JP2021010996A

JP2021010996A - 加工装置

Info

Publication number: JP2021010996A
Application number: JP2019127579A
Authority: JP
Inventors: 秀年万波; Hidetoshi Mannami
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-02-04

Abstract

【課題】保持面がウェーハを吸引保持できなくなったことを検出する。【解決手段】保持面２０ａを有する吸引部２０が配設されているチャックテーブル２と、吸引力を発揮する吸引源６１と、流体を供給する流体供給源６３と、吸引源６１と保持面２０ａとを連通する吸引路６と、吸引路６に配設される分岐部６０と、分岐部６０と流体供給源６３とを連通する流体供給路６２と、吸引路６の内部の圧力を測定する圧力計７と、保持面２０ａが詰まったことを検知する検知手段５と、を備える加工装置を用いて、圧力計７によって吸引路６の内部の圧力を測定しながら、流体供給源６３から流体を供給して、吸引路６の内部の圧力が判断部５１の記憶装置に予め設定された設定値以上になったら、保持面２０ａが詰まっていると判断する。【選択図】図３

Description

本発明は、チャックテーブルの保持面の詰まりを検出する機能を備えた加工装置に関する。

ウェーハを加工する加工装置は、ポーラス部材の上面が保持面となるチャックテーブルを備えている。加工装置においては、特許文献１に示すように、チャックテーブルの保持面に被加工物が載置されている状態で、加工装置に備える吸引源により発揮された吸引力を、吸引源から吸引路を通じて保持面に伝達することによって保持面にウェーハを吸引保持しながら、研削砥石を用いて加工している。

特開２０１８−１１１１５９号公報

加工装置を用いたウェーハの研削加工を連続して行うと、研削加工により発生した加工屑が保持面のポーラス部材の内部に詰まっていき、やがて、保持面にウェーハを吸引保持することができなくなる。
従って、加工装置には、保持面がウェーハを吸引保持できなくなったことを検出するという課題がある。

本発明は、保持面を吸引源に連通させ該保持面において被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、該保持面に吸引保持された被加工物に水を供給しながら被加工物を加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、該保持面と該吸引源とを連通する吸引路と、該吸引路に配設された分岐部と、該分岐部と流体供給源とを連通する流体供給路と、該保持面と該分岐部との間の該吸引路に配設され該吸引路内の圧力を検知する圧力計と、該分岐部と該吸引源との間の該吸引路に配設される第１バルブと、該流体供給路に配設される第２バルブと、該保持面が詰まったことを検知する検知手段と、を備え、該検知手段は、該第１バルブを閉じ、該第２バルブを開くバルブ制御部と、該流体供給源から該保持面に流体を供給し、該圧力計が示す圧力値が、予め設定した設定値以上になったら該保持面が詰まっていると判断する判断部と、を備える加工装置である。

本加工装置では、エアまたは水を保持面に供給しながら、圧力計を用いて吸引路にかかる圧力を測定して、測定された吸引路にかかる圧力を基に保持面が詰まっているかどうかを判断することにより、保持面に被加工物を吸引保持できなくなったことを効率的に検出することができ、研削加工に要する時間を削減できる。

加工装置の全体を表す斜視図である。被加工物の研削中における加工装置の断面図である。保持面に流体を供給して、保持面の詰まりを確認している途中の加工装置の断面図である。

１加工装置の構成
図１に示す加工装置１は、保持面２０ａに保持されている被加工物Ｗを、研削砥石３４０を用いて研削加工する加工装置である。ただし、加工装置１は、研削加工を行う加工装置に限定されず、例えば、研磨パッドを用いて被加工物Ｗの研磨加工を行う研磨装置等であってもよい。以下、加工装置１の構成について説明する。

図１に示すように、加工装置１は、Ｙ軸方向に延設されたベース１０と、ベース１０の上における＋Ｙ方向側に立設されたコラム１１とを備えている。
ベース１０の上には、円板状のチャックテーブル２が配設されている。チャックテーブル２は、ポーラス部材を有する吸引部２０と吸引部２０を支持する枠体２１とを備えている。吸引部２０の上面は、被加工物Ｗが保持される保持面２０ａとなっており、多数の細孔が形成されている。

チャックテーブル２の周囲にはカバー１２が配設されており、カバー１２には蛇腹１３がＹ軸方向に伸縮自在に連結されている。例えば、図示しない水平移動手段等により駆動されてチャックテーブル２がＹ軸方向に移動すると、これに伴ってカバー１２がチャックテーブル２と一体的にＹ軸方向に移動して、蛇腹１３が伸縮することとなる。

