JP6474233B2 - フレームユニット - Google Patents

Description

本発明は、ドレッシングボードがダイシングテープを介して環状フレームに装着されたフレームユニットに関する。

半導体チップの小チップ化と抗折強度向上のために先ダイシング法と呼ばれる加工方法が知られている。通常のダイシングによる半導体ウェーハの分割では、ウェーハは予め環状フレームの開口を塞ぐように環状フレームに貼着されたダイシングテープに固定されており、分割後もチップがダイシングテープに貼着されているためばらばらにならないようになっている。

しかし、先ダイシング法の場合、ダイシングは溝形成が目的であり、チップ化されないため、ウェーハがダイシングテープを介して環状フレームに支持されることはない。よって、半導体ウェーハの搬送に特化した搬送手段を備えたダイシング装置（切削装置）により加工が行われている（例えば、特許第４３０３０４１号公報参照）。

先ダイシング法を含めたウェーハ等の被加工物のダイシングでは、切削ブレードのコンディションを整えるため、切削ブレードのドレッシング作業を行う。その際、いち早く切削ブレードのコンディションを整えるため、ドレッシングボードを切削する（例えば、特許第５４９８８５７号公報参照）。

ドレッシングボードは一般的に矩形形状をしているため、先ダイシング用のダイシング装置では、搬送手段によるドレッシングボードの搬送ができない。そこで、チャックテーブルの傍らにドレッシングボード専用の補助チャックテーブルを設け、常に補助チャックテーブルでドレッシングボードを保持しておき、必要に応じて切削ブレードでドレッシングボードを切削することで対応している。

特許第４３０３０４１号公報 特許第５４９８８５７号公報

しかし、従来装置のようにドレッシングボード専用の補助チャックテーブルを設けるには、通常のダイシング装置を改造する必要があるため、コストと改造時間がかかり、容易に実施できないという課題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置の改造を必要とせずに、ドレッシングボードをカセットからチャックテーブルに搬送でき、更にチャックテーブルで保持可能なフレームユニットを提供することである。

請求項１記載の発明によると、ウェ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ェーハを切削ブレードで切削する切削手段と、複数のウェーハを収容するカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置された該カセットと該チャックテーブルとの間でウェーハを搬送する搬送手段と、を備えた切削装置において用いられるフレームユニットであって、該フレームユニットは、環状フレームと、該環状フレームの開口を塞ぐように外周部が該環状フレームに貼着されたダイシングテープと、該ダイシングテープに貼着されたドレッシングボードとから構成され、該フレームユニットの該環状フレームは、直径が該ウェーハの直径と同等であり、該環状フレームは、該ドレッシングボードより薄く形成され、該環状フレームの厚さは、該切削ブレードのドレッシング時に切り残される該ドレッシングボードの切り残し部の厚さ未満であることを特徴とするフレームユニットが提供される。

請求項２記載の発明によると、ウェ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ェーハを切削ブレードで切削する切削手段と、複数のウェーハを収容するカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置された該カセットと該チャックテーブルとの間でウェーハを搬送する搬送手段と、を備えた切削装置において用いられるフレームユニットであって、該フレームユニットは、環状フレームと、該環状フレームの開口を塞ぐように外周部が該環状フレームに貼着されたダイシングテープと、該ダイシングテープに貼着されたドレッシングボードとから構成され、該フレームユニットの該環状フレームは、直径が該ウェーハの直径と同等であり、該切削装置は、ウェーハに配設されたウェーハの向きを示す第１目印部を検出する目印検出手段を備え、該搬送手段は検出された該第１目印部を所定の向きに調整しつつウェーハを該チャックテーブルに載置し、該環状フレームは、該第１目印部に相当する第２目印部を有することを特徴とするフレームユニットが提供される。

本発明のフレームユニットは、ドレッシングボードを支持するフレームユニットの環状フレームがウェーハと同じ直径で形成されているため、先ダイシング用のダイシングでも装置の改造を必要とせずに、ドレッシングボードをカセットからチャックテーブルに搬送でき、更にチャックテーブルで吸引保持できる。

従って、ドレッシングボードを保持する専用の補助チャックテーブルを設けることなく、先ダイシング用のダイシング装置でも、フレームユニットをチャックテーブルまで搬送してチャックテーブルで保持し、フレームユニットのドレッシングボードで容易に切削ブレードのドレッシングを実施できる。

