JP2021176666A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工装置において、加工室内における加工具の交換等における作業性を向上させる。【解決手段】保持面３００２で被加工物８０を保持するチャックテーブル３０と、被加工物８０を加工する加工具を装着した加工手段１６と、チャックテーブル３０と加工具とを収容する加工室４と、を備える加工装置１であって、加工室４は、加工具の加工室４内への進入を可能とする開口４００を有する上板４０と、上板４０から垂下した側板４２と、上板４０の一部分及び側板４２の一部分となり断面がＬ字型の開閉板４７と、開閉板４７を側板４２の外側面に向かって谷折り可能に側板４２に連結する谷折りヒンジ４９と、を備える加工装置１。【選択図】図１

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。

例えば、特許文献１に開示されているように、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、研磨パッド又は研削ホイール等の加工具の交換に専用の治具を用いている。このような治具を用いる事によって、研磨パッドの加工面、又は研削ホイールの研削砥石の加工面を交換時に破損させてしまうことを防ぐことができる。

特開２０１１−１２１１２８号公報

しかし、治具に載せた加工具を加工装置の加工室内に進入させることや、加工室内から治具に載せた加工具を取り出すことが、加工室の治具を取り出すための開口が小さく困難であるという問題が有る。
したがって、加工装置においては、加工室における加工具の交換作業等の作業性を向上させるという解決すべき課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、保持面で被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物を加工する加工具を装着した加工手段と、該チャックテーブルと該加工具とを収容する加工室と、を備える加工装置であって、該加工室は、該加工具の該加工室内への進入を可能とする開口を有する上板と、該上板から垂下した側板と、該上板の一部分及び該側板の一部分となり断面がＬ字型の開閉板と、該開閉板を該側板の外側面に向かって谷折り可能に該側板に連結する谷折りヒンジと、を備える加工装置である。

前記開閉板は、前記加工室を閉じた際に前記上板の一部分となる板を水平方向に平行に延在させ、該加工室を開いた際に該上板の一部分となる該板を該側板の内側面に向かって山折り可能とする山折りヒンジを備えると好ましい。

従来の加工装置では、加工室を開いた状態にする際に上板のみしか開かず、開口部分が小さく、作業者が例えば治具を介して持った加工具を加工室に進入、又は加工室から退出させる作業が難しかった。
対して、本発明に係る加工装置は、保持面で被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物を加工する加工具を装着した加工手段と、チャックテーブルと加工具とを収容する加工室と、を備え、加工室は、加工具の加工室内への進入を可能とする開口を有する上板と、上板から垂下した側板と、上板の一部分及び側板の一部分となり断面がＬ字型の開閉板と、開閉板を側板の外側面に向かって谷折り可能に側板に連結する谷折りヒンジと、を備えることで、加工室を開く際に上板の一部分と側板の一部分とが開閉板として谷折りヒンジによって開くため、従来の加工装置よりも作業者が加工室内に手を入れることが可能な開口部分を大きくする事ができ、加工具を加工室に進入、又は加工室から退出させる作業が容易となり、作業時間を短縮させることや加工具の該作業時の不手際による破損を防ぐことが可能になった。

開閉板は、加工室を閉じた際に上板の一部分となる板を水平方向に平行に延在させ、加工室を開いた際に上板の一部分となる板を側板の内側面に向かって山折り可能とする山折りヒンジを備えることで、加工室を開いた際に開閉板をコンパクトに折りたたむことが可能となり、装置スペースの縮小を図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。 閉じられた状態の加工室の構造を説明する断面図である。 加工室が開かれる状態を説明する断面図である。 加工室が閉じられた状態の従来の加工装置の一例を示す斜視図である。 加工室が開かれた状態の従来の加工装置の一例を示す斜視図である。 山折りヒンジを備える開閉板によって加工室が閉じられた状態を説明する断面図である。 山折りヒンジを備える開閉板によって加工室が開かれた状態を説明する断面図である。

図１に示す加工装置１は、チャックテーブル３０上に吸引保持された被加工物８０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、チャックテーブル３０に対して被加工物８０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によってチャックテーブル３０上に保持された被加工物８０の研削加工が行われる加工領域である。

