鏡面ウェーハを得る。

このような各種の加工を行う場合、シリコンウェーハは、タイプ別インゴッド別、抵抗別、酸素濃度別など各種の目的に応じて分類された上で、約250枚程度のロット毎に加工が施される。

かかるロット毎に区分けした状態で加工を行うのは、各種目的に応じた加工仕様相違するからであり、また、半導体デバイスに不具合が生じたときに、もし、その原因がウェーハに存在した場合には、そのウェーハを製造したときの工程条件等を検証し、原因解析および工程条件等へのフィードバックに供するためである。

したがって、ウェーハをロット毎に区分けしておくことは勿論のこと、引上時における熱履歴等の工程条件の検証に重要となるため、スライスされた順序も何らかの方法で管理しておく必要がある。

そのため、従来より、カセットと称されるウェーハの収容治具が採用され、このカセットに対してウェーハを順番に収容し、かつ、ロット毎にカセットを区分けして加工工程内を搬送していた。

ただし、かかるカセットは、通常25枚程度のウェーハを収容することができるものの、一ロットは多い場合で250枚程度の数量となるため、約10個のカセットを一単位として加工工程内を搬送する必要があった。そこで、異なるロットのカセットが混入するのを防止するために、同一ロットのカセットをさらにコンテナと称される箱に収容し、このコンテナを単位として工程内を搬送するようにしていた。

概要

半導体ウェーハに対する損傷や塵埃付着を防止し、ロット間の混合を防止しながら自動的にウェーハを厚さ分類し、工程内の無人化(完全自動化)を図る。

ロット毎に区分けされた半導体ウェーハWをカセットマガジンMとマガジンスタンドSとを用いて一枚づつ厚さ計測機60aに取り出し、バーコードマーク6を利用してその半導体ウェーハに関する情報とともに、厚さ情報を厚さ情報記憶部60bに記憶する。全ての計測が終了するまで仮置き用カセット61で元の状態を再現しながら、ハンドリングロボット64によりバッチ用カセット62にバッチ毎にウェーハを収納する。

目的

しかしながら、バッチ編成する半導体ウェーハの枚数は、研磨装置仕様能力によってそれぞれ異なることから、目的とする研磨装置に応じたバッチ枚数を考慮した上で、その都度厚さ分類の範囲を定める必要があり、このような作業は作業者熟練に頼る部分が大きかった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ウェーハに対する損傷や塵埃付着を防止し、かつロット間の混合を防止しながら自動的にウェーハを厚さ分類することができ、ひいては工程内の無人化(完全自動化)につながる半導体ウェーハの厚さ分類装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
11件

この技術が所属する分野

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請求項1

半導体ウェーハ(W)を所定のロット毎に区分した状態で、各半導体ウェーハの厚さに基づいて所望の枚数毎に分類する半導体ウェーハの厚さ分類装置において、固定ベースプレート(1)に対して回転テーブル(2)が回転可能に設けられ、前記回転テーブル(2)上に前記カセット(C)に対する前記半導体ウェーハ(W)の収納方向(X)に複数のカセット棚(3)が傾動可能に設けられ、前記回転テーブル(2)上のカセット棚(3)を覆うように着脱可能にカバー(4)が設けられたカセットマガジン(M)と、前記カセットマガジン(M)を搬入および搬出し、前記カセットマガジン(M)の回転テーブル(2)を所定の角度だけ回転させ、前記カセットマガジン(M)に傾動可能に設けられたカセット棚(3)を押し上げて該カセット棚(3)を水平に維持するとともに、前記カセットマガジン(M)上に設けられた着脱可能なカバー(4)を開閉するマガジンスタンドと、前記カセット(C)および/またはカセットマガジン(M)毎に設けられ、前記カセットマガジンに収納された前記半導体ウェーハ(W)に関する仕様情報が書き込まれた識別手段(6)と、前記半導体ウェーハ(W)の厚さを計測するとともに計測された情報を記憶する厚さ計測手段(60)と、前記厚さ計測手段(60)により計測された半導体ウェーハ(W)を搬入状態と同じ状態で一時的に保管する一時保管手段(61)と、前記一時保管手段(61)から厚さ順に半導体ウェーハ(W)を排出しバッチ用カセット(62)に収納するハンドリングロボット(63,64)と、前記厚さ情報を取り込み、この情報を厚さ順に並び換えたのち所望の枚数毎に分類する演算を行い、この演算結果を前記ハンドリングロボット(63,64)に出力する演算手段(65)と、を備えたことを特徴とする半導体ウェーハの厚さ分類装置。

技術分野

0001

本発明は、半導体ウェーハラッピング等の研磨を行うにあたり、半導体ウェーハの厚さを計測して厚さ順にバッチ構成し、研磨装置投入するウェーハを極力均一化することにより、研磨の平面度を高める半導体ウェーハの厚さ分類装置に関する。

背景技術

0002

半導体デバイス基板として用いられる半導体ウェーハは、例えばシリコン等の単結晶インゴッドをその棒軸の面直方向にスライスし、スライスして得られたものに対して面取り、ラッピング、エッチングポリッシング等の処理を順次施すことにより鏡面ウェーハを得る。

