(57)【要約】【課題】ウエーハが大径化してチャックテーブルが大径化しても、温度変化によってチャックテーブルが湾曲したり、吸引保持部に割れが生じたり、枠体から吸引保持部が離脱したりしないようにする。【解決手段】枠体２２を形成するステンレスの線膨張係数１０．４×１０-6／℃とほぼ同じ線膨張係数９．０×１０-6／℃のジルコニアを主成分とするポーラスセラミックスでチャックテーブル２０を構成する吸引保持部２１を形成することで、温度変化によってチャックテーブル２０が湾曲したり、吸引保持部２１に割れを生じたり、枠体２２から吸引保持部２１が離脱したりするという問題を解消し、ウエーハが大径化してチャックテーブルが大径化した場合において温度変化があってもチャックテーブル２０の上面精度の低下を抑制して、ウエーハを高精度に加工できるようにした。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハを保持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ウエーハに加工を施す加工手段と、前記チャックテーブルと前記加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、前記チャックテーブルと前記加工手段とを相対的に割り出し送りする割り出し送り手段とを備える加工装置であって、
前記チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する吸引保持部と、該吸引保持部を囲繞する金属で形成された枠体とを備え、
前記吸引保持部は、前記枠体を形成する金属の線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数のポーラスセラミックスで形成されていることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記枠体は、ステンレスで形成され、
前記吸引保持部は、ジルコニアを主成分とするポーラスセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記加工手段は、切削ブレードが着脱自在に装着されたスピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するとともに回転駆動する駆動源を含むハウジングとを備える切削手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の加工装置。
【請求項４】
ウエーハを保持するチャックテーブルであって、
ウエーハを吸引保持する吸引保持部と、該吸引保持部を囲繞する金属で形成された枠体とを備え、
前記吸引保持部は、前記枠体を形成する金属の線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数のポーラスセラミックスで形成されていることを特徴とするチャックテーブル。
【請求項５】
前記枠体は、ステンレスで形成され、
前記吸引保持部は、ジルコニアを主成分とするポーラスセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項４に記載のチャックテーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハに加工を施す加工装置および該加工装置で用いられてウエーハを保持するチャックテーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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て携帯電話、パソコン等の電子機器に利用される。
【０００３】
切削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、この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手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に切削送りする切削送り手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に割り出し送りする割り出し送り手段とを備え、ウエーハを効率よく個々のデバイスに分割することができる。
【０００４】
ここで、ウエーハを確実に切削するためにはウエーハに対する切り込み深さを高精度に制御する必要があり、切削装置においては、実際に切削を行う前に切削ブレードのセットアップ作業を行うことにより、切削ブレードの切り込み深さの精度を確保している。この切削ブレードのセットアップ作業において、切削ブレードとチャックテーブル上面との基準位置は、切削ブレードとチャックテーブルの枠体とを接触させ、接触時の通電によって電気的に検出しているため、チャックテーブルの吸引保持部を囲繞する枠体は導電性を有する金属で形成されている（例えば、特許文献１，２等参照）。
【０００５】
また、生産効率を向上させるためにウエーハの直径は３００ｍｍ、さらには４５０ｍｍと大径化の傾向にあり、ウエーハを保持するチャックテーブルもウエーハの直径に対応して大径化の傾向にある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２５４２５９号公報
