专利名称：工件单元的保持方法和保持机构的制作方法
技术领域：
在加工半导体晶片等工件的时候，为了搬送该工件，将该工件经由粘贴带支撑于环状的框架的开口部从而形成了工件单元，本发明涉及的是用于将这时的所述工件单元保持到加工位置的保持方法和保持机构。
背景技术：
在半导体器件制造工序中，在由半导体构成的晶片的表面形成 IC (Integratedcircuit :^)) λ LSI (Large Scale Integrated circuit :大规模集成电路)等大量电子电路，接着磨削晶片的背面来加工成预定的厚度，然后进行沿分割预定线将形成有电子电路的区域切断的切割，从而从一枚晶片得到大量半导体芯片作为器件。 晶片的背面磨削和切割一般分别采用磨削装置和切削装置。已知这些装置构成为具备保持工作台(卡盘工作台)，该保持工作台以负压力吸附、保持晶片并使加工面露出；以及加工构件，该加工构件对保持于所述保持工作台的晶片的加工面进行加工。在为磨削装置的情况下，加工构件为具备磨削磨具等磨削工具的磨削构件，在为切削装置的情况下，加工构件为具备切削刀具等切削工具的切削构件(参照专利文献1、2)。然而，一般来说，在处理半导体晶片等板状工件时，将工件经由粘贴带支撑于环状的框架的开口部从而形成工件单元，通过保持框架来提高作业性、以及防止工件的破损 (专利文献3)。并且，在将这样的工件单元的工件保持于上述的磨削装置、切削装置那样的加工装置的保持工作台时，为了避免框架与加工构件干涉，需要使框架下降以将其定位保持于比保持工作台的保持面靠下方的位置。为了使框架下降，可以由作业者以手动作业进行，此外，在上述专利文献3记载的切割装置中，借助可动式的夹紧机构将框架按下。专利文献1 日本特开2002-319559号公报专利文献2 日本特开平8-25209号公报专利文献3 日本特开平8-69985号公报然而，在上述专利文献1 3记载那样的自动地进行工件的搬送和加工的加工装置中，存在基于作业者的手动作业的情况的话，效率降低，自动化变得没有意义，并不现实。 此外，若使所述加工装置具备上述夹紧机构等使框架下降的可动机构，则装置的结构变得复杂，且可能会使故障的诱因增加。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而做出的，其主要的技术课题在于提供一种工件单元的保持方法和保持机构，其能够恰当地进行上述将工件单元的框架定位并保持于比保持工作台的保持面靠下方的位置的动作，而无需作业者的手动作业，且无需使用专用于该目的的机构。关于本发明的工件单元的保持方法，该工件单元的保持方法为将工件单元保持于工作台构件的方法，所述工件单元通过将工件经由粘贴带支撑于环状的框架的开口部而构成，所述工作台构件具有保持工作台，该保持工作台的上表面形成为保持所述工件的保持面；工作台底座，该工作台底座支撑所述保持工作台；以及旋转驱动机构，该旋转驱动机构使所述工作台底座以铅直方向为旋转轴旋转，所述工件单元的保持方法的特征在于，所述工件单元的保持方法包括工件载置工序，在该工件载置工序中，将所述工件单元的所述工件隔着所述粘贴带载置于所述保持面；框架下降工序，在该框架下降工序中，使所述工件单元的所述框架下降，以将所述框架定位于比所述保持面靠下方的位置；框架保持工序，在该框架保持工序中，通过所述旋转驱动机构使所述工作台底座旋转，由此将所述工件单元的所述框架定位于设在所述工作台底座的框架卡合部的下方，并且使该框架保持在定位于比所述保持面靠下方的位置的状态；以及工件保持工序，在该工件保持工序中，在所述工件单元的所述框架定位于所述框架卡合部的下方的状态下，将所述工件隔着所述粘贴带保持于所述保持面。接着，关于本发明的工件单元的保持机构，该工件单元的保持机构是正好实现上述本发明的工件单元的保持方法的机构，该工件单元的保持机构是将工件单元保持至工作台构件的机构，所述工件单元通过将工件经由粘贴带支撑于环状的框架的开口部而构成， 所述工作台构件具有保持工作台，该保持工作台的上表面形成为保持所述工件的保持面； 工作台底座，该工作台底座支撑所述保持工作台；以及旋转驱动机构，该旋转驱动机构使所述工作台底座以铅直方向为旋转轴旋转，所述工件单元的保持机构的特征在于，所述工件单元的保持机构包括搬送机构，该搬送机构通过吸附于所述工件单元的所述框架的上表面来保持该工件单元，而且将该工件单元搬送至与所述工作台构件对应的位置；框架卡合部，该框架卡合部设于所述工作台底座，用于将所述工件单元的所述框架保持在定位于比所述保持面靠下方的位置的状态；以及控制构件，该控制构件使所述搬送机构下降，以将该搬送机构所保持的所述工件单元的所述框架定位于比所述保持面靠下方的位置，接下来， 通过所述旋转驱动机构使所述工作台底座旋转，以使所述框架卡合于所述框架卡合部的下方。根据上述本发明，通过保持工件单元并将其搬送至工作台构件的搬送机构来使工件单元的框架下降，接着使工作台构件旋转，由此来将框架卡合于设在工作台底座的框架卡合部的下方，以将框架定位并保持于比保持工作台的保持面靠下方的位置。因此，无需作业者的手工作业，就能够将工件单元的框架定位并保持于比保持工作台的保持面靠下方的位置。此外，由于搬送机构和旋转的工作台底座能够采用自动装置中已有的构成要素，因此无需专用于使框架下降的目的的机构。另外，本发明适合应用于加工半导体晶片等板状工件的装置，然而作为加工装置也可以列举出上述磨削装置和研磨装置、进行上述切割的切削装置、或者照射激光光线来实施熔断等加工的激光加工装置等。