JP2013033883A - フレームクランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接地面積の極小化を測ったフレームクランプ装置を提供することである。
【解決手段】環状フレームを支持するフレーム支持部３８と、該環状フレームを該フレーム支持部３８と協働して挟持するフレーム押さえ部４６と、該フレーム押さえ部４６を挟持位置と解放位置に位置付けるロータリーアクチュエータとを具備し、該ロータリーアクチュエータは、上端を切り取られた平面を有する円筒形状のエアシリンダ４０と、該エアシリンダ４０を貫通するように装着された回転軸４２と、該チャンバー内に収容され該回転軸４２に固定されたベーンと、一端が該回転軸４２に固定され他端が該フレーム押さえ部４６に固定されたアーム４４とを含んだクレームクランプ装置で構成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、粘着シートを介して環状フレームに支持された被加工物を保持するチャックテーブルの外周に配設されて、環状フレームを固定するフレームクランプ装置に関する。

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形成された後、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、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハを切削する切削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを有する切削ユニットと、ウエーハの分割予定ラインを検出して分割予定ラインに切削ブレードを位置づけるアライメントユニットとを少なくとも備えていて、ウエーハを高精度に切削することができる。

切削装置では、半導体ウエーハは半導体ウエーハの外径よりも数センチメートル大きい内径（開口）を有する環状フレームにダイシングテープを介して支持されたウエーハユニットの形態でハンドリングされる。

ウエーハユニットの環状フレームをチャックテーブルの外周に設けられたフレームクランプ装置によりクランプし、ダイシングの妨げにならないように環状フレームを押し下げた状態でウエーハのダイシングが実施される。

ダイシング装置は年々小型化が進んでおり、フットプリント（接地面積）の縮小が各装置メーカーの課題となっている（例えば、特開２００１−３５８０９３号公報参照）。

特開２００１−３４１０４０号公報 特開２００８−２０５２７７号公報 特開２００１−３５８０９３号公報

あらゆる箇所の省スペース化によって装置を極限まで小型化したいという要求に反し、大きさが規格化されている環状フレームを固定するため、チャックテーブル周辺部は小型化が非常に難しい箇所である。

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、接地面積の極小化を図ったフレームクランプ装置を提供することである。

本発明によると、チャックテーブルの外周に配設され、粘着シートを介して被加工物を開口内に支持した環状フレームを固定するフレームクランプ装置であって、該環状フレームを支持するフレーム支持部と、該環状フレームを該フレーム支持部と協働して挟持するフレーム押さえ部と、該フレーム押さえ部を挟持位置と解放位置に位置付けるロータリーアクチュエータとを具備し、該ロータリーアクチュエータは、内部にチャンバーを有する円筒形状のシリンダと、該シリンダを貫通するように該シリンダに装着された回転軸と、該チャンバー内に収容され該回転軸に固定されたベーンと、一端が該回転軸に固定され他端が該フレーム押さえ部に固定されたアームとを含み、該シリンダは該チャンバーに達しない程度まで上端を切り取られた平面を有し、該平面は該チャックテーブルの保持面及び該回転軸と平行であり、該フレーム押さえ部が挟持位置に回動されたとき、該アームの上端は該平面と同等程度の高さに設定されており、該フレーム押さえ部は、該解放位置に回動されたとき該シリンダが嵌合する切欠きを有していることを特徴とするフレームクランプ装置が提供される。

本発明のフレームクランプ装置によると、ロータリーアクチュエータのシリンダの上端を平面状に削り取った形状にし、フレーム押さえ部が解放位置に回動してもシリンダと緩衝しないようにフレーム押さえ部に切り欠きを設け、フレーム押さえ部を支持するアームを従来より短くしたことにより、フレーム押さえ部が解放位置に位置付けられたときのフレーム押さえ部の位置がチャックテーブルの中央により近くなり、チャックテーブル周囲のフレームクランプ装置が必要とする接地面積が小さくなるという効果を奏する。

ロータリーアクチュエータは、内部のチャンバーに至らない程度にシリンダの上部を削って平坦にするだけなので大幅な改造は必要なく、フレーム押さえ部も解放位置でシリンダに噛み合う切欠きを形成するだけなので、簡単な改造で大きな効果を生むことが出来る。

