JP5676168B2 - 研削装置 - Google Patents

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本発明は、ワークを収容するカセットを固定するカセット支持台を有する研削装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、IC、LSI等の回路が複数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が研削装置によって研削され、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としては、例えば、半導体ウェーハを収容したカセットを支持する支持台と、半導体ウェーハを保持する複数個のチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された半導体ウェーハを被加工物着脱域と研削域との間で移動させるターンテーブルと、研削域に配設され研削域に位置付けられたチャックテーブル上に保持された被加工物を研削する研削ホイールを備えた研削手段とを具備した構成のものが知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載された研削装置では、研削前の半導体ウェーハが収容されるカセットと研削後の半導体ウェーハが収容されるカセットがそれぞれ支持台において支持され、一方のカセットから研削前の半導体ウェーハが順次チャックテーブルに搬出され、チャックテーブルが研削域に移動し半導体ウェーハの研削が行われた後に、研削後の半導体ウェーハが被加工物着脱域に移動して他方のカセットに収容される構成となっている。
特開平10−086048号公報
しかし、支持台に載置されたカセットが固定されていない状態、例えば、支持台に載置したカセットを載置してから固定する前や、研削装置の運転が終了すると同時にカセットの固定が自動で解除される場合において研削装置の運転が終了した後は、オペレータが誤ってカセットに接触などすることでカセットが落下してウェーハを破損させてしまうなどの問題があった。
本発明は、これらの事実に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、ワークを収容するカセットが支持台に載置されている間にオペレータが接触する等の外的要因によってカセットが支持台から落下することを防止できる研削装置を提供することにある。
本発明は、ワークを保持する保持手段と、保持手段に保持されたワークを研削加工する研削手段と、ワークを収容するカセットを支持するカセット支持台とを有する研削装置に関するもので、カセット支持台は、カセットが載置されることによって自動的にカセットをカセットの下面から固定するカセット固定部と、カセット固定部によるカセットの固定を解除する固定解除部とを有し、カセット固定部は、カセットが載置されることにより下降する昇降部材と、昇降部材の下降により回動してカセットを固定する回動部材とを備え、固定解除部が押圧されることにより、回動部材をカセットの固定時とは逆方向に回動させてカセットの固定状態を解除する
本発明では、カセットがカセット支持台に載置されることによりカセットが自動的に固定されるため、オペレータがカセットに接触する等の外的要因があってもカセットがカセット支持台から落下することがない。また、カセット固定部によるカセットの固定状態の解除は固定解除部により行われるため、固定状態の解除の操作を行わない限りはカセットが固定されたままの状態であるため、研削装置の運転終了後においてもカセットが支持台から落下することを防止することができる。
研削装置の一例を示す斜視図である。 図1のC部拡大して示す斜視図である。 カセット及びカセット支持台の位置例を示す分解斜視図である。 図3のA方向からカセット及びカセット支持台の内部を見た断面図である。 図3のB方向からカセット及びカセット支持台の内部を見た断面図である。 カセットがカセット支持台に固定された状態を示す断面図である。 カセットがカセット支持台に固定された状態を解除する状態を示す断面図である。 カセット及びカセット支持台の別の例を示す分解斜視図である。
図1に示す研削装置1は、被加工物(ワーク)を収容するカセット6a、6bを支持する2つのカセット支持台2a、2bと、ワークを保持する保持手段3と、保持手段3に保持されたワークの被研削面を研削加工する研削手段4と、研削後のワークを洗浄する洗浄手段5とを備えている。
カセット支持台2a、2bは、研削装置1の最前部に配設されており、一方のカセット支持台2aには研削前のワークを収容したカセット6aが載置され、他方のカセット支持台2bには研削後のワークを収容するカセット6bが載置される。
