JP5208634B2

JP5208634B2 - 研削装置

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Publication number: JP5208634B2
Application number: JP2008234217A
Authority: JP
Inventors: 大地樋口
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: JP2010064208A

Description

本発明は、簡単な構成でチャックテーブルの吸引保持部に吸引力を伝達可能な研削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該チャックテーブルに研削すべきウエーハを搬入する搬入手段と、該チャックテーブルから研削済みのウエーハを搬出する搬出手段とを具備しており、ウエーハを所望の厚みに加工することができる（例えば特開２００３−６２７３０号公報参照）。

また、チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する吸引保持部と、該吸引保持部を囲繞する枠体と、該枠体を回転可能に支持するテーブル基台と、該枠体に連通し該吸引保持部に吸引力を伝達する吸引力伝達手段と、該枠体に連通し該吸引保持部に流体を供給する流体供給手段とから構成されていて、研削時にウエーハを吸引保持すると共に流体を噴出して研削済みのウエーハを離脱させることができる。
特開２００３−６２７３０号公報

しかし、従来のチャックテーブルには、吸引源に連通するチューブ、流体供給源に連通するチューブがロータリージョイントを介して連結されていることから、構成が複雑になり、故障の頻度が高いと共に部品点数が多くコスト高になるという問題がある。

特に、ターンテーブル上に複数の（例えば三個）のチャックテーブルが搭載されている研削装置においては、ターンテーブルが連続回転するとチューブが絡まるため、ターンテーブルを概略３６０度回転させた後逆方向に回転させてターンテーブルを元の位置に戻すという操作が必要であった。

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、簡単な構成のチャックテーブルを具備した研削装置を提供することである。

本発明によると、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削ホイールを回転可能に装着した研削手段と、該チャックテーブルに研削すべきウエーハを搬入し、及び／又は該チャックテーブルから研削済みのウエーハを搬出するウエーハ搬送手段を備えた研削装置であって、該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する吸引保持部と、該吸引保持部を囲繞する枠体と、該枠体を回転可能に支持するテーブル基台と、該枠体の外周に形成され該吸引保持部に連通する連通路と、該連通路内に配設され該連通路を開状態と閉状態とに切換える開閉弁とを含んでおり、該ウエーハ搬送手段は、ウエーハを吸着する吸着パッドと、該吸着パッドがウエーハを挟んで前記チャックテーブルの該吸引保持部に当接したとき、該チャックテーブルの該枠体に形成された該連通路に係合し該吸引保持部に吸引力を伝達する吸引力伝達部と、該チャックテーブルの該枠体に形成された該連通路に係合し該吸引保持部に流体を供給してウエーハを該吸引保持部から離脱させる流体供給部とを含んでいることを特徴とする研削装置が提供される。

本発明は、チャックテーブルに吸引力を伝達したり、流体を供給したりする機能をウエーハをチャックテーブルに搬入又は搬出するウエーハ搬送手段に設けたので、チャックテーブルにロータリージョイントを介してチューブを配設する必要が無く、チャックテーブルの構成が簡単になり故障の頻度を低減できると共にそのコストの低減を図ることができる。

以下、本発明実施形態の研削装置を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されていると共に、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

以下、このように構成された半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定の厚さに研削する研削装置を図３を参照して説明する。研削装置は、概略直方体形状の装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２の右上端には、垂直支持板４が立設されている。

垂直支持板４の内側面には、上下方向に伸びる二対の案内レール６及び８が設けられている。一方の案内レール６には粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されており、他方の案内レール８には仕上げ研削ユニット１２が上下方向に移動可能に装着されている。

粗研削ユニット１０は、ユニットハウジング１４と、ユニットハウジング１４内に回転可能に収容されたスピンドル１６と、スピンドル１６を回転する電動モータ１８と、スピンドル１６の下端に固定されたホイールマウント２０と、ホイールマウント２０の下端に装着された研削ホイール２２とを含んでいる。研削ホイール２２には粗研削用の研削砥石が環状に配設されている。

ユニットハウジング１４は移動基台２４に取り付けられており、ボール螺子２６とパルスモータ２８とから構成される研削送り機構３０により粗研削ユニット１０が案内レール６に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直方向）に移動される。

