JP4908085B2

JP4908085B2 - ウエーハの処理装置

Info

Publication number: JP4908085B2
Application number: JP2006186718A
Authority: JP
Inventors: 雅俊南條
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: JP2008016658A

Description

本発明は、表面に半導体素子を形成したウェーハを、ウェーハの表裏面に触れることなく外周縁部を保持するウエーハの処理装置に関する。

半導体チップの製造工程では、表面に半導体デバイスを形成したウェーハを薄化したり、薄化したウェーハを個片化するためにダイシングテープフレームに貼着したり、薄化ウェーハの裏面に化学的処理によって物理的なダメージ層を除去して強度を向上させたり、さらに、裏面に金属膜を付与したり熱処理を施すなどの加工が行われる。こうした加工は、一般には専用の装置にてそれぞれ実施され、ウェーハを収納するカセットからウェーハを引き出して加工エリアにて必要な加工を実施し、加工が終了すると元のカセットに戻すか次の装置や加工ステージへと移送される。

ここで、ウェーハの表面に形成された半導体デバイスを保護するために、その表面に保護テープを貼着してはあるが、テープの基材はポリオレフィンなどの緩衝能力を有する樹脂フィルムであるため、５０μｍやそれ以下の厚さに薄化されたウェーハを支持して撓み変形を阻止する機能は期待できない。そこで、特許文献１には、上記のような薄化されたウェーハをウェーハと略同径の多孔質吸着面を持つ吸着搬送手段にて搬送する方法が提案されている。

さらに、特許文献２には、ウェーハを薄化する方法として、ウェーハのデバイス形成領域に相当する裏面のみを必要な厚さに加工し、外周縁にデバイス形成領域よりも厚くしたリング状の補強部を残す方法が知られている。このようなウェーハでは、補強部によって強度と剛性が向上しているため、厚さが薄くてもハンドリングや各種処理を行う際に破損し難いという利点がある。このため、上記のようなウェーハは、特に、裏面にスパッタリングや蒸着といった方法で金などの金属膜を付与することにより、電極や放熱手段を設ける場合に適している。また、補強部の無い従来のウェーハでは、強度と剛性を補うために表面に保護テープを貼着することがあった。この場合、保護テープは耐熱性が不充分であるため、スパッタリング等を行う際の温度を低く設定する必要があり、そのためにスパッタリングに長時間を要していたが、そのような問題も解決される。しかしながら、裏面に凹部を形成したウェーハは、これに対応する吸着搬送手段が必要となる。

特開２０００−２１９５２特開２００５−１２３４２５

特許文献１に開示されているような薄化したウェーハを吸着搬送した場合、ミクロンレベルの埃や研削粉等が搬送手段またはウェーハのどちらかの吸着面に付着し、それを挟み込んで吸着してしまうことによりウェーハのその部分にクラックが生じ、その結果、ウェーハが破損してしまうという問題があった。また、搬送手段の吸着面の多孔質の凹凸がウェーハの吸着面に転写されるため、５０μｍ以下の極薄ウェーハではそれだけでウェーハ損傷の起因となる場合があった。

また、ウェーハのデバイス形成領域に相当する裏面のみを必要な厚さに加工し、外周縁にデバイス形成領域よりも厚いリング状の補強部を残したウェーハの場合は、外周縁は厚く強度を有するため、この部分を搬送時に保持することができれば薄肉部を損傷することなく搬送可能である。しかしながら、従来の吸着手段にて面で吸着する搬送方法では、立体的なリング形状である外周縁部を吸着保持することはできない。
したがって、本発明は、薄化したウェーハを損傷することなく保持することができるとともに、リング状の補強部を残したウェーハであっても搬送することができるウェーハの保持機構を備えたウエーハの処理装置を提供することを目的としている。

本発明のウェーハの処理装置は、ウェーハを、ウェーハ保持機構を有するウェーハハンドによって、ウェーハ供給部から、ダイシングテープ貼着部に位置付けられたチャックテーブルに移し、該チャックテーブルにウェーハを保持した後、該チャックテーブルごとウェーハをウェーハ研削部に送り、該ウェーハ研削部でウェーハを研削加工してから、ウェーハを前記チャックテーブルごと前記ダイシングテープ貼着部に戻し、該ダイシングテープ貼着部で、ダイシングテープ搬送部から送られてくるダイシングテープをウェーハに貼着するウェーハの処理装置であって、前記ウェーハ保持機構は、ウェーハの外周縁を保持する少なくとも３個の保持部材と、これら保持部材を回転可能に支持する支持手段とを備え、保持部材は、回転軸と該回転軸の端部に設けられウェーハの外周縁の内側へ進退自在な保持部を有することを特徴としている。

本発明では、保持部材を回転させて保持面をウェーハの外周縁の内側へ進入させることにより、ウェーハを保持部材によって支持することができる。したがって、薄化したウェーハであってもリング状の補強部を残したウェーハであっても、ウェーハを損傷することなく搬送することができる。

