(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の保持面を含む保持テーブルと、該保持テーブルの該第一の保持面に負圧を作用させることによって保持されたワークを加工する加工機構と、を含む加工装置であって、
ワークを保持した状態で該保持テーブルに載置される板状のワーク支持部材と、
ワークを保持した該ワーク支持部材を該保持テーブルに対して搬入搬出する搬送機構と、を有し、
該ワーク支持部材には、
該保持テーブルの該第一の保持面に負圧によって保持される被保持面と、
該被保持面の反対面であり該ワークを保持する第二の保持面と、
が形成され、
該搬送機構は、
該第二の保持面に載置されたワークを囲んで密閉空間を形成する密閉部と、
該密閉空間に気体を送り込み大気圧より高圧にする気体流入部と、
該ワーク支持部材を保持する保持部と、
該密閉部と該気体流入部と該保持部とを鉛直方向及び水平方向に移動させる移動部と、
を有する加工装置。
【請求項２】
前記搬送機構は、
前記密閉部を弾性部材を介して支持する支持部を有し、
前記移動部は該支持部に連結された
請求項1に記載の加工装置。
【請求項３】
前記ワーク支持部材は、
前記被保持面と前記第二の保持面とに通ずる板状のポーラス部と、
該ポーラス部の外周側面を囲む枠部と、
から形成される請求項1又は2に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハを搬送する機能を有する加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されてその表面に複数形成された半導体ウエーハ、樹脂基板、電子部品に使用される各種セラミック基板、ガラス基板等の板状物は、裏面が研削・研磨されて所定の厚さに形成された後、ダイシング装置やレーザー加工装置によって個々のチップに分割され、分割された各チップは各種電子機器に利用されている。
【０００３】
これら板状物の裏面を研削・研磨する装置としては、粗研削手段と仕上げ研削（研磨）手段とを備えたグラインダと称する研削・研磨装置が広く使用されている。かかる研削・研磨装置は、被加工物を保持する複数のチャックテーブルがターンテーブル上に周方向に等間隔離間して設けられており、被加工物がチャックテーブルに保持された状態でターンテーブルが回転していくことでチャックテーブルが移動し、ターンテーブルに対峙して配設された研削手段又は研磨手段によって、チャックテーブルに保持された板状物について順次粗研削から仕上げ研削又は研磨へと一連の加工が施される（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８４３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年、１枚の板状物当たりのチップの取り量を増やすために、板状物の大型化が進んでおり、特に半導体ウエーハにおいてはφ４５０ｍｍとする規格化が進められている。したがって、半導体ウエーハが例えば現在広く使用されているφ２００ｍｍやφ３００ｍｍからφ４５０ｍｍへ移行した場合、研削・研磨装置は非常に大型化し、複数のチャックテーブルを搭載するターンテーブルの直径も非常に大きくなり、回転機構等には大量のエネルギーが必要となるため好ましくない。
【０００６】
また、複数のチャックテーブル間のワークの搬送をワークを直接保持して搬送する方法とすると、薄化されたワークが破損する確率が高くなり好ましくない。
【０００７】
このような問題は、研削・研磨装置に限ったことではなく、ワークを搬送する機能を有する加工装置が共通に抱える問題でもある。
【０００８】
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、より省スペースな装置でワークの搬送による破損リスクが低減された加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第一の保持面を含む保持テーブルと、保持テーブルの第一の保持面に負圧を作用させることによって保持されたワークを加工する加工機構とを含む加工装置に関するもので、ワークを保持した状態で保持テーブルに載置される板状のワーク支持部材と、ワークを保持したワーク支持部材を保持テーブルに対して搬入搬出する搬送機構とを有し、ワーク支持部材には、保持テーブルの第一の保持面に負圧によって保持される被保持面と、被保持面の反対面でありワークを保持する第二の保持面とが形成され、搬送機構は、第二の保持面に載置されたワークを囲んで密閉空間を形成する密閉部と、密閉空間に気体を送り込み大気圧より高圧にする気体流入部と、ワーク支持部材を保持する保持部と、密閉部と気体流入部と保持部とを鉛直方向及び水平方向に移動させる移動部とを有する。
