CN101140892A - 加工装置和吸盘工作台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种加工装置和吸盘工作台，即使晶片大直径化且吸盘工作台大直径化，也不会出现以下情况：吸盘工作台因温度变化而弯曲、或者抽吸保持部发生破裂、或抽吸保持部从框体脱离。用多孔陶瓷来形成构成吸盘工作台(20)的抽吸保持部(21)，并且所述多孔陶瓷以线膨胀系数9.0×10－6/℃与形成框体(22)的不锈钢的线膨胀系数10.4×10－6/℃大致相同的氧化锆为主成分，由此，可消除吸盘工作台因温度变化而弯曲、或者抽吸保持部发生破裂、或者抽吸保持部从框体脱离这样的问题，在晶片大直径化且吸盘工作台大直径化的情况下，即使存在温度变化，也可抑制吸盘工作台的上表面精度的下降，可高精度地加工晶片。
Description
技术领域
本发明涉及对晶片实施加工的加工装置和在该加工装置中使用的、保持晶片的吸盘工作台。
背景技术
通过分割预定线划分形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(large scale integration：大规模集成电路)等多个器件的晶片，由切削装置分割成各个器件，并用于移动电话、个人计算机等电子设备。
切削装置具有：保持晶片的吸盘工作台；对保持在该吸盘工作台上的晶片进行切削的切削单元；对吸盘工作台和切削单元相对地进行切削进给的切削进给单元；以及对吸盘工作台和切削单元相对地进行分度进给的分度进给单元，该切削装置可高效地将晶片分割成各个器件。
这里，为了可靠地切削晶片，需要高精度地控制对晶片的切入深度，在切削装置中，通过在实际进行切削之前进行切削刀具的调整作业，来确保切削刀具的切入深度的精度。在该切削刀具的调整作业中，切削刀具和吸盘工作台上表面的基准位置通过使切削刀具和吸盘工作台的框体接触并在接触时通电来进行电检测，所以围绕吸盘工作台的抽吸保持部的框体由具有导电性的金属形成(例如，参照专利文献1、2等)。
此外，为了提高生产效率，晶片的直径有300mm、甚至450mm的大直径化的趋势，保持晶片的吸盘工作台也对应于晶片的直径而有大直径化的趋势。
专利文献1：日本特开平11-254259号公报
专利文献2：日本特开2003-291043号公报
但是，现有的吸盘工作台是通过将用氧化铝陶瓷(线膨胀系数为6.0×10-6/℃)形成的抽吸保持晶片的多孔状抽吸保持部、和围绕该抽吸保持部的由不锈钢(线膨胀系数为10.4×10-6/℃)形成的框体用环氧树脂等结合起来而构成的，所以因抽吸保持部和框体的线膨胀系数的不同，而存在因为温度变化而引起吸盘工作台弯曲、或者抽吸保持部发生破裂、或者抽吸保持部从框体脱离这样的问题。特别是在要保持的晶片大直径化、且吸盘工作台大直径化的情况下，由于温度变化而引起的吸盘工作台的弯曲的程度变大，加工时的切入精度下降，所以不能高精度地加工晶片。
发明内容
本发明鉴于上述问题而完成，其目的是提供一种即使晶片大直径化且吸盘工作台大直径化，也不会出现吸盘工作台因温度变化而弯曲、或者抽吸保持部发生破裂、或者抽吸保持部从框体脱离的情况的加工装置和吸盘工作台。
为了解决上述问题达到上述目的，本发明的加工装置为这样的加工装置：具有保持晶片的吸盘工作台；对保持在该吸盘工作台上的晶片进行加工的加工单元；对所述吸盘工作台和所述加工单元相对地进行加工进给的加工进给单元；以及对所述吸盘工作台和所述加工单元相对地进行分度进给的分度进给单元，其特征在于，所述吸盘工作台具有：抽吸保持晶片的抽吸保持部；和围绕该抽吸保持部的、由金属形成的框体，所述抽吸保持部由线膨胀系数与形成所述框体的金属的线膨胀系数大致相同的多孔陶瓷形成。
此外，本发明的加工装置根据上述发明，其特征在于，所述框体由不锈钢形成，所述抽吸保持部由以氧化锆为主成分的多孔陶瓷形成。