コラム１１の−Ｙ方向側の側面には、例えば、加工手段３が、加工送り手段４によって昇降可能に支持されている。加工手段３は、Ｚ軸方向の回転軸３５を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転駆動するモータ３２と、スピンドル３０の下端に接続された円環状のマウント３３と、マウント３３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール３４とを備える。研削ホイール３４は、ホイール基台３４１と、ホイール基台３４１の下面に環状に配列された略直方体形状を有する複数の研削砥石３４０とを備えており、研削砥石３４０の下面は被加工物Ｗを研削する研削面３４０ａとなっている。

加工送り手段４は、Ｚ軸方向の回転軸４５を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に対して平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の上端に連結され回転軸４５を軸にしてボールネジ４０を回動させるモータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合し側部がガイドレール４１に摺接する昇降板４３と、昇降板４３に連結されスピンドル３０を保持するホルダ４４とを備えている。
モータ４２を用いてボールネジ４０を駆動することにより、ボールネジ４０が回転軸４５を軸にして回転すると、これに伴って、昇降板４３がガイドレール４１に案内されてＺ軸方向に昇降移動するとともにホルダ４４に保持されている加工手段３がＺ軸方向に移動することとなる。

図２及び図３に示すように、チャックテーブル２の下方には、回転手段２４が備えられている。回転手段２４は、Ｚ軸方向の回転軸ａを軸にして回転可能な駆動軸２４１と、駆動軸２４１を回転させるモータ２４２と、駆動軸２４１の上端に連結されている駆動プーリ２４０と、チャックテーブル２の下部に連結されＺ軸方向の回転軸２５を有するスピンドル２４５と、スピンドル２４５に接続された従動プーリ２４４と、駆動プーリ２４０及び従動プーリ２４４に巻回され駆動プーリ２４０の駆動力を従動プーリ２４４に伝達する伝動ベルト２４３と、スピンドル２４５の下端に連結されたロータリージョイント２４６と、を備えている。
モータ２４２を用いて駆動軸２４１を回転させると、駆動軸２４１に連結されている駆動プーリ２４０が回転するとともに、駆動プーリ２４０の回転力が伝動ベルト２４３によって従動プーリ２４４に伝達されて従動プーリ２４４が回転することとなる。従動プーリ２４４が回転すると、従動プーリ２４４に接続されているスピンドル２４５がＺ軸方向の回転軸２５を軸にして回転して、スピンドル２４５に接続されているチャックテーブル２が同じく回転軸２５を軸にして回転する構成になっている。

図２及び図３に示すように、チャックテーブル２の下方には、吸引源６１及び流体供給源６３が備えられており、保持面２０ａと吸引源６１とは吸引路６により連通されている。吸引路６には分岐部６０が配設されており、分岐部６０と流体供給源６３とは、流体供給路６２によって連通されている。流体供給源６３は、エア供給源６３０と水供給源６３１とを有している。エア供給源６３０はエアを、水供給源６３１は水を、それぞれ流体供給路６２を通じて保持面２０ａに供給することができる。

吸引路６における保持面２０ａと分岐部６０との間には、吸引路６の内部の圧力を測定する圧力計７が配設されている。

また、吸引路６における分岐部６０と吸引源６１との間には第１バルブ８１が備えられており、流体供給路６２には第２バルブ８２が備えられている。そして、エア供給源６３０と分岐部６０との間にはエアバルブ８３が、水供給源６３１と分岐部６０との間には水バルブ８４が、それぞれ配設されている。

図２及び図３に示すように、圧力計７には、保持面２０ａが詰まったことを検知する検知手段５が接続されている。検知手段５は、第１バルブ８１及び第２バルブ８２の開閉制御を行うバルブ制御部５０と、圧力計７に電気的に接続され流体供給源６３から保持面２０ａに流体を供給させた際に圧力計７が示す圧力が、予め設定された設定値以上になったら保持面２０ａが詰まっていると判断する判断部５１と、を備えている。
バルブ制御部５０は、例えば、第１バルブ８１及び第２バルブ８２を各々開閉制御する機能を有しており、例えば、第１バルブ８１が閉じていて、かつ、第２バルブ８２が開いている状態と、第１バルブ８１が開いていて、かつ、第２バルブ８２が閉じている状態との２つの状態を交互に切り替えるスイッチであってもよい。
判断部５１は、例えばメモリやハードディスク等の記憶装置を有しており、記憶装置には、圧力の設定値が予め設定されている。ここで、設定値は、圧力計７により測定される吸引路６の内部の圧力が設定値以上の値になった際に保持面２０ａが詰まっていると判断する、いわば、圧力の許容上限値であり、過去の研削加工の実績等を基にして経験的、理論的に設定される値である。
判断部５１は、圧力計７から電気信号として受信した圧力の値と記憶装置に記憶されている設定値との比較処理を行って、保持面２０ａが詰まっているかどうかが判断することができる。
なお、例えば、加工装置１には、吸引路６の内部の圧力が設定値以上の値になったと判断部５１において判断された際に、その旨を視覚的、聴覚的に報知するモニタやアラーム等の報知手段が備えられていてもよい。

