JP5007166B2 - 研削装置のチャックテーブル機構 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削する研削装置に装備される被加工物を保持するためのチャックテーブル機構に関する。

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数個形成された半導体ウエーハは、個々のチップに分割される前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚さに形成されている。半導体ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを吸引保持するチャックテーブルと、該チャックテーブル上に吸引保持されたウエーハを研削する研削手段と、該チャックテーブル上で研削されたウエーハを吸引保持して搬出するウエーハ搬出手段を具備している。

このような研削装置においては、先ずチャックテーブル上にウエーハを載置し、吸引手段を作動してチャックテーブル上にウエーハを吸引保持する。そして、チャックテーブルに吸引保持されたウエーハを研削した後、ウエーハをチャックテーブルから搬出する際には、チャックテーブルによるウエーハの吸引保持を解除する。このウエーハの吸引保持を解除する際には、吸引手段による吸引力を遮断するとともに、吸引経路に圧縮空気と水の混合流体からなるブロー流体を供給してチャックテーブルの保持面に噴出することにより、チャックテーブルの吸着面からウエーハを浮き上がらせている。

しかるに、ブロー流体を吸引経路に供給すると、吸引経路が減圧状態であるため、ブロー流体が一時的にチャックテーブルの保持面に勢い良く噴出する。この結果、研削されたウエーハが１００μm以下に薄く形成されている場合には、ウエーハが破損したりチャックテーブルから脱落するという問題がある。

このような問題を解消するために、吸引経路内の圧力を大気に開放する大気開放経路を吸引経路に接続して設けるとともに、大気開放経路に電磁開閉弁を配設し、ウエーハの吸引保持を解除する際に吸引手段による吸引力を遮断した後、上記電磁開閉弁を開路して吸引経路内を大気圧にしてから吸引経路にブロー流体を供給するようにした研削装置のチャックテーブル機構が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００３−６２７３０号公報

而して、既存の研削装置に大気開放経路を付設するのは可なり大きな改造工事となる。また、大気開放経路を開路して吸引経路内に大気圧を導入すると、上述したように吸引経路が減圧状態であるため、大気が一時的にチャックテーブルの吸着面に勢い良く噴出し、ウエーハがチャックテーブルから浮上して脱落する危険がある。

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、チャックテーブルに負圧を作用せしめる吸引経路に大気開放経路を付設することなく、ウエーハの吸引保持を解除する際にはウエーハをチャックテーブルの保持面から確実に剥がすことができる研削装置のチャックテーブル機構を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を吸引保持する保持面および該保持面に連通する連通路を備えたチャックテーブルと、該連通路に吸引通路を介して接続された吸引源と、該吸引通路に配設された第１の電磁開閉弁と、該連通路にブロー流体供給通路を介して接続されたブロー流体と、該ブロー流体供給通路に配設された第２の電磁開閉弁と、を具備する研削装置のチャックテーブル機構において、
該連通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
該圧力検出手段からの検出信号に基いて該第１の電磁開閉弁および該第２の電磁開閉弁を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該チャックテーブルに吸引保持された被加工物の吸引保持を解除する際には、該第１の電磁開閉弁を閉路するとともに該第２の電磁開閉弁を断続的に開閉し、該圧力検出手段からの検出信号が大気圧に達したら該第２の電磁開閉弁を開路せしめる、
ことを特徴とする研削装置のチャックテーブル機構が提供される。

本発明による研削装置のチャックテーブル機構においては、制御手段がチャックテーブルに吸引保持された被加工物の吸引保持を解除する際には、制御手段が第１の電磁開閉弁を閉路するとともに第２の電磁開閉弁を断続的に開閉し、圧力検出手段からの検出信号が大気圧に達したら第２の電磁開閉弁を開路せしめるので、連通路内の圧力を大気圧まで上昇させるために大気開放経路を設ける必要がない。また、連通路内の圧力が大気圧に達するまでは第２の電磁開閉弁を断続的に開閉するので連通路内の圧力は徐々に上昇するため、ブロー流体が一時的にチャックテーブルの保持面に勢い良く噴出することはなく、チャックテーブル上の被加工物が勢い良く浮上して脱落することはない。

以下、本発明に従って構成された研削装置のチャックテーブル機構の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成されたチャックテーブル機構が装備された研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研削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２の図１において右上端には、静止支持板２１が立設されている。この静止支持板２１の内側面には、上下方向に延びる２対の案内レール２２、２２および２３、２３が設けられている。一方の案内レール２２、２２には荒研削手段としての荒研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されており、他方の案内レール２３、２３には仕上げ研削手段としての仕上げ研削ユニット４が上下方向に移動可能に装着されている。

