JP2018176323A

JP2018176323A - 加工装置

Info

Publication number: JP2018176323A
Application number: JP2017076751A
Authority: JP
Inventors: 守川名; Mamoru Kawana
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2037-04-07
Also published as: JP6879807B2

Abstract

【課題】反りを有するウエーハを保持テーブルに吸引保持させ加工できるようにする。【解決手段】加工装置１は、ワークセットＷＳを保持手段１０に搬送する搬送手段４０を備え、搬送手段４０は、リングフレームＦを保持するフレーム保持部４４と、保持手段１０が保持したワークセットＷＳのテープＴのうちフレーム保持部４４で保持したリングフレームＦの内周とウエーハＷの外周との間の環状部分Ｔｃを押さえる押さえ部４６とを備え、押さえ部４６により環状部分Ｔｃを押さえてテープＴの下面と保持手段１０の保持面１１ａとを密着させ、保持面１１ａでウエーハＷを吸引保持するようにしたため、ウエーハＷの外周部分Ｗｃに反りがあっても、反りを矯正して保持面１１ａでウエーハＷを確実に吸引保持できる。また、加工装置１によれば、ワークセットＷＳの形態で搬送・加工を行うことができ、テープマウントなどの工程を省略でき、時間短縮を図れる。【選択図】図４

Description

本発明は、ウエーハを加工する加工装置に関する。

ウエーハなどの被加工物は、搬送や加工の際にウエーハの剛性を高めるために、ワックスなどの接着材によってサブストレートに固定され、サブストレート側を例えば研削装置の保持テーブルで保持してから、ウエーハに研削・研磨を施すことがある。これにより、ウエーハを良好に加工することができる（例えば下記の特許文献１を参照）。ウエーハの加工後には、ウエーハからサブストレートを取り外して、例えば、リングフレームに貼着されたテープにウエーハを貼着してワークセットを形成し、かかるワークセットを切削装置の保持テーブルに搬送して、ウエーハを個々のチップに分割している（例えば下記の特許文献２を参照）。

特開２０１０−１６５８０２号公報特開２０１５−１７０７１９号公報

しかし、上記のような工程においては、研削装置でサブストレート付きウエーハを研削した後に、ウエーハからのサブストレートの取り外しと、テープを介してリングフレームにウエーハを支持させるテープマウント（テープの貼り替え）とを行う必要があるため、工程数が多くなり時間がかかる。また、ウエーハが硬質の材質からなる場合は、ウエーハの外周部分に大きな反りが発生することがあり、ウエーハを保持テーブルの保持面で吸引保持することができないという問題もある。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、反りを有するウエーハを保持テーブルに吸引保持させ加工できるようにすることを目的としている。

本発明は、リングフレームに貼着したテープを介してウエーハを支持するワークセットを保持する保持手段と、該保持手段が保持した該ワークセットのウエーハを加工する加工手段と、該ワークセットを該保持手段に搬送する搬送手段と、該搬送手段を昇降させる昇降手段と、を備えた加工装置であって、該搬送手段は、該リングフレームを保持するフレーム保持部と、該保持手段が保持した該ワークセットの該テープのうち該フレーム保持部で保持した該リングフレームの内周とウエーハの外周との間の環状部分を押さえる押さえ部と、を備え、該押さえ部により該環状部分を押さえて該テープの下面と該保持手段の保持面とを密着させ該保持面で該テープを介してウエーハを吸引保持することができる。該ワークセットのウエーハの外周部分には、該テープから剥がれる方向に反りが形成されていてもよい。

