JP2006032661A

JP2006032661A - 切削装置

Info

Publication number: JP2006032661A
Application number: JP2004209595A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Matsutani; 一弘松谷
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】半導体ウエーハ４の中心をチャックテーブル６の回転中心Ｏに確実に位置付けることを可能にすること。
【解決手段】切削装置は、半導体ウエーハ４を載置して保持できる保持上面４２ａ及び保持上面４２ａを囲繞する枠体４４を有すると共に回転可能なチャックテーブル６と、保持上面４２ａに保持された半導体ウエーハ４を切削する切削手段とを備えている。枠体４４には、保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４の外周面に作用して、該半導体ウエーハ４をチャックテーブル６の回転中心Ｏに対し同心上に位置付ける中心位置付け手段が配設されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、切削装置、更に詳しくは、半導体ウエーハの切削装置に関する。

表面にＩＣ、ＬＳＩなどの回路が複数個形成された半導体ウエーハは、裏面全体を研削してその厚さを薄くし、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、携帯電話、パソコンなどの電子機器に利用される。近年においては、これら電子機器の更なる軽量化及び小型化の要請に応えるため、半導体ウエーハの厚さは、１００μｍ以下、５０μｍ以下など、きわめて薄く研削されるようになってきている。

ところで、半導体ウエーハは、半導体チップに分割するまでの各工程間を移動させられる際に生ずるチッピングなどの不具合を防止するため、外周面が円弧状に面取りされている。このように、外周に円弧状の面取り部を有する半導体ウエーハの裏面を研削ホイールにより研削（研磨）して薄くすると、円弧状の面取り部に鋭利なナイフエッジが形成される。このため、半導体ウエーハの研削中あるいは半導体ウエーハの搬送中に、半導体ウエーハが破損するおそれがある。

そこで、このような問題を解決するため、ダイシング装置のチャックテーブルに半導体ウエーハを保持し、切削ブレードを半導体ウエーハの外周縁部における上面にあてがい、チャックテーブルを回転させて、円弧状の面取り部を上面に対し直角に切除する技術も既に提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、半導体ウエーハの中心をチャックテーブルの回転中心に位置付けることが困難であり、半導体ウエーハの外周縁部を切削すると、円弧状の面取り部の一部が十分に切除されない、あるいは切削ブレードが半径方向内側に入りすぎて、回路形成部分を損傷する、などの不具合が発生するおそれがある。
特開２００３−２７３０５３号公報

本発明の目的は、半導体ウエーハの中心をチャックテーブルの回転中心に確実に位置付けることを可能にし、その結果、円弧状に面取りされた外周領域を確実に切除可能にすると共に回路形成部分の損傷を防止できる、新規な切削装置を提供することである。