ここで、保持部は、保持部材の回転方向に向けて下り傾斜となるすくい面を有すると好適である。このような構成により、例えば吸着テーブル上に際しされたウェーハをすくい上げることができる。また、そのようなすくい面でウェーハの外周縁を保持することにより、ウェーハに求芯作用が働き、ウェーハを中心位置に保持することができる。このような作用を確実にするために、保持部の上側に、保持部材の回転方向に向けて登り傾斜となる抑え部を設けると好適である。このような構成により、ウェーハの外周縁が上下方向から支持されるので、ウェーハが搬送中に保持部材からずれるのを確実に防止することができる。この場合において、保持部がウェーハの外周縁と接触する位置と、抑え部がウェーハの外周縁と接触する位置との距離が、少なくともウェーハ外周縁の厚みより長くすることにより、ウェーハの外周縁に余計な応力がかからないようにすることが望ましい。

本発明は、全体を薄化したウェーハは勿論のこと、表面に半導体素子を形成し半導体素子形成面に対応するウェーハの裏面が他の面よりも薄く加工されているウェーハにも適用可能である。

本発明が備えるウェーハハンドのウェーハ保持機構によれば、保持部材を回転させてすくい面でウェーハの外周縁をすくい上げるからウェーハが保持部材によって支持され、したがって、薄化したウェーハであってもリング状の補強部を残したウェーハであっても、ウェーハを損傷することなく搬送することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
［１］半導体ウエーハ
図１の符号１は、一実施形態によって処理される円盤状の半導体ウエーハ（以下ウエーハと略称）を示している。このウエーハ１はシリコンウエーハ等であって、図１（ａ）に示すように、その表面には格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されている。これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。複数の半導体チップ３は、ウエーハ１と同心の概ね円形状のデバイス領域４に形成されており、このデバイス領域４の周囲は、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５となっている。

図１（ｂ），（ｃ）はウエーハ１の裏面を上側にした図であり、これら図に示すようにウエーハ１の裏面は、環状の外周縁部が突出しており、この環状凸部６の内側に凹部４ａが形成されている。凹部４ａは裏面のデバイス領域４に対応する部分を砥石等で研削、除去することにより形成される。凹部４ａの周囲は、外周余剰領域５がそのまま残った外周補強部５ａとされ、裏面側に突出する環状凸部６を有している。ウエーハ１の厚さは、外周補強部５ａが例えば６００μｍ程度であり、凹部４ａが形成されて薄く加工されたデバイス領域４の厚さは、例えば５０〜１００μｍ程度である。

ウエーハ１は、裏面のデバイス領域４に対応する領域、すなわち凹部４ａの底部に、蒸着やスパッタリング等の手段で金等の金属薄膜が形成されたものであってもよい。また、ウエーハ１は裏面からのイオン注入のために所定の加熱工程を経る場合もある。このようなウエーハ１は、図１に示すように、半導体チップの電子回路を保護する保護テープ７が表面に貼られてから、以下に説明する工程に移される。

［２］ウエーハ処理装置
図２〜図９を参照して、ウエーハ１の外周補強部５ａの環状凸部６を除去し、次いでそのウエーハ１を次工程に搬送させるための処理を行う本発明の一実施形態に係るウエーハ処理装置を説明する。なお、本発明に係るウェーハハンドおよび保持機構の実施形態は、ウエーハ処理装置のウェーハ供給部１００に用いられている。
図２はウエーハ処理装置の処理装置１０の斜視図、図３は平面図である。処理装置１０は基台１１を有し、この基台１１上のＹ方向手前側（図３において下側）には、図３でＸ方向右側から左側にわたってウエーハ供給部１００、ダイシングテープ貼着部（保持テープ貼着手段）２００、ダイシングテープ搬送部４００がこの順に配設され、また、ダイシングテープ貼着部２００のＹ方向奥側（図３において上側）には、ウエーハ研削部３００が配設されている。ウエーハ１は、ウエーハ供給部１００から一旦ダイシングテープ貼着部２００に移された後にウエーハ研削部３００に送られ、このウエーハ研削部３００で外周補強部５ａの少なくとも環状凸部６が研削されてからダイシングテープ貼着部２００に戻され、このダイシングテープ貼着部２００で、ダイシングテープ搬送部４００から送られてくるダイシングテープがウエーハ１に貼着される。以下、これら各部を説明していく。

（ａ）ウエーハ供給部
ウエーハ供給部１００は、基台１１上のＹ方向手前側に設置されたウエーハキャリア１０１と、このウエーハキャリア１０１からＹ方向奥側に向かって延びる一対の搬送ベルト１０２と、搬送ベルト１０２間の下流端部（図３で上端部）に設けられたストッパ１１１と、ウエーハ１をピックアップしてダイシングテープ貼着部２００に搬送するウエーハハンド１２０と、このウエーハハンド１２０をＸ・Ｚ方向に移動させるウエーハハンド駆動機構１４０とを備えている。

ウエーハキャリア１０１は、複数のウエーハ１を、裏面側が上に向いた水平な状態に積層して収容するもので、エレベータ機構１０３によって収容したウエーハ１を１段ずつ上下方向に移動させる機能を有している。そのエレベータ機構で最下段に移動させられたウエーハ１は、搬送ベルト１０２上に載り、搬送ベルト１０２によってストッパ１１１に当たるまで搬送される。

