JP2022020289A

JP2022020289A - 加工装置

Info

Publication number: JP2022020289A
Application number: JP2020123694A
Authority: JP
Inventors: 大輔川越; Daisuke Kawagoe; 貴裕山中; Takahiro Yamanaka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2022-02-01

Abstract

【課題】加工装置において、大きな加工屑を排水口から排水管に流し入れないようにし、かつ、大きな加工屑によって排水口からの排水が妨げられないようにする。【解決手段】被加工物９０を保持する保持手段３０と、被加工物９０を加工する加工手段７と、被加工物９０に加工水を供給する加工水供給部６と、加工手段７で被加工物９０を加工した加工屑を含んだ廃液を受け止めるウォーターケース４と、ウォーターケース４に形成される排水口４０６と、を備え、排水口４０６を覆いウォーターケース４に配置される網カゴ２と、網カゴ２の下方から網カゴ２に向かってエアを噴射するエア噴射部４２と、を備えた加工装置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。

チャックテーブルに保持されたウェーハを研削砥石で研削する研削装置は、チャックテーブルと研削砥石とを収容する加工室内で被加工物に加工水を供給しながら研削している。また、加工室の下方に位置しており使用済みの加工水（廃液）を受け止めるウォーターケースは、側板と、側板の下端を連結させた底板と、側板の上端を連結した天板と、底板と側板とが連結した部分に形成され加工屑を含んだ廃液を装置外に排出させる排水口とを備えている。

研削加工をしている際に、研削砥石が欠けたり、ウェーハが欠けたりすることがある。この欠けた研削砥石や欠けたウェーハ等の大きな屑が排水口を通り排水管を詰まらせることがないように、例えば特許文献１に開示されているろ過装置のように排水口に網カゴを設けている。

特開２０１５－０３９７５９号公報

しかし、この網カゴに欠けた研削砥石や、欠けたウェーハが引っかかることで排水口からの廃液の流れが妨げられ、廃液をウォーターケースから漏水させるという問題がある。
したがって、研削装置などの加工装置においては、欠けた研削砥石や、欠けたウェーハ等の大きな屑を排水口から排水管に流し入れないようにするとともに、大きな屑によって該排水口からの排水の流れが妨げられないよう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、被加工物を保持する保持手段と、被加工物を加工する加工手段と、被加工物に加工水を供給する加工水供給部と、該加工手段で被加工物を加工した加工屑を含んだ廃液を受け止めるウォーターケースと、該ウォーターケースに形成される排水口と、を備える加工装置であって、該排水口を覆い該ウォーターケースに配置される網カゴと、該網カゴの下方から該網カゴに向かってエアを噴射するエア噴射部と、を備えた加工装置である。

本発明に係る加工装置は、排水口を覆いウォーターケースに配置される網カゴと、網カゴの下方から網カゴに向かってエアを噴射するエア噴射部と、を備えていることで、網カゴに例えば排水口をふさぐようにして大きな屑が引っかかったとしても、エア噴射部から噴射したエアによって大きな屑が上昇して網カゴ内上方で大きな屑が浮きながら踊るように動かされるので、排水口からの廃液の流れが大きな屑によって妨げられることが無い。

加工装置の一例を示す斜視図である。ウォーターケース、網カゴ、及びエア噴射部を説明する斜視図である。エア噴射部から噴射したエアによって網カゴ内上方で大きな屑が浮きながら踊るように動かされることで、排水口からの廃液の流れが大きな屑によって妨げられることが無いようになる状態を説明する斜視図である。

図１に示す加工装置１は、保持手段３０上に保持された被加工物９０を加工手段７によって研削加工する装置であり、加工装置１の長手方向がＹ軸方向であるベース１０上の前方（－Ｙ方向側）は、保持手段３０に対して被加工物９０の着脱が行われる領域であり、ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、加工手段７によって保持手段３０上に保持された被加工物９０の研削が行われる領域である。該研削が行われる領域には、加工手段７及び保持手段３０の出入りが可能な図示しない加工室が形成されている。
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７が１軸の研削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９０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軸の研削装置等であってもよい。また、加工装置は、回転する切削ブレードで被加工物をチップに切り分ける切削装置であってもよい。

被加工物９０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。なお、被加工物９０はシリコン以外にガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム、セラミックス、樹脂、又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよいし、矩形のパッケージ基板等であってもよい。また、被加工物９０はデバイスが形成されていてもよいし、インゴットから切り出されデバイスが形成されていないウェーハであってもよい。
また、外周部分を一方の面側から所定の深さでエッジトリミングした半導体ウェーハであってもよい。

