JP4806282B2 - ウエーハの処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップ等のデバイスが形成された領域の周囲に肉厚の外周補強部が形成された半導体ウエーハ等のウエーハを、外周補強部を除去してから次の工程に搬送するための処理装置に関する。

各種電子機器等に用いられる半導体チップは、一般に、円盤状の半導体ウエーハの表面に分割予定ラインで格子状の矩形領域を区画し、これら領域の表面に電子回路を形成してから、裏面を研削して薄化し、分割予定ラインに沿って分割するといった方法で製造される。ところで、近年の電子機器の小型化・薄型化は顕著であり、これに伴って半導体チップもより薄いものが求められ、これは半導体ウエーハを従来よりも薄くする必要が生じるということになる。

ところが、半導体ウエーハを薄くすると剛性が低下するため、その薄化後の工程での取扱いが困難になったり、割れやすくなったりする問題が生じる。そこで、半導体チップが形成された円形のデバイス領域のみを裏面側から研削して薄化し、その周囲の環状の外周余剰領域を比較的肉厚の補強部として形成することにより、薄化による上記問題が生じないようにすることが行われている。この場合、裏面側が研削されるので、肉厚の外周補強部は裏面側に突出し、半導体ウエーハは全体としては断面凹状となる。このように外周部分だけ肉厚とする技術は、例えば特許文献１、２等に開示されている。

従来では、薄く加工した半導体ウエーハを取扱いやすくするために表面に保護テープを貼り付けて剛性を持たせることも行われていたが、薄化後の工程で、半導体ウエーハの裏面に金等の金属薄膜を蒸着やスパッタリング等の手段で付与する場合、保護テープは耐熱性が不十分であるから処理温度を低く設定する必要があり、そのため処理時間が通常よりも長期化するという問題を招く。そこで上記のように外周補強部を形成する剛性向上手段は、薄化後に保護テープを剥離しても剛性が維持されるため、熱の影響を考慮することなく蒸着やスパッタリング等を行える点で有望とされている。

特開２００４−２８１５５１号公報 特開２００５−１２３４２５号公報

このような半導体ウエーハは、最終的には上述したように複数の半導体チップに分割されるが、一般的な半導体ウエーハの分割方法としては、真空チャック式のチャックテーブル上に吸着、保持した半導体ウエーハに対して切削ブレードを切り込んで切断する方法が挙げられる。この方法では、通常、半導体ウエーハは環状のダイシングフレームに装着されたダイシングテープの粘着面に裏面が貼り付けられて支持され、ダイシングテープをチャックテーブルに吸着させることによってチャックテーブルに保持される。

ここで、半導体ウエーハが一般的な平板状であれば、その裏面全面がチャックテーブルに密着するので安定して保持されるが、上記の外周補強部があるものでは、安定した保持が困難である。そこで、凹状の半導体ウエーハの裏面形状に嵌合する形状にチャックテーブルを変更することも考えられるが実用的ではないため、外周補強部を除去して半導体ウエーハ全体を平板状に加工することが行われている。

外周補強部を除去するには、切削ブレードを外周補強部とデバイス領域との境界に切り込ませて外周補強部を切り取る方法や、研削砥石や切削ブレードによって外周補強部を削り取っていく方法などがある。外周補強部を除去した後のウエーハは、上記のようにして切断、分割されて半導体チップに個片化される工程に送られるが、ウエーハは外周補強部を除去されてしまったために剛性が低く割れ等の損傷が生じやすくなっている。このため、外周補強部の除去工程から半導体チップ個片化工程にウエーハを搬送するにあたり、ウエーハを損傷させることなく安全に搬送できる技術が求められている。

よって本発明は、外周補強部の除去工程から半導体チップ等のデバイスの個片化工程にウエーハを搬送するにあたり、ウエーハを損傷させることなく安全に搬送するためのウエーハの処理装置を提供することを目的としている。

本発明のウエーハの処理装置は、複数のデバイスが表面に形成されたデバイス領域の周囲に、裏面側に突出する凸部を有する外周補強部が一体に形成されたウエーハの、前記外周補強部の少なくとも凸部を除去してから、該ウエーハを搬送するためのウエーハの処理装置であって、前記ウエーハを、裏面側が露出し、かつ表面側が密着する状態で保持する保持テーブルと、この保持テーブルに保持された前記ウエーハにおける前記外周補強部の少なくとも前記凸部を除去する外周補強部除去手段と、前記保持テーブルを、該保持テーブルに対し前記ウエーハを供給したり離脱させたりするウエーハ着脱位置と、前記外周補強部除去手段との間を往復動させるテーブルベースと、該テーブルベースによって前記ウエーハ着脱位置に位置付けられ、かつ、前記外周補強部除去手段によって前記外周補強部の少なくとも前記凸部が除去された前記保持テーブルに保持されている前記ウエーハの裏面に、保持テープが装着された保持テープ付きフレームの該保持テープを貼着し、該ウエーハを、該保持テープを介して該フレームで支持可能状態とする保持テープ貼着手段とを備え、前記ウエーハ着脱位置における前記保持テーブルの往復動方向に直交する方向の、一方側に、前記外周補強部が形成された処理前の前記ウエーハを前記ウエーハ着脱位置に配置された前記保持テーブルに供給するウエーハ供給部が配設され、他方側に、前記保持テープ貼着手段に前記保持テープ付きフレームを搬送し、また、前記保持テープ貼着手段によって該保持テープ付きフレームの該保持テープが裏面に貼着された前記ウエーハを収容するカセットを有する保持テープ搬送部が配設されており、前記テーブルベースによって前記ウエーハ着脱位置に位置付けられた前記保持テーブルに、前記ウエーハ供給部から、前記外周補強部が形成された処理前の前記ウエーハを供給して、該保持テーブルに該ウエーハを、裏面側が露出し、かつ表面側が密着する状態で保持し、次いで、前記テーブルベースによって前記保持テーブルを前記外周補強部除去手段に移動させ、該外周補強部除去手段によって前記ウエーハの前記外周補強部の少なくとも前記凸部を除去し、次いで、前記テーブルベースによって前記保持テーブルを前記ウエーハ着脱位置に移動させるとともに、前記保持テープ搬送部によって前記保持テープ貼着手段に前記保持テープ付きフレームを搬送し、次いで、前記保持テープ貼着手段によって、前記ウエーハ着脱位置に位置付けられた保持テーブルに保持され前記外周補強部除去手段によって前記外周補強部の少なくとも前記凸部が除去された前記ウエーハの裏面に、前記保持テープ付きフレームの該保持テープを貼着し、次いで、前記保持テープ搬送部によって、前記ウエーハ着脱位置に位置付けられている前記保持テーブルに保持されており前記保持テープ付きフレームの該保持テーブルが裏面に貼着された前記ウエーハを、前記フレームを支持することにより前記保持テーブルから離脱させて、前記カセットに搬送して収容することを特徴としている。