本発明によれば、
半導体ウエーハを載置して保持できる保持上面及び該保持上面を囲繞する枠体を有すると共に回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルの該保持上面に保持された半導体ウエーハを切削する切削手段とを備えた切削装置において、
該チャックテーブルの該枠体には、該保持上面に載置された該半導体ウエーハの外周面に作用して、該半導体ウエーハを該チャックテーブルの回転中心に対し同心上に位置付ける中心位置付け手段が配設されている、
ことを特徴とする切削装置、が提供される。
該中心位置付け手段は、第１の押し当てユニットと、該第１の押し当てユニットを、該半導体ウエーハの外周面に押し当てる押し当て位置と該半導体ウエーハの外周面から離れる非押し当て位置との間を、それぞれ、該回転中心に近付く方向及び該回転中心から離れる方向に水平に移動させる第１の移動手段と、第２の押し当てユニットと、該第２の押し当てユニットを、該半導体ウエーハの外周面に押し当てる押し当て位置と該半導体ウエーハの外周面から離れる非押し当て位置との間を、それぞれ、該回転中心に近付く方向及び該回転中心から離れる方向に水平に移動させる第２の移動手段とを備え、該第２の押し当てユニットは、該第１の押し当てユニットに対し、該回転中心を挟んで半径方向反対側に配置され、該第１及び第２の押し当てユニットを、それぞれ、該第１及び第２の移動手段により該非押し当て位置から該押し当て位置まで移動させると、該半導体ウエーハは該回転中心に対し同心上に位置付けられる、ことが好ましい。
該第１の押し当てユニットは、該チャックテーブルの周方向に間隔をおいて配置された２個の第１の押し当て部材を備え、該第２の押し当てユニットは１個の第２の押し当て部材を備え、該第１の押し当て部材の各々の先端及び該第２の押し当て部材の先端には、該チャックテーブルの軸方向に見て円弧形状をなす押し当て面が形成され、該第１及び第２の押し当てユニットが、それぞれ、該押し当て位置まで移動させられると、該第１の押し当て部材の各々及び該第２の押し当て部材の該押し当て面が、それぞれ、該チャックテーブルの該保持上面に載置された該半導体ウエーハの外周面に押し当てられて、該半導体ウエーハは該回転中心に対し同心上に位置付けられる、ことが好ましい。
該第２の押し当てユニットには、該第２の押し当て部材の該押し当て面が該半導体ウエーハの外周面に押し当てられたときの押し当て力を緩和するばね手段が配設されている、ことが好ましい。
該第１の押し当て部材の各々及び該第２の押し当て部材には、それぞれフランジが、該押し当て面の上端から水平に延び出すよう形成され、該第１の押し当て部材の各々及び該第２の押し当て部材が、それぞれ、該チャックテーブルの該保持上面に載置された該半導体ウエーハの外周面に押し当てられた状態で、該フランジの各々は、該半導体ウエーハの外周縁の上方を隙間をおいて覆うよう位置付けられる、ことが好ましい。
該第１の移動手段は、該チャックテーブルの該枠体に支持された第１のエアシリンダ機構から構成され、該第１の押し当てユニットは該第１のエアシリンダ機構のピストンロッドに支持され、該第２の移動手段は、該枠体に支持された第２のエアシリンダ機構から構成され、該第２の押し当てユニットは該第２のエアシリンダ機構のピストンロッドに支持されている、ことが好ましい。
該第１の押し当てユニットは第１の支持枠を備え、該第１の押し当て部材の各々は該第１の支持枠に支持され、該第１の支持枠は該第１のエアシリンダ機構の該ピストンロッドに支持され、該第２の押し当てユニットは第２の支持枠を備え、該第２の押し当て部材の各々は該第２の支持枠に支持され、該第２の支持枠は該第２のエアシリンダ機構の該ピストンロッドに支持されている、ことが好ましい。
該チャックテーブルの該枠体の外周面には、それぞれ、該第１の押し当て部材の各々の、該回転中心に近付く方向への移動を阻止する第１の移動阻止面と、該第２の押し当て部材の、該回転中心に近付く方向への移動を阻止する第２の移動阻止面とが形成され、該第１の押し当て部材の各々には、該第１の移動阻止面に対応して第１の移動被阻止面が形成され、該第２の支持枠には、該第２の移動阻止面に対応して第２の移動被阻止面が形成されている、ことが好ましい。
該チャックテーブルの該保持上面にエアを噴出させて、該保持上面に載置された該半導体ウエーハと該保持上面との間に空気層を形成することができるエア噴出手段が配設されている、ことが好ましい。

以下、本発明に従って構成された切削装置の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図１を参照して、図示の実施形態における切削装置は、ほぼ直方体形状を有する装置ハウジング２を備えている。この装置ハウジング２内には、被加工物である半導体ウエーハ４（図２参照）を保持するチャックテーブル６、切削手段であるスピンドルユニット８、チャックテーブル６上に保持された半導体ウエーハ４の表面を撮像し、切削領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりする撮像機構１０、撮像機構１０により撮像された画像を表示する表示手段１２、カセット載置領域に配設され被加工物である半導体ウエーハ４を収容したカセット１４を載置するカセット載置機構１６、カセット載置機構１６に載置されたカセット１４に収容された被加工物である半導体ウエーハ４を搬出する被加工物搬出機構１８、被加工物搬出機構１８により搬出された半導体ウエーハ４の位置合わせを行うための位置合わせ機構２０、位置合わせ機構２０に搬出されて位置決めされた半導体ウエーハ４をチャックテーブル６上に搬送する第１の搬送機構２２と、チャックテーブル６上において切削加工された半導体ウエーハ４を洗浄する洗浄手段２４と、チャックテーブル６上において切削加工された半導体ウエーハ４を洗浄手段２４へ搬送する第２の搬送機構２６を備えている。

後に詳述するチャックテーブル６は、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。スピンドルユニット８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３０と、該スピンドルハウジング３０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３２と、該回転スピンドル３２に装着された切削ブレード３４とを備えている。なお、スピンドルユニット８及び上記したその他の機構及び手段については、特開２００３−１６３２５３に開示された公知の機構及び手段を利用することでよく、また、本発明の特徴をなすものではないので、更なる説明は省略する。

次に本発明の特徴を備えたチャックテーブル６について説明する。図２〜図４を参照して、チャックテーブル６は、吸着チャック支持台４０と、吸着チャック支持台４０上に装着された吸着チャック４２とを備えている。吸着チャック支持台４０は、実質的に円形外周面を有する枠体４４と、枠体４４の中央部下面から鉛直下方に延在する支持軸４６とを備えている。支持軸４６の下端部は、装置ハウジング２（図１）内に配設された静止基台４８に、図示しない軸受を介して回転自在に支持されている。支持軸４６は、駆動源である電動モータＭに駆動連結されている。枠体４４の中央部上面には、一定の深さ及び円形外周面を有する凹部５０が形成されている。凹部５０内には、吸着チャック４２が圧入・保持されている。吸着チャック４２は、通気性を有する部材、例えば多孔質セラミックから形成され、凹部５０の深さと実質的に同じ厚さと、凹部５０の直径と実質的に同じ直径を有する外周面とを備えている。吸着チャック４２が枠体４４の凹部５０内に保持された状態で、枠体４４の上面と吸着チャック４２の上面４２ａとは、実質的に共通の水平面上に位置付けられる。吸着チャック４２の上面４２ａは、半導体ウエーハ４を載置して保持する保持上面４２ａとして機能し、枠体４４は、吸着チャック４２を囲繞する枠体４４を構成する。

