JP2014075439A

JP2014075439A - 加工装置

Info

Publication number: JP2014075439A
Application number: JP2012221490A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Minato; 浩吉湊; Takeshi Kitaura; 毅北浦
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2014-04-24

Abstract

【課題】搬送中にウエーハ表面を傷つける恐れを低減するとともに保持テーブルの中心にウエーハ中心を合致させた状態でウエーハを保持テーブル上に載置可能な加工装置を提供することである。
【解決手段】ウエーハの外周縁をウエーハ表面から切削してウエーハに円形切削加工を施す加工装置であって、ウエーハの裏面を保持しウエーハの表面を露出させる回転可能な保持テーブルと、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端部に装着された該保持テーブルに保持されたウエーハの表面の外周縁を切削する切削ブレードとを有する切削手段と、ウエーハを該保持テーブル上に搬送する搬送手段と、を備え、該搬送手段は、所定間隔離間して円周上に配設されたウエーハの裏面を支持する少なくとも３個の爪と、該爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動させる移動手段と、を有し、該保持テーブルは、外周に該爪に対応した少なくとも３個の凹み部を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエーハの外周縁を切削してウエーハに円形切削加工を施す加工装置に関する。

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（以下、単にウエーハと略称することがある）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、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハの裏面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、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砥石を有する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段とを備えていて、ウエーハを高精度に所望の厚みに研削できる。

一般的に半導体ウエーハの外周には、表面から裏面に至る円弧状の面取り部が形成されており、ウエーハの裏面を研削してウエーハを薄くすると、面取り部に円弧面と研削面とによって形成されたナイフエッジが残存して危険であるとともに外周に欠けが生じてデバイスの品質を低下させる恐れがある。

この問題を解決するために、特開２０００−１７３９６１号公報は、半導体ウエーハの外周縁に形成された面取り部にウエーハの表面から所定深さ（デバイスの仕上がり厚み以上の深さ）の切り込みを形成した後、ウエーハの板厚が切り込み深さよりも薄くなるまでウエーハの裏面研削を行う半導体デバイスの製造方法を開示している。

この製造方法で利用する環状の切り込み加工はエッジトリミング加工と称され、例えば、５００μｍ〜３ｍｍ程度の厚みの切削ブレードで半導体ウエーハの表面から外周縁を円形に切削する。

特開２０００−１７３９６１号公報

エッジトリミング加工では、切削ブレードをウエーハの外周縁に切り込ませた状態でウエーハを保持した保持テーブルを回転させて円形切削加工を実施するため、保持テーブルの中心（保持テーブルの回転軸）とウエーハの中心が合致した状態でないと、ウエーハの外周で均一な幅を除去できない。保持テーブルの中心とウエーハの中心が大きくずれてウエーハが保持テーブル上に載置された場合には、切削加工が施されない領域が発生する恐れもある。

また、ウエーハの表面から切削ブレードを切り込ませるために、保持テーブルにはウエーハの表面を露出させた状態で載置する必要がある。一般にウエーハの表面にはデバイスが形成されているため、ウエーハの搬送時にウエーハ表面を保持すると、ウエーハ表面のデバイスを傷つけてしまう恐れがある。

特に、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体イメージセンサーがその表面に複数形成されたウエーハにおいては、ウエーハ表面の固体イメージセンサーを傷つけると撮像性能が低下するため、ウエーハの搬送時にウエーハ表面を保持しないで搬送したいという要望がある。

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、搬送中にウエーハ表面を傷つける恐れを低減するとともに保持テーブルの中心にウエーハ中心を合致させた状態でウエーハを保持テーブル上に載置可能な加工装置を提供することである。

本発明によると、ウエーハの外周縁をウエーハ表面から切削してウエーハに円形切削加工を施す加工装置であって、ウエーハの裏面を保持しウエーハの表面を露出させる回転可能な保持テーブルと、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端部に装着された該保持テーブルに保持されたウエーハの表面の外周縁を切削する切削ブレードとを有する切削手段と、ウエーハを該保持テーブル上に搬送する搬送手段と、を備え、該搬送手段は、所定間隔離間して円周上に配設されたウエーハの裏面を支持する少なくとも３個の爪と、該爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動させる移動手段と、を有し、該保持テーブルは、外周に該爪に対応した少なくとも３個の凹み部を有することを特徴とする加工装置が提供される。

