JP4323129B2 - 板状物の搬送機構 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状の支持フレームに装着された保護テープに貼着された半導体ウエーハ等の板状物を搬送するための搬送機構および搬送機構を備えたダイシング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状の板状物である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にIC、LSI等の回路を形成し、該回路が形成された各領域をストリートと呼ばれる切断ラインに沿ってダイシング装置によって分割することにより個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハを有効に用いるためには、分割の際の切削幅を如何に小さくするかが重要である。半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般にダイシング装置が用いられており、このダイシング装置は厚さが15μm程度の切削ブレードによって半導体ウエーハを切削する。また、レーザー光線によって半導体ウエーハに形成された切断ラインにショックを与え、切断ラインを割断して個々の半導体チップに形成する方法も用いられている。このように、半導体ウエーハをダイシング装置によって分割する場合、分割された半導体チップがバラバラにならないように予め半導体ウエーハは保護テープを介して支持フレームに支持されている。支持フレームは、半導体ウエーハを収容する開口部と保護テープが貼着されるテープ貼着部とを備えた環状に形成されており、開口部に位置する保護テープに半導体ウエーハを貼着して支持する。このようにして保護テープを介して支持フレームに支持された半導体ウエーハが分割された複数個の半導体チップは、保護テープを介して支持フレームに支持された状態で支持フレームを吸引保持する保持手段を備えた搬送機構によって次工程に搬送される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
而して、半導体ウエーハは脆性材料によって形成されているために、半導体ウエーハが分割された複数個の半導体チップは支持フレームを吸引保持して搬送する際に、保護テープの撓みに起因して隣接する半導体チップ同士が接触して欠損または破損の原因となるという問題がある。
また、近年、半導体チップを使用する電気機器の小型化および軽量化が進み、半導体ウエーハの厚さは100μm以下、より好ましくは50μm以下に加工することが望まれている。このため、100乃至50μm以下に研磨加工された半導体ウエーハを保護テープを介して支持フレームに支持し、ダイシング装置等の加工装置に搬送されるが、支持フレームを吸引保持して搬送する際に、保護テープの撓みに起因して半導体ウエーハが湾曲して半導体ウエーハにストレスが生じるという問題がある。
【0004】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、支持フレームに装着された保護テープに貼着された半導体ウェーハ等の板状物を損傷することなく搬送することができる搬送機構を提供することにある。
【0005】
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、
環状支持フレーム、該支持フレームの内側開口部を覆うように該支持フレームの裏面に貼着された保護テープ、及び該支持フレームの該内側開口部内において該保護テープの上面に貼着された、複数個のチップに切断された板状物を搬送するための搬送機構にして、
吸引保持機構と該吸引保持機構を移動せしめるための移動機構とから構成され、
該吸引保持機構は、支持部材、該支持部材に装着された吸引保持部材、及び該支持部材に装着された複数個の吸引パッドを含み、
該吸引保持部材は、下方が開放された円形状の凹部から成る負圧室を規定する環状側壁及び上壁を有し、該側壁の下面には環状シール部材が装着されており、該環状シールが該支持フレームの上面に接触せしめられ、該負圧室には第一の吸引手段が接続されており、
該吸引パッドは、該吸引保持部材の径方向外側に配設されていて、該吸引保持部材の径方向外側で該支持フレームの上面に接触せしめられ、該吸引パッドには第二の吸引手段が接続されており、
該吸引保持部材及び該吸引パッドは該支持部材に上下方向に摺動可能に装着され且つバネによって下方に付勢されている、
ことを特徴とする板状物の搬送機構が提供される。
【0006】
該第一の吸引手段は該負圧室の圧力を大気圧よりも1〜5KPa低い値に設定せしめることが望ましい。また、該第二の吸引手段は該吸引パッドの圧力を大気圧よりも70KPa低い値に設定せしめることが望ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された板状物の搬送機構およびこの搬送機構を備えたダイシング装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
