JP6232247B2

JP6232247B2 - 被加工物保持機構

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Publication number: JP6232247B2
Application number: JP2013216162A
Authority: JP
Inventors: 智章遠藤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: JP2015079859A

Description

本発明は、加工装置において被加工物を保持するためのチャックテーブルに関する。

半導体ウェーハなどの被加工物を切削ブレードで切削加工する切削装置や被加工物にレーザ光線を照射してレーザ加工を施すレーザ加工装置は、被加工物を保持するためのチャックテーブルを備えており、当該チャックテーブルは、吸引孔を有するチャックテーブルベース上に装着されて装置内に配設されている。

チャックテーブルは、例えば、ポーラスセラミックスで形成された保持部と、該保持部を囲繞する枠体と、該保持部に連通する吸引経路とを少なくとも備え、チャックテーブルベースの吸引孔とチャックテーブルの吸引経路とが連通することによって、吸引力が保持部に作用して被加工物を吸引保持することができる（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２を参照）。

例えば、チャックテーブルを備えるレーザ加工装置では、チャックテーブルの上面に載置した被加工物の上面側からウェーハ内部に被加工物を透過する波長のレーザ光線の集光点を位置付けて照射し被加工物の内部に改質層を形成した後、外力を付与することにより改質層を起点に分割することができる。

特開２００１−３８５５６号公報特開２００４−２０７６０６号公報

しかし、チャックテーブルベースとチャックテーブルとの面内上面高さ（上面精度）には数μｍのばらつきがあり、チャックテーブルをチャックテーブルベースの上面に装着する向きによってはチャックテーブルの面内の上面高さのばらつきが変動してしまう。そのため、上記したレーザ加工装置における改質層形成加工時にはチャックテーブルの上面高さのばらつきがそのまま改質層形成位置のばらつきとなってしまい、また、切削装置における切削時には切削ブレードによる切り込み深さにばらつきが生じてしまうため、チャックテーブルの交換前後で被加工物の加工結果が変わってしまうという問題がある。

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、チャックテーブルベースから取り外す前のチャックテーブルの上面高さと、チャックテーブルベースから取り外して再装着後のチャックテーブルの上面高さとの間に変動が生じない被加工物保持機構を提供することを目的とする。

本発明は、被加工物に加工を施す加工装置に配設され被加工物を保持する被加工物保持機構であって、該被加工物保持機構は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを上面で保持するチャックテーブルベースと、該チャックテーブルベースの中央において該チャックテーブルベースの上面から突出して配設された位置合わせリングとを備え、該チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有する保持部と、該チャックテーブルベースに載置される底部を有し該保持面を露出させ該保持部を収容する枠体と、該枠体の該底部に形成され該保持部に貫通する吸引路と、を備え、該底部の中央部には、該位置合わせリングに係合する凹部が形成され、該チャックテーブルベースは、該枠体の該底部に当接させて該チャックテーブルを位置決めする位置決め部と、吸引源に連通し且つ該チャックテーブルベースに該チャックテーブルが位置決めされて載置されると該チャックテーブルの該吸引路に連通する吸引孔と、を備え、該位置決め部は、該チャックテーブルベースの上面から突出して形成された凸部材と、該チャックテーブルベースの上面において開口して形成され該凸部材が収容される収容凹部と、を備え、該チャックテーブルの該枠体の該底部には、該凸部材が係合する係合凹部が形成され、該収容凹部内には、該凸部材を該チャックテーブルベースの上面から突出させ該凸部材が該係合凹部に係合する突出位置に付勢する弾性部材が配設され、該位置合わせリングが該凹部にはまった状態で該チャックテーブルが回転すると、該凸部材が該底部に押圧されて該弾性部材とともに該収容凹部に収容され、該チャックテーブルの回転にともない該係合凹部が該位置決め部に対応する位置まで移動すると、該弾性部材が該凸部材を該チャックテーブルベースの上面から突出させて該凸部材が該係合凹部に係合することにより該チャックテーブルベースに対して該チャックテーブルが位置決めされることを特徴とする。

本発明にかかる被加工物保持機構は、チャックテーブルベースにチャックテーブルを固定させる位置を位置決めする凸部材からなる位置決め部が配設され、チャックテーブルの底部において該位置決め部が係合する係合凹部が形成されているため、チャックテーブルベースに対しチャックテーブルを必ず所定の向きで載置することができ、チャックテーブルベースに対するチャックテーブルの装着前後におけるチャックテーブルの上面高さにばらつきが発生することがない。
したがって、チャックテーブルの上面高さ精度の条件が厳しい加工を行う場合であっても、被加工物に対する加工位置に変動が発生することがなく、被加工物の加工精度が良好となる。

