JP6208587B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハに切削加工を施すための切削装置に関する。

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、半導体ウエーハを分割予定ライン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デバイスを製造している。また、サファイア基板や炭化珪素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分割予定ライン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。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該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備えた切削手段とを具備し、ウエーハが粘着テープの表面に貼着されるとともに粘着テープの外周が環状のフレームに装着されたウエーハユニットをチャックテーブルに保持した状態で、切削ブレードによる切削部に切削水を供給しつつウエーハを切削する（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１９９４５１号公報

而して、ウエーハを切削ブレードによる切削部に切削水を供給しつつ切削すると、ウエーハに静電気が帯電する。このため、ウエーハを個々のデバイスに分割した後にチャックテーブルからウエーハユニットを搬送する際に、ウエーハに帯電した静電気がチャックテーブルに放電してデバイスを損傷させ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、その主たる技術的課題は、切削加工が終了したウエーハを損傷させることなくチャックテーブルから搬送することができる切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、ウエーハが粘着テープの表面に貼着されるとともに粘着テープの外周が環状のフレームに装着されたウエーハユニットを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハユニットのウエーハを切削する切削ブレードを備え切削部に切削水を供給しつつウエーハを切削する切削手段と、該チャックテーブルからウエーハユニットを搬送する搬送機構と、を具備する切削装置において、
該搬送機構は、該ウエーハユニットの環状のフレームを保持するフレーム保持手段と、該フレーム保持手段に保持されるウエーハユニットのウエーハに導電性の液体を供給しウエーハに帯電した静電気を導電性の液体を介して接地する静電気除去手段、を具備している、
ことを特徴とする切削装置が提供される。

上記導電性の液体は、純水に二酸化炭素を混入した液体である。

本発明による切削装置は、チャックテーブルからウエーハユニットを搬送する搬送機構は、ウエーハユニットの環状のフレームを保持するフレーム保持手段と、該フレーム保持手段に保持されるウエーハユニットのウエーハに導電性の液体を供給しウエーハに帯電した静電気を導電性の液体を介して接地する静電気除去手段を具備しているので、切削後のウエーハを含むウエーハユニットをチャックテーブルから搬送する際に静電気除去手段を作動してウエーハに導電性の液体を供給することにより、切削時にウエーハに帯電した静電気を除電する。従って、切削後のウエーハがチャックテーブルから離れる際に放電することはなく、ウエーハをチャックテーブルから搬出する際にウエーハに帯電した静電気がチャックテーブルに放電してデバイスを損傷させるという問題を解消することができる。

本発明に従って構成された切削装置の斜視図。 図１に示す切削装置によって切削されるウエーハを含むウエーハユニットの斜視図。 図１に示す切削装置に装備されるチャックテーブルからウエーハユニットを搬送する搬送機構としての第２の搬送機構の要部斜視図。 図３に示す第２の搬送機構によって実施される静電気除去工程の説明図。 図３に示す第２の搬送機構によって実施される静電気除去工程の説明図。

以下、本発明に従って構成された加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された切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切削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル３が加工送り方向である矢印Ｘで示す方向（X軸方向）に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、チャックテーブル本体３１と、該チャックテーブル本体３１上に装着された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の表面である保持面に被加工物である例えば円板形状のウエーハを図示しない吸引手段によって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。なお、チャックテーブル３には、被加工物として後述するウエーハを粘着テープを介して支持する環状の支持フレームを固定するためのクランプ３３が配設されている。このように構成されたチャックテーブル３は、図示しない加工送り手段としての切削送り手段によって、矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるようになっている。

図示の実施形態における切削装置は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向（Y軸方向）および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転駆動される回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２に装着された切削ブレード４３とを具備している。また、スピンドルユニット４は、純水の如き切削水を供給するための切削水供給手段４４も付設されている。

図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２の表面である保持面に保持されたウエーハの表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出するための撮像手段５を具備している。この撮像手段５は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。また、切削装置は、撮像手段５によって撮像された画像等を表示する表示手段６を具備している。

上記装置ハウジング２におけるカセット載置領域7aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル７が配設されている。このカセット載置テーブル７は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル７上には、後述するウエーハユニットを収容するカセット８が載置される。