【特許文献２】特開２００３−２９１０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のチャックテーブルは、アルミナセラミックス（線膨張係数：６．０×１０-6／℃）で形成されてウエーハを吸引保持するポーラス状の吸引保持部と、その吸引保持部を囲繞するステンレス（線膨張係数：１０．４×１０-6／℃）で形成された枠体とがエポキシ樹脂等で結合されて構成されているため、吸引保持部と枠体との線膨張係数の違いから、温度変化に起因してチャックテーブルが湾曲したり、吸引保持部に割れを生じたり、枠体から吸引保持部が離脱したりするという問題がある。特に、保持すべきウエーハが大径化してチャックテーブルが大径化した場合には、温度変化に起因するチャックテーブルの湾曲の程度が大きくなり、加工時の切り込み精度が低下するため、ウエーハを高精度に加工できなくなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウエーハが大径化してチャックテーブルが大径化しても、温度変化によってチャックテーブルが湾曲したり、吸引保持部に割れが生じたり、枠体から吸引保持部が離脱したりすることのない加工装置およびチャックテーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加工装置は、ウエーハを保持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ウエーハに加工を施す加工手段と、前記チャックテーブルと前記加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、前記チャックテーブルと前記加工手段とを相対的に割り出し送りする割り出し送り手段とを備える加工装置であって、前記チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する吸引保持部と、該吸引保持部を囲繞する金属で形成された枠体とを備え、前記吸引保持部は、前記枠体を形成する金属の線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数のポーラスセラミックスで形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る加工装置は、上記発明において、前記枠体は、ステンレスで形成され、前記吸引保持部は、ジルコニアを主成分とするポーラスセラミックスで形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る加工装置は、上記発明において、前記加工手段は、切削ブレードが着脱自在に装着されたスピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するとともに回転駆動する駆動源を含むハウジングとを備える切削手段であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るチャックテーブルは、ウエーハを保持するチャックテーブルであって、ウエーハを吸引保持する吸引保持部と、該吸引保持部を囲繞する金属で形成された枠体とを備え、前記吸引保持部は、前記枠体を形成する金属の線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数のポーラスセラミックスで形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るチャックテーブルは、上記発明において、前記枠体は、ステンレスで形成され、前記吸引保持部は、ジルコニアを主成分とするポーラスセラミックスで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る加工装置およびチャックテーブルによれば、枠体を形成する金属の線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数のポーラスセラミックスでチャックテーブルを構成する吸引保持部を形成したので、温度変化によってチャックテーブルが湾曲したり、吸引保持部に割れを生じたり、枠体から吸引保持部が離脱したりするという問題を解消することができ、よって、ウエーハが大径化してチャックテーブルが大径化した場合において温度変化があってもチャックテーブルの上面精度の低下を抑制して、ウエーハを高精度に加工することができるという効果を奏する。
【００１５】