上記位置決め部は、チャックテーブルベースにおいて開口して形成された収容凹部と、弾性部材とを備えているため、チャックテーブルベースにチャックテーブルを載置する際に凸部材が該収容凹部に没入されており、チャックテーブルの枠体の底部を該凸部材によって傷つけることがなく、凸部材によってチャックテーブルが浮き上がって枠体の底部がチャックテーブルベースのエッジ部分に接触することもないため、チャックテーブルベースの上面を傷つけることもない。

切削装置の一例を示す斜視図である。被加工物保持機構の分解斜視図である。チャックテーブルベースにチャックテーブルを載置する状態を示す断面図である。チャックテーブルベースに載置されたチャックテーブルを回転させる状態を示す断面図である。チャックテーブルベースにおいてチャックテーブルが位置決めされた状態を示す断面図である。

図１に示す切削装置１は、被加工物を保持する図２に示す被加工物保持機構１０を備える加工装置の一例である。切削装置１は、装置ベース２を有し、複数の被加工物を収容するカセット３と、被加工物が仮置きされる仮置き領域４と、カセット３に対して加工前の被加工物を搬出するとともに加工後の被加工物を搬入する搬入出手段５と、を備えている。

図１に示す装置ベース２の上面には、被加工物を保持するチャックテーブル１１と、仮置き領域４とチャックテーブル１１との間で被加工物を搬送する第１の搬送手段６が配設されている。チャックテーブル１１の周囲は、移動基板７によってカバーされており、チャックテーブル１１は移動基板７とともに切削送り方向（Ｘ軸方向）に移動することができる。

切削装置１には、被加工物を保持したチャックテーブル１１が切削送り方向（Ｘ軸方向）に移動する際、上方から被加工物の上面を撮像して切削すべき領域を検出する撮像手段８と、撮像手段８が検出した切削すべき領域の切削を行う切削手段２０と、切削後の被加工物の洗浄を行う洗浄手段３０と、切削後の被加工物を洗浄手段３０に搬送する第２の搬送手段９と、を備えている。

切削手段２０は、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１を回転可能に囲繞するハウジング２２と、スピンドル２１の先端に装着された切削ブレード２３と、切削ブレード２３を回転可能にカバーするブレードカバー２４とを少なくとも備えている。切削手段２０は、スピンドル２１を回転させることで、切削ブレード２２を所定の速度で回転させることができる。

チャックテーブル１１は、図２に示す被加工物保持機構１０を構成しており、被加工物保持機構１０は、チャックテーブル１１と、チャックテーブル１１を表面１２ａで保持するチャックテーブルベース１２と、チャックテーブル１１をチャックテーブルベース１２に対して所定の位置に位置合わせするリング状の位置合わせリング１３とを備えている。

図２及び図３に示すように、チャックテーブル１１は、円盤状の保持部１１０と、該保持部１１０を収容する枠体１１２とを備えている。保持部１１０は、ポーラスセラッミックスで形成されており、その上面が被加工物を下方から吸引保持する保持面１１１となっている。そして、この保持面１１１が、面内ばらつきのない高さ精度を維持すべき上面となっている。

図３に示すように、枠体１１２の下面は、チャックテーブルベース１２に載置される底部１１３となっている。枠体１１２の底部１１３の中央部分には、位置合わせリング１３に係合する凹部１１４が形成されている。凹部１１４が形成された底部１１３には、鉛直方向に貫通して保持部１１０に連通する吸引路１１５が形成されている。また、枠体１１２の底部１１３には、底部１１３よりも窪んで形成され凸部材を係合させるための係合凹部１１６が形成されている。このように構成される枠体１１２に保持面１１１を上向きに露出させて保持部１１０を収容することによって、保持部１１０と枠体１１２とが一体となったチャックテーブル１１を形成する。

チャックテーブルベース１２は、枠体１１２の底部１１３を下方から支持する表面１２ａを有している。チャックテーブルベース１２は、枠体１１２の底部１１３に当接させてチャックテーブル１１をチャックテーブルベース１２に固定させる位置に位置決めする位置決め部１２０と、被加工物をチャックテーブル１１に吸着するための被加工物吸着用吸引孔１２５と、チャックテーブル１１をチャックテーブルベース１２に吸着するためのチャックテーブル吸着用吸引孔１２６とを備えている。

