JP6579930B2 - 加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、板状の被加工物を加工する加工装置に関する。
半導体ウェーハやパッケージ基板等に代表される板状の被加工物を複数のチップへと分割する際には、例えば、切削装置やレーザー加工装置等の加工装置が使用される。これらの加工装置には、エジェクタ等のポンプで形成した真空を利用して被加工物を吸引、保持するチャックテーブルが設けられている(例えば、特許文献1参照)。
被加工物は、例えば、下面にダイシングテープ等と呼ばれる粘着テープが貼り付けられた状態で、このチャックテーブルに吸引、保持される。粘着テープの外周部分には、分割後の被加工物(複数のチップ)をまとめて搬送等できるように、環状のフレームが固定されている。
ところで、被加工物の分割時に使用される上述の粘着テープは使い捨てなので、製造コストの点において改善の余地がある。近年では、粘着テープを用いることなく分割後の被加工物(複数のチップ)を保持できるように、各チップに対応する吸引部を備えた治具テーブル等も提案されている(例えば、特許文献2,3参照)。
特開2004−200440号公報 特開2013−65603号公報 特開2014−116486号公報
しかしながら、上述のような治具テーブルでは、ある程度までチップを小型化すると、各チップに作用する吸引力が不足してチップを適切に保持できなくなる。分割後の被加工物を吸引、保持して搬送する搬送ユニットについても、同様の問題が発生していた。本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、真空を利用しなくても被加工物を保持して加工できる加工装置を提供することである。
本発明の一側面によれば、強磁性を示す物質を含んで形成された被加工物を加工する加工装置であって、被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持した被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルに被加工物を搬入し、又は該チャックテーブルから被加工物を搬出する搬送手段と、を備え、該チャックテーブルは、該保持面側に設けられ被加工物を磁力で保持する第1磁力保持部と、被加工物に貼り付けられた粘着テープの外縁部を吸引して保持できるように開口した吸引路と、を有し、該搬送手段は、被加工物を磁力で保持する第2磁力保持部と、粘着テープの外縁部に固定された支持部材を吸引して保持する吸引保持部と、を有し、該吸引保持部を吸引源に接続する吸引路には、圧力センサーが設けられていることを特徴とする加工装置が提供される。
本発明の一側面において、該第1磁力保持部及び該第2磁力保持部の一方には電磁石が用いられ、該第1磁力保持部及び該第2磁力保持部の他方には永久磁石が用いられることが好ましい。
本発明の一側面に係る加工装置は、強磁性を示す物質を含んで形成された被加工物を磁力で保持するチャックテーブルと、この被加工物又は被加工物を支持する支持部材を磁力で保持する搬送手段と、を備えるので、真空を利用しなくても被加工物を保持して加工できる。
加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図2(A)は、本実施形態に係るチャックテーブルの構造を模式的に示す一部断面側面図であり、図2(B)は、第1変形例に係るチャックテーブルの構造を模式的に示す一部断面側面図であり、図2(C)は、第2変形例に係るチャックテーブルの構造を模式的に示す一部断面側面図であり、図2(D)は、第3変形例に係るチャックテーブルの構造を模式的に示す一部断面側面図である。 図3(A)は、本実施形態に係る搬送ユニットの構造を模式的に示す一部断面側面図であり、図3(B)は、第1変形例に係る搬送ユニットの構造を模式的に示す一部断面側面図であり、図3(C)は、第2変形例に係る搬送ユニットの構造を模式的に示す一部断面側面図であり、図3(D)は、第3変形例に係る搬送ユニットの構造を模式的に示す一部断面側面図である。 変形例に係る加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。
添付図面を参照して、本発明の一側面に係る実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る加工装置(切削装置)2の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、本実施形態では、板状の被加工物を切削加工する加工装置(切削装置)2について説明するが、本発明に係る加工装置は、被加工物をレーザー光線で加工するレーザー加工装置等でも良い。
図1に示すように、加工装置2は、各構造を支持する基台4を備えている。基台4の中央には、X軸方向(前後方向、加工送り方向)に長い矩形の開口4aが形成されている。この開口4a内には、X軸移動テーブル6、X軸移動テーブル6をX軸方向に移動させるX軸移動機構(不図示)、及びX軸移動機構を覆う防塵防滴カバー8が配置されている。