仕上げ研削ユニット１２も粗研削ユニット１０と同様に構成されており、ユニットハウジング３２と、ユニットハウジング３２内に収容されたスピンドル３４と、スピンドル３４を回転駆動する電動モータ３６と、スピンドル３４の先端に固定されたホイールマウント３８と、ホイールマウント３８に装着された研削ホイール４０とを含んでいる。研削ホイール４０には、仕上げ研削用の研削砥石が環状に配設されている。

ユニットハウジング３２は移動基台４２に取り付けられており、ボール螺子４４とパルスモータ４６とから構成される研削送り機構４８により仕上げ研削ユニット１２はガイドレール４８に沿って上下方向に移動される。

研削装置は、垂直支持板４の前側において装置ハウジング２の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル５０を具備している。ターンテーブル５０は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印５１で示す方向に回転される。

ターンテーブル５０には、互いに円周方向に１２０度離間して３個のチャックテーブル５２が水平面内で回転可能に配置されている。図４及び図５に示すように、チャックテーブル５２は、ポーラスセラミック材により円盤状に形成された吸着チャック（吸引保持部）５６と、吸着チャック５６を囲繞する枠体５４と、枠体５４を回転可能に支持するテーブル基台５８とを含んでおり、テーブル基台５８内にチャックテーブル５２を回転する電動モータが収容されている。

このように構成されたチャックテーブル５２は、テーブル基台５８内に収容された電動モータにより図３で反時計回り方向に回転される。ターンテーブル５０に配設された三個のチャックテーブル５２は、ターンテーブル５０が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削ユニット１０に対向する粗研削加工領域、仕上げ研削ユニット１２に対向する仕上げ研削加工領域、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

研削装置は、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに対して一方側に配置され、研削加工前のウエーハをストックする第１のカセット６０と、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに対して他方側に配置され、研削加工後のウエーハをストックする第２のカセット６２を具備している。

第１のカセット６０とウエーハ搬入・搬出領域Ａとの間には、第１のカセット６０から搬出されたウエーハを載置する仮置きテーブル６４が配設されている。ウエーハ搬入・搬出領域Ａと第２のカセット６２との間にはスピンナ洗浄手段６６が配設されている。

第１のウエーハ搬送手段６８は、保持アーム７０と、保持アーム７０を移動する多節リンク機構７２から構成され、第１のカセット６０内に収納されたウエーハを仮置きテーブル６４に搬出するとともに、スピンナ洗浄手段６６で洗浄されたウエーハを第２のカセット６２に搬送する。

第２のウエーハ搬送手段７４は、仮置きテーブル６４上に載置された研削加工前のウエーハをウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２上に搬送すると共に、研削加工後のウエーハをチャックテーブル５２上からスピンナ洗浄手段６６に搬送する。

第２のウエーハ搬送手段７４は、図４及び図５に示すように、回転可能及び上下動可能なアーム７６と、アーム７６の先端に回転可能に装着されたヘッド７８と、ヘッド７８の下側に取り付けられた吸着パッド８０と、ヘッド７８に固定された一対の板部材８８を含んでいる。

各板部材８８には貫通穴９１を有し、先端部９０ａがテーパ状に形成されたノズル９０が垂直方向に伸長するように取り付けられている。各板部材８８の下面にはブロック１０２が固着されている。ブロック１０２内にはシリンダ室１０４が画成されており、シリンダ室１０４内にはピストン１０６が挿入されている。

ピストン１０６は図６にその詳細を示すＵ形状部材１０８に連結されている。ブロック１０２の側面にはシリンダ室１０４に連通した連通路１１０が開口しており、シリンダ室１０４内にはリターンスプリング１１２が介装されている。

図４に示すように、ヘッド７８に形成された開口８２は開閉弁８４を介して真空吸引源８６に接続されている。ノズル９０の貫通孔９１は開閉弁９２を介して真空吸引源８６に接続されていると共に、開閉弁９４及び混合部９６を介して水源９８及びエアー源１００に接続されている。ブロック１０２の連通路１１０は開閉弁１１４を介してエアー源１００に接続されている。

再び図５を参照すると、チャックテーブル５２の枠体５４には吸引室１１６に連通する一対の横方向連通路１２０と、横方向連通路１２０に連通する縦方向連通路１１８が形成されている。横方向連通路１２０内には連通路１２０を開閉可能な弁体１２２が挿入されており、弁体１２２の外側端部は係合片１２４に形成されている。横方向連通路１２０内にはリターンスプリング１２６が介装されている。