ウエーハハンド１２０は、図４および図５に示すように、円盤状のベース（支持手段）１２１と、このベース１２１に設けられた複数のハンドピック（保持部材）１２２と、ベース１２１の上方に配された円盤状のギヤプレート１２３と、このギヤプレート１２３の中心に固定された上方に延びるハンドシャフト１２４とを備えている。ベース１２１の外周部には、Ｚ方向（鉛直方向）に延びる複数（この場合４つ）のピックシャフト１２５が、等間隔をおいて、回転自在、かつ軸方向には移動不能な状態に貫通して装着されている。図５において符号１２６は、ピックシャフト１２５の上方への移動を阻止するストッパであり、ストッパ１２６はピックシャフト１２５に固定されている。これらピックシャフト１２５のベース１２１から下方へ突出した端部には、下方に向かうにつれて広がる比較的平たい略円錐状の上記ハンドピック１２２が取り付けられている。

一方、ピックシャフト１２５のベース１２１から上方に突出した端部にはギヤ部１２５ａが形成されており、これらピックシャフト１２５のギヤ部１２５ａに、ギヤプレート１２３の外周面に形成されたギヤ部１２３ａが噛み合っている。ギヤプレート１２３およびピックシャフト１２５は、ハンドシャフト１２４と同心状に配され、ハンドシャフト１２４とともにギヤプレート１２３が一方向に回転すると、ギヤ部１２３ａ，１２５ａを介してその回転が各ピックシャフト１２５に伝わり、ハンドピック１２２が連動して回転するようになっている。

各ハンドピック１２２は平面視が涙滴形状であり、涙滴形状の根本の部分でピックシャフト１２５に取り付けられている。また、各ハンドピック１２２は、その根本の部分から外周側へ向かうに従って漸次肉薄となる略円錐状に形成されている。これにより、ハンドピック１２２の鋭角状の先端部１２２ａは、回転方向に向けて下り傾斜となるすくい面とされている。さらに、各ハンドピック１２２は、ある回転角度において鋭角状の先端部１２２ａが全てハンドシャフト１２４の回転軸線に向かうように、ピックシャフト１２５に取り付けられている。このように全てのピックシャフト１２５の先端部１２２ａがハンドシャフト１２４の回転軸線に向かうと、図５（ｃ）に示すように各ハンドピック１２２の先端部１２２ａ上にウエーハ１を受けることができるようになっている。そして、このピックアップ位置から、図５（ｂ）に示すようにハンドピック１２２が約１８０°回転すると、ハンドピック１２２ではウエーハ１を受けることができず、ウエーハ１は各ハンドピック１２２の内側を通過することが可能となっている。

図２および図３に示すように、ウエーハハンド１２０のハンドシャフト１２４は、ウエーハハンド駆動機構１４０のＺ軸駆動機構１７０に、回転自在かつ昇降自在に支持されている。Ｚ軸駆動機構１７０内には、ハンドシャフト１２４を回転／昇降駆動する駆動機構が内蔵されている。ウエーハハンド駆動機構１４０は、上記ストッパ１１１のやや手前側の位置において搬送ベルト１０２上をＸ方向に横断して設けられたＸ軸駆動機構１６０と、このＸ軸駆動機構１６０にベースブロック１７１を介して係合された上記Ｚ軸駆動機構１７０とから構成されている。Ｘ軸駆動機構１６０はねじロッド式の駆動機構であって基台１１に立設された支柱１６１の上端に固定されており、Ｚ軸駆動機構１７０をＸ方向に移動させるように作動する。ウエーハハンド１２０は、これらＸ軸およびＺ軸の各駆動機構によってＸ・Ｚ方向に移動し、搬送ベルト１０２で搬送されてストッパ１１１で停止させられたウエーハ１を取り上げて、ウエーハ１をダイシングテープ貼着部２００に移すように作動する。

（ｂ）ダイシングテープ貼着部
搬送ベルト１０２で搬送されストッパ１１１で停止させられたウエーハ１の、図３でＹ方向左隣りに相当する位置が、ウエーハ着脱位置として設定されている。ダイシングテープ貼着部２００は、その着脱位置に配される円盤状のチャックテーブル（保持テーブル）２０１と、ウエーハ着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に横断するように移動することにより、図８に示すダイシングテープ（保持テープ）３１をウエーハ１の裏面に押し付けて貼着する押し付けローラ２１０と、この押し付けローラ２１０をＹ・Ｚ方向に移動させるローラ駆動機構２２０とを備えている。

チャックテーブル２０１は周知の真空チャック式であって、中心を回転軸として図示せぬ回転駆動機構により回転駆動されるもので、水平な上面に載置されたウエーハ１を真空作用で吸着、保持するとともに、回転させる。このチャックテーブル２０１は、Ｙ方向に往復移動するように駆動されるテーブルベース２０２に回転可能に支持されている。テーブルベース２０２の移動方向の両端部には、自身の移動路を塞いで研削屑等が侵入することを防ぐための蛇腹状のカバー２０３が伸縮自在に設けられている。

チャックテーブル２０１は、テーブルベース２０２のＹ方向への移動によって、上記ウエーハ着脱位置と、ウエーハ研削部３００での外周補強部５ａが研削、除去されるウエーハ研削位置との間を往復移動させられる。上記ストッパ１１１で停止させられたウエーハ１は、上記ウエーハハンド１２０によって、着脱位置にあるチャックテーブル２０１上に載置される。