本発明のウエーハの処理装置は、次のような処理方法を実施することができるものである。すなわちその処理方法は、外周補強部の少なくとも凸部を除去した後、ウエーハを次の工程に移すために保持テーブルから離脱させず、保持テーブルに保持したままの状態で、フレームで支持される保持テープをウエーハの裏面に貼着するものである。保持テープが貼着されたことにより、ウエーハに直接触ることなくフレームを介してウエーハを次の工程に搬送することができる。したがって、外周補強部の少なくとも凸部が除去されて薄くなり搬送しにくかったウエーハを、損傷させることなく安全に搬送することができる。

フレームの装着方法としては、ウエーハに貼着される保持テープと、この保持テープを支持するフレームは別体で、まず保持テープをウエーハに貼着してから、フレームを保持テープに貼着するなどして支持する方法がある。フレームを環状なものとし、その内側に保持テープを介してウエーハを支持する形態が実用的であり、その場合には、フレームの内側にウエーハを配して両者を同一平面内に位置付け、これらの上に保持テープを貼り付けてフレームとウエーハを同時にフレームに貼着する方法も採用することができる。この方法は、フレームの内側にウエーハを配して両者を同一平面内に位置付けることを容易とする上で、フレームを保持テーブル上に載せることができる寸法関係であることが望ましい。

本発明の処理方法で外周補強部の凸部が除去されるウエーハは、外周補強部によって剛性が確保されて取扱い性や耐久性が向上されたものであり、蒸着やスパッタリング等がなされて加熱されても問題ない。したがって、蒸着やスパッタリング等によって裏面のデバイス領域に対応する領域に金属膜が設けられているウエーハも処理対象物とされる。

ウエーハの外周補強部の少なくとも凸部を除去する際には、研削屑等が発生して露出する裏面に付着する場合が考えられ、そのままの状態で裏面に保持テープを貼着すると、搬送後の工程で当該ウエーハをデバイスに個片化する際に、次のような問題が生じる。すなわち、保持テープを保持テーブルに密着させて表面側から当該ウエーハを切断、分割してデバイスに個片化するため、ウエーハの裏面に付着していて保持テープに封入された研削屑によってウエーハは保持テーブルに密着して保持されず、がたつきを招いて正常に切断されないといったことが起こる。そこで、外周補強部を除去した後に、ウエーハを保持テーブルに保持したまま洗浄する工程を挿入し、この後に、保持テープをウエーハの裏面に貼着すれば、上記問題を未然に防止することができる。

上記本発明のウエーハの処理装置は、外周補強部除去手段によって外周補強部の少なくとも凸部が除去されたウエーハを、保持テーブルに保持されたままの状態で洗浄する洗浄手段を有する形態を含む。

本発明によれば、ウエーハの外周補強部の必要部分（少なくとも凸部）を除去した後、そのウエーハを保持テーブルに保持したまま、フレームで支持される保持テープをウエーハの裏面に貼着し、フレームを介してウエーハを次の工程の搬送可能とするもので、外周補強部が除去されて薄くなり搬送しにくかったウエーハを、損傷させることなく安全に搬送することができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
［１］半導体ウエーハ
図１の符号１は、一実施形態によって処理される円盤状の半導体ウエーハ（以下ウエーハと略称）を示している。このウエーハ１はシリコンウエーハ等であって、図１（ａ）に示すように、その表面には格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されている。これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。複数の半導体チップ３は、ウエーハ１と同心の概ね円形状のデバイス領域４に形成されており、このデバイス領域４の周囲は、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５となっている。

図１（ｂ），（ｃ）はウエーハ１の裏面を上側にした図であり、これら図に示すようにウエーハ１の裏面は、環状の外周縁部が突出しており、この環状凸部６の内側に凹部４ａが形成されている。凹部４ａは裏面のデバイス領域４に対応する部分を砥石等で研削、除去することにより形成される。凹部４ａの周囲は、外周余剰領域５がそのまま残った外周補強部５ａとされ、裏面側に突出する環状凸部６を有している。ウエーハ１の厚さは、外周補強部５ａが例えば６００μｍ程度であり、凹部４ａが形成されて薄く加工されたデバイス領域４の厚さは、例えば５０〜１００μｍ程度である。

ウエーハ１は、裏面のデバイス領域４に対応する領域、すなわち凹部４ａの底部に、蒸着やスパッタリング等の手段で金等の金属薄膜が形成されたものであってもよい。また、ウエーハ１は裏面からのイオン注入のために所定の加熱工程を経る場合もある。このようなウエーハ１は、図１に示すように、半導体チップの電子回路を保護する保護テープ７が表面に貼られてから、以下に説明する工程に移される。

