JP6050626B2 - 切削装置のチャックテーブル機構 - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を個々のデバイスチップに分割する切削装置のチャックテーブル機構に関する。

半導体装置製造工程や各種の電子部品製造工程において、ダイシングソーと呼ばれる極薄ブレードを高速回転して被加工物を個々の製品やチップに分割する切削装置は欠かすことができない。この装置では、ボンド材とボンド材中に多量に含まれる微小の砥粒（ダイヤモンドやＳｉＣ等）で構成される刃先の厚さ２０〜３００μｍの切削ブレードを高速に回転して、被加工物（半導体ウエーハやガラス、セラミックス等）の分割予定ラインをミクロンレベルで粉砕除去し、個々のデバイスチップに分割する。

被加工物が載置される回転可能なチャックテーブルは、通常環状フレームに被加工物が粘着テープで固定されているため、被加工物と環状フレームをそれぞれ支持するタイプのチャックテーブルが使用されている（特許文献１）。また、通常格子状に形成されたストリートを縦横切削するにあたり、所定の装置サイズの中でできるだけ大きな被加工物が載置できるように円形のチャックテーブルを採用している場合が多い。

装置サイズは年々小型化が進んでおり、チャックテーブルが設置されるウォーターケースと呼ばれる防水処理されたスペースもぎりぎりまで小さくなっていて、チャックテーブルの周囲に設けられる余裕幅も非常に狭くなっている。しかし、半導体ウエーハなどの被加工物はコストメリットが出やすいため、１枚あたりのサイズが大きくなる傾向にあるので、被加工物は大きく、装置は小さくなる傾向である。

特開２０１０−０２１４６４号公報

チャックテーブルが大きくなっていくと、重量も重くなり、チャックテーブルの交換や着脱作業が非常に困難となってくる。また、装置サイズが小さくなるため、チャックテーブルを交換するための手を差し入れる空間（チャックテーブル外周の余裕範囲）が非常に狭くなっているため、さらに作業が困難となってきている。また、θ軸やＸ軸にサーボモータを使用した場合、チャックテーブルを外したときにサーボモータが発振することがあった。

本発明の目的は、着脱が容易な切削装置のチャックテーブル機構を提供することである。

本発明の他の目的は、大型化と重量増加の抑制とを両立可能な切削装置のチャックテーブル機構を提供することである。

本発明の切削装置のチャックテーブル機構は、粘着テープを介して磁性体の環状フレームに貼着された板状の被加工物を保持する切削装置のチャックテーブル機構であって、該切削装置のテーブルベースに固定され、該被加工物を保持する保持面を上面に備えたテーブル部と、該テーブルベースに固定され、該環状フレームが位置づけられる領域に配設された永久磁石と、該環状フレームの中心を該テーブル部の中心に位置合わせして載置せしめる位置決め手段と、を有するフレームマウント部と、を含んで構成され、該フレームマウント部は該テーブルベースに固定されていて、該テーブル部は該テーブルベースから着脱自在である。

上記切削装置のチャックテーブル機構において、前記チャックテーブル機構の前記フレームマウント部は、前記テーブル部より外径を部分的に小さくする切り欠きを有し、該テーブルベースに固定された該チャックテーブル機構の該テーブル部は、該切り欠きによって外周から把持可能なことが好ましい。

上記切削装置のチャックテーブル機構において、前記テーブルベースに固定された前記チャックテーブル機構は、前記フレームマウント部の前記永久磁石の上端が、前記テーブル部の前記保持面と比較して低くなるよう形成されていることが好ましい。

