JP6120627B2

JP6120627B2 - 切削装置

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Publication number: JP6120627B2
Application number: JP2013057849A
Authority: JP
Inventors: 秀次新田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014180738A

Description

本発明は、被加工物を切削する切削装置に関する。

例えば半導体ウェーハ、セラミック板、樹脂基板等の板状物を多数のチップに分割する場合には、板状物である被加工物に対し切削ブレードを切り込ませて切断する切削装置が用いられている。この種の切削装置としては、複数の被加工物を収容したカセットから被加工物を１枚ずつ取り出して、切削、洗浄を順次行い、洗浄後の被加工物をカセットに戻す工程を自動制御で行う切削装置が知られている（特許文献１）。

特開２００８−０１６６７３号公報

上記特許文献１に記載される切削装置では、被加工物を保持する保持手段を、搬入・搬出領域と切削領域との間で移動可能に配設し、これら領域間で保持手段を切削送りしながら、保持手段で保持した被加工物に対し切削加工を施している。切削後の被加工物は搬入・搬出領域に位置付けられた保持手段から洗浄手段に搬送されて洗浄されるが、切削時間に比べて洗浄時間が長い場合には、切削された被加工物は保持手段で保持された状態で搬入・搬出領域において待機する。

ここで、切削後の被加工物には切削で発生した切削屑を含む切削液が付着しているが、搬入・搬出領域で洗浄のために待機している時間が長くなると、被加工物の表面が乾燥することになる。被加工物の被加工物が乾燥すると切削屑が固着してしまい、一度固着した切削屑は、後に被加工物を洗浄しても容易に除去することができなくなるという問題を招く。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、搬入・搬出領域において被加工物に切削屑が固着してしまうおそれを防止し得る切削装置を提供することにある。

本発明の切削装置は、被加工物を保持する保持面を有した保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を切削する切削ブレードと該切削ブレードが着脱自在に装着され該切削ブレードを回転させるスピンドルとを有した切削手段と、前記保持手段で保持された被加工物を前記切削手段で切削する切削領域と該保持手段に被加工物を搬入または該保持手段から被加工物を搬出する搬入・搬出領域との間で該保持手段を切削送りさせる切削送り手段と、を備えた切削装置であって、前記搬入・搬出領域において前記保持手段で保持される被加工物の上面より上方に配設され被加工物に対面した噴出孔と、該噴出孔に連通して乾燥防止液体供給源に接続される液体路と、を有し、該搬入・搬出領域で待機している切削された被加工物に対して乾燥防止液体を供給する乾燥防止液体供給手段を備え、前記搬入・搬出領域において前記保持手段の前記保持面を覆うカバー位置と退避位置とにそれぞれ位置付け可能なカバー手段を備え、前記乾燥防止液体供給手段の前記噴出孔は、該カバー手段の下面側に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、保持手段が搬入・搬出領域に位置付けられた状態で、被加工物の上面に、乾燥防止液体供給手段の噴出孔から乾燥防止液体を供給することができ、これによって、切削後、搬入・搬出領域に位置付けられた保持手段で保持された被加工物の乾燥が防止され、被加工物に切削屑が固着してしまうおそれを防止することができる。

また、本発明では、カバー手段をカバー位置に位置付けて、切削後の被加工物を保持した保持手段が搬入・搬出領域に位置付けられた状態で、カバー手段をカバー位置に位置付け、カバー手段の下面側の乾燥防止液体供給手段の噴出孔から乾燥防止液体を供給することができ、被加工物の乾燥防止、ならびに被加工物に切削屑が固着を防止することができる。また、この形態では、カバー手段をカバー位置に位置付けておくことで、保持手段で保持した被加工物を保護することができるといった利点がある。例えば、保持手段で被加工物を保持したままの状態で切削ブレードの交換が必要となった場合、交換作業中に工具や部品等を被加工物上で落下させてしまってもカバー手段上に落下し、また、工具や部品等が直接被加工物に接触することがなく、カバー手段で被加工物が保護される。

