JP5676168B2

JP5676168B2 - 研削装置

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Publication number: JP5676168B2
Application number: JP2010159479A
Authority: JP
Inventors: 修三三谷
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: JP2012023176A

Description

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

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。