JP2018041776A

JP2018041776A - チャックテーブル及び搬送パッド

Info

Publication number: JP2018041776A
Application number: JP2016173356A
Authority: JP
Inventors: 宏慈外山; Hiroshige Toyama
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-03-15

Abstract

【課題】ポーラス板を効果的にシールし、チャックテーブルを軽量化すること。【解決手段】チャックテーブル（２０）は、多孔質部材により形成され上面に板状ワーク（Ｗ）を吸引保持する保持面（２１ａ）を有するポーラス板（２１）を備え、ポーラス板は、保持面および保持面と吸引源（３１）とを連通させる接続孔（２３）以外の表面に硬質皮膜（２２）が形成される構成とした。硬質皮膜がポーラス板の表面に形成される凹凸を埋めてポーラス板の表面に付着するため、ポーラス板から剥がれないようにポーラス板の表面をシールすることができ、硬質皮膜が形成された部分において負圧のリークが防止される。また、ポーラス板の表面に硬質皮膜を形成することで、ポーラス板のシールに従来の枠体を用いる必要が無い。【選択図】図１

Description

本発明は、板状ワークを吸引保持するチャックテーブル及び搬送パッドに関する。

板状ワークのチャックテーブルは、板状ワークを吸引保持するポーラス板と、上面にポーラス板を囲繞する凹部が形成される枠体とで構成されており、ポーラス板は枠体の凹部に接着されている。枠体の凹部の底部には吸引源に連通する連通路が備えられており、連通路に生じる負圧によりポーラス板の下面を吸引している。これにより、ポーラス板の上面（保持面）にも負圧が生じて、保持面は板状ワークを吸引保持している。枠体はポーラス板の保持面以外をシールすることで、ポーラス板の外周側面から負圧がリークして板状ワークの吸引保持力が低下することを防いでいる。

特許第４１１９１７０号公報

このように、枠体はポーラス板の保持面以外をシールすることを目的にチャックテーブルに備えられているが、セラミックスや金属（ステンレス（ＳＵＳ））で形成されているため、チャックテーブルの重量が嵩む場合がある。

ところで、チャックテーブルにおいてポーラス板の保持面のウエーハが載置される領域及び裏面以外を樹脂を用いてシールする方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。樹脂はポーラス板の表面に付着させているため、ポーラス板から剥がれないようにポーラス板をシールすることが可能である。しかしながら、樹脂によるシールではポーラス板の表面に形成されている凹凸により樹脂がポーラス板に付着が不十分な部分また付着力が弱い部分が生じ、その部分でエアブローによる樹脂の剥がれが生じ、その後負圧がリークしてシールが不十分になる場合がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ポーラス板を効果的にシールし、軽量化が可能であるチャックテーブル及び搬送パッドを提供することを目的とする。

本発明の一態様のチャックテーブルは、板状ワークを吸引保持するチャックテーブルであって、多孔質部材により形成され上面に板状ワークを吸引保持する保持面を有するポーラス板を備え、ポーラス板は、保持面および保持面と吸引源とを連通させる接続孔以外の表面に硬質皮膜が形成される。

この構成によれば、硬質皮膜がポーラス板の表面に形成される凹凸を埋めてポーラス板の表面に付着して形成される。硬質皮膜はポーラス板から剥がれないようにポーラス板の表面をシールすることができ、硬質皮膜が形成された部分において負圧がリークすることが防止される。よって、ポーラス板の保持面の吸引力を維持することができる。また、ポーラス板の表面に硬質皮膜を形成することで、ポーラス板のシールに、例えば上述した従来の枠体を用いる必要が無いため、チャックテーブルを軽量化することができる。

本発明の一態様の搬送パッドは、板状ワークを吸引保持する搬送パッドであって、多孔質部材により形成され一方の面に板状ワークを吸引保持する保持面を有するポーラス板を備え、ポーラス板は、保持面および保持面と吸引源とを連通させる接続口以外の表面に硬質皮膜が形成される。この構成によれば、上記と同様に、ポーラス板の負圧リークを防止しつつ、搬送パッドを軽量化できる。