本発明のフレームユニットが適用可能な切削装置の斜視図である。 カセット載置機構が下降された状態の断面図である。 カセット載置機構が上昇された状態の断面図である。 位置合わせ機構の斜視図である。 位置合わせ機構の要部断面図である。 図６（Ａ）は本発明実施形態に係るフレームユニットの斜視図、図６（Ｂ）はその断面図である。 フレームユニットのドレッシングボードで切削ブレードをドレッシングしている状態の一部断面側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明のフレームユニットが適用されるのに適した切削装置（ダイシング装置）２の斜視図が示されている。この切削装置２は、ウェーハに対して先ダイシング法により切削溝を形成するのに特に適している。

４は切削装置のベースであり、このベース４には図示しない切削送り機構によってチャックテーブル６がＸ軸方向に往復動可能且つ図示しない回転機構により回転可能に配設されている。８は切削送り機構をカバーする蛇腹である。

ベース４の側面にはカセット載置機構１０が配設されている。カセット載置機構１０は、ベース４の側面に上下方向に設けられた一対のガイドレール１２に摺動可能に配設されたカセット載置台１４と、カセット載置台１４の下側に配設され被加工物である半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）の結晶方位の位置を合わせる位置合わせ機構１６と、カセット載置台１４及び位置合わせ機構１６をガイドレール１２に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に移動する昇降機構１８を含む。

本実施形態では、カセット載置台１４と位置合わせ機構１６のハウジング２０とが一体に構成されている。即ち、図２及び図３に示すように、カセット載置台１４は、ハウジング２０の上壁から構成されている。

カセット載置台１４上には被加工物であるウェーハを収容するカセット２２が載置される。このカセット２２は、図２及び図３に示されるように、被加工物であるウェーハ１１を出し入れするための被加工物搬出入開口２２ａを備えており、側壁２２ｂの内面にはウェーハ１１を載置するための複数個の棚２４が上下方向に対向して設けられている。

カセット２２に収容されるウェーハ１１は円板形状に形成されており、その表面にＩＣ、ＬＳＩ等の多数のデバイス１３が形成されている。ウェーハ１１の外周には、シリコンからなる半導体ウェーハ１１の結晶方位を示すノッチ（第１目印部）１５が形成されている。

カセット載置台１４の下側に配置される位置合わせ機構１６は、カセット載置台１４が上壁を構成するハウジング２０を備えている。ハウジング２０には、図２及び図３に示すように、ウェーハ１１を出し入れするための被加工物搬出入開口２０ａが形成されている。

ハウジング２０内には、ウェーハ１１を載置するセンターテーブル２６が配設されている。センターテーブル２６はパルスモータ２８により適宜回転される。尚、センターテーブル２６は負圧吸引源に選択的に接続されており、適宜その表面に負圧が作用される。

位置合わせ機構１６は更に、センターテーブル２６に対して被加工物搬出入開口２０ａと反対側に中心位置合わせ部材３０を有している。中心位置合わせ部材３０は、図４及び図５に示すように、センターテーブル２６側の側面にウェーハ１１の外周面の一部と接触する位置規制部としての二個の円弧面３２ａ，３２ｂを備えている。

上側の円弧面３２ａは、半径が例えば８インチ半導体ウェーハの半径と対応して形成されており、下側の円弧面３２ｂは、半径が例えば１２インチ半導体ウェーハの半径と対応して形成されている。

このように形成された中心位置合わせ部材３０は、円弧面３２ａ，３２ｂがセンターテーブル２６の回転中心と同心となるように配設されている。中心位置合わせ部材３０は、一対のエアシリンダ３４によって上下方向に移動される。

図４に示すように、位置合わせ機構１６は、中心位置合わせ部材３０に設けられた円弧面３２ａ，３２ｂの中間位置から円周方向に９０°変位した位置に配設された半導体ウェーハのノッチ検出手段（目印検出手段）７２を具備している。

この半導体ウェーハのノッチ検出手段７２は、プレート７４の下面に配設された８インチ半導体ウェーハ用の発光素子７６ａと、１２インチ半導体ウェーハ用の発光素子８０ａとを含んでいる。更に、プレート７８の上面に発光素子７６ａに対向するように配設された受光素子７６ｂと、発光素子８０ａに対向するように配設された受光素子８０ｂとを含んでいる。

