特許 6239364 真空チャック装置および同真空チャック装置を備えた立形精密加工機並びにダイシング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6239364

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】真空チャック装置および同真空チャック装置を備えた立形精密加工機並びにダイシング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20171120BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20171120BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 P

   H01L21/78 N

   H01L21/304 601Z

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-255393(P2013-255393)

(22)【出願日】2013年12月10日

(65)【公開番号】特開2015-115418(P2015-115418A)

(43)【公開日】2015年6月22日

【審査請求日】2016年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003458

【氏名又は名称】東芝機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100117787

【弁理士】

【氏名又は名称】勝沼 宏仁

(74)【代理人】

【識別番号】100107537

【弁理士】

【氏名又は名称】磯貝 克臣

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100141830

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 卓久

(72)【発明者】

【氏名】秋 山 貴 信

(72)【発明者】

【氏名】土 屋 康 二

【審査官】 宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１９７５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６８８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９１６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２６０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３４９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１３４８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４１１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２２３３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄製の環状のリングフレームに装着された粘着テープに貼着したワークを真空引きによって固定する真空チャック装置において、
多孔質材からなり前記ワークを真空吸着する吸着盤と、
前記吸着盤が同軸に取り付けられ、前記リングフレームを固定する複数の磁石が外周部に埋設されたチャック本体と、
前記リングフレームを前記磁石の磁力に抗して押し上げる複数の押上ピンと、前記押上ピンを駆動するアクチュエータとからなるリングフレーム押上手段と、を備え、
前記押上ピンの上端部に、前記磁石によって吸引された状態にある前記リングフレームを真空吸着する真空パッドを設けたことを特徴とする真空チャック装置。

【請求項2】

前記チャック本体を連続回転させ、および前記ワークを割り出すＣ軸を備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空チャック装置。

【請求項3】

前記ワークは、半導体ウェハであることを特徴とする請求項１または２に記載の真空チャック装置。

【請求項4】

主軸を鉛直に支持する主軸頭が上下方向（Ｚ軸方向）および左右方向（Ｙ軸方向）に移動可能にコラムに設置されるともに、ワークを載せるテーブルが前後方向（Ｘ軸方向）移動可能にベッド上に設置され、前記主軸に装着されたエンドミルでワークとして半導体ウェハを切削する立形精密加工機において、
前記テーブルには、請求項１または２に記載の真空チャック装置を設け、この真空チャック装置で半導体ウェハを着脱自在に固定することを特徴とする立形精密加工機。

【請求項5】

水平に支持される主軸が上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能にコラムに設置されるとともに、前記コラムが前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能にベッド上に設置され、ワークを載せるテーブルが左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に前記ベッド上に設置され、前記主軸に装着された切削ブレードでワークとして半導体ウェハをその表面に格子状に形成されたストリートに沿って切断するダイシング装置において、
前記テーブルには、請求項１または２に記載の真空チャック装置を設け、この真空チャック装置で半導体ウェハを着脱自在に固定することを特徴とするダイシング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空チャック装置および同真空チャック装置を備えた立形精密加工機並びにダイシング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスの製造工程には、半導体ウェハに精密な機械加工を行って、半導体ウェハを研削し、あるいは切削する工程がある。半導体ウェハの表面には、分割予定ラインとなるストリートが格子状に形成され、これらのストリートによって区画された複数の領域にデバイスがそれぞれ形成されている。半導体ウェハは、裏面を研削して所望の厚さにした後に、ストリートに沿って切断されて個々の半導体デバイスに分割される。

【0003】

また半導体デバイスによっては、例えば、半導体発光デバイスでは、色度ムラを低減するために、半導体発光デバイスの波長変換部の表面を、エンドミルを用いて部分的に切削し、色度の補正を行っている（特許文献１参照）。