本発明によれば、ポーラス板を効果的にシールし、チャックテーブル及び搬送パッドの軽量化が可能である。

本実施の形態に係るチャックテーブルを示す断面図である。本実施の形態に係る基台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おけるポーラス板を示す斜視図である。本実施の形態に係る搬送手段を示す斜視図である。本実施の形態に係る搬送パッドにおけるポーラス板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吸引動作の一例を示す図である。本実施の形態に係る搬送パッドの吸引動作の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るチャックテーブルについて説明する。図１は、本実施の形態に係るチャックテーブルを示す断面図である。図２は、本実施の形態に係る基台を示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係るチャックテーブルにおけるポーラス板を示す斜視図である。図３Ａは、本実施の形態に係るポーラス板を上面（保持面）から見た斜視図である。図３Ｂは、図３Ａを上下反転した図である。

ここで、本実施の形態に係る研削装置（不図示）は、被加工物としての板状ワークＷをチャックテーブル２０に搬送する搬送手段６０と（図４参照）、図１に示すように上面に板状ワークＷを吸着する保持面２１ａが形成されているチャックテーブル２０とを備えている。保持面２１ａは、チャックテーブル２０内の流路を通じてワーク吸引源３１に接続されており、保持面２１ａに生じる負圧によって板状ワークＷが吸引保持される。搬送手段６０により保持面２１ａに板状ワークＷが載置されると、ワーク吸引源３１により板状ワークＷが吸引保持される。そして、チャックテーブル２０がモータ等の駆動源を介して回転するとともに、研削砥石（不図示）が回転しながら板状ワークＷに接触して板状ワークＷが研削される。なお、板状ワークＷは、研削対象になる板状のワークであればよく、シリコン、ガリウムヒ素等の半導体基板でもよいし、セラミックス、ガラス、サファイア等の無機材料基板でもよいし、さらに半導体製品のパッケージ基板等でもよい。

一般にチャックテーブルは、多孔質材料からなるポーラス板と、ポーラス板を囲繞する金属からなる枠体とで構成されている。ポーラス板の下面は、枠体に形成される連通路を通じて吸引源に接続されており、ポーラス板の上面（保持面）に生じる負圧によって、板状ワークが吸引保持される。枠体は、ポーラス板の保持面以外をシールして負圧のリークを防ぐため、保持面の吸引力を維持する役割を担っているが、金属からなる枠体を備えることでチャックテーブルが重くなる。

チャックテーブルを軽量化する方法として、ポーラス板のシールにおいて枠体の代わりに樹脂を用いる方法が考えられる。ポーラス板の表面を樹脂でシールすることで枠体を備える必要がなくなるためチャックテーブルは軽くなる。しかしながら、ポーラス板の表面の凹凸により樹脂がポーラス板へ付着する付着力が妨げられ、樹脂の付着が不十分になる部分が生じる。このため、チャックテーブルにおいて板状ワークを保持及び離間するために、保持面で吸引及びエアブローを繰り返すと、ポーラス板の樹脂の付着が不十分な部分において樹脂が剥離してしまい、負圧がリークしてしまう場合がある。そこで、本実施の形態においては、ポーラス板の表面に樹脂より厚みが薄い硬質皮膜を形成することで、ポーラス板へのシール性を保ちつつチャックテーブルの軽量化を図っている。

以下、本実施の形態のチャックテーブルの詳細構成について説明する。図１及び図２に示すように、チャックテーブル２０は、上面に板状ワークＷを吸引保持する保持面２１ａを有するポーラス板２１と、ポーラス板２１を支持すると基台２４とを備えている。ポーラス板２１及び基台２４は円板形状を有している。基台２４の上面には、外周と同心円上に吸引溝２７が形成されており、吸引溝２７の底面には、ポーラス板吸引源３２に接続するポーラス板吸引孔２８が形成されている。また、基台２４の中心付近には吸引領域２５が形成されており、吸引領域２５の底面には、ワーク吸引源３１に接続するワーク吸引孔２６が形成されている。基台２４はステンレス、アルミニウム合金等の金属またはセラミックスにより形成することができる。