0003

このような各種の加工を行う場合、シリコンウェーハは、タイプ別インゴッド別、抵抗別、酸素濃度別など各種の目的に応じて分類された上で、約250枚程度のロット毎に加工が施される。

0004

かかるロット毎に区分けした状態で加工を行うのは、各種目的に応じた加工仕様相違するからであり、また、半導体デバイスに不具合が生じたときに、もし、その原因がウェーハに存在した場合には、そのウェーハを製造したときの工程条件等を検証し、原因解析および工程条件等へのフィードバックに供するためである。

0005

したがって、ウェーハをロット毎に区分けしておくことは勿論のこと、引上時における熱履歴等の工程条件の検証に重要となるため、スライスされた順序も何らかの方法で管理しておく必要がある。

0006

そのため、従来より、カセットと称されるウェーハの収容治具が採用され、このカセットに対してウェーハを順番に収容し、かつ、ロット毎にカセットを区分けして加工工程内を搬送していた。

0007

ただし、かかるカセットは、通常25枚程度のウェーハを収容することができるものの、一ロットは多い場合で250枚程度の数量となるため、約10個のカセットを一単位として加工工程内を搬送する必要があった。そこで、異なるロットのカセットが混入するのを防止するために、同一ロットのカセットをさらにコンテナと称される箱に収容し、このコンテナを単位として工程内を搬送するようにしていた。

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、ラッピングなどの研磨を行う場合、研磨装置の能力仕様によって、一度の研磨が10〜30枚のウェーハ毎(以下、このような編成状態を「バッチ」と称する)に行われる。例えば、6インチのウェーハであれば30枚を1バッチとし、8インチのウェーハであれば15枚を1バッチとして、上述したロット間の混入を防止しながら研磨が行われる。

0009

これは、同一ロットのウェーハの厚さを計測し、スライスされた順序ではなく、厚さ順にウェーハを並び換え、ほぼ均一なウェーハを1バッチとすることにより、研磨装置の研磨盤に対する押し付け板の傾斜を防止し、平面度を高めるためである。

0010

このバッチ編成を行う場合には、従来では、面取りを終了したウェーハの厚さを全数計測したのち、人手によって所定の厚さ範囲に分類していた。例えば、シリコンウェーハでは約1000μm/枚であるため、1000μm近傍を10μm間隔に分類した範囲を定め、計測結果を見ながら作業者が該当する厚さ範囲のカセットにウェーハを収納していた。

0011

しかしながら、バッチ編成する半導体ウェーハの枚数は、研磨装置の仕様や能力によってそれぞれ異なることから、目的とする研磨装置に応じたバッチ枚数を考慮した上で、その都度厚さ分類の範囲を定める必要があり、このような作業は作業者の熟練に頼る部分が大きかった。

0012

また、分類する厚さの範囲を狭くすればする程、半導体ウェーハの厚さの均一化が図れるものの、作業者による分類作業をともなうことから、分類作業が煩雑となって時間を要するという問題があった。

0013

しかも、手作業をともなうと、厚さ分類を行う際に、異種ロットの半導体ウェーハが混入するおそれも十分に考えられ、一方において受渡しの度にウェーハに損傷を与えたり、塵埃が付着したりするおそれもあった。

0014

このように、半導体ウェーハの厚さ分類を行うにあたっては、所望に区分けしたロット間の混入を防止しながら、自動的に所望のバッチ枚数に厚さ分類することができ、しかも、ウェーハへの損傷防止塵埃付着防止などの品質面における本来的な要求も満足できるという、製造品質生産技術生産管理の全てを兼ね備えた総合的な厚さ分類装置の開発が希求されていた。

0015

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ウェーハに対する損傷や塵埃付着を防止し、かつロット間の混合を防止しながら自動的にウェーハを厚さ分類することができ、ひいては工程内の無人化(完全自動化)につながる半導体ウェーハの厚さ分類装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0016

上記目的を達成するために、本発明の半導体ウェーハの厚さ分類装置は、半導体ウェーハを所定のロット毎に区分した状態で、各半導体ウェーハの厚さに基づいて所望の枚数毎に分類する半導体ウェーハの厚さ分類装置において、固定ベースプレートに対して回転テーブルが回転可能に設けられ、前記回転テーブル上に前記カセットに対する前記半導体ウェーハの収納方向に複数のカセット棚傾動可能に設けられ、前記回転テーブル上のカセット棚を覆うように着脱可能にカバーが設けられたカセットマガジンと、 前記カセットマガジンを搬入および搬出し、前記カセットマガジンの回転テーブルを所定の角度だけ回転させ、前記カセットマガジンに傾動可能に設けられたカセット棚を押し上げて該カセット棚を水平に維持するとともに、前記カセットマガジン上に設けられた着脱可能なカバーを開閉するマガジンスタンドと、 前記カセットおよび/またはカセットマガジン毎に設けられ、前記カセットマガジンに収納された前記半導体ウェーハに関する仕様情報が書き込まれた識別手段と、 前記半導体ウェーハの厚さを計測するとともに計測された情報を記憶する厚さ計測手段と、 前記厚さ計測手段により計測された半導体ウェーハを搬入状態と同じ状態で一時的に保管する一時保管手段と、 前記一時保管手段から厚さ順に半導体ウェーハを排出しバッチ用カセットに収納するハンドリングロボットと、 前記厚さ情報を取り込み、この情報を厚さ順に並び換えたのち所望の枚数毎に分類する演算を行い、この演算結果を前記ハンドリングロボットに出力する演算手段と、を備えたことを特徴としている。

