JP6713195B2 - チャックテーブル - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を吸引、保持するチャックテーブルに関する。

半導体ウェーハやパッケージ基板等の被加工物を加工する加工装置には、例えば、被加工物を負圧（真空）で吸引、保持するチャックテーブルが設けられている。このチャックテーブルによって被加工物を吸引、保持することで、被加工物を十分に高い精度で加工できる。

近年では、加工前後の被加工物を取り扱い易くするために、被加工物よりも径の大きい粘着テープを被加工物に貼り付け、粘着テープの外縁部に環状のフレームを固定した被加工物ユニット（フレームユニット）を形成する機会が増えている。この場合、チャックテーブルは、被加工物ユニットの全体を保持できるように構成される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２１４６４号公報

上述した被加工物の加工時には、加工屑の排出や各部の冷却等を促進するために、被加工物及び工具に純水等の加工液を供給するのが一般的である。しかしながら、被加工物ユニットとチャックテーブルとの間には僅かな隙間があるので、加工屑を含んだ加工液がこの隙間に吸い込まれてチャックテーブル（特に、負圧の伝達経路）が目詰まりし易いという問題があった。

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、隙間から侵入する液体による目詰まりを防止できるチャックテーブルを提供することである。

本発明の一態様によれば、板状の被加工物を加工する加工装置に設けられ、該被加工物と、該被加工物を囲む環状のフレームと、該被加工物及び該フレームに貼着される粘着テープと、で構成される被加工物ユニットを保持するチャックテーブルであって、該粘着テープを介して該被加工物を吸引保持する保持面を有する本体部と、該本体部の外周側面に設けられ該本体部の外側で該フレームを支持するフレーム支持部と、を備え、該フレーム支持部は、該本体部の外周側面の該保持面より低い位置から外側へ延在し、該粘着テープとの間に隙間を生じるような段差が該保持面との間に形成されるように、且つ、該フレームよりも外径が小さくなるように形成されており、該フレームの外縁が該フレーム支持部の外側へはみ出すように該フレームを該フレーム支持部に重ねると、該本体部及び該フレーム支持部の上面全体が該被加工物ユニットで覆われることを特徴とするチャックテーブルが提供される。

本発明の一態様において、該フレーム支持部は、磁力発生部を更に備え、該フレームが強磁性材料で形成されている場合には、該フレームを磁力で吸着して保持することが好ましい。

また、本発明の一態様において、該フレーム支持部の一部は、切り欠かれていることが好ましい。

本発明の一態様に係る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本体部と、フレームよりも外径が小さいフレーム支持部と、を備えるので、フレームの外縁がフレーム支持部の外側へとはみ出すようにフレームをフレーム支持部に重ねると、本体部及びフレーム支持部の上面全体が被加工物ユニットで覆われる。

これにより、被加工物ユニットに供給された液体がフレーム支持部に流れ落ち難くなって、被加工物ユニットとフレーム支持部との隙間への液体の侵入を防止できる。すなわち、本発明の一態様に係るチャックテーブルによれば、隙間から侵入する液体による保持面の目詰まりを防止できる。

チャックテーブルを備える切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 被加工物ユニットの構成例を模式的に示す平面図である。 チャックテーブルの構成例を模式的に示す平面図である。 図４（Ａ）は、被加工物ユニットをチャックテーブルで保持した状態を模式的に示す平面図であり、図４（Ｂ）は、チャックテーブルに吸引、保持された被加工物が切削される様子を模式的に示す一部断面側面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るチャックテーブルを備える切削装置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、切削装置を例に挙げて説明するが、本発明に係る加工装置は、研削装置、研磨装置等でも良い。

図１に示すように、切削装置（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の上面には、Ｘ軸方向（前後方向、加工送り方向）に長い矩形状の開口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が設けられている。

Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル６がスライド可能に取り付けられている。Ｘ軸移動テーブル６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールに平行なＸ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることで、Ｘ軸移動テーブル６はＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル６上には、被加工物ユニット（フレームユニット）１を吸引、保持するチャックテーブル１０が設けられている。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）に平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１０は、上述のＸ軸移動機構でＸ軸方向に加工送りされる。チャックテーブル１０の詳細については後述する。

図２は、被加工物ユニット１の構成例を模式的に示す平面図である。被加工物ユニット１は、板状の被加工物１１を含んでいる。被加工物１１は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円形の半導体ウェーハであり、その上面（表面）側は、格子状に配列された分割予定ライン（ストリート）で複数の領域に区画されている。

被加工物１１の下面（裏面）側には、被加工物１１よりも径の大きい粘着テープ１３が貼り付けられている。粘着テープ１３の外縁部には、環状のフレーム１５が固定されている。すなわち、被加工物１１及びフレーム１５には、１枚の粘着テープ１３が貼り付けられており、被加工物１１は、この粘着テープ１３を介してフレーム１５に支持されている。

なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円形の半導体ウェーハを被加工物１１としているが、被加工物１１の材質、形状等に制限はない。例えば、パッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板、樹脂基板、金属基板等を被加工物１１として用いることもできる。

基台４の上面には、被加工物１１を切削加工する切削ユニット（加工ユニット）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、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切削ユニット移動機構１６が設けられている。

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を備えている。Ｙ軸ガイドレール１８には、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。

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が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｙ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｙ軸パルスモータで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。

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２４が設けられている。Ｚ軸ガイドレール２４には、Ｚ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート２６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２４に平行なＺ軸ボールネジ２８が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３０でＺ軸ボールネジ２８を回転させれば、Ｚ軸移動プレート２６は、Ｚ軸ガイドレール２４に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート２６の下部には、被加工物１１を切削加工する切削ユニット１２が設けられている。また、切削ユニット１２と隣接する位置には、被加工物１１の上面側を撮像するカメラ（撮像ユニット）３２が設置されている。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３２は割り出し送りされ、Ｚ軸移動プレート２６をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１２及びカメラ３２は昇降する。

切削ユニット１２は、Ｙ軸方向に平行な回転軸を構成するスピンドル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。スピンドルの他端側にはモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード３４を回転させる。また、切削ブレード３４の近傍には、切削ブレード３４及び被加工物１１に対して純水等の切削液（加工液）を供給するノズル３５が配置されている。

開口４ａと隣接する位置には、円形の開口４ｂが形成されている。開口４ｂ内には、被加工物１１を洗浄する洗浄ユニット３６が配置されている。洗浄ユニット３６は、被加工物ユニット１を吸引、保持するチャックテーブル３８と、被加工物１１に向けて洗浄用の流体を噴射するノズル４０とを含んでいる。チャックテーブル３８は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向に平行な回転軸の周りに回転する。チャックテーブル３８の詳細については後述する。

このように構成された切削装置２で被加工物１１を切削加工する際には、まず、被加工物ユニット１をチャックテーブル１０に搬入して保持させる。次に、チャックテーブル１０と切削ユニット１２とを相対的に移動、回転させて、加工対象となる分割予定ラインの延長線上に切削ブレード３４の位置を合わせる。

その後、切削ブレード３４を被加工物１１に接触可能な高さまで下降させるとともに回転させ、更に、切削液を供給しながらチャックテーブル１０を加工対象の分割予定ラインに対して平行に移動させる。これにより、被加工物１１を分割予定ラインに沿って切削加工できる。切削加工後の被加工物１１は、例えば、チャックテーブル１０から搬出され、洗浄ユニット３６で洗浄される。

図３は、チャックテーブル１０，３８の構成例を模式的に示す平面図である。チャックテーブル１０，３８は、本体部４２を備えている。本体部４２は、ステンレスやアルミニウム等の金属で形成された円盤状の枠体４４を含む。枠体４４の上面中央部には、円形の開口４４ａが形成されており、この開口４４ａ内には、開口４４ａの形状に合致する吸引プレート４６が嵌め込まれている。