押し付けローラ２１０は、適度な弾性を有するゴム等の弾性体で表面が構成されたもので、ローラフレーム２１１が備えたＸ方向の回転軸に回転自在に支持されている。ローラフレーム２１１は、Ｚ方向に延びるシャフト２１２を介して、ローラ駆動機構２２０のＺ軸駆動機構２７０に昇降自在に支持されている。Ｚ軸駆動機構２７０内には、シャフト２１２とともに押し付けローラ２１０を昇降駆動する駆動機構が内蔵されている。

ローラ駆動機構２２０は、基台１１に立設された支柱２５１に片持ち状に支持されて着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に横断して設けられたＹ軸駆動機構２５０と、このＹ軸駆動機構２５０に係合して設けられたＺ方向に延びる上記Ｚ軸駆動機構２７０とを備えている。Ｙ軸駆動機構２５０はねじロッド式の駆動機構であって、Ｚ軸駆動機構２７０をＹ方向に移動させるように作動する。押し付けローラ２１０は、Ｙ軸駆動機構２５０によって、着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に往復移動し、また、Ｚ軸駆動機構２７０によって昇降させられる。

（ｃ）ウエーハ研削部
ウエーハ研削部３００は、着脱位置にあるチャックテーブル２０１がテーブルベース２０２によってＹ方向奥側に移動させられた先の基台１１上に立設されたコラム３０１と、このコラム３０１の手前側の側面に装着された研削ユニット（外周補強部除去手段）３１０とから構成されている。研削ユニット３１０は、コラム３０１の側面に、スライドプレート３０２およびガイドレール３０３を介してＺ方向に昇降自在に取り付けられており、昇降駆動機構３０４によって昇降させられる。

研削ユニット３１０は、図６および図７に示すように、軸心がＺ方向と平行な状態にスライドプレートに固定された円筒状のスピンドルハウジング３１１と、このスピンドルハウジング３１１内に同軸状に組み込まれて、一端部がスピンドルハウジング３１１の下端部から突出し、モータ３１２によって回転駆動させられるスピンドル３１３と、このスピンドル３１３の突出端部にフランジ３１４を介して固定されたカップホイール３１５と、このカップホイール３１５の下面の外周部に全周にわたって環状に配列されて固定された多数の砥石３１６とから構成されている。カップホイール３１５の回転駆動軸であるスピンドル３１１は、Ｚ方向に延びていてチャックテーブル２０１の回転軸心と平行である。この研削ユニット３１０は、昇降駆動機構３０４によって徐々に下降して砥石３１６をワークに押圧させることにより、そのワークを研削する。この場合の砥石３１６の円形の研削軌跡の外径は、ワークである上記ウエーハ１の直径にほぼ等しい寸法とされている。

図３に示すように、研削ユニット３１０のＸ方向の位置は、スピンドル３１３の回転軸心とチャックテーブル２０１の回転軸心とを結ぶ線がＹ方向と平行になるように設定されており、またＹ方向の位置は、研削位置にあるチャックテーブル２０１よりも奥側（コラム３０１側）に偏心してオフセットされている。カップホイール３１５には、下方のワークの加工点に冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する研削水供給口が設けられ、研削ユニット３１０には、その研削水供給口に研削水を供給する給水ラインが備えられている（いずれも図示略）。

カップホイール３１５に固定される砥石３１６は、レジノイドやビトリファイドをボンド材とする砥粒径が５μｍ以下の砥石など、ウエーハ１の研削面をファイン仕上げ可能な粗さのものが好適に用いられる。これは、例えば♯３２０や♯６００といった比較的粗い砥石で研削すると研削面に形成される深いダメージによって撓みが生じ、その後の工程でその撓みがきっかけとなって損傷するなどの問題を招くためである。しかしながら、外周補強部５ａの裏面にも金属膜が形成されている場合には、初期研削として♯３２０程度の粗めの砥石で金属膜を研削、除去してから、次に♯２０００程度のファインメッシュ砥石で仕上げ研削する手法が好ましく採用される。その場合のファインメッシュ砥石の回転数は２０００〜５０００ｒｐｍ程度で、毎秒０．１〜０．５μｍの速度での研削が行われる。

ダイシングテープ貼着部２００とウエーハ研削部３００との境界部分には、チャックテーブル２０１上のウエーハ１に洗浄水を噴射する洗浄水シャワーノズル３２０と、洗浄水を被ったウエーハ１に高圧エアーを噴射して水分を除去するエアーノズル３２１とが並んで配設されている。これらノズル３２０，３２１は、Ｘ方向に延びる長尺な管状ノズルで、下向きの噴射口が長手方向に多数点在する構成であり、ウエーハ研削部３００側に洗浄水シャワーノズル３２０、ダイシングテープ貼着部２００側にエアーノズル３２１が配され、基台１１に立設された図示せぬ支柱を介してテーブルベース２０２の移動路上を横断するように設けられている。

（ｄ）ダイシングテープ搬送部
ダイシングテープ搬送部４００は、図８に示すダイシングテープ３１を上記ダイシングテープ貼着部２００に搬送する機能を有する。ダイシングテープ３１は、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリ塩化ビニルを基材とし、その片面に厚さ５μｍ程度でアクリル樹脂系の粘着剤が塗布されたものが用いられる。ダイシングテープ３１の粘着面には、ウエーハ１の直径よりも大きな内径を有する環状のダイシングフレーム３２が貼り付けられる。ダイシングフレーム３２は剛性を有する金属板等からなるもので、ウエーハ１はダイシングテープ３１に貼着され、ダイシングフレーム３２を保持することによって運搬等の取扱いがなされる。

