JP5350818B2 - 研削装置 - Google Patents

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本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削するための研削装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板や炭化珪素(SiC)基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このようにして分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。
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加工前のウエーハを搬入する搬入手段と、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、チャックテーブル上で研削された加工後のウエーハを洗浄する洗浄手段と、チャックテーブル上で研削されたウエーハを洗浄手段に搬出する搬出手段を具備している。(例えば、特許文献1参照)
特開2003−77982号公報
上述した搬出手段は、下面にウエーハを吸引保持する吸着面を有する吸引保持パッドと、該吸引保持パッドを一端部に支持する搬送アームを具備し、吸引保持パッドの吸着面にチャックテーブル上で研削された加工後のウエーハの被研削面を吸引保持して、洗浄手段のスピンナーテーブル上に搬送する。そして、吸引保持パッドの吸着面に吸引保持したウエーハを洗浄手段のスピンナーテーブル上に載置したら吸引保持パッドにエアーまたは洗浄水を供給してウエーハを吸引保持パッドの吸着面から剥離する。
而して、吸引保持パッドにはチャックテーブル上で研削された加工後のウエーハを吸引保持する際に研削水が吸引されており、ウエーハを洗浄手段のスピンナーテーブル上に載置した状態でウエーハを吸引保持パッドから剥離するため吸引保持パッドにエアーまたは洗浄水を供給すると、吸引されている研削水が周囲に噴出して回りの機器を汚染するという問題がある。
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、研削加工後の被加工物を吸引保持して洗浄手段のスピンナーテーブル上に載置した後に、被加工物を吸引保持パッドから剥離する際に吸引保持パッドに吸引されている研削水が周囲に飛散しないようにした被加工物搬出手段を備えた研削装置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チャックテーブルと、該チャックテーブル上に加工前の被加工物を搬入する被加工物搬入手段と、該チャックテーブル上に吸引保持された被加工物を研削する研削手段と、被加工物を保持するスピンナーテーブルを備え該チャックテーブル上で研削された加工後の被加工物を該スピンナーテーブル上に保持した状態で洗浄するスピンナー洗浄手段と、該チャックテーブル上で研削された被加工物を該スピンナー洗浄手段に搬出する被加工物搬出手段と、を具備する研削装置において、
該被加工物搬出手段は、下面に被加工物を吸引保持する吸着面を有し吸引手段とエアー供給手段に選択的に接続される吸引保持パッドと、該吸引保持パッドを一端部に支持する搬送アームと、該搬送アームの一端部に吸引保持パッドを懸垂状態で弾性支持する支持手段と、該搬送アームの一端部に装着され該吸引保持パッドの外周を覆う遮蔽部材と、を具備し、
該遮蔽部材は、該吸引保持パッドの外周を覆い該スピンナーテーブルの外径より小さい外径を有する環状側壁と、該環状側壁の上端から内側に突出する環状の上壁とからなり、該上壁が板バネを介して該搬送アームの一端部に装着されており、加工後の被加工物を該吸引保持パッドに吸引保持して該スピンナーテーブルに搬送し該吸引保持パッドに該エアー供給手段からエアーを供給する際には該環状側壁の下端が該スピンナーテーブルの外周上面と接触するように構成されている、
ことを特徴とする研削装置が提供される。
本発明による研削装置においては、チャックテーブル上で研削された被加工物をスピンナー洗浄手段に搬出する被加工物搬出手段は、下面に被加工物を吸引保持する吸着面を有し吸引手段とエアー供給手段に選択的に接続される吸引保持パッドと、該吸引保持パッドを一端部に支持する搬送アームと、該搬送アームの一端部に吸引保持パッドを懸垂状態で弾性支持する支持手段と、該搬送アームの一端部に装着され該吸引保持パッドの外周を覆う遮蔽部材とを具備し、遮蔽部材は、吸引保持パッドの外周を覆いスピンナーテーブルの外径より小さい外径を有する環状側壁と、該環状側壁の上端から内側に突出する環状の上壁とからなり、上壁が板バネを介して搬送アームの一端部に装着されており、加工後の被加工物を吸引保持パッドに吸引保持してスピンナーテーブルに搬送し吸引保持パッドにエアー供給手段からエアーを供給する際には環状側壁の下端がスピンナーテーブルの外周上面と接触するように構成されているので、スピンナー洗浄手段に搬出した被加工物を吸引保持パッドから剥離するためエアーを供給した際に吸引保持パッドに吸引していた研削水が噴出しても、この噴出した研削水は遮蔽部材によって遮蔽され飛散しないため、回りの機器を汚染することはない。
本発明に従って構成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被加工物搬出手段の斜視図。 図2に示す被加工物搬出手段の要部を破断して示す説明図。 図2に示す被加工物搬出手段の吸引保持パッドによってチャックテーブル上において研削された加工後の被加工物としての半導体ウエーハを吸引保持した状態を示す説明図。 図2に示す被加工物搬出手段の吸引保持パッドによって吸引保持した研削加工後の被加工物としての半導体ウエーハをスピンナー洗浄手段のスピンナーテーブル上に載置した状態を示す説明図。
以下、本発明に従って構成された研削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。