本発明に係る切削装置のチャックテーブル機構は、切削装置のテーブルベースに固定され、被加工物を保持する保持面を上面に備えたテーブル部と、該テーブルベースに固定され、環状フレームが位置づけられる領域に配設された永久磁石と、該環状フレームの中心を該テーブル部の中心に位置合わせして載置せしめる位置決め手段と、を有するフレームマウント部と、を含んで構成され、該フレームマウント部は該テーブルベースに固定されていて、該テーブル部は該テーブルベースから着脱自在である。本発明に係る切削装置のチャックテーブル機構によれば、テーブル部とフレームマウント部とに分かれていることで容易に着脱することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る切削装置の斜視図である。 図２は、実施形態に係るフレームマウント部の平面図である。 図３は、実施形態に係るチャックテーブル機構の断面図である。 図４は、実施形態の変形例に係るフレームマウント部の平面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る切削装置のチャックテーブル機構につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図３を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、切削装置のチャックテーブル機構に関する。図１は、本発明の実施形態に係る切削装置の斜視図、図２は、実施形態に係るフレームマウント部の平面図、図３は、実施形態に係るチャックテーブル機構の断面図である。

切削装置１は、被加工物Ｗに切削加工を行うマニュアルダイサであり、図１に示すように、チャックテーブル機構１０と、加工手段２０と、図示しないＸ軸移動手段と、Ｙ軸移動手段３０と、Ｚ軸移動手段４０とを含んで構成されている。

チャックテーブル機構１０は、被加工物Ｗを保持するものである。本実施形態に係るチャックテーブル機構１０は、図３に示すように、テーブル部５０とフレームマウント部６０とを含んで構成されている。チャックテーブル機構１０は、表面に載置された被加工物Ｗを吸引することで、被加工物Ｗの表面を露出させた状態で保持する。被加工物Ｗは、切削装置１により加工される加工対象であり、半導体ウェーハや、ＣＳＰ基板、ガラス、樹脂等からなる板状部材である。被加工物Ｗは、例えば、デバイスが複数形成されているデバイス側の表面と反対側の裏面が粘着テープＴに貼着され、被加工物Ｗに貼着された粘着テープＴが磁性体の環状フレームＦに貼着されることで、環状フレームＦに固定される。言い換えると、被加工物Ｗは、粘着テープＴを介して環状フレームＦに貼着されている。

被加工物Ｗは、粘着テープＴが貼着された側を保持面５１に向けてチャックテーブル機構１０に載置され、吸引保持される。すなわち、チャックテーブル機構１０は、粘着テープＴを介して被加工物Ｗを保持する。

加工手段２０は、チャックテーブル機構１０に保持された被加工物Ｗに対して切削加工を行うものである。加工手段２０は、切削ブレード２１を含んで構成されており、切削ブレード２１を高速回転させて被加工物Ｗに切り込むことにより、被加工物Ｗを個々の製品やチップに分割することができる。

Ｘ軸移動手段は、切削ブレード２１に対してチャックテーブル機構１０に保持された被加工物Ｗを切削装置１におけるＸ軸方向に相対移動させるものである。ここで、チャックテーブル機構１０は、チャックテーブル機構１０の中心軸線を中心とする切削装置１におけるθ方向に回転自在に支持されている。チャックテーブル機構１０は、図示しない回転駆動源に連結されており、回転駆動源が発生した回転力により、θ方向に任意の角度、例えば９０度回転や連続回転することができる。

Ｙ軸移動手段３０は、チャックテーブル機構１０に保持された被加工物Ｗに対して切削ブレード２１を切削装置１におけるＹ軸方向に相対移動させるものである。Ｙ軸移動手段３０は、Ｙ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段２０をＹ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体３に対してＹ軸方向に移動させる。

Ｚ軸移動手段４０は、チャックテーブル機構１０に保持された被加工物Ｗに対して切削ブレード２１を切削装置１におけるＺ軸方向に相対移動させるものである。Ｚ軸移動手段４０は、Ｚ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段２０をＺ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体３に対してＺ軸方向に移動させる。

装置本体３には、ウォーターケースの壁部４が配置されている。壁部４は、チャックテーブル機構１０を挟んでＹ軸方向において互いに対向して設けられている。図１には、チャックテーブル機構１０がＸ軸方向における交換領域に位置している状態が示されている。交換領域では、チャックテーブル機構１０の交換が可能である。加工手段２０による被加工物Ｗに対する加工は、加工領域においてなされる。加工領域は、Ｘ軸方向における加工手段２０の配置位置に対応している。加工領域と交換領域との間には、仕切り部５が配置されている。仕切り部５は、Ｘ軸方向と直交する板状の部材であって、加工領域と交換領域とを仕切っている。

