JP2024067347A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工屑が加工室内において飛散する加工装置において、加工屑を加工室内に付着させないようにする。【解決手段】保持面１４でウェーハＷを保持するチャックテーブル１０と、加工具３５を先端に装着したスピンドル３１を回転させ保持面１４に保持されたウェーハＷを加工する加工機構３０と、チャックテーブル１０と加工具３５とを収容する加工室８０と、を備える加工装置に、加工機構３０は、スピンドル３１を回転可能に支持するケーシング３２と、ケーシング３２に配置されスピンドル３１の軸方向に直交する方向にスピンドル３１から遠ざかるように放射状に水を噴射して加工具３５の上方に水膜６４を形成する水膜形成ノズル６２と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、チャックテーブルの保持されたウェーハを加工する加工装置に関する。

チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを研削する研削装置においては、加工室内において、回転する砥石をウェーハに接触させ、研削箇所に研削水を供給しながら研削を行うため、加工屑を含む研削廃液が加工室内に飛散し、加工屑が加工室の天板及び側板に付着する（例えば、特許文献１、２参照）。そして、研削終了後は、研削廃液が乾燥することによって、天板及び側板に付着した加工屑が固着する。

こうして天板及び側板に固着した加工屑は、加工中のウェーハの上面に落下することがある。そして、落下した加工屑が砥石とウェーハとの間に挟まり、回転する砥石が加工屑を引きずることによってウェーハに傷をつけることがある。

そこで、例えば特許文献１、２には、研削水を加工室内において飛散させることにより、加工室内に付着した加工屑を洗い流す技術が提案されている。

特開２０１５－３６１６２号公報 特開２０１５－１９９１４６号公報

しかし、ウェーハの研削後に研削水を飛散させて洗浄を行うため、研削とは別の時間を要し、生産性が低下するという問題がある。
したがって、加工屑を含む加工屑が加工室内において飛散する加工装置においては、時間をかけずに加工屑を加工室内に付着させないようにするという課題がある。

本発明は、保持面でウェーハを保持するチャックテーブルと、加工具を先端に装着したスピンドルを回転させ該保持面に保持されたウェーハを加工する加工機構と、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、該加工機構は、該スピンドルを回転可能に支持するケーシングと、該ケーシングの下端に該スピンドルの外側面を覆い筒状に配置される筒カバーと、該筒カバーにリング状に配置され該スピンドルの軸方向に直交する方向に該スピンドルから遠ざかるように放射状に水を噴射して該加工具の上方に水膜を形成する水膜形成ノズルと、を備える。
この加工装置は、該加工具が該保持面に保持されたウェーハを加工する際に、該水膜形成ノズルによって、該チャックテーブルの該保持面と該加工室の天板の下面との間で水膜を形成する。

本加工装置は、水膜形成ノズルがスピンドルの軸方向に直交する方向にスピンドルから遠ざかるように放射状に水を噴射して加工具の上方に水膜を形成することにより、加工具による加工によって発生した加工屑が水膜よりも上方に飛散するのを阻止することができる。したがって、加工室の内側の面に加工屑が付着し、その加工屑がウェーハに落下してウェーハに傷を付けるのを防ぐことができる。

加工装置の一種である研削装置の例を示す斜視図である。 同研削装置においてウェーハの上面を研削する状態を略示敵に示す断面図である。

図１に示す研削装置１は、加工装置の一例であり、ウェーハＷを保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０を水平方向に移動させる水平送り機構２０と、チャックテーブル１０に保持されたウェーハＷの上面Ｗ１を研削加工する加工機構３０と、加工機構３０をチャックテーブル１０に保持されたウェーハＷの面に対して垂直な方向に移動させる垂直送り機構７０と、を備えている。

チャックテーブル１０は、上部に凹部が形成された枠体１１にポーラス部材等からなる吸引部材１３が収容されて形成されている。吸引部材１３の上面は、ウェーハＷの下面Ｗ２を吸引保持する保持面１４であり、枠体１１の上面１２は保持面１４と面一に形成されている。吸引部材１３は、不図示の吸引源に連通している。

枠体１１の下部は基台１５に固定されており、基台１５は、回転駆動機構１６によって駆動されて回転可能となっている。基台１５は支持板１７によって回転可能に支持されており、支持板１７は、調整機構１８によってチャックテーブル１０の回転軸の鉛直方向に対する角度を調整可能となっている。

