JP7436250B2 - 保持テーブル、加工装置、及び、スピンナー洗浄ユニット - Google Patents

Description

本発明は、被加工物を保持するための保持テーブル、及び、それを備える加工装置に関する。

従来、例えば、特許文献１に開示されるように、被加工物に切削加工やレーザー加工などで分割起点を加工する加工装置において、半導体ウェーハ等の板状の被加工物を保持するための保持テーブルが知られている。

また、特許文献２，３に開示されるように、切削加工やレーザー加工後において、被加工物の表面に付着した切削屑や保護液などを洗浄して除去する洗浄装置が知られており、洗浄装置においても被加工物を保持するための保持テーブルが設けられている。

これら特許文献に開示される従来の保持テーブルは、吸引源に連通する吸引路を形成したアルミやＳＵＳ等の金属からなる枠体に、アルミナセラミクスや樹脂などの多孔質材からなる円盤状の多孔質プレートを接着剤で貼り合わせてなる構造であった。

特開２０１９－１６１０５５号公報 特開２０１８－０７３９３０号公報 特開２０１７－０１７２８６号公報

しかしながら、接着剤の劣化によって多孔質プレートが浮いてしまうことや、剥離して破損しまう等の不具合が生じることが確認され、改善が求められていた。

また、加工後に保持した被加工物をリリースする際には、多孔質プレートの下側からエアブローを行って被加工物を浮上させる方向にエアを作用させるが、接着力の劣化により多孔質プレートが浮いてしまい、多孔質プレートが破損してしまうことが懸念される。

本発明は、多孔質プレートを固定するための接着剤の劣化に起因して保持テーブルに生じる問題に鑑み、新規な構造の保持テーブルを提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

本発明の一態様によれば、
被加工物を保持する保持テーブルであって、
被加工物を保持する保持面と、該保持面の反対側の背面と、該保持面から該背面に至る側面と、を含む多孔質プレートと、
該多孔質プレートの該背面と該側面とを覆い、該多孔質プレートと一体成形された樹脂枠と、を備え、
該樹脂枠には該多孔質プレートに連通する吸引路が形成された、保持テーブルとする。

また、本発明の一態様によれば、
該樹脂枠は、導電性を有する樹脂にて構成される、こととする。

また、本発明の一態様によれば、
上記記載の保持テーブルと、
該保持テーブルで保持された被加工物に加工を施す加工ユニットと、を備える、加工装置とする。

また、本発明の一態様によれば、
上記記載の保持テーブルを備え、
該保持テーブルを回転させつつ該保持テーブルで保持された被加工物を洗浄する、スピンナー洗浄ユニットとする。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明の一態様によれば、インサート成形により、多孔質プレートと樹脂枠が一体となった保持テーブルを形成することができ、多孔質プレートと樹脂枠は強固に一体化され、従来の接着剤の劣化により多孔質プレートが破損するなどの不具合のない構成が実現される。さらに、多孔質プレートを固定する枠が樹脂枠で構成されるため、金属で枠を構成するものと比較して軽量化が可能となり、より少ないエネルギーで保持テーブルを高速回転させることや、高速で移動させることが可能となる。また、多孔質プレートを固定する枠が樹脂枠で構成されるため、金属で枠を構成するものと比較して保持テーブルの製造コストを低減することができる。

また、本発明の一態様によれば、樹脂枠は、導電性を有する樹脂にて構成されることで、例えば、樹脂枠の上面に切削ブレードを接触させ、電気的導通によって切削ブレードの先端位置を設定するセットアップを実施する加工装置において好適に適用することができる。

本発明を適用可能な加工装置の一例について示す斜視図である。 スピンナー洗浄ユニットの構成について示す図である。 （Ａ）は多孔質プレートについて示す側面断面図である。（Ｂ）はインサート成形金型について示す断面図である。（Ｃ）はキャビティ内に樹脂を供給して成形する状態について示す断面図である。 （Ａ）は保持テーブルの断面図である。（Ｂ）はクランプを取り付けた保持テーブルの断面図である。（Ｃ）はウェーハユニットを保持する状態について示す断面図である。（Ｄ）は多孔質プレートの他の例について示す図である。 保持テーブルを備えるテーブル機構の例について示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明を適用可能な加工装置２の斜視図である。加工装置２は切削ブレードを有する２つの加工ユニットが対向して配設されたフェイシングデュアルスピンドルタイプの切削装置として構成される。

なお、本発明は、以下に説明する切削装置の他、レーザーにて被加工物を加工する加工ユニットであって、レーザービームを発生させる発振器とレーザービームを被加工物に集光する集光器とを備えた加工ユニットを有するレーザー加工装置においても適用できる。