本发明所说的工件并不特别限定，但是，例如作为通过磨削装置进行加工的工件， 可以列举出由硅或砷化镓(GaAs)等构成的半导体晶片；陶瓷、玻璃、蓝宝石(Al2O3)类的无机材料基板；板状金属或树脂制的延展性材料；要求从精密级到超精密级的平坦度(TTV total thickness variation (总厚度变动)，以工件的被磨削面为基准在工件的整个被磨削面中沿厚度方向测得的高度的最大值与最小值的差)的各种加工材料等。此外，例如作为利用切割工件的切削装置进行加工的工件，可以列举出由硅或砷化镓(GaAs)等构成的半导体晶片；用于芯片安装而设于晶片的背面的DAF(DieAttach Film 芯片贴装膜)等粘贴部件；半导体产品的封装件；陶瓷、玻璃、蓝宝石(Al2O3)类的无机材料基板；控制驱动液晶显示装置的LCD驱动器等各种电子部件；要求精密级的加工位置精度的各种加工材料等。根据本发明，能够起到如下效果能够恰当地进行将工件单元的框架定位并保持于比保持工作台的保持面靠下方的位置的动作，而无需作业者的手动作业，且无需使用专用于该目的的机构。
图1是示出将工件经由粘贴带支撑于环状框架而形成的工件单元的立体图。图2是应用了本发明的第一实施方式涉及的保持机构的磨削装置的整体立体图。图3是示出磨削装置所具备的搬入/搬出机器人的叉部和定位座的立体图，其中工件单元被从该叉部移动到的定位座。图4是示出图3所示的定位座对工件单元的定位作用的一个例子的俯视图。图5是图2的局部放大图，是示出第一实施方式的保持机构及其周边部分的立体图。图6示出了第一实施方式涉及的工作台构件的钩部，(a)为立体图，(b)为主视图。图7是示出工件单元的框架卡合并保持于第一实施方式涉及的工作台构件的钩部(框架卡合部)的作用的俯视图。图8是示出第一实施方式涉及的工件单元保持构件具备的框架保持部的结构和作用的侧视图。图9是示出第一实施方式涉及的保持机构的作用的侧视图。图10是应用了本发明的第二实施方式涉及的保持机构的切削装置的整体立体图。图11是示出第二实施方式涉及的保持机构的工件单元保持构件的立体图。图12是示出第二实施方式涉及的保持机构的作用的侧视图。标号说明1:半导体晶片(工件)；5:框架；5a:开口部；6:粘贴带；7:工件单元；10:磨削装置；40 搬入机构(搬送机构)；43、172 工件单元保持构件；50、120 工作台构件；53、121 工作台底座；54、124 钩部(框架卡合部);55、122:卡盘工作台(保持工作台)；56,123 保持面；90、180 控制构件；100 切削装置；170 搬送机构。
具体实施例方式[1]第一实施方式磨削装置下面，对将本发明应用于半导体晶片的磨削装置的第一实施方式进行说明。(1)半导体晶片首先，对图1所示的第一实施方式中的工件即圆板状的半导体晶片(以下称作晶片)1进行说明。晶片1是厚度例如为100 700 μ m左右的硅晶片等，在晶片1的表面(在图1中表面处于下侧，因而背面向上方露出)形成有被格子状的分割预定线2划分开的矩形形状的大量器件(芯片区域)3。在各器件3的表面形成有未图示的IC、LSI等电子电路。在晶片1的周面的预定部位形成有表示半导体的结晶方位的直线状的切口(定向平面 (orientation flat))4。该情况下的切口 4与沿一个方向延伸的分割预定线2平行。晶片 1被图2所示的磨削装置10实施背面磨削而减薄至适当厚度，然后该晶片1被沿分割预定线2分割，各器件3被单片化为半导体芯片。如图1所示，晶片1在经由粘贴带6被同心状地一体支撑于环状的框架5的内侧开口部fe的状态下，被供给至磨削装置10。粘贴带6是单面为粘贴面的粘贴带，在该粘贴面贴附框架5和形成有大量器件3的晶片1的表面。框架5由金属等的板材构成，具有刚性，通过支撑框架5来搬送晶片1。框架5为大致圆形形状，其内周缘为正圆状，其外周缘在四个方向被直线状地切掉从而形成了平坦(flat)缘部恥。夹着晶片1对置的两组平坦缘部恥是平行的，其中一组平坦缘部恥与分割预定线2的向一个方向延伸的一方平行，另一组平坦缘部恥与分割预定线2的向另一方向延伸的一方平行。在此，将框架5的外周缘的、在周向相邻的平坦缘部恥之间的4处圆弧部分称作圆弧缘部5c。并且，将晶片1经由粘贴带6支撑于这样的框架5而构成的结构整体称作工件单元7。(2)磨削装置(2-1)磨削装置的概要接着，对图2所示的磨削装置10的结构及基本动作进行说明。在该磨削装置10 中，如以下所说明的那样，从供给侧盒13a内取出一枚工件单元7并借助磨削构件60对晶片1进行背面磨削，然后，将工件单元7通过旋转式清洗装置80进行清洗和干燥处理然后收纳到回收侧盒13b。该过程中的动作由控制构件90自动控制。图2中的标号11是在X轴方向较长的长方体状的基座。在基座11的X轴方向的一端部(图2中Xl方向侧的端部)沿Y轴方向并排设置有供给侧盒座12A和回收侧盒座 12B。在供给侧盒座12A以能够装卸的方式载置供给侧盒13a，多枚上述工件单元7以层叠状态收纳于该供给侧盒13a，在回收侧盒座12B以能够装卸的方式载置空的回收侧盒13b。盒13a、13b为相同结构，盒13a、13b以作为工件单元7的出入口的开口朝向X2方向侧的方式分别载置于盒座12A、12B。在盒13a、13b的夹着开口的两侧的侧壁的内表面，沿上下方向设有多组在Y轴方向分离的左右成对的架板。