JP2009141122A - ウェーハ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リング状のフレームの内側に粘着テープを介して保持されたウェーハを保持手段に保持し、ウェーハに加工を施す加工装置において、多様な硬さの粘着テープが用いられても、粘着テープの硬さに応じた適切な吸着力でフレームを保持する。
【解決手段】保持手段３０は、ウェーハ１を保持するウェーハ保持部３２とフレーム３を保持するフレーム保持部３３を具備する。フレーム保持手段３３は、ウェーハ保持部３１を囲繞して配列された複数の磁石装着凹部３４と、磁石装着凹部３４に着脱可能に装着され、フレーム３を吸着する磁石４０とを備える。フレーム３を吸着する吸着力は、磁石装着凹部３４に装着する磁石４０の個数を増減することにより、粘着テープ２の硬さに応じて適切に調整される。
【選択図】図４

Description

本発明は、粘着テープを介してフレームと一体に保持されたウェーハを固定するための保持手段を備えたウェーハの加工装置に関する。

半導体ウェーハは、表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形領域が区画され、これら矩形領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成し、次いで裏面を研削して所望の厚さに加工される。この後、ウェーハを、全ての分割予定ラインに沿って切断することで、携帯電話などの電子機器に利用されるデバイスが得られる。

一般に、上記ウェーハの研削は、略水平な吸着面を有する真空吸着式の保持手段を備えた研削加工装置によって行われる。この研削加工装置の保持手段の吸着面は、ウェーハの大きさに対応した形状や大きさに形成されている。そのため、吸着面の大きさより小さなウェーハを保持手段に保持するとき、真空漏れが生じてしまいウェーハが保持手段に保持されないといった問題が生じる。また、ウェーハを保持手段に着脱する際や、研削加工装置によって研削されたウェーハを他工程に搬送する際には、ウェーハの破損を招く場合があり、このような取扱い上の問題は、例えばウェーハの厚さが１００μｍ以下といったように極めて薄い場合に顕著に起こる。そこで、上記問題を解決する有効な方法として、ウェーハを収容できる開口部を有したリング状のフレームの内側に、フレームに粘着される粘着テープを介してウェーハを保持する方法がある。しかしながら、フレームに粘着テープを介して保持されたウェーハを、上記の研削加工装置の保持手段に保持して研削すると、フレームが、フレームの厚さ分だけ吸着面から突出してしまい、研削の妨げになるといった問題が生じる。この問題を解決する方法として、例えば特許文献１に記載の方法がある。また、金属製のフレームを用いて、磁力によってフレームを保持する方法がある（特許文献２参照）。

特開２００４−２４７６６０号公報 特開平９−１３４８９２号公報

上記特許文献１では、フレームを固定するフレーム固定治具の部品点数が多いとともに構造が比較的複雑であるため、コストが高くなるおそれがある。また、ウェーハを着脱する際に、フレームを固定する押し付けリングを着脱させなければならず、ウェーハを保持手段に着脱する際に手間がかかるといった問題が生じる。

この点、上記特許文献２の装置ではフレームが磁石によって保持されるので、保持手段の構成を簡素化できるといった利点がある。ところが、上記特許文献２では、粘着テープの特性等によって次のような不都合が生じるおそれがある。例えば、粘着テープが比較的硬い場合では粘着テープの引張り力が強いため、フレームがウェーハ側に強く引っ張られる。このため、フレームを保持する磁石の磁力を強く設定する必要がある。また、粘着テープが比較的軟らかい場合では粘着テープの引張力が弱いため、載置された状態が維持され易い。ところが、軟らかい粘着テープを使用したときに磁力を必要以上に強く設定すると、フレームが取り外しにくくなるといった問題が生じる。このように、多様な硬さの粘着テープが用いられるとき、粘着テープの硬さに応じた適切な吸着力、すなわち磁力が求められる。しかしながら、上記特許文献２では、磁力を調整するには磁石を交換しなければならず、容易に磁力の調整ができない。