位置決め部１２０は、図３に示すように、凸部材である位置決めピン１２１と、位置決めピン１２１の内部に配設された弾性部材である圧縮コイルバネ１２３と、チャックテーブルベース１２の表面１２ａ側において開口して形成され位置決めピン１２１及び圧縮コイルバネ１２３を収容する収容凹部１２４とを備えている。

図３に示す位置決めピン１２１は、圧縮コイルバネ１２３を収容するための空洞部１２１ａが内部に形成されその空洞部１２１ａが下部において開口した略円筒形状になっている。圧縮コイルバネ１２３の下端は収容凹部１２４の底面に固定され、圧縮コイルバネ１２３の上端は位置決めピン１２１の内部に形成された空洞部１２１ａの天井面に当接しており、位置決めピン１１３は、圧縮コイルバネ１２３によって上方に付勢されている。

圧縮コイルバネ１２３は、下部が円錐台形に形成され、上部が円筒形に形成されており、円錐台形に形成された部分が位置決めピン１２１の下方に突出している。圧縮コイルバネ１２３としては、例えば下記の条件のものを使用することができる。
［圧縮コイルバネの条件］
［１］バネ定数：０．９８Ｎ／ｍｍ
［２］ＳＵＳ製
［３］外径５ｍｍ
［４］全長１０ｍｍストローク４ｍｍ
このようにして上方に付勢された位置決めピン１１３は、チャックテーブルベース１２の表面１２ａから突出させて枠体１１２に形成された係合凹部１１６に没入可能となっている。

図３に示す位置決めピン１２１には、上記空洞部１２１ａより小径でかつ上面側に貫通する引っ掛け穴１２２が形成されており、位置決めピン１２１だけが圧縮コイルバネ１２３から離れて枠体１１２の係合凹部１１６に入り込んでしまった場合、例えばピンなどを引っ掛け穴１２２に引っ掛けて位置決めピン１２１を取り出すことができる構造としている。また、切削加工時には純水を使用するため、位置決めピン１２１は、水によって腐食しない樹脂性で形成することが望ましい。なお、位置決めピン１２１は、この形状に限定されるものではなく、枠体１１２の係合凹部１１６に係合するための突出部分を有しており、その突出部分が出没可能であれば、他の形状であってもよい。また、圧縮コイルバネ１２３も、位置決めピン１２１を付勢できるものであれば、その形状は、上記例に限定されるものではない。

図３に示すように、被加工物吸着用吸引孔１２５及びチャックテーブル吸着用吸引孔１２６には、吸引源１４が接続されている。チャックテーブルベース１２にチャックテーブル１１が位置決めされて固定されると、枠体１１２の吸引路１１５と被加工物吸着用吸引孔１２５とが連通するようになっている。

次に、チャックテーブルベース１２にチャックテーブル１１を装着する動作について説明する。まず、図２で示したチャックテーブル１１をチャックテーブルベース１２の表面１２ａに接近する方向に降下させる。このとき、位置合わせリング１３が、図３で示した枠体１１２に形成された凹部１１４にはまるようにする。また、この時点では、位置決めピン１２１と収容凹部１１６との位置関係については考慮しなくてもよい。このようにして、図４に示すように、チャックテーブル１１をチャックテーブルベース１２の表面１２ａに載置する。

チャックテーブルベース１２に載置されたチャックテーブル１１は、例えばチャックテーブル吸着用吸引孔１２６に正圧を作用させた状態とすると、自然回転する状態となっているため、その状態で、図４に示すように、例えば作業者が手動によりチャックテーブル１１を矢印Ａ方向に回転させる。チャックテーブル１１が回転する際、位置決めピン１２１は、その上部が枠体１１２の底部１１３に押圧されて圧縮コイルバネ１２３とともに収容凹部１２４に収容されている。

チャックテーブル１１を少なくとも１回転させる間に、位置決め部１２０によってチャックテーブルベース１２にチャックテーブル１１を固定することができる。具体的には、図３で示した枠体１１２の係合凹部１１６が、チャックテーブル１１の回転にともない位置決め部１２０に対応する位置まで移動すると、位置決めピン１２１の上部に押圧力がかからなくなる。