被加工物Ｗの種類や大きさを変更する場合など、チャックテーブル機構１０を交換することがある。コストメリットを追求して被加工物Ｗの１枚あたりのサイズが大きくなる傾向にあり、これに対応してチャックテーブル機構１０も大型化する傾向にある。チャックテーブル機構１０の大型化は、チャックテーブル機構１０の重量の増加を招き、交換作業の作業性が低下するという問題がある。また、切削装置１の大型化を抑制しつつ大きな被加工物Ｗに対応しようとすると、チャックテーブル機構１０の交換のために手を差し入れる空間が狭くなり、作業性が低下するという問題がある。

本実施形態のチャックテーブル機構１０は、以下に図２および図３を参照して説明するように、テーブル部５０とフレームマウント部６０の２つの構成要素に分かれている。これにより、一体的に構成されたチャックテーブルに比べて、テーブル部５０、フレームマウント部６０がそれぞれ軽量である。従って、大口径化の進む被加工物Ｗに対応して大口径化したチャックテーブル機構１０であっても、清掃や交換における着脱作業が容易になる。

図３に示すように、テーブル部５０は、切削装置１のテーブルベース６に固定され、被加工物Ｗを保持する保持面５１を上面に備えたものである。テーブルベース６は、Ｘ軸移動手段によってＸ軸方向に移動可能であると共に、回転駆動源によってθ方向に回転可能である。テーブルベース６は、円柱形状をなしており、Ｘ軸移動手段を覆う蛇腹８よりも上方に突出している。

テーブルベース６の内部には真空吸引経路６ａ，６ｂが形成されている。真空吸引経路６ａ，６ｂは、図示しない真空吸引源と接続されている。第一の真空吸引経路６ａは、テーブルベース６の上面の中央部に開口部６ｃを有する。第一の真空吸引経路６ａは、開口部６ｃにおいて径が拡大している。第二の真空吸引経路６ｂは、テーブルベース６の上面における開口部６ｃよりも径方向外側に複数の開口部６ｄを有する。

テーブル部５０は、円盤形状の部材であり、テーブルベース６に載置される。テーブル部５０の保持面５１を形成する部分は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状である。テーブル部５０の下面には、凹部５２が形成されている。凹部５２は、テーブル部５０の外縁部と中央部との間に形成されており、テーブル部５０の全周にわたり形成されている。テーブル部５０の下面における凹部５２よりも径方向内側の中央突起部５３がテーブルベース６に載置される。中央突起部５３は、円柱形状であり、その外径は、テーブルベース６の外径と等しい。テーブル部５０の下面における凹部５２よりも外周側には、外縁突起部５４が設けられている。外縁突起部５４の厚さと中央突起部５３の厚さとは等しい。また、中央突起部５３の下面と外縁突起部５４の下面とは同一平面上にある。外縁突起部５４があることにより、テーブル部５０を装置外で一時的に平面上に載置する時など、テーブル部５０の傾斜が抑制される。

テーブル部５０は、真空吸引経路５５を有する。真空吸引経路５５は、テーブル部５０の軸芯部に形成されており、厚さ方向に延在している。真空吸引経路５５は、テーブルベース６の第一の真空吸引経路６ａと、保持面５１を形成するポーラスセラミック部とを連通するものである。テーブル部５０の下面には、真空吸引経路５５の開口部５５ａが形成されている。真空吸引経路５５は、開口部５５ａにおいて径が拡大している。開口部５５ａと開口部６ｃは、内径が等しく、かつテーブル部５０がテーブルベース６に載置されたときに互いに対向するようにそれぞれ配置されている。

図２には、フレームマウント部６０を上方から見た平面図が示されている。フレームマウント部６０は、切削装置１のテーブルベース６に固定され、環状フレームＦが位置づけられる領域に配設された永久磁石６４と、環状フレームＦの中心をテーブル部５０の中心に位置合わせして載置せしめる位置決め手段６５とを有する。