本発明の加工装置は、ウエーハの裏面を支持する少なくとも３個の爪を有する搬送手段でウエーハを搬送するため、搬送時にウエーハ表面を保持して（表面に当接して）ウエーハ表面を傷つける恐れがない。また、保持テーブルは、外周に搬送手段に設けられた少なくとも３個の爪に対応した凹み部を有するため、保持テーブル上に載置したウエーハを爪で位置合わせすることが可能となる。

本発明実施形態に係る加工装置の概略斜視図である。半導体ウエーハの表面側斜視図である。爪アセンブリの斜視図である。保持テーブルの斜視図である。図４のＶ−Ｖ線断面図である。保持テーブル上にウエーハを載置した時の一部断面側面図である。保持テーブル上でウエーハを位置決めした時の一部断面側面図である。円形切削加工時の一部断面側面図である。

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は本発明実施形態に係る加工装置２の概略斜視図を示している。加工装置の前面側には、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口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等の表示モニタ６が設けられている。

図２を参照すると、加工装置２の加工対象となる半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。ウエーハ１１は例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されているとともに、複数のストリート１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面の平坦部に備えている。半導体ウエーハ１１の外周部には円弧状の面取り部１１ｅが形成されている。２１はシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチである。

図２に示した半導体ウエーハ１１は、図１に示したカセット８中に複数枚収容され、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。加工装置２の奥側には、カセット８から加工前のウエーハ１１を搬出するとともに加工後のウエーハ１１をカセット中に搬入するウエーハ搬送ロボット１０が配設されている。

カセットエレベータ９上に搭載されたカセット８とウエーハ搬送ロボット１０との間には、搬出入対象のウエーハ１１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１１を一定の位置に位置合わせする一対のセンタリングガイド１４が配設されている。センタリングガイド１４は互いに近づく方向及び互いに遠ざかる方向に同時に移動される。

１６は搬送ユニット（搬送手段）であり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成されている。仮置き領域１２に搬出されて位置合わせされたウエーハ１１は、搬送ユニット１６の爪アセンブリ３４に保持されて保持テーブル（チャックテーブル）１８上に搬送され、この保持テーブル１８に吸引保持される。

保持テーブル１８は、回転可能且つ図示しない加工送り機構によりＸ軸方向に往復動可能に構成されており、保持テーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハ１１の加工すべき領域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１１の表面を撮像する顕微鏡及びＣＣＤカメラ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やエッジ検出等の画像処理によってウエーハ１１の切削すべき領域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、表示モニタ６に表示される。

アライメントユニット２０の左側には、保持テーブル１８に保持されたウエーハ１１に対して円形切削加工を施す加工ユニット２４が配設されている。加工ユニット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。

加工ユニット２４は、回転可能なスピンドル２６の先端部に全体が切刃からなるワッシャー形状の切削ブレード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。加工ユニット２４のＹ軸方向の移動は図示しない割出し送り機構により達成される。

３０は円形切削加工の終了したウエーハ１１を洗浄するスピンナ洗浄ユニットであり、円形切削加工の終了したウエーハ１１は搬送ユニット１６によりスピンナ洗浄ユニット３０まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット３０でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図３を参照すると、爪アセンブリ３４の斜視図が示されている。爪アセンブリ３４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能な搬送ユニット１６の支持部材３２に取り付けられている。即ち、爪アセンブリ３４のＺ軸移動部材３６がＺ軸方向に移動可能且つ回転可能に支持部材３２に取り付けられている。

爪アセンブリ３４は、Ｚ軸移動部材３６と、移動部材３６の先端（下端）に固定された矩形部材３８と、矩形部材３８から互いに９０度離間して４方向に伸長する４本の案内部材４０とを含んでいる。

各案内部材４０にはボールねじ４２が取り付けられており、ボールねじ４２の一端は矩形部材３８中に収容されたパルスモータにそれぞれ連結されている。ボールねじ４２とパルスモータとにより爪移動手段４４が構成される。

各ボールねじ４２には水平移動部材４６中に収容されたナットが螺合しており、爪移動手段４４のパルスモータを駆動すると、各ボールねじ４２が回転されて水平移動部材４６が待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動される。

