JP2011167818A

JP2011167818A - 加工装置

Info

Publication number: JP2011167818A
Application number: JP2010035246A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamanaka; 聡山中; Akiji Daii; 暁治台井; Setsuo Yamamoto; 節男山本; Shinya Watanabe; 真也渡辺
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】ワークとこのワークを加工する加工工具とが接触する位置に効率良く加工液を供給すること。
【解決手段】ある実施の形態における加工装置は、ワークＷに接触してワークＷを研削加工する研削工具９と、研削工具９を下側先端部に装着し、鉛直方向を回転中心として回転可能に支持する回転軸７２とを有する加工機構を備える。また、加工装置は、ワークＷと研削工具９との接触位置に加工液を供給する加工液供給ノズル１０を備える。回転軸７２は、軸心位置を鉛直方向に貫通する貫通孔を有し、加工液供給ノズル１０は、貫通孔７２１に挿通されて回転軸７２と接触しないように固定された貫通管部１１と、加工液を噴出する噴出口１２３が形成され、貫通管部１１の下側先端部に装着された噴出部１２とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のワークを加工する加工装置に関するものである。

半導体デバイス製造工程では、ＩＣやＬＳＩ等のデバイスが表面に形成されたウェーハは、個々のチップに分割される前に裏面が研削・研磨され、所定の厚さに加工される。例えば特許文献１には、チャックテーブルが４個配設されたインデックステーブルを備え、このインデックステーブル上で研磨領域に位置付けられた２個のチャックテーブルに保持されたウェーハを同時に研磨可能な研磨装置が開示されている。

また、加工時に発生する加工屑の排出や冷却等を目的として、水等の加工液を供給しながらワークを研削加工するものも知られている。例えば、特許文献２には、回転砥石の内側に研削液を供給するノズルを配設して構成した平面研削盤が開示されており、ワーク（被研削物）と回転砥石との接触部に加工液を供給することで節水を図っている。

特開平１０−０８６０４８号公報特開平０７−２２３１５２号公報

しかしながら、特許文献２のような従来のノズルの構成では、回転砥石の内側にノズルを配設してはいるものの、回転砥石とワークとの接触位置にノズルの噴射口を十分に近づけることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みて為されたものであり、ワークとこのワークを加工する加工工具とが接触する位置に効率良く加工液を供給することができる加工装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる加工装置は、ワークを保持する保持テーブルと、前記保持テーブルに保持された前記ワークに接触して前記ワークを加工する加工工具と、該加工工具を下側先端部に装着し、鉛直方向を回転中心として回転可能に支持する回転軸とを有する加工機構と、前記ワークと前記加工工具とが接触する接触位置に加工液を供給する加工液供給ノズルと、を備え、前記回転軸は、軸心位置を鉛直方向に貫通する貫通孔を有し、前記加工液供給ノズルは、前記貫通孔に挿通されて前記回転軸と接触しないように固定された貫通管部と、前記加工液を噴出する噴出口が形成され、前記貫通管部の下側先端部に装着された噴出部とを有することを特徴とする。

また、本発明にかかる加工装置は、上記発明において、前記噴出部は、前記噴出口として液体を噴出する噴出口と気体を噴出する噴出口とを有し、液体と気体との二流体を前記接触位置に供給することを特徴とする。

また、本発明にかかる加工装置は、上記発明において、前記噴出部は、前記貫通管部の前記下側先端部に対して脱着可能に構成されており、前記貫通管部の前記下側先端部に種類の異なる複数の噴出部が選択的に装着されることを特徴とする。

本発明の加工装置では、ワークに接触して加工する加工工具を下側先端部に装着して鉛直方向を回転中心として回転可能に支持する回転軸にその軸心位置を鉛直方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通管部が挿通され、この貫通管部の下側先端部に噴出部が装着された加工液供給ノズルを備える構成とした。したがって、ワークとこのワークを加工する加工工具とが接触する位置に効率良く加工液を供給することができる。

図１は、実施の形態の加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、加工装置を構成する加工機構の一部縦断面図である。図３は、研削加工時の研削工具の砥石とワークとの接触位置を模式的に示す側面図である。図４は、実施の形態における研削加工時の研削工具および加工液供給ノズルとワークとの位置関係を説明する説明図である。図５は、変形例１における研磨加工時の研磨工具および加工液供給ノズルとワークとの位置関係を説明する説明図である。図６は、変形例２における研磨加工時の研磨工具および加工液供給ノズルの噴出部とワークとの位置関係を平面図において説明する説明図である。図７は、変形例３の加工液供給ノズルの構成を説明する断面図である。図８は、変形例４の研磨パッドの研磨面側を示す平面図である。図９は、変形例４の研磨パッドの他の例を示す平面図である。図１０は、変形例５の加工装置における研磨工具の周辺およびワーク加工域に位置する保持テーブルの側面図である。図１１は、変形例６の加工装置における研磨工具の周辺およびワーク加工域に位置する保持テーブルの側面図である。

以下、本発明を実施するため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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

本実施の形態の加工装置は、加工工具として研削工具を用い、ワークの被加工面を研削加工するものであり、例えばワークの表面を保持した状態で裏面を被加工面として研削加工する。なお、加工装置が研削対象とするワークの具体例は、特に限定されるものではなく、例えばシリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の半導体ウェーハの他、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、さらには、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（ＴＴＶ：total thickness variation：ワークの被加工面を基準面として厚み方向に測定した高さの被加工面全面における最大値と最小値の差）が要求される各種加工材料が挙げられる。