本発明に係る加工装置は、リングフレームに貼着したテープを介してウエーハを支持するワークセットを保持する保持手段と、保持手段が保持したワークセットのウエーハを加工する加工手段と、ワークセットを保持手段に搬送する搬送手段と、搬送手段を昇降させる昇降手段とを備え、搬送手段は、リングフレームを保持するフレーム保持部と、保持手段が保持したワークセットのテープのうちフレーム保持部で保持したリングフレームの内周とウエーハの外周との間の環状部分を押さえる押さえ部とを備え、押さえ部により環状部分を押さえてテープの下面と保持手段の保持面とを密着させ、ウエーハを吸引保持するように構成したため、テープの下面と保持手段の保持面とのシール効果を高めることができ、ワークセットのウエーハの外周部分にテープから剥がれる方向に反りが形成されている場合であっても、反りを矯正して保持面でウエーハを確実に吸引保持することができる。また、本発明に係る加工装置によれば、ワークセットの形態で、搬送・加工を行うことができるため、例えば研削や研磨した後のサブストレート付きのウエーハを分割する際に、ウエーハからのサブストレートの取り外しやテープマウントなどの工程を行う必要がなくなり、時間を短縮することができる。

加工装置の一例の構成を示す斜視図である。ワークセット、搬送手段及び保持手段の構成を示す断面図である。搬送手段により保持手段にワークセットを載置する状態を示す断面図である。搬送手段によってワークセットを搬送するとともに、保持手段でワークセットを保持する状態を示す断面図である。保持手段から離反する方向に搬送手段を上昇させる状態を示す断面図である。

図１に示す加工装置１は、ワークセットＷＳのウエーハＷに対して研磨加工を行う研磨装置の一例である。ワークセットＷＳは、中央に開口を有するリングフレームＦに貼着したテープＴを介してウエーハＷを支持するユニットである。ワークセットＷＳは、テープＴのうち、リングフレームＦの内周とウエーハＷの外周との間において露出した環状部分Ｔｃを有している。

加工装置１は、Ｙ軸方向に延在する装置ベース２を有している。装置ベース２のＹ軸方向前部には、ステージ３ａ，３ｂが隣接して配設されている。ステージ３ａには加工前のワークセットＷＳを収容するカセット４ａが配設され、ステージ３ｂには加工後のワークセットＷＳを収容するカセット４ｂが配設されている。カセット４ａ，４ｂの近傍には、カセット４ａからワークセットＷＳの搬出を行うとともにカセット４ｂへのワークセットＷＳの搬入を行う搬出入手段５が配設されている。

搬出入手段５の可動範囲には、加工前のワークセットＷＳを仮置きするための仮置きテーブル６と、加工後のワークセットＷＳのウエーハＷを洗浄する洗浄手段７とが配設されている。装置ベース２の上面中央には、中心を軸に自転可能なターンテーブル８が配設され、ターンテーブル８の上には、ワークセットＷＳを保持する保持手段１０を備えている。仮置きテーブル６の近傍には、加工前のワークセットＷＳを仮置きテーブル６から保持手段１０に搬送する搬送手段４０と、搬送手段４０をＺ軸方向に昇降させる昇降手段４３とを備えている。洗浄手段７の近傍には、加工後のワークセットＷＳを保持手段１０から洗浄手段７に搬送する第２の搬送手段５０を備えている。

装置ベース２のＹ軸方向後部には、Ｚ軸方向に延在するコラム９が立設されている。コラム９の前方においては、保持手段１０が保持したワークセットＷＳのウエーハＷを研磨加工する加工手段２０と、加工手段２０を保持手段１０に対して接近及び離反する加工送り方向（Ｚ軸方向）に加工手段２０を昇降させる加工送り手段３０とを備えている。

加工手段２０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１の外周を囲繞するスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２を保持するホルダ２３と、スピンドル２１の一端に取り付けられたモータ２４と、スピンドル２１の先端に固定された研磨ホイール２５と、研磨ホイール２５の下部に着脱可能に装着される研磨パッド２６とを備えている。加工手段２０は、モータ２４による駆動によって研磨ホイール２５とともに研磨パッド２６を所定の回転速度で回転させることができる。