［２］ウエーハ処理装置
図２〜図９を参照して、ウエーハ１の外周補強部５ａの環状凸部６を除去し、次いでそのウエーハ１を次工程に搬送させるための処理を行うウエーハ処理装置を説明する。
図２はその処理装置１０の斜視図、図３は平面図である。処理装置１０は基台１１を有し、この基台１１上のＹ方向手前側（図３において下側）には、図３でＸ方向右側から左側にわたってウエーハ供給部１００、ダイシングテープ貼着部（保持テープ貼着手段）２００、ダイシングテープ搬送部４００がこの順に配設され、また、ダイシングテープ貼着部２００のＹ方向奥側（図３において上側）には、ウエーハ研削部３００が配設されている。ウエーハ１は、ウエーハ供給部１００から一旦ダイシングテープ貼着部２００に移された後にウエーハ研削部３００に送られ、このウエーハ研削部３００で外周補強部５ａの少なくとも環状凸部６が研削されてからダイシングテープ貼着部２００に戻され、このダイシングテープ貼着部２００で、ダイシングテープ搬送部４００から送られてくるダイシングテープがウエーハ１に貼着される。以下、これら各部を説明していく。

（ａ）ウエーハ供給部
ウエーハ供給部１００は、基台１１上のＹ方向手前側に設置されたウエーハキャリア１０１と、このウエーハキャリア１０１からＹ方向奥側に向かって延びる一対の搬送ベルト１０２と、搬送ベルト１０２間の下流端部（図３で上端部）に設けられたストッパ１１１と、ウエーハ１をピックアップしてダイシングテープ貼着部２００に搬送するウエーハハンド１２０と、このウエーハハンド１２０をＸ・Ｚ方向に移動させるウエーハハンド駆動機構１４０とを備えている。

ウエーハキャリア１０１は、複数のウエーハ１を、裏面側が上に向いた水平な状態に積層して収容するもので、内蔵するエレベータ機構によって収容したウエーハ１を１段ずつ上下方向に移動させる機能を有している。そのエレベータ機構で最下段に移動させられたウエーハ１は、搬送ベルト１０２上に載り、搬送ベルト１０２によってストッパ１１１に当たるまで搬送される。

ウエーハハンド１２０は、図４および図５に示すように、円盤状のベース１２１と、このベース１２１に設けられた複数のハンドピック１２２と、ベース１２１の上方に配された円盤状のギヤプレート１２３と、このギヤプレート１２３の中心に固定された上方に延びるハンドシャフト１２４とを備えている。ベース１２１の外周部には、Ｚ方向（鉛直方向）に延びる複数（この場合４つ）のピックシャフト１２５が、等間隔をおいて、回転自在、かつ軸方向には移動不能な状態に貫通して装着されている。これらピックシャフト１２５のベース１２１から下方へ突出した端部には、下方に向かうにつれて広がる比較的平たい円錐状の上記ハンドピック１２２が取り付けられている。

一方、ピックシャフト１２５のベース１２１から上方に突出した端部にはギヤ部１２５ａが形成されており、これらピックシャフト１２５のギヤ部１２５ａに、ギヤプレート１２３の外周面に形成されたギヤ部１２３ａが噛み合っている。ギヤプレート１２３およびピックシャフト１２５は、ハンドシャフト１２４と同心状に配され、ハンドシャフト１２４とともにギヤプレート１２３が一方向に回転すると、ギヤ部１２３ａ，１２５ａを介してその回転が各ピックシャフト１２５に伝わり、ハンドピック１２２が連動して回転するようになっている。

各ハンドピック１２２は平面視が涙滴形状であり、ある回転角度において鋭角状の先端部１２２ａが全てハンドシャフト１２４の回転軸線に向かうように、ピックシャフト１２５に取り付けられている。このように全てのピックシャフト１２５の先端部１２２ａがハンドシャフト１２４の回転軸線に向かうと、図５（ｃ）に示すように各ハンドピック１２２の先端部１２２ａ上にウエーハ１を受けることができるようになっている。そして、このピックアップ位置から、図５（ｂ）に示すようにハンドピック１２２が約１８０°回転すると、ハンドピック１２２ではウエーハ１を受けることができず、ウエーハ１は各ハンドピック１２２の内側を通過することが可能となっている。

図２および図３に示すように、ウエーハハンド１２０のハンドシャフト１２４は、ウエーハハンド駆動機構１４０のＺ軸駆動機構１７０に、回転自在かつ昇降自在に支持されている。Ｚ軸駆動機構１７０内には、ハンドシャフト１２４を回転／昇降駆動する駆動機構が内蔵されている。ウエーハハンド駆動機構１４０は、上記ストッパ１１１のやや手前側の位置において搬送ベルト１０２上をＸ方向に横断して設けられたＸ軸駆動機構１６０と、このＸ軸駆動機構１６０にベースブロック１７１を介して係合された上記Ｚ軸駆動機構１７０とから構成されている。Ｘ軸駆動機構１６０はねじロッド式の駆動機構であって基台１１に立設された支柱１６１の上端に固定されており、Ｚ軸駆動機構１７０をＸ方向に移動させるように作動する。ウエーハハンド１２０は、これらＸ軸およびＺ軸の各駆動機構によってＸ・Ｚ方向に移動し、搬送ベルト１０２で搬送されてストッパ１１１で停止させられたウエーハ１を取り上げて、ウエーハ１をダイシングテープ貼着部２００に移すように作動する。

（ｂ）ダイシングテープ貼着部
搬送ベルト１０２で搬送されストッパ１１１で停止させられたウエーハ１の、図３でＸ方向左隣りに相当する位置が、ウエーハ着脱位置として設定されている。ダイシングテープ貼着部２００は、その着脱位置に配される円盤状のチャックテーブル（保持テーブル）２０１と、ウエーハ着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に横断するように移動することにより、図８に示すダイシングテープ（保持テープ）３１をウエーハ１の裏面に押し付けて貼着する押し付けローラ２１０と、この押し付けローラ２１０をＹ・Ｚ方向に移動させるローラ駆動機構２２０とを備えている。

チャックテーブル２０１は周知の真空チャック式であって、中心を回転軸として図示せぬ回転駆動機構により回転駆動されるもので、水平な上面に載置されたウエーハ１を真空作用で吸着、保持するとともに、回転させる。このチャックテーブル２０１は、Ｙ方向に往復移動するように駆動されるテーブルベース２０２に回転可能に支持されている。テーブルベース２０２の移動方向の両端部には、自身の移動路を塞いで研削屑等が侵入することを防ぐための蛇腹状のカバー２０３が伸縮自在に設けられている。

