JP2014072510A - チャックテーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】反りを有する被加工物を適切に保持可能なチャックテーブルを提供すること。
【解決手段】被加工物(W)を保持するチャックテーブル(15)であって、被加工物を吸引保持する吸着面(153a)を有する吸着部(153)と、吸着部の周囲を囲むように弾性部材で形成され、被加工物の外周部分(W2)を支持する環状シール部(154)と、を備え、吸着部は、吸着面に吸引力を生じさせる負圧生成源と接続されており、環状シール部は、上面(154a)の高さが吸着面より高くなるように形成されると共に、被加工物を吸引保持する際に、被加工物と吸着面との隙間からリークした負圧が、被加工物の外周部分と環状シール部とが当接されてなる空間に作用して被加工物が変形され、表面が面一となるように形成されたことを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、ウェーハなどの被加工物を保持するチャックテーブルに関する。
表面にデバイスの形成されたウェーハなどの被加工物は、例えば、レーザー加工ユニットを備えるレーザー加工装置で加工される。このレーザー加工装置は、加工の際に被加工物を保持するチャックテーブルを備えている(例えば、特許文献1参照)。チャックテーブルは、ポーラスセラミック材による吸着部を有しており、被加工物は、吸着部で吸着されてチャックテーブル上に保持される。被加工物の保持されたチャックテーブルをレーザー加工ユニットに対して相対移動させることで、レーザー光線の照射位置を変化させて被加工物を加工できる。
特開2005−262249号公報
ところで、上述のようなレーザー加工装置で加工される被加工物は、ある程度の反りを有していることがある。例えば、貼り合わせられた複数の基板をレーザー光線の照射で分離するリフトオフ加工において、被加工物は、基板の貼り合わせに起因する反りを有している。反りを有する被加工物を外周側が高くなるようにチャックテーブル上に載置すると、被加工物の外周部分は吸着部の表面から浮き上がり、被加工物と吸着部との密着性は低くなる。この場合、チャックテーブルは十分な吸引力を発揮できず、被加工物を適切に保持できない。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、反りを有する被加工物を適切に保持可能なチャックテーブルを提供することを目的とする。
本発明のチャックテーブルは、板状の被加工物に加工を施す加工装置において被加工物を上面に保持するチャックテーブルであって、被加工物を上面に吸引保持する吸着面を有する吸着部と、該吸着部の周囲を囲繞して環状に形成され且つ被加工物の外周側を支持する弾性部材で形成された環状シール部と、を有し、該吸着部は該吸着面に負圧を生成する負圧生成源に連通し、該環状シール部の表面高さは、被加工物の反りに対応して該吸着面の表面高さよりも高く形成されており、被加工物を吸引保持する際には、被加工物の反りにより被加工物外周と該吸着面の隙間からリークした該負圧は、被加工物外周が該環状シール部と当接することによりシールされ被加工物外周に作用し該弾性部材を変形させ被加工物の表面が面一になり吸引保持されること、を特徴とする。
この構成によれば、弾性部材で形成された環状シール部に被加工物の外周部分が当接されるので、反りによる気密性の低下を防いで被加工物を適切に吸引保持できる。また、環状シール部は、被加工物を吸引保持する際の負圧で被加工物の表面が面一になるように変形されるので、被加工物の加工性を高めることができる。また、環状シール部は、被加工物を吸引保持する際の負圧で変形されるので、局所的な応力を緩和して被加工物の破損を防ぐことができる。
本発明によれば、反りを有する被加工物を適切に保持可能なチャックテーブルを提供できる。
本実施の形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 本実施の形態に係るチャックテーブルの構成例を示す斜視図である。 本実施の形態に係るチャックテーブルに反りを有するウェーハが吸引保持される様子を示す模式図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態に係るチャックテーブル15を備えるレーザー加工装置(加工装置)1の構成例を示す斜視図である。図1には、加工対象となるウェーハ(被加工物)Wを併せて示している。本実施の形態のレーザー加工装置1は、チャックテーブル15上に保持されるウェーハWにレーザー光線を照射して、ウェーハWをレーザー加工できるように構成されている。