以上のように構成された研削装置により、半導体ウエーハ１１の裏面を研削する研削方法につき以下に説明する。まず、第１のカセット６０内に収容されたウエーハは第１のウエーハ搬送手段６８により取り出されて、仮置きテーブル６４に搬送される。

仮置きテーブル６４で概略の位置合わせが達成されたウエーハは、第２のウエーハ搬送手段７４によりウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２上に搬送される。

即ち、第２のウエーハ搬送手段７４のヘッド７８を仮置きテーブル６４上に回動し、開閉弁８４を開いて吸着パッド８０を真空吸引源８６に連通する。これにより、仮置きテーブル６４上のウエーハが吸着パッド８０に吸着される。

このように、吸着パッド８０がウエーハを吸着した状態で、第２のウエーハ搬送手段７４のアーム７６を反時計回り方向に回動して、ヘッド７８をウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２上に位置付ける。

次いで、図７に示すように第２のウエーハ搬送手段７４の吸着パッド８０をチャックテーブル５２上に下降してウエーハ１１を吸着チャック５６に接触させる。この時、ノズル９０の先端部９０ａが縦方向連通路１１８内に挿入されて丁度はまり合うように嵌合する。

これと同時に、開閉弁１１４を開いて連通路１１０をエアー源１００に接続する。これにより、エアー源１００からの圧縮エアーによりリターンスプリング１０４の付勢力に抗してピストン１０６が押されるため、Ｕ形状部材１０８が弁体１２２の係合片１２４に係合して弁体１２２を外側方向に引っ張るため、縦方向連通路１１８が横方向連通路１２２を介して吸引室１１６に連通する。

この状態で、開閉弁８４を閉じて開閉弁９２を開くと、真空吸引源８６がノズル９０の貫通穴９１、縦方向連通路１１８、横方向連通路１２２を介して吸引室１１６に接続され、ウエーハがチャックテーブル５２の吸着チャック５６により吸引保持される。

このように、ウエーハ１１がチャックテーブル５２の吸着チャック５６により吸引保持されたなら、開閉弁１１４を閉じる。その結果、Ｕ形状部材１０８と係合片１２４との係合が外れるため、弁体１２２が横方向連通路１２０を閉鎖する。

次いで、開閉弁９２を閉じるとともに、第２のウエーハ搬送手段７４のヘッド７８をチャックテーブル５２上から上方に離間させる。弁体１２２が横方向連通路１２０を閉鎖しているため、吸引室１１６内は真空吸引状態に保持される。

図２に示すように、ウエーハ１１は保護テープ２３を下側にしてチャックテーブル５２の吸着チャック５６により吸引保持されるため、保護テープ２３が吸着チャック５６に密着する。その結果、吸着チャック５６は保護テープ２３によりシールされるため、吸引室１１６内の真空吸引状態は相当な時間持続する。

このようにチャックテーブル５２がウエーハ１１を吸引保持した状態で、ターンテーブル５０を矢印５１に示す方向に１２０度回転してウエーハ１１を保持したチャックテーブル５２を粗研削ユニット１０に対向した粗研削加工領域に位置付ける。

チャックテーブル５２を図３で反時計回り方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２２を反時計回り方向に６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削送り機構３０を作動して研削ホイール２２の研削砥石をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、研削ホイール２２を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りしてウエーハ１１の粗研削を遂行する。

粗研削の終了したウエーハ１１は、ターンテーブル５０を更に反時計回り方向に１２０度回転することにより、仕上げ研削ユニット１２に対向した仕上げ研削加工領域に位置付けられる。

仕上げ研削加工領域でウエーハ１１の仕上げ研削を実施した後、ターンテーブル５０を更に１２０度回転することにより、仕上げ研削の終了したウエーハ１１はウエーハ搬入・搬出領域Ａに再度位置付けられる。

このように仕上げ研削の終了したウエーハ１１がウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられると、第２のウエーハ搬送手段７４のアーム７６を回動してヘッド７８をチャックテーブル５２の吸着チャック５６上部に位置付ける。この状態で、ヘッド７８を下降して吸着パッド８０をチャックテーブル５２のウエーハ１１に接触させる。

この状態で、ノズル９０の先端部９０ａが縦方向連通路１１８内に挿入されて縦方向連通路１１８に丁度はまり込むように嵌合する。開閉弁１１４を開くと連通路１１０がエアー源１００に接続されるため、リターンスプリング１０４の付勢力に抗してピストン１０６が半径方向外側に移動されてＵ形状部材１０８が弁体１２２の係合片１２４に係合する。これにより、吸引室１１６は横方向連通路１２０を介して大気に連通するためその吸引力は消失する。