工件单元7以晶片1处于上侧、粘贴带6处于下侧的方式将框架5载置于左右成对的架板。由此，多枚工件单元7以上下隔开空隙的状态水平地收纳于盒13a、13b内。利用搬入/搬出机器人20取出一枚被收纳于供给侧盒13a内的工件单元7，并将该工件单元7以晶片1处于上侧的方式载置于定位座30并定位于预定的搬送开始位置，该搬入/搬出机器人20具有能够上下活动的回转式连杆臂21。如图3所示，在搬入/搬出机器人20的连杆臂21的末端，隔着托架22具有从下方支撑工件单元7的叉部23，所述托架22以能够回转的方式支撑于所述连杆臂21的末端。叉部23通过使一对板状的支撑板M从靠托架22侧的基端部水平地沿横向分叉从而形成为相互平行地延伸的两股状而形成。在各支撑板M的上表面形成有凹部Ma，工件单元7的框架5嵌入收容在该凹部Ma中。各凹部2 的端部形成为与框架5的圆弧缘部5c对应的圆弧状，框架5以如下状态收容并支撑于叉部23 圆弧缘部5c嵌入凹部Ma的端部的内侧，并且两组平坦缘部恥与支撑板M的延伸方向大致平行或正交。另外，凹部 2 的大小被设定为能够使工件单元7在水平方向稍微移动的程度，以使得工件单元7能够可靠地嵌入到凹部Ma中。工件单元7这样支撑于搬入/搬出机器人20的叉部23并被从供给侧盒13a内取出，然后载置于定位座30。如图3所示，在定位座30的上表面形成有凹陷部30a，搬入/搬出机器人20的叉部23与该凹陷部30a配合。该凹陷部30a向与搬入/搬出机器人20的叉部23对置的Y轴方向内侧(Y2方向侧)敞开，通过使叉部23配合于凹陷部30a，工件单元7被载置于定位座30的凹陷部30a以外的上表面。在定位座30设有内侧的抵接面为平坦面的三个平面抵接块31、32、33、以及内侧的抵接面弯曲的一个曲面抵接块34。从定位座30的中心观察，这些抵接块31 34中的曲面抵接块；34配置于Xl方向，平面抵接块31、32、33分别配置于X2方向、Yl方向、Y2方向。 Y2方向侧的平面抵接块33被固定于凹陷部30a的敞开侧的端部。除该固定平面抵接块33 以外的抵接块31、32、34设于定位座30的除凹陷部30a以外的上表面，这些抵接块31、32、 34中的曲面抵接块34被固定在上表面。与曲面抵接块34对置的X2方向侧的平面抵接块31和与固定平面抵接块33对置的Yl方向侧的平面抵接块32被支撑成能够分别在X轴方向、Y轴方向滑动(以下称作可动平面抵接块31、32)。当支撑工件单元7的叉部23嵌入凹陷部30a时，固定于凹陷部30a 的端部的固定平面抵接块33被配置在叉部23的基端部与工件单元7之间的空间23a中。通过该定位座23，首先，搬入/搬出机器人20的叉部23嵌入到凹陷部30a从而将工件单元7载置于该定位座30的上表面。此时，可动平面抵接块31、32位于外侧，如图 4的(a)所示，工件单元7被四个抵接块31 34包围。接下来，叉部23向Y2方向水平地移动从而从凹陷部30a退开。在图4的(a)中，工件单元7处于平坦缘部釙未与X、Y轴方向平行而是稍稍倾斜的状态。接着，如图4的(b)所示，使与固定平面抵接块33对置的一侧的可动平面抵接块 32向工件单元7方向即Y2方向前进，将工件单元7的框架5夹持于可动平面抵接块32和固定平面抵接块33之间。由此，工件单元7被矫正成框架5的平坦缘部恥与X、Y轴方向平行的端正的姿态，并且工件单元7被实施了 Y轴方向的定位。接着，如图4的(c)所示，使与曲面抵接块34对置的一侧的可动平面抵接块31向工件单元7方向即Xl方向前进，将工件单元7的框架5夹持于可动平面抵接块31和曲面抵接块34之间。由此，工件单元7被实施了 X轴方向的定位，从而工件单元7被定位于上述预定的搬送开始位置。如上所述地通过定位座30而定位于搬送开始位置的工件单元7由搬入机构(搬送机构)40从定位座30拿起，并以露出的晶片1的背面朝上的状态被保持于工作台构件 50，该工作台构件50被定位于搬入/搬出位置。如图5所示，工作台构件50具备圆形盘状的工作台底座53，该工作台底座53 在上表面形成有被外周缘的环状凸部51包围而成的凹陷部52 ；以及圆板状的卡盘工作台 (保持工作台)55，该卡盘工作台55被固定于工作台底座53的凹陷部52的中央。卡盘工作台阳是利用抽吸空气产生的负压作用来对载置于水平上表面即保持面56的工件(在此情况下为晶片1)进行抽吸保持的一般公知的真空卡盘式卡盘工作台。保持面56具有与晶片1同等的直径，晶片1隔着粘贴带6被同心状地载置于保持面56并被抽吸保持。在工作台底座53的凹陷部52的外周部在周向隔开相等间隔地固定有多个(在此情况下为四个)钩部(框架卡合部)54。如图6所示，钩部M是具有支脚部5 和从支脚部Ma的上端水平地向内周侧延伸的按压件Mb的倒L字状的板状件，支脚部Ma的下端部被固定于凹陷部52。如图6的(b)所示，钩部M的按压件54b的纵剖面为下侧的边(下底)比上侧的边(上底)短的左右对称的大致梯形形状，在位于最下方的中央的下表面Mc的两侧形成有锥形面Md。按压件54b的上表面5 是大致水平的平坦面，该上表面5 位于比卡盘工作台阳的保持面56靠下方的位置。因此，按压件Mb的下表面Mc当然也位于比该保持面56靠下方的位置。工件单元7通过搬入机构40而将晶片1隔着粘贴带6成同心状地载置于卡盘工作台阳的保持面56，并且框架5的上表面被按压成比保持面56靠下方。接着，通过工作台构件50的旋转，框架5的圆弧缘部5c的周缘部进入并卡合于钩部M的按压件54b的下方，通过该按压件Mb，框架5保持成位于比保持面56靠下方的位置的状态。