本発明によれば、搬入・搬出領域において被加工物に切削屑が固着してしまうおそれを防止し得る切削装置が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るウェーハ（被加工物）が粘着テープを介してフレームに支持された状態を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る切削装置の斜視図である。同切削装置の平面図である。一実施形態に係る乾燥防止液体供給手段の断面図である。本発明の他の実施形態の乾燥防止液体供給手段を備えた切削装置の斜視図であって、カバー手段が退避位置にある状態を示している。他の実施形態に係る乾燥防止液体供給手段の断面図である。他の実施形態の乾燥防止液体供給手段を備えた切削装置の斜視図であって、カバー手段が退避位置にある状態を示している。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］ウェーハ
図１の符号１は、一実施形態に係る円板状のウェーハ（被加工物）である。ウェーハ１は、例えば厚さが数百μｍ程度の半導体ウェーハ等であり、その表面１ａには、多数の矩形状のデバイス２が配設されている。デバイス２は、格子状の分割予定ラインによって表面１ａに区画された多数の矩形状領域にＩＣやＬＳＩ等からなる電子回路を形成することで設けられる。

図１に示すように、ウェーハ１は、表面１ａ側を露出した状態に粘着テープ８に貼着され、粘着テープ８には、ウェーハ１を囲繞するフレーム９が同心状に貼着される。このようにウェーハ１は粘着テープ８を介してフレーム９に支持されたウェーハユニット７の状態で、図２および図３に示す一実施形態に係る切削装置１０に搬入される。

フレーム９はステンレス等の剛性を有する金属板等からなるもので、粘着テープ８にウェーハ１と同心状に貼着され、ウェーハ１はフレーム９を把持することでハンドリングされる。ウェーハ１は切削装置１０により分割予定ラインに対し切削加工が施され、分割予定ラインに沿って各デバイス２に個片化するダイシングがなされる。

［２］切削装置
次に、図２および図３によって切削装置１０の構成ならびに切削加工のための基本動作を説明する。図２および図３でＸ・Ｙは水平で互いに直交する方向を示し、Ｚは鉛直方向を示している。

切削装置１０は基台１１を有しており、この基台１１のＸ方向手前側（Ｘ１側）であってＹ１側には、カセット載置台１２がＺ方向に昇降可能に配設されている。カセット載置台１２上には、複数のウェーハユニット７が積層して収容されるカセット１３が着脱可能に載置される。カセット１３内の互いに対向する内壁面には一対の棚１３１が上下方向に配列されており、これら各棚１３１にフレーム９が差し込まれてウェーハユニット７はカセット１３内に水平な状態に収容される。

カセット１３は、棚１３１の前後方向が開口し、その開口をＸ方向に向けてカセット載置台１２上にセットされる。カセット載置台１２が昇降して、１枚のウェーハユニット７が所定の出し入れ高さ位置に位置付けられ、その位置で、該ウェーハユニット７が出し入れ手段１４（図３では図示略）によってＸ２側に引き出され、仮置き領域１５において左右方向（Ｙ方向）に一対の状態で配設されたセンタリングガイド１６上に仮置きされる。

出し入れ手段１４は、基台１１上にＸ方向に移動可能に支持されたアーム１４１の先端にカセット１３側に向いたクランプ１４２が取り付けられたもので、クランプ１４２がカセット１３内のフレーム９を把持し、アーム１４１がＸ２方向に移動してウェーハユニット７は仮置き領域１５のＸ方向所定位置まで引き出され、クランプ１４２の把持が解除されてウェーハユニット７はセンタリングガイド１６上に載置される。

センタリングガイド１６は、断面Ｌ字状のＸ方向に延びる板状部材が左右対称の状態で配設され、互いに近接したり離間したりするように作動する。ウェーハユニット７は、フレーム９が左右のセンタリングガイド１６に載置され、センタリングガイド１６が近接方向に動いてフレーム９が挟み込まれることで、仮置き領域１５で搬送開始位置に位置付けられる。