各水平移動部材４６には爪４８が取り付けられている。図６及び図７に示すように、４個の爪４８が作動位置に移動されると、ウエーハ１１の裏面１１ｂを外周側から支持する。

本実施形態では、爪アセンブリ３４は互いに円周方向に９０度離間した４個の爪４８を備えているが、爪４８は３個以上配設されていればよい。爪４８を３個配設する場合には、矩形部材３８から互いに１２０度離間して３方向に伸長する３本の案内部材４０を取り付け、この案内部材４０の先端に水平移動部材４６及び爪４８を取り付けるようにすればよい。

図４を参照すると、保持テーブル（チャックテーブル）１８の斜視図が示されている。図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。保持テーブル１８は、ＳＵＳ等の金属から形成されたベース５０と、ベース５０上に搭載された樹脂製の環状支持部材５２とから構成される。

図５を参照すると明らかなように、ベース５０上に環状支持部材５２が搭載されているため、ベース５０と環状支持部材５２とで中央凹部５４が画成される。環状支持部材５２には環状吸引路５８が形成されている。環状吸引路５８はベース５０に形成された吸引路６０及び電磁切替弁６４を介して吸引源６２に選択的に接続される。

図４に示すように、保持テーブル１８は作動位置に位置付けられた爪アセンブリ３４の４個の爪４８に対応した４つの凹み部５６を有している。凹み部５６は保持テーブル１８の環状支持部材５２上に搭載されたウエーハ１１の外周側から爪４８がウエーハ１１の裏面１１ｂに挿入可能な形状に形成されている。

本実施形態の保持テーブル１８は４個の凹み部５６を有しているが、爪アセンブリ３４が互いに円周方向に１２０度離間された３個の爪４８を有する実施形態の場合には、保持テーブル１８はこの爪４８に対応して３個の凹み部５６を有するように構成される。

以下、上述したように構成された加工装置２の作用について説明する。カセットエレベータ９を駆動することにより、ウエーハ１１を複数枚収容したカセット８はウエーハ搬送ロボット１０で１枚ずつウエーハ１１を引き出せる位置まで段階的に上昇される。

カセット８が所定位置まで上昇されると、ウエーハ搬送ロボット１０がウエーハ１１をカセット８中から引き出して、仮置き領域12に配設されている一対のセンタリングガイド１４上に搭載する。

センタリングガイド１４を互いに近づく方向に移動することにより、仮置き領域１２でウエーハ１１の中心位置合わせ（センタリング）が実施される。ウエーハ１１のセンタリング実施後、ウエーハ搬送ユニット１６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動して、爪アセンブリ３４をセンタリングガイド１４上に載置されているウエーハ１１上に位置付ける。

次いで、図示しない駆動手段により爪アセンブリ３４のＺ軸移動部材３６をＺ軸方向に下降し、爪４８がウエーハ１１の裏面１１ｂより下側に位置するように爪アセンブリ３４を位置付ける。

この状態では、４個の爪４８はウエーハ１１の外周より外側の待機位置に位置付けられている。この状態で爪移動手段４４を駆動して、爪４８を作動位置に移動して、図６に示すように、４個の爪４８でウエーハ１１の裏面１１ｂの外周部を支持する。

尚、爪４８でセンタリングガイド１４上のウエーハ１１の裏面１１ｂを支持し易いように、センタリングガイド１４に切欠きを形成し、爪アセンブリ３６を回転してこの切欠き中に爪４８を挿入し、ウエーハ１１の裏面１１ｂを支持するように構成するのが好ましい。

他の実施形態として、爪アセンブリ３４が３個の爪４８を有する場合には、センタリングガイド１４に切欠きを形成せずに爪４８でウエーハ１１の裏面１１ｂの外周部を支持することができる。

爪アセンブリ３４の爪４８でウエーハ１１の裏面１１ｂを支持した後、ウエーハ搬送ユニット１６を作動して爪アセンブリ３４に支持されたウエーハ１１を、図１に示したホームポジションに位置付けられた保持テーブル１８に搬送する。