此外，本发明的加工装置根据上述发明，其特征在于，所述加工单元是切削单元，其具有：可自由装卸地安装有切削刀具的主轴；和壳体，其将该主轴支撑为可以旋转，并且该壳体包括进行旋转驱动的驱动源。
另外，本发明的吸盘工作台是保持晶片的吸盘工作台，其特征在于，该吸盘工作台具有：抽吸保持晶片的抽吸保持部；和围绕该抽吸保持部的、由金属形成的框体，所述抽吸保持部由线膨胀系数与形成所述框体的金属的线膨胀系数大致相同的多孔陶瓷形成。
另外，本发明的吸盘工作台根据上述发明，其特征在于，所述框体由不锈钢形成，所述抽吸保持部由以氧化锆为主成分的多孔陶瓷形成。
根据本发明的加工装置和吸盘工作台，由于用线膨胀系数与形成框体的金属的线膨胀系数大致相同的多孔陶瓷形成构成吸盘工作台的抽吸保持部，所以可消除吸盘工作台因温度变化而弯曲、或者抽吸保持部发生破裂、或者抽吸保持部从框体脱离的问题，因此，具有这样的效果：在晶片大直径化且吸盘工作台大直径化的情况下，即使存在温度变化，也能抑制吸盘工作台的上表面精度的下降，能够高精度地加工晶片。
特别是如果相对于由不锈钢(线膨胀系数为10.4×10-6/℃)形成的框体，由以氧化锆为主成分的多孔陶瓷(线膨胀系数为9.0×10-6/℃)形成抽吸保持部，则能够与框体的线膨胀系数大致相同，并且由于氧化锆是氧化物，所以其制造也比较易于烧结，能够通过与氧化铝陶瓷的情况相同的生产工序、设备等进行制造。此外，在通过研磨加工来使抽吸保持部的吸附面平坦时，在为氧化铝多孔原料的情况下，弯曲强度为350MPa、脆性高，维氏硬度为15GPa、维氏硬度高，所以成为脆性模式的加工，形成了聚集锋利的针尖而成的吸附面，与此相对，在以氧化锆为主成分的多孔原料的情况下，弯曲强度为1000MPa、韧性高，维氏硬度为13GPa、维氏硬度低，因此可进行塑性模式下的加工，从而具有这样的效果：能够形成聚集微小的平面而成的平滑的吸附面，能够减轻对抽吸保持的晶片的破坏，可减少切割加工时的背面破片和背面裂纹的发生。再有，以氧化锆为主成分的多孔材料的体积电阻率为106Ω·cm～1010Ω·cm，比体积电阻率为1014Ω·cm以上的氧化铝多孔材料的电阻低，所以具有静电不易蓄积、能够减小静电对晶片的破坏的效果。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的加工装置的一个示例的外观立体图。
图2是提取图1中的加工单元周围的结构进行表示的立体图。
图3是表示吸盘工作台部分的外观立体图。
图4是图3的分解立体图。
图5是图4中的抽吸保持部和框体的分解立体图。
图6是将框体翻过来进行表示的立体图。
标号说明
10：加工装置；20：吸盘工作台；21：抽吸保持部；22：框体；40：加工单元；41：切削刀具；42：主轴；43：壳体；60：加工进给单元；80：分度进给单元。
具体实施方式
下面参照附图来对作为用于实施本发明的最佳实施方式的加工装置进行说明。
图1是表示本发明实施方式的加工装置的一个示例的外观立体图，图2是提取该加工单元周围的结构进行表示的立体图。本实施方式的加工装置10应用于对晶片W沿分割预定线进行切削的切削装置，作为概要结构，如图1所示，具有盒体部11、搬入搬出单元12、搬送单元13、清洗单元14、搬送单元15以及吸盘工作台20、摄像单元30和加工单元40。
盒体部11在晶片W通过保持带T而与框架F成为一体的状态下容纳多个晶片W。搬入搬出单元12将在盒体部11中容纳的晶片W搬出到搬送单元13可进行搬送的载置区域，并且将切削处理完的晶片W搬入到盒体部11中。搬送单元13将由搬入搬出单元12搬出到载置区域的晶片W搬送到吸盘工作台20上。此外，清洗单元14对由加工单元40处理完的晶片W进行清洗。搬送单元15将加工单元40处理完的晶片W从吸盘工作台20上搬送向清洗单元14。