チャックテーブル２０１は、テーブルベース２０２のＹ方向への移動によって、上記ウエーハ着脱位置と、ウエーハ研削部３００での外周補強部５ａが研削、除去されるウエーハ研削位置との間を往復移動させられる。上記ストッパ１１１で停止させられたウエーハ１は、上記ウエーハハンド１２０によって、着脱位置にあるチャックテーブル２０１上に載置される。

押し付けローラ２１０は、適度な弾性を有するゴム等の弾性体で表面が構成されたもので、ローラフレーム２１１が備えたＸ方向の回転軸に回転自在に支持されている。ローラフレーム２１１は、Ｚ方向に延びるシャフト２１２を介して、ローラ駆動機構２２０のＺ軸駆動機構２７０に昇降自在に支持されている。Ｚ軸駆動機構２７０内には、シャフト２１２とともに押し付けローラ２１０を昇降駆動する駆動機構が内蔵されている。

ローラ駆動機構２２０は、基台１１に立設された支柱２５１に片持ち状に支持されて着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に横断して設けられたＹ軸駆動機構２５０と、このＹ軸駆動機構２５０に係合して設けられたＺ方向に延びる上記Ｚ軸駆動機構２７０とを備えている。Ｙ軸駆動機構２５０はねじロッド式の駆動機構であって、Ｚ軸駆動機構２７０をＹ方向に移動させるように作動する。押し付けローラ２１０は、Ｙ軸駆動機構２５０によって、着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に往復移動し、また、Ｚ軸駆動機構２７０によって昇降させられる。

（ｃ）ウエーハ研削部
ウエーハ研削部３００は、着脱位置にあるチャックテーブル２０１がテーブルベース２０２によってＹ方向奥側に移動させられた先の基台１１上に立設されたコラム３０１と、このコラム３０１の手前側の側面に装着された研削ユニット（外周補強部除去手段）３１０とから構成されている。研削ユニット３１０は、コラム３０１の側面に、スライドプレート３０２およびガイドレール３０３を介してＺ方向に昇降自在に取り付けられており、昇降駆動機構３０４によって昇降させられる。

研削ユニット３１０は、図６および図７に示すように、軸心がＺ方向と平行な状態にスライドプレートに固定された円筒状のスピンドルハウジング３１１と、このスピンドルハウジング３１１内に同軸状に組み込まれて、一端部がスピンドルハウジング３１１の下端部から突出し、モータ３１２によって回転駆動させられるスピンドル３１３と、このスピンドル３１３の突出端部にフランジ３１４を介して固定されたカップホイール３１５と、このカップホイール３１５の下面の外周部に全周にわたって環状に配列されて固定された多数の砥石３１６とから構成されている。カップホイール３１５の回転駆動軸であるスピンドル３１１は、Ｚ方向に延びていてチャックテーブル２０１の回転軸心と平行である。この研削ユニット３１０は、昇降駆動機構３０４によって徐々に下降して砥石３１６をワークに押圧させることにより、そのワークを研削する。この場合の砥石３１６の円形の研削軌跡の外径は、ワークである上記ウエーハ１の直径にほぼ等しい寸法とされている。

図３に示すように、研削ユニット３１０のＸ方向の位置は、スピンドル３１３の回転軸心とチャックテーブル２０１の回転軸心とを結ぶ線がＹ方向と平行になるように設定されており、またＹ方向の位置は、研削位置にあるチャックテーブル２０１よりも奥側（コラム３０１側）に偏心してオフセットされている。カップホイール３１５には、下方のワークの加工点に冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する研削水供給口が設けられ、研削ユニット３１０には、その研削水供給口に研削水を供給する給水ラインが備えられている（いずれも図示略）。

カップホイール３１５に固定される砥石３１６は、レジノイドやビトリファイドをボンド材とする砥粒径が５μｍ以下の砥石など、ウエーハ１の研削面をファイン仕上げ可能な粗さのものが好適に用いられる。これは、例えば♯３２０や♯６００といった比較的粗い砥石で研削すると研削面に形成される深いダメージによって撓みが生じ、その後の工程でその撓みがきっかけとなって損傷するなどの問題を招くためである。しかしながら、外周補強部５ａの裏面にも金属膜が形成されている場合には、初期研削として♯３２０程度の粗めの砥石で金属膜を研削、除去してから、次に♯２０００程度のファインメッシュ砥石で仕上げ研削する手法が好ましく採用される。その場合のファインメッシュ砥石の回転数は２０００〜５０００ｒｐｍ程度で、毎秒０．１〜０．５μｍの速度での研削が行われる。

ダイシングテープ貼着部２００とウエーハ研削部３００との境界部分には、チャックテーブル２０１上のウエーハ１に洗浄水を噴射する洗浄水シャワーノズル（洗浄手段）３２０と、洗浄水を被ったウエーハ１に高圧エアーを噴射して水分を除去するエアーノズル３２１（洗浄手段）とが並んで配設されている。これらノズル３２０，３２１は、Ｘ方向に延びる長尺な管状ノズルで、下向きの噴射口が長手方向に多数点在する構成であり、ウエーハ研削部３００側に洗浄水シャワーノズル３２０、ダイシングテープ貼着部２００側にエアーノズル３２１が配され、基台１１に立設された図示せぬ支柱を介してテーブルベース２０２の移動路上を横断するように設けられている。

（ｄ）ダイシングテープ搬送部
ダイシングテープ搬送部４００は、図８に示すダイシングテープ３１を上記ダイシングテープ貼着部２００に搬送する機能を有する。ダイシングテープ３１は、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリ塩化ビニルを基材とし、その片面に厚さ５μｍ程度でアクリル樹脂系の粘着剤が塗布されたものが用いられる。ダイシングテープ３１の粘着面には、ウエーハ１の直径よりも大きな内径を有する環状のダイシングフレーム３２が貼り付けられる。ダイシングフレーム３２は剛性を有する金属板等からなるもので、ウエーハ１はダイシングテープ３１に貼着され、ダイシングフレーム３２を保持することによって運搬等の取扱いがなされる。

