JP2018022847A - チャックテーブル - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、稼働率を低下させることがなく、加工効率を向上させるチャックテーブルを提供することにある。【解決手段】本発明によれば、板状物を吸引保持するチャックテーブルであって、板状物を支持し吸引保持する保持面を有するポーラスプレートと、該ポーラスプレートの保持面と反対側の面を支持する上面を有し該上面側と吸引源を連通する連通路を備えたセラミックスで形成された基台と、該基台の側面を囲繞すると共に該ポーラスプレートの保持面と共に平面を構成する上面を有する環状の金属枠体と、該基台の下面に配設される該基台よりも小径の金属プレートと、該金属枠体と該金属プレートとを通電する通電体と、から少なくとも構成されたチャックテーブルが提供される。【選択図】図２
Description
本発明は、板状物を支持し吸引保持する保持面を有するチャックテーブルに関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されウエーハは、研削装置によって裏面が研削され薄化された後、切削装置によって個々のデバイスに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
切削装置は、ウエーハを吸引保持する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個々のデバイスに分割する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と、該チャックテーブルを切削送りする切削送り手段と、から概ね構成されていてウエーハを高精度に個々のデバイスに分割することができる。
また、切削ブレードによってウエーハを完全切断するために、チャックテーブルの上面位置に切削ブレードの先端位置を併せる必要があり、チャックテーブルはウエーハを吸引保持するポーラスセラミック板とポーラスセラミック板の外周と裏面とを囲繞するステンレス（ＳＵＳ）から構成された枠体と、によって構成され、切削ブレード先端と該枠体との電気的導通によって切削ブレードの先端位置の設定を行っている（例えば、特許文献１を参照。）。
ところで、上述した特許文献１に記載された従来技術においては、ポーラスセラミック板の外周と裏面とを囲繞する枠体全体がステンレス（ＳＵＳ）から構成されているため、チャックテーブルが重く、チャックテーブルを切削送り手段によって切削送りする際の慣性力によって加速減速に時間を要し、また切削送りを実行する際の駆動力を出力するために必要なエネルギーが大きくなり、稼働率を含む加工効率が悪いという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、稼働率を低下させることがなく、加工効率を向上させるチャックテーブルを提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状物を吸引保持するチャックテーブルであって、板状物を支持し吸引保持する保持面を有するポーラスプレートと、該ポーラスプレートの保持面と反対側の面を支持する上面を有し該上面側と吸引源を連通する連通路を備えたセラミックスで形成された基台と、該基台の側面を囲繞すると共に該ポーラスプレートの保持面と共に平面を構成する上面を有する環状の金属枠体と、該基台の下面に配設される該基台よりも小径の金属プレートと、該金属枠体と該金属プレートとを通電する通電体と、から少なくとも構成されたチャックテーブルが提供される。
該セラミックスは、陶石、長石、及び粘度を混合し成形及び焼成によって形成されることが好ましく、該チャックテーブルは、板状物を切削する導通性を有する切削ブレードを回転可能に備えた切削装置に装着され、該金属枠体の上面に該切削ブレードを接触させ、該通電体、該金属プレートを介して電気的導通により該切削ブレードの先端と該金属枠体の上面との接触を検出して該切削ブレードの基準位置を定めることができる。
本発明の板状物を吸引保持するチャックテーブルは、板状物を支持し吸引保持する保持面を有するポーラスプレートと、該ポーラスプレートの保持面と反対側の面を支持する上面を有し該上面側と吸引源を連通する連通路を備えたセラミックスで形成された基台と、該基台の側面を囲繞すると共に該ポーラスプレートの保持面と共に平面を構成する上面を有する環状の金属枠体と、該基台の下面に配設される該基台よりも小径の金属プレートと、該金属枠体と該金属プレートとを通電する通電体と、から少なくとも構成されていることにより、切削ブレードとの電気的導通を可能にすると共に、チャックテーブルの重量が軽量化され、チャックテーブルの切削送り手段で切削送りする際の慣性力によって加速減速に時間を要し稼働率が低下するという問題が軽減され、さらには、切削送りに要するエネルギーも低減され、加工効率が向上する。
以下、本発明に基づき構成されるチェックテーブル、及び該チャックテーブルが適用される切削装置について添付図面を参照して、詳細に説明する。
図１には、本発明に基づき構成されたチャックテーブルが適用される切削装置の斜視図が示されている。図１に示された切削装置１は、静止基台２と、該静止基台２に切削送り方向(Ｘ軸方向)である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に加工送り方向(Ｘ軸方向)と直交する割り出し送り方向(Ｙ軸方向)である矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設されたスピンドル支持機構４と、チャックテーブル機構３に保持される被加工物に対して垂直な切り込み送り方向(Ｚ軸方向)である矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設された切削手段としてのスピンドルユニット５が配設されている。
