JP2023002933A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルからの流体噴射に比べて、加工室カバーのより広い範囲を洗浄する。【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルを有し、スピンドルの下端部に装着された加工工具で、チャックテーブルで吸引保持された被加工物を加工する加工ユニットと、天板及び側壁を有し、チャックテーブルと加工工具との側方及び上方を覆う加工室カバーと、振動素子を有し、加工室カバーの側壁及び天板に振動を付与する振動付与ユニットと、を備える加工装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、チャックテーブルと、チャックテーブルで吸引保持された被加工物を加工する加工工具が装着された加工ユニットと、チャックテーブル及び加工工具を覆う加工室カバーと、を有する加工装置に関する。

携帯電話等の電子機器には、デバイスチップが搭載される。デバイスチップは、例えば、複数の分割予定ライン（ストリート）が表面に格子状に設定され当該複数のストリートで区画された各領域にＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスが形成されたウェーハの裏面側を研削した後、各ストリートに沿ってウェーハを分割することで製造される。

ウェーハの研削には、粗研削ユニット及び仕上げ研削ユニットを有する研削装置が使用される（例えば、特許文献１参照）。粗研削ユニット及び仕上げ研削ユニットの各々は、円筒状のスピンドルハウジングを有する。

スピンドルハウジングには、円柱状のスピンドルの一部が回転可能に収容されている。スピンドルの下端部は、スピンドルハウジングの底部よりも下方に突出しており、このスピンドルの下端部には、円環状の研削ホイールが装着されている。

粗研削ユニットのスピンドルの下端部には、粗研削ホイールが装着されており、仕上げ研削ユニットのスピンドルの下端部には、仕上げ研削ホイールが装着されている。ウェーハの裏面側は、粗研削及び仕上げ研削を経て、所定の厚さに薄化される。

粗研削ユニットの直下には、一のチャックテーブルが配置されており、仕上げ研削ユニットの直下には、他のチャックテーブルが配置されている。一のチャックテーブル及び粗研削ホイールと、他のチャックテーブル及び仕上げ研削ホイールとは、加工室カバーで覆われている（例えば、特許文献２参照）。

加工室カバーは、研削時に発生する研削屑や、研削時に供給される研削水が微粒化したミスト等の飛散範囲を制限する。しかし、研削屑、研削水等の飛散が加工室カバーで制限された結果、研削屑は、加工室カバーの天板、側板等の内面に付着して堆積する。

堆積した研削屑が、研削の最中にウェーハの裏面に落下すると、研削の精度に悪影響が及ぶし、研削後にウェーハの裏面に落下すると、研削後の処理工程でもウェーハに悪影響が及ぶ。これを防ぐために、加工室カバーの内部の洗浄が行われる。

例えば、加工室カバーの天板の内面側に複数のノズルを設け、各ノズルから水及びエアが混合された気液混合流体を噴射することにより、加工室カバーの内部を洗浄することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００－２８８８８１号公報 特開２０１０－２４７２７２号公報

しかし、気液混合流体を加工室カバーの天板及び側板の内側全体に完全に行き渡らせることは難しい。本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、ノズルからの流体噴射に比べて、加工室カバーのより広い範囲を洗浄することを目的とする。

本発明の一態様によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルを有し、該スピンドルの下端部に装着された加工工具で、該チャックテーブルで吸引保持された該被加工物を加工する加工ユニットと、天板及び側壁を有し、該チャックテーブルと該加工工具との側方及び上方を覆う加工室カバーと、振動素子を有し、該加工室カバーの該側壁及び該天板に振動を付与する振動付与ユニットと、を備える加工装置が提供される。

好ましくは、該振動素子は、超音波振動子を有する。より好ましくは、該加工室カバーは、該加工ユニットが支持される基台に、緩衝材を介して支持されている。

本発明の一態様に係る加工装置は、振動素子を有する振動付与ユニットを備える。振動付与ユニットにより、加工室カバーを構成する側壁及び天板に振動を付与することで、加工室カバーに付着した研削屑を除去するので、ノズルからの流体噴射に比べて、加工室カバーのより広い範囲を洗浄できる。