図1に示すように、ウェーハWは、円板状の外形形状を有している。ウェーハWの表面は、格子状に配列されたストリートによって複数の領域に区画されている。ウェーハWにおいて、ストリートで区画された各領域には、デバイスが形成される。なお、吸引保持の際にチャックテーブル15と接触するウェーハWの裏面又は表面には、保護テープが貼着されても良い。
レーザー加工装置1は、略直方体状の基台11を有している。基台11の上面には、チャックテーブル15をX軸方向に割出送りすると共に、Y軸方向に加工送りするテーブル移動機構13が設けられている。テーブル移動機構13の後方には、壁部12が立設されている。壁部12は、前方に突出するアーム部121を備えており、アーム部121にはチャックテーブル15に対向するようにレーザー加工ユニット14が支持されている。
テーブル移動機構13は、基台11の上面に設けられ、Y軸方向に平行な一対のガイドレール131と、ガイドレール131にスライド可能に設置されたY軸テーブル132とを有している。また、テーブル移動機構13は、Y軸テーブル132の上面に設けられ、X軸方向に平行な一対のガイドレール135と、ガイドレール135にスライド可能に設置されたX軸テーブル136とを有している。
X軸テーブル136の上部には、Z軸回りに回転可能なθテーブル151を介してチャックテーブル15が設けられている。Y軸テーブル132及びX軸テーブル136の下面側には、それぞれ不図示のナット部が設けられており、これらナット部にはボールネジ133,137が螺合されている。ボールネジ133,137の一端部には、それぞれ駆動モータ134,138が連結されている。駆動モータ134,138によりボールネジ133,137が回転駆動されることで、チャックテーブル15は、ガイドレール131,135に沿ってY軸方向及びX軸方向に移動される。
レーザー加工ユニット14は、アーム部121の先端に集光器141を有している。集光器141内には、レーザー加工ユニット14の光学系が設けられている。集光器141は、発振器(不図示)から発振されたレーザー光線を集光レンズ(不図示)で集光し、チャックテーブル15に保持されるウェーハWに向けて放射する。チャックテーブル15をレーザー加工ユニット14に対して相対移動させることで、レーザー光線の照射位置を変化させてウェーハWを加工できる。
次に、図2を参照して、レーザー加工装置1が備えるチャックテーブル15の詳細を説明する。図2は、本実施の形態に係るチャックテーブル15の構成例を示す斜視図である。チャックテーブル15は、θテーブル151(図1参照)の上部に固定されるテーブルベース152を備えている。テーブルベース152は、円板状のベース部152aと、ベース部152aの中央において上方に突出された円筒状の支持部152bとを含む。
ベース部152aの外周部分には、テーブルベース152をθテーブル151に固定するための4個の貫通孔152cが等間隔に設けられている。θテーブル151の上面には、ベース部152aの貫通孔152cに対応する4個のネジ孔(不図示)が設けられている。貫通孔152cを通じてθテーブル151のネジ孔にボルトをねじ込むことで、テーブルベース152はθテーブル151の上部に固定される。
支持部152bの内部には、支持部152bを上下に貫通する気体流路152dが形成されている(図3参照)。支持部152bの上面中央部分には、ポーラスセラミック材による吸着部153が配置されており、気体流路152dの上端側は、この吸着部153で覆われている。気体流路152dの下端側は、配管を通じて真空ポンプ等の負圧生成源(不図示)に接続されている。この負圧生成源で気体流路152dに負圧を発生させることにより、吸着部153の吸着面153aにおいてウェーハWは吸引(吸着)される。
支持部152bの側面には、4個の切り欠き部152eが等間隔に設けられている。切り欠き部152eは、ウェーハWの外周部分(エッジ部分)を4個の爪で把持して搬送するエッジクランプ式の搬送機構(不図示)の4個の爪に対応して設けられている。ウェーハWの把持されたエッジクランプ式の搬送機構の4個の爪を、切り欠き部152eに挿入させることで、ウェーハWを吸着面153aに載置することができる。また、同様に、切り欠き部152eに4個の爪を挿入させることで、吸着面153aに載置されたウェーハWをエッジクランプ式の搬送機構で把持させ搬送できる。なお、搬送機構はエッジクランプ式に限られない。エッジクランプ式の搬送機構を用いない場合、支持部152bは、切り欠き部152eを有さなくて良い。
ところで、従来のチャックテーブルにおいて、中央部分より外周部分が高くなるように反らされたウェーハWを吸着部上に載置すると、ウェーハWの中央部分は吸着面と接触するが、ウェーハWの外周部分は吸着面から浮き上がってしまう。この場合、ウェーハWと吸着部との密着性は低くなるので、チャックテーブルは十分な吸引力(吸着力)を発揮できず、ウェーハWを適切に保持することができない。