フレームマウント部６０は、円環形状であり、支持部６１と、傾斜部６２と、フレーム載置部６３とを有する。支持部６１は円環形状であり、テーブルベース６に対して固定される固定部である。支持部６１の内径は、テーブルベース６の外径に対応している。支持部６１は、テーブルベース６に嵌合し、テーブルベース６の固定部６ｅに対してボルト７によって固定される。傾斜部６２は、支持部６１とフレーム載置部６３とを接続するものであり、径方向の内側から外側へ向かうに従い上方へ向かう傾斜を有している。フレーム載置部６３は、円環形状であり、支持部６１よりも上方に位置している。

テーブル部５０は、テーブルベース６にフレームマウント部６０が固定された状態で、テーブルベース６の上面に載置される。テーブル部５０がテーブルベース６に載置された状態で、テーブル部５０の下面と、フレームマウント部６０の上面とはＺ軸方向において互いに対向している。

テーブルベース６とテーブル部５０との位置合わせは、一方に配置された突起部と、他方に配置された凹部（溝部）によってなされる。本実施形態では、テーブルベース６の上面に突起が形成されており、テーブル部５０の中央突起部５３には、当該突起に対応する溝部が形成されている。テーブルベース６の突起を中央突起部５３の溝部に挿入することで、テーブルベース６とテーブル部５０との軸合わせがなされる。テーブル部５０は、フレームマウント部６０のフレーム載置部６３よりも径方向内側に位置している。また、テーブル部５０の外縁突起部５４と、フレームマウント部６０との間には、所定の隙間が設けられている。すなわち、外縁突起部５４とフレームマウント部６０とは離間している。

テーブル部５０がテーブルベース６に載置された状態で、真空吸引源によって第二の真空吸引経路６ｂに負圧が供給されると、テーブル部５０が負圧によってテーブルベース６に吸引保持される。これにより、テーブル部５０がテーブルベース６に固定され、テーブル部５０とテーブルベース６とのずれが規制される。また、真空吸引源による負圧の供給が停止されているときには、テーブル部５０は、テーブルベース６から着脱自在である。

このように、本実施形態に係るチャックテーブル機構１０では、テーブル部５０をテーブルベース６に対して固定する固定手段が負圧による吸引力である。このため、被加工物Ｗに対する加工時にはテーブル部５０がテーブルベース６に固定される。一方、チャックテーブル機構１０の交換時等に真空吸引源からの負圧供給が停止されると、テーブル部５０はテーブルベース６に対して着脱自在となる。よって、テーブル部５０の着脱・交換作業を容易に、かつ短時間で実行可能である。

フレームマウント部６０のフレーム載置部６３には、フレーム固定手段として永久磁石６４が配置されている。永久磁石６４は、周方向に所定の間隔で複数配置されている。永久磁石６４は、フレーム載置部６３に埋め込まれており、永久磁石６４の上端は、フレーム載置部６３の上面と同じ高さ位置にある。永久磁石６４の上端は、テーブル部５０の保持面５１と比較して低い位置にある。このように、テーブルベース６に固定されたチャックテーブル機構１０は、フレームマウント部６０の永久磁石６４の上端が、テーブル部５０の保持面５１と比較して低くなるように形成されている。従って、環状フレームＦがフレーム載置部６３に保持され、かつ被加工物Ｗが保持面５１に保持された状態で、被加工物Ｗが環状フレームＦよりも相対的に上方に位置する状態とすることができる。

フレーム載置部６３には、２つの位置決め手段６５が配置されている。位置決め手段６５は、仕切り部５に対応する辺６８、言い換えるとＸ軸方向の奥側の辺６８の近傍に配置されている。位置決め手段６５は、ピンであり、フレーム載置部６３から上方に突出している。環状フレームＦには、位置決め手段６５に対応する係止部が形成されている。係止部は、例えば、環状フレームＦの外周に形成された切り欠き部である。位置決め手段６５に対して環状フレームＦの係止部を係止させることで、環状フレームＦの中心をテーブル部５０の中心やテーブルベース６の中心に位置合わせして載置することができる。

