JP2007210037A - 吸着装置および切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着装置において、負圧経路からの排水および排水経路の封止を自動的に、かつ装置の稼働を中断することなく行う。
【解決手段】吸着装置は、空気負圧によりワーク１２０を吸着可能な吸着部１と、該空気負圧を発生させる真空源３と、吸着部から真空源までの負圧経路２，３，９からの排水を行うための排水経路２と、吸着部を吸着可能状態と吸着解除状態とに切り替える第１の切替手段６と、排水経路を封止状態と排水可能状態とに切り替える第２の切替手段１２とを有する。制御手段１５は、第１の切替手段が吸着部を吸着可能状態とするときに排水経路を封止状態とするよう第２の切替手段を制御し、第１の切替手段が吸着部を吸着解除状態とするときに排水経路を排水可能状態とするよう第２の切替手段を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置等のワークを空気負圧により吸着する吸着装置に関し、特に切削水を供給しながらワークの切削を行う切削装置等に用いられる吸着装置に関する。

上記のような切削装置には、ワークを空気負圧により吸着固定した状態で切削するものがある。このような切削装置に用いられる吸着装置では、特許文献１等にて開示されているように、真空源として水封式真空ポンプを用いて負圧を発生させる場合が多い。

但し、真空源として、水封式真空ポンプに比べて構造が簡単な真空エジェクタを用いることができれば、吸着装置およびこれを備えた切削装置をより小型化したり低コスト化したりするのに有利である。

切削水を用いる切削装置において真空エジェクタを用いる場合、真空エジェクタの性能低下を防止するため、ワークを吸着する吸着部から真空エジェクタまでの負圧経路に侵入した切削水を、排水経路を通じて排出する必要がある。例えば、切断装置の所定の使用時間ごとに、排水経路に設けられたドレン弁を手動で開放する必要がある。
特開２００２−１５１４４９号公報（段落００１５〜００１６等）

しかしながら、所定の使用時間ごとにドレン弁を開放して排水を行わなければならないのでは、その間ワークを吸着固定することができないため、排水が完了するまで切断装置の稼働を中断しなければならない。

また、ドレン弁を手動で開閉する場合、開操作（つまりは排水）自体をし忘れたり、排水完了後の閉じ操作（つまりは排水経路の封止）をし忘れたりすることにより、切削装置の正常な動作が妨げられるおそれもある。

本発明は、負圧経路からの排水および排水経路の封止を自動的に、かつ切削装置等の稼働を中断することなく行えるようにした吸着装置およびこれを備えた切削装置を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての吸着装置は、空気負圧によりワーク（例えば、半導体装置）を吸着可能な吸着部と、該空気負圧を発生させる真空源と、吸着部から真空源までの負圧経路からの排水を行うための排水経路と、吸着部を吸着可能状態と吸着解除状態とに切り替える第１の切替手段と、排水経路を封止状態と排水可能状態とに切り替える第２の切替手段とを有する。そして、該吸着装置は、第１の切替手段が吸着部を吸着可能状態とするときに排水経路を封止状態とするよう第２の切替手段を制御し、第１の切替手段が吸着部を吸着解除状態とするときに排水経路を排水可能状態とするよう第２の切替手段を制御する制御手段を有することを特徴とする。

ここで、本発明は、真空源として、正圧空気が供給されることにより空気負圧を発生するエジェクタを用いる場合に特に好適である。この場合において、第２の切替手段として、吸着部での吸着に利用される負圧を破壊するための正圧空気を利用して、排水経路を排水可能状態とするとよい。また、排水経路上に、正圧空気の負圧経路への導入により排水を許容する排水弁が設けられている場合に、第２の切替手段を、負圧経路に正圧空気を導く状態と負圧経路に正圧空気を導かない状態とに切り替わるようにするとよい。

