JP6430244B2 - チャックテーブル機構 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー加工に用いるレーザー加工装置のチャックテーブル機構に関する。

半導体ウエーハや光デバイスウエーハの内部に改質層を形成し、改質層を破断基点として各デバイスチップにウエーハを分割する技術が知られている。この際、改質層を形成するレーザー光線は、ウエーハに対して透過性を有するが、ウエーハの表面に形成された膜に対しては透過性を有さない場合が多いため、膜が被覆されていないウエーハの裏面側からレーザー光線を入射することがある。

ウエーハは、通常、粘着テープを介して環状のフレームにデバイスが形成された表面を露出して固定されて加工される。デバイスをアライメントなどで用いるためであり、レーザー加工後も同様の理由から、デバイスを露出させて固定されている方が効率的な工程となる。

ウエーハの裏面側からレーザー光線を入射する場合には、デバイスが形成された表面をチャックテーブルの保持面で保持し、粘着テープを透過させつつウエーハの裏面からレーザー加工を実施する加工方法が提案されている。そして、デバイスが直接保持面に接触して損傷するのを防ぐために、シート状部材を介して保持する加工方法も提案され、シート状部材を固定する手段を備えたチャックテーブル機構も提案されている（特許文献１)。

特開２０１３−２２９４０３号公報

しかしながら、特許文献１に示されたチャックテーブル機構では、シート状部材の薄化による可撓性の増加により、シート状部材を固定するのが難しくなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シート状部材を容易に固定することができるチャックテーブル機構を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のチャックテーブル機構は、表面にデバイスが形成されたウエーハを保持する保持面を有する保持部と、該保持部を囲繞する枠体とを備えるチャックテーブル機構であって、該保持面と該枠体とを有する円板状のテーブル本体部と、該保持面を覆い、該枠体に至る大きさのシート状部材と、該テーブル本体部の外周に嵌合し、該保持面を覆った該シート状部材の該テーブル本体部からはみ出した外周部を該保持面より下方へ押し下げて固定する環状固定部と、を備え、該テーブル本体部の外周に嵌合した該環状固定部を周方向に回転させ所定の位置に位置づけると、該テーブル本体部の外周と該環状固定部とに形成された係合手段によって、該テーブル本体部と該環状固定部が互いに固定されるとともに、該シート状部材が、可撓性と通気性を備えた材質で形成され、該保持面を覆い、該枠体に至る大きさの本体部と、該枠体の周縁に沿って該本体部に断続的に形成され、該保持面と対応する保持領域と該保持領域の外周の外周部とを区切る複数の断続孔部と、を備えることを特徴とする。

上記チャックテーブル機構は、該係合手段が、該テーブル本体部の外周と該環状固定部のうち、一方に形成された凹部と、他方に形成された凸部とからなり、該凹部に該凸部が嵌合して該テーブル本体部に該環状固定部が固定されるものとすることができる。

本発明のチャックテーブル機構では、シート状部材の外周を環状固定部で保持面より下方に押し下げつつ固定することで、可撓性のあるシート状部材を確実に固定することができるようになった。また、回転によってテーブル本体部と環状固定部と嵌合させるため、シート状部材を確実に固定でき、且つ着脱作業を容易にすることができるという効果も奏する。

図１は、実施形態に係るシート状部材を示す図である。 図２は、実施形態に係るシート状部材が設置されるチャックテーブル機構を分解して示す斜視図である。 図３は、実施形態に係るチャックテーブル機構のテーブル本体部と環状固定部の要部の断面図である。 図４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５は、図２に示されたチャックテーブル機構がウエーハなどを保持する状態を示す斜視図である。 図６は、図２に示されたチャックテーブル機構に保持したウエーハにレーザー加工を施す状態を示す側断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
実施形態に係るチャックテーブル機構を図面に基いて説明する。図１（ａ）は、実施形態に係るチャックテーブル機構のシート状部材の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＩＢ−ＩＢ線に沿う断面図である。図２は、実施形態に係るチャックテーブル機構を分解して示す斜視図である。図３（ａ）は、実施形態に係るチャックテーブル機構のテーブル本体部と環状固定部との固定前の要部の断面図である。図３（ｂ）は、実施形態に係るチャックテーブル機構のテーブル本体部と環状固定部との固定後の要部の断面図である。図４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５は、図２に示されたチャックテーブル機構がウエーハなどを保持する状態を示す斜視図である。図６は、図２に示されたチャックテーブル機構に保持したウエーハにレーザー加工を施す状態を示す側断面図である。