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該一対の案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設されたチャックテーブル支持基台３２と、該チャックテーブル支持基台３２上に円筒部材３３によって支持されたカバーテーブル３４と、円筒部材３３に回転自在に支持された被加工物保持手段としてのチャックテーブル３５を具備している。チャックテーブル支持基台３２には上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝が設けられている、この一対の被案内溝が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、チャックテーブル支持基台３２は一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す切削送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に構成される。
図１に拡大して示すように、上記チャックテーブル３５は、通気性を有する多孔性材料から形成されたポーラスプレート３５１とポーラスプレート３５１を囲繞する例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる金属枠体３５２を備え、ステンレス鋼（ＳＵＳ）によって形成された支持基台３７の上面に位置付けられている。該金属枠体３５２の上面とポーラスプレート３５１の上面は面一に形成されており、ポーラスプレート３５１の上面が被加工物を保持する保持面となる。このように構成されたチャックテーブル３５は、ポーラスプレート３５１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっており、円筒部材３３内に配設された図示しないパルスモータによって回転させられるようになっている。そして、支持基台３７の上面には、半導体ウエーハを支持する図示しない環状のフレームを固定するためのクランプ機構３７１が配設されている。なお、チャックテーブル３５の詳細については、追って説明する。
図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、チャックテーブル３５を矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめる切削送り手段３６を具備している。切削送り手段３６は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド、該雄ネジロッドを回転駆動するためのサーボモータ等の駆動源を含んでおり、該サーボモータによって雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、チャックテーブル支持基台３２が案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させられる。なお、該切削装置１によって加工を実施する際には、該カバーテーブル３４のＸ軸方向で隣接し該一対の案内レール３１、３１上を覆う領域が、チャックテーブル３５の移動に伴い伸長、収縮可能な蛇腹手段で覆われ、加工時の切削水等が切削送り手段３６の領域に入り込まないように構成されるが、図１では、本実施形態の説明の都合上、該蛇腹手段については省略してある。
上記スピンドル支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該一対の案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を備えている。この可動支持基台４２は、一対の案内レール４１、４１に一対の被案内溝を嵌合することにより、一対の案内レール４１、４１に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成される。
図示の実施形態におけるスピンドル支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってＹ軸方向に移動させるための割り出し送り手段４３を備えている。該割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッドと、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ等の駆動源を含んでいる。そして、該パルスモータによって該雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させられる。
図示の実施形態のおける切削手段としてのスピンドルユニット５は、ユニットホルダ５１に装着されている。上記可動支持基台４２の一側面に矢印Ｚで示すチャックテーブル３５の保持面に対して垂直な切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に延びる垂直壁を有し、該垂直壁に一対の案内レールが垂直方向に平行に設けられている。該ユニットホルダ５１には、該一側面に設けられた一対の案内レールに摺動可能に嵌合する一対の被案内溝が設けられており、この被案内溝を上記一対の案内レールに嵌合することにより、チャックテーブル３５の保持面に対して垂直な切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持される。
