CN110707033A - 多孔卡盘工作台、多孔卡盘工作台的制造方法和加工装置 - Google Patents

多孔卡盘工作台、多孔卡盘工作台的制造方法和加工装置 Download PDF

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Abstract

提供多孔卡盘工作台、多孔卡盘工作台的制造方法和加工装置。该多孔卡盘工作台的多孔板由与以往不同的材料粒形成。该多孔卡盘工作台对板状的被加工物进行吸引保持，其中，该多孔卡盘工作台具有：多孔板，其具有多孔质构造，并且具有对被加工物进行吸引保持的保持面；以及框体，其围绕多孔板，具有与保持面为同一面的正面，在多孔板中，相互相邻的球状的玻璃粒局部地连接，玻璃粒彼此之间的间隙成为供流体流动的气孔。

Description

多孔卡盘工作台、多孔卡盘工作台的制造方法和加工装置
技术领域
本发明涉及对被加工物进行吸引的多孔卡盘工作台、该多孔卡盘工作台的制造方法以及具有该多孔卡盘工作台和加工单元的加工装置。
背景技术
已知有一种切削装置，其利用卡盘工作台对半导体晶片、陶瓷基板、树脂封装基板等板状的被加工物进行吸引保持，并利用环状的切削刀具对该被加工物进行切削加工。一边使高速旋转的切削刀具切入至被加工物，一边使切削刀具和卡盘工作台相对地移动，从而沿着该移动的路径对被加工物进行切削。
另外，已知有一种磨削装置，其利用磨削磨轮对卡盘工作台所吸引保持的上述被加工物进行磨削。磨削磨轮配置于卡盘工作台的上方，在该磨削磨轮的下表面固定有磨削磨具。一边使卡盘工作台和磨削磨轮向相同的方向旋转，一边使磨削磨轮下降而将磨削磨具按压至被加工物，从而对被加工物进行磨削而使被加工物的厚度变薄。
另外，已知有一种激光加工装置，其按照将对于被加工物具有透过性的(即，透过被加工物的波长)激光束的聚光点定位于被加工物的内部的方式沿着被加工物的分割预定线照射该激光束，从而在被加工物的内部形成改质层。
使卡盘工作台所吸引保持的被加工物和激光束沿着分割预定线相对地移动，从而沿着分割预定线形成改质层。在被加工物的内部，裂纹以该改质层为起点朝向被加工物的正面等延伸。
这样，卡盘工作台被用于切削装置、磨削装置、激光加工装置等。卡盘工作台具有：圆盘状的多孔板，其在上表面(保持面)侧对被加工物进行支承；以及金属制的框体，其围绕多孔板的周围且具有对多孔板的下表面侧进行支承的凹部(例如专利文献1)。
在框体中设置有与多孔板的底部连接的流路，在该流路上连接有真空泵等吸引构件。通过利用吸引构件产生负压，将配置在多孔板的保持面上的被加工物吸引保持于该保持面。
通常为了制造多孔板，将选自碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)等的高硬度的陶瓷粒加入至模子的凹部而进行烧结。在烧结之后，对作为陶瓷的烧结体的多孔板的上表面进行研磨或磨削，从而形成作为与被加工物的接触面的卡盘工作台的保持面。
陶瓷粒通常经由粉碎等工序来制造，因此是比球体更有棱角的多面体形状的粒，并且大小、形状不均匀。因此，在使用陶瓷粒的烧结体作为多孔板的情况下，容易在卡盘工作台的保持面上形成凹凸。
另外，为了将由高硬度的陶瓷形成的多孔板的正面磨削得平坦，需要非常强的力，因此磨削加工并不容易，在利用非常强的力对多孔板进行磨削加工的情况下，有时陶瓷粒会破裂。假如由于磨削而使陶瓷粒破裂，则会在卡盘工作台的保持面上形成与破裂对应的凹凸。
这样在利用陶瓷粒的烧结体制造多孔板的情况下，容易在卡盘工作台的保持面上形成凹凸。卡盘工作台的保持面要求平坦性，但在保持面不平坦的情况下，难以按照平坦的状态对被加工物进行保持。
例如，在保持面的凹部上，被加工物的背面处于与保持面分开而浮起的状态。在该状态下，当从被加工物的正面向背面施加力时，背面侧未被支承，因此容易在被加工物的背面上产生缺损(即，崩边)。
另外，由于陶瓷粒的大小不均匀，因此形成于粒间的间隙的气孔的大小也容易变得不均匀。当气孔的大小不均匀时，卡盘工作台的保持面内的吸引力也变得不均匀。
当保持面内的吸引力也变得不均匀时，例如在对被加工物进行切削而加工成芯片时，会发生由于芯片的移动而产生的芯片的背面上的角裂纹(角部的缺损)或崩边。
专利文献1：日本特开2008-62476号公报
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供由与以往不同的材料粒形成的多孔板。
根据本发明的一个方式，提供多孔卡盘工作台，其对板状的被加工物进行吸引保持，其特征在于，该多孔卡盘工作台具有：多孔板，其具有多孔质构造，并且具有对该被加工物进行吸引保持的保持面；以及框体，其围绕该多孔板，具有与该保持面为同一面的正面，在该多孔板中，相互相邻的球状的玻璃粒局部地连接，该玻璃粒彼此之间的间隙成为供流体流动的气孔。
优选该多孔板的该保持面是平坦的。
另外，优选该玻璃粒的粒径是从3μm以上且4mm以下的范围中按照预先确定的范围选择的。
另外，优选该框体的材料是玻璃。
另外，优选该多孔板的气孔率为5％以上且40％以下，其中，该多孔板的气孔率是该气孔的体积在该多孔板的体积中所占的比例。
根据本发明的其他方式，提供多孔卡盘工作台的制造方法，其特征在于，该多孔卡盘工作台的制造方法具有如下的步骤：填充步骤，将球状的玻璃粒填充至模子中，该玻璃粒的粒径是从3μm以上且4mm以下的范围中按照预先确定的范围选择的；烧结步骤，对填充至该模子中的该玻璃粒进行烧结而使相互相邻的该玻璃粒局部地连接，从而形成多孔板；以及磨削步骤，将与框体嵌合而被固定的该多孔板的正面与该框体的正面一起进行磨削而平坦化，其中，该框体具有围绕该多孔板的形状，在该烧结步骤中，在该玻璃粒彼此之间的间隙残留在该多孔板中的状态下结束烧结，从而使该间隙作为供流体流动的气孔来发挥功能。