仮置き領域１５の下方には、切削後のウェーハ１を洗浄するスピンナ洗浄装置１７が配設されている。スピンナ洗浄装置１７は、基台１１内に設けられた円筒状のチャンバ１７１の中でスピンナテーブル１７２に保持したウェーハ１を洗浄水で洗浄した後、乾燥処理するもので、スピンナテーブル１７２はＺ方向に昇降可能に設けられ、チャンバ１７１内には、洗浄水供給ノズルおよび乾燥エア供給ノズルが配設されている。

センタリングガイド１６で搬送開始位置に位置決めされたウェーハユニット７は、搬送手段１８（図３では図示略）によってＹ２方向に搬送され、搬入・搬出領域１９において真空吸着式の保持手段２０でウェーハ１が保持される。搬送手段１８は、Ｙ方向に移動可能、かつ、上下動可能に支持されたアーム１８１の下端に真空吸着式の円板状のパッド１８２が取り付けられたもので、左右のセンタリングガイド１６上のウェーハ１をパッド１８２が吸着し、アーム１８１の移動によってウェーハユニット７は保持手段２０に搬送され、載置される。

保持手段２０は、円板状に形成されウェーハ１を水平状態で吸引保持する保持面２０１を有している。保持手段２０の周囲には、複数のフレームクランプ２１が保持手段２０に固定されて配設されている。保持面２０１はウェーハ１と同等の大きさを有しており、ウェーハ１は保持面２０１に同心状に載置されて吸引保持される。また、フレーム９はフレームクランプ２１に把持され、固定される。

保持手段２０は移動台２２上に回転可能に支持されており、保持手段２０は、移動台２２を介して、搬入・搬出領域１９と、搬入・搬出領域１９のＸ２側の切削領域２３との間を移動可能に配設されている。移動台２２のＸ方向両側の移動スペースは、基台１１内への切削屑等の異物の落下を防ぐために移動台２２の移動に応じて伸縮する蛇腹状のカバー２４で覆われている。

切削領域２３には、切削ブレード２５３を有する左右一対の切削手段２５が配設されている。切削手段２５は、円筒状のスピンドルハウジング２５１内にＹ方向に延びるスピンドル２５２が収容され、スピンドル２５２の先端に切削ブレード２５３が固定されたもので、スピンドルハウジング２５１内にスピンドル２５２を回転させるモータが内蔵されている。一対の切削手段２５は、Ｘ方向位置が同一で固定状態とされて切削ブレード２５３が互いに対向し、Ｙ方向に移動可能、かつ、上下動可能に支持されており、切削ブレード２５３は互いに近接したり離間したりする。

スピンドル２５２を回転させて切削ブレード２５３を回転させ、切削ブレード２５３をウェーハ１に対する切り込み深さの高さに設定した状態で、移動台２２により保持手段２０で保持されたウェーハ１を搬入・搬出領域１９から切削領域２３に移動させ、さらに両領域１９，２３間を往復させるといった切削送りを行うことで、ウェーハ１に切削ブレード２５３を切り込ませて切削加工がなされる。切削手段２５は、切削ブレード２５３およびウェーハ１に切削液を供給する切削液供給手段を有し、切削時には該切削液供給手段から切削ブレード２５３およびウェーハ１に切削液が供給される。

この場合、ウェーハ１の分割予定ラインに沿って切削ブレード２５３を切り込ませ、ウェーハ１をデバイス２に分割するダイシングを切削手段２５で行う。したがって、保持手段２０を回転させて分割予定ラインを切削送り方向であるＸ方向と平行に設定し、また、切削手段２５をＹ方向に移動させることで、切削加工する分割予定ラインの割り出しを行う。

切削加工を実施するにあたっては、まずウェーハ１を切削領域２３に移動させ、切削手段２５に固定された顕微鏡を備えた撮像手段２６でウェーハ１の表面１ａを撮像し、撮像した画像から切削すべき分割予定ラインを検出する。そしてその検出結果に基づいて、切削手段２５および保持手段２０を作動させて、全ての分割予定ラインに対し切削加工を施す。