加工室カバーを取り外した状態の研削装置の斜視図である。 加工室カバーを装着した状態の研削装置の斜視図である。 加工室カバーの内部を示す一部断面側面図である。 第２の実施形態における加工室カバーの内部を示す一部断面側面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、図１を参照し、第１の実施形態に係る研削装置（加工装置）２について説明する。研削装置２は各構成要素を支持する基台４を有する。

基台４の前方側にはカセット載置台６ａ，６ｂが設けられている。カセット載置台６ａには、例えば、研削前のウェーハ（被加工物）１１を収容したカセット８ａが載置され、カセット載置台６ｂには、例えば、研削後のウェーハ１１を収容するカセット８ｂが載置される。

基台４上には、カセット載置台６ａ，６ｂに隣接してウェーハ１１を搬送するウェーハ搬送ロボット１０が設けられている。また、カセット載置台６ａの後方には、ウェーハ１１の位置を決める位置決めテーブル１２が設けられている。

位置決めテーブル１２の後方には、ローディングアーム１８の基端部が設けられている。ローディングアーム１８の先端部には、負圧によりウェーハ１１を吸引する第１の吸引保持ユニットが設けられている。

ローディングアーム１８は、ローディングアーム１８の基端部よりも後方に設けられている円板状のターンテーブル１４へ、ウェーハ１１を搬入する。ローディングアーム１８の基端部の横方向に隣接して、アンローディングアーム２０の基端部が設けられている。

アンローディングアーム２０の先端部には、負圧によりウェーハ１１を吸引する第２の吸引保持ユニットが設けられている。アンローディングアーム２０は、ウェーハ１１をターンテーブル１４から搬出する。

ターンテーブル１４は、所定の回転軸の周りに回転可能に構成されている。ターンテーブル１４の上面には、ターンテーブル１４の円周方向に沿って略等間隔に３つのチャックテーブル１６が配置されている。

ターンテーブル１４の上面側は、放射状に設けられた各々直線状の複数の仕切板（不図示）により、３つの扇状領域に区切られている。ローディングアーム１８及びアンローディングアーム２０の各基端部に最も近い扇状領域は、ウェーハ１１をターンテーブル１４へ搬入又は搬出する搬入搬出領域Ａとなる。

搬入搬出領域Ａから上面視で時計回りに略１２０度進んだ扇状領域は、ウェーハ１１の粗研削が行われる粗研削領域Ｂとなり、搬入搬出領域Ａから上面視で反時計回りに略１２０度進んだ扇状領域は、ウェーハ１１の仕上げ研削が行われる仕上げ研削領域Ｃとなる。

各扇状領域には、１つのチャックテーブル１６が設けられている。チャックテーブル１６の上面は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面１６ａとして機能する。チャックテーブル１６の下部には、チャックテーブル１６を所定の回転軸の周りに回転させるためのモーター等の回転駆動源（不図示）が設けられている。

ターンテーブル１４の後方には、壁部４ａが設けられている。壁部４ａの前面には、ボールねじ式の研削送り機構２２ａ，２２ｂが設けられている。研削送り機構２２ａは、粗研削ユニット（加工ユニット）２４ａをＺ軸方向に沿って移動させる。粗研削ユニット２４ａは、研削送り機構２２ａを介して基台４に支持されている。

粗研削ユニット２４ａの直下は、上述の粗研削領域Ｂに対応する。粗研削ユニット２４ａは、円筒状のスピンドルハウジング２６を有する。スピンドルハウジング２６の内部には、円柱状のスピンドル２８の一部が回転可能に収容されている。

スピンドル２８の上端部には、モーター等の回転駆動源３０が設けられている。スピンドル２８の下端部は、スピンドルハウジング２６の底部よりも下方に突出しており、スピンドル２８の下端部には、円板状のマウント３２を介して粗研削ホイール（加工工具）３４ａが装着されている。

粗研削ホイール３４ａは、アルミニウム合金等の金属で形成された円環状のホイール基台を有する。ホイール基台の一面側には、ホイール基台の周方向に沿って、各々セグメント状の複数の粗研削砥石が略等間隔で配置されている。

