JP2011060841A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 仮置き手段に位置づけられた反りのあるウエーハをウエーハ搬入機構によって確実に吸引保持できるとともに、チャックテーブルで確実に吸引保持できる研削装置を提供することである。
【解決手段】 研削装置であって、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有する研削手段と、該チャックテーブルにウエーハを搬入するウエーハ搬入手段と、該ウエーハ搬入手段が搬入すべきウエーハを仮置きする仮置き手段と、複数のウエーハが収容されたカセットからウエーハを取り出し該仮置き手段にウエーハを搬送するウエーハ搬送手段とを具備し、該ウエーハ搬入手段は、ウエーハの外径よりも小さい外径の吸着面を有する吸引保持部と、該吸引保持部で保持されたウエーハの外周を押圧する押圧指が該吸引保持部を囲繞して円周方向に等間隔離間して３個以上配設された押圧部とを含む吸着パッドと、該吸着パッドを移動する搬送アームと、から構成されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削する研削装置に関する。

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、切削装置（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。

ウエーハを研削する研削装置は、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有する研削手段と、チャックテーブルにウエーハを搬入するウエーハ搬入手段と、搬入手段が搬入すべきウエーハを仮置きする仮置き手段と、複数のウエーハが収容されたカセットからウエーハを取り出し仮置き手段に搬送するウエーハ搬送手段とから少なくとも構成されていて、ウエーハを効率良く所望の厚みに研削できる（例えば、特開２００４−９１１９６号公報参照）。

一方、近年の半導体デバイスは、電気製品の薄型化・小型化の要求に応えるため、様々な形状に加工されている。その一例として、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）といった種類のパッケージ形態が挙げられる。

その中でも、ＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ ＣＳＰ）という種類のＣＳＰ半導体デバイスは、ウエーハの状態で全面を樹脂膜で覆われており、シリコンウエーハ上に形成された半導体デバイスの電極に接続された半田ボールがその上面に整列した状態で形成されている。このようなＷＬ−ＣＳＰは切削装置により各半導体デバイスのチップに切り分けられる（例えば、特開２００１−７１３５号公報参照）。

ＷＬ−ＣＳＰの加工においては、通常、チップに切り出す前にシリコンウエーハの裏面の研削が実施される。これは、樹脂膜の形成や半田ボールの形成などの製造工程においては、シリコンウエーハが厚く剛性を有していたほうがハンドリングが容易であるためにウエーハの厚さが厚い状態で樹脂膜や半田ボールの形成が行われ、その後チップの薄型化、小型化のためにウエーハの裏面を研削する必要があるからである。

特開２００４−９１１９６号公報 特開２００１−７１３５号公報

しかし、ＷＬ−ＣＳＰのようにウエーハの表面が樹脂膜で被覆されたウエーハにあっては、ウエーハが凹状に又は凸状に湾曲し、ウエーハ仮置き手段に位置づけられたウエーハをウエーハ搬入機構によって吸引保持できない場合があるという問題がある。

また、ウエーハ搬入機構によってウエーハを吸引保持できたとしても特にウエーハが凹状に湾曲している場合には、ウエーハ搬入機構によってチャックテーブルに搬入されたウエーハをチャックテーブルで吸引保持できないという問題がある。

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、仮置き手段に位置づけられた反りのあるウエーハをウエーハ搬入機構によって確実に吸引保持できるとともに、チャックテーブルで確実に吸引保持できる研削装置を提供することである。

本発明によると、研削装置であって、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有する研削手段と、該チャックテーブルにウエーハを搬入するウエーハ搬入手段と、該ウエーハ搬入手段が搬入すべきウエーハを仮置きする仮置き手段と、複数のウエーハが収容されたカセットからウエーハを取り出し該仮置き手段にウエーハを搬送するウエーハ搬送手段とを具備し、該ウエーハ搬入手段は、ウエーハの外径よりも小さい外径の吸着面を有する吸引保持部と、該吸引保持部で保持されたウエーハの外周を押圧する押圧指が該吸引保持部を囲繞して円周方向に等間隔離間して３個以上配設された押圧部とを含む吸着パッドと、該吸着パッドを移動する搬送アームと、から構成されることを特徴とする研削装置が提供される。

