JP2022138936A - チャックテーブル、及び被加工物の保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックテーブルにおいて、外周が反り上がった被加工物を吸引面で適切に吸引保持する。【解決手段】被加工物９０を加工する研削装置１に配置され、吸引源１８に連通させた吸引面３４２で被加工物９０を吸引保持するチャックテーブル３であって、被加工物９０の下面９０２の面積より狭い面積の吸引面３４２を備えるポーラス部３４と、被加工物９０の下面９０２の外周側領域９０５が接触する環状スポンジ３５と、被加工物９０によって圧縮された環状スポンジ３５の上面３５０と吸引面３４２とが同一高さになるように環状スポンジ３５を配置する環状基台３７と、を備えるチャックテーブル３。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を吸引保持するチャックテーブル、及び該チャックテーブルを用いて被加工物を吸引保持する被加工物の保持方法に関する。

例えば特許文献１、又は特許文献２に開示されているように、矩形の被加工物を吸引保持する際に、被加工物の大きさに合わせてチャックテーブルの吸引面を形成している。

特開２０１５－１１５５２６号公報 特開２０１６－１３２０５６号公報

しかし、被加工物の外周部分が反り上がっている場合、吸引面の吸引力より被加工物が反り上がる力が勝っており、被加工物の外周部分が浮き上がり、吸引面で被加工物を適切に吸引保持することができない場合が生じるという問題がある。
よって、チャックテーブルにおいては、例えば外周部分が反り上がった被加工物であっても吸引面で適切に吸引保持するという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、被加工物を加工する加工装置に配置され、吸引源に連通させた吸引面で該被加工物を吸引保持するチャックテーブルであって、該被加工物の下面の面積より狭い面積の該吸引面を備えるポーラス部と、該被加工物の下面の外周側領域が接触する環状スポンジと、該被加工物によって圧縮された該環状スポンジの上面と該吸引面とが同一高さになるように該環状スポンジを配置する環状基台と、を備えるチャックテーブルである。

本発明に係るチャックテーブルは、前記環状基台の内周と前記ポーラス部の外周との間に環状に形成され吸引源に連通可能な環状溝を備えると好ましい。

本発明に係るチャックテーブルは、前記被加工物が多角形状である場合において、多角環状である前記環状基台の内周と多角形状である前記ポーラス部の外周との間で該ポーラス部の角に形成され吸引源に連通可能な吸引孔を備えると好ましい。

前記環状スポンジは、単独気泡スポンジを用いると好ましい。

また、上記課題を解決するための本発明は、前記チャックテーブルの前記吸引面に前記被加工物を吸引保持させる被加工物の保持方法であって、該吸引面の上に該被加工物を配置し、上から該被加工物を押して該被加工物で前記環状スポンジを圧縮させると共に、該吸引面を吸引源に連通させ、該環状スポンジを圧縮させた状態で該吸引面に該被加工物を吸引保持させる被加工物の保持方法である。

本発明に係るチャックテーブルは、被加工物の下面の面積より狭い面積の吸引面を備えるポーラス部と、被加工物の下面の外周側領域が接触する環状スポンジと、被加工物によって例えば限界まで圧縮された環状スポンジの上面と吸引面とが同一高さになるように環状スポンジを配置する環状基台と、を備えることで、外周部分が反り上がっている被加工物の外周部分を環状スポンジに押し付けつつ吸引面で吸引保持することで、該反りを解消した状態でバキュームリークを発生させることなく被加工物を吸引保持することが可能となる。

本発明に係るチャックテーブルは、環状基台の内周とポーラス部の外周との間に環状に形成され吸引源に連通可能な環状溝を備えることで、被加工物の反った外周部分に対する吸引力を被加工物の中央部分に対する吸引力よりも強くすることができるため、反り上がった外周部分を環状スポンジに押し付けつつ被加工物を吸引面及び環状溝で吸引保持することで、被加工物を該反りを解消した状態でバキュームリークを発生させることなく吸引保持することが可能となる。

