JP2021126743A

JP2021126743A - 加工装置

Info

Publication number: JP2021126743A
Application number: JP2020024139A
Authority: JP
Inventors: 裕樹阿部; Hiroki Abe
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-09-02

Abstract

【課題】保持手段の保持面の吸引力を低下させない。【解決手段】保持面３０２とエア供給源とを連通するエア配管４９１と、エア配管４９１に配設された分岐部と水供給源とを連通する水配管４８１と、分岐部とエア供給源間のエア配管４９１に配置したエア調整部４９３と、水配管４８１に配置した水調整部４８３と、加工送り速度、被加工物の材質、該保持面の面積、又は加工具の種類を設定する設定部９０と、制御部９とを備え、設定された加工送り速度、被加工物の材質、該保持面の面積、又は加工具の種類の内の少なくとも１つの加工条件により加工屑の大きさが異なり、制御部９は、ポーラス部材３００内に進入し加工条件により大きさが異なる加工屑を保持面３０２から噴出させるために、設定部９０に設定された内容に応じ、エア調整部４９３を制御し調整したエアの流量と、水調整部４８３を制御し調整した水の流量と、により定まる混合比の混合流体をポーラス部材３００に供給させる加工装置１。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を加工する加工装置に関する。

研削装置は、回転する研削砥石で保持面に保持された半導体ウェーハ等の被加工物を研削している（例えば、特許文献１参照）。研削装置に配設され被加工物を吸引保持するチャックテーブルは、ポーラス部材の露出した上面を保持面とし、該保持面を真空発生装置等の吸引源に連通させ、吸引源が生み出す吸引力を保持面に伝達させて被加工物を吸引保持している。

特開２０１９−１８１６３４号公報

上記のような研削装置においては、被加工物を研削することで発生した研削屑が、保持面と被加工物との隙間に進入し、保持面で吸引される。そして、保持面からポーラス部材内に研削屑が進入する場合がある。

ポーラス部材内に研削屑が進入すると保持面の吸引力を低下させる。そして、吸引力の低下を防止するために、ポーラス部材にエアと水との混合流体を供給して研削屑を保持面から噴出させている。しかし、噴出するのは保持面付近の研削屑のみでありポーラス部材内の深くに進入した研削屑を保持面から噴出させることができないため、保持面の吸引力が低下するという問題がある。

したがって、半導体ウェーハ等の被加工物を加工する加工装置においては、チャックテーブルの保持面の吸引力を低下させないようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、吸引源に連通させたポーラス部材の上面である保持面で被加工物を吸引保持する保持手段と、該保持面に吸引保持された該被加工物を加工具で加工屑を発生させながら加工する加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に該保持面に垂直な方向に加工送りする加工送り手段と、を備える加工装置であって、該保持面とエア供給源とを連通するエア配管と、該エア配管に配設され該エア配管を分岐する分岐部と、該分岐部と水供給源とを連通する水配管と、該分岐部と該エア供給源との間の該エア配管に配置しエア流量を調整するエア調整部と、該水配管に配置し水流量を調整する水調整部と、加工条件である該加工送り手段の加工送り速度、該被加工物の材質、該保持面の面積、又は該加工具の種類を設定する設定部と、少なくとも該エア調整部及び該水調整部の制御を行う制御部と、を備え、該設定部に設定された該加工送り手段の加工送り速度、該被加工物の材質、該保持面の面積、又は該加工具の種類の内の少なくとも１つの加工条件によって該加工屑の大きさが異なり、該制御部は、該保持面から該ポーラス部材内に進入し加工条件によって大きさが異なる該加工屑を該保持面から噴出させるために、該エア供給源から送出され該設定部に設定された内容に応じて該エア調整部を制御して調整したエアの流量と、該水供給源から送出され該設定部に設定された内容に応じて該水調整部を制御して調整した水の流量と、により定まる混合比のエアと水との混合流体を該ポーラス部材に供給して、該保持面から該加工屑を噴出させ該保持面の吸引力の低下を防止させることを特徴とする加工装置である。