２加工装置の動作
（研削加工）
上記の加工装置１を用いて被加工物Ｗを研削加工する際の加工装置１の動作について説明する。
まず、図１及び図２に示すように、チャックテーブル２の保持面２０ａの上に被加工物Ｗを載置する。そして、バルブ制御部５０を用いて、第１バルブ８１を開いて、第２バルブ８２を閉じる。第１バルブ８１が開いており、かつ、第２バルブ８２が閉じている状態において、吸引源６１を作動させることにより、生み出された吸引力が吸引路６を通じて保持面２０ａに伝達される。これにより、被加工物Ｗが保持面２０ａに吸引保持される。

次に、図示しない水平移動手段等を用いて、被加工物Ｗが吸引保持されているチャックテーブル２をＹ軸方向に移動させて、図２に示すように、チャックテーブル２を加工手段３の下方に位置付ける。
その後、図２に示す回転手段２４のモータ２４２を制御して、回転軸ａを軸にして駆動軸２４１を回転させる。これにより、駆動軸２４１に連結されている駆動プーリ２４０が回転し、その回転力が伝動ベルト２４３によって従動プーリ２４４に伝達されて従動プーリ２４４が回転する。従動プーリ２４４の回転に伴い、従動プーリ２４４に接続されているスピンドル２４５がＺ軸方向の回転軸２５を軸にして回転する。こうして、スピンドル２４５に接続されているチャックテーブル２及びチャックテーブル２の保持面２０ａに保持されている被加工物Ｗが、同じく回転軸２５を軸にして回転する。

次いで、加工手段３のモータ３２を用いて、回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転させる。これにより、スピンドル３０の下端に接続されている円環状のマウント３３及びマウント３３に連結されている研削砥石３４０が同じく回転軸３５を軸にして回転する。

研削砥石３４０が回転している状態で、図１に示した加工送り手段４のモータ４２を用いてボールネジ４０を駆動して、回転軸４５を軸にしてボールネジ４０を回転させる。これにより、昇降板４３及び昇降板４３にホルダ４４を介して支持されている研削砥石３４０が−Ｚ方向に降下していき、図２に示すように、研削砥石３４０の研削面３４０ａが、保持面２０ａに吸引保持された被加工物Ｗに当接する。研削面３４０ａが被加工物Ｗに当接している状態で、さらに、研削砥石３４０を被加工物Ｗに向かって押し下げていくことにより被加工物Ｗが研削加工される。
なお、被加工物Ｗの研削加工は、例えば被加工物Ｗと研削砥石３４０との当接部分に生じた摩擦熱の冷却や、被加工物Ｗの上面Ｗａに堆積した加工屑の流水洗浄等を目的として、図示しない研削水ノズル等から保持面２０ａに吸引保持されている被加工物Ｗと研削砥石３４０との間に向けて水を供給しながら行われる。

被加工物Ｗの研削加工を行った後、例えば、図示しない吸引パッド等に被加工物Ｗの上面Ｗａを吸引保持させて、保持面２０ａから被加工物Ｗを離間する。
保持面２０ａから被加工物Ｗを離間する際には、例えば図２に示す吸引源６１の動作を停止させてから、バルブ制御部５０を用いて、第１バルブ８１を閉じて、第２バルブ８２を開ける。そして、エアバルブ８３を開き、エア供給源６３０からエアを供給するとともに、水バルブ８４を開き、水供給源６３１から水を供給する。エア供給源６３０と水供給源６３１とからそれぞれ供給されたエアと水とは、流体供給路６２において混合され、混合流体として吸引路６を通って保持面２０ａと被加工物Ｗとの間に供給される。このようにして、保持面２０ａと被加工物Ｗとの間に混合流体を介在させることにより、被加工物Ｗを保持面２０ａから円滑に離間させることができる。

（目詰まり確認）
加工装置１を用いて被加工物Ｗの研削加工を行うと、研削加工によって発生した加工屑がチャックテーブル２の保持面２０ａに形成されている多数の細孔に入り込み、保持面２０ａが詰まることがある。保持面２０ａが詰まると被加工物Ｗに作用する吸引力が弱まり、保持面２０ａに被加工物Ｗを吸引保持できなくなってしまう。
そこで、加工装置１においては、流体供給源６３から保持面２０ａに流体を供給しながら、圧力計７を用いて吸引路６にかかる圧力の値を測定して、測定された圧力の値を基に保持面２０ａが詰まっているかどうかを判断する。以下、保持面２０ａが詰まっているかどうかを判断する際の加工装置１の動作について説明する。