【００１０】
この加工装置の搬送機構は、密閉部を弾性部材を介して支持する支持部を有し、移動部は支持部に連結されていることが望ましい。また、ワーク支持部材は、被保持面と第二の保持面とに通ずる板状のポーラス部と、ポーラス部の外周側面を囲む枠部とから形成されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、ワークを第二の保持面で保持し、その状態でワーク支持部材とともに保持テーブルに対して搬入搬出することができるため、ターンテーブルは不要であり、省スペース化とともにワークの搬送による破損リスクを低減することができる。
【００１２】
また、搬送機構が、密閉部を弾性部材を介して支持する支持部を有し、移動部は支持部に連結されていることにより、密閉部材の内部が正圧になっても弾性部材の弾性力によりそれ以上の力で密閉することにより密閉を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】搬送機構、ワーク、ワーク支持部材、及び保持テーブルを示す分解斜視図である。
【図３】搬送機構がワーク及びワーク支持部材を保持した状態を示す一部切り欠き斜視図である。
【図４】搬送機構がワーク及びワーク支持部材を保持する前の状態を略示的に示す断面図である。
【図５】密閉部が密閉空間を形成した状態を略示的に示す断面図である。
【図６】弾性部材の弾性力により密閉部をワーク支持部材に押し付けた状態を略示的に示す断面図である。
【図７】密閉空間を加圧しワーク支持部材を保持した状態を略示的に示す断面図である。
【図８】ワーク及びワーク支持部材を保持して持ち上げた状態を略示的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示す加工装置１は、保持テーブル２ａ、２ｂに保持されたワークを２つの加工機構３ａ、３ｂによって研削加工する装置であり、装置の前部側には、研削前の板状のワークを収容するカセット４０ａと研削後の板状のワークを収容するカセット４０ｂとがそれぞれ載置台４ａ、４ｂに載置されている。
【００１５】
カセット４０ａ及びカセット４０ｂの開口部に対面する位置には、カセット４０ａからのワークの搬出及びカセット４０ｂへのワークの搬入を行う搬出入機構５が配設されている。図１において拡大して示すように、搬出入機構５は、ワークを保持する保持面５０ａを有する保持部５０と、保持部５０を垂直方向に回動させる回動部５１と、屈曲自在なアーム部５２とを備えている。アーム部５２は、その基部が基台５３によって支持されている。基台５３は、図示しない内部のナットが水平方向の軸心を有するボールスクリュー５４に螺合しているとともに、ボールスクリュー５４と平行に配設されたガイドレール５５に摺接している。ボールスクリュー５４の一端にはパルスモータ５６が連結されており、パルスモータ５６によって駆動されてボールスクリュー５４が回動することにより基台５３がガイドレール５４に案内されて摺動し、アーム部５２及び回動部５１とともに保持部５０が移動する構成となっている。
【００１６】
搬出入機構５を構成する保持部５０の可動範囲には、ワークを所定の位置に位置合わせする位置合わせ機構６が配設されている。位置合わせ機構６は、ワークを吸着する保持部６０と、放射状に形成された複数の長孔６１と、長孔６１を移動可能な突き当て部材６２とから構成され、複数の突き当て部材６２が互いが近づく方向に移動して保持部６０に載置されたワークの周縁部を押すことによりワークを一定の位置に位置合わせすることができる。
【００１７】
