JP2002144181A - 加工装置のバキューム生成機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷水を補給する必要がなく完全循環式に構成
することができる加工装置のバキューム生成機構を提供
する。 【解決手段】 被加工物を保持するチャックテーブルに
吸引力を作用せしめる加工装置のバキューム生成機構で
あって、吸引口と排出口と水供給口とを有する水封式バ
キュームポンプと、吸引口とチャックテーブルとを連通
しチャックテーブルを通じて空気および被加工物に供給
された加工水の一部を吸引する吸引経路と、排出口と連
通し封水と加工水を貯留する排水タンクと、排水タンク
と水供給口とを連通し封水と加工水との混合水を水封式
バキュームポンプに循環せしめる循環経路と、循環経路
に配設され水封式バキュームポンプに循環する混合水を
冷却する熱交換器と、水供給口と連通し冷水を水封式バ
キュームポンプに封水として供給する給水経路と、給水
経路に配設された開閉弁とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエーハ等
の被加工物を研削する研削装置や被加工物を切削する切
削装置等の加工装置に装備されるバキューム生成機構に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエーハ等の被加工物を研削する
研削装置や被加工物を切削する切削装置等の加工装置
は、被加工物を吸引保持するチャックテーブルを備えて
いる。このチャックテーブルは、保持する被加工物に吸
引力を作用せしめるバキューム生成機構に接続されてい
る。バキューム生成機構には、バキュームを生成するバ
キュームポンプとしてケーシングと羽根車が非接触の状
態で作動する水封式バキュームポンプが一般に用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】而して、上述した水封
式バキュームポンプは、２０°Ｃ程度の冷水を封水とし
て常時供給し、供給量に相当する量の封水を排出する必
要がある。この水封式バキュームポンプに封水として供
給される冷水は、１分間に５リットル（５リットル／
分）程度の量が必要であり、相当多量に消費される。そ
こで、水封式バキュームポンプから排出された封水を循
環して使用することにより、冷水の消費量を節約するこ
とができるが、排出された封水を循環して使用すると循
環する封水の温度が１分間に２°Ｃ〜３°Ｃ上昇するた
め、水封式バキュームポンプが正常に稼働する限界温度
（５０°Ｃ）に１０分足らずで到達してしまい長時間の
連続稼働が困難となる。このような問題を解消するため
には、循環経路に循環する封水を冷却するための熱交換
器を配設すればよいが、水封式バキュームポンプを循環
する封水は蒸発するため、この蒸発分を補うために冷水
を常時補給する必要がある。

【０００４】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので
あり、その主たる技術課題は、冷水を補給する必要がな
く完全循環式に構成することができる加工装置のバキュ
ーム生成機構を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記主たる技術課題を解
決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャ
ックテーブルに吸引力を作用せしめる加工装置のバキュ
ーム生成機構において、吸引口と排出口と水供給口とを
有する水封式バキュームポンプと、該吸引口と該チャッ
クテーブルとを連通し該チャックテーブルを通じて空気
および該被加工物に供給された加工水の一部を吸引する
吸引経路と、該排出口と連通し該排出口から排出される
封水と加工水を貯留する排水タンクと、該排水タンクと
該水供給口と連通し該排水タンクに貯留された封水と加
工水とが混合された混合水を該水封式バキュームポンプ
に封水として循環せしめる循環経路と、該循環経路に配
設され該水封式バキュームポンプに循環する該混合水を
冷却する熱交換器と、該水供給口と連通し冷水を該水封
式バキュームポンプに封水として供給する給水経路と、
該給水経路に配設された開閉弁と、を具備している、こ
とを特徴とする加工装置のバキューム生成機構が提供さ
れる。

【０００６】また、本発明によれば、上記熱交換器の冷
却通路には、上記被加工物に供給された加工水が冷却媒
体として流入されるように構成されている加工装置のバ
キューム生成機構が提供される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
加工装置のバキューム生成機構の好適な実施形態につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。

