JP7184525B2 - チャックテーブルおよびチャックテーブルを備えた加工装置 - Google Patents

チャックテーブルおよびチャックテーブルを備えた加工装置 Download PDF

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Description

本発明は、被加工物を保持する保持部を備えたチャックテーブルと、チャックテーブルを備えた加工装置とに関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは切削装置によって個々のデバイスに分割され、分割された各デバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
切削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と、切削ブレードを挟んで位置づけられ切削水を供給する一対の切削水供給ノズルと、チャックテーブルと切削手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、チャックテーブルと切削手段とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に割り出し送りするＹ軸送り手段と、を少なくとも備えて構成されていて、ウエーハの分割予定ラインを高精度に切削することができる（たとえば特許文献１参照。）。
特開２００１－１１０７５４号公報
しかし、切削ブレードに目詰まりが生じたり、欠けが生じたり、または一対の切削水供給ノズルからの切削水が切削ブレードを挟んでアンバランスに供給されていたりすることで、切削精度に悪い影響を与えることがあるにもかかわらず、不具合を定量的に見つけることができず高精度な切削を維持できないという問題がある。
また、チャックテーブルに保持されたウエーハを加工するレーザー加工装置、研削装置、研磨装置等においても不具合を定量的に見つけることができず高精度な加工を維持できないという問題がある。
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、不具合を定量的に検出することができるチャックテーブルおよびチャックテーブルを備えた加工装置を提供することである。
上記課題を解決するために本発明の第一の局面が提供するのは以下のチャックテーブルである。すなわち、被加工物を保持する保持部を備えたチャックテーブルであって、該保持部に格子状に複数のＡＥセンサーが配設され、被加工物を介して発生する弾性波を複数箇所で収集し、該複数のＡＥセンサーの配置に関連づけて弾性波の強さの分布を取得し、該保持部は、複数の細孔が形成された基板と、該基板の上面に配設された該複数のＡＥセンサーと、該基板を支持する枠体と、から少なくとも構成され、吸引源が該枠体に連通し該複数の細孔に吸引力を伝達して被加工物を吸引保持するチャックテーブルである。
上記課題を解決するために本発明の第二の局面が提供するのは以下の加工装置である。すなわち、被加工物を保持する保持部を備えたチャックテーブルであって、該保持部に格子状に複数のＡＥセンサーが配設され、被加工物を介して発生する弾性波を複数箇所で収集し、該複数のＡＥセンサーの配置に関連づけて弾性波の強さの分布を取得するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該複数のＡＥセンサーによって収集された弾性波の強さの分布を表示する表示手段と、を少なくとも備え、該加工手段は、被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給ノズルとから少なくとも構成され、該加工送り手段は、該チャックテーブルと該加工手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、該チャックテーブルと該加工手段とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に割り出し送りするＹ軸送り手段と、を有する加工装置である。
好適には、該複数のＡＥセンサーはＸ座標Ｙ座標で配設され、該表示手段は収集された弾性波をＸ座標Ｙ座標で表示する。該表示手段は収集された弾性波の強さを色で表示するのが好都合である。該複数のＡＥセンサーによって収集された弾性波を記録する記録手段を備えているのが好ましい。該切削ブレードによる切削に伴う弾性波、該切削ブレードを挟むように位置づけられた一対の該切削水供給ノズルから供給される切削水に伴う弾性波が該複数のＡＥセンサーによって収集されるのが好都合である。該複数のＡＥセンサーによって収集された弾性波の強さの分布によって切削水供給の不具合を検出するのが望ましい。
