JP5424864B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に加工装置に関し、特に温度変化に応じて加工装置のチャックテーブルの傾きを補正する補正機構を具備した加工装置に関する。

半導体デバイスや光デバイス等の製造プロセスでは、フォトリソグラフィなどを用いて
ウエーハ上に複数の素子が形成される。その後、研削装置でウエーハを所定の厚みへ研削し、必要に応じて研磨装置で研磨してウエーハを薄肉化してから、切削装置で分割して個片化することで各種デバイスを製造する。

一方、近年では半導体デバイスの小型化及び薄型化を実現する手法として、フリップチップボンディングと呼ばれる技術が実用化されている。フリップチップボンディングは、半導体デバイス表面にバンプと呼ばれる金属突起物を複数形成し、このバンプを配線基板に形成された複数の電極に対応させて直接接合する手法である。

複数のバンプを配線基板の電極に全て一様に接合するために、バンプの高さを揃える必要があり、例えば、特開２０００−１７３９５４号公報にはこのようなバンプの高さを揃える装置としてのバイト切削装置が開示されている。

これら研削装置、研磨装置、切削装置、バイト切削装置等の加工装置では、チャックテーブルで被加工物を保持した状態で、それぞれ研削砥石、研磨パッド、切削ブレード、バイト等の加工手段を用いて被加工物に加工を施す。従って、チャックテーブルと加工手段との平行が出ていない状態で加工を施すと、以下のような様々な問題が生じる。

例えば、切削装置のチャックテーブルと切削ブレードとの平行がでていない状態で被加工物を切削して複数の切削溝を形成すると、形成された切削溝深さにはばらつきが生じてしまう。

通常、切削ブレードがチャックテーブルに切り込むことを防止するためと、切削後に個片化された被加工物のハンドリングを容易にするために、切削加工に際して被加工物はダイシングテープを介して環状フレームで支持され、この状態でチャックテーブルで吸引保持される。

ところが、切削ブレードとチャックテーブルとの平行が出ていない状態で切削加工が遂行されると、被加工物の一部が完全切断されずに個片化されなかったり、ダイシングテープを完全切断して切削ブレードが切り込み、チャックテーブルを破損させてしまう等の問題が生じる恐れがある。

一方、研削装置や研磨装置、バイト切削装置等において、加工手段とチャックテーブルとの平行が出ていない状態で研削、研磨、バイト切削等の加工が遂行されると、被加工物の加工仕上げ厚みにばらつきが生じてしまう。

特に、バイト切削装置でフリップチップボンディングのためにバンプの平坦化を行う際、チャックテーブルとバイトとの平行が出ていないとバンプ高さにばらつきが生じ、その結果バンプと配線基板に形成された電極との接合不良が生じてしまう恐れがある。

従って、これらの加工装置では、チャックテーブルと加工手段との平行が出ていることが非常に重要であり、加工手段とチャックテーブルとが平行になるように加工装置は組みつけられる。例えば、特開２００２−１６５３号公報には、チャックテーブルの傾きを調整可能な微調整装置が開示されている。

特開２０００−１７３９５４号公報 特開２００２−１６５３号公報

ところが、特許文献２に開示された微調整装置では、加工によって発生する加工熱によってチャックテーブルの微調整装置自体が熱膨張し、加工中にチャックテーブルが傾いてしまい、チャックテーブルが傾いた状態で加工を施した被加工物は不良品となってしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工によって発生する加工熱に応じてチャックテーブルの傾きを補正可能な加工装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された被加工物に加工を施す加工手段とを備えた加工装置であって、該チャックテーブルを固定的に支持する固定支持部と、該固定支持部から円周方向にそれぞれ離間して配設され、該チャックテーブルを上下方向に移動可能に支持する第１及び第２可動支持部と、該固定支持部の温度上昇値を計測する第１温度上昇計測手段と、該第１可動支持部の温度上昇値を計測する第２温度上昇計測手段と、該第２可動支持部の温度上昇値を計測する第３温度上昇計測手段と、温度上昇値に対する該保持面の高さ位置変化量データを記憶した記憶手段と、該第１乃至第３温度上昇計測手段で計測された温度上昇値と、該記憶手段に記憶されている該高さ位置変化量データに基づいて該第１及び第２可動支持部を駆動して、該保持テーブルの傾きを該加工手段と平行に補正する制御手段と、を具備したことを特徴とする加工装置が提供される。

