JP2016097463A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工工具を覆うように配置された蛇腹状のカバーが破損する可能性を低く抑えた加工装置を提供する。
【解決手段】加工工具（７８）とチャックテーブル（２２）とを囲む筐体（８０）を備え、筐体の天井部（８２）には、平行送り手段（５６）による加工手段（４８）の移動を許容する開口（８２ａ）が形成され、開口には、加工手段に一端（９０）が固定された伸縮可能なカバー（８８）の他端（９２）が固定されており、カバーは、カバーの伸縮方向に所定の隙間を持って螺旋状に巻回された形状維持ワイヤー（９４ａ）と形状維持ワイヤーが内部に挿入される樹脂製のカバー部材（９４ｂ）とによって、形状維持ワイヤーに対応する山部と隙間に対応する谷部とを交互に備える蛇腹状に形成され、隙間は、加工手段とチャックテーブルの保持面とが近接する方向に相対移動してカバーが収縮する場合を除き、谷部が折り畳まれないように維持される構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、板状の被加工物を加工する加工装置に関する。

近年、半導体ウェーハのような板状の被加工物を薄く加工する機会が増えている。被加工物は、例えば、大径の砥粒を含む砥石を用いて仕上げ厚み程度まで薄くする粗研削、小径の砥粒を含む砥石を用いて被加工面の平坦性を高める仕上げ研削、及び被加工面を鏡面に加工する研磨を含む一連のステップで薄化される。

被加工物の研磨には、例えば、被加工物を吸引保持する保持面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルの上方に配置された研磨パッドを含む研磨ユニットと、を備える加工装置が使用される。研磨パッドとチャックテーブルとを回転させつつ、チャックテーブルで吸引保持した被加工物に研磨パッドを接触させることで、被加工物を研磨できる。

この研磨では、研磨パッドと被加工物との間に十分なスラリーを供給するために、研磨パッドとチャックテーブルとを保持面と平行な方向に相対的に移動させている。研磨パッドは、保持面と平行な方向への移動を許容する蛇腹状のカバーで覆われており、加工装置外（クリーンルーム等）への粉塵等の漏出は防止される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１５３０９０号公報

ところで、上述した加工装置において、蛇腹状のカバーは研磨ユニットから吊り下げられており、カバーの下部が折り畳まれた状態で維持され易い。カバーが折り畳まれた状態で研磨パッドとチャックテーブルとを保持面と平行な方向に相対的に移動させると、カバーの折り畳まれた部分が摩擦によって破損し易くなる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工工具を覆うように配置された蛇腹状のカバーが破損する可能性を低く抑えた加工装置を提供することである。

本発明によれば、被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該保持面に対向する加工工具が装着されるスピンドルを回転可能に支持し該チャックテーブルで保持した被加工物を該加工工具で研削又は研磨する加工手段と、該加工手段と該チャックテーブルとを該保持面と平行な方向に相対移動させる平行送り手段と、該加工手段と該チャックテーブルとを該保持面と直交する方向に相対移動させる加工送り手段と、を備える加工装置であって、該加工工具と該チャックテーブルとを囲み内部に加工室となる空間を有する筐体をさらに備え、該筐体は、側部と天井部とを含み、該天井部には、該平行送り手段による該加工手段の移動を許容する該移動の方向に長い開口が形成され、該開口には、該加工手段に一端が固定された伸縮可能なカバーの他端が固定されており、該カバーは、該カバーの伸縮方向に所定の隙間を持って螺旋状に巻回された形状維持ワイヤーと該形状維持ワイヤーが内部に挿入される樹脂製のカバー部材とによって、該一端から該他端にかけて該形状維持ワイヤーに対応する山部と該隙間に対応する谷部とを交互に備える蛇腹状に形成され、該隙間は、該加工手段と該保持面とが近接する方向に相対移動して該カバーが収縮する場合を除き、該谷部が折り畳まれないように維持されることを特徴とする加工装置が提供される。

