JP5653183B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は切削装置等の加工装置に関し、特に、チャックテーブル上に搬送された被加工物ユニットの中心をチャックテーブルの中心に位置合わせ可能な機構を具備した加工装置に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに形成された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハを切削する切削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを有する切削ユニットと、ウエーハの分割予定ラインを検出して分割予定ラインに切削ブレードを位置づけるアライメントユニットとを少なくとも備えていて、ウエーハを高精度に切削することができる。

切削装置では、ウエーハはダイシングテープを介して環状フレームに支持されたウエーハユニットの形態でハンドリングされる。ウエーハユニットは収容カセット内に収容されて、ウエーハユニットを複数収容した収容カセットが切削装置の載置台上に載置される。

クランプを有する搬出入手段により収容カセットから引き出されたウエーハユニットは、仮置き領域で位置決めされた後（フレームセンタリング）、搬送アームでチャックテーブル上に自動搬送される。

チャックテーブルにはウエーハユニットの環状フレームをクランプする複数のフレームクランプが配設されており、ウエーハユニットがチャックテーブル上に搬送されるまで、フレームクランプは開いた状態に保持されている。チャックテーブル上にウエーハユニットが自動搬送されると、フレームクランプが閉じて環状フレームを固定し、切削加工が開始される。

特開２００１−３４１０４０号公報

ところが、収容カセット中でのウエーハユニットは引き出される方向の収容位置が多少ともばらついているため、搬出入手段によりウエーハユニットが収容カセット内から引き出されて仮置き領域でフレームセンタリングが実施されても、フレームセンタリングでは引き出された方向の位置決めが実施されない。

これに加えて、搬送アームによる搬送移動量のばらつき及び搬送中のウエーハユニットの動き等が原因で、チャックテーブル上に搬送されたウエーハユニットの中心がチャックテーブルの中心からずれてウエーハユニットがチャックテーブル上に載置されることがある。

ウエーハユニットが大きくずれてチャックテーブル上に載置された状態では、フレームクランプで環状フレームをクランプできない場合がある。環状フレームがクランプされていない状態で切削加工が開始されてしまうと、切削ブレードがフレームをカットしてしまい、ブレード破損が生じるとともにフレームを損傷してしまう。

更に、切削加工中にクランプされていない部分のフレームがばたつき、加工品質の悪化を招く等の問題を引き起こす。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハユニット等の被加工物ユニットをチャックテーブル上に位置決めして載置可能な加工装置を提供することである。

本発明によると、環状フレームの開口部に粘着シートを介して被加工物が配設された形態の被加工物ユニットを保持するチャックテーブル機構と、該チャックテーブル機構で保持された該被加工物ユニットの被加工物へ加工を施す加工手段と、該被加工物ユニットが収容された収容カセットを載置する載置台と、該載置台に載置された該収容カセットから該チャックテーブル機構へと該被加工物ユニットを搬送する搬送手段とを備えた加工装置であって、該チャックテーブル機構は、該被加工物ユニットの被加工物を該粘着シートを介して吸引保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルの外周に配設されて該被加工物ユニットの該環状フレームを固定する少なくとも３個のフレームクランプと、該チャックテーブルの中心に向かって移動可能な該チャックテーブルの外周側に配設された複数の位置合わせ部材と、該位置合わせ部材を該チャックテーブルの外周側から該チャックテーブルの中心に向かって移動させる移動手段とを有し、該各フレームクランプは、前記環状フレームを下方から支持する支持部材と、該支持部材と協働して該環状フレームを挟持する押さえ部材と、該環状フレームを挟持するクランプ位置と該クランプ位置に対して立設した解放位置との間で該押さえ部材を回動する回動手段とを有し、前記位置合わせ部材は、該解放位置に位置づけられた該押さえ部材で兼用され、前記移動手段は、該各フレームクランプを前記チャックテーブルの外周側から該チャックテーブルの中心に向かって移動し、該チャックテーブル機構上に該被加工物ユニットが載置された状態で、該複数の位置合わせ部材が該チャックテーブルの中心に向かって移動することで、該チャックテーブル機構上に載置された該被加工物ユニットの中心を該チャックテーブルの中心に位置決めすることを特徴とする加工装置が提供される。

本発明によると、被加工物ユニットはチャックテーブル上に搬送された後、チャックテーブルの中心と被加工物ユニットの中心とが合致するように位置決めされるので、切削ブレードの破損や環状フレームの損傷を未然に防止することができる。

請求項２記載の発明では、フレームクランプ自体を可動とすることで、位置合わせ部材をフレームクランプの押さえ部材で兼用することができ、別途位置合わせ部材を設けることが不要となる。