本発明に係る加工装置は、設定部に設定された加工送り手段の加工送り速度、被加工物の材質、該保持面の面積、又は加工具の種類の内の少なくとも１つの加工条件によって研削加工によって発生する加工屑の大きさが異なるため、制御部は、保持面からポーラス部材内に進入した大きさが異なる加工屑を保持面から噴出させるために、エア供給源から送出され設定部に設定された内容に応じてエア調整部を制御して調整したエアの流量と、水供給源から送出され設定部に設定された内容に応じて水調整部を制御して調整した水の流量と、により定まる混合比のエアと水との混合流体をポーラス部材に供給させる。その結果、加工条件である加工送り手段の加工送り速度、被加工物の材質、保持面の面積、又は加工具の種類の内の少なくとも１つによって決まってくる大きさが異なる加工屑を、ポーラス内部から適切な噴出量で保持面に噴出する混合流体によって、ポーラス内部及び保持面から取り除くことができ、保持面の吸引力の低下を防止することが可能となる。

加工装置の一例を示す斜視図である。保持手段、エア配管、分岐部、水配管、エア調整部、及び水調整部を説明するための側面図である。エア流量表の一例である。水流量表の一例である。

図１に示す加工装置１は、チャックテーブル等で構成される保持手段３０上に吸引保持された被加工物８を加工手段１６によって研削加工する装置であり、加工装置１の装置ベース１０上の前方（−Ｙ方向側）は、保持手段３０に対して被加工物８の着脱が行われる着脱領域であり、装置ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、加工手段１６によって保持手段３０上に保持された被加工物８の研削加工が行われる加工領域である。
なお、本発明に係る加工装置は、加工装置１のような加工手段１６が１軸の加工装置に限定されるものではなく、粗研削手段と仕上げ研削手段とを備え、回転するターンテーブルで被加工物８を粗研削手段又は仕上げ研削手段の下方に位置づけ可能な２軸の加工装置等であってもよい。

図１に示す被加工物８は、例えば、シリコン母材等からなる円形の半導体ウェーハであるが、これに限定されず、ガリウムヒ素、サファイア、セラミックス、樹脂、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。
図１において、被加工物８の上側（＋Ｚ方向側）を向いている裏面８２は、研削が施される被研削面となる。裏面８２の反対面である表面８０には、格子状に区画された各領域に図示しないデバイスがそれぞれ形成されている。表面８０は、例えば、保護テープ８４が貼着されて保護されている。

図１に示す外形が平面視円形状の保持手段３０は、例えば、円形板状のポーラス部材３００と、ポーラス部材３００を支持する枠体３０１とを備える。保持手段３０のポーラス部材３００は、エジェクター機構又は真空発生装置等の吸引源３７に連通し、吸引源３７が吸引することで生み出された吸引力が、ポーラス部材３００の上面である保持面３０２に伝達されることで、保持手段３０は保持面３０２上で被加工物８を吸引保持することができる。

保持手段３０は、図１に示すカバー３９によって周囲から囲まれつつ軸方向がＺ軸方向（鉛直方向）である回転軸３２０（図２参照）を軸に回転可能であり、カバー３９及びカバー３９に連結されＹ軸方向に伸縮する蛇腹カバー３９０の下方に配設された図示しないＹ軸移動手段によって、装置ベース１０上をＹ軸方向に往復移動可能である。図示しないＹ軸移動手段は、例えば、ボールネジ等からなる電動スライダーである。

図２に示すように、保持手段３０は回転手段３２によって回転可能となっている。回転手段３２は、例えば、プーリ機構であり、保持手段３０の下面に接続され保持手段３０に対して垂直に延在する回転軸３２０を備えている。回転軸３２０を回転させる駆動源となるモータ３２１のシャフトには、主動プーリ３２２が取り付けられており、主動プーリ３２２には無端ベルト３２３が巻回されている。回転軸３２０には従動プーリ３２４が取り付けられており、無端ベルト３２３は、この従動プーリ３２４にも巻回されている。図２に示すモータ３２１が主動プーリ３２２を回転駆動することで、主動プーリ３２２の回転に伴って無端ベルト３２３が回動し、無端ベルト３２３が回動することで従動プーリ３２４及び回転軸３２０が回転する。