本発明の第一の局面が提供するチャックテーブルは、被加工物を保持する保持部に格子状に複数のＡＥセンサーが配設され、被加工物を介して発生する弾性波を複数箇所で収集し、該複数のＡＥセンサーの配置に関連づけて弾性波の強さの分布を取得し、該保持部は、複数の細孔が形成された基板と、該基板の上面に配設された該複数のＡＥセンサーと、該基板を支持する枠体と、から少なくとも構成され、吸引源が該枠体に連通し該複数の細孔に吸引力を伝達して被加工物を吸引保持するように構成されているので、たとえば切削装置に装着された場合において、切削ブレードに目詰まりが生じたり、欠けが生じたり、または一対の切削水供給ノズルからの切削水が切削ブレードを挟んでアンバランスに供給されていたりすると、ＡＥセンサーによって収集された弾性波の変化によって不具合を定量的に検出することができる。
本発明の第二の局面が提供する加工装置は、被加工物を保持する保持部に格子状に複数のＡＥセンサーが配設され被加工物を介して発生する弾性波を複数箇所で収集し、該複数のＡＥセンサーの配置に関連づけて弾性波の強さの分布を取得するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該複数のＡＥセンサーによって収集された弾性波の強さの分布を表示する表示手段と、を少なくとも備え、該加工手段は、被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給ノズルとから少なくとも構成され、該加工送り手段は、該チャックテーブルと該加工手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、該チャックテーブルと該加工手段とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に割り出し送りするＹ軸送り手段と、を有するので、たとえば加工装置が切削装置である場合において、切削ブレードに目詰まりが生じたり、欠けが生じたり、または一対の切削水供給ノズルからの切削水が切削ブレードを挟んでアンバランスに供給されていたりすると、ＡＥセンサーによって収集された弾性波の変化によって不具合を定量的に検出することができる。
本発明に従って構成されたチャックテーブルの斜視図。 図２に示すチャックテーブルの保持部の部分断面図。 ウエーハの斜視図。 本発明に従って構成された加工装置の斜視図。 図４に示す加工装置により図３に示すウエーハに加工が施されている状態を示す部分斜視図。 図５に示す加工が施されている際に表示手段に表示される画像の模式図。
以下、本発明に従って構成されたチャックテーブルおよび加工装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明に従って構成されたチャックテーブルの実施形態について説明する。図１に示すチャックテーブル２は、ウエーハ等の被加工物を保持する保持部４と、保持部４を支持する支持部６と、保持部４の周縁に間隔をおいて配置された複数のクランプ８とを備える。保持部４は、複数の細孔１０ａ（図２参照。）が形成された円形状の基板１０と、基板１０の上面に配設された複数のＡＥ（Acoustic Emission）センサー１２と、基板１０を支持する枠体１４とから少なくとも構成される。図１に示すとおり、ＡＥセンサー１２は基板１０の上面に格子状に配設されている。また、図２に示すとおり、ＡＥセンサー１２は互いに間隔をおいて配設され、基板１０の細孔１０ａはＡＥセンサー１２間に位置している。枠体１４は、基板１０を支持する円形状の主部１４ａと、主部１４ａの下面中央部から下方に延びる筒状の連通部１４ｂとを有し、連通部１４ｂは吸引源（図示していない。）に連通している。そしてチャックテーブル２においては、吸引源を作動することにより、基板１０の複数の細孔１０ａに吸引力を伝達して保持部４の上面に載せられた被加工物を吸引保持するようになっている。このようなチャックテーブル２は、切削装置やレーザー加工装置、研削装置、研磨装置等の加工装置に装着され、保持部４の上面で吸引保持した被加工物には切削加工やレーザー加工、研削加工、研磨加工等の加工が施される。そしてチャックテーブル２においては、被加工物に加工が施される際に被加工物を介して発生する弾性波を複数のＡＥセンサー１２によって複数箇所で収集するようになっているので、ＡＥセンサー１２によって収集された弾性波の変化によって不具合を定量的に検出することができ、高精度な加工を維持することができる。
次に、本発明に従って構成された加工装置について説明する。図３には、本発明に従って構成された加工装置によって加工が施される被加工物としての円盤状のウエーハ２０が示されている。このウエーハ２０の表面２０ａは、格子状に形成された複数の分割予定ライン２２によって複数の矩形領域に区画され、複数の矩形領域のそれぞれにはＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイス２４が形成されている。図示の実施形態におけるウエーハ２０は、周縁が環状フレーム２６に固定された粘着テープ２８に貼り付けられている。