ここで、ウエーハユニットについて図２を参照して説明する。図２に示すウエーハユニット９は、ステンレス鋼等の金属材によって形成され中央部に開口９１１を備えた環状のフレーム９1と、該環状のフレーム９１の開口９１１を覆うように装着された透明のポリエチレンフィルム等の樹脂フィルムからなる粘着テープ９２と、該粘着テープ９２の表面９２aに貼着された半導体ウエーハ９３とからなっている。なお、半導体ウエーハ９３は、図示の実施形態においてはシリコン等の半導体基板の表面に格子状に形成された複数の分割予定ライン９３１によって区画された複数の領域にデバイス９３２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ９３は、裏面９３bが粘着テープ９２の表面９２aに貼着されるとともに粘着テープ９２の外周が環状のフレーム９１に装着されることによって、粘着テープ９２を介して環状のフレーム９１に支持される。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、カセット８に収容された加工前のウエーハユニット９を仮置き手段１１に搬出するとともに加工後に仮置き手段１１に搬送されたウエーハユニット９をカセット８に搬入する搬出・搬入手段１２と、該搬出・搬入手段１２によって仮置き手段１１に搬出されたウエーハユニット９を上記チャックテーブル３上に搬送する第１の搬送機構１３と、チャックテーブル３上において切削加工された半導体ウエーハを洗浄する洗浄手段１４と、チャックテーブル３上において切削加工された半導体ウエーハを洗浄手段１４へ搬送する第２の搬送機構１５を具備している。

上記第２の搬送機構１５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第２の搬送機構１５は、作動アーム１５１と、該作動アーム１５１の一端に装着された移動ブロック１５２と、該移動ブロック１５２をY軸方向に移動せしめる移動手段１６と、作動アーム１５１の他端部に装着され上記ウエーハユニット９の環状のフレーム９１を保持するフレーム保持手段１７を具備している。移動手段１６は、Y軸方向に沿って平行に配設され上記移動ブロック１５２に設けられた被案内溝１５２a、１５２aが嵌合する一対の案内レール１６１、１６１と、該一対の案内レール１６１と１６１に沿って配設された雄ネジロッド１６２と、該雄ネジロッド１６２の一端に伝動連結されたパルスモータ１６３と、雄ネジロッド１６２の他端を回転可能に支持する軸受け１６４とからなっている。このように構成された移動手段１６は、雄ネジロッド１６２が移動ブロック１５２に設けられた雌ネジ１５２bに螺合される。従って、移動手段１６は、パルスモータ１６３を駆動して雄ネジロッド１６２を正転または逆転駆動することにより、作動アーム１５１に装着された移動ブロック１５２を一対の案内レール１６１、１６１に沿ってY軸方向に移動する。

第２の搬送機構１５を構成するフレーム保持手段１７は、H型状の支持部材１７１と、該H型状の支持部材１７１の中央支持部１７１aの上面に配設されたバキューム分配器１７２と、H型状の支持部材１７１の両側支持部１７１b、１７１bに装着された4個の吸引パッド１７３、１７３、１７３、１７３を具備している。この4個の吸引パッド１７３、１７３、１７３、１７３は、それぞれ両側支持部１７１b、１７１bに上下方向に摺動可能に配設された支持ロッド１７４、１７４、１７４、１７４の下端に取付けられており、それぞれ両側支持部１７１b、１７１bの下面との間に配設されたコイルばね１７５、１７５、１７５、１７５によって下方に押圧すべく付勢されている。このようにしてH型状の支持部材１７１に装着されたこの４個の吸引パッド１７３、１７３、１７３、１７３は、フレキシブルパイプ１７６、１７６、１７６、１７６を介して上記バキューム分配器１７２に連通されている。なお、バキューム分配器１７２は、フレキシブルパイプ１７７を介して図示しない吸引手段に接続されており、吸引源と適宜連通するようになっている。

以上のように構成されたフレーム保持手段１７は、バキューム分配器１７２が上記作動アーム１５１の他端に配設された昇降手段１８よって支持される。この昇降手段１８は、例えばエアピストン等からなっている。