図１に示すように、加工領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の−Ｙ方向側の前面には、保持手段３０と加工手段１６とを相対的に保持面３０２に垂直な方向（Ｚ軸方向）に加工送りする加工送り手段１７が配設されている。加工送り手段１７は、軸方向がＺ軸方向であるボールネジ１７０と、ボールネジ１７０と平行に配設された一対のガイドレール１７１と、ボールネジ１７０の上端に連結しボールネジ１７０を回動させる昇降モータ１７２と、内部のナットがボールネジ１７０に螺合し側部がガイドレール１７１に摺接する昇降板１７３とを備えており、昇降モータ１７２がボールネジ１７０を回動させると、これに伴い昇降板１７３がガイドレール１７１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板１７３に固定された加工手段１６がＺ軸方向に研削送りされる。

保持手段３０の保持面３０２に吸引保持された被加工物８を加工具１６４で加工屑を発生させながら加工する加工手段１６は、軸方向がＺ軸方向である回転軸１６０と、回転軸１６０を回転可能に支持するハウジング１６１と、回転軸１６０を回転駆動するモータ１６２と、回転軸１６０の下端に接続された円環状のマウント１６３と、マウント１６３の下面に着脱可能に装着された加工具１６４と、ハウジング１６１を支持し加工送り手段１７の昇降板１７３に固定されたホルダ１６５とを備える。

加工具１６４は、ホイール基台１６６と、ホイール基台１６６の底面に環状に配置された略直方体形状の複数の研削砥石１６７とを備える。研削砥石１６７は、例えば、レジンボンド、又はビトリファイドボンド等で、ダイヤモンド砥粒、又はｃＢＮ砥粒等が固着されて成形されている。

加工装置１は、保持手段３０の保持面３０２とエア供給源４９とを連通するエア配管４９１と、エア配管４９１に配設されエア配管４９１を分岐する分岐部４９２と、分岐部４９２と水供給源４８とを連通する水配管４８１と、分岐部４９２とエア供給源４９との間のエア配管４９１に配置しエア流量を調整するエア調整部４９３と、水配管４８１に配置し水流量を調整する水調整部４８３と、加工条件である加工送り手段１７の加工送り速度、被加工物８の材質、保持面３０２の面積、又は加工具１６４の種類を設定する設定部９０と、少なくともエア調整部４９３及び水調整部４８３の制御を行う制御部９と、を備えている。

図２に示すように、枠体３０１の凹部の底面には、保持手段３０の中心を中心として同心円状に吸引溝３０３が形成されている。さらに、吸引溝３０３の底面から枠体３０１の下面、さらに該下面から回転軸３２０にかけては吸引流路３７０が形成されている。該吸引流路３７０は、回転軸３２０を囲繞するように配設されたロータリージョイント３７３、及び吸引配管３７４を介してエジェクター機構又は真空発生装置等の吸引源３７に連通している。ロータリージョイント３７３は、吸引源３７が生み出す吸引力を遺漏無く回転軸３２０側に移送する。

例えば、吸引配管３７４には、三方管３７５を介してエア配管４９１が連通している。また、吸引配管３７４には、吸引源３７から吸引流路３７０側に向かって順に、吸引配管３７４が吸引源３７と連通する状態と連通しない状態とを切り換える吸引開閉弁３７７、及び吸引流量調整弁３７６が配設されている。吸引流量調整弁３７６は、例えば、比例制御電磁弁であり、入力される電流量が変化することで、吸引源３７が生み出し保持手段３０の保持面３０２に伝達する吸引力を０％〜１００％の間で自由に調整可能である。

図２に示すように、エア配管４９１は、一端側が三方管３７５及び吸引配管３７４を介して吸引流路３７０に連通しており、また、他端側がコンプレッサー等のエア供給源４９に連通している。また、エア配管４９１には、エア供給源４９から吸引流路３７０側に向かって順に、エア配管４９１がエア供給源４９と連通する状態と連通しない状態とを切り換えるエア供給開閉弁４９５、及びエア調整部４９３が配設されている。エア調整部４９３は、例えば、比例制御電磁弁であり、入力される電流量が変化することで、エア供給源４９から保持手段３０に送られるエア流量を０％〜１００％の間で自由に調整可能である。