静止基台４８の上端中央部にはロータリージョイント５２が固定されている。支持軸４６は、ロータリージョイント５２の中央部を相対回転自在に貫通している。ロータリージョイント５２の内周面と、支持軸４６の外周面との間には、環状空間５４が形成されている。吸着チャック支持台４０には通気路５６が形成されている。通気路５６の上端は、枠体４４の凹部５０の中央下面に開口し、下端は、支持軸４６の外周面を介して、ロータリージョイント５２の内周面との間に形成された環状空間５４に開口している。環状空間５４は、通気路５８を介して通路切替弁である電磁切替弁Ｖに接続されている。電磁切替弁Ｖは、通気路６０を介して圧力エア供給源であるエアポンプＡＰに接続されると共に、通気路６２を介して負圧発生源であるバキュームポンプＶＰに接続されている。それ自体は周知の構成を利用することでよい電磁切替弁Ｖは、通気路５８を大気開放する大気開放位置と、通気路５８を通気路６０を介してエアポンプＡＰに連通させる圧力エア供給位置と、通気路５８を通気路６２を介してバキュームポンプＶＰに連通させる負圧供給位置とに、図示しないコントローラにより選択的に切替制御される。

したがって、吸着チャック４２の保持上面に円板形状の半導体ウエーハ４を載置し、図示しないコントローラにより電磁切替弁Ｖを圧力エア供給位置に切り替えてエアポンプＡＰを駆動させると、吸着チャック４２の保持上面４２ａにエアが噴出させられるので、保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４と保持上面４２ａとの間に空気層が形成され、半導体ウエーハ４は、保持上面４２ａに対し実質的に浮上させられる。また、電磁切替弁Ｖを負圧供給位置に切り替えてバキュームポンプＶＰを駆動させると、吸着チャック４２の保持上面４２ａに負圧が生成されるので、半導体ウエーハ４は、保持上面４２ａに吸引保持される。更にはまた、エアポンプＡＰ及びバキュームポンプＶＰの駆動を停止した状態で、電磁切替弁Ｖを大気開放位置に切り替えると、吸着チャック４２の保持上面４２ａは大気圧に保持されるので、半導体ウエーハ４は、保持上面に自然に載置された状態となる。

上記通気路５６、環状空間５４、通気路５８、電磁切替弁Ｖ及びエアポンプＡＰなどは、チャックテーブル６の保持上面４２ａ、すなわち吸着チャック４２の保持上面４２ａにエアを噴出させて、保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４と保持上面４２ａとの間に空気層を形成することができるエア噴出手段を構成する。

チャックテーブル６の枠体４４には、吸着チャック４２の保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４の外周面に作用して、該半導体ウエーハ４をチャックテーブル６の回転中心Ｏに対し同心上に位置付ける中心位置付け手段が配設されている。中心位置付け手段は、第１の押し当てユニット１００と、第１の移動手段である第１のエアシリンダ機構１０２と、第２の押し当てユニット１０４と、第２の移動手段である第２のエアシリンダ機構１０６とを備えている。

第１のエアシリンダ機構１０２は、第１の押し当てユニット１００を、該半導体ウエーハ４（吸着チャック４２の保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４）の外周面に押し当てる押し当て位置（図３に示す位置）と該半導体ウエーハ４の外周面から離れる非押し当て位置（図５に示す位置）との間を、それぞれ、回転中心Ｏに近付く方向及び回転中心Ｏから離れる方向に水平に移動させる。第２のエアシリンダ機構１０６は、第２の押し当てユニット１０４を、該半導体ウエーハ４（吸着チャック４２の保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４）の外周面に押し当てる押し当て位置（図３において２点鎖線で示す位置）と該半導体ウエーハ４の外周面から離れる非押し当て位置（図３において実線で示す位置及び図５に示す位置）との間を、それぞれ、回転中心Ｏに近付く方向及び回転中心Ｏから離れる方向に水平に移動させる。第２の押し当てユニット１０４及び第２のエアシリンダ機構１０６は、第１の押し当てユニット１００及び第１のエアシリンダ機構１０２に対し、回転中心Ｏを挟んで半径方向反対側に配置されている。第１及び第２の押し当てユニット１００及び１０４を、それぞれ、第１及び第２のエアシリンダ機構１０２及び１０６により非押し当て位置から押し当て位置まで移動させると、該半導体ウエーハ４は回転中心Ｏに対し同心上に位置付けられる。