粗研削ユニット２４ａは、粗研削領域Ｂに配置されたチャックテーブル１６で吸引保持されているウェーハ１１の裏面側を粗研削（加工）する。粗研削領域Ｂに配置されたチャックテーブル１６及び粗研削ホイール３４ａの側方及び上方は、ステンレス鋼等の金属で形成された加工室カバー３６の粗研削室カバー３８により覆われる。

研削送り機構２２ａと同様に、研削送り機構２２ｂは、仕上げ研削ユニット（加工ユニット）２４ｂをＺ軸方向に沿って移動させる。仕上げ研削ユニット２４ｂは、研削送り機構２２ｂを介して基台４に支持されている。仕上げ研削ユニット２４ｂの直下は、上述の仕上げ研削領域Ｃに対応する。

仕上げ研削ユニット２４ｂも、スピンドルハウジング２６、スピンドル２８、回転駆動源３０及びマウント３２を有する。仕上げ研削ユニット２４ｂのスピンドル２８の下端部には、マウント３２を介して仕上げ研削ホイール（加工工具）３４ｂが装着されている。

仕上げ研削ホイール３４ｂのホイール基台の一面側には、ホイール基台の周方向に沿って、各々セグメント状の複数の仕上げ研削砥石が略等間隔で配置されている。仕上げ研削砥石は、粗研削砥石に比べて平均粒径が小さい砥粒と、砥粒を固定するボンド材と、を有する。

仕上げ研削ユニット２４ｂは、仕上げ研削領域Ｃに配置されたチャックテーブル１６で吸引保持されているウェーハ１１の裏面側を仕上げ研削（加工）する。仕上げ研削領域Ｃに配置されたチャックテーブル１６及び仕上げ研削ホイール３４ｂの側方及び上方は、加工室カバー３６を構成する仕上げ研削室カバー４０により覆われる。

次に、加工室カバー３６（粗研削室カバー３８及び仕上げ研削室カバー４０）についてより詳細に説明する。図１は、加工室カバー３６を取り外した状態の研削装置２の斜視図であり、図２は、加工室カバー３６を装着した状態の研削装置２の斜視図である。

図１に示す様に、粗研削室カバー３８は、境界側壁３６ａ、前方側壁３８ａ、後方側壁３８ｂ、外側側壁３８ｃ、天板３８ｄ等を有し、これらの構成要素により、所定の空間を形成している。

天板３８ｄの上面には、スピンドルハウジング２６の外周部を囲む円筒部３８ｅが設けられている。また、円筒部３８ｅ近傍の天板３８ｄには、粗研削室カバー３８の内部に作業者がアクセスするためのドア部３８ｆが設けられている。

仕上げ研削室カバー４０も同様に、境界側壁３６ａ、前方側壁４０ａ、後方側壁４０ｂ、外側側壁４０ｃ、天板４０ｄ等を有し、これらの構成要素により、所定の空間を形成している。

天板４０ｄの上面には、スピンドルハウジング２６の外周部を囲む円筒部４０ｅが設けられている。また、円筒部４０ｅ近傍の天板４０ｄには、仕上げ研削室カバー４０の内部に作業者がアクセスするためのドア部４０ｆが設けられている。

本実施形態において、粗研削室カバー３８及び仕上げ研削室カバー４０は一体的に形成されている。つまり、天板３８ｄ及び４０ｄは、粗研削室カバー３８と、仕上げ研削室カバー４０と、の境界に位置する境界側壁３６ａ近傍で接続している。

前方側壁３８ａ，４０ａは、境界側壁３６ａ近傍で接続しており、同様に、後方側壁３８ｂ及び４０ｂは、境界側壁３６ａ近傍で接続している。

なお、前方側壁３８ａ，４０ａとターンテーブル１４の上面との間の隙間は、研削屑等が加工室カバー３６の内部から搬入搬出領域Ａへ飛散しない様に、ターンテーブル１４の上面に固定された仕切板（不図示）により略閉じられている。

本実施形態では、外側側壁４０ｃの外側に、１つの振動付与ユニット４２が取り付けられている。振動付与ユニット４２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスを含む矩形板状の超音波振動子（振動素子）４４を備える（図３参照）。

