(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状支持フレーム、該支持フレームの内側開口部を覆うように該支持フレームの裏面に貼着された保護テープ、及び該支持フレームの該内側開口部内において該保護テープの上面に貼着された、複数個のチップに切断された板状被加工物を搬送するための搬送機構にして、
吸引保持機構と該吸引保持機構を移動せしめるための移動機構とから構成され、
該吸引保持機構は、支持部材、該支持部材に装着された吸引保持部材、及び該支持部材に装着された複数個の吸引パッドを含み、
該吸引保持部材は、下方が開放された円形状の凹部から成る負圧室を規定する環状側壁及び上壁を有し、該側壁の下面には環状シール部材が装着されており、該環状シールが該支持フレームの上面に接触せしめられ、該負圧室には第一の吸引手段が接続されており、
該吸引パッドは、該吸引保持部材の径方向外側に配設されていて、該吸引保持部材の径方向外側で該支持フレームの上面に接触せしめられ、該吸引パッドには第二の吸引手段が接続されており、
該吸引保持部材及び該吸引パッドは該支持部材に上下方向に摺動可能に装着され且つバネによって下方に付勢されている、
ことを特徴とする搬送機構。
【請求項２】
該第一の吸引手段は該負圧室の圧力を大気圧よりも１〜５ＫＰａ低い値にせしめる、請求項１記載の搬送機構。
【請求項３】
該第二の吸引手段は該吸引パッドの圧力を大気圧よりも７０ＫＰａ低い値にせしめる、請求項１又は２記載の搬送機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状の支持フレームに装着された保護テープに貼着された半導体ウエーハ等の板状物を搬送するための搬送機構および搬送機構を備えたダイシング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状の板状物である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域をストリートと呼ばれる切断ラインに沿ってダイシング装置によって分割することにより個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハを有効に用いるためには、分割の際の切削幅を如何に小さくするかが重要である。半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般にダイシング装置が用いられており、このダイシング装置は厚さが１５μｍ程度の切削ブレードによって半導体ウエーハを切削する。また、レーザー光線によって半導体ウエーハに形成された切断ラインにショックを与え、切断ラインを割断して個々の半導体チップに形成する方法も用いられている。このように、半導体ウエーハをダイシング装置によって分割する場合、分割された半導体チップがバラバラにならないように予め半導体ウエーハは保護テープを介して支持フレームに支持されている。支持フレームは、半導体ウエーハを収容する開口部と保護テープが貼着されるテープ貼着部とを備えた環状に形成されており、開口部に位置する保護テープに半導体ウエーハを貼着して支持する。このようにして保護テープを介して支持フレームに支持された半導体ウエーハが分割された複数個の半導体チップは、保護テープを介して支持フレームに支持された状態で支持フレームを吸引保持する保持手段を備えた搬送機構によって次工程に搬送される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
而して、半導体ウエーハは脆性材料によって形成されているために、半導体ウエーハが分割された複数個の半導体チップは支持フレームを吸引保持して搬送する際に、保護テープの撓みに起因して隣接する半導体チップ同士が接触して欠損または破損の原因となるという問題がある。
また、近年、半導体チップを使用する電気機器の小型化および軽量化が進み、半導体ウエーハの厚さは１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下に加工することが望まれている。このため、１００乃至５０μｍ以下に研磨加工された半導体ウエーハを保護テープを介して支持フレームに支持し、ダイシング装置等の加工装置に搬送されるが、支持フレームを吸引保持して搬送する際に、保護テープの撓みに起因して半導体ウエーハが湾曲して半導体ウエーハにストレスが生じるという問題がある。
【０００４】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、支持フレームに装着された保護テープに貼着された半導体ウェーハ等の板状物を損傷することなく搬送することができる搬送機構を提供することにある。
【０００５】
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、
環状支持フレーム、該支持フレームの内側開口部を覆うように該支持フレームの裏面に貼着された保護テープ、及び該支持フレームの該内側開口部内において該保護テープの上面に貼着された、複数個のチップに切断された板状物を搬送するための搬送機構にして、
吸引保持機構と該吸引保持機構を移動せしめるための移動機構とから構成され、
該吸引保持機構は、支持部材、該支持部材に装着された吸引保持部材、及び該支持部材に装着された複数個の吸引パッドを含み、