図１に示すように、加工装置２の基台４には、保持テーブル２７が図示せぬ移動機構によりＸ軸方向に往復動可能に配設されている。保持テーブル２７の周囲にはウォーターカバー１４が配設されており、このウォーターカバー１４と基台４にわたり蛇腹１６が連結されている。

基台４の前側角部には、被加工物であるウェーハ１０を収容するカセット２０を載置するためのカセット載置台２１が設けられる。

基台４上には門型形状のコラム２４が立設されており、コラム２４にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール２６が固定されている。コラム２４の壁面にＹ軸方向に設けられるガイドレール２６には、第一Ｙ軸移動ブロック２８が搭載される。第一Ｙ軸移動ブロック２８は、ボールねじ３０とパルスモータ（不図示）とからなる第一Ｙ軸移動機構３４により、ガイドレール２６に案内されてＹ軸方向に移動する。

第一Ｙ軸移動ブロック２８上には、Ｚ軸方向に伸長する一対のガイドレール３６が設けられ、ガイドレール３６に第一Ｚ軸移動ブロック３８が搭載される。ボールねじ４０とパルスモータ４２とからなる第一Ｚ軸移動機構４４により、第一Ｚ軸移動ブロック３８がガイドレール３６に案内されてＺ軸方向に移動する。

第一Ｚ軸移動ブロック３８には第一切削ユニット４６及び撮像カメラ４７が設けられる。第一切削ユニット４６は、モータ（不図示）により回転駆動されるスピンドルの先端部に切削ブレードが着脱可能に装着されて構成されている。第一切削ユニット４６により、保持テーブル２７に保持されるウェーハ１０が切削加工される。

門型形状のコラム２４に設けられるガイドレール２６には、更に、第二Ｙ軸移動ブロック２８ａが搭載される。第二Ｙ軸移動ブロック２８ａは、ボールねじ３０ａとパルスモータ３２ａとからなる第二Ｙ軸移動機構３４ａにより、ガイドレール２６に案内されてＹ軸方向に移動する。

第二Ｙ軸移動ブロック２８ａにはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３６ａが設けられ、ガイドレール３６ａに第二Ｚ軸移動ブロック３８ａが搭載される。ボールねじ４０ａとパルスモータ４２ａからなる第二Ｚ軸移動機構４４ａにより、第二Ｚ軸移動ブロック３８ａがガイドレール３６ａに案内されてＺ軸方向に移動する。

第二Ｚ軸移動ブロック３８ａには第二切削ユニット４６ａが取り付けられている。第二切削ユニット４６ａは、モータ（不図示）により回転駆動されるスピンドルの先端部に切削ブレードが着脱可能に装着されて構成されている。第二切削ユニット４６ａにより、保持テーブル２７に保持されるウェーハ１０が切削加工される。

基台４上には、スピンナーテーブルとも称される保持テーブル５０を有するスピンナー洗浄ユニット５が設けられている。切削加工後のウェーハ１０は、保持テーブル５０で吸引保持してスピンナー洗浄され、切削屑や保護液などが洗浄され除去される。洗浄後には、高速回転によるスピン乾燥が実施される。

図２は、スピンナー洗浄ユニット５の構成について示す図である。なお、スピンナー洗浄ユニット５は、図１に示すような切削装置やレーザー加工装置などの加工装置に組み込まれる他、単体の装置（スタンドアローン）のものとしても構成することができるものである。

図２に示すスピンナー洗浄ユニット５では、切削加工がなされた被加工物であるウェーハ１０の洗浄が行われる。ウェーハ１０は、テープＴを介してフレームＦと一体化され、全体としてウェーハユニットＵとしてハンドリングされる。

図２に示すスピンナー洗浄ユニット５の保持テーブル５０は、上方が開放される円筒状の外周壁６０内に収められるとともに、カバー筒６２内に設けられる図示せぬ回転軸の上端に接続され、回転軸の回転によって高速回転する。

外周壁６０内において、保持テーブル５０の側方には、図示せぬモータにより回動される回動アーム６４が配置され、回動アーム６４の先端には、洗浄液を供給するための洗浄液ノズル６４ａや、エアブローのためのエアを供給するためのエアノズル６４ｂが設けられる。

保持テーブル５０は、多孔質プレート５１と、多孔質プレート５１の周囲を囲む樹脂枠５２とを有して構成される。

多孔質プレート５１は、アルミナセラミクスや樹脂などの多孔質材にて構成されるものであり、その上面において保持面５１ａを構成する。多孔質プレート５１は、図示せぬ吸引源に接続され、保持面５１ａに負圧を生じさせることで、テープＴを介してウェーハ１０を吸引保持するように構成される。

