JP4373736B2 - 加工装置のチャックテーブル - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハやリチウムタンタレート基板等のような脆性材料からなる被加工物を切削する切削装置や被加工物を研削する研削装置等の加工装置における被加工物を保持するチャックテーブルに関する。

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された切断予定ライン（ストリート）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等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによって回路が形成された領域を分離して個々の半導体チップを製造している。このようにして形成された半導体チップは、携帯電話やパソコン等の電気機器に広く用いられている。また、発光ダイオードやレーザーダイオード等の発光デバイスが複雑に形成されたウエーハも所定のストリートに沿って切断することにより個々の発光デバイスに分割され、この発光デバイスも上述した電気機器等に広く利用されている。

半導体ウエーハ等のウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物であるウエーハを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切削する切削ブレードを備えた切削手段とを具備している。そして、チャックテーブルは、被加工物が載置される被加工物載置面を備えた保持部材がポーラスセラミックスで形成されている。（例えば、特許文献１）。

特開平１１−２５４２５９号公報

しかるに、シリコンや化合物半導体ウエーハ等で形成された半導体ウエーハ、炭化珪素基板、リチウムタンタレート基板、石英基板等は脆性材料で形成されたウエーハであり、切削ブレードによって格子状に切削し個々のチップに分割すると、特に裏面側に欠けが発生し、半導体チップ等の品質を低下させるという問題がある。また、半導体ウエーハ等のウエーハの厚さを所定の厚さに加工するために、ウエーハの裏面を研削装置で研削すると、ウエーハが損傷したり、均一の厚さに研削できないという問題もある。

本発明者は上記欠けの発生原因について検討したところ、被加工物の保持方法に起因すると考えられた。チャックテーブルの被加工物載置面を備えた保持部材を形成するポーラスセラミックスは、気孔率が４０％程度のものが使用されており、その表面が平滑面に形成されない。即ち、ポーラスセラミックスで形成された保持部材の被加工物載置面は、肉眼では平坦に見えても実際には剣山のような形態を呈している。この結果、ポーラスセラミックスからなる保持部材上に保持された被加工物を加工すると、被加工物に歪みが生じて損傷すると考えられる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物を加工する際に被加工物に歪みが生ずることなく保持することができる加工装置の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、被加工物を吸引保持する加工装置のチャックテーブルであって、
平滑面に形成された被加工物載置面を備えた保持プレートと、該保持プレートを支持する支持部材と、を具備し、
該保持プレートは、被加工物載置面となる一方の面には複数の第１の切削溝が平行に形成され、他方の面には該第１の切削溝と交差し該第１の切削溝に達する複数の第２の切削溝が平行に形成され、該第１の切削溝と第２の切削溝の交差部で該被加工物載置面に開口する吸引細孔が形成されており、
該支持部材は、該保持プレートの該吸引細孔と吸引源とを連通する第１の吸引通路と、該保持プレートの該吸引細孔以外の領域に対向して開口し吸引源と連通する第２の吸引通路とを備えている、
ことを特徴とする加工装置のチャックテーブルが提供される。

上記保持プレートと支持部材にはそれぞれ合いマークが設けられており、保持プレートと支持部材は合いマークに基づいて所定の関係に位置付けられる。上記支持部材には上方が開放された嵌合穴が形成されており、該嵌合穴に上記保持プレートが嵌合されることが望ましく、また、上記保持プレートは被加工物の材質と同質の材料によって形成されていることが望ましい。

本発明によるチャックテーブルは、保持プレートの被加工物載置面が平滑面に形成されているので、該被加工物載置面に保持された被加工物に加工圧力が作用しても被加工物には歪みが生じないため、被加工物が歪んだ状態で加工されることによる損傷を防止することができる。また、保持プレートと支持部材とは吸引固定する構成であるので、保持プレートが損傷したならば新しい保持プレートと容易に交換することができるため、チャックテーブル全体を交換する必要がなく、経済的である。

以下、本発明に従って構成された加工装置のチャックテーブルの好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成されたチャックテーブルを装備した加工装置としての切削装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における切削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。このチャックテーブル３について、図２乃至図４を参照して説明する。図２乃至図４に示すチャックテーブル３は、被加工物が載置される保持プレート３１と、該保持プレート３１を支持する支持部材３２とからなっている。