よって本発明は、リング状のフレームの内側にフレームに粘着される粘着テープを介して保持されたウェーハを保持手段に保持し、保持手段に保持されたウェーハに加工を施す加工装置において、多様な硬さの粘着テープが用いられても、粘着テープの硬さに応じた適切な吸着力でフレームを保持することができるとともに、保持手段の構成が簡素化されたウェーハの加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、磁性体からなるリング状のフレームの内側にフレームに粘着される粘着テープを介して保持されたウェーハを保持する保持手段と、保持手段に保持されたウェーハに加工を施す加工手段とを少なくとも備えたウェーハ加工装置であって、保持手段は、ウェーハが載置されるとともに、載置されたウェーハを吸引して保持する略水平な吸着面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルの周囲に配設され、ウェーハの加工時に、少なくともフレームの厚さ分、チャックテーブルの吸着面よりも吸引方向に位置付けてフレームを保持するリング状のフレーム保持部とを具備し、フレーム保持部は、吸着部を囲繞して配列された複数の固定部と、固定部に着脱可能に装着され、フレームを吸着する磁石とを備え、固定部に装着する磁石の個数を増減させることによりフレームを吸着する吸着力が調整されることを特徴としている。また、本発明のウェーハ加工装置の加工手段としては、ウェーハに研削加工を施す研削手段が挙げられる。

本発明のウェーハ加工装置では、ウェーハが粘着テープを介して磁性体からなるリング状のフレームに保持される。このウェーハは、チャックテーブルとフレーム保持部とを備える保持手段に保持される。このとき、粘着テープのウェーハが貼着されている領域は、チャックテーブルによって吸引され、吸着面に保持される。また、フレームは、フレーム保持部に載置され、固定部に装着された磁石に吸着、保持される。このように保持手段に保持されたウェーハは、加工手段によって所定の加工が施される。本発明のウェーハの加工装置では、フレームをフレーム保持部上に載置することにより、フレームがフレーム保持部の磁石に自動的に吸着、保持される。

本発明の保持手段のフレーム保持部は、固定部と磁石とで構成される。このように、本発明のフレーム保持部は、従来の固定治具に比べ構成が簡素化されている。よって、従来の固定治具に比べコストを低く抑えられる。また、固定部に装着する磁石の個数を増減させることによってフレームを吸着する吸着力を調整することができる。この結果、粘着テープの硬さに応じた適切な吸着力で、フレームを吸着することができる。

また、固定部は、磁石を収容する凹部であって、凹部に装着された磁石が固定手段によって着脱可能に固定されることを特徴としている。また、固定手段としては、磁石をフレーム保持部にねじ止めするねじ部材が挙げられる。このように凹部に磁石を装着し、この磁石をねじ部材で凹部にねじ止めするだけで磁石がフレーム保持部に固定されるため、比較的容易に磁石を着脱することができる。このことからも、フレームを保持する吸着力を容易に調整できる。

本発明によれば、フレームを保持するフレーム保持部を、複数の固定部と、これら固定部に着脱可能に装着される磁石とで構成することにより、磁石によってフレームを吸着する吸着力を容易に調整することができる。この結果、粘着テープの硬さに応じた適切な吸着力で、フレームを吸着することができるといった効果を奏する。また、フレーム保持部の構成が簡素化されるため、コストの低減が図れるといった効果を奏する。

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］半導体ウェーハ
図１の符号１は半導体ウェーハを示している。図２は、本実施形態に係る研削加工装置１０を示している。ウェーハ１は研削加工装置１０にセットされて所望の厚さに研削される。ウェーハ１の大きさは、ウェーハ１を吸着、保持する吸着面（後述する図３のポーラス３２の上面３２ａ）より小さい。このため、直接、吸着面にウェーハ１を載置しても、真空漏れが発生し、ウェーハ１は、真空吸着式の保持手段に保持されない。このため、ウェーハ１は、研削加工装置１０にセットされるにあたり、図１に示すように粘着テープ２を介してフレーム３に保持される。粘着テープ２は片面が粘着面とされた円形状のテープである。また、フレーム３は、環状で、ウェーハ１の直径よりも大きな内径を有している。フレーム３は、磁性体である薄板状の鋼板などで形成されており、磁石により吸着可能なものである。ウェーハ１は、粘着テープ２の粘着面の中央部分に被研削面（裏面）１ａを露出させて貼着され、粘着テープ２の外周部にフレーム３が貼着される。以下、研削加工装置１０の構成および動作を説明する。