以上のように構成されたカセット載置機構１０は、図２及び図３に示すように、位置合わせ機構１６のハウジング２０の底壁２０ｂが昇降機構１８によって昇降される支持台３８に固定されている。

昇降機構１８は、ボールねじ４０と、ボールねじ４０の一端（下端）に連結された正転及び逆転可能なパルスモータ４２とから構成され、支持台３８の基端部３８ａに固定されたナット４４がボールねじ４０に螺合している。

従って、パルスモータ４２を正転すると、ボールねじ４０が一方向に回転して支持台３８がガイドレール１２に案内されて上昇し、パルスモータ４２を逆転すると、ボールねじ４０が他方向に回転して支持台３８がガイドレール１２に案内されて下降する。

図１を再び参照すると、ベース４の後方には門型形状の第１コラム４６が立設されており、この第１コラム４６に第１切削ユニット４８Ａ及び第２切削ユニット４８ＢがＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。第１及び第２切削ユニット４８Ａ，４８Ｂは、回転駆動されるスピンドルの先端に装着された切削ブレード５０を含んでいる。

ベース４の中間部分には門型形状の第２コラム５２が立設されている。第２コラム５２には一対のガイドレール５４，５６が固定されている。５８は被加工物搬出入ユニット（第１搬送ユニット）であり、ガイドレール５４に垂下してＹ軸方向に移動される支持部材６０と、支持部材６０と一体的に形成されたアーム６２とから構成される。アーム６２の表面には被加工物を吸引保持する吸引口６４が形成されている。

被加工物搬出入ユニット５８のＹ軸方向の移動機構は、例えばボールねじとボールねじの一端に連結されたパルスモータから構成されるが、図１では移動機構の詳細は省略されている。被加工物搬出ユニット５８は、カセット２２内に収容された被加工物である半導体ウェーハ１１を搬出すると共に、切削加工後の半導体ウェーハ１１をカセット２２内に搬入する。

ガイドレール５６には、図示しない移動機構により第２搬送ユニット６６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。この移動機構は、例えばボールねじとボールねじの一端部に連結されたパルスモータとから構成されるが、図１ではその詳細は省略されている。

第２搬送ユニット６６は、被加工物搬出入ユニット（第１搬送ユニット）５８によりカセット２２から搬出された被加工物を吸引保持してチャックテーブル６まで搬送して、チャックテーブル６上に載置する。

本実施形態の切削装置２は、先ダイシング法に使用する切削装置であるため、チャックテーブル６の周囲には、ウェーハをダイシングテープを介して支持する環状フレームを固定するクランプは配設されていない。

第２搬送ユニット６６は更に、切削加工後の被加工物をチャックテーブル６からスピンナー洗浄ユニット６８のスピンナーテーブル７０まで搬送すると共に、スピンナー洗浄ユニット６８でスピン洗浄及びスピン乾燥された被加工物を被加工物搬出入ユニット５８に受け渡す。

図６（Ａ）を参照すると、本発明実施形態に係るフレームユニット８２の斜視図が示されている。図６（Ｂ）はフレームユニット８２の断面図である。フレームユニット８２は、ウェーハ１１の直径と同一の外径を有する環状フレーム８８を備えている。

フレームユニット８２は、環状フレーム８８と、環状フレーム８８の開口を塞ぐように外周部が環状フレーム８８に装着（貼着）されたダイシングテープ８６、ダイシングテープ８６に貼着されたドレッシングボード８４とから構成される。

環状フレーム８８は、図２に示したウェーハ１１のノッチ１５に対応する目印部８９を有している。ドレッシングボード８４をダイシングテープ８６に貼着する際には、矩形状のドレッシングボード８４の対向する二辺が環状フレーム８８の目印部８９の方向と直交するように、ドレッシングボード８４をダイシングテープ８６に貼着するのが好ましい。

環状フレーム８８はドレッシングボード８４よりも薄く形成されており、環状フレーム８８の厚さは、切削ブレード５０のドレッシング時に切り残されるドレッシングボード８４の切り残し部の厚さ未満であることが好ましい。

次に、以上のように構成された切削装置２の加工処理動作について説明する。ウェーハ１１の切削加工を開始するのに先立って、加工前のウェーハ１１を所定枚数収納したカセット２２をカセット載置台１４上に載置する。