被加工物９０を保持する図１に示す保持手段３０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり被加工物９０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。吸着部３００は図示しない吸引源に連通し、吸着部３００の露出面である保持面３０２上で被加工物９０を吸引保持する。なお、保持面３０２は、例えば、保持手段３０の回転中心を頂点とする極めて緩やかな円錐斜面となっている。

図１に示すように、保持手段３０は、カバー３９によって囲繞されていると共に、その下方に配設された図示しないテーブル回転手段によってＺ軸方向の回転軸を軸に回転可能である。また、保持手段３０は、図１に示すカバー３９及びカバー３９に連結された蛇腹カバー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Ｙ軸方向に往復移動可能となっている。

図１に示すベース１０上の研削領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の前面には加工手段７を保持手段３０に対して離間又は接近するＺ軸方向（鉛直方向）に研削送りする研削送り手段５が配設されている。研削送り手段５は、鉛直方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３とを備えており、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板５３に固定されている加工手段７がＺ軸方向に研削送りされる。

保持手段３０に保持された被加工物９０を研削する加工手段７は、軸方向がＺ軸方向であるスピンドル７０と、スピンドル７０を回転可能に支持するハウジング７１と、スピンドル７０を回転駆動するモータ７２と、スピンドル７０の下端に連結された円板状のマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール７４と、ハウジング７１を支持し研削送り手段５の昇降板５３にその側面が固定されたホルダ７５とを備える。

研削ホイール７４は、平面視円環状のホイール基台７４１と、ホイール基台７４１の下面に環状に配置された略直方体形状の複数の研削砥石７４０とを備える。研削砥石７４０は、適宜のバインダー（接着剤）でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されており、主にその下面が研削面となる。

スピンドル７０の内部には、純粋等を蓄えた加工水供給源６０に連通し加工水の通り道となる図示しない流路が、スピンドル７０の軸方向に貫通して設けられており、該図示しない流路は、さらにマウント７３を通り、ホイール基台７４１の底面において研削砥石７４０に向かって加工水を噴出できるように開口している。該流路及び加工水供給源６０によって、被加工物９０に加工水を供給する加工水供給部６が構成される。
なお、研削時に、研削ホイール７４は、保持手段３０から水平方向に一部がはみ出すように位置づけられているため、そのはみ出した部分の研削ホイール７４の内側に配設した加工水噴射ノズルを加工水供給部としてもよい。

加工装置１は、上記のように説明した加工装置１の各構成要素を制御可能な制御手段１９を備えている。ＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子等で構成される制御手段１９は、例えば、研削送り手段５、加工手段７、及び図示しないＹ軸移動手段等に電気的に接続されており、制御手段１９の制御の下で、研削送り手段５による加工手段７の研削送り動作、加工手段７における研削ホイール７４の回転動作、及びＹ軸移動手段による保持手段３０の研削ホイール７４に対する位置付け動作等が制御される。

保持手段３０の移動経路両脇には、加工手段７で被加工物９０を加工することで発生する加工屑を含んだ加工水（廃液）を受け止めるウォーターケース４の廃液流入口４３が形成されている。ベース１０内部に配設されたウォーターケース４は、平面視では矩形の桶状に形成されており、中央部に矩形状の図示しない開口を備えており、壁板で区切られた該開口内に保持手段３０をＹ軸方向に往復移動させるボールネジ機構等の図示しないＹ軸移動手段が配設されている。

図１、２に示すように、ウォーターケース４の一領域には、例えば、網カゴ２を収容するための直方体状の空間であるカゴ収容部４０が設けられている。そして、カゴ収容部４０の図２における＋Ｙ方向側の側壁４００と底板４２０との連結部分には、排水口４０６が貫通形成されており、排水口４０６には金属パイプやドレーンホース等からなる排水管４０７が連通している。例えば、排水管４０７は、図１に示すように、ベース１０内部をＹ軸方向に延びてベース１０の背面から外部に通じている。

ウォーターケース４内には、水を噴射させて、ウォーターケース４で受け止めた加工屑である、細かな研削屑、研削砥石７４０の欠けた破片、又は被加工物９０の欠けた破片等を含む廃液を、ウォーターケース４内で排水口４０６に向かって流動させる図示しない流動ノズルが複数又は１つ配設されている。

加工装置１は、その側壁が排水口４０６を覆いウォーターケース４のカゴ収容部４０に配置される例えば金属製の網カゴ２を備えている。網カゴ２のメッシュサイズは、研削中に欠けた研削砥石７４０や欠けた被加工物９０等の大きな加工屑を通過させない大きさに設定されている。網カゴ２は、例えば、排水口４０６に対面する後壁２０と、後壁２０に一体的に連結されＸ軸方向において対向する一対の側壁２１、側壁２２と、後壁２０の下端及び一対の側壁２１、２２の下端に連結された底部２３とを備えており、後壁２０にＹ軸方向において対向するカゴ開口２４から、図示しない流動ノズルが生み出す流れに乗って流れてきた研削砥石７４０の破片、又は被加工物９０の破片等が網カゴ２内に収容される。