X軸移動テーブル6の上方には、板状の被加工物11を保持するチャックテーブル10が設けられている。図1に示すように、被加工物11は、例えば、強磁性を示す鉄、コバルト、ニッケル等の物質を含んで形成された矩形のパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板、半導体ウェーハ等であり、その下面には、粘着テープ(粘着フィルム)13が貼り付けられている。
ただし、被加工物11の形状等に制限はない。また、粘着テープ13の外縁部に環状のフレーム(支持部材)15(図2(D)等参照)を固定することもできる。この場合、被加工物11は、粘着テープ13を介して環状のフレーム15に支持される。
チャックテーブル10は、上述のX軸移動機構によってX軸移動テーブル6と共にX軸方向に移動する。また、チャックテーブル10は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、Z軸方向(鉛直方向)に概ね平行な回転軸の周りに回転する。チャックテーブル10の上面は、被加工物11を保持する保持面10aになっている。チャックテーブル10の詳細については後述する。
基台4の上面には、2組の切削ユニット(加工ユニット、加工手段)12を支持する門型の支持構造14が、開口4aを跨ぐように配置されている。支持構造14の前面上部には、各切削ユニット12をY軸方向(左右方向、割り出し送り方向)及びZ軸方向に移動させる2組の切削ユニット移動機構16が設けられている。
各切削ユニット移動機構16は、支持構造14の前面に配置されY軸方向に平行な一対のY軸ガイドレール18を共通に備えている。Y軸ガイドレール18には、各切削ユニット移動機構16を構成するY軸移動プレート20がスライド可能に取り付けられている。各Y軸移動プレート20の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール18に平行なY軸ボールネジ22がそれぞれ螺合されている。
各Y軸ボールネジ22の一端部には、Y軸パルスモータ24が連結されている。Y軸パルスモータ24でY軸ボールネジ22を回転させれば、Y軸移動プレート20は、Y軸ガイドレール18に沿ってY軸方向に移動する。
各Y軸移動プレート20の表面(前面)には、Z軸方向に平行な一対のZ軸ガイドレール26が設けられている。Z軸ガイドレール26には、Z軸移動プレート28がスライド可能に取り付けられている。各Z軸移動プレート28の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール26に平行なZ軸ボールネジ30がそれぞれ螺合されている。
各Z軸ボールネジ30の一端部には、Z軸パルスモータ32が連結されている。Z軸パルスモータ32でZ軸ボールネジ30を回転させれば、Z軸移動プレート28は、Z軸ガイドレール26に沿ってZ軸方向に移動する。
各Z軸移動プレート28の下部には、切削ユニット12が設けられている。この切削ユニット12は、回転軸となるスピンドル(不図示)の一端側に装着された円環状の切削ブレード34を備えている。切削ブレード34の近傍には、純水等の切削液(加工液)を供給するノズル(不図示)が配置されている。また、切削ブレード34に隣接する位置には、チャックテーブル10に保持された被加工物11等を撮像するカメラ36が設けられている。
各切削ユニット移動機構16でY軸移動プレート20をY軸方向に移動させれば、切削ユニット12及びカメラ36はY軸方向に移動する。また、各切削ユニット移動機構16でZ軸移動プレート28をZ軸方向に移動させれば、切削ユニット12及びカメラ36はZ軸方向に移動する。
支持構造14の前方側、かつX軸移動機構(開口4a)の一方側の領域には、加工前の被加工物11を載せる搬入側テーブル42が配置されている。搬入側テーブル42の上面は、被加工物11を保持する保持面42aになっている。この保持面42aの角部には、被加工物11の位置を規定するL字状の位置決め部材44が配置されている。
支持構造14の前方側、かつX軸移動機構(開口4a)の他方側の領域には、加工後の被加工物11を載せる搬出側テーブル46が配置されている。すなわち、X軸移動機構(開口4a)は、搬入側テーブル42と搬出側テーブル46とで挟まれている。搬出側テーブル46の上面は、被加工物11を保持する保持面46aになっている。
搬入側テーブル42及び搬出側テーブル46の近傍には、加工前の被加工物11を搬入側テーブル42からチャックテーブル10へと搬送(搬入)し、加工後の被加工物11をチャックテーブル10から搬出側テーブル46へと搬送(搬出)する搬送ユニット(搬送手段)48が設けられている。搬送ユニット48の詳細については後述する。
X軸移動機構(開口4a)と搬出側テーブル46との間の領域には、エアーを噴射するノズル50が配置されている。このノズル50は、被加工物11を保持した搬送ユニット48が搬出側テーブル46の上方へと移動する間に、被加工物11等にエアーを吹き付ける。これにより、被加工物11等に付着した切削液を乾燥させて除去できる。