优选在该烧结步骤中，通过烧结温度、烧结时间以及施加给该玻璃粒的压力中的至少一个以上来调节该多孔板的气孔率，其中，该该多孔板的气孔率是该气孔的体积在该多孔板的体积中所占的比例。
另外，优选在该填充步骤中，将直径比该玻璃粒小的玻璃料与该玻璃粒混合而填充至该模子中。
根据本发明的其他方式，提供加工装置，其中，该加工装置具有：该多孔卡盘工作台，其对该被加工物进行吸引保持；以及加工单元，其对该多孔卡盘工作台所保持的该被加工物进行加工。
优选该加工单元是利用切削刀具对该多孔卡盘工作台所保持的该被加工物进行切削的切削单元。
另外，优选该加工单元是对该多孔卡盘工作台所保持的该被加工物照射激光束而进行加工的激光束照射单元。
另外，优选该加工单元是利用磨削磨具对该多孔卡盘工作台所保持的该被加工物进行磨削的磨削单元。
本发明的多孔卡盘工作台的多孔板由硬度比陶瓷粒低的玻璃粒构成。因此，与使用陶瓷粒的情况相比，能够以较弱的力对多孔板的正面进行磨削，与使用陶瓷粒的情况相比，能够使多孔板的正面更平坦。
另外，本发明的多孔板由与陶瓷粒相比粒径的均匀性更高且更接近球体的形状的玻璃粒构成。因此，与由陶瓷粒形成的多孔板的情况相比，由玻璃粒之间的间隙限定的气孔的大小的均匀性变高。
不仅在多孔板的内部，而且在多孔板的保持面上也露出均匀性较高的气孔，因此与由陶瓷粒构成的多孔板相比，由玻璃粒构成的多孔板能够使保持面内的吸引力更均匀。
附图说明
图1是第1实施方式的加工装置的局部剖视侧视图。
图2是示出向模子提供玻璃粒的提供步骤(S10)的图。
图3是示出将从模子探出的玻璃粒去除的去除步骤(S20)的图。
图4是示出对玻璃粒进行烧结的烧结步骤(S30)的图。
图5是示出利用圆筒研磨装置对多孔板的外周侧面进行研磨的步骤(S40)的图。
图6是示出利用磨削单元对多孔板的正面和背面进行磨削的步骤(S50)的图。
图7的(A)示出了将多孔板固定于框体的固定步骤(S60)，图7的(B)示出了被固定于框体的凹部中的多孔板。
图8是示出对多孔板的正面和框体的正面进行磨削的磨削步骤(S70)的图。
图9是示出制造多孔卡盘工作台的各步骤的流程图。
图10的(A)是去除步骤(S20)后、烧结步骤(S30)前的模子和玻璃粒的局部剖视示意图，图10的(B)是烧结步骤(S30)后、磨削步骤(S70)前的模子和玻璃粒的局部剖视示意图，图10的(C)是磨削步骤(S70)后的框体和玻璃粒的局部剖视示意图。
图11是示出对玻璃粒进行烧结的烧结步骤的变形例(S35)的图。
图12的(A)是第2变形例的去除步骤(S25)后、烧结步骤(S35)前的模子和玻璃粒的局部剖视示意图，图12的(B)是第2变形例的烧结步骤(S35)后、磨削步骤(S70)前的模子和玻璃粒的局部剖视示意图，图12的(C)是第2变形例的磨削步骤(S70)后的框体和玻璃粒的局部剖视示意图。
图13是第2实施方式的加工装置的局部剖视侧视图。
图14是激光束L的聚光点P附近的放大图。
图15是第3实施方式的加工装置的局部剖视侧视图。
图16是示出对保持面进行自磨的情况下的加工装置的局部剖视侧视图。
标号说明
10：加工装置；11：被加工物；13：划片带(粘接带)；15：框架；17：被加工物单元；19：改质层；20：切削单元；22：主轴；24a、24b、24c：安装治具；26：切削刀具；28：切削液提供喷嘴；30：多孔卡盘工作台；32：多孔板；32a：保持面；32b：外周侧面；32c：正面；32d：背面；34：框体；34a：正面；34b：凹部；34c、34d、34e、34f：流路；36：夹具；38：工作台基台；40：销；42a、42b：阀；44：吸引构件；46a、46b：流路；50：玻璃粒提供源；51：玻璃粒；52：模子；52a：正面；52b：凹部；53：气孔；55：玻璃料；56：刮板；58a、58b：盖板；58c：缘部；58d：中央部；60：烧结炉；62：开闭门；64：圆筒研磨装置；66：圆筒磨具；68a、68b：旋转夹持部；68c、68d：按压部；68e、68f：旋转部；70：磨削单元；72：主轴；74：磨轮安装座；76：磨削磨轮；78a：磨轮基台；78b：磨削磨具；80：多孔卡盘工作台；82：保持面；84：膜；86：阀；88：吸引构件；90：多孔卡盘工作台；93：保护带；94：框体；94a：正面；94b：凹部；96：环状缘部；96a：固定部；98：工作台基台；110：激光束照射单元；110a：激光头；120：加工装置；130：加工装置。
具体实施方式
参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。图1是第1实施方式的加工装置10的局部剖视侧视图。另外，在附图中，有时将结构要素的一部分用线、框、记号等简化示出。例如，在图1中，将阀42a和42b以及吸引构件44简化示出。
第1实施方式的加工装置10具有对被加工物11进行吸引保持的多孔卡盘工作台30。多孔卡盘工作台30具有设置于工作台基台38的上部的大致圆盘状的框体34。
框体34的材料从钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等各种玻璃中进行选择。另外，第1实施方式的加工装置10是切削装置，但在这种加工装置10不是激光加工装置的情况下，框体34可以由金属或陶瓷形成。
框体34包含圆盘状的凹部34b，该凹部34b具有比框体34小的直径。凹部34b从框体34的正面34a设置至规定的深度位置。另外，在框体34中设置有从框体34的凹部34b的底面贯通至框体34的背面的圆柱形状的流路34c。在框体34的凹部34b的底面按照围绕流路34c的方式设置有比流路34c浅的环状的流路34d。