図1には、本発明に従って構成された板状物の搬送機構を装備したダイシング装置としての切削装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における切削装置は、略直方体状の装置ハウジング2を具備している。この装置ハウジング2内には、被加工物を保持するチャックテーブル3が切削送り方向である矢印Xで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル3は、吸着チャック支持台31と、該吸着チャック支持台31上に装着された吸着チャック32を具備しており、該吸着チャック32の表面である載置面上に被加工物である例えば円板形状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル3は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。
【0011】
図示の実施形態における切削装置は、切削手段としてのスピンドルユニット4を具備している。スピンドルユニット4は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Yで示す方向および切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング41と、該スピンドルハウジング41に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転駆動される回転スピンドル42と、該回転スピンドル42に装着された切削ブレード43とを具備している。
【0012】
図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル3を構成する吸着チャック32の表面に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード43によって切削すべき領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりするための撮像機構5を具備している。この撮像機構5は顕微鏡やCCDカメラ等の光学手段からなっている。また、ダイシング装置は、撮像機構5によって撮像された画像を表示する表示手段6を具備している。
【0013】
図示の実施形態における切削装置は、被加工物としての半導体ウエーハ8をストックするカセット7を具備している。ここで、被加工物としての半導体ウエーハ8と支持フレーム9および保護テープ10の関係について説明する。支持フレーム9は、ステンレス鋼等の金属材によって環状に形成されており、半導体ウエーハを収容する開口部91と保護テープが貼着されるテープ貼着部92(図1の状態における裏面に形成されている)を備えている。保護テープ10は上面に粘着層を備え上記開口部91を覆うようにテープ貼着部92に装着されており、この保護テープ10の上面に半導体ウエーハ8が貼着される。このように保護テープ10を介して支持フレーム9に支持された半導体ウエーハ8は、上記カセット7に収容される。また、カセット7は、カセット載置部70において図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル71上に載置される。
【0014】
図示の実施形態における切削装置は、カセット7に収容された被加工物としての半導体ウエーハ8(支持フレーム9に保護テープ10によって支持された状態)を仮置き部11に搬出する被加工物搬出機構12と、該被加工物搬出機構12によって搬出された半導体ウエーハ8を上記チャックテーブル3上に搬送する第1の搬送機構13と、チャックテーブル3上において切削加工された半導体ウエーハ8を洗浄する洗浄手段14と、チャックテーブル3上において切削加工された半導体ウエーハ8を洗浄手段14へ搬送する第2の搬送機構15を具備している。なお、図示の実施形態においては、洗浄手段14で洗浄された半導体ウエーハ8を上記仮置き部11に搬送する第3の搬送機構は、上記第1の搬送機構13がその機能を具備している。
【0015】
次に、上記第1の搬送機構13について、図2および図3を参照して説明する。
図示の実施形態における第1の搬送機構13は、L字状の作動アーム131を備えている。このL字状の作動アーム131は、その一端部が昇降手段132に連結されている。昇降手段132は例えばエアピストン等からなっており、作動アーム131を図2において矢印130aで示すように上下方向に作動せしめる。また、作動アーム131の一端部と連結した昇降手段132は、正転・逆転可能な電動モータを含む移動機構133に連結されている。従って、移動機構133を正転方向または逆転方向に駆動することにより、作動アーム131は昇降手段132を中心として図2において矢印130bで示す方向に揺動せしめられる。この結果、作動アーム131は水平面内で作動せしめられ、この作動アーム131の他端部に装着される後述する吸引保持機構20が水平面内において、上記仮置き部11と上記チャックテーブル3および上記洗浄手段14との間を移動せしめられる。
【0016】
上記作動アーム131の他端部に装着される吸引保持機構20は、作動アーム131の他端部の下面に装着された支持部材21を具備している。この支持部材21はH字状に形成されており、中央支持部211と、該中央支持部211の両端にそれぞれ形成され中央支持部211と直交する方向に延びる両側支持部212、212とからなっている。
【0017】