搬出入機構５を構成する保持部５０の可動範囲には、保持テーブル７が配設されている。図２に示すように、保持テーブル７には吸引源に連通するポーラス部７０を備えており、ポーラス部７０の上面７０ａは、研削対象のワークを下方から支持する板状のワーク支持部材８が載置される第一の保持面となっている。
【００１８】
図２に示すように、ワーク支持部材８は、多孔質部材で形成された板状のポーラス部８０と、ポーラス部８０の外周側面を囲む枠部８１とから構成されており、ポーラス部８０の裏面側が保持テーブル７の第一の保持面７０に負圧によって保持される被保持面８２となり、被保持面８２の反対面がワークを保持する第二の保持面８３となっており、被保持面８２と第二の保持面８３とが通じている。第二の保持面８３の上には研削対象のワークＷが載置される。枠部８１の側面には、係合穴８１０が複数形成されている。
【００１９】
図１に示すように、２つの加工機構３ａ、３ｂの下方には、ワーク支持部材８及びワークＷを吸引保持する保持テーブル２ａ、２ｂがそれぞれ配設されている。保持テーブル２ａ、２ｂは、それぞれがポーラス部２０をそれぞれ備えており、それぞれのポーラス部２０の表面は第一の保持面２０ａとなっており、第一の保持面２０ａに作用する負圧によってワーク支持部材８及びワークＷを保持することができる。
【００２０】
加工機構３ａ、３ｂは、構造が同様であるため、共通の符号を付して説明する。研削機構３ａ、３ｂは、保持テーブル２ａ、２ｂの第一の保持面２０ａに保持されたワークに作用して研削加工を行う研削工具３０と、研削工具３０を支持する支持マウント３１と、支持マウント３１を先端部において支持し鉛直方向に延びる回転軸３２と、回転軸３２を回転させるモータ３３とを備えている。研削工具３０は、支持マウント３１に固定された基台３００と、基台３００の下面に固着された複数の砥石３０１とから構成される。なお、なお、研削機構３ａを構成する砥石３０１は粗検索用のもの、研削機構３を構成する砥石３０１は仕上げ研削用のものである。
【００２１】
加工機構３ａ、３ｂは、加工送り機構９ａ、９ｂによって昇降動可能となっている。加工送り機構９ａ、９ｂは、構造が同様であるため、共通の符号を付して説明する。加工送り機構９ａ、９ｂは、鉛直方向の軸心を有するボールスクリュー９０と、ボールスクリュー９０と平行に配設された一対のガイドレール９１と、ボールスクリュー９０を回動させるパルスモータ９２と、ボールスクリュー９０に螺合するナット（図示せず）を内部に有するとともに側部がガイドレール９１に摺接する摺動基台９３とを備えており、パルスモータ９２によって駆動されてボールスクリュー９１が回動するのにともない摺動基台９３がガイドレール９１に案内されて昇降動する構成となっている。摺動基台９３に固定された支持部９４は、加工機構３ａ、３ｂを支持しているため、摺動基台９３の昇降動により加工機構３ａ、３ｂも昇降動する構成となっている。
【００２２】
保持テーブル２ｂの近傍であって、搬出入機構５を構成する保持部５０の可動範囲には、研削加工後のワークを洗浄する洗浄機構１０が配設されている。洗浄機構１０は、ワークを保持して回転及び昇降可能な保持テーブル１００と、回転するワークに対して洗浄液及びエアーを噴出する図示しないノズル等を備えている。
【００２３】
保持テーブル７、２ａ、２ｂ及び洗浄機構１０の近傍には、ワーク支持部材８とともにワークＷを搬送する搬送機構１１が配設されている。搬送機構１１は、図３及び図４に示すように、断面逆Ｕ字型に形成された密閉部１１０と、密閉部１１０の内部に連通し気体を送り込む気体流入部１１１と、連結部材１１０ａによって密閉部１１０と連結され密閉部１１０を支持する支持部１１２と、連結部材１１０ａの周囲に巻回され密閉部１１０と支持部１１２との間に介在するコイルバネ等の弾性部材１１３と、ワーク支持部材８を保持する複数の保持部１１４とを備えている。
【００２４】
図４に示すように、密閉部１１０の下端にはＯリング１１０ｂが埋設されている。保持部１１４は、支持部１１２に固定されたエアシリンダ１１４ａと、水平方向に移動するピストンロッド１１４ｂと、ピストンロッド１１４ｂの端部から垂設されピストンロッド１１４ｂとともに水平方向に移動する可動部１１４ｃと、可動部１１４ｃの下端に形成された突起部１１４ｄとから構成される。突起部１１４ｄの先端は、支持部１１２の中心方向に向いており、ワーク支持部材８の枠体８１に備えた係合穴８１０と係合可能となっている。
