JP2015036179A

JP2015036179A - チャックテーブル機構

Info

Publication number: JP2015036179A
Application number: JP2013169100A
Authority: JP
Inventors: 健太呂飯塚; Kentaro Iizuka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-02-23

Abstract

【課題】チャックテーブルを回転駆動することができ被加工物を保持する保持面に流体を作用せしめることができるとともに小型化を図ることができるチャックテーブル機構を提供する。【解決手段】チャックテーブル機構７は、被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブル７１と、チャックテーブル７１が装着される装着部７２１を備えた回転軸７２と、該回転軸７２を収容するとともに該装着部７２１を突出させて回転可能に支持するハウジング７３と、を具備する。回転軸７２には装着部７２１に開口する流体通路７２２が設けられ、ハウジング７３には流体通路７２２が開口する流体室７３０が設けられているとともに、流体室７３０に開口し流体供給手段８２に連通する流体供給口７３２ｂが設けられる。回転軸７２の外周に永久磁石７７１を、ハウジング７３に永久磁石７７１と対向してコイル巻線７７２を配設することにより永久磁石式モータ７７を構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、研削装置や切削装置やレーザー加工装置等の加工装置に装備される被加工物を保持するためのチャックテーブル機構に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるウエーハの表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成した後に、分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削ホイールを備えた研削手段と、ウエーハを搬入・搬出するウエーハ着脱領域と研削手段によってウエーハを研削する研削領域とにチャックテーブルを位置付けるターンテーブルと、研削されたウエーハを洗浄する洗浄手段等を具備している（例えば、特許文献１参照）。

また、上述したウエーハのストリートに沿った分割は、切削装置やレーザー加工装置によって行われている。
切削装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを備えた切削手段と、切削加工されたウエーハを洗浄するスピンナーテーブル（回転可能なチャックテーブル）を備えた洗浄手段等を具備している（例えば、特許文献２参照）。

また、レーザー加工装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面に保護膜を被覆するスピンナーテーブル（回転可能なチャックテーブル）を備えた保護膜被覆手段と、チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、レーザー加工された被加工物を洗浄するスピンナーテーブル（回転可能なチャックテーブル）を備えて洗浄手段等を具備している（例えば、特許文献３参照）。

特開平１１−３１６４３号公報特開２００６−１２８３５９号公報特開２００７−２０１１７８号公報

上述したチャックテーブルは、回転可能に構成するとともに、被加工物を保持する保持面に負圧が作用するように構成する必要がある。このため、回転するチャックテーブルに負圧を供給するためのロータリージョイントを設ける必要があるとともに、チャックテーブルを回転駆動するための電動モータが必要となる。従って、加工装置に占める体積および重量の比率が大きく、加工装置の小型化を阻害する要因となっている。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、チャックテーブルを回転駆動することができ被加工物を保持する保持面に流体を作用せしめることができるとともに小型化を図ることができるチャックテーブル機構を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルが装着される装着部を備えた回転軸と、該回転軸を収容するとともに該装着部を突出させて回転可能に支持するハウジングと、を具備するチャックテーブル機構であって、
該回転軸には、該装着部に開口する流体通路が設けられ、
該ハウジングには、該回転軸に設けられた流体通路が開口する流体室が設けられているとともに、該流体室に開口し流体供給手段に連通する流体供給口が設けられており、
該回転軸の外周に永久磁石を配設し、該ハウジングに該永久磁石と対向してコイル巻線を配設することにより永久磁石式モータを構成した、
ことを特徴とするチャックテーブル機構が提供される。

上記永久磁石式モータは、該回転軸の該装着部と該流体室との間に配設される。
また、上記流体室に開口する流体供給口は、吸引手段に連通する第１の流体供給口と、高圧流体供給手段に連通する第２の流体供給口とを備えている。

本発明によるチャックテーブル機構は、チャックテーブルが装着される装着部を備えた回転軸には装着部に開口する流体通路が設けられ、回転軸を回転可能に支持するハウジングには回転軸に設けられた流体通路が開口する流体室が設けられているとともに、流体室に開口し流体供給手段に連通する流体供給口が設けられており、回転軸の外周に永久磁石を配設し、ハウジングに永久磁石と対向してコイル巻線を配設することにより永久磁石式モータを構成したので、回転軸に電動モータを伝動連結する従来のチャックテーブル機構より機構全体をコンパクトに構成することができる。本発明によるチャックテーブル機構は、回転軸に設けられた流体通路は流体室に開口しているので、流体を流動接続するための継手部である流体室が回転しないので、従来のチャックテーブル機構のようにロータリージョイントを設ける必要がない。

