JP2014204020A

JP2014204020A - 加工装置

Info

Publication number: JP2014204020A
Application number: JP2013080359A
Authority: JP
Inventors: 栄一吉村; Eiichi Yoshimura; 斌呉; Takeshi Go
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-10-27

Abstract

【課題】カセット中に挿入されたフレームユニットの環状フレームが撓んでいても、環状フレームを搬出手段の挟持部で確実に挟持が可能な加工装置【解決手段】粘着テープを介して板状の被加工物を固定したフレームユニット１７を保持するチャックテーブルと、該フレームユニットの被加工物を加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、カセット載置台１６上に載置されたカセット１８に収容された各フレームユニットの環状フレームの位置を検出する位置検出センサ４４を具備し、該位置検出センサーは、該カセットの開口の幅方向中央に対面するように配設され、該カセットと鉛直方向に相対移動しつつ該各フレームユニットの該カセットの幅方向中央部分の該環状フレームの鉛直方向の位置を検出し、検出位置に応じて制御手段は昇降手段又は搬出手段の一方を制御して、該搬出手段の挟持部４０を該カセット中に挿入して該挟持部により該環状フレームを挟持する。【選択図】図３

Description

本発明は、切削装置、研削装置、レーザー加工装置等の加工装置に関し、特に、フレームユニットをカセットに対して出し入れするフレームユニット搬出入装置を備えた加工装置に関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状であるシリコンウエーハ、ガリウムヒ素ウエーハ等の半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。

次いで、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）の裏面を研削してウエーハを所定の厚みに加工した後、切削装置又はレーザー加工装置によってウエーハは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。

ウエーハのダイシングはダイシング装置と称される切削装置によって通常実施され、ウエーハは外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着されてフレームユニットとされ、フレームユニットの状態でカセット中に収容される。フレームユニットを収容したカセットは切削装置のカセット載置台上に載置され、カセットから一枚ずつフレームユニットが搬出されてウエーハに加工が施される。

切削装置では、所定の高さに位置付けられてカセットに挿入される搬出入手段によって環状フレームが保持されてフレームユニットはカセットに対して水平方向に搬出入される。所定の高さに位置付けられた搬出入手段に対し、カセットはカセットエレベータ（昇降手段）によって昇降され、カセットに対してフレームユニットが次々に搬出入される。

環状フレームはＳＵＳ等の金属から形成されているため、ある程度の剛性があるが、長年の使用により撓みが発生したり、大口径化によって重量が増した被加工物の重みで撓んだりすることがしばしばある。カセット内には数ｍｍの間隔でフレームユニットが上下方向に整列されて収容されているので、搬出手段はその間隔に沿って次々とフレームユニットをカセットから搬出する。

特開２０１０−１２９７７６号公報特開２００１−１１０７５号公報

しかしながら、環状フレームが撓んでいた場合、フレームとフレームとの狭い間隙に挿入される搬出手段の挟持部（クランプ）が撓んだ環状フレームに衝突してしまい、環状フレームを更に撓ませたり、搬出手段を損傷してしまう恐れがあった。

また、あるフレームの撓みに合わせて搬出手段の挿入位置を決定しても、他にフレームの撓み量が異なるフレームユニットが混在していた場合、搬出手段の挟持部の挿入位置が合わずに、結局搬出手段で掴めない環状フレームを発生してしまう場合もあった。

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、カセット中に挿入されたフレームユニットの環状フレームが撓んでいても、環状フレームを搬出手段の挟持部で確実に挟持することが可能な加工装置を提供することである。

本発明によると、粘着テープを介して板状の被加工物を環状フレームの開口に固定したフレームユニット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該フレームユニットの被加工物を加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、該フレームユニットを出し入れする開口を有し複数の該フレームユニットを収容したカセットを載置するカセット載置台と、該カセット載置台を鉛直方向に昇降させる昇降手段と、挟持部を有し、該挟持部を該カセット載置台上に載置された該カセットの該開口から水平に挿入し、該カセットから搬出する該フレームユニットの該カセットの幅方向中央部分の該環状フレームを該挟持部で挟持して該フレームユニットを該カセットから水平に搬出する搬出手段と、該カセット載置台上に載置された該カセットに収容された該各フレームユニットの該カセットの幅方向中央部分の該環状フレームの鉛直方向の位置を検出する位置検出センサーと、該位置検出センサーの検出信号に応じて該昇降手段と該搬出手段とを制御する制御手段と、を具備し、該位置検出センサーは、該カセットの該開口の幅方向中央に対面するように配設され、該カセットと鉛直方向に相対移動しつつ該各フレームユニットの該カセットの幅方向中央部分の該環状フレームの鉛直方向の位置を検出し、該位置検出センサーによって検出された該環状フレームの鉛直方向の位置に応じて、該制御手段は該昇降手段又は該搬出手段を制御して、該搬出手段の該挟持部を該カセット中に挿入して該挟持部により該環状フレームを挟持することを特徴とする加工装置が提供される。