在本实施方式中，由上述搬入机构40、设于工作台底座53的钩部M和控制构件90构成了本发明涉及的保持机构。该保持机构的搬入机构40的结构以及将工件单元7保持至工作台构件50的保持动作将在后文详细叙述。如图5所示，工作台底座53以能够旋转的方式支撑于滑动座14，并通过未图示的旋转驱动机构而进行旋转，其中所述滑动座14以能够在X轴方向移动的方式设在基座11 上，即，工作台构件50整体能够进行旋转。保持于工作台构件50的工件单元7与滑动座14 一起在X2方向移动从而被送到加工位置。在加工位置的上方配设有图2所示的磨削构件 60。在基座11上以伸缩自如的方式设有波纹状的罩15，该罩15盖住滑动座14的移动路径来防止磨削碎屑等掉落到基座11内。通过滑动座14在X轴方向的移动，工作台构件50 在Xl方向侧的上述搬入/搬出位置与X2方向侧的磨削构件60的下方位置即加工位置之间进行往复移动。如图2所示，磨削构件60以能够沿Z轴方向升降的方式设于立柱16，该立柱16立起设置于基座11的X轴方向的端部。即，在立柱16的前面(XI方向侧的面)设置有沿Z 轴方向延伸的引导件17，磨削构件60以滑动自如的方式经滑动板18装配于引导件17。这样，通过使由伺服马达19a驱动的滚珠丝杠式的加工进给构件19工作，磨削构件60经滑动板18在Z轴方向升降。磨削构件60具备壳体61，该壳体61固定于滑动板18 ；未图示的主轴，该主轴被支撑在壳体61内并沿Z轴方向延伸；磨轮62，该磨轮62固定于该主轴的下端；以及主轴马达63，该主轴马达63驱动主轴旋转。在磨轮62的下端面呈环状地排列有大量磨削磨具 62a。磨削磨具6 采用以金属粘接剂或树脂结合剂等结合剂使金刚石磨粒固定而成形的金刚石磨具等。利用磨削构件60对定位于上述加工位置的工件单元7的晶片1的露出于上方的背面进行磨削，使晶片1减薄至目标厚度。磨削构件60的磨削这样进行一边通过加工进给构件19使磨削构件60与滑动板18 —起下降，一边使主轴马达19a运转以将与主轴一起旋转的磨轮62的磨削磨具6 按压于晶片1的背面。关于晶片1的背面磨削，通过一边进行这样的磨削构件60的磨削动作，一边使工作台底座53向一个方向旋转以使晶片1自转， 从而对整个背面进行磨削。通过用未图示的接触式厚度测定构件对晶片1的上表面高度和形成为与卡盘工作台阳的保持面56高度相同的环状凸部51的上表面高度进行测量，来逐一测定晶片1的厚度，在测定值达到目标值的时刻结束背面磨削。在晶片1的背面磨削结束后，磨削构件60向上方退开，接下来使滑动座14向Xl 方向移动，使工件单元7回到搬入/搬出位置，停止卡盘工作台55的真空运转，从而使将晶片1保持到保持面56的抽吸保持被解除。接着，工件单元7通过搬出机构70而从工作台构件50被搬出，并被搬送至旋转式清洗装置80。搬出机构70与上述搬入机构40是同样的结构，与搬入机构40 —起将在后文叙述。如图2所示，旋转式清洗装置80构成为，在通过升降式的罩81a对内部进行开闭的壳体81内，配设有真空卡盘式的旋转工作台82，从未图示的清洗水喷射喷嘴对载置于该旋转工作台82并被抽吸保持的工件单元7喷射清洗水，接着喷射干燥空气。工件单元7通过搬入机构40被载置到旋转工作台82，关闭罩81a来在壳体81内对工件单元7进行清洗、干燥处理。在旋转式清洗装置80对工件单元7的清洗、干燥处理结束后，打开罩81a，通过搬入/搬出机器人20将工件单元7从旋转工作台82搬出。然后，接着通过搬入/搬出机器人20收纳到回收侧盒13b内。以上是磨削装置10的结构和基本的动作，接下来，对包括上述搬入机构40的保持机构和搬出机构70进行说明。(2-2)保持机构的结构和动作如图5所示，上述搬入机构40具备臂部42，所述臂部42以能够在水平方向回转的方式经由旋转轴41支撑于基座11 ；以及工件单元保持构件43，该工件单元保持构件43 被固定在臂部42的末端下表面。旋转轴41以轴向沿Z轴方向延伸的状态支撑于基座11。旋转轴41通过配置在基座11内的未图示的旋转/升降驱动机构来进行旋转和升降动作。因此，臂部42和工件单元保持构件43形成为与旋转轴41 一体地旋转和升降。工件单元保持构件43是通过在十字状的辐条部44的末端部固定环状的环部45 而构成的，辐条部44的中心被固定在臂部42的末端。在辐条部44的多个(在此情况下为四个)末端部形成有向下方突出的台阶部44a。环部45的上表面固定在该台阶部4 的下表面。环部45由具有刚性的正圆形状的环状板材构成，由环部45的下表面构成对工件单元7的框架5从上表面侧向下方进行按压的按压面45b(参照图8)。在环部45将框架5向下方按压时，环部45被定位成与框架5构成同心状。环部 45的内径为与框架5的内径大致相同的尺寸。如图7所示，环部45的外径被设定成不会从框架5的平坦缘部恥超出到外侧的尺寸。此外，上述四个钩部M的对置的两组钩部M的按压件54b之间的间隔被设定为，如图7的(a)所示，比框架5的彼此平行的平坦缘部恥之间的距离大，并且如图7的(b)所示，比框架5的对角上的圆弧缘部5c之间的距离窄。因此，框架5形成为，只有在各平坦缘部恥处于与各钩部M对应的特定的朝向的情况下，容许框架5穿过各钩部M的内侧而进入到比按压件54b靠下方的位置。此处，将各钩部M 与各平坦缘部恥对应的位置称作容许框架进入位置。