この状態で開閉弁９４を開くと、水源９８からの水とエアー源１００からのエアーが混合部９６で混合されて、水とエアーとの混合流体がノズル９０の貫通穴９１、縦方向連通路１１８、横方向連通路１２２を介して吸引室１１６内に噴出され、ウエーハ１１をチャックテーブル５２の吸着チャック５６から離脱させる。次いで、開閉弁９４を閉じ開閉弁８４を開くと、ヘッド７８の開口８２が真空吸引源８６に接続され、吸着パッド８０がウエーハ１１を吸着する。

吸着パッド８０により吸着された研削済みのウエーハ１１は、第２の搬送手段７４のアーム７６を旋回することによりスピンナ洗浄手段６６に搬送されて、スピンナ洗浄手段６６で洗浄及びスピン乾燥される。洗浄及びスピン乾燥されたウエーハ１１は、第１の搬送手段６８により搬送されて第２のカセット６２の所定位置に収容される。

上述した実施形態によると、チャックテーブル５２に吸引力を伝達したり、液体を供給したりする機能を、ウエーハ１１をチャックテーブル５２に搬入又は搬出する第２のウエーハ搬送手段７４に設けたので、チャックテーブル５２にロータリージョイントを介してチューブを配設する必要がなく、チャックテーブル５２の構成が簡単になり故障の頻度を低減できるとともに、そのコストの低減を図ることができる。

上述した実施形態の変形例として、一つの第２のウエーハ搬送手段７４で研削前のウエーハをチャックテーブル５２上に搬入したり、研削済みのウエーハをチャックテーブル５２から搬出したりする代わりに、研削前のウエーハをチャックテーブル５２上に搬入するウエーハ搬入手段、及び研削済みのウエーハをチャックテーブル５２から搬出するウエーハ搬出手段をそれぞれ独立して設けるようにしても良い。

この場合には、チャックテーブル５２に吸引力を伝達する（付与する）吸引力伝達部をウエーハ搬入手段に設け、チャックテーブル５２の吸着チャック５６に水とエアーとの混合流体を供給して、ウエーハ１１を吸着チャック５６から離脱させる流体供給部をウエーハ搬出手段に設けるようにする。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。本発明実施形態に係る研削装置の外観斜視図である。本発明実施形態の要部を示す斜視図である。本発明実施形態の要部を示す断面図である。ブロックに取り付けられたＵ形状部材と係合片との関係を示す分解斜視図である。第２の搬送手段のヘッドがチャックテーブルに当接した状態の斜視図である。

符号の説明

１０粗研削ユニット
１２仕上げ研削ユニット
１６，３４スピンドル
２２，４０研削ホイール
３０，４８研削送り機構
５０ターンテーブル
５２チャックテーブル
５６吸着チャック
７４第２の搬送手段
７８ヘッド
８０吸着パッド
８４，９２，９４，１１４開閉弁
８６真空吸引源
９０ノズル
９８水源
１００エアー源
１１０連通路
１０６ピストン
１０８Ｕ形状部材
１１６吸引室
１１８縦方向連通路
１２０横方向連通路
１２２弁体
１２４係合片

Claims

ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削ホイールを回転可能に装着した研削手段と、該チャックテーブルに研削すべきウエーハを搬入し、及び／又は該チャックテーブルから研削済みのウエーハを搬出するウエーハ搬送手段を備えた研削装置であって、
該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する吸引保持部と、該吸引保持部を囲繞する枠体と、該枠体を回転可能に支持するテーブル基台と、該枠体の外周に形成され該吸引保持部に連通する連通路と、該連通路内に配設され該連通路を開状態と閉状態とに切換える開閉弁とを含んでおり、
該ウエーハ搬送手段は、ウエーハを吸着する吸着パッドと、該吸着パッドがウエーハを挟んで前記チャックテーブルの該吸引保持部に当接したとき、該チャックテーブルの該枠体に形成された該連通路に係合し該吸引保持部に吸引力を伝達する吸引力伝達部と、該チャックテーブルの該枠体に形成された該連通路に係合し該吸引保持部に流体を供給してウエーハを該吸引保持部から離脱させる流体供給部とを含んでいることを特徴とする研削装置。