加工单元40具有：可自由装卸地安装有切削刀具41的主轴42；和圆筒状的壳体43，其将该主轴42支撑为可以旋转，并且该壳体43包括进行旋转驱动的未图示的驱动源，加工单元40作为使切削刀具41作用在保持于吸盘工作台20上的晶片W上、并进行切削的切削单元而构成。这里，切削刀具41是将例如金刚石磨粒通过镀镍而固定的电铸刀具。
如图2所示，摄像单元30设于壳体43的侧部，是安装有对保持于吸盘工作台20上的晶片W的表面进行摄像的CCD照相机等的显微镜，该摄像单元30是供切削刀具41相对于要切削的分割预定线的定位的调整用单元。
如图2所示，保持晶片W的吸盘工作台20与驱动源50连接，并且可以旋转。驱动源50固定在移动基座51上。这里，加工装置10具有用于进行加工动作所必需的进给动作的加工进给单元60、切入进给单元70和分度进给单元80。
加工进给单元60用于通过使移动基座51在X轴方向上移动，来相对于加工单元40在X轴方向上相对地对吸盘工作台20进行加工进给。加工进给单元60由以下部件构成：沿X轴方向配置的滚珠丝杠61；连接于滚珠丝杠61的一端的脉冲电动机62；以及与滚珠丝杠61平行地排列的一对导轨63，在滚珠丝杠61上螺合有设在移动基座51的下部的未图示的螺母。滚珠丝杠61构成为，被脉冲电动机62驱动而旋转，随着该旋转，移动基座51由导轨63引导着在X轴方向上移动。
切入进给单元70用于通过使支撑加工单元40的壳体43的支撑部52相对于壁部53在Z轴方向上移动，来使加工单元40升降，从而控制相对于晶片W的切入量。切入进给单元70具有：在壁部53的一个面上沿Z轴方向配置的滚珠丝杠71；使该滚珠丝杠71转动的脉冲电动机72；以及与滚珠丝杠71平行地排列的一对导轨73，在滚珠丝杠71上螺合有支撑部52内部的未图示的螺母。支撑部52构成为，随着滚珠丝杠71被脉冲电动机72驱动而转动，支撑部52由导轨73引导着沿Z轴方向升降，支撑在支撑部52上的加工单元40的切削刀具41也沿Z轴方向升降。
分度进给单元80用于通过使经支撑部52支撑加工单元40的壳体43的壁部53沿Y轴方向移动，来相对于吸盘工作台20在Y轴方向上相对地对加工单元40进行分度进给。分度进给单元80由以下部件构成：沿Y轴方向上配置的滚珠丝杠81；连接于该滚珠丝杠81的一端的脉冲电动机82；以及与滚珠丝杠81平行地排列的一对导轨83，在滚珠丝杠81上螺合有在与壁部53一体地形成的移动基座54的内部设置的未图示的螺母。滚珠丝杠81构成为，被脉冲电动机82驱动而旋转，随着该旋转，移动基座54由导轨83引导着在Y轴方向上移动。
这样的结构的加工装置10，使高速旋转的切削刀具41通过切入进给单元70所进行的切入进给而以预定的切入深度切入保持在吸盘工作台20上的晶片W，同时通过加工进给单元60相对于加工单元40在X轴方向上相对地对吸盘工作台20进行加工进给，由此可切削加工晶片W上的分割预定线，从而形成切削槽。同一方向的下一分割预定线的切削加工，通过使用分度进给单元80相对于吸盘工作台20在Y轴方向上相对地对加工单元40的切削刀具41进行相当于分割预定线宽度的分度进给，来同样地重复进行。并且，在沿同一方向的全部分割预定线形成切削槽后，通过吸盘工作台20的旋转来使晶片W旋转90°，并沿新配置在X轴方向上的全部分割预定线通过加工单元40重复同样的切削加工，从而分割成各个器件。
接下来，对本实施方式的加工装置10的吸盘工作台20进行详细说明。图3是表示吸盘工作台20的部分的外观立体图，图4是图3的分解立体图，图5是图4中的抽吸保持部和框体的分解立体图，图6是将框体翻过来进行表示的立体图。
本实施方式的吸盘工作台20具有：抽吸保持晶片W的抽吸保持部21；围绕该抽吸保持部21的、由金属形成的框体22；安装有围绕抽吸保持部21的框体22的基体材料23；以及分别按压框架F的四边的四个夹紧装置24，晶片W通过保持带T与所述框架F成为一体。