図示の実施形態におけるスピンドルユニット５は、スピンドルハウジング６１と、スピンドルハウジング６１に内に回転自在に支持された回転スピンドル６２と、回転スピンドル６２により回転させられる切削ブレード６３とからなり、ユニットホルダ５１を一対の案内レールに沿って切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動させるための切り込み送り手段５２を備えている。切り込み送り手段５２は、上記切削送り手段３６や割り出し送り手段４３と同様に一対の案内レールの間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ等の駆動源を含んでおり、パルスモータによって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１を案内レールに沿ってＺ軸方向に移動させることができる。
次に、本発明に基づき構成されるチャックテーブル３５について、図２を用いて更に詳細に説明する。
図２（ａ）に示すように、チャックテーブル３５を構成するポーラスプレート３５１は、該ポーラスプレート３５１より若干大径に形成され軽量なセラミックスで形成された基台３５４上に載置される。基台３５４のポーラスプレート３５１を支持する上面側には、同心円状の複数の吸引溝３５４ａと、各吸引溝３５４ａを接続する径方向に伸長する接続吸引溝３５４ｂとを備えている。また、基台３５４の下面側の中央には、該吸引溝３５４ａ、接続吸引溝３５４ｂに負圧を供給するための図示しない吸引源と連通する連通路３５４ｃが形成されている。なお、本実施形態における基台３５４は、陶石、長石、粘度等の天然の鉱物を用いて混合し、成形、焼成することにより形成されるセラミックス製品として形成されるが、天然原料を高純度に精製したり、科学的プロセスにより合成したりすることによって得られた原料を配合して成形、焼成、研削等の加工工程を経て得られるファインセラミックスの基台を採用することもできる。しかし、現状では上述したセラミックスから構成することにより、より軽量な基台３５４を得ることができる。
図２（ａ）に示すように、チャックテーブル３５を構成するポーラスプレート３５１は、該ポーラスプレート３５１より若干大径に形成され軽量なセラミックスで形成された基台３５４上に載置される。基台３５４のポーラスプレート３５１を支持する上面側には、同心円状の複数の吸引溝３５４ａと、各吸引溝３５４ａを接続する径方向に伸長する接続吸引溝３５４ｂとを備えている。また、基台３５４の下面側の中央には、該吸引溝３５４ａ、接続吸引溝３５４ｂに負圧を供給するための図示しない吸引源と連通する連通路３５４ｃが形成されている。なお、本実施形態における基台３５４は、陶石、長石、粘度等の天然の鉱物を用いて混合し、成形、焼成することにより形成されるセラミックス製品として形成されるが、天然原料を高純度に精製したり、科学的プロセスにより合成したりすることによって得られた原料を配合して成形、焼成、研削等の加工工程を経て得られるファインセラミックスの基台を採用することもできる。しかし、現状では上述したセラミックスから構成することにより、より軽量な基台３５４を得ることができる。
図２（ｂ）に示すように、基台３５４の上面中央にポーラスプレート３５１を載置した状態で、該基台３５４の側面を囲繞すると共に該ポーラスプレート３５１の上面側の保持面と共に平面を構成する環状の金属枠体３５２を上方から嵌合する。そして、基台３５４の下面の中央に、該基台３５４よりも小径の円形状の金属プレート３５５を接着し固定する。該金属プレート３５５の中央には、該基台３５４の連通路３５４ｃと一致して図示しない吸引源に接続される連通路３５５ａが形成されると共に、金属枠体３５２と金属プレート３５５とを通電するための通電体３５５ｂが配設され、該通電体３５５ｂの両端部は金属枠体３５２、金属プレート３５５に対してはんだ付け等により電気的に接続される。そして、基台３５４と金属枠体３５２とは適宜の接着剤等により固定され一体化される。なお、金属枠体３５２の外周部の上面は、ポーラスプレート３５１の保持面の高さを代替する基準位置となるものであり、ポーラスプレート３５１の該保持面と環状の金属枠体３５２の上面高さとが一致するように設定することが重要である。
上述したように、金属枠体３５２、基台３５４、金属プレート３５５が一体化されたならば、図２（ｃ）の上段側に概略断面図で示すように、金属枠体３５２の下側の外周部と金属プレート３５５の外周部との間に形成される領域を、例えばフェノール樹脂などの合成樹脂を原材料とするボンド材３５６により下側に金属プレート３５５が一部突出した状態で封止する。このようにして、支持基台３７上に載置されるチャックテーブル３５が得られる。
図３に示すように、支持基台３７の上面中央には、チャックテーブル３５の下面側に突出した金属プレート３５５が嵌合する円形状の凹部３７ａが形成されている。該凹部３７ａの中央には、金属プレート３５５の連通路３５５ａ、及び基台３５４の連通路３５４ｃを介してポーラスプレート３５１上に載置される被加工物を吸引するための負圧を供給する連通路３７ｂが形成されている。また、該凹部３７ａの底部には、該連通路３７ｂの他に、嵌合される金属プレート３５５の底面を吸引しチャックテーブル３５を吸引保持するための吸引孔３７ｃが形成されており、該連通路３７ｂと共に図示しない吸引源に接続されている。また、支持基台３７の該凹部３７ａを囲む外周部の上面には、チャックテーブル３５上に載置される被加工物を支持するフレーム(図示は省略する）を保持するためのクランプ機構３７１が配設されている。