図４に示す切削装置３０は、本発明に従って構成された加工装置の一例であり、上述したとおりのチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された被加工物に加工を施す加工手段３２と、チャックテーブル２と加工手段３２とを相対的に加工送りする加工送り手段（図示していない。）と、複数のＡＥセンサー１２によって収集された弾性波の強さを表示する表示手段３４とを少なくとも備える。
チャックテーブル２は、図４に矢印Ｘで示すＸ軸方向に移動自在、かつＸ軸方向に直交するＺ軸方向（図４に矢印Ｚで示す上下方向）に延びる軸線を中心として回転自在に装置ハウジング３６に装着されている。チャックテーブル２が装置ハウジング３６に装着された状態において、格子状に配設されている複数のＡＥセンサー１２は、Ｘ軸方向に沿って整列していると共に、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に直交するＹ軸方向（図４に矢印Ｙで示す方向）に沿って整列している。このため、複数のＡＥセンサー１２のそれぞれはＸ座標Ｙ座標で配設されており、Ｘ座標およびＹ座標により各ＡＥセンサー１２の位置が特定され得るようになっている。また、チャックテーブル２は、装置ハウジング３６に内蔵されたチャックテーブル用モータ（図示していない。）によってＺ軸方向に延びる軸線を中心として９０度回転されるようになっており、チャックテーブル２の回転前後において複数のＡＥセンサー１２はＸ軸方向およびＹ軸方向に沿って整列するようになっている。なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が規定する平面は実質上水平である。
図４および図５を参照して加工手段３２について説明する。加工手段３２は、被加工物を切削する切削ブレード３８を回転可能に備えた切削手段４０と、切削ブレード３８に切削水を供給する切削水供給ノズル４２とから少なくとも構成される。図示の実施形態における切削手段４０は、Ｙ軸方向に移動自在かつＺ軸方向に移動自在（昇降自在）に装置ハウジング３６に支持されたスピンドルハウジング４４と、Ｙ軸方向を軸心として回転可能にスピンドルハウジング４４に支持されたスピンドル４６と、スピンドル４６を回転させるモータ（図示していない。）と、スピンドルハウジング４４の先端に装着されたブレードカバー４８と備える。上記切削ブレード３８はスピンドル４６の先端に固定され、上記切削水供給ノズル４２はブレードカバー４８に付設されている。切削ブレード３８の側面に沿って延びる切削水供給ノズル４２は、切削ブレード３８を挟んで両側に一対設けられているが、図面には片側の切削水供給ノズル４２のみが示されている。また、切削水供給ノズル４２は切削水供給源（図示していない。）に接続されており、チャックテーブル２に保持された被加工物に切削ブレード３８で切削加工を施す際に、切削水供給源から供給された切削水を切削水供給ノズル４２の複数の噴射口（図示していない。）から切削ブレード３８および被加工物に向かって噴射するようになっている。
図示の実施形態における上記加工送り手段は、チャックテーブル２と加工手段３２とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段（図示していない。）と、チャックテーブル２と加工手段３２とをＹ軸方向に相対的に割り出し送りするＹ軸送り手段（図示していない。）とを有する。Ｘ軸送り手段は、チャックテーブル２に連結されＸ軸方向に延びるボールねじ（図示していない。）と、このボールねじを回転させるモータ（図示していない。）とから構成されていて、加工手段３２に対してチャックテーブル２をＸ軸方向に相対的に加工送りする。また、チャックテーブル２の移動経路の上方には、チャックテーブル２に保持されたウエーハ２０を撮像して切削すべき領域を検出する撮像手段５０が設けられている。上記Ｙ軸送り手段は、加工手段３２のスピンドルハウジング４４に連結されＹ軸方向に延びるボールねじ（図示していない。）と、このボールねじを回転させるモータ（図示していない。）とから構成されていて、チャックテーブル２に対して加工手段３２をＹ軸方向に相対的に割り出し送りする。また、加工手段３２のスピンドルハウジング４４は、Ｚ軸方向に延びるボールねじ（図示していない。）と、このボールねじを回転させるモータ（図示していない。）とから構成され得るＺ軸送り手段によってＺ軸方向に切り込み送り（昇降）されるようになっている。