荒研削ユニット３は、ユニットハウジング３１と、該ユニットハウジング３１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント３２に装着された荒研削ホイール３３と、該ユニットハウジング３１の上端に装着されホイールマウント３２を矢印３２aで示す方向に回転せしめる電動モータ３４と、ユニットハウジング３１を装着した移動基台３５とを具備している。

上記移動基台３５には被案内レール３５１、３５１が設けられており、この被案内レール３５１、３５１を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２２、２２に移動可能に嵌合することにより、荒研削ユニット３が上下方向に移動可能に支持される。図示の形態における荒研削ユニット３は、上記移動基台３５を案内レール２２、２２に沿って移動させ研削ホイール３３を研削送りする研削送り機構３６を具備している。研削送り機構３６は、上記静止支持板２１に案内レール２２、２２と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド３６１と、該雄ねじロッド３６１を回転駆動するためのパルスモータ３６２と、上記移動基台３５に装着され雄ねじロッド３６１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ３６２によって雄ねじロッド３６１を正転および逆転駆動することにより、荒研削ユニット３を上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる。

上記仕上げ研削ユニット４も荒研削ユニット３と同様に構成されており、ユニットハウジング４１と、該ユニットハウジング４１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント４２に装着された研削ホイール４３と、該ユニットハウジング４１の上端に装着されホイールマウント４２を矢印４２aで示す方向に回転せしめる電動モータ４４と、ユニットハウジング４１を装着した移動基台４５とを具備している。

上記移動基台４５には被案内レール４５１、４５１が設けられており、この被案内レール４５１、４５１を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２３、２３に移動可能に嵌合することにより、仕上げ研削ユニット４が上下方向に移動可能に支持される。図示の形態における仕上げ研削ユニット４は、上記移動基台４５を案内レール２３、２３に沿って移動させ研削ホイール４３を研削送りする送り機構４６を具備している。送り機構４６は、上記静止支持板２１に案内レール２３、２３と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド４６１と、該雄ねじロッド４６１を回転駆動するためのパルスモータ４６２と、上記移動基台４５に装着され雄ねじロッド４６１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ４６２によって雄ねじロッド４６１を正転および逆転駆動することにより、仕上げ研削ユニット４を上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる。

図示の実施形態における研削装置は、上記静止支持板２１の前側において装置ハウジング２の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル５を具備している。このターンテーブル５は、比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル５には、被加工物を吸引保持するチャックテーブル機構６が配設されている。このチャックテーブル機構６は、図示の実施形態においてはそれぞれ１２０度の位相角をもって配設された３個のチャックテーブル６０、６０、６０を備えている。このように３個のチャックテーブル６０、６０、６０を備えたチャックテーブル機構６について、図２を参照して説明する。

３個のチャックテーブル６０は、それぞれチャックテーブル本体６１と、該チャックテーブル本体６１の上面に配設された吸着保持チャック６２とからなっている。チャックテーブル本体６１は、ステンレス鋼等の金属材によって円板状に形成されており、上面に円形の嵌合凹部６１１が形成されており、この嵌合凹部６１１の底面外周部に環状の載置棚６１２が設けられている。そして、嵌合凹部６１１に無数の吸引孔を備えたポーラスなセラミックス等からなる多孔性部材によって形成された吸着保持チャック６２が嵌合される。このようにチャックテーブル本体６１の嵌合凹部６１１に嵌合された吸着保持チャック６２は、上面が被加工物を吸引保持する保持面として機能する。また、チャックテーブル本体６１には、嵌合凹部６１１に連通する連通路６１３が形成されている。この連通路６１３には、吸引手段６３およびブロー流体供給手段６４が連通されている。

吸引手段６３は、吸引源６３１と、該吸引源６３１と連通路６１３、６１３、６１３とを接続する吸引通路６３２、６３２、６３２と、該吸引通路６３２、６３２、６３２に配設された第１の電磁開閉弁(V1)６３３、６３３、６３３とからなっている。また、ブロー流体供給手段６４は、ブロー流体供給源６４１と、該ブロー流体供給源６４１と連通路６１３、６１３、６１３とを接続するブロー流体供給通路６４２、６４２、６４２と、該ブロー流体供給通路６４２、６４２、６４２に配設された第２の電磁開閉弁(V2)６４３、６４３、６４３とからなっている。ブロー流体供給源６４１は、圧縮空気源６４１aと水源６４１bとからなり、圧縮空気と水の混合流体からなるブロー流体を供給する。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構６は、上記連通路６１３、６１３、６１３内の圧力をそれぞれ検出する圧力検出手段６５、６５、６５と、該圧力検出手段６５、６５、６５からの検出信号に基いて上記第１の電磁開閉弁(V1)６３３、６３３、６３３および第２の電磁開閉弁(V2)６３３、６３３、６３３を制御する制御手段６６を具備している。