更に具体的に説明すると、第１の押し当てユニット１００は、チャックテーブル６の枠体４４の半径方向外側を実質的に周方向に延在する第１の支持枠１０８と、相互に間隔をおいて第１の支持枠１０８の両端部に支持された２個の第１の押し当て部材１１０及び１１２を備えている。第１の支持枠１０８の両端部は、吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面に対し、接線方向に延在する内側面を有しており、第１の押し当て部材１１０及び１１２は、それぞれ、該内側面に支持されている。相互に実質的に同じ構成を有しかつ水平に延在する第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々の先端には、チャックテーブル６の軸方向に見て、それぞれ、円弧形状をなす押し当て面１１４及び１１６が形成されている。第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々の後端部には、それぞれ、鉛直下方に延びる垂下片１１８及び１２０が形成されている。垂下片１１８及び１２０は、吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面に対し、接線方向に延在する内側面を有している。第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々には、それぞれ、フランジ１２２及び１２４が、押し当て面１１４及び１１６の上端から水平に延び出すよう形成されている。

第１のエアシリンダ機構１０２は、シリンダ１２６と、シリンダ１２６内に配設された図示しないピストンと、ピストンに連結されたピストンロッド１２８とを備えている。シリンダ１２６は、吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面から、相互に周方向に間隔をおいて半径方向外方に平行にかつ水平に延び出すよう枠体４４に固着された一対の支持フレーム１３０及び１３２間に支持されている。第１の押し当てユニット１００の第１の支持枠１０８は、ピストンロッド１２８の先端部に支持されている。ピストンロッド１２８の軸線Ｌ１は、チャックテーブル６の回転中心Ｏを通る水平軸線上に位置付けられている。

吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面には、それぞれ、第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々の、チャックテーブル６の回転中心Ｏに近付く方向への移動を阻止する第１の移動阻止面４４ａ及び４４ｂが形成されている。第１の移動阻止面４４ａ及び４４ｂは、周方向に間隔をおいた位置に配置されかつ、それぞれ、枠体４４の外周面に対し接線方向に延在するよう形成されている。第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々には、第１の移動阻止面４４ａ及び４４ｂに対応して、それぞれ、第１の移動被阻止面１１０ａ及び１１２ｂが形成されている。第１の移動被阻止面１１０ａは、垂下片１１８の該内側面により規定され、第１の移動被阻止面１１２ｂは、垂下片１２０の該内側面により規定されている。第１の移動被阻止面１１０ａ及び１１２ｂは、第１の押し当てユニット１００が非押し当て位置に位置付けられているときには、それぞれ、第１の移動阻止面４４ａ及び４４ｂに対し、半径方向外方に離れた位置に位置付けられる。

第２の押し当てユニット１０４は、チャックテーブル６の枠体４４の半径方向外側に配置された第２の支持枠１３４と、第２の支持枠１３４に支持された１個の第２の押し当て部材１３６を備えている。第２の支持枠１３４は、吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面に対し、接線方向に延在する内側面を有しており、第２の押し当て部材１３６は、該内側面に支持されている。水平に延在する第２の押し当て部材１３６の先端には、チャックテーブル６の軸方向に見て、円弧形状をなす押し当て面１３８が形成されている。第２の押し当て部材１３６の後端部には、鉛直下方に延びる垂下片１４０が形成されている。垂下片１４０は、吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面に対し、接線方向に延在する内側面を有している。第２の押し当て部材１３６には、フランジ１４２が、押し当て面１３８の上端から水平に延び出すよう形成されている。

第２の押し当てユニット１０４には、第２の押し当て部材１３６の押し当て面１３８が吸着チャック４２の保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４の外周面に押し当てられたときの押し当て力を緩和するばね手段、実施形態においては２個の圧縮コイルばね１４４及び１４６が配設されている。すなわち、第２の支持枠１３４には、２個のロッド１４８及び１５０が、該内側面の上端部からチャックテーブル６の回転中心Ｏに近付く方向へ水平にかつ相互に平行に延び出している。第２の押し当て部材１３６は、ロッド１４８及び１５０にスライド可能に支持されている。圧縮コイルばね１４４及び１４６は、それぞれ、ロッド１４８及び１５０の周囲を覆うよう配置されかつ、第２の支持枠１３４の該内側面と第２の押し当て部材１３６との間に配置されている。ロッド１４８及び１５０の図示しない先端には図示しないストッパが配設され、第２の押し当て部材１３６の、チャックテーブル６における回転中心Ｏに近付く方向への移動を規制している。

第２のエアシリンダ機構１０６は、シリンダ１５２と、シリンダ１５２内に配設された図示しないピストンと、ピストンに連結されたピストンロッド１５４とを備えている。シリンダ１５２は、吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面から、相互に周方向に間隔をおいて半径方向外方に平行にかつ水平に延び出すよう枠体４４に固着された一対の支持フレーム１５６及び１５８間に支持されている。第２の押し当てユニット１０４の第２の支持枠１３４は、ピストンロッド１５４の先端部に支持されている。ピストンロッド１５４の軸線Ｌ２は、チャックテーブル６の回転中心Ｏを通る水平軸線上に位置付けられている。実施形態において、ピストンロッド１５４の軸線Ｌ２は、ピストンロッド１２８の軸線Ｌ１と共通の水平軸線上に位置付けられている。

吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面には、第２の支持枠１３４の、チャックテーブル６の回転中心Ｏに近付く方向への移動を阻止する第２の移動阻止面４４ｃが形成されている。第２の移動阻止面４４ｃは、枠体４４の外周面に対し接線方向に延在するよう形成されている。支持枠１３４には、第２の移動阻止面４４ｃに対応して、第２の移動被阻止面１６０が形成されている。先に述べたように、第２の支持枠１３４は、吸着チャック支持台４０の枠体４４の外周面に対し、接線方向に延在する内側面を有しており、第２の支持枠１３４には、該内側面の下端部から枠体４４の外周面、更に具体的には第２の移動阻止面４４ｃに向かって水平に延び出す突出部１６２が配設されている。第２の移動被阻止面１６０は、突出部１６２の先端面により規定されている。第２の移動被阻止面１６０は、第２の押し当てユニット１０４が非押し当て位置に位置付けられているときには、第２の移動阻止面４４ｃに対し、半径方向外方に離れた位置に位置付けられる。なお、図の複雑化を避けるため、図３及び図５において、この突出部１６２の図示は省略してある。

上記のように構成された切削装置の作用について説明する。なお、本発明の特徴を有するチャックテーブル６以外の作用については、概略的に説明する。主として図１〜図４を参照して、半導体ウエーハ４が複数枚収容されたカセット１４がカセット載置機構１６のカセットテーブル上に載置され、カセット載置機構１６によって下降及び上昇させられる間に、カセット１４のカセット蓋が取り外される。切削作業の開始指令に応じて、被加工物搬出機構１８が進退してカセット１４に収容された半導体ウエーハ４を位置合せ機構２０のセンターテーブル上に搬送する。位置合せ機構２０により位置合せされた半導体ウエーハ４は、第１の搬送機構２２によりチャックテーブル６の吸着チャック４２の保持上面４２ａに載置される。このとき、第１及び第２の押し当てユニット１００及び１０４は、それぞれ、被押し当て位置（図５参照）に位置付けられている。

半導体ウエーハ４が吸着チャック４２の保持上面４２ａに載置された後、非押し当て位置（図５）に位置付けられている第１の押し当てユニット１００が第１のエアシリンダ機構１０２によりチャックテーブル６の回転中心Ｏに近付く方向に移動させられる。第１の押し当て部材１１０及び１１２の第１の移動被阻止面１１０ａ及び１１２ｂが、それぞれ、枠体４４の第１の移動阻止面４４ａ及び４４ｂに当接させられると、第１の押し当て部材１１０及び１１２を含む第１の押し当てユニット１００の移動が阻止され、第１の押し当て部材１１０及び１１２を含む第１の押し当てユニット１００は、押し当て位置（図３）に位置付けられる。この状態において、チャックテーブル６の軸方向に見て、第１の押し当て部材１１０の円弧形状をなす押し当て面１１４の円弧中心（曲率中心）と、円弧の周方向中心とを結ぶ水平な直線Ｌ３は、チャックテーブル６の回転中心Ｏを通るよう位置付けられ、また、第１の押し当て部材１１２の円弧形状をなす押し当て面１１６の円弧中心（曲率中心）と、円弧の周方向中心とを結ぶ水平な直線Ｌ４は、チャックテーブル６の回転中心Ｏを通るよう位置付けられる。図３に示すように、直線Ｌ３と直線Ｌ１とがなす角度と、直線Ｌ４と直線Ｌ１とがなす角度とは等しい。第１の押し当て部材１１０及び１１２の押し当て面１１４及び１１６の最先端（回転中心Ｏに最も近い最先端）は、それぞれ、半導体ウエーハ４がチャックテーブル６の回転中心Ｏに位置付けられたときの外周面が存在する位置に位置付けられる。

第１の押し当てユニット１００が第１のエアシリンダ機構１０２によりチャックテーブル６の回転中心Ｏに近付く方向に移動させられるタイミングに対し、若干遅れたタイミングで、非押し当て位置（図３において実線で示す位置及び図５に示す位置）に位置付けられている第２の押し当てユニット１０４が第２のエアシリンダ機構１０６によりチャックテーブル６の回転中心Ｏに近付く方向に移動させられる。第２の支持枠１３４の突出部１６２の先端面により規定されている第２の移動被阻止面１６０が、枠体４４の第２の移動阻止面４４ｃに当接させられると、第２の押し当て部材１３６を含む第２の押し当てユニット１０４の移動が阻止され、第２の押し当て部材１３６を含む第２の押し当てユニット１０４は、押し当て位置（図３において２点鎖線で示す位置）に位置付けられる。この状態において、チャックテーブル６の軸方向に見て、第２の押し当て部材１３６の円弧形状をなす押し当て面１３８の円弧中心（曲率中心）と、円弧の周方向中心とを結ぶ水平な直線は、上記直線Ｌ２と一致するよう位置付けられる（この状態は、第２の押し当てユニット１０４が、非押し当て位置（図３において実線で示す位置及び図５に示す位置）に位置付けられたときにおいても同じである）。第２の押し当て部材１３６の押し当て面１３８の最先端（回転中心Ｏに最も近い最先端）は、それぞれ、半導体ウエーハ４がチャックテーブル６の回転中心Ｏに位置付けられたときの外周面が存在する位置よりもわずかに半径方向内側に位置付けられる。この差は、実質的に、圧縮コイルばね１４４及び１４６のたわみ量に等しい。第２の押し当て部材１３６の垂下片１４０の該内側面は、枠体４４の第２の移動阻止面４４ｃに対し隙間をおいて位置付けられる。