［２］研削加工装置
図２に示す研削加工装置１０は、直方体状の基台１１を備えている。図２では、基台１１の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれＹ方向、Ｘ方向およびＺ方向で示している。基台１１の上面のＹ方向一端部（奥側の端部）には、コラム１２が立設されている。このコラム１２の前面（基台１１側に向いたＸ・Ｚ方向に沿った面）には、研削ユニット２０（加工手段）が昇降可能に装備されている。

研削ユニット２０は、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング２１と、このスピンドルハウジング２１内に同軸的、かつ回転自在に支持されたスピンドルシャフト２２と、スピンドルハウジング２１の上端部に固定されてスピンドルシャフト２２を回転駆動するモータ２３と、スピンドルシャフト２２の下端に同軸的に固定された円盤状のフランジ２４とを具備している。そしてフランジ２４の下面に、砥石ホイール２５がねじ止め等の取付手段によって着脱自在に取り付けられる。

砥石ホイール２５は、環状フレーム２６の下面に、該下端面の外周部全周にわたって複数の砥石２７が環状に配列されて固着されたものである。砥石２７は、ウェーハ１の材質に応じたものが用いられ、例えば、ボンド材中に適宜な粒度のダイヤモンド砥粒等を混合して成形し、焼結したものなどが用いられる。フランジ２４および砥石ホイール２５には、研削加工の際の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機構（図示省略）が設けられ、該機構には給水ラインが接続されている。砥石ホイール２５の研削外径、すなわち複数の砥石２７の外周縁の直径は、少なくともウェーハ１の半径と同等以上で、一般的にはウェーハ１の直径にほぼ等しい大きさに設定されている。

このような構成の研削ユニット２０は、スピンドルハウジング２１が、コラム１２に昇降自在に取り付けられたスライダ１３に固定されている。スライダ１３は、Ｚ方向に延びる一対のガイドレール１４に摺動自在に装着されている。スライダ１３は、サーボモータ１５によって駆動されるボールねじ式のＺ軸送り機構１６によってＺ方向に移動可能とされている。この構成により、研削ユニット２０はスライダ１３とともに昇降する。研削ユニット２０は、スライダ１３に対してスピンドル２２の軸心がＺ方向に延びる状態に固定されており、砥石２７の刃面である下面は水平に設定される。

この研削ユニット２０によると、砥石ホイール２５が回転しながらＺ軸送り機構１６によって下降して砥石ホイール２５の砥石２７がウェーハ１の被研削面（裏面）を押圧することにより、ウェーハ１を裏面研削する。ウェーハ１は、基台１１上にＹ方向に移動自在に設けられた保持手段３０に吸着、保持され、自転しながら研削される。

保持手段３０は、一般周知の真空吸引式であって、図３（ａ）に示すように円盤状のウェーハ保持部３１（チャックテーブル）と円形のフレーム保持部３３とを備えたもので、このウェーハ保持部３１に載置されるウェーハ１を吸着、保持する。保持手段３０は、本発明に係るものであり、後に詳述する。この保持手段３０は、基台１１の上面に設けられた矩形状のテーブルベース１７に、鉛直方向を回転軸として回転自在に支持されており、図示せぬ回転駆動機構によって一方向あるいは両方向に回転させられる。テーブルベース１７は、基台１１の手前側からコラム１２の近傍にわたってＹ方向に移動可能に設けられている。テーブルベース１７の移動路には、該移動路に研削屑等が落下することを防ぐ蛇腹状のカバー１８が伸縮自在に設けられている。