本発明の位置決め機構を具備した切削装置の斜視図である。 ウエーハユニットの斜視図である。 本発明実施形態に係るチャックテーブル機構の斜視図である。 図４（Ａ）はフレームクランプが開いている状態のチャックテーブル機構の側面図、図４（Ｂ）はチャックテーブル上にウエーハユニットがずれて載置され、フレームクランプをチャックテーブルの中心に向かって移動している状態の側面図である。 図５（Ａ）は環状フレームがフレームクランプに当接し、ウエーハユニットの中心がチャックテーブルの中心に合致した状態の側面図、図５（Ｂ）はエアシリンダを作動してフレームクランプを外側方向へ移動している状態の側面図である。 環状フレームがフレームクランプによりクランプされた状態の側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態のチャックテーブル機構を具備し、半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することができる切削装置２の外観斜視図を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示ユニット６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象の半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された各領域にデバイスＤが形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部が環状フレームＦに貼着されてウエーハユニット１５が形成される。ウエーハユニット１５では、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示した収容カセット８中にウエーハユニット１５が複数枚（例えば２５枚）収容される。収容カセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

収容カセット８の後方には、収容カセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハＷを収容カセット８に搬入する搬出入ユニット１０が配設されている。

搬出入ユニット１０はクランプ１１を有しており、クランプ１１がウエーハユニット１５の環状フレームＦを把持して、収容カセット８に対してウエーハユニット１５を搬出及び搬入する。搬出入ユニット１０はＹ軸方向に直線移動される。

収容カセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のウエーハユニット１５が一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハユニット１５の環状フレームＦをセンタリングする一対の位置決め部材１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハユニット１５を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハユニット１５は、搬送ユニット１６により吸着されてチャックテーブル１９上に搬送され、このチャックテーブル１９に吸引保持されるとともに、複数のフレームクランプ２１により環状フレームＦがクランプされて固定される。

チャックテーブル１９は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１９のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメントユニット２０が配設されている。

アライメントユニット２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像素子及び顕微鏡を有する撮像ユニット２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示ユニット６に表示される。

アライメントユニット２０の左側には、チャックテーブル１９に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削ユニット２４が配設されている。切削ユニット２４はアライメントユニット２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像ユニット２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

２５は切削加工の終了したウエーハユニット１５を吸着してスピンナ洗浄ユニット２７まで搬送する搬送ユニットであり、スピンナ洗浄ユニット２７ではウエーハユニット１５がスピン洗浄及びスピン乾燥される。

このような構成の切削装置２において、収容カセット８内に収容されたウエーハユニット１５は、搬出入ユニット１０のクランプ１１により環状フレームＦがクランプされて仮置き領域１２まで引き出される。

仮置き領域１２では、一対の位置合わせ部材１４によりウエーハユニット１５のＸ軸方向の位置決め（フレームセンタリング）がなされるが、Ｙ軸方向は位置合わせされないため、ウエーハユニット１５は収容カセット８内での引き出される方向の収容位置のばらつきのまま仮置き領域１２に載置されている。

よって、搬送ユニット１６でウエーハユニット１５を吸着してチャックテーブル１９上に搬送し、ウエーハユニット１５をチャックテーブル１９上に載置した状態では、ウエーハユニット１５の中心とチャックテーブル１９の中心とが一致せずにずれている場合がある。

ウエーハユニット１５の中心をチャックテーブル１９の中心に位置合わせ可能な本発明の実施形態を図３乃至図６を参照して詳細に説明する。図３を参照すると、本発明実施形態のチャックテーブル機構１８の斜視図が示されている。

チャックテーブル機構１８の支持基台３０上にはチャックテーブル１９が搭載されている。チャックテーブル１９は、環状の枠体３２と、枠体３２に囲繞されたポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部３４を有している。

支持基台３０の中心部には図示しない負圧吸引源に接続された吸引路が形成されており、負圧吸引源を作動することにより、チャックテーブル１９は吸引保持部３４でウエーハＷを吸引保持する。

支持基台３０には、円周方向に９０度離間して４個のフレームクランプ２１が取り付けられている。各フレームクランプ２１は、支持基台３０に固定された一対のエアシリンダ３６を有している。

エアシリンダ３６のピストンロッド３８は支持部材４０に連結されている。支持部材４０にはエアアクチュエータ４２が固定されており、エアアクチュエータ４２は９０度回転される回転軸４４を有している。

そして、回転軸４４にはＬ形状のクランプ爪（押さえ部材）４６が固定されている。エアアクチュエータ４２により回転軸４４を回転することにより、押さえ部材４６は環状フレームＦをクランプするクランプ位置と、クランプ位置に対して立設した解放位置との間で回動される。

以下、本発明実施形態の作用について図４乃至図６を参照して説明する。図４（Ａ）は図３に示したチャックテーブル機構１８の側面図であり、図４（Ａ）に示すように、エアシリンダ３６のピストンロッド３８が伸長した状態でウエーハユニット１５をチャックテーブル１９上に受け入れる。