另外，在环状的流路34d的外侧与流路34d呈同心圆状地设置有环状的流路34e。另外，在环状的流路34e的更外侧与流路34e呈同心圆状地设置有环状的流路34f。流路34e和34f的深度与流路34d相同。
在框体34的凹部34b的底面设置有俯视时分别横贯流路34d、34e和34f的槽部(未图示)。该槽部形成为以流路34c为中心的十字形状。通过该十字形状的槽部，流路34c、34d、34e和34f彼此连接。
在框体34的凹部34b中嵌合固定有具有多孔质构造的圆盘状的多孔板32。多孔板32的背面与框体34的凹部34b的底面以及流路34c、34d、34e和34f的各上端接触。将多孔板32与框体34的凹部34b的底面和侧面利用环氧树脂等粘接剂进行固定，以使它们不发生相对移动。
本实施方式的多孔板32不是由碳化硅或氧化铝等陶瓷构成，而是由钠钙玻璃(也被称为碱石灰玻璃)、硼硅酸盐玻璃等玻璃粒构成。
另外，石英玻璃的硬度比钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃等高，加工较难，因此作为多孔板32的材料，与石英玻璃相比，优选钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃等。另外，优选球状且粒径均匀的玻璃粒是不具有气泡的致密的粒。
这样的玻璃粒例如可以通过喷雾干燥(Spray dry)来制造。喷雾干燥装置(Spraydryer)具有使玻璃的原液微粒化的喷嘴或盘。将通过表面张力等而微粒化成球状的玻璃的原液暴露于被提供至干燥室内的热风中，从而使微粒化的原液发生固化而成为球状且粒径均匀的玻璃粒。
在本实施方式中，使用从3μm以上且4mm以下的范围中按照预先确定的范围进行选择后的粒径的玻璃粒。玻璃粒的粒径更优选从5μm以上且300μm以下的范围中进行选择，进一步优选从30μm以上且200μm以下的范围中进行选择。
玻璃粒的粒径按照高斯分布而具有规定的偏差，但例如在玻璃粒的粒径为100μm以下的规定的值的情况下，使用标准偏差为5μm以下的玻璃粒的粒子组。另外，在玻璃粒的粒径为101μm以上且300μm以下的规定的值的情况下，使用标准偏差为10μm以下的玻璃粒的粒子组。
在本实施方式的多孔板32中，球状的玻璃粒局部地连接。相互相邻的玻璃粒彼此之间的间隙作为使流体流动的气孔来发挥功能。在本说明书中，将气孔的体积在多孔板32的体积中所占的比例称为气孔率。
多孔板32的气孔率例如为5％以上且40％以下。多孔板32的气孔率可以根据要制造的多孔卡盘工作台30所作用的吸附力而进行调节。
本实施方式的多孔板32的气孔率为30％以上且40％以下，但在其他实施方式中，可以使气孔率为5％以上且20％以下、20％以上且30％以下等。在后文进行详细叙述，气孔率可以通过烧结时的压力、时间、温度、附加给玻璃粒的玻璃料(frit)的量等进行调节。
例如在与多孔板32连接的吸引构件44的排气速度为规定的值的情况下，通过提高气孔率，能够使多孔板32的吸附力较高。由此，例如能够将具有翘曲的硬质的被加工物11向保持面32a吸引并以平坦的状态进行保持。
与此相对，在吸引构件44的排气速度是与上述相同的规定的值的情况下，通过降低气孔率，能够使多孔板32的吸附力较低。另外，气孔率越低，则被加工物11与保持面32a的接触面积越大。因此，保持面32a的对被加工物11进行支承的面积增多，因此不容易产生被加工物11的背面的缺损。这样，多孔板32的气孔率可以根据作为对象的被加工物11而适当选择。
另外，在多孔板32的内部，玻璃粒的球体的表面隔着玻璃粒彼此之间的间隙而对置。因此，在对多孔板32进行真空吸引的情况下，与有棱角的多面体形状的陶瓷粒彼此之间的间隙的情况相比，在玻璃粒彼此之间的间隙中形成流畅的流体流动。
在作为玻璃粒彼此之间的间隙的气孔中流动的流体例如是空气等气体。在对多孔板32进行真空吸引的情况下，将空气从多孔板32通过气孔而向吸引构件44吸引并排出。
另外，与由大小比玻璃粒更不均匀的陶瓷粒形成的气孔相比，通过玻璃粒彼此形成的气孔的大小变得均匀，因此吸引力在多孔板32的保持面32a内变得均匀。因此，能够在保持面32a内提供没有偏差的稳定的保持力。
由此，在对被加工物11进行切削而从被加工物11制造芯片时，芯片的移动减少，因此能够抑制发生由于芯片移动而产生的芯片的背面上的角裂纹(角部的缺损)。另外，也能够抑制在芯片的背面上产生缺损(崩边)。
对多孔板32进行收纳的框体34的凹部34b具有围绕多孔板32的形状。在框体34的凹部34b的外周设置有框体34的圆环状的壁部，该壁部的上端是框体34的正面34a。框体34的该正面34a与多孔板32的保持面32a为同一面，多孔板32的保持面32a是平坦的。
在本说明书中，保持面32a平坦是指中心线平均粗糙度Ra为5.0μm以下。以基准长度(从轮廓曲线切取的一定部分的长度)约为2.4mm来计，本实施方式的保持面32a的Ra为4.3μm。另外，以基准长度约为2.5mm来计，作为比较对象而制造的由陶瓷粒构成的多孔板的Ra为5.7μm。
也可以代替中心线平均粗糙度Ra而使用最大高度Ry来限定平坦性。在本说明书中，保持面32a平坦可以是指最大高度Ry为25μm以下。以基准长度约为2.4mm来计，本实施方式的保持面32a的Ry为22.1μm。另外，以基准长度约为2.5mm来计，作为比较对象而制造的由陶瓷粒构成的多孔板的Ry为29.6μm。
多孔板32的保持面32a的平坦性会给被加工物11的加工带来影响。例如在对被加工物11进行切削而制造的芯片是一边的长度为1mm以下的矩形形状的小芯片的情况下，当平坦的保持面32a相对于气孔的比例不多时，对被加工物11的背面进行支承的区域的比例减少，从而容易在被加工物11的背面上产生缺损。