このように、第１及び第２の押し当てユニット１００及び１０４が、それぞれ、押し当て位置まで移動させられると、第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々の押し当て面１１４及び１１６と、第２の押し当て部材１３６の押し当て面１３８とが、それぞれ、吸着チャック４２の保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４の外周面に押し当てられて、半導体ウエーハ４は回転中心Ｏに対し同心上に位置付けられる。第２の押し当て部材１３６は、圧縮コイルばね１４４及び１４６のたわみによりわずかに半径方向外方に移動させられるので、半導体ウエーハ４の外周面に対する押し当て力が緩和される。その結果、半導体ウエーハ４に対する衝撃が緩和され、半導体ウエーハ４に対し過剰な負荷をかけることなく、外周面などの破損が防止される。第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々の押し当て面１１４及び１１６と、第２の押し当て部材１３６の押し当て面１３８は円弧形状をなしているので、チャックテーブル６の軸方向に見て、半導体ウエーハ４の外周面に対して点接触させられ、半導体ウエーハ４に過剰な負荷をかけることなく、そのセンタリング動作を容易にする。

第１及び第２の押し当てユニット１００及び１０４が、それぞれ、押し当て位置まで移動させられる動作に対応して、電磁切替弁Ｖを、大気開放位置から圧力エア供給位置に切り替えてエアポンプＡＰを駆動させると、吸着チャック４２の保持上面４２ａにエアが噴出させられるので、保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４と保持上面４２ａとの間に空気層が形成され、半導体ウエーハ４は、保持上面４２ａに対し実質的に浮上させられる。その結果、半導体ウエーハ４に過剰な負荷をかけることなく、そのセンタリング動作を一層容易にする。

先に述べたように、第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々及び第２の押し当て部材１３６には、それぞれ、フランジ１２２、１２４及び１４２が形成され、第１の押し当て部材１１０及び１１２の各々及び第２の押し当て部材１３６が、それぞれ、保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４の外周面に押し当てられた状態で、フランジ１２２、１２４及び１４２の各々は、半導体ウエーハ４の外周縁の上方を隙間をおいて覆うよう位置付けられる。この構成により、上記したように、半導体ウエーハ４が保持上面４２ａに対し実質的に浮上させられても、保持上面４２ａから脱落することは確実に防止される。

以上のとおりにして、半導体ウエーハ４のセンタリングが行われた後、電磁切替弁Ｖを負圧供給位置に切り替えてバキュームポンプＶＰを駆動させると、吸着チャック４２の保持上面４２ａに負圧が生成されるので、半導体ウエーハ４は、チャックテーブル６の回転中心Ｏに対し同心に位置付けられた状態で、保持上面４２ａに吸引保持される。半導体ウエーハ４が保持上面４２ａに吸引保持された後、第１及び第２の押し当てユニット１００及び１０４を、それぞれ、押し当て位置から非押し当て位置まで移動させる（図５参照）。

その後、半導体ウエーハ４を吸引保持したチャックテーブル６は、矢印Ｘで示す方向（切削ブレード３４の回転スピンドル３２と直交する方向）の一方（図１においてほぼ左方）に移動させられ、半導体ウエーハ４の周縁部における上面の一部が切削ブレード３４の直下に位置付けられる（図５参照）。続いて、スピンドルユニット８が、切り込み方向である矢印Ｚで示す方向の一方（下方）に移動され、切削ブレード３４の外周面の一部が半導体ウエーハ４の周縁部における上面の一部に上方からあてがわれる。切削ブレード３４が回転させられながら矢印Ｚで示す切り込み方向（下方）に移動され、切削が開始される。チャックテーブル６は、図５において時計方向に低速回転させられる。チャックテーブル６が３６０°回転させられると、半導体ウエーハ４の周縁部における上面の全周に、鉛直面と水平面とからなる段差４Ａが形成される（図６参照）。切削ブレード３４の刃厚は、例えば、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍである。

