JP6152971B2 - ワーク保持装置 - Google Patents

Description

この発明は、被加工物保持装置に関し、詳しくは、被加工物（ワーク）を保持する保持部材を交換することなく被加工物の着脱が繰り返し可能な被加工物保持装置に関する。

ワークに対してカッティング加工、グラインディング加工、スライス加工、フライス加工等の各種加工を施すにあたり、ワークを保持するワーク保持装置が汎用されている。ワーク保持装置がワークを保持する手段としては、例えば、旋盤やフライス盤等で採用されているチャック機構によりワークをつかんで保持する機械的保持方式、固定用ワックス等の固定剤を硬化させて被加工物を固定する硬化固定方式、ワークを磁気吸着力により保持する磁気吸着方式等が知られている。

これらのワーク保持装置は、保持方式に応じて、小型のワークを保持する際にチャック機構でつかむための保持代が必要となる、固定時及び／又は離脱時に固定用ワックスを溶融させるため高温に加熱することでワークに熱的損傷を与える、ワークが磁性を有する材料に制限されるなどの技術的課題を有している。

一方、液晶パネル、プラズマパネル、有機ＥＬパネル等を用いたフラットパネルディスプレイの製造や半導体基板の製造等では、各工程において、あるいは、工程間の受け渡しにおいて、ガラス基板や半導体基板等のワークを保持する保持装置が用いられるが、ガラス基板や半導体基板等のワークの材質上、上述したいずれの方式も適していない。また、太陽電池装置や有機ＥＬ装置等の製造においても、フィルムや樹脂基板等のワークを保持するワーク保持装置が使用されているが、同様の理由から上述したいずれの方式も採用することが困難である。

このようなガラス基板や半導体基板等のワークの保持に適したワーク保持装置としては、例えば、半導体基板の下面に貼り付けられたダイシングテープにより半導体基板を保持する方式、熱による刺激が付与されることにより粘着力が低下する粘着剤層が形成された支持テープを介して半導体基板を支持板に固定する方式を採用したものが知られている（例えば特許文献１〜２）。

特開２００１−１４４１２１号公報 特開２００３−１７３９８９号公報

ところが、従来のダイシングテープや支持テープを用いた技術は、半導体基板等のワークにダイシング加工を施す際に、ダイシングテープの中間まで切断加工が及ぶため、ダイシングテープ等を再利用することができないことに加えて、加工後に分離されたワーク片（チップ）に位置変動が生じ、切断工程後のワーク片をピックアップして搬送する際にチップの向きや位置がずれると搬送エラーの原因となるのみでなく、製造装置の故障を招く虞れがある。

また、従来のワーク保持装置に基づく技術では、加工工程においてワークを固定するために、固定用ワックスでの固定や支持テープが用いられているが、離脱時に加熱処理や紫外線照射等が必要となり、専用の設備や工程が必要となり、加工コストの増大を招いていた。

そこで、本発明者は、上記のような課題を解決すべく鋭意検討した結果、被加工物保持装置において、被加工物の外周部に対応する位置に、外周保持部を配置するとともに、外周保持部の内側に加工用通路と分割片保持部を設け、外周保持部で囲まれた閉空間から被加工物全体を真空吸引するとともに、分割片を分割片保持部によって個別に真空吸引することで、加工手段による加工が保持部材に及ぶことがなく、被加工物及び分割片を保持することができるようになることを見出し、本発明を完成させた。

したがって、本発明の目的は、被加工物に粘着テープを貼り付ける作業や、被加工物を保持又は離脱するための特別な処理や設備を必要とせず、被加工物の着脱を容易に且つ繰り返し行うことが可能な被加工物保持装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、加工後の被加工物をも所定の位置に確実に保持することが可能な被加工物保持装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、ワーク（被加工物）を保持する保持基盤を備えたワーク保持装置（被加工物保持装置）において、保持基盤の上面には、ワークの下面を加工領域の外周部に沿って気密状態に保持し、ワークを真空吸引する閉空間を形成するワーク保持部（外周保持部）を設けると共に、ワーク保持部の内側には、ワークを加工する加工手段の移動経路に沿ってワーク保持部の上端面より低く形成された加工用通路と、ワークを加工用通路に沿って加工することにより分割されたワーク片の下面を気密状態に保持するワーク片保持部（分割片保持部）とを設け、更に、ワーク保持部及びワーク片保持部の上端面には、粘着層を設けて、保持基盤は、閉空間から真空吸引する第１の吸引口と、ワークを加工することにより閉空間が開放された状態においてもワーク片保持部によってワーク片を真空吸引する第２の吸引口とを備えており、ワークを複数のワーク片に分割した際には、各ワーク片はワーク片保持部で真空吸引により保持されると共に、複数のワーク片の外周に残される枠状ワークはワーク保持部の粘着層により保持されることを特徴とするワーク保持装置である。