【０００８】図１には、本発明に従って構成されたバキ
ューム生成機構を備えた加工装置としてのダイシング装
置の斜視図が示されている。図示の実施形態におけるダ
イシング装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備
している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保
持するチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘ
で示す方向に移動可能に配設されている。チャックテー
ブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック
支持台３１上に装着された吸着チャック３２を具備して
おり、該吸着チャック３２の表面である載置面上に被加
工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを後述するバ
キューム生成機構によって生成されるバキュームの吸引
作用によって保持するようになっている。また、チャッ
クテーブル３は、図示しない回転機構によって回動可能
に構成されている。なお、チャックテーブル３およびバ
キューム生成機構の具体的な構成については、後で詳細
に説明する。

【０００９】図示の実施形態におけるダイシング装置
は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備して
いる。スピンドルユニット４は、図示しない移動基台に
装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切
り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるス
ピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４
１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によっ
て回転駆動される回転スピンドル４２と、該回転スピン
ドル４２に装着された切削ブレード４３とを具備してい
る。なお、切削ブレード４３の両側には加工水供給ノズ
ル４４が配設されており、この加工水供給ノズル４４か
ら加工水が上記吸着チャック３２に吸着保持された被加
工物に供給されるようになっている。

【００１０】図示の実施形態におけるダイシング装置
は、上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３
２の表面に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切
削ブレード４３によって切削すべき領域を検出したり、
切削溝の状態を確認したりするための撮像機構５を具備
している。この撮像機構５は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の
光学手段からなっている。また、ダイシング装置は、撮
像機構５によって撮像された画像を表示する表示手段６
を具備している。

【００１１】図示の実施形態におけるダイシング装置
は、被加工物としての半導体ウエーハ８をストックする
カセット７を具備している。半導体ウエーハ８は、支持
フレーム９にテープ１０によって支持されており、支持
フレーム９に支持された状態で上記カセット７に収容さ
れる。なお、カセット７は、図示しない昇降手段によっ
て上下に移動可能に配設されたカセットテーブル７１上
に載置される。

【００１２】図示の実施形態におけるダイシング装置
は、カセット７に収容された被加工物としての半導体ウ
エーハ８（支持フレーム９にテープ１０によって支持さ
れた状態）を被加工物載置領域１１に搬出する被加工物
搬出手段１２と、該被加工物搬出手段１２によって搬出
された半導体ウエーハ８を上記チャックテーブル３上に
搬送する被加工物搬送手段１３と、チャックテーブル３
で切削加工された半導体ウエーハ８を洗浄する洗浄手段
１４と、チャックテーブル３で切削加工された半導体ウ
エーハ８を洗浄手段１４へ搬送する洗浄搬送手段１５を
具備している。

【００１３】次に、上述したダイシング装置の加工処理
動作について簡単に説明する。カセット７の所定位置に
収容された支持フレーム９にテープ１０を介して支持さ
れた状態の半導体ウエーハ８（以下、支持フレーム９に
テープ１０によって支持された状態の半導体ウエーハ８
を単に半導体ウエーハ８という）は、図示しない昇降手
段によってカセットテーブル７１が上下動することによ
り搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段
１２が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウ
エーハ８を被加工物載置領域１１に搬出する。被加工物
載置領域１１に搬出された半導体ウエーハ８は、被加工
物搬送手段１３の旋回動作によって上記チャックテーブ
ル３を構成する吸着チャック３２の載置面に搬送され、
後述するバキューム生成機構によって生成されるバキュ
ームの吸引作用によって吸着チャック３２に吸引保持さ
れる。このようにして半導体ウエーハ８を吸引保持した
チャックテーブル３は、撮像機構５の直下まで移動せし
められる。チャックテーブル３が撮像機構５の直下に位
置付けられると、撮像機構５によって半導体ウエーハ８
に形成されている切断ラインが検出され、スピンドルユ
ニット４の割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節し
て精密位置合わせ作業が行われる。