本発明に従って構成されたチャックテーブル機構が装備された研削装置の斜視図。図１に示す研削装置に装備されるチャックテーブル機構の断面図。図２に示すチャックテーブル機構を構成するチャックテーブルによって被加工物を吸引保持する状態を示す説明図。図２に示すチャックテーブル機構を構成するチャックテーブルに吸引保持された被加工物を剥がす状態を示す説明図。

以下、本発明に従って構成されたチャックテーブル機構の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図１には、本発明に従って構成されたチャックテーブル機構が装備された加工装置としての研削装置の斜視図が示されている。図１に示す研削装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に移動基台３が摺動可能に装着されている。移動基台３は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１、３１が設けられており、この一対の脚部３１、３１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１１、３１１が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３の前面には前方に突出した支持部３２が設けられている。この支持部３２に研削手段としてのスピンドルユニット４が取り付けられる。

スピンドルユニット４は、支持部３２に装着された円筒状のスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ４３とを具備している。スピンドルハウジング４１に回転可能に支持された回転スピンドル４２は、一端部(図１において下端部)がスピンドルハウジング４１の下端から突出して配設されており、その一端(図１において下端)にホイールマウント４４が設けられている。そして、このホイールマウント４４の下面に研削ホイール５が取り付けられる。この研削ホイール５は、環状のホイール基台５１と、該ホイール基台５１の下面における外周部に装着された複数の研削砥石５２とからなっており、ホイール基台５１がホイールマウント４４に締結ボルト５３によって取り付けられる。

図示の実施形態における研削装置は、上記スピンドルユニット４を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる研削送り手段６を備えている。この研削送り手段６は、直立壁２２の前側に配設され上下方向に延びる雄ねじロッド６１を具備している。この雄ねじロッド６１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材６２および６３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材６２には雄ねじロッド６１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ６４が配設されており、このパルスモータ６４の出力軸が雄ねじロッド６１に伝動連結されている。上記移動基台３の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には貫通雌ねじ穴（図示していない）が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド６１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ６４が正転すると移動基台３およびスピンドルユニット４が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ６４が逆転すると移動基台３およびスピンドルユニット４が上昇即ち後退せしめられる。

図１を参照して説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１には被加工物を保持するためのチャックテーブル機構７が配設されている。このチャックテーブル機構７について、図２を参照して説明する。
図２に示すチャックテーブル機構７は、被加工物を保持するチャックテーブル７１と、該チャックテーブル７１を装着する回転軸７２と、該回転軸７２を収容するハウジング７３を具備している。チャックテーブル７１は、円板状の本体７１１と、該本体７１１の上面に配設された通気性を有する被加工物保持部材７１２とからなっている。本体７１１はステンレス鋼等の金属材料によって形成されており、その上面には円形の嵌合凹部７１１aが設けられている。この嵌合凹部７１１aには、底面の外周部に被加工物保持部材７１２が載置される環状の載置棚７１１bが設けられている。また、本体７１１には、中心部に嵌合凹部７１１aに開口する吸引通路７１１cが設けられているとともに、該吸引通路７１１cと連通して下方に突出する嵌合連結部７１１dが設けられている。なお、被加工物保持部材７１２は、図示の実施形態においてはポーラスセラミックスによって形成されている。

上記回転軸７２は、上端に上記チャックテーブル７１の本体７１１に設けられた嵌合連結部７１１dと嵌合する装着部７２１が突出して設けられているとともに、軸方向に貫通し装着部７２１に開口する流体通路７２２が設けられている。なお、装着部７２１の外周には、シールリング７４が装着されている。このようにシールリング７４が装着され装着部７２１にチャックテーブル７１の本体７１１に設けられた嵌合連結部７１１dが嵌合され伝動連結される。このように構成された回転軸７２は、ハウジング７３に収容され装着部７２１がハウジング７３の上壁７３１から突出した状態で軸受け７５１，７５２によって回転可能に支持されている。そして、回転軸７２の下部外周にハウジング７３に装着されたシール機構７６が相対回転可能に接触せしめられている。ハウジング７３は底壁７３２とシール機構７６との間に流体室７３０を形成しており、上記回転軸７２は下端面（流体通路７２２が開口している）が流体室７３０に露出した状態でハウジング７３に回転可能に支持される。また、ハウジング７３の底壁７３２には、流体室７３０に連通する第１の流体供給口７３２aと第２の流体供給口７３２bが設けられている。この第１の流体供給口７３２aは吸引手段８１に連通され、第２の流体供給口７３２bは高圧流体供給手段８２に連通されている。

