JP2020189384A - 保持装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被加工物の破損を防止することが可能な保持装置を提供する。【解決手段】被加工物を保持する保持装置であって、被加工物を保持面で保持し、保持面の被加工物によって覆われる領域に形成された環状の吸引領域で被加工物の外周領域を吸引する保持手段と、吸引領域と接続された吸引路の圧力を測定する圧力測定手段と、圧力測定手段によって測定された圧力が予め設定されたしきい値よりも低い場合は、被加工物と保持面との間に異物が存在しないと判定し、圧力測定手段によって測定された圧力がしきい値よりも高い場合は、被加工物と保持面との間に異物が存在すると判定する制御手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を保持する保持装置に関する。
ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成された半導体ウェーハを分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、基板上に実装された複数のデバイスチップを樹脂でなる封止材（モールド樹脂）で被覆することによって形成されたパッケージ基板を分割することにより、パッケージデバイスが製造される。このパッケージデバイスは、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表される様々な電子機器に内蔵される。
近年では、電子機器の小型化、薄型化に伴い、デバイスチップやパッケージデバイスにも薄型化が求められている。そこで、分割前の半導体ウェーハやパッケージ基板を研削して薄化する手法が用いられている。
上記の半導体ウェーハやパッケージ基板に代表される被加工物の分割には、例えば、環状の切削ブレードで被加工物を切削する切削装置が用いられる。また、被加工物の薄化には、例えば、研削砥石で被加工物を研削する研削装置が用いられる。
切削装置や研削装置等の加工装置には、被加工物を保持する保持テーブルが備えられる。例えば特許文献１には、ポーラスセラミックス等の多孔質部材でなるポーラス板を備えた保持テーブルが開示されている。ポーラス板の上面は被加工物を保持する保持面を構成しており、この保持面は吸引源に接続されている。被加工物をポーラス板の保持面上に配置した状態で、保持面に吸引源の負圧を作用させることにより、被加工物が保持テーブルで吸引保持される。
特開２００４−１４９３９号公報
上記の保持テーブルによって被加工物を保持する際、被加工物や保持テーブルのポーラス板には、被加工物の加工によって発生した屑（加工屑）等の異物が付着していることがある。そして、異物が付着した状態で被加工物を保持テーブル上に配置すると、被加工物と保持テーブルとの間に異物が入り込んでしまう場合がある。
異物が被加工物と保持テーブルとの間に存在する状態で、被加工物が保持テーブルによって吸引保持されると、被加工物の異物と接する領域が変形する。これにより、被加工物に局所的な応力がかかり、被加工物が破損する恐れがある。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、被加工物の破損を防止することが可能な保持装置の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、被加工物を保持する保持装置であって、該被加工物を保持面で保持し、該保持面の該被加工物によって覆われる領域に形成された環状の吸引領域で該被加工物の外周領域を吸引する保持手段と、該吸引領域と接続された吸引路の圧力を測定する圧力測定手段と、該圧力測定手段によって測定された圧力が予め設定されたしきい値よりも低い場合は、該被加工物と該保持面との間に異物が存在しないと判定し、該圧力測定手段によって測定された圧力が該しきい値よりも高い場合は、該被加工物と該保持面との間に異物が存在すると判定する制御手段と、を備える保持装置が提供される。