図１は、本実施の形態の加工装置１の構成例を示す斜視図であり、図２は、加工装置１を構成する加工機構６の一部縦断面図である。また、図３は、研削加工時の研削工具９の砥石９２とワークＷとの接触位置を模式的に示す側面図である。図１に示すように、本実施の形態の加工装置１は、装置ハウジング２を備える。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、この主部２１の後端部（図１において右端部）に設けられ、実質上鉛直上方に延びる直立壁２２とを有する。

主部２１の上面には、カバー部材４によって周囲が覆われた保持テーブル３と、このカバー部材４の前後に延在する蛇腹手段５１，５２とが配設されている。

保持テーブル３には、図１中に示す保持テーブル３の位置であるワーク載置域で、不図示の搬送手段によって例えばほぼ円板形状を有するワークＷが裏面を上にして搬入され（矢印Ａ１）、保持テーブル３の上面である保持面３１上に載置される。この保持テーブル３は、ワークＷに応じた大きさのチャックテーブルを主体とするものであり、不図示の吸引手段によって保持面３１上に載置されたワークＷの表面を吸引保持する。

ここで、保持テーブル３は、下方の主部２１内部に配設された不図示のテーブル移動手段によって水平移動可能に構成されており、前述のワーク載置域と、後述する研削工具９下方の図１中に一点鎖線で示すワーク加工域Ｅ１との間で移動される。そして、保持テーブル３がＸ軸に沿って図１中に矢印Ａ２１で示す方向に移動すると、蛇腹手段５１および蛇腹手段５２がそれぞれ伸張および収縮し、保持テーブル３がＸ軸に沿って図１中に矢印Ａ２２で示す方向に移動すると、蛇腹手段５１および蛇腹手段５２がそれぞれ収縮および伸張する。さらに、保持テーブル３は、下方の主部２１内部に配設された不図示のテーブル回転手段によって略鉛直方向（Ｚ軸方向）を回転軸として回転可能に構成されている（矢印Ａ３）。

装置ハウジング２の直立壁２２の前面には、鉛直方向に延びる一対の案内レール２２１が設けられており、加工機構６が昇降移動可能に装着されている。

加工機構６は、移動基台６１と、この移動基台６１に装着されたスピンドルユニット７と、図２に示すようにスピンドルユニット７を上下に貫通する加工液供給ノズル１０（図２を参照）とを具備している。移動基台６１の後面には、鉛直方向に沿うように一対の係合部（不図示）が設けられており、この一対の係合部が直立壁２２の一対の案内レール２２１と摺動可能に係合して加工機構６の昇降移動を可能にしている。この加工機構６の昇降移動は、加工送り機構８によって実現される。

加工送り機構８は、図１に示すように、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド８１を具備しており、この雄ねじロッド８１は、その上側先端部および下側先端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材８２，８３によって回転可能に支持されている。上側の軸受部材８２には雄ねじロッド８１を回転駆動するための駆動源であるパルスモータ８４が配設されており、このパルスモータの出力軸が雄ねじロッド８１に伝動連結されている。そして、移動基台６１の後面には、その幅方向中央部から後方に延びる貫通雌ねじ孔（不図示）が形成されており、この貫通雌ねじ孔に雄ねじロッド８１が螺合している。したがって、パルスモータ８４が正転すると、案内レール２２１に沿って移動基台６１すなわち加工機構６が下降（前進）し、パルスモータ８４が逆転すると、案内レール２２１に沿って移動基台６１すなわち加工機構６が上昇（後退）する。

一方、移動基台６１の前面には、前方に突出した支持部６１１が設けられ、この支持部６１１にスピンドルユニット７が取り付けられている。スピンドルユニット７は、図２に示すように、支持部６１１に装着されたスピンドルハウジング７１と、スピンドルハウジング７１に回転可能に支持された回転軸７２と、回転軸７２を回転駆動するための電動モータ７３とを備える。

スピンドルハウジング７１は、ほぼ円筒状に形成され、鉛直方向に貫通する軸孔７１１を備える。回転軸７２は、この軸孔７１１に挿通され、スピンドルハウジング７１に形成されたエアー導入口７１２及び気体軸受７１３を介して軸孔７１１の内壁との間に供給される高圧エアーによって、スピンドルハウジング７１に回転可能に支持される。

回転軸７２の下側先端部は、スピンドルハウジング７１の下端をこえて下方に突出しており、この下側先端部において平面視円板形状の工具装着部材７５が回転軸７２の下側先端部と一体に設けられている。そして、工具装着部材７５の下面に、砥石９２を有する研削工具９が砥石９２を下にした状態で装着され、研削工具９は、回転軸７２の下側先端部において、この回転軸７２によって回転可能に支持されている。また、回転軸７２の軸心位置には、鉛直方向に貫通する貫通孔７２１が形成されており、この貫通孔７２１に加工液供給ノズル１０の貫通管部１１が挿入され、回転軸７２と接触しないようにスピンドルハウジング７１の上端部に固定されている。

電動モータ７３は、永久磁石式モータにより構成され、回転軸７２に形成された永久磁石からなるロータ７３１と、ロータ７３１の外周側においてスピンドルハウジング７１に配設されたステータコイル７３２とを備える。ロータ７３１は、電力供給手段７４からステータコイル７３２に交流電力を供給することにより回転し、ロータ７３１の回転に伴いロータ７３１が装着された回転軸７２が回転する。電力供給手段７４は、交流電源７４１と、制御回路７４２とを備える。制御回路７４２は、電動モータ７３のステータコイル７３２に交流電源７４１の交流電力を供給する。この構成により、回転軸７２の回転によって研削工具９が水平面内で回転する。