ポーラス板２１の外径は基台２４の外径と略同一であり、ポーラス板２１は基台２４の上面を覆うように基台２４に支持される。ポーラス板２１は、ポーラスセラミックス等の多孔質部材により形成されている。ポーラス板２１の表面には、硬質皮膜２２が形成されている。硬質皮膜２２は、ポーラス板２１の下面と、ポーラス板２１の上下方向に延びる側面全面とに形成され、上面の保持面２１ａには非形成となる。また、図３Ｂに示すようにポーラス板２１を下面側から見たときに、硬質皮膜２２は、ポーラス板２１の下面中心付近においても部分的に非形成となり、この領域が接続孔２３とされる。接続孔２３は、ポーラス板２１が基台２４に載置されたときに、基台２４の吸引領域２５に連通し、ワーク吸引源３１の作動による吸引領域２５での吸引力をポーラス板２１に伝達する（図１参照）。なお、ポーラス板２１の下面において、接続孔２３が形成される領域以外の領域において、硬質皮膜２２が形成される。ポーラス板２１の下面の硬質皮膜２２が形成されている領域が基台２４の吸引溝２７に位置する。ポーラス板吸引源３２に接続するポーラス板吸引孔２８に生じる負圧により、吸引溝２７でポーラス板２１が吸引保持されて基台２４にポーラス板２１が連結される。ポーラス板吸引源３２に接続するポーラス板吸引孔２８に負圧を生じさせるか否かでポーラス板２１の交換が可能になる。そして、ポーラス板吸引孔２８に負圧を生じさせてポーラス板２１を基台２４に連結させた状態で、ワーク吸引源３１に接続するワーク吸引孔２６に負圧を生じさせるか否かで板状ワークＷの交換が可能になる。

ポーラス板２１の保持面２１ａは硬質皮膜２２が形成されていないため、ワーク吸引源３１に接続するワーク吸引孔２６に負圧が生じると、吸引領域２５が接続孔２３を介してポーラス板２１に吸引力を伝達し、保持面２１ａで板状ワークＷが吸引保持される。接続孔２３の外径は、吸引領域２５の外径以下の大きさであることが好ましい。これにより、接続孔２３と吸引領域２５が連通した際に、接続孔２３において吸引領域２５と重ならない部分が生じて負圧がリークすることを防止できる。

硬質皮膜２２の材質としては、金属皮膜、セラミックス皮膜、炭素系超硬皮膜、金属及びセラミックス混合皮膜、金属及び合金皮膜（Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ａｌ等）等を用いることができる。ポーラス板２１に硬質皮膜２２を形成する方法としては、例えば、電気めっき、化学めっき、真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、溶射等を挙げることができ、硬質皮膜２２を形成する材質によって形成する方法を選択することができる。硬質皮膜２２を用いてポーラス板２１をシールすることで硬質皮膜２２の膜厚を極めて薄くできるため、硬質皮膜２２自体の重量を軽くすることができ、チャックテーブル２０を軽量化することができる。また、硬質皮膜２２の材質が金属である場合、ポーラス板２１に導電材を配合し、硬質皮膜２２にアースを接続してアースを介してチャックテーブル２０を接地させることで、保持面２１ａに板状ワークＷを載置又は離間する際に生じる静電気をチャックテーブル２０から除電することができる。

硬質皮膜２２はポーラス板２１の表面に形成される凹凸を埋めてポーラス板２１の表面に密着して形成される。また、硬質皮膜２２に金属皮膜、セラミックス皮膜、炭素系超硬皮膜、金属及びセラミックス混合皮膜、金属及び合金皮膜（Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ａｌ等）を用いることにより耐久性が維持され、保持面２１ａで吸引及びエアブローを繰り返しても硬質皮膜２２がポーラス板２１から剥がれることが防止される。したがって、ポーラス板２１の表面に硬質皮膜２２を形成することにより、ポーラス板２１を効果的にシールして負圧のリークを防止できると共に、ポーラス板２１へのシール性を維持することができる。