本実施形態に係るチャックテーブル機構１０は、図６に示すレーザー加工装置１を構成する。レーザー加工装置１は、ウエーハＷにレーザー光線Ｌを照射するものである。図６に示すレーザー加工装置１によりレーザー光線Ｌが照射される加工対象であるウエーハＷは、本実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。

ウエーハＷは、図５に示すように、表面ＷＳに格子状に設けられた分割予定ラインＳによって区画された各領域にデバイスＤがそれぞれ形成されている。ウエーハＷは、図５及び図６に示すように、外周縁が環状フレームＦに貼着された粘着テープＴの粘着面ＴａにデバイスＤが複数形成されている表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲが貼着されることで、環状フレームＦに固定される。このために、ウエーハＷは、デバイスＤが複数形成された表面ＷＳが露出した状態で環状フレームＦに固定される。なお、ウエーハＷの表面ＷＳには、図示しないエピ層が形成されている。このエピ層は、レーザー光線Ｌを減衰又は遮断する材料で構成されている。また、粘着テープＴ及び粘着面Ｔａは、レーザー光線Ｌを透過する材料で構成されている。

レーザー加工装置１は、ウエーハＷの内部に改質層Ｋ（図６に示す）を形成する装置である。なお、改質層Ｋとは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。

レーザー加工装置１は、図６に示すように、ウエーハＷを保持するチャックテーブル機構１０と、チャックテーブル機構１０に保持されたウエーハＷに該ウエーハＷを透過する例えば波長が１０６４ｎｍのレーザー光線Ｌを照射するレーザー光線照射手段３０と、チャックテーブル機構１０とレーザー光線照射手段３０とを互いに直交する水平方向と平行なＸ、Ｙ軸方向に相対的に移動させるＸ軸移動手段及びＹ軸移動手段（図示しない）などを少なくとも含んで構成されている。

チャックテーブル機構１０は、ウエーハＷを保持面１２ａで吸引保持するものである。チャックテーブル機構１０は、図２及び図５に示すように、ウエーハＷの表面ＷＳ側を保持面１２ａで吸引保持する円板状のテーブル本体部１１と、シート状部材２０と、テーブル本体部１１に着脱自在に締結される環状固定部１５とを含んで構成されている。

テーブル本体部１１は、レーザー加工前のウエーハＷが保持面１２ａ上に載置されて、環状フレームＦの開口に貼着されたウエーハＷを保持するものである。テーブル本体部１１は、ウエーハＷを吸引保持する保持面１２ａを有する保持部１２と、保持部１２を囲繞する枠体１３とを備える。即ち、テーブル本体部１１は、保持面１２ａと枠体１３とを有する。保持部１２は、ポーラスセラミック等の多孔質材から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、保持面１２ａに載置されたウエーハＷを吸引することで保持する。枠体１３は、ステンレス鋼などの金属で構成され、円環状に形成されている。

テーブル本体部１１は、Ｘ軸移動手段によりＸ軸方向に加工送りされ、かつ回転駆動源（図示せず）により中心軸線回りに回転されるとともに、Ｙ軸移動手段によりＹ軸方向に割り出し送りされる。また、テーブル本体部１１の周囲には、エアーアクチュエータにより駆動してウエーハＷの周囲の環状フレームＦを挟持するクランプ部１４が複数設けられている。

シート状部材２０は、図２及び図６に示すテーブル本体部１１の保持部１２の保持面１２ａを覆い、枠体１３に至る大きさに形成されている。シート状部材２０は、保持面１２ａに対面するウエーハＷ表面ＷＳのデバイスＤを保護するものである。シート状部材２０は、超高分子量ポリエチレンなどの合成樹脂からなる多孔質フィルムであって、可撓性と通気性と離型性を備えた材質で形成されている。シート状部材２０は、保持部１２の保持面１２ａよりも直径の大きな円形である。なお、本実施形態では、シート状部材２０の直径は、３４０ｍｍに形成され、厚さが０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度、例えば、０．１８ｍｍ程度に形成されている。