切削装置の斜視図である。 ウエーハユニットの斜視図である。 本発明実施形態に係るフレームクランプ装置を具備したチャックテーブル機構の斜視図である。 図４（Ａ）はフレーム押さえ部が解放位置に位置付けられた状態のチャックテーブルに保持されたウエーハユニットの一部断面側面図、図４（Ｂ）はフレーム押さえ部が挟持位置に位置付けられて環状フレームをクランプした状態のチャックテーブルに保持されたウエーハユニットの一部断面側面図である。 エアシリンダの縦断面図である。 図６（Ａ）はフレーム押さえ部が解放位置に位置付けられた状態の実施形態に係るフレームクランプ装置の側面図、図６（Ｂ）はフレーム押さえ部が挟持位置に位置付けられた状態の実施形態に係るフレームクランプ装置の側面図である。 図７（Ａ）はフレーム押さえ部が解放位置に位置付けられた状態の従来のフレームクランプ装置の側面図、図７（Ｂ）はフレーム押さえ部が挟持位置に位置付けられた状態の従来のフレームクランプ装置の側面図である。

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フレームクランプ装置を具備し、半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することができる切削装置２の外観斜視図を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示ユニット６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象の半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された各領域にデバイスＤが形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部が環状フレームＦに貼着されてウエーハユニット１５が形成される。ウエーハユニット１５では、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示した収容カセット８中にウエーハユニット１５が複数枚（例えば２５枚）収容される。収容カセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

収容カセット８の後方には、収容カセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハＷを収容カセット８に搬入する搬出入ユニット１０が配設されている。

搬出入ユニット１０はクランプ１１を有しており、クランプ１１がウエーハユニット１５の環状フレームＦを把持して、収容カセット８に対してウエーハユニット１５を搬出及び搬入する。搬出入ユニット１０はＹ軸方向に直線移動される。

収容カセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のウエーハユニット１５が一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハユニット１５の環状フレームＦをセンタリングする一対の位置決め部材１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハユニット１５を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハユニット１５は、搬送ユニット１６により吸着されてチャックテーブル１９上に搬送され、このチャックテーブル１９に吸引保持されるとともに、複数のフレームクランプ装置２１により環状フレームＦがクランプされて固定される。

チャックテーブル１９は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１９のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメントユニット２０が配設されている。

アライメントユニット２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像素子及び顕微鏡を有する撮像ユニット２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示ユニット６に表示される。

アライメントユニット２０の左側には、チャックテーブル１９に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削ユニット２４が配設されている。切削ユニット２４はアライメントユニット２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像ユニット２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

２５は切削加工の終了したウエーハユニット１５を吸着してスピンナ洗浄ユニット２７まで搬送する搬送ユニットであり、スピンナ洗浄ユニット２７ではウエーハユニット１５がスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図３を参照すると、本発明実施形態に係るフレームクランプ装置２１を備えたチャックテーブル機構１８の斜視図が示されている。チャックテーブル機構１８の支持基台３０上にはチャックテーブル１９が搭載されている。チャックテーブル１９は環状の枠体３２と、枠体３２に囲繞されたポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部３４を有している。

支持基台３０の中心部には図示しない負圧吸引源に接続された吸引路が形成されており、負圧吸引源を作動することにより、チャックテーブル１９は吸引保持部３４でウエーハＷを吸引保持する。

支持基台３０には、円周方向に９０度離間して４個のフレームクランプ装置２１が取り付けられている。図４に示されるように、各フレームクランプ装置２１は、支持基台３０に一端が固定された一対のロッド３６を有している。

ロッド３６の他端部はフレーム支持部３８に取付位置が調整可能に連結されている。フレーム支持部３８にはエアシリンダ４０が固定されている。図５に示すように、エアシリンダ４０はチャンバー４８を有しており、チャンバー４８内には回転軸４２が挿入されている。回転軸４２にはベーン５０が固定されている。

チャンバー４８にはエア源に伝通された図示しない二つのポートが接続されており、一方のポートにエアを導入することによりベーン５０がストッパ５２に当接するまで時計回り方向に回転し、他方のポートにエアを導入することによりベーン５０がストッパ５２に当接するまで反時計回り方向に回転する。５４はボルト穴である。

図６に示されるように、エアシリンダ４０の端面から突出した回転軸４２にはアーム４４が固定されており、このアーム４４にはＬ形状のフレーム押さえ部４６が固定されている。エアシリンダ４０の反対側の端面からも回転軸４２が突出しており、同様なアーム４４が固定されている。