保持プレート３１は、図示の実施形態においては図２に示すように厚さが０．５〜１．０ｍｍの円形状のシリコンプレートによって形成されている。なお、保持プレート３１は、被加工物の材質と同質の材料によって形成することが望ましい。保持プレート３１の上面となる一方の面３１ａは平滑面に形成されており、この一方の面３１ａ側には、図２および図４に示すように保持プレート３１の厚さの半分程度までの深さを有する複数の第１の溝３１１が平行に形成されている。また、保持プレート３１の下面となる他方の面３１ｂ側には、図２および図４に示すように上記第１の溝３１１と交差する方向に第１の溝３１１に達する深さを有する複数の第２の溝３１２が平行に形成されている。上記第１の溝３１１および第２の溝３１２は、図示の実施形態においてはそれぞれ幅２０μｍで３ｍｍ間隔で形成されている。従って、第１の溝３１１と第２の溝３１２が交差する部分には一辺が２０μｍの正方形の連通穴（吸引孔）３１３が形成される。この結果、保持プレート３１の一方の面３１ａと他方の面３１ｂは、連通穴（吸引孔）３１３と第１の溝３１１および第２の溝３１２によって連通される。このように構成された保持プレート３１は、図示の実施形態においては一方の面３１ａが平滑面に形成されており、この平滑面に形成された一方の面３１ａが被加工物を載置する被加工物載置面となる。従って、上記第１の溝３１１と第２の溝３１２および連通穴（吸引孔）３１３は、一方の面３１ａである被加工物載置面に開口する吸引細孔として機能する。このように構成された保持プレート３１の一方の面３１ａの外周部には、図２に示すように１個の合いマーク３１４が形成されている。なお、第１の溝３１１および第２の溝３１２は、後述する被加工物が後述する半導体ウエーハの場合には、後述するストリートに対応して形成されることが望ましい。

次に、上記支持部材３２について、図２および図３を参照して説明する。
支持部材３２は、図示の実施形態においてはステンレス鋼等の金属材によって形成されており、その上端部には上方が開放された円形の嵌合穴３２１が形成されている。この嵌合穴３２１は、上記保持プレート３１と対応する大きさに形成されている。なお、支持部材３２の上面外周部には、図２に示すように１個の会いマーク３２２が形成されている。このように形成された支持部材３２には、嵌合穴３２１に上記保持プレート３１が嵌合される。このとき、支持部材３２に形成された合いマーク３２２と保持プレート３１に形成された合いマーク３１４が一致する位置で、嵌合穴３２１に保持プレート３１を嵌合する。

上述した支持部材３２には嵌合穴３２１の底壁３２１ａに開口する複数の第１の吸引通路３２３および複数の第２の吸引通路３２４が設けられている。複数の第１の吸引通路３２３は、保持プレート３１の下面となる他方の面３１ｂ側に形成された第２の溝３１２における連通穴（吸引孔）３１３と対応する位置にマトリックス状に開口されている。従って、第１の吸引通路３２３は、保持プレート３１に形成された第１の溝３１１と第２の溝３１２および連通穴（吸引孔）３１３かななる吸引細孔と連通することになる。この複数の第１の吸引通路３２３は、１本の第１の集合吸引通路３２３ａに接続されている。一方、複数の第２の吸引通路３２４は、保持プレート３１の下面となる他方の面３１ｂにおける第２の溝３１２が形成されていない領域、即ち吸引細孔以外の領域に対向してマトリックス状に開口されている。なお、第２の溝３１２は、図示の実施形態においては開口部が大きい径に形成されている。この複数の第２の吸引通路３２４は、１本の第２の集合吸引通路３２４ａに接続されている。