加工送り手段３０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されたモータ３２と、ボールネジ３１と平行に延在する一対のガイドレール３３と、一方の面がホルダ２３に連結された昇降板３４とを備えている。昇降板３４の他方の面には一対のガイドレール３３が摺接し、昇降板３４の中央部に形成されたナットにはボールネジ３１が螺合している。モータ３２によって駆動されてボールネジ３１が回動すると、一対のガイドレール３３に沿って昇降板３４をＺ軸方向に昇降させて加工手段２０をＺ軸方向に昇降させることができる。

本実施形態に示す保持手段１０は、ターンテーブル８の上に２つ配設されているが、この数に限られない。保持手段１０の周囲は、加工中に使用される研磨液を受け止める凹状のケース１９により覆われている。ケース１９の底面には、研磨液を装置外部へ排水するための排水口１９０が形成されている。ターンテーブル８が回転することにより、保持手段１０を公転させ、加工手段２０によりワークセットＷＳのウエーハＷに加工が施される位置と、搬送手段４０及び第２の搬送手段５０によるワークセットＷＳの搬入出が行われる位置とにそれぞれ保持手段１０を移動させることができる。

図２に示すように、保持手段１０は、テープＴを介してウエーハＷを吸引保持する保持面１１ａを有する保持部１１と、保持部１１を収容するための枠体１２と、保持面１１ａの高さ位置よりもリングフレームＦの上面を低くしてリングフレームＦの下面を吸引保持するテーブルフレーム保持部１３と、保持手段１０を回転させる回転手段１６とを備えている。保持部１１は、例えばポーラスセラミックスにより形成されている。テーブルフレーム保持部１３は、保持面１１ａよりも低い高さ位置に形成されている。枠体１２の外周側面とテーブルフレーム保持部１３の内周側面との間には凹部１４が形成されている。保持手段１０でワークセットＷＳを保持する際に、凹部１４の直上にテープＴの環状部分Ｔｃが位置づけられる。

保持手段１０の下端には、回転手段１６が接続された回転軸１５が連結されている。枠体１２及び回転軸１５の内部には、保持部１１に連通する吸引路１２０と、テーブルフレーム保持部１３に連通する吸引路１２１とが形成されている。吸引路１２０，１２１は、バルブ１８を介して吸引源１７に連通している。そして、バルブ１８を開くことにより、吸引路１２０を介して吸引源１７と保持部１１とを連通させるとともに、吸引路１２１を介して吸引源１７とテーブルフレーム保持部１３とを連通させ、保持部１１及びテーブルフレーム保持部１３に吸引力を作用させることができる。

回転手段１６は、モータ１６０に接続された駆動プーリ１６１と、回転軸１５に取り付けられた従動プーリ１６２と、駆動プーリ１６１と従動プーリ１６２とに巻かれたベルト１６３とにより構成されている。駆動プーリ１６１の駆動によりベルト１６３が従動プーリ１６２を従動させることにより、回転軸１５が回転し、保持手段１０を回転させることができる。

搬送手段４０は、円板状のプレート４１と、プレート４１を支持するアーム４２と、リングフレームＦを保持するフレーム保持部４４と、テープＴのうちフレーム保持部４４で保持したリングフレームＦの内周とウエーハＷの外周との間の環状部分Ｔｃを押さえる押さえ部４６とを備えている。アーム４２には、昇降手段４３が接続されている。昇降手段４３は、Ｚ軸方向に延在する軸部材４３０と、軸部材４３０を昇降させる図示しない昇降機構と、軸部材４３０に接続された図示しないモータとにより少なくとも構成されている。昇降機構により軸部材４３０が上下方向（Ｚ軸方向）に昇降すると、アーム４２が上下方向に昇降し、プレート４１を上下方向に昇降させることができる。また、軸部材４３０は、モータにより回転可能となっており、軸部材４３０が回転すると、アーム４２が水平方向に旋回し、プレート４１を水平方向に旋回させることができる。