シート状部材２０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、保持部１２の保持面１２ａを覆い、枠体１３に至る大きさの本体部２１と、複数の断続孔部２２とを備える。本体部２１の直径は、枠体１３の外径即ちテーブル本体部１１の外径よりも大きく形成されている。断続孔部２２は、枠体１３の周縁（外縁）に沿って、本体部２１に断続して形成され、保持面１２ａと対応する本体部保持領域２３と、本体部保持領域２３の外周の外周部２４とに本体部２１を区切るものである。断続孔部２２は、本体部２１に開口した孔であり、平面形状が本体部２１の中心を曲率の中心とする円弧状に形成され、本体部２１の周方向に間隔をあけて等間隔に配置されている。

断続孔部２２により区切られる本体部２１の本体部保持領域２３は、シート状部材２０がチャックテーブル機構１０のテーブル本体部１１を覆うと、保持面１２ａ及び枠体１３の上面に重なる。本体部２１の外周部２４は、シート状部材２０がチャックテーブル機構１０のテーブル本体部１１を覆うと、枠体１３の外周面に重なり、外周に環状固定部１５が嵌合して、枠体１３の外周面と環状固定部１５との間に挟まれる。このために、断続孔部２２は、シート状部材２０がチャックテーブル機構１０のテーブル本体部１１を覆うと、枠体１３の角部１３ａに重なる。なお、本実施形態では、シート状部材２０の外周部２４の幅は、２０ｍｍ程度に形成されている。

環状固定部１５は、ステンレス鋼などの金属で構成され、円環状に形成されている。環状固定部１５は、テーブル本体部１１の枠体１３の外周に嵌合し、保持面１２ａを覆ったシート状部材２０のテーブル本体部１１の枠体１３の外縁からはみ出した外周部２４を枠体１３の外周面との間に挟んで保持面１２ａより下方に押し下げて固定するものである。

チャックテーブル機構１０は、テーブル本体部１１と環状固定部１５とを互いに固定するテーブル本体部１１に設けられたテーブル本体部側係合手段４０（係合手段に相当する）と、環状固定部１５に設けられた環状固定部側係合手段５０（係合手段に相当する）とを備えている。

テーブル本体部側係合手段４０は、テーブル本体部１１の枠体１３の外周に形成されている。テーブル本体部側係合手段４０は、枠体１３の外周面のうちの保持面１２ａから離れた側の縁部から外周方向に突出した外周突出部４１と、外周突出部４１の先端に連なりテーブル本体部１１の周方向に延在した周方向延在部４２とを備えて、平板状に形成されている。周方向延在部４２には、当該周方向延在部４２を貫通した凹部４３が設けられている。即ち、テーブル本体部側係合手段４０には、凹部４３が設けられている。

環状固定部側係合手段５０は、環状固定部１５の外周に設けられている。環状固定部側係合手段５０は、環状固定部１５の外周面から中心軸線と平行に保持面１２ａから離れる方向に突出した軸線方向延在部５１と、軸線方向延在部５１の先端から外周方向に突出した外周突出部５２とを備えて、側方からみてＬ字状に形成されている。外周突出部５２には、保持面１２ａ側に突出した凸部５３と、さらに外周方向に突出した棒状の把持部５４とを備える。テーブル本体部側係合手段４０と、環状固定部側係合手段５０とは、凹部４３内に凸部５３が嵌合して、テーブル本体部１１に環状固定部１５が固定される。このように、係合手段４０，５０は、テーブル本体部１１の外周と環状固定部１５のうち、一方に形成された凹部４３と、他方に形成された凸部５３とからなり、凹部４３に凸部５３が嵌合して、テーブル本体部１１に環状固定部１５が固定される。また、係合手段４０，５０は、周方向に間隔をあけて複数設けられるのが望ましく、本実施形態では、係合手段４０，５０は、周方向に等間隔に２つずつ設けられ、テーブル本体部側係合手段４０は、互いに隣り合うクランプ部１４間の中央に設けられている。また、係合手段４０，５０は、互いに嵌合した状態でクランプ部１４よりも中心軸線方向に保持面１２ａから離間した位置に配置されている。