図３に示す第２の搬送機構１５は、上記フレーム保持手段１７に保持されるウエーハユニット９の半導体ウエーハ９３に導電性の液体を供給し半導体ウエーハ９３に帯電した静電気を導電性の液体を介して接地する静電気除去手段１９を具備している。静電気除去手段１９は、上記フレーム保持手段１７を構成するバキューム分配器１７２の外壁に装着された下方に向けて液体を噴出する液体供給ノズル１９１と、該液体供給ノズル１９１を導電性液体源１９２とを接続するフレキシブルパイプ１９３と、該フレキシブルパイプ１９３に配設された電磁開閉弁１９４とからなっている。なお、導電性液体源１９２には、純水に二酸化炭素を混入した液体が貯留されている。このように構成された静電気除去手段１９は、電磁開閉弁１９４を開路することにより導電性液体源１９２の導電性の液体をフレキシブルパイプ１９３を介して液体供給ノズル１９１から噴出せしめる。また、図示の実施形態においては液体供給ノズル１９１がハーネス１９１aを介して接地されている。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作動について説明する。
カセット載置テーブル７上に載置されたカセット８の所定位置に収容されているウエーハユニット９は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル７が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出・搬入手段１２が進退作動して搬出位置に位置付けられたウエーハユニット９を仮置きテーブル１１上に搬出する。仮置きテーブル１１に搬出されたウエーハユニット９は、第１の搬送機構１３の旋回動作によって上記チャックテーブル３上に搬送される。

チャックテーブル３上にウエーハユニット９が載置されたならば、図示しない吸引手段が作動してウエーハユニット９の半導体ウエーハ９３を粘着テープ９２を介してチャックテーブル３上に吸引保持する。また、ウエーハユニット９の環状のフレーム９１は、上記クランプ３３によって固定される。このようにしてウエーハユニット９を保持したチャックテーブル３は、撮像手段５の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像手段５の直下に位置付けられると、撮像手段５および図示しない制御手段によってウエーハユニット９の半導体ウエーハ９３の切削加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段５および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ９３の所定方向に形成されている分割予定ライン９３１と切削ブレード４３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、切削加工すべき加工領域のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ９３に上記所定方向と直交する方向に形成された分割予定ライン９３１に対しても、同様に切削加工すべき加工領域のアライメントが遂行される。

上述したアライメント工程を実施したならば、チャックテーブル３を切削ブレード４３の下方である切削加工領域に移動し、切削ブレード４３を所定方向に回転せしめるとともに、矢印Zで示す方向に所定量切り込み送りし、切削ブレード４３の最下端が粘着テープ９２に達する位置に位置付ける。そして、ウエーハユニット９の半導体ウエーハ９３を吸引保持したチャックテーブル３を加工送り方向である矢印Xで示す方向に所定の切削送り速度で移動する。この結果、チャックテーブル３上に保持された半導体ウエーハ９３は、切削ブレード４３により所定の分割予定ライン９３１に沿って切断される（切削工程）。この切削工程を実施する際には、切削水供給手段４４から切削水が切削ブレード４３による切削部に向けて噴射される。

以上のようにして、ウエーハユニット９の半導体ウエーハ９３を所定の分割予定ライン９３１に沿って切断したら、スピンドルユニット４を図１において矢印Ｙで示す方向に分割予定ライン９３１の間隔だけ割り出し送りし、上記切削工程を実施する。そして、半導体ウエーハ９３の所定方向に延在する分割予定ライン９３１の全てに沿って切削工程を実施したならば、チャックテーブル３を９０度回転させて、半導体ウエーハ９３の所定方向と直交する方向に延在する分割予定ライン９３１に沿って切削工程を実行することにより、半導体ウエーハ９３に格子状に形成された全ての分割予定ライン９３１が切削されて個々のデバイスに分割される。なお、分割された個々のデバイスは、粘着テープ９２の作用によってバラバラにはならず、環状のフレーム９１に粘着テープ９２を介して支持されたウエーハの状態が維持されている。また、上記切削ブレード４３による切削により半導体ウエーハ９３には静電気が帯電する。

上述したように半導体ウエーハ９３の分割予定ライン９３１に沿って切削工程が終了したら、半導体ウエーハ９３を保持したチャックテーブル３は最初に半導体ウエーハ９３を吸引保持した位置に戻される。そして、半導体ウエーハ９３の吸引保持を解除するとともに、クランプ３３による環状のフレーム９１の固定を解除する。そして、第２の搬送機構１５の移動手段１６を作動して、図4−１の(a)に示すようにフレーム保持手段１７をチャックテーブル３に保持されたウエーハユニット９の直上に位置付け、静電気除去手段１９を作動して液体供給ノズル１９１からウエーハユニット９の半導体ウエーハ９３に向けて純水に二酸化炭素を混入した導電性の液体を噴出する。