ダイシングのための切削加工は、分割予定ラインを貫通するフルカットや、所定深さの溝を形成する溝加工などが挙げられる。また、一対の切削手段２５によって２本の分割予定ラインに対し同種の切削加工を同時に行うことができる。また、一対の切削手段２５の切削ブレード２５３の厚さを変えて、１本の分割予定ラインに対し、一方の切削手段２５ではじめは溝加工し、次に他方の切削手段２５でフルカットするなどの切削加工も可能である。フルカットの場合はこの段階でウェーハ１はデバイス２を有する多数のチップに分割され、溝加工の場合には、この次の工程でウェーハ１に外力が付与されて、溝、すなわち分割予定ラインに沿ってウェーハ１は多数のチップに分割される。

ウェーハ１に対する切削加工が終了したら、ウェーハ１は搬入・搬出領域１９に戻されるとともに、保持手段２０によるウェーハ１の吸引保持およびフレームクランプ２１によるフレーム９の把持が解除される。そして、搬送手段１８のパッド１８２が、切削加工済みのウェーハ１を吸着し、ウェーハユニット７をスピンナ洗浄装置１７に搬送し、チャンバ１７１内の待機位置に上昇しているスピンナテーブル１７２上にウェーハ１を載置する。スピンナ洗浄装置１７では、スピンナテーブル１７２が下降して回転し、スピンナテーブル１７２とともに回転するウェーハ１に対しチャンバ１７１内でウェーハ１の洗浄、乾燥が行われる。

ウェーハ１が乾燥後、チャンバ１７１内の上記待機位置までスピンナテーブル１７２が上昇し、搬送手段１８のパッド１８２がウェーハ１を吸着してセンタリングガイド１６上に持ち上げる。次いで、センタリングガイド１６が内側に移動し、スピンナテーブル１７２が下降することで、ウェーハユニット７のフレーム９がセンタリングガイド１６で受けられる。この後、ウェーハユニット７のＸ２側に待機していた出し入れ手段１４がＸ１側に動き、クランプ１４２によってセンタリングガイド１６上のウェーハユニット７のフレーム９がＸ１側に押され、ウェーハユニット７はカセット１３内に収容される。

ここまでが１枚のウェーハ１に対する切削加工の処理サイクルであり、このサイクルがカセット１３内に収容されている複数のウェーハ１に対し連続的に行われる。この場合、スピンナ洗浄装置１７でウェーハ１を洗浄している間に、カセット１３から次のウェーハユニット７が出し入れ手段１４で取り出され、センタリングガイド１６上から搬送手段１８によって搬入・搬出領域１９の保持手段２０にセットされ、ウェーハ１に対する切削加工が行われる。したがって切削装置１０には、切削加工されるウェーハ１と、洗浄されるウェーハ１とが同時に存在することになる。

切削加工された最後のウェーハ１がカセット１３内に収容されたら、そのカセット１３はカセット載置台１２から搬出されて次の工程に移され、カセット載置台１２には、切削加工をすべきウェーハが収容された新たなカセット１３が載置され、引き続き上記サイクルでそれらウェーハに切削加工が施される。

［３］乾燥防止液体供給手段
以上は切削装置１０の基本動作であり、本実施形態の切削装置１０は、搬入・搬出領域１９においてウェーハ１の表面に乾燥防止液体を供給する本発明に係る乾燥防止液体供給手段を備えている。

図３に示すように一実施形態の乾燥防止液体供給手段３０は、搬入・搬出領域１９に配設されたＸ方向に延びる左右一対の板状の液体供給ノズル３１を有している。各液体供給ノズル３１は、Ｘ１側の端部が、アーム３２を介してＹ方向に移動可能に配設されており、互いに近付いて搬入・搬出領域１９に位置付けられた保持手段２０で保持されるウェーハ１の上面よりも上方の供給位置（実線）と、保持手段２０の両側に広がって保持手段２０に対し搬送手段１８によってウェーハユニット７を搬入・搬出することができる退避位置（二点鎖線）との間を移動する。