さらに、多孔質プレート５１は、図示せぬエア供給源に接続され、洗浄後においてウェーハ１０をリリースする際には、保持面５１ａに正圧を生じさせることで、テープＴを保持面５１ａから剥離させるように構成される。

樹脂枠５２の複数箇所には、クランプ７０，７０が複数配置され、各クランプ７０，７０によってウェーハユニットＵのフレームＦがクランプされて保持される。

次に、保持テーブル５０の製造方法の例について説明する。
図３（Ａ）に示すように、多孔質プレート５１が用意される。多孔質プレート５１は、アルミナセラミクスや樹脂などの多孔質材を成形してなるものであり、通気性を有することで、その上面の保持面５１ａにおいて負圧、又は、正圧を発生できるように構成される。

多孔質プレート５１は、円盤状のプレートにて構成され、使用時において露出する保持面５１ａと、保持面５１ａの反対側の面となる背面５１ｂと、側面５１ｃと、を有して構成される。側面５１ｃにおいて背面５１ｂに近い側には、環状のせり出し部５１ｄが突出して形成される。

図３（Ｂ）に示すように、インサート成形金型８０が用意される。インサート成形金型８０は、上型８１と、下型８２を有し、下型８２に形成される凹部８２ａを、上型８１の下面８１ａで閉じることで、成形用のキャビティ８３が形成される。

図３（Ｂ）に示すように、インサート成形時には、凹部８２ａに多孔質プレート５１が収容される。多孔質プレート５１は、保持面５１ａを下側にして凹部８２ａの底面８２ｃに設置される。

図３（Ｂ）に示すように、上型８１の下面８１ａには、成形された樹脂枠５２（図４（ａ））に吸引路５２ａ（図４（ａ））を形成するための、突起部８１ｂが形成される。また、上型８１には、樹脂をキャビティ８３内に供給するための供給路８１ｃが形成される。

図３（Ｃ）に示すように、上型８１を下型８２に当接させるとともに、上型８１の供給路８１ｃを通じてキャビティ８３内に樹脂５２ｂを供給する。樹脂５２ｂは、例えば、難燃性のポリアセタールや炭素繊維強化プラスチックなどを採用することができる。なお、樹脂５２ｂは、導電性を有するものを利用することで、電気的導通により各種装置の高さ位置を検出、設定する装置構成において好適なものとなる。

以上のようにしてインサート成形を実施することができ、図４（Ａ）に示すように、多孔質プレート５１と樹脂枠５２が一体となった保持テーブル５０が形成される。このようにインサート成形されることにより、多孔質プレート５１と樹脂枠５２は強固に一体化され、従来の接着剤の劣化により多孔質プレートが破損するなどの不具合のない構成が実現される。

図４（Ａ）に示すように、樹脂枠５２の上部には、クランプ７０の固定部７１の一部を収容するための収容凹部５２ｄが形成される。固定部７１は固定具７２によって、樹脂枠５２に対して固定される。

図４（Ａ）に示すように、収容凹部５２ｄに固定部７１が収容されることで、図４（Ｂ）に示すように、クランプ７０を設置した際には、固定部７１が樹脂枠５２の上面５２ｅから突出することなく、上面５２ｅを平坦面で構成することができる。

このように、樹脂枠５２の上面５２ｅが平坦面で構成されることで、図４（Ｃ）に示すように、ウェーハユニットＵのフレームＦを上面５２ｅに載置することが可能となる。

また、クランプ７０の固定部７１の一部が収容凹部５２ｄ（図４（Ａ））に嵌合される構成によれば、クランプ７０が全体として、樹脂枠５２に強固に固定されることができ、保持テーブル５０の全体の剛性を高めることができる。

図４（Ａ）に示すように、クランプ７０は、固定部７１に対して回動可能に設けられるクランプ爪７３と、クランプ爪７３の下部に設けられる錘部７４と、を有する振り子式のクランプにて構成される。図４（Ｃ）に示すように、保持テーブル５０が回転していないときには、錘部７４によってクランプ爪７３が上方に向けて立ち上がった状態となり、保持テーブル５０に対するウェーハユニットＵの載置や、リリースが可能となる。洗浄時や乾燥時において保持テーブル５０が回転すると、遠心力により錘部７４が跳ね上げられて、クランプ爪７３が保持テーブル５０の内側に向かって傾き、クランプ爪７３がウェーハユニットＵのフレームＦを挟持する。

