CN114536131A - 加工装置 - Google Patents

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CN114536131A CN202111319232.XA CN202111319232A CN114536131A CN 114536131 A CN114536131 A CN 114536131A CN 202111319232 A CN202111319232 A CN 202111319232A CN 114536131 A CN114536131 A CN 114536131A
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Abstract

提供加工装置，能够减少附着于加工室的内壁的加工屑的量。加工装置具有：卡盘工作台；卡盘工作台罩，其具有能够供卡盘工作台的保持面突出的开口；加工单元，其包含主轴、主轴壳体以及设置于从主轴壳体突出的主轴的下端部的圆盘状的安装座部，利用安装于安装座部的下部的加工工具对被加工物进行加工；加工进给机构，其将加工单元沿上下方向进行加工进给；加工室形成罩，其覆盖卡盘工作台和安装座部；以及加工工具罩，其安装于位于加工室形成罩的内部的主轴壳体，具有上壁和侧壁，该上壁具有能够供主轴的下端部插入的插入孔，该侧壁与上壁连接且比上壁向下方突出，该加工工具罩配置于加工室形成罩的内部，通过上壁和侧壁覆盖加工工具的上方和侧方。

Description

加工装置
技术领域
本发明涉及具有加工单元的加工装置，该加工单元包含主轴和设置于主轴的下端部的圆盘状的安装座部，利用安装于安装座部的下部的加工工具对被加工物进行加工。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，例如，首先，在半导体晶片的正面侧形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)等电路之后，利用磨削装置对半导体晶片的背面侧进行磨削。接着，利用切削装置对通过磨削而薄化后的半导体晶片进行切削，由此将半导体晶片分割成各个半导体器件。
在使用磨削装置的磨削中，通常一边对卡盘工作台的保持面所保持的半导体晶片的背面侧提供磨削水，一边利用具有多个磨削磨具的环状磨轮对半导体晶片的背面侧进行磨削(例如参照专利文献1)。
在磨削时，卡盘工作台和磨削磨轮的侧部和上部被罩部件覆盖，配置于由罩部件规定的规定的空间(加工室)。另外，在磨削时，一边对磨削磨轮提供磨削水一边进行磨削，因此包含磨削屑的磨削水飞散而附着于加工室的内壁。
因此，当在磨削磨轮的更换、加工室的清扫等维护时打开罩部件时，有时磨削屑附着于作业者的手、衣服等。另外，在维护时，有时磨削屑落到卡盘工作台的保持面上。
假设如果在保持面上附着有磨削屑的状态下进行新的被加工物的磨削，则可能会产生保持面的吸附不良，在磨削时可能会产生被加工物破裂或缺损的不良情况。这样，磨削屑等加工屑可能在加工装置中导致各种问题。
专利文献1：日本特开2014-124690号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供能够减少附着于加工室的内壁的加工屑的量的加工装置。
根据本发明的一个方式，提供加工装置，其中，该加工装置具有：卡盘工作台，其具有对被加工物进行保持的保持面；卡盘工作台罩，其包围该卡盘工作台的周围，具有能够供该卡盘工作台的该保持面突出的开口；加工单元，其包含主轴、将该主轴保持为能够旋转的主轴壳体以及设置于从该主轴壳体突出的该主轴的下端部的圆盘状的安装座部，利用安装于该安装座部的下部的加工工具对该被加工物进行加工；加工进给机构，其将该加工单元沿上下方向进行加工进给；加工室形成罩，其覆盖该卡盘工作台和该安装座部；以及加工工具罩，其安装于位于该加工室形成罩的内部的该主轴壳体，具有上壁和侧壁，该上壁具有能够供该主轴的该下端部插入的插入孔，该侧壁与该上壁连接且比该上壁向下方突出，该加工工具罩配置于该加工室形成罩的内部，通过该上壁和该侧壁覆盖该加工工具的上方和侧方。
优选的是，该加工工具罩以能够从该主轴壳体卸下的方式安装于该主轴壳体。