【００１４】その後、切削ブレード４３を所定の方向に
回転させつつ、加工水供給ノズル４４から加工水を供給
し、半導体ウエーハ８を吸引保持したチャックテーブル
３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（切削ブレー
ド４３の回転軸と直交する方向）に所定の切削送り速度
で移動することにより、チャックテーブル３に保持され
た半導体ウエーハ８は切削ブレード４３により所定の切
断ライン（ストリート）に沿って切断される。即ち、切
削ブレード４３は割り出し方向である矢印Ｙで示す方向
および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整
されて位置決めされたスピンドルユニット４に装着さ
れ、回転駆動されているので、チャックテーブル３を切
削ブレード４３の下側に沿って切削送り方向に移動する
ことにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウ
エーハ８は切削ブレード４３により所定の切断ラインに
沿って切削される。切断ラインに沿って切断すると、半
導体ウエーハ８は個々の半導体チップに分割される。分
割された半導体チップは、テープ１０の作用によってバ
ラバラにはならず、フレーム９に支持された半導体ウエ
ーハ８の状態が維持されている。このようにして半導体
ウエーハ８の切断が終了した後、半導体ウエーハ８を保
持したチャックテーブル３は、最初に半導体ウエーハ８
を吸引保持した位置に戻され、ここで後述するバキュー
ム生成機構によって生成されるバキュームの作用が断た
れ、半導体ウエーハ８の吸引保持を解除する。次に、半
導体ウエーハ８は、洗浄搬送手段１５によって洗浄手段
１４に搬送され、ここで洗浄される。このようにして洗
浄された半導体ウエーハ８は、被加工物搬送手段１３に
よって被加工物載置領域１１に搬出される。そして、半
導体ウエーハ８は、被加工物搬出手段１２によってカセ
ット７の所定位置に収納される。

【００１５】次に、上述したチャックテーブル３および
バキューム生成機構の一実施形態について、図２を参照
して説明する。チャックテーブル３を構成する吸着チャ
ック支持台３１は、ステンレス鋼等の金属材料によって
円盤状に構成され、その下面中央部には回転軸部３１１
が突出して形成されている。吸着チャック支持台３１の
上面には上方が開放された円形状の凹部３１２が形成さ
れており、この凹部３１２は回転軸部３１１に設けられ
た連通路３１３と連通している。チャックテーブル３を
構成する吸着チャック３２は、ポーラスセラミック盤に
よって形成され、上記吸着チャック支持台３１に形成さ
れた凹部３１２に嵌合されている。このように構成され
たチャックテーブル３は、回転軸部３１１に設けられた
連通路３１３がバキューム生成機構１００に連通され
る。また、チャックテーブル３の移動経路に沿ってその
両側には、上記加工水供給ノズル４４からチャックテー
ブル３に保持された被加工物である半導体ウエーハ８に
供給された加工水を受けるトレイ４５が配設されてい
る。

【００１６】図示の実施形態におけるバキューム生成機
構１００は、バキューム生成源としての水封式バキュー
ムポンプ１１０を具備している。この水封式バキューム
ポンプ１１０は、吸引口１１１と排出口１１２と水供給
口１１３とを備えており、水供給口１１３から封水を導
入し吸引口１１１から上記チャックテーブル３を通して
空気および被加工物に供給された加工水の一部を吸引す
るとともに、排出口１１２から封水と吸引した空気およ
び加工水を排出する。このように構成された水封式バキ
ュームポンプ１１０の吸引口１１１は、上記吸着チャッ
ク支持台３１の回転軸部３１１に設けられた連通路３１
３と吸引経路１２０を介して連通される。この吸引経路
１２０には、連通路３１３側から吸引口１１１側への流
通は許容するが吸引口１１１側から連通路３１３側への
流通を遮断する逆止弁１２１が配設されている。また、
水封式バキュームポンプ１１０の排出口１１２は、排水
経路１３０を介して排水タンク１４０に連通されてい
る。排水タンク１４０は、水封式バキュームポンプ１１
０の排出口１１２から排出される封水と吸引された空気
および加工水を導入し、封水および加工水と空気を分離
して空気を大気に放出するとともに、封水と加工水との
混合水を貯留する。排水タンク１４０の下部には排出管
１４１が接続されており、この排出管１４１に開閉弁１
４２が配設されている。また、排水タンク１４０の中央
部より上側にはオーバーフロー管１４３の一端が接続さ
れており、このオーバーフロー管１４３の他端が上記排
出管１４１における開閉弁１４２より排出側に接続され
ている。

【００１７】水封式バキュームポンプ１１０の水供給口
１１３は、給水経路１５０を介して市水等の冷水を貯留
する給水タンク１６０に連通されている。給水経路１５
０には電磁開閉弁１５１が配設されている。この電磁開
閉弁１５１は除勢されているときには図示のように閉路
しており、付勢されると開路するように構成されてい
る。