図1には本発明に従って構成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には粗研削手段としての粗研削ユニット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。
粗研削ユニット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に装着された粗研削ホイール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サーボモータ34と、ユニットハウジング31を装着し上記案内レール22、22に沿って移動可能に配設された移動基台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、粗研削ユニット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粗研削ユニット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、粗研削ユニット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も粗研削ユニット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サーボモータ44と、ユニットハウジング41を装着し上記案内レール23、23に沿って移動可能に配設された移動基台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に回転可能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、図示の実施形態の場合それぞれ120度の位相角をもって3個のチャックテーブル6が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル6は、円盤状の基台61とポーラスセラミック材によって円盤状に形成され吸着保持チャック62とからなっており、吸着保持チャック62の上面(保持面)に載置された被加工物を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたチャックテーブル6は、図1に示すように図示しない回転駆動機構によって矢印6a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6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、粗研削加工域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。
図示の実施形態における研削装置は、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11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12と、第1のカセット11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13と、被加工物搬入・搬出域Aと第2のカセット12との間に配設されたスピンナー洗浄手段14と、第1のカセット11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13に搬出するとともにスピンナー洗浄手段14で洗浄された半導体ウエーハを第2のカセット12に搬送する被加工物搬送手段15と、中心合わせ手段13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6上に搬送する被加工物搬入手段16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スピンナー洗浄手段14に搬送する被加工物搬出手段7を具備している。なお、上記第1のカセット11には、半導体ウエーハWが表面に保護テープT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Wは、裏面(被研削面)を上側にして収容される。また、上記スピンナー洗浄手段14は、研削加工後の被加工物である半導体ウエーハを吸引保持するスピンナーテーブル140を具備している。このスピンナーテーブル140は、上記チャックテーブル6と同様に円盤状の基台141とポーラスセラミック材によって円盤状に形成され吸着保持チャック142とからなっており、吸着保持チャック142の上面(保持面)に載置された被加工物を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたスピンナーテーブル140は、図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる。
ここで、上記被加工物搬出手段7について、図2および図3を参照して説明する。
図2および図3に示す被加工物搬出手段7は、下面に被加工物を吸引保持する吸着面を有する吸引保持パッド71と、該吸引保持パッド71を一端部に支持する搬送アーム72と、該搬送アーム72の他端に連結され搬送アーム72を昇降する昇降手段73と、該昇降手段73を回動する旋回手段74と具備している。昇降機構73は例えばエアシリンダ機構等からなっており、そのピストンロッド731の上端が搬送アーム72の他端に連結されている。旋回手段74は正転・逆転可能な電動モータを含んでおり、昇降手段73を回動することにより該昇降手段73に連結された搬送アーム72をピストンロッド731を中心として揺動せしめる。
次に、上記搬送アーム72の一端部に支持される吸引保持パッド71について、図3を参照して説明する。