図１に戻って説明を続けると、上記チャックテーブル機構６を構成する３個のチャックテーブル６０、６０、６０は、ターンテーブル５にそれぞれ１２０度の位相角をもって配設され、図示しない回転駆動機構によって矢印５aで示す方向に回転せしめられる。ターンテーブル５に配設された３個のチャックテーブル６０、６０、６０は、ターンテーブル５が適宜回転することにより被加工物搬入・搬出域Ａ、荒研削加工域Ｂ、および仕上げ研削加工域Ｃおよび被加工物搬入・搬出域Ａに順次移動せしめられる。

図示の研削装置は、被加工物搬入・搬出域Ａに対して一方側に配設され研削加工前の被加工物である半導体ウエーハをストックする第１のカセット７と、被加工物搬入・搬出域Ａに対して他方側に配設され研削加工後の被加工物である半導体ウエーハをストックする第２のカセット８と、第１のカセット７と被加工物搬入・搬出域Ａとの間に配設され被加工物の中心合わせを行う中心合わせ手段９と、被加工物搬入・搬出域Ａと第２のカセット８との間に配設されたスピンナー洗浄手段１１と、第１のカセット７内に収納された被加工物である半導体ウエーハを中心合わせ手段９に搬出するとともにスピンナー洗浄手段１１で洗浄された半導体ウエーハを第２のカセット８に搬送する被加工物搬送手段１２と、中心合わせ手段９上に載置され中心合わせされた半導体ウエーハを被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６０上に搬送する被加工物搬入手段１３と、被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上に載置されている研削加工後の半導体ウエーハを洗浄手段１１に搬送する被加工物搬出手段１４を具備している。なお、上記第１のカセット７には、半導体ウエーハ１５が表面に保護テープ１６が貼着された状態で複数枚収容される。このとき、半導体ウエーハ１５は、裏面１５bを上側にして収容される。

図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
第１のカセット７に収容された研削加工前の被加工物である半導体ウエーハ１５は被加工物搬送手段１２の上下動作および進退動作により搬送され、中心合わせ手段９に載置され６本のピン９１の中心に向かう径方向運動により中心合わせされる。中心合わせ手段９に載置され中心合わせされた半導体ウエーハ１５は、被加工物搬入手段１４の旋回動作によって被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６０の吸着保持チャック６２上に載置される。チャックテーブル６０の吸着保持チャック６２上に半導体ウエーハ１５が載置されたならば、制御手段６６は吸引手段６３の第１の電磁開閉弁(V1)６３３を附勢(ON)して開路せしめる。この結果、吸引源６３１から吸引通路６３２および連通路６１３を介してチャックテーブル６０を構成するチャックテーブル本体６１の嵌合凹部６１１に負圧が作用し、無数の吸引孔を備えた吸着保持チャック６２の上面である保持面に負圧が作用せしめられ、吸着保持チャック６２上に載置された半導体ウエーハ１５が吸引保持される。次に、ターンテーブル５を図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に１２０度回動せしめて、半導体ウエーハを載置したチャックテーブル６を荒研削加工域Ｂに位置付ける。

半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６０は、荒研削加工域Ｂに位置付けられると図示しない回転駆動機構によって矢印６０aで示す方向に回転せしめられる。一方、荒研削ユニット３の研削ホイール３３は、矢印３２aで示す方向に回転せしめられつつ研削送り機構３６によって所定量下降する。この結果、チャックテーブル６０上の半導体ウエーハ１５の裏面１５bに荒研削加工が施される。なお、この間に被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられた次のチャックテーブル６０上には、上述したように研削加工前の半導体ウエーハ１５が載置される。そして、上述したように制御手段６６は吸引手段２２の第１の電磁開閉弁(V1)６３３を附勢(ON)して開路し、吸引源６３１から吸引通路６３２および連通路６１３を通してチャックテーブル６０を構成するチャックテーブル本体６１の嵌合凹部６１１に負圧が作用することにより、吸着保持チャック６２上に載置された半導体ウエーハ１５を吸引保持する。次に、ターンテーブル５を矢印５aで示す方向に１２０度回動せしめて、荒研削加工された半導体ウエーハ１５を保持しているチャックテーブル６０を仕上げ研削加工域Ｃに位置付け、研削加工前の半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６０を荒研削加工域Ｂに位置付ける。