ダイシングテープ搬送部４００は、基台１１上のＹ方向手前側に設置されたカセット４０５と、このカセット４０５のＹ方向奥側に配されて、カセット４０５内から１枚のダイシングテープ付きダイシングフレーム３２を引き出す引き出しクランプ４１０と、この引き出しクランプ４１０で把持したダイシングフレーム３２をダイシングテープ貼着部２００のウエーハ着脱位置に搬送する搬送クランプ部４２０と、この搬送クランプ部４２０をＸ・Ｚ方向に移動させるクランプ駆動機構４３０とを備えている。

カセット４０５内には、ダイシングテープ付きの複数のダイシングフレーム３２が、ダイシングテープ３１の粘着面を下に向けた水平な状態で積層して収容される。クランプ駆動機構４３０は、上記ウエーハ供給部１００のＸ軸駆動機構１６０と同一構成のＸ軸駆動機構４６０と、Ｚ軸駆動シリンダ４７０とを備えている。カセット４０５は、上記ウエーハキャリア１０１と同様に、内蔵するエレベータ機構によってダイシングフレーム３２を１段ずつ上下方向に移動させる機能を有しており、所定の引き出し位置まで移動したダイシングフレーム３２が、引き出しクランプ４１０によってカセット４０５から引き出されるようになっている。

引き出しクランプ４１０は、カセット４０５内の１枚のダイシングフレーム３２を把持するもので、基台１１の上面に形成されたＹ方向に延びる溝４１１内に、この溝４１１に沿って移動自在に設けられており、図示せぬ駆動機構によってカセット４０５からＸ軸駆動機構４６０の間を往復移動するようになされている。カセット４０５内のダイシングフレーム３２を把持した引き出しクランプ４１０はＹ方向奥側に移動してダイシングフレーム３２をカセット４０５内から待機位置まで引き出す。その待機位置は、ウエーハ供給部１００でのストッパ１１１で停止させられたウエーハ１の停止位置と、ダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１の着脱位置を結ぶＸ方向の延長上にある。つまり、ウエーハ供給部１００のウエーハ１の停止位置、ダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１の着脱位置、ダイシングテープ搬送部４００のダイシングフレーム３２の待機位置は、Ｘ方向に並んでいる。

Ｘ軸駆動機構４６０は、基台１１上に立設された支柱４６１に、溝４１１の奥側部分の上方をＸ方向に横断するよう片持ち状に支持されており、このＸ軸駆動機構４６０に、該Ｘ軸駆動機構４６０によってＸ方向に移動させられるＺ方向に延びるＺ軸駆動機構４７０が、ベースプレート４７１を介して係合されている。Ｚ軸駆動シリンダ４７０は、下方に対して伸縮するピストン４７３を有している（図９参照）。搬送クランプ部４２０は、一端部がＺ軸駆動シリンダ４７０のピストン４７３の下端に固定され、ダイシングテープ貼着部２００方向に向かってＸ方向に延びるステー４２１と、このステー４２１のカセット４０５側の面に、Ｘ方向に所定間隔をあけて設けられた一対の搬送クランプ４２２とから構成されている。搬送クランプ４２２も、引き出しクランプ４１０と同様にダイシングフレーム３２を把持する機能を有している。搬送クランプ部４２０は、Ｘ軸駆動機構４６０によってＺ軸駆動シリンダ４７０とともにＸ方向に移動させられ、また、Ｚ軸駆動シリンダ４７０のピストン４７３によって上下方向（Ｚ方向）に移動させられる。

［３］ウエーハ処理装置の動作
次に、上記構成のウエーハ処理装置１０の動作例を説明する。
ウエーハ供給部１００のウエーハキャリア１０１から、搬送ベルト１０２によって１枚のウエーハ１が引き出される。そのウエーハ１は、凹部４ａ側、すなわち裏面側が上を向いている。ウエーハ１が搬送ベルト１０２によってストッパ１１１に当たる停止位置まで搬送されたら、搬送ベルト１０２が停止する。次いで、ウエーハ１がウエーハハンド１２０でピックアップされる。

図５（ａ）に示すように、ウエーハハンド１２０は、ハンドピック１２２が先端部１２２ａを外向きにされた状態で、ウエーハハンド駆動機構１４０によってウエーハ１の直上に移動し、さらに図５（ｂ）に示すようにＺ軸駆動機構１７０によってハンドピック１２２の下面がウエーハ１の下面よりも下に位置するまで下降する。次いで、ハンドシャフト１２４が回転することによってギヤプレート１２３が回転し、これに連動して各ピックシャフト１２５とともにハンドピック１２２が約１８０°回転し、図５（ｃ）に示すようにハンドピック１２２の先端部１２２ａがウエーハ１の下面に入り込む。この状態を保持して、図５（ｄ）に示すようにウエーハハンド１２０を上昇させウエーハ１を持ち上げる。ウエーハ１は、表面の外周補強部５ａに対応する外周部がハンドピック１２２で受けられるので、ウエーハ１には余計な応力がかかることなく搬送することができる。

次に、ウエーハハンド１２０がウエーハハンド駆動機構１４０のＸ軸駆動機構１６０によってダイシングテープ貼着部２００側に搬送され、さらにＺ軸駆動機構１７０によって下降させられることにより、予め着脱位置に移動させられ、かつ真空運転されていたダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１上に、ウエーハ１が載置される。ウエーハ１はチャックテーブル２０１上に吸着、保持され、ウエーハハンド１２０は上方に退避し、次のウエーハ１を搬送するためにウエーハキャリア１０１の前まで戻る。ウエーハ１は、チャックテーブル２０１の回転中心と同心状に載置されることが望ましい。