在环部45的上表面在周向隔开相等间隔地设有多个(在此情况下为四个)框架保持部46。如图8所示，框架保持部46具备配设于环部45的下侧的保持垫47 ；支撑保持垫47的板簧48 ；以及罩49。保持垫47的下表面形成为吸附面47a，该吸附面47a固定在轴部47b的下端部。在环部45的配设有保持垫47的下表面形成有能够收纳保持垫47的槽45a，轴部47b以能够沿上下方向滑动的方式插入在环部45的形成于槽45a的上方的薄壁部45c中。在轴部47b，向环部45的上表面侧突出的突出部47c被固定在板簧48的摆动端部。板簧48的基端部固定在形成于环部45的上表面的凸部45d，该板簧48的摆动端部向上下方向弹性地摆动。罩49覆盖板簧48和轴部47b地固定于环部45的上表面。在保持垫47的轴部47b连接有空气抽吸管47d，该空气抽吸管47d用于使保持垫 47的吸附面47a形成为负压。空气抽吸管47d以能够滑动的方式贯穿罩49并向上方延伸， 该空气抽吸管47d经由未图示的软管与空气抽吸源连通。在空气抽吸源运转时，保持垫47 的吸附面47a形成负压，从而将框架5抽吸保持在该吸附面47a。在板簧48未受到外力的通常状态下，如图8的(a)所示，经由轴部47b被弹性地支撑于板簧48的保持垫47的吸附面47a位于比环部45的下表面(按压面45b)靠下方的位置，从而能够以该吸附面47a吸附保持框架5的上表面。此外，当保持垫47受到相对地向上方推动的外力时，如图8的(b) (c)所示，保持垫47—边使板簧48向上方变形一边进入到槽45a内。以上是搬入机构40的结构，接下来，对通过包括该搬入机构40的上述保持机构将工件单元7从定位座30搬入工作台构件50、并且使工件单元7的框架5与该保持机构的钩部財卡合的动作进行说明。该动作当然也是由控制构件90自动控制的，在该过程中，包括了本发明涉及的工件单元的保持方法。当工件单元7通过定位座30定位于搬送开始位置后，使搬入机构40的臂部42回转，使工件单元保持构件43被搬送至定位座30的上方为止。接着，使旋转轴41下降并且使保持垫47进行真空运转，由此，将框架5的上表面抽吸保持在保持垫47的吸附面47a。 此时，借助于板簧48的弹性，保持垫47上下略微进行动作，将框架5的上表面可靠地吸附于吸附面47a。接下来，使旋转轴41上升，工件单元7通过工件单元保持构件43而从定位座30 提起，臂部42向图5中的箭头D方向转动，如图9的(a)所示，工件单元保持构件43在定位于搬入/搬出位置的工作台构件50的上方停止。在此，工作台构件50适当地旋转，如图 7的(a)所示，各钩部M被定位于上述容许框架进入位置。接着，使旋转轴41下降，工件单元保持构件43朝向下方的工作台构件50下降。这时，如图9的(b)所示，晶片1隔着粘贴带6被载置于卡盘工作台55的保持面56(工件载置工序)。接着，通过使旋转轴41进一步下降，仅框架5 —边使粘贴带6伸长一边穿过钩部M的内侧地被下压。在框架5被工件单元保持构件43下压的过程中，如图8的(b)所示，保持垫47受到来自框架5的向上方的外力而进入槽45a。接着，板簧48也受到该外力而向上方发生弹性变形，由此保持垫47 —边靠近环部45 —边下降。在工件单元保持构件43进一步下降时，如图8的(c)所示，环部45的下表面即按压面4 接触框架5的上表面，并通过该按压面4 将框架5下压。接着，当框架5被下压至钩部M的按压件Mb的下侧后使工件单元保持构件43的下降停止。接下来，工作台构件50向图7的(b)的箭头E方向旋转预定角度(在此情况下为45°左右)，如图9的(c) 所示，框架5的圆弧缘部5c的周缘部进入钩部M的按压件Mb的下侧从而被卡合。由此， 通过钩部M的按压件54b将框架5保持在定位于比卡盘工作台55的保持面56靠下方的位置的状态(框架保持工序)。在如上所述地通过工件单元保持构件43将框架5下压时，如图6的(b)所示，只要将框架5的圆弧缘部5c的周缘下压至能够与钩部M的按压件54b的锥形面54d抵接的位置即可。当在框架5被下压至该位置后使工作台构件50旋转时，如该图的箭头所示，圆弧缘部5c的周缘与锥形面54d抵接，接着圆弧缘部5c的周缘与锥形面54d滑动接触，由此， 框架5被引导向下表面Mc，在圆弧缘部5c的上表面与按压件Mb的下表面5 抵接的状态下卡合。通过进行这样的动作，通过未发生松弛且带有张紧力的粘贴带6，将框架5的圆弧缘部5c在与按压件54b的下表面5 压接的状态下卡合，从而框架5被可靠地保持于钩部54。在这样将框架5卡合于钩部M的按压件54b并保持为定位于比卡盘工作台55的保持面56靠下方的位置的状态后，使卡盘工作台55的保持面56进行真空运转，隔着粘贴带6将晶片1抽吸保持于该保持面56 (工件保持工序)。通过以上动作，完成工作台构件 50对工件单元7的保持。另外，环部45的外径被设定为这样的尺寸当工作台构件50旋转而将圆弧缘部 5c卡合于钩部M时，环部45不会干涉到钩部M，且不会阻碍工作台构件50的旋转。此外， 辐条部44的下表面与环部45的上表面的高度间隔被设定为这样的尺寸在环部45下降至使框架5与钩部M卡合的高度的状态下，辐条部44的下表面可靠地从晶片1的上表面离开而不会进行接触。在如上所述地完成工作台构件50对框架5的保持后，停止保持垫47的真空运转， 工件单元保持构件43向上方退开。此后，工件单元7如上所述地被运送至加工位置，并由磨削构件60对上表面(背面)进行磨削，而在磨削时，由于框架5被保持在比卡盘工作台 55的保持面56靠下方的位置，因此磨削磨具6 不会与框架5干涉。