押さえ部４６は、テープＴの環状部分Ｔｃに外力を付与して下方に押さえるための部材である。本実施形態に示す押さえ部４６は、面取り加工された先端面４６ａを有している。押さえ部４６は、プレート４１の下面においてフレーム保持部４４の内側の位置に複数備え全体としてリング状となるように配置してもよいし、全体としてリング状の一連の部材で構成してもよい。なお、押さえ部４６の材質、形状及び大きさは特に限定されない。

フレーム保持部４４は、プレート４１の外周側に例えば４つ配設されている。フレーム保持部４４は、バルブ４９ａを介して吸引源４７に接続されるとともに、バルブ４９ｂを介してエア供給源４８に接続されている。バルブ４９ｂを閉じてバルブ４９ａを開くことにより、吸引源４７とフレーム保持部４４とを連通させ、フレーム保持部４４に吸引力を作用させてリングフレームＦを吸引保持することができる。

また、フレーム保持部４４には、プレート４１の内部に配設された伸縮自在のスプリング４５が連結されている。スプリング４５の圧縮によってフレーム保持部４４と押さえ部４６とを上下方向に相対的に移動させることができる。つまり、搬送手段４０でワークセットＷＳを保持手段１０に搬送するときに、バルブ４９ａを閉じてバルブ４９ｂを開くことでエア供給源４８とスプリング４５とを連通させ、エアの圧力でスプリング４５を圧縮させ押さえ部４６を下方に押し下げることができる。これにより、押さえ部４６の先端面４６ａでテープＴの環状部分Ｔｃを下方に押さえることができる。本実施形態に示す押さえ部４６は、スプリング４５の圧縮により下方に押し下げる構成としたが、押さえ部４６に昇降機構を備えるようにしてもよい。

次に、加工装置１の動作例について説明する。ワークセットＷＳのウエーハＷは、被加工物の一例であって、例えばサファイアやシリコンからなる円形板状の基板を有している。図２に示すように、ウエーハＷの上面Ｗａは、研磨パッド２６によって研磨される被加工面となっている。一方、上面Ｗａと反対側の下面Ｗｂには、デバイスチップ等が形成されており、テープＴが貼着されている。

また、本実施形態に示すウエーハＷは、別の研削装置で上面Ｗａが研削加工されて薄化されており、ウエーハＷの外周部分ＷｃにテープＴから剥がれる方向（上方向）に湾曲して反りが発生している。この反りは、ウエーハＷの上面Ｗａに形成された研削痕に起因している。そのため、ワークセットＷＳの形態にして搬送を行えば反りを矯正しやすいが、ウエーハＷがサファイアなどの硬質の材料によって構成されている場合は、図２に示すように、外周部分Ｗｃの反りの力が大きくなり、テープＴを介してリングフレームＦでウエーハＷを支持しても反りを完全に矯正することができず、ウエーハＷの外周部分Ｗｃ側の下面Ｗｂに貼着されたテープＴの部分が外周部分Ｗｃの反りに追従した状態となっている。

まず、図１に示した搬出入手段５によってカセット４ａから加工前のワークセットＷＳを取り出して仮置きテーブル６に仮置きする。このとき、ターンテーブル８が回転し搬送手段４０の可動範囲に保持手段１０を位置づけておく。搬送手段４０は、仮置きテーブル６に仮置きされたワークセットＷＳのリングフレームＦをフレーム保持部４４で吸引保持するとともに、昇降手段４３によってアーム４２とともにプレート４１を上昇させるとともに水平方向に旋回させることにより、図２に示すように、保持手段１０の上方にワークセットＷＳを移動させる。