該吸引保持部材は、下方が開放された円形状の凹部から成る負圧室を規定する環状側壁及び上壁を有し、該側壁の下面には環状シール部材が装着されており、該環状シールが該支持フレームの上面に接触せしめられ、該負圧室には第一の吸引手段が接続されており、
該吸引パッドは、該吸引保持部材の径方向外側に配設されていて、該吸引保持部材の径方向外側で該支持フレームの上面に接触せしめられ、該吸引パッドには第二の吸引手段が接続されており、
該吸引保持部材及び該吸引パッドは該支持部材に上下方向に摺動可能に装着され且つバネによって下方に付勢されている、
ことを特徴とする板状物の搬送機構が提供される。
【０００６】
該第一の吸引手段は該負圧室の圧力を大気圧よりも１〜５ＫＰａ低い値に設定せしめることが望ましい。また、該第二の吸引手段は該吸引パッドの圧力を大気圧よりも７０ＫＰａ低い値に設定せしめることが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された板状物の搬送機構およびこの搬送機構を備えたダイシング装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１には、本発明に従って構成された板状物の搬送機構を装備したダイシング装置としての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チャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す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、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台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の表面である載置面上に被加工物である例えば円板形状の半導体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。
【００１１】
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で示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す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。
【００１２】
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の表面に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりするための撮像機構５を具備している。この撮像機構５は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっている。また、ダイシング装置は、撮像機構５によって撮像された画像を表示する表示手段６を具備している。
【００１３】
図示の実施形態における切削装置は、被加工物としての半導体ウエーハ８をストックするカセット７を具備している。ここで、被加工物としての半導体ウエーハ８と支持フレーム９および保護テープ１０の関係について説明する。支持フレーム９は、ステンレス鋼等の金属材によって環状に形成されており、半導体ウエーハを収容する開口部９１と保護テープが貼着されるテープ貼着部９２（図１の状態における裏面に形成されている）を備えている。保護テープ１０は上面に粘着層を備え上記開口部９１を覆うようにテープ貼着部９２に装着されており、この保護テープ１０の上面に半導体ウエーハ８が貼着される。このように保護テープ１０を介して支持フレーム９に支持された半導体ウエーハ８は、上記カセット７に収容される。また、カセット７は、カセット載置部７０において図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル７１上に載置される。
【００１４】
図示の実施形態における切削装置は、カセット７に収容された被加工物としての半導体ウエーハ８（支持フレーム９に保護テープ１０によって支持された状態）を仮置き部１１に搬出する被加工物搬出機構１２と、該被加工物搬出機構１２によって搬出された半導体ウエーハ８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８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８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。なお、図示の実施形態においては、洗浄手段１４で洗浄された半導体ウエーハ８を上記仮置き部１１に搬送する第３の搬送機構は、上記第１の搬送機構１３がその機能を具備している。
【００１５】
次に、上記第１の搬送機構１３について、図２および図３を参照して説明する。
図示の実施形態における第１の搬送機構１３は、Ｌ字状の作動アーム１３１を備えている。このＬ字状の作動アーム１３１は、その一端部が昇降手段１３２に連結されている。昇降手段１３２は例えばエアピストン等からなっており、作動アーム１３１を図２において矢印１３０ａで示すように上下方向に作動せしめる。また、作動アーム１３１の一端部と連結した昇降手段１３２は、正転・逆転可能な電動モータを含む移動機構１３３に連結されている。従って、移動機構１３３を正転方向または逆転方向に駆動することにより、作動アーム１３１は昇降手段１３２を中心として図２において矢印１３０ｂで示す方向に揺動せしめられる。この結果、作動アーム１３１は水平面内で作動せしめられ、この作動アーム１３１の他端部に装着される後述する吸引保持機構２０が水平面内において、上記仮置き部１１と上記チャックテーブル３および上記洗浄手段１４との間を移動せしめられる。