図２に示すように、フレームマウント部６０は、テーブル部５０より外径を部分的に小さくする切り欠き６６を有する。テーブルベース６に固定されたテーブル部５０は、切り欠き６６によって外周から把持可能である。これにより、テーブル部５０を容易に着脱することができる。

フレームマウント部６０には、３箇所に切り欠き６６が形成されている。３つの切り欠き６６は、角度位置を９０度ずつずらして配置されている。フレームマウント部６０の中心を挟んで互いに対向する２つの切り欠き６６ａは、ウォーターケースの壁部４に対応している。図１に示すように、フレームマウント部６０は、切り欠き６６ａが壁部４と対向するようにテーブルベース６に固定される。このときに、もう一つの切り欠き６６ｂは、仕切り部５側と反対側に位置する。

切り欠き６６は、矩形であり、その幅Ｗ１は、ユーザの標準的な手のひらの幅よりも大きいことが好ましい。切り欠き６６の底辺、すなわちフレームマウント部６０の径方向内側に位置する辺６７は、テーブル部５０の外周よりも径方向の内側に位置している。従って、切り欠き６６が形成された部分では、フレームマウント部６０の外径は、テーブル部５０の外径よりも小さい。これにより、テーブル部５０をテーブルベース６に対して着脱する際に、切り欠き６６によってテーブル部５０を外周から把持可能となる。被加工物Ｗの大径化に応じて環状フレームＦの外周を周辺の構造物に向けて拡大したとしても、切り欠き６６の部分で周辺の構造物とフレームマウント部６０との間に手を差し入れてテーブル部５０の外周を把持する余裕幅を生み出すことができる。切り欠き６６が３箇所に設けられており、これら３箇所の任意の箇所でテーブル部５０を把持できることで、テーブル部５０を着脱する際の作業性が向上する。

チャックテーブル機構１０のサイズ交換を行う場合、まずテーブル部５０を取り外し、次にフレームマウント部６０を取り外す。切り欠き６６が設けられていることで、チャックテーブル機構１０の周囲のスペースが狭い場合であっても、切り欠き６６においてフレームマウント部６０を把持してフレームマウント部６０を容易に取り外すことができる。交換用のチャックテーブル機構１０をテーブルベース６に取り付ける場合には、取り外しの場合とは逆に、まずフレームマウント部６０をテーブルベース６に固定し、次にテーブル部５０をテーブルベース６に載置する。

なお、チャックテーブルの外周に永久磁石６４（フレーム固定手段）や位置決め手段６５を配置すると、重量が外周部に偏りやすい。外周部の垂れ下がりを抑制し、平面精度を確保するためには永久磁石６４や位置決め手段６５よりも径方向内側の部分の肉厚を大きくして剛性を高めることが好ましい。しかしながら、一体構成のチャックテーブルで肉厚を大きくすると、軽量化が困難である。本実施形態に係るチャックテーブル機構１０では、永久磁石６４や位置決め手段６５を支持するための剛性をフレームマウント部６０で実現し、テーブル部５０を薄肉化することが可能である。テーブル部５０は、永久磁石６４や位置決め手段６５を支持するものではないため、重量が外周部に偏ることがなく、軽量化が容易である。本実施形態では、テーブル部５０に凹部５２が設けられて薄肉化によるテーブル部５０の軽量化が実現されている。例えば、φ３００ｍｍのウェーハに対応するサイズのものでは、従来の一体構成のチャックテーブルの重量（１１ｋｇ）に対して本実施形態に係るチャックテーブル機構１０のテーブル部５０は約３ｋｇの軽量化が可能である。

切り欠き６６や凹部５２が設けられてチャックテーブル機構１０の軽量化がなされていることから、大径化に伴う重量の増加が抑制される。よって、θ軸やＸ軸のサーボモータのゲイン調整が容易になり、発振対策になる。例えば、異なるサイズのテーブル部５０やフレームマウント部６０に対して発振を抑制しつつ共通のゲインで対応可能となる。チャックテーブル機構１０の交換に伴うゲイン調整を不要とすることが可能であり、切削装置１の操作性が向上する。