【0004】

半導体ウェハの切削加工では、半導体ウェハは、テーブルに設置された真空チャック装置に固定された状態で加工される（例えば、特許文献２参照）。
この種の真空チャック装置では、微細な孔が無数に存在する多孔質体からなる吸着盤が用いられる。半導体ウェハは、ダイシングテープに粘着された状態で、真空引きによって吸着盤に固定されるとともに、チャック本体に埋め込まれた磁石によって吸着される半導体搬送用の円環状のリングフレームによっても固定される。

【0005】

真空チャック装置には、半導体ウェハの加工が終了したときに、リングフレームごと半導体ウェハをチャック本体から取り外す押し上げピンが設けられている。半導体ウェハの加工終了後、押し上げピンが上昇すると、リングフレームはチャック本体の吸着面から持ち上がり、リングフレームといっしょに半導体ウェハを取り出せる状態になる。

【0006】

半導体デバイスの切削加工に用いられる精密加工装置では、自動化が進んでおり、半導体ウェハの真空チャック装置へのセット、取り出しは、ロボットによる自動化された工程になっている。半導体ウェハは、ダイシングテープに半導体ウェハとリングフレームが粘着された状態でロボットに取り扱われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−２３４９６６号公報

【特許文献2】実開平５−７４１４号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、加工終了後、半導体ウェハを真空チャック装置から取り出すために、押し上げピンでリングフレームを押し上げるときには、次のような問題があった。

【0009】

リングフレームとチャック本体に埋め込まれた磁石は、加工終了後に真空引きを停止した後も互いに引き合っている。このためリングフレームを押し上げピンで押し上げると、リングフレームには、磁石の磁力によって下に引く力と、押し上げピンが上に持ち上げる力が同時に作用することになる。

【0010】

リングフレームが押し上げピンによって押し上げられ、チャック本体の吸着面から離れると、その瞬間にリングフレームが振動で跳ねたり、リングフレームの位置がずれるという現象が発生することがある。

【0011】

ロボットによる半導体ウェハの取り出しの場合、押し上げピンによって支持されているリングフレームの位置は、予め決められた一定の位置にあることが必要である。リングフレームの位置がずれていると、ロボットハンドの上にリングフレームを載せる位置がずれ、搬送作業に支障が生じることがある。例えば、加工後の半導体ウェハを収納するウェハキャリアに入らないことがある。

【0012】

本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであって、ダイシングテープに半導体ウェハともに粘着されたリングフレームを押し上げピンで真空チャック装置から押し上げた際に、リングフレームが跳ねたり位置ずれすることなく、円滑に半導体ウェハを押し上げることができ、ロボットによる加工後の搬送を確実に行えるようにする真空チャック装置および同真空チャック装置を備えた立形精密加工機並びにダイシング装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前記の目的を達成するために、本発明は、鉄製の環状のリングフレームに装着された粘着テープに貼着したワークを真空引きによって固定する真空チャック装置において、多孔質材からなり前記ワークを真空吸着する吸着盤と、前記吸着盤が同軸に取り付けられ、前記リングフレームを固定する複数の磁石が外周部に埋設されたチャック本体と、前記リングフレームを前記磁石の磁力に抗して押し上げる複数の押上ピンと、前記押上ピンを駆動するアクチュエータとからなるリングフレーム押上手段と、を備え、前記押上ピンの上端部に、前記磁石によって吸引された状態にある前記リングフレームを真空吸着する真空パッドを設けたことを特徴とするものである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態による立形精密加工機を示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態による真空チャック装置を示す斜視図である。

【図3】図２の真空チャック装置に載せる半導体ウェハおよびリングフレームを示す斜視図である。

【図4】図２の真空チャック装置において、リングフレームを持ち上げた状態を示す斜視図である。

【図5】図２の真空チャック装置のチャック本体の横断面図である。

【図6】本発明の一実施形態によるダイシング装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0015】

以下、本発明による真空チャック装置および同真空チャック装置を備えた立形精密加工機並びにダイシング装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の真空チャック装置が適用された立形精密加工機を示す。図１において、参照番号１０は、ベッドを示す。このベッド１０の上には、案内面に沿って前後方向に移動可能にテーブル１２が設置されている。参照番号１４は、コラムの全体を示している。この立形精密加工機の場合、コラム１４は、門形のコラムであり、水平に架け渡されたクロスレール１６を含む。