此外，由于钩部M的上端面即按压件M的上表面5 也位于比卡盘工作台55的保持面56靠下方的位置，因此磨削磨具62a也不会与钩部M干涉。(2-3)搬出机构的结构和动作接下来，对搬出机构70进行说明，不过搬出机构70的结构与搬入机构40是相同结构，因此关于结构则如图5所示地对相同要素标以相同标号并省略说明。搬出机构70将结束晶片1的背面磨削并回到搬入/搬出位置的工件单元7从工作台构件50取出，并搬送至旋转式清洗装置80。通过搬出机构70将工件单元7从工作台构件50取出的动作与搬入机构40使工件单元7保持在工作台构件50的动作相反。S卩，如图9的(c)所示，使工件单元保持构件 43下降，使环部45与框架5的上表面接触，通过保持垫47对框架5的上表面进行抽吸。接着，解除卡盘工作台55的保持面56的真空运转，在使工作台构件50旋转从而如图7的(a)所示将钩部M定位到容许框架进入位置后，使工件单元保持构件43上升，如图9的(b) (a)所示，将工件单元7从工作台构件50向上方提起。此后，使臂部42向图 5的箭头F方向回转，将工件单元7搬送至旋转式清洗装置80，将工件单元7从工件单元保持构件43载置到旋转工作台82。(2-4)保持机构的作用效果根据上述第一实施方式的保持机构，在利用搬入机构40将晶片1载置到卡盘工作台阳的保持面56后，通过继续将框架5下压，来将框架5定位于比保持面56靠下方的位置，并且通过在该状态下使工作台构件50旋转，使框架5与钩部M卡合从而将框架5保持在定位于比卡盘工作台55的保持面56靠下方的位置的状态。搬入机构40作为将工件单元7从定位座30搬入工作台构件50的部件，此外，旋转的工作台构件50作为用于对晶片1的整个背面进行磨削的部件，均为受到自动控制的所述磨削装置10的已有的构成要素。因此在本实施方式中，能够恰当地进行将工件单元7的框架5定位并保持于比卡盘工作台55的保持面56靠下方的位置的动作，而无需作业者的手动作业，且无需使用专用于该目的的机构。另外，根据本实施方式的搬入机构40，按压工件单元7的框架5的工件单元保持构件43的环部45具有按压面45b，该按压面4 与框架5的上表面的大致整个面接触地向下方进行按压。因此，通过该按压面4 充分地向框架5传递向下方的按压力，框架5整体被充分地向下方按压。由此，使框架5定位于比卡盘工作台55的保持面56靠下方的位置的动作被可靠地执行。即，作为将框架5下压的部件，优选像上述环部45那样伴随着工件单元保持构件43的下降充分地将向下方下压框架5的按压力传递到框架5整体的形态的部件。[2]第二实施方式切削装置接下来，参照图10 图12对将本发明应用于切削装置而得到的第二实施方式进行说明，该切削装置将如上所述地实施了背面磨削的晶片1沿分割预定线2切断并分割从而切割为大量器件(半导体芯片)3。晶片1的切割在背面磨削后继续在保持上述工件单元 7的状态下进行。(1)切削装置(1-1)切削装置的结构以下，对图10所示的第二实施方式涉及的切削装置100的结构进行说明。在该切削装置100中，如以下所说明的那样，工件单元7被搬入并保持于工作台构件120，利用切削刀具164切割晶片1，然后将工件单元7搬出。该过程中的动作由控制构件180自动控制。本实施方式的切削装置100是将一对切削刀具164彼此对置地配置的双轴对置型切削装置。图10的标号101是基座。在该基座101的上表面，以能够沿一对引导件102在 X轴方向移动自如的方式设有滑动座110。滑动座110借助于驱动机构113在X轴方向进行往复移动，该驱动机构113通过马达111使滚珠丝杠112动作。在滑动座110的上表面隔着圆筒状的壳体115配设有工作台构件120。工作台构件120具备圆板状的工作台底座121以及固定在工作台底座121的中央的圆板状的卡盘工作台(保持工作台)122。卡盘工作台122是与上述第一实施方式的卡盘工作台55相同的真空卡盘式工作台，该卡盘工作台122对载置在其上表面的水平保持面123上的晶片1进行抽吸保持。保持面123具有与晶片1同等的直径，晶片1隔着粘贴带6成同心状地载置在保持面123上并被抽吸保持于该保持面123。在工作台底座121的上表面的外周部在周向隔开相等间隔地固定有多个(在此情况下为四个)钩部(框架卡合部)124。这些钩部IM与图6所示的上述第一实施方式的钩部讨是同样的部件，如图12所示，该钩部124是具有支脚部12 和从支脚部12 的上端向内周侧水平地延伸的按压件124b的倒L字状的板状件，支脚部12 的下端部被固定于工作台底座121。此外，按压件124b的剖面形状也与钩部讨相同，在位于最下方的中央的下表面12 的两侧形成锥形面124d这一点、以及上表面12 和下表面12 位于比卡盘工作台122的保持面123靠下方的位置这一点也是相同的。另外，钩部124的位置也如图7所示是相同的，四个钩部124中对置的两组钩部 124的按压件124b之间的间隔被设定为，比框架5的彼此平行的平坦缘部恥之间的距离大，且比框架5的对角上的圆弧缘部5c之间的距离窄。因此，当钩部IM位于与各平坦缘部恥对应的容许框架进入位置时，容许框架5穿过各钩部124的内侧并进入到比按压件124b 靠下方的位置。工作台底座121以能够旋转的方式支撑于壳体115，工作台底座121通过收纳在壳体115内的未图示的旋转驱动机构而旋转。