水平送り機構２０は、Ｙ軸方向に延在するボールねじ２１と、ボールねじ２１と平行に配設された一対のガイドレール２２と、ボールねじ２１を正逆回転させるモータ２３と、ボールねじ２１に螺合するナットを備えるとともに下側（－Ｚ側）がガイドレール２２に摺接するスライド板２４とを備えている。スライド板２４には回転駆動機構１６が固定されている。チャックテーブル１０の周囲はカバー２５によって囲まれており、カバー２５の＋Ｙ側及び－Ｙ側には蛇腹２６が連結されている。なお、図１においては、－Ｙ側の蛇腹２６のみを図示している。モータ２３がボールねじ２１を正逆回転させると、スライド板２４がＹ軸方向にスライドし、スライド板２４とともに、蛇腹２６の伸縮をともなってチャックテーブル１０及び回転駆動機構１６がＹ軸方向に移動する。

加工機構３０は、Ｚ軸方向に延在するスピンドル３１と、スピンドル３１を回転可能に支持するケーシング３２と、スピンドル３１を回転駆動するモータ３３と、スピンドル３１の下端に連結されたマウント３４と、マウント３４に装着された加工具である研削ホイール３５とを備えている。研削ホイール３５は、マウント３４に固定されたホイール基台３６と、ホイール基台３６の下面に円環状に固着された複数の研削砥石３７とで構成されている。モータ３３がスピンドル３１を回転させると、研削ホイール３５も回転する構成となっている。

垂直送り機構７０は、ベース９１の後部（＋Ｙ側）から立設されたコラム９２の－Ｙ側に設けられており、Ｚ軸方向に延在するボールねじ７１と、ボールねじ７１と平行に配設された一対のガイドレール７２と、ボールねじ７１を逆回転させるモータ７３と、ボールねじ７１に螺合するナットを備えるとともに後部側（＋Ｙ側）がガイドレール７２に摺接する昇降板７４と、昇降板７４に連結されケーシング３２を支持するケーシング支持部７５とを備えている。モータ７３がボールねじ７１を正逆回転させると、昇降板７４がガイドレール７２にガイドされて昇降して加工機構３０が昇降する。

チャックテーブル１０は、水平送り機構２０によって駆動されてＹ軸方向に移動することにより、加工機構３０によってウェーハＷの研削加工が行われる空間である加工室８０と、加工室８０の外側であって加工が行われずチャックテーブル１０に対するウェーハＷの搬出入が行われる搬出入領域９３との間を移動可能となっている。

加工室８０は、ベース９１から立設された４枚の側板８１と４枚の側板８１の上端に接続された天板８２とを備えている。－Ｙ方向側の側板８１には、チャックテーブル１０をＹ軸方向に通過させるための側板貫通孔８３が形成され、天板８２には、スピンドル３１、マウント３４及び研削ホイール３５をＺ軸方向に通過させるための天板貫通孔８４を備えている。

図２に示すように、スピンドル３１のＺ軸方向中間部分には、大径の第１円板部３８が形成されている。また、スピンドル３１のＺ軸方向下部には、大径の第２円板部３９が形成されている。

スピンドル３１の上端に連結されたモータ３３は、スピンドル３１の上端部分に設けられたロータ４０と、その周囲のステータ４１とを備えている。ステータ４１に所定の電圧を印加することにより、ロータ４０が回転し、スピンドル３１がその軸心を中心として回転する。

また、ステータ４１は、冷却ジャケット４２を介してケーシング３２の内周面に設けられている。冷却ジャケット４２内には、多数の冷却水路４３が形成されている。これらの冷却水路４３によって、モータ３３が冷却される。

スピンドル３１の上端には、研削水源４４に連通する研削水導入路４５が取り付けられている。研削水導入路４５は、スピンドル３１、マウント３４及びホイール基台３６を貫通する研削水路４６に連通し、研削水路４６は、ホイール基台３６の下面側の研削水噴出口３６ａにおいて開口している。研削水源４４から研削水導入路４５に流入し研削水路４６を流れる研削水は、研削水噴出口３６ａにおいて噴出される。研削水噴出口３６ａにおいて噴出した研削水は、ホイール基台３６の内周面の斜面に沿って流れて研削砥石３７に供給される。