なお、直径が小さな切削ブレード３４を使用することによって、図７に示すようなほぼチャンンネル形状をなす溝４Ｂを、半導体ウエーハ４の周縁に沿って、周縁部における上面の全周に形成することも容易に可能である。溝４Ｂは、相互に半径方向に平行に対向する一対の鉛直面と、水平底面とからなる。なお、図６及び図７において、符号４Ｃは、半導体ウエーハ４の表面に形成された複数の回路を示している。

上記したとおりにして、半導体ウエーハ４の周縁部における上面の全周に段差４Ａあるいは溝４Ｂが形成されると、切削ブレード３４及びチャックテーブル６の回転が停止される。スピンドルユニット８が矢印Ｚで示す方向の他方（上方）に移動させられ、半導体ウエーハ４の上方に離隔される。このようにして半導体ウエーハ４の切削が終了した後、半導体ウエーハ４を保持したチャックテーブル６は、最初に半導体ウエーハ４を吸引保持した位置に戻され、ここで電磁切換弁Ｖを大気開放位置に切り替えて、半導体ウエーハ４の吸引保持を解除する。

チャックテーブル６上において吸引保持が解除された切削加工済の半導体ウエーハ４は、第２の搬送機構２６の作動によって上記洗浄手段２４に搬送される。洗浄手段２４に搬送された半導体ウエーハ４は、洗浄手段２４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２４によって洗浄されて半導体ウエーハ４は、第１搬送機構２２によって上記位置合わせ機構２０のセンターテーブル上に搬送される。位置合わせ機構２０のセンターテーブル上に搬送された半導体ウエーハ４は、被加工物搬出手段１８によって搬出入位置に位置付けられているカセット１４の所定位置に収容される。以上の切削作業が繰り返し実行され、カセット１４に収容された全ての半導体ウエーハ４について切削加工が終了したら、カセット１４にカセット蓋を装着する工程が実行され、一連の動作が終了する。このカセット１４は、オペレータによって次の工程に搬送される。

なお、上記切削装置により、図６及び図７に示すように、周縁部に段差４Ａ又は溝４Ｂが形成された半導体ウエーハ４は、回路４Ｃが形成された表面が図示しない保護フィルムにより覆われた状態で、該表面を下にして、裏面全体が研削装置により研削される。この研削は、段差４Ａ又は溝４Ｂの鉛直面に至るまで行われるので、研削後の半導体ウエーハ４の外周面は鉛直面となり、ナイフエッジは形成されない。図示はされていないが、半導体ウエーハ４の周縁部における上面の全周に段差４Ａあるいは溝４Ｂを形成することに代えて、上面から裏面まで完全に切削する他の実施形態もある。このようにして完全に切削された半導体ウエーハ４の外周面は鉛直面からなる。この実施形態においても、該研削後の半導体ウエーハ４の外周面は鉛直面であるので、ナイフエッジは形成されない。

上記切削装置においては、チャックテーブル６の枠体４４には、保持上面４２ａに載置された半導体ウエーハ４の外周面に作用して、該半導体ウエーハ４をチャックテーブル６の回転中心Ｏに対し同心上に位置付ける中心位置付け手段が配設されているので、半導体ウエーハ４の中心をチャックテーブル６の回転中心Ｏに確実に位置付けることを可能にし、その結果、円弧状に面取りされた外周領域を確実に切除可能にすると共に回路形成部分の損傷を防止できる。

なお、図８に示すＳＯＩ基板の如く、２層構造をなす基板４０１及び４０２のうち片方の基板４０１の裏面全体（図８においては上面全体）を研削する場合にも、本発明による上記切削装置を適用して、あらかじめ、片方の基板４０１の周縁部を完全に切除することができる。この場合、基板４０１の裏面全体を所定の深さまで研削しても、該研削後の基板４０１の外周面は鉛直面であるので、ナイフエッジは形成されない。

本発明による切削装置の実施形態を示す斜視図である。図１に示す切削装置に備えられかつ、中心位置付け手段が配設されたチャックテーブルと、チャックテーブルの保持上面に載置・保持される半導体ウエーハとを分離して示す斜視図である。図２に示すチャックテーブルの保持上面に半導体ウエーハが載置され、第１の押し当てユニットが押し当て位置に移動させられた状態を示す平面図である。図３の要部断面図である。図３において、チャックテーブルの保持上面に半導体ウエーハが保持され、第１及び第２の押し当てユニットが非押し当て位置に移動させられ、切削ブレードが半導体ウエーハの外周縁部の上面にあてがわれた状態を示す平面図である。図５に示す切削ブレードにより半導体ウエーハの外周縁部の上面が所定の深さ切除された状態を示す部分断面図である。図示しない他の切削ブレードにより半導体ウエーハの外周縁部の上面に所定の深さの環状溝が形成された状態を示す部分断面図である。図５に示す切削ブレードにより２層構造をなす２枚の基板のうち片方の基板の外周縁部が完全に切除された状態を示す部分断面図である。