本发明的多孔板32由硬度比陶瓷粒低的玻璃粒形成。因此，能够以比使用陶瓷粒的情况弱的力对本发明的多孔板32的正面32c和背面32d进行磨削。并且，磨削后的玻璃球不会不定形，而是在被磨削面上形成平坦面，因此容易使整个保持面32a变得平坦。
因此，与使用陶瓷粒的情况相比，能够使多孔板32的保持面32a更平坦。这样，与由陶瓷粒形成的多孔板相比，本实施方式的多孔板32的保持面32a的平坦性较高，因此特别适合小芯片的切削。例如能够抑制在被加工物11的背面上产生缺损。
多孔板32的位于与保持面32a相反的一侧的背面与流路34c等连接。流路34c与设置于对框体34进行支承的工作台基台38等的流路46a的一端连接。另外，流路46a的另一端与吸引构件44连接。
吸引构件44例如是喷射器或真空泵。在流路46a的一端和另一端之间设置有阀42a，通过使阀42a为开状态，将配置于保持面32a上的被加工物11吸附保持于保持面32a。
另外，在框体34的背面与在工作台基台38的上表面开口的开口部之间连接有从流路46a分支的流路46b的一端。流路46b的另一端连接于阀42a与流路46a的另一端(即，流路46a的吸引构件44侧)之间。
在流路46b的一端与另一端(即，流路46b的吸引构件44侧)之间设置有阀42b，通过使阀42b为开状态，框体34的背面通过吸引构件44所产生的负压而吸附保持于工作台基台38的上表面。
在工作台基台38上设置有从工作台基台38的侧面向外侧突出的多个销40。在本实施方式中，一对销40沿着X轴和Y轴方向分别设置于工作台基台38的四边。在工作台基台38的外侧的销40的前端设置有夹具36。夹具36对包含被加工物11的被加工物单元17的缘部进行固定。
被加工物11例如是由硅等半导体材料形成的圆盘状的晶片。该被加工物11的正面侧由相互交叉的多条分割预定线(间隔道)划分成多个区域，在各区域形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)等器件。
另外，对于被加工物11的材质、形状、构造、大小等没有限制。例如也可以使用由其他半导体、陶瓷、树脂、金属等材料形成的基板等作为被加工物11。同样地，对于器件的种类、数量、形状、构造、大小、配置等也没有限制。也可以不在被加工物11上形成器件。
在被加工物11的背面侧粘贴有面积比被加工物11大的划片带(粘接带)13。划片带13例如具有基材层和设置于该基材层上的整个面中的粘接层。粘接层例如是紫外线硬化型的树脂层，对被加工物11等发挥出强力的粘接力。
划片带13的外周部分的粘接层固定于环状的框架15。在框架15的开口中将板状的被加工物11支承于划片带13，从而形成被加工物单元17。
在被加工物单元17的上方配置有加工单元，固定于被加工物单元17中的被加工物11通过该加工单元进行加工。第1实施方式的加工装置10是具有切削单元20作为对被加工物11进行加工的加工单元的切削装置。
切削单元20具有主轴22，该主轴22是与Y轴方向(分度进给方向)平行的旋转轴。主轴22被部分地收纳于筒状的主轴壳体(未图示)中。主轴壳体能够通过所谓的空气轴承将主轴22支承为能够旋转。
在主轴22的前端部设置有安装治具24a、24b、24c等。切削刀具26通过安装治具24a、24b、24c等固定于主轴22的前端部。另外，本实施方式的切削刀具26是垫圈型的刀具，但也可以是轮毂型的刀具。
在位于与配置切削刀具26的主轴22的前端部相反的一侧的主轴22的另一前端侧设置有电动机等旋转驱动源(未图示)。该电动机与主轴22连结，使主轴22高速旋转。
一边使高速旋转的切削刀具26切入至被加工物11，一边使切削刀具26和多孔卡盘工作台30相对地移动，从而沿着该移动的路径对被加工物11进行切削。
在切削单元20中，按照在与Y轴方向平行的方向上夹着切削刀具26的方式设置有一对切削液提供喷嘴28。切削液提供喷嘴28具有沿着X轴方向(加工进给方向)设置的管部。
该管部具有配置成与切削刀具26对置的多个喷射口，在被加工物11的切削时，从该多个喷射口向切削刀具26提供切削液(例如纯水)。切削液顺着切削刀具26或从喷射口直接到达切削刀具26与被加工物11的接触点(即，加工点)，从而对加工点进行冷却。
接着，使用图2至图9对多孔卡盘工作台30的制造方法进行说明。图2是示出向模子52提供玻璃粒51的提供步骤(S10)的图。模子52例如是由可耐受1300℃以上的高温烧结的金属或陶瓷形成的圆柱形状的容器。
模子52具有与多孔板32的形状相对应的圆盘状的凹部52b。该凹部52b从模子52的正面52a设置至规定的深度位置。在凹部52b的外周设置有圆环状的壁部，该壁部的上端是模子52的正面52a。
在本实施方式中，将在上述预先确定的范围内选择的粒径的玻璃粒51从玻璃粒提供源50提供至模子52的凹部52b。在本实施方式中，将比能够收纳于模子52的凹部52b的玻璃粒51多的玻璃粒51提供至模子52的凹部52b。
即，按照从模子52的正面52a探出的程度向模子52的凹部52b提供玻璃粒51。接着，通过刮板(squeegee)56将从模子52的正面52a探出的玻璃粒51去除。本实施方式的刮板56是塑料制的平坦的板，但刮板56也可以是橡胶制的或金属制的。
在本实施方式中，使刮板56的一边与模子52的正面52a接触而使刮板56从模子52的正面52a中的径向的一端移动至另一端。由此，例如将位于比模子52的正面52a靠上的位置的玻璃粒51从模子52去除，残留在模子52的凹部52b中的玻璃粒51的粒子组的上端被平整为与模子52的正面52a大致相同的高度位置。