ケーシング３２は、その下端部分に、環状部４７を備えている。環状部４７は、スピンドル３１の第１円板部３８と第２円板部３９との間に入り込んでおり、環状部４７と第１円板部３８及び第２円板部３９との間には僅かな隙間が形成されている。

ケーシング３２の側部には、エア注入口４８が形成されている。エア注入口４８は、開閉弁４９及び逆止弁５０を介してエア供給源５１に接続されている。エア注入口４８は、ケーシング３２の内部に形成されたエア流路５２に連通している。エア流路５２は、環状部４７の第１円板部３８側に並ぶ複数の第１噴出口５３及び第２円板部３９側に並ぶ複数の第２噴出口５４において開口するとともに、スピンドル３１に対面する内周側に並ぶ複数の第３噴出口５５において開口している。

第１噴出口５３が第１円板部３８に向けてエアを噴出し、第２噴出口５４が第２円板部３９に向けエアを噴出することにより、スピンドル３１をスラスト方向に支持するスラストベアリング５６、５７をそれぞれ構成している。一方、第３噴出口５５は、スピンドル３１の軸心に向けてエアを噴出することにより、スピンドル３１をラジアル方向に支持するラジアルベアリング５８を構成している。

ケーシング３２の環状部４７の下端には、環状部４７から下方に露出したスピンドル３１の側面を囲む筒状のカバー部６５を備え、カバー部６５の側部には、洗浄水を流入させる洗浄水注入口５９が形成されている。洗浄水注入口５９は、洗浄水供給源６０に接続されている。カバー部６５の内部には、洗浄水注入口５９から注入された洗浄水を流通させる洗浄水流路６１が形成されており、洗浄水流路６１は、カバー部６５の内部を下降した後、外周側に向きを変え、カバー部６５の側部の下端に位置する水膜形成ノズル６２において外周側に向けて開口している。この水膜形成ノズル６２は、カバー部６５の外周に沿って円環状に開口しており、水膜形成ノズル６２からは、スピンドル３１の軸方向に対して直交する水平方向であって、スピンドル３１から遠ざかる方向に、放射状に洗浄水が噴出される。
なお、水膜形成ノズル６２の開口は、カバー部６５の外周に等間隔で複数配置させてもよい。

ケーシング支持部７５の下面と加工室８０の天板８２の上面との間には蛇腹筒６３が介在しており、洗浄水が加工室８０の外側に飛散するのを防いでいる。
なお、研削加工が終了した時などに、垂直送り機構７０のモータ７３がボールねじ７１を回転させて加工機構３０を上昇させる。このとき、水膜形成ノズル６２から放射状に洗浄水を噴射して、蛇腹筒６３の内面に洗浄水を噴射させ、蛇腹筒６３の内面に研削屑を含む研削水の付着を抑制するようにしてもよい。

研削装置１においては、図２に示すように、研削対象のウェーハＷの下面Ｗ２にテープＴが貼着され、テープＴ側がチャックテーブル１０の保持面１４において吸引保持される。なお、下面Ｗ２にテープＴが貼着されない場合もある。

こうして保持面１４においてテープＴを介してウェーハＷが保持されると、水平送り機構２０のモータ２３がボールねじ２１を回転させることにより、ウェーハＷを保持したチャックテーブル１０が側板貫通孔８３から加工室８０の内部に進入し、さらに、回転駆動機構１６によって駆動されてチャックテーブル１０が回転する。また、加工機構３０のモータ３３がスピンドル３１を回転駆動することにより研削ホイール３５を回転させるとともに、垂直送り機構７０のモータ７３がボールねじ７１を回転させて加工機構３０を下降させる。そうすると、回転する研削砥石３７が回転するウェーハＷの上面Ｗ１に接触して上面Ｗ１が研削される。この研削は、少なくともチャックテーブル１０と研削砥石３７とが加工室８０内に収容された状態で行われる。スピンドル３１は、エア供給源５１から供給されスラストベアリング５６、５７及びラジアルベアリング５８から噴出されるエアによって、非接触状態で支持される。