図２に示すように、水配管４８１は、一端側が三方管等の分岐部４９２、エア配管４９１、三方管３７５、吸引配管３７４を介して吸引流路３７０に連通しており、また、他端側がポンプ等からなる水供給源４８に連通している。また、水配管４８１には、水供給源４８から吸引流路３７０側に向かって順に、水配管４８１が水供給源４８と連通する状態と連通しない状態とを切り換える水供給開閉弁４８５、及び水調整部４８３が配設されている。水調整部４８３は、例えば、比例制御電磁弁であり、入力される電流量が変化することで、水供給源４８から保持手段３０に送られる水流量を０％〜１００％の間で自由に調整可能である。

制御部９は、制御プログラムに従って演算処理を行うＣＰＵ及びメモリ等の記憶媒体等から構成されており、少なくともエア調整部４９３及び水調整部４８３に電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、制御部９は、例えば、吸引開閉弁３７７の開閉制御、及び吸引流量調整弁３７６の開度調整による吸引流量制御、エア供給開閉弁４９５の開閉制御、及びエア調整部４９３の開度調整によるエア流量制御、並びに水供給開閉弁４８５の開閉制御、及び水調整部４８３の開度調整による水流量制御等も行うことができる。

例えば、制御部９の記憶媒体には、図２、３に示すエア流量表９１と、水流量表９２とを備えている。本実施形態におけるエア流量表９１は、設定部９０に設定される加工条件である加工送り手段１７の加工送り速度、被加工物８の材質、保持面３０２の面積、及び加工具１６４の種類によって定まる、研削加工時に発生する加工屑の大きさに対応し、実験的、経験的、又は理論的に選択されたエア流量を示す表である。なお、エア流量表９１は、設定部９０に設定される加工条件である加工送り手段１７の加工送り速度、被加工物８の材質、保持面３０２の面積、及び加工具１６４の種類の内の少なくとも一つの加工条件によって定まる、研削加工時に発生する加工屑の大きさに対応し、実験的、経験的、又は理論的に選択されたエア流量を示す表であってもよい。また、本実施形態における水流量表９２は、設定部９０に設定される加工条件である加工送り手段１７の加工送り速度、被加工物８の材質、保持面３０２の面積、及び加工具１６４の種類によって定まる、研削加工時に発生する加工屑の大きさに対応し、実験的、経験的、又は理論的に選択された水流量を示す表である。なお、水流量表９２は、設定部９０に設定された加工送り手段１７の加工送り速度、被加工物８の材質、保持面３０２の面積、及び加工具１６４の種類の内の少なくとも一つの加工条件によって定まる、研削加工時に発生する加工屑の大きさに対応し、実験的、経験的、又は理論的に選択された水流量を示す表であってもよい。

以下に、図１に示す加工装置１において、保持手段３０に保持された被加工物８を研削する場合の加工装置１の動作について説明する。
本実施形態において、設定部９０は、制御部９の記憶媒体の一領域に設定されており、例えば、作業者が加工装置１の図示しないタッチパネルやキーボード等の入力手段を用いて、被加工物８を加工する際の加工条件である、加工送り手段１７の加工送り速度、被加工物８の材質、保持面３０２の面積、又は加工具１６４の種類の内の少なくとも１つを入力すると、加工条件が設定部９０に設定（記憶）される。
例えば、本実施形態において設定された加工送り手段１７の加工送り速度は、図３のエア流量表９１及び図４の水流量表９２に示す加工送り速度Ｖ１である。設定された被加工物８の材質の一例としては、被加工物８の材質はシリコンである。設定された保持面３０２の面積は、被加工物８の大きさ又は形状によって、保持面３０２の形と大きさとを設定する。例えば、被加工物８が８インチウェーハの場合は、保持面３０２の形状として円形を設定し、８インチを設定し、被加工物８が一辺が６００ｍｍの正方形の場合は、保持面３０２の形状として正方形を設定し、一辺が６００ｍｍという一辺の長さを設定する。また、加工具１６４の種類とは、例えば、砥粒を固定するボンドの種類、砥粒の種類、及び砥粒の番手等で定まり、設定された加工具１６４の種類の一例としては図３のエア流量表９１及び図４の水流量表９２に示す種類Ａである。