本発明の一態様に係る保持装置は、環状の吸引領域で被加工物の外周領域を吸引する保持手段を備える。この保持手段を用いると、被加工物と保持手段との間に異物が存在する場合には、被加工物が保持手段によって吸引保持されない。これにより、被加工物の異物と接触する領域が局所的に変形して被加工物が破損することを防止できる。
また、本発明の一態様に係る保持装置は、吸引領域と接続された吸引路の圧力を測定する圧力測定手段と、圧力測定手段によって測定された圧力に基づいて異物の有無を判定する制御手段とを備える。これにより、被加工物が保持手段上に配置された際に、被加工物と保持手段との間に異物が存在するか否かを確認することが可能となる。
図１（Ａ）は保持装置を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は被加工物を保持した状態の保持装置を示す斜視図である。 被加工物を保持した状態の保持装置を示す断面図である。 被加工物と保持テーブルとの間に異物が入り込んだ状態の保持装置を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る保持装置（保持機構）の構成例について説明する。図１（Ａ）は、保持装置（保持機構）２を示す斜視図である。
保持装置２は、被加工物１１を保持する保持テーブル（保持手段）４を備える。保持テーブル４は、非多孔質材料（非多孔質の金属、ガラス、セラミックス等）でなり、平面視で円形に形成されている。保持テーブル４の上面は、被加工物１１を保持する保持面４ａを構成する。
被加工物１１は、保持テーブル４によって保持された状態で、加工、洗浄等の処理が施される部材（被保持物又は被処理物）である。例えば被加工物１１は、シリコン等でなる円盤状のウェーハであり、表面１１ａ及び裏面１１ｂを備える。被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された分割予定ライン（ストリート）１３によって複数の領域に区画されており、この領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等でなるデバイス１５が形成されている。
なお、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる任意の形状及び大きさのウェーハであってもよい。また、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
保持テーブル４の保持面４ａは、被加工物１１の全体を支持可能な形状及び大きさに形成されている。具体的には、保持面４ａは、被加工物１１よりも直径の大きな円形に形成される。例えば、被加工物１１の直径が３００ｍｍ程度である場合、保持面４ａの直径は３１０ｍｍ程度に設定できる。そして、被加工物１１は、その中心位置が保持テーブル４の中心位置と一致するように、保持テーブル４上に配置される。ただし、保持面４ａの形状及び大きさは、被加工物１１の形状及び大きさに応じて適宜変更できる。
保持テーブル４の保持面４ａ側には、環状の凹部（吸引領域）４ｂが保持テーブル４の外周に沿って形成されている。凹部４ｂは、保持テーブル４上に被加工物１１が配置された際に被加工物１１によって覆われる領域に形成される。具体的には、凹部４ｂは、被加工物１１よりも直径の小さい円環状に形成される。例えば凹部４ｂは、保持テーブル４の外周縁から保持テーブル４の中心側に３〜６ｍｍ程度離れた位置に、所定の幅（例えば１〜２ｍｍ程度）で形成される。
なお、図１（Ａ）では凹部４ｂが連続した線状に形成されている例を示しているが、凹部４ｂの形状に制限はない。例えば、複数の線状の凹部４ｂが、保持テーブル４の外周に沿って環状に配列されていてもよい。すなわち、線状の凹部４ｂは、保持テーブル４の外周に沿って不連続な線状（破線状）に形成されていてもよい。また、保持テーブル４には、直径の異なる２本以上の環状の凹部４ｂが、同心円状に形成されていてもよい。