次に、ウエーハ１を保持したチャックテーブル２０１を、テーブルベース２０２をＹ方向奥側に移動させることによって研削位置に配置する。そして、図６に示すように、ウエーハ１をチャックテーブル２０１ごと回転させ、研削ユニット３１０のカップホイール３１５を高速回転させながら砥石３１６を外周補強部５ａの上面に押圧し、この砥石３１６により少なくとも環状凸部６を削り取って除去する。この場合、回転する砥石３１６の回転軌跡の最外周縁を、半導体ウエーハ１のデバイス領域４と外周補強部５ａとの境界に一致させ、環状凸部６のみを除去する。また、必要に応じてテーブルベース２０２をＹ方向に往復移動させ、砥石３１６がＹ方向に相対的に揺動するように動かし、環状凸部６を研削する。なお、少なくとも環状凸部６を除去できればよいものであるが、さらに外周補強部５ａをデバイス領域４よりも薄くなるまで研削、除去してもよい。

このようにして外周補強部５ａを加工したら、研削ユニット３１０の運転を停止して上方に退避させ、次いで、テーブルベース２０２をＹ方向手前側に移動させてウエーハ１を着脱位置に配置させる。その移動の途中においては、洗浄水シャワーノズル３２０からウエーハ１に洗浄水を噴射して研削屑等をウエーハ１から洗い流して洗浄し、次いでエアーノズル３２１から高圧エアーを噴射してウエーハ１に付着する水分を除去する。

ウエーハ研削部３００でウエーハ１の外周補強部５ａが加工され、次いでそのウエーハ１がダイシングテープ貼着部２００の着脱位置に搬送される間に、ダイシングテープ搬送部４００では、ダイシングテープ３１が装着された１枚のダイシングフレーム３２をカセット４０５から引き出し、そのダイシングフレーム３２をダイシングテープ貼着部２００に搬送する動作が行われる。

その動作は、まず、引き出しクランプ４１０がカセット４０５内の１枚のダイシングフレーム３２を把持し、次いでＹ方向奥側に移動してダイシングフレーム３２を待機位置まで引き出す。次に、搬送クランプ部４２０を、待機位置にあるダイシングフレーム３２のＹ方向奥側の近傍に配し、ピストン４７３を下降させ、搬送クランプ４２２によってダイシングフレーム３２を把持するとともに、引き出しクランプ４１０による把持を解除して、ダイシングフレーム３２を搬送クランプ４２２に受け渡す。続いてピストン４７３を上昇させてダイシングフレーム３２を持ち上げ、搬送クランプ部４２０をダイシングテープ貼着部２００の着脱位置に移動させて、搬送クランプ４２２で把持したダイシングフレーム３２に装着されたダイシングテープ３１を、ダイシングテープ貼着部２００に配置されたウエーハ１（このウエーハは既に外周補強部５ａが加工されている）の直上に移動させる。ダイシングテープ３１は、ウエーハ１の上に数ｍｍ程度の間隔に近付けて配置されることが望ましい。

次に、押し付けローラ２１０によってダイシングテープ３１をウエーハ１の裏面に貼り付ける。押し付けローラ２１０は、図３に示すように予めＹ軸駆動機構２５０のＹ方向手前側で待機しており、まず、Ｙ軸駆動機構２５０によってダイシングテープ３１上に移動する。そして、押し付けローラ２１０は図９（ａ）に示すようにＺ軸駆動機構２７０によってダイシングテープ３１の表面に当たるまで下降してから、さらに下降して、ダイシングテープ３１の端部をウエーハ１の裏面に押圧する。続いて図９（ｂ）〜（ｃ）に示すように、押し付けローラ２１０は、ダイシングテープ３１を押圧しながら搬送クランプ４２２方向に向かって転動する。これによってダイシングテープ３１はウエーハ１の裏面に押し付けられ、貼着される。このように押し付けローラ２１０によってウエーハ１の裏面にダイシングテープ３１を一端側から他端側に向かって押し付けていくことにより、ウエーハ１とダイシングテープ３１との間に空気が入ることなく、ダイシングテープ３１を貼着することができる。

なお、貼り付けの最終段階ではダイシングフレーム３２とウエーハ１との上下方向のギャップによって貼り付けられていないダイシングテープ３１の端部が捲り上がった状態となって円滑に貼り付けにくくなる。そこで、例えばＺ軸駆動シリンダ４７０をクッションバネで上下方向に移動可能なようにベースプレート４７１に対して弾性的に支持するなどして、搬送クランプ４２２がダイシングテープ３１に倣って下降するようにすれば、ダイシングテープ３１の密着性を挙げることができるので好ましい。

ダイシングテープ３１０の貼着が完了したら、チャックテーブル２０１の真空運転を停止してチャックテーブル２０１上でのウエーハ１の吸着、保持の状態を解除する。続いて、ダイシングテープ搬送部４００が上記と逆動作することにより、ウエーハ１は、貼着されたダイシングテープ３１およびダイシングフレーム３２ごと、カセット４０５内に収容される。そして、最終的には、ダイシングテープ３１に貼着されたまま切削装置等により分割予定ライン２に沿って切断され、複数の半導体チップ３に個片化される。上記のようにウエーハ研削部３００で外周補強部５ａを研削、除去する目的は、裏面の環状凸部６を無くして平坦化し、切削装置等で半導体チップ３に個片化する際に裏面を通常のチャックテーブルに保持できるようにするためである。

上記ウエーハ処理装置１０によるウエーハの処理方法によれば、チャックテーブル２０１上に吸着、保持したウエーハ１の外周補強部５ａに対し研削ユニット３１０によって少なくとも環状凸部６を除去するといった加工を施した後、ウエーハ１をダイシングテープ貼着部２００の着脱位置に戻し、ここでウエーハ１をチャックテーブル２０１に保持したまま、そのウエーハ１の裏面にダイシングテープ３１を貼着している。このように、研削工程を経たウエーハ１をチャックテーブル２０１から離脱させず、その状態を利用してダイシングテープ３１を貼着するので、ウエーハ１に直接触ることなくダイシングフレーム３２を介してウエーハ１を次の工程に搬送することができる。したがって、外周補強部５ａの少なくとも環状凸部６が除去されて薄くなり搬送しにくいウエーハ１を、損傷させることなく安全に搬送することができる。