图3是示出将从模子52探出的玻璃粒51去除的去除步骤(S20)的图。另外，在本实施方式中，将提供步骤(S10)和去除步骤(S20)合起来称为将玻璃粒51填充至模子52的填充步骤。
接着，在模子52的正面52a上固定由与模子52相同的金属或陶瓷形成的圆盘状的盖板58a而将填充至模子52的凹部52b中的玻璃粒51关起来。
然后，将利用模子52和盖板58a密封的玻璃粒51从开闭门62放入至烧结炉60内，在烧结炉60内进行烧结。图4是示出对玻璃粒51进行烧结的烧结步骤(S30)的图。
烧结温度例如为600℃以上且1300℃以下的规定温度，但在本实施方式中，为超过玻璃粒51的软化点的温度即700℃以上且800℃以下的规定温度。另外，对陶瓷粒进行烧结时的烧结温度通常为1100℃以上且1300℃以下。
在本实施方式中，在700℃以上且800℃以下的规定温度下按照约30分钟以上且约3小时以下的规定时间对玻璃粒51的粒子组进行烧结。由此，形成玻璃粒51彼此之间的间隙残留在多孔板32中并且相互相邻的球状的玻璃粒51局部地连接的多孔板32。
另外，对玻璃粒51的粒子组进行烧结的时间越长，构成玻璃粒51的玻璃材料熔融而流动的时间越长，因此玻璃粒51彼此的接触面积增加，多孔板32的气孔率降低。例如烧结时间为3小时的情况下的多孔板32的气孔率比烧结时间为30分钟的情况下的多孔板32的气孔率低。
接着，对烧结后的多孔板32进行磨削而将多孔板32的形状修正为适合框体34的凹部34b的形状。图5是示出利用圆筒研磨装置64对多孔板32的外周侧面32b进行研磨的步骤(S40)的图。圆筒研磨装置64具有圆筒形状的圆筒磨具66。
在圆筒磨具66的侧面设置有磨具，该磨具是在金属、陶瓷、树脂等结合材料中混合金刚石、cBN(cubic boron nitride：立方氮化硼)等磨粒而形成的。圆筒磨具66的圆筒的中心轴的一端侧与电动机等驱动装置连接，圆筒磨具66以圆筒的中心轴为旋转轴进行旋转。
在圆筒研磨装置64中，与圆筒磨具66相邻地配置有一对旋转夹持部68a和68b。一对旋转夹持部68a和68b配置成它们的轴心一致，多孔板32被该一对旋转夹持部68a和68b夹持。
旋转夹持部68a是直径比多孔板32小的圆盘状，具有与多孔板32的正面32c接触的按压部68c。在按压部68c的与多孔板32接触的面的相反侧连接有圆柱状的旋转部68e，该旋转部68e具有与圆筒磨具66的旋转轴平行的轴心。
同样地，旋转夹持部68b是直径比多孔板32小的圆盘状，具有与多孔板32的背面32d接触的按压部68d。另外，在按压部68d的与多孔板32接触的面的相反侧连接有圆柱状的旋转部68f，该旋转部68f具有与圆筒磨具66的旋转轴平行的轴心。
按照对多孔板32进行夹持的方式使按压部68c和68d向相互接近的方向压入，以各自的轴心为中心而使旋转部68e和68f旋转，从而能够使多孔板32旋转。使旋转的圆筒磨具66的磨具与多孔板32的外周侧面32b接触，从而对多孔板32的外周侧面32b进行研磨。
接着，依次对多孔板32的正面32c和背面32d进行磨削。图6是示出利用磨削单元70对多孔板32的正面32c和背面32d进行磨削的步骤(S50)的图。
在对多孔板32的正面32c进行磨削的情况下，多孔板32隔着与多孔板32大致同径的圆形的膜84而配置在多孔卡盘工作台80上。例如在多孔板32的背面32d粘贴膜84，将多孔板32的膜84侧配置在多孔卡盘工作台80上。
多孔卡盘工作台80具有与膜84接触的保持面82，该保持面82具有比膜84小的直径。多孔卡盘工作台80从保持面82至规定的深度位置具有多孔板，该多孔板具有多孔质构造。另外，多孔卡盘工作台80的多孔板可以由陶瓷粒形成，也可以由玻璃粒51形成。
多孔卡盘工作台80具有与多孔卡盘工作台80的保持面82连通的流路，该流路经由阀86而与吸引构件88连接。当使阀86为开状态时，通过吸引构件88所产生的负压，多孔板32隔着膜84而被吸引保持于多孔卡盘工作台80的保持面82。
在多孔卡盘工作台80的上方配置有磨削单元70。磨削单元70具有主轴72，该主轴72是与Z轴方向大致平行的旋转轴。该主轴72利用升降机构(未图示)进行升降。在主轴72的下端侧固定有圆盘状的磨轮安装座74。
在磨轮安装座74的下表面安装有与磨轮安装座74大致同径的磨削磨轮76。磨削磨轮76具有由铝或不锈钢等金属材料形成的环状的磨轮基台78a。
磨轮基台78a的上表面侧固定于磨轮安装座74，从而使磨轮基台78a与主轴72连接。另外，在磨轮基台78a的与上表面相反的一侧的环状的下表面安装有多个磨削磨具78b。
磨削磨具78b具有大致长方体形状。磨削磨具78b在磨轮基台78a的环状的下表面的整个圆周上按照在相邻的磨削磨具78b彼此之间设置间隙的方式呈环状排列。
磨削磨具78b例如是在金属、陶瓷、树脂等结合材料中混合金刚石、cBN等磨粒而形成的。不过，对于结合材料、磨粒没有限制，可以根据磨削磨具78b的规格适当选择。
一边使多孔卡盘工作台80和主轴72分别向相同的方向旋转，一边使主轴72下降，使磨削磨具78b按压至多孔板32，从而对多孔板32的正面32c进行磨削。由此，多孔板32的正面32c被平坦化。
接着，使多孔卡盘工作台80的旋转停止，使阀86为闭状态而将多孔板32从多孔卡盘工作台80的保持面82取下。然后，使多孔板32的正反面翻转，隔着膜84而将多孔板32的正面32c配置在保持面82上。再次使阀86为开状态而利用保持面82对多孔板32的正面32c进行吸引保持。
然后，一边使多孔卡盘工作台80和主轴72再次向相同的方向旋转一边使主轴72下降，使磨削磨具78b按压至多孔板32，从而对多孔板32的背面32d进行磨削。由此，多孔板32的背面32d被平坦化。