このように構成された加工装置2で被加工物11を切削加工する際には、例えば、搬入側テーブル42に載せた被加工物11を搬送ユニット48でチャックテーブル10に搬送する。次に、被加工物11の第1方向に伸びる加工予定ラインに切削ブレード34を合わせ、チャックテーブル10をX軸方向に移動しながら、回転させた切削ブレード34を被加工物11に切り込ませる。これにより、被加工物11は、対象の加工予定ラインに沿って切削加工される。
対象の加工予定ラインに沿って被加工物11を切削加工した後には、切削ブレード34をY軸方向に移動させて、隣接する加工予定ラインに切削ブレード34を合わせる。そして、チャックテーブル10をX軸方向に移動しながら、回転させた切削ブレード34を被加工物11に切り込ませる。
この手順を繰り返し、第1方向に伸びる全ての加工予定ラインに沿って被加工物11を切削加工した後には、チャックテーブル10を回転させて、第2方向に伸びる加工予定ラインに切削ブレード34を合わせる。そして、この加工予定ラインに沿って被加工物11を切削加工する。同様に、第2方向に伸びる残りの加工予定ラインに沿って被加工物11を順に切削加工する。
このように、第1方向及び第2方向に伸びる全ての加工予定ラインに沿って被加工物11を切削加工することで、被加工物11を複数のチップに分割できる。分割後の被加工物11(複数のチップ)は、搬送ユニット48で搬出側テーブル46へと搬送される。
図2(A)は、本実施形態に係るチャックテーブル10の構造を模式的に示す一部断面側面図である。図2(A)に示すように、本実施形態に係るチャックテーブル10は、被加工物11に対応した大きさの支持プレート62を備えている。支持プレート62の形状は任意だが、ここでは、平面視で矩形の支持プレート62を用いる。支持プレート62の上面側には、複数の磁石(第1磁力保持部)64が配置されている。
各磁石64は、永久磁石又は電磁石である。また、各磁石64は、例えば、被加工物11を分割して得られる複数のチップに対応した位置に設けられている。上述のように、被加工物11は、強磁性を示す物質を含んで形成されているので、各磁石64と被加工物11との間に発生する磁力(引力)で被加工物11を保持できる。分割によって得られる複数のチップは、例えば、各磁石64によって発生する磁力で個別に保持される。ただし、各磁石64は、必ずしも複数のチップに対応した位置に設けられていなくて良い。
なお、複数の磁石64の上方には、カバープレート66が配置されている。このカバープレート66の上面が、チャックテーブル10の保持面10aとなる。ただし、カバープレート66は省略されても良い。
図2(B)は、第1変形例に係るチャックテーブル72の構造を模式的に示す一部断面側面図である。ここで、第1変形例に係るチャックテーブル72の構成要素の多くは、上述したチャックテーブル10の構成要素と共通している。よって、共通の構成要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
第1変形例に係るチャックテーブル72は、粘着テープ13の外縁部を吸引、保持できるように構成されている。具体的には、支持プレート62には、上面の外縁部に開口された吸引路62aが設けられている。この吸引路62aは、バルブ(不図示)等を介してエジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。これにより、粘着テープ13の外縁部を吸引源の負圧で吸引、保持できる。
図2(C)は、第2変形例に係るチャックテーブル74の構造を模式的に示す一部断面側面図である。ここで、第2変形例に係るチャックテーブル74の構成要素の多くは、上述したチャックテーブル10の構成要素と共通している。よって、共通の構成要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
第2変形例に係るチャックテーブル74は、粘着テープ13を用いなくても被加工物11を切削加工できるように構成されている。具体的には、支持プレート62の上面に、被加工物11の加工予定ラインに対応する溝62bが形成されている。この溝の幅62bは、例えば、切削ブレード34の厚み(幅)よりも大きい。
これにより、粘着テープ13を用いなくても、切削ブレード34を十分に深く切り込ませて被加工物11を完全に切断できる。なお、このチャックテーブル74では、カバープレート66が省略されており、支持プレート62の上面(磁石64の上面)が保持面10aになっている。
図2(D)は、第3変形例に係るチャックテーブル76の構造を模式的に示す一部断面側面図である。ここで、第3変形例に係るチャックテーブル76の構成要素の多くは、上述したチャックテーブル10の構成要素と共通している。よって、共通の構成要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
第3変形例に係るチャックテーブル76は、粘着テープ13の外縁部に固定された環状のフレーム(支持部材)15を保持できるように構成されている。すなわち、支持プレート62の外側には、フレーム15を固定する複数のクランプ68が設けられている。なお、各クランプ68は、磁力でフレーム15を固定できるように構成されても良い。
