JP2023125849A - 搬送機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のチップの搬送中に、各チップの乾燥を防ぐと共に、テープの撓みを低減する搬送機構を提供する。【解決手段】リングフレーム17の中央部の開口を塞ぐ様にリングフレームに貼り付けられたテープ15に対して複数のチップ13aに分割された被加工物11が開口に対応する領域において貼り付けられ、リングフレーム、テープ及び複数のチップが一体化されたフレームユニット19を搬送する搬送機構であって、搬送機構は、フレームユニットを保持する保持機構と、保持機構を移動させる移動機構と、を備える。保持機構は、リングフレームを夫々保持する複数の保持部材22cを有するリングフレーム保持機構26と、底部に1以上の開口を有する板状のヘッド部28を有し、フレームユニットの搬送時に加湿された気体を1以上の開口から複数のチップに向かって供給することで複数のチップの乾燥を抑制する加湿気体供給機構42と、を含む。【選択図】図6

Description

本発明は、リングフレームの中央部の開口を塞ぐ様にリングフレームに貼り付けられたテープに対して複数のチップに分割された被加工物が該開口に対応する領域において貼り付けられ、リングフレーム、テープ及び複数のチップが一体化されたリングフレームユニットを搬送する搬送機構に関する。
半導体ウェーハ等の被加工物を切削する際には、高速で回転する切削ブレードと被加工物との間の潤滑のために純水等の切削水を切削ブレードに供給すると共に、被加工物と切削ブレードとが接触する加工点を冷却するために純水等の冷却水を加工点に供給する。
切削時には、高速で回転する切削ブレードをチャックテーブルで吸引保持された被加工物に切り込ませた状態でチャックテーブルを加工送りする。これにより、被加工物の一面に格子状に設定された複数の分割予定ラインの各々に沿って被加工物を切削し、被加工物を複数のチップ(デバイスチップ)に分割する。
切削中には、切り粉等のコンタミネーションが発生し、コンタミネーションを含む使用済の切削水及び冷却水によりチップが汚染される。チップにコンタミネーションが付着すると製品不良の原因となる。
そこで、搬送機構により切削後の被加工物(即ち、複数のチップ)をチャックテーブルからスピンナ洗浄装置へ搬送し、切削後の被加工物をスピンナ洗浄装置で洗浄する。
しかし、切削終了から洗浄開始までの間に水分が乾燥してコンタミネーションがチップに固着した場合には、スピンナ洗浄装置を用いて洗浄してもチップからコンタミネーションを完全には除去できない。
そこで、搬送中におけるチップの乾燥を防止するために、上壁と環状側壁とを有する洗浄水貯留部材を備える搬送機構が提案されている(例えば、特許文献1参照)。切削後の被加工物を搬送する際には、まず、テープを介してリングフレームに支持された各チップを覆う様に、洗浄水貯留部材をテープ上に配置する。
次いで、洗浄水貯留部材とテープとで規定される円筒状の空間(即ち、洗浄水貯留室)を洗浄水で満たす。その後、搬送機構は、リングフレームを吸引保持した状態で、複数のチップをテープ及びリングフレームと一体的にスピンナ洗浄装置へ搬送する。
特開2010-87443号公報
しかし、洗浄水貯留室内に貯留される洗浄水の重さによりテープが撓むことで、テープ上に隣接して配置されているチップ同士が接触し、チップに割れや欠けが生じ得る。
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、複数のチップの搬送中に、各チップの乾燥を防ぐと共に、テープの撓みを低減することを目的とする。
本発明の一態様によれば、リングフレームの中央部の開口を塞ぐ様に該リングフレームに貼り付けられたテープに対して複数のチップに分割された被加工物が該開口に対応する領域において貼り付けられ、該リングフレーム、該テープ及び該複数のチップが一体化されたフレームユニットを搬送する搬送機構であって、該搬送機構は、該フレームユニットを保持する保持機構と、該保持機構を移動させる移動機構と、を備え、該保持機構は、該リングフレームをそれぞれ保持する複数の保持部材を有するリングフレーム保持機構と、底部に1以上の開口を有する板状のヘッド部を有し、該フレームユニットの搬送時に加湿された気体を該1以上の開口から該複数のチップに向かって供給することで該複数のチップの乾燥を抑制する加湿気体供給機構と、を含む搬送機構が提供される。