このようにして、荒研削加工域Ｂに位置付けられたチャックテーブル６０上に保持された荒研削加工前の半導体ウエーハ１５の裏面１５bには荒研削ユニット３によって荒研削加工が施され、仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられたチャックテーブル６０上に載置され荒研削加工された半導体ウエーハ１５の裏面１５bには仕上げ研削ユニット４によって仕上げ研削加工が施される。次に、ターンテーブル５を矢印５ａで示す方向に１２０度回動せしめて、仕上げ研削加工した半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６０を被加工物搬入・搬出域Ａに位置付ける。なお、荒研削加工域Ｂにおいて荒研削加工された半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６０は仕上げ研削加工域Ｃに、被加工物搬入・搬出域Ａにおいて研削加工前の半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６０は荒研削加工域Ｂにそれぞれ移動せしめられる。

上述したように、荒研削加工域Ｂおよび仕上げ研削加工域Ｃを経由して被加工物搬入・搬出域Ａに戻ったチャックテーブル６０は、ここで仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１５の吸引保持を解除する（吸引保持解除工程）。ここで、吸引保持解除工程の制御手順について、図３に示すフローチャートをも参照して説明する。
制御手段６６は吸引手段６３の第１の電磁開閉弁(V1)６３３を除勢(OFF)して閉路し、吸引源６３１とチャックテーブル６０を構成するチャックテーブル本体６１に形成された連通路６１３との連通を遮断する（ステップS1）。次に、制御手段６６はステップS2に進んで、ブロー流体供給手段６４の第２の電磁開閉弁６４３(V2)に対して附勢(ON)と除勢(OFF)を断続制御し、第２の電磁開閉弁６４３(V2)を断続的に開閉する。この第２の電磁開閉弁(V2)６４３に対する附勢(ON)と除勢(OFF)の断続制御は、例えば０．１秒間隔で実施する。この結果、ブロー流体供給源６４１からブロー流体供給通路６４２を介してチャックテーブル６０を構成するチャックテーブル本体６１に形成された連通路６１３に供給され、これまで負圧であった連通路６１３内の圧力が徐々に上昇する。この連通路６１３内の圧力は圧力検出手段６５によって検出され、その検出信号が制御手段６６に送られる。このようにして第２の電磁開閉弁(V2)６４３に対する附勢(ON)と除勢(OFF)の断続制御を実行したならば、制御手段６６はステップS３に進んで、圧力検出手段６５からの検出信号に基いて連通路６１３内の圧力Pが大気圧P1に達したか否かをチェックする。ステップS３において連通路６１３内の圧力Pが大気圧P1に達していないならば、制御手段６６は上記ステップS2およびステップS３を繰り返し実行する。ステップS３において連通路６１３内の圧力Pが大気圧P1に達したならば、制御手段６６はステップS4に進んで、第２の電磁開閉弁(V2)６４３に対する附勢(ON)と除勢(OFF)の断続制御を附勢(ON)に切り替える。なお、第２の電磁開閉弁６４３に対する附勢(ON)と除勢(OFF)の断続制御を２秒間程度実行することにより、連通路６１３内の圧力が大気圧に達することが望ましい。このように連通路６１３内の圧力が大気圧に達するまでは第２の電磁開閉弁(V2)６４３に対する附勢(ON)と除勢(OFF)の断続制御を実行するので、連通路６１３内の圧力は徐々に上昇するため、ブロー流体が一時的にチャックテーブル６０の吸着保持チャック６２の上面である保持面に勢い良く噴出することはなく、吸着保持チャック６２上の半導体ウエーハ１５が勢い良く浮上して脱落することはない。そして、連通路６１３内の圧力が大気圧に達したら第２の電磁開閉弁(V2)６４３が附勢(ON)されて所定流量のブロー流体が吸着保持チャック６２の上面である保持面に流出するので、吸着保持チャック６２上に載置された半導体ウエーハ１５が僅かに浮き上がる。このように、図示の実施形態においては、吸着保持解除工程においてはブロー流体供給手段６４の第２の電磁開閉弁(V2)６４３に対して附勢(ON)と除勢(OFF)を断続制御して連通路６１３内の圧力を徐々に上昇させるので、連通路６１３に連通する大気開放経路を設ける必要がない。