図３は、加工室カバー３６の内部を示す一部断面側面図である。図３に示す様に、超音波振動子４４には、発振器等の高周波電力発生装置４６から、超音波振動子４４が共振する所定の周波数の交流電圧が印加される。

超音波振動子４４は、その分極方向が外側側壁４０ｃに略垂直になる様に配置されている。超音波振動子４４が１００ｋＨｚから１ＭＨｚ程度の所定の超音波振動数で振動すると（図３の両矢印参照）、外側側壁４０ｃの振動が加工室カバー３６の全体に伝達される。

この様にして、前方側壁３８ａ、後方側壁３８ｂ、外側側壁３８ｃ及び天板３８ｄと、前方側壁４０ａ、後方側壁４０ｂ、外側側壁４０ｃ及び天板４０ｄと、境界側壁３６ａと、に超音波振動が付与される。

本実施形態では、振動付与ユニット４２が、加工室カバー３６を構成する側壁及び天板に超音波周波数の振動を付与することで、加工室カバー３６に付着した研削屑を落下させ、加工室カバー３６から研削屑を除去する。

これに対して、ノズルから流体を噴射して加工室カバー３６の内部を洗浄する場合、流体が届かない死角が形成され得る。しかし、加工室カバー３６を直接振動させることで、ノズルからの流体噴射に比べて、加工室カバー３６のより広い範囲を洗浄できる。

なお、超音波周波数の振動は加工室カバー３６全体に伝達されるので、加工室カバー３６に研削水が付着している場合は、研削屑だけではなく、研削水も落下させて除去することができる。

次に、研削装置２の使用方法について説明する。まず、カセット８ａに収容されている所定枚数のウェーハ１１を、搬入搬出領域Ａに位置するチャックテーブル１６へ、順次搬入する。

１枚目のウェーハ１１は、粗研削領域Ｂで粗研削された後、仕上げ研削領域Ｃで仕上げ研削されるが、この仕上げ研削のとき、２枚目のウェーハ１１が粗研削され、３枚目のウェーハ１１が搬入搬出領域Ａのチャックテーブル１６へ搬入される。

１枚目のウェーハ１１が搬入搬出領域Ａへ戻されると、２枚目のウェーハ１１が仕上げ研削領域Ｃで仕上げ研削され、３枚目のウェーハ１１が粗研削領域Ｂで粗研削される。２枚目のウェーハ１１の仕上げ研削及び３枚目のウェーハ１１粗研削の間、搬入搬出領域Ａから１枚目のウェーハ１１が搬出され、入れ替わりに、４枚目のウェーハ１１が搬入される。

仕上げ研削後のウェーハ１１は、搬入搬出領域Ａからスピンナ洗浄装置４８へ搬出され、主として被研削面（即ち、裏面）が、スピンナ洗浄装置４８で洗浄された後、ウェーハ１１の乾燥が行われる（加工工程）。

乾燥後のウェーハ１１は、ウェーハ搬送ロボット１０により、カセット８ｂへ搬送される。この様にして、カセット８ａの全てのウェーハ１１は、順次、研削及び洗浄された後、カセット８ｂへ搬送される。

加工工程の後、振動付与ユニット４２を動作させて、加工室カバー３６に超音波周波数の振動を付与する。これにより、加工室カバー３６に付着した研削屑、研削水等を落下させて、加工室カバー３６から除去する（洗浄工程）。なお、このとき、図３に破線で示すウェーハ１１は、保持面１６ａ上には無い。

研削屑は、保持面１６ａに落下することもある。但し、保持面１６ａに落下した研削屑は、搬入搬出領域Ａの近傍に設けられた洗浄ユニット（不図示）により洗浄、除去される。洗浄ユニットは、例えば、純水等の洗浄水を噴射するノズルと、アルミナ等で形成され所定の硬度を有するレベリングストーンと、を有する。

本実施形態では、超音波振動子４４を有する振動付与ユニット４２により、加工室カバー３６に振動を付与することで、加工室カバー３６に付着した研削屑を除去するので、ノズルからの流体噴射で加工室カバー３６を洗浄する場合に比べて、加工室カバー３６のより広い範囲を洗浄できる。