好ましくは、位置検出センサーは、昇降手段を囲繞する側壁のうち、カセット載置台に載置されたカセットの開口が昇降時に対面する側壁面に設置された光学センサーから構成される。

あるいは、位置検出センサーは、挟持部に隣接した搬出手段の先端部分に設置された光学センサーから構成される。

本発明の加工装置では、搬出手段の挟持部をフレームとフレームとの隙間に挿入する搬出作業を行う前に、予め位置検出センサーでカセットの幅方向中央のフレームの鉛直方向位置を検出し、実際にフレームがある位置を狙って搬出手段の挟持部をカセット中に挿入するため、撓んだフレームと搬出手段とが衝突する恐れがないという効果を奏する。

また、特許文献２に記載された装置に比較して、フレーム挟持部が環状フレームの中央に対応して一つだけ設けられている構造であるため、環状フレームのサイズが変更になったとしても、例えば一対の挟持部の間隔等の設定を変更する必要がなく、フレームの位置を検出する位置検出センサーが一つでよいという利点もある。

更に、カセットのフレームユニットを収容する棚のサイズ（棚のピッチ）が変更される場合、通常はオペレータがそのサイズに合わせた搬出手段の位置合わせを目視で行うが、本発明の加工装置では全て自動で行うことが可能となる。

本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。フレームユニットの斜視図である。カセット載置台上に載置され、内部にフレームユニットが収容されたカセットの断面図である。カセット及び光学センサーの配置関係を示す要部拡大模式図である。フレームユニットの搬出作業を説明する平面断面図である。本発明の作用を説明するカセット載置上に載置されたフレームユニットを収容したカセットの正面図である。

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を参照すると、本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。４は切削装置２のベースであり、このベース４に図示しない切削送り機構によってチャックテーブル６がＸ軸方向に往復動可能に配設されている。８は切削送り機構をカバーする蛇腹である。

１０は切削装置２の外装カバーであり、この外装カバー１０内には先端に切削ブレードが装着された切削ユニットがＹ軸方向に往復動可能に配設されている。外装カバー１０の前面１０ａには切削装置２の各動作部のコマンドを入力するとともに切削装置の稼働状況が表示されるタッチパネル式のモニタ１４が配設されている。

ベース４には、図３に最もよく示されるように、カセット載置台１６がカセットエレベータ（昇降手段）２０により鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に配設されている。カセット載置台１６上には被加工物を収容したカセット１８が位置決めして載置される。カセット１８はその側壁内面に所定間隔で複数の棚６０が形成されており、左右で対向する一対の棚６０に図２に示すフレームユニット１７が挿入されて支持されている。

外装カバー１０の側面１０ｂには二対のガイドレール３２，５６が固定されている。２２はカセット載置台１６上に載置されたカセット１８に対して被加工物を出し入れする搬出入ユニット（搬出手段）であり、搬出入ユニット２２のＹ軸移動ブロック２４がボールねじ２６とボールねじ２６の一端に連結されたパルスモータ２８とからなるＹ軸移動機構３０により、ガイドレール３２に沿ってＹ軸方向に往復動可能に配設されている。

搬出入ユニット２２は、Ｙ軸移動ブロック２４にＺ軸方向に移動可能に取り付けられたＨ形状の吸着部３４を有しており、吸着部３４のＨ形状の端部にはフレームユニット１７の環状フレームＦを吸着する吸着パッド３６が取り付けられている。

カセット載置台１６上に載置されたカセット１８内には、被加工物としての図２に示すようなフレームユニット１７が収容される。フレームユニット１７は、外周部が環状フレームＦに貼着された粘着テープであるダイシングテープＴと、ダイシングテープＴに貼着された半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称されることがある）１１とから構成される。