また、保持テーブル４はモータ等の回転駆動源（不図示）と接続されており、この回転駆動源は保持テーブル４をＺ軸方向（鉛直方向、上下方向）に概ね平行な回転軸の周りを回転させる。さらに、保持テーブル４は移動機構（不図示）と接続されており、この移動機構は保持テーブル４をＸ軸方向（第１水平方向）又はＹ軸方向（第２水平方向）に沿って移動させる。
保持テーブル４の保持面４ａ上に被加工物１１を配置すると、被加工物１１の外周縁側の領域の一部（外周領域）が、凹部４ｂと重畳する。この状態で、凹部４ｂに吸引源１０（図２参照）の負圧を作用させると、被加工物１１の凹部４ｂと重なる領域（外周領域）が吸引され、被加工物１１が保持テーブル４によって吸引保持される。すなわち、凹部４ｂは、被加工物１１の外周領域を吸引する吸引領域に相当する。
図１（Ｂ）は、被加工物１１を保持した状態の保持装置２を示す斜視図である。保持装置２によって保持された被加工物１１に対して、加工、洗浄等の各種の処理が施される。
図２は、被加工物１１を保持した状態の保持装置２を示す断面図である。保持テーブル４に形成された凹部４ｂは、保持テーブル４の内部に形成された吸引路６に接続されており、吸引路６はエジェクタ等の吸引源１０にバルブ８を介して接続されている。また、吸引路６は、吸引路６にエアー等の流体を供給する流体供給源１４にバルブ１２介して接続されている。さらに、吸引路６には、吸引路６の圧力を測定する圧力測定器（圧力測定手段）１６が接続されている。
また、保持装置２は、保持装置２を構成する各構成要素（バルブ８、吸引源１０、バルブ１２、流体供給源１４、圧力測定器１６、回転駆動源、移動機構等）に接続された制御部（制御手段）３０を備える。制御部３０はコンピュータ等によって構成され、保持装置２の各構成要素の動作を制御する。
保持装置２で被加工物１１を保持する際は、まず、保持テーブル４の保持面４ａ上に被加工物１１を配置する。例えば被加工物１１は、表面１１ａ側が上方に露出し、裏面１１ｂ側が保持テーブル４の保持面４ａに対向するように、保持テーブル４上に配置される。このとき、保持テーブル４に形成された凹部４ｂの全体が被加工物１１によって覆われ、被加工物１１の外周領域が凹部４ｂと重なる。
そして、被加工物１１が保持テーブル４上に配置された状態で、バルブ８を開くとともに、バルブ１２を閉じる。その結果、吸引源１０の負圧が吸引路６及び凹部４ｂを介して被加工物１１の裏面１１ｂ側に作用し、被加工物１１の外周領域が吸引される。これにより、被加工物１１が保持テーブル４によって保持される。
一方、保持装置２から被加工物１１を取り外す際は、バルブ８を閉じるとともに、バルブ１２を開く。これにより、吸引源１０による被加工物１１の吸引が解除される。また、流体供給源１４から吸引路６に流体（エアー等）が供給される。この流体は、吸引路６から凹部４ｂに供給され、凹部４ｂから上方に向かって噴出する。
このように、被加工物１１を取り外す際に流体を吸引路６に供給すると、吸引路６及び凹部４ｂの内部で真空が解除されるとともに、流体が被加工物１１の裏面１１ｂ側に吹き付けられる。これにより、被加工物１１の取り外しがアシストされ、被加工物１１を保持テーブル４上から容易に取り外すことが可能となる。
なお、被加工物１１の取り外しのアシストが可能であれば、流体供給源１４から供給される流体の成分に制限はない。例えば、流体として、水や、水とエアーとが混合された混合流体を用いてもよい。また、流体供給源１４の構成は、流体の成分に応じて適宜変更される。
上記の保持装置２は、例えば、被加工物１１を加工する加工装置や、被加工物１１を洗浄する洗浄装置等に備えられる。加工装置の例としては、環状の切削ブレードで被加工物１１を切削する切削装置、研削砥石で被加工物１１を研削する研削装置、研磨パッドで被加工物１１を研磨する研磨装置、レーザービームの照射によって被加工物１１を加工するレーザー加工装置等が挙げられる。なお、保持装置２の制御部３０は、上記の加工装置や洗浄装置が備える制御部と一体的に構成されていてもよい。