さらに、上記吸着装置と、切削水を供給しながら吸着部に吸着されたワークの切削を行う切削部とを有する切削装置は、本発明の他の側面を構成する。

本発明によれば、排水経路を通じた負圧経路からの排水を可能とする状態と排水経路を封止する状態とを自動的に切り替えることができるため、従来のようなドレン弁の手動操作のし忘れによる不都合を回避することができる。しかも、吸着部の吸着可能状態と吸着解除状態との切り替えと、排水経路の封止状態と排水経路を通じた負圧経路からの排水可能状態との切り替えとを連動させるので、吸着装置やこれを備えた切削装置の稼働を中断することなく負圧経路からの排水を行うことができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には本発明の実施例であるダイシング装置（切削装置）の平面図を、図２には該ダイシング装置の正面図をそれぞれ示している。これらの図において、Ｚ軸方向は装置の上下方向に対応し、Ｘ軸およびＹ軸方向はそれぞれ、装置の左右方向および奥行き方法に対応する。ダイシング装置１００は、ワークとしての半導体基板（半導体装置）１２０から複数の半導体チップを切り出す装置である。また、図３は、ダイシング装置１００における切削ステージに設けられた吸着部の概略図である。

ダイシング装置１００は、チャックテーブル１０１と、第１の搬送ユニット１０２と、吸着部１と、２つのスピンドル１０５と、第２の搬送ユニット１０７と、洗浄部１０９と、第３の搬送ユニット１１１と、マガジンエレベータ１１５とを有する。

マガジンエレベータ１１５には、図３に拡大して示すように、ＵＶテープ１２１に貼り付けられた２つの半導体基板１２０を保持したリングフレーム１１０が複数搭載されている。このマガジンエレベータ１１５は、切削前の半導体基板１２０を保持したリングフレーム１１０を所定の上昇位置に配置する。

第３の搬送ユニット１１１は、所定の上昇位置に配置されたリングフレーム１１０をマガジンエレベータ１１５から取り出し、第２の搬送ユニット１０７に渡す。第２の搬送ユニット１０７は、空気負圧によりリングフレーム１１０を吸着し、ガイドレール１０８によりX軸方向にガイドされながらリングフレーム１１０をチャックテーブル１０１に搬送する。

第１の搬送ユニット１０２は、チャックテーブル１０１上のリングフレーム１１０を空気負圧により吸着し、チャックテーブル１０１から見て装置奥側（Ｙ軸方向）に設けられた切断ステージ１０４に搬送する。

切断ステージには、図３に示す吸着部１が設けられている。この吸着部１には、その上平面に多数の吸着開口１ａが形成されている。各吸着開口１ａに後述する真空源としてのエジェクタで発生された空気負圧が作用することにより、吸着部１はリングフレーム１１０、つまりは２つの半導体基板１２０を吸着固定することができる。

２つのスピンドル１０５はそれぞれ、切削ブレード１０５ａを有し、これを高速で回転させる。一方のスピンドル１０５は吸着部１に固定された一方の半導体基板１２０を、他方のスピンドル１０５は他方の半導体基板１２０を切削し、複数の半導体チップを切り出す。なお、各スピンドル１０５は、Ｚ軸方向に昇降可能であり、またガイドレール１０７に沿ってＸ軸方向に移動可能である。また、吸着部１は、リングフレーム１１０を吸着した状態で、ＸＹ面内で回転可能である。これにより、半導体基板１２０が縦方向と横方向において複数箇所ずつ切断され、半導体チップが切り出される。

切削ブレード１０５ａによる半導体基板１２０の切削時には、これらに対して、パイプ１１３を通して切削水が供給される。切削水は、切削ブレード１０５ａおよび半導体基板１２０の冷却と半導体基板１２０から出た切り屑の飛散防止の役割を有する。

ここで、切削ブレード１０５ａは、半導体基板１２０を切削する際に、該半導体基板１２０が貼り付けられているＵＶテープ１２１の一部を切断する。このため、吸着部１の吸着開口１ａから切削水が吸い込まれる。吸い込まれた切削水がエジェクタ内に侵入すると、エジェクタの機能が低下したり、エジェクタからの排気とともに切削水が装置外部に飛散したりするため、図３に示すように、吸着開口１ａからエジェクタに繋がる負圧管路２には、空気から水分を分離するフィルタを備えた真空ドレン９が設けられている。真空ドレン９により分離された水分（切削水）は、後述する排水構造によって装置外部に排出される。