0017

ラッピングなどの研磨を行う場合、研磨装置の押し付け板の傾きを防止するために、半導体ウェーハを研磨装置に投入するに際して、均一な厚さのウェーハを選定し、これをバッチ編成する。すなわち、半導体ウェーハを所定のロット毎に区分した状態で、各半導体ウェーハの厚さを計測し、この計測値に基づいて所望の枚数毎に分類する。

0018

まず、半導体ウェーハを収納したカセットマガジンをマガジンスタンドに搭載し、このときカセットマガジンに付された識別手段の情報を取り込む。そして、カバーを開いて、カセットを水平に維持し、ハンドリングロボットによりカセットに収納された半導体ウェーハを一枚づつ取り出してゆく。

0019

カセットマガジンから取り出された半導体ウェーハは、一枚づつ厚さ計測手段に送られ、ここでウェーハの厚さが計測されて記憶される。半導体ウェーハ全ての計測が終了するまで、計測を終了したそれぞれの半導体ウェーハは、一時保管手段によって、カセットマガジンと同じ状態で一時的に保管される。

0020

全ての計測が終了すると、厚さ計測手段に記憶されている厚さ情報を演算手段に取り込み、厚さ順に並べ換える。この並び換えを行う際に、現在一時的に保管されている場所をも記憶しておく。そして、演算手段における演算結果に基づいてハンドリングロボットを操作し、一時保管手段から計測した厚さ順に半導体ウェーハを取り出し、順次バッチ用カセットに収納してゆく。

0021

このように本発明の厚さ分類装置は、計測手段への半導体ウェーハの受渡しを識別手段を利用してその半導体ウェーハに関する情報とともに厚さ情報をも記憶し、しかも、全ての計測が終了するまで元の状態を再現することにより、次に行われる厚さ順の並び換え作業を簡略化している。したがって、複雑な情報処理をともなうことなく、厚さ分類の自動化を達成することができる。

0022

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。まず最初に、本発明の半導体ウェーハの厚さ分類装置のうち、半導体ウェーハの搬送および計測手段への受渡しに用いられるカセットマガジンとマガジンスタンドの一例について説明する。図1は本発明の半導体ウェーハの厚さ分類装置の全体を示すブロック図、図4は本発明の一実施例に係るカセットマガジンを示す斜視図、図5(a)は同実施例のカセットマガジンを示す平面図、図5(b)は同じく側面図、図6(a)は図5(a)のA−A線に沿う断面図、図6(b)は図5(a)のB−B線に沿う断面図、図7は本発明の一実施例に係るマガジンスタンドを示す平面図、図8図7のC−C線に沿う断面図である。

0023

カセットマガジン
本実施例のカセットマガジンMは、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂製のベースプレート1を有しており、図6(a)に示すように回転テーブル2が嵌合されて載置される凹部5が形成されている。

0024

また、ベースプレート1の裏面にはバーコードなどの識別ラベル6が貼着されており、各カセットCに付された識別ラベル(不図示)と照合できるようになっている。例えば、ある特定の半導体ウェーハWを収納したカセットCがどのカセットマガジンMに格納されているかどうか、さらには、そのカセットマガジンMのどのカセット棚3に格納されているかどうかを後述する演算手段65やホストコンピュータ(不図示)などを用いて記憶および検索が可能となっている。このベースプレート1の裏面に貼着されたバーコードラベル6は、本工程に配置されたバーコードリーダ(不図示)によってその情報が読み取られ、演算手段65に出力される。

0025

なお、ベースプレート1を構成する材質は合成樹脂にのみ限定されずアルミニウムなどの軽量金属を用いることもできる。また、回転テーブル2を回転可能に載置するための構造は、ベースプレート1に形成された凹部6による嵌合構造の他にも、ベースプレート1に凸部を形成し、回転テーブル2側に凹部を形成した嵌合構造でもよい。ただし、後述するように、本実施例では、ベースプレート1をポリ塩化ビニルにより形成し、回転テーブル2はアルミニウムにより形成しているため、両者の加工性を考慮して図6(a)に示す構造を採用している。

0026

回転テーブル2は、アルミニウム製であり、既述したようにベースプレート1に形成された凹部6に嵌合しているが、ベースプレート1に対しては回転可能に設けられている。これは、回転テーブル2上に等配に取り付けられたカセット棚3から半導体ウェーハWを順次取り出したり、戻したりする際に、ベースプレート1をコンベアなどに固定した状態であっても、カセット棚3の方向を順に変えてゆくためである。