図3(A)は、本実施形態に係る搬送ユニット48の構造を模式的に示す一部断面側面図である。図3(A)に示すように、本実施形態に係る搬送ユニット48は、被加工物11の全体を保持できる大きさの保持プレート82を備えている。保持プレート82の形状は任意だが、ここでは、平面視で矩形の保持プレート82を用いる。保持プレート82の下面側には、複数の磁石(第2磁力保持部)84が配置されている。
各磁石84は、永久磁石又は電磁石である。また、各磁石84は、例えば、被加工物11を分割して得られる複数のチップに対応した位置に設けられている。上述のように、被加工物11は、強磁性を示す物質を含んで形成されているので、各磁石84と被加工物11との間に発生する磁力(引力)で被加工物11を保持できる。分割によって得られる複数のチップは、例えば、各磁石84によって発生する磁力で個別に保持される。ただし、各磁石84は、必ずしも複数のチップに対応した位置に設けられていなくて良い。
なお、チャックテーブル10等の磁石64及び搬送ユニット48の磁石84の少なくとも一方には電磁石が用いられる。このように、磁石64及び磁石84の少なくとも一方を電磁石として、磁石64又は磁石84と被加工物11との間に作用する磁力を調整できるようにすれば、チャックテーブル10等と搬送ユニット48との間で被加工物11の受け渡しが可能になる。
例えば、チャックテーブル10から搬送ユニット48へと被加工物11を受け渡す場合には、磁石64と被加工物11との間に作用する磁力よりも、磁石84と被加工物11との間に作用する磁力を大きくすれば良い。一方、搬送ユニット48からチャックテーブル10へと被加工物11を受け渡す場合には、磁石84と被加工物11との間に作用する磁力よりも、磁石64と被加工物11との間に作用する磁力を大きくすれば良い。
なお、複数の磁石84の下方には、カバープレート86が配置されている。このカバープレート86の下面が、被加工物11を保持する保持面48aとなる。ただし、カバープレート86は省略されても良い。
図3(B)は、第1変形例に係る搬送ユニット(搬送手段)92の構造を模式的に示す一部断面側面図である。この搬送ユニット92は、粘着テープ13の外縁部に固定された環状のフレーム(支持部材)15を保持できるように構成されている。なお、ここでは、強磁性を示す物質を含んで形成されたフレーム15が用いられる。
搬送ユニット92は、フレーム15に対応した大きさの保持フレーム102を備えている。保持フレーム102の下面外側の領域には、フレーム15を保持する複数の保持部104が設けられている。各保持部104の下面側には、それぞれ磁石(第2磁力保持部)106が配置されている。各磁石106は、永久磁石又は電磁石である。
上述のように、フレーム15は、強磁性を示す物質を含んで形成されているので、各磁石104とフレーム15との間に発生する磁力(引力)でフレーム15を保持できる。つまり、フレーム15(及び粘着テープ13)を介して被加工物11を保持できる。なお、磁石64及び磁石106の少なくとも一方には電磁石が用いられる。これにより、チャックテーブル10等と搬送ユニット92との間で被加工物11(フレーム15)の受け渡しが可能になる。
図3(C)は、第2変形例に係る搬送ユニット(搬送手段)94の構造を模式的に示す一部断面側面図である。ここで、第2変形例に係る搬送ユニット94の構成要素の多くは、上述した搬送ユニット48,92の構成要素と共通している。よって、共通の構成要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
第2変形例に係る搬送ユニット94は、搬送ユニット48と搬送ユニット92とを組み合わせるようにして構成される。具体的には、上述した保持フレーム102の下面中央の領域に、保持プレート82が設けられている。これにより、被加工物11、フレーム15の両方を磁力で保持できる。
図3(D)は、第3変形例に係る搬送ユニット(搬送手段)96の構造を模式的に示す一部断面側面図である。ここで、第3変形例に係る搬送ユニット96の構成要素の多くは、上述した搬送ユニット48,92の構成要素と共通している。よって、共通の構成要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
第3変形例に係る搬送ユニット96は、保持フレーム102の下面外側の領域に、フレーム15を吸引、保持する複数の吸引保持部108が設けられている。この吸引保持部108は、吸引路(不図示)等を介してエジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。また、保持フレーム102の下面中央の領域には、保持プレート82が設けられている。これにより、被加工物11を磁力で保持しながら、フレーム15を吸引、保持できる。
なお、第3変形例に係る搬送ユニット96のように、磁力による保持と吸引による保持とを併用する際には、例えば、吸引路に圧力センサーを設け、対象物が適切に保持されているか否かを判定できるようにすることが望ましい。例えば、圧力センサーの測定値が閾値より低い場合(又は、閾値以下の場合)には、対象物が適切に保持されており、圧力センサーの測定値が閾値以上の場合(又は、閾値より高い場合)には、対象物が適切に保持されていないと判定する。これにより、対象物の脱落等を防止できる。