保持テーブル１８においては、図６に示すように、爪４８を保持テーブル１８の凹み部５６に挿入しウエーハ１１を保持テーブル１８の環状支持部材５２上に載置する。この状態では搬送誤差でウエーハ１１の中心と保持テーブル１８の中心とが僅かにずれて載置される場合がある。

この場合には、保持テーブル１８の中心線上に爪アセンブリ３４を位置づけ、４個の爪４８を同時に中央方向に移動させることで、図７に示すように、ウエーハ１１の中心を保持テーブル１８の中心に一致させ、電磁切換弁６４を接続位置に切り替えて、ウエーハ１１を保持テーブル１８で吸引保持する。

保持テーブル１８は中央凹部５４を有しているため、ウエーハ１１は保持テーブル１８の環状支持部材５２で吸引保持され、ウエーハ１１の裏面１１ｂの大部分が保持テーブル１８に接触することはない。

保持テーブル１８でウエーハ１１を吸引保持した後、加工送り機構により保持テーブル１８に保持されたウエーハ１１を撮像ユニット２２の直下に移動する。そして、撮像ユニット２２でウエーハ１１の表面１１ａを撮像して、ウエーハ１１の外周部分を円形に切削加工する加工領域を検出する。

加工領域検出後、加工送り機構を作動してウエーハ１１の切削開始点を切削ブレード２８の直下に位置付け、図８に示すように、矢印Ａ方向に高速で回転する切削ブレード２８でウエーハ１１に所定量切り込みながら保持テーブル１８を矢印Ｂ方向に低速で回転することにより、ウエーハ１１の面取り部１１ｅを円形に切削加工する。

切削加工終了後、保持テーブル１８を図１に示したホームポジションに戻した後、ウエーハ搬送ユニット１６の爪アセンブリ３４でウエーハ１８を支持してスピンナ洗浄ユニット３０まで搬送する。スピンナ洗浄ユニット３０で円形加工終了後のウエーハ１１をスピン洗浄及びスピン乾燥する。

スピン乾燥の終了したウエーハ１１は、再びウエーハ搬送ユニット１６の爪アセンブリ３４で支持されて仮置き領域１２のセンタリングガイド１４上に搬送される。次いで、ウエーハ搬送ロボット１０がウエーハ１１をカセット８内に所定の収容位置に搬入する。

上述した実施形態によると、搬送中にウエーハ１１の表面１１ａを傷つける恐れを低減できるとともに、保持テーブル１８の中心にウエーハ１１の中心を合致させた状態でウエーハ１１を保持テーブル１８上に載置することができる。

また、ウエーハ１１の裏面１１ｂを支持する３個以上の爪４８を有するウエーハ搬送ユニット１６でウエーハ１１を搬送するため、搬送時にウエーハ１１の表面１１ａを保持して（表面１１ａに当接して）ウエーハ表面１１ａを傷つける恐れがない。

保持テーブル１８は、外周に３個以上（本実施形態では４個）の爪４８に対応した凹み部５６を有するため、保持テーブル１８上に載置したウエーハ１１に対して爪４８を作動位置に移動することにより、ウエーハ１１の中心と保持テーブル１８の中心とを位置合わせすることが可能となる。

２加工装置
８カセット
１０ウエーハ搬送ロボット
１１半導体ウエーハ
１２仮置き領域
１４センタリングガイド
１６ウエーハ搬送ユニット
１８保持テーブル
２２撮像ユニット
２４加工ユニット
２８切削ブレード
３４爪アセンブリ
４８爪
５０ベース
５２環状支持部材
５４中央凹部
５６凹み部

Claims

ウエーハの外周縁をウエーハ表面から切削してウエーハに円形切削加工を施す加工装置であって、
ウエーハの裏面を保持しウエーハの表面を露出させる回転可能な保持テーブルと、
回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端部に装着された該保持テーブルに保持されたウエーハの表面の外周縁を切削する切削ブレードとを有する切削手段と、
ウエーハを該保持テーブル上に搬送する搬送手段と、を備え、
該搬送手段は、所定間隔離間して円周上に配設されたウエーハの裏面を支持する少なくとも３個の爪と、該爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動させる移動手段と、を有し、
該保持テーブルは、外周に該爪に対応した少なくとも３個の凹み部を有することを特徴とする加工装置。