0027

ベースプレート1に対して回転テーブル2を回転させる具体的構造は、以下のようになっている。すなわち、図5(a)および図6(a)に示すように、まずベースプレート1には、4つの貫通孔7が穿設されており、この4つの貫通孔7にマガジンスタンドSのボール軸受8が貫通して回転テーブル2を押し上げ、これにより回転テーブル2がベースプレート1から浮き上がる。また、回転軸9が貫通する貫通孔10がベースプレート1の中央に穿設されており、さらに回転テーブル2の裏面には回転軸9の先端に形成されたピン11に係合する係合孔12が形成されている。

0028

そして、上述したボール軸受8の上昇にともなって回転軸9も上昇し、貫通孔10を通過してピン11が係合孔12に係合したのち、回転軸9を所定角度だけ回転させることにより、ボール軸受8に支持された回転テーブル2が円滑に回転することになる。回転テーブル2を所定の角度だけ回転させると、ボール軸受8および回転軸9を下降させて再び回転テーブル2をベースプレートに載置する。なお、以上説明したボール軸受8による回転テーブル2の支持構造や、回転軸9による回転テーブル2の回転構造などは一具体例であって、本発明のカセットマガジンMでは他の手段を採用してもよい。

0029

回転テーブル2上には、複数の半導体ウェーハWを収納したカセットCがさらに複数個格納できるカセット棚3が形成されている。例えば、図4および図5に示す実施例では、6インチのウェーハであれば12カセット(=300枚のウェーハ)、8インチのウェーハであれば8カセット(=200枚のウェーハ)が格納できるように、回転テーブル2上に4等配(すなわち90゜間隔)で各カセット棚3が形成されており、6インチ用のカセットの場合は、一つのカセット棚3に3つのカセットC(8インチの場合は2つのカセット)を積み上げることができるようになっている。

0030

本実施例では特に、各カセットCにおける半導体ウェーハWの基準位置を一定にして、例えば図6(b)に示すh1 ,h2 をウェーハWやカセットCの仕様に拘らず一定にして、ハンドリングロボットRによる半導体ウェーハWの把持作業を精度良く行えるようにしている。

0031

ただし、6インチウェーハと8インチウェーハのように、カセットCへのウェーハWの収納ピッチが相違する場合は、カセットマガジンMあるいはカセットCのバーコード情報をハンドリングロボットRに出力することにより、ハンドリングロボットRの動作軌跡モードを変更することにより対処している。

0032

カセット棚3は、構造的には、図5(a)(b)および図6(b)に示すように、該カセット棚3の骨組を構成するサイドフレーム13とカセットCを載置するための載置プレート14からなり、これらを回転テーブル2上に固定したブラケット15に回転自在に枢着している。

0033

本実施例で用いられる半導体ウェーハのカセットCは、図4に示すように各半導体ウェーハWが所定ピッチで水平に差し込まれて収納される構造であるため、水平のまま搬送すると、搬送時の振動などによって半導体ウェーハが脱落するおそれがある。そのため、回転テーブル2上にカセット棚3を取り付けるにあたり、該カセット棚3を傾動可能に設け、特に図6(b)の実線で示すようにカセット棚3が後ろ下がりになるようにすれば、搬送時における半導体ウェーハの脱落を防止することができる。

0034

ただし、搬送時においてはカセット棚3を後ろ下がりに傾けておくことが好ましいといえるが、半導体ウェーハWを加工装置などに受け渡す場合にはカセット棚3が水平である方が半導体ウェーハWへの傷付きなどの点からみて適切なことがある。そこで、本実施例では、マガジンスタンドSから上昇する押上ピン17が貫通する貫通孔16をベースプレート1と回転テーブル2とに穿設し、図6(b)に示すように押上ピン17が貫通孔16を貫通してカセット棚3を水平に押し上げ、半導体ウェーハWを受け渡す場合にはこの姿勢を維持するようになっている。

0035

本実施例のカセットマガジンMは、図4および図5に示すような筒状の防塵カバー4を有しており、カセット棚3に格納された各カセットCを覆うようにセットされる。なお、防塵カバー4の側面および天井面はポリカーボネイトなどの透明の合成樹脂により形成されており、下端縁には補強およびマガジンスタンドによるカバーの開閉のための鍔部4aが形成されている。この鍔部4aは、加工装置に対する半導体ウェーハの受渡しに支障がない位置に形成され、さらに、マガジンスタンドSに設けられた開閉機構のピン19が挿入される孔18が穿設されている。

0036

マガジンスタンド
本実施例に係るマガジンスタンドSは、カセットマガジンMを搬送車から受け渡すためのベルトコンベア20と、カセットマガジンMの回転テーブル2を回転させるための回転機構と、カセットマガジンMのカセット棚3を水平に維持するための水平維持機構と、カセットマガジンMの防塵カバー4を開閉するための開閉機構と、半導体ウェーハWをカセットCから出し入れするためのハンドリングロボットRとを備えている。

0037

ベルトコンベア
ベルトコンベア20は、複数の回転ローラ21に架設され、図示しない駆動モータにより回動する一対のベルト22を有し、ベースプレート1を図8の矢印方向に搬入および搬出する。ベースプレート1の停止端には、図8に示すように位置調節が自在なストッパピン23が設けられており、このストッパピン23によって移動方向の位置出しが行われる。