ダイシングテープ搬送部４００は、基台１１上のＹ方向手前側に設置されたカセット４０５と、このカセット４０５を移動させるて収容したダイシングテープ付きダイシングフレーム３２を１段ずつ上下方向に移動させるエレベータ機構４０６を備えている。またダイシングテープ搬送部４００は、カセット４０５のＹ方向奥側に配されて、カセット４０５内から１枚のダイシングテープ付きダイシングフレーム３２を引き出す引き出しクランプ４１０と、この引き出しクランプ４１０で把持したダイシングフレーム３２をダイシングテープ貼着部２００のウエーハ着脱位置に搬送する搬送クランプ部４２０と、この搬送クランプ部４２０をＸ・Ｚ方向に移動させるクランプ駆動機構４３０とを備えている。

カセット４０５内には、ダイシングテープ付きの複数のダイシングフレーム３２が、ダイシングテープ３１の粘着面を下に向けた水平な状態で積層して収容される。クランプ駆動機構４３０は、上記ウエーハ供給部１００のＸ軸駆動機構１６０と同一構成のＸ軸駆動機構４６０と、Ｚ軸駆動シリンダ４７０とを備えている。カセット４０５は、上記ウエーハキャリア１０１と同様に、内蔵するエレベータ機構によってダイシングフレーム３２を１段ずつ上下方向に移動させる機能を有しており、所定の引き出し位置まで移動したダイシングフレーム３２が、引き出しクランプ４１０によってカセット４０５から引き出されるようになっている。

引き出しクランプ４１０は、カセット４０５内の１枚のダイシングフレーム３２を把持するもので、基台１１の上面に形成されたＹ方向に延びる溝４１１内に、この溝４１１に沿って移動自在に設けられており、図示せぬ駆動機構によってカセット４０５からＸ軸駆動機構４６０の間を往復移動するようになされている。カセット４０５内のダイシングフレーム３２を把持した引き出しクランプ４１０はＹ方向奥側に移動してダイシングフレーム３２をカセット４０５内から待機位置まで引き出す。その待機位置は、ウエーハ供給部１００でのストッパ１１１で停止させられたウエーハ１の停止位置、ダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１の着脱位置を結ぶＸ方向の延長上にある。つまり、ウエーハ供給部１００のウエーハ１の停止位置、ダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１の着脱位置、ダイシングテープ搬送部４００のダイシングフレーム３２の待機位置は、Ｘ方向に並んでいる。

Ｘ軸駆動機構４６０は、基台１１上に立設された支柱４６１に、溝４１１の奥側部分の上方をＸ方向に横断するよう片持ち状に支持されており、このＸ軸駆動機構４６０に、該Ｘ軸駆動機構４６０によってＸ方向に移動させられるＺ方向に延びるＺ軸駆動機構４７０が、ベースプレート４７１を介して係合されている。Ｚ軸駆動シリンダ４７０は、下方に対して伸縮するピストン４７３を有している（図９参照）。搬送クランプ部４２０は、一端部がＺ軸駆動シリンダ４７０のピストン４７３の下端に固定され、ダイシングテープ貼着部２００方向に向かってＸ方向に延びるステー４２１と、このステー４２１のカセット４０５側の面に、Ｘ方向に所定間隔をあけて設けられた一対の搬送クランプ４２２とから構成されている。搬送クランプ４２２も、引き出しクランプ４１０と同様にダイシングフレーム３２を把持する機能を有している。搬送クランプ部４２０は、Ｘ軸駆動機構４６０によってＺ軸駆動シリンダ４７０とともにＸ方向に移動させられ、また、Ｚ軸駆動シリンダ４７０のピストン４７３によって上下方向（Ｚ方向）に移動させられる。

［３］ウエーハ処理装置の動作
次に、上記構成のウエーハ処理装置１０の動作例を説明する。
ウエーハ供給部１００のウエーハキャリア１０１から、搬送ベルト１０２によって１枚のウエーハ１が引き出される。そのウエーハ１は、凹部４ａ側、すなわち裏面側が上を向いている。ウエーハ１が搬送ベルト１０２によってストッパ１１１に当たる停止位置まで搬送されたら、搬送ベルト１０２が停止する。次いで、ウエーハ１がウエーハハンド１２０でピックアップされる。

図５（ａ）に示すように、ウエーハハンド１２０は、ハンドピック１２２が先端部１２２ａを外向きにされた状態で、ウエーハハンド駆動機構１４０によってウエーハ１の直上に移動し、さらに図５（ｂ）に示すようにＺ軸駆動機構１７０によってハンドピック１２２の下面がウエーハ１の下面よりも下に位置するまで下降する。次いで、ハンドシャフト１２４が回転することによってギヤプレート１２３が回転し、これに連動して各ピックシャフト１２５とともにハンドピック１２２が約１８０°回転し、図５（ｃ）に示すようにハンドピック１２２の先端部１２２ａがウエーハ１の下面に入り込む。この状態を保持して、図５（ｄ）に示すようにウエーハハンド１２０を上昇させウエーハ１を持ち上げる。ウエーハ１は、表面の外周補強部５ａに対応する外周部がハンドピック１２２で受けられるので、ウエーハ１には余計な応力がかかることなく搬送することができる。