本発明によると、固定保持部と第１及び第２可動保持部にそれぞれ温度上昇計測手段を備え、計測された温度上昇値及び高さ位置変化量データに基づいて、第１及び第２可動保持部を駆動してチャックテーブルの傾きを補正するので、チャックテーブルと加工手段との平行を常に保つことができるため、加工品に不良品を発生させることがない。

本発明の原理を適用可能な研削装置の概略構成図である。 実施形態のチャックテーブル支持構造を示す一部破断斜視図である。 図１に示した研削装置の一部破断側面図である。 フランジの支持位置を示す模式図である。

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は本発明のチャックテーブルの支持構造を採用した研削装置２の斜視図を示している。４は研削装置２のベース（ハウジング）であり、ベース４の後方には二つのコラム６ａ，６ｂが垂直に立設されている。コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側に配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。４８は研削中のウエーハの厚みを測定する厚みゲージである。

ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット５０と、第２のウエーハカセット５２と、ウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナユニット６３が配設されている。

また、ベース４の概略中央部には、チャックテーブル４６を洗浄する洗浄水噴射ノズル６７が設けられている。この洗浄水噴射ノズル６７は、チャックテーブル４６がウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられた状態において、チャックテーブル４６に向かって洗浄水を噴射する。

図２を参照すると、実施形態に係るチャックテーブル４６の支持構造の一部破断斜視図が示されている。図３は図１に示された研削装置の一部破断側面である。図２に示すように、チャックテーブル４６はポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャック６８と、吸着チャックを囲繞する金属製の枠体７０とから構成される。枠体７０には環状のフランジ７２が一体的に形成されている。チャックテーブル４６はモータ７４に連結されており、モータ７４により回転駆動される。

図３に示すように、ターンテーブル４４はターンテーブル基台４４ａと、ターンテーブルカバー４４ｂとから構成されており、チャックテーブル４６はターンテーブルカバー４４ｂに形成された開口４７から上方に突出している。

環状フランジ７２には、円周方向にそれぞれ１２０度離間して３個の貫通穴が形成されている。フランジ７２に形成された一つの貫通穴にボルト７６が挿通されて、ボルト７６の先端がターンテーブル基台４４ａに固定された被係合部材７８に係合している。ボルト７６と被係合部材７８とで固定支持部８０を構成する。

環状フランジ７２に形成された他の貫通穴に可動支持部９０を構成するボルト８２が挿通され、ボルト８２の先端部はターンテーブル基台４４ａに形成された貫通穴８３中に挿入されたロッド８４の一端部に係合している。ロッド８４はねじ穴を有しており、このねじ穴中にパルスモータ８６の出力軸に連結されたねじ８８が螺合している。

パルスモータ８６は図示しないブラケットによりターンテーブル基台４４ａに固定されている。パルスモータ８６を駆動すると、ねじ８８が回転されて可動支持部９０を構成するボルト８２が上下方向に移動される。可動支持部９０と同様な構成の可動支持部が、環状フランジ７２の他の貫通穴部分に配設されている。

図３を参照すると、ターンテーブル４４のターンテーブル基台４４ａがモータ９２上に搭載されており、モータ９２により回転される。チャックテーブル４６の吸着チャック６８はチューブ９４を介して負圧源に接続されており、負圧源により吸着チャック６８に吸引力が付与される。

固定支持部８０に隣接して赤外線量を計測する放射温度計等の温度上昇計測手段９６が配設されている。同様に、可動支持部９０に隣接して赤外線量を計測する放射温度計等の温度上昇計測手段９８が配設されている。他の可動支持部に対しても、同様な温度上昇計測手段が配設されている。