保持手段３０は、テーブルベース１７のＹ方向の移動に伴い、基台１１の手前側の端部の着脱位置と、上記研削ユニット２０の下方の研削位置との間を往復移動させられる。ウェーハ１は、着脱位置で待機する真空運転状態の保持手段３０に同心状に載置され、テーブルベース１７の移動により加工位置まで送られる。そして加工位置で、研削ユニット２０により裏面研削される。この場合、ウェーハ１の裏面研削は、保持手段４０を回転させてウェーハ１を自転させながら、高速回転させた砥石ホイール２５の砥石２７がウェーハ１の回転中心を通過する位置関係を保持し、Ｚ軸送り機構１６により研削ユニット２０を下降させ、砥石２７をウェーハ１の裏面に押し付けることによりなされる。

基台１１上には、研削位置に位置付けられた保持手段４０上のウェーハ１の厚さを測定する厚さ測定器（図示省略）が配設されている。この厚さ測定器には、例えば非接触式のセンサが用いられる。ウェーハ１は、厚さ測定器によって厚さが逐一測定されながら研削され、目標の厚さに到達した時点で、研削が停止される。

基台１１のＹ方向手前側には、研削加工装置１０を操作する操作パネル２８が設置されている。上記の研削ユニット２０の砥石ホイール２５、Ｚ軸送り機構１６、テーブルベース１７および保持手段３０といった駆動系の動作は、操作パネル２８によって行われる。

［３］保持手段の詳細
以上が研削加工装置１０の構成であり、次に、本発明に係る一実施形態の保持手段３０を説明する。図３（ａ）および図４に示すように、保持手段３０は、ウェーハ１を保持するウェーハ保持部３１と、フレーム３を保持するフレーム保持部３３とから構成されている。

ウェーハ保持部３１の表面には、ポーラス部３２が形成されており、このポーラス部３２の上面３２ａにウェーハ１が載置されるようになっている。このポーラス部３２は、ポーラス部３２の上面３２ａの空気を吸い込む真空ポンプ（図示省略）に接続されている。真空ポンプが真空運転されて真空引きされると、ポーラス部３２の上面側の空気が引かれ、これによってポーラス部３２の上面３２ａに載置されたウェーハ１がポーラス部３２に吸着され、保持される。

フレーム保持部３３は、図３に示すように、ウェーハ保持部３１の周囲にウェーハ保持部３１と一体に配設されている。フレーム保持部３３の表面３３ａには、円筒状の磁石４０が着脱可能に装着される磁石装着凹部３４（固定部）が周方向に等間隔をおいて複数形成されている。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ部分の拡大図である。図３（ｃ）に示すように、フレーム保持部３３の裏面３３ｂには、磁石装着凹部３４と対になるようにボルト挿入凹部３５が形成されている。磁石装着凹部３４の底面３４ａからボルト挿入凹部３５の上面３５ａにわたって、貫通孔３６が形成されている。

図４に示すように、フレーム保持部３３の表面３３ａの高さ位置は、ウェーハ保持部３１のポーラス部３２の上面３２ａの高さ位置より、少なくともフレーム３の厚さ分よりも下方に配置されている。これにより、フレーム３がフレーム保持部３３に保持された状態で、フレーム３は、ポーラス部３２の上面３２ａよりも下方に押し下げられるとともに、フレーム３とウェーハ保持部３１との間の粘着テープ２にテンションがかかった状態となる。

図３（ｂ）に示す円筒状の磁石４０の底面４０ａの中心には、ボルト４２が螺合するねじ穴４１が形成されている。磁石４０の外径は、磁石装着凹部３４に装着可能な寸法である。また、磁石４０の高さは、磁石４０を磁石装着凹部３４に装着したときにフレーム保持部３３の表面３３ａと同一平面をなす寸法である。磁石４０は、底面４０ａを磁石装着凹部３４の底面３４ａと接するように磁石装着凹部３４に装着され、ボルト挿入凹部３５から挿入されたボルト４２によってフレーム保持部３３に固定される。