スピンドル１０５による半導体基板１２０の切断が終了すると、切り出された半導体チップとともにリングフレーム１１０が第１の搬送ユニット１０１により洗浄部１０９に搬送される。この際、第１の搬送ユニット１０１は、リングフレーム１１０を切断ステージ１０４から装置手前側（Ｙ軸方向）に搬送した後、ガイドレール１０３に沿ってＸ軸方向に搬送する。

洗浄部１０９では、切削後の半導体基板１２０（半導体チップ）が洗浄水で洗われ、切削水や切り屑が除去される。洗浄された半導体基板１２０を保持したリングフレーム１１０は、第３の搬送ユニット１１１によりマガジンエレベータ１１５に戻される。

以上の動作を繰り返し行うことにより、複数のリングフレーム１１０に保持された半導体基板１２０から順次、半導体チップを切り出すことができる。この間、切断ステージ１０４に設けられた吸着部１では、リングフレーム１１０を吸着可能とする状態、すなわち吸着開口１ａに空気負圧を発生可能な状態と、リングフレーム１１０の吸着を解除する状態との切り替えが繰り返される。

図４には、吸着部１での吸着を可能とするための空気負圧を発生するエジェクタの概略構成を示している。エジェクタ３は、ノズル３ａと、ノズル３ａの排気側に負圧チャンバを形成するケース３ｂと、ノズル３ａおよびケース３ｂからの排気を行うディフューザ３ｃとにより構成されている。

ノズル３ａの内部には、図中の左側のエア供給ポートから徐々に径が細くなり、途中の最小径部からエア噴出ポートにかけて再び径が徐々に広くなる空気流路が形成されている。エア供給ポートには、後述する空気源から圧縮空気（すなわち、正圧空気）ＰＡが供給される。圧縮空気の流速は、ノズル３ａ内の流路を進むにしたがって増加し、エア噴出ポートからはきわめて高速で空気が噴出する。このエア噴出ポートとディフューザ３ｃとの間には、ケース３ｂで囲まれた負圧チャンバＣが形成されている。負圧チャンバＣには、ベルヌーイの定理によって説明される負の静圧（真空）が発生する。

この負圧とノズル３ａからディフューザ３ｃに向かって噴出する空気の流れとによって、ケース３ｂに設けられた負圧ポート３ｄから空気が引き込まれる。負圧ポート３ｄは、図３で説明した負圧管路２を介して吸着部１の吸着開口１ａが繋がっているため、吸着開口１ａに空気の引き込み力が発生する。そして、吸着開口１ａがリングフレーム１１０（ＵＶテープ１２１や半導体基板１２０を含む）によって塞がれることにより、吸着開口１ａに負圧が発生し、吸着部１はこれを吸着することができる。

吸着部１は、このような仕組みで空気負圧による吸着を行う。なお、吸着開口１ａに空気の引き込み力を発生させる状態を、本実施例では、吸着部１又は吸気開口１ａによる吸着を可能とする状態（吸着可能状態）又は空気負圧を発生可能とする状態という。

ノズル３ａのエア噴出ポートから噴出した空気と負圧ポート３ｂからケース３ｂ内に引き込まれた空気は、排気ＢＡとしてディフューザ３ｃの排気ポートから外部に排出される。

図５には、ダイシング装置１００の空圧回路およびその制御回路の構成を示している。また、図６には、該空圧回路での切替弁６，１２の動作と、圧縮空気の流れおよび吸着部１の状態との関係を示している。

これらの図において、１は前述した切断ステージ１０４に設けられた吸着部、３は図４で説明したエジェクタである。２は吸着部１の吸着開口１ａとエジェクタ３の負圧ポートとを繋ぐ負圧管路であり、９は図３でも説明した、負圧管路２上に設けられた真空ドレンである。

１５は後述する電磁弁や空気源の動作を制御するコントローラである。

４はエジェクタ３に圧縮空気を供給する圧縮ポンプ等の空気源である。該空気源４からの圧縮空気は、吸着部１の吸着を解除する（負圧を破壊する）ためにも使用される。さらに、後述するように、該圧縮空気は、真空ドレン９によって空気から分離された切削水を排出する際に、負圧管路２にも供給される。