図３を参照して説明を続けると、上記第１の集合吸引通路３２３ａは、第１の吸引源３３に連通されている。また、第１の集合吸引通路３２３ａには、電磁開閉弁３４が配設されている。この電磁開閉弁３４は、除勢（ＯＦＦ）している状態では連通を遮断しており、付勢（ＯＮ）されると連通するようになっている。更に、上記第１の集合吸引通路３２３ａは、通路３２３ｂを介して流体圧力源３５に連通されている。なお、通路３２３ｂには、電磁開閉弁３６が配設されている。この電磁開閉弁３６は、除勢（ＯＦＦ）している状態では連通を遮断しており、付勢（ＯＮ）されると連通するようになっている。一方、上記第２の集合吸引通路３２４ａは、第２の吸引源３７に連通されている。また、第２の集合吸引通路３２４ａには、電磁開閉弁３８が配設されている。この電磁開閉弁３８は、除勢（ＯＦＦ）している状態では連通を遮断しており、付勢（ＯＮ）されると連通するようになっている。

図１に示す実施形態におけるチャックテーブル３は以上のように構成されており、保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面上に半導体ウエーハ等の被加工物１１が載置される。そして、電磁開閉弁３８が付勢（ＯＮ）されると第２の集合吸引通路３２４ａを介して複数の第２の吸引通路３２４が第２の吸引源３７と連通するため、保持プレート３１の下面となる他方の面３１ｂにおける第２の溝３１２が形成されていない領域に負圧が作用して、保持プレート３１が支持部材３２に吸引固定される。また、電磁開閉弁３４が付勢（ＯＮ）されると第１の集合吸引通路３２３ａを介して複数の第１の吸引通路３２３が第１の吸引源３３と連通するため、保持プレート３１に形成された第２の溝３１２と連通穴（吸引孔）３１３および第１の溝３１１を通して保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面上に載置された被加工物１１に負圧が作用せしめられる。この結果、被加工物１１は保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面上に吸引保持される。

次に、上述したように保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面上に吸引保持された被加工物１１を取り外す場合について説明する。被加工物１１を取り外す場合には、電磁開閉弁３４を除勢（ＯＦＦ）して第１の集合吸引通路３２３ａおよび複数の第１の吸引通路３２３と第１の吸引源３３との連通を遮断し、電磁開閉弁３６を付勢（ＯＮ）する。この結果、流体圧力源３５の水または水とエアーとの混合流体が通路３２３ｂ、第１の集合吸引通路３２３ａ、複数の第１の吸引通路３２３、保持プレート３１に形成された第２の溝３１２と連通穴（吸引孔）３１３および第１の溝３１１を通して保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面上に載置された被加工物１１に作用せしめられる。従って、保持プレート３１上に吸引保持されていた被加工物１１は、剥がされて容易に取り外すことができる。なお、この際、保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面と被加工物１１との間に、別途エアーを吹き付けることが望ましい。被加工物１１が取り外され、次に加工すべき被加工物がある場合には電磁開閉弁３８の付勢（ＯＮ）状態が維持されており、次に加工すべき被加工物がない場合には電磁開閉弁３８を除勢（ＯＦＦ）して第２の集合吸引通路３２４ａおよび複数の第２の吸引通路３２４と第２の吸引源３７との連通を遮断して保持プレート３１の吸引固定を解除する。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２の前端部に装着された切削ブレード４３とを具備している。切削ブレード４３は、図示の実施形態においてはアルミニウムからなる円盤状の基台の側面に例えば粒径２〜４μｍ程度のダイヤモンド砥粒をニッケルメッキによって厚さ２０μｍ程度固定し、基台の外周部をエッチング除去して２〜３ｍｍの切れ刃を突出させて円形に形成された電鋳ブレードからなっている。また、図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル３を構成する保持プレート３１上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりするための撮像機構６を具備している。この撮像機構６は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっている。また、切削装置は、撮像機構６によって撮像された画像を表示する表示手段７を具備している。

図示の実施形態における切削装置は、被加工物をストックするカセット１４を具備している。ここで、被加工物について図５を参照して説明する。被加工物１１は、ステンレス鋼等の金属材によって形成された環状の支持フレーム１２に装着されたダイシングテープ１３の上面に貼着され支持されている。なお、ダイシングテープ１３の下面は、被加工物載置面から剥離容易に形成されており、例えば粗面に形成されていることが望ましい。このようにダイシングテープ１３を介して支持フレーム１２に支持された被加工物１１は、上記カセット１４に収容される。なお、カセット１４は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル１４１上に載置される。

