JP5930196B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状ワークを研削する研削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面に形成されたウェーハは、裏面が研削されて所定の厚みに形成された後、ダイシングされて個々のチップに分割され、各種電子機器等に利用されている。近年は、電子機器の薄型化、小型化等の要求に応えるために、チップを薄く形成することが求められており、例えばウェーハの厚さを５０μｍ以下とすると、破損しやすくなり、その後の取り扱いが困難になるという問題がある。

そこで、裏面研削時に、デバイスが形成されたデバイス領域の裏側のみを研削して凹部を形成し、凹部の外周側に研削前と同じ厚さのリング状の補強部を残すことで、研削後のウェーハの剛性を高める技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

研削装置では、研削後のウェーハを洗浄領域に搬送する搬送機構として、ウェーハの裏面全面を吸着するタイプのものが一般的に使用されているが、裏面に凹部が形成されたウェーハについては、全面を吸着することができないため、ウェーハの外周縁をクランプして搬送するエッジクランプ搬送機構が用いられている。エッジクランプ搬送機構では、複数の保持部材がウェーハの側面に接触し外周側から中心部に向けて挟み込むようにした状態でウェーハを搬送するため、研削面に接触することなくウェーハを搬送することが可能となっている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−９１２４６号公報 特開２００７−２５８４５０号公報

しかし、デバイス領域の裏側に凹部が形成され凹部の外周側に補強部が形成されたウェーハを洗浄領域に搬送する際には、凹部に付着した研削屑が乾燥して除去できなくなるのを防止するために、凹部に水を溜めた状態で搬送しなければならない。そこで、エッジクランプ機構の側部からウェーハの凹部に水を供給することも行われているが、移動中に水がこぼれ落ちることがあり、研削屑が凹部に付着し乾燥するのを回避することができないという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、デバイス領域の裏側に凹部が形成されたウェーハの当該凹部に水をためた状態で、洗浄領域にウェーハを搬送できるようにすることを課題とする。

本発明は、板状ワークを吸引保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持された板状ワークの上面の中央部を研削して凹部を形成する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段と、研削手段による研削によって凹部の外周側に凸状に形成された補強部を備えた補強ワークを洗浄する洗浄テーブルと、保持テーブルに保持されて研削された補強ワークを洗浄テーブルに搬送する搬送手段とを少なくとも備える研削装置に関し、搬送手段は、補強ワークの外周縁に少なくとも３つの保持部材を接触させてクランプする保持部と、保持部によってクランプした補強ワークの上面に水を放水する放水部とを少なくとも備え、放水部は、給水口と、保持部がクランプした補強ワークの上面に水を放水する放水口と、給水口と放水口とを連通させる配水流路とを備え、放水口は、放水する水を補強部に着水させ、補強部に着水させた水を凹部に貯水し、補強ワークの凹部に貯水した状態で、搬送手段が保持テーブルから洗浄テーブルに補強ワークを搬送するように構成している。

前記保持部は、少なくとも３つの保持部材の放射方向の移動を案内する案内部を備え案内部に沿って保持部材を移動可能に支持する支持プレートと、支持プレートによって支持される少なくとも３つの保持部材を進退させる駆動部とを備えていることが望ましい。

本発明では、中央部の研削により凹部が形成されるとともにその周囲に補強部が形成された補強ワークを搬送手段によって搬送するにあたり、搬送手段に放水口を備え、放水口から放水された水を凹部に貯水するように構成したため、凹部に常に水がある状態で搬送を行うことが可能となり、凹部に残存していた研削屑が乾燥して除去できなくなるのを防止することができる。また、板状ワークの補強部に着水させ、補強部に着水させた水が凹部に導かれるように構成したため、放水口から放水される水が凹部に直接当たることがなく、補強ワークが破損するの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。 搬送手段の一例を示す斜視図である。 搬送手段の一例を示す分解斜視図である。 搬送手段を構成する保持部の動作を示す平面図である。 搬送手段を構成する支持プレートを下側からみた斜視図である。 補強ワークの一例を示す斜視図である。 保持テーブルに保持された補強ワークを搬送する前の状態を模式的に示す断面図である。 補強ワークを保持する状態を模式的に示す断面図である。 放水口から放水された水が補強部に着水する状態を拡大して示す断面図である。 補強ワークの凹部に水を貯めて搬送する状態を模式的に示す断面図である。

図１に示す研削装置１は、板状ワークを吸引保持する保持テーブル２と、保持テーブル２に保持された板状ワークを研削する研削手段３と、研削された板状ワーク３を洗浄する洗浄テーブル４とを備えている。