カゴ収容部４０の底板４２０は、カゴ収容部４０に収容された網カゴ２の底部２３下方から網カゴ２に向かってエアを噴射するエア噴射部４２を構成する。底板４２０には、複数のエア噴射口４２３が例えば均等間隔を空けて開口している。なお、エア噴射口４２３の外形は図２に示す円形に限定されるものではなく、スリット状等になっていてもよい。

各エア噴射口４２３には、底板４２０内部で一本に合流して底板４２０の下面側に開口するエア供給路４２４がそれぞれ連通している。エア供給路４２４に連通する配管４２５には、コンプレッサー等で構成されるエア源４２９が連通している。例えば、配管４２５には、ソレノイドバルブ等の開閉バルブ４２６が配設されており、開閉バルブ４２６によってエア源４２９とエア噴射口４２３との連通状態と非連通状態とを切り換えることが可能となっている。例えば、開閉バルブ４２６は制御手段１９に電気的に接続されており、制御手段１９によって開閉動作が制御されている。

本実施形態においては、加工装置１は、ウォーターケース４内の水位の上昇を検知する図２に示すセンサ８０を備えている。例えば、ウォーターケース４の天板４４には、図２に示す浮き４４４をＺ軸方向に昇降可能に支持する支持棒８５が配設されている。支持棒８５が挿通されウォーターケース４内に一部が挿入された浮き４４４は、例えばウォーターケース４内の水位が所定の高さよりも低く保たれており、ウォーターケース４内の廃液によって浮いていない状態においては、センサ８０の検知領域よりも下方にはずれた位置に位置付けられた状態になっている。そして、例えば、網カゴ２の排水口４０６に対向する後壁２０等に欠けた研削砥石７４０の破片や、欠けた被加工物９０の破片が引っかかることで排水口４０６からの廃液の流れが妨げられて、ウォーターケース４内の水位が所定の高さを超えてくると、浮き４４４が廃液により浮き上がっていき、センサ８０によって検知される。

センサ８０は、例えば、検知光を投光する投光部と浮き上がった浮き４４４からの反射光を受光する受光部とが一体化された反射型の光電センサ、投光部と受光部とを浮き上がった浮き４４４を挟むように配設して、浮き４４４により受光部の受光量の減少することで浮き４４４を検知する透過型光電センサ、又は浮き４４４のセンサ８０に対する接近を検知する静電容量型や磁気型の近接センサ等である。センサ８０は、浮き４４４の検知に基づいて、ウォーターケース４内の水位が許容高さを超え始めている旨の情報を制御手段１９に送信することができる。

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９０を研削する場合の加工装置１の動作について説明する。
着脱領域内において、被加工物９０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、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面３０２に伝達され、保持手段３０が保持面３０２上で被加工物９０を吸引保持する。

次いで、被加工物９０を吸引保持した保持手段３０が、着脱領域から加工領域内の加工手段７の下まで＋Ｙ方向へ移動し、加工手段７の研削砥石７４０の回転中心が被加工物９０の回転中心に対して所定距離だけ水平方向にずれ、研削砥石７４０の回転軌跡が被加工物９０の回転中心を通るように保持手段３０が位置づけされる。

そして、加工手段７が研削送り手段５により－Ｚ方向へと送られ、回転する研削砥石７４０が被加工物９０の上面に当接することで研削が行われる。研削中は、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９０も回転するので、研削砥石７４０が被加工物９０の上面の全面の研削加工を行う。

研削加工中には、加工水供給部６からスピンドル７０を通して、加工水が研削砥石７４０と被加工物９０の上面との接触部位に供給されて、接触部位が冷却・洗浄される。研削により発生した粉状の加工屑、欠けた研削砥石７４０の大きな破片、又は欠けた被加工物９０の大きな破片を含んだ使用済みの加工水（廃液）は、保持面３０２上、及びカバー３９上を流れていき、カバー３９の両脇の廃液流入口４３からウォーターケース４内に流下する。

図示しない流動ノズルが生み出す水流によって、図３に示す研削により発生した粉状の加工屑、欠けた研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１を含んだ廃液が排水口４０６に向かい、網カゴ２内にカゴ開口２４から入る。細かな加工屑は、排水口４０６から排水管４０７を通り、加工装置１から出て図示しない廃液処理装置に回収される。廃液処理装置は、例えば、加工廃液を溜める液槽に陽極板と陰極板とを所定の間隔をあけて水没させ、陰極板と陽極板とに直流電力を供給し、プラスに帯電させた陽極板にマイナスに帯電する加工屑を付着させ、加工屑が取り除かれた浄水を再び加工装置１に循環させる。加工屑は非常に細かいため、排水管４０７をつまらせることはない。