另外，优选的是，加工装置还具有排气单元，该排气单元包含一端部与该加工工具罩连接、另一端部与吸引源连接的排气管道。
本发明的一个方式的加工装置除了具有卡盘工作台、卡盘工作台罩、加工单元、加工进给机构以及加工室形成罩以外，还具有加工工具罩。加工工具罩配置于加工室形成罩的内部，通过加工工具罩的上壁和侧壁覆盖加工工具的上方和侧方。
这样，由于加工工具被配置于加工室形成罩的内部的加工工具罩覆盖，因此加工屑等的飞散范围被限制，主要附着于加工工具罩的内壁。因此，能够减少附着于加工室形成罩的内壁的加工屑的量。
附图说明
图1是第1实施方式的磨削装置的局部剖面侧视图。
图2是加工工具罩等的立体图。
图3是第2实施方式的磨削装置的局部剖面侧视图。
图4是第3实施方式的研磨装置的局部剖面侧视图。
标号说明
2、52：磨削装置；4：卡盘工作台；4a：保持面；6：框体；8：多孔板；10：工作台基座；12：旋转驱动源；12a：旋转轴线；11：被加工物；11a：正面；11b：背面；13：保护带；14：倾斜度调整机构；16a：固定轴；16b：可动轴；18：转台；20：工作台单元；22：卡盘工作台罩；22a：开口；24：加工室形成罩；24a：加工室；26：厚度测量器；26a：第1测量器；26b：第2测量器；28：粗磨削单元；30：加工进给机构；32：Z轴移动板；34：螺母部；36：滚珠丝杠；40：保持部件；41：磨削水；42：主轴壳体；42a：凸缘部；44：主轴；46：安装座部；48：粗磨削磨轮；48a：磨轮基台；48b：粗磨削磨具；50：加工工具罩；50a：上壁；50b：插入孔；50c：侧壁；50d：切口；54：排气单元；56：排气管道；56a：一端部；56b：另一端部；58：吸引源；62：研磨装置；64：卡盘工作台；64a：保持面；66：框体；68：多孔板；70：研磨单元；72：基台；74：研磨垫；80：加工工具罩；80a：上壁；80b：插入孔；80c：侧壁；81：研磨液。
具体实施方式
参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。图1是第1实施方式的磨削装置(加工装置)2的局部剖面侧视图。另外，图1所示的X轴方向、Y轴方向(前后方向)以及Z轴方向(上下方向、铅垂方向、磨削进给方向)相互垂直。
本实施方式的磨削装置2是自动地进行被加工物11的搬入、磨削、清洗以及搬出的全自动式。但是，磨削装置2不限定于全自动式。磨削装置2也可以是仅进行被加工物11的磨削的手动式。在该情况下，被加工物11的搬入、搬出等由作业者进行。
通过磨削装置2进行磨削的被加工物11例如是在正面11a侧形成有多个器件(未图示)的硅制的圆盘状的晶片。但是，被加工物11也可以由碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等化合物形成，还可以由其他材料形成。
在被加工物11的正面11a侧粘贴有树脂制的保护带13的状态下，对被加工物11的位于正面11a的相反侧的背面11b侧进行磨削。在对被加工物11进行磨削时，正面11a侧被卡盘工作台4的保持面4a吸引保持。
卡盘工作台4具有由陶瓷形成的圆盘状的框体6。在框体6的上表面侧形成有圆盘状的凹部，在该凹部中固定有由多孔质陶瓷形成的圆盘状的多孔板8。
多孔板8具有大致平坦的底面以及厚度随着从外周朝向中央而增加的上表面。即，多孔板8的上表面是中央部比外周部稍微突出的圆锥面。
在框体6的凹部的底面上形成有呈放射状形成的多个流路(未图示)。另外，在框体6中以与该多个流路连接且贯穿框体6的底面的中心的方式形成有中央流路(未图示)。
中央流路与真空泵等吸引源(未图示)连接，当使吸引源进行动作时，向多孔板8的上表面传递负压。因此，多孔板8的上表面作为隔着保护带13而对被加工物11进行吸引保持的保持面4a发挥功能。
卡盘工作台4借助轴承(未图示)而以能够旋转的方式连结于圆盘状的工作台基座10上。在工作台基座10上形成有贯通孔(未图示)，在工作台基座10的下方配置有电动机等旋转驱动源12。
旋转驱动源12的旋转轴线12a经由贯通孔而与卡盘工作台4的底部连结。当使旋转驱动源12进行动作时，卡盘工作台4绕旋转轴线12a进行旋转。
在工作台基座10的下部且旋转驱动源12的周围设置有倾斜度调整机构14，该倾斜度调整机构14对工作台基座10进行支承，对旋转轴线12a相对于Z轴方向的倾斜度进行调整。倾斜度调整机构14具有一个固定轴16a和两个可动轴16b。