磁石４０は、粘着テープ２の特性（主に硬さ）によって磁石装着凹部３４に装着する個数が調整される。例えば、粘着テープ２が比較的硬い素材で形成されている場合では、粘着テープ２の引張力が強くなるため、フレーム３を確実に保持するために例えば全ての磁石装着凹部３４に磁石４０が装着される。また、粘着テープ２が比較的軟らかい素材で形成されている場合では、粘着テープ２の引張り力が比較的弱くなるため、粘着テープ２が硬い場合に比べ弱い吸着力で保持することができる。よって、保持手段３０に保持されたウェーハ１を容易に取り外せるように、磁石４０は、硬い粘着テープ２に比べ個数を減らして磁石装着凹部３４に等間隔に装着される。このように、磁石装着凹部３４に装着する磁石４０の個数を調整することで、粘着テープ２の硬さに応じた適切な吸着力に調整される。

本実施形態の研削加工装置１０では、フレーム３をフレーム保持部３３上に載置するだけでフレーム３がフレーム保持部３３に吸着、保持される。また、フレーム保持部３３からフレーム３を取り外すときは、フレーム３を磁力に抗して引き上げることにより、フレーム３をフレーム保持部３３から容易に取り外しできる。

また、フレーム保持部３３には、磁石装着凹部３４が形成されており、この磁石装着凹部３４に磁石４０が装着され、ボルト４２によって固定される。このように、研削加工装置１０のフレーム３を保持する機構は、従来の固定治具に比べ構成が簡素である。よって、従来の固定治具に比べ部品点数が少なく、コストが抑えられる。また、上記のように磁石装着凹部３４に装着する磁石４０の個数を増減させることによってフレーム３を吸着する吸着力を調整することができるので、フレーム３を適切な吸着力で吸着、保持することができる。

また、磁石装着凹部３４に装着された磁石４０は、ボルト４２によってフレーム保持部３３に固定される。このため、比較的容易に磁石４０を固定することができる。よって、フレーム３を保持する吸着力を容易に調整することができる。

本発明の一実施形態の研削加工装置で研削されるウェーハが粘着テープを介してフレームに保持されている状態を示す斜視図である。 一実施形態に係る研削加工装置の斜視図である。 （ａ）は、図２に示す研削加工装置が備える保持手段の斜視図、（ｂ）は、フレーム保持部の磁石装着凹部に装着される磁石を示す斜視図、（ｃ）は、図３（ａ）Ａの拡大図である。 図３に示す保持手段にウェーハが保持された状態を示す断面図である。

符号の説明

１…ウェーハ
２…粘着テープ
３…フレーム
１０…研削加工装置
２０…研削ユニット（加工手段）
３０…保持手段
３１…ウェーハ保持部（チャックテーブル）
３３…フレーム保持部
３４…磁石装着凹部（固定部）
４０…磁石

Claims (4)

1. 磁性体からなるリング状のフレームの内側に該フレームに粘着される粘着テープを介して保持されたウェーハを保持する保持手段と、
   該保持手段に保持されたウェーハに加工を施す加工手段とを少なくとも備えたウェーハ加工装置であって、
   前記保持手段は、前記ウェーハが載置されるとともに、該載置されたウェーハを吸引して保持する略水平な吸着面を有するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルの周囲に配設され、ウェーハの加工時に、少なくとも前記フレームの厚さ分、前記チャックテーブルの前記吸着面よりも前記吸引方向に位置付けて前記フレームを保持するリング状のフレーム保持部とを具備し、
   該フレーム保持部は、前記吸着部を囲繞して配列された複数の固定部と、該固定部に着脱可能に装着され、前記フレームを吸着する磁石とを備え、該固定部に装着する前記磁石の個数を増減させることにより前記フレームを吸着する吸着力が調整されることを特徴とするウェーハの加工装置。
2. 前記固定部は、前記磁石を収容する凹部であって、
   該凹部に装着された前記磁石が固定手段によって着脱可能に固定されることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ加工装置。
3. 前記固定手段は、前記磁石を前記フレーム保持部にねじ止めするねじ部材であることを特徴とする請求項２に記載のウェーハ加工装置。
4. 前記加工手段が、前記ウェーハに研削加工を施す研削手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウェーハ加工装置。

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