好ましくは、吸引保持部の吸着面と押圧指の先端とは同一平面上に位置づけられている。

本発明によると、ウエーハ搬入手段の吸引保持部の外径がウエーハの外径よりも小さいため、湾曲したウエーハであっても湾曲の影響を受けにくくウエーハの中央領域を確実に吸引保持できる。

また、ウエーハ搬入手段の吸着パッドには、ウエーハの外周を押圧する押圧指が円周方向に等間隔離間して３個以上配設されているので、ウエーハが凹状に湾曲していてもウエーハの外周をチャックテーブルに押し付けることができ、ウエーハを確実にチャックテーブルで吸引保持できる。

本発明実施形態の研削装置の外観斜視図である。 図２（Ａ）はＷＬ−ＣＳＰの表面側斜視図、図２（Ｂ）はＷＬ−ＣＳＰの裏面側斜視図である。 図３（Ａ）は本発明実施形態に係るウエーハ搬入機構の一部破断斜視図、図３（Ｂ）吸着パッドの裏面側斜視図である。 ウエーハ搬入機構からチャックテーブルへウエーハを搬入する様子を示す斜視図である。 ウエーハ搬入機構からチャックテーブルへウエーハを搬入する様子を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態の研削装置２の斜視図を示している。４は研削装置２のベースであり、ベースの後方には二つのコラム６ａ，６ｂが垂直に立設されている。コラム６ａには、上下方向に延びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０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、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてベース４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４４を具備している。ターンテーブル４４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４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着部を有しており、吸着部の保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。

ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット５０と、第２のウエーハカセット５２と、ウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する仮置きテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナユニット６３が配設されている。

図２（Ａ）を参照すると、研削装置２による研削対象のＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ ＣＳＰ）６４の表面側斜視図が示されている。図２（Ｂ）はＷＬ−ＣＳＰ６４の裏面側斜視図である。

ＷＬ−ＣＳＰ６４はシリコンウエーハ６６上に複数の半導体装置（半導体デバイス）が形成されており、その表面はポリイミド、シリコーン樹脂等の樹脂膜６８で覆われている。各半導体デバイスの電極パッドに接続された複数の半田ボール７０が樹脂膜６８から突出するように形成されている。

シリコンウエーハ６６は半導体デバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有しており、半田ボール７０はデバイス領域に形成された半導体デバイスの電極パッドに接続されて樹脂膜６８から突出しているため、シリコンウエーハ６６の外周余剰領域には半田ボール７０は存在しない。

図３（Ａ）を参照すると、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０の一部破断斜視図が示されている。ウエーハ搬入機構６０は基端部周りに旋回可能に取り付けられた搬送アーム７２と、搬送アーム７２の先端に取り付けられた吸着パッド７４とから構成される。吸着パッド７４は、円形押圧プレート７６と、円形押圧プレート７６の中央部分に円形押圧プレート７６を貫通して設けられた吸引保持部７８とを含んでいる。

吸引保持部７８は、ＳＵＳ等の金属から形成された円筒形状の枠体８０と、枠体８０内に配設されたポーラスセラミックス等から形成されたポーラス部８２とから構成される。ポーラス部８２の吸着面８２ａは枠体８０の先端と面一に形成されている。

ポーラス部８２は搬送アーム７２内に形成された吸引路を介して真空吸引源に接続されている。本実施形態の吸着パッド７４は、吸着面８２ａの外径がＷＬ−ＣＳＰ６４の外径よりも小さく形成されていることが一つの特徴である。

円形押圧プレート７６の外周部には、ＷＬ−ＣＳＰ６４の外周を押圧する円周方向に等間隔（本実施形態では６０度）離間して複数個（本実施形態では６個）の押圧指８４が取り付けられている。吸引保持部７８の吸着面８２ａと押圧指８４の先端とは同一平面上に位置づけられている。

本実施形態では、押圧指８４は６個配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも３個以上の押圧指が円周方向に等間隔離間して円形押圧プレート７６に取り付けられていればよい。