７は負圧管路２内の負圧（真空度）が所定値より高くなったときにオンする真空度センサである。また、８は負圧管路２内の負圧をモニターするための真空度ゲージである。コントローラ１５は、真空度センサ７からのＯＮ信号により吸着部１にリングフレーム１１０が吸着されたことを検出する。

１６は空気源４から吸着／吸着解除切替弁６に繋がる第１の正圧管路である。吸着／吸着解除切替弁６は、第１の正圧管路１６を封止するとともに負圧管路２を開通させる第１の位置と、該第１の正圧管路１６を負圧管路２に接続する第２の位置とに切り替え可能な電磁弁である。吸着／吸着解除切替弁６は、通電オフにより第１の位置に、通電オンにより第２の位置に切り替わる。

吸着／吸着解除切替弁６が第１の位置にあるとき（図７にはＯＦＦと記す）は、負圧管路２を介して吸着部１に空気負圧を発生させる（吸着を行わせる）ことができる。一方、吸着／吸着解除切替弁６が第２の位置にあるとき（図７にはＯＮと記す）は、第１の正圧管路１６を介して負圧管路２に正圧が導入されるため、吸着部１に発生していた空気負圧が破壊（真空破壊）され、吸着部１での吸着を解除することができる。この吸着／吸着解除切替弁６が第１の位置にある状態が前述した吸着可能状態である。また、吸着／吸着解除切替弁６が第２の位置にある状態を、以下、吸着解除状態という。

第１の正圧管路１６上に配置された吸着解除空気圧調整弁５は、吸着／吸着解除切替弁６に供給される正圧が所定圧以下になるように調整する。

１７は第１の正圧管路１６から分岐して吸着／ドレン排水切替弁１２に繋がる第２の正圧管路である。吸着／ドレン排水切替弁１２は、第２の正圧管路１７を封止するとともに負圧管路２を開通させる第１の位置と、該第２の正圧管路１７を負圧管路２における真空ドレン９とエジェクタ３との間（以下、エジェクタ側部分という）に接続する第２の位置とに切り替え可能な電磁弁である。吸着／ドレン排水切替弁１２は、通電オフにより第１の位置に、通電オンにより第２の位置に切り替わる。

また、１８は真空ドレン９で分離された切削水を外部排水処理装置１３に排出するための第１の排水管路である。この第１の排水管路１８上には、該第１の排水管路１８を介して排水や空気が負圧管路２に逆流するのを防止するための排水弁としての逆止弁１０が設けられている。

さらに、１９はエジェクタ３に吸い込まれた切削水やエジェクタ３内で発生した水分を外部排水処理装置１３に排出するための第２の排水管路である。この第２の排水管路１９上にも、該第２の排水管路１９を介して排水や空気がエジェクタ３に逆流するのを防止するための排水弁としての逆止弁１１が設けられている。

なお、請求の範囲にいう負圧経路は、吸着部１（吸着開口１ａ）、負圧管路２および真空ドレン９を含む。負圧経路にエジェクタ３を含んでもよい。また、請求の範囲にいう排水経路は、第１の排水管路１８に相当する。

上述した吸着／ドレン排水切替弁１２が第１の位置にあるとき（図６にはＯＦＦと記す）は、負圧管路２に正圧が導入されないので、負圧管路２を介して吸着部１に空気負圧を発生させることができる。一方、吸着／ドレン排水切替弁１２が第２の位置（図６にはＯＮと記す）にあるときは、第２の正圧管路１７を介して負圧管路２のエジェクタ側部分に正圧が導入される。

該エジェクタ側部分に正圧が導入されると、真空ドレン９を介して第１の排水管路１８に正圧が供給され、逆止弁１０が開く。これにより、真空ドレン９や第１の排水管路１８内に溜まった切削水が外部排水処理装置１３に排出される。

なお、逆止弁１０が閉じた状態が第１の排水管路１８の封止状態であり、逆止弁１０が開いた状態が第１の排水管路１８の排水可能状態である。

このように、吸着／ドレン排水切替弁１２を第１の位置から第２の位置に切り替えることで、真空ドレン９や第１の排水管路１８からの強制排水を自動的に行わせることができる。なお、第２の排水管路１９には、エジェクタ３から常時正圧が供給されるので、逆止弁１１は常時開放状態にある。このため、エジェクタ３内からは吸い込まれた切削水等の水分は常時、外部排水処理装置１３に排出される。

