JP5570891B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のワークを研削加工するための研削装置に関する。

半導体デバイス製造工程では、ＩＣ，ＬＳＩ等の回路が複数個形成された半導体ウエーハは、個々の回路に分割される前に、その裏面を研削装置によって研削することにより、所定厚さに研削される。半導体ウエーハの裏面を研削する研削装置は、半導体ウエーハ着脱域及び研削域に沿って回転可能に配設されたターンテーブルと、ターンテーブルに配設され、研削域に順次移動される複数個のチャックテーブルと、研削域に配設され、研削域に移動されたチャックテーブル上に保持された半導体ウエーハの裏面を研削する研削ホイールを有する研削手段と、チャックテーブル上に半導体ウエーハを搬入する前にワークの位置合わせを行う位置合わせ手段と、を備える（例えば、特許文献１参照）。

従来の研削装置における位置合わせ手段では、半導体ウエーハの外周にピン等を突き当てることによって半導体ウエーハの位置を物理的に合わせる手法が用いられていたが、最近では、より精度が高い位置合わせ等を目的として、他の手法も用いられている。この他の手法では、支持部材上面に支持した半導体ウエーハの位置や向きを検出し、検出結果に基づいて半導体ウエーハの位置を補正した後に半導体ウエーハをチャックテーブル上に搬送する。また、この手法では、支持部材上面に半導体ウエーハを載置する際には、研削装置内の可動部との干渉を抑制するために、搬入手段が支持部材上面の数ミリ上から半導体ウエーハを落とすという方法がとられている。

特開平１０−８６０４８公報

ところで、研削前の半導体ウエーハの厚さが薄い場合（例えばテープの厚さを含めて厚さが５００〜３００μｍ程度である場合）、半導体ウエーハが撓まないように半導体ウエーハを広範囲で支持するために、半導体ウエーハを支持する支持部材の面積を大きくする必要がある。しかしながら、支持部材の面積を大きくすると、支持部材上面に半導体ウエーハを載置するために支持部材上面の数ミリ上から半導体ウエーハを落とした際、支持部材上面で半導体ウエーハが大きく横滑りし、半導体ウエーハを適切に支持できなくなることがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ワークを支持部材上に載置する際にワークが横滑りすることを抑制可能な研削装置を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る研削装置は、ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを研削加工する加工手段と、該保持手段にワークが搬入される前に、少なくともワークの中心位置を検出する検出手段と、該検出手段にワークを搬入する搬入手段と、を有する研削装置であって、該検出手段は、該搬入手段によって搬入されたワークをワークの下面から全面において支持する支持部材と、該支持部材に支持されたワークの位置を検出する検出部材と、を有し、該支持部材は、該支持部材の中心に位置し、該ワークを吸着保持する吸引口と、該吸引口から該支持部材の外周方向に延びる複数の径方向吸気溝と、該径方向吸気溝と交差すると共に、該吸引口を中心位置とする同心円状の複数の周方向吸気溝と、該吸引口を中心位置とする同一円周上に位置すると共に、隣接する２本の該径方向吸気溝と最も外側の該周方向吸気溝とで区画される領域毎に１つずつ配置され、さらに、該吸引口を中心位置とする同一円周上に位置すると共に、該各径方向吸気溝の延在方向にそれぞれ１つずつ配置される穴部とを有し、該穴部は、該搬入手段によってワークを該支持部材上に載置する際に、該支持部材上面とワークの下面との間に挟まれる気体を該支持部材上面とワーク下面との間から逃す。

本発明に係る研削装置によれば、ワークを支持部材上に載置する際にワークが横滑りすることを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態である研削装置の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施形態である支持部材の構成を示す斜視図である。 図３は、図２に示す支持部材の作用を説明するための一部断面図である。 図４は、本発明の第２の実施形態である支持部材の構成を示す斜視図である。 図５は、本発明の第３の実施形態である支持部材の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である研削装置の構成について説明する。

〔研削装置の全体構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である研削装置の全体構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である研削装置の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である研削装置１は、装置ハウジング２を備える。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体状の主部２１と、主部２１の後端部（図１における右端部）に設けられ、鉛直上方に延びる直立壁２２と、主部２１の前端部（図１における左端部）に設けられ、水平方向に延びる一対の支持部２３，２４とを有する。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１，２２１が設けられている。一対の案内レール２２１，２２１には、加工手段３が上下方向に移動可能に装着されている。