保持装置２で被加工物１１を保持する際、被加工物１１又は保持テーブル４には異物（被加工物１１の加工によって生じた屑（加工屑）等）が付着していることがある。そして、異物が存在する状態で被加工物１１を保持テーブル４上に配置すると、被加工物１１と保持テーブル４との間に異物が入り込んでしまう場合がある。
図３は、被加工物１１と保持テーブル４との間に異物１７が入り込んだ状態の保持装置２を示す断面図である。被加工物１１を保持テーブル４上に配置した際に異物１７が被加工物１１と保持テーブル４とによって挟まれると、被加工物１１は、一端側（図３では右端側）が保持テーブル４と接し、他端側（図３では左端側）が保持テーブル４と接しない状態となる。
ここで、仮に保持テーブル４の保持面４ａ側が多孔質部材でなるポーラス板等によって構成され、保持面４ａの被加工物１１と重なる領域全体が吸引領域として機能する場合を考える。この場合、保持面４ａに吸引源１０の負圧を作用させると、まず、保持テーブル４と接する被加工物１１の一端側が保持面４ａに吸引される。
そして、保持面４ａの被加工物１１と重なる領域全体に作用する吸引力によって、被加工物１１が一端側から他端側に向かって順に吸引される。その結果、異物１７が被加工物１１と保持面４ａとによって挟み込まれ、被加工物１１は、異物１７と接する領域のみが保持面４ａに接触しない状態で保持面４ａに沿って保持される。これにより、被加工物１１の異物１７と接する領域が変形して、該領域に局所的な応力がかかり、被加工物１１が破損する恐れがある。
一方、本実施形態に係る保持装置２では、保持テーブル４に形成された環状の吸引領域（凹部４ｂ）で被加工物１１の外周領域が吸引され、被加工物１１の中央領域には保持テーブル４によって吸引されない領域が含まれる。これにより、被加工物１１の全体が吸引される場合と比較して、被加工物１１に作用する吸引力が適度に弱められる。
そのため、被加工物１１と保持テーブル４との間に異物１７が存在する場合には、凹部４ｂに吸引源１０の負圧を作用させても被加工物１１の裏面１１ｂ側が保持面４ａに密着せず、被加工物１１が吸引保持されない。すなわち、図３に示す状態が維持される。これにより、被加工物１１が異物１７と接触した状態で保持面４ａに沿って保持されることによって生じ得る、被加工物１１の破損が防止される。
なお、異物１７が存在し、被加工物１１が保持テーブル４によって適切に保持されていない状態（図３参照）で被加工物１１に対して加工や洗浄等が行われると、被加工物１１の落下等が発生して被加工物１１が破損する恐れがある。そのため、被加工物１１を保持テーブル４上に配置した際には、被加工物１１と保持テーブル４との間に異物１７が存在するか否かを確認することが好ましい。そこで、保持装置２は、圧力測定器１６及び制御部３０によって異物１７の有無を判定する。
具体的には、まず、圧力測定器１６で吸引路６の圧力を測定しながら、被加工物１１を保持テーブル４上に配置する。ここで、被加工物１１と保持テーブル４との間に異物１７が存在しない場合には、被加工物１１の裏面１１ｂ側の全体が保持面４ａと接触し、被加工物１１は保持テーブル４によって適切に保持される（図２参照）。そして、このときの吸引路６の圧力Ｐ１が、圧力測定器１６によって測定される。
一方、被加工物１１と保持テーブル４との間に異物１７が存在する場合には、被加工物１１は保持テーブル４によって保持されず、被加工物１１の一端側が保持テーブル４と接し他端側が保持テーブル４と接しない状態が維持される（図３参照）。そして、このときの吸引路６の圧力Ｐ２が、圧力測定器１６によって測定される。
ここで、被加工物１１の裏面１１ｂ側の全体が保持面４ａに接触していない場合（図３参照）、凹部４ｂの被加工物１１によって覆われていない領域から吸引源１０の負圧がリークする。そのため、吸引路６の圧力Ｐ２が下がりにくくなり、圧力Ｐ２は、凹部４ｂの全体が被加工物１１によって覆われている状態（図２参照）の圧力Ｐ１よりも高くなる。すなわち、異物１７が存在するか否かによって、吸引路６の圧力が異なる。そこで、制御部３０は、吸引路６の圧力の値に基づいて異物１７の有無を判定する。