【００１６】
上記作動アーム１３１の他端部に装着される吸引保持機構２０は、作動アーム１３１の他端部の下面に装着された支持部材２１を具備している。この支持部材２１はＨ字状に形成されており、中央支持部２１１と、該中央支持部２１１の両端にそれぞれ形成され中央支持部２１１と直交する方向に延びる両側支持部２１２、２１２とからなっている。
【００１７】
上記支持部材２１を構成する中央支持部２１１には取付部２１１ａおよび２１１ｂが設けられており、この取付部２１１ａおよび２１１ｂに上記半導体ウエーハ８を保護テープ１０を介して支持する支持フレーム９の上面を吸引保持するための吸引保持部材２２が配設されている。吸引保持部材２２は、図３および図４に示すように環状の側壁２２１と上壁２２２とを有し下方が開放された円形状の凹部からなる負圧室２２３を備えたカップ状に形成されており、環状の側壁２２１の下面が支持フレーム９に接触する接触部として機能するようになっている。なお、図示の実施形態においては、環状の側壁２２１の下面にはゴム等からなる環状のシール部材２２１ａが装着されている。従って、図示の実施形態においては環状のシール部材２２１ａが支持フレーム９に接触する接触部として機能する。吸引保持部材２２の負圧室２２３はフレキシブルパイプ２３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。なお、吸引保持部材２２の負圧室２２３が接続される吸引源の圧力は、大気圧より１〜５ＫＰａ（キロパスカル）低い値に設定されている。このように構成された吸引保持部材２２は、上記取付部２１１ａおよび２１１ｂに上下方向に摺動可能に配設された支持ロッド２４、２４、２４の下端に取付けれており、取付部２１１ａおよび２１１ｂの下面との間に配設されたコイルばね２５、２５、２５によって下方に押圧すべく付勢されている。
【００１８】
図示の実施形態における吸引保持機構２０は、上記吸引保持部材２２の径方向外側に配設され支持フレーム９の上面を吸引保持する複数個（図示の実施形態にいうては４個）の吸引パッド２６、２６、２６、２６を具備している。この吸引パッド２６、２６、２６、２６は従来周知のものでよく、上記支持部材２１を構成する両側支持部２１２、２１２のそれぞれ両端部に配設されており、それぞれフレキシブルパイプ２７、２７、２７、２７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。なお、吸引パッド２６、２６、２６、２６が接続される吸引源の圧力は、大気圧より７０ＫＰａ（キロパスカル）程度低い値に設定されている。上記フレキシブルパイプ２７、２７、２７、２７は、上記作動アーム１３１の中または作動アーム１３１に沿って配設されることが望ましい。また、吸引パッド２６、２６、２６、２６は、それぞれ両側支持部２１２、２１２に上下方向に摺動可能に配設された支持ロッド２８、２８、２８、２８の下端に取付けれており、それぞれ両側支持部２１２、２１２の下面との間に配設されたコイルばね２９、２９、２９、２９によって下方に押圧すべく付勢されている。
【００１９】
次に、第２の搬送機構１５について、図５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を備えている。この作動アーム１５１は、その一端部が図示しない従来から用いられている往復移動機構に連結されている。従って、作動アーム１５１の他端部に装着される後述する吸引保持機構２０が水平面内において、上記洗浄手段１４と上記チャックテーブル３との間を移動せしめられる。
【００２０】
上記作動アーム１５１の他端部に装着される吸引保持機構２０は、支持部材２１と、該支持部材２１に配設された吸引保持部材２２と、該吸引保持部材２２の径方向外側に配設された吸引パッド２６、２６、２６、２６とからなっている。この吸引保持機構２０は上記図２乃至３図４に示す第１の搬送機構１３の吸引保持機構２０と実質的に同一の構成であり、従って、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２１】
吸引保持機構２０を構成する支持部材２１の中央支持部２１１の上面には、２個のバキューム分配器１５２ａ、１５２ｂが配設されている。この２個のバキューム分配器１５２ａ、１５２ｂは、それぞれフレキシブルパイプ１５３ａ、１５３ｂ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。なお、一方のバキューム分配器１５２ａが接続される吸引源の圧力は大気圧より１〜５ＫＰａ（キロパスカル）低い値に設定されており、他方のバキューム分配器１５２ｂが接続される吸引源の圧力は大気圧より７０ＫＰａ（キロパスカル）程度低い値に設定されている。一方のバキューム分配器１５２ａには吸引保持部材２２の負圧室２２３（図３参照）がフレキシブルパイプ２３によって接続されており、他方のバキューム分配器１５２ｂがフレキシブルパイプ２７、２７、２７、２７によって４個の吸引パッド２６、２６、２６、２６に接続されている。支持部材２１に配設されたバキューム分配器１５２ａ、１５２ｂと上記作動アーム１５１との間には昇降手段１５４が配設されている。この昇降手段１５４は、例えばエアピストン等からなっている。