次に、ウエーハハンド１２０がウエーハハンド駆動機構１４０のＸ軸駆動機構１６０によってダイシングテープ貼着部２００側に搬送され、さらにＺ軸駆動機構１７０によって下降させられることにより、予め着脱位置に移動させられる。次いで、ハンドシャフト１２４が回転することによってギヤプレート１２３が回転し、これに連動して各ピックシャフト１２５とともにハンドピック１２２が約１８０°回転し、ハンドピック１２２の先端部１２２ａがウエーハ１の下面から離脱する。これにより、ウェーハ１は、真空運転されていたダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１上に載置され、チャックテーブル２０１上に吸着、保持される。そして、ウエーハハンド１２０は、ハンドピック１２２が先端部１２２ａを外向きにされた状態でＺ軸駆動機構１７０によって上昇し、次のウエーハ１を搬送するためにウエーハキャリア１０１の前まで戻る。なお、ウエーハ１は、チャックテーブル２０１の回転中心と同心状に載置されることが望ましい。

次に、ウエーハ１を保持したチャックテーブル２１０を、テーブルベース２０２をＹ方向奥側に移動させることによって研削位置に配置する。そして、図６に示すように、ウエーハ１をチャックテーブル２０１ごと回転させ、研削ユニット３１０のカップホイール３１５を高速回転させながら砥石３１６を外周補強部５ａの上面に押圧し、この砥石３１６により少なくとも環状凸部６を削り取って除去する。この場合、回転する砥石３１６の回転軌跡の最外周縁を、半導体ウエーハ１のデバイス領域４と外周補強部５ａとの境界に一致させ、環状凸部６のみを除去する。また、必要に応じてテーブルベース２０２をＹ方向に往復移動させ、砥石３１６がＹ方向に相対的に揺動するように動かし、環状凸部６を研削する。なお、少なくとも環状凸部６を除去できればよいものであるが、さらに外周補強部５ａをデバイス領域４よりも薄くなるまで研削、除去してもよい。

このようにして外周補強部５ａを加工したら、研削ユニット３１０の運転を停止して上方に退避させ、次いで、テーブルベース２０２をＹ方向手前側に移動させてウエーハ１を着脱位置に配置させる。その移動の途中においては、洗浄水シャワーノズル３２０からウエーハ１に洗浄水を噴射して研削屑等をウエーハ１から洗い流して洗浄し、次いでエアーノズル３２１から高圧エアーを噴射してウエーハ１に付着する水分を除去する。

ウエーハ研削部３００でウエーハ１の外周補強部５ａが加工され、次いでそのウエーハ１がダイシングテープ貼着部２００の着脱位置に搬送される間に、ダイシングテープ搬送部４００では、ダイシングテープ３１が装着された１枚のダイシングフレーム３２をカセット４０５から引き出し、そのダイシングフレーム３２をダイシングテープ貼着部２００に搬送する動作が行われる。

その動作は、まず、引き出しクランプ４１０がカセット４０５内の１枚のダイシングフレーム３２を把持し、次いでＹ方向奥側に移動してダイシングフレーム３２を待機位置まで引き出す。次に、搬送クランプ部４２０を、待機位置にあるダイシングフレーム３２のＹ方向奥側の近傍に配し、ピストン４７３を下降させ、搬送クランプ４２２によってダイシングフレーム３２を把持するとともに、引き出しクランプ４１０による把持を解除して、ダイシングフレーム３２を搬送クランプ４２２に受け渡す。続いてピストン４７３を上昇させてダイシングフレーム３２を持ち上げ、搬送クランプ部４２０をダイシングテープ貼着部２００の着脱位置に移動させて、搬送クランプ４２２で把持したダイシングフレーム３２に装着されたダイシングテープ３１を、ダイシングテープ貼着部２００に配置されたウエーハ１（このウエーハは既に外周補強部５ａが加工されている）の直上に移動させる。ダイシングテープ３１は、ウエーハ１の上に数ｍｍ程度の間隔に近付けて配置されることが望ましい。

次に、押し付けローラ２１０によってダイシングテープ３１をウエーハ１の裏面に貼り付ける。押し付けローラ２１０は、図３に示すように予めＹ軸駆動機構２５０のＹ方向手前側で待機しており、まず、Ｙ軸駆動機構２５０によってダイシングテープ３１上に移動する。そして、押し付けローラ２１０は図９（ａ）に示すようにＺ軸駆動機構２７０によってダイシングテープ３１の表面に当たるまで下降してから、さらに下降して、ダイシングテープ３１の端部をウエーハ１の裏面に押圧する。続いて図９（ｂ）〜（ｃ）に示すように、押し付けローラ２１０は、ダイシングテープ３１を押圧しながら搬送クランプ４２２方向に向かって転動する。これによってダイシングテープ３１はウエーハ１の裏面に押し付けられ、貼着される。このように押し付けローラ２１０によってウエーハ１の裏面にダイシングテープ３１を一端側から他端側に向かって押し付けていくことにより、ウエーハ１とダイシングテープ３１との間に空気が入ることなく、ダイシングテープ３１を貼着することができる。