上記のように、硬質皮膜２２は、薄く付着させることでポーラス板２１への密着性を上げることができている。また、硬質皮膜２２の材質は、何れも樹脂に比べると高い付着エネルギーであるため、大きな付着力でポーラス板２１に付着させることができる。また、硬質皮膜２２を２層構造などの多層皮膜にすることでさらに付着力を大きくすることができる。また、板状ワークＷを加工する際に生じる加工熱などでポーラス板２１と硬質皮膜２２に熱が加わり剥がれる可能性がある場合には、異なる材質で多層皮膜を形成することでポーラス板２１と硬質皮膜２２の熱変形による剥がれを防止することができる。

次に、本実施の形態の搬送手段及びこれに適用される搬送パッドについて説明する。図４は、本実施の形態に係る搬送手段を示す斜視図である。図５は、本実施の形態に係る搬送パッドにおけるポーラス板を示す斜視図である。

図４に示すように、搬送パッド５０は、一方の面（下面）に板状ワークＷを吸引保持する保持面５１ａを有する円板状のポーラス板５１を備えている。搬送パッド５０は、他方の面（上面）において基台６２にボルトで固定されている支持柱６３の下端に取り付けられており、基台６２は搬送アーム６１に連結されている。搬送パッド５０と、搬送パッド５０を支持する基台６２及び搬送アーム６１とで搬送手段６０を構成している。搬送パッド５０は後述する硬質皮膜５２に形成される接続口５３において継手部６５を介してワーク吸引源７１に接続されている。

ポーラス板５１は、上記の通り多孔質部材により形成されている。ポーラス板５１の表面には、硬質皮膜５２が形成されている。硬質皮膜５２は、ポーラス板５１の上面と、ポーラス板５１の上下方向に延びる側面全面とに形成され、下面の保持面５１ａは非形成となる。また、図５に示すように、硬質皮膜５２は、ポーラス板５１の保持面５１ａと対向する面（上面）の中心付近においても部分的に非形成となり、この領域が接続口５３とされる。すなわち、ポーラス板５１の上面において、接続口５３が形成される領域以外の領域において、硬質皮膜５２が形成される。接続口５３は、ポーラス板５１とワーク吸引源７１とを連通させ、ワーク吸引源７１の作動による吸引力を保持面５１ａに伝達する（図４参照）。

継手部６５を介してワーク吸引源７１に接続する接続口５３に負圧が生じると、ポーラス板５１に吸引力が伝達し、保持面５１ａで板状ワークＷが吸引保持される。接続口５３の外径は、継手部６５の外径以下の大きさであることが好ましい。これにより、接続口５３と継手部６５が連通した際に、接続口５３において継手部６５と重ならない部分が生じて負圧がリークすることを防止できる。

ポーラス板５１のシールに硬質皮膜２２を用いることにより硬質皮膜５２の密着性及び耐久性が維持され、効果的にポーラス板５１をシールすると共に、ポーラス板５１へのシール性を維持することができる。また、膜厚を極めて薄くできるため硬質皮膜５２自体の重量が軽くなり、搬送パッド５０を軽量化することができる。

次に、チャックテーブル２０の吸引動作について詳細に説明する。図６は、本実施の形態に係るチャックテーブルの吸引動作の一例を示す図である。ポーラス板２１が基台２４に載置されると、ポーラス板２１の下面の硬質皮膜２２が形成されている領域が基台２４の吸引溝２７に位置する。この状態で、ポーラス板吸引源３２に接続するポーラス板吸引孔２８に負圧が生じると吸引溝２７に吸引力が伝わり、吸引溝２７全域でポーラス板２１が吸引保持される。

また、硬質皮膜２２の接続孔２３が基台２４の吸引領域２５に連通するので、チャックテーブル２０（ポーラス板２１）の保持面２１ａに板状ワークＷが載置されると、ワーク吸引源３１に接続するワーク吸引孔２６に負圧が生じる。これにより、吸引領域２５から接続孔２３を介してポーラス板２１に吸引力が伝達され、保持面２１ａで板状ワークＷが吸引保持される。ポーラス板２１の保持面２１ａおよび吸引領域２５から吸引力を伝達される部分（接続孔２３）以外の面は硬質皮膜２２によりシールされているため、板状ワークＷの保持中に負圧がリークすることが防止され、保持面２１ａの吸引力を維持することができる。