上記支持部材21を構成する中央支持部211には取付部211aおよび211bが設けられており、この取付部211aおよび211bに上記半導体ウエーハ8を保護テープ10を介して支持する支持フレーム9の上面を吸引保持するための吸引保持部材22が配設されている。吸引保持部材22は、図3および図4に示すように環状の側壁221と上壁222とを有し下方が開放された円形状の凹部からなる負圧室223を備えたカップ状に形成されており、環状の側壁221の下面が支持フレーム9に接触する接触部として機能するようになっている。なお、図示の実施形態においては、環状の側壁221の下面にはゴム等からなる環状のシール部材221aが装着されている。従って、図示の実施形態においては環状のシール部材221aが支持フレーム9に接触する接触部として機能する。吸引保持部材22の負圧室223はフレキシブルパイプ23を介して図示しない吸引手段に接続されており、吸引源と適宜連通するようになっている。なお、吸引保持部材22の負圧室223が接続される吸引源の圧力は、大気圧より1〜5KPa(キロパスカル)低い値に設定されている。このように構成された吸引保持部材22は、上記取付部211aおよび211bに上下方向に摺動可能に配設された支持ロッド24、24、24の下端に取付けれており、取付部211aおよび211bの下面との間に配設されたコイルばね25、25、25によって下方に押圧すべく付勢されている。
【0018】
図示の実施形態における吸引保持機構20は、上記吸引保持部材22の径方向外側に配設され支持フレーム9の上面を吸引保持する複数個(図示の実施形態にいうては4個)の吸引パッド26、26、26、26を具備している。この吸引パッド26、26、26、26は従来周知のものでよく、上記支持部材21を構成する両側支持部212、212のそれぞれ両端部に配設されており、それぞれフレキシブルパイプ27、27、27、27を介して図示しない吸引手段に接続されており、吸引源と適宜連通するようになっている。なお、吸引パッド26、26、26、26が接続される吸引源の圧力は、大気圧より70KPa(キロパスカル)程度低い値に設定されている。上記フレキシブルパイプ27、27、27、27は、上記作動アーム131の中または作動アーム131に沿って配設されることが望ましい。また、吸引パッド26、26、26、26は、それぞれ両側支持部212、212に上下方向に摺動可能に配設された支持ロッド28、28、28、28の下端に取付けれており、それぞれ両側支持部212、212の下面との間に配設されたコイルばね29、29、29、29によって下方に押圧すべく付勢されている。
【0019】
次に、第2の搬送機構15について、図5を参照して説明する。
図示の実施形態における第2の搬送機構15は、作動アーム151を備えている。この作動アーム151は、その一端部が図示しない従来から用いられている往復移動機構に連結されている。従って、作動アーム151の他端部に装着される後述する吸引保持機構20が水平面内において、上記洗浄手段14と上記チャックテーブル3との間を移動せしめられる。
【0020】
上記作動アーム151の他端部に装着される吸引保持機構20は、支持部材21と、該支持部材21に配設された吸引保持部材22と、該吸引保持部材22の径方向外側に配設された吸引パッド26、26、26、26とからなっている。この吸引保持機構20は上記図2乃至3図4に示す第1の搬送機構13の吸引保持機構20と実質的に同一の構成であり、従って、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【0021】
吸引保持機構20を構成する支持部材21の中央支持部211の上面には、2個のバキューム分配器152a、152bが配設されている。この2個のバキューム分配器152a、152bは、それぞれフレキシブルパイプ153a、153bを介して図示しない吸引手段に接続されており、吸引源と適宜連通するようになっている。なお、一方のバキューム分配器152aが接続される吸引源の圧力は大気圧より1〜5KPa(キロパスカル)低い値に設定されており、他方のバキューム分配器152bが接続される吸引源の圧力は大気圧より70KPa(キロパスカル)程度低い値に設定されている。一方のバキューム分配器152aには吸引保持部材22の負圧室223(図3参照)がフレキシブルパイプ23によって接続されており、他方のバキューム分配器152bがフレキシブルパイプ27、27、27、27によって4個の吸引パッド26、26、26、26に接続されている。支持部材21に配設されたバキューム分配器152a、152bと上記作動アーム151との間には昇降手段154が配設されている。この昇降手段154は、例えばエアピストン等からなっている。
【0022】
本発明に従って構成された板状物の搬送機構を装備したダイシング装置としての切削装置は以上のように構成されており、以下その作動を図1に基づいて説明する。