図１に示す被加工物８０は、例えば、シリコン母材等からなる円形板状の半導体ウェーハであり、図１において下方を向いている被加工物８０の表面８０１は、複数のデバイスが形成されており、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。被加工物８０の上側を向いている裏面８０２は、研削加工が施される被加工面となる。

図１、２に示す外形が平面視円形状のチャックテーブル３０は、例えば、ポーラス部材等からなり被加工物８０を吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。チャックテーブル３０の吸着部３００は、エジェクター機構又は真空発生装置等の図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３００の露出面である保持面３００２に伝達されることで、チャックテーブル３０は保持面３００２上で被加工物８０を吸引保持することができる。例えば、保持面３００２は、回転中心を頂点とし肉眼では判断できない程度の極めて緩やかな円錐斜面に形成されている。

チャックテーブル３０は、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、ボールネジ等からなる電動スライダーである。

蛇腹カバー３９０及びＹ軸方向に移動可能なカバー３９のＸ軸方向における両脇には、図示しない排水溝が形成されており、研削時に使用される研削水が該排水溝から、装置ベース１０内部に配設されたウォータケース３９９に流下する。

加工領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の−Ｙ方向側の前面には加工手段１６をチャックテーブル３０に対して離間又は接近するＺ軸方向（鉛直方向）に研削送りする昇降手段１７が配設されている。昇降手段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。

チャックテーブル３０に保持された被加工物８０を研削加工する加工手段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（図２のみ図示）と、ハウジング１６１を支持し昇降手段１７の昇降板１７３に固定されたホルダ１６５とを備える。

図２に示す加工具１６４は、研削ホイールであり、ホイール基台１６４０と、ホイール基台１６４０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１６４１とを備える。研削砥石１６４１は、例えば、レジンボンドやビトリファイドボンド等でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。

回転軸１６０の内部には、ポンプ等からなる図示しない加工水供給源に連通し加工水の通り道となる流路１６７が、回転軸１６０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられており、流路１６７は、さらに図２に示すようにマウント１６３を通り、ホイール基台１６４０の底面において研削砥石１６４１及び被加工物８０に向かって加工水を噴出できるように開口している。
なお、加工具１６４の径方向内側、又は径方向外側から研削砥石１６４１と被加工物８０との接触部位に対して、加工水をノズルから直接噴射して供給するものとしてもよい。

図１、２に示すように加工装置１は、被加工物８０を研削加工する際に被加工物８０を吸引保持したチャックテーブル３０と加工具１６４とを収容する加工室４を備えている。なお、図２では、図１に示す閉じられた状態の加工室４のａ１−ａ２線断面を示している。
図１に示すように、加工室４は、装置ベース１０上のコラム１１の前方かつ加工手段１６の下方となる位置に配設されており、その全体が直方体の箱状となっている。加工室４は、加工具１６４の加工室４内への進入を可能とする開口４００を有する上板４０と、上板４０から−Ｚ方向に垂下した４枚の側板と、を備えている。

図１でＸ軸方向において対向する２枚の側板を側板４１、及び側板４２として、Ｙ軸方向において対向する２枚の側板を正面板４３、及び背板４４とする。水平面（Ｘ軸Ｙ軸平面）に平行な上板４０の下面に側板４１、側板４２、正面板４３、及び背板４４の上端が連結しており、側板４１、側板４２、正面板４３、及び背板４４の下端は装置ベース１０の上面に連結している。

図１に示すように、例えば、−Ｙ方向側に位置する正面板４３は、その下部側が略矩形状に切り欠かれて搬入出口４３０が形成されており、＋Ｙ方向に向かって移動するチャックテーブル３０がこの搬入出口４３０を通過することで、チャックテーブル３０は加工室４内に収容された状態になる。正面板４３には、この搬入出口４３０を開閉する図示しないシャッターが配設されており、該シャッターによって搬入出口４３０から研削水噴霧が加工室４外に飛散しないようになる。

上板４０の略中央部には、加工具１６４を加工室４に出入可能とする開口４００が形成されている。開口４００は、例えば、加工具１６４及びマウント１６３よりも少し大径の円形に形成されている。

例えば、図１に示す上板４０は、固定上板４０１と開閉上板４７２とからなり、固定上板４０１は、加工室４内の上方の約半分を覆っており、その＋Ｘ方向側の側端から中腹にかけて半円形状に切り欠かれている。また、開閉上板４７２は、その−Ｘ方向側の側端から中腹にかけて半円形状に切り欠かれており、図１に示すように上板４０が閉じた状態において、固定上板４０１の半円形状の切り欠き部分及び開閉上板４７２の半円形状の切り欠き部分によって開口４００が加工手段１６の直下に形成される。