研削工具９は、ホイール基台９１と、砥石９２とを備える。ホイール基台９１は、工具装着部材７５に応じた大きさに形成された外形がほぼ円形形状を有する部材であり、不図示の締結ボルトによって工具装着部材７５の下面に着脱可能に装着（締結）される。砥石９２は、ワークＷに接触してその被加工面の研削加工を行うものであり、ホイール基台９１の下面にその外周端に沿って複数個配設されている（図３を参照）。研削加工時、この研削工具９の砥石９２は、回転軸７２の回転によって鉛直方向を回転軸として回転しながら移動基台６１の下降移動によって下降することで、ワーク加工域Ｅ１に位置する保持テーブル３の保持面３１上に保持されたワークＷと接触する。

ここで、ワークＷを保持する保持面３１は、厳密には水平面ではなく、図３に示すように、回転中心を頂点として僅かな傾斜を持った円錐形に形成されており、このような円錐形に形成された保持面３１上でワークＷを吸引保持する。そして、保持テーブル３は、保持面３１の円錐形の頂点から底辺に向かう一つの辺（母線）が常に水平状態となって回転するようにその回転軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して僅かに傾斜した構成となっており、このように僅かに傾斜した回転軸を中心に全体的に傾いた状態で回転する（矢印Ａ３）。そして、研削加工時、研削工具９の砥石９２は、前述のように水平状態となっている円錐形の母線と平行に位置付けられ、この母線上のワークＷと接触してワークＷを研削加工する。なお、図３では、保持テーブル３の回転軸の傾きを誇張して記載しており、実際の保持面３１の円錐形の頂点と底辺の高低差は数μｍ〜数十μｍ程度であるので、回転軸も略鉛直方向であると本明細書では記載している。

加工液供給ノズル１０は、研削加工時に発生する加工屑を除去（排出）して洗浄する目的や、研削工具９（砥石９２）やワークＷを冷却する等の目的でワークＷの被加工面に水等の加工液を供給するためのものであり、上記したように、回転軸７２の貫通孔７２１に挿入されて固定された貫通管部１１と、この貫通管部１１の下側先端部に装着された内部が空洞の噴出部１２とを備える。この貫通管部１１の上端は、液体供給源１３と連通しており、この液体供給源１３によって供給される加工液が流れる流路１１１を形成している。液体供給源１３は、装置内の適所に配設されて加工液を貯留したり、工場の設備として設置されている。

噴出部１２は、外形がほぼ円形形状を有し、下面の外周端が砥石９２の内側近傍に位置する大きさに形成されている。この噴出部１２は、上面中央に形成された嵌合部１２２の上端が貫通管部１１の下側先端部に嵌挿されて貫通管部１１の下側先端部に着脱可能に装着される。より詳細には、回転軸７２の下側先端部の工具装着部材７５およびホイール基台９１の軸心位置には、それぞれ貫通孔７２１の下端と連通する孔７５１，９１１が形成されており、この孔７５１，９１１に噴出部１２の嵌合部１２２が挿通されて貫通管部１１の下側先端部に装着される構成となっている。

嵌合部１２２は、管状に形成され、上端が貫通管部１１の流路１１１と連通し、下端が噴出部１２の内部空間１２１と連通している。そして、噴出部１２の下面には、その外周端において、内部空間１２１と外部とを連通する噴出口１２３が形成されている。この構成により、液体供給源１３から供給された加工液が貫通管部１１を経て噴出部１２の内部空間１２１に導入される。そして、このように内部空間１２１に導入された加工液が噴出口１２３から噴出され、保持面３１上に保持されたワークＷの被加工面に供給される。

より詳細には、噴出口１２３は、その下面の外周端において、研削加工時において砥石９２がワークＷと接触する接触位置の近傍に形成される。図４は、研削加工時の研削工具９および加工液供給ノズル１０とワークＷとの位置関係を説明する説明図であり、下段において研削工具９周辺の断面とともにワーク加工域Ｅ１に位置する保持テーブル３およびこの保持テーブル３の保持面３１上に保持されたワークＷのＹ軸方向から示した側面を示し、上段において下段に示す研削工具９および加工液供給ノズル１０と保持面３１上のワークＷとの位置関係を平面図において示している。

ワークＷの研削加工では、ワークＷと研削工具９とを図４に示すような位置関係でそれぞれを回転させながらワークＷの被加工面に砥石９２を接触させることで、ワークＷの被加工面の全面を研削加工する。すなわち、図１に示したワーク加工域Ｅ１は、図４の上段に示すように、研削工具９の回転に伴って移動する砥石９２が、保持テーブル３の回転軸、すなわちワークＷの中心を通過する位置として設定される。ここで、図３に示して説明したように、保持テーブル３は、保持面３１の円錐形の頂点から底辺に向かう一つの辺（母線）が常に水平状態となって回転する構成となっており、研削加工時、研削工具９の砥石９２は、水平状態となっている円錐形の母線と平行に位置付けられる。このため、砥石９２は、例えば、ワークＷに対する砥石９２の移動方向の上流側の部分である図４中にハッチングを付して示した領域Ｅ４１でワークＷと接触する。そして、本実施の形態では、噴出部１２下面の噴出口１２３は、このようにワーク加工域Ｅ１において砥石９２がワークＷと接触する接触位置である領域Ｅ４１に近接する噴出部１２下面の外周端の範囲Ｅ４２に等間隔で複数個（図４では６個）形成されている。なお、領域Ｅ４１に形成する噴出口１２３の数や大きさは適宜の数および大きさとしてよい。

そして、研削加工時、研削工具９は、以上のように回転軸７２の回転によって鉛直方向を回転軸として回転する。このとき、貫通管部１１は、回転軸７２と接触しないように固定されており、噴出口１２３の位置は固定である。したがって、以上の構成により、各噴出口１２３から噴出された加工液は、砥石９２がワークＷと接触する領域Ｅ４１に対して供給される。