特に、ステンレス（線膨張係数：１０．４×１０-6／℃）で形成された枠体に対して、ジルコニアを主成分とするポーラスセラミックス（線膨張係数：９．０×１０-6／℃）で吸引保持部を形成すれば、枠体の線膨張係数とほぼ同じにすることができるとともに、その製造も、ジルコニアは酸化物であるので比較的焼結しやすく、アルミナセラミックスの場合と同様の生産工程・設備等で製造可能となる。また、吸引保持部の吸着面を研磨加工によって平坦化する際、アルミナポーラス原料の場合、曲げ強度が３５０ＭＰａで脆性が高くビッカース硬度が１５ＧＰａでビッカース硬度が高いので、脆性モードの加工となり、鋭利な針の先端が集合したような吸着面に形成されるのに対して、ジルコニアを主成分とするポーラス原料の場合、曲げ強度が１０００ＭＰａで靭性が高くビッカース硬度が１３ＧＰａでビッカース硬度が低いので、塑性モードによる加工が可能となり、微小平面が集合したような滑らかな吸着面として形成することができ、吸引保持するウエーハへのダメージを軽減することができ、ダイシング加工時の裏面チッピングや裏面クラックの発生を軽減できるという効果を奏する。さらには、ジルコニアを主成分とするポーラスの体積抵抗率は、１０6Ω・ｃｍ〜１０10Ω・ｃｍであり、体積抵抗率が１０14Ω・ｃｍ以上のアルミナポーラスよりも電気抵抗が低いので、静電気が溜まりにくくウエーハに与える静電気によるダメージを小さくすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態である加工装置について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態の加工装置の一例を示す外観斜視図であり、図２は、その加工手段周りの構成を抽出して示す斜視図である。本実施の形態の加工装置１０は、ウエーハＷを分割予定ラインに沿って切削する切削装置に適用したものであり、概略構成として、図１に示すように、カセット部１１、搬出入手段１２、搬送手段１３、洗浄手段１４、搬送手段１５とともに、チャックテーブル２０、撮像手段３０および加工手段４０を備える。
【００１８】
カセット部１１は、ウエーハＷが保持テープＴを介してフレームＦと一体となった状態で複数枚収容する。搬出入手段１２は、カセット部１１に収容されたウエーハＷを搬送手段１３が搬送可能な載置領域に搬出するとともに、切削処理済みのウエーハＷをカセット部１１に搬入する。搬送手段１３は、搬出入手段１２によって載置領域に搬出されたウエーハＷをチャックテーブル２０上に搬送する。また、洗浄手段１４は、加工手段４０による処理済みのウエーハＷを洗浄する。搬送手段１５は、加工手段４０による処理済みのウエーハＷをチャックテーブル２０上から洗浄手段１４へ搬送する。
【００１９】
加工手段４０は、切削ブレード４１が着脱自在に装着されたスピンドル４２と、このスピンドル４２を回転可能に支持するとともに回転駆動する図示しない駆動源を含む円筒状のハウジング４３とを備え、チャックテーブル２０に保持されたウエーハＷに切削ブレード４１が作用して切削を行う切削手段として構成されている。ここで、切削ブレード４１は、例えばダイヤモンド砥粒をＮｉメッキで固めた電鋳ブレードである。
【００２０】
撮像手段３０は、図２に示すように、ハウジング４３の側部に設けられたもので、チャックテーブル２０に保持されたウエーハＷの表面を撮像するＣＣＤカメラ等を搭載した顕微鏡であり、切削すべき分割予定ラインに対する切削ブレード４１の位置付けに供するアライメント用である。
【００２１】
ウエーハＷを保持するチャックテーブル２０は、図２に示すように、駆動源５０に連結されて回転可能とされている。駆動源５０は、移動基台５１に固定されている。ここで、加工装置１０は、加工動作に必要な送り動作を行うための加工送り手段６０、切り込み送り手段７０および割り出し送り手段８０を備える。
【００２２】
加工送り手段６０は、移動基台５１をＸ軸方向に移動させることで、チャックテーブル２０を加工手段４０に対して相対的にＸ軸方向に加工送りするためのものである。加工送り手段６０は、Ｘ軸方向に配設されたボールねじ６１と、ボールねじ６１の一端に連結されたパルスモータ６２と、ボールねじ６１と平行に配列された一対のガイドレール６３とから構成され、ボールねじ６１には、移動基台５１の下部に設けられた図示しないナットが螺合している。ボールねじ６１は、パルスモータ６２に駆動されて回転し、それに伴って移動基台５１がガイドレール６３にガイドされてＸ軸方向に移動する構成となっている。
【００２３】
切り込み送り手段７０は、加工手段４０のハウジング４３を支持する支持部５２を壁部５３に対してＺ軸方向に移動させることで、加工手段４０を昇降させてウエーハＷに対する切り込み量を制御するためのものである。切り込み送り手段７０は、壁部５３の一方の面においてＺ軸方向に配設されたボールねじ７１と、このボールねじ７１を回動させるパルスモータ７２と、ボールねじ７１と平行に配列された一対のガイドレール７３とを有し、支持部５２の内部の図示しないナットがボールねじ７１に螺合している。支持部５２は、パルスモータ７２によって駆動されてボールねじ７１が回動するのに伴ってガイドレール７３にガイドされてＺ軸方向に昇降し、支持部５２に支持された加工手段４０の切削ブレード４１もＺ軸方向に昇降する構成となっている。
【００２４】
割り出し送り手段８０は、加工手段４０のハウジング４３を支持部５２を介して支持する壁部５３をＹ軸方向に移動させることで、加工手段４０をチャックテーブル２０に対して相対的にＹ軸方向に割り出し送りするためのものである。割り出し送り手段８０は、Ｙ軸方向に配設されたボールねじ８１と、ボールねじ８１の一端に連結されたパルスモータ８２と、ボールねじ８１と平行に配列された一対のガイドレール８３とから構成され、ボールねじ８１には、壁部５３と一体に形成された移動基台５４の内部に設けられた図示しないナットが螺合している。ボールねじ８１は、パルスモータ８２に駆動されて回転し、それに伴って移動基台５４がガイドレール８３にガイドされてＹ軸方向に移動する構成となっている。