本発明に係るチャックテーブルは、被加工物が多角形状である場合において、多角環状である環状基台の内周と多角形状であるポーラス部の外周との間でポーラス部の角に形成され吸引源に連通可能な吸引孔を備えることで、被加工物の反った角部分に対する吸引力を被加工物の中央部分に対する吸引力よりも強くすることができるため、反り上がっている外周部分を環状スポンジに押し付けつつ被加工物を吸引面及び吸引孔で吸引保持することで、該反りを解消した状態（特に、角部分の反りを重点的に解消した状態）でバキュームリークを発生させることなく吸引保持することが可能となる。

本発明に係るチャックテーブルにおいて、前記環状スポンジは、単独気泡スポンジを用いることで、より該反りを解消した状態でバキュームリークを発生させることなく、被加工物を吸引保持することが可能となる。

チャックテーブルの吸引面に被加工物を吸引保持させる本発明に係る被加工物の保持方法は、吸引面の上に被加工物を配置し、上から被加工物を押して被加工物で環状スポンジを圧縮させると共に、吸引面を吸引源に連通させ、環状スポンジを圧縮させた状態で吸引面に被加工物を吸引保持させることで、被加工物を外周部分の反りを解消した状態でバキュームリークを発生させることなく吸引保持することが可能となる。

本発明に係るチャックテーブルを備える加工装置の一例を示す斜視図である。 環状基台の内周とポーラス部の外周との間に環状に形成し吸引源に連通可能な環状溝を備えるチャックテーブルの一例を示す斜視図である。 多角環状である環状基台の内周と多角形状であるポーラス部の外周との間でポーラス部の角に形成し吸引源に連通可能な吸引孔を備えるチャックテーブルの一例を示す斜視図である。 チャックテーブルに被加工物を載置してから、チャックテーブルに被加工物を押し付け機構によって押し付け始める際の状態を説明する断面図である。 被加工物を押して被加工物で環状スポンジを圧縮させると共に、吸引面を吸引源に連通させ、環状スポンジを圧縮させた状態で吸引面に被加工物を吸引保持させている状態を説明する断面図である。

図１に示す加工装置は、チャックテーブル３上に吸引保持された被加工物９０を加工ユニット１６によって研削加工する研削装置１であり、研削装置１の装置ベース１０上の前方（－Ｙ方向側）は、チャックテーブル３に対して被加工物９０の着脱が行われる着脱領域であり、装置ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、加工ユニット１６によってチャックテーブル３上に保持された被加工物９０の研削加工が行われる加工領域である。
なお、本発明に係る加工装置は、研削装置１のような加工ユニット１６が１軸の加工装置に限定されるものではなく、粗研削ユニットと仕上げ研削ユニットとを備え、回転するターンテーブルで被加工物９０を粗研削ユニット又は仕上げ研削ユニットの下方に位置づけ可能な２軸以上の研削装置等であってもよい。
なお、本発明に係る加工装置は、研磨パッドで被加工物９０を研磨する研磨装置、または、旋削バイトで被加工物９０を旋削するバイト加工装置であってもよい。

図１に示す被加工物９０は、例えば、ＰＣＢ等からなる矩形の基板の上面に等間隔にシリコンチップが配置されており、該シリコンチップを含めて基板の上面がエポキシ樹脂等によってモールドされている。そして、該モールド樹脂の収縮力等によって、全体が平面視矩形状の被加工物９０は外周部分における反りを有している。図４に示すように、被加工物９０の外周部分における反りは、例えば被加工物９０の吸引保持される下面９０２の中央の領域から外周側領域９０５に向かって徐々に高くなっていくような反りである。そして、被加工物９０の上面９０４が研削される被研削面となる。
なお、被加工物９０は本例に限定されるものではなく、平面視円形のシリコンウェーハ等であってもよい。