そして、切削加工開始スイッチ(図示せず)が投入されると、カセット載置機構１０の昇降機構１８が作動して、カセット載置機構１０を図２に示す位置まで下降し、被加工物搬出入ユニット５８のアーム６２がカセット２２の上下方向に隣接する一対の棚２４の間となるように位置づける。

このように位置づけた後、被加工物搬出入ユニット５８のアーム６２をカセット２２内に侵入させ、吸引口６２に負圧を作用させてウェーハ１１をアーム６２で吸引保持し、アーム６２を後退させてカセット２２内からウェーハ１１を搬出する。

次いで、昇降機構１８を作動してカセット載置機構１０を図３に示す位置まで上昇する。そして、被加工物搬出入ユニット５８のアーム６２を位置合わせ機構１６のハウジング２０内に挿入して、ウェーハ１１をセンターテーブル２６上に位置づける。この時、ウェーハ１１の外周面の一部が中心位置合わせ部材３０の円弧面３２ａ又は３２ｂに当接してウェーハ１１の中心位置合わせが行われる。

即ち、ウェーハ１１が８インチの場合には、中心位置合わせ部材３０が図５において実線で示す位置に位置づけられ、ウェーハ１１の外周面の一部が円弧面３２ａに当接する。一方、ウェーハ１１が１２インチの場合には、中心位置合わせ部材３０が図５で二点斜線で示す位置まで上昇されており、ウェーハ１１の外周面の一部が円弧面３２ｂに当接する。

このようにして、ウェーハ１１の中心位置合わせが行われたならば、アーム６２によるウェーハ１１の吸引保持を解除すると共に、センターテーブル２６上にウェーハ１１を吸引保持する。

次に、位置合わせ機構１６は、ウェーハ１１の結晶方位の位置合わせを実行する。即ち、モータ２８を駆動してセンターテーブル２６を回転すると共に、ウェーハ１１のサイズに対応した位置に配設された発光素子７６ａと受光素子７６ｂのペア、又は発光素子８０ａと受光素子８０ｂとのペアが、ウェーハ１１の外周に設けられたノッチ１５を検出した位置で、モータ２８の駆動を停止することにより、ウェーハ１１の結晶方位を示すノッチ１５が所定位置に位置合わせされる。

このようにして、ウェーハ１１のノッチ１５の位置合わせが行われたならば、センターテーブル２６を９０°回転してウェーハ１１の吸引保持を解除する。そして、被加工物搬出入ユニット５８のアーム６２でウェーハ１１を吸引保持する。

被加工物搬出入ユニット５８でウェーハ１１を位置合わせ機構１６から搬出した後、被加工物搬出入ユニット５８のアーム６２に保持されているウェーハ１１上に第２搬送ユニット６６を移動し、第２搬送ユニット６６でウェーハ１１を吸引保持し、チャックテーブル６上にウェーハ１１を載置する。

被加工物搬出入ユニット５８及び第２搬送ユニット６６はＹ軸方向にのみ移動可能に構成されているため、ウェーハ１１はノッチ１５がＹ軸方向に向いた状態でチャックテーブル６上に載置される。

チャックテーブル６でウェーハ１１を吸引保持して、切削ブレード５０でウェーハ１１の表面にウェーハ１１を完全切断しない切削溝を連続して形成すると、切削ブレード５０は次第に磨耗する。切削ブレード５０が所定以上磨耗した場合には、切削ブレード５０のドレッシングが必要となる。

本実施形態の切削装置２では、ウェーハ１１の直径と同一の外径を有するフレームユニット８２の環状フレーム８８でドレッシングボード８４がダイシングテープ８６を介して支持されているため、予めフレームユニット８２をカセット２２の所定の棚２４内に収容しておく。

そして、切削ブレード５０のドレッシングが必要となった場合には、フレームユニット８２を被加工物搬出入ユニット５８のアーム６２でカセット２２内から搬出し、位置合わせ機構１６で上述したウェーハ１１の位置合わせの場合と同様な方法で、フレームユニット８２の目印部８９を検出して、フレームユニット８２を所定位置に位置合わせする。次いで、センターテーブル２６を９０°回転してフレームユニット８２の吸引保持を解除する。

次いで、被加工物搬出入ユニット５８のアーム６２でフレームユニット８２を位置合わせ機構１６から引出し、第２搬送ユニット６６にフレームユニット８２を受け渡して、第２搬送ユニット６６でチャックテーブル６上にフレームユニット８２を載置すると、フレームユニット８２の目印部８９がＹ軸方向に向いた状態でフレームユニット８２がチャックテーブル６上に載置される。