吸引プレート４６は、例えば、多孔質材料で板状に形成されており、その上面は、粘着テープ１３を介して被加工物１１を吸引、保持する保持面４２ａとなる。開口４４ａは、枠体４４の内部に形成された流路４４ｂ（図４（Ｂ）参照）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧（真空）を吸引プレート４６に作用させることで、保持面４２ａには、被加工物１１を吸引するための吸引力が発生する。

本体部４２の外周側面４２ｂ（枠体４４の側面）には、フレーム１５を支持するためのフレーム支持部４８が設けられている。このフレーム支持部４８は、例えば、ステンレスやアルミニウム等の金属を用いて板状に形成される。また、フレーム支持部４８には、磁力を発生する磁石（磁力発生部）５０が配置されており、フレーム１１が強磁性材料でなる場合には、この磁石５０の磁力でフレーム１１を吸着して保持できる。なお、磁石５０としては、電磁石及び永久磁石のいずれを用いても良い。

フレーム支持部４８は、代表的には、外縁４８ａ側を部分的に切り欠かれた円環状に形成される。フレーム支持部４８の外縁４８ａから中心４８ｂまでの距離４８ｃは、被加工物ユニット１を構成するフレーム１５の外縁１５ａから中心１５ｂまでの距離１５ｃよりも小さくなっている。すなわち、フレーム支持部４８は、フレーム１５よりも外径が小さくなるように形成されている。

このように、フレーム１５よりもフレーム支持部４８の外径を小さくすることで、本体部４２及びフレーム支持部４８の上面全体を被加工物ユニット１で覆うことができるようになる。つまり、被加工物ユニット１を傘のように機能させることができるので、特に被加工物ユニット１の上面に供給される液体（切削液や洗浄用の流体）が被加工物ユニット１とフレーム支持部４８との隙間に侵入し難くなる。

また、フレーム支持部４８は、外周側面４２ｂの保持面４２ａより低い位置から外側に向かって延在しており（図４（Ｂ）参照）、保持面４２ａとフレーム支持部４８との間には、段差が形成されている。そのため、被加工物ユニット１とフレーム支持部４８との隙間に粘着テープ１３等を伝って液体が浸入したとしても、この液体の大部分は、段差と粘着テープ１３との隙間に垂れて落ち、段差を上ることがない。つまり、この段差によって液体の侵入が止められるので、保持面４２ａには液体が殆ど到達しない。

更に、フレーム支持部４８の一部が切り欠かれているので、被加工物ユニット１とフレーム支持部４８との隙間に液体が侵入する確率が更に低くなり、また、隙間に侵入した液体も切り欠き部４８ｄを通じて容易に排出される。なお、本実施形態では、外縁４８ａから本体部４２にまで達する４個の深い切り欠き部４８ｄを概ね等間隔に設けているが、切り欠き部４８の形状、数量、配置等は任意に変更できる。

図４（Ａ）は、被加工物ユニット１をチャックテーブル１０，３８で保持した状態を模式的に示す平面図である。図４（Ａ）に示すように、フレーム１５の外縁１５ａがフレーム支持部４８の外側へとはみ出すようにフレーム１５をフレーム支持部４８に重ねると、本体部４２及びフレーム支持部４８の上面全体が被加工物ユニット１で覆われることになる。

図４（Ｂ）は、チャックテーブル１０に吸引、保持された被加工物１１が切削される様子を模式的に示す一部断面側面図である。図４（Ｂ）に示すように、回転させた切削ブレード３４を被加工物１１に切り込ませる際には、被加工物１１及び切削ブレード３４に切削液２１が供給される。

上述のように、本体部４２及びフレーム支持部４８の上面全体は被加工物ユニット１で覆われている。よって、被加工物ユニット１は、切削液２１に対して傘のような役割を果たすことになる。これにより、被加工物ユニット１で覆われたフレーム支持部４８等には、切削液２１が付着し難くなり、被加工物ユニット１とフレーム支持部４８との隙間への切削液の２１の侵入は防止される。