図１、図２に示すチャックテーブル３は、被加工物９０の下面９０２の面積より狭い面積の吸引面３４２を備えるポーラス部３４と、図４に示す被加工物９０の下面９０２の外周側領域９０５が接触する環状スポンジ３５と、被加工物９０によって圧縮された環状スポンジ３５の上面３５０と吸引面３４２とが同一高さになるように環状スポンジ３５を配置する環状基台３７と、を備える。

図１に示すように、チャックテーブル３は、例えば平面視円形のテーブル基台３０を備えており、該テーブル基台３０の上面に平面視矩形の図４に示す環状基台３７が埋設されている。
図２、及び図４に示す環状基台３７は、平面視矩形の底板３７０と、該底板３７０の外周側領域に所定の高さで垂直に立設された四角環状の環状壁３７１とを備えている。環状基台３７の平面視における大きさは、例えば被加工物９０の外周と環状壁３７１の外周が略同一となる大きさに設定されている。なお、環状壁３７１の外周が僅かに被加工物９０の外周より大きくてもよい。

環状基台３７の環状壁３７１の内側の空間に、ポーラス部３４が収容されている。ポーラス部３４は、例えば、ポーラスセラミックス、ポーラスメタル、多孔質ポリテトラフルオロエチレン、又はポーラスカーボン等で構成されており、その外形が平面視で被加工物９０と相似形で被加工物９０の大きさよりも小さな矩形の板状に形成されている。そして、ポーラス部３４の上面であり、環状基台３７から露出する露出面は、被加工物９０の下面９０２の面積より狭い面積の吸引面３４２となる。

例えば、図４に示す環状基台３７の底板３７０の上面には、複数の図示しない吸引溝が形成されており、該吸引溝は、真空発生装置やエジェクター機構等の吸引源１８に図示しない樹脂チューブ等を介して連通している。そして、吸引源１８が生み出し図示しない吸引溝に伝達された吸引力は、該吸引溝によってポーラス部３４の全域に広げられる。

図４に示す環状基台３７の環状壁３７１の環状上面３７４には、四角環状の環状スポンジ３５が接着剤等によって接着されている。環状スポンジ３５は、例えば、ウレタンフォーム、シリコンスポンジ等の単独気泡スポンジである。なお、連泡スポンジであってもよい。
また、環状スポンジ３５が、連泡スポンジである場合には、外側面３５１と上面３５０とに樹脂をコーティングして該両面の気泡を塞いだスポンジでもよい。

環状スポンジ３５の厚みは、環状スポンジ３５に外力が付与されていない自然体の状態においては、ポーラス部３４の吸引面３４２よりも環状スポンジ３５の上面３５０が高い位置になるように設定されている。そして、環状スポンジ３５は、－Ｚ方向の外力が加えられて圧縮（例えば、限界近くまで圧縮）された場合に、その上面３５０の高さ位置と吸引面３４２とが同一高さになる。
なお、被加工物９０の外周部分に製品にならない余剰領域を備える場合は、吸引面３４２より圧縮された場合の環状スポンジ３５の上面３５０が僅かに高くなっていてもよい。

図２、図４に示すように、本実施形態におけるチャックテーブル３は、例えば、環状基台３７の内周とポーラス部３４の外周との間に例えば四角環状に形成され吸引源１８に連通可能な環状溝３６を備えている。四角環状の環状溝３６は、ポーラス部３４の吸引面３４２の外周部分を所定幅所定深さで四角環状に切り欠いて形成されている。
環状溝３６に伝達される吸引力によって、チャックテーブル３は、吸引保持する被加工物９０の下面９０２のうち、中央領域９０３よりも外周側領域９０５をより強く吸引保持することができる。

本実施形態のように、被加工物９０が平面視多角形状（四角形）である場合には、チャックテーブル３は、上記環状溝３６の代わりに、例えば図３に示すように、四角環状の環状基台３７の内周と四角形状のポーラス部３４の外周との間でポーラス部３４の四角にそれぞれ形成し吸引源１８に連通可能な吸引孔３８を備えていてもよい。吸引孔３８は、ポーラス部３４をＺ軸方向に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。
吸引孔３８に伝達される吸引力によって、チャックテーブル３は、吸引保持する被加工物９０の下面９０２のうち、中央領域９０３よりも四隅の角領域をより強く吸引保持することができる。