ウェーハＷの上面Ｗ１の研削中は、研削水源４４から研削水導入路４５に導入され研削水路４６を通った研削水が研削水噴出口３６ａから噴出され、研削砥石３７とウェーハＷの上面Ｗ１との接触部位に供給される。この研削水は、研削砥石３７の回転によって、加工屑とともに加工室８０内に飛散する。

また、ウェーハＷの上面Ｗ１の研削中は、開閉弁４９を開き、洗浄水供給源６０から洗浄水注入口５９を経て洗浄水流路６１に流入する洗浄水を、水膜形成ノズル６２から噴出させる。この洗浄水は、スピンドル３１の軸方向に対して直交する水平方向であって、スピンドル３１から遠ざかる方向に放射状に噴出されるため、カバー部６５の周囲に円環状の水膜６４が形成される。この水膜６４は、加工室８０の天板８２の下面８２ａと保持面１４との間であって、研削砥石３７の外周側上方に位置する。したがって、加工屑を含んで飛散する研削水は、水膜６４によって天板８２の下面８２ａへの飛散がブロックされ、水膜６４を形成する洗浄水の流れに乗って側板８１側に飛び、側板８１に衝突した後に落下する。

このように、水膜６４が形成されることで、加工屑を含む研削水は、ウェーハＷの上方の天板８２の下面には付着しない。したがって、天板８２に加工屑が固着してその加工屑がウェーハＷに落下するのを防ぐことができ、ウェーハＷに傷をつけるのを防ぐことができる。

ウェーハＷが所定の厚みに形成されると、図１に示した垂直送り機構７０のモータ７３がボールねじ７１を回転させて加工機構３０を上昇させることにより、研削砥石３７をウェーハＷの上面Ｗ１から離間させて研削を終了する。

なお、上記実施形態では、加工装置の一例として、研削砥石３７によりウェーハＷの上面Ｗ１を研削する研削装置１について説明したが、加工装置には、例えば、回転するスピンドルに装着された研磨パッドをウェーハの面に接触させるとともにその接触部位にスラリーを供給して研磨する研磨装置も含まれる。

１：研削装置
１０：チャックテーブル、
１１：枠体、１２：上面、１３：吸引部材、１４：保持面、１５：基台、
１６：回転駆動機構、１７：支持板、１８：調整機構、
２０：水平送り機構、
２１：ボールねじ、２２：ガイドレール、２３：モータ、２４：スライド板、
２５：カバー、２６：蛇腹
３０：加工機構、
３１：スピンドル、３２：ケーシング、３３：モータ、３４：マウント、
３５：研削ホイール、３６：ホイール基台、３６ａ：研削水噴出口、３７：研削砥石、
３８：第１円板部、３９：第２円板部、４０：ロータ、４１：ステータ、
４２：冷却ジャケット、４３：冷却水路、４４：研削水源、４５：研削水導入路、
４６：研削水路、４７：環状部、４８：エア注入口、４９：開閉弁、５０：逆止弁、
５１：エア供給源、５２：エア流路、５３：第１噴出口、５４：第２噴出口、
５５：第３噴出口、５６：スラストベアリング、５７：スラストベアリング、
５８：ラジアルベアリング、５９：洗浄水注入口、６０：洗浄水供給源、
６１：洗浄水流路、６２：水膜形成ノズル、６３：蛇腹筒、６４：水膜、
６５：カバー部（筒カバー）、
７０：垂直送り機構、７１：ボールねじ、７２：ガイドレール、７３：モータ、
７４：昇降板、７５：ケーシング支持部
８０：加工室、８１：側板、８２：天板、８２ａ：下面、８３：側板貫通孔、
８４：天板貫通孔
９１：ベース、９２：コラム、９３：搬出入領域
Ｔ：テープ、Ｗ：ウェーハ、Ｗ１：上面、Ｗ２：下面

Claims (2)

1. 保持面でウェーハを保持するチャックテーブルと、加工具を先端に装着したスピンドルを回転させ該保持面に保持されたウェーハを加工する加工機構と、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、
   該加工機構は、該スピンドルを回転可能に支持するケーシングと、該ケーシングの下端に該スピンドルの外側面を覆い筒状に配置される筒カバーと、該筒カバーにリング状に配置され該スピンドルの軸方向に直交する方向に該