本発明の一態様に係る搬送機構は、フレームユニットの搬送時に加湿された気体を供給することで、洗浄水貯留室内に貯留される洗浄水にチップを浸すことでチップの乾燥を防ぐ場合に比べてテープの撓みを低減し、且つ、チップの乾燥を抑制できる。
切削装置の斜視図である。 上側搬送機構のフレーム等を示す斜視図である。 上側搬送機構のフレーム等を示す下面図である。 加湿気体供給源の一部断面側面図である。 切削後のフレームユニットの斜視図である。 フレームユニットを吸引保持して搬送する様子を示す側面図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図1は、切削装置2の斜視図である。なお、図1では、構成要素の一部を機能ブロック図で示す。また、図1におけるX軸方向(加工送り方向)、Y軸方向(割り出し送り方向)及びZ軸方向(上下方向)は、互いに直交する方向である。
切削装置2は、各構成要素を支持する基台4を備える。基台4の前方の角部には、開口4aが設けられている。開口4a内には、昇降機構(不図示)によって昇降するエレベータ6aが設けられている。エレベータ6aの上面には、複数のウェーハ(被加工物)11を収容するためのカセット6bが載せられる。
ウェーハ11は、例えば、シリコン等の半導体材料で形成された円盤状の単結晶基板を有する。なお、単結晶基板の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。ウェーハ11の表面11aには、格子状に複数の分割予定ライン(ストリート)が設定されている。
複数の分割予定ラインによって区画された各矩形領域には、IC(Integrated Circuit)等のデバイス13が形成されている。表面11aとは反対側に位置するウェーハ11の裏面11bには、ウェーハ11よりも大きい径を有するダイシングテープ(テープ)15の中央部が貼り付けられている。
ダイシングテープ15の外周部分には、金属で形成されたリングフレーム17が貼り付けられている。つまり、ダイシングテープ15は、リングフレーム17の中央部に形成されている開口17aを塞ぐ様に、リングフレーム17に貼り付けられている。
分割前のウェーハ11は、開口17aに対応する領域に貼り付けられており、ダイシングテープ15を介してリングフレーム17に支持されている。ウェーハ11及びリングフレーム17は、ダイシングテープ15を介して一体化され、フレームユニット19を形成している。
ウェーハ11は、フレームユニット19の状態で、カセット6bに収容されている。エレベータ6aの側方には、X軸方向に沿う長辺を有する矩形状の開口4bが形成されている。開口4b内には、テーブルカバー10が設けられている。
テーブルカバー10のX軸方向の両側には、X軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状のカバー部材12が設けられている。テーブルカバー10上には、円盤状のチャックテーブル14が設けられている。
チャックテーブル14の上面には、真空ポンプ、エジェクタ等の吸引源(不図示)から負圧が伝達し、フレームユニット19を吸引保持する保持面14aとして機能する。チャックテーブル14の外周部には、リングフレーム17を厚さ方向でそれぞれ挟持可能な複数のクランプユニット16が設けられている。
チャックテーブル14は、モータ等の回転駆動源(不図示)によりZ軸方向に略平行な回転軸の周りに回転可能に構成されている。また、チャックテーブル14は、不図示のボールねじ式のX軸方向移動機構(加工送りユニット)により、X軸方向に沿って移動可能に構成されている。
開口4bのうち開口4aに隣接する領域の上方には、カセット6bに対してフレームユニット19を搬入搬出する際に使用される一対のガイドレール(不図示)が設けられている。一対のガイドレールは、各長手部がY軸方向に沿って配置されており、X軸方向に沿って近接離隔する様に移動可能である。