上記実施形態では、ダイシングテープ３１にダイシングフレーム３２が貼着されて一体となったものをウエーハ１の裏面に貼着しているが、両者が別体で、先にダイシングテープ３１をウエーハ１の裏面に貼ってから、次いでそのダイシングテープ３１にダイシングフレーム３２を貼り付ける方法を採ってもよい。また、別体の場合、チャックテーブル２０１上に載置したダイシングフレーム３２の内側にウエーハ１を載置して、両者を同一平面内に位置付け、これらの上にダイシングテープ３１を貼り付けてダイシングフレーム３２とウエーハ１とを同時にダイシングテープ３１に貼着する方法を採ることもできる。この場合には、チャックテーブル２０１の外径がダイシングフレーム３２の内径よりも大きくて、ダイシングフレーム３２がチャックテーブル２０１に載置可能な寸法関係であることが必要とされるが、さらには、チャックテーブル２０１における中心部のウエーハ吸着エリアの外側にダイシングフレーム３２が載置される被吸着面が同一面で形成されていることが望ましい。このようにして別体のダイシングテープ３１およびダイシングフレーム３２をウエーハ１に装着していくことも可能であるが、上記実施形態のように両者が一体となったものを用いた方が、工程が簡略化されるといった利点を有する。

また、ウエーハ１の外周補強部５ａを除去する手段としては、砥石３１６で研削する方法を採っているが、これに限られない。例えば、研削ユニット３１０のスピンドル３１３に、砥石３１６に代えて薄い円盤状の切削ブレードを取り付け、この切削ブレードで外周補強部５ａの環状凸部６を切り取る方法が挙げられる。

また、チャックテーブル２０１の上面と平行な回転軸を有する切削ブレードを、外周補強部５ａとデバイス領域４との境界に切り込ませて外周補強部５ａを切り取る方法もある。さらに、チャックテーブル２０１の上面と平行な回転軸に厚さ１〜３ｍｍといった厚めの切削ブレードを取り付け、はじめに環状凸部６の上面に切り込んでから、回転軸方向に揺動させて環状凸部６の上面を削り取っていくなどの方法も採用することができる。図１０および図１１は、そのような切削ブレードを備えたウエーハ処理装置の他の実施形態を示している。

［４］ウエーハ処理装置の他の実施形態
図１０および図１１に示すウエーハ処理装置１０Ｂでは、ウエーハ研削部３００に、上記ウエーハ研削ユニット３１０に代えて、切削ユニット（外周補強部除去手段）３３０が配設されている。この切削ユニット３３０は、軸方向がＹ方向と平行な状態に保持されて研削位置にあるチャックテーブル２０１のＹ方向奥側（図１１で上側）に配設された円筒状のスピンドルハウジング３３１と、このスピンドルハウジング３３１のチャックテーブル２０１側の端部に設けられた切削ブレード３３２とを備えている。

切削ブレード３３２は、スピンドルハウジング３３１内に同軸状に設けられた回転駆動軸である図示せぬスピンドルに固定されている。この切削ユニット３３０は、スピンドルハウジング３３１が、基台１１に設けられた図示せぬフレームに、軸方向がＹ方向と平行であって、その軸線がチャックテーブル２０１の回転軸心に交差する状態を保持したまま、Ｙ方向に往復移動し、かつＺ方向に上下動するよう支持されている。そのフレームには、切削ユニット３３０をそれらの方向に移動させる図示せぬ駆動機構が設けられている。なお、切削ユニット３３０のＹ方向への移動範囲は、少なくとも切削ブレード３３２が研削位置にあるウエーハ１のＹ方向奥側の外周補強部５ａに作用可能な範囲とされるが、ウエーハ１を横断する広い範囲でもよい。

スピンドルハウジング３３１の切削ブレード３３２が装着された側の端部には、ブレードカバー３３３が取り付けられている。このブレードカバー３３３には、切削時の潤滑、冷却、清浄化等のための切削水をウエーハ１の加工点に向けて供給する切削水ノズル３３４，３３５が取り付けられている。

この切削ユニット３３０によると、図１２に示すように、研削位置に移動したチャックテーブル２０１上のウエーハ１に対して、切削ブレード３３２を高速で回転させながら切削ユニット３３０を下降させ、ウエーハ１の外周補強部５ａの環状凸部６に切削ブレード３３２を切り込み、さらにＹ方向に往復移動を繰り返すといった動作をさせることにより、少なくとも外周補強部５ａの環状凸部６を切削して除去することができる。なお、切削ユニット３３０のＹ方向の位置は、例えば、切削ブレード３３２が外周補強部５ａのＹ方向奥側の部分に切り込む位置とされる。

図１３は外周補強部５ａを切削する切削ブレード３３２の動作例を示しており、その動作順は以下の通りとされる。なお。この場合の切削ブレード３３２の刃厚は外周補強部５ａの幅の１／２程度であって、例えば上記のように１〜３ｍｍである。
まず、（ａ）〜（ｂ）：切削ブレード３３２を外周補強部５ａの環状凸部６の内周側に上から切り込ませてから、（ｃ）：切削ブレード３３２の回転軸と平行に外周側に移動させて１段階高さを減じ、続いて、（ｄ）：切削ブレード３３２を下降させて外周側に切り込ませ、（ｅ）：内周側に移動させてもう１段階高さを減じる。続いて、（ｆ）：切削ブレード３３２を下降させてデバイス領域４よりも若干深く外周補強部５ａの内周側を切削し、次いで、（ｇ）：外周側に移動させて外周部分を切削し、切削ブレード３３２を退避させ、（ｈ）：外周補強部５ａをデバイス領域４よりも薄く加工したウエーハ１を得る。切削ブレード３３２の水平方向の往復移動は全て切削ブレード３３２の回転軸に沿った水平方向（Ｙ方向）であり、切り込み方向はＺ方向（鉛直方向）である。なお、ウエーハ１を切削するにあたっては、切削水ノズル３３４，３３５からウエーハ１の加工点に向けて切削水を適量供給しながら行う。

このようにして外周補強部５ａが加工されたウエーハ１は、先の実施形態と同様にしてダイシングテープ貼着部２００に戻され、ここでダイシングフレーム３２が貼着されたダイシングテープ３１が、裏面に貼り付けられる。