0038

また、図7に示すように搬送されてきたベースプレート1の両側には、位置出しローラ24を備えた位置決め板25が設けられており、少なくとも何れか一方の位置出しローラ24(および/または位置決め板25)が可動に設けられて、左右方向の位置出しが行われるようになっている。

0039

なお、ベースプレート1の下方に設けられた光電センサ26(図8参照)によりカセットマガジンMの有無が検出され、カセットマガジンMが定位置にまで搬送されるとベルトコンベア20は停止する。また、ベルトコンベア20はカセットマガジンMの搬入を終了すると、ガイドピン43およびブッシュ44による支持によって、および一つの流体シリンダ42を作動することによって全体が下降し、ベースプレート1に接触しない位置で対するようになっている。

0040

回転テーブルの回転機構
マガジンスタンドSのフレーム27に対して固定された上プレート28と下プレート29との間には2本のガイドポール30が架設されており、このガイドポール30のそれぞれに対してガイドブッシュ31が摺動可能に嵌挿されている。また、これらのガイドブッシュ31には可動プレート32が固定されており、下プレート29に取り付けられた流体シリンダ33のロッド34の先端が可動プレート32に固定されている。

0041

したがって、流体シリンダ33を駆動してロッド34を上昇させると、ガイドブッシュ31がガイドポール30に沿って摺動しながら可動プレート32が上昇することになる。

0042

この可動プレート32には、図示しない回動モータ出力軸に連結された減速機35が固定されており、この減速機35を介して、回転軸9が上プレート28に固定された軸受ブッシュ36を貫通して設けられ、これによって回転軸9は上プレート28に対して上下移動および回動可能になっている。また、減速機35に固定されたプレート37には、先端にボール8aを有する4本のボール軸受8が固定されており、可動プレート32の上昇にともない回転軸9とともに上昇する。

0043

カセット棚の水平維持機構
上プレート28には、流体シリンダ38が固定されており、ロッド先端の押上ピン17がカセットマガジンMのベースプレート1と回転テーブル2とに穿設された貫通孔16を貫通してカセット棚3の底部を押し上げ、該カセット棚3を水平に維持するようになっている。

0044

なお、この流体シリンダ38によるカセット棚3の水平維持機構は、特に半導体ウェーハWをカセットCから出し入れするときにのみ必要であることから、例えばハンドリングロボットRが設置される位置(図7参照)にのみ設けておけばよい。

0045

防塵カバーの開閉機構
本実施例のマガジンスタンドSは、図5(a)に示す防塵カバー4の孔18に対してピン19を挿入し、該防塵カバー4を押し上げる防塵カバーの開閉機構を有しており、防塵カバー4を押し上げることにより、半導体ウェーハWの出し入れを行う一方で、半導体ウェーハWとのアクセスが終了すると再び防塵カバー4を取り付けて半導体ウェーハWに塵埃等が付着するのを防止する。

0046

具体的には、図8に示すように、上プレート28に孔18の数に相当するラックアンドピニオンギヤボックス39がそれぞれ固定され、ラックが形成されたピン19をラックアンドピニオン機構によって上昇および下降させる。このとき、各ピン19の上昇および下降速度を等しくして該ピン19に支持された防塵カバー4の傾きを抑制するために、ギヤボックス39内のピニオンを駆動するモータは一つとし、各ギヤボックス39は図示しない回転伝達部材により同期するように連結されている。

0047

なお、ピン19の上昇限および下降限、すなわち、防塵カバー4の上昇位置(開放位置)と下降位置(カセットマガジンへのセット位置)の位置出しは、ピン19の所定位置近接スイッチなどによって検出することにより行う。

0048

ハンドリングロボット
図7に示すように、本実施例に係るマガジンスタンドSには、面取り、ラッピング、エッチング、ポリッシング等の加工装置に対して、カセットCに収納された半導体ウェーハWを出し入れするために、ハンドリングロボットRが設けられており、半導体ウェーハWを把持するハンドやその他各加工工程の要求に応じた多軸アームを備えている。

0049

なお、図8において「40」はカセットCにおける半導体ウェーハWの有無を検出するための光電センサであって、カセットマガジンMのベースプレート1と回転テーブル2とに穿設された貫通孔41(図5(a)参照)を通ってカセットCに収納された半導体ウェーハWに検出光照射される。したがって、仮にカセットCに半導体ウェーハWが一枚も収納されていない場合には、該光電センサ40に反射光が返らないので、この結果をハンドリングロボットRに出力することにより無駄な作業を予め防止することができる。

0050

計測手段、一時保管手段
次に本発明の計測手段および一時保管手段の構成について説明する。本実施例の計測手段60は、半導体ウェーハの厚さを計測する計測機60aと、この計測機60aで計測された結果を記憶する厚さ情報記憶部60bからなり、計測機60aは、例えば静電容量方式厚さ測定装置が用いられる。半導体ウェーハWの測定点は、ウェーハの中心一点とし、測定情報は逐次厚さ情報記憶部60bに出力され、ここに格納される。