即工作台构件120整体能够旋转。此外，工作台构件120与滑动座110 —起通过驱动机构113在X轴方向近前侧(XI方向侧)的搬入/ 搬出位置和进深侧(X2方向侧)的加工位置之间进行往复移动。在基座101上的X2方向侧固定有跨越加工位置的门形立柱130。该门形立柱130 具备在Y轴方向并排立起设置于加工位置的两侧的一对支脚部131、以及水平地架设在上述支脚部131的上端部之间的梁部132。在梁部132的靠Xl方向侧的表面设有沿Y轴方向延伸的上下一对Y轴引导件133，在这些Y轴引导件133分别以滑动自如的方式安装有第一 Y轴滑动件141和第二 Y轴滑动件142。通过借助于未图示的第一 Y轴进给马达而工作的第一 Y轴滚珠丝杠进给机构141A，使第一 Y轴滑动件141沿Y轴引导件133往复移动。此外，通过借助于第二 Y轴进给马达14 而工作的第二 Y轴滚珠丝杠进给机构142A，使第二 Y轴滑动件142沿Y轴引导件133往复移动。在第一 Y轴滑动件141和第二 Y轴滑动件142分别设有沿Z轴方向延伸的一对Z 轴引导件134，第一 Z轴滑动件151以滑动自如的方式安装于第一 Y轴滑动件141的Z轴引导件134，此外，第二 Z轴滑动件152以滑动自如的方式安装于第二 Y轴滑动件142的Z 轴引导件134。通过借助于第一 Z轴进给马达151a而工作的第一 Z轴滚珠丝杠进给机构 151A，使第一 Z轴滑动件151沿Z轴引导件134升降。此外，通过借助于第二 Z轴进给马达 152a而工作的第二 Z轴滚珠丝杠进给机构152A，使第二 Z轴滑动件152沿Z轴引导件134 升降。第一切削构件161固定于第一 Z轴滑动件151的下端部，第二切削构件162固定于第二 Z轴滑动件152的下端部。各切削构件161、162为相同结构，各切削构件161、162构成为在长方体状的主轴壳体163内收纳通过伺服马达等而高速旋转的圆筒状的旋转轴， 在从主轴壳体163的末端开口突出的该旋转轴的末端，同心状地安装有圆板状的上述切削刀具164。切削构件161、162的各主轴壳体163以如下状态分别固定于第一 Z轴滑动件151 和第二 Z轴滑动件152的下端部内部的旋转轴与Y轴方向平行且彼此同轴，安装有切削刀具164的末端之间彼此相对。切削构件161、162分别与Y轴滑动件141、142 —体地向Yl 方向或Y2方向移动，从而在Y轴方向相互接近或分离。在主轴壳体163的末端安装有刀具罩165，该刀具罩165用于抑制随着旋转的切削刀具164而溅起的切削液向周围飞溅。具备被切割的晶片1的工件单元7通过搬送机构170被搬入至定位于上述搬入/ 搬出位置的工作台构件120，并且，在切割后仍通过搬送构件170从工作台构件120搬出。搬送机构170通过在上下伸缩臂部171的下端安装工件单元保持构件172而构成。工件单元保持构件172如图11所示具备H状的托架173和设于该托架173的四个端部的保持垫174。上下伸缩臂部171通过未图示的Y轴方向移动机构而在Y轴方向往复移动。保持垫174利用基于空气抽吸产生的负压作用将工件单元7的框架5抽吸保持于下表面的吸附面，框架5以水平状态被保持于各保持垫174。在该第二实施方式中，由上述搬送机构170、设于工作台底座121的钩部IM和控制构件180构成本发明涉及的保持机构。(1-2)切削装置的动作接着，对基于控制构件180的切削装置100的动作进行说明。首先，通过上述保持机构，将具备进行过背面磨削的晶片1的工件单元7从预定的交接位置搬入至被定位于搬入/搬出位置的工作台构件120，并且将该工件单元7保持在工作台构件120。为此，首先，向图10中的Y轴方向移动并停止于预定的交接位置的上方的搬送机构170的上下伸缩臂部171向下方伸出，真空运转的保持垫174吸附于框架5的上表面。框架5被抽吸保持于保持垫174，接下来，上下伸缩臂部171收缩从而将工件单元7提起，然后使上下伸缩臂部171移动至搬入/搬出位置的上方，从而如图12的(a)所示地将工件单元保持构件172定位于工作台构件120的上方。此时，使工作台构件120适当地旋转，将各钩部1 定位于上述容许框架进入位置。接下来，上下伸缩臂部171向下方伸出，工件单元保持构件172朝向下方的工作台构件120下降。这时，如图12的(b)所示，晶片1隔着粘贴带6被载置于卡盘工作台122 的保持面123上(工件载置工序)。接着，通过使上下伸缩臂部171进一步向下方伸出，仅框架5 —边使粘贴带6延伸一边穿过钩部124的内侧而被下压。接着，当框架5被下压至钩部124的按压件124b的下侧后，停止工件单元保持构件172的下降，接下来使工作台构件120旋转预定角度(在该情况下为45°左右)。由此， 如图12的(c)所示，框架5的圆弧缘部5c的周缘部进入钩部124的按压件124b的下侧而进行卡合，框架5保持在被定位于比卡盘工作台122的保持面123靠下方的位置的状态。接下来，使卡盘工作台122的保持面123进行真空运转，将晶片1隔着粘贴带6抽吸保持于该保持面123(工件保持工序)。通过以上步骤，工件单元7被搬入工作台构件120 且被保持到工作台构件120。在如上所述地完成工作台构件120对框架5的保持后，停止保持垫174的真空运转，上下伸缩臂部171收缩，从而工件单元保持构件172向上方退开。接着，使工作台构件120向图10中的X2方向移动，将晶片1搬送至加工位置。并且，在该加工位置，通过切削构件161、162将晶片1沿图1所示的分割预定线2切断、分割， 从而切割成各器件3。