図示の実施形態における切削装置は、カセット１４に収容された被加工物１１（支持フレーム１２にテープ１３を介して支持された状態）を被加工物載置領域１５に搬出する被加工物搬出手段１６と、該被加工物搬出手段１６によって搬出された被加工物１１を上記チャックテーブル３上に搬送する被加工物搬送手段１７と、チャックテーブル３上で切削加工された被加工物１１を洗浄する洗浄手段１８と、チャックテーブル３上で切削加工された被加工物１１を洗浄手段１８へ搬送する洗浄搬送手段１９を具備している。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作動について説明する。切削作業を開始するに際して、上述したように電磁開閉弁３８を付勢（ＯＮ）して保持プレート３１を支持部材３２に吸引固定する。そして、カセット１４の所定位置に収容された被加工物１１（支持フレーム１２にテープ１３によって支持された状態の被加工物１１を単に被加工物１１という）は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル１４１が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段１６が進退作動して搬出位置に位置付けられた被加工物１１を被加工物載置領域１５に搬出する。被加工物載置領域１５に搬出された被加工物１１は、被加工物搬送手段１７の旋回動作によって上記チャックテーブル３の保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面上に搬送される。チャックテーブル３の保持プレート３１上に被加工物１１が載置されたならば、上述したように電磁開閉弁３４を付勢（ＯＮ）して被加工物１１を保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面上に吸引保持する。このようにして被加工物１１を保持プレート３１上に吸引保持したチャックテーブル３は、撮像機構６の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像機構６の直下に位置付けられると、撮像機構６によって被加工物１１に形成されているストリート１１ａ、１１ｂが検出され、スピンドルユニット４を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節してストリートと切削ブレード４３との精密位置合わせ作業が行われる。

その後、切削ブレード４３を矢印Ｚで示す方向に所定量切り込み送りし所定の方向に回転させつつ、被加工物１１を吸引保持したチャックテーブル３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（切削ブレード４３の回転軸と直交する方向）に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル３の保持プレート３１上に保持された被加工物１１は切削ブレード４３により第１の方向のストリートに沿って切断される。そして、被加工物１１に形成された第１の方向のストリート１１ａが全て切削されたら、被加工物１１を吸引保持したチャックテーブル３を９０度回転させて、上記第１の方向のストリート１１ａの切削と同様に第２の方向のストリート１１ｂに沿って切削作業を実行することにより、被加工物１１に格子状に形成された全てのストリートが切削されて個々のチップに分割される。なお、分割された半導体チップは、ダイシングテープ１３の作用によってバラバラにはならず、フレーム１２に支持された被加工物１１の状態が維持されている。

ここで、上記切削時における被加工物１１の保持状態について説明する。上述したようにチャックテーブル３を構成する保持プレート３１の一方の面３１ａ（被加工物載置面）は平滑面に形成されているので、保持プレート３１の一方の面３１ａ（被加工物載置面）上に吸引保持された被加工物１１はダイシングテープ１３を介して平滑面で支持されている。従って、切削ブレード４３による切削力が作用しても被加工物１１には歪みが生じないため、欠けの発生が抑制される。従って、上記従来のポーラスセラミックスで形成された吸着チャックによる支持方式と比べて、欠けの発生率を大幅に減少することができるとともに、欠けの大きさも大幅に小さくすることができる。なお、図示の実施形態におけるチャックテーブル３は、保持プレート３１が損傷したならば新しい保持プレート３１と容易に交換することができるので、チャックテーブル全体を交換する必要がなく、経済的である。