クランプ機構３７１は、図３の下段に示すように、フレーム保持部３７１ａと一対のガイドロッド３７１ｂから構成され、支持基台３７の上面における周方向を等分する４箇所に配設されている。したがって、一対のフレーム保持部３７１ａが支持基台３７を挟んで対向する状態に配設されている。フレーム保持部３７１ａには、互いに平行で支持基台３７の径方向に延びる一対のガイドロッド３７１ｂが貫通する貫通孔が形成されており、ガイドロッド３７１に沿って摺動しウエーハを支持するフレームの寸法に合わせてその位置が変更可能に構成されている。なお、一対のガイドロッド３７１ｂは、金属製であり適宜の固着手段(例えば、溶接等）により、支持基台３７の上面に固着されている。そして、該支持基台３７にチャックテーブル３５を載置した状態では、支持基台３７上に、ガイドロッド３７１ｂの分だけ間隙が形成される。次に、チャックテーブル３５のセットアップについて説明する。
チャックテーブル３５においては、上述したように、ステンレス鋼（ＳＵＳ）から形成された金属枠体３５２の上面と、ポーラスプレート３５１の保持面とが面一に形成されている。図４に示すように、本発明に基づき形成されたチャックテーブル３５を適用された切削装置１は、導通性を有するボンド材で形成された切削ブレード６３と、金属枠体３５２の上面を接触端子とするセットアップ手段８０を備えている。該セットアップ手段８０は、該切削ブレード６３と導通し切削ブレードを回転させるスピンドルと、金属枠体３５２と導通する金属プレート３５５、及び通電体３５５ｂとの間に電源８１と電流計８２を配した回路８３を構成している。
チャックテーブル３５の上面に対する切削ブレード６３の高さの基準位置を検出するためのセットアップを実行する場合は、切り込み送り手段５２を作動させることによりスピンドルユニット５をＺ軸方向で下方に移動させ回転している切削ブレード６３を下降させて、チャックテーブル３５の上面を構成するポーラスプレート３５１と共に上面を構成する金属枠体３５２に接触させる。切削ブレード６３が金属枠体３５２に接触すると、金属枠体３５２に対し切削ブレード６３が電気的に導通させられることにより、上記の回路８３が閉回路となる。なお、当該回路８３には、セットアップ以外の時に電流が流れないようにする開閉スイッチを設けるようにしてもよい。
上述した該回路８３には、電源８１と電流計８２が直列に接続されているため、オペレーターは、電流計８２で回路８３に電流が流れることを観察することにより、切削ブレード６３と該金属枠体３５２との電気的導通がとられたことを確認することができる。電気的導通が確認されたときの切削ブレード６３の高さをＺ軸方向の原点位置（基準位置）として検出し、切削装置１の図示しない制御手段の適宜の記憶領域に記憶し、切込み送り手段５２の制御に適用する。
本発明に基づき構成されるチャックテーブルは、上述のとおりの構成を備えていることにより、切削ブレードとの電気的導通を可能にすると共に、チャックテーブルの重量を軽量化する。よって、チャックテーブルの切削送り手段で切削送りする際の慣性力によって加速減速に時間を要し稼働率が低下するという問題を軽減し、さらには、切削送りに要するエネルギーも低減することによって加工効率を向上する。
１：切削装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
４：スピンドル支持機構
５：スピンドルユニット
３１：案内レール
３２：チャックテーブル支持基台
３４：カバーテーブル
３５：チャックテーブル
３７：支持基台
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：割り出し送り手段
５１：ユニットホルダ
５２：切り込み送り手段
６１：スピンドルハウジング
６２：回転スピンドル
６３：切削ブレード
８０：セットアップ手段
８１：電源
８２：電流計
８３：回路
３５１：ポーラスプレート
３５２：金属枠体
３５４：基台
３５５：金属プレート
３５５ｂ：通電体
３７１：クランプ機構
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
４：スピンドル支持機構
５：スピンドルユニット
３１：案内レール
３２：チャックテーブル支持基台
３４：カバーテーブル
３５：チャックテーブル
３７：支持基台
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：割り出し送り手段
５１：ユニットホルダ
５２：切り込み送り手段
６１：スピンドルハウジング
６２：回転スピンドル
６３：切削ブレード
８０：セットアップ手段
８１：電源
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３５１：ポーラスプレート
３５２：金属枠体
３５４：基台
３５５：金属プレート
３５５ｂ：通電体
３７１：クランプ機構
Claims (3)
- 板状物を吸引保持するチャックテーブルであって、
板状物を支持し吸引保持する保持面を有するポーラスプレートと、該ポーラスプレートの保持面と反対側の面を支持する上面を有し該上面側と吸引源を連通する連通路を備えたセラミックスで形成された基台と、該基台の側面を囲繞すると共に該ポーラスプレートの保持面と共に平面を構成する上面を有する環状の金属枠体と、該基台の下面に配設される該基台よりも小径の金属プレートと、該金属枠体と該金属プレートとを通電する通電体と、から少なくとも構成されたチャックテーブル。 - 該セラミックスは、陶石、長石、粘度を混合し成形及び焼成によって形成される請求項１に記載のチャックテーブル。
- 該チャックテーブルは、板状物を切削する導通性を有する切削ブレードを回転可能に備えた切削装置に装着され、該金属枠体の上面に該切削ブレードを接触させ、該通電体、該金属プレートを介して電気的導通により該切削ブレードの先端と該金属枠体の上面との接触を検出して該切削ブレードの基準位置を定める請求項１、又は２に記載のチャックテーブル。
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|---|---|---|---|
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