本発明に係る加工装置では、カバーが、カバーの伸縮方向に所定の隙間を持って螺旋状に巻回された形状維持ワイヤーと形状維持ワイヤーが内部に挿入される樹脂製のカバー部材とによって、形状維持ワイヤーに対応する山部と隙間に対応する谷部とを交互に備える蛇腹状に形成され、この隙間は、加工手段とチャックテーブルの保持面とが近接する方向に相対移動してカバーが収縮する場合を除き、谷部が折り畳まれないように維持されるので、加工工具を覆うように配置された蛇腹状のカバーが摩擦等によって破損する可能性を低く抑えることができる。

加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 加工装置が備える研磨ユニット及びその周辺の構造を模式的に示す斜視図である。 被加工物が研磨される様子を模式的に示す側面図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、研磨パッドをチャックテーブルの保持面と平行な方向に移動させる際のカバーの状態を模式的に示す側面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る加工装置を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、加工装置２は、各構造を支持する基台４を備えている。

基台４の上面前端側には、開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、被加工物１１（図３参照）を搬送する第１の搬送ユニット６が設けられている。また、開口４ａのさらに前方の領域には、それぞれ複数の被加工物１１を収容可能なカセット８ａ，８ｂを載置する載置台１０ａ，１０ｂが形成されている。

被加工物１１は、例えば、シリコン等の材料で形成された略円形の板状物（ウェーハ）であり、本実施形態の加工装置２によって上面側を加工される。被加工物１１の下面には、樹脂等でなる保護部材（不図示）が貼着されても良い。ただし、加工装置２で加工される被加工物の構成は、これに限定されない。

開口４ａの斜め後方には、被加工物１１の位置合わせを行うアライメント機構１２が設けられている。このアライメント機構１２は、被加工物１１が仮置きされる仮置きテーブル１４を含み、例えば、カセット８ａから第１の搬送ユニット６で搬送され、仮置きテーブル１４に仮置きされた被加工物１１の中心を位置合わせする。

基台４の側面には、アライメント機構１２を跨ぐ門型の支持構造１６が配置されている。この支持構造１６には、被加工物１１を搬送する第２の搬送ユニット１８が設けられている。第２の搬送ユニット１８は、左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）、及び鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動可能であり、例えば、アライメント機構１２で位置合わせされた被加工物１１を後方に搬送する。

開口４ａ及びアライメント機構１２の後方には、開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転する円盤状のターンテーブル２０が配置されている。ターンテーブル２０の上面には、被加工物１１を吸引保持する４個のチャックテーブル２２が略等角度間隔に設置されている。

第２の搬送ユニット１８でアライメント機構１２から搬出された被加工物１１は、前方側の搬入搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル２２へと搬入される。ターンテーブル２０は、例えば、図示する回転方向Ｒの向きに回転し、チャックテーブル２２を、搬入搬出領域Ａ、粗研削領域Ｂ、仕上げ研削領域Ｃ、研磨領域Ｄの順に位置付ける。

各チャックテーブル２２は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転する。各チャックテーブル２２の上面は、被加工物１１を吸引保持する保持面となっている。この保持面は、チャックテーブル２２の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。チャックテーブル２２に搬入された被加工物１１は、保持面に作用する吸引源の負圧で下面側を吸引される。

ターンテーブル２０の後方には、壁状の支持構造２４が立設されている。支持構造２４の前面には、２組の昇降ユニット２６が設けられている。各昇降ユニット２６は、鉛直方向に延びる２本の昇降ガイドレール２８を備えており、この昇降ガイドレール２８には、昇降プレート３０がスライド可能に設置されている。

昇降プレート３０の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、昇降ガイドレール２８と平行な昇降ボールネジ３２が螺合されている。昇降ボールネジ３２の一端部には、昇降パルスモータ３４が連結されている。昇降パルスモータ３４で昇降ボールネジ３２を回転させることにより、昇降プレート３０は昇降ガイドレール２８に沿って上下に移動する。

昇降プレート３０の前面（表面）には、固定具３６が設けられている。粗研削領域Ｂの上方に位置付けられた昇降プレート３０の固定具３６には、被加工物１１を粗研削する粗研削用の研削ユニット３８ａが固定されている。一方、仕上げ研削領域Ｃの上方に位置付けられた昇降プレート３０の固定具３６には、被加工物１１を仕上げ研削する仕上げ研削用の研削ユニット３８ｂが固定されている。