【００２５】
図１に示すように、支持部１１２は、軸部１１５ａとアーム部１１５ｂとから構成され昇降及び回動可能な移動部１１５のアーム部１１５ｂの先端に固定されており、軸部１１５ａの昇降及び回動並びにアーム部１１５ｂの水平方向へのスライドにより鉛直方向及び水平方向に移動可能となっている。また、支持部１１２の鉛直方向及び水平方向の移動により、密閉部１１０、気体流入部１１１、保持部１１４も鉛直方向及び水平方向に移動可能となっている。
【００２６】
次に、図１に示した加工装置１を用いてワークを研削する際の装置の動作について説明する。研削対象のワークは、搬出入機構５の保持部５０がカセット４０ａに進入することによって保持され、保持部５０がカセット４０ａから退避することによって搬出される。そして、保持部５０に保持されたワークは、位置合わせ機構６の保持部６０の上に載置される。位置合わせ機構６では、突き当て部材６２が互いに近づく方に移動することによりワークが一定の位置に位置合わせされる。
【００２７】
次に、位置合わせされたワークは、搬出入機構５の保持部５０によって保持されて保持テーブル７に搬送される。保持テーブル７には、ワーク支持部材８が予め載置されており、図４に示すように、ワーク支持部材８の下面に形成された凹部８４と保持テーブル７に形成された位置決め突起７１とが互いにテーパ面において係合している。搬送されてきたワークは、ワーク支持部材８の上に載置される。ワークＷは、ワーク支持部材８のポーラス部８０よりも大径であり枠部８１よりも小径に形成されている。
【００２８】
ワークＷがワーク支持部材８に載置されると、保持テーブル７のポーラス部７０に負圧を作用させることにより、ワークＷがワーク支持部材８を介して保持テーブル７に吸引保持される。そして、図５に示すように、搬送機構１１の密閉部１１０がワークＷの直上に移動し下降することによってＯリング１１０ｂがワーク支持部材８の枠部８１に接触し、密閉部１１０とワーク支持部材８との間でワークＷを囲んで密閉空間１１６が形成される。
【００２９】
そして、図６に示すように、支持部１１２を若干下降させることにより、弾性部材１１３を収縮させて、弾性部材１１３の弾性力により密閉部１１０をワーク支持部材８に押し付ける。
【００３０】
こうして、密閉空間１１６が形成されると、図７に示すように、気体流入部１１１から気体を送りこんで密閉空間１１６を加圧して大気圧より高圧にする。さらに、保持部１１４は、エアシリンダ１１４ａによる駆動により可動部１１４ｃを互いが近づく方向に移動させ、突起部１１４ｄを係合穴８１０に係合させることにより、ワーク支持部材８を保持する。
【００３１】
次に、気体流入部１１１から気体を送りこんだ状態を維持して保持テーブル７のポーラス部７０における吸着を解除し、図８に示すように、移動部１１５が密閉部１１０を上方に引き上げる。そうすると、突起部１１４ｄが係合穴８１０に係合しているため、ワークＷがワーク支持部材８とともに上昇する。密閉空間１１６は大気圧より高圧に維持されているため、ワークＷはワーク支持部材８にしっかりと保持された状態が維持される。
【００３２】
このようにワークＷがワーク支持部材８とともに持ち上げられると、移動部１１５によって図１に示した保持テーブル２ａに搬送される。そして、ワークＷがワーク支持部材８とともに保持テーブル２ａに載置される。そして、ここで気体流入部１１１からの気体の送り込みを停止して密閉空間１１６を大気圧に戻し、保持部１１４が可動部１１４ｃを互いが離れる方向に移動させて保持を解除するとともに移動部１１５が支持部１１２を上昇させ、保持テーブル２ａのポーラス部２０に負圧を作用させる。こうしてワークＷがワーク支持部材８を介して保持テーブル２ａに保持されると、加工送り機構９ａによる制御によって加工機構３ａを下降させ、回転する砥石３０１をワークＷの露出面に作用させて粗研削を行う。
【００３３】
粗研削終了後は、前述の図５〜図８に示したのと同様の手順によってワークＷ及びワーク支持部材８を保持テーブル２ｂに搬送し、同様に保持テーブル２ｂにおいて吸引保持する。そして、加工送り機構９ｂによる制御によって加工機構３ｂを下降させ、回転する砥石３０１をワークＷの露出面に作用させて仕上げ研削を行う。