装置前部には、研削前の板状ワークを収容する第一のカセット５ａと、研削後の板状ワークを収容する第二のカセット５ｂとが載置されており、両カセットの開口部に対面する位置には、第一のカセット５ａからの板状ワークの搬出及び第二のカセット５ｂへの板状ワークの搬入を行う搬入出ロボット６が配設されている。搬入出ロボット６は、板状ワークを保持する保持部６０と、保持部６０を所望の位置に移動させるアーム部６１とを備えている。

保持部６０の可動範囲には、板状ワークを所定の位置に位置合わせする位置合わせ手段７が配設されており、位置合わせ手段７の近傍には、板状ワークを位置合わせ手段７から保持テーブル２に搬送する第一の搬送手段８が配設されている。

保持テーブル２は、自転可能であるとともに、ジャバラ状のカバー２ａの伸縮をともなって装置の前後方向に移動可能となっている。

研削手段３は、装置の後部側において、研削送り手段９によって昇降可能に支持されている。研削手段３は、回転軸３０の下端に研削ホイール３１が装着され、回転軸３０がモータ３２によって駆動されて回転することにより研削ホイール３１も回転する構成となっている。研削ホイール３１の下面には研削砥石３３が円環状に固着されており、その円環の直径は、研削する板状ワークの半径より若干長い程度となっている。

研削送り手段９は、鉛直軸を有するボールネジ９０と、ボールネジ９０と平行に配設された一対のガイドレール９１と、ボールネジ９０の一端に連結されたモータ９２と、内部に備えたナット構造がボールネジ９０に螺合するとともに側部がガイドレール９１に摺接する昇降板９３と、昇降板に固定され研削手段３を保持するホルダ９４とから構成されており、モータ９２に駆動されてボールネジ９０が回動することにより昇降板９３がガイドレール９１にガイドされて昇降し、ホルダ９４に保持された研削手段３も昇降する構成となっている。

洗浄テーブル４は、回転可能であり、その上方には、洗浄テーブル４に保持された板状ワークに洗浄液及び高圧エアを噴出するノズルが配設されている。洗浄テーブル４の近傍には、第二の搬送手段１０が配設されている。

図２に示すように、第二の搬送手段１０は、昇降及び旋回可能なアーム部１１と、アーム部１１の先端に取り付けられた保持部１２とを有している。保持部１２は、板状ワークの外周縁に係合して板状ワークを保持する少なくとも３個の保持部材１３と、保持部材１３を板状ワークの外周縁に対して水平方向に移動可能に支持する支持プレート１４と、支持プレート１４の上面側において支持プレート１４に対して所定範囲回動可能に配設された回動プレート１５と、アーム部１１の先端に取り付けられ支持プレート１４に対して傾斜可能に連結された取り付け板１６と、を有している。

図３に示すように、保持部材１３は、フッ素系樹脂等の摩擦抵抗の小さい合成樹脂によって形成され係合凹部１３０ａを備えた係合部材１３０と、係合部材１３０から上方に立設された円柱状の被支持部１３１とから構成され、被支持部１３１の内周面には、ボルトを螺合させる雌ねじ穴１３１ａが形成されている。

支持プレート１４には、保持部材１３の個数及び位置に対応して、径方向に長く表裏面を貫通する長孔１４０が形成されている。長孔１４０は、支持プレート１４の放射方向に保持部材１３の移動を案内する案内部として機能するものであり、長孔１４０の幅は、被支持部１３１の直径よりわずかに大きく形成されている。

支持プレート１４の下面からは、保持部材１３の下面が保持テーブル２の上面に接触するのを防止する少なくとも３個の長さが等しい間隔形成ピン１８が下方に突出して形成されており、その下端は保持部材１３より下方に位置している。支持プレート１４の上面からは、３本の複数の支持柱１９が立設されている。支持柱１９の上端には雌ねじ穴１９ａが形成されている。それぞれの支持柱１９には、コイルバネ１９０が挿嵌されている。一方、支持プレート１４の中心部上面には、大径部２０ａ及び小径部２０ｂを有する段つきナット２０が取り付けられている。

回動プレート１５は、段突きナット２０の小径部２０ｂに嵌合する内径を有する中心孔１５０と、周方向に長く形成され表裏面を貫通する３個の長孔１５１と、所定間隔をおいて外周方向に突出形成された３個のアーム部１５２とを有している。それぞれのアーム部１５２の先端には、枢軸１５３によってアーム部１５２に対して回動可能にリンク１５４が連結されている。リンク１５４には、表裏面を貫通する貫通孔１５４ａが形成されている。３個のアーム部１５２のうちの１つから周方向に突出した位置には、上方に突出する連結突起１５５が形成されている。

支持プレート１４の上面側には、ピストンロッド２１を出没させるエアシリンダ２２が配設されており、ピストンロッド２１の先端部には、回動プレート１５に形成された連結突起１５５と係合するリング状の連結係合部２１ａが形成されている。