上述したように被加工物１１の切断が終了したら、被加工物１１を保持したチャックテーブル３は最初に被加工物１１を吸引保持した位置に戻される。そして、上述したように電磁開閉弁３４を除勢（ＯＦＦ）して第１の集合吸引通路３２３ａおよび複数の第１の吸引通路３２３と第１の吸引源３３との連通を遮断するとともに、電磁開閉弁３６を付勢（ＯＮ）して流体圧力源３５の水または水とエアーとの混合流体を通路３２３ｂ、第１の集合吸引通路３２３ａ、複数の第１の吸引通路３２３、保持プレート３１に形成された第２の溝３１２と連通穴（吸引孔）３１３および第１の溝３１１を通して保持プレート３１の一方の面３１ａである被加工物載置面上に載置された被加工物１１に作用せしめ、保持プレート３１上に吸引保持されていた被加工物１１を剥がす。次に、被加工物１１は洗浄搬送手段１９によって保持され洗浄手段１８に搬送される。洗浄手段１８に搬送された被加工物１１は、ここで洗浄および乾燥される。このようにして洗浄および乾燥された被加工物１１は、被加工物搬送手段１７によって被加工物載置領域１５に搬出される。そして、被加工物１１は、被加工物搬出手段１６によってカセット１４の所定位置に収納される。

以上、本発明を切削装置に装備されるチャックテーブルに適用した例を示したが、本発明は研削装置に装備されるチャックテーブルに適用することにより、次の作用効果を奏する。即ち、本発明に従って構成されたチャックテーブル３を構成する保持プレート３１の一方の面３１ａ（被加工物載置面）は、上述したように平滑面に形成されているので、保持プレート３１の一方の面３１ａ（被加工物載置面）上に吸引保持された被加工物１１は平滑面で支持されるため、研削砥石による研削力が作用しても被加工物１１には歪みが生じない。従って、被加工物１１が歪んだ状態で研削されることによる損傷を防止することができるとともに、被加工物１１を均一の厚さに研削することができる。特に、保持プレート３１を被加工物１１の材質と同質の材料で形成し、被加工物載置面を研削して研削砥石に馴染ませることにより、被加工物をより均一の厚さに研削することができる。

本発明に従って構成されたチャックテーブルを装備した加工装置としての切削装置の斜視図。 本発明に従って構成されたチャックテーブルの分解斜視図。 本発明に従って構成されたチャックテーブルの断面図。 図３に示すチャックテーブルを構成する保持プレートの断面拡大図。 被加工物をフレームに装着されたダイシンングテープに支持した状態を示す斜視図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
３１：保持プレート
３１１：第１の溝
３１２：第２の溝
３１３：連通穴（吸引孔）
３２：支持部材
３２１：嵌合穴
３２３：第１の吸引通路
３２３ａ：第１の集合吸引通路
３２４：第２の吸引通路
３２４ａ：第２の集合吸引通路
３３：第１の吸引源
３４：電磁開閉弁
３５：流体圧力源
３６：電磁開閉弁
３７：第２の吸引源
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
４３：切削ブレード
６：撮像機構
７：表示手段
１１：被加工物
１２：支持フレーム
１３：ダイシングテープ
１４：カセット
１６：被加工物搬出手段
１７：被加工物搬送手段
１８：洗浄手段
１９：洗浄搬送手段

Claims (4)

1. 被加工物を吸引保持する加工装置のチャックテーブルであって、
   平滑面に形成された被加工物載置面を備えた保持プレートと、該保持プレートを支持する支持部材と、を具備し、
   該保持プレートは、被加工物載置面となる一方の面には複数の第１の切削溝が平行に形成され、他方の面には該第１の切削溝と交差し該第１の切削溝に達する複数の第２の切削溝が平行に形成され、該第１の切削溝と第２の切削溝の交差部で該被加工物載置面に開口する吸引細孔が形成されており、
   該支持部材は、該保持プレートの該吸引細孔と吸引源とを連通する第１の吸引通路と、該保持プレートの該吸引細孔以外の領域に対向して開口し吸引源と連通する第２の吸引通路とを備えている、
   ことを特徴とする加工装置のチャックテーブル。
2. 該保持プレートと支持部材にはそれぞれ合いマークが設けられており、該保持プレートと該支持部材は該合いマークに基づいて所定の関係に位置付けられる、請求項１記載の加工装置のチャックテーブル。
3. 該支持部材には上方が開放された嵌合穴が形成されており、該嵌合穴に該保持プレートが嵌合される、請求項１又は２記載の加工装置のチャックテーブル。
4. 該保持プレートは被加工物の材質と同質の材料によって形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の加工装置のチャックテーブル。

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