次に、前述した構成のチャックテーブル機構１０の組み立て方法について説明する。環状固定部１５が嵌合していない状態で、テーブル本体部１１の保持面１２ａにシート状部材２０の本体部保持領域２３を重ね、断続孔部２２をテーブル本体部１１の枠体１３の角部１３ａに重ねる。そして、シート状部材２０の外周部２４をテーブル本体部１１の枠体１３の外周面に押し付けながら、環状固定部１５をテーブル本体部１１の枠体１３の外周に嵌合させる。そして、図３（ａ）に示すように、テーブル本体部側係合手段４０と、環状固定部側係合手段５０とが周方向に並び、環状固定部側係合手段５０の外周突出部５２がテーブル本体部側係合手段４０よりも保持面１２ａから離れる位置に位置付けて、環状固定部１５をテーブル本体部１１の枠体１３の外周に嵌合させる。

そして、テーブル本体部側係合手段４０の凹部４３と環状固定部側係合手段５０の凸部５３とが近づく方向に、把持部５４を把持しながらテーブル本体部１１の外周に嵌合した環状固定部１５を周方向に回転させる。すると、凸部５３上をテーブル本体部側係合手段４０が乗り上げて、図３（ｂ）に示すように、凹部４３に凸部５３が嵌合する。こうして、環状固定部１５を凹部４３に凸部５３が嵌合する所定の位置に位置付けると、係合手段４０，５０によって、図４及び図５に示すように、テーブル本体部１１と環状固定部１５とが互いに固定される。このとき、シート状部材２０の断続孔部２２がテーブル本体部１１の枠体１３の角部１３ａに重なっているので、シート状部材２０がテーブル本体部１１の枠体１３の角部１３ａにおいて確実に屈曲して、保持面１２ａに本体部保持領域２３を密着させることができる。

前述した構成のチャックテーブル機構１０を備えたレーザー加工装置１は、テーブル本体部１１の保持部１２の保持面１２ａ上にシート状部材２０を介して、ウエーハＷの表面ＷＳを吸引保持し、かつ、クランプ部１４により環状フレームＦを挟持する。すると、粘着テープＴの粘着面Ｔａが主に枠体１３の角部１３ａ上でシート状部材２０に対面する。そして、レーザー加工装置１は、Ｘ軸移動手段、Ｙ軸移動手段、回転駆動源によりチャックテーブル機構１０に保持したウエーハＷとレーザー光線照射手段３０とを分割予定ラインＳに沿って相対的に移動させながらレーザー光線照射手段３０からウエーハＷの裏面ＷＲに向けてレーザー光線Ｌを照射して、分割予定ラインＳに改質層Ｋを形成する。全ての分割予定ラインＳに改質層Ｋを形成すると、レーザー光線照射手段３０からのレーザー光線Ｌの照射を停止する。そして、改質層Ｋが形成されたウエーハＷは、次工程などに搬送された後、改質層Ｋを基点としてデバイスチップに分割される。

以上のように、本実施形態に係るチャックテーブル機構１０によれば、シート状部材２０の外周部２４を環状固定部１５で保持面１２ａより下方に押し下げつつ固定することで、可撓性のあるシート状部材２０を確実に固定することができるようになった。また、枠体１３の外周に嵌合した環状固定部１５を周方向に回転して、テーブル本体部側係合手段４０と環状固定部側係合手段５０とを嵌合させて、テーブル本体部１１と環状固定部１５とを固定することができる。このように、環状固定部１５の回転によってテーブル本体部１１と環状固定部１５と固定できるため、シート状部材２０を確実に固定でき、シート状部材２０を容易に固定することができる。