図１に示すように、チャックテーブル３は、カバー３９によって周囲から囲まれつつ軸方向がＺ軸方向（鉛直方向）である回転軸を軸に回転可能であり、また、カバー３９及びカバー３９に連結されＹ軸方向に伸縮する蛇腹カバー３９０の下方に配設された図示しないＹ軸移動機構によって、装置ベース１０上をＹ軸方向に往復移動可能である。図示しないＹ軸移動機構は、ボールネジ等からなる電動スライダーである。

図１に示すように、加工領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の－Ｙ方向側の前面には加工ユニット１６をチャックテーブル３に対して離間又は接近する鉛直方向（Ｚ軸方向）に研削送りする昇降ユニット１７が配設されている。昇降ユニット１７は、軸方向がＺ軸方向であるボールネジ１７０と、ボールネジ１７０と平行に配設された一対のガイドレール１７１と、ボールネジ１７０の上端に連結しボールネジ１７０を回動させる昇降モータ１７２と、内部のナットがボールネジ１７０に螺合し側部がガイドレール１７１に摺接する昇降板１７３とを備えており、昇降モータ１７２がボールネジ１７０を回動させると、これに伴い昇降板１７３がガイドレール１７１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板１７３に固定された加工ユニット１６がＺ軸方向に研削送りされる。

チャックテーブル３に保持された被加工物９０を研削加工する加工ユニット１６は、軸方向がＺ軸方向である回転軸１６０と、回転軸１６０を回転可能に支持するハウジング１６１と、回転軸１６０を回転駆動するモータ１６２と、回転軸１６０の下端に接続された円環状のマウント１６３と、マウント１６３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール１６４と、ハウジング１６１を支持し昇降ユニット１７の昇降板１７３に固定されたホルダ１６５とを備える。

研削ホイール１６４は、ホイール基台１６４１と、ホイール基台１６４１の底面に環状に配置された略直方体形状の複数の研削砥石１６４２とを備える。研削砥石１６４２は、例えば、レジンボンドやメタルボンド等でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。

回転軸１６０の内部には、研削水供給源に連通し研削水の通り道となる図示しない流路が、回転軸１６０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられており、該図示しない流路は、さらにマウント１６３を通り、ホイール基台１６４１の底面において研削砥石１６４２に向かって研削水を噴出できるように開口している。

例えば、装置ベース１０上の着脱領域におけるチャックテーブル３の移動経路脇となる位置には、チャックテーブル３の吸引面３４２上に載置された被加工物９０を上方から下方に向かって押す押し付け機構４が配設されている。

押し付け機構４は、装置ベース１０上に配設された電動シリンダ又はエアシリンダ等の昇降機構４０と、昇降機構４０の図示しない昇降ロッドの上端側に後端側が取り付けられチャックテーブル３の移動経路上方まで水平に延在するアーム部４１と、アーム部４１の先端下面に取り付けられた押し付けパッド４４と、を備えている。

昇降機構４０によってＺ軸方向に昇降可能であり、Ｚ軸方向においてチャックテーブル３の吸引面３４２の中心と中心を合致させて正対する押し付けパッド４４は、例えば、平面視で環状基台３７（図４参照）と同一の大きさ、又は環状基台３７よりも少しだけ大きな大きさの矩形に形成されている。
押し付けパッド４４の平坦な下面はポーラス部材等からなる吸引面４４３となっており、吸引面４４３には、継手及び樹脂チューブ等を介して真空発生装置等の吸引源４４９が連通している。なお、押し付けパッド４４の下面は、被加工物９０を吸引保持できる吸引面４４３となっていなくてもよい。