加工室４は、上板４０の一部分である開閉上板４７２及び側板４２の一部分である図１、２に示す開閉側板４７１とからなり全体の断面（図２においては、図１に示すａ１−ａ２線断面）がＬ字型の開閉板４７と、図３に示すように開閉板４７を側板４２の外側面４２１１に向かって谷折り可能に側板４２に連結する谷折りヒンジ４９と、を備える。

図１、２に示すように加工室４を閉じた状態の開閉板４７の開閉上板４７２は、例えば水平面に平行であり、開閉上板４７２の上面には、例えば、作業者が掴んで開閉上板４７２を引き上げるための取っ手４７２０が取り付けられている。閉じた状態の開閉板４７は、例えば、レバー型のロック機構やエビ金ハンドル等のロック機構で、作業者が該ロック機構を解除しなければ開かないようになっていてもよい。
上記ロック機構は、作業者による加工室４の開閉状態の判断によらず、加工装置１の装置全体の構成要素をそれぞれ制御する図示しない制御手段による加工室４の開閉状態の判断を伴うインターロック機構であってもよい。例えば、インターロック機構は、加工室４内に加工手段１６が進入したことを感知するセンサから信号を受け取ると、被加工物８０が研削加工されている状態の加工室４を作業者が誤って開いてしまわないように、開閉板４７をロックする。

谷折りヒンジ４９は、側板４２を構成する固定側板４２１の外側面４２１１と開閉側板４７１の外側面に、軸ピン４９０を加工室４の室外に露出するようにして図示しない固定ボルトによって羽根板４９１が取り付けられている。そして、谷折りヒンジ４９によって、図２に示すように折り線となる軸ピン４９０が開閉側板４７１と固定側板４２１とで形成される谷の底になるように、開閉板４７を開くことが可能となる。
なお、図１に示す例においては、谷折りヒンジ４９は１つ配設されているが、複数枚の谷折りヒンジ４９をＹ軸方向に並列させて配設してもよい。

以下に、図１に示すチャックテーブル３０に保持された被加工物８０を研削加工する場合の加工装置１の動作について説明する。
まず、被加工物８０がチャックテーブル３０の保持面３００２に載置され吸引保持される。次いで、図示しないＹ軸方向移動手段が、被加工物８０を保持したチャックテーブル３０を＋Ｙ方向へ移動させる。また、加工室４の図示しないシャッターが開き、チャックテーブル３０が正面板４３の搬入出口４３０を通り加工室４内に搬入された後、該シャッターが閉じられる。

図１に示す被加工物８０を保持したチャックテーブル３０が加工手段１６の下まで移動して、加工具１６４の回転中心が被加工物８０の回転中心に対して所定の距離だけ水平方向にずれ、研削砥石１６４１（図２参照）の回転軌跡が被加工物８０の回転中心を通るように位置合わせされる。次いで、加工手段１６が昇降手段１７により所定の研削送り速度で−Ｚ方向へと送られ、加工手段１６が上板４０の開口４００を通り加工室４内に進入していく。そして、所定の回転速度で回転する加工具１６４の研削砥石１６４１が被加工物８０の上側を向いた裏面８０２に当接することで研削加工が行われる。また、チャックテーブル３０が所定の回転速度で回転することに伴い保持面３００２上に保持された被加工物８０も回転するので、被加工物８０の裏面８０２の全面が研削される。研削加工中は、研削水を図２に示す流路１６７を通して研削砥石１６４１と被加工物８０との接触部位に対して供給して、接触部位を冷却・洗浄する。

上記のように被加工物８０に対して研削砥石１６４１で研削加工を施していくことで、研削砥石１６４１は磨耗していくため、適宜のタイミング（例えば、複数枚の被加工物８０を研削した後等）で加工具１６４の交換を行う必要がある。その際に、加工室４の開閉板４７を開いた状態にして、作業者が加工室４内の加工具１６４にアクセスできるようにする。