そして、本実施例では、コントローラ１５によって、吸着／吸着解除切替弁６の第１の位置と第２の位置との間の切り替え、すなわち吸着部１における吸着可能状態と吸着解除状態との切り替えと、吸着／ドレン排水切替弁１２の第１の位置と第２の位置との間の切り替え、すなわち第１の排水管路１８を通じた真空ドレン９等からの排水可能状態との切り替えとを連動させるよう制御する。

図６に示すように、吸着／ドレン排水切替弁１２が第１の位置（ＯＦＦ）で、吸着／吸着解除切替弁６が第１の位置（ＯＦＦ）の場合は、第１の排水管路１８が封止状態となり吸着部１が吸着可能状態となる。また、吸着／ドレン排水切替弁１２が第２の位置（ＯＮ）で、吸着／吸着解除切替弁６が第２の位置（ＯＮ）の場合は、第１の排水管路１８が排水可能状態となり、吸着部１が吸着解除（真空破壊）状態となる。

但し、吸着部１を吸着解除状態とする場合に必ずしも第１の排水管路１８を排水可能状態としなくてもよい。例えば、吸着部１によるリングフレーム１１０の吸着解除を所定回数行うごとに又はダイシング装置１００を所定時間使用するごとに、吸着／ドレン排水切替弁１２の第２の位置（ＯＮ）への切り替えと、吸着／吸着解除切替弁６の第２の位置（ＯＮ）への切り替えとを連動させるようにしてもよい。この連動制御を行わない場合は、図６に示すように、吸着／ドレン排水切替弁１２を第１の位置（ＯＦＦ）としたまま、吸着／吸着解除切替弁６を第２の位置（ＯＮ）に切り替える。これにより、第１の排水管路１８が封止状態となり、吸着部１が吸着解除状態となる。

図７には、コントローラ１５による切替弁６，１２の制御シーケンスを示している。コントローラ１５は、該コントローラ１５内のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って以下の制御を実行する。

ステップ（図では、Ｓと記す）１では、コントローラ１５は、前述した切削前の２つの半導体基板１２０が貼り付けられたフレームリング１１０の切断ステージ１０４（吸着部１）上への搬送等、該フレームリング１１０の吸着部１での吸着準備が完了したか否かを判別する。吸着準備が完了した場合は、ステップ２に進み、吸着／ドレン排水切替弁１２を第１の位置（ＯＦＦ）に設定し、さらにステップ３で、吸着／吸着解除切替弁６を第１の位置（ＯＦＦ）に設定する。これにより、吸着部１は吸着可能状態となり、リングフレーム１１０を吸着する。

次に、ステップ４では、コントローラ１５は、図７に示した真空度センサ７がＯＮになったか否か、すなわちリングフレーム１１０が吸着されたか否かを判別する。吸着された場合は、ステップ５に進み、図１および図２に示した２つのスピンドル１０５による２つの半導体基板１２０の切削工程を実行させる。このとき、図１および図２に示したパイプ１１３を通じて切削ブレード１０５ａと半導体基板１２０に切削水を供給する。

次に、ステップ６では、コントローラ１５は、半導体基板１２０の切削工程が完了したか否かを判別する。該切削工程が完了したときは、ステップ７に進み、吸着／吸着解除切替弁６を第２の位置（ＯＮ）に切り替える。これにより、吸着部１は吸着解除状態となり、リングフレーム１１０の吸着を解除する。なお、この後、前述したように、リングフレーム１１０の洗浄装置１０９への搬送を行わせる。

また、コントローラ１５は、次のステップ８で、切削工程の繰り返し回数が所定回数に達したか否かを判別する。所定回数は、１回でもよいし複数回でもよい。切削工程の繰り返し回数が所定回数に達していない場合は、そのままステップ１に戻り、吸着部１での次のリングフレーム１１０の吸着および半導体基板１２０の切削を行う。一方、切削工程の繰り返し回数が所定回数に達した場合は、ステップ９に進む。