放射温度計等の非接触温度計に換えて、温度上昇計測手段として熱電対温度計又はサーミスタ等の接触式温度計を固定支持部８０及び可動支持部９０を構成する部材に取り付けるようにしてもよい。

温度上昇計測手段９６及び９８は制御手段１００に接続されている。可動支持部９０を構成するパルスモータ８６も制御手段１００に接続されている。メモリ１０２には各温度上昇計測手段９６，９８で計測された温度上昇値に対するチャックテーブル４６の吸着チャック６８の高さ位置変化量データが格納されている。

次に、図４の模式図に基づいて本発明の作用について説明する。チャックテーブル４６の環状フランジ７２は互いに円周方向に１２０度離間したＡ，Ｂ，Ｃの３点で支持されており、Ａが固定支持部、Ｂ及びＣが可動支持部であるとする。

粗研削ユニット１０又は仕上げ研削ユニット２８でチャックテーブル４６で保持されたウエーハの研削を実施すると、加工熱が発生してチャックテーブル４６の温度が上昇する。このチャックテーブル４６の温度変化を固定支持部８０及び二つの可動支持部９０に配設した温度上昇計測手段９６，９８で計測する。

測定された温度上昇値から、メモリ１０２に記憶されている高さ位置変化量データを検索して、高さ位置変化量が固定支持部であるＡ点で＋２μｍ、可動支持部のＢ点で＋３μｍ、可動支持部のＣ点で＋５μｍであったとすると、パルスモータ８６を駆動して、Ｂ点を−１μｍ（＋２−３），Ｃ点を−３μｍ（＋２−５）移動させることにより、チャックテーブル４６の傾きを補正して吸着チャック６８の吸着面を水平に保つことができる。

上述した実施形態によると、固定支持部８０の温度上昇値及び可動支持部９０の温度上昇値をそれぞれ温度上昇計測手段９６，９８で計測して加工熱により生じた温度上昇値を算出し、この温度上昇値に基づいて予めメモリ１０２に記憶されている温度上昇値と高さ位置変化量データを検索して、高さ位置変化量を求める。

この変化量に基づいて、パルスモータ８６をパルス駆動することにより、可動支持部９０の高さを補正する。これにより、加工熱に起因するチャックテーブル４６の高さ位置の変動を補正して、吸着チャック６８の吸着面を常に水平に保持することができる。

上述した実施形態では、本発明を研削装置に適用した例について説明したが、本発明はチャックテーブルを使用する切削装置、研磨装置、バイト切削装置等の他の加工装置にも同様に適用可能である。

２ 研削装置
１０ 粗研削ユニット
２８ 仕上げ研削ユニット
４４ ターンテーブル
４４ａ ターンテーブル基台
４４ｂ ターンテーブルカバー
４６ チャックテーブル
６８ 吸着チャック
８０ 固定支持部
８４ ロッド
８６ パルスモータ
８８ ねじ
９０ 可動支持部
９６，９８ 温度上昇計測手段

Claims (1)

1. 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された被加工物に加工を施す加工手段とを備えた加工装置であって、
   該チャックテーブルを固定的に支持する固定支持部と、
   該固定支持部から円周方向にそれぞれ離間して配設され、該チャックテーブルを上下方向に移動可能に支持する第１及び第２可動支持部と、
   該固定支持部の温度上昇値を計測する第１温度上昇計測手段と、
   該第１可動支持部の温度上昇値を計測する第２温度上昇計測手段と、
   該第２可動支持部の温度上昇値を計測する第３温度上昇計測手段と、
   温度上昇値に対する該保持面の高さ位置変化量データを記憶した記憶手段と、
   該第１乃至第３温度上昇計測手段で計測された温度上昇値と、該記憶手段に記憶されている該高さ位置変化量データに基づいて該第１及び第２可動支持部を駆動して、該保持テーブルの傾きを該加工手段と平行に補正する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする加工装置。

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