具体的には、制御部３０は、吸引路６の圧力に基づいて異物１７の有無を判定する判定部３２と、判定部３２による処理に用いられる各種のデータを記憶する記憶部３４とを備える。圧力測定器１６によって測定された吸引路６の圧力は、判定部３２に入力される。また、記憶部３４には、異物１７が存在しない場合の吸引路６の圧力Ｐ１と、異物１７が存在する場合の吸引路６の圧力Ｐ２との境界に相当するしきい値Ｐｔｈが記憶される。なお、しきい値Ｐｔｈは、Ｐ１＜Ｐｔｈ＜Ｐ２を満たす値であり、例えば予め実験に基づいて取得される。
判定部３２は、圧力測定器１６によって測定された吸引路６の圧力Ｐと、記憶部３４に記憶されたしきい値Ｐｔｈとを比較する。そして、圧力Ｐがしきい値Ｐｔｈよりも低い場合は、被加工物１１と保持面４ａとの間に異物１７が存在しないと判定する。一方、圧力Ｐがしきい値Ｐｔｈよりも高い場合は、被加工物１１と保持面４ａとの間に異物が存在すると判定する。
判定部３２による判定の結果は、例えば保持装置２が備える表示部（不図示）に表示される。又は、制御部３０から保持装置２の外部に判定結果が出力される。また、異物１７が存在すると判定された場合には、例えば被加工物１１及び保持テーブル４が洗浄され、異物１７が除去される。
上記の通り、本実施形態に係る保持装置２は、環状の凹部４ｂで被加工物１１の外周領域を吸引する保持テーブル４を備える。この保持テーブル４を用いると、被加工物１１と保持テーブル４との間に異物１７が存在する場合には、被加工物１１が保持テーブル４によって吸引保持されない。これにより、被加工物１１の異物１７と接触する領域が局所的に変形して被加工物１１が破損することを防止できる。
また、保持装置２は、凹部４ｂと接続された吸引路６の圧力を測定する圧力測定器１６と、圧力測定器１６によって測定された圧力に基づいて異物１７の有無を判定する制御部３０とを備える。これにより、被加工物１１が保持テーブル４上に配置された際に、被加工物１１と保持テーブル４との間に異物１７が存在するか否かを確認することが可能となる。
なお、本実施形態では、保持テーブル４に環状の凹部４ｂが形成されている例を示したが、保持テーブル４の構造は、被加工物１１の保持が可能な範囲内で適宜変更できる。例えば、凹部４ｂの内側（凹部４ｂよりも保持テーブル４の半径方向内側）に、保持面４ａで開口する一又は複数の凹部がさらに形成されていてもよい。
より具体的には、保持テーブル４の中心部に、所定の直径（例えば１〜６ｍｍ程度）をもつ円柱状の凹部が形成されていてもよい。この円柱状の凹部は吸引路６と接続され、被加工物１１を保持テーブル４で保持する際の吸引口、及び、被加工物１１を保持テーブル４から取り外す際に流体が噴出する噴出口として機能する。この円柱状の凹部を設けることにより、被加工物１１を保持テーブル４でより確実に保持可能になるとともに、被加工物１１の取り外しがより容易となる。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ デバイス
１７ 異物
２ 保持装置（保持機構）
４ 保持テーブル（保持手段）
４ａ 保持面
４ｂ 凹部（吸引領域）
６ 吸引路
８ バルブ
１０ 吸引源
１２ バルブ
１４ 流体供給源
１６ 圧力測定器（圧力測定手段）
３０ 制御部（制御手段）
３２ 判定部
３４ 記憶部

Claims (1)

  1. 被加工物を保持する保持装置であって、
    該被加工物を保持面で保持し、該保持面の該被加工物によって覆われる領域に形成された環状の吸引領域で該被加工物の外周領域を吸引する保持手段と、
    該吸引領域と接続された吸引路の圧力を測定する圧力測定手段と、
    該圧力測定手段によって測定された圧力が予め設定されたしきい値よりも低い場合は、該被加工物と該保持面との間に異物が存在しないと判定し、該圧力測定手段によって測定された圧力が該しきい値よりも高い場合は、該被加工物と該保持面との間に異物が存在すると判定する制御手段と、を備えることを特徴とする保持装置。
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