上述したように、第２の電磁開閉弁(V2)６４３が附勢(ON)されて所定流量のブロー流体が吸着保持チャック６２の上面である保持面に流出することにより、吸着保持チャック６２上に載置された半導体ウエーハ１５が僅かに浮いた状態になったならば、被加工物搬出手段１４が作動して吸着保持チャック６２上において吸着保持が解除された半導体ウエーハ１５を保持して搬出するが、制御手段６６はステップS５において被加工物搬出手段１４が半導体ウエーハ１５を保持したか否かをチェックする。このチェックは、例えば被加工物搬出手段１４が半導体ウエーハ１５を吸引保持する場合には、吸引経路の圧力が所定値以下になったか否かによって確認することができる。ステップS5において被加工物搬出手段１４が半導体ウエーハ１５を未だ保持していない場合は、制御手段６６は上記ステップS４およびステップS５を繰り返し実行する。そして、ステップS5において被加工物搬出手段１４が半導体ウエーハ１５を保持した場合には、制御手段６６はステップS６に進んで第２の電磁開閉弁(V2)６４３を除勢(OFF)する。

なお、上述した実施形態においては、ステップS4において第２の電磁開閉弁(V2)６４３を附勢(ON)して所定流量のブロー流体を吸着保持チャック６２の上面である保持面に流出せしめ、吸着保持チャック６２上に載置された半導体ウエーハ１５を僅かに浮いた状態にしてから被加工物搬出手段１４を作動する例を示したが、ステップS4に進む前に被加工物搬出手段１４を作動して半導体ウエーハ１５を保持してもよい。この場合、ステップS4において第２の電磁開閉弁(V2)６４３を断続制御から附勢(ON)に切り替えた後所定時間経過したならば第２の電磁開閉弁(V2)６４３を除勢(OFF)する。

上述した吸引保持解除工程を実施し、吸着保持チャック６２上において吸引保持が解除された半導体ウエーハ１５を保持した被加工物搬出手段１４は、半導体ウエーハ１５をスピンナー洗浄手段１１に搬送する。スピンナー洗浄手段１１に搬送された半導体ウエーハ１５は、ここで裏面１５a（研削面）および側面に付着している研削屑が洗浄除去されるとともに、スピン乾燥される。このようにして洗浄およびスピン乾燥された半導体ウエーハ１５は、被加工物搬送手段１２によって第２のカセット８に搬送され収納される。

本発明に従って構成された研削ホイールが装備された研削装置の斜視図。 図１に示す研削装置に装備されるチャックテーブル機構を示す構成ブロック図。 図２に示すチャックテーブル機構を構成する制御手段の吸引保持解除工程の制御手順を示すフローチャート。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：荒研削ユニット
３３：研削ホイール
４：仕上げ研削ユニット
４３：研削ホイール
５：ターンテーブル
６：チャックテーブル機構
６０：チャックテーブル
６１：チャックテーブル本体
６１３：連通路
６２：吸着保持チャック
６３：吸引手段
６３１：吸引源
６３２：吸引通路
６３３：第１の電磁開閉弁
６４：ブロー流体供給手段
６４１：ブロー流体供給源
６４２：ブロー流体供給通路
６４３：第２の電磁開閉弁
６５：圧力検出手段
６６：制御手段
７：第１のカセット
８：第２のカセット
９：中心合わせ手段
１１：スピンナー洗浄手段
１２：被加工物搬送手段
１３：被加工物搬入手段
１４：被加工物搬出手段
１５：半導体ウエーハ

Claims (1)

1. 被加工物を吸引保持する保持面および該保持面に連通する連通路を備えたチャックテーブルと、該連通路に吸引通路を介して接続された吸引源と、該吸引通路に配設された第１の電磁開閉弁と、該連通路にブロー流体供給通路を介して接続されたブロー流体と、該ブロー流体供給通路に配設された第２の電磁開閉弁と、を具備する研削装置のチャックテーブル機構において、
   該連通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   該圧力検出手段からの検出信号に基いて該第１の電磁開閉弁および該第２の電磁開閉弁を制御する制御手段と、を具備し、
   該制御手段は、該チャックテーブルに吸引保持された被加工物の吸引保持を解除する際には、該第１の電磁開閉弁を閉路するとともに該第２の電磁開閉弁を断続的に開閉し、該圧力検出手段からの検出信号が大気圧に達したら該第２の電磁開閉弁を開路せしめる、
   ことを特徴とする研削装置のチャックテーブル機構。

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