基台4のX軸方向の中央部には、開口4bを跨ぐ様に門型の支持体4cが設けられている。Y‐Z平面に略平行な支持体4cの一面側には、フレームユニット19をそれぞれ搬送する下側搬送機構18及び上側搬送機構22が設けられている。
下側搬送機構18は、カセット6bからフレームユニット19を搬出する際と、洗浄後のフレームユニット19をカセット6bへ搬入する際と、に使用される。下側搬送機構18は、Z軸方向に沿って移動可能なピストンロッドを含むエアシリンダ18aを有する。
ピストンロッドの下端部にはX軸方向に沿って配置されたアーム部の基端部が固定されている。アーム部の先端部には、上面視で略H字形状のフレーム18bが固定されている。フレーム18bの四隅の底部側には、吸引パッド18cが設けられている。
各吸引パッド18cには、フレキシブルチューブ(不図示)を介して真空ポンプ、エジェクタ等の吸引源(不図示)から負圧が伝達する。吸引パッド18cは、リングフレーム17を吸引保持することでフレームユニット19を保持できる。
フレーム18bのうちエレベータ6a側の先端部には、リングフレーム17を把持可能な把持ユニット18dが設けられている。下側搬送機構18は、支持体4cに設けられた下側移動機構20を含む。
本実施形態の下側移動機構20は、ボールねじ式の移動機構であり、Y軸方向に沿って配置されたレール20aを有する。レール20aには、エアシリンダ18aの上端部がスライド可能に取り付けられている。
エアシリンダ18aの上端部にはナット部(不図示)が設けられている。ナット部には、Y軸方向に沿って配置されたねじ軸(不図示)がボール(不図示)を介して回転可能に連結されている。
ねじ軸の一端部には、モータ等の駆動源(不図示)が連結されている。駆動源を動作させることにより、下側搬送機構18はY軸方向に沿って移動する。次に、上側搬送機構22について説明する。
上側搬送機構(搬送機構)22は、チャックテーブル14から後述するスピンナ洗浄装置54へフレームユニット19を搬送する際に使用される。上側搬送機構22は、X軸方向に沿って突出する態様で設けられたアームを有し、アームの先端部には、Z軸方向に沿って移動可能なピストンロッドを含むエアシリンダ22aが設けられている。
ピストンロッドの下端部には、上面視で略H字形状のフレーム22bが固定されている。フレーム22bは、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属で形成されており、Y軸方向に沿って配置された一対の第1直線部22bを有する(図2参照)。
図2に示す様に、一対の第1直線部22bは、その長手方向の中間位置において、X軸方向に沿って配置された第2直線部22bで互いに連結されている。各第1直線部22bの先端部(即ち、フレーム22bの四隅)の底部側には、吸引パッド(保持部材)22cが設けられている。
各吸引パッド22cには、フレキシブルチューブ22dを介して真空ポンプ、エジェクタ等の吸引源24から負圧が伝達する。図2及び図3を参照して、上側搬送機構22について詳しく説明する。図2は、上側搬送機構22のフレーム22b等を示す斜視図であり、図3は、上側搬送機構のフレーム22b等を示す下面図である。
なお、図2では、構成要素の一部を、線や機能ブロック図で示す。フレーム22b及び4つの吸引パッド22cは、負圧によりリングフレーム17を吸引保持するリングフレーム保持機構26を構成する。
なお、吸引パッド22cに代えて、リングフレーム17をその厚さ方向でそれぞれ挟持可能なクランプユニット(不図示)を設けることで、リングフレーム17を保持するリングフレーム保持機構26を構成してもよい。
第2直線部22bの上面側には、エアシリンダ22aのピストンロッドの下端部が固定されている。第2直線部22bの下面側には、円盤状(板状)のヘッド部28が設けられている。
ヘッド部28の底部28aには、シャワーヘッドの様に複数(1以上)の開口28bが形成されている。各開口28bは、隣接する開口28b同士が略等間隔となる様に、底部28aの略全体に配置されている。