以上のように構成される加工装置１は、図１に示すように、加工装置１を構成する各部の動作を制御して加工装置１を統括的に制御する制御手段１４を備える。この制御手段１４は、加工装置１の動作に必要な各種データを保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等で構成され、装置内部の適所に収められる。

次に、以上説明した加工装置１を用いたワークＷの研削加工について説明する。以下説明する加工装置１の動作は、制御手段１４の制御のもとで行われる。

すなわち、ワークＷに対して研削加工を施す場合には、先ず、不図示のテーブル移動手段を駆動して保持テーブル３をワーク載置域に移動させ、不図示の搬送手段によって保持テーブル３の保持面３１上に被加工面である裏面を上にしてワークＷを載置する。このとき、不図示の吸引手段が駆動し、ワークＷの表面が保持面３１上で吸引保持される。

以上のように保持面３１上でワークＷを保持したならば、続いて、不図示のテーブル移動手段を駆動し、保持テーブル３をワーク載置域からワーク加工域Ｅ１へと移動させる。これにより、保持テーブル３は、図４に示して説明したように、砥石９２の移動経路が保持面３１上のワークＷの中心を通る位置に位置付けられる。

このようにして保持テーブル３をワーク加工域Ｅ１に移動させたならば、電力供給手段７４を駆動し、ステータコイル７３２に交流電力を供給する。これによって、電動モータ７３が回転して回転軸７２が回転し、回転軸７２の下側先端部に装着された研削工具９が鉛直方向を回転軸として回転する。そして、このように研削工具９を回転させた状態で加工送り機構８のパルスモータ８４を駆動し、加工機構６を下降移動させる。この加工機構６の下降移動によって、研削工具９の砥石９２が保持面３１上のワークＷと接触する。

また、これらの制御と並行して不図示のテーブル回転手段を駆動し、前述のように回転軸が鉛直方向に対して僅かに傾いた保持テーブル３を例えば研削工具９の回転方向と同一の方向に回転させて保持面３１上のワークＷを略鉛直方向を回転軸として回転させる。さらに、液体供給源１３を駆動し、貫通管部１１の流路１１１を介して加工液を噴出部１２の内部空間１２１に導入する。この加工液は、噴出口１２３から噴出され、ワークＷと砥石９２とが接触する位置である領域Ｅ４１（図４を参照）に供給される。

以上説明したように、本実施の形態の加工装置１によれば、ワークＷと研削工具９（砥石９２）とが接触する接触位置Ｅ４１の近傍に加工液の噴出口１２３が位置するようにすることができる。したがって、ワークＷの研削加工時に、ワークＷとこのワークＷを研削加工する研削工具９（砥石９２）とが接触する位置に加工液を効率良く供給することができる。

（変形例１）
なお、上記した実施の形態では、砥石９２を有する研削工具９を用いてワークＷに研削加工を施す加工装置１について説明した。これに対し、本発明は、研磨工具を加工工具として用い、ワークの被加工面を研磨加工する加工装置にも同様に適用が可能である。この変形例１の加工装置は、例えば、上記した実施の形態の加工装置１において回転軸７２の下側先端部に研削工具９にかえて研磨工具を装着することで構成される。

図５は、変形例１の加工装置における研磨加工時の研磨工具１５および加工液供給ノズル１０ａとワークＷとの位置関係を説明する説明図であり、下段において研磨工具１５周辺の断面とともにワーク加工域Ｅ１に位置する保持テーブル３およびこの保持テーブル３の保持面３１上に保持されたワークＷの側面を示し、上段において下段に示す研磨工具１５および加工液供給ノズル１０ａと保持面３１上のワークＷとの位置関係を平面図において示している。なお、図５において、上記した実施の形態と同様の構成には、同一の符号を付している。

図５に示すように、変形例１では、回転軸７２の下側先端部と一体に設けられた工具装着部材７５ａの下面に、研磨面１５３を下にした状態で研磨工具１５が装着される。変形例１の工具装着部材７５ａは、回転軸７２の下側先端部よりも径の大きい平面視円板形状を有する。なお、回転軸７２の軸心位置には、上記した実施の形態と同様に、鉛直方向に貫通する貫通孔７２１が形成されており、この貫通孔７２１に加工液供給ノズル１０ａの貫通管部１１が挿入されている。そして、貫通管部１１は、上記した実施の形態と同様に、回転軸７２と接触しないように装置内の適所に固定されている。

研磨工具１５は、ホイール基台１５１と、研磨パッド１５２とを備える。ホイール基台１５１は、工具装着部材７５ａに応じた大きさに形成された外形がほぼ円形形状を有する部材であり、不図示の締結ボルトによって工具装着部材７５ａの下面に着脱可能に締結される。研磨パッド１５２は、例えば発泡ウレタン等の適宜材料で形成され、ホイール基台１５１に例えば接着剤等で貼り付けられて研磨面１５３を形成する。より詳細には、研磨パッド１５２の研磨面１５３には、その全面に例えば格子状の溝が形成されている。なお、形成される溝は格子状に限らず、例えば後述する図８や図９に示すような溝Ｇを形成して六角形状のペレットを形成したものであってもよい。

加工液供給ノズル１０ａは、上記したように、回転軸７２の貫通孔７２１に挿入されて固定され、上端が不図示の液体供給源と連通する貫通管部１１と、貫通管部１１の下側先端部に装着された内部が空洞の噴出部１６とを備える。

