(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエーハのダイシングにおいて、クラックや欠けが発生しないクランプ装置を提供する。【解決手段】環状フレームに装着されたウエーハを保持するチャックテーブル１８の外周に配設されるフレームクランプ装置であって、チャックテーブル１８に対して径方向に移動可能且つ上下方向に移動不能に取り付けられた支持フレームと、該支持フレームに対して上下動可能に装着された可動フレームと、該可動フレームの上部に配設され前記環状フレームを吸着可能な吸着手段と、前記可動フレームを前記支持フレームに対して上下に移動する駆動手段とを具備する。駆動手段は可動フレームを上下させることで、環状フレームをチャックテーブル１８の上面より下側に引き落とす位置と、チャックテーブル１８の上面と概略同一高さとなう上昇位置との間で移動させる。引き落とし位置では高いスループットが得られ、上昇位置ではクラックや欠けがない品質が得られる。【選択図】図５
2009141231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘着テープを介して環状フレームに装着されたウエーハを吸引保持するチャックテーブルの外周に配設されるフレームクランプ装置であって、
前記チャックテーブルに対して径方向に移動可能且つ上下方向に移動不能に取り付けられた支持フレームと、
該支持フレームに対して上下動可能に装着された可動フレームと、
該可動フレームの上部に配設され、前記チャックテーブルにより吸引保持されたウエーハの前記環状フレームを吸着可能な吸着手段と、
前記可動フレームを前記支持フレームに対して上下に移動する駆動手段とを具備し、
該駆動手段は前記環状フレームを前記チャックテーブルの上面から下側に引き落とす引き落とし位置と、該チャックテーブルの上面と該環状フレームの下面とが概略同一高さの上昇位置との間で前記可動フレームを移動可能であることを特徴とするフレームクランプ装置。
【請求項２】
前記吸着手段は永久磁石から構成される請求項１記載のフレームクランプ装置。
【請求項３】
前記吸着手段はバキュームパッドから構成される請求項１記載のフレームクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャックテーブルに吸引保持されたウエーハが粘着テープを介して装着された環状フレームをクランプするフレームクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置（切削装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
【０００３】
ダイシング装置は、半導体ウエ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エーハを切削する切削手段と、チャックテーブルを切削手段に対して相対的に加工送りする加工送り手段とを具備している。
【０００４】
半導体ウエーハは、ダイシングテープによってウエーハ径より数ｃｍ大きい環状フレームのほぼ中央に固定され、チャックテーブルにバキューム吸着され、高速回転する切削ブレードに対して加工送り手段によりチャックテーブルを移動することにより、ウエーハが個々のデバイスに分割される。
【０００５】
ダイシング装置のチャックテーブルは、外周にフレームクランプ装置（クランプ）を有し、このフレームクランプ装置が環状フレームを固定することで、ウエーハはチャックテーブルに固定される（例えば、特開平８−６９９８５号公報参照）。
【０００６】
環状フレームの搬送時にクランプが環状フレームと接触したり、機械的な誤動作若しくは不注意による操作ミスがあっても、切削ブレードがクランプに接触するのを回避するため、例えば実開平５−７４１４号公報に示すように、クランプは、環状フレームをチャックテーブル上面より下側に引き落とすように固定している。
【特許文献１】特開平８−６９９８５号公報
【特許文献２】実開平５−７４１４号公報
【特許文献３】特開平１１−２１９９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電気製品の軽薄短小化のトレンドに伴い、半導体のチップサイズ（デバイスサイズ）は徐々に小さく薄くなる傾向にあり、ダイシングするウエーハの厚さも、１００μｍを切る薄さのものが多くなってきており、ウエーハをダイシングする際には、ウエーハの薄さによる剛性の低下によって、半導体チップの側面や角部に欠けやクラックが発生し易くなってきた。
【０００８】
また、特許文献３に開示されるように、ウエーハの裏面にダイボンディングテープを貼るアプリケーションも広まり、ウエーハを固定するテープが厚く、柔らかくなったため、更に欠けやクラックの発生する傾向が高くなった。この問題に対処するため、ダイシングで使用する切削ブレードを変更したり、加工速度を変えたり、ダイシングテープを変更したりと様々な対策が試みられている。
【０００９】