ヘッド部28の内部には管部(不図示)が形成されている。当該管部の一端部は、複数に分岐して各開口28bに接続しており、当該管部の他端部は、フレキシブルチューブ28cを介して加湿気体供給源30に接続されている。
図4は、加湿気体供給源30の一部断面側面図である。加湿気体供給源30は、例えば、切削装置2が配置されるクリーンルームに配置される。なお、加湿気体供給源30は、1つの切削装置2につき1つ設けられてもよく、1つの建屋につき1つ設けられてもよい。
加湿気体供給源30は、金属で形成された直方体状の筐体32を有する。筐体32の内部には空洞が形成されている。筐体32の内部の空洞は、仕切壁34によって第1空間32a及び第2空間32bの2つの空間に分けられている。
仕切壁34の一部には、第1空間32a及び第2空間32bを接続するための開口34aが形成されている。開口34aは、例えば、仕切壁34のZ軸方向半分よりも上方に形成されている。
第1空間32aには、送風機構36が配置されている。送風機構36は、筐体32に形成されているエア供給口(不図示)からエアを取り込み、仕切壁34の開口34aから第2空間32bへエア36aを送風する。
本実施形態の送風機構36は、モータ、羽根等で構成されたファンを有するが、送風の機能を実現できれば、送風機構36は、ファンに代えて、ブロワーを有してもよく、圧縮機を有してもよい。
第2空間32bの開口34aよりも下側には、純水38が貯留されている。第2空間32bの底部には、この純水に浸かる様に、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等で形成された超音波振動子を含む超音波振動板40が固定されている。
電源に接続された発振器等を使用して、超音波振動に適した周波数の電力を超音波振動子に供給すれば、超音波振動板40から純水38へ20kHz以上の所定の振動数を有する超音波振動が伝達される。
超音波振動板40からの超音波振動により、第2空間32bには純水38のミスト38aが発生する(超音波霧化)。なお、超音波振動板40に代えて、投込型の超音波振動子が第2空間32bの底部に配置されてもよい。
第2空間32bの上部には、円筒状の管部34bが設けられている。管部34bの下端は、第2空間32b内に突出しており、管部34bの上端には、フレキシブルチューブ28cが接続されている。
超音波振動により発生したミスト38aは、エア36aの流れに乗って第1空間32aから管部34b及びフレキシブルチューブ28c介して、ヘッド部28へ供給される。
ヘッド部28の各開口28bからは、純水38のミスト38aで加湿された気体、即ち、加湿エア36bが供給される。例えば、開口28bからは、クリーンルームの室温±2℃の温度、50%以上60%以下の相対湿度の加湿エア36bが供給される。
この様に、切削装置2の内部空間にあるエアや切削装置2が配置されたクリーンルーム内のエアに比べて湿度が高い加湿エア36bが、ヘッド部28の開口28bから供給される。
上側搬送機構22でチャックテーブル14からスピンナ洗浄装置54へフレームユニット19を搬送する際に、切削を経て分割されたウェーハ11(即ち、複数のデバイスチップ13a(図5参照))を加湿エア36bで湿らせることにより乾燥を抑制できる。
本実施形態において、ヘッド部28、フレキシブルチューブ28c、加湿気体供給源30等は、加湿気体供給機構42を構成する。更に、上述のリングフレーム保持機構26と、加湿気体供給機構42とは、フレームユニット19を保持する保持機構44を構成する。
ここで、図1に戻って、切削装置2の他の構成について説明する。上側搬送機構22は、支持体4cに設けられた上側移動機構(移動機構)46を含む。上側移動機構46は、例えば、ボールねじ式の移動機構である。上側移動機構46は、Y軸方向に沿って配置されたレール46aを有する。
レール46aには、上側搬送機構22のアームの基端部がスライド可能に取り付けられている。このアームの基端部にはナット部(不図示)が設けられている。ナット部には、Y軸方向に沿って配置されたねじ軸(不図示)がボール(不図示)を介して回転可能に連結されている。