吸引手段８１は、吸引源８１１と、該吸引源８１１と第１の流体供給口７３２aとを接続する連通管８１２に配設された第１の電磁開閉弁８１３とからなっている。このように構成された吸引手段８１は、第１の電磁開閉弁８１３を開路すると、吸引源８１１と第１の流体供給口７３２aが連通し、流体室７３０および回転軸７２に設けられた流体通路７２２を介してチャックテーブル７１に設けられた吸引通路７１１cから嵌合凹部７１１aに負圧を作用せしめる。この結果、嵌合凹部７１１aに下面が露出している通気性を有する被加工物保持部材７１２の上面（保持面）に負圧が作用せしめられる。従って、被加工物保持部材７１２の上面（保持面）に載置される被加工物を吸引保持することができる。また、高圧流体供給手段８２は、高圧水または高圧エアーからなる高圧流体源８２１と、該高圧流体源８２１と第２の流体供給口７３２bとを接続する連通管８２２に配設された第２の電磁開閉弁８２３とからなっている。このように構成された高圧流体供給手段８２は、第２の電磁開閉弁８２３を開路すると、高圧流体源８２１と第２の流体供給口７３２bが連通し、流体室７３０および回転軸７２に設けられた流体通路７２２を介してチャックテーブル７１に設けられた吸引通路７１１cから嵌合凹部７１１aに高圧水または高圧エアーからなる高圧流体を作用せしめる。この結果、嵌合凹部７１１aに下面が露出している通気性を有する被加工物保持部材７１２の上面（保持面）に高圧水または高圧エアーからなる高圧流体が作用せしめられる。従って、被加工物保持部材７１２の上面（保持面）に吸引保持されていた被加工物を剥がすことができる。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構７は、回転軸７２を回転駆動するための永久磁石式モータ７７を具備している。この永久磁石式モータ７７は、回転軸７２の装着部７２１と流体室７３０との間更に詳しくは軸受け７５１と７５２の間における外周に配設された永久磁石７７１、ハウジング７３の内周面に永久磁石７７１と対向して配設されたコイル巻線７７２とからなっている。このように構成された永久磁石式モータ７７は、コイル巻線７７２に電力を印加することにより、永久磁石７７１が装着された回転軸７２を回転駆動する。このように図示の実施形態におけるチャックテーブル機構７は、回転軸７２の外周に永久磁石７７１を配設し、ハウジング７３に永久磁石７７１と対向してコイル巻線７７２を配設することにより永久磁石式モータ７７を構成したので、回転軸７２に電動モータを伝動連結する従来のチャックテーブル機構より機構全体をコンパクトに構成することができる。また、図示の実施形態におけるチャックテーブル機構７は、回転軸７２に設けられた流体通路７２２は流体室７３０に開口しているので、流体を流動接続するための継手部である流体室７３０が回転しないので、従来のチャックテーブル機構のようにロータリージョイントを設ける必要がない。

なお、図２に示すチャックテーブル機構７には、回転軸７２の回転角度を検出するための回転角度検出手段９を備えた例が示されている。この回転角度検出手段９は、回転軸７２の外周に装着されたロータリースケール９１と、ハウジング７３の内周面にロータリースケール９１と対向する位置に配設された読み取りヘッド９２とからなっている。このように構成された回転角度検出手段９は、切削装置やレーザー加工装置に装備され被加工物を吸引保持するチャックテーブルに適用することが望ましい。

図１に戻って説明を続けると、上記チャックテーブル７１は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域２４と上記スピンドルユニット４を構成する研削ホイール５と対向する研削域２５との間で移動せしめられる。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構７を装備した研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図１に示す研削装置を用いて被加工物を研削するには、先ず図１に示す被加工物載置域２４に位置付けられているチャックテーブル機構７のチャックテーブル７１上に被加工物である例えば半導体ウエーハ１０を載置する。このとき、半導体ウエーハ１０の表面（デバイスが形成されている面）に保護テープ１１を貼着し、図３に示すように該保護テープ１１をチャックテーブル７１上に載置する。従って、半導体ウエーハ１０は、裏面を上側にしてチャックテーブル７１上に載置されることになる。このようにしてチャックテーブル７１上に半導体ウエーハ１０の表面に貼着された保護テープ１１を載置したならば、上記図２に示す吸引手段８１の第１の電磁開閉弁８１３を開路する。この結果、上述したように吸引源８１１が第１の流体供給口７３２a、流体室７３０および回転軸７２に設けられた流体通路７２２を介してチャックテーブル７１に設けられた吸引通路７１１cから嵌合凹部７１１aに連通するため、嵌合凹部７１１aに下面が露出している通気性を有する被加工物保持部材７１２の上面（保持面）に負圧が作用し、被加工物保持部材７１２の上面（保持面）に載置された半導体ウエーハ１０が保護テープ１１を介して吸引保持される。