図４および図６を参照して表示手段３４について説明する。図４に示すとおり、表示手段３４は、装置ハウジング３６の上面に搭載されている。また、図６に示すとおり、表示手段３４は、切削装置３０の作動を制御する制御手段５２を介して、複数のＡＥセンサー１２のそれぞれに電気的に接続されている。そして、表示手段３４は、Ｘ座標Ｙ座標で配設されている各ＡＥセンサー１２によって収集された弾性波の強さを、各ＡＥセンサー１２のＸ座標Ｙ座標に関連づけて、横軸をＸ座標とし縦軸をＹ座標として表示するようになっている。図示の実施形態における表示手段３４は、収集された弾性波の強さを色で表示するようになっており、たとえば図６に示すとおり、弾性波の強さのレベルをレベル５からレベル１までとして、弾性波の強さが強い（レベルが高い）ほど色が濃く、弾性波の強さが弱い（レベルが低い）ほど色が薄くなるように、レベル毎に色の濃さで弾性波の強さを表示する。あるいは、表示手段３４は、レベル５の弾性波の強さを赤色、レベル４を桃色、レベル３を橙色、レベル２を黄色、レベル１を水色のように、レベル毎に異なる色で弾性波の強さを表示するようになっていてもよい。なお、弾性波の強さを示すレベルは５段階に限られない。
制御手段５２は、コンピュータから構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）５４と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）５６と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５８とを有する。制御手段５２のランダムアクセスメモリ５８は、複数のＡＥセンサー１２によって収集された弾性波を記録する記録手段として機能する。
図４に示すとおり、装置ハウジング３６には、粘着テープ２８を介して環状フレーム２６に支持されたウエーハ２０を複数枚収容したカセット６０が昇降自在なカセット載置台６２に載置されている。このカセット載置台６２は、ボールねじおよびモータから構成され得る昇降手段（図示していない。）により昇降される。また、切削装置３０は、カセット６０から切削前のウエーハ２０を引き出し仮置きテーブル６４まで搬出すると共に仮置きテーブル６４に位置づけられた切削済みのウエーハ２０をカセット６０に搬入する搬出入手段６６と、カセット６０から仮置きテーブル６４に搬出された切削前のウエーハ２０をチャックテーブル２に搬送する第一の搬送手段６８と、切削済みのウエーハ２０を洗浄する洗浄手段７０と、切削済みのウエーハ２０をチャックテーブル２から洗浄手段７０に搬送する第二の搬送手段７２とを更に備える。
上述したとおりの切削装置３０を用いてウエーハ２０の分割予定ライン２２を切削する際は、まず、粘着テープ２８を介して環状フレーム２６に支持された切削前のウエーハ２０を搬出入手段６６によってカセット６０から引き出し仮置きテーブル６４まで搬出する。次いで、仮置きテーブル６４に搬出された切削前のウエーハ２０を第一の搬送手段６８によってチャックテーブル２に搬送する。この際は、分割予定ライン２２をＸ軸方向に平行に位置づけて、ウエーハ２０をチャックテーブル２の上面に載せる。次いで、吸引源を作動してチャックテーブル２の上面に吸引力を生成することによりウエーハ２０を吸引保持する。また、複数のクランプ８で環状フレーム２６を固定する。次いで、撮像手段５０で上方からウエーハ２０を撮像し、撮像手段５０で撮像したウエーハ２０の画像に基づいて、切削すべき分割予定ライン２２を検出する。次いで、Ｘ軸送り手段でチャックテーブル２を移動させると共に、Ｙ軸送り手段で加工手段３２を移動させることにより、分割予定ライン２２の上方に切削ブレード３８を位置づける。次いで、図５に矢印Ａで示す方向に切削ブレード３８をスピンドル４６と共にモータで回転させる。次いで、Ｚ軸送り手段で加工手段３２を下降させ、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン２２に切削ブレード３８の刃先を切り込ませると共に、Ｘ軸送り手段を作動して加工手段３２に対してチャックテーブル２を相対的にＸ軸方向に所定の加工送り速度（たとえば５０ｍｍ／ｓ）で加工送りすることによって、分割予定ライン２２をＸ軸方向に切削する切削加工を施す。切削加工の際は、一対の切削水供給ノズル４２から切削ブレード３８およびウエーハ２０に向かって切削水を噴射する。次いで、Ｙ軸送り手段を作動して分割予定ライン２２のＹ軸方向間隔の分だけチャックテーブル２に対して加工手段３２を相対的にＹ軸方向に割り出し送りする。そして、切削加工と割り出し送りとを交互に繰り返すことにより、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン２２のすべてに切削加工を施す。分割予定ライン２２に沿って切削加工が施された部分（加工ライン）を図５に符号７４で示す。