【００２２】
本発明に従って構成された板状物の搬送機構を装備したダイシング装置としての切削装置は以上のように構成されており、以下その作動を図１に基づいて説明する。
カセット７の所定位置に収容された支持フレーム９にテープ１０を介して支持された状態の半導体ウエーハ８（以下、支持フレーム９にテープ１０によって支持された状態の半導体ウエーハ８を単に半導体ウエーハ８という）は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル７１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、被加工物搬出手段１２が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ８を仮置き部１１に搬出する。仮置き部１１に搬出された半導体ウエーハ８は、第１の搬送機構１３を構成する昇降手段１３２、移動機構１３３および図示しない吸引手段の作動によって吸引保持機構２０に吸引保持され、上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２の載置面上に搬送される。このとき、第１の搬送機構１３を構成する吸引保持機構２０は図３に示すように吸引保持部材２２を構成する環状のシール部材２２１ａの下面を半導体ウエーハ８を保護テープ１０を介して支持する支持フレーム９の上面に接触して吸引保持するとともに、４個の吸引パッド２６、２６、２６、２６によって支持フレーム９の上面を吸引保持する。このように吸引保持機構２０によって支持フレーム９を吸引保持する際には、吸引保持部材２２の負圧室２２３に作用する負圧によって半導体ウエーハ８が装着された保護テープ１０も吸引保持される。従って、半導体ウエーハ８の重力によって保護テープ１０が垂れ下がることがないため、半導体ウエーハ８の厚さが１００乃至５０μｍ以下に研磨加工されたものであっても搬送する際に保護テープ１０の撓みに起因して半導体ウエーハ８が湾曲することはなく、湾曲することによって生ずるストレスを未然に防止することができる。この吸引保持部材２２による吸引保持においては、負圧室２２３に作用する負圧が大きい程吸引保持力は得られるが、半導体ウエーハ８を逆側へ湾曲（中央部が上側に湾曲）するように作用せしめる力が大きくなるので、適正な値に設定することが望ましい。本発明者等の実験によれば、吸引保持部材２２の負圧室２２３に作用する負圧は、大気圧より１〜５ＫＰａ（キロパスカル）低い値が適当であることが判った。なお、図示の実施形態においては、半導体ウエーハ８を支持するフレーム９は吸引保持機構２０と４個の吸引パッド２６、２６、２６、２６によって吸引保持されるので、その保持が確実となる。
【００２３】
上記第１の搬送機構１３によってチャックテーブル３の吸着チャック３２上に搬送された半導体ウエーハ８は、第１の搬送機構１３を構成する吸引保持機構２０の吸引保持機構２０と４個の吸引パッド２６、２６、２６、２６による吸引保持が解除されるとともに、吸着チャック３２に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ８を吸引保持したチャックテーブル３は、撮像機構５の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像機構５の直下に位置付けられると、撮像機構５によって半導体ウエーハ８に形成されている切断ラインが検出され、スピンドルユニット４を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節して精密位置合わせ作業が行われる。
【００２４】
その後、切削ブレード４３を所定の方向に回転させつつ、半導体ウエーハ８を吸引保持したチャックテーブル３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（切削ブレード４３の回転軸と直交する方向）に例えば３０ｍｍ／秒の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウエーハ８は切削ブレード４３により所定の切断ラインに沿って切断される。即ち、切削ブレード４３は割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されて位置決めされたスピンドルユニット４に装着され、回転駆動されているので、チャックテーブル３を切削ブレード４３の下側に沿って切削送り方向に移動することにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウエーハ８は切削ブレード４３により所定の切断ラインに沿って切削される。切断ラインに沿って切断すると、半導体ウエーハ８は個々の半導体チップに分割される。分割された半導体チップは、保護テープ１０の作用によってバラバラにはならず、支持フレーム９に支持された半導体ウエーハ８の状態が維持されている。このようにして半導体ウエーハ８の切断が終了した後、半導体ウエーハ８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８を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ８の吸引保持を解除する。