また、図２に示したように、ボルト２３を図３に示した貫通孔１５４ａ、スペーサ２４及び長孔１４０に挿通し、係合部材１３の雌ねじ穴１３１ａに螺合させると、枢軸１５３を中心としてリンク１５４が回動することにより回動プレート１５が支持プレート１４に対して所定範囲回動可能となった状態で、支持プレート１４と回動プレート１５とが連結される。段つきナット２０にはボルト２６を螺合させ、回動プレート１５の抜けを防止する。また、アーム部１５２から側方に突出した位置に設けられた連結突起１５５をピストンロッド２１の先端の連結係合部２１ａに係合させると、エアシリンダ２２によってピストンロッド２１が図２における矢印Ａ方向に駆動されることにより、回動プレート１５が矢印Ｂ方向に回動可能となる。そして、回動プレート１５が矢印Ｂ方向に回動すると、それにともないリンク１５４が矢印Ｃ方向に動くため、リンク１５４に連結された保持部材１３が矢印Ｄ方向、すなわち支持プレート１４の中心に向かう方向に移動する。この動きを図４を参照して説明すると、初期状態では、図４（ａ）に示すように、３個のアーム部１５２がリンク１５４と一直線上にある。そして、図４（ｂ）に示すように、エアシリンダ２２によって駆動されて回動プレート１５が矢印Ｂ方向に回動すると、アーム部１５２とリンク１５４とが一直線上でなくなり、Ｃ方向に向きを変えたリンク１５４が保持部材１３を支持プレート１４の中心に向かう方向に引っぱり、これによって保持部材１３が長孔１４０に沿って互いが近づく方向（Ｄ方向）に移動する。このように、エアシリンダ２２及びピストンロッド２１並びに回動プレート１５は、３つの係合部材１３を、互いが近づく方向に移動させる駆動部として機能する。

さらに、図３に示すように、取り付け板１６においては、支持プレート１４の上面から立設された３本の支持柱１９に対応する位置に３つの貫通孔１６０が配設されており、これら貫通孔１６０に挿通するボルト２５を支持柱１９に形成された雌ねじ穴１９ａに螺合させることにより、取り付け板１６に支持プレート１４が固定される。

図５に示すように、支持プレート１４の下面側には、放水部１４０を備えている。放水部１４０は、円弧状に配設された複数の放水口１４１と、支持プレート１４の内部に形成され放水口１４１と連通し支持プレート１４の中心部の上面側に開口する排水流路１４２と、排水流路１４２に連結されることにより放水口１４１と連通する図２に示した給水口１４３とを備えている。給水口１４３は、水供給源に接続されている。

以下では、このように構成される研削装置１を用いて、板状ワークを研削する場合について説明する。

最初に、図１に示した搬入出ロボット６が第一のカセット５ａから研削しようとする板状ワークを吸着し、位置合わせ手段７に搬送する。そして次に、板状ワークは、第一の搬送手段８によって保持テーブル２に搬送されて保持される。

保持テーブル２によって保持された板状ワークは、水平方向に移動して研削手段３の直下に位置付けされる。そして、チャックテーブル２が自転することにより板状ワークを回転させるとともに、研削ホイール３１を回転させた状態で研削送り手段９によって駆動されて研削手段３が下降し、回転する研削砥石３３が回転する板状ワークの上面に接触して研削が行われ、板状ワークが所望の厚さに形成される。このとき、図６に示すように、板状ワークＷの上面は裏面Ｗｂであり、裏面Ｗｂのうち、製品化されるチップが存在しない領域である周縁部の余剰領域を研削せず、製品化されるチップが存在する領域である中央部のみを研削すると、デバイス領域の裏側に凹部Ｗ１が形成され、凹部Ｗ１の外周側には、当初の厚さが維持された凸状の補強部Ｗ２が形成される。凹部Ｗ１の周囲に補強部Ｗ２が形成された補強ワークＷは、補強部Ｗ２のない板状ワークと比較して、剛性が高く、その後の搬送等の取り扱いが容易となる。なお、研削時には、表面Ｗａに保護テープＴが貼着される。また、凹部Ｗ１には、研削により生じた研削屑が残存している。

研削終了後は、図１に示した保持テーブル２が装置前方側に移動し、第二の搬送手段１０によって補強ワークＷが保持され、洗浄テーブル４に搬送される。その動作は以下のとおりである。

図７に示すように、保持テーブル２の内部には吸引路２ｂが形成されており、吸引路２ｂには、並列に接続された２つのバルブ２ｃ、２ｄを介して吸引源２ｅと供給源２ｆとが接続されている。図７に示すように、バルブ２ｃが開通し吸引源２ｄと連通している状態では、保持テーブル２の上面に吸引力が作用しており、補強ワークＷの裏面Ｗｂが吸引保持されている。