0051

ちなみに、厚さ情報記憶部60bに計測結果を記憶する際には、半導体ウェーハWの番号とともに記憶することが好ましいが、本実施例のカセットマガジンMでは、定められた順番にしたがってウェーハが取り出されることから、そのままの順序で記憶しておくことも可能である。なお、計測機60bは上述した静電容量方式によるものでなくとも他の方式の計測機を用いることも可能であり、また、測定箇所などの諸条件も特に本実施例に限定されることはない。

0052

「66」は、計測機60aにより厚さ計測を終了した半導体ウェーハWを把持し、次の位置まで搬送するハンドリングロボットであり、計測機60aに載置された半導体ウェーハWの裏面にハンド先端を差込み、この裏面を吸着したのち水平に180゜旋回させ、次の位置67で吸着を解除してハンド先端を引き抜く。このハンドリングロボット66の操作はロボット制御部66aからの指令信号により行われ、計測機60aからの計測終了信号を取り込むことによりハンドリングロボット66は搬送を開始する。

0053

ハンドリングロボット66の下流側には、計測を終了した半導体ウェーハWを一時的に、かつカセットマガジンMに収納された状態を再現するように保管する仮置き用カセット61が固定されており、ハンドリングロボット63とともに本発明の一時保管手段を構成している。

0054

これらのハンドリングロボット63も、半導体ウェーハWの裏面にハンド先端を差し込んで吸着したのち、指令どおりの角度だけ水平に旋回して半導体ウェーハWを仮置き用カセット61に収納し、把持を解除する。

0055

なお、仮置き用カセット61とハンドリングロボット63は2対設けられているが、これは、ハンドリングロボット66により位置67に載置された半導体ウェーハWを一方のハンドリングロボット63によって一方の仮置き用カセット61に収納している間に、他方のハンドリングロボット63を操作して他方の仮置き用カセット61から次の位置68に半導体ウェーハWを搬送するためであり、このように同時に2機のハンドリングロボット63,63を操作することにより作業時間(タクトタイム)を短縮化するためである。その意味で、本発明では2対の一時保管手段61,63を必須要件とするものではなく、1対の一時保管手段61,63によっても本発明の目的は達成することができる。

0056

これら2機のハンドリングロボット63は、それぞれのロボット制御部63a,63bからの指令信号によって操作されるが、仮置き用カセット61への収納位置および仮置き用カセット61からの取り出しウェーハに関する情報は、演算手段65を介してロボット制御部63a,63bに入力される。

0057

これらハンドリングロボット63,63の下流側には、他のハンドリングロボット64が設置されており、このハンドリングロボット64の周囲にバッチ用カセットが載置されている。

0058

このハンドリングロボット64は、他のハンドリングロボットR,66,63と相違して、半導体ウェーハWを把持する場合にウェーハ表面を吸着するハンドを有している。つまり、他のハンドリングロボットR,66,63では、ハンド先端を半導体ウェーハWの裏面に差し込んだのち、この裏面を吸着することによりウェーハWを把持するようになっているが、このハンドリングロボット64はハンド先端でそのままウェーハWの表面を吸着し、目的とするバッチ用カセット等62まで水平に旋回したのち、その半導体ウェーハWをバッチ用カセット等62に収納して把持を解除するようになっている。

0059

これは、カセットマガジンMのカセットCや仮置き用カセット61は、半導体ウェーハWが一枚づつ収納されるように仕切られているのに対し、バッチ用カセット62a〜62cは、後述するようにある決められた枚数(すなわちバッチ枚数)をまとめて集約ギャザ)するように仕切られているため、収納時におけるウェーハ同士の接触を極力緩和するためである。

0060

したがって、本実施例のようにウェーハWの表面を吸着した状態でバッチ用カセット62a〜62cにウェーハWを差込み、ここからウェーハWの把持を解除すると、半導体ウェーハ間エアーが介在することによりウェーハの急激な衝突が抑制されることになる。

0061

図1に示す実施例では、ハンドリングロボット64の周囲に都合4個のカセットが設けられているが、「62a〜62c」がバッチ用カセットであり、「62d」は規格外れ用カセットである。すなわち、計測機60aにより計測された結果、厚さの規格範囲外となったウェーハWを規格外れ用カセット62dに収納してこれを排除する。そのため、規格外れ用カセット62dは、図3(b)に示すように半導体ウェーハWを一括して収納するように一段に形成されている。

0062

これに対して、バッチ用カセット62a〜62cは、図3(a)に示す如く多段に形成されており、所望のバッチ枚数毎にウェーハWを重ね合わせて収納できるようになっている。本実施例のバッチ用カセットは4段に形成されており、このバッチ用カセットが3個設けられているため、カセットマガジンMに収納された半導体ウェーハを都合12バッチのウェーハに編成することが可能である。

0063

次に作用を説明する。図2は本発明の厚さ分類装置における半導体ウェーハの処理手順を示す工程図である。

0064

ラッピングなどの研磨を行う場合、研磨装置の押し付け板の傾きを防止するために、半導体ウェーハを研磨装置に投入するに際して、均一な厚さのウェーハを選定し、これをバッチ編成することが必要であるが、研磨装置の仕様などによってバッチ枚数も相違する。