なお、クランプ７０を設けない構成としてもよく、この場合、収容凹部５２ｄ（図４（Ａ））は省略される。

また、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すように、多孔質プレート５１において環状のせり出し部５１ｄが設けられることで、多孔質プレート５１の両側が樹脂枠５２に係合して上側から押さえられる構成となる。

これにより、例えば、図４（Ｃ）において、ウェーハユニットＵをリリースする際に、吸引路５２ａを通じてエアが供給され、多孔質プレート５１にＺ軸方向の上向きの力が作用した場合でも、多孔質プレート５１が樹脂枠５２から剥離してしまうことを効果的に防止できる。

なお、図４（Ｄ）に示すように、環状のせり出し部５１ｄ（図３（Ａ））が設けられない多孔質プレート５１Ａの構成を採用してもよい。

図４（Ｃ）に示すように、樹脂枠５２に形成された吸引路５２ａは、制御バルブ９１を介して吸引源９２に接続されることで、多孔質プレート５１の保持面５１ａに負圧を生じさせ、テープＴを介してウェーハ１０が吸引保持される。

図４（Ｃ）に示すように、樹脂枠５２に形成された吸引路５２ａは、制御バルブ９１を介してエア供給源９３に接続されることで、ウェーハユニットＵをリリースする際には、多孔質プレート５１の保持面５１ａに正圧を生じさせ、テープＴを下側から押し上げるようにして保持面５１ａから剥離させる。

次に、図１に示す保持テーブル２７について、本発明の構成を適用する例について説明する。
保持テーブル２７は、被加工物であるウェーハ１０を保持した状態でＸ軸方向に加工送りされ、第一切削ユニット４６や第二切削ユニット４６ａによってウェーハ１０が切削加工されるものである。

図５は、保持テーブル２７を備えるテーブル機構１２について示すものであり、保持テーブル２７を上方に取り外した状態が示されている。テーブル機構１２は、取り外し可能に構成される保持テーブル２７と、基台１２ａと、基台１２ａ上に配置された保持テーブル２７を保持するためのテーブル保持台１２ｂと、基台１２ａ及びテーブル保持台１２ｂの間に配置される４つのクランプ機構１２ｃと、を有して構成される。

図５に示すように、保持テーブル２７は、多孔質プレート５１と、樹脂枠５２と、を有して構成されるものであり、図３（Ａ）（Ｂ）に示す構成において、樹脂枠５２の上部に、クランプ７０の固定部７１の一部を収容するための収容凹部５２ｄが省略された構成とするものである。

図５に示すように、基台１２ａは、円柱状に形成され、図示しないサーボモータによって所望の角度だけ回転駆動可能に構成される。テーブル保持台１２ｂは、平面視で円形をなしており、保持テーブル２７と略同形状に設定されている。テーブル保持台１２ｂの中央には、保持テーブル２７の下面側に形成される円形凸部が挿入される円形凹部１２ｄが形成される。円形凹部１２ｄの中央には、図示せぬ吸引源に接続されて保持テーブル２７の多孔質プレート５１を介して被加工物を吸引するための吸引孔１２ｅが形成される。

また、吸引保持した被加工物をリリースする際には、吸引孔１２ｅに通じる経路の切り替えにより、エア供給源との接続が行われ、吸引孔１２ｅから高圧のエアが供給されることにより、保持テーブル２７の多孔質プレート５１の表面に正圧が形成され、被加工物をリリースできるように構成される。

円形凹部１２ｄの底部であって、吸引孔１２ｅの側方には、保持テーブル２７の下面側に形成される円形凸部の底面を吸引して保持テーブル２７を固定するための保持テーブル吸着孔１２ｆが形成される。

円形凹部１２ｄを囲繞する上面枠部１２ｇには、保持テーブル２７の下面に形成される係合凸部が係合する係合凹部１２ｈが形成され、テーブル保持台１２ｂに対する保持テーブル２７の位置決めが可能に構成される。

クランプ機構１２ｃは、基台１２ａの周囲を囲むように４箇所に配置され、ウェーハユニットＵ（図２）のフレームＦ（図２）を挟持するように構成される。

図５に示すようなテーブル機構１２に固定された保持テーブル２７は、図１に示すように、ウォーターカバー１４から露出する。ここで、保持テーブル２７の樹脂枠５２は、導電性を有する樹脂にて構成されることで、樹脂枠５２の上面５２ｅ（図５）に切削ブレードを接触させ、電気的導通によって切削ブレードの先端位置を設定するセットアップを実施することが可能となる。