ねじ軸の一端部には、モータ等の駆動源(不図示)が連結されている。駆動源を動作させることにより、保持機構44はY軸方向に沿って移動する。支持体4cに対して下側搬送機構18及び上側搬送機構22の反対側には、開口4bを跨ぐ様に門型の支持体4dが設けられている。
Y‐Z平面に略平行な支持体4dの一面側には、一対の切削ユニット移動機構(割り出し送りユニット、切り込み送りユニット)48が設けられている。各切削ユニット移動機構48は、それぞれボールねじ式のY軸方向移動機構及びZ軸方向移動機構を有する。
各切削ユニット移動機構48は、切削ユニット50をY軸方向及びZ軸方向に沿って移動させる。切削ユニット50はスピンドルハウジングを有する。スピンドルハウジングには、Y軸方向に略平行に配置された円柱状のスピンドル(不図示)の一部が回転可能に収容されている。
スピンドルの一端部には、モータ等の回転駆動源(不図示)が設けられており、スピンドルの他端部には、円環状の切り刃を有する切削ブレードが装着されている。また、切削ユニット50には、保持面14aと対面する様に配置されたカメラユニット52が設けられている。
ウェーハ11を切削する際には、まず、下側搬送機構18が一対のガイドレール(不図示)を利用して、カセット6bから1つのフレームユニット19をチャックテーブル14へ搬送する。
保持面14a及び4つのクランプユニット16で吸引保持されたフレームユニット19は、1又は2つの切削ユニット50により各分割予定ラインに沿って切削され、複数のデバイスチップ(チップ)13aに分割される(図4参照)。
図5は、切削後のフレームユニット19の斜視図である。各分割予定ラインに沿って形成された切削溝13bにより、ウェーハ11は、複数のデバイスチップ13aに分割される。なお、複数のデバイスチップ13aは、リングフレーム17の開口17aに対応する領域においてダイシングテープ15に貼り付けられている。
切削後は、複数のデバイスチップ13a、ダイシングテープ15及びリングフレーム17が、フレームユニット19を形成する。上述の様に、切削中には、切り粉等のコンタミネーションが発生し、コンタミネーションを含む使用済の切削水及び冷却水によりデバイスチップ13aが汚染される。
切削後には、各デバイスチップ13aを洗浄するために、上側搬送機構22が、フレームユニット19を吸引保持してチャックテーブル14からスピンナ洗浄装置54へ搬送する。図6は、上側搬送機構22で切削終了後のフレームユニット19を吸引保持して搬送する様子を示す側面図である。なお、図6では、構成要素の一部を、線や機能ブロック図で示す。
本実施形態では、切削終了後、上側搬送機構22のアームをチャックテーブル14の上方に移動させ、リングフレーム保持機構26でリングフレーム17の四箇所を吸引保持すると共に、加湿気体供給機構42により各デバイスチップ13aに向かって加湿エア36bを供給する。
本実施形態では、フレームユニット19の搬送時に加湿エア36bを供給することで、洗浄水貯留室内に貯留される洗浄水にデバイスチップ13aを浸すことでデバイスチップ13aの乾燥を防ぐ場合に比べてダイシングテープ15の撓みを低減し、且つ、デバイスチップ13aの乾燥を抑制できる。
ここで、再度図1に戻る。Y軸方向において開口4bに対して開口4aとは反対側には、円形の開口4eが形成されている。開口4eには、スピンナ洗浄装置54が設けられている。
スピンナ洗浄装置54は、フレームユニット19を吸引保持した状態で高速に回転可能なスピンナテーブル56を有する。スピンナテーブル56の近傍には、揺動アーム58が設けられている。揺動アーム58の先端部には、ノズル(不図示)が設けられている。
洗浄時には、フレームユニット19を吸引保持したスピンナテーブル56を高速回転させると共に、揺動アーム58を揺動させながら純水及びエアが混合された混合流体を下方へ噴射することで、デバイスチップ13aを洗浄する。
洗浄後のフレームユニット19は、下側搬送機構18により一対のガイドレールを介して、スピンナ洗浄装置54からカセット6bへ搬送される。切削装置2の各構成要素の動作は、制御ユニット60により制御される。