図１に示す加工装置１の着脱領域内において、被加工物８が保持手段３０の保持面３０２上に互いの中心を略合致させた状態で載置される。そして、吸引源３７により生み出される吸引力が保持面３０２に伝達されることにより、保持手段３０が保持面３０２上で被加工物８を吸引保持する。

次いで、被加工物８を保持した保持手段３０が、図示しないＹ軸移動手段の制御の下で、着脱領域から加工領域内の加工手段１６の下まで＋Ｙ方向へ移動する。また、モータ１６２が回転軸１６０を所定の回転速度で回転駆動し、これに伴って加工具１６４も回転する。加工手段１６が加工送り手段１７により加工送り速度Ｖ１で−Ｚ方向へと送られ、回転する研削砥石１６７が被加工物８の裏面８２に当接することで研削が行われる。研削中は、制御部９による制御の下で保持手段３０が所定の回転速度で回転されるのに伴って、保持面３０２上に保持された被加工物８も回転するので、研削砥石１６７が被加工物８の裏面８２の全面の研削加工を行う。また、図示しない例えば加工手段１６内の図示しない流路を通る研削水が研削砥石１６７と被加工物８との接触部位に対して供給され、接触部位が冷却され、また、接触部位に発生する加工屑が洗浄される。

仕上げ厚みまで被加工物８が研削されると、加工手段１６が＋Ｚ方向へと上昇して、研削砥石１６７を被加工物８の裏面８２から離間させて研削加工が終了する。そして、被加工物８を保持した保持手段３０が、図示しないＹ軸移動手段の制御の下で、加工領域内から着脱領域内に移動し、保持手段３０上から研削加工後の被加工物８が搬出され、代わりに、新たな被加工物８が保持手段３０上に載置される。その後、再び同様の被加工物８の研削加工が加工装置１において実施される。

上記のように被加工物８を１枚又は複数枚連続して研削していくと、保持手段３０の保持面３０２からポーラス部材３００内部に、所定の大きさの加工屑が進入してしまう。該加工屑の大きさは、設定部９０に設定された加工条件である加工送り手段１７の加工送り速度、被加工物８の材質、保持面３０２の面積、又は加工具１６４の種類の内の少なくとも１つの加工条件によって異なる大きさであり、本実施形態においては、設定部９０に設定された、加工送り手段１７の加工送り速度Ｖ１、被加工物８の材質がシリコン、保持面３０２の面積が円形で８インチ、及び加工具１６４が種類Ａであることによって定まる大きさである。

そこで、設定部９０に設定された、加工送り手段１７の加工送り速度Ｖ１、被加工物８の材質がシリコン、保持面３０２の面積が円形で８インチ、及び加工具１６４が種類Ａであることによって定まる所定の大きさの加工屑をポーラス部材３００内部から適切に噴出させるための装置制御が、制御部９によって行われる。
即ち、例えば、吸引開閉弁３７７が閉じられ、かつ、エア供給開閉弁４９５が開かれた状態で、エア供給源４９が圧縮したエアをエア配管４９１に供給する。該エアは、エア調整部４９３、分岐部４９２、三方管３７５、吸引配管３７４、吸引流路３７０（図２参照）を通り、保持手段３０に至る。

また、並行して、制御部９による制御の下で、水供給開閉弁４８５が開かれた状態で、水供給源４８が水（例えば、純水）を水配管４８１に供給する。該水は、水調整部４８３、分岐部４９２、三方管３７５、吸引配管３７４、及び吸引流路３７０を通り、前記エアと混合されて混合流体となり保持手段３０に至る。そして、さらに、ポーラス部材３００内部を通り保持面３０２から上方に混合流体となって噴出する。