ステップ９では、コントローラ１５は、吸着／ドレン排水切替弁１２を第２の位置（ＯＮ）に切り替える。これにより、前述した排水可能状態となり、真空ドレン９等からの強制排水が行われる。

次に、ステップ１０では、コントローラ１５は、この強制排水の時間を計測する排水タイマーをスタートする。そして、ステップ１１では、排水タイマーによるカウント時間が所定時間に達したか否かを判別し、所定時間に達した場合は、ステップ１に戻り、吸着部１での次のリングフレーム１１０の吸着および半導体基板１２０の切削を行う。

以上説明したように、本実施例によれば、第１の排水管路１８を通じた負圧経路（真空ドレン９および負圧管路２等）からの排水を可能とする状態と第１の排水管路１８を封止する状態とを自動的に切り替えることができる。しかも、本実施例では、吸着部１の吸着可能状態と吸着解除状態との切り替えと、第１の排水管路１８の封止状態と負圧経路からの排水可能状態との切り替えとを連動させる。このため、ダイシング装置１００の稼働を中断することなく負圧経路からの排水を行うことができる。

さらに、本実施例では、エジェクタ３に供給される圧縮空気の一部を利用して負圧管路から強制的に排水を行わせるので、吸着部１での吸着が解除されている時間が短くても、該排水を確実に行わせることができる。

なお、上記実施例にて説明した空圧回路の構成は例にすぎず、本発明は他の空圧回路によっても実施することができる。

また、上記実施例では、真空源としてエジェクタ３を用いる場合について説明したが、本発明にいう真空源はこれに限られない。本発明は、負圧管路に吸い込まれた水分を排出する必要がある真空源を使用する吸着装置およびこれを用いた切断装置等の各種装置に適用可能である。

本発明の実施例であるダイシング装置の平面図。 実施例のダイシング装置の正面図。 実施例のダイシング装置における切断ステージ（吸着部）の斜視図。 実施例のダイシング装置に用いられるエジェクタの構成を示す概略図。 実施例のダイシング装置における空圧回路の構成図。 該空圧回路における圧縮空気の流れを示す説明図。 実施例のダイシング装置における制御フローチャート。

符号の説明

１ 吸着部
２ 負圧管路
３ エジェクタ
４ 空気源
５ 吸着解除圧調整弁
６ 吸着／吸着解除切替弁
７ 真空度センサ
９ 真空ドレン
１０，１１ 逆止弁
１２ 吸着／ドレン排水切替弁
１５ コントローラ
１８，１９ 排水管路
１０５ スピンドル
１１０ リングフレーム
１１３ 切削水パイプ
１２０ 半導体基板

Claims (6)

1. 空気負圧によりワークを吸着可能な吸着部と、
   該空気負圧を発生させる真空源と、
   前記吸着部から前記真空源までの負圧経路からの排水を行うための排水経路と、
   前記吸着部を吸着可能状態と吸着解除状態とに切り替える第１の切替手段と、
   前記排水経路を封止状態と排水可能状態とに切り替える第２の切替手段と、
   前記第１の切替手段が前記吸着部を吸着可能状態とするときに前記排水経路を封止状態とするよう前記第２の切替手段を制御し、前記第１の切替手段が前記吸着部を吸着解除状態とするときに前記排水経路を排水可能状態とするよう前記第２の切替手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする吸着装置。
2. 前記真空源は、正圧空気が供給されることにより空気負圧を発生するエジェクタであることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
3. 前記第２の切替手段は、前記正圧空気を利用して前記排水経路を排水可能状態とすることを特徴とする請求項２に記載の吸着装置。
4. 前記排水経路上に、前記正圧空気の前記負圧経路への導入により排水を許容する排水弁が設けられており、
   前記第２の切替手段は、前記負圧経路に前記正圧空気を導く状態と前記負圧経路に前記正圧空気を導かない状態とに切り替わることを特徴とする請求項３に記載の吸着装置。
5. 前記ワークは、半導体装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の吸着装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の吸着装置と、切削水を供給しながら前記吸着部に吸着されたワークの切削を行う切削部とを有することを特徴とする切削装置。