しかし、これらの対策を講じても、ウエーハの特に周辺部において、半導体チップの側面クラックや角部の欠けが発生し易い傾向が見られた。これに対し、本願発明者が実験を重ねたところ、フレームをクランプで固定する際に、フレームがチャックテーブル上面より下方に位置すべく引き落とされるが、この引き落とし量を変更したところ、側面クラックや角部の欠けの発生に変化が見られることが判明した。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ウエーハの切削時にフレームクランプ装置でフレームを引き落としするかしないかを任意に選択可能なフレームクランプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、粘着テープを介して環状フレームに装着されたウエーハを吸引保持するチャックテーブルの外周に配設されるフレームクランプ装置であって、前記チャックテーブルに対して径方向に移動可能且つ上下方向に移動不能に取り付けられた支持フレームと、該支持フレームに対して上下動可能に装着された可動フレームと、該可動フレームの上部に配設され、前記チャックテーブルにより吸引保持されたウエーハの前記環状フレームを吸着可能な吸着手段と、前記可動フレームを前記支持フレームに対して上下に移動する駆動手段とを具備し、該駆動手段は前記環状フレームを前記チャックテーブルの上面から下側に引き落とす引き落とし位置と、該チャックテーブルの上面と該環状フレームの下面とが概略同一高さの上昇位置との間で前記可動フレームを移動可能であることを特徴とするフレームクランプ装置が提供される。
【００１２】
好ましくは、吸着手段は永久磁石から構成される。或いは、吸着手段はバキュームパッドから構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフレームクランプ装置によると、フレームをチャックテーブル上面に対して引き落とすかしないかを任意に選択でき、フレームを引き落とすことにより発生していたチップの側面クラックや角部の欠けの発生を抑制できる。
【００１４】
また、吸着手段として永久磁石やバキュームパッドを採用することで、従来のクランプ爪が不要となり、その厚さを省略できるため、フレームの下面とチャックテーブル上面の高さを概略同一とした場合、切削時にフレームを避けるための切削ブレードの上下動を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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は従来のクランプ１９を有し、ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置（ダイシング装置）２の外観を示している。
【００１６】
切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。
【００１８】
ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。
【００１９】
ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。
【００２０】
仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。
【００２１】
チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。
【００２２】
アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。
【００２３】
アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。
【００２４】
切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。
【００２５】
図３を参照すると、本発明実施形態に係るフレームクランプ装置３０の平面図が示されている。図４はフレームクランプ装置の正面図であり、クランプユニット３６を示している。フレームクランプ装置３０は、チャックテーブル１８の基台（図５参照）３１にねじ３４により固定される固定部材３２を有している。
【００２６】
固定部材３２には一対のガイドシャフト３８，４０の先端部が螺合されており、ガイドシャフト３８，４０はチャックテーブル１８の吸着面に対して平行に伸長している。ガイドシャフト３８，４０はそれぞれ支持ブロック４２，４４に挿通されており、これらの支持ブロック４２，４４には支持フレーム（支持プレート）４６が固定されている。
【００２７】
図４に示すように、支持フレーム４６には、クランプ駆動エアシリンダ４８が取り付けられている。クランプ駆動エアシリンダ４８のピストンロッド５０の先端にはプレート５２が固定されている。
【００２８】
プレート５２にはクランプ駆動シャフト５４，５６の一端が固定されており、クランプ駆動シャフト５４，５６の他端にはプレート５８が固定されている。クランプ駆動シャフト５４，５６はそれぞれ支持ブロック４２，４４に挿入されて伸長している。プレート５２，一対のクランプ駆動シャフト５４，５６及びプレート５８で可動フレーム５５を構成する。
【００２９】
プレート５８の下面にはマグネット駆動エアシリンダ６０が取り付けられている。マグネット駆動エアシリンダ６０のピストンロッド６２の先端にはプレート６４が固定されており、このプレート６４には一対のマグネット（永久磁石）６６，６８が半分露出するように埋め込まれて固定されている。
【００３０】
マグネット６６，６８はマグネットケース７０中に収容されており、その上面はマグネットカバー７２で閉鎖されている。マグネットカバー７２は鉄板等の強磁性体から形成されている。図３に示されたクランプユニット３６は、マグネットカバー７０が取り外された状態を示している。