本発明における被加工物保持装置では、保持基盤の上面に設けられた被加工物を真空吸引するための閉空間を形成する外周保持部を有しており、被加工物の外周部を外周保持部に載置した状態で、保持基盤に設けられた第１の吸引口から真空吸引することにより、被加工物を外周保持部によって保持し、外周保持部の内側に設けられた加工用通路に沿って加工することで被加工物を分割片に分割する。その際、被加工物の分割片は、被加工物を加工することにより閉空間が開放された状態においても分割片保持部に設けられた第２の吸引口から真空吸引することにより分割片保持部に保持される。つまり、本発明における被加工物保持装置では、被加工物に粘着テープを貼り付ける作業や、被加工物を保持又は離脱するための特別な処理や設備を必要とせず、真空吸引の有無により被加工物の着脱を容易に行うことができ、しかも粘着テープ等を交換することが不要である。また、この被加工物保持装置では、加工後の被加工物が分割片保持部によって所定の位置に保持される。

保持基盤については、例えば、被加工物を加工する際に被加工物の形状を保持することができたり、工程間の移送に伴い被加工物と一体に移動させることができるなど、被加工物保持装置として必要な程度の剛性を備えたものから形成されていれば特に制限はなく、また、被加工物の形状や大きさにあわせて、矩形、円形等の任意の形状を適宜選択することができる。

本発明における被加工物保持装置では、被加工物の下面を加工領域の外周部に沿って気密状態に保持し、被加工物を真空吸引する閉空間を形成する外周保持部を備えている。外周保持部は、被加工物の加工領域の外周部に沿って配置されるものであり、その形状や配置は、被加工物の加工領域に対応して任意に設定することができる。

本発明において、好ましくは、保持基盤に加工を施すことにより、外周保持部が保持基盤の上面に対して所定の高さを有するように設けられる。また、分割片保持部も同様に、保持基盤に加工を施すことにより、分割片保持部が保持基盤の上面に対して所定の高さを有するように設けられる。なお、分割片保持部は、少なくとも１つ設けられていれば良い。

本発明において、好ましくは、外周保持部及び分割片保持部の上端面に粘着層を設けても良い。このように、外周保持部及び分割片保持部の上端面に粘着層を設けることにより、被加工物及び分割片の保持に粘着力が加わるとともに、気密状態を確実に得ることができしかも繰り返し保持することが可能となる。

本発明においては、第２の吸引口が分割片を分割片保持部から離脱する際に空気を吹き出す吹出口を兼ねることにより、加工後の分割片の離脱を容易に行うことができる。

本発明においては、閉空間を加工用通路によって形成すれば、閉空間の容積を可能な限り減少させることができ、第１の吸引口からの真空吸引を効率良く行える。

外周保持部の内側に複数の分割片保持部を配置する場合、複数の分割片保持部を縦方向及び横方向に沿って複数配設することにより、被加工物から分割する分割片の大きさが異なる場合にも対応することが可能となる。

本発明において、保持基盤上に備える粘着層は、例えば、ガラス基板、プレスチック基板、半導体基板、サファイア基板、樹脂フィルム、樹脂基材、金属箔のような板状又はシート状の被加工物に対して粘着力を発現するものであって、載置した被加工物を粘着保持したり、被加工物を鉛直方向に向けた場合にその自重で落下しないように粘着保持することができ、しかも、被加工物の着脱を繰り返し可能にするものであるのがよい。

このような粘着層としては、例えば、シリコーンゴム（シリコーン樹脂）、スチレンブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、イソブチレンイソプレンゴム、ウレタンゴム等のような樹脂材料からなり、かつ、表面にサブミロクンオーダーの高アスペクト比の繊維構造を有するような微細な突起が形成されたものを好適に挙げることができる。そして、このような粘着層の市販品として、例えば、扶桑ゴム産業社製商品名シリウス等を挙げることができる。なお、粘着パッドが粘着力を発現するしくみについては特に制限されないが、そのひとつに分子間力（ファンデルワールス力）が挙げられる。