チャックテーブル２０において、硬質皮膜２２はポーラス板２１の表面に密着して形成されている。また、ポーラス板２１の表面を硬質皮膜２２でシールすることにより耐久性が維持され、保持面２１ａで板状ワークＷを保持及び離間するために吸引及びエアブローを繰り返しても硬質皮膜２２がポーラス板から剥がれ難い。よって、硬質皮膜２２はポーラス板２１を効果的にシールすると共に、ポーラス板２１へのシール性を維持することができる。

次に、搬送パッド５０の吸引動作について詳細に説明する。図７は、本実施の形態に係る搬送パッドの吸引動作の一例を示す図である。硬質皮膜５２の接続口５３は、継手部６５を介してワーク吸引源７１に接続されている。接続口５３に生じる負圧によりポーラス板５１に伝達された吸引力が保持面５１ａに伝わると、保持面５１ａで板状ワークＷが吸引保持される。ポーラス板５１の保持面５１ａおよび接続口５３以外の面は硬質皮膜５２によりシールされているため、板状ワークＷの保持中に負圧がリークすることが防止され、保持面５１ａの吸引力を維持することができる。

搬送パッド５０によって板状ワークＷが吸引保持された状態で、搬送アーム６１によって搬送パッド５０が旋回されることで、チャックテーブル２０に板状ワークＷが搬入され、またチャックテーブル２０から板状ワークＷが搬出される。搬送パッド５０において、ポーラス板５１の表面を硬質皮膜５２でシールすることにより、効果的にポーラス板５１をシールできると共に、ポーラス板５１へのシール性を維持することができる。

以上のように、硬質皮膜２２がポーラス板２１の表面に形成される凹凸を埋めてポーラス板２１の表面に付着して形成される。硬質皮膜２２はポーラス板２１から剥がれないようにポーラス板２１の表面をシールすることができ、硬質皮膜２２が形成された部分において負圧がリークすることが防止される。よって、ポーラス板２１の保持面２１ａの吸引力を維持することができる。また、ポーラス板２１の表面に硬質皮膜２２を形成することで、ポーラス板２１のシールに、例えば上述した従来の枠体を用いる必要が無いため、チャックテーブル２０を軽量化することができる。また、上記と同様に、ポーラス板５１の負圧リークを防止しつつ、搬送パッド５０を軽量化できる。

上記実施の形態においては、チャックテーブル２０及び搬送パッド５０が研削装置に適用される場合について説明したが、この構成に限定されない。チャックテーブル２０及び搬送パッド５０は、例えば、研磨加工装置や、研削加工、研磨加工、洗浄加工等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

本実施の形態では、本発明をチャックテーブル及び搬送パッドに適用した構成について説明したが、板状ワークを吸引保持する多孔質部材に適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、ポーラス板を効果的にシールし、チャックテーブル及び搬送パッドを軽量化できるという効果を有し、特に、板状ワークを吸引保持するチャックテーブル及び搬送パッドに有用である。

２０チャックテーブル
２１、５１ポーラス板
２１ａ保持面
２２、５２硬質皮膜
２３接続孔
２４基台
２５吸引領域
５０搬送パッド
５１ａ保持面
５３接続口
７１吸引源
Ｗ板状ワーク

Claims

板状ワークを吸引保持するチャックテーブルであって、
多孔質部材により形成され上面に板状ワークを吸引保持する保持面を有するポーラス板を備え、
該ポーラス板は、該保持面および該保持面と吸引源とを連通させる接続孔以外の表面に硬質皮膜が形成されたチャックテーブル。
板状ワークを吸引保持する搬送パッドであって、
多孔質部材により形成され一方の面に板状ワークを吸引保持する保持面を有するポーラス板を備え、
該ポーラス板は、該保持面および該保持面と吸引源とを連通させる接続口以外の表面に硬質皮膜が形成された搬送パッド。