なお、保持面５１を形成する部分、すなわち被加工物Ｗを吸着する機構は、ポーラスセラミックには限定されない。例えば、保持面５１に真空吸引経路５５と連通した溝を形成し、真空吸引源から溝に負圧を供給することにより被加工物Ｗを吸引保持するようにしてもよい。

テーブル部５０の上面の全面を被加工物Ｗを保持する保持面５１とすることに代えて、テーブル部５０の上面に環状フレームＦを固定するフレーム固定手段が設けられてもよい。例えば、小径の被加工物Ｗを加工する際には、テーブル部５０によって環状フレームＦおよび被加工物Ｗを保持するようにしてもよい。このようにすれば、フレームマウント部６０を交換することなく、テーブル部５０の交換によって多様なサイズの被加工物Ｗに対応することができる。また、被加工物Ｗの材質に応じてテーブル部５０を交換することも容易である。

なお、テーブル部５０およびフレームマウント部６０の形状は、本実施形態で例示したものには限定されず、適宜定めることができる。また、テーブル部５０およびフレームマウント部６０をテーブルベース６に固定する手段は、例示したものには限定されない。例えば、テーブル部５０をテーブルベース６に固定する手段は、負圧による吸引力に代えて、磁力等によるものであってもよい。

［実施形態の変形例］
実施形態の変形例について説明する。図４は、本変形例に係るフレームマウント部６０の平面図である。上記実施形態の切り欠き６６は、フレームマウント部６０の外周部の一部を径方向内側に向けて凹ませる形状であったが、切り欠き６６の態様はこれには限定されない。切り欠きは、例えば、フレームマウント部６０を貫通するように設けられてもよい。

図４に示すように、本変形例に係る切り欠き６９は、フレームマウント部６０を厚さ方向に貫通する貫通孔である。切り欠き６９は、平面視で略矩形であり、支持部６１からフレーム載置部６３にかけて形成されている。切り欠き６９における径方向外側に位置する辺７０とテーブル部５０の外周との隙間の幅Ｗ２は、少なくともユーザが手を差し入れることができる大きさであることが望ましい。切り欠き６９の配置は、上記実施形態の切り欠き６６の配置と同様とすることができる。

本変形例に係るフレームマウント部６０は、切り欠き６９によって外周が分断されないため、切り欠き６９を設けることによるフレームマウント部６０の剛性の低下が抑制される。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 切削装置
６ テーブルベース
１０ チャックテーブル機構
２０ 加工手段
５０ テーブル部
５１ 保持面
６０ フレームマウント部
６４ 永久磁石（フレーム固定手段）
６５ 位置決め手段
６６，６９ 切り欠き
Ｆ 環状フレーム
Ｔ 粘着テープ
Ｗ 被加工物

Claims (2)

1. 粘着テープを介して磁性体の環状フレームに貼着された板状の被加工物を保持する切削装置のチャックテーブル機構であって、
   該切削装置のテーブルベースに固定され、該被加工物を保持する保持面を上面に備えたテーブル部と、
   該テーブルベースに固定され、該環状フレームが位置づけられる領域に配設された永久磁石と、該環状フレームの中心を該テーブル部の中心に位置合わせして載置せしめる位置決め手段と、を有するフレームマウント部と、
   を含んで構成され、
   該フレームマウント部は該テーブルベースに固定されていて、該テーブル部は該テーブルベースから着脱自在であり、
   該フレームマウント部は、該テーブル部より外径を部分的に小さくする切り欠きを有し、
   該テーブルベースに固定された該テーブル部は、該切り欠きによって外周から把持可能な切削装置のチャックテーブル機構。
2. 前記テーブルベースに固定された前記チャックテーブル機構は、前記フレームマウント部の前記永久磁石の上端が、前記テーブル部の前記保持面と比較して低くなるよう形成された請求項１に記載の切削装置のチャックテーブル機構。

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