基体材料23形成为具有适当厚度的薄型圆柱形状，并设置成可相对于工作台盖55转动，基体材料23通过与驱动源50连接而构成为可以旋转。在基体材料23的中央形成有与抽吸源连通的抽吸孔231，并且形成有定位框体22的圆形凹部232。另外，在基体材料23上，将在相对于基体材料23构成十字状的四个方向上配置的四个夹紧装置24支撑成可分别在半径方向上自由滑动的每组两个的导引销25在构成十字状的四个方向上延伸并被固定。夹紧装置24通过调节螺钉26而在导引销25上的希望位置处自由固定。由此形成了这样的结构：即使作为切削对象的晶片W直径扩大到300mm，甚至450mm，且吸盘工作台20大直径化，通过根据其尺寸来调节夹紧装置24的固定位置，也能够按压与大直径化了的晶片W对应的大小的框架F。
框体22由作为金属、线膨胀系数例如为10.4×10-6/℃的不锈钢(SUS)形成为适当厚度的圆盘形状，在成为下表面的背面侧，如图6所示，形成有与基体材料23的圆形凹部232配合的圆形凸部221。此外，在成为框体22的上表面的表面侧，如图5所示，形成有圆形凹部222，该圆形凹部222具有使抽吸保持部21无间隙地、且在同一平面上地正好配合的大小、深度。再有，在框体22的中央，形成有通过抽吸孔231与抽吸源连通的抽吸孔223，在圆形凹部222的底面形成有同心圆状的多个抽吸槽224，通过从中心向半径方向形成为十字状的连通槽225，抽吸孔223和抽吸槽224连通。
此外，抽吸保持部21由对晶片W的吸附力均匀的多孔构造的圆盘形状构成，该抽吸保持部21用于通过经抽吸孔231、223、连通槽225、抽吸槽224作用来自抽吸源的抽吸力，来通过晶片W下表面的保持带T抽吸保持载置于吸附面211上的晶片W，抽吸保持部21使用大小与成为切削对象的晶片W的大小对应的大小的抽吸保持部。该抽吸保持部21通过滴在框体22的圆形凹部222的抽吸槽224间的底面上的环氧树脂等，而与框体22一体化地结合。此外，抽吸保持部21由线膨胀系数与作为形成框体22的金属的不锈钢的线膨胀系数大致相同的多孔陶瓷，例如以线膨胀系数为9.0×10-6/℃的氧化锆(ZrO2：二氧化锆)为主成分的多孔陶瓷形成。
这里，对由以这样的氧化锆为主成分的多孔陶瓷来制造抽吸保持部21的制法示例进行说明。首先，将为50μm左右的二氧化锆ZrO2以体积比92％、将粘接剂用的SiO2以体积比7％、将粘接剂用的TiO2以体积比1％混合，在高于1000℃的炉中烧结一小时，然后，在炉内自然冷却3～4天，将厚度为10mm左右的抽吸保持部21形成为圆盘形状。在此时的多孔的状态下体积比为40％左右。然后，通过用磨削装置来磨削两面使其平坦以成为希望的厚度(例如3mm～4mm左右)，由此得到以在一个平面上的方式正好配合在圆形凹部222中的希望的抽吸保持部21。
在这样的结构中，在实际进行切削之前，进行切削刀具41的调整作业。即，通过加工进给单元60的加工进给将吸盘工作台20的框体22的上表面定位于与切削刀具41对置的位置上，在该位置处通过切入进给单元70使切削刀具41沿Z轴方向下降。然后，根据在切削刀具41与不锈钢制的框体22的上表面接触时可实现电导通，来确定切削刀具41和吸盘工作台20的上表面的基准位置(切入进给单元70的Z轴方向基准位置)。
在完成这样的调整作业之后，如上述那样实际进行对晶片W的切削加工。在实际的切削动作中，根据在调整作业中设定的基准位置，来高精度地控制相对于在吸盘工作台20上保持的晶片W的切入深度。