カセット支持台2a、2bの近傍には、カセット6a、6bに対するワークの搬出入を行う搬出入手段7が配設されている。搬出入手段7は、ワークを吸着する保持部70と、水平方向の回転軸を中心として保持部70を回動させる回動部71と、屈曲により保持部70を所望の位置に位置付けするアーム部72とを有している。
搬出入手段7の後部側には、搬出入手段7がカセット6から搬出したワークの中心位置を一定の位置に位置合わせする中心合わせ手段8が配設されている。中心合わせ手段8には、ワークが載置される載置台80と、載置台80から上方に突出した状態で円弧状に配置され互いに近づく方向に移動可能な複数の突起部81とを備えている。
中心合わせ手段8の近傍には、中心合わせ手段8から保持手段3へのワークの搬送を行う第一の搬送手段9aと、保持手段3から洗浄手段5へのワークの搬送を行う第二の搬送手段9bとが配設されている。第一の搬送手段9aは、旋回動及び昇降するアーム部90aと、ワークを吸着する吸着部91aとを備えている。第二の搬送手段9bも同様に、旋回動及び昇降するアーム部90bと、ワークを吸着する吸着部91bとを備えている。
保持手段3は、回転可能であるとともに水平方向に移動可能となっており、保持手段3に対して第一の搬送手段9a及び第二の搬送手段9bによるワークの着脱が行われる領域である着脱域Aと、研削手段4によるワークの研削が行われる領域である研削域Bとの間を移動できる構成となっている。
研削手段4は、鉛直方向の軸心を有する回転軸40と、回転軸40の下端に形成され回転可能なホイールマウント41と、回転軸40及びホイールマウント41を回転駆動するモータ42と、ホイールマウント41に装着された研削ホイール43とから構成され、研削ホイール43の下面には円弧状に複数の研削砥石44が固着されている。
研削手段4は、研削送り手段10によって駆動されて昇降可能となっている。研削送り手段10は、鉛直方向の軸心を有し回転可能なボールスクリュー100と、ボールスクリュー100と平行に配設された一対のガイドレール101と、ボールスクリュー100を正逆回転させるパルスモータ102と、ボールスクリュー100に螺合する図示しないナットを内部に有するとともに側部がガイドレール101に摺接する基台103と、基台103に固定され研削手段3を固定支持する支持部104とから構成されている。研削送り手段10は、パルスモータ102の駆動によってボールスクリュー100が回転することにより基台103がガイドレール101に案内されて昇降し、これに伴い研削手段4を昇降させる。
洗浄手段5は、研削後のワークを保持して回転する回転テーブル50と、回転テーブル50に保持されたワークに対して洗浄水及びエアーを噴出する図示しないノズルとを備えている。
カセット支持台2a、2bは同様に構成される。図2に示すように、カセット支持台2a、2bは、カセット6a、6bを下方から支持する基台20と、カセット6を載置する際の位置決めに用いる位置決め部材21とを備えている。なお、図2はカセット支持台2aを拡大して示したものであるが、カセット支持台2bもカセット支持台2aと同様に構成される。カセット6aとカセット6bも同様に構成される。以下では、カセット支持台2a、2bの各部位に共通の符号を付し、カセット6a、6bの各部位に共通の符号を付して説明する。
図3に示すように、カセット6a、6bには開口部60が形成され、カセット6a、6bの内部には複数段のスロット(図示せず)が形成されており、開口部60を介してワークWを搬出入することができる。カセット6a、6bは、開口部60が図1に示した搬出入手段7に対面するように、カセット支持台2a、2bに載置される。
図3に示すように、カセット支持台2a、2bには、基台20から上方に突出し、載置されたカセット6a、6bを固定するカセット固定部22が配設されている。カセット固定部22は、上部が基台20から突出し基台20に対して昇降する昇降部材23と、上部が基台20から突出し基台20に対する角度を変化させることができる回動部材24とを備えている。一方、カセット6a、6bの下面には被係合部61が突出形成されており、回動部材24の先端が昇降部材23に近づく方向に向けて傾くことにより、回動部材24とカセット6の被係合部61とが係合してカセット6を固定する構成となっている。また、基台20に対して昇降する固定解除部25が、上部が基台20から上方に突出した状態で配設されており、固定解除部25を下方に向けて押圧することにより、基台20に対してカセット6a、6bが固定された状態を解除可能となる。
図4に示すように、回動部材24は、基台20の下方に配設され水平方向の軸心を有する固定された回転軸240に係合することにより、回転軸240に対して回転可能に支持されている。回動部材24は、回転軸240に係合する被支持部241と、被支持部241からほぼ水平方向に向けてのびる延出部242と、被支持部241から上方に向けてのびる作用部243とから構成される。作用部243は、屈曲部244において屈曲した断面L字状に形成されており、作用部243は、被支持部241と屈曲部244との間に位置するアーム部245と、屈曲部244からアーム部245と直交する方向にのびる係合部246と、アーム部245から係合部246と同方向に突出する引っかけ部247とを備えている。引っかけ部247の先端には、引っかけ部247の突出方向に対して直交する方向に突出する壁部247aと、壁部247aの先端からテーパ状に下降する斜面247bとが形成されている。