另外，在本实施方式中，将利用圆筒研磨装置64对多孔板32的外周侧面32b进行研磨的步骤(S40)和利用磨削单元70对多孔板32的正面32c和背面32d进行磨削的步骤(S50)合起来称为多孔板32的修正步骤。
另外，在上述步骤(S40)中，实质上是对多孔板32的外周侧面32b进行磨削，因此步骤(S40)可以理解为对多孔板32的外周侧面32b进行磨削的步骤(S40)。
另外，本实施方式的磨削单元70是所谓的旋转磨削盘，但变形例的磨削单元70可以是高度为100mm左右的圆筒形状的磨具。例如使以圆筒的中心轴为旋转轴而进行旋转的圆筒磨具的侧面按压至多孔板32的正面32c。此时，多孔卡盘工作台80在隔着膜84而将多孔板32的背面32d吸附保持于保持面82的状态下进行旋转。
使圆筒磨具和多孔卡盘工作台80沿着圆筒磨具的旋转轴方向(加工进给方向)相对地移动，从而对多孔板32的正面32c进行磨削。在对多孔板32的正面32c进行了磨削之后，使多孔板32上下翻转而对多孔板32的背面32d同样地进行磨削。
在修正步骤(S40和S50)之后，利用粘接剂将多孔板32固定于框体34内的凹部34b。图7的(A)示出了将多孔板32固定于框体34的固定步骤(S60)，图7的(B)示出了被固定于框体34的凹部34b中的多孔板32。另外，粘接剂按照不堵塞框体34的流路34c、34d、34e和34f的方式局部地设置于框体34的凹部34b。
接着，在将多孔板32固定于框体34的状态下通过磨削单元70对多孔板32的正面32c和框体34的正面34a一起进行磨削而进行平坦化。图8是示出对多孔板32的正面32c和框体34的正面34a进行磨削的磨削步骤(S70)的图。
在本实施方式中，在框体34与多孔卡盘工作台80之间设置有与框体34的底部大致同径的圆形的膜84。并且，通过吸引构件88所产生的负压，隔着膜84而将框体34吸引保持于多孔卡盘工作台80的保持面82。
然后，一边使多孔卡盘工作台80和主轴72向相同的方向旋转，一边使主轴72下降，使磨削磨具78b按压至一体化的多孔板32和框体34上。
由此，对多孔板32的正面32c和框体34的正面34a进行磨削以成为同一面。另外，在本实施方式中，将多孔卡盘工作台30的多孔板32的正面32c称为保持面32a。
将上述的图2至图8的各步骤示于图9。图9是示出制造多孔卡盘工作台30的各步骤的流程图。接着，对在玻璃粒51的去除步骤(S20)、玻璃粒51的烧结步骤(S30)以及磨削步骤(S70)的各步骤中对玻璃粒51进行怎样的加工进行说明。
如上所述，各玻璃粒51的大小大致均匀，因此与形状不均匀的陶瓷粒相比，玻璃粒51有序地填充至模子52中。图10的(A)是去除步骤(S20)后、烧结步骤(S30)前的模子52和玻璃粒51的局部剖视示意图。
在图10的(A)中，用圆来示意性示出残留在模子52中的多个玻璃粒51的一些玻璃粒。当然在模子52中存在有比用圆图示的数量多的玻璃粒51。另外，在图10的(A)中，将玻璃粒51描绘成比模子52的正面52a突出，但玻璃粒51的最上部可以位于比模子52的正面52a靠下的位置。
图10的(B)是烧结步骤(S30)后、磨削步骤(S70)前的模子52和玻璃粒51的局部剖视示意图。如上所述，在烧结步骤(S30)中，在700℃以上且800℃以下的规定温度下按照约30分钟以上且约3小时以下的规定时间对玻璃粒51进行烧结。
在该玻璃粒51的烧结中，在玻璃粒51彼此之间的间隙残留在多孔板32中的状态下结束烧结。即，在本实施方式的烧结步骤(S30)中，未使各玻璃粒51完全熔融。
图10的(C)是磨削步骤(S70)后的框体34和玻璃粒51的局部剖视示意图。通过对相互固定而一体化的框体34的正面34a和多孔板32的正面32c进行磨削，能够使框体34的正面34a和多孔板32的保持面32a成为同一面。
设置于从框体34露出的位置的玻璃粒51具有一部分被去除的平坦的上端。通过该玻璃粒51的平坦的上端和气孔53，形成多孔板32的保持面32a。如上所述，多孔板32的保持面32a是平坦的，中心线平均粗糙度Ra为5.0μm以下或最大高度Ry为25μm以下。
设置于玻璃粒51之间的多个气孔53在空间上相互连结，形成从多孔板32的背面32d至保持面32a的气体的流路。另外，在保持面32a露出的流路的端部不偏向于保持面32a的一部分，而是大致均匀地设置于整个保持面32a。
另外，本发明的多孔板32由与陶瓷粒相比粒径的均匀性更高且更接近圆球的玻璃粒51构成，因此与由形状不均匀的陶瓷粒形成的多孔板的情况相比，通过玻璃粒51之间的间隙而形成的气孔53的大小的均匀性变高。
这样，本发明的多孔卡盘工作台30的多孔板32使均匀性较高的气孔53在多孔板32的保持面32a上露出，因此与由陶瓷粒形成的多孔板的情况相比，能够使保持面32a内的吸引力更均匀。
保持面32a内的吸引力的均匀性在对被加工物11进行切削加工而加工成矩形的小芯片时特别重要。例如，当保持面32a内的吸引力不均匀时，不容易将小芯片稳定地吸附保持于保持面32a，因此小芯片的位置容易偏移。其结果是，在芯片的背面上产生角裂纹、崩边。
本实施方式的多孔板32与使用陶瓷粒的情况相比，多孔板32的保持面32a内的吸引力的均匀性较高，因此能够在保持面32a内的任意位置对这样的小芯片进行吸附保持。因此，适合小芯片的加工。
另外，虽在图10的(C)中未明确示出，但如上所述对多孔板32的外周侧面32b进行磨削。因此，在以通过多孔板32的保持面32a的中心的切断面观察多孔板32的外周侧面32b的情况下，外周侧面32b是平坦的。
接着，对第1实施方式的烧结步骤(S30)的第1变形例进行说明。图11是示出对玻璃粒51进行烧结的烧结步骤的变形例(S35)的图。在烧结步骤(S35)中，代替具有平坦的底面的盖板58a而使用在位于底面的缘部58c和中央部58d之间设置有阶梯差的盖板58b。