半導体ウエーハ１１の表面には複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、分割予定ライン１３で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。

搬出入ユニット２２のＨ形状の吸着部３４には水平部材３８が前方に突出するように固定されており、この水平部材３８の先端に環状フレームＦを挟持する挟持部（クランプ）４０が配設されている。

搬出入ユニット２２の挟持部（クランプ）４０で挟持されてカセット１８から引き出されたフレームユニット１７は、一対の位置合わせバー４２上に載置され、位置合わせバー４２が互いに近づく方向に移動することによりフレームユニット１７の中心位置合わせが実施される。

図３に示されるように、カセット載置台１６上に載置されたカセット１８の開口１８ａに対向するベース４の側壁４ａには、カセット載置台１６上に載置されたカセット１８に収容された各ウエーハユニット１７のカセット１８の幅方向中央の環状フレームＦの鉛直方向の位置を検出する位置検出センサー４４が配設されている。本実施形態では、位置検出センサー４４として、反射式の光学センサーを採用した。

５０はチャックテーブル６とスピンナ洗浄ユニット４６との間で切削加工後のウエーハ１１を支持したフレームユニット１７を搬送する搬送ユニットであり、搬送ユニット５０のＹ軸移動ブロック５２がボールねじとパルスモータとから構成されるＹ軸移動機構５４によりガイドレール５６に沿ってＹ軸方向に往復動される。

搬送ユニット５０の吸着部５８は図示しないエアシリンダによりＺ軸方向に移動可能にＹ軸移動ブロック５２に取り付けられている。スピンナ洗浄ユニット４６は、回転可能なスピンナテーブル４８を有しており、搬送ユニット５０によりチャックテーブル６から搬送されたフレームユニット１７のウエーハ１１は洗浄ユニット４６によりスピン洗浄及びスピン乾燥される。

１２はチャックテーブル６のフレームユニット１７の着脱位置とウエーハ１１に切削加工を施す加工位置との間で、チャックテーブル６のＸ軸方向の移動を許容する外装カバー１０の側面１０ｂに形成された開口部である。

図３に示すように、搬出入ユニット２２の挟持部４０に隣接して、搬出入ユニット２２の水平部材３８の先端部に位置検出センサー４１が選択的に取り付けられる。しかし、ベース４の壁面４ａに位置検出センサー４４を取り付けた場合には、搬出入ユニット２２に位置検出センサー４１を取り付ける必要はない。

位置検出センサー４４又は位置検出センサー４１は切削装置２のコントローラ（制御手段）に接続されており、コントローラは位置検出センサー４４又は４１の検出信号に応じて、カセットエレベータ２０又は搬出入ユニット２２の挟持部４０の鉛直方向（Ｚ軸方向）の高さ位置を制御する。

以下、上述した位置検出センサー４４の作用について説明する。初期設定では、カセット載置台１６はカセットエレベータ２０により図１に示した最上方位置まで上昇されている。この状態で、カセット載置台１６上に内部に複数のフレームユニット１７を収容したカセット１８を位置決めして載置する。

カセット１８がカセット載置台１６上に載置されたならば、カセットエレベータ２０によりカセット載置台１６を鉛直方向下方に移動しながら、位置検出センサー４４でカセット１８内に収容された各フレームユニット１７のカセット１８の幅方向中央の環状フレームＦの手前側の鉛直方向位置を検出し、切削装置２のコントローラのメモリに各位置を格納する。

本実施形態では、環状フレームＦはＳＵＳ（ステンレス鋼）から形成されているため、反射式の光学センサー４４から出射された光線は各フレームユニット１７の環状フレームＦの側面で反射されて光学センサー４４の受光部でその反射光が検出され、この検出動作に応じて各フレームユニット１７の環状フレームＦの鉛直方向位置がコントローラのメモリに格納される。

位置検出センサーとしての光学センサー４４はカセット１８内に収容された各フレームユニット１７の環状フレームＦに対向して非常に近距離に配設され、しかも、環状フレームＦのカセット１８の幅方向中央の側面に対向して配設されているため、フレームユニット１７の環状フレームＦが厚さ方向に撓んでいる場合にも、搬出入ユニット２２の挟持部４０で挟持する環状フレームＦの手前側中央の側面位置を正確に検出することができる。検出する環状フレームＦの側面位置はカセット載置台１６からの鉛直方向位置（Ｚ軸方向位置）である。