なお、加工工程中に、加工室カバー３６を超音波周波数で振動させてもよい。これにより、加工室カバー３６に、研削屑、研削水が付着しにくくなる。それゆえ、研削工程後の洗浄工程では、加工室カバー３６から研削屑等をより確実に除去できる。

次に、第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態における加工室カバー３６の内部を示す一部断面側面図である。第２の実施形態では、加工室カバー３６が、緩衝材５０を介して、基台４の上面に支持されている。

緩衝材５０は、例えば、工作機械で使用される一般的な免振ゴム、防振ゴムであるが、ゴム、樹脂等の弾性部材で構成されてもよい。緩衝材５０を設けることにより、超音波周波数の振動の基台４への伝達を低減できる。

それゆえ、ウェーハ１１の加工工程の最中に、振動付与ユニット４２を動作させても、超音波周波数の振動が、粗研削ユニット２４ａ、仕上げ研削ユニット２４ｂや、チャックテーブル１６へ伝達し難くなるので、振動付与ユニット４２の振動による加工精度への影響を低減できる。

その他、上述の実施形態に係る構造、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。上述の実施形態では、振動付与ユニット４２が外側側壁４０ｃの外側に設けられる例を説明した。

しかし、振動付与ユニット４２は、他の側壁や天板に設けられてもよい。また、振動付与ユニット４２は、加工室カバー３６の外側ではなく、内側に設けられてもよい。

なお、粗研削室カバー３８及び仕上げ研削室カバー４０が一体的に形成されている上述の例では、１つの振動付与ユニット４２を加工室カバー３６に取り付ければよいが、複数の振動付与ユニット４２を加工室カバー３６に取り付けてもよい。

但し、複数の振動付与ユニット４２を加工室カバー３６に取り付ける場合、振動が干渉して互いに打ち消し合わない様に、各振動付与ユニット４２の配置、振動周波数、振幅等が適宜調節される。

ところで、粗研削室カバー３８及び仕上げ研削室カバー４０が互いに接続されておらず、分離されている場合には、粗研削室カバー３８及び仕上げ研削室カバー４０の各々に１以上の振動付与ユニット４２を設ける。

２：研削装置（加工装置）、４：基台、４ａ：壁部
６ａ，６ｂ：カセット載置台、８ａ，８ｂ：カセット、１０：ウェーハ搬送ロボット
１１：ウェーハ（被加工物）、１２：位置決めテーブル、１４：ターンテーブル
１６：チャックテーブル、１６ａ：保持面
１８：ローディングアーム、２０：アンローディングアーム
２２ａ，２２ｂ：研削送り機構
２４ａ：粗研削ユニット（加工ユニット）
２４ｂ：仕上げ研削ユニット（加工ユニット）
２６：スピンドルハウジング、２８：スピンドル、３０：回転駆動源、３２：マウント
３４ａ：粗研削ホイール（加工工具）、３４ｂ：仕上げ研削ホイール（加工工具）
３６：加工室カバー、３６ａ：境界側壁
３８：粗研削室カバー、４０：仕上げ研削室カバー
３８ａ，４０ａ：前方側壁、３８ｂ，４０ｂ：後方側壁、３８ｃ，４０ｃ：外側側壁
３８ｄ，４０ｄ：天板、３８ｅ，４０ｅ：円筒部、３８ｆ，４０ｆ：ドア部
４２：振動付与ユニット、４４：超音波振動子（振動素子）、４６：高周波電力発生装置
４８：スピンナ洗浄装置、５０：緩衝材
Ａ：搬入搬出領域、Ｂ：粗研削領域、Ｃ：仕上げ研削領域

Claims (3)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、
   スピンドルを有し、該スピンドルの下端部に装着された加工工具で、該チャックテーブルで吸引保持された該被加工物を加工する加工ユニットと、
   天板及び側壁を有し、該チャックテーブルと該加工工具との側方及び上方を覆う加工室カバーと、
   振動素子を有し、該加工室カバーの該側壁及び該天板に振動を付与する振動付与ユニットと、を備えることを特徴とする加工装置。
2. 該振動素子は、超音波振動子を有することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
3. 該加工室カバーは、該加工ユニットが支持される基台に、緩衝材を介して支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工装置。

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