次に、液体供給ノズル１９１から純水に二酸化炭素を混入した導電性の液体を噴出しつつ第２の搬送機構１５の昇降手段１８を作動して図４−１の(b)に示すようにフレーム保持手段１７に配設された吸引パッド１７３、１７３、１７３、１７３をウエーハユニット９の環状のフレーム９１の上面に接触させる。そして、図示しない吸引手段を作動して吸引パッド１７３、１７３、１７３、１７３によって環状のフレーム９１を吸引保持する。

このようにして、吸引パッド１７３、１７３、１７３、１７３によってウエーハユニット９の環状のフレーム９１を吸引保持したならは、図４−２の(c)に示すように液体供給ノズル１９１から純水に二酸化炭素を混入した導電性の液体を噴出した状態で昇降手段１８を作動してフレーム保持手段１７を上昇せしめる(静電気除去工程)。この結果、ウエーハユニット９が上昇しチャックテーブル３上に粘着テープ９２を介して載置されている半導体ウエーハ９３がチャックテーブル３から離れる。このとき、半導体ウエーハ９３には上述したように液体供給ノズル１９１から純水に二酸化炭素を混入した導電性の液体が供給され、半導体ウエーハ９３に帯電した静電気が除電されているので、チャックテーブル３から離れる際に放電することはない。従って、ウエーハをチャックテーブルから搬出する際にウエーハに帯電した静電気がチャックテーブルに放電してデバイスを損傷させるという問題を解消することができる。

図４−２の(c)に示すようにフレーム保持手段１７を上昇させてウエーハユニット９を上昇することにより、半導体ウエーハ９３をチャックテーブル３から離間したならば、図４−２の(d)に示すように静電気除去手段１９の作動を停止して液体供給ノズル１９１からの導電性の液体の噴出を停止する。そして、第２の搬送機構１５の移動手段１６を作動して、フレーム保持手段１７の吸引パッド１７３、１７３、１７３、１７３に保持されているウエーハユニット９を洗浄手段１４に搬送する。洗浄手段１４に搬送されたウエーハユニット９の半導体ウエーハ９３は、ここで洗浄および乾燥される。このようにして洗浄および乾燥されたウエーハユニット９の半導体ウエーハ９３は、乾燥後に第１の搬送手段１３によって仮置きテーブル１１に搬送される。そして、ウエーハユニット９は、搬出・搬入手段１２によってカセット８の所定位置に収納される。

２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
４：スピンドルユニット
４２：回転スピンドル
４３：切削ブレード
４４：切削水供給手段
５：撮像手段
７：カセット載置テーブル
８：カセット
９：ウエーハユニット
９１：環状のフレーム
９２：粘着テープ
９３：半導体ウエーハ
１１：仮置き手段
１２：搬出・搬入手段
１３：第１の搬送機構
１４：洗浄手段
１５：第２の搬送機構
１５１：作動アーム
１５２：移動ブロック
１６：移動手段
１７：フレーム保持手段
１８：昇降手段
１９：静電気除去手段
１９１：液体供給ノズル
１９２：導電性液体源
１９３：フレキシブルパイプ
１９４：電磁開閉弁

Claims (2)

1. ウエーハが粘着テープの表面に貼着されるとともに粘着テープの外周が環状のフレームに装着されたウエーハユニットを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハユニットのウエーハを切削する切削ブレードを備え切削部に切削水を供給しつつウエーハを切削する切削手段と、該チャックテーブルからウエーハユニットを搬送する搬送機構と、を具備する切削装置において、
   該搬送機構は、該ウエーハユニットの環状のフレームを保持するフレーム保持手段と、該フレーム保持手段に保持されるウエーハユニットのウエーハに導電性の液体を供給しウエーハに帯電した静電気を導電性の液体を介して接地する静電気除去手段、を具備している、
   ことを特徴とする切削装置。
2. 該導電性の液体は、純水に二酸化炭素を混入した液体である、請求項1記載の切削装置。

Images