【００１８】図示の実施形態におけるバキューム生成機
構１００は、上記排水タンク１４０の下部と上記給水経
路１５０における電磁開閉弁１５１より水供給口１１３
とを連通する循環経路１７０を備えている。この循環経
路１７０には、循環水送給ポンプ１７１および熱交換器
１８０が配設されている。熱交換器１８０の被冷却通路
１８１に循環経路１７０が接続され、該熱交換器１８０
の冷却通路１８２に上記チャックテーブル３に保持され
た被加工物に供給された加工水を受けるトレイ４５に一
端を接続した加工水排出管１９０の他端が接続されてい
る。このように、図示の実施形態における熱交換器１８
０は、被加工物に供給された加工水が冷却媒体として流
入されるように構成されている。なお、上記水封式バキ
ュームポンプ１１０、電磁開閉弁１５１および循環水送
給ポンプ１７１は、図示しない制御手段によって制御さ
れるようになっている。

【００１９】図示の実施形態におけるバキューム生成機
構１００は以上のように構成されており、以下その作用
について説明する。図示しない制御手段によってバキュ
ーム生成機構１００の作動が指示されると、電磁開閉弁
１５１が付勢されて開路せしめられるとともに水封式バ
キュームポンプ１１０が作動される。この結果、給水タ
ンク１６０内の冷水が給水経路１５０を通って水封式バ
キュームポンプ１１０の水供給口１１３に封水として供
給される。一方、水封式バキュームポンプ１１０が作動
すると、水供給口１１３が負圧となり吸引経路１２０、
チャックテーブル３の連通路３１３および凹部３１２、
ポーラスセラミック盤からなる吸着チャック３２を通じ
て空気および被加工物に供給された加工水の一部を吸引
する。このようにして水封式バキュームポンプ１１０に
導入された封水と加工水および空気は、排出口１１２か
ら排水経路１３０を介して排水タンク１４０に排出され
る。排水タンク１４０に排出された封水と加工水および
空気は、ここで気液分離され、空気は大気に放出されと
ともに、封水および加工水が排水タンク１４０に混合水
として貯留される。

【００２０】上記作動により所定量の冷水が封水として
供給されたならば、図示しない制御手段によって電磁開
閉弁１５１が除勢されて閉路せしめられるとともに循環
水送給ポンプ１７１が作動せしめられる。この結果、排
水タンク１４０内の封水と加工水との混合水が循環経路
１７０および熱交換器１８０の被冷却通路１８１を通し
て水封式バキュームポンプ１１０の水供給口１１３に封
水として供給される。なお、混合水が熱交換器１８０の
被冷却通路１８１を通過する際に、熱交換器１８０の冷
却通路１８２には上記トレイ４５に受けられた使用済み
の加工水が加工水排出管１９０を通して流通しているの
で、この加工水によって混合水は冷却される。このよう
に、水封式バキュームポンプ１１０に封水として供給さ
れる混合水は熱交換器１８０を通過することによって冷
却されるので、循環する混合水の温度上昇を防ぐことが
できる。なお、図示の実施形態においては、熱交換器１
８０において混合水を冷却するための冷却媒体として、
チャックテーブル３に保持された被加工物に供給された
加工水を利用しているので、冷却用水の供給手段または
空気冷却手段を設ける必要がないため、コストの低減を
図ることができる。また、上記のように混合水が封水と
して水封式バキュームポンプ１１０を循環している間に
混合水は蒸発するが、図示の実施形態においては上述し
たように被加工物に供給された加工水の一部が水封式バ
キュームポンプ１１０に吸引され排水タンク１４０内の
混合水に混入されるので、上記蒸発分を補うことができ
る。即ち、水封式バキュームポンプ１１０に吸引される
加工水の吸引量は１分間に１０〜２０ｃｃ（１０〜２０
ｃｃ／分）程度であり、上記蒸発分を十分に補うことが
できる。従って、水封式バキュームポンプ１１０の混合
水による作動中に、冷水を補給する必要がなく完全循環
式に構成することができる。このように、図示の実施形
態においては完全循環式のバキューム生成機構１００を
構成することができるので、上記電磁開閉弁１５１を開
路して供給する冷水は水封式バキュームポンプ１１０の
起動時に所定量補給すればよいので、冷水の消費量を大
幅に節減することができる。