図１３は、切削ユニット３３０による外周補強部５ａの加工方法の一例であり、他の加工方法としては、切削ブレード３３２の幅を環状凸部６の幅と同等以上とし、環状凸部６の上面に切削ブレード３３２の刃先を押し当て、下方に切り込ませる方法もある。この方法では、環状凸部６の上面の全幅を、切削ブレード３３２が環状凸部６を潰す方向に押圧する下方への１回の動きで環状凸部６を除去することができる。この他には、切削ブレード３３２のウエーハ厚さ方向すなわちＺ方向の送り込み量を、刃先がデバイス領域４の裏面のレベルに一致する状態に設定し、この切削ブレード３３２の一側面を、環状凸部６の外側面に切り込ませて幅方向（Ｙ方向）に削り取っていく方法もある。この方法では、環状凸部６の全高さを、切削ブレード３３２が環状凸部６の外側面から径方向内側に向けて押圧する幅方向への１回の動きで、環状凸部６を除去することができる。

本発明の一実施形態で加工されるウエーハの（ａ）表面側斜視図、（ｂ）裏面側斜視図、（ｃ）断面図である。 一実施形態のウエーハ処理装置の全体斜視図である。 同処理装置の平面図である。 ウエーハ処理装置のウエーハ供給部が具備するウエーハハンドの平面図である。 ウエーハハンドの動作を（ａ）〜（ｄ）の順に示す側面図である。 ウエーハ研削部の研削ユニットでウエーハの外周補強部を研削している状態を示す斜視図である。 図６の側面図である。 ダイシングテープおよびダイシングフレームを示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。 押し付けローラでダイシングテープをウエーハ裏面に貼着する過程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す側面図である。 本発明の他の実施形態のウエーハ処理装置の全体斜視図である。 同処理装置の平面図である。 他の実施形態のウエーハ処理装置の切削ブレードで外周補強部を切削する状態を示す側面図である。 ウエーハの外周補強部を切削する切削ブレードの動作例を（ａ）〜（ｈ）の順に示す断面図である。

符号の説明

１…半導体ウエーハ
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス領域
５ａ…外周補強部
６…環状凸部
１０，１０Ｂ…ウエーハ処理装置
３１…ダイシングテープ（保持テープ）
３２…ダイシングフレーム
１００…ウエーハ供給部
２００…ダイシングテープ貼着部（保持テープ貼着手段）
２０１…チャックテーブル（保持テーブル）
３００…ウエーハ研削部
３１０…研削ユニット（外周補強部除去手段）
３２０…洗浄水シャワーノズル（洗浄手段）
３２１…エアーノズル（洗浄手段）
３３０…切削ユニット（外周補強部除去手段）
４００…ダイシングテープ搬送部

Claims (2)

1. 複数のデバイスが表面に形成されたデバイス領域の周囲に、裏面側に突出する凸部を有する外周補強部が一体に形成されたウエーハの、前記外周補強部の少なくとも凸部を除去してから、該ウエーハを搬送するためのウエーハの処理装置であって、
   前記ウエーハを、裏面側が露出し、かつ表面側が密着する状態で保持する保持テーブルと、
   この保持テーブルに保持された前記ウエーハにおける前記外周補強部の少なくとも前記凸部を除去する外周補強部除去手段と、
   前記保持テーブルを、該保持テーブルに対し前記ウエーハを供給したり離脱させたりするウエーハ着脱位置と、前記外周補強部除去手段との間を往復動させるテーブルベースと、
   該テーブルベースによって前記ウエーハ着脱位置に位置付けられ、かつ、前記外周補強部除去手段によって前記外周補強部の少なくとも前記凸部が除去された前記保持テーブルに保持されている前記ウエーハの裏面に、保持テープが装着された保持テープ付きフレームの該保持テープを貼着し、該ウエーハを、該保持テープを介して該フレームで支持可能状態とする保持テープ貼着手段とを備え、
   前記ウエーハ着脱位置における前記保持テーブルの往復動方向に直交する方向の、
   一方側に、前記外周補強部が形成された処理前の前記ウエーハを前記ウエーハ着脱位置に配置された前記保持テーブルに供給するウエーハ供給部が配設され、
   他方側に、前記保持テープ貼着手段に前記保持テープ付きフレームを搬送し、また、前記保持テープ貼着手段によって該保持テープ付きフレームの該保持テープが裏面に貼着された前記ウエーハを収容するカセットを有する保持テープ搬送部が配設されており、
   前記テーブルベースによって前記ウエーハ着脱位置に位置付けられた前記保持テーブルに、前記ウエーハ供給部から、前記外周補強部が形成された処理前の前記ウエーハを供給して、該保持テーブルに該ウエーハを、裏面側が露出し、かつ表面側が密着する状態で保持し、
   次いで、前記テーブルベースによって前記保持テーブルを前記外周補強部除去手段に移動させ、該外周補強部除去手段によって前記ウエーハの前記外周補強部の少なくとも前記凸部を除去し、
   次いで、前記テーブルベースによって前記保持テーブルを前記ウエーハ着脱位置に移動させるとともに、前記保持テープ搬送部によって前記保持テープ貼着手段に前記保持テープ付きフレームを搬送し、
   次いで、前記保持テープ貼着手段によって、前記ウエーハ着脱位置に位置付けられた保持テーブルに保持され前記外周補強部除去手段によって前記外周補強部の少なくとも前記凸部が除去された前記ウエーハの裏面に、前記保持テープ付きフレームの該保持テープを貼着し、
   次いで、前記保持テープ搬送部によって、前記ウエーハ着脱位置に位置付けられている前記保持テーブルに保持されており前記保持テープ付きフレームの該保持テーブルが裏面に貼着された前記ウエーハを、前記フレームを支持することにより前記保持テーブルから離脱させて、前記カセットに搬送して収容する
   ことを特徴とするウエーハの処理装置。
2. 前記外周補強部除去手段によって前記外周補強部の少なくとも前記凸部が除去されたウエーハを、前記保持テーブルに保持されたままの状態で洗浄する洗浄手段を有することを特徴とする請求項１に記載のウエーハの処理装置。

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