研削ユニット３８ａ，３８ｂのスピンドルハウジング４０には、それぞれ、回転軸を構成するスピンドル４２が収容されており、各スピンドル４２の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント４４が固定されている。

研削ユニット３８ａのホイールマウント４４の下面には、粗研削用の砥石（研削砥石）を備えた研削ホイール４６ａが装着されており、研削ユニット３８ｂのホイールマウント４４の下面には、仕上げ研削用の砥石（研削砥石）を備えた研削ホイール４６ｂが装着されている。各スピンドル４２の上端側には、モータ等の回転駆動源４７が連結されており、研削ホイール４６ａ，４６ｂは、回転駆動源４７から伝達される回転力で回転する。

研削ホイール４６ａ，４６ｂの近傍には、基台４から延在し、チャックテーブル２２に保持され露出した被加工物１１の上面に純水等の研削液を供給するノズル（不図示）がそれぞれ配置されている。チャックテーブル２２及びスピンドル４２を回転させつつ、研削ホイール４６ａ，４６ｂを下降させ、研削液を供給しながら被加工物１１の上面に接触させることで、被加工物１１を粗研削又は仕上げ研削できる。

研磨領域Ｄの近傍には、研削ユニット３８ａ，３８ｂで研削された被加工物１１の上面を研磨する研磨ユニット（加工手段）４８が設けられている。なお、ターンテーブル２０の周囲は搬入搬出領域Ａを除いて筐体（図１では不図示）等で覆われており、研削ユニット３８ａ，３８ｂ及び研磨ユニット４８で発生した粉塵が加工装置２の外部（例えば、加工装置２が設置されているクリーンルーム等）に漏出することはない。

アライメント機構１２の前方には、被加工物１１を洗浄する洗浄ユニット５０が設けられている。加工後の被加工物１１は、第２の搬送ユニット１８でチャックテーブル２２から洗浄ユニット５０へと搬送される。洗浄ユニット５０で洗浄された被加工物１１は、第１の搬送ユニット６で搬送され、例えば、カセット８ｂに収容される。

図２は、加工装置２が備える研磨ユニット４８及びその周辺の構造を模式的に示す斜視図である。図１及び図２に示すように、基台４の上面には、ブロック状の支持構造５４が立設されている。支持構造５４の後面には、研磨ユニット４８をチャックテーブル２２の保持面と平行な水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）に移動させる水平移動ユニット（平行送り手段）５６が設けられている。

水平移動ユニット５６は、支持構造５４の後面に固定され水平方向（Ｘ軸方向）に平行な一対の水平ガイドレール５８を備える。水平ガイドレール５８には、水平移動プレート６０がスライド可能に設置されている。水平移動プレート６０の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、水平ガイドレール５８と平行な水平ボールネジ（不図示）が螺合されている。

水平ボールネジの一端部には、パルスモータ６２が連結されている。パルスモータ６２で水平ボールネジを回転させることにより、水平移動プレート６０は水平ガイドレール５８に沿ってチャックテーブル２２の保持面と平行な水平方向（Ｘ軸方向）に移動する。

水平移動プレート６０の後面側には、研磨ユニット４８をチャックテーブル２２の保持面と直交する鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる鉛直移動ユニット（加工送り手段）６４が設けられている。鉛直移動ユニット６４は、水平移動プレート６０の後面に固定され鉛直方向（Ｚ軸方向）に平行な一対の鉛直ガイドレール６６を備える。

鉛直ガイドレール６６には、鉛直移動プレート６８がスライド可能に設置されている。鉛直移動プレート６８の前面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、鉛直ガイドレール６６と平行な鉛直ボールネジ（不図示）が螺合されている。

鉛直ボールネジの一端部には、パルスモータ７０が連結されている。パルスモータ７０で鉛直ボールネジを回転させることにより、鉛直移動プレート６８は鉛直ガイドレール６６に沿ってチャックテーブル２２の保持面と直交する鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動する。