なお、貼り付けの最終段階ではダイシングフレーム３２とウエーハ１との上下方向のギャップによって貼り付けられていないダイシングテープ３１の端部が捲り上がった状態となって円滑に貼り付けにくくなる。そこで、例えばＺ軸駆動シリンダ４７０をクッションバネで上下方向に移動可能なようにベースプレート４７１に対して弾性的に支持するなどして、搬送クランプ４２２がダイシングテープ３１に倣って下降するようにすれば、ダイシングテープ３１の密着性を挙げることができるので好ましい。

ダイシングテープ３１０の貼着が完了したら、チャックテーブル２０１の真空運転を停止してチャックテーブル２０１上でのウエーハ１の吸着、保持の状態を解除する。続いて、ダイシングテープ搬送部４００が上記と逆動作することにより、ウエーハ１は、貼着されたダイシングテープ３１およびダイシングフレーム３２ごと、カセット４０５内に収容される。そして、最終的には、ダイシングテープ３１に貼着されたまま切削装置等により分割予定ライン２に沿って切断され、複数の半導体チップ３に個片化される。上記のようにウエーハ研削部３００で外周補強部５ａを研削、除去する目的は、裏面の環状凸部６を無くして平坦化し、切削装置等で半導体チップ３に個片化する際に裏面を通常のチャックテーブルに保持できるようにするためである。

上記ウエーハ処理装置１０によれば、ウエーハ１は、表面の外周補強部５ａに対応する外周部がハンドピック１２２で受けられるので、ウエーハ１に余計な応力がかかることなく搬送することができる。また、ウェーハ１の裏面を吸着することがないので、ウェーハ１に付着した埃や研削粉等を挟み込むことによる損傷が防止される。特に、本実施形態では、ウェーハ１の外周縁がハンドピック１２２の傾斜面で支持されるので、ウェーハ１に求芯作用が働いて中心位置に保持されるという利点がある。

［４］ウエーハハンドの第２実施形態
図１０および図１１はウエーハハンド５２０の第２実施形態を示すものである。なお、以下の説明においては、図４および図５に示すウェーハハンド１２０と異なる構成についてのみ説明し、同等の構成については説明を省略する。図１０に示すように、ウエーハハンド５２０は、円盤状のベース（支持手段）５２１と、このベース５２１に設けられた複数のハンドピック（保持部材）５２２と、ベース５２１の上方に配された円盤状のギヤプレート５２３と、このギヤプレート５２３の中心に固定された上方に延びるハンドシャフト５２４とを備えている。ベース５２１の外周部には、複数（この場合３つ）の孔５２７が円周方向に等間隔に形成され、孔５２７には、Ｚ方向（鉛直方向）に延びるピックシャフト５２５が、回転自在な状態に貫通して装着されている。ピックシャフト５２５の上端部にはフランジ５２５ｂが形成され、ベース５２１の直下の箇所にはストッパ５２６が固定されている。これにより、ピックシャフト５２５は、上下方向へ移動不能な状態となっている。

ピックシャフト５２５の中央部には孔５２５ｃが形成され、孔５２５ｃには、ボルト５２８が挿入されている。孔５２５ｃの下端部には、座ぐり穴５２５ｄが形成され、座ぐり穴５２５ｄには、コイルバネ５２９の上端部が挿入されている。そして、ボルト５２８は、コイルバネ５２９を貫通してハンドピック５２２に形成したネジ孔５２２ｂに螺合されている。以上の構成のもとに、ハンドピック５２２はコイルバネ５２９により下方へ向けて付勢されており、上方へ向けて押圧するとボルト５２８とともに上方へ移動可能である。なお、この実施形態においても、ピックシャフト５２５のフランジ５２５ｂの下側にはネジ部５２５ａが形成されている。

上記構成のウエーハハンド５２０では、図５を参照して説明したように、ウェーハ１を搬送ベルト１０２からピックアップして搬送することができるのは勿論のこと、図１１に示すように、チャックテーブル２０１からウェーハ１をピックアップすることもできる。チャックテーブル２０１には、多孔質プレート２０１ａが埋設され、多孔質プレート２０１ａには、外部の真空ポンプおよび水・エアー供給手段（それぞれ図示略）と接続された流路２０１ｂが臨んでいる。

図１１（ａ）に示すように、ウエーハハンド５２０は、ハンドピック５２２が先端部５２２ａを外向きにされた状態で、ウエーハハンド駆動機構１４０（図２参照）によってウエーハ１の直上に移動し、さらに図１１（ｂ）に示すようにＺ軸駆動機構１７０（図２参照）によってハンドピック１２２の下面がチャックテーブル２０１の上面を押圧するまで下降する。次いで、真空吸着を解除してチャックテーブル２０１の流路に水・エアー供給手段から水・エアーＷを供給する。これにより、ウェーハ１は、チャックテーブル２０１から僅かに浮き上がる。同時に、ハンドシャフト５２４が回転することによってギヤプレート５２３が回転し、これに連動して各ピックシャフト５２５とともにハンドピック５２２が約１８０°回転し、図１１（ｃ）に示すようにハンドピック５２２の先端部５２２ａがウエーハ１の下面に入り込む。この場合、ハンドピック５２２が略円錐状に形成されているので、ウェーハ１とチャックテーブル２０１との隙間が僅かでも、先端部５２２ａはその隙間にスムーズに入り込むことができる。この状態を保持して、図１１（ｄ）に示すようにウエーハハンド５２０を上昇させウエーハ１を持ち上げる。