以下に、図１に示す研削装置１によりチャックテーブル３に保持された被加工物９０を研削する場合の、研削装置１の各構成の動作について説明する。
まず、チャックテーブル３が図示しないＹ軸移動機構によってＹ軸方向に移動して、例えば、着脱領域内における押し付け機構４の押し付けパッド４４の直下に位置付けされる。また、チャックテーブル３が所定角度回転されて、押し付けパッド４４の形とチャックテーブル３の環状基台３７の形とが略合致せしめられる。

図４に示すように、例えば作業者によって、被加工物９０がチャックテーブル３のポーラス部３４の吸引面３４２に互いの中心を略合致させ、かつ、環状基台３７の形と被加工物９０の形とを略合致させた状態で吸引面３４２に載置される。即ち、被加工物９０は、下面９０２の中央領域９０３から外周側領域９０５に向かって徐々に高くなっていくようにして、ポーラス部３４の吸引面３４２に配置される。

図示しない吸引源が作動して生み出された吸引力が吸引面３４２に伝達されることにより、チャックテーブル３が吸引面３４２上で被加工物９０の下面９０２の中央領域９０３をまず吸引保持する。

さらに、図５に示すように、昇降機構４０によって押し付けパッド４４が所定の速度で下降していく。押し付けパッド４４が被加工物９０の上面９０４に接触して、被加工物９０の下面９０２の外周側領域９０５が環状スポンジ３５の上面３５０に押し付けられていく。そして、吸引源１８の生み出す吸引力が、ポーラス部３４を通り環状溝３６により多く伝達されて、圧縮されていない状態の環状スポンジ３５にも該強力な吸引力が伝達される。そのため、環状溝３６の上方及び環状スポンジ３５の上面３５０に位置する下面９０２の外周側領域９０５が強く下方に引き寄せられる。そして、環状スポンジ３５が押圧されて圧縮（例えば、限界まで完全に圧縮）されることで、吸引源１８に連通した状態の吸引面３４２と環状スポンジ３５の上面３５０とが同一高さとなった状態で、環状スポンジ３５よりも内側の空間が圧縮された環状スポンジ３５と被加工物９０とにより密閉されて、吸引面３４２及び環状溝３６からのバキュームリークが無い状態になる。そして、被加工物９０は外周部分の反りが解消された状態で、チャックテーブル３にバキュームリーク無く吸引保持された状態になる。
なお、押し付けパッド４４が被加工物９０を吸引面３４２に押し付けた状態で、吸引面３４２を吸引源１８に連通させてもよい。

チャックテーブル３が、例えば図３に示す吸引孔３８を備えている場合においても、上記と略同様に被加工物９０を吸引保持できる。即ち、下降する押し付けパッド４４が被加工物９０の上面９０４に接触して、外周側領域９０５が環状スポンジ３５の上面３５０に押し付けられていく。吸引源１８の生み出す吸引力が、ポーラス部３４を通り吸引孔３８に強く伝達されて、環状スポンジ３５にも該強力な吸引力が伝達される。そのため、吸引孔３８の上方及び環状スポンジ３５の上面３５０に位置する被加工物９０の下面９０２の外周側領域９０５が強く下方に引き寄せられる。そして、環状スポンジ３５が押圧されて圧縮（例えば、限界まで完全に圧縮）されることで、吸引面３４２と環状スポンジ３５の上面３５０とが同一高さとなった状態で、環状スポンジ３５よりも内側の空間が圧縮された環状スポンジ３５と被加工物９０とにより密閉されて、吸引面３４２及び吸引孔３８からのバキュームリークが無い状態になる。そして、被加工物９０は反りが解消された状態、特に角部分の反りが解消された状態で、チャックテーブル３にバキュームリーク無く吸引保持された状態になる。