加工手段３は、移動基台３１と、移動基台３１に装着されたスピンドルユニット４と、を備える。移動基台３１の後面側は、一対の案内レール２２１，２２１に摺動可能に係合している。移動基台３１の前面側には、前方に突出する支持部３１１が設けられ、支持部３１１には、スピンドルユニット４が取り付けられている。スピンドルユニット４の下面には研削工具５が締結されている。スピンドルユニット４及び研削工具５は、本発明に係る加工手段として機能する。

研削装置１は、スピンドルユニット４を一対の案内レール２２１，２２１に沿って上下方向に移動させる研削ユニット送り機構６を備える。研削ユニット送り機構６は、直立壁２２の前側に配設され、鉛直上方に延びる雄ネジロッド６１を備える。雄ネジロット６１は、その上端部及び下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材６２によって回転自在に支持されている。

軸受部材６２には、雄ネジロッド６１を回転駆動するパルスモータ６３が配設されている。移動基台３１の後面には、その軸方向中央部から後方に延びる図示しない貫通雌ネジ孔が形成されている。雄ネジロッド６１は、図示しない貫通雌ネジ孔に螺合している。これにより、パルスモータ６３が正転した場合、移動基台３１、すなわち加工手段３は下降（前進）し、パルスモータ６３が逆転した場合には、移動基台３１、すなわち加工手段３は上昇（後進）する。

ハウジング２の主部２１には、チャックテーブル機構７が配設されている。チャックテーブル機構７は、チャックテーブル７１と、チャックテーブル７１の周囲を覆うカバー部材７２と、カバー部材７２の前後に配設された蛇腹手段７３，７４とを備える。チャックテーブル７１は、図示しない回転手段によって回転されるものであり、図示しない吸引手段を作動することによりその上面にワークＷを吸引保持するように構成されている。チャックテーブル７１は、本発明に係る保持手段として機能する。

ワークＷは、特に限定されないが、例えばシリコンウエーハ，ＧａＡｓウエーハ，ＳｉＣウエーハ等の半導体ウエーハ、セラミックス，ガラス，サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）等の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（ＴＴＶ：Total Thickness Variation：ワーク被研削面を基準面として厚み方向に測定した高さのワーク被研削面全面における最大値と最小値の差）が要求される各種加工材料等を例示することができる。

チャックテーブル７１は、図示しないチャックテーブル移動手段によってワーク載置域７５と研削工具５と対向する研削域７６との間で移動される。蛇腹手段７３，７４は、キャンパス布等の適宜材料によって形成されている。蛇腹手段７３の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル７１が矢印７７ａで示す方向に移動する場合、蛇腹手段７３及び蛇腹手段７４はそれぞれ伸長及び収縮し、チャックテーブル７１が矢印７７ｂで示す方向に移動する場合には、蛇腹手段７３及び蛇腹手段７４はそれぞれ収縮及び伸長する。

支持部２３，２４の上面にはそれぞれカセット８，９が配設されている。カセット８，９は、複数のスロットを有するワークＷ用の収容器である。一方のカセット８は、研削加工前のワークＷを収容し、他方のカセット９は、研削加工後のワークＷを収容する。ワーク載置域７５の近傍には位置合わせ手段１０，搬入手段１１，搬出手段１２，及び洗浄手段１３が設けられている。位置合わせ手段１０は、カセット８から取り出されたワークＷを仮置きし、その中心位置の位置決めを行うためのテーブルである。

位置合わせ手段１０は、検出ステージ１１０と、支持部材１２０と、吸引手段１３０と、撮像手段１４０とを備え、位置合わせ手段１０は、本発明に係る検出手段として機能する。検出ステージ１１０は、カセット８から取り出されて仮置きされるワークＷの中心位置及びオリエンテーションフラットの位置を検出するために用いられ、その中心位置合わせ及び方向位置合わせを行うためのテーブルである。

支持部材１２０は、カセット８から取り出されたワークＷの下面全面を支持する部材である。なお、支持部材１２０は、必ずしもワークＷの下面全面を支持する必要はなく、位置情報の取得に影響を与えるほど撓まないようにワークＷの下面を支持できていればよい。