また、粘着層は、保持基盤上で被加工物を気密状態に保持することができれば、その大きさや形状等に特に制限はなく、保持基盤上での配置場所等については、被加工物の種類や形状等にあわせて適宜設定することができる。

本発明の被加工物保持装置は、保持基盤の上面に被加工物を真空吸引するための閉空間を形成する外周保持部を有しており、被加工物の外周部を外周保持部に載置した状態で、保持基盤に設けられた第１の吸引口から真空吸引することにより、被加工物を外周保持部によって保持し、外周保持部の内側に設けられた加工用通路に沿って加工することで被加工物を分割片に分割することができる。その際、被加工物の分割された分割片は、分割片保持部に設けられた第２の吸引口から真空吸引することにより分割片保持部に保持することができる。つまり、本発明における被加工物保持装置では、被加工物に粘着テープを貼り付ける作業や、被加工物を保持又は離脱するための特別な処理や設備を必要とせず、真空吸引の有無により被加工物の着脱を容易にしかも粘着テープ等を交換することなく繰り返し行うことができる。また、この被加工物保持装置では、加工後の被加工物をも分割片保持部によって所定の位置に確実に保持することができる。

図１は、本発明に係る被加工物保持装置の第一の実施形態の説明図であり、（ａ）は断面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。 図２は、本発明に係る被加工物保持装置の第一の実施形態の使用状態を示す説明図である。 図３は、本発明に係る被加工物保持装置の第二の実施形態の説明図であり、（ａ）は断面図を示し、（ｂ）は要部の平面図を示す。 図４は、本発明に係る被加工物保持装置の第三の実施形態の説明図であり、（ａ）は断面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。 図５は、本発明に係る被加工物保持装置の第三の実施形態の使用状態を示す説明図である。

以下、図面を用いながら本発明に係る実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の内容に限定して解釈されるものではない。

〔第一の実施形態〕
図１に、本発明の第一の実施形態に係る被加工物保持装置としてのワーク保持装置が示されている。このワーク保持装置１は、保持基盤としての保持プレート２と、この保持プレート２に保持される被加工物としての矩形ワークの外周部を気密状態に粘着保持するワーク保持部３（外周保持部）と、ワーク保持部３の内側にワークを加工する加工手段の移動経路に沿ってワーク保持部３の上端面より低く形成された加工用通路４と、同じくワーク保持部３の内側に設けられ、ワークを加工用通路４に沿って加工することにより分割された分割片としてのワーク片の下面を気密状態に保持するワーク片保持部５（分割片保持部）とを有している。

保持プレート２は、ワークの外周形状に対応した形状（図示例では、平面矩形状）に形成されたＳＵＳ等の金属製基盤からなる。保持プレート２の上面には、主にフライス加工により、保持プレート２の外周縁に沿った平面矩形の枠体状に形成されたワーク保持用台座３ａと、ワーク保持用台座３ａの内側に加工用通路４を介して縦方向及び横方向に沿って所定の数だけ配列された平面矩形状のワーク片保持用台座５ａとを備えている。ワーク保持用台座３ａ及びワーク片保持用台座５ａは、同じ高さに形成されており、その上端面は同一平面を構成している。ワーク保持用台座３ａ及びワーク片保持用台座５ａの上端面には、これらワーク保持用台座３ａ及びワーク片保持用台座５ａの平面形状に対応した形状に形成された粘着パッド３ｂ，５ｂが粘着パッド３ｂ，５ｂ自身が有する粘着力により設けられている。

保持プレート２の上面２ａには、ワークを加工する加工装置の移動経路に沿って、例えば、ワーク保持部３とワーク片保持部５との間、及びワーク片保持部５同士の間に、ワーク保持部３よりも低く形成された格子状の加工用通路４を備えている。加工用通路４は、ワークの外周に沿った下面をワーク保持部３の粘着パッド３ａに配置した際に、ワークとの間に気密状態に形成される空間である閉空間６を構成している。

保持プレート２には、加工用通路４の一部に閉空間６から真空吸引するための第１の吸引口７が開口されている。この第１の吸引口７は、保持プレート２の内部に形成された図示しない第１の通路を介して真空ポンプに接続されている。

また、各ワーク保持部５の上端面には、当該各ワーク保持部５の上端面からワーク片を真空吸引するための第２の吸引口８がそれぞれ開口されている。これらの第２の吸引口８は、保持プレート２の内部に第１の吸引口７とは別系統に設けられた図示しない第２の通路を介して真空ポンプに接続されている。