以上のように、本実施形態に係るチャックテーブル１０，３８は、被加工物１１を保持する保持面４２ａを有する本体部４２と、フレーム１５よりも外径が小さいフレーム支持部４８と、を備えるので、フレーム１５の外縁１５ａがフレーム支持部４８の外側へとはみ出すようにフレーム１５をフレーム支持部４８に重ねると、本体部４２及びフレーム支持部４８の上面全体が被加工物ユニット１で覆われる。

これにより、被加工物ユニット１に供給された液体がフレーム支持部４８に流れ落ち難くなって、被加工物ユニット１とフレーム支持部４８との隙間への液体の侵入を防止できる。すなわち、本実施形態に係るチャックテーブル１０，３８によれば、隙間から侵入する液体による保持面４２ａの目詰まりを防止できる。

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、上記実施形態では、磁石（磁力発生部）５０によってフレーム１５を吸着、保持するフレーム支持部４８を例示しているが、フレーム支持部４８は、負圧（真空）によってフレーム１５を吸引、保持できるように構成されても良い。

また、上記実施形態では、切削加工（加工）の際に被加工物ユニット１を保持するチャックテーブル１０と、洗浄の際に被加工物ユニット１を保持するチャックテーブル３８と、を備える切削装置（加工装置）２について説明しているが、本発明に係るチャックテーブルの使用態様に特段の制限はない。例えば、本発明に係るチャックテーブルを１台だけ使用して加工装置を構成しても良い。

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 切削装置（加工装置）
４ 基台
４ａ，４ｂ 開口
６ Ｘ軸移動テーブル
８ 防塵防滴カバー
１０，３８ チャックテーブル
１２ 切削ユニット（加工ユニット）
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 Ｚ軸ガイドレール
２６ Ｚ軸移動プレート
２８ Ｚ軸ボールネジ
３０ Ｚ軸パルスモータ
３２ カメラ（撮像ユニット）
３４ 切削ブレード
３５ ノズル
３６ 洗浄ユニット
４０ ノズル
４２ 本体部
４２ａ 保持面
４２ｂ 外周側面
４４ 枠体
４４ａ 開口
４４ｂ 流路
４６ 吸引プレート
４８ フレーム支持部
４８ａ 外縁
４８ｂ 中心
４８ｃ 距離
４８ｄ 切り欠き部
５０ 磁石（磁力発生部）
１ 被加工物ユニット（フレームユニット）
１１ 被加工物
１３ 粘着テープ
１５ フレーム
１５ａ 外縁
１５ｂ 中心
１５ｃ 距離

Claims (3)

1. 板状の被加工物を加工する加工装置に設けられ、該被加工物と、該被加工物を囲む環状のフレームと、該被加工物及び該フレームに貼着される粘着テープと、で構成される被加工物ユニットを保持するチャックテーブルであって、
   該粘着テープを介して該被加工物を吸引保持する保持面を有する本体部と、
   該本体部の外周側面に設けられ該本体部の外側で該フレームを支持するフレーム支持部と、を備え、
   該フレーム支持部は、該本体部の外周側面の該保持面より低い位置から外側へ延在し、該粘着テープとの間に隙間を生じるような段差が該保持面との間に形成されるように、且つ、該フレームよりも外径が小さくなるように形成されており、
   該フレームの外縁が該フレーム支持部の外側へはみ出すように該フレームを該フレーム支持部に重ねると、該本体部及び該フレーム支持部の上面全体が該被加工物ユニットで覆われることを特徴とするチャックテーブル。
2. 該フレーム支持部は、磁力発生部を更に備え、該フレームが強磁性材料で形成されている場合には、該フレームを磁力で吸着して保持することを特徴とする請求項１に記載のチャックテーブル。
3. 該フレーム支持部の一部は、切り欠かれていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャックテーブル。

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