この状態において、図７に示すように、第二の搬送手段１０を構成する保持部１２が降下し、補強ワークＷの外周側に保持部材１３が位置するようにする。このとき、給水口１４３と水供給源１４４との間に介在するバルブ１４５は閉鎖しておく。

次に、図８に示すように、バルブ２ｃを閉鎖するとともにバルブ２ｄを開通させ、保持テーブル２の上面からエアブローを行い、補強ワークＷを若干持ち上げる。そして、保持部１２は、保持部材１３を互いが近づく方向（支持プレート１４の中心方向）に移動させることにより保持部材１３を補強ワークＷの外周縁に接触させて補強ワークＷをクランプする。また、このとき、第二の搬送手段１０のバルブ１４５を開通させ、図５に示した放水口１４１から水の放水を始める。

このとき、図９に示すように、放水口１４１は、補強ワークＷの補強部Ｗ２の上方に位置しており、放出された水１４１ａは、補強ワークＷの上面の補強部Ｗ２に着水してから、凹部Ｗ１に流れ込んで貯水される。このように、薄く研削されたことにより剛性の低い凹部Ｗ１に対して水が直接放出されることがないため、水の圧力によって凹部Ｗ１に割れや欠けが生じるのを防ぐことができる。

このようにして放水口１４１から水が放出されると、その水が凹部Ｗ１に溜まる。そして、水の放出を続けたまま、図１０に示すように、保持部１２を上昇させ、補強ワークＷを搬送する。搬送中も放水口１４１から水を放出しつづけるため、振動等があって水が凹部Ｗ１からこぼれたとしても、凹部Ｗ１に存在する研削屑が乾燥することによって除去できなくなるのを防ぐことができる。

こうして補強ワークＷは、図１に示した洗浄テーブル４に搬送される。そしてここで、洗浄液及びエアによって洗浄が行われ、凹部Ｗ１に付着した研削屑が除去される。

補強ワークＷの洗浄後は、洗浄された補強ワークＷが搬入出ロボット６によって第二のカセット５ｂに収容される。

１：研削装置
２：保持テーブル ２ａ：カバー ２ｂ：吸引路 ２ｃ、２ｄ：バルブ
２ｅ：吸引源 ２ｆ：供給源
３：研削手段
３０：回転軸 ３１：研削ホイール ３２：モータ ３３：研削砥石
４：洗浄テーブル
５ａ：第一のカセット ５ｂ：第二のカセット
６：搬入出ロボット ６０：保持部 ６１：アーム部
７：位置合わせ手段 ８：第一の搬送手段
９：研削送り手段
９０：ボールネジ ９１：ガイドレール ９２：モータ ９３：昇降板
９４：ホルダ
１０：第二の搬送機構
１１：アーム部
１２：保持部
１３：保持部材
１３０：係合部材 １３１：被保持部 １３１ａ：雌ねじ穴
１４：支持プレート １４０：長孔（案内部）
１５：回動プレート
１５０：中心孔 １５１：長孔 １５２：アーム部 １５３：枢軸
１５４：リンク １５４ａ：貫通孔 １５５：連結突起
１６：取り付け板 １６０：貫通孔
１８：間隔形成ピン
１９：支持柱 １９ａ：雌ねじ穴 １９０：コイルバネ
２０：段つきナット ２０ａ：大径部 ２０ｂ：小径部
２１：ピストンロッド ２１ａ：連結係合部 ２２：エアシリンダ
２３：ボルト ２４：スペーサ ２５：ボルト ２６：ボルト

Claims (2)

1. 板状ワークを吸引保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークの上面の中央部を研削して凹部を形成する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段と、該研削手段による研削によって該凹部の外周側に凸状に形成された補強部を備えた補強ワークを洗浄する洗浄テーブルと、該保持テーブルに保持されて研削された該補強ワークを該洗浄テーブルに搬送する搬送手段と、を少なくとも備える研削装置において、
   該搬送手段は、該補強ワークの外周縁に少なくとも３つの保持部材を接触させてクランプする保持部と、該保持部によってクランプした該補強ワークの上面に水を放水する放水部とを少なくとも備え、
   該放水部は、給水口と、該保持部がクランプした該補強ワークの上面に水を放水する放水口と、該給水口と該放水口とを連通させる配水流路とを備え、該放水口は、放水する水を該補強部に着水させ、該補強部に着水させた水を該凹部に貯水し、該補強ワークの凹部に貯水した状態で、該搬送手段が該保持テーブルから該洗浄テーブルに該補強ワークを搬送する研削装置。
2. 前記保持部は、
   少なくとも３つの保持部材の放射方向の移動を案内する案内部を備え該案内部に沿って該保持部材を移動可能に支持する支持プレートと、
   該支持プレートによって支持される少なくとも３つの保持部材を進退させる駆動部と、
   を備えた請求項１記載の研削装置。

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