盖板58b的底面具有缘部58c和比该缘部58c向下方突出的中央部58d。按照使模子52的正面52a与盖板58b的缘部58c接触的方式将盖板58b压入至模子52，从而使模子52的凹部52b中的多个玻璃粒51被盖板58b的中央部58d加压。
对通过盖板58b和模子52进行了加压的状态的玻璃粒51进行烧结，从而使烧结步骤(S35)中施加至玻璃粒51的压力比烧结步骤(S30)高。
例如通过使用盖板58b对玻璃粒51进行加压而使熔融的玻璃粒51填充间隙。因此，与未加压的情况相比，能够降低多孔板32的气孔率。另外，也可以代替上述加压或与加压一起改变烧结时间或烧结温度。
烧结时间越长，玻璃粒51处于熔融状态的时间越长，越容易填充多孔板32的间隙，因此能够降低气孔率。另外，烧结温度越高，玻璃粒51越容易熔融，越容易填充间隙，因此能够降低气孔率。
这样，在烧结步骤(S35)中，使压力、烧结温度以及烧结时间中的至少一个以上从烧结步骤(S30)起发生变化。由此，能够调节多孔板32的气孔率。
接着，对除了玻璃粒51之外还使用玻璃料55来形成多孔板32的第2变形例进行说明。在本实施方式中所用的玻璃料55是指由与玻璃粒51相同的玻璃材料形成的、直径比玻璃粒51小的玻璃粉末。另外，玻璃料55可以是与玻璃粒51不同的玻璃材料，但优选具有与玻璃粒51相同或低于玻璃粒51的熔点。
在该变形例中，代替上述的提供步骤(S10)(填充步骤的前半部分)，将玻璃料55和玻璃粒51混合而提供至模子52(提供步骤S15)。
另外，在第2变形例的去除步骤(S25)中，代替上述的去除步骤(S20)(填充步骤的后半部分)，使用刮板56将从模子52的正面52a探出的玻璃粒51和玻璃料55去除。由此，将玻璃料55和玻璃粒51填充至模子52。
图12的(A)是第2变形例的去除步骤(S25)后、烧结步骤(S35)前的模子52和玻璃粒51的局部剖视示意图。在图12的(A)中，玻璃料55进入至玻璃粒51彼此之间的间隙中的多个部位。
在去除步骤(S25)后，对玻璃粒51和玻璃料55进行烧结(烧结步骤S35)。图12的(B)是第2变形例的烧结步骤(S35)后、磨削步骤(S70)前的模子52和玻璃粒51的局部剖视示意图。
在烧结步骤(S35)中发生了熔融的玻璃料55填充间隙的至少一部分。这样，通过在玻璃粒51中混合玻璃料55，与第1实施方式相比，能够提高玻璃粒51彼此的粘接强度。
另外，通过使用玻璃料55，能够减小多孔板32的气孔率。例如通过使用玻璃料55，不用从第1实施方式改变烧结温度、烧结时间或压力便能够将多孔板32的气孔率调节为5％以上且20％以下的规定值。
在烧结步骤(S35)之后，与第1实施方式同样地，经过对多孔板32的外周侧面32b进行研磨的步骤(S40)、对多孔板32的正面32c和背面32d进行磨削的步骤(S50)以及固定步骤(S60)后进行磨削步骤(S70)。图12的(C)是第2变形例的磨削步骤(S70)后的框体34和玻璃粒51的局部剖视示意图。
接着，作为第2实施方式，对具有上述多孔卡盘工作台30和激光束照射单元110的加工装置120进行说明。图13是第2实施方式的加工装置120的局部剖视侧视图。
另外，在对被加工物11照射激光束L而对被加工物11进行加工时，如图13所示，将被加工物11隔着保护带93而吸附保持于多孔板32的保持面32a。
多孔板32和框体34与第1实施方式同样地构成多孔卡盘工作台30，多孔卡盘工作台30固定于工作台基台38上。
另外，与第1实施方式同样地，多孔卡盘工作台30的流路34c经由阀42a而与吸引构件44连接，多孔卡盘工作台30通过吸引构件44所产生的负压，隔着保护带93而将被加工物11吸引保持于保持面32a。
在多孔卡盘工作台30的上方设置有对被加工物11进行加工的激光束照射单元110。激光束照射单元110具有激光头110a，从激光头110a对被加工物11照射对于被加工物11具有透过性的(即，透过被加工物11)规定波长的激光束L。
在被加工物11为硅晶片的情况下，激光束L的规定波长为1060nm左右或1300nm左右。按照将激光束L的聚光点P定位于被加工物11的规定深度位置的方式将激光束L照射至被加工物11，从而在聚光点P处产生多光子吸收，被加工物11发生变质。
由此，聚光点P附近的被加工物11的机械强度降低。通过使激光束L和被加工物11沿着分割预定线相对地移动，在被加工物11的内部形成改质层19。在被加工物11的内部，裂纹以该改质层19为起点朝向被加工物11的正面等延伸。
将改质层19附近的放大图示于图14。图14是激光束L的聚光点P附近的放大图。在图14中，在形成有改质层19的区域标记记号×而示出。在本实施方式中，将比聚光点P靠下方的激光束L作为透过光L2。透过光L2在被加工物11内向下方行进，几乎没有被多孔板32吸收而在多孔板32内进一步向下方行进。
本实施方式的多孔板32由玻璃粒51构成，其不吸收透过被加工物11的激光束L的透过光L2，或者即使吸收，也只是在多孔板32的组成、构造不发生改变的程度上略微地吸收。
因此，当在加工装置120的多孔卡盘工作台30中使用本实施方式的多孔板32的情况下，多孔板32不会被激光束L损伤或发生破损。另外，在框体34为玻璃的情况下，框体34也不会被激光束L损伤或发生破损。
接着，作为第3实施方式，对具有磨削单元70作为对被加工物11进行加工的加工单元的加工装置130进行说明。将利用磨削单元70对多孔卡盘工作台90所吸引的被加工物11进行磨削的情况在图15中示出。
图15是第3实施方式的加工装置130的局部剖视侧视图。另外，本实施方式的磨削单元70与在图6等中所说明的磨削单元70相同，因此省略了详细的说明。