【００２５】
次に、チャックテーブル３上において吸引保持が解除された個々の半導体チップに分割されている半導体ウエーハ８は、第２の搬送機構１５を構成する昇降手段１５４、図示しない往復移動機構および吸引手段の作動によって吸引保持機構２０に吸引保持され、上記洗浄手段１４に搬送される。このとき、吸引保持機構２０は、第２の搬送機構１５を構成する吸引保持機構２０は、上記第１の搬送機構１３の吸引保持機構２０と同様に吸引保持部材２２を構成する環状のシール部材２２１ａの下面を半導体ウエーハ８を保護テープ１０を介して支持する支持フレーム９の上面に接触して吸引保持するとともに、４個の吸引パッド２６、２６、２６、２６によって支持フレーム９の上面を吸引保持する。このように吸引保持機構２０によって支持フレーム９を吸引保持する際には、吸引保持部材２２の負圧室２２３に作用する負圧によって図４に示すように個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハ８が装着された保護テープ１０も吸引保持される。この結果、保護テープ１０は中央部が凸状に持ち上げられるので、半導体ウエーハ８が分割された半導体チップ相互間の隙間が保持されるため、半導体チップ同士の接触が防止される。従って、半導体チップ同士が接触することによって生ずる欠損または破損を防止することができる。
【００２６】
上記のようにして洗浄手段１４に搬送された個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハ８は、洗浄手段１４によって上記切削時に生成されたコンタミが洗浄除去される。洗浄手段１４によって洗浄されてた半導体ウエーハ８は、第３の搬送機構として機能する上記第１の搬送機構１３によって上記仮置き部１１に搬送される。このとき、第１の搬送機構１３を構成する吸引保持機構２０は、上記第２の搬送機構１５を構成する吸引保持機構２０と同様に図４に示すように吸引保持部材２２を構成する環状のシール部材２２１ａの下面を半導体ウエーハ８を保護テープ１０を介して支持する支持フレーム９の上面に接触して吸引保持するとともに、４個の吸引パッド２６、２６、２６、２６によって支持フレーム９の上面を吸引保持する。従って、上述したように吸引保持部材２２の負圧室２２３に作用する負圧によって個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハ８が装着された保護テープ１０も吸引し、保護テープ１０を凸状に持ち上げるので、半導体チップ相互間の隙間が保持され、隣接する半導体チップ同士が接触することはなく、半導体チップ同士が接触することによって生ずる欠損または破損を防止することができる。仮置き部１１に搬送され半導体ウエーハ８は、被加工物搬出手段１２によってカセット７の所定位置に収納される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による板状物の搬送機構は以上のように構成されているので、次の作用効果を奏する。
【００２８】
即ち、本発明による板状物の搬送機構は、下方が開放された負圧室を備え下面に支持フレームの上面に接触する環状の接触部を有し該負圧室が負圧源に接続された吸引保持部材と、支持フレームに保護テープを介して支持された板状物の上面を吸引保持する板状物保持手段とを有する吸引保持機構を具備しているので、支持フレームを吸引保持する際には、吸引保持部材の負圧室に作用する負圧によって板状物が装着された保護テープも吸引保持される。従って、板状物が極めて薄い場合でもまた複数個のチップに分割されていても、吸着保持して搬送する際に保護テープの撓みに起因して湾曲したりチップ同士が接触することはなく、板状物を損傷することなく搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による本発明に従って構成された板状物の搬送機構を装備したダイシング装置としての切削装置の斜視図。
【図２】本発明に従って構成された搬送機構としての第１の搬送機構の斜視図。
【図３】本発明に従って構成された搬送機構の第１の使用形態を示す断面図。
【図４】本発明に従って構成された搬送機構の第２の使用形態を示す断面図。
【図５】本発明に従って構成された搬送機構としての第２の搬送機構の斜視図。
【符号の説明】
２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
３１：吸着チャック支持台
３２：吸着チャック
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：切削ブレード
５：撮像機構
６：表示手段
７：カセット
７１：カセットテーブル
８：支持フレーム
９：テープ
１０：半導体ウエーハ
１１：被加工物載置領域
１２：被加工物搬出手段
１３：第１の搬送機構
１３１：作動アーム
１３２：昇降手段
１３３：移動機構
１４：洗浄手段
１５：第２の搬送機構
１５１：作動アーム
１５２：バキューム分配器
１５４：昇降手段
２０：吸引保持機構
２１：支持部材
２２：吸引保持部材
２２１：吸引保持部材の側壁
２２２：吸引保持部材の上壁
２２３：吸引保持部材の負圧室
２６：吸引パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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