鉛直移動プレート６８の後面（表面）には、被加工物１１の上面を研磨する研磨ユニット４８が固定されている。研磨ユニット４８のスピンドルハウジング７２には、回転軸を構成するスピンドル７４が収容されており、スピンドル７４の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント７６が固定されている。

ホイールマウント７６の下面には、ホイールマウント７６と略同径の研磨ホイール（加工工具）７８が装着されている。研磨ホイール７８は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成されたホイール基台７８ａを備えている。ホイール基台７８ａの下面には、円盤状の研磨パッド７８ｂが固定されている。

研磨ユニット４８の下方には、研磨領域Ｄに位置付けられたチャックテーブル２２と研磨ホイール７８とを囲む筐体８０が配置されている。この筐体８０は、平面視で四角形状の天板（天井部）８２と、天板８２の周囲を囲む側板（側部）８４とを含み、内部に加工室となる空間を有している。

天板８２には、研磨ホイール７８等を挿通する開口８２ａが形成されている。この開口８２ａは、研磨ユニット４８の水平方向（Ｘ軸方向）への移動を許容するように、研磨ユニット４８の移動方向（Ｘ軸方向）に長い。開口８２ａと隣接する位置には、加工室内にエアの流れを形成するダクト８６が接続されている。

研磨ユニット４８と筐体８０とは、研磨ホイール７８等を覆うカバー８８で連結されている。カバー８８は、研磨ユニット４８のスピンドルハウジング７２に固定される第１固定具（一端）９０と、筐体８０の開口８２ａに固定される第２固定具（他端）９２と、第１固定具９０と第２固定具９２とを繋ぐ蛇腹状のカバー部９４とを含む。このカバー部９４は、研磨ユニット４８の昇降に合わせて伸縮可能に構成されている。

図３は、被加工物１１が研磨される様子を模式的に示す側面図である。図３に示すように、研磨領域Ｄに位置付けたチャックテーブル２２をスピンドル７４と共に回転させつつ、研磨ホイール７８を下降させて、被加工物１１の上面に研磨パッド７８ｂを接触させる。

このとき、図３に示すように、水平移動ユニット５６で研磨パッド７８ｂをチャックテーブル２２の保持面と平行な方向に移動させる。これにより、研磨パッド７８ｂの放熱を促して、被加工物１１を適切に研磨できる。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、研磨パッド７８ｂをチャックテーブル２２の保持面と平行な方向に移動させる際のカバー８８の状態を模式的に示す側面図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、カバー８８のカバー部９４は、第１固定具９０から第２固定具９２に至る螺旋状の形状維持ワイヤー９４ａと、形状維持ワイヤー９４ａが内部に挿入される樹脂製のカバー部材９４ｂとを含んで構成されている。

形状維持ワイヤー９４ａは、例えば、金属性のワイヤーを圧縮コイルばねのように巻回して構成されており、縮み方向に荷重をかけない状態で、多重に巻回されたワイヤー同士が接触しないようになっている。すなわち、形状維持ワイヤー９４ａは、カバー８８の伸縮する鉛直方向において所定の隙間を持って螺旋状に巻回されている。

また、この形状維持ワイヤー９４ａは、伸び方向に力を加えた場合にある程度までカバー８８が伸びるようにカバー部材９４ｂの内部に挿入されている。すなわち、形状維持ワイヤー９４ａは、カバー部材９４ｂに僅かな撓みを形成するようにカバー部材９４ｂに固定されている。

そのため、カバー部９４は、第１固定具９０から第２固定具９２にかけて形状維持ワイヤー９４ａに対応する山部と形状維持ワイヤー９４ａの隙間に対応する谷部とを交互に有する蛇腹状となる。また、上述のように、形状維持ワイヤー９４ａの隙間は、研磨ユニット４８がチャックテーブル２２の保持面に接近してカバー８８が収縮する場合を除き、谷部が折り畳まれないように維持される。

このように構成されたカバー８８では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、研磨パッド７８ｂをチャックテーブル２２の保持面と平行な方向に移動させる際にも、形状維持ワイヤー９４ａの隙間が維持される。そのため、カバー部材９４ｂが摩擦によって破損する可能性を低く抑えることができる。