0065

このようなバッチ編成を行う場合、半導体ウェーハWを所定のロット毎に区分した状態で、各半導体ウェーハWの厚さを計測し、この計測値に基づいて所望の枚数毎に分類することになるが、本発明の厚さ分類装置を用いると以下のように機能することになる。

0066

まず、半導体ウェーハWを収納したカセットマガジンMをマガジンスタンドSに搭載し(ステップ1)、このときカセットマガジンMに付されたバーコードマーク6の情報を取り込み、演算手段65に出力する。そして、防塵カバー4を開いて、カセットCを水平に維持し、ハンドリングロボットRによりカセットCに収納された半導体ウェーハWを一枚づつ取り出してゆく。

0067

具体的な作用は以下の通りである。まず、回転テーブル2上に設けられるカセット棚3は、半導体ウェーハWの収納方向Xに傾動自在に設けられているため、搬送中においてはカセットCが後ろ下がりに傾き、搬送中の振動などによって半導体ウェーハWがカセットCから飛び出すのを防止することができる。

0068

カセット棚3にカセットCを格納したのち、カセットマガジンMは自動搬送車などを用いて目的とする厚さ分類・バッチ編成工程に搬送されるが、本工程の出入口には上述したマガジンスタンドSが配設されている。そして、自動搬送車から移載されたカセットマガジンMは、位置出し用のストッパピン23に突き当たるまでベルトコンベア20によって送られ、位置出しローラ24によって左右の位置決めが行われる。

0069

このカセットマガジンMの受渡しを行うときに、ベースプレート1の裏面に貼着されたバーコードマーク6の読み取りが実施され、本装置の演算手段65やシステム端末部を介してホストコンピュータに半導体ウェーハWに関する情報が送られる。

0070

カセットマガジンMの位置出しが終了するとベルトコンベア20は停止し、半導体ウェーハWの取り出し作業を開始する。この場合、まず最初に防塵カバー4を押し上げて、半導体ウェーハに対するハンドリングロボットRのアクセスを可能にする。

0071

すなわち、図示しないモータを作動してラックアンドピニオンのギヤボックス39を介して各ピン19を同期して上昇させる。このピン19の上昇にともない、各ピン先が防塵カバー4の鍔部4aに形成された孔18に嵌合し、さらにピン19が上昇することにより防塵カバー4は上昇を始める。防塵カバー4の上昇限は、ピン19の所定位置を近接センサなどで検出することにより検知され、これをモータに出力することによりモータが停止する。このようにして、防塵カバー4は開かれ、カセットCに収納した半導体ウェーハWに対してハンドリングロボットRの作業が開始する。

0072

ハンドリングロボットRによる半導体ウェーハWの出し入れ作業を行うにあたり、目的とするカセットCが格納されたカセット棚3がハンドリングロボットRに対向する位置にくるように回転テーブル2を回転させる。

0073

すなわち、まず流体シリンダ33を作動させる。これにより、可動プレート32、減速機35、回転軸9、およびボール軸受8が一体的に上昇し、回転軸9がベースプレート1の貫通孔10を通過して、先端が回転テーブル2の係合孔12に係合する。

0074

これと相前後して、ボール軸受8がベースプレート1の貫通孔7を通過して回転テーブル2の裏面を押し上げ、回転テーブル2をベースプレート1から僅かに浮上させる。この状態から回動モータを作動させ、減速機35を介して回転軸9を所定角度だけ回動させたのち、流体シリンダ33のロッド34を下降させて再び回転テーブル2をベースプレート1に載置する。これにより、目的とするカセット棚3がハンドリングロボットRの対向位置まで回転することになる。

0075

ついで、上プレート28に取り付けられた流体シリンダ38を作動させて押上ピン17を上昇させる。これにより、押上ピン17の先端はベースプレート1および回転テーブル2の貫通孔16を通過してカセット棚3の底面を押し上げることになる。押上ピン17のストロークは、カセット棚3が水平になるように設定されているため、ハンドリングロボットRがアクセスするカセット棚3のカセットCに収納された半導体ウェーハWは、ハンドリング操作が円滑に行えるように、作業中、水平に維持されることになる。

0076

ハンドリングロボットRによる半導体ウェーハWの出し入れを終了すると、次のカセット棚CをハンドリングロボットRの対向位置に回転させる。このとき、押上ピン17は一旦下降させておく。回転テーブル2上の全てのカセットCに対する作業を終了すると、ピン19を下降させて防塵カバー4を閉じ、ベルトコンベア20を逆方向(搬出方向)に作動させてカセットマガジンMを排出する。

0077

ちなみに、加工工程によっては上述したマガジンスタンドのハンドリングロボットを省略して、カセットマガジンから手作業によりカセットを取り出したり、あるいは戻したりする場合もある。しかしながら、このような工程においても、本発明のカセットマガジンはロット間の混入防止や効率的な搬送を行う点で有効に機能する。

0078

このようにしてカセットマガジンMから取り出された半導体ウェーハWは、ハンドリングロボットRによって一枚づつ厚さ計測機60aに送られ、ここでウェーハの厚さが計測される(ステップ2)。そして、その計測値は厚さ情報記憶部60bに記憶される。