吸引手段１３０は、支持部材１２０に形成された図示しない吸引口を介して支持部材１２０上面に仮置きされたワークＷを吸着保持するためのものである。撮像手段１４０は、支持部材１２０上面に吸着保持されたワークＷの外周端部の一部を撮像してその位置情報を取得するためのものである。撮像手段１４０は、本発明に係る検出部材として機能する。

搬入手段１１は、鉛直方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行う搬送アーム１１ａを備え、この搬送アーム１１ａにワークＷを吸着保持する吸着パッド１１ｂが取り付けられて構成されている。搬入手段１１は、位置合わせ手段１０で位置決めされた研削加工前のワークＷの被吸着面（裏面）を吸着保持してワーク載置域７５に位置するチャックテーブル７１の保持面にワークＷを搬入する。

搬出手段１２は、鉛直方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行う搬送アーム１２ａを備え、この搬送アーム１２ａにワークを吸着保持する吸着パッド１２ｂが取り付けられて構成されている。搬出手段１２は、ワーク載置域７５に位置するチャックテーブル７１上の研削加工後のワークＷを吸着保持し洗浄手段１３に搬出する。洗浄手段１３は、研削加工後のワークＷを洗浄し、研削された被研削面に付着している研削屑等のコンタミネーションを除去する。

カセット８，９の近傍には搬出入手段１４が設けられている。搬出入手段１４は、例えばＵ字型ハンドを備えるロボットアーム１４ａであり、ロボットアーム１４ａによってワークＷの被研削面を吸着保持して搬送する。具体的には、搬出入手段１４は、研削加工前のワークＷをカセット８から位置合わせ手段１０へ搬出すると共に、研削加工後のワークＷを洗浄手段１３からカセット９へ搬入する。搬出入手段１４は、本発明に係る搬入手段として機能する。

〔支持部材の構成〕
次に、図２乃至図５を参照して、本発明の第１乃至第３の実施形態である支持部材の構成について説明する。

〔第１の実施形態〕
始めに、図２を参照して、本発明の第１の実施形態である支持部材の構成について説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態である支持部材の構成を示す斜視図である。図２に示すように、本発明の第１の実施形態である支持部材１２０は、ワークＷの平面面積より大きい平面面積を有する円板によって構成され、その中心位置には吸引口１２１が形成されている。吸引口１２１は、支持部材１２０の下面に配設される吸引手段１３０（図１参照）に連通している。支持部材１２０の上面には、吸引口１２１から支持部材１２０の外周方向に延びる複数の径方向吸気溝１２２と、吸気口１２１を中心位置とする同心円状の複数の周方向吸気溝１２３とが形成されている。周方向吸気溝１２３は、径方向吸気溝１２２と交差する。支持部材１２０のワークＷが載置される領域内には、吸入口１２１を点対称位置として円形状の複数の穴部１２４が形成されている。

次に、図３を参照して、本発明の第１の実施形態である支持部材の作用について説明する。

図３は、図２に示す支持部材の作用を説明するための一部断面図である。図３に示すように、本発明の第１の実施形態である支持部材１２０では、支持部材１２０上面にワークＷを載置するためにロボットアーム１４ａが支持部材１２０上面の数ミリ上からワークＷを落とすと、支持部材１２０上面とワークＷの下面との間に挟まれる空気は、矢印Ａに示すように支持部材１２０に形成された穴部１２４を通って支持部材１２０の下面側に排出される。また、吸引手段１３０が、吸引口１２１，径方向吸気溝１２２，及び周方向吸気溝１２３を介してワークＷを吸引することによって、支持部材１２０の上面においてワークＷを吸引保持する。

このような支持部材１２０の構成によれば、支持部材１２０に形成された複数の穴部１２４が、支持部材１２０上面とワークＷの下面との間に挟まれる空気を支持部材１２０の下面側に逃すので、支持部材１２０上面にワークＷを載置するために支持部材１２０上面の数ミリ上からワークＷを落とした際、支持部材１２０上面でワークが大きく横滑りし、ワークＷを適切に支持できなくなることを抑制できる。また、支持部材１２０の上面にはワークＷを吸着保持する吸引口１２１，径方向吸気溝１２２，及び周方向吸気溝１２３が形成されているので、ワークＷの横滑りをより確実に抑制できる。また、複数の穴部１２４は、支持部材１２０の中心位置を点対称位置として対称に形成されているので、支持部材１２０の面内方向で均一に空気を排出することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施形態である支持部材の構成について説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態である支持部材の構成を示す斜視図である。図４に示すように、本発明の第２の実施形態である支持部材１２０は、第１の実施形態における円形状の穴部１２４の代わりに、その外周側から吸入口１２１方向に延びる複数の切り欠き部１２５を備える。複数の切り欠き部１２５の長さは、少なくともワークＷが載置される領域内に進入する長さ以上、且つ、径方向吸気溝１２２及び周方向吸気溝１２３と干渉しない長さ以下に調整されている。また、複数の切り欠き部１２５は、穴部１２４と同様、支持部材１２０の中心位置を点対称位置として対称に形成されている。