変形例１では、噴出部１６は、外形がほぼ円錐形状を有する。この噴出部１６は、頂部に形成された管状の嵌合部１６２の上端が貫通管部１１の下側先端部に嵌挿されて貫通管部１１の下側先端部に着脱可能に装着される。より詳細には、回転軸７２の下側先端部の工具装着部材７５ａおよびホイール基台１５１の軸心位置には、それぞれ貫通孔７２１の下端と連通する孔７５１，１５４が形成されており、この孔７５１，１５４から噴出部１６の嵌合部１６２が挿通されて貫通管部１１の下側先端部に装着される構成となっている。そして、この構成によって、図５の上段に示すように、噴出部１６の下面が研磨パッド１５２の中央に露出する。

この噴出部１６の下面には、内部空間１６１と外部とを連通する噴出口１６３が形成されている。より詳細には、噴出口１６３は、図５の上段に示すように、下面外周端のほぼ半周にわたる範囲に複数個（図５では５個）形成されている。そして、噴出部１６は、これら噴出口１６３がワークＷと研磨パッド１５２との接触位置近傍に位置するように貫通管部１１の下側先端部に装着される。ここで、変形例１の研磨パッド１５２は、ワークＷよりも大径である。そして、変形例１において研磨加工時に保持テーブル３が位置付けられるワーク加工域は、図５の上段に示すように、研磨パッド１５２の図５中の左側の領域においてワークＷの全面が接触する位置として設定される。このとき、研磨パッド１５２の中央に下面が露出する噴出部１６の位置は、図５の上段に示すように、ワークＷの右外周端上方となる。したがって、噴出部１６の主に左側でワークＷと研磨パッド１５２とが接触することとなる。そこで、変形例１では、図５の上段に示すように、噴出部１６は、その下面のワークＷと研磨パッド１５２とが主に接触する側である左半分に噴出口１６３が位置する向きで貫通管部１１の下側先端部に装着される。

ワークＷの研磨加工では、ワークＷと研磨工具１５とを図５に示すような位置関係でそれぞれ回転させながらワークＷの被加工面に研磨パッド１５２を接触させることでワークＷの被加工面の全面を研磨加工する。このとき、貫通管部１１は、回転軸７２と接触しないように固定されており、噴出口１６３の位置は固定である。したがって、以上の構成により、各噴出口１６３から噴出された加工液は、研磨パッド１５２がワークＷと接触する図５上段の平面図において左側に向けて供給される。研磨パッド１５２の研磨面１５３には、上記したように例えば格子状の溝が形成されているため、この溝により、研磨パッド１５２がワークＷと接触する図５上段の平面図において左側に向けて供給された加工液が研磨面１５３の全体に行き渡る。

以上説明したように、変形例１の加工装置によれば、ワークＷと研磨工具１５を構成する研磨パッド１５２との接触位置に加工液を供給しながらワークＷの研磨加工を行うことができる。したがって、上記した実施の形態と同様の効果を奏することができ、ワークＷとこのワークＷを研磨加工する研磨工具１５とが接触する位置に加工液を効率良く供給することができる。

（変形例２）
変形例１では、下面外周端のほぼ半周にわたる範囲に噴出口１６３が形成された噴出部１６を例示した。これに対し、噴出口の形成位置は、研磨加工時におけるワークと研磨工具との位置関係に応じて適宜設定してよい。

図６は、変形例２の加工装置における研磨加工時の研磨工具１５および加工液供給ノズルの噴出部１６ｂとワークＷとの位置関係を平面図において説明する説明図である。変形例２の加工装置は、変形例１と同様の研磨工具１５を具備するが、研磨加工時におけるワークＷと研磨工具１５を構成する研磨パッド１５２との位置関係が変形例１と異なる。すなわち、図６に示すように、変形例２において研磨加工時に保持テーブル３が位置付けられるワーク加工域は、研磨パッド１５２に対するワークＷの位置が、図５に例示したワークＷの位置よりも中央よりの位置として設置されている。

一方、変形例２においても、研磨パッド１５２の中央に噴出部１６ｂの下面が露出しているが、この噴出部１６ｂの下面には、その外周端の全周にわたって噴出口１６３ｂが複数個（図６では１０個）形成されている。ここで、噴出部１６ｂの研磨加工時の位置は、図６においてワークＷの中心からやや右よりの上方となっており、噴出部１６ｂ周囲の全域でワークＷと研磨パッド１５２とが接触している。したがって、以上の構成により、各噴出口１６３ｂから噴出された加工液は、研磨パッド１５２がワークＷと接触する噴出部１６ｂの下面周囲の全域に供給される。

なお、噴出部の下面において噴出口を形成する範囲（角度）は、変形例１の半周（１８０度）や変形例２の全周（３６０度）に限定されるものではなく、研削加工時のワークと研磨工具（研磨パッド）との位置関係に応じて適宜設定できる。すなわち、研磨加工時に噴出部１６ｂの周囲でワークと研磨パッドとが接触している角度範囲に噴出口を形成すればよい。このように、ワークと研磨工具（研磨パッド）との位置関係に応じた角度範囲に噴出口が形成された噴出部を用いて加工液供給ノズルを構成することで、ワークと研磨工具との接触位置に加工液を適切に供給することができる。

（変形例３）
上記した実施の形態や変形例１，２では、ワークと研削工具や研磨工具等の加工工具との接触位置に水等の加工液を供給する場合について説明した。これに対し、本発明は、水等の液体と空気等の気体との二流体を供給する場合にも同様に適用できる。図７は、変形例３の加工液供給ノズル１０ｃの構成を説明する断面図である。変形例３の加工液供給ノズル１０ｃは、上記した実施の形態等と同様に、上端が不図示の液体供給源と連通する貫通管部１１ｃと、この貫通管部１１ｃの下側先端部に着脱可能に装着される噴出部１７とを備える。