カセット7の所定位置に収容された支持フレーム9にテープ10を介して支持された状態の半導体ウエーハ8(以下、支持フレーム9にテープ10によって支持された状態の半導体ウエーハ8を単に半導体ウエーハ8という)は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル71が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段12が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ8を仮置き部11に搬出する。仮置き部11に搬出された半導体ウエーハ8は、第1の搬送機構13を構成する昇降手段132、移動機構133および図示しない吸引手段の作動によって吸引保持機構20に吸引保持され、上記チャックテーブル3を構成する吸着チャック32の載置面上に搬送される。このとき、第1の搬送機構13を構成する吸引保持機構20は図3に示すように吸引保持部材22を構成する環状のシール部材221aの下面を半導体ウエーハ8を保護テープ10を介して支持する支持フレーム9の上面に接触して吸引保持するとともに、4個の吸引パッド26、26、26、26によって支持フレーム9の上面を吸引保持する。このように吸引保持機構20によって支持フレーム9を吸引保持する際には、吸引保持部材22の負圧室223に作用する負圧によって半導体ウエーハ8が装着された保護テープ10も吸引保持される。従って、半導体ウエーハ8の重力によって保護テープ10が垂れ下がることがないため、半導体ウエーハ8の厚さが100乃至50μm以下に研磨加工されたものであっても搬送する際に保護テープ10の撓みに起因して半導体ウエーハ8が湾曲することはなく、湾曲することによって生ずるストレスを未然に防止することができる。この吸引保持部材22による吸引保持においては、負圧室223に作用する負圧が大きい程吸引保持力は得られるが、半導体ウエーハ8を逆側へ湾曲(中央部が上側に湾曲)するように作用せしめる力が大きくなるので、適正な値に設定することが望ましい。本発明者等の実験によれば、吸引保持部材22の負圧室223に作用する負圧は、大気圧より1〜5KPa(キロパスカル)低い値が適当であることが判った。なお、図示の実施形態においては、半導体ウエーハ8を支持するフレーム9は吸引保持機構20と4個の吸引パッド26、26、26、26によって吸引保持されるので、その保持が確実となる。
【0023】
上記第1の搬送機構13によってチャックテーブル3の吸着チャック32上に搬送された半導体ウエーハ8は、第1の搬送機構13を構成する吸引保持機構20の吸引保持機構20と4個の吸引パッド26、26、26、26による吸引保持が解除されるとともに、吸着チャック32に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ8を吸引保持したチャックテーブル3は、撮像機構5の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル3が撮像機構5の直下に位置付けられると、撮像機構5によって半導体ウエーハ8に形成されている切断ラインが検出され、スピンドルユニット4を割り出し方向である矢印Y方向に移動調節して精密位置合わせ作業が行われる。
【0024】
その後、切削ブレード43を所定の方向に回転させつつ、半導体ウエーハ8を吸引保持したチャックテーブル3を切削送り方向である矢印Xで示す方向(切削ブレード43の回転軸と直交する方向)に例えば30mm/秒の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル3に保持された半導体ウエーハ8は切削ブレード43により所定の切断ラインに沿って切断される。即ち、切削ブレード43は割り出し方向である矢印Yで示す方向および切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動調整されて位置決めされたスピンドルユニット4に装着され、回転駆動されているので、チャックテーブル3を切削ブレード43の下側に沿って切削送り方向に移動することにより、チャックテーブル3に保持された半導体ウエーハ8は切削ブレード43により所定の切断ラインに沿って切削される。切断ラインに沿って切断すると、半導体ウエーハ8は個々の半導体チップに分割される。分割された半導体チップは、保護テープ10の作用によってバラバラにはならず、支持フレーム9に支持された半導体ウエーハ8の状態が維持されている。このようにして半導体ウエーハ8の切断が終了した後、半導体ウエーハ8を保持したチャックテーブル3は、最初に半導体ウエーハ8を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ8の吸引保持を解除する。
【0025】
次に、チャックテーブル3上において吸引保持が解除された個々の半導体チップに分割されている半導体ウエーハ8は、第2の搬送機構15を構成する昇降手段154、図示しない往復移動機構および吸引手段の作動によって吸引保持機構20に吸引保持され、上記洗浄手段14に搬送される。このとき、吸引保持機構20は、第2の搬送機構15を構成する吸引保持機構20は、上記第1の搬送機構13の吸引保持機構20と同様に吸引保持部材22を構成する環状のシール部材221aの下面を半導体ウエーハ8を保護テープ10を介して支持する支持フレーム9の上面に接触して吸引保持するとともに、4個の吸引パッド26、26、26、26によって支持フレーム9の上面を吸引保持する。このように吸引保持機構20によって支持フレーム9を吸引保持する際には、吸引保持部材22の負圧室223に作用する負圧によって図4に示すように個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハ8が装着された保護テープ10も吸引保持される。この結果、保護テープ10は中央部が凸状に持ち上げられるので、半導体ウエーハ8が分割された半導体チップ相互間の隙間が保持されるため、半導体チップ同士の接触が防止される。従って、半導体チップ同士が接触することによって生ずる欠損または破損を防止することができる。