这里，根据本实施方式的吸盘工作台20，抽吸保持部21由以氧化锆(ZrO2：二氧化锆)为主成分的多孔陶瓷(线膨胀系数为9.0×10-6/℃)形成，与形成框体22的不锈钢的线膨胀系数10.4×10-6/℃大致相同，所以即使环境温度发生变化，抽吸保持部21和框体22的膨胀伸缩也为相同的程度，从而能够消除吸盘工作台20因温度变化而弯曲、或者抽吸保持部21发生破裂、或者抽吸保持部21从框体22脱离这样的问题。由此，在晶片W直径扩大到300mm，甚至450mm，且吸盘工作台20大直径化的情况下，即使存在温度变化，也能够抑制吸盘工作台20的上表面精度的下降，能够通过切削刀具41高精度地对保持在吸盘工作台20上的晶片W进行切削加工。
此外，本实施方式的抽吸保持部21由以氧化锆为主成分的多孔陶瓷形成，但由于氧化锆是氧化物，所以比较易于烧结，能够通过与现有的氧化铝陶瓷的情况同样的生产工序、设备、管理等来进行制造。
另外，在通过磨削加工来使抽吸保持部的吸附面平坦时，现有的氧化铝多孔原料的情况下，弯曲强度为350MPa、脆性高，维氏硬度为15GPa，维氏硬度高，所以成为脆性模式的加工，形成为聚集锋利的针尖而成的吸附面。与此相对，在如本实施方式的抽吸保持部21那样以氧化锆为主成分的多孔原料的情况下，弯曲强度为1000MPa、韧性高，维氏硬度为13GPa、维氏硬度低，因此可进行塑性模式下的加工，如图5中的切出部分的放大截面所示，可形成聚集微小的平面而成的平滑的吸附面211，能够减轻对抽吸保持的晶片的破坏。由此，可减少切削加工时的背面破片和背面裂纹的发生。
再有，以形成抽吸保持部21的氧化锆为主成分的多孔材料的体积电阻率为106Ω·cm～1010Ω·cm，比体积电阻率为1014Ω·cm以上的现有氧化铝多孔材料的电阻低，所以静电不易蓄积，可减小静电对晶片W带来的破坏。
本发明并不限于上述实施方式，只要是不脱离本发明的主旨的范围，可进行各种变形。例如，在本实施方式中，作为加工装置，设置具有切削刀具41的切削单元来作为加工单元40，在用切削刀具41来对晶片W实施切削加工的示例中已经进行了说明，但并不限于这样的应用示例。例如，即使是具有激光光线照射单元、并实施以下这样的激光加工的加工装置也能够同样地应用：沿保持在吸盘工作台上的晶片的分割预定线照射脉冲激光光线来在表面上形成分割槽，或在分割预定线的内部形成变质层。该情况下，使用本发明，即使存在温度变化也可抑制吸盘工作台的上表面精度的下降，由此能够将对晶片进行照射的激光光线的焦点位置保持恒定，能够高精度地进行加工。
Claims (5)
1.一种加工装置，其具有：保持晶片的吸盘工作台；对保持在该吸盘工作台上的晶片进行加工的加工单元；对所述吸盘工作台和所述加工单元相对地进行加工进给的加工进给单元；以及对所述吸盘工作台和所述加工单元相对地进行分度进给的分度进给单元，其特征在于，
所述吸盘工作台具有：抽吸保持晶片的抽吸保持部；和围绕该抽吸保持部的、由金属形成的框体，
所述抽吸保持部由线膨胀系数与形成所述框体的金属的线膨胀系数大致相同的多孔陶瓷形成。
2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，
所述框体由不锈钢形成，
所述抽吸保持部由以氧化锆为主成分的多孔陶瓷形成。
3.根据权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于，
所述加工单元是切削单元，其具有：可自由装卸地安装有切削刀具的主轴；和壳体，其将该主轴支撑为可以旋转，并且该壳体包括进行旋转驱动的驱动源。
4.一种保持晶片的吸盘工作台，其特征在于，
所述吸盘工作台具有：抽吸保持晶片的抽吸保持部；和围绕该抽吸保持部的、由金属形成的框体，
所述抽吸保持部由线膨胀系数与形成所述框体的金属的线膨胀系数大致相同的多孔陶瓷形成。
5.根据权利要求4所述的吸盘工作台，其特征在于，
所述框体由不锈钢形成，
所述抽吸保持部由以氧化锆为主成分的多孔陶瓷形成。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Open date: 20080312 |