そこで、本実施の形態のチャックテーブル15では、吸着部153の周囲に、吸着部153を囲む環状シール部154を設ける。この環状シール部154は、吸着面153aに載置されたウェーハWの外周部分を保持できるように、ウェーハWの外周に対応した径を有している。また、環状シール部154の上面154aは、吸着面153aより高い位置に形成されている。環状シール部154の上面154aの高さは、ウェーハWの反りに合わせて、吸着面153aの高さよりも高くなるように設定されている。
これにより、中央部分より外周部分が高くなるように反らされたウェーハWを吸着部153上に載置すると、ウェーハWの中央部分は吸着面153aと接触し、ウェーハWの外周部分は環状シール部154の上面154aと接触する。環状シール部154にウェーハWの外周部分が接触されることで、ウェーハWを吸引保持するための気密性を確保することができる。
環状シール部154は、弾性部材であるフッ素ゴムスポンジで形成されている。より具体的には、環状シール部154は、スポンジ硬度35のフッ素ゴムスポンジで形成されている。このようなスポンジ硬度の弾性部材を環状シール部154に用いると、環状シール部154は、ウェーハWを吸引保持させる際に作用する力で変形される(図3C参照)。つまり、ウェーハWを吸引保持させる際に適切な負圧を発生させることで、ウェーハWの反りを緩和させてウェーハWの表面(又は裏面)を面一にできる。その結果、ウェーハWの加工性は高められる。
ただし、環状シール部154に用いられる弾性部材は、上記フッ素ゴムスポンジには限られない。スポンジ硬度30〜40の弾性部材であれば、環状シール部154に好適に使用できる。ここで、スポンジ硬度とは、スポンジ硬度計測器用の規格であるSRIS 0101に合致する計測器で測定された値をいうものとする。
なお、環状シール部154が硬すぎる場合(スポンジ硬度40を超える場合)、吸引保持の際にウェーハWに局所的な応力が加わり、ウェーハWは破損してしまう恐れがある。適切なスポンジ硬度の環状シール部154を用いることで、吸引保持の際に環状シール部154は変形されるので、局所的な応力を緩和してウェーハWの破損を防ぐことができる。
また、環状シール部154が軟らかすぎる場合(スポンジ硬度30を下回る場合)、環状シール部154は、吸引保持の際にウェーハWに粘着してしまう恐れがある。この場合、チャックテーブル15の吸引を解除しても、チャックテーブル15からウェーハWを取り外すのは容易でない。適切なスポンジ硬度の環状シール部154を用いることで、吸引保持の際の環状シール部154の粘着を防止して、チャックテーブル15からウェーハWを容易に取り外すことが可能になる。
なお、環状シール部154の側面には、4個の切り欠き部154bが等間隔に設けられている。切り欠き部154bは、支持部152bの切り欠き部152eと対応する位置に設けられている。この切り欠き部154bにより、エッジクランプ式の搬送機構でウェーハWを搬送できる。なお、エッジクランプ式の搬送機構を用いない場合には、環状シール部154は、切り欠き部154bを有さなくて良い。
次に、図3を参照して、反りを有するウェーハWがチャックテーブル15に吸引保持される様子を説明する。図3は、本実施の形態に係るチャックテーブル15に反りを有するウェーハWが吸引保持される様子を示す模式図である。図3Aに示すように、ウェーハWは搬送機構で搬送されて、チャックテーブル15の上方に位置付けられる。ウェーハWの中心と吸着面153aの中心とが一致するように位置合わせされた後、ウェーハWは吸着面153aに載置される。
ウェーハWが吸着面153aに載置されると、図3Bに示すように、ウェーハWの中央部分W1は吸着面153aと接触される。一方で、ウェーハWの外周部分W2は反り上がっているため、吸着面153aには接触されず、吸着部153を囲むように配置された環状シール部154の上面154aに接触される。ウェーハWと環状シール部154とが接触されることにより、ウェーハWと環状シール部154とで囲まれた空間の気密性は保たれる。
この状態で負圧生成源が動作すると、気体流路152dには負圧が発生する。吸着部153はポーラスセラミック材で構成されているので、気体流路152dからの負圧は吸着部153に作用し、吸着面153aには吸引力が発生する。ウェーハWの中央部分W1は、吸着面153aに接触しているので、発生した吸引力で吸着面153aに吸引される。一方、ウェーハWの外周側においてウェーハWは吸着面153aに接触していないので、気体流路152dの負圧は、ウェーハWと吸着面153aとの隙間から、ウェーハWと環状シール部154とで囲まれた空間にリークする。これにより、ウェーハWと環状シール部154とで囲まれた空間は減圧される。その結果、ウェーハWの外周部分W2には大気圧による下向きの力が作用する。