基台20の下方には、引っかけ部247を固定するストッパ26が配設されている。ストッパ26は、引っかけ部247の斜面247bに臨む位置に配設された対向面260と、対向面260の下端から上方に起立する起立壁261とを備えている。
昇降部材23の下端には軸部230を備えており、軸部230には延出部242の一端が回動可能に係合している。延出部242を含む回動部材24は、昇降部材23に対して回動可能となっている。また、延出部242は、バネ27によって上方に向けて付勢されている。
図4に示すように、カセット6a、6bの底板62からは、先端が係合部246側に向けて突出した突出部610を有する被係合部61が突出形成されている。
図5に示すように、ストッパ26は、ストッパ駆動部材28と連結されている。ストッパ駆動部材28は、その先端部が軸部280を介して固定解除部25の下端と連結されており、中間部が軸部281によって回動可能に支持されている。固定解除部25は、上部が基台20から上方に突出した状態で昇降自在に配設されており、下方に配設されたバネ29によって上方に付勢されている。固定解除部25が押圧されて下降すると、軸部281を中心としてストッパ駆動部材28が回動することによりストッパ26が上昇し、引っかけ部247を係止する状態を解除することができる。
次に、図1に示した研削装置1においてワークの研削を行う際の研削装置1の動作について説明する。研削前のワークはカセット6aに収容されカセット支持台2aに載置される。一方、研削後のワークが収容されるカセット6bは、カセット支持台2bに載置される。なお、ワークは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素、シリコンカーバイド等の半導体ウェーハ、セラミックス、ガラス、サファイア系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、さらには、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の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が挙げられる。
カセット6a、6bがカセット支持台2a、2bにそれぞれ載置されると、図6に示すように、カセット6a、6bの底板62から突出形成された被係合部61によって押圧されて昇降部材23が下降する。そうすると、回動部材24が回転軸240を中心として時計回り(図6におけるD方向)に回転し、係合部246が被係合部61の突出部610と係合する。また、回動部材24がD方向に回転するにつれて、引っかけ部247を構成する斜面247bがストッパ26の対向面260を摺動し、引っかけ部247の壁部247aがストッパ26の起立壁261によって係止される。こうして、引っかけ部247がストッパ26によって固定され、係合部246が被係合部61の突出部610と係合した状態が維持されるため、カセット6a、6bをカセット支持台2a、2bに載置するだけで、カセット6a、6bを自動的にカセット支持台2a、2bに固定することができ、カセット6a、6bが載置されている間は、その状態が維持される。
このようにしてカセット6a、6bがカセット支持台2a、2bに固定された後、図1に示した搬出入手段7の保持部70がカセット2aに進入し、カセット2aから研削前のワークが搬出され、中心合わせ手段8の載置台80に載置される。そして、複数の突起部81が互いに近づく方向に移動することにより、ワークの中心が一定の位置に位置合わせされる。
次に、第一の搬送手段9aがワークを保持し、着脱域Aに位置する保持手段3に搬送し載置する。保持手段3は、載置されたワークを吸着保持して研削域Bに移動し、ワークを研削手段4の下方に位置させる。
ワークが研削手段4の下方に移動すると、保持手段3が回転するとともに、研削ホイール43が回転しながら研削手段4が下降し、回転する研削砥石44がワークの露出面に接触して研削が行われ、ワークが所定の厚さに形成される。
ワークの研削が終了すると、ワークを保持した保持手段3が着脱域Aに戻る。そして、第二の搬送手段9bによってワークが洗浄手段5の回転テーブル50に搬送されて保持され、回転テーブル50が回転しながら洗浄水がワークに噴出されることにより、ワークが洗浄され研削屑が除去される。洗浄後は、回転テーブル50が回転するとともにワークに対してエアーが噴出されワークが乾燥される。