図４に示すように、液体供給ノズル３１内には長手方向（Ｘ方向）に延びる液体路３１１が形成されており、液体供給ノズル３１の下面には、液体路３１１に連通する複数の噴出孔３１２が、長手方向に間隔をおいて形成されている。液体供給ノズル３１には液体路３１１に乾燥防止液体を導入する導入管３３が接続されており、この導入管３３は乾燥防止液体供給源３４に連通されている。すなわち、乾燥防止液体供給源３４は導入管３３、液体路３１１を介して噴出孔３１２に連通している。導入管３３の途中には電磁開閉弁３５が介在して設けられており、電磁開閉弁３５が開くと、乾燥防止液体供給源３４の液体が導入管３３、液体路３１１を経て噴出孔３１２から下方に向けて噴出するようになされている。乾燥防止液体としては、純水などが好適に用いられる。

一実施形態においては、切削加工を終えて搬入・搬出領域１９にウェーハ１が戻されると、一対の液体供給ノズル３１を供給位置に位置付け、電磁開閉弁３５を開く。これにより、各液体供給ノズル３１の噴出孔３１２から乾燥防止液体が下方に噴出され、ウェーハ１の上面に乾燥防止液体が供給されて乾燥することが防止される。ウェーハ１が搬入・搬出領域１９に位置付けられているときには液体供給ノズル３１からウェーハ１に乾燥防止液体を供給し、ウェーハ１がスピンナ洗浄装置１７に搬送される際には、各液体供給ノズル３１を退避位置に位置付けるとともに、液体供給ノズル３１からの乾燥防止液体の噴出を停止し、搬送手段１８によりウェーハ１をスピンナ洗浄装置１７に移す。

したがって一実施形態では、ウェーハ１切削後、搬入・搬出領域１９に位置付けられた保持手段２０で保持されたウェーハ１の乾燥を防止することができる。ウェーハ１の切削に要する時間よりもスピンナ洗浄装置１７による洗浄時間の方が長い場合、搬入・搬出領域１９からスピンナ洗浄装置１７へウェーハ１をすぐに搬送することができず、ウェーハ１は保持手段２０で保持された状態で搬入・搬出領域１９において待機することになる。ウェーハ１上には切削時に供給された切削液が付着しているが、待機時間が長いと乾燥し、切削屑が表面１ａに固着して除去することが難しくなることは前述した通りである。

ところが本実施形態では搬入・搬出領域１９に位置付けられた切削後のウェーハ１に乾燥防止液体を供給することができるため、例え搬入・搬出領域１９での待機時間が長くても、待機時間の間に乾燥防止液体をウェーハ１に供給することでウェーハ１の乾燥を防ぐことができ、結果として乾燥による表面１ａへの切削屑の固着を防止することができる。

［４］乾燥防止液体供給手段の他の実施形態
図５および図７は、カバー手段４６を有する他の実施形態の乾燥防止液体供給手段４０を備えた切削装置１０を示している。図５および図７では、上記一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してある。

カバー手段４６は略矩形状のもので、平坦な天板部４６１の縁に、下方に延びる側縁部４６２が形成されている。側縁部４６２の一辺部分が基台１１にヒンジ４２を介して結合されており、カバー手段４６はヒンジ４２を支点に回動可能に支持されている。カバー手段４６は例えばエアシリンダ等からなる回動機構によって回動し、かつ、手動によっても回動可能とされている。

カバー手段４６は、図５に示す状態が退避位置に位置付けられて開いた状態であり、カバー手段４６が退避位置からＣ方向に回動させられると、図６および図７に示すように閉じられ、搬入・搬出領域１９に位置付けられた保持手段２０の保持面２０１を覆うカバー位置に位置付けられる。

カバー手段４６の天板部４６１は、カバー位置では水平となる。その天板部４６１の内面中央には、円板状のシャワーヘッド部４１が形成されている。シャワーヘッド部４１はカバー位置において保持手段２０の保持面２０１に対向する位置に形成されている。図６に示すように、シャワーヘッド部４１内には液体路４１１が形成されており、シャワーヘッド部４１の下面には、液体路４１１に連通する複数の噴出孔４１２が全面に形成されている。