上述のように、環状シール部154は、ウェーハWを吸引保持させる際に作用する力で変形するように、所定のスポンジ硬度を有する弾性部材で構成されている。このため、ウェーハWの外周部分W2に大気圧による下向きの力が作用すると、図3Cに示すように、環状シール部154は、ウェーハWの外周部分W2と支持部152bとで挟まれ上下に押しつぶされるように変形する。また、大気圧による下向きの力でウェーハWの反りは減少されて、ウェーハWの表面は面一となる。なお、負圧生成源により生じる負圧は、上述の動作を可能にする範囲で調整される。
このように、本実施の形態のチャックテーブル15は、弾性部材で形成された環状シール部154にウェーハ(被加工物)Wの外周部分が当接されるので、反りによる気密性の低下を防いでウェーハWを適切に吸引保持できる。また、環状シール部154は、ウェーハWを吸引保持する際の負圧でウェーハWの表面が面一になるように変形されるので、ウェーハWの加工性を高めることができる。また、環状シール部154は、ウェーハWを吸引保持する際の負圧で変形されるので、局所的な応力を緩和してウェーハWの破損を防ぐことができる。
なお、本発明は、上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、レーザー加工装置について説明しているが、本発明に係るチャックテーブルの適用される加工装置は、レーザー加工装置に限られない。本発明のチャックテーブルを、切削装置などに適用しても良い。
また、上記実施の形態では、吸着面に対して水平な平坦面により環状シール部の上面が形成されているが、環状シール部の上面の形状は特に限定されない。例えば、環状シール部の上面は、ウェーハ(被加工物)の反りに応じて傾斜されていても良い。この場合、環状シール部とウェーハとの密着性を高められるので、ウェーハと環状シール部とで囲まれた空間の気密性を更に高めることができる。
また、環状シール部は、交換可能に構成されていても良い。例えば、高さの異なる複数の環状シール部をあらかじめ用意しておき、ウェーハの反りなどに応じて交換することができる。また、高さの異なる環状シール部を有する複数のチャックテーブルをそれぞれ用意しておき、ウェーハの反りなどに応じて適したチャックテーブルを選択するようにしても良い。このように、環状シール部の高さをウェーハの反りに応じて変更することで、環状シール部とウェーハとの密着性を高めることができる。その結果、ウェーハと環状シール部とで囲まれた空間の気密性を更に高めることが可能である。
また、上記実施の形態において、環状シール部は、断面形状において角部を有しているが(図3参照)、環状シール部は、角部が面取りで除去されていても良い。この場合、ウェーハに加わる局所的な応力を更に緩和し、ウェーハの破損を防止できる。
その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
本発明のチャックテーブルは、反りを有するウェーハなどの被加工物を保持させる際に有用である。
1 レーザー加工装置(加工装置)
14 レーザー加工ユニット
15 チャックテーブル
151 θテーブル
152 テーブルベース
152a ベース部
152b 支持部
152c 貫通孔
152d 気体流路
152e 切り欠き部
153 吸着部
153a 吸着面
154 環状シール部
154a 上面
154b 切り欠き部
W ウェーハ(被加工物)
W1 中央部分
W2 外周部分

Claims (1)

  1. 板状の被加工物に加工を施す加工装置において被加工物を上面に保持するチャックテーブルであって、
    被加工物を上面に吸引保持する吸着面を有する吸着部と、該吸着部の周囲を囲繞して環状に形成され且つ被加工物の外周側を支持する弾性部材で形成された環状シール部と、を有し、
    該吸着部は該吸着面に負圧を生成する負圧生成源に連通し、
    該環状シール部の表面高さは、被加工物の反りに対応して該吸着面の表面高さよりも高く形成されており、
    被加工物を吸引保持する際には、被加工物の反りにより被加工物外周と該吸着面の隙間からリークした該負圧は、被加工物外周が該環状シール部と当接することによりシールされ被加工物外周に作用し該弾性部材を変形させ被加工物の表面が面一になり吸引保持されること、
    を特徴とするチャックテーブル。
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