【0016】

クロスレール１６の上面には、サドル１８が案内面に沿って左右方向に移動可能に設置されている。このサドル１８には、上下方向に移動可能に主軸頭２０が保持されており、この主軸頭２０には主軸２２が設けられている。この主軸には工具としてエンドミル２４が装着されている。

【0017】

この実施形態の立形精密加工機は、半導体ウェハなどのワークにエンドミル２４でサブミクロンあるいはナノメータオーダの超精密加工を行う機械である。主軸２２は、空気軸受で支持されており、高速回転が可能になっている。

【0018】

このような立形精密加工機では、Ｙ軸はサドル１８の移動を制御する軸で、Ｘ軸はテーブル１２の移動を制御する軸であり、Ｘ軸とＹ軸とで工具の水平面上での位置決めを行う。Ｚ軸は、主軸２２の上下方向の位置決めを行う軸で、主に工具の切り込み量を制御する。Ｃ軸は、次に説明する真空チャック装置を回転または割り出すための軸である。

【0019】

本実施形態の真空チャック装置は、ワークである半導体ウェハを真空吸着により固定する装置であり、テーブル１２に設置されている。以下、本実施形態による真空チャック装置の構成について、図２乃至図５を参照して説明する。

【0020】

ここで、図２は、半導体ウェハが置かれていない状態の真空チャック装置６０を示す。図３は、半導体ウェハ１００が粘着テープであるダイシングテープ１０２とリングフレーム１０４を用いて載置されている状態の真空チャック装置６０を示す。図４は、リングフレーム１０４とともに半導体ウェハ１００が真空チャック装置６０から押し上げられて吸着面から離れた状態を示している。これは真空チャック装置６０に載せられた直後、あるいは、加工後の取り出しのときの状態である。

【0021】

半導体ウェハ１００は、ダイシングテープ１０２の表面に貼着される。同じダイシングテープ１０２の表面には、半導体ウェハ１００よりも大きな内径を有する鉄製のリングフレーム１０４が貼着される。このようにして半導体ウェハ１００は、ダイシングテープ１０２およびリングフレーム１０４とセットにして搬送され、また取り出しされる。

【0022】

真空チャック装置６０は、主要な構成要素として、半導体ウェハ１００を真空引きによって吸着する吸着盤６２と、この吸着盤６２を同心に保持するチャック本体６４と、チャック本体６４を回転し割り出すＣ軸をもつ回転テーブル６５と、を備えている。

【0023】

吸着盤６２は、無数の細孔がある多孔質の材料から円盤状に形成されている。吸着盤６２は、半導体ウェハ１００の径よりも十分大きな径をもっている。吸着盤６２が固定されているチャック本体６４の外周部には、所定の間隔をあけて磁石６６が埋設されている。これらの磁石６６は、鉄を材質としているリングフレーム１０４を磁力でチャック本体６４に固定する磁石である。

【0024】

本実施形態の真空チャック装置６０では、リングフレーム１０４を磁力に抗してチャック本体６４から取り外すために、次のようなリングフレーム押上機構７０が設けられている。

【0025】

図２乃至図４において、参照番号７２Ａ、７２Ｂは、リングフレーム押上機構７０を作動させるエアシリンダである。エアシリンダ７２Ａ、７２Ｂは、真空チャック装置６０の両側に配置されている。このうち、エアシリンダ７２Ａのロッド７３には、支持板７４が取り付けられており、この支持板７４を介して押上ピン７５が支持されている。