制御ユニット60は、例えば、CPU(Central Processing Unit)に代表されるプロセッサ等の処理装置と、主記憶装置と、補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。
主記憶装置は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を含み、補助記憶装置は、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等を含む。
補助記憶装置には、所定のプログラムを含むソフトウェアが記憶されている。このソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニット60の機能が実現される。
本実施形態では、フレームユニット19の搬送時に加湿エア36bを供給することで、洗浄水貯留室内に貯留される洗浄水にデバイスチップ13aを浸すことでデバイスチップ13aの乾燥を防ぐ場合に比べてダイシングテープ15の撓みを低減し、且つ、デバイスチップ13aの乾燥を抑制できる。
この様にして、フレームユニット19の搬送時において、デバイスチップ13aの乾燥の抑制と、隣接するデバイスチップ13a同士の接触による欠け等の発生率の低減と、を両立できる。
その他、上述の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。例えば、ヘッド部28の底部28aには、複数の開口28bに代えて、1つの開口28bよりも大径の開口を1つだけ設けてもよい。
2:切削装置
4:基台、4a,4b:開口、4c,4d:支持体、4e:開口
6a:エレベータ、6b:カセット
10:テーブルカバー、12:カバー部材
11:ウェーハ(被加工物)、11a:表面、11b:裏面
13:デバイス、13a:デバイスチップ(チップ)、13b:切削溝
14:チャックテーブル、14a:保持面、16:クランプユニット
15:ダイシングテープ(テープ)、17:リングフレーム、17a:開口
18:下側搬送機構
18a:エアシリンダ、18b:フレーム、18c:吸引パッド、18d:把持ユニット
19:フレームユニット
20:下側移動機構、20a:レール
22:上側搬送機構(搬送機構)、22a:エアシリンダ
22b:フレーム、22b:第1直線部、22b:第2直線部
22c:吸引パッド(保持部材)、22d:フレキシブルチューブ
24:吸引源、26:リングフレーム保持機構
28:ヘッド部、28a:底部、28b:開口、28c:フレキシブルチューブ
30:加湿気体供給源、32:筐体、32a:第1空間、32b:第2空間
34:仕切壁、34a:開口、34b:管部
36:送風機構、36a:エア、36b:加湿エア(加湿された気体)
38:純水、38a:ミスト、40:超音波振動板
42:加湿気体供給機構、44:保持機構
46:上側移動機構(移動機構)、46a:レール
48:切削ユニット移動機構、50:切削ユニット、52:カメラユニット
54:スピンナ洗浄装置、56:スピンナテーブル、58:揺動アーム
60:制御ユニット

Claims (1)

  1. リングフレームの中央部の開口を塞ぐ様に該リングフレームに貼り付けられたテープに対して複数のチップに分割された被加工物が該開口に対応する領域において貼り付けられ、該リングフレーム、該テープ及び該複数のチップが一体化されたフレームユニットを搬送する搬送機構であって、
    該搬送機構は、
    該フレームユニットを保持する保持機構と、
    該保持機構を移動させる移動機構と、
    を備え、
    該保持機構は、
    該リングフレームをそれぞれ保持する複数の保持部材を有するリングフレーム保持機構と、
    底部に1以上の開口を有する板状のヘッド部を有し、該フレームユニットの搬送時に加湿された気体を該1以上の開口から該複数のチップに向かって供給することで該複数のチップの乾燥を抑制する加湿気体供給機構と、
    を含むことを特徴とする搬送機構。
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