さらに、制御部９は、図３に示すエア流量表９１を参照して、設定部９０に設定された加工条件である加工送り手段１７の加工送り速度Ｖ１、被加工物８の材質がシリコン、保持面３０２の面積が円形で８インチ、及び加工具１６４が種類Ａであることによって予め定められたエア流量Ｆ１を選択する。そして、エア調整部４９３に流す電流の値を調整して、エア調整部４９３の開度を徐々に調整することによってエア供給源４９がエア配管４９１に供給するエアの流量をエア流量Ｆ１に調整する。
上記エア流量の調整制御と並行して、制御部９は、図４に示す水流量表９２を参照して、設定部９０に設定された加工条件である加工送り手段１７の加工送り速度Ｖ１、被加工物８の材質がシリコン、保持面３０２の面積が円形で８インチ、及び加工具１６４が種類Ａであることによって定まる水流量Ｆ１１を選択する。そして、水調整部４８３に流す電流の値を調整して、水調整部４８３の開度を徐々に調整することによって水供給源４８が水配管４８１に供給する水の流量を水流量Ｆ１１に調整する。
また、制御部９は、保持面３０２が、例えば四角形で、一辺が６００ｍｍの場合と、一辺が３００ｍｍの場合とでは、一辺の長さが長い方のエアの流量を小さくするという制御をする

その結果、エア調整部４９３を制御して調整したエアの流量Ｆ１と水調整部４８３を制御して調整した水の流量Ｆ１１とにより定まる混合比、即ち、所定の大きさの加工屑をポーラス部材３００内部から保持面３０２上に排出させるのに適切な混合比のエアと水との混合流体をポーラス部材３００に供給して、保持面３０２から適切に加工屑を噴出させ保持面３０２の吸引力の低下を防止させることができる。そして、該混合比の混合流体を所定時間保持面３０２から噴出させた後、混合流体によるポーラス部材３００の洗浄を停止する。

本発明に係る加工装置１は上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、添付図面に図示されている加工装置１の形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

８：被加工物８０：表面８２：裏面８４：保護テープ
１：加工装置１０：装置ベース
３０：保持手段３００：ポーラス部材３０１：枠体３０２：保持面３０３：吸引溝３９：カバー３９０：蛇腹カバー
３２：回転手段３２０：回転軸３２１：モータ
１１：コラム１７：加工送り手段１６：加工手段１６４：加工具
４９：エア供給源４９１：エア配管４９２：分岐部４９３：エア調整部４９５：エア供給開閉弁
４８：水供給源４８１：水配管４８３：水調整部４８５：水供給開閉弁
３７：吸引源３７０：吸引流路３７３：ロータリージョイント３７４：吸引配管
３７５：三方管３７７：吸引開閉弁３７６：吸引流量調整弁
９：制御部９０：設定部９１：エア流量表９２：水流量表

Claims

吸引源に連通させたポーラス部材の上面である保持面で被加工物を吸引保持する保持手段と、該保持面に吸引保持された該被加工物を加工具で加工屑を発生させながら加工する加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に該保持面に垂直な方向に加工送りする加工送り手段と、を備える加工装置であって、
該保持面とエア供給源とを連通するエア配管と、該エア配管に配設され該エア配管を分岐する分岐部と、該分岐部と水供給源とを連通する水配管と、該分岐部と該エア供給源との間の該エア配管に配置しエア流量を調整するエア調整部と、該水配管に配置し水流量を調整する水調整部と、加工条件である該加工送り手段の加工送り速度、該被加工物の材質、該保持面の面積、又は該加工具の種類を設定する設定部と、少なくとも該エア調整部及び該水調整部の制御を行う制御部と、を備え、
該設定部に設定された該加工送り手段の加工送り速度、該被加工物の材質、該保持面の面積、又は該加工具の種類の内の少なくとも１つの加工条件によって該加工屑の大きさが異なり、
該制御部は、該保持面から該ポーラス部材内に進入し加工条件によって大きさが異なる該加工屑を該保持面から噴出させるために、該エア供給源から送出され該設定部に設定された内容に応じて該エア調整部を制御して調整したエアの流量と、該水供給源から送出され該設定部に設定された内容に応じて該水調整部を制御して調整した水の流量と、により定まる混合比のエアと水との混合流体を該ポーラス部材に供給して、該保持面から該加工屑を噴出させ該保持面の吸引力の低下を防止させることを特徴とする加工装置。