分割预定线2的切断如下进行使工作台构件120旋转以使晶片1自转，由此使分割预定线2与X轴方向平行，然后进行一边使工作台构件120沿X轴方向移动一边将切削刀具164的下端的刃尖切入晶片1的加工进给。此外，切断的分割预定线2的选择通过使切削构件161、162在Y轴方向移动的分度进给来进行。在切割时，由于框架5被保持成比卡盘工作台122的保持面123靠下方，因此切削刀具164的刀尖不会与框架5干涉。在晶片1被切割后，工作台构件120返回搬入/搬出位置，借助搬送机构170将工件单元7从工作台构件120搬出并放回上述交接位置。通过搬送机构170将工件单元7从工作台构件120搬出的动作与搬送机构170将工件单元7保持至工作台构件120的动作相反。即，如图12的(c)所示，使工件单元保持构件172下降，通过保持垫174来抽吸框架5 的上表面。接着，解除卡盘工作台122的保持面123的真空运转，使工作台构件120旋转，以将钩部IM定位于容许框架进入位置，然后使工件单元保持构件172上升，如图12的(b) (a)所示，将工件单元7从工作台构件120向上方提起。接下来，上下伸缩臂部171在图10 的Y轴方向移动，通过搬送机构170将工件单元7放回上述交接位置。此后，晶片1进入下一个工序(例如清洗工序)。(1-3)保持机构的作用效果根据上述第二实施方式的保持机构，在通过搬送机构170将晶片1载置于卡盘工作台122的保持面123后，通过继续将框架5下压，来将框架5定位于比保持面123靠下方的位置，并且，从该状态开始使工作台构件120旋转，从而，框架5与钩部IM卡合而保持在定位于比卡盘工作台122的保持面123靠下方的位置的状态。搬送机构170在预定的交接位置和工作台构件120之间往复搬送工件单元7，并且，旋转的工作台构件120用于将晶片1的所有的分割预定线2切断，搬送机构170和工作台构件120都是受到自动控制的所述切削装置100的已有的构成要素。因此在第二实施方式中，也能够恰当地进行将工件单元7的框架5定位并保持于比卡盘工作台122的保持面 123靠下方的位置的动作，而无需作业者的手动作业，且无需使用专用于该目的的机构。
权利要求
1.一种工件单元的保持方法，该工件单元的保持方法为将工件单元保持至工作台构件的方法，所述工件单元通过将工件经由粘贴带支撑于环状的框架的开口部而构成，所述工作台构件具有保持工作台，该保持工作台的上表面形成为保持所述工件的保持面；工作台底座，该工作台底座支撑所述保持工作台；以及旋转驱动机构，该旋转驱动机构使所述工作台底座以铅直方向为旋转轴旋转，所述工件单元的保持方法的特征在于，所述工件单元的保持方法包括工件载置工序，在该工件载置工序中，将所述工件单元的所述工件隔着所述粘贴带载置于所述保持面；框架下降工序，在该框架下降工序中，使所述工件单元的所述框架下降，以将所述框架定位于比所述保持面靠下方的位置；框架保持工序，在该框架保持工序中，通过所述旋转驱动机构使所述工作台底座旋转， 由此将所述工件单元的所述框架定位于设在所述工作台底座的框架卡合部的下方，并且使该框架保持在定位于比所述保持面靠下方的位置的状态；以及工件保持工序，在该工件保持工序中，在所述工件单元的所述框架定位于所述框架卡合部的下方的状态下，将所述工件隔着所述粘贴带保持于所述保持面。
2.一种工件单元的保持机构，该工件单元的保持机构是将工件单元保持至工作台构件的机构，所述工件单元通过将工件经由粘贴带支撑于环状的框架的开口部而构成，所述工作台构件具有保持工作台，该保持工作台的上表面形成为保持所述工件的保持面；工作台底座，该工作台底座支撑所述保持工作台；以及旋转驱动机构，该旋转驱动机构使所述工作台底座以铅直方向为旋转轴旋转，所述工件单元的保持机构的特征在于，所述工件单元的保持机构包括搬送机构，该搬送机构通过吸附于所述工件单元的所述框架的上表面来保持该工件单元，而且将该工件单元搬送至与所述工作台构件对应的位置；框架卡合部，该框架卡合部设于所述工作台底座，用于将所述工件单元的所述框架保持在定位于比所述保持面靠下方的位置的状态；以及控制构件，该控制构件使所述搬送机构下降，以将该搬送机构所保持的所述工件单元的所述框架定位于比所述保持面靠下方的位置，接下来，通过所述旋转驱动机构使所述工作台底座旋转，以使所述框架卡合于所述框架卡合部的下方。
全文摘要
本发明提供一种工件单元的保持方法和保持机构，能恰当进行将工件单元的框架定位并保持于比保持工作台的保持面靠下方的位置的动作，而无需作业者的手动作业且无需使用专用于该目的的机构。通过搬入机构(搬送机构)(40)的工件单元保持构件(43)抽吸保持工件单元(7)的框架(5)，使搬入机构的臂部(42)回转以将工件单元定位于工作台构件(50)上方，使工件单元保持构件下降以将晶片载置于卡盘工作台(55)的保持面(56)，通过使工件单元保持构件继续下降而将框架下压并定位于比保持面靠下方位置。然后，使工作台底座(53)旋转以使框架卡合并保持在设于工作台底座的多个钩部(54)(框架卡合部)的按压件(54b)下方。
文档编号H01L21/00GK102194732SQ20111003414
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月31日 优先权日2010年2月2日
发明者山中聪, 门田宏太郎 申请人:株式会社迪思科