このようにカセット１８に収容されている各フレームユニット１７の環状フレームＦのカセット１８の幅方向中央の側面位置をコントローラのメモリに格納した後、図５（Ａ）に示すように、搬出入ユニット２２の挟持部（クランプ）４０を矢印Ｙ１方向に移動し、図５（Ｂ）に示すように、挟持部４０でフレームユニット１７の環状フレームＦのカセット１８の幅方向中央の手前側を挟持する。

そして、図５（Ｃ）に示すように、搬出入ユニット２２の挟持部４０を矢印Ｙ２方向に移動してフレームユニット１７をカセット１８から引き出し、一対の位置合わせバー４２上に載置する。

次に、図６を参照して、環状フレームＦが撓んでいた場合の、制御動作について説明する。この実施形態の説明では、カセットエレベータ２０を作動してカセット載置台１６上に載置されたカセット１８を下降させながら各フレームユニット１７の環状フレームＦのカセット１８の幅方向中央の側面位置を検出後、カセットエレベータ２０でカセット載置台１６を一番上方まで上昇させて、最下段のフレームユニット１７から順次搬出するものとして説明する。

図６（Ａ）に示すように、撓んでいないフレームユニット１７Ａを搬出する場合には、コントローラのメモリに格納されたフレームユニット１７Ａの環状フレームＦのカセット１８の幅方向中央の側面位置に応じて、カセットエレベータ２０を停止させ、搬出入ユニット２２の挟持部４０で環状フレームＦを挟持して、フレームユニット１７Ａをカセット１８中から搬出する。

環状フレームＦが撓んでいるフレームユニット１７Ｂを搬出する場合には、図６（Ｂ）に示すように、環状フレームＦの位置検出ステップでコントローラのメモリに格納した環状フレームＦが撓んでいるフレームユニット１７Ｂの鉛直方向位置に応じて、カセットエレベータ２０を停止させる。

このようにフレームユニット１７Ｂが撓んでいる場合には、所定間隔でカセット１８を下げた場合の二点鎖線で示すフレームユニット１７Ｂ´より上方位置でカセット１８の下降を停止することにより、搬出入ユニット２２の挟持部４０でフレームユニット１７Ｂ´の環状フレームＦを正確に挟持することができる。二点鎖線で示すフレームユニット１７Ｂ´の位置では、挟持部４０がフレームユニット１７Ｂ´の環状フレームＦに衝突して、環状フレームＦを挟持することができない。

図６を参照して説明したフレームユニット１７の搬出方法では、カセット１８を下げながら一番下方の棚６０に収容されているフレームユニット１７から段階的にフレームユニット１７を搬出する例について説明したが、カセット１８を上昇させながら一番上方の棚６０に収容されているフレームユニット１７から段階的にフレームユニット１７を排出するようにしてもよい。

この場合にも、各フレームユニット１７の環状フレームＦの中央手前側の側面位置はコントローラのメモリに格納されているため、搬出入ユニット２２の挟持部４０を各フレームユニット１７の環状フレームＦを挟持する位置に正確に位置付けることができる。

次に、ベース４の側壁４ａに位置検出センサー４４を設けずに、搬出入ユニット２２の挟持部４０に隣接して位置検出センサー４１を配設した実施形態の検出作用について説明する。

この場合には、カセット１８内の全てのフレームユニット１７の環状フレームＦの中央手前側の側面位置を検出する位置検出ステップを実施せずに、カセットエレベータ２０を駆動してカセット１８を徐々に下げながら最下段のフレームユニット１７の環状フレームＦの中央手前側の側面位置を位置検出センサー４１で検出し、検出に応じて環状フレームＦの中央手前側の側面位置をコントローラのメモリに格納するとともに、カセットエレベータ２０の作動を直ちに停止する。

カセットエレベータ２０の停止信号がコントローラから発信されてからカセットエレベータ２０が実際に停止するまでのＺ軸方向の移動距離は個々の切削装置２によって予め判明している。