このワーク保持装置１を用いたガラス基板等からなるワークに対するカッティング加工は、次のように行われる。

まず、図２（ａ）に示されるように、ワークＷをワーク保持装置１のワーク保持部３に載置し、ワークＷの外周部をワーク保持部３によって気密状態に保持する。このとき、保持プレート２とワーク保持部３との間に加工用通路４からなる閉空間６が形成される。

次に、保持プレート２に設けられた第１の吸引口７から図示しない真空ポンプによって真空吸引することにより、ワークＷは、保持プレート２のワーク保持部３に真空吸着されるとともに、ワーク保持部３の上端面に設けられた粘着パッド３ｂの粘着力により保持される。保持プレート２に保持されたワークＷに対しては、図２（ｂ）に示されるように、例えば、ダイヤモンドなどの超硬材料からなるスクライブカッター１０でワークＷの表面に加工用通路４に沿ってけがく（スクライブする）ことで、ワークＷの表面にワーク保持部３に対応した縦方向及び横方向に沿って配列された平面矩形状のスクライブラインＬを形成する。

その後、ワーク保持装置１では、第２の吸引口８から真空吸引することにより、ワークＷを保持プレート１の閉空間６によって真空吸着するとともに、保持プレート１の各ワーク片保持部５の上端面からも真空吸引することにより、各ワーク片保持部５によって吸着する。

次に、保持プレート２上に保持されたワークＷに対して、図２（ｃ）に示されるように、円筒状又は円柱状に形成されたブレイクバー１１によって垂直荷重を印加することにより、スクライブラインＬを起点にして各ワーク片保持部５に対応したワーク片ｗを割り、図２（ｄ）に示されるように、ワークＷを複数のワーク片ｗに分割する。

ワークＷを複数のワーク片ｗに分割する際に、ワークＷと保持プレート２との間に形成された閉空間６が大気に開放され、第１の吸引口７からの真空吸引による保持力が切れるが、各ワーク片ｗは、第２の吸引口８からの真空吸引によりワーク片保持部５に保持されたままの状態となる。なお、ワーク片ｗの外周に位置する枠状のワークは、粘着パッド３ｂの粘着力のみによってワーク保持部３に保持される。

各ワーク片保持部５に保持されたワーク片ｗは、例えば、工程間の受け渡しに使用される他のワーク保持装置によって保持された後に、第２の吸引口８から真空吸引を停止し、逆に、第２の吸引口８から図示しない真空ポンプをコンプレッサ等に切り替えて正圧の空気を噴き出すことにより、ワーク片保持部５から剥離され、次の工程へと搬送される。

このように、ワーク保持装置１は、保持プレート２の上面にワークＷを真空吸引する閉空間６を形成するワーク保持部３を有しており、ワークＷの外周部をワーク保持部３に載置した状態で、保持プレート２に設けられた第１の吸引口７から真空吸引することにより、ワークＷをワーク保持部３によって真空吸引及び粘着保持し、ワーク保持部３の内側に設けられた加工用通路４に沿って加工することでワークＷを複数のワーク片ｗに分割することができる。その際、各ワーク片ｗは、ワーク片保持部５に設けられた第２の吸引口８から真空吸引することにより、各ワーク片ｗに分割された後もワーク片保持部８によって真空吸引及び粘着保持することができる。つまり、このワーク保持装置１では、ワークＷに粘着テープを貼り付ける作業や、ワークを保持又は離脱するための特別な処理や設備を必要とせず、真空吸引の有無によりワークの着脱を容易にしかも粘着テープ等を交換することなく繰り返し行うことができる。また、このワーク保持装置１では、加工後のワーク片ｗをもワーク片保持部５によって所定の位置に確実に保持することができ、ワーク片ｗの位置ずれや脱落の発生を防止することができる。

〔第二の実施形態〕
図３に、本発明の第二の実施形態に係るワーク保持装置が示されている。このワーク保持装置１は、上記の第一の実施形態に係るワーク保持装置の場合とは異なり、ワーク片保持部５がワーク片ｗの外周縁のみを保持する平面矩形の枠体状に形成されている。このワーク片保持部５は、保持プレート２の上面に形成された平面矩形の枠体状に形成されたワーク片保持用台座５ａと、このワーク片保持用台座５ａの上端面に設けられた粘着パッド５ｂとから構成されている。因みに、粘着パッド５ｂは、ワーク片保持用台座５ａの上端面に対応した平面矩形の枠形状に形成されている。