変形例３の貫通管部１１ｃは、２本の流路１１２，１１３を備えており、一方の流路１１２には上端側から水等の液体が導入され、他方の流路１１３には上端側から空気等の気体が導入される。

また、変形例３の噴出部１７は、外形がほぼ円錐形状を有し、頂部に形成された嵌合部１７１の上端が貫通管部１１ｃの下側先端部に嵌挿されて貫通管部１１ｃの下側先端部に着脱可能に装着される。この噴出部１７の内部には、２つの流路１７２，１７３が形成されており、一方の流路１７２の上端が貫通管部１１ｃの流路１１２と連通し、下端が噴出部１７の下面に開口する噴出口１７４と連通している。そして、他方の流路１７３の上端は、貫通管部１１ｃの流路１１３と連通し、下端は噴出部１７の下面に開口する噴出口１７５と連通している。この構成により、貫通管部１１ｃの流路１１２に導入された液体は、噴出部１７の流路１７２を経て噴出口１７４から噴出される。一方、貫通管部１１ｃの流路１１３に導入された気体は、噴出部１７の流路１７３を経て噴出口１７５から噴出される。

ここで、噴出口１７４と噴出口１７５とは互いに近接する位置に形成されており、加工液供給ノズル１０ｃは、ワークと研削工具や研磨工具といった加工工具との接触位置に、液体と気体の二流体を噴出して供給する。

以上説明したように、本発明は、ワークと加工工具との接触位置に液体と気体の二流体を供給しながらワークに加工を施す場合にも適用が可能であり、この場合にも、上記した実施の形態と同様の効果を奏することができ、ワークとこのワークを研削あるいは研磨等して加工する加工工具とが接触する位置に液体と気体の二流体を効率良く供給することができる。

なお、変形例３では、液体と気体とを別個の噴出口１７４，１７５からそれぞれ噴出する構成を例示したが、液体と気体とを内部で気液混合し、混合流体として噴射する構成の噴出部によって加工液供給ノズルを構成することとしてもよい。

また、上記した実施の形態で説明したワークＷを研削加工する砥石９２を備えた加工装置１に図７に示すような加工液供給ノズル１０ｃを適用し、ワークＷと砥石９２との接触位置に液体と気体の二流体を供給するようにしてもよい。これによれば、水等の加工液をワークＷと砥石９２との接触位置に噴きつけながら供給できるので、その衝撃によってワークＷと砥石９２との接触位置に発生した加工屑を除去することができ、加工屑の除去効果が向上する。

（変形例４）
上記した変形例１等では、発泡ウレタン等の適宜材料で形成された研磨パッド１５２を例示したが、研磨パッド１５２の構成はこれに限定されるものではない。図８は、変形例４の研磨工具１５ｄを構成する研磨パッド１５２ｄの研磨面１５３ｄ側を示す平面図である。

この研磨工具１５ｄは、変形例１で図５に示した研磨工具１５と同様に、回転軸７２の下側先端部に装着されるものであり、研磨パッド１５２ｄは、図示しないホイール基台に貼り付けられて研磨面１５３ｄを形成し、この研磨面１５３ｄがワークと接触してワークを研磨加工する。

研磨パッド１５２ｄは、厚みが１０〜５ｍｍ程度のシート状のものであり、発泡ウレタンの内部に粒径が０．１μｍ以下の砥粒とアルカリ粒子とが混入されて形成される。砥粒としては、ＣＢＮやグリーンカーボランダム、ホワイトアランダム、ガーネット、ダイヤモンド、サファイア等を使用することができる。また、アルカリ粒子としては、炭酸カリウムや炭酸水素ナトリウム、酸化カルシウム等を使用することができる。

この研磨パッド１５２ｄは、図８に示すように、その表面である研磨面１５３ｄに深さが２ｍｍの溝Ｇが形成され、溝Ｇによって区画された六角形のペレットＰが形成されている。研磨面１５３ｄの最外周には、研磨パッド１５２ｄが貼り付けられるホイール基台の形状に併せて六角形のペレットＰが円弧状に切断されることにより、２本の直線と円弧とによって囲まれて形成されたほぼ扇型の異形ペレットＰ５１を複数備えている。

ここで、図８に示した研磨工具１５ｄにかえて、図９に示す研磨パッド１５２ｅを用いた研磨工具１５ｅを使用することもできる。図９の研磨パッド１５２ｅは、研磨パッド１５２ｄと同様に、発泡ウレタンの内部に粒径が０．１μｍ以下の砥粒とアルカリ粒子とが混入されて形成されている。この研磨パッド１５２ｅの研磨面１５３ｅは、研磨パッド１５２ｄと同様に複数の六角形のペレットＰが溝Ｇによって区画されて連結された構成となっているが、最外周のペレットＰ５２は、三角形状にはなっておらず、３本または４本の直線と円弧とによって囲まれたほぼ四角形または五角形の形状を有する。したがって、研磨面１５３ｅの周縁部に尖鋭部分を有するペレットがなく、周縁部がワークに傷をつけるおそれがないという利点がある。ワークについた傷は、このワークをダイシングして形成される個々のデバイスの抗折強度を低下させる要因となる。なお、溝Ｇによって区画されるペレットＰの形状は特に限定されるものではなく、研磨面全体を複数の四角形のペレットＰで区画したり、溝Ｇによって研磨面全体に加工液が行き渡る形状であればよい。