以上のように、本実施形態に係る加工装置２では、カバー８８が、カバー８８の伸縮方向に所定の隙間を持って螺旋状に巻回された形状維持ワイヤー９４ａと形状維持ワイヤー９４ａが内部に挿入される樹脂製のカバー部材９４ｂとによって、形状維持ワイヤー９４ａに対応する山部と隙間に対応する谷部とを交互に備える蛇腹状に形成され、この隙間は、研磨ユニット（加工手段）４８とチャックテーブル２２の保持面とが近接する方向に相対移動してカバー８８が収縮する場合を除き、谷部が折り畳まれないように維持されるので、研磨ホイール（加工工具）７８を覆うように配置された蛇腹状のカバー８８が摩擦等によって破損する可能性を低く抑えることができる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、被加工物１１を研磨する加工手段として研磨ユニット４８を例示しているが、本発明の加工手段は、被加工物を研削する研削ユニット等でも良い。

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 加工装置
４ 基台
４ａ，４ｂ 開口
６ 第１の搬送ユニット
８ａ，８ｂ カセット
１０ａ，１０ｂ 載置台
１２ アライメント機構
１４ 仮置きテーブル
１６ 支持構造
１８ 第２の搬送ユニット
２０ ターンテーブル
２２ チャックテーブル
２４ 支持構造
２６ 昇降ユニット
２８ 昇降ガイドレール
３０ 昇降プレート
３２ 昇降ボールネジ
３４ 昇降パルスモータ
３６ 固定具
３８ａ，３８ｂ 研削ユニット
４０ スピンドルハウジング
４２ スピンドル
４４ ホイールマウント
４６ａ，４６ｂ 研削ホイール
４７ 回転駆動源
４８ 研磨ユニット（加工手段）
５０ 洗浄ユニット
５４ 支持構造
５６ 水平移動ユニット（平行送り手段）
５８ 水平ガイドレール
６０ 水平移動プレート
６２ パルスモータ
６４ 鉛直移動ユニット（加工送り手段）
６６ 鉛直ガイドレール
６８ 鉛直移動プレート
７０ パルスモータ
７２ スピンドルハウジング
７４ スピンドル
７６ ホイールマウント
７８ 研磨ホイール（加工工具）
７８ａ ホイール基台
７８ｂ 研磨パッド
８０ 筐体
８２ 天板（天井部）
８２ａ 開口
８４ 側板（側部）
８６ ダクト
８８ カバー
９０ 第１固定具（一端）
９２ 第２固定具（他端）
９４ カバー部
９４ａ 形状維持ワイヤー
９４ｂ カバー部材
１１ 被加工物
Ａ 搬入搬出領域
Ｂ 粗研削領域
Ｃ 仕上げ研削領域
Ｄ 研磨領域

Claims (1)

1. 被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該保持面に対向する加工工具が装着されるスピンドルを回転可能に支持し該チャックテーブルで保持した被加工物を該加工工具で研削又は研磨する加工手段と、該加工手段と該チャックテーブルとを該保持面と平行な方向に相対移動させる平行送り手段と、該加工手段と該チャックテーブルとを該保持面と直交する方向に相対移動させる加工送り手段と、を備える加工装置であって、
   該加工工具と該チャックテーブルとを囲み内部に加工室となる空間を有する筐体をさらに備え、
   該筐体は、側部と天井部とを含み、
   該天井部には、該平行送り手段による該加工手段の移動を許容する該移動の方向に長い開口が形成され、
   該開口には、該加工手段に一端が固定された伸縮可能なカバーの他端が固定されており、
   該カバーは、該カバーの伸縮方向に所定の隙間を持って螺旋状に巻回された形状維持ワイヤーと該形状維持ワイヤーが内部に挿入される樹脂製のカバー部材とによって、該一端から該他端にかけて該形状維持ワイヤーに対応する山部と該隙間に対応する谷部とを交互に備える蛇腹状に形成され、
   該隙間は、該加工手段と該保持面とが近接する方向に相対移動して該カバーが収縮する場合を除き、該谷部が折り畳まれないように維持されることを特徴とする加工装置。