【００３４】
仕上げ研削終了後は、前述の図５〜図８に示したのと同様の手順によってワークＷ及びワーク支持部材８を洗浄機構１０の保持テーブル１００に搬送する。そして、保持テーブルが回転しながら洗浄液がワークＷに対して噴出されて洗浄が行われ、その後乾燥が行われる。
【００３５】
洗浄後のワークＷは、搬出入機構５の保持部５０がワークＷを保持し、カセット４０ｂに搬入する。一方、保持テーブル１００に残ったワーク支持部材８は、搬送機構１１の保持部１１４によって保持されて保持テーブル７に搬送される。洗浄の後は、カセット４０ｂにワークＷを収納せず、搬送機構１１と同様の手段を用いてワーク支持部材８に支持されたままの状態でワークＷをテープマウンターに搬送することもできる。
【００３６】
なお、ワーク支持部材８は、最初に保持テーブル７に複数用意しておけば、複数のワークを並行して処理することができ、効率的である。また、その場合、搬送機構１１を装置内に複数設けておくことによって、さらに効率良く処理を行うことができる。
【００３７】
また、保持テーブルとワーク支持部材８との間に液体やエア等の流体を供給して噛み込みを防ぐ構成を付加的に追加しても良い。
【００３８】
上記説明では、加工装置の一例として研削装置について説明したが、加工装置には、同様の搬送機能を有する装置であれば、ワークをダイシングするダイシング装置、ワークの面を研磨する研磨装置、テープを拡張するエキスパンド装置、ワークにレーザ加工を施すレーザ孔開け装置等も含まれる。
【００３９】
また、加工装置の種類に応じて、ワークにも様々なものがある。特に限定はされないが、上記説明した研削装置や研磨装置であれば、例えばシリコンウェーハやGaAs等の半導体ウェーハ、セラミックス、ガラス、サファイア（Al2O3）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。
【００４０】
また、ダイシング装置であれば、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素等の半導体ウェーハ、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミックス、ガラス、サファイア（Al2O3）、系の無機材料基板、LCDドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。
【符号の説明】
【００４１】
１：加工装置
２ａ、２ｂ：保持テーブル
２０：ポーラス部  ２０ａ：第一の保持面
３ａ、３ｂ：加工機構
３０：研削工具  ３００：基台  ３０１：砥石
３１：支持マウント  ３２：回転軸  ３３：モータ
４ａ、４ｂ：載置台
４０ａ、４０ｂ：カセット
５：搬出入機構
５０：保持部  ５０ａ：保持面
５１：回動部  ５２：アーム部  ５３：基台  ５４：ボールスクリュー
５５：ガイドレール  ５６：パルスモータ
６：位置合わせ機構  ６０：保持部  ６１：長孔  ６２：突き当て部材
７：保持テーブル  ７０：第一の保持面  ７１：位置決め突起
８：ワーク支持部材
８０：ポーラス部  ８１：枠部  ８１０：係合穴
８２：被保持面  ８３：第二の保持面  ８４：凹部
９ａ、９ｂ：加工送り機構
９０：ボールスクリュー  ９１：ガイドレール  ９２：パルスモータ
９３：摺動基台  ９４：支持部
１０：洗浄機構  １００：保持テーブル
１１：搬送機構
１１０：密閉部  １１０ａ：連結部材  １１０ｂ：Ｏリング
１１１：気体流入部  １１２：支持部  １１３：弾性部材
１１４：保持部  １１４ａ：エアシリンダ  １１４ｂ：ピストンロッド
１１４ｃ：可動部  １１４ｄ：突起部
１１５：移動部  １１５ａ：軸部  １１５ｂ：アーム部  １１６：密閉空間
【図１】
0005412261.tif 000002
【図２】
0005412261.tif 000003
【図３】
0005412261.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005412261.tif 000007
【図７】
0005412261.tif 000008
【図８】
0005412261.tif 000009