図示の実施形態における吸引保持パッド71は、円盤状の枠体711とパッド712とからなっている。枠体711は適宜の金属材によって構成され、その上面中央部には支持軸部711aが突出して形成されており、この支持軸部711aが搬送アーム72の一端部に装着される。支持軸部711aの上端には係止部711bが設けられており、この係止部711bが搬送アーム72に形成された係合部72aと係合するようになっている。なお、枠体711の上面と搬送アーム72との間には圧縮コイルバネ75が配設され、枠体711を下方に向けて付勢している。従って、支持軸部711aおよび圧縮コイルバネ75は、搬送アーム72の一端部に吸引保持パッド71を懸垂状態で弾性支持する支持手段として機能する。
吸引保持パッド71を構成する枠体711は、下方が開放された円形状の凹部711cを備えている。この凹部711cにポーラスなセラミックス部材によって円盤状に形成されたパッド712が嵌合されている。このようにして枠体711の凹部711cに嵌合されたパッド712の下面は、被加工物を吸引保持する吸着面として機能する。吸引保持パッド71を構成する枠体711に形成された円形状の凹部711cは、支持軸部711aに設けられた連通路711dを介して搬送アーム72内に配設されたフレキシブルパイプ76に連通されている。このフレキシブルパイプ76は、配管77を介して吸引手段8およびエアー供給手段9に接続されている。
吸引手段8は、吸引源81と、該吸引源81と上記配管77とを接続する配管82に配設された電磁開閉弁83とからなっている。電磁開閉弁83は、除勢(OFF)している状態では上記吸引源81と配管77との連通を遮断しており、附勢(ON)されると吸引源81と配管77とを連通するように構成されている。従って、電磁開閉弁83が附勢(ON)されると、吸引源81から配管77、フレキシブルパイプ76、連通路711d、枠体711の凹部711cを介してパッド712の下面(吸着面)に負圧が作用せしめられ、該パッド712の下面(吸着面)に被加工物を吸引保持することができる。
上記エアー供給手段9は、エアー供給源91と、該エアー供給源91と上記配管77とを接続する配管92に配設された電磁開閉弁93とからなっている。電磁開閉弁93は、除勢(OFF)している状態では上記エアー供給源91と配管77との連通を遮断しており、附勢(ON)されるとエアー供給源91と配管77とを連通するように構成されている。従って、電磁開閉弁93が附勢(ON)されると、エアー供給源91から配管77、フレキシブルパイプ76、連通路711d、枠体711の凹部711cを介してパッド712の下面(吸着面)にエアーが供給される。
図示の実施形態における被加工物搬出手段7は、上記吸引保持パッド71の外周を覆う遮蔽部材78を具備している。この遮蔽部材78は、吸引保持パッド71の外周を覆う環状側壁781と、該環状側壁781の上端から内側に突出し中央に開口782aを有する環状の上壁782とからなっている。環状側壁781の外径は、上記スピンナー洗浄手段14のスピンナーテーブル140を構成する円盤状の基台141の外径より小さい径に設定されている。このように構成された遮蔽部材78は、図2に示すように環状の上壁782が3個の板バネ79を介して上記搬送アーム72の一端部にビス等の固着手段によって装着されている。
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主に図1を参照して説明する。
第1のカセット11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Wは被加工物搬送手段15によって中心合わせ手段13に搬送され、ここで中心合わせされる。中心合わせ手段13で中心合わせされた半導体ウエーハWは、被加工物搬入手段16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6の吸着保持チャック62上に載置される。そして、図示しない吸引手段を作動して、半導体ウエーハWを吸着保持チャック62上に吸引保持する。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Wを載置したチャックテーブル6を粗研削加工域Bに位置付ける。
半導体ウエーハWを吸引保持したチャックテーブル6は、粗研削加工域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6aで示す方向に回転せしめられる。一方、粗研削ユニット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6上の半導体ウエーハWの裏面(上面)である被研削面に粗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6上には、上述したように研削加工前の半導体ウエーハWが載置される。そして、チャックテーブル6上に載置された半導体ウエーハWは、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル6上に吸引保持される。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、粗研削加工された半導体ウエーハWを保持しているチャックテーブル6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Wを保持したチャックテーブル6を粗研削加工域Bに位置付ける。
このようにして、粗研削加工域Bに位置付けられたチャックテーブル6上に保持された粗研削加工前の半導体ウエーハWの裏面(上面)である被研削面には粗研削ユニット3によって粗研削加工が施され、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6上に保持され粗研削加工された半導体ウエーハWの裏面(上面)である被研削面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、仕上げ研削加工された半導体ウエーハWを保持したチャックテーブル6を被加工物搬入・搬出域Aに位置付ける。なお、粗研削加工域Bにおいて粗研削加工された半導体ウエーハWを保持したチャックテーブル6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Wを保持したチャックテーブル6は粗研削加工域Bにそれぞれ移動せしめられる。