【0026】

他方のエアシリンダ７２Ｂでは、チャック本体６４の円周方向に沿って湾曲した形状の支持板７６がロッド７７の先端に取り付けられ、この支持板７６の両端部には、押上ピン７５が２箇所に配置されている。合計３つの押上ピン７５は、エアシリンダ７２Ａ、７２Ｂによって同時に押し上げられ、チャック本体６４の外周部に形成されている切欠き穴７９、８０、８１からチャック本体６４の上面に突き出て、リングフレーム１０４を押し上げることができるようになっている。

【0027】

図５に示されるように、チャック本体６４の中心部には、真空引き穴８４が形成されている。真空チャック装置６０の内部には真空引き穴８４と接続している真空通路が形成されており、真空通路の負圧によって多孔質からなる吸着盤６２に半導体ウェハ１００の吸着力が発生するようになっている。

【0028】

本実施形態の真空チャック装置６０では、押上ピン７５の上端部には、真空パッド８２が取り付けられている。この真空パッド８２の上端面は、真空回路の負圧によりリングフレーム１０４を吸着する吸着面となっており、押上ピン７５の上昇とともに、リングフレーム１０４を吸着保持することができる。

【0029】

本実施形態による真空チャック装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。

【0030】

ダイシングテープ１０２の表面には半導体ウェハ１００を貼着し、同じダイシングテープ１０２の表面には、リングフレーム１０４を貼着しておく。この状態で半導体ウェハ１００は、図示しないロボットのハンドの上に載せられて、真空チャック装置６０のチャック本体６４の上にセットされる。その後、吸着盤６２には負圧がかけられ、半導体ウェハ１００は吸着盤６２吸着された状態で固定される。

【0031】

本実施形態の精密加工機では、エンドミル２４を用いて、純水を流しながらサブミクロンあるいはナノメータオーダでの半導体ウェハ１００の表面を切削する超精密加工が行われる。

【0032】

半導体ウェハ１００の加工が終了すると、Ｃ軸の駆動により半導体ウェハ１００を載せたチャック本体６４は高速回転し、半導体ウェハ１００に付着した水の水切りが行われる。

【0033】

本実施形態の真空チャック装置６０では、半導体ウェハ１００を吸着盤６２に真空吸着させるとともに、チャック本体６４の外周部に埋め込んだ磁石６６によってリングフレーム１０４を固定する構造になっているので、チャック本体６４は回転バランスの良い構造になり、高速回転による効率良い水切りが可能になる。半導体ウェハ１００の水切りが終了すると、チャック本体６４は停止する。

【0034】

その後、真空チャック装置６０では、吸着盤６２による真空吸着が解除されると同時に次のようにして、リングフレーム１０４が押し上げられる。

【0035】

エアシリンダ７２Ａ、７２Ｂが作動し、３つの押上ピン７５が同時に上昇する。このとき、押上ピン７５に設けた真空パッド８２には負圧をかけた状態にしておく。リングフレーム１０４は、真空パッド８２に吸着された状態で、これら押上ピン７５によって押し上げられる。このときリングフレーム１０４は磁石６６に吸着したままの状態で押上ピン７５によって押し上げられる力が加わることになる。

【0036】

さらに、押上ピン７５によって押し上げられると、リングフレーム１０４はチャック本体６４から離れることになるが、リングフレーム１０４は、真空パッド８２に吸着されて押上ピン７５に保持された状態のままで、チャック本体６４から離れるので、従来のように離れた瞬間に反動で振動や跳ねが発生せずに、リングフレーム１０４および半導体ウェハ１００の位置を保持したままチャック本体６４から持ち上げることができる。

【0037】

次いで、押上ピン７５によって３点支持されたリングフレーム１０４および半導体ウェハ１００に対して、図示しないロボットのハンドが進入して、下からすくい上げるようにして取り出す。上述したように、リングフレーム１０４と押上ピン７５との相対位置にはずれがないので、リングフレーム１０４ごと半導体ウェハ１００を常にハンド上の正規の位置に載せることができる。これによってロボットは、半導体ウェハ１００をウェハキャリアに確実に収納することができる。