按照与磨削单元70对置的方式设置对被加工物11进行保持的多孔卡盘工作台90。多孔卡盘工作台90具有配置于工作台基台98的上部的圆盘状的框体94。
本实施方式的框体94由陶瓷形成，具有在框体94的底部附近的缘部呈环状设置的环状缘部96。在环状缘部96设置有从该环状缘部96的上表面贯通至下表面的多个贯通螺纹孔。
多个贯通螺纹孔分散地设置于环状缘部96的周向上。在本实施方式中，在俯视框体94的情况下，多个贯通螺纹孔中的在环状缘部96的周向上相邻的贯通螺纹孔之间的周向长度分别相等。
按照与环状缘部96的螺纹孔相对应的方式在工作台基台98的外周附近也设置有螺纹孔。工作台基台98的螺纹孔在内周侧面形成有螺纹槽，未贯通工作台基台98。将外螺纹部件等固定部96a经由框体94的环状缘部96的贯通螺纹孔而拧入工作台基台98的螺纹孔中，从而将框体94固定于工作台基台98上。
这样，本实施方式的多孔卡盘工作台90在利用固定部96a将框体94固定于工作台基台98这一点上，与将框体34吸附保持于工作台38基台的第1实施方式的多孔卡盘工作台30不同。
框体94的材料、设置于框体94的凹部94b的形状、设置于框体94的底部的流路的形状和配置与第1实施方式的框体34相同。另外，阀86和吸引构件88与第1实施方式的阀42和吸引构件44相同。
另外，在框体94的凹部94b设置有第1实施方式的多孔板32。与第1实施方式同样地，多孔板32的保持面32a与框体94的正面94a为同一面。
如图15所示，在保持面32a上隔着保护带93来吸引保持被加工物11。一边使多孔卡盘工作台90和磨削磨轮76向相同的方向旋转，一边使磨削磨轮76下降，使磨削磨具78b按压至被加工物11，从而对被加工物11进行磨削而使被加工物11的厚度变薄。
如上所述，多孔卡盘工作台90的多孔板32由玻璃粒51形成，因此与使用陶瓷粒的情况相比，能够使多孔板32的保持面32a更平坦，能够使保持面32a内的吸引力更均匀。
但是，有时保持面32a被图1所示的切削单元20切入而使保持面32a的形状变得不平坦。另外，除了该情况以外，在更换了多孔卡盘工作台之后等，为了将保持面32a的形状再次修正为平坦而对保持面32a进行磨削(自磨)。图16是示出对保持面32a进行自磨的情况的加工装置130的局部剖视侧视图。
本发明的多孔板32由玻璃粒51形成，框体34也由玻璃形成，因此能够利用在对被加工物11进行磨削时所用的磨削单元70容易地对保持面32a和框体94的正面94a进行磨削。即，与由陶瓷粒形成的多孔板相比，能够更容易地对保持面32a进行自磨。
除此以外，上述实施方式的构造、方法等只要不脱离本发明的目的的范围，则可以适当变更并实施。

Claims (12)

1.一种多孔卡盘工作台，其对板状的被加工物进行吸引保持，其特征在于，该多孔卡盘工作台具有：
多孔板，其具有多孔质构造，并且具有对该被加工物进行吸引保持的保持面；以及
框体，其围绕该多孔板，具有与该保持面为同一面的正面，
在该多孔板中，相互相邻的球状的玻璃粒局部地连接，该玻璃粒彼此之间的间隙成为供流体流动的气孔。
2.根据权利要求1所述的多孔卡盘工作台，其特征在于，
该多孔板的该保持面是平坦的。
3.根据权利要求1或2所述的多孔卡盘工作台，其特征在于，
该玻璃粒的粒径是从3μm以上且4mm以下的范围中按照预先确定的范围选择的。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的多孔卡盘工作台，其特征在于，
该框体的材料是玻璃。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的多孔卡盘工作台，其特征在于，
该多孔板的气孔率为5％以上且40％以下，其中，该多孔板的气孔率是该气孔的体积在该多孔板的体积中所占的比例。
6.一种多孔卡盘工作台的制造方法，其特征在于，该多孔卡盘工作台的制造方法具有如下的步骤：
填充步骤，将球状的玻璃粒填充至模子中，该玻璃粒的粒径是从3μm以上且4mm以下的范围中按照预先确定的范围选择的；
烧结步骤，对填充至该模子中的该玻璃粒进行烧结而使相互相邻的该玻璃粒局部地连接，从而形成多孔板；以及
磨削步骤，将与框体嵌合而被固定的该多孔板的正面与该框体的正面一起进行磨削而平坦化，其中，该框体具有围绕该多孔板的形状，
在该烧结步骤中，在该玻璃粒彼此之间的间隙残留在该多孔板中的状态下结束烧结，从而使该间隙作为供流体流动的气孔来发挥功能。
7.根据权利要求6所述的多孔卡盘工作台的制造方法，其特征在于，
在该烧结步骤中，通过烧结温度、烧结时间以及施加给该玻璃粒的压力中的至少一个以上来调节该多孔板的气孔率，其中，该该多孔板的气孔率是该气孔的体积在该多孔板的体积中所占的比例。
8.根据权利要求6或7所述的多孔卡盘工作台的制造方法，其特征在于，
在该填充步骤中，将直径比该玻璃粒小的玻璃料与该玻璃粒混合而填充至该模子中。
9.一种加工装置，其特征在于，该加工装置具有：
权利要求1至5中的任意一项所述的该多孔卡盘工作台，其对该被加工物进行吸引保持；以及
加工单元，其对该多孔卡盘工作台所保持的该被加工物进行加工。
10.根据权利要求9所述的加工装置，其特征在于，
该加工单元是利用切削刀具对该多孔卡盘工作台所保持的该被加工物进行切削的切削单元。
11.根据权利要求9所述的加工装置，其特征在于，
该加工单元是对该多孔卡盘工作台所保持的该被加工物照射激光束而进行加工的激光束照射单元。
12.根据权利要求9所述的加工装置，其特征在于，
该加工单元是利用磨削磨具对该多孔卡盘工作台所保持的该被加工物进行磨削的磨削单元。
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