以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、図２、図３（Ａ）、及び、図４（Ｂ）に示すように、
被加工物（ウェーハ１０）を保持する保持テーブル５０であって、
被加工物を保持する保持面５１ａと、保持面の反対側の背面５１ｂと、保持面から背面に至る側面５１ｃと、を含む多孔質プレート５１と、
多孔質プレート５１の背面５１ｂと側面５１ｃと背面５１ｂとを覆い、多孔質プレート５１と一体成形された樹脂枠５２と、を備え、
樹脂枠５２には多孔質プレート５１に連通する吸引路５２ａが形成された、保持テーブル５０とするものである。

この構成により、図４（Ｂ）に示すように、インサート成形により、多孔質プレート５１と樹脂枠５２が一体となった保持テーブル５０を形成することができ、多孔質プレート５１と樹脂枠５２は強固に一体化され、従来の接着剤の劣化により多孔質プレートが破損するなどの不具合のない構成が実現される。さらに、多孔質プレート５１を固定する枠が樹脂枠５２で構成されるため、金属で枠を構成するものと比較して軽量化が可能となり、より少ないエネルギーで保持テーブル５０を高速回転させることや、高速で移動させることが可能となる。また、多孔質プレート５１を固定する枠が樹脂枠５２で構成されるため、金属で枠を構成するものと比較して保持テーブル５０の製造コストを低減することができる。

また、図４（Ｃ）に示すように、樹脂枠５２は、導電性を有する樹脂にて構成される、こととするものである。

この構成により、例えば、樹脂枠５２の上面５２ｅ（図５）に切削ブレードを接触させ、電気的導通によって切削ブレードの先端位置を設定するセットアップを実施する加工装置２（図１）において好適に適用することができる。

また、図１、及び、図５に示すように、保持テーブル２７と、保持テーブル２７で保持された被加工物に加工を施す加工ユニット（第一切削ユニット４６、第二切削ユニット４６ａ）と、を備える、加工装置２とするものである。

この構成により、図１に示すように、加工ユニット（第一切削ユニット４６、第二切削ユニット４６ａ）での加工の際に用いられる保持テーブル２７について、インサート成形により、多孔質プレート５１と樹脂枠５２が一体となった保持テーブル２７を形成することができ、多孔質プレート５１と樹脂枠５２は強固に一体化され、従来の接着剤の劣化により多孔質プレートが破損するなどの不具合のない構成が実現される。また、樹脂枠５２によって保持テーブル２７の軽量化を図ることができ、より少ないエネルギーで加工送り方向（Ｘ軸方向（図１））に高速に移動させることができる。

また、図２に示すように、保持テーブル５０を備え、保持テーブル５０を回転させつつ保持テーブル５０で保持された被加工物（ウェーハ１０）を洗浄するスピンナー洗浄ユニット５とするものである。

この構成により、スピンナー洗浄ユニット５に設置される保持テーブル５０おいて、多孔質プレート５１と樹脂枠５２が強固に一体化され、従来の接着剤の劣化により多孔質プレートが破損するなどの不具合のない構成が実現される。また、樹脂枠５２によって保持テーブル５０の軽量化を図ることができ、より少ないエネルギーで高速回転させることができる。

２ 加工装置
５ スピンナー洗浄ユニット
１０ ウェーハ
１２ テーブル機構
２７ 保持テーブル
４６ 第一切削ユニット
４６ａ 第二切削ユニット
５０ 保持テーブル
５１ 多孔質プレート
５１ａ 保持面
５１ｂ 背面
５１ｃ 側面
５１ｄ せり出し部
５２ 樹脂枠
５２ａ 吸引路
７０ クランプ
８０ インサート成形金型
８１ 上型
８２ 下型
８３ キャビティ
９１ 制御バルブ
９２ 吸引源
９３ エア供給源
Ｆ フレーム
Ｔ テープ
Ｕ ウェーハユニット

Claims (3)

1. 被加工物を保持する保持テーブルであって、
   被加工物を保持する保持面と、該保持面の反対側の背面と、該保持面から該背面に至る側面と、を含む多孔質プレートと、
   該多孔質プレートの該背面と該側面とを覆い、該多孔質プレートと一体成形された樹脂枠と、を備え、
   該樹脂枠には該多孔質プレートに連通する吸引路が形成されており、
   該樹脂枠は、導電性を有する樹脂にて構成される、
   保持テーブル。
2. 請求項１に記載の保持テーブルと、
   該保持テーブルで保持された被加工物に加工を施す加工ユニットと、を備える、
   ことを特徴とする加工装置。
3. 請求項１に記載の保持テーブルを備え、
   該保持テーブルを回転させつつ該保持テーブルで保持された被加工物を洗浄する、
   ことを特徴とするスピンナー洗浄ユニット。