このような研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅの研磨面１５３ｄ，１５３ｅには、上記した変形例１等と同様に、その中央の孔１５４ｄ，１５４ｅから加工液供給ノズルの噴出部１７ｄの下面が露出している。ここで、図８および図９では、下面の噴出口を図示していないが、この噴出部１７ｄは、例えば変形例３で図７に示して説明した液体と気体の二流体を供給する噴出部１７と同様の構成を有するものであり、その下面には、研磨加工時におけるワークと研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅとの位置関係に応じた角度範囲において液体および気体をそれぞれ噴出する噴出口が形成されている。

発泡ウレタンの内部に粒径が０．１μｍ以下の砥粒とアルカリ粒子とが混入されて形成される研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅによって研磨加工を行う場合、少量の純水をワークとワークを加工する加工工具とが接触する位置全体にまんべんなく供給すると好適な加工が行えるということが出願人の実験により明らかになったが、少量の純水をワークとワークを加工する加工工具とが接触する位置全体に効率良く供給することが困難であった。

これに対し、研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅと、図７に示した液体と気体の二流体を供給する加工液供給ノズル１０ｃの構成とを組み合わせて用いれば、液量が少量であっても研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅの広範囲にまんべんなく水等の液体を行き渡らせることができる。したがって、消費する液体の液量を低減させて効率良く使用することができる。

なお、変形例２の加工液供給ノズルの構成を研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅと組み合わせて用い、噴出部１７ｄにかえて、下面外周端の全周に噴出口１６３ｂが複数個形成された噴出部１６ｂを用いてもよい。あるいは、研磨加工時におけるワークと研磨工具１５ｄ，１５ｅ（研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅ）との位置関係に応じた角度範囲に噴出口が形成されたものを適宜用いることとしてよい。例えば、変形例１の加工液供給ノズル１０ａの構成を組み合わせて用い、下面外周端のほぼ半周にわたる範囲に噴出口１６３が複数個形成された噴出部１６を用いてもよい。

この研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅを用いた研磨加工時は、保持テーブルを例えば３００［ＲＰＭ］の回転速度で回転させるとともに、回転軸を例えば１０００［ＲＰＭ］の回転速度で回転させ、加工機構を下降させてワークに対して例えば４００［Ｎ］の押圧力を加える。また、加工液として純水を用い、研磨工具１５ｄ，１５ｅの回転中心からワークと研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅとの接触位置に向けて純水を供給する。あるいは、ワークと研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅとの接触位置に向けて純水を空気等の気体とともに二流体として供給する。

このようにして純水を供給しながらワークの被加工面を研磨加工すると、研磨パッド１５２ｄまたは研磨パッド１５２ｅは、発泡ウレタンの内部に粒径が０．１μｍ以下の砥粒とアルカリ粒子とが混入されて構成されるため、ワークの被加工面に厚さが０．２〜０．１μｍの歪み層を安定して形成することができる。したがって、このワークをダイシングして形成される個々のデバイスは、ゲッタリング効果を維持しつつ、抗折強度を従来よりも低い値で安定させることができる。特に、研磨パッド１５２ｅを使用すると、最外周のペレットによってワークに傷がつくことがないため、抗折強度をより安定させることができる。

（変形例５）
図８や図９に示すようなペレットＰが形成された研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅを用いてワークを研磨加工する場合には、研磨面に加工液を供給する構成は、上記した実施の形態等で説明した貫通管部が回転軸の軸心位置を貫通し、噴出部の下面が研削工具や研磨工具等の加工工具の下面に露出するように設けられた加工液供給ノズルに限定されない。図１０は、変形例５の加工装置における研磨工具１５ｆの周辺およびワーク加工域に位置する保持テーブル３の側面図である。

変形例５では、上記した実施の形態等で説明した加工液供給ノズルにかえて、保持テーブル３の外側（例えば図１に示す主部２１上のワーク加工域Ｅ１の近傍位置）に加工液供給機構１８が配設されており、ノズル１８１からの加工液を研磨工具１５ｆを構成する研磨パッド１５２ｆの研磨面１５３ｆに向けて供給可能な構成となっている。ここで、加工液供給機構１８は、図１０に示すノズル１８１の他、加工液供給源やエアー供給源、加工液供給源からの加工液およびエアー供給源からのエアーを各々ノズル１８１に導くパイプ等を含む。そして、ノズル１８１は、例えば液体と気体とを混合し、混合流体として噴射する二流体洗浄ノズルで構成される。

一方、研磨工具１５ｆは、回転軸７２ｆの下側先端部と一体に設けられた工具装着部材７５ｆの下面に研磨面１５３ｆを下にして装着され、回転軸７２ｆの下側先端部において、この回転軸７２ｆによって回転可能に支持されている。この研磨工具１５ｆは、工具装着部材７５ｆに応じた大きさに形成されたホイール基台１５１ｆと、ホイール基台１５１ｆに貼り付けられて研磨面１５３ｆを形成する研磨パッド１５２ｆとを備える。そして、研磨パッド１５２ｆとしては、図８や図９に示すようなペレットＰが形成された研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅを用いる。ただし、変形例５の研磨パッド１５２ｆは、その研磨面１５３ｆの中央に孔が形成されていない点が研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅと異なる。この場合も変形例４と同様の効果を奏することができ、少量の液量で研磨パッド１５２ｆの研磨面１５３ｆの広範囲にまんべんなく水等の液体を行き渡らせることができる。

（変形例６）
また、変形例３の加工液供給ノズル１０ｃの構成を研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅと組み合わせて用いるとともに、さらに保持テーブル３の外側から液体と気体との二流体を供給するようにしてもよい。図１１は、変形例６の加工装置における研磨工具１５ｇの周辺およびワーク加工域に位置する保持テーブル３の側面図である。図１１に示す例では、保持テーブル３の外側（例えば図１に示す主部２１上のワーク加工域Ｅ１の近傍位置）において、図１０とは反対側にノズル１８１ｇが配設されている。