図示の実施形態では、上記切削加工の際に、被加工物であるウエーハ２０を介して発生する弾性波を複数のＡＥセンサー１２によって収集するようになっており、すなわち、切削ブレード３８による切削に伴う弾性波、切削ブレード３８を挟むように位置づけられた一対の切削水供給ノズル４２から供給される切削水に伴う弾性波が複数のＡＥセンサー１２によって収集される。各ＡＥセンサー１２で収集された弾性波の強さは、各ＡＥセンサー１２のＸ座標Ｙ座標に関連づけて、制御手段５２のランダムアクセスメモリ５８に記録されると共に表示手段３４に表示される。表示手段３４のＸ軸方向の画面送りはチャックテーブル２の加工送りと同期するように設定されていると共に、表示手段３４のＹ軸方向の画面送りは加工手段３２の割り出し送りと同期するように設定されており、表示手段３４には加工位置および加工位置の周囲のＡＥセンサー１２から収集された弾性波が表示されるようになっている。したがって図示の実施形態では、切削ブレード３８に目詰まりが生じたり、欠けが生じたり、または切削水供給ノズル４２の噴射口位置がズレること等により一対の切削水供給ノズル４２からの切削水が切削ブレード３８を挟んでアンバランスに供給されていたりすると、ＡＥセンサー１２によって収集された弾性波の変化によって不具合を定量的に検出することができるので、高精度な切削加工を維持することができる。
また、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン２２のすべてを切削した後は、チャックテーブル用モータでチャックテーブル２を９０度回転させることにより、先に切削加工を施した分割予定ライン２２と直交する分割予定ライン２２をＸ軸方向に整合させ、そして切削加工と割り出し送りとを交互に繰り返すことにより、先に切削加工を施した分割予定ライン２２と直交する分割予定ライン２２のすべてにも切削加工を施す。この際は、チャックテーブル２の９０度回転により各ＡＥセンサー１２のＸ座標Ｙ座標が変わっているが、各ＡＥセンサー１２の位置については制御手段５２の中央処理装置５４によって適宜座標変換がなされ、そして横軸をＸ座標とし縦軸をＹ座標として、各ＡＥセンサー１２によって収集された弾性波が表示手段３４に表示される。
なお、図示の実施形態では加工装置の例として、チャックテーブル２に保持された被加工物に切削加工を施す切削装置３０について説明したが、本発明に係る加工装置は、チャックテーブル２に保持された被加工物に対して、レーザー加工を施すレーザー加工装置、研削加工を施す研削装置、研磨加工を施す研磨装置等であってもよい。
２：チャックテーブル
４：保持部
１０：基板
１０ａ：細孔
１２：ＡＥセンサー
１４：枠体
３０：切削装置（加工装置）
３２：加工手段
３４：表示手段
４０：切削手段
４２：切削水供給ノズル

Claims (7)

  1. 被加工物を保持する保持部を備えたチャックテーブルであって、
    該保持部に格子状に複数のＡＥセンサーが配設され、被加工物を介して発生する弾性波を複数箇所で収集し、該複数のＡＥセンサーの配置に関連づけて弾性波の強さの分布を取得し、
    該保持部は、複数の細孔が形成された基板と、該基板の上面に配設された該複数のＡＥセンサーと、該基板を支持する枠体と、から少なくとも構成され、
    吸引源が該枠体に連通し該複数の細孔に吸引力を伝達して被加工物を吸引保持するチャックテーブル。
  2. 被加工物を保持する保持部を備えたチャックテーブルであって、該保持部に格子状に複数のＡＥセンサーが配設され、被加工物を介して発生する弾性波を複数箇所で収集し、該複数のＡＥセンサーの配置に関連づけて弾性波の強さの分布を取得するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該複数のＡＥセンサーによって収集された弾性波の強さの分布を表示する表示手段と、を少なくとも備え、
    該加工手段は、被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給ノズルとから少なくとも構成され、
    該加工送り手段は、該チャックテーブルと該加工手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、該チャックテーブルと該加工手段とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に割り出し送りするＹ軸送り手段と、を有する加工装置。
  3. 該複数のＡＥセンサーはＸ座標Ｙ座標で配設され、該表示手段は収集された弾性波をＸ座標Ｙ座標で表示する請求項２記載の加工装置。
  4. 該表示手段は収集された弾性波の強さを色で表示する請求項３記載の加工装置。
  5. 該複数のＡＥセンサーによって収集された弾性波を記録する記録手段を備えた請求項２記載の加工装置。
  6. 該切削ブレードによる切削に伴う弾性波、該切削ブレードを挟むように位置づけられた一対の該切削水供給ノズルから供給される切削水に伴う弾性波が該複数のＡＥセンサーによって収集される請求項２記載の加工装置。
  7. 該複数のＡＥセンサーによって収集された弾性波の強さの分布によって切削水供給の不具合を検出する請求項２記載の加工装置。
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