今、加工装置１にあっては、例えば、被加工物Ｗの研削加工後に保持面２０ａの上から被加工物Ｗが離間されて、図３に示すように、保持面２０ａには被加工物Ｗが載置されていない状態にあるとする。
このとき、保持面２０ａの上には、上記のように保持面２０ａから被加工物Ｗを円滑に離間させるために保持面２０ａと被加工物Ｗとの間に供給された水が付着している場合がある。かかる場合には、例えば回転手段２４を用いてチャックテーブル２を回転させることによって、保持面２０ａの上の水を取り除いてから目詰まりの確認を行う。

目詰まりの確認においては、図３に示すように、まず、バルブ制御部５０を用いて、第１バルブ８１及び第２バルブ８２の開閉制御を行い、第１バルブ８１が閉じており、かつ、第２バルブ８２が開いている状態にする。
次いで、流体供給源６３を作動させて、流体供給路６２を通じて保持面２０ａに流体を供給する。具体的には、例えば、エアバルブ８３が開いた状態で、流体供給源６３に備えるエア供給源６３０を作動させることにより、流体供給路６２を通じて保持面２０ａにエアを供給する。

保持面２０ａにエアを供給する際、圧力計７を用いて吸引路６の内部の圧力を測定するとともに、圧力計７によって測定される圧力の値の情報を、電気信号として判断部５１に送信する。
例えば保持面２０ａに形成されている細孔に加工屑等がこびりついて、細孔が詰まっている場合、エア供給源６３０から供給されたエアが保持面２０ａからチャックテーブル２の上方へと流出しにくくなって吸引路６の内部に停滞して、吸引路６の内部の圧力の値は上昇する。保持面２０ａの細孔のうち、より多くの細孔が詰まっている程、吸引路６の内部の圧力は大きくなる。
判断部５１において、圧力計７から電気信号として受信した圧力の値と記憶装置に記憶されている設定値との比較処理が行われて、圧力計７が示す圧力の値が判断部５１の記憶装置等に予め設定されている設定値以上の値になったら、保持面２０ａが詰まっていると判断される。

加工屑等の詰まりの確認を行う際には、エア供給源６３０から保持面２０ａにエアを供給するかわりに、水供給源６３１から保持面２０ａに水を供給してもよい。水バルブ８４が開いた状態で水供給源６３１を作動させて保持面２０ａに水を供給しながら、圧力計７を用いて吸引路６にかかる圧力を測定する。そして、圧力計７が示す圧力の値が判断部５１の記憶装置等に予め設定された設定値以上になったら、保持面２０ａが詰まっていると判断する。

以上のように、エアまたは水を保持面２０ａに供給しながら、圧力計７を用いて吸引路６にかかる圧力を測定して、測定された吸引路６にかかる圧力を基に保持面２０ａが詰まっているかどうかを判断することにより、保持面２０ａに被加工物Ｗを吸引保持できなくなったことを効率的に検出することができ、研削加工に要する時間を削減できる。

１：研削装置１０：ベース１１：コラム１２：カバー１３：蛇腹
２：チャックテーブル２０：吸引部２０ａ：保持面２１：枠体
２４：回転手段２４０：駆動プーリ２４１：駆動軸２４２：モータａ：回転軸
２４３：伝動ベルト２４４：従動プーリ２４５：スピンドル
２４６：ロータリージョイント２５：回転軸
３：加工手段３０：スピンドル３１：ハウジング３２：モータ３３：マウント
３４：研削ホイール３４０：研削砥石３４０ａ：研削面３４１：ホイール基台
３５：回転軸
４：加工送り手段４０：ボールネジ４１：ガイドレール４２：モータ
４３：昇降板４４：ホルダ４５：回転軸
５：検知手段５０：バルブ制御部５１：判断部
６：吸引路６０：分岐部６１：吸引源６２：流体供給路６３：流体供給源
６３０：エア供給源６３１：水供給源７：圧力計
８１：第１バルブ８２：第２バルブ８３：エアバルブ８４：水バルブ
Ｗ：被加工物Ｗａ：被加工物の上面Ｗｂ：被加工物の下面

Claims

保持面を吸引源に連通させ該保持面において被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、該保持面に吸引保持された被加工物に水を供給しながら被加工物を加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、
該保持面と該吸引源とを連通する吸引路と、該吸引路に配設された分岐部と、該分岐部と流体供給源とを連通する流体供給路と、該保持面と該分岐部との間の該吸引路に配設され該吸引路内の圧力を検知する圧力計と、該分岐部と該吸引源との間の該吸引路に配設される第１バルブと、該流体供給路に配設される第２バルブと、該保持面が詰まったことを検知する検知手段と、を備え、
該検知手段は、
該第１バルブを閉じ、該第２バルブを開くバルブ制御部と、
該流体供給源から該保持面に流体を供給し、該圧力計が示す圧力値が、予め設定した設定値以上になったら該保持面が詰まっていると判断する判断部と、
を備える加工装置。