【００２５】
このような構成の加工装置１０は、高速回転させた切削ブレード４１を切り込み送り手段７０による切り込み送りでチャックテーブル２０上のウエーハＷに所定の切り込み深さで切り込ませながら、加工手段４０に対してチャックテーブル２０を加工送り手段６０でＸ軸方向に相対的に加工送りすることで、ウエーハＷ上の分割予定ラインを切削加工して切削溝を形成することができる。同一方向の次の分割予定ラインの切削加工は、チャックテーブル２０に対して加工手段４０の切削ブレード４１を割り出し送り手段８０でＹ軸方向に分割予定ライン幅分だけ相対的に割り出し送りすることで、同様に繰り返す。そして、同一方向の全ての分割予定ラインについて切削溝を形成した後、チャックテーブル２０の回転によりウエーハＷを９０°回転させ、新たにＸ軸方向に配された全ての分割予定ラインについて加工手段４０で同様の切削加工を繰り返すことにより、個々のデバイスに分割される。
【００２６】
次に、本実施の形態の加工装置１０におけるチャックテーブル２０について詳細に説明する。図３は、チャックテーブル２０の部分を示す外観斜視図であり、図４は、図３の分解斜視図であり、図５は、図４中の吸引保持部と枠体との分解斜視図であり、図６は、枠体を裏返して示す斜視図である。
【００２７】
本実施の形態のチャックテーブル２０は、ウエーハＷを吸引保持する吸引保持部２１と、この吸引保持部２１を囲繞する金属で形成された枠体２２と、吸引保持部２１を囲繞した枠体２２が搭載されるベース材２３と、保持テープＴを介してウエーハＷが一体となったフレームＦの四辺をそれぞれ押える４個のクランプ２４とを備える。
【００２８】
ベース材２３は、適宜厚みを持たせた薄型円柱形状に形成されてテーブルカバー５５に対して回動可能に設けられ、駆動源５０に連結されることにより回転可能に構成されている。ベース材２３の中央には吸引源に連通する吸引孔２３１が形成されているとともに、枠体２２を位置決めする円形凹部２３２が形成されている。また、ベース材２３上には、ベース材２３に対して十字状をなす４方向に配設された４個のクランプ２４をそれぞれ半径方向にスライド自在に支持する２本ずつのガイドピン２５が十字状をなす４方向に延設させて固定されている。クランプ２４は、調整ねじ２６によってガイドピン２５上の所望の位置で固定自在とされている。これにより、切削対象となるウエーハＷが３００ｍｍ、さらには４５０ｍｍの如く大径化し、チャックテーブル２０が大径化しても、そのサイズに応じてクランプ２４の固定位置を調整することにより、大径化したウエーハＷに対応する大きさのフレームＦを押えることが可能な構成とされている。
【００２９】
枠体２２は、金属として線膨張係数が例えば１０．４×１０-6／℃のステンレス（ＳＵＳ）によって適宜厚さの円盤形状に形成されたもので、下面となる裏面側には、図６に示すように、ベース材２３の円形凹部２３２に嵌合する円形凸部２２１が形成されている。また、枠体２２の上面となる表面側には、図５に示すように、吸引保持部２１が隙間なく面一で丁度嵌合する大きさ、深さの円形凹部２２２が形成されている。さらに、枠体２２の中央には、吸引孔２３１を介して吸引源に連通する吸引孔２２３が形成され、円形凹部２２２の底面には同心円状の複数本の吸引溝２２４が形成され、中心から半径方向に十字状に形成された連通溝２２５によって吸引孔２２３と吸引溝２２４とが連通している。
【００３０】
また、吸引保持部２１は、ウエーハＷに対する吸着力を均一にするポーラス構造の円盤形状からなり、吸引孔２３１，２２３、連通溝２２５、吸引溝２２４を介して吸引源からの吸引力が作用することで、吸着面２１１に載置されたウエーハＷを下面の保持テープＴを介して吸引保持するためのもので、切削対象となるウエーハＷの大きさに対応する大きさのものが用いられる。この吸引保持部２１は、枠体２２の円形凹部２２２の吸引溝２２４間の底面上に滴下したエポキシ樹脂等によって枠体２２と一体化されるよう結合される。また、吸引保持部２１は、枠体２２を形成する金属であるステンレスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数のポーラスセラミックス、例えば線膨張係数が９．０×１０-6／℃のジルコニア（ＺｒＯ2：酸化ジルコニウム）を主成分とするポーラスセラミックスで形成されている。
【００３１】
ここで、このようなジルコニアを主成分とするポーラスセラミックスによる吸引保持部２１の製法例について説明する。まず、φ５０μｍ前後の酸化ジルコニウムＺｒＯ2を体積比９２％、バインダ用のＳｉＯ2を体積比７％、バインダ用のＴｉＯ2を体積比１％で混合し、１０００℃強の炉の中で１時間焼結し、その後、炉内で３〜４日かけて自然冷却し、厚さ１０ｍｍ程度の吸引保持部２１を円盤形状に形成する。この場合のポーラスの状態は、体積比で４０％程度である。その後、所望の厚さ（例えば、３ｍｍ〜４ｍｍ程度）となるように研磨装置で両面を研磨して平坦化することによって円形凹部２２２に面一で丁度嵌合する所望の吸引保持部２１が得られる。
【００３２】