次に、図4に示すように被加工物搬出手段7の旋回手段74および昇降手段73を作動して被加工物搬入・搬出域Aに位置付けられたチャックテーブル6上に吸引保持されている研削加工後の半導体ウエーハWの裏面(上面)である被研削面に吸引保持パッド71のパッド712の下面を接触させる。このとき、吸引保持パッド71が傾斜していても、吸引保持パッド71が支持軸部711aおよび圧縮コイルバネ75によって搬送アーム72の一端部に懸垂状態で弾性支持されているので、パッド712の下面全面を半導体ウエーハWの裏面(上面)である被研削面に接触させることができる。そして、チャックテーブル6の吸引保持を解除するとともに、被加工物搬出手段7を構成する吸引手段8の電磁開閉弁83を附勢(ON)する。この結果、上述したように吸引源81から配管77、フレキシブルパイプ76、連通路711d、吸引保持パッド71の枠体711の凹部711cを介してパッド712の下面(吸着面)に負圧が作用せしめられ、パッド712の下面(吸着面)に半導体ウエーハWが吸引保持される。このとき、研削加工後の半導体ウエーハWの裏面(上面)である被研削面には研削水が残留しているので、この研削水が吸引保持パッド71に吸引される。
上述したように研削加工後の半導体ウエーハWを吸引保持したならば、被加工物搬出手段7は昇降手段73および旋回手段74を作動して、図5に示すように吸引保持パッド71に吸引保持されている半導体ウエーハWをスピンナー洗浄手段14のスピンナーテーブル140を構成する吸着保持チャック142上に搬送する。そして、吸引保持パッド71の外周を覆う遮蔽部材78を構成する環状側壁781の下端がスピンナーテーブル140を構成する基台141の外周部上面に接触させる。このとき、遮蔽部材78は上述したように板バネ79を介して上記搬送アーム72の一端部に装着されているので、傾斜していても板バネ79が撓むことによって環状側壁781の下端が全周に渡ってスピンナーテーブル140の上面に接触せしめられる。なお、研削加工後の半導体ウエーハWをスピンナー洗浄手段14のスピンナーテーブル140上に載置すると同時に図示しない吸引手段を作動して、研削加工後の半導体ウエーハWをスピンナーテーブル140上に吸引保持する。次に、吸引手段8の電磁開閉弁83を除勢(OFF)するとともに、エアー供給手段9の電磁開閉弁93を附勢(ON)する。従って、エアー供給源91から配管77、フレキシブルパイプ76、連通路711d、吸引保持パッド71の枠体711の凹部711cを介してパッド712の下面(吸着面)にエアーが供給される。この結果、吸引保持パッド71のパッド712の下面(吸着面)に吸引保持されていた半導体ウエーハWがパッド712の下面(吸着面)から剥離される。このとき、上述したように吸引保持パッド71に吸引されていた研削水が噴出されるが、吸引保持パッド71から噴出した研削水は遮蔽部材78によって遮蔽され飛散しないため、回りの機器を汚染することはない。なお、吸引保持パッド71に供給され遮蔽部材78内に噴出したエアーは、環状の上壁782によって形成された開口782aから排出される。
以上のようにして、研削加工後の半導体ウエーハWをスピンナーテーブル140上に吸引保持したならば、スピンナー洗浄手段14が作動することによって半導体ウエーハWの裏面(上面)である被研削面および側面に付着している研削屑が洗浄され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研削加工後の半導体ウエーハWは、被加工物搬送手段15によって第2のカセット12に搬送され収納される。
2:装置ハウジング
3:粗研削ユニット
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
7:被加工物搬出手段
71:吸引保持パッド
72:搬送アーム
73:昇降手段
74:旋回手段
78:遮蔽部材
79:板バネ
8:吸引手段
9:エアー供給手段
11:第1のカセット
12:第2のカセット
13:中心合わせ手段
14:スピンナー洗浄手段
15:被加工物搬送手段
16:被加工物搬入手段
W:半導体ウエーハ
T:保護テープ

Claims (1)

  1. 被加工物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加工前の被加工物を搬入する被加工物搬入手段と、該チャックテーブル上に吸引保持された被加工物を研削する研削手段と、被加工物を保持するスピンナーテーブルを備え該チャックテーブル上で研削された加工後の被加工物を該スピンナーテーブル上に保持した状態で洗浄するスピンナー洗浄手段と、該チャックテーブル上で研削された被加工物を該スピンナー洗浄手段に搬出する被加工物搬出手段と、を具備する研削装置において、
    該被加工物搬出手段は、下面に被加工物を吸引保持する吸着面を有し吸引手段とエアー供給手段に選択的に接続される吸引保持パッドと、該吸引保持パッドを一端部に支持する搬送アームと、該搬送アームの一端部に吸引保持パッドを懸垂状態で弾性支持する支持手段と、該搬送アームの一端部に装着され該吸引保持パッドの外周を覆う遮蔽部材と、を具備し、
    該遮蔽部材は、該吸引保持パッドの外周を覆い該スピンナーテーブルの外径より小さい外径を有する環状側壁と、該環状側壁の上端から内側に突出する環状の上壁とからなり、該上壁が板バネを介して該搬送アームの一端部に装着されており、加工後の被加工物を該吸引保持パッドに吸引保持して該スピンナーテーブルに搬送し該吸引保持パッドに該エアー供給手段からエアーを供給する際には該環状側壁の下端が該スピンナーテーブルの外周上面と接触するように構成されている、
    ことを特徴とする研削装置。
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