また、チャックテーブル機構１０は、テーブル本体部側係合手段４０が凹部４３を備え、環状固定部側係合手段５０が凸部５３を備えているので、テーブル本体部１１と環状固定部１５とを容易に固定することができる。また、チャックテーブル機構１０は、係合手段４０，５０が互いに嵌合した状態でクランプ部１４よりも中心軸線方向に保持面１２ａから離間した位置に配置されている。このために、チャックテーブル機構１０は、吸引保持したウエーハＷを貼着した粘着テープＴと係合手段４０，５０とが干渉することを抑制することができる。

また、チャックテーブル機構１０は、シート状部材２０が枠体１３の周縁に沿って本体部２１に断続的に開口した断続孔部２２が枠体１３の角部１３ａに重なる。このために、シート状部材２０は、断続孔部２２が粘着テープＴとの接触面積を削減することとなる。したがって、シート状部材２０は、粘着テープＴが貼着する恐れを低減させることができ、レーザー加工終了時に粘着テープＴが剥がれなくなることを抑制でき、レーザー加工後のウエーハＷの搬出を確実に行うことができる。

また、チャックテーブル機構１０は、シート状部材２０の本体部２１に断続的に開口した断続孔部２２が枠体１３の角部１３ａに重なるので、枠体１３の角部１３ａで確実に屈曲させることができ、本体部保持領域２３を保持面１２ａに密に接触させて沿わせることができ、外周部２４を枠体１３の外周面に密に接触させて沿わせることができる。したがって、シート状部材２０は、外周部２４が保持面１２ａより垂れ下がって枠体１３の外周面に沿わされる際に、保持面１２ａを覆う本体部保持領域２３への影響を最小限に抑え、保持面１２ａを覆う本体部保持領域２３がうねることなく、平らな状態を維持することができる。したがって、シート状部材２０は、チャックテーブル機構１０に固定する事が容易になった。

前述した実施形態では、テーブル本体部側係合手段４０に凹部４３を設け、環状固定部側係合手段５０に凸部５３を設けたが、本発明では、テーブル本体部側係合手段４０に凸部５３を設け、環状固定部側係合手段５０に凹部４３を設けてもよい。また、本発明では、凹部４３が、テーブル本体部側係合手段４０や環状固定部側係合手段５０を貫通せずに、これらに設けられた凹みであってもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１０ チャックテーブル機構
１１ テーブル本体部
１２ 保持部
１２ａ 保持面
１３ 枠体
１５ 環状固定部
２０ シート状部材
２１ 本体部
２２ 断続孔部
２３ 本体部保持領域
２４ 外周部
４０ テーブル本体部側係合手段（係合手段）
４３ 凹部
５０ 環状固定部側係合手段（係合手段）
５３ 凸部
Ｗ ウエーハ
ＷＳ 表面
Ｄ デバイス

Claims (2)

1. 表面にデバイスが形成されたウエーハを保持する保持面を有する保持部と、該保持部を囲繞する枠体とを備えるチャックテーブル機構であって、
   該保持面と該枠体とを有する円板状のテーブル本体部と、
   該保持面を覆い、該枠体に至る大きさのシート状部材と、
   該テーブル本体部の外周に嵌合し、該保持面を覆った該シート状部材の該テーブル本体部からはみ出した外周部を該保持面より下方へ押し下げて固定する環状固定部と、を備え、
   該テーブル本体部の外周に嵌合した該環状固定部を周方向に回転させ所定の位置に位置づけると、該テーブル本体部の外周と該環状固定部とに形成された係合手段によって、該テーブル本体部と該環状固定部が互いに固定されるとともに、
   該シート状部材は、
   可撓性と通気性を備えた材質で形成され、該保持面を覆い、該枠体に至る大きさの本体部と、
   該枠体の周縁に沿って該本体部に断続的に形成され、該保持面と対応する保持領域と該保持領域の外周の外周部とを区切る複数の断続孔部と、
   を備えることを特徴とするチャックテーブル機構。
2. 該係合手段は、該テーブル本体部の外周と該環状固定部のうち、一方に形成された凹部と、他方に形成された凸部とからなり、該凹部に該凸部が嵌合して該テーブル本体部に該環状固定部が固定されることを特徴とする請求項１記載のチャックテーブル機構。

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