シャワーヘッド部４１には、乾燥防止液体供給源４４に連通され、途中に電磁開閉弁４５が設けられた導入管４３が接続されている。シャワーヘッド部４１においては、乾燥防止液体供給源４４から導入管４３を経て純水等の乾燥防止液体が液体路４１１に導入され、噴出孔４１２から乾燥防止液体が下方に向けて噴出するようになされている。

この実施形態の乾燥防止液体供給手段４０によれば、切削加工を終えて搬入・搬出領域１９にウェーハ１が戻されると、カバー手段４６を閉じてカバー位置に位置付け、電磁開閉弁４５を開くことにより、シャワーヘッド部４１の噴出孔４１２から乾燥防止液体がウェーハ１の上面に供給され、乾燥が防止される。そしてスピンナ洗浄装置１７にウェーハ１を搬送する際には、カバー手段４６を開けて退避位置に位置付けるとともに、シャワーヘッド部４１からの乾燥防止液体の噴出を停止し、搬送手段１８によりウェーハ１をスピンナ洗浄装置１７に移す。

このようにカバー手段４６をカバー位置に位置付け、シャワーヘッド部４１の噴出孔４１２から乾燥防止液体をウェーハ１に供給することで、ウェーハ１の切削後、搬入・搬出領域１９に位置付けられた保持手段２０で保持されたウェーハ１の乾燥を防止することができ、乾燥によるウェーハ１の表面１ａへの切削屑の固着を防止することができる。

また、カバー手段４６をカバー位置に位置付けておくことで、保持手段２０で保持したウェーハ１を保護することができるといった利点がある。例えば、ウェーハ１を切削中に切削ブレード２５３が破損した場合には切削ブレード２５３を新品に交換するが、切削加工がフルカットの場合、途中まで切削されたウェーハ１を保持手段２０から取り外してしまうとフルカットによって形成されたチップやバー（フルカットされた隣接する平行な分割予定ライン間の細長いデバイス２の集合片）が動いてしまい、切削ブレード２５３の交換後に切削を再開しようとしても加工精度が狂ってしまうという問題がある。

そこで、ウェーハ１を保持手段２０に保持したままの状態で切削ブレード２５３の交換を行う必要があり、その際に、工具や部品等をウェーハ１に落下させてしまったりウェーハ１に接触させてしまうおそれがある。しかし切削ブレード２５３の交換時にカバー手段４６を閉じて保持手段２０上のウェーハ１をカバー手段４６で覆った状態としておくことで、ウェーハ１に直接工具等が落下したり接触したりすることがなく、ウェーハ１が保護される。このように通常の工程以外にカバー手段４６を閉じるときには、カバー手段４６を手動で回動させればよい。

１…ウェーハ（被加工物）
１０…切削装置
１９…搬入・搬出領域
２０…保持手段
２０１…保持面
２２…移動台（切削送り手段）
２３…切削領域
２５…切削手段
２５２…スピンドル
２５３…切削ブレード
３０，４０…乾燥防止液体供給手段
３１１，４１１…液体路
３１２，４１２…噴出孔
３４，４４…乾燥防止液体供給源
４６…カバー手段

Claims

被加工物を保持する保持面を有した保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を切削する切削ブレードと該切削ブレードが着脱自在に装着され該切削ブレードを回転させるスピンドルとを有した切削手段と、
前記保持手段で保持された被加工物を前記切削手段で切削する切削領域と該保持手段に被加工物を搬入または該保持手段から被加工物を搬出する搬入・搬出領域との間で該保持手段を切削送りさせる切削送り手段と、を備えた切削装置であって、
前記搬入・搬出領域において前記保持手段で保持される被加工物の上面より上方に配設され被加工物に対面した噴出孔と、該噴出孔に連通して乾燥防止液体供給源に接続される液体路と、を有し、該搬入・搬出領域で待機している切削された被加工物に対して乾燥防止液体を供給する乾燥防止液体供給手段を備え、
前記搬入・搬出領域において前記保持手段の前記保持面を覆うカバー位置と退避位置とにそれぞれ位置付け可能なカバー手段を備え、
前記乾燥防止液体供給手段の前記噴出孔は、該カバー手段の下面側に形成されていることを特徴とする切削装置。