チャックテーブル機構７のチャックテーブル７１上に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル７１を矢印２３ａで示す方向に移動し、チャックテーブル７１上に保持された半導体ウエーハ１０を研削ホイール５の下方の研削域２５に位置付ける。次に、チャックテーブル機構７を構成する永久磁石式モータ７７のコイル巻線７７２に電力を印加すし、永久磁石７７１が装着された回転軸７２を例えば３００ｒｐｍの回転速度で回転駆動する。従って、回転軸７２の装着部７２１に嵌合連結部７１１dが嵌合され伝動連結されたチャックテーブル７１が３００ｒｐｍの回転速度で回転せしめられる。そして、上記研削手段としてのスピンドルユニット４のサーボモータ４３を駆動して研削ホイール５を例えば６０００ｒｐｍで回転するとともに、上記研削送り手段６のパルスモータ６４を正転駆動して研削手段としてのスピンドルユニット４を下降せしめて、研削ホイール５を構成する研削砥石５２の研削面である下面をチャックテーブル７１上に保持された半導体ウエーハ１０の上面（裏面）に作用せしめる。そして、研削ホイール５を所定量下降せしめて、半導体ウエーハ１０を所定の厚さに研削する（研削工程）。この研削工程においては、研削ホイール５の研削砥石５２にる研削加工部に研削液が供給される。

上記のようにして、研削作業が終了したら、研削送り手段６のパルスモータ６４を逆転駆動してスピンドルユニット４を所定位置まで上昇させるとともに、スピンドルユニット４のサーボモータ４３の駆動を停止して研削ホイール５の回転を停止する。そして、チャックテーブル機構７を構成する永久磁石式モータ７７のコイル巻線７７２に電力の供給を遮断し、回転軸７２の駆動を停止してチャックテーブル７１の回転を停止する。次に、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル７１を矢印２３ｂで示す方向に移動して被加工物載置域２４に位置付けられる。チャックテーブル機構７が被加工物載置域２４に位置付けられたならば、上記吸引手段８１の第１の電磁開閉弁８１３を閉路するとともに、高圧流体供給手段８２の第２の電磁開閉弁８２３を開路する。この結果、吸引源８１１と第１の流体供給口７３２aとの連通が遮断され、高圧流体源８２１が第２の流体供給口７３２b、流体室７３０および回転軸７２に設けられた流体通路７２２を介してチャックテーブル７１に設けられた吸引通路７１１cから嵌合凹部７１１aに連通するため、図４に示すように嵌合凹部７１１aに下面が露出している通気性を有する被加工物保持部材７１２の上面（保持面）に高圧水または高圧エアーからなる高圧流体が作用し、従って、被加工物保持部材７１２の上面（保持面）に吸引保持されていた半導体ウエーハ１０を剥がすことができる。このようにして、被加工物保持部材７１２の上面（保持面）から剥がされた半導体ウエーハ１０は、図示しない被加工物搬出手段によってチャックテーブル７１から搬出される。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。図示の実施形態においては本発明によるチャックテーブル機構を研削装置の被加工物を吸引保持するチャックテーブル機構に適用した例を示したが、本発明によるチャックテーブル機構は切削装置やレーザー加工装置に装備され被加工物を吸引保持するチャックテーブル機構や、研削装置や切削装置やレーザー加工装置に装備される洗浄手段のチャックテーブル機構（スピンナーテーブル機構）に適用することができる。

２：装置ハウジング
３：移動基台
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４４：ホイールマウント
５：研削ホイール
５１：ホイール基台
５２：研削砥石
６：研削送り手段
７：チャックテーブル機構
７１：チャックテーブル
７２：回転軸
７２１：装着部
７２２：流体通路
７３：ハウジング
７３０：流体室
７３２ａ：第１の流体供給口
７３２ｂ：第２の流体供給口
７４：シールリング
７６：シール機構
７７：永久磁石式モータ
７７１：永久磁石
７７２：コイル巻線
８１：吸引手段
８２：高圧流体供給手段

Claims

被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルが装着される装着部を備えた回転軸と、該回転軸を収容するとともに該装着部を突出させて回転可能に支持するハウジングと、を具備するチャックテーブル機構であって、
該回転軸には、該装着部に開口する流体通路が設けられ、
該ハウジングには、該回転軸に設けられた流体通路が開口する流体室が設けられているとともに、該流体室に開口し流体供給手段に連通する流体供給口が設けられており、
該回転軸の外周に永久磁石を配設し、該ハウジングに該永久磁石と対向してコイル巻線を配設することにより永久磁石式モータを構成した、
ことを特徴とするチャックテーブル機構。
該永久磁石式モータは、該回転軸の該装着部と該流体室との間に配設される、請求項１記載のチャックテーブル機構。
該流体室に開口する該流体供給口は、吸引手段に連通する第１の流体供給口と、高圧流体供給手段に連通する第２の流体供給口とを備えている、請求項１または２記載のチャックテーブル機構。