こうしてワークの洗浄及び乾燥が行われた後は、搬出入手段7を構成する保持部70がワークを保持し、カセット6bの内部に搬送し収容する。
以上のようにして、カセット6aに収容されたすべてのワークについて、上記と同様に、カセット6aからの搬出、研削、洗浄・乾燥及びカセット6bへの収納を行う。そして、カセット6a、6bは、カセット支持台2aに載置されている間は、固定解除部25が押されない限りは、それぞれカセット支持台6a、6bに固定されている。したがって、オペレータがカセット6a、6bに接触するなどの外的要因があったとしても、カセット6a、6bが落下したりすることがないため、研削加工を円滑に行うことができるとともに、ワークの破損等を防止することができる。また、研削装置1の運転が終了しても、固定解除部25が押圧されるまではカセット6a、6bが固定されたままの状態となっているため、研削装置1の運転終了後においても、カセット6a、6bが落下したりするのを防止することができる。
すべてのワークの研削が終了して研削後のすべてのワークがカセット6bに収容された後は、図7に示すようにカセット支持台2a、2bの固定解除部25を押圧することにより、図6に示した引っかけ部247の係止状態を解除する。そして、その状態でカセット6a、6bを持ち上げて取り出すと、回動部材24が反時計回りに回動して図4に示した元の状態に戻り、図6に示した係合部246と突出部610との係合状態が解除される。こうして係合部246と突出部610との係合状態が解除されると、カセット6a、6bの固定状態が解除されるため、カセット6a、6bをカセット支持台2a、2bから取り外して次の工程に運ぶことができる。
なお、載置されたカセットをカセット支持台に自動的に固定するカセット固定部及びその固定状態を解除するための構造は、図3〜図7に示した例には限定されない。例えば、図8に示すように、カセット支持台2a’、2b’が、2つの断面L字型の移動部材200aが基台20から突出して向かい合って構成される係合部200と、カセット6a、6bが載置されているか否かを検知するセンサ201と、押圧により2つの移動部材200aを互いが離れる方向に移動させる固定解除部202とを備えた構成としてもよい。この場合において、カセット6a’、6b’は、断面がT字を逆さまにした形状を有し2つの回動部材200aと係合する被係合部600を備える。そして、センサがカセット6a’、6b’の存在を検知すると、互いが近づく方向に2つの移動部材200aが移動して被係合部600に係合する。一方、固定解除部202を押圧すると、2つの移動部材200aが離れる方向に移動し、被係合部600との係合状態を解除してカセット6a’、6b’をカセット支持台2a’、2b’から取り外すことができる。
1:研削装置
2a、2b
20:基台 21:位置決め部材
22:カセット固定部
23:昇降部材 230:軸部
24:回動部材 240:回転軸 241:被支持部 242:延出部
243:作用部 244:屈曲部 245:アーム部 246:係合部
247:引っかけ部 247a:壁部 247b:斜面
25:固定解除部
26:ストッパ 260:対向面 261:起立壁
27:バネ
28:ストッパ駆動部材 280、281:軸部
3:保持手段
4:研削手段
40;回転軸 41:ホイールマウント 42:モータ 43:研削ホイール
44:研削砥石
5:洗浄手段 50:回転テーブル
6a、6b:カセット
60:開口部 61:被係合部 610:突出部 62:底板
7:搬出入手段 70:保持部 71:回動部 72:アーム部
8:中心合わせ手段 80:載置台 81:突起部
9a:第一の搬送手段 90a:アーム部 91a:吸着部
9b:第二の搬送手段 90b:アーム部 91b:吸着部
10:研削送り手段
100:ボールスクリュー 101:ガイドレール 102:パルスモータ
103:基台 104:支持部
2a’、2b’:カセット支持台
200:係合部 200a:移動部材 201:センサ 202:固定解除部
6a’、6b’:カセット 600:被係合部

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研削手段と、ワークを収容するカセットを支持するカセット支持台と、を有する研削装置であって、
    該カセット支持台は、
    カセットが載置されることによって自動的にカセットを該カセットの下面から固定するカセット固定部と、
    該カセット固定部によるカセットの固定を解除する固定解除部と、
    を有し、
    該カセット固定部は、該カセットが載置されることにより下降する昇降部材と、該昇降部材の下降により回動してカセットを固定する回動部材とを備え、
    該固定解除部が押圧されることにより、該回動部材をカセットの固定時とは逆方向に回動させてカセットの固定状態を解除する
    する研削装置。
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