チャックテーブル３に被加工物９０が反りを解消した状態で吸引保持された後、押し付けパッド４４が上昇して被加工物９０から離間する。
次いで、図示しないＹ軸移動機構が、被加工物９０を保持したチャックテーブル３を図１に示す加工ユニット１６の下まで移動して、研削ホイール１６４と被加工物９０との位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、研削ホイール１６４の回転中心が吸引面３４２の回転中心（被加工物９０の回転中心）に対して所定の距離だけ水平方向にずれ、研削ホイール１６４の回転軌道が吸引面３４２の回転中心を通るように行われる。

研削ホイール１６４とチャックテーブル３に吸引保持された被加工物９０との位置合わせが行われた後、図１に示すモータ１６２により回転軸１６０が回転駆動されるのに伴って、例えば、研削ホイール１６４が＋Ｚ方向側からみて反時計周り方向に回転する。また、昇降ユニット１７が加工ユニット１６を－Ｚ方向へと降下させていき、研削ホイール１６４が被加工物９０の上面９０４に当接することで研削加工が行われる。

研削加工中は、チャックテーブル３が＋Ｚ方向側からみて反時計周り方向に回転するのに伴って被加工物９０も回転するので、研削ホイール１６４が被加工物９０の上面９０４の全面の研削加工を行う。例えば、研削加工中は、研削水を回転軸１６０中の図示しない流路を通して研削ホイール１６４と被加工物９０との接触部位に対して供給して、接触部位を冷却・洗浄する。
そして、被加工物９０が所望の厚みまで研削された後、研削ホイール１６４が上昇して、被加工物９０から離間する。研削後の被加工物９０は、例えば、押し付けパッド４４によって吸引保持されて、チャックテーブル３から搬出される。

本発明に係るチャックテーブル３、及びチャックテーブル３が配設される研削装置１は上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、チャックテーブル３を用いた被加工物９０の研削加工も上記実施形態に限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

９０：被加工物 ９０４：被加工物の上面 ９０２：被加工物の下面 ９０５：被加工物の下面の外周側領域 ９０３：被加工物の下面の中央領域
１：研削装置 １０：装置ベース １１：コラム
１７：昇降ユニット １６：加工ユニット
３：チャックテーブル ３０：テーブル基台
３７：環状基台 ３７０：底板 ３７１：環状壁
３４：ポーラス部 ３４２：吸引面 ３５：環状スポンジ ３５０：環状スポンジの上面
３５１：環状スポンジの外側面
３６：環状溝 ３８：吸引孔
３９：カバー ３９０：蛇腹カバー
４：押し付け機構 ４０：昇降機構 ４１：アーム部 ４４：押し付けパッド ４４３：吸引面 ４４９：吸引源

Claims (5)

1. 被加工物を加工する加工装置に配置され、吸引源に連通させた吸引面で該被加工物を吸引保持するチャックテーブルであって、
   該被加工物の下面の面積より狭い面積の該吸引面を備えるポーラス部と、
   該被加工物の下面の外周側領域が接触する環状スポンジと、
   該被加工物によって圧縮された該環状スポンジの上面と該吸引面とが同一高さになるように該環状スポンジを配置する環状基台と、を備えるチャックテーブル。
2. 前記環状基台の内周と前記ポーラス部の外周との間に環状に形成され吸引源に連通可能な環状溝を備える請求項１記載のチャックテーブル。
3. 前記被加工物が多角形状である場合において、多角環状である前記環状基台の内周と多角形状である前記ポーラス部の外周との間で該ポーラス部の角に形成され吸引源に連通可能な吸引孔を備える請求項１記載のチャックテーブル。
4. 前記環状スポンジは、単独気泡スポンジを用いる請求項１、請求項２、又は請求項３記載のチャックテーブル。
5. 請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載のチャックテーブルの前記吸引面に前記被加工物を吸引保持させる被加工物の保持方法であって、
   該吸引面の上に該被加工物を配置し、上から該被加工物を押して該被加工物で前記環状スポンジを圧縮させると共に、該吸引面を吸引源に連通させ、該環状スポンジを圧縮させた状態で該吸引面に該被加工物を吸引保持させる被加工物の保持方法。

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