【００２１】以上、本発明を図示の実施形態に基づいて
説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるもので
はない。例えば、実施形態においては循環経路１７０に
循環水送給ポンプ１７１を配設した例を示したが、水封
式バキュームポンプ１１０の能力が大きい場合にはこの
ポンプは必ずしも必要ではない。また、実施形態におい
ては切削装置としてのダイシング装置に本発明を適用し
た例を示したが、本発明は研削装置等の加工水を使用す
る他の加工装置に適用することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明による加工装置のバキューム生成
機構は以上のように構成されているので、次の作用効果
を奏する。

【００２３】即ち、本発明によれば、排水タンクに貯留
された封水と加工水との混合水を水封式バキュームポン
プに循環せしめる循環経路に熱交換器を配設して混合水
を冷却するとともに、被加工物に供給された加工水の一
部を吸引するようにしたので、封水の蒸発による消費を
補うことができ、作動中に冷水を補給する必要がない完
全循環式のバキューム生成機構を構成することができ
る。従って、水封式バキュームポンプの起動時に所定量
の冷水を補給すればよいので、冷水の消費量を大幅に節
減することができる。

【００２４】また、本発明によれば、上記熱交換器導入
される冷却媒体として、チャックテーブルに保持された
被加工物に供給された使用済みの加工水を利用している
ので、冷却用水の供給手段または空気冷却手段を設ける
必要がないため、コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバキューム生成機構を適用する加
工装置としてのダイシング装置の斜視図。

【図２】本発明に従って構成されたバキューム生成機構
のブロック構成図。

【符号の説明】

２：装置ハウジング ３：チャックテーブル ３１：吸着チャック支持台 ３２：吸着チャック ４：スピンドルユニット ４１：スピンドルハウジング ４２：回転スピンドル ４３：切削ブレード ５：撮像機構 ６：表示手段 ７：カセット ７１：カセットテーブル ８：半導体ウエーハ ９：支持フレーム １０：テープ １１：被加工物載置領域 １２：被加工物搬出手段 １３：被加工物搬送手段 １４：洗浄手段 １５：洗浄搬送手段 １００：バキューム生成機構 １１０：水封式バキュームポンプ １１１：水封式バキュームポンプの吸引口 １１２：水封式バキュームポンプの排出口 １１３：水封式バキュームポンプの水供給口 １２０：吸引経路 １２１：逆止弁 １３０：排水経路 １４０：排水タンク １４１：排出管 １４２：開閉弁 １４３：オーバーフロー管 １５０：給水経路 １５１：電磁開閉弁 １６０：給水タンク １７０：循環経路 １７１：循環水送給ポンプ １８０：熱交換器 １８１：熱交換器の被冷却通路 １８２：熱交換器の冷却通路 １９０：加工水排出管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を保持するチャックテーブルに
   吸引力を作用せしめる加工装置のバキューム生成機構に
   おいて、 吸引口と排出口と水供給口とを有する水封式バキューム
   ポンプと、 該吸引口と該チャックテーブルとを連通し該チャックテ
   ーブルを通じて空気および該被加工物に供給された加工
   水の一部を吸引する吸引経路と、 該排出口と連通し該排出口から排出される封水と加工水
   を貯留する排水タンクと、 該排水タンクと該水供給口と連通し該排水タンクに貯留
   された封水と加工水とが混合された混合水を該水封式バ
   キュームポンプに封水として循環せしめる循環経路と、 該循環経路に配設され該水封式バキュームポンプに循環
   する該混合水を冷却する熱交換器と、 該水供給口と連通し冷水を該水封式バキュームポンプに
   封水として供給する給水経路と、 該給水経路に配設された開閉弁と、を具備している、 ことを特徴とする加工装置のバキューム生成機構。
2. 【請求項２】 該熱交換器の冷却通路には、該被加工物
   に供給された加工水が冷却媒体として流入されるように
   構成されている、請求項１記載の加工装置のバキューム
   生成機構。