従って、搬出入ユニット２２の挟持部３４をメモリに格納されている検出位置を補正値で補正した分だけＺ軸方向に移動して、搬出入ユニット２２の挟持部４０を撓んでいるフレームユニット１７の環状フレームＦを挟持できる位置に正確に位置付け、撓んでいるフレームユニット１７の環状フレームＦを挟持部４０で挟持して、カセット１８中からフレームユニット１７を搬出する。尚、Ｚ軸方向の位置補正は、カセットエレベータ２０を作動して実施することもできる。

殆どのフレームユニット１７は撓んでいないため、カセットエレベータ２０を棚６０のピッチ分ずつ段階的に作動して、カセットエレベータ２０を停止した状態で位置検出センサー４１で各フレームユニット１７の環状フレームＦのＺ軸方向の位置を検出し、環状フレームＦが撓んでいて位置が検出できない場合に、カセットエレベータ２０を上下に移動して撓んでいるフレームユニット１７の環状フレームＦの中央手前側の側面位置を検出するようにしてもよい。

上述した実施形態では、本発明を切削装置２に適用した例について説明したが、本発明は切削装置に限定されるものではなく、フレームユニット１７をカセット１８内に収容してウエーハ１１に加工を施す、レーザー加工装置又は研削装置等の加工装置にも同様に適用することができる。

上述した実施形態の切削装置２では、搬出入ユニット２２の挟持部４０をフレームユニット１７の各環状フレームＦの隙間に挿入する搬出作業を行う前に、予め環状フレームＦの中央手前側の側面位置を検出し、実際に環状フレームがある位置を狙って搬出入ユニット２２の挟持部４０を挿入するため、撓んだ環状フレームＦと搬出入ユニット２２の挟持部４０とが衝突する恐れを防止できる。

また、環状フレームＦを挟持する挟持部４０が環状フレームＦのカセット１８の幅方向中央部に対応して一つ設けられている構造であるため、環状フレームＦのサイズが変更になったとしても、搬出入ユニット２２の設定を変更する必要がなく、配設する位置検出センサー４４は一つでよいという利点がある。

更に、カセット１８のフレームユニット１７を収容する棚６０の位置を変更する場合、通常はオペレータがその位置に合わせた搬出入ユニット２２の位置合わせを目視で行うが、本実施形態の切削装置２では全て自動で行うことが可能となる。

２切削装置
６チャックテーブル
１１半導体ウエーハ
１６カセット載置台
１７フレームユニット
１８カセット
２０カセットエレベータ（昇降手段）
２２搬出入ユニット（搬出手段）
４０挟持部（クランプ）
４１位置検出センサー
４４位置検出センサー
６０棚

Claims

粘着テープを介して板状の被加工物を環状フレームの開口に固定したフレームユニット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該フレームユニットの被加工物を加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、
該フレームユニットを出し入れする開口を有し複数の該フレームユニットを収容したカセットを載置するカセット載置台と、
該カセット載置台を鉛直方向に昇降させる昇降手段と、
挟持部を有し、該挟持部を該カセット載置台上に載置された該カセットの該開口から水平に挿入し、該カセットから搬出する該フレームユニットの該カセットの幅方向中央部分の該環状フレームを該挟持部で挟持して該フレームユニットを該カセットから水平に搬出する搬出手段と、
該カセット載置台上に載置された該カセットに収容された該各フレームユニットの該カセットの幅方向中央部分の該環状フレームの鉛直方向の位置を検出する位置検出センサーと、
該位置検出センサーの検出信号に応じて該昇降手段と該搬出手段とを制御する制御手段と、を具備し、
該位置検出センサーは、該カセットの該開口の幅方向中央に対面するように配設され、該カセットと鉛直方向に相対移動しつつ該各フレームユニットの該カセットの幅方向中央部分の該環状フレームの鉛直方向の位置を検出し、
該位置検出センサーによって検出された該環状フレームの鉛直方向の位置に応じて、該制御手段は該昇降手段又は該搬出手段を制御して、該搬出手段の該挟持部を該カセット中に挿入して該挟持部により該環状フレームを挟持することを特徴とする加工装置。
前記位置検出センサーは、前記昇降手段を囲繞する側壁のうち、前記カセット載置台上に載置された前記カセットの前記開口が昇降時に対面する側壁に設置された光学センサーから構成されることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
前記位置検出センサーは、前記挟持部に隣接した前記搬出手段の先端部分に設置された光学センサーから構成されることを特徴とする請求項１記載の加工装置。