図4は、変形例に係る加工装置(切削装置)112の構成例を模式的に示す斜視図である。ここで、変形例に係る加工装置112の構成要素の多くは、上述した加工装置2の構成要素と共通している。よって、共通の構成要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図4に示すように、変形例に係る加工装置112は、各構造を支持する基台4を備えている。基台4の前方の角部には、矩形の開口4bが形成されており、この開口4b内には、カセット支持台114が昇降可能に設置されている。カセット支持台114の上面には、フレーム15に支持された複数の被加工物11を収容する直方体状のカセット116が載せられる。なお、図1では、説明の便宜上、カセット116の輪郭のみを示している。
カセット支持台114の側方には、X軸方向に長い矩形の開口4cが形成されている。この開口4c内には、X軸移動テーブル6、X軸移動機構(不図示)、及び防塵防滴カバー8が配置されている。X軸移動テーブル6の上方には、上述した第3変形例に係るチャックテーブル76が設けられている。
基台4の上面には、2組の切削ユニット12を支持する門型の支持構造14が、開口4cを跨ぐように配置されている。支持構造14の前面上部には、各切削ユニット12をY軸方向及びZ軸方向に移動させる2組の切削ユニット移動機構16が設けられている。開口4cに対して開口4bと反対側の位置には、円形の開口4dが形成されている。開口4d内には、切削加工後の被加工物11等を洗浄する洗浄ユニット118が配置されている。
カセット支持台114及び洗浄ユニット118の近傍には、上述した第2変形例に係る搬送ユニット94が設けられている。なお、この搬送ユニット94は、フレーム15を把持する把持部120を備えており、例えば、カセット116に収容されているフレーム15を、隣接するガイドレール122に引き出すことができる。
以上のように、本実施形態又は変形例に係る加工装置(切削装置)2,112は、強磁性を示す物質を含んだ被加工物11を磁力で保持するチャックテーブル10,76等と、この被加工物11又は被加工物11を支持するフレーム(支持部材)15を磁力で保持する搬送ユニット(搬送手段)48,94等と、を備えるので、真空を利用しなくても被加工物11を保持して加工できる。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、被加工物11をチャックテーブルへと搬送(搬入)する搬送ユニットと、加工後の被加工物11をチャックテーブルから搬送(搬出)する搬送ユニットとを別にしても良い。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
2,112 加工装置(切削装置)
4 基台
4a,4b,4c,4d 開口
6 X軸移動テーブル
8 防塵防滴カバー
10,72,74,76 チャックテーブル
10a 保持面
12 切削ユニット(加工ユニット、加工手段)
14 支持構造
16 切削ユニット移動機構
18 Y軸ガイドレール
20 Y軸移動プレート
22 Y軸ボールネジ
24 Y軸パルスモータ
26 Z軸ガイドレール
28 Z軸移動プレート
30 Z軸ボールネジ
32 Z軸パルスモータ
34 切削ブレード
36 カメラ
42 搬入側テーブル
42a 保持面
44 位置決め部材
46 搬出側テーブル
46a 保持面
48,92,94,96 搬送ユニット(搬送手段)
48a 保持面
50 ノズル
62 支持プレート
62a 吸引路
62b 溝
64 磁石(第1磁力保持部)
66 カバープレート
68 クランプ
82 保持プレート
84 磁石(第2磁力保持部)
86 カバープレート
102 保持フレーム
104 保持部
106 磁石(第2磁力保持部)
108 吸引保持部
114 カセット支持台
116 カセット
118 洗浄ユニット
120 把持部
122 ガイドレール
11 被加工物
13 粘着テープ
15 フレーム

Claims (2)

  1. 強磁性を示す物質を含んで形成された被加工物を加工する加工装置であって、
    被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持した被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルに被加工物を搬入し、又は該チャックテーブルから被加工物を搬出する搬送手段と、を備え、
    該チャックテーブルは、該保持面側に設けられ被加工物を磁力で保持する第1磁力保持部と、被加工物に貼り付けられた粘着テープの外縁部を吸引して保持できるように開口した吸引路と、を有し、
    該搬送手段は、被加工物を磁力で保持する第2磁力保持部と、粘着テープの外縁部に固定された支持部材を吸引して保持する吸引保持部と、を有し、
    該吸引保持部を吸引源に接続する吸引路には、圧力センサーが設けられていることを特徴とする加工装置。
  2. 該第1磁力保持部及び該第2磁力保持部の一方には電磁石が用いられ、該第1磁力保持部及び該第2磁力保持部の他方には永久磁石が用いられることを特徴とする請求項1記載の加工装置。
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