【００３１】
以下、このように構成されたフレームクランプ装置３０の作用について説明する。まず、ウエーハのインチ径に応じて図３に示すクランプユニット３６をガイドシャフト３８，４０に沿って図３で上下方向に移動し、適切な位置でクランプユニット３６を図示しない固定手段でガイドシャフト３８，４０に対して固定する。
【００３２】
次に、クランプ駆動エアシリンダ４８を駆動して、クランプユニット３６を図４（Ａ）に示す引き落とし位置か、或いは図４（Ｂ）に示す水平位置かに移動させる。支持フレーム４６は一対のガイドシャフト３８，４０に挿入された支持ブロック４２に固定されているため、チャックテーブル１８に対するその高さ位置は一定である。
【００３３】
よって、図４（Ａ）に示すように、クランプ駆動エアシリンダ４８に圧縮空気を導入して、ピストンロッド５０を伸長すると、可動フレーム５５は支持フレーム４６に対して下方向に移動されて、チャックテーブル１８の上面に対して引き落とし位置に位置付けられる。
【００３４】
このように可動フレーム５５を引き落とし位置に位置付けた状態で、マグネット駆動エアシリンダ６０を駆動して、ピストンロッド６２を伸長し、退避位置にあったマグネット６６，６８を２点鎖線で示す上昇された吸着位置６６´，６８´に位置付ける。マグネットカバー７２は強磁性体から形成されているため、吸着位置のマグネット６６´，６８´で環状フレームＦを引き落とした位置で吸着保持することができる。
【００３５】
この状態のチャックテーブル１８周辺の側面断面図が図５（Ａ）に概略的に示されている。ただし、図５（Ａ）に示されたクランプユニット３６´の構成は図４（Ａ）に示されたクランプユニット３６の構成と若干相違する。マグネット７８はマグネット支持部材７６により支持されており、マグネット支持部材７６は駆動部７４で上下方向に移動される。
【００３６】
半導体ウエーハＷの通常のダイシングは、図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように、環状フレームＦをクランプユニット３６又は３６´でチャックテーブル１８の上面に対して引き落とした状態で実施される。この状態では、環状フレームＦは引き落とされているので、切削ブレード２８に干渉することがなく、高いスループットを維持できる。
【００３７】
ウエーハＷの厚さが１００μｍ以下と非常に薄くなり、ダイシングされた個々の半導体チップの側面や角部に欠けやクラックの発生が目立ってきた場合には、クランプユニット３６の可動フレーム５５を図４（Ｂ）に示す上昇位置に移動させる。
【００３８】
すなわち、クランプ駆動エアシリンダ４８中から圧縮空気を排出することにより、ピストンロッド５０を縮める。これにより、可動フレーム５５は支持フレーム４６に対して上昇し、マグネットカバー７２の上面をチャックテーブル１８の上面と概略同一高さに設定することができる。
【００３９】
この状態での切削動作が図５（Ｂ）に概略的に示されている。矢印Ｘはチャックテーブル１８の送り方向である。図５（Ｂ）に示した状態では、ダイシングテープＴが引き落とされずに水平に維持されているため、フレームＦを引き落とすことにより発生していたチップの側面クラックや角部の欠けの発生を抑制することができ、加工品質を向上することができる。
【００４０】
本発明実施形態のフレームクランプ装置３０によると、環状フレームＦをチャックテーブル上面に対して引き落とすかしないかを任意に選択し、スループットと加工品質のうちの重要とされる方を選択することが出来る。加工品質を選択した場合には、フレームを引き落とすことにより発生していたチップの側面クラックや角部の欠けの発生を抑制することができる。
【００４１】
図６を参照すると、フレームクランプ装置の他の実施形態が示されている。本実施形態では、バキュームパッド８０で環状フレームＦを吸着する。バキュームパッド８０は支持部材７６´上に搭載され、支持部材７６´は駆動部７４で上下に駆動される。
【００４２】
このように、吸着手段としてバキュームパッド８０を利用した本実施形態でも、吸着手段としてマグネット６６，６８，７８を利用した上述した実施形態と同様な作用効果を達成することができる。
【００４３】
このように構成された切削装置２において、ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。
【００４４】
次いで、搬送手段１６によってフレームＦは吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷはアライメント手段２０の直下に位置づけられる。
【００４５】
アライメント手段２０が切削すべきストリートを検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像は、切削前に予め取得しておく必要がある。そこで、ウエーハＷがアライメント手段２０の直下に位置づけられると、撮像手段２２がウエーハＷの表面を撮像し、撮像した画像を表示手段６に表示させる。
【００４６】
以下、撮像手段２２によるアライメントの概要について説明する。切削装置２のオペレータは、操作手段４を操作することにより、撮像手段２２で撮像し、表示手段６上に表示された画像をゆっくりと移動させながらパターンマッチングのターゲットとなるキーパターンを探索する。このキーパターンは、例えばデバイスＤ中の回路の特徴部分を利用する。