ここで、まず、図４、５に示す従来の加工装置２における問題点について説明する。加工装置２は、開閉板４６の構成が本発明に係る加工装置１と開閉板４７の構成と異なっており、それ以外の構成は図１、２に示す加工装置１と略同様となっている。
図４、５に示す加工装置２の開閉板４６は、側板４２とは別体となっており、上板４０のみの一部となっている。そして、開閉板４６は、開閉板４６の上面に配設された山折りヒンジ４６１と、開閉板４６の下面に配設された谷折りヒンジ４６２とを備えている。

まず、従来の加工装置２において、加工室４を開く場合には、作業者が取っ手４７２０を把持して、図４においては閉じられた状態の開閉板４６を上側に引き上げることで、山折りヒンジ４６１及び谷折りヒンジ４６２をそれぞれ支点として回動させて、図５に示すように開閉板４６の大部分を加工室４上で斜めに立ち上げた状態として、加工室４にアクセス開口４６００を形成する。そして、加工室４内にあるチャックテーブル３０及び加工具１６４が露出した状態とすることが可能になったため、作業者が加工具１６４にアクセスして新しいものと交換することができる。

しかし、図５に示すように、従来の加工装置２の加工室４は、上記のように上板４０の一部分である開閉板４６のみしか開かず、形成されたアクセス開口４６００が小さく、作業者が例えば治具を介して持った加工具１６４を加工室４に進入、又は加工室４から退出させる作業が難しかった。

対して、本発明に係る加工装置１において、加工室４を開く場合には、まず、作業者が取っ手４７２０を把持して、図１、２においては閉じられた状態の開閉板４７を上側に引き上げることで、図３に示すように、谷折りヒンジ４９を支点として側板４２の固定側板４２１の外側面４２１１に向かって回動させていく。そして、最終的に、谷折りヒンジ４９を完全に開いて図３に示すように開閉板４７の開閉側板４７１の外側面を固定側板４２１の外側面４２１１に対面させて固定する。その結果、加工室４に大きなアクセス開口４７７が形成された状態になる。そして、加工室４内にあるチャックテーブル３０及び加工具１６４が露出した状態とすることが可能になったため、作業者が加工具１６４に容易にアクセスして新しいものと交換することができる。

このように、本発明に係る加工装置１は、保持面３００２で被加工物８０を保持するチャックテーブル３０と、被加工物８０を加工する加工具１６４を装着した加工手段１６と、チャックテーブル３０と加工具１６４とを収容する加工室４と、を備え、加工室４は、加工具１６４の加工室４内への進入を可能とする開口４００を有する上板４０と、上板４０から垂下した側板４２と、上板４０の一部分である開閉上板４７２及び側板４２の一部分である開閉側板４７１とからなり断面がＬ字型の開閉板４７と、開閉板４７を側板４２の外側面４２１１に向かって谷折り可能に側板４２に連結する谷折りヒンジ４９と、を備えることで、加工室４を開く際に上板４０の一部分である開閉上板４７２と側板４２の一部分である開閉側板４７１とが開閉板４７として谷折りヒンジ４９によって開くため、従来の加工装置１よりも作業者が加工室４内に手を入れることが可能なアクセス開口４７７を大きくする事ができ、加工具１６４を加工室４に進入、又は加工室４から退出させる作業が容易となり、作業時間を短縮させることや加工具１６４の該作業時の不手際による破損を防ぐことが可能になった。

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の構成等についても、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。

例えば、図１においては２点鎖線の仮想線で示し、図６、７においては実線で示すように、開閉板４７は、加工室４を閉じた際に上板４０の一部分となる板、即ち、本実施形態においては開閉上板４７２を図６に示すように水平方向（Ｘ軸Ｙ軸平面方向）に平行に延在させ、図７に示すように加工室４を開いた際に上板４０の一部分となる開閉上板４７２を側板４１を構成する固定側板４２１の内側面４２１２に向かって山折り可能とする山折りヒンジ４８を備えてもよい。

この場合においては、開閉上板４７２は、開口４００を形成する第１開閉上板４７２１と、固定側板４２１と一体的に形成された第２開閉上板４７２２とを備えている。そして、山折りヒンジ４８は、第１開閉上板４７２１の内側面と第２開閉上板４７２２の内側面とに、軸ピン４８０を加工室４の室内側に向けて図示しない固定ボルトによって羽根板４８１が取り付けられている。
なお、図示の例においては、山折りヒンジ４８は１つ配設されているが、複数枚の山折りヒンジ４８をＹ軸方向に並列させて配設してもよい。