排水管４０７をつまらせるおそれのある欠けた研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１は、網カゴ２に留まる。網カゴ２上に受け止められた研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１の量が所定量となった場合や予定された複数枚の被加工物９０についての研削加工が終了した場合に、一度、図１に示す加工装置１の動作を停止させた後、オペレータがウォーターケース４の底部を攫う等の行為を行わなくとも、網カゴ２から欠けた研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１を除去し廃棄することが可能となる。または、欠けた研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１が貯められた網カゴ２を取り外して、中身を廃棄してもよい。

網カゴ２上に受け止められた研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１の量が所定量となるよりも前や複数枚の被加工物９０についての研削加工の終了前に、主に排水口４０６に対面する後壁２０等に研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１が集まってしまい、排水口４０６がふさがってしまうことで、排水口４０６から排水管４０７への排水ができなくなってしまう場合がある。その結果、桶状のウォーターケース４からベース１０内部等に廃液が漏水してしまう事態が生じる場合がある。このような、事態を発生させないようにするために、加工装置１は図３に示すエア噴射部４２を備えている。

例えば、加工装置１による被加工物９０の研削加工が開始されると、制御手段１９による制御の下で、開閉バルブ４２６が開かれ、エア源４２９が圧縮したエア４２９０を送り出す。該エア４２９０は、配管４２５、及びエア供給路４２４を通り複数のエア噴射口４２３からウォーターケース４のカゴ収容部４０内に噴射される。さらに、該エア４２９０はカゴ収容部４０内に収容された網カゴ２の底部２３を通過して、網カゴ２内の研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１を網カゴ２のカゴ収容部４０内の例えば水面付近まで持ち上げていき、踊るように動かし続けるため、排水口４０６に対面する後壁２０等に研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１が集まって水の流れで取りついてしまい排水口４０６がふさがれてしまうといった事態を発生させないようにすることができる。そのため、研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１等の大きな加工屑を、排水口４０６から排水管４０７に網カゴ２で捕集し流し入れないようにするとともに、排水口４０６から排水管４０７への排水の流れが妨げられることもない。

エア噴射部４２から網カゴ２内へのエア４２９０の噴射は、加工装置１において被加工物９０の研削加工が行われている間常時行われてもよいし、以下に説明するように研削加工中の適宜のタイミングにおいてのみ実施してもよい。
例えば、排水口４０６に対面する後壁２０等に研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１が集まってしまい排水口４０６がふさがってしまうことで、排水口４０６から排水管４０７への排水が滞り、ウォーターケース４内の廃液の水位が上昇することで許容水位を超えてくると、浮き４４４が廃液によって浮き上がっていき、センサ８０によって検知される。そして、センサ８０から検知信号が制御手段１９に送信され、該検知信号を受けた制御手段１９が開閉バルブ４２６を開く制御を行うことで、エア噴射部４２が網カゴ２内へエア４２９０の噴射を開始させる。そして、排水口４０６が、網カゴ２の主に後壁２０等に集まった研削砥石７４０の大きな破片７４０１、又は欠けた被加工物９０の大きな破片９０１等によってふさがれている状態を解消するようにしてもよい。

本発明に係る加工装置１は、上記実施形態に限定されるものではなく、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。

９０：被加工物
１：加工装置１０：ベース１９：制御手段
３０：保持手段３０２：保持面３９：カバー３９０：蛇腹カバー
１１：コラム５：研削送り手段７：加工手段７４：研削ホイール７４０：研削砥石
６：加工水供給部６０：加工水供給源
４：ウォーターケース４０：カゴ収容部４００：カゴ収容部の側壁４４：ウォーターケースの天板４４４：浮き
４０６：排水口４０７：排水管
４２：エア噴射部４２０：底板４２３：エア噴射口４２４：エア供給路４２５：配管４２６：開閉バルブ４２９：エア源
４３：廃液流入口
２：網カゴ２０：後壁２１、２２：側壁２３：底部２４：カゴ開口
８０：センサ８５：支持棒

Claims

被加工物を保持する保持手段と、被加工物を加工する加工手段と、被加工物に加工水を供給する加工水供給部と、該加工手段で被加工物を加工した加工屑を含んだ廃液を受け止めるウォーターケースと、該ウォーターケースに形成される排水口と、を備える加工装置であって、
該排水口を覆い該ウォーターケースに配置される網カゴと、該網カゴの下方から該網カゴに向かってエアを噴射するエア噴射部と、を備えた加工装置。