【００４７】
オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置２のアライメント手段２０に備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離を座標値等によって求めその値もメモリに記憶させておく。
【００４８】
さらに、撮像画像を画面上でゆっくりと移動することにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもアライメント手段２０のメモリに記憶させておく。
【００４９】
ウエーハＷのストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像手段２２により撮像されて取得した画像とのパターンマッチングをアライメント手段２０にて行う。このパターンマッチングは、Ｘ軸方向に伸長する同一ストリートＳ１に沿った互いに離間した少なくとも２点で実施する。
【００５０】
まず、Ａ点で撮像した画像を画面上でゆっくりと移動させながら、記憶させたキーパターンと実際の画像のキーパターンとのパターンマッチングを行い、キーパターンがマッチングした状態で画面を固定する。
【００５１】
このようにＡ点での撮像画面からパターンマッチングを実施したら、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させてＡ点とＸ軸方向に相当離れたＢ点でのパターンマッチングを行う。
【００５２】
このとき、Ａ点からＢ点まで一気に移動してパターンマッチングを行うのではなく、Ｂ点への移動途中の複数個所で必要に応じてパターンマッチングを実施してＹ軸方向のずれを補正すべくチャックテーブル１８を僅かに回転させてθ補正を行って、最終的にＢ点でのパターンマッチングを実施することが好ましい。
【００５３】
Ａ点及びＢ点でのパターンマッチングが完了すると、２つのキーパターンを結んだ直線はストリートＳ１と平行となったことになり、キーパターンとストリートＳ１の中心線との距離分だけ切削手段２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせを行う。
【００５４】
切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。
【００５５】
切削ブレード２８によるストリートの切削の際に、図示しない切削水供給ノズルから切削水を切削ブレード２８及びウエーハＷに向かって噴出しながらストリートの切削を遂行する。切削ブレード２８に切削水を噴出することにより切削ブレード２８を冷却する。
【００５６】
メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。
【００５７】
切削が終了したウエーハＷはチャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されて洗浄装置２７まで搬送される。洗浄装置２７では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。
【００５８】
洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷが戻される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のフレームクランプ装置が適用可能な切削装置の外観斜視図である。
【図２】フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。
【図３】本発明実施形態に係るフレームクランプ装置の平面図である。
【図４】図４（Ａ）は可動フレームが引き落とし位置に位置付けられた状態のクランプユニットの正面図、図４（Ｂ）は可動フレームが上昇位置に位置付けられた状態のクランプユニットの正面図である。
【図５】図５（Ａ）はフレームクランプ装置が引き落とし位置でのウエーハの切削の様子を示す側面断面図、図５（Ｂ）はフレームクランプ装置が上昇位置でのウエーハの切削の様子を示す側面断面図である。
【図６】吸着手段としてバキュームパッドを利用した本発明の他の実施形態の側面断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
２    切削装置
１８    チャックテーブル
２４    切削手段
２６    スピンドル
２８    切削ブレード
３０    フレームクランプ装置
３６    クランプユニット
３８，４０    ガイドシャフト
４２，４４    支持ブロック
４６    支持フレーム（支持プレート）
４８    クランプ駆動エアシリンダ
５４，５６    クランプ駆動シャフト
５５    可動フレーム
６０    マグネット駆動エアシリンダ
６６，６８，７８    マグネット
８０    バキュームパッド
【図１】
2009141231.tif 000003
【図２】
2009141231.tif 000004
【図３】
2009141231.tif 000005
【図４】
2009141231.tif 000006
【図５】
2009141231.tif 000007
【図６】
2009141231.tif 000008