そのため、このワーク保持装置１では、粘着パッド５ｂの面積が第一の実施形態のワーク片保持部５と比較して小さく、ワーク片ｗに作用する粘着力も小さいものとなり、真空吸引を解除した後のワーク片ｗの離脱が容易となる。また、ワーク片保持部５は、平面矩形の枠体状に形成されているため、開口面積が第一の実施形態に比較して大きく、ワーク片ｗに作用する真空吸引力が増し、ワーク片ｗの吸引保持をより一層確実に行うことができ、加工後のワーク片ｗに位置ズレが生じるのを防止する効果が高い。

〔第三の実施形態〕
図４に、本発明の第三の実施形態に係るワーク保持装置が示されている。このワーク保持装置１は、上記の第一の実施形態に係るワーク保持装置の場合とは異なり、矩形状の枠体からなるワーク保持部３の内側にワーク片保持部５が１つのみ設けられている。このワーク片保持部５は、ワーク保持部３の内側に加工用通路４を介して所定の長さ及び幅を有する平面矩形状に形成されている。また、ワーク片保持部５の四隅に対応した所定位置には、平面円形状の孔からなる加工逃げ部２０を備えている。この加工逃げ部２０は、例えば、ワーク片ｗに対してエンドミルやドリル等の加工装置により孔開け加工を施すためのものであり、ワーク片保持部５の吸引用の凹部２１に対して区画された状態で設けられている。また、ワーク片保持部５の中央部には、縦方向に沿って細長く形成された凹部２１が設けられており、凹部２１の底面には、第２の吸引口８が開口されている。

ここで、この第二の実施形態に係るワーク保持装置１においては、図５（ａ）に示されるように、保持プレート２のワーク保持部３によってガラス基板等からなるワークＷの外周部を保持するとともに、ワーク保持部３の内側に形成された閉空間６から第１の吸引口７を介して真空吸引することによりワークＷを真空吸着及び粘着保持した状態で、ワークＷに対してカッター２２が加工用通路４内に位置するように加工用通路４に沿って移動させることでカッティング加工を施すことができる。

その後、図５（ｂ）に示されるように、ワークＷの外周縁を除去した状態で、ワーク片ｗの外周端面に対して砥石２３を用いて研磨するグラインディング加工を施す。このグラインディング加工も加工用通路４に沿って行われる。

さらに、ワーク保持装置１では、図５（ｃ）に示されるように、ワーク片ｗをワーク片保持部５に保持したままの状態で、ワーク片保持部５に設けられた加工逃げ部２０を介してワーク片ｗに対しドリルやエンドミル等の穿孔装置２４による孔開け加工を施すことができる。

１：ワーク保持装置
２：保持プレート
３：ワーク保持部
３ａ：ワーク保持用台座
３ｂ：粘着パッド
４：加工用通路
５：ワーク片保持部
５ａ：ワーク片保持用台座
５ｂ：粘着パッド
６：閉空間
７：第１の吸引口
８：第２の吸引口

Claims (4)

1. ワークを保持する保持基盤を備えたワーク保持装置において、
   前記保持基盤の上面には、前記ワークの下面を加工領域の外周部に沿って気密状態に保持し、前記ワークを真空吸引する閉空間を形成するワーク保持部を設けると共に、前記ワーク保持部の内側には、前記ワークを加工する加工手段の移動経路に沿って前記ワーク保持部の上端面より低く形成された加工用通路と、前記ワークを前記加工用通路に沿って加工することにより分割されたワーク片の下面を気密状態に保持するワーク片保持部とを設け、更に、前記ワーク保持部及び前記ワーク片保持部の上端面には、粘着層を設けて、
   前記保持基盤は、前記閉空間から真空吸引する第１の吸引口と、前記ワークを加工することにより前記閉空間が開放された状態においても前記ワーク片保持部によってワーク片を真空吸引する第２の吸引口とを備えており、前記ワークを複数のワーク片に分割した際には、各ワーク片は前記ワーク片保持部で真空吸引により保持されると共に、複数のワーク片の外周に残される枠状ワークは前記ワーク保持部の粘着層により保持されることを特徴とするワーク保持装置。
2. 前記ワークは、フラットパネルディスプレイ製造用のガラス基板である請求項１に記載のワーク保持装置。
3. 前記第２の吸引口は、前記ワーク片を前記ワーク片保持部から離脱する際に空気を吹き出す吹出口を兼ねていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク保持装置。
4. 前記閉空間は、前記加工用通路によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のワーク保持装置。

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