一个固定轴16a和两个可动轴16b沿着工作台基座10的周向以大致等间隔设置。另外，在图1中，示出了一个可动轴16b。可动轴16b能够将工作台基座10沿Z轴方向上推或下拉。
通过可动轴16b对支承工作台基座10的高度位置进行调整，由此确定旋转轴线12a相对于Z轴方向的倾斜度。对旋转轴线12a的倾斜角度进行调整，以使保持面4a的一部分与X-Y平面大致平行。
倾斜度调整机构14被圆盘状的转台18支承。在转台18上配置有分别包含上述的卡盘工作台4、工作台基座10、旋转驱动源12以及倾斜度调整机构14的多个工作台单元20。
例如，在转台18上以沿着转台18的周向相互分开大致120度的方式配置有三个工作台单元20。通过使转台18进行旋转，将各工作台单元20配置于被加工物11的搬入搬出区域、粗磨削区域以及精磨削区域中的任意区域。
图1所示的工作台单元20配置于粗磨削区域。各工作台单元20的周围以卡盘工作台4的保持面4a露出的方式被卡盘工作台罩22覆盖。
卡盘工作台罩22例如由金属形成，具有直径比框体6的外径稍大的开口22a(参照图2)。包含保持面4a的框体6的上部从开口22a突出。
在图1所示的粗磨削区域和精磨削区域中，卡盘工作台罩22和卡盘工作台4的上部被由金属等形成的加工室形成罩24覆盖。即，卡盘工作台4的上部配置于加工室24a内。
在卡盘工作台4的上部的附近设置有用于对被加工物11的厚度进行测量的厚度测量器(高度计)26，该厚度测量器26也配置于加工室24a内。
图1所示的厚度测量器26是接触式的，该厚度测量器26具有：第1测量器26a，其能够与保持面4a中的框体6的上表面接触；以及第2测量器26b，其位于多孔板8的外周部的上方，能够与保持面4a所保持的被加工物11的背面11b接触。
在保持面4a中的与配置有厚度测量器26的区域不同的区域的上方设置有粗磨削单元(加工单元)28。粗磨削单元28通过加工进给机构30沿着Z轴方向进行加工进给。
加工进给机构30具有以与Z轴方向大致平行的方式固定于磨削装置2的基台的一对导轨(未图示)。在一对导轨上以能够滑动的方式安装有Z轴移动板32。
在Z轴移动板32的后方(背面)侧设置有螺母部34。在螺母部34上以能够旋转的方式连结有在一对导轨之间沿着Z轴方向设置的滚珠丝杠36。
在滚珠丝杠36的上端部连结有脉冲电动机等驱动源(未图示)。如果利用脉冲电动机使滚珠丝杠36进行旋转，则Z轴移动板32沿着导轨在Z轴方向上移动。
在Z轴移动板32的前表面(正面)上固定有上述粗磨削单元28。粗磨削单元28具有固定于Z轴移动板32的圆筒状的保持部件40。
在保持部件40的内部设置有与Z轴方向大致平行地配置的圆筒状的主轴壳体42。在主轴壳体42内以能够旋转的方式保持有与Z轴方向大致平行地配置的圆柱状的主轴44的一部分。
在主轴44的上端部连结有伺服电动机等旋转驱动源(未图示)。主轴44的下端部比主轴壳体42的下端向下方突出，在主轴44的下端部固定有圆盘状的安装座部(磨轮安装座)46。
安装座部46位于加工室24a内，被加工室形成罩24覆盖。在安装座部46的下部通过螺钉等固定部件(未图示)安装有环状的粗磨削磨轮(加工工具)48。
粗磨削磨轮48具有由铝合金等金属材料形成的圆环状的磨轮基台48a。磨轮基台48a的直径与安装座部46的直径大致相同，在磨轮基台48a的下表面侧安装有多个粗磨削磨具48b。
多个粗磨削磨具48b沿着磨轮基台48a的下表面的周向按照在相邻的粗磨削磨具48b彼此之间设置有间隙的方式呈环状排列。粗磨削磨具48b例如是在金属、陶瓷、树脂等结合材料中混合金刚石、cBN(cubic boron nitride：立方氮化硼)等磨粒之后经过成型、烧制而形成的。
在磨轮基台48a的比粗磨削磨具48b靠内侧的位置沿着磨轮基台48a的下表面的周向离散地设置有多个磨削水提供口(未图示)。另外，在磨轮基台48a、安装座部46、主轴44等中设置有用于向各磨削水提供口提供纯水等磨削水41的流路(未图示)。
在该流路的一端连接有磨削水提供单元(未图示)。在磨削时，从磨削水提供单元向粗磨削磨具48b提供磨削水41。因此，在利用粗磨削磨轮48对被加工物11进行磨削(加工)的情况下，包含磨削屑(加工屑)的磨削水41向周围飞散。