これにより、収容凹部１２４に収容されて縮んだ状態の圧縮コイルバネ１２３は、その復元力によって、図５に示すように、位置決めピン１２１をチャックテーブルベース１２の表面１２ａから突出させて突出位置に位置づける。その結果、位置決めピン１２１が図３に示した係合凹部１１６に係合することにより、チャックテーブルベース１２にチャックテーブル１１を位置決めして固定する。このように、位置決めピン１２１と係合凹部１１６とが係合して位置決めが行われるため、チャックテーブルベース１２に対し、チャックテーブル１１を常に所定の向きで載置することができる。したがって、チャックテーブル１１を交換しても、交換の前後でチャックテーブル１１の保持面１１１の面内高さにばらつきが生じない。

その後、吸引源１４によってチャックテーブル吸着用吸引孔１２６を通じてチャックテーブル１１の底部１１３を吸引し、チャックテーブルベース１２の表面１２ａでチャックテーブル１１を吸引保持する。このようにしてチャックテーブルベース１２にチャックテーブル１１を装着することにより、被加工物保持機構１０を形成する。

次に、被加工物保持機構１０を備える切削装置１の動作について説明する。被加工物Ｗは、被加工物の一例であって、特に材質等が限定されるものではない。被加工物Ｗは、保護テープＴを介して環状のフレームＦと一体となっており、この状態でカセット３に複数収容されている。

まず、搬入出手段５は、保護テープＴを介してフレームＦと一体となった被加工物Ｗをカセット３から引き出して仮置き領域４に仮置きする。次いで、第１の搬送手段６によって、仮置き領域４に仮置きされた被加工物Ｗをチャックテーブル１１に搬送する。チャックテーブル１１に搬送された被加工物Ｗは、図３〜５に示した吸引路１１５を介して保持面１１１に作用する吸引力によって吸引保持される。チャックテーブル１１の保持面１１１に被加工物Ｗが保持された後、移動基台７とともにチャックテーブル１１を切削送り方向（Ｘ軸方向）に移動させる。この際、撮像手段８が被加工物Ｗの上面側を撮像して切削領域を検出する。チャックテーブル１１が切削手段２０の下方に移動してきたら、回転する切削ブレード２３によって被加工物Ｗを撮像手段８によって検出された切削領域に対し切削を行う。切削時には、切削ブレード２３の切り込み深さが均一となるように制御を行うが、位置決めピン１２１と係合凹部１１６とが係合してチャックテーブル１１の位置決めが行われており、チャックテーブル１１を交換しても、保持面１１１の面内高さにばらつきが生じないため、被加工物Ｗに対する切削ブレード２３の切り込み深さを均一とすることができる。例えば、切削ブレードを用いて半導体ウェーハの表面に所定深さの切削溝を形成した後、裏面を研削して切削溝を裏面側から表出させて個々のチップに分割する方法（先ダイシング法）においては、分割後のチップが横方向に動いて破損するのを防止するために、研削によるチップへの分割が同時に行われることが要求されており、そのためには切削溝の深さを高精度に均一とする必要がある。したがって、先ダイシング法に用いる切削装置では、本発明の被加工物保持機構が有用である。

また、チャックテーブル１１の保持面１１１に多少の面内高さバラツキがある場合は、その情報がメーカーにより事前に知らされている。したがって、チャックテーブル１１を交換しても、チャックテーブルベース１２に対するチャックテーブル１１の位置決めさえ行えば、同じ面内高さバラツキを再現することができ、面内高さバラツキの情報を考慮して切り込み深さの制御を行うことで、被加工物に対する切り込み深さを均一にすることができる。

被加工物Ｗが切削された後、被加工物Ｗに付着した切削屑を除去するため、第２の搬送手段９は、切削後の被加工物Ｗを洗浄手段３０に搬送する。そして、洗浄手段３０により被加工物Ｗを洗浄した後、第１の搬送手段６によって仮置き領域４に被加工物Ｗを仮置きした後、搬入出手段５により洗浄後の被加工物Ｗをカセット３に収容する。

なお、被加工物保持機構１０が適用される装置は、切削装置１に限定されるものではなく、被加工物を保持するチャックテーブルを備える装置であれば、他の装置であってもよい。例えば、被加工物にレーザ光線を照射して加工を行うレーザ加工装置に被加工物保持機構１０を適用することができる。レーザ加工装置に被加工物保持機構１０を適用した場合は、特に、被加工物の内部にレーザ光を集光して改質層を形成する加工において、改質層が形成される深さを均一にすることができる。