［５］ウエーハハンドの第３実施形態
図１２はウェーハハンドの第３実施形態を示す図である。この実施形態は、図５に示すストッパ１２６に代えて抑え部材１２７を取り付けた点のみが図５に示すものと異なっている。抑え部材１２７は、ハンドピック１２２とほぼ同形同大のもので、両者が上下に背中合わせとなるようにピックシャフト１２５に固定されている。ここで、ウェーハ１がハンドピック１２２の先端部１２２ａと接触する位置と、ウェーハ１が抑え部材１２７の先端部１２７ａと接触する位置との距離は、少なくともウェーハ１の厚みより厚く設定されている。すなわち、ウェーハ１がハンドピック１２２および抑え部材１２７との間で押圧されないようになっている。

図１２（ａ）に示すように、ウエーハハンド１２０は、ハンドピック１２２が先端部１２２ａを外向きにされた状態で、ウエーハハンド駆動機構１４０（図２参照）によってウエーハ１の直上に移動し、さらに図１２（ｂ）に示すように、Ｚ軸駆動機構１７０（図２参照）によってウェーハ１がハンドピック１２２および抑え部材１２７に対向する位置まで下降する。次いで、ハンドシャフト１２４が回転することによってギヤプレート１２３が回転し、これに連動して各ピックシャフト１２５とともにハンドピック１２２および抑え部材１２７が約１８０°回転し、図１２（ｃ）に示すようにハンドピック１２２の先端部１２２ａがウエーハ１の下面に入り込む。この状態を保持して、図５（ｄ）に示すようにウエーハハンド１２０を上昇させウエーハ１を持ち上げる。ウエーハ１は、表面の外周補強部５ａに対応する外周部がハンドピック１２２と抑え部材１２７で拘束されるので、ウエーハ１は位置ずれを生じることなく搬送される。また、ウェーハ１とハンドピック１２２および抑え部材１２７との間に隙間が設定されているので、ウェーハ１に余計な応力がかかることなく搬送することができる。

なお、上記実施形態では、ハンドピック１２２を略円錐状に形成しているが、例えば、平面視形状は楕円状または長円状あるいは任意の形状を採用することができる。側面視形状についても平板状であっても良く、回転方向に向けて下り傾斜となるすくい面を有するものでっても良い。

本発明の一実施形態で加工されるウエーハの（ａ）表面側斜視図、（ｂ）裏面側斜視図、（ｃ）断面図である。一実施形態のウエーハ処理装置の全体斜視図である。同処理装置の平面図である。ウエーハ処理装置のウエーハ供給部が具備するウエーハハンドの平面図である。ウエーハハンドの動作を（ａ）〜（ｄ）の順に示す側面図である。ウエーハ研削部の研削ユニットでウエーハの外周補強部を研削している状態を示す斜視図である。図６の側面図である。ダイシングテープおよびダイシングフレームを示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。押し付けローラでダイシングテープをウエーハ裏面に貼着する過程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す側面図である。本発明の第２実施形態のウエーハハンドを示す斜視図である。本発明の第２実施形態のウエーハハンドの動作を（ａ）〜（ｄ）の順に示す側面図である。本発明の第２実施形態のウエーハハンドの動作を（ａ）〜（ｄ）の順に示す側面図である。

符号の説明

１…半導体ウエーハ
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス領域
５ａ…外周補強部
１２１…ベース（支持手段）
１２２…ハンドピック（保持部材）

Claims

ウェーハを、ウェーハ保持機構を有するウェーハハンドによって、ウェーハ供給部から、ダイシングテープ貼着部に位置付けられたチャックテーブルに移し、該チャックテーブルにウェーハを保持した後、該チャックテーブルごとウェーハをウェーハ研削部に送り、該ウェーハ研削部でウェーハを研削加工してから、ウェーハを前記チャックテーブルごと前記ダイシングテープ貼着部に戻し、該ダイシングテープ貼着部で、ダイシングテープ搬送部から送られてくるダイシングテープをウェーハに貼着するウェーハの処理装置であって、前記ウェーハ保持機構は、前記ウェーハの外周縁を保持する少なくとも３個の保持部材と、これら保持部材を回転可能に支持する支持手段とを備え、前記保持部材は、回転軸と該回転軸の端部に設けられ前記ウェーハの外周縁の内側へ進退自在な保持部を有することを特徴とするウェーハの処理装置。
前記保持部は、前記保持部材の回転方向に向けて下り傾斜となるすくい面を有することを特徴とする請求項１に記載のウェーハの処理装置。
前記保持部の上側に、前記保持部材の回転方向に向けて登り傾斜となる抑え部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のウェーハの処理装置。
前記保持部がウェーハの外周縁と接触する位置と、前記抑え部がウェーハの外周縁と接触する位置との距離が、少なくともウェーハ外周縁の厚みより長いことを特徴とする請求項３に記載のウェーハの処理装置。
前記ウェーハの表面に半導体素子を形成し該半導体素子形成面に対応するウェーハの裏面が他の面よりも薄く加工されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェーハの処理装置。