このようにフレームユニット８２がチャックテーブル６上に載置されると、矩形状のドレッシングボード８４の一対の対向する辺が目印部８９の向く方向に直交するようにフレームユニット８２が位置づけられることになる。

このようにフレームユニット８２を位置づけてチャックテーブル６で吸引保持した後、切削ブレード５０のドレッシングを実施する。即ち、図７に示すように、電磁弁９０を連通位置に切り替えてチャックテーブル６の吸引保持部６ａを吸引源９２に接続して、チャックテーブル６でフレームユニット８２を吸引保持しながら、高速回転する切削ブレード５０をドレッシングボード８４に所定深さ切り込ませ、チャックテーブル６を図１でＸ軸方向に加工送りすることにより、切削ブレード５０のドレッシングを実施する。

本実施形態の切削装置２では、位置合わせ機構１６でフレームユニット８２の向きを所定方向に調整した後、チャックテーブル６でフレームユニット８２を吸引保持するので、ドレッシングボード８４の対向する二辺はＸ軸方向と平行となる。従って、矩形形状のドレッシングボード８４の全面を効率的に利用して切削ブレード５０のドレッシングを実施することができる。

また、ドレッシング中の切削ブレード５０に干渉しない程度に、切削ブレード５０のドレッシング時に切り残されるドレッシングボード８４の切り残し部の厚さよりも薄く環状フレーム８８が形成されているため、支持できるドレッシングボード８４の大きさを環状フレーム８８の開口ぎりぎりまで大きくすることができる。

２ 切削装置
６ チャックテーブル
１０ カセット載置機構
１４ カセット載置台
１６ 位置合わせ機構
１８ 昇降機構
２０ ハウジング
２２ カセット
２６ センターテーブル
３０ 中心位置位置合わせ部材
３２ａ，３２ｂ 円弧面
３８ 支持台
４０ ボールねじ
４２ パルスモータ
４６ 第１コラム
４８Ａ 第１切削ユニット
４８Ｂ 第２切削ユニット
５０ 切削ブレード
５２ 第２コラム
５４，５６ ガイドレール
５８ 被加工物搬出入ユニット（第１搬送ユニット）
６４ アーム
６６ 第２搬送ユニット
７２ ノッチ検出手段（目印検出手段）
７６ａ，８０ａ 発光素子
７６ｂ，８０ｂ 受光素子
８２ フレームユニット
８４ ドレッシングボード
８６ ダイシングテープ
８８ 環状フレーム
８９ 目印部

Claims (2)

1. ウェ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ェーハを切削ブレードで切削する切削手段と、複数のウェーハを収容するカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置された該カセットと該チャックテーブルとの間でウェーハを搬送する搬送手段と、を備えた切削装置において用いられるフレームユニットであって、
   該フレームユニットは、環状フレームと、該環状フレームの開口を塞ぐように外周部が該環状フレームに貼着されたダイシングテープと、該ダイシングテープに貼着されたドレッシングボードとから構成され、
   該フレームユニットの該環状フレームは、直径が該ウェーハの直径と同等であり、
   該環状フレームは、該ドレッシングボードより薄く形成され、該環状フレームの厚さは、該切削ブレードのドレッシング時に切り残される該ドレッシングボードの切り残し部の厚さ未満であることを特徴とするフレームユニット。
2. ウェ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ェーハを切削ブレードで切削する切削手段と、複数のウェーハを収容するカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置された該カセットと該チャックテーブルとの間でウェーハを搬送する搬送手段と、を備えた切削装置において用いられるフレームユニットであって、
   該フレームユニットは、環状フレームと、該環状フレームの開口を塞ぐように外周部が該環状フレームに貼着されたダイシングテープと、該ダイシングテープに貼着されたドレッシングボードとから構成され、
   該フレームユニットの該環状フレームは、直径が該ウェーハの直径と同等であり、
   該切削装置は、ウェーハに配設されたウェーハの向きを示す第１目印部を検出する目印検出手段を備え、該搬送手段は検出された該第１目印部を所定の向きに調整しつつウェーハを該チャックテーブルに載置し、
   該環状フレームは、該第１目印部に相当する第２目印部を有することを特徴とするフレームユニット。