このような支持部材１２０では、支持部材１２０上面にワークＷを載置するためにロボットアーム１４ａが支持部材１２０上面の数ミリ上からワークＷを落とすと、第１の実施形態と同様に、支持部材１２０上面とワークＷの下面との間に挟まれる空気は、切り欠き部１２５を通って支持部材１２０の下面側に排出される。すなわち、複数の切り欠き部１２５が、支持部材１２０上面とワークＷの下面との間に挟まれる空気を支持部材１２０の下面側に逃す。これにより、支持部材１２０上面にワークＷを載置するために支持部材１２０上面の数ミリ上からワークＷを落とした際、支持部材１２０上面でワークが大きく横滑りし、ワークＷを適切に支持できなくなることを抑制できる。

〔第３の実施形態〕
最後に、図５を参照して、本発明の第３の実施形態である支持部材の構成について説明する。

図５は、本発明の第３の実施形態である支持部材の構成を示す斜視図である。図５に示すように、本発明の第３の実施形態である支持部材１２０は、第１の実施形態における円形形状の穴部１２４の代わりに、ワークＷが載置される領域内に形成された扇形形状の複数の穴部１２６を備える。複数の穴部１２６は、ワークＷが載置される領域内であって、最外周にある周方向吸気溝１２３よりも外周側の領域に形成されている。

このような支持部材１２０では、支持部材１２０上面にワークＷを載置するためにロボットアーム１４ａが支持部材１２０上面の数ミリ上からワークＷを落とすと、第１及び第２の実施形態と同様に、支持部材１２０上面とワークＷの下面との間に挟まれる空気の一部は、複数の穴部１２６を通って支持部材１２０の下面側に排出される。すなわち、複数の穴部１２６が、支持部材１２０上面とワークＷの下面との間に挟まれる空気の一部を支持部材１２０の下面側に逃す。これにより、支持部材１２０上面にワークＷを載置するために支持部材１２０上面の数ミリ上からワークＷを落とした際、支持部材１２０上面でワークが大きく横滑りし、ワークＷを適切に支持できなくなることを抑制できる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。

１ 研削装置
１１０ 検出ステージ
１２０ 支持部材
１２１ 吸引口
１２２ 径方向吸気溝
１２３ 周方向吸気溝
１２４，１２６ 穴部
１２５ 切り欠き部
１３０ 吸引手段
１４０ 撮像手段
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. ワークを保持する保持手段と、
   該保持手段に保持されたワークを研削加工する加工手段と、
   該保持手段にワークが搬入される前に、少なくともワークの中心位置を検出する検出手段と、
   該検出手段にワークを搬入する搬入手段と、
   を有する研削装置であって、
   該検出手段は、
   該搬入手段によって搬入されたワークをワークの下面から全面において支持する支持部材と、
   該支持部材に支持されたワークの位置を検出する検出部材と、
   を有し、
   該支持部材は、
   該支持部材の中心に位置し、該ワークを吸着保持する吸引口と、
   該吸引口から該支持部材の外周方向に延びる複数の径方向吸気溝と、
   該径方向吸気溝と交差すると共に、該吸引口を中心位置とする同心円状の複数の周方向吸気溝と、
   該吸引口を中心位置とする同一円周上に位置すると共に、隣接する２本の該径方向吸気溝と最も外側の該周方向吸気溝とで区画される領域毎に１つずつ配置され、さらに、該吸引口を中心位置とする同一円周上に位置すると共に、該各径方向吸気溝の延在方向にそれぞれ１つずつ配置される穴部とを有し、
   該穴部は、
   該搬入手段によってワークを該支持部材上に載置する際に、該支持部材上面とワークの下面との間に挟まれる気体を該支持部材上面とワーク下面との間から逃すことを特徴とする研削装置。

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