在本实施方式中，为了对包含磨削屑的磨削水41所飞散的范围进行限制，在加工室形成罩24的内部配置有圆筒状的加工工具罩50。图2是加工工具罩50等的立体图。另外，在图2中，省略了被加工物11、加工室形成罩24、厚度测量器26等。
加工工具罩50由丙烯酸树脂等对于可见光透明的材料形成。加工工具罩50具有圆形的上壁50a，该上壁50a例如具有比粗磨削磨轮48的直径大1cm至2cm左右的直径。
上壁50a借助螺钉等固定部件而安装在位于主轴壳体42的下端部的凸缘部42a上。上壁50a具有能够供主轴44的下端部插入的插入孔50b。
在上壁50a的外周部以比上壁50a向下方突出的方式连接有侧壁50c。如图1和图2所示，上壁50a和侧壁50c覆盖粗磨削磨轮48的上方和侧方。
侧壁50c具有大致同样的高度，但在侧壁50c的下端部的一部分形成有切口50d。切口50d形成于横穿卡盘工作台罩22的开口22a的范围。
切口50d的上端的高度位置位于比粗磨削磨轮48的磨削面(即、粗磨削磨具48b的下表面)的高度位置稍微靠上方的位置。例如，在利用磨削面对被加工物11进行磨削时，切口50d的上端的高度位置位于比保持面4a所吸引保持的被加工物11的背面11b靠上方约5mm的位置。
与此相对，侧壁50c中的未设置切口50d的区域的下端的高度位置位于比保持面4a靠下方的位置。这样，通过在侧壁50c的下端部设置切口50d，在将保持面4a所保持的被加工物11搬送至粗磨削区域时，能够防止侧壁50c与被加工物11的干涉，并且能够在利用粗磨削单元28对被加工物11进行磨削(加工)的情况下覆盖被加工物11。
加工工具罩50以能够卸下的方式安装于凸缘部42a。加工工具罩50例如能够按照将上壁50a二等分的方式进行分解。因此，如果将对凸缘部42a和加工工具罩50进行固定的固定部件卸下，则能够将加工工具罩50分解而从凸缘部42a卸下。
粗磨削磨轮48的正下方与上述粗磨削区域对应。在利用粗磨削单元28对被加工物11进行磨削时，首先，利用配置于粗磨削区域的卡盘工作台4对被加工物11的正面11a侧进行吸引保持。
在该状态下，一边向粗磨削磨具48b提供磨削水41并且使卡盘工作台4和粗磨削磨轮48分别向规定的方向进行旋转，一边利用加工进给机构30将粗磨削单元28向下方进行磨削进给。当粗磨削磨具48b与被加工物11的背面11b侧接触时，对背面11b侧的接触区域进行磨削。
在本实施方式中，通过另外独立地配置于加工室形成罩24的内部的加工工具罩50覆盖粗磨削磨轮48。因此，与未设置加工工具罩50的情况相比，包含磨削屑的磨削水41等的飞散范围被进一步限制，主要附着于加工工具罩50的内壁。
因此，能够减少附着于加工室形成罩24的内壁的磨削屑的量。此外，在加工室24a的维护时打开加工室形成罩24时，与未设置加工工具罩50的情况相比，能够充分地减少落到保持面4a上的磨削屑的量。
在未设置加工工具罩50的情况下，包含磨削屑的磨削水41除了附着于加工室形成罩24的内壁以外，还附着于配置在加工室24a内的厚度测量器26等设备。当磨削屑附着于加工室24a内的设备时，设备的动作可能会产生不良情况。
例如，当磨削屑附着于厚度测量器26时，无法利用厚度测量器26准确地测量被加工物11的厚度。但是，由于能够通过加工工具罩50减少附着于加工室24a内的设备的磨削屑的量，因此能够降低设备的动作可能产生不良情况的可能性。
另外，也可以在上述精磨削区域中设置同样的加工室形成罩24和加工工具罩50。另外，也可以在手动式的磨削装置2中设置同样的加工室形成罩24和加工工具罩50。
接着，对第2实施方式进行说明。图3是第2实施方式的磨削装置52的局部剖面侧视图。磨削装置52还具有能够对加工工具罩50的内部进行吸引的排气单元54。
排气单元54包含具有挠性的排气管道56。排气管道56的一端部56a与加工工具罩50的内部连接，排气管道56的另一端部56b与喷射器等吸引源58连接。
作为吸引源58，通常可以使用在对加工室24a内的磨削屑进行吸引时使用的吸引源。在第2实施方式中，利用吸引源58对作为比加工室24a窄的空间的加工工具罩50的内部进行吸引，因此即使使用用于对加工室24a进行吸引的现有的吸引源58，也能够充分地吸引包含磨削屑的磨削水41。