以上のとおり、被加工物保持機構１０では、チャックテーブルベース１２にチャックテーブル１１を固定させる位置を位置決めする凸部材からなる位置決め部１２０が配設され、チャックテーブル１１の枠体１１２の底部１１３において位置決めピン１２１が係合する係合凹部１１６が形成されているため、チャックテーブルベース１２においてチャックテーブル１１を必ず所定の向きで載置することができ、チャックテーブルベース１２に対するチャックテーブル１１の装着前後におけるチャックテーブル１１の上面高さにばらつきが発生することがない。
これにより、チャックテーブル１１の上面高さ精度の条件が厳しいレーザ加工による改質層形成や切削加工におけるハーフカットなどを行う場合であっても、被加工物の内部に形成される改質層の位置や被加工物の上面に形成される切削溝の位置に変動が発生することがなくなり、精度の良い加工を可能にする。

位置決め部１２０は、チャックテーブルベース１２において開口して形成された収容凹部１２４と、弾性部材である圧縮コイルバネ１２３とを備えているため、チャックテーブルベース１２にチャックテーブル１１を載置する際に位置決めピン１２１が収容凹部１２４に没入されており、チャックテーブル１１の枠体１１２の底部１１３を位置決めピン１２１によって傷つけることがなく、位置決めピン１２１によってチャックテーブル１１が浮き上がって枠体１１２の底部１１３がチャックテーブルベース１２のエッジ部分に接触することもないため、チャックテーブルベース１２の表面１２ａを傷つけることもない。

１：切削装置２：装置ベース３：カセット４：仮置き領域５：搬入出手段
６：第１の搬送手段７：移動基台８：撮像手段９：第２の搬送手段
１０：被加工物保持機構１１：チャックテーブル１１０：保持部１１１：保持面
１１２：枠体１１３：底部１１４：凹部１１５：吸引路
１１６：係合凹部１２：チャックテーブルベース１２ａ：表面
１２０：位置決め部１２１：位置決めピン１２１ａ：空洞部１２２：引っ掛け穴
１２３：圧縮コイルバネ１２４：収容凹部１２５：被加工物吸着用吸引孔
１２６：チャックテーブル吸着用吸引孔１３：位置合わせリング１４：吸引源
２０：切削手段２１：スピンドル２２：ハウジング２３：切削ブレード
２４：ブレードカバー３０：洗浄手段
Ｗ：被加工物Ｆ：フレームＴ：テープ

Claims

被加工物に加工を施す加工装置に配設され被加工物を保持する被加工物保持機構であって、
該被加工物保持機構は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを上面で保持するチャックテーブルベースと、該チャックテーブルベースの中央において該チャックテーブルベースの上面から突出して配設された位置合わせリングとを備え、
該チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有する保持部と、該チャックテーブルベースに載置される底部を有し該保持面を露出させ該保持部を収容する枠体と、該枠体の該底部に形成され該保持部に貫通する吸引路と、を備え、
該底部の中央部には、該位置合わせリングに係合する凹部が形成され、
該チャックテーブルベースは、該枠体の該底部に当接させて該チャックテーブルを位置決めする位置決め部と、吸引源に連通し且つ該チャックテーブルベースに該チャックテーブルが位置決めされて載置されると該チャックテーブルの該吸引路に連通する吸引孔と、を備え、
該位置決め部は、該チャックテーブルベースの上面から突出して形成された凸部材と、該チャックテーブルベースの上面において開口して形成され該凸部材が収容される収容凹部と、を備え、
該位置決め部は、該チャックテーブルベースの上面から突出して形成された凸部材からなり、
該チャックテーブルの該枠体の該底部には、該凸部材が係合する係合凹部が形成され、
該収容凹部内には、該凸部材を該チャックテーブルベースの上面から突出させ該凸部材が該係合凹部に係合する突出位置に付勢する弾性部材が配設され、
該位置合わせリングが該凹部にはまった状態で該チャックテーブルが回転すると、該凸部材が該底部に押圧されて該弾性部材とともに該収容凹部に収容され、該チャックテーブルの回転にともない該係合凹部が該位置決め部に対応する位置まで移動すると、該弾性部材が該凸部材を該チャックテーブルベースの上面から突出させて該凸部材が該係合凹部に係合することにより該チャックテーブルベースに対して該チャックテーブルが位置決めされることを特徴とする被加工物保持機構。