図５に最もよく示されるように、エアシリンダ４０の上端部はチャンバー４８に達しない程度まで切り取られて平面４０ａに形成されている。また、図３に示されるように、フレーム押さえ部４６には、フレーム押さえ部４６が解放位置に位置付けられた状態でエアシリンダ４０を嵌合する切欠き４６ａが形成されている。

エアシリンダ４０のチャンバー４８内に挿入された回転軸４２、回転軸４２に固定されたベーン５０、回転軸４２の両端部に固定されたアーム４４でロータリーアクチュエータを構成する。

図４（Ａ）を参照すると、フレームクランプ装置２１のフレーム押さえ部４６が解放位置に位置付けられた状態の一部断面側面図が示されている、この状態のフレームクランプ装置２１は図６（Ａ）に示された状態に対応する。

図４（Ｂ）はフレームクランプ装置２１のフレーム押さえ部４６は挟持位置に回動されて環状フレームＦをクランプした状態の一部断面側面図を示している。図４（Ｂ）に示されたフレームクランプ装置２１の状態は図６（Ｂ）に対応する。

図７を参照すると、従来のフレームクランプ装置の側面図が示されている。図７（Ａ）は図６（Ａ）に対応し、図７（Ｂ）は図６（Ｂ）に対応する。図７に示した従来のフレームクランプ装置においては、図６に示した本発明実施形態のフレームクランプ装置２１と実質的に同一構成部分については同一符号を付している。

フレーム押さえ部４６が解放位置に位置付けられた状態の図６（Ａ）と図７（Ａ）を比較すると明らかなように、本実施形態のフレームクランプ装置２１では、アーム４４の長さを従来のアーム４４Ａに比べて短くしたことにより、フレーム押さえ部４６をエアシリンダ４０の外径内に収めることができ、フレームクランプ装置２１の外周側への出っ張りをエアシリンダ４０の半径Ｌ１に抑えることができる。

これに対して、図７（Ａ）に示された従来のフレームクランプ装置では、エアシリンダ４０の上端部に切り欠かれた平坦部が形成されていないため、フレーム押さえ部４６が挟持位置に回動された際にフレーム押さえ部４６とエアシリンダ４０との緩衝を避けるために、アーム４４Ａを長く形成する必要がある。

よって、フレーム押さえ部４６が解放位置に位置付けられた状態において、フレーム押さえ部４６はエアシリンダ４０の外周から更に外側方向に出っ張ることなり、Ｌ１＜Ｌ２となる。

即ち、本発明のフレームクランプ装置２１では、フレーム押さえ部４６を支持するアーム４４の長さを従来より短くしたことにより、解放位置に位置付けられたときのフレーム押さえ部４６の位置がチャックテーブル１９の中央により近くなり、チャックテーブル１９周囲のフレームクランプ装置２１が必要とする接地面積を小さくすることができる。

Ｗ 半導体ウエーハ
Ｔ 粘着シート（ダイシングテープ）
Ｆ 環状フレーム
１５ ウエーハユニット
１８ チャックテーブル機構
１９ チャックテーブル
２１ フレームクランプ装置
３５ エアシリンダ
３６ ピストンロッド
３８ フレーム支持部
４０ エアシリンダ
４０ａ 平坦面
４４ アーム
４６ フレーム押さえ部

Claims (1)

1. チャックテーブルの外周に配設され、粘着シートを介して被加工物を開口内に支持した環状フレームを固定するフレームクランプ装置であって、
   該環状フレームを支持するフレーム支持部と、
   該環状フレームを該フレーム支持部と協働して挟持するフレーム押さえ部と、
   該フレーム押さえ部を挟持位置と解放位置に位置付けるロータリーアクチュエータとを具備し、
   該ロータリーアクチュエータは、内部にチャンバーを有する円筒形状のシリンダと、該シリンダを貫通するように該シリンダに装着された回転軸と、該チャンバー内に収容され該回転軸に固定されたベーンと、一端が該回転軸に固定され他端が該フレーム押さえ部に固定されたアームとを含み、
   該シリンダは該チャンバーに達しない程度まで上端を切り取られた平面を有し、該平面は該チャックテーブルの保持面及び該回転軸と平行であり、
   該フレーム押さえ部が挟持位置に回動されたとき、該アームの上端は該平面と同等程度の高さに設定されており、
   該フレーム押さえ部は、該解放位置に回動されたとき該シリンダが嵌合する切欠きを有していることを特徴とするフレームクランプ装置。

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