変形例６の研磨工具１５ｇは、回転軸７２の下側先端部と一体に設けられた工具装着部材７５ｇの下面に研磨面１５３ｇを下にして装着され、回転軸７２の下側先端部において、この回転軸７２によって回転可能に支持されている。この研磨工具１５ｇは、工具装着部材７５ｇに応じた大きさに形成されたホイール基台１５１ｇと、ホイール基台１５１ｇに貼り付けられて研磨面１５３ｇを形成する研磨パッド１５２ｇとを備える。そして、研磨パッド１５２ｇとしては、図８や図９に示すようなペレットＰが形成された研磨パッド１５２ｄ，１５２ｅを用いる。

ノズル１８１ｇは、図１０に示して説明したノズル１８１と同様に、液体と気体とを混合し、混合流体として噴射する二流体洗浄ノズルで構成される。そして、変形例６では、変形例３で説明した加工液供給ノズル１０ｃによって液体と気体の二流体を研磨面１５３ｇとワークＷとの接触面近傍に向けて供給するとともに、ノズル１８１ｇによって液体と気体の二流体を供給可能な構成となっている。この場合も変形例４と同様の効果を奏することができ、少量の液量で研磨パッド１５２ｇの研磨面１５３ｇの広範囲にまんべんなく水等の液体を行き渡らせることができる。

もちろん、上記した実施の形態等で説明した貫通管部が加工機構６の回転軸の軸心位置を貫通し、噴出部の下面が研削工具や研磨工具等の加工工具の下面に露出するように設けられた加工液供給ノズルと、変形例５で説明したように、保持テーブル３の外側に設けられ、研磨面１５３ｆに向けて液体や気体を供給可能なノズルと、変形例６で説明したように、保持テーブル３の外側に設けられ、研磨面１５３ｇとワークＷとの接触面近傍に向けて液体や気体を供給可能なノズルとを適宜組み合わせて使用してもよい。

また、上記した実施の形態等では、ワークと加工工具との接触位置に水等の加工液を供給する場合を例示したが、水に限らず、適宜液体を供給する場合に同様に適用できる。例えば、本発明は、薬液や界面活性材、遊離砥粒を含む研磨液（スラリー）等を供給しながらワークの被加工面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）加工する場合にも同様に適用できる。薬液としては、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、アンモニア（ＮＨ₃ＯＨ）等のアルカリ薬液水溶液等が挙げられる。

また、上記した実施の形態や変形例で示した噴出部をワークに施す加工の種類等に応じて適宜選択して用いることも可能である。具体的には、上記した実施の形態で図２等に示した噴出部１２や、噴出口が形成された角度範囲が異なる変形例１の噴出部１６（図５を参照）や変形例２の噴出部１６ｂ（図６を参照）、あるいは変形例３で図７に示した噴出部１７を適宜選択して貫通管部に装着し、加工液供給ノズルを構成することとしてもよい。これによれば、ワークに施す加工の種類等に応じて、加工液として液体のみを供給するのか液体と気体の二流体を供給するのかを選択したり、ワークと加工工具との接触位置に応じて噴出口が形成された角度範囲を選択するといったことが可能となる。さらに、これら種類の異なる噴出部のそれぞれについて、その噴出口の形状や大きさの異なるものを用意しておき、加工に適したものを選択的に用いるようにしてもよい。

以上のように、本発明の加工装置は、ワークとこのワークを加工する加工工具とが接触する位置に効率良く加工液を供給するのに適している。

１加工装置
２装置ハウジング
３保持テーブル
３１保持面
５１，５２蛇腹手段
６加工機構
７スピンドルユニット
７１スピンドルハウジング
７１１軸孔
７２回転軸
７２１貫通孔
７３電動モータ
７４電力供給手段
７５，７５ａ，７５ｆ，７５ｇ工具装着部材
８加工送り機構
９研削工具
９２砥石
１０，１０ａ，１０ｃ加工液供給ノズル
１１，１１ｃ貫通管部
１２，１６，１６ｂ，１７噴出部
１２３，１６３，１６３ｂ，１７４，１７５噴出口
１５，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ研磨工具
１５２，１５２ｄ，１５２ｅ，１５２ｆ，１５２ｇ研磨パッド
１５３，１５３ｄ，１５３ｅ，１５３ｆ，１５３ｇ研磨面
１８加工液供給機構
１８１，１８１ｇノズル
Ｅ１ワーク加工域
Ｗワーク

Claims

ワークを保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに保持された前記ワークに接触して前記ワークを加工する加工工具と、該加工工具を下側先端部に装着し、鉛直方向を回転中心として回転可能に支持する回転軸とを有する加工機構と、
前記ワークと前記加工工具とが接触する接触位置に加工液を供給する加工液供給ノズルと、
を備え、
前記回転軸は、軸心位置を鉛直方向に貫通する貫通孔を有し、
前記加工液供給ノズルは、前記貫通孔に挿通されて前記回転軸と接触しないように固定された貫通管部と、前記加工液を噴出する噴出口が形成され、前記貫通管部の下側先端部に装着された噴出部とを有することを特徴とする加工装置。
前記噴出部は、前記噴出口として液体を噴出する噴出口と気体を噴出する噴出口とを有し、液体と気体との二流体を前記接触位置に供給することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
前記噴出部は、前記貫通管部の前記下側先端部に対して脱着可能に構成されており、前記貫通管部の前記下側先端部に種類の異なる複数の噴出部が選択的に装着されることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工装置。