図６に示すように、開閉板４７が閉じられた状態においては、例えば、図示しないロック機構によって第１開閉上板４７２１が固定され、山折りヒンジ４８によって第１開閉上板４７２１が加工室４内に垂れ下がってしまうことはない。

加工室４の開閉板４７を開いた状態にして、作業者が加工室４内の加工具１６４にアクセスできるようにする場合には、まず、作業者が図６に示す取っ手４７２０を把持して、閉じられた状態の開閉板４７を上側に引き上げることで、谷折りヒンジ４９を支点として側板４２の固定側板４２１の外側面４２１１に向かって回動させていく。さらに、山折りヒンジ４８の図７に示すように折り線となる軸ピン４８０が第１開閉上板４７２１と第２開閉上板４７２２とで形成される山の頂になるように、山折りヒンジ４８によって、第１開閉上板４７２１が側板４２の内側面４２１２に向かって山折りされる。これによって、加工室４を開いた状態にしつつ、開閉板４７をコンパクトに折りたたまれた状態にして、装置スペースの縮小を図ることが可能となる。
そして、図７に示すように、加工室４内にあるチャックテーブル３０及び加工具１６４を露出した状態とすることが可能になったため、作業者が加工具１６４にアクセスして新しいものと交換することができる。

なお、図７においては、第１開閉上板４７２１を谷折りヒンジ４９上に載せて、第１開閉上板４７２１の重みによって、開閉板４７が開かれた状態を維持している場合を示しているが、例えば、谷折りヒンジ４９を完全に開いて開閉側板４７１の外側面を固定側板４２１の外側面４２１１に対面させて固定し、さらに、第１開閉上板４７２１を開閉側板４７１に対して斜めに立てかけるようにして、開閉板４７が開かれた状態を維持してもよい。または、図７に示す固定側板４２１の外側面４２１１にアーム状の背もたれストッパーを設けて、開閉上板４７２が折りたたまれた状態の開閉板４７が該背もたれストッパーによって支持されて、開閉板４７が開かれた状態を維持してもよい。
なお、開閉側板４７１を谷折りヒンジ４９側が低くなるように背もたれストッパーで支持することで、研削加工中などに開閉側板４７１の内側面に付着した研削水を加工室内に垂れ落ちさせるようにしてもよい。

８０：被加工物 ８０１：被加工物の表面 ８０２：被加工物の裏面
１：加工装置 １０：装置ベース
３０：チャックテーブル ３００：吸着部 ３００２：保持面 ３０１：枠体
３９：カバー ３９０：蛇腹カバー ３９９：ウォータケース
１１：コラム １７：昇降手段 １６：加工手段 １６０：回転軸 １６４：加工具
１６７：流路
４：加工室 ４０：上板 ４００：開口 ４０１：固定上板 ４１：側板
４２：側板 ４２１：固定側板 ４２１１：固定側板の外側面 ４２１２：固定側板の内側面 ４３：正面板 ４３０：搬入出口 ４４：背板
４７：開閉板 ４７２：開閉上板 ４７２０：取っ手 ４７１：開閉側板
４９：谷折りヒンジ ４９０：軸ピン ４９１：羽根板
４８：山折りヒンジ ４８０：軸ピン ４８１：羽根板
２：従来の加工装置 ４６：開閉板 ４６１：山折りヒンジ ４６２：谷折りヒンジ

Claims (2)

1. 保持面で被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物を加工する加工具を装着した加工手段と、該チャックテーブルと該加工具とを収容する加工室と、を備える加工装置であって、
   該加工室は、該加工具の該加工室内への進入を可能とする開口を有する上板と、該上板から垂下した側板と、該上板の一部分及び該側板の一部分となり断面がＬ字型の開閉板と、該開閉板を該側板の外側面に向かって谷折り可能に該側板に連結する谷折りヒンジと、を備える加工装置。
2. 前記開閉板は、前記加工室を閉じた際に前記上板の一部分となる板を水平方向に平行に延在させ、該加工室を開いた際に該上板の一部分となる該板を該側板の内側面に向かって山折り可能とする山折りヒンジを備える請求項１記載の加工装置。

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