次いで、図３に示すように、昇降手段４３によってプレート４１を保持部１１の保持面１１ａに接近する方向に下降させ、ウエーハＷ側のテープＴを保持面１１ａに載置するとともに、フレーム保持部４４でリングフレームＦをテーブルフレーム保持部１３に向けて押し付ける。このようにしてワークセットＷＳを保持手段１０に搬送すると、凹部１４の直上にテープＴの環状部分Ｔｃが位置づけられるとともに、テープＴの環状部分Ｔｃの直上に押さえ部４６が位置づけられる。このとき、外周部分Ｗｃ側のテープＴの下面と保持部１１の保持面１１ａとの間に隙間１００が生じる。なお、保持部１１の保持面１１ａは、その中心部分から外周側にかけて下方に傾斜した円錐面となっているが、実際には肉眼で認識することができない程度の僅かな傾斜である。

フレーム保持部４４でリングフレームＦをテーブルフレーム保持部１３に押し付けた状態で、図４に示すように、バルブ４９ａを閉じるとともにバルブ４９ｂを開けることにより、エア供給源４８とスプリング４５とを連通させる。エア供給源４８のエアの圧力によってスプリング４５が圧縮すると、押さえ部４６が降下して、その先端面４６ａで環状部分Ｔｃを凹部１４に向けて下方に押さえてテープＴの下面を保持部１１の保持面１１ａの全面に密着させて図３に示した隙間１００をシールすることができる。これにともない、ウエーハＷの外周部分Ｗｃが下方に引っ張られて反りが矯正される。この状態で、バルブ１８を開くことにより、保持部１１及びテーブルフレーム保持部１３に吸引力を作用させ、保持部１１の保持面１１ａでテープＴを介してウエーハＷを吸引保持するとともに、テーブルフレーム保持部１３でリングフレームＦを吸引保持する。

保持手段１０でワークセットＷＳを保持したら、図５に示すように、昇降手段４３によって搬送手段４０を保持手段１０から離反させる方向に上昇させる。続いて、図１に示したターンテーブル８が回転し、保持手段１０を加工手段２０の下方に移動させる。ワークセットＷＳを保持した保持手段１０は、回転手段１６により所定の回転速度で回転する。加工手段２０は、モータ２４が駆動し、スピンドル２１が回転することにより研磨パッド２６を所定の回転速度で回転させながら、加工送り手段３０は、研磨パッド２６をウエーハＷに接近する方向に加工送りする。下降しながら回転する研磨パッド２６の研磨面をウエーハＷに接触させ、研磨パッド２６とウエーハＷとを相対的に摺動させる。このとき、ウエーハＷの外周部分Ｗｃ側の保持面１１ａから吸引力がリークすることはなく、保持手段１０でワークセットＷＳを保持した状態を安定して維持することができる。

ウエーハＷの加工中は、図示しない研磨液供給源から研磨パッド２６とウエーハＷとの間に研磨液を供給する。使用済みの研磨液は、研磨パッド２６の周囲に飛散したりケース１９内に落下したりして排水口１９０から装置外部へ排水される。このようにして、ウエーハＷが所望の仕上げ厚みに達したら、加工送り手段３０によって加工手段２０を上昇させ加工が終了する。

第２の搬送手段５０によって保持手段１０からワークセットＷＳが洗浄手段７に搬送される。洗浄手段７によるウエーハＷの洗浄後、搬出入手段５により、洗浄手段７から洗浄済みのワークセットＷＳを取り出され、カセット４ｂに収容される。このようにして、加工装置１においてワークセットＷＳの加工が完了したら、ワークセットＷＳの形態のまま、例えば切削装置やレーザ加工装置に搬送される。ウエーハＷがサファイアからなる場合は、ウエーハＷは透明体であるため、ウエーハＷの被加工面側から分割予定ラインを検出するアライメントを容易に行うことができ、ウエーハＷを個々のデバイスチップに円滑に分割することができる。