このような構成において、実際に切削を行う前には、切削ブレード４１のセットアップ作業を行う。すなわち、加工送り手段６０による加工送りによってチャックテーブル２０の枠体２２の上面を切削ブレード４１に対峙する位置に位置付け、この位置で切り込み送り手段７０によって切削ブレード４１をＺ軸方向に下降させる。そして、切削ブレード４１がステンレス製の枠体２２の上面に接触した時点で電気的導通が得られることから、切削ブレード４１とチャックテーブル２０の上面との基準位置（切り込み送り手段７０のＺ軸方向基準位置）が決定される。
【００３３】
このようなセットアップ作業が完了した後、前述したようにウエーハＷに対する切削加工が実際に実行される。実際の切削動作においては、セットアップ作業で設定された基準位置に基づきチャックテーブル２０上に保持されたウエーハＷに対する切込み深さが高精度に制御される。
【００３４】
ここで、本実施の形態のチャックテーブル２０によれば、吸引保持部２１がジルコニア（ＺｒＯ２：酸化ジルコニウム）を主成分とするポーラスセラミックス（線膨張係数：９×１０-6／℃）で形成されており、枠体２２を形成するステンレスの線膨張係数１０．４×１０-6／℃とほぼ同じであるので、環境温度に変化があっても、吸引保持部２１と枠体２２との膨張伸縮は同程度となり、温度変化によってチャックテーブル２０が湾曲したり、吸引保持部２１に割れが生じたり、枠体２２から吸引保持部２１が離脱したりするという問題を解消することができる。これにより、ウエーハＷが３００ｍｍ、さらには４５０ｍｍの如く大径化してチャックテーブル２０が大径化した場合において、温度変化があっても、チャックテーブル２０の上面精度の低下を抑制することができ、チャックテーブル２０上に保持されたウエーハＷを切削ブレード４１によって高精度に切削加工することができる。
【００３５】
また、本実施の形態の吸引保持部２１は、ジルコニアを主成分とするポーラスセラミックスで形成されるが、ジルコニアは酸化物であるので比較的焼結しやすく、従来のアルミナセラミックスの場合と同様の生産工程・設備・管理等で製造することができる。
【００３６】
また、吸引保持部の吸着面を研磨加工によって平坦化する際、従来のアルミナポーラス原料の場合、曲げ強度が３５０ＭＰａで脆性が高くビッカース硬度が１５ＧＰａでビッカース硬度が高いので、脆性モードの加工となり、鋭利な針の先端が集合したような吸着面として形成されてしまう。これに対して、本実施の形態の吸引保持部２１のようにジルコニアを主成分とするポーラス原料の場合、曲げ強度が１０００ＭＰａで靭性が高くビッカース硬度が１３ＧＰａでビッカース硬度が低いので、塑性モードによる加工が可能となり、図５中の吹出し部分に拡大断面して示すように、微小平面が集合したような滑らかな吸着面２１１として形成することができ、吸引保持するウエーハＷへのダメージを軽減することができる。これにより、ダイシング加工時の裏面チッピングや裏面クラックの発生を軽減できる。
【００３７】
さらには、吸引保持部２１を形成するジルコニアを主成分とするポーラスの体積抵抗率は、１０6Ω・ｃｍ〜１０10Ω・ｃｍであり、体積抵抗率が１０14Ω・ｃｍ以上である従来のアルミナポーラスよりも電気抵抗が低いので、静電気が溜まりにくくウエーハＷに与える静電気によるダメージを小さくすることができる。
【００３８】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、加工装置として、切削ブレード４１を有する切削手段を加工手段４０として備え、切削ブレード４１でウエーハＷに切削加工を施す例で説明したが、このような適用例に限らない。例えば、レーザ光線照射手段を備え、チャックテーブルに保持されたウエーハの分割予定ラインに沿ってパルスレーザ光線を照射して表面に分割溝を形成したり分割予定ラインの内部に変質層を形成したりするようなレーザ加工を施す加工装置であっても同様に適用することができる。この場合、本発明を適用し、温度変化があってもチャックテーブルの上面精度の低下を抑制することで、ウエーハに対して照射するレーザ光線の焦点位置を一定に維持でき、高精度に加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態の加工装置の一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１の加工手段周りの構成を抽出して示す斜視図である。
【図３】チャックテーブル部分を示す外観斜視図である。
【図４】図３の分解斜視図である。
【図５】図４中の吸引保持部と枠体との分解斜視図である。
【図６】枠体を裏返して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  加工装置
２０  チャックテーブル
２１  吸引保持部
２２  枠体
４０  加工手段
４１  切削ブレード
４２  スピンドル
４３  ハウジング
６０  加工送り手段
８０  割り出し送り手段
【図１】
2008062476.tif 000003
【図２】
2008062476.tif 000004
【図３】
2008062476.tif 000005
【図４】
2008062476.tif 000006
【図５】
2008062476.tif 000007
【図６】
2008062476.tif 000008