上述した収容カセット３２内でのウエーハユニット１５の収容位置のばらつき（引き出される方向においての）、搬送ユニット１６による搬送移動量のばらつき及び搬送中のウエーハユニット１５のずれ等が原因で、図４（Ｂ）に示すように、ウエーハユニット１５がチャックテーブル１９上にずれて載置されたとする。

本実施形態のチャックテーブル機構１８では、エアシリンダ３６を作動して対向するフレームクランプ２１が内側位置に位置づけられたとき、対向するフレームクランプ２１の押さえ部材４６間の距離が環状フレームＦの直径に対応するように設計されている。

よって、図４（Ｂ）に示すように、エアシリンダ３６を作動してピストンロッド３８を矢印Ａ方向に移動してフレームクランプ２１を内側位置に位置づけると、図５（Ａ）に示すように、ウエーハユニット１５がチャックテーブル１９に対してセンタリングされて、対向するフレームクランプ２１の押さえ部材４６が環状フレームＦに当接する。

この状態では、ウエーハユニット１５の中心がチャックテーブル１９の中心に一致するようにウエーハユニット１５が位置決めされたことになる。よって、この状態で、チャックテーブル１９の負圧吸引をＯＮにして吸引保持部３４でダイシングテープＴを介してウエーハＷを吸引保持する。

次いで、図５（Ｂ）に示すように、エアシリンダ３６を作動してピストンロッド３８を矢印Ｂ方向に伸長してフレームクランプ２１を内側位置から外側位置へと移動させる。そして、図６に示すように、フレームクランプ２１が外側位置に移動された状態で、エアアクチュエータ４２を作動して押さえ部材４６を９０度回転して、支持部材４０と押さえ部材４６とで環状フレームＦをクランプする。

本実施形態のチャックテーブル機構１８では、上述したようにチャックテーブル１９の中心とウエーハユニット１５の中心とが合致するようにウエーハユニット１５を位置決めした後、ウエーハユニット１５の環状フレームＦをクランプするので、従来問題であった切削ブレード２８の破損及び／又は環状フレームＦの損傷を未然に防止することができる。更に、本実施形態では、ウエーハクランプ２１自体を可動とすることで、別途位置決め部材を設けることが不要となり、構造の簡易化を図ることができる。

上述した実施形態では、本発明を切削装置２に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被加工物が粘着テープを介して環状フレームで支持された被加工物ユニットをチャックテーブルで吸引保持する、例えばレーザ加工装置等の他の加工装置にも同様に適用可能である。

また、上述した実施形態ではフレームクランプ２１の移動手段をエアシリンダ３６で構成しているが、移動手段はこれに限定されるものではなく、ボールねじ等の移動手段を採用してもよい。更に、フレームクランプ２１とは別に位置合わせ手段を設けるようにしてもよい。

１５ ウエーハユニット
１８ チャックテーブル機構
１９ チャックテーブル
２１ フレームクランプ
２４ 切削ユニット
２８ 切削ブレード
３０ 支持基台
３６ エアシリンダ
３８ ピストンロッド
４０ 支持部材
４２ エアアクチュエータ
４６ クランプ爪（押さえ部材）

Claims (1)

1. 環状フレームの開口部に粘着シートを介して被加工物が配設された形態の被加工物ユニットを保持するチャックテーブル機構と、該チャックテーブル機構で保持された該被加工物ユニットの被加工物へ加工を施す加工手段と、該被加工物ユニットが収容された収容カセットを載置する載置台と、該載置台に載置された該収容カセットから該チャックテーブル機構へと該被加工物ユニットを搬送する搬送手段とを備えた加工装置であって、
   該チャックテーブル機構は、
   該被加工物ユニットの被加工物を該粘着シートを介して吸引保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルの外周に配設されて該被加工物ユニットの該環状フレームを固定する少なくとも３個のフレームクランプと、
   該チャックテーブルの中心に向かって移動可能な該チャックテーブルの外周側に配設された複数の位置合わせ部材と、
   該位置合わせ部材を該チャックテーブルの外周側から該チャックテーブルの中心に向かって移動させる移動手段とを有し、
   該各フレームクランプは、
   前記環状フレームを下方から支持する支持部材と、
   該支持部材と協働して該環状フレームを挟持する押さえ部材と、
   該環状フレームを挟持するクランプ位置と該クランプ位置に対して立設した解放位置との間で該押さえ部材を回動する回動手段とを有し、
   前記位置合わせ部材は、該解放位置に位置づけられた該押さえ部材で兼用され、
   前記移動手段は、該各フレームクランプを前記チャックテーブルの外周側から該チャックテーブルの中心に向かって移動し、
   該チャックテーブル機構上に該被加工物ユニットが載置された状態で、該複数の位置合わせ部材が該チャックテーブルの中心に向かって移動することで、該チャックテーブル機構上に載置された該被加工物ユニットの中心を該チャックテーブルの中心に位置決めすることを特徴とする加工装置。

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