【0026】
上記のようにして洗浄手段14に搬送された個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハ8は、洗浄手段14によって上記切削時に生成されたコンタミが洗浄除去される。洗浄手段14によって洗浄されてた半導体ウエーハ8は、第3の搬送機構として機能する上記第1の搬送機構13によって上記仮置き部11に搬送される。このとき、第1の搬送機構13を構成する吸引保持機構20は、上記第2の搬送機構15を構成する吸引保持機構20と同様に図4に示すように吸引保持部材22を構成する環状のシール部材221aの下面を半導体ウエーハ8を保護テープ10を介して支持する支持フレーム9の上面に接触して吸引保持するとともに、4個の吸引パッド26、26、26、26によって支持フレーム9の上面を吸引保持する。従って、上述したように吸引保持部材22の負圧室223に作用する負圧によって個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハ8が装着された保護テープ10も吸引し、保護テープ10を凸状に持ち上げるので、半導体チップ相互間の隙間が保持され、隣接する半導体チップ同士が接触することはなく、半導体チップ同士が接触することによって生ずる欠損または破損を防止することができる。仮置き部11に搬送され半導体ウエーハ8は、被加工物搬出手段12によってカセット7の所定位置に収納される。
【0027】
【発明の効果】
本発明による板状物の搬送機構は以上のように構成されているので、次の作用効果を奏する。
【0028】
即ち、本発明による板状物の搬送機構は、下方が開放された負圧室を備え下面に支持フレームの上面に接触する環状の接触部を有し該負圧室が負圧源に接続された吸引保持部材と、支持フレームに保護テープを介して支持された板状物の上面を吸引保持する板状物保持手段とを有する吸引保持機構を具備しているので、支持フレームを吸引保持する際には、吸引保持部材の負圧室に作用する負圧によって板状物が装着された保護テープも吸引保持される。従って、板状物が極めて薄い場合でもまた複数個のチップに分割されていても、吸着保持して搬送する際に保護テープの撓みに起因して湾曲したりチップ同士が接触することはなく、板状物を損傷することなく搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による本発明に従って構成された板状物の搬送機構を装備したダイシング装置としての切削装置の斜視図。
【図2】本発明に従って構成された搬送機構としての第1の搬送機構の斜視図。
【図3】本発明に従って構成された搬送機構の第1の使用形態を示す断面図。
【図4】本発明に従って構成された搬送機構の第2の使用形態を示す断面図。
【図5】本発明に従って構成された搬送機構としての第2の搬送機構の斜視図。
【符号の説明】
2:装置ハウジング
3:チャックテーブル
31:吸着チャック支持台
32:吸着チャック
4:スピンドルユニット
41:スピンドルハウジング
42:回転スピンドル
43:切削ブレード
5:撮像機構
6:表示手段
7:カセット
71:カセットテーブル
8:支持フレーム
9:テープ
10:半導体ウエーハ
11:被加工物載置領域
12:被加工物搬出手段
13:第1の搬送機構
131:作動アーム
132:昇降手段
133:移動機構
14:洗浄手段
15:第2の搬送機構
151:作動アーム
152:バキューム分配器
154:昇降手段
20:吸引保持機構
21:支持部材
22:吸引保持部材
221:吸引保持部材の側壁
222:吸引保持部材の上壁
223:吸引保持部材の負圧室
26:吸引パッド

Claims (3)

  1. 環状支持フレーム、該支持フレームの内側開口部を覆うように該支持フレームの裏面に貼着された保護テープ、及び該支持フレームの該内側開口部内において該保護テープの上面に貼着された、複数個のチップに切断された板状被加工物を搬送するための搬送機構にして、
    吸引保持機構と該吸引保持機構を移動せしめるための移動機構とから構成され、
    該吸引保持機構は、支持部材、該支持部材に装着された吸引保持部材、及び該支持部材に装着された複数個の吸引パッドを含み、
    該吸引保持部材は、下方が開放された円形状の凹部から成る負圧室を規定する環状側壁及び上壁を有し、該側壁の下面には環状シール部材が装着されており、該環状シールが該支持フレームの上面に接触せしめられ、該負圧室には第一の吸引手段が接続されており、
    該吸引パッドは、該吸引保持部材の径方向外側に配設されていて、該吸引保持部材の径方向外側で該支持フレームの上面に接触せしめられ、該吸引パッドには第二の吸引手段が接続されており、
    該吸引保持部材及び該吸引パッドは該支持部材に上下方向に摺動可能に装着され且つバネによって下方に付勢されている、
    ことを特徴とする搬送機構。
  2. 該第一の吸引手段は該負圧室の圧力を大気圧よりも1〜5KPa低い値にせしめる、請求項1記載の搬送機構。
  3. 該第二の吸引手段は該吸引パッドの圧力を大気圧よりも70KPa低い値にせしめる、請求項1又は2記載の搬送機構。
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