接着，对第3实施方式进行说明。图4是第3实施方式的研磨装置62的局部剖面侧视图。研磨装置62是所谓的手动式的湿式研磨装置，具有直径比卡盘工作台4小的卡盘工作台64。
卡盘工作台64与卡盘工作台4同样地具有框体66和多孔板68。但是，多孔板68的上表面不是圆锥面而是大致平坦的面。框体66的上表面和多孔板68的上表面为大致同一面，构成保持面64a。
在卡盘工作台64的上方配置有研磨单元(加工单元)70。研磨单元70与粗磨削单元28同样地具有保持部件40、主轴壳体42、主轴44以及安装座部46等。另外，研磨单元70的保持部件40与加工进给机构30连结。
但是，在安装座部46的下表面侧安装有圆盘状的基台72。另外，在基台72的下表面侧固定有圆盘状的研磨垫74。基台72和研磨垫74构成加工工具。
另外，在安装座部46、主轴44、基台72等中设置有用于提供研磨液81的流路(未图示)。在该流路的一端连接有研磨液提供单元(未图示)。
在研磨时，从研磨液提供单元向研磨垫74和被加工物11提供研磨液81。因此，在研磨(加工)时，包含研磨屑(加工屑)的研磨液81向周围飞散。
在主轴壳体42的凸缘部42a上安装有加工工具罩80。加工工具罩80具有圆盘状的上壁80a。在上壁80a上形成有用于供主轴44插入的插入孔80b。
另外，在上壁80a的外周部以比上壁80a向下方突出的方式连接有侧壁80c。加工工具罩80通过其上壁80a和侧壁80c来覆盖基台72和研磨垫74(加工工具)的上方和侧方。
特别是，第3实施方式的加工工具罩80不具有切口50d，除了覆盖基台72和研磨垫74以外，还覆盖被加工物11的侧方。但是，在研磨时，在加工工具罩80的下端和卡盘工作台罩22的上表面也形成有微小(例如几mm)的间隙。
加工工具罩80也与加工工具罩50同样地以能够卸下的方式安装于凸缘部42a。加工工具罩80例如能够按照将上壁80a二等分的方式进行分解。
在第3实施方式中，即使含有研磨屑的研磨液81飞散，其飞散范围也被限制在加工工具罩80内。因此，能够充分地减少附着于加工室形成罩24的内壁的研磨屑的量。
此外，即使在维护加工室24a时打开加工室形成罩24，研磨屑也不会落到保持面64a上。而且，由于利用吸引源58对作为比加工室24a窄的空间的加工工具罩80的内部进行吸引，因此即使使用现有的吸引源58，也能够充分地吸引包含研磨屑的研磨液81。
除此以外，上述实施方式的构造、方法等能够在不脱离本发明的目的的范围内进行适当变更来实施。例如，也可以在进行粗磨削、精磨削以及研磨的全自动式的加工装置的研磨区域设置研磨装置62。
但是，在全自动式的情况下，多孔板68的上表面形成为中央部比外周部稍微突出的圆锥面。此外，对旋转轴线12a的倾斜角度进行调整，以使保持面64a的一部分与X-Y平面大致平行。另外，在研磨时，研磨垫74与保持面64a所保持的被加工物11的一部分接触。

Claims (3)

1.一种加工装置，其特征在于，
该加工装置具有：
卡盘工作台，其具有对被加工物进行保持的保持面；
卡盘工作台罩，其包围该卡盘工作台的周围，具有能够供该卡盘工作台的该保持面突出的开口；
加工单元，其包含主轴、将该主轴保持为能够旋转的主轴壳体以及设置于从该主轴壳体突出的该主轴的下端部的圆盘状的安装座部，利用安装于该安装座部的下部的加工工具对该被加工物进行加工；
加工进给机构，其将该加工单元沿上下方向进行加工进给；
加工室形成罩，其覆盖该卡盘工作台和该安装座部；以及
加工工具罩，其安装于位于该加工室形成罩的内部的该主轴壳体，具有上壁和侧壁，该上壁具有能够供该主轴的该下端部插入的插入孔，该侧壁与该上壁连接且比该上壁向下方突出，该加工工具罩配置于该加工室形成罩的内部，通过该上壁和该侧壁覆盖该加工工具的上方和侧方。
2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，
该加工工具罩以能够从该主轴壳体卸下的方式安装于该主轴壳体。
3.根据权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于，
该加工装置还具有排气单元，该排气单元包含一端部与该加工工具罩连接、另一端部与吸引源连接的排气管道。
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