上述したように、本実施形態の吸着パッド７４は、吸着面８２ａの外径がＷＬ−ＣＳＰ６４の外径よりも小さく形成されているため、たとえＷＬ−ＣＳＰ６４が湾曲していても、仮置きテーブル５６上に載置されたＷＬ−ＣＳＰ６４の中央領域を確実に吸引保持できる。

図４を参照すると、ウエーハ搬入機構６０の吸着パッド７４で吸引保持したＷＬ−ＣＳＰ６４をチャックテーブル４６上に搬入する様子を示す斜視図が示されている。図５はその側面図である。ＷＬ−ＣＳＰ６４の表面には樹脂膜６８から突出した半田ボール７０を保護するための保護テープ６５が貼着されている。

チャックテーブル４６は、ＳＵＳ等の金属から形成された枠体８６と、枠体８６内に収容された複数の吸引孔９０を有する金属又はセラミックスから形成された吸引プレート８８とから構成される。吸引プレート８８に形成された吸引孔９０は、図示しない真空吸引源に選択的に接続される。

本実施形態のチャックテーブル４６は複数の吸引孔９０を有する吸引プレート８８を採用したため、吸着部をポーラスセラミクスから形成した一般的なチャックテーブルに比べてその吸引力を増大することができる。

仮置きテーブル５６からウエーハ搬入機構６０でＷＬ−ＣＳＰ６４を、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置づけられたチャックテーブル４６に搬入するには、ウエーハ搬入機構６０の吸着パッド７４で仮置きテーブル５６上のＷＬ−ＣＳＰ６４を吸引保持し、搬送アーム７２を旋回することにより図４に示すようにチャックテーブル４６上に吸着パッド７４を位置づける。

チャックテーブル４６の吸引孔９０を真空吸引源に連通してから、ウエーハ搬入機構６０の吸着パッド７４を矢印Ａに示すように下降してＷＬ−ＣＳＰ６４の外周部分を押圧指８４でチャックテーブル４６に押圧する。押圧指８４でＷＬ−ＣＳＰ６４を十分押圧した状態で、吸着パッド７４の吸引を解除する。

これにより、ＷＬ−ＣＳＰ６４の外周部分は保護テープ６５を介して押圧指８４でチャックテーブル４６の吸引プレート８８に押圧されているため、例えＷＬ−ＣＳＰ６４が凹形状又は凸形状に湾曲していても、この湾曲が抑制されてＷＬ−ＣＳＰ６４をチャックテーブル４６で確実に吸引保持することができる。

上述した実施形態では、研削すべきウエーハとしてＷＬ−ＣＳＰ６４を採用した例について説明したが、本発明の研削装置２で研削するのに適したウエーハはこれに限定されるものではなく、凹形状又は凸形状に湾曲しているその他のウエーハに対して本発明は効果を有するものである。

２ 研削装置
１０ 粗研削ユニット
２８ 仕上げ研削ユニット
４４ ターンテーブル
４６ チャックテーブル
６０ ウエーハ搬入機構
６４ ＷＬ−ＣＳＰ
６５ 保護テープ
６６ シリコンウエーハ
６８ 樹脂膜
７４ 吸着パッド
８２ａ 吸着面
８４ 押圧指
８８ 吸引プレート
９０ 吸引孔

Claims (2)

1. 研削装置であって、
   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有する研削手段と、
   該チャックテーブルにウエーハを搬入するウエーハ搬入手段と、
   該ウエーハ搬入手段が搬入すべきウエーハを仮置きする仮置き手段と、
   複数のウエーハが収容されたカセットからウエーハを取り出し該仮置き手段にウエーハを搬送するウエーハ搬送手段とを具備し、
   該ウエーハ搬入手段は、ウエーハの外径よりも小さい外径の吸着面を有する吸引保持部と、該吸引保持部で保持されたウエーハの外周を押圧する押圧指が該吸引保持部を囲繞して円周方向に等間隔離間して３個以上配設された押圧部とを含む吸着パッドと、
   該吸着パッドを移動する搬送アームと、
   から構成されることを特徴とする研削装置。
2. 該吸引保持部の吸着面と該押圧指の先端とは同一平面上に位置づけられている請求項１記載の研削装置。

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