符号の説明

２：装置ハウジング
４：半導体ウエーハ
６：チャックテーブル
３２：切削ブレード
４２：吸着チャック
４２ａ：保持上面
１００：第１の押し当てユニット
１０２：第１のエアシリンダ機構
１０４：第２の押し当てユニット
１０６：第２のエアシリンダ機構
１１０、１１２：第１の押し当て部材
１３６：第２の押し当て部材
１１４、１１６、１３８：押し当て面
Ｏ：チャックテーブルの回転中心

Claims

半導体ウエーハを載置して保持できる保持上面及び該保持上面を囲繞する枠体を有すると共に回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルの該保持上面に保持された半導体ウエーハを切削する切削手段とを備えた切削装置において、
該チャックテーブルの該枠体には、該保持上面に載置された該半導体ウエーハの外周面に作用して、該半導体ウエーハを該チャックテーブルの回転中心に対し同心上に位置付ける中心位置付け手段が配設されている、
ことを特徴とする切削装置。
該中心位置付け手段は、第１の押し当てユニットと、該第１の押し当てユニットを、該半導体ウエーハの外周面に押し当てる押し当て位置と該半導体ウエーハの外周面から離れる非押し当て位置との間を、それぞれ、該回転中心に近付く方向及び該回転中心から離れる方向に水平に移動させる第１の移動手段と、第２の押し当てユニットと、該第２の押し当てユニットを、該半導体ウエーハの外周面に押し当てる押し当て位置と該半導体ウエーハの外周面から離れる非押し当て位置との間を、それぞれ、該回転中心に近付く方向及び該回転中心から離れる方向に水平に移動させる第２の移動手段とを備え、該第２の押し当てユニットは、該第１の押し当てユニットに対し、該回転中心を挟んで半径方向反対側に配置され、該第１及び第２の押し当てユニットを、それぞれ、該第１及び第２の移動手段により該非押し当て位置から該押し当て位置まで移動させると、該半導体ウエーハは該回転中心に対し同心上に位置付けられる、請求項１記載の切削装置。
該第１の押し当てユニットは、該チャックテーブルの周方向に間隔をおいて配置された２個の第１の押し当て部材を備え、該第２の押し当てユニットは１個の第２の押し当て部材を備え、該第１の押し当て部材の各々の先端及び該第２の押し当て部材の先端には、該チャックテーブルの軸方向に見て円弧形状をなす押し当て面が形成され、該第１及び第２の押し当てユニットが、それぞれ、該押し当て位置まで移動させられると、該第１の押し当て部材の各々及び該第２の押し当て部材の該押し当て面が、それぞれ、該チャックテーブルの該保持上面に載置された該半導体ウエーハの外周面に押し当てられて、該半導体ウエーハは該回転中心に対し同心上に位置付けられる、請求項２記載の切削装置。
該第２の押し当てユニットには、該第２の押し当て部材の該押し当て面が該半導体ウエーハの外周面に押し当てられたときの押し当て力を緩和するばね手段が配設されている、請求項３記載の切削装置。
該第１の押し当て部材の各々及び該第２の押し当て部材には、それぞれフランジが、該押し当て面の上端から水平に延び出すよう形成され、該第１の押し当て部材の各々及び該第２の押し当て部材が、それぞれ、該チャックテーブルの該保持上面に載置された該半導体ウエーハの外周面に押し当てられた状態で、該フランジの各々は、該半導体ウエーハの外周縁の上方を隙間をおいて覆うよう位置付けられる、請求項３又は請求項４記載の切削装置。
該第１の移動手段は、該チャックテーブルの該枠体に支持された第１のエアシリンダ機構から構成され、該第１の押し当てユニットは該第１のエアシリンダ機構のピストンロッドに支持され、該第２の移動手段は、該枠体に支持された第２のエアシリンダ機構から構成され、該第２の押し当てユニットは該第２のエアシリンダ機構のピストンロッドに支持されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の切削装置。
該第１の押し当てユニットは第１の支持枠を備え、該第１の押し当て部材の各々は該第１の支持枠に支持され、該第１の支持枠は該第１のエアシリンダ機構の該ピストンロッドに支持され、該第２の押し当てユニットは第２の支持枠を備え、該第２の押し当て部材の各々は該第２の支持枠に支持され、該第２の支持枠は該第２のエアシリンダ機構の該ピストンロッドに支持されている、請求項６記載の切削装置。
該チャックテーブルの該枠体の外周面には、それぞれ、該第１の押し当て部材の各々の、該回転中心に近付く方向への移動を阻止する第１の移動阻止面と、該第２の押し当て部材の、該回転中心に近付く方向への移動を阻止する第２の移動阻止面とが形成され、該第１の押し当て部材の各々には、該第１の移動阻止面に対応して第１の移動被阻止面が形成され、該第２の支持枠には、該第２の移動阻止面に対応して第２の移動被阻止面が形成されている、請求項７記載の切削装置。
該チャックテーブルの該保持上面にエアを噴出させて、該保持上面に載置された該半導体ウエーハと該保持上面との間に空気層を形成することができるエア噴出手段が配設されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の切削装置。