0079

計測を終了したそれぞれの半導体ウェーハWは、ハンドリングロボット66によって位置67に載置され、さらにハンドリングロボット63によって、カセットマガジンMと同じ状態で仮置き用カセット61に保管される(ステップ3)。カセットマガジンMに収納された全ての半導体ウェーハWの計測が終了するまで、この操作を繰り返す。

0080

カセットマガジンMに収納された全てのウェーハWについて計測を終了し、仮置き用カセット61に移し換えると、厚さ情報記憶部60bに記憶されている厚さ情報を演算手段65に取り込み、厚さ順に並べ換える。この並び換えを行う際に、現在一時的に保管されている場所をも記憶しておく(ステップ4)。

0081

そして、演算手段65における演算結果に基づいてハンドリングロボット63を操作し、仮置き用カセット61から計測した厚さ順(厚い順あるいは薄い順)に半導体ウェーハWを取り出し、位置68に載置し、さらにハンドリングロボット64で順次バッチ用カセット62に収納してゆく。このとき、予め入力されたバッチ枚数に基づいて、バッチ用カセット62a〜62cの一つの棚に一つのバッチウェーハを収納する。

0082

また、一方のハンドリングロボット63を用いて仮置き用カセット61からウェーハWを取り出している間に、次のカセットマガジンMを搬入してウェーハWの厚さを計測し、他方のハンドリングロボット63を用いて他方の仮置き用カセット61に順次ウェーハを収納する。なお、厚さ計測の結果、規格範囲外であった半導体ウェーハWは、ハンドリングロボット63,64によって規格外れ用カセット62dに収納される。

0083

このように本実施例の厚さ分類装置は、計測機への半導体ウェーハの受渡しをバーコードマークを利用してその半導体ウェーハに関する情報とともに厚さ情報を厚さ情報記憶部に記憶し、しかも、全ての計測が終了するまで元の状態を再現することにより、次に行われる厚さ順の並び換え作業を簡略化している。したがって、複雑な情報処理をともなうことなく、厚さ分類の自動化を達成することができる。

0084

なお、以上説明した実施例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上述した実施例に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

0085

例えば、本発明で用いられるカセットマガジン、マガジンスタンド、カセットなどの構成は、図3図8に示す実施例にのみ限定されることはなく、目的とする工程に応じて適宜変更することが可能である。

0086

また、本発明のバッチ編成は、上述した半導体ウェーハのラッピング等の工程前に行うことにのみ限定されることはなく、これらより後工程であっても半導体ウェーハのバッチ編成を必要とする工程であれば適用することができる。

発明の効果

0087

以上述べたように本発明によれば、ロット毎に区分けされた半導体ウェーハをカセットマガジンとマガジンスタンドとを用いて一枚づつ取り出し、厚さ計測機への半導体ウェーハの受渡しをバーコードマークを利用してその半導体ウェーハに関する情報とともに厚さ情報を厚さ情報記憶部に記憶し、しかも、全ての計測が終了するまで元の状態を再現する。その結果、次に行われる厚さ順の並び換え作業が簡略化し、複雑な情報処理を必要とせず、厚さ分類の自動化を達成することができる。また、半導体ウェーハの仕掛かり在庫ラインサイドにもつことがなく、半導体ウェーハに対する損傷を防止し、かつロット間の混合を防止しながら効率的に半導体ウェーハを搬送することができる。さらに、このような半導体ウェーハの受渡し作業の自動化を達成することができるので、半導体ウェーハに不利となる塵埃や損傷の抑制が期待できる。

図面の簡単な説明

0088

図1本発明の半導体ウェーハの厚さ分類装置を示すブロック図である。
図2同実施例における半導体ウェーハの処理工程を示す工程図である。
図3同実施例で用いられるバッチ用カセットを示す断面図であり、(a)は合格ウェーハを収納するカセット、(b)は規格外れウェーハを収納するカセットを示す断面図である。
図4同実施例に係るカセットマガジンを示す斜視図である。
図5(a)は同実施例のカセットマガジンを示す平面図、(b)は同じく側面図である。
図6(a)は図5(a)のA−A線に沿う断面図、(b)は図5(a)のB−B線に沿う断面図である。
図7本発明の一実施例に係るマガジンスタンドを示す平面図である。
図8図7のC−C線に沿う断面図である。

--

0089

1…ベースプレート
2…回転テーブル
3…カセット棚
4…防塵カバー
8…ボール軸受
9…回転軸
17…押上ピン
19…ピン
20…ベルトコンベア
60…厚さ計測手段
60a…厚さ計測機
60b…厚さ情報記憶部
61…仮置き用カセット(一時保管手段)
62…バッチ用カセット
62a…バッチ用カセット
62b…バッチ用カセット
62c…バッチ用カセット
62d…規格外れ用カセット
63…ハンドリングロボット
64…ハンドリングロボット
65…演算手段
66…ハンドリングロボット
W…半導体ウェーハ
C…カセット
M…カセットマガジン
S…マガジンスタンド
R…ハンドリングロボット

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