【0038】

半導体ウェハ１００にサブミクロンあるいはナノメータオーダの超精密加工を立形精密加工機で自動化する場合には、従来、真空チャック装置６０からリングフレーム１０４を取り出すときに、チャック本体６４から離れるときの反動による振動で半導体ウェハ１００の位置がずれ、ロボットのハンドに載せてウェハキャリアに収納するときに入らなくなる不都合があったが、本実施形態によれば、そのような不都合を解消して、立形精密加工機による半導体ウェハの超精密加工を円滑に行うことができる。

【0039】

第２実施形態
次に、本発明の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。

【0040】

この第２実施形態は、半導体ウェハの表面に格子状に形成されたストリートに沿って、例えば、厚さが２０〜４０μｍ程度の切刃を有する切削ブレードで半導体ウェハを切削し、個々の半導体を分割する、スライサーとも呼ばれるダイシング装置に本発明を適用した実施の形態である。

【0041】

このベッド５０の上には角柱形のコラム５２が設置されている。この実施形態のダイシング装置では、コラム５２は、図示しない送り機構によって、前後方向に移動することができる。このコラム５２の側面には、上下に移動する昇降台５３を介して主軸ユニット５４が水平な姿勢で取り付けられている。この主軸ユニット５４には主軸５５が設けられている。

【0042】

この実施形態のダイシング装置は、主軸５５は、空気軸受で支持されており、高速回転が可能になっている。この主軸５５には工具として切削ブレード５６が装着されている。

【0043】

また、ベッド５０の上には、案内面に沿って左右方向に移動可能にテーブル５８が設置されており、このテーブル５８の上にワークを載せて固定する真空チャック装置６０が設置されている。なお、この真空チャック装置は、図２乃至図５に示した第１実施形態の真空チャック装置６０と同じものであり、その説明は省略する。

【0044】

このようなダイシング装置では、Ｘ軸はテーブル５８の移動を制御する軸で、Ｙ軸はコラム５２の移動を制御する軸であり、Ｘ軸とＹ軸とで切削ブレードの水平面上での位置決めを行う。Ｚ軸は、主軸５５の上下方向の位置決めを行う軸で、主に切削ブレードの切り込み量を制御する。Ｃ軸は、真空チャック装置６０を回転および割り出しの制御軸である。

【0045】

本実施形態のダイシング装置では、切削ブレード５６で真空チャック装置６０に固定されている半導体ウェハ１００に純水を流しながら格子状のストリートに沿って切断する加工が行われる。

【0046】

半導体ウェハ１００の加工が終了すると、Ｃ軸の駆動により半導体ウェハ１００を載せたチャック本体６４は高速回転し、半導体ウェハ１００に付着した水の水切りが行われる。

【0047】

真空チャック装置６０では、水切りが終わると、吸着盤６２による真空吸着が解除されると同時に、リングフレーム１０４が押し上げられる。

【0048】

第１実施形態と同様にして、リングフレーム１０４は、真空パッド８２に吸着されて押上ピン７５に保持された状態のままで、チャック本体６４から離れるので、従来のように離れた瞬間に反動で振動やぶれが発生せずに、リングフレーム１０４および半導体ウェハ１００の位置を保持したままチャック本体６４から持ち上げることができる。これによって、加工の終了した半導体ウェハ１００をロボットのハンドに載せてウェハキャリアに確実に収納することができる。

【符号の説明】

【0049】

１０…ベッド、１２…テーブル、１４…コラム、１６…クロスレール、１８…サドル、２２…主軸、２４…エンドミル、５６…切削ブレード、６０…真空チャック装置、６２…吸着盤、６４…チャック本体、６５…回転テーブル、６６…磁石、７０…リングフレーム押上機構、７２Ａ、７２Ｂ…エアシリンダ、７４…支持板、７５…押上ピン、７６…支持板、８２…真空パッド、８４…真空引き穴、１００…半導体ウェハ、１０２…ダイシングテープ、１０４…リングフレーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】