このように、本発明に係る加工装置１は、リングフレームＦに貼着したテープＴを介してウエーハＷを支持するワークセットＷＳを保持する保持手段１０と、保持手段１０が保持したワークセットＷＳのウエーハＷを加工する加工手段２０と、ワークセットＷＳを保持手段１０に搬送する搬送手段４０と、搬送手段４０を昇降させる昇降手段４３と、を備え、搬送手段４０は、リングフレームＦを保持するフレーム保持部４４と、保持手段１０が保持したワークセットＷＳのテープＴのうちフレーム保持部４４で保持したリングフレームＦの内周とウエーハＷの外周との間の環状部分Ｔｃを押さえる押さえ部４６とを備え、押さえ部４６により環状部分Ｔｃを押さえてテープＴの下面と保持手段１０の保持面１１ａとを密着させ、保持面１１ａでウエーハＷを吸引保持するように構成したため、テープＴの下面と保持面１１ａとのシール効果を高めることができ、たとえウエーハＷの外周部分Ｗｃに反りが生じていたとしても、反りを矯正して保持面１１ａでウエーハＷを確実に吸引保持することができる。
また、本発明に係る加工装置１によれば、ワークセットＷＳの形態で、搬送・加工を行うことができるため、例えば研削や研磨した後のウエーハＷ（サブストレート付きのウエーハを含む）を分割する際に、テープマウントなどの工程を省略でき、時間短縮を図れる。なお、テープマウントを省略できる分、テープＴの使用量も削減することが可能である。

上記実施形態に示した加工装置１は、研磨装置として説明したが、この構成に限定されず、上記搬送手段４０を搭載可能な加工装置であればよく、例えば、研削装置、切削装置及びレーザ加工装置にも本発明を適用することができる。研削装置では、ウエーハＷを一度研削して薄化した後、再研削を行う場合にも外周部分Ｗｃに反りが生じやすいことから、再研削を行うことが想定される場合に特に有用である。

１：加工装置２：装置ベース３ａ，３ｂ：ステージ４ａ，４ｂ：カセット
５：搬出入手段６：仮置きテーブル７：洗浄手段８：ターンテーブル９：コラム
１０：保持手段１１：保持部１１ａ：保持面１２：枠体１２０，１２１：吸引路１３：テーブルフレーム保持部１４：凹部１５：回転軸
１６：回転手段１６０：モータ１６１：駆動プーリ１６２：従動プーリ
１６３：ベルト１７：吸引源１８：バルブ１９：ケース１９０：排水口
２０：加工手段２１：スピンドル２２：スピンドルハウジング２３：ホルダ
２４：モータ２５：研磨ホイール２６：研磨パッド
３０：加工送り手段３１：ボールネジ３２：モータ３３：ガイドレール
３４：昇降板
４０：搬送手段４１：プレート４２：アーム４３：昇降手段４３０：軸部材
４４：フレーム保持部４５：スプリング４６：押さえ部４７：吸引源
４８：エア供給源４９ａ，４９ｂ：バルブ５０：第２の搬送手段
Ｗ：ウエーハＷａ：表面Ｗｂ：裏面Ｗｃ：外周部分Ｔ：テープＴｃ：環状部分
Ｆ：フレームＷＳ：ワークセット

Claims

リングフレームに貼着したテープを介してウエーハを支持するワークセットを保持する保持手段と、該保持手段が保持した該ワークセットのウエーハを加工する加工手段と、該ワークセットを該保持手段に搬送する搬送手段と、該搬送手段を昇降させる昇降手段と、を備えた加工装置であって、
該搬送手段は、該リングフレームを保持するフレーム保持部と、
該保持手段が保持した該ワークセットの該テープのうち該フレーム保持部で保持した該リングフレームの内周とウエーハの外周との間の環状部分を押さえる押さえ部と、を備え、
該押さえ部により該環状部分を押さえて該テープの下面と該保持手段の保持面とを密着させ該保持面で該テープを介してウエーハを吸引保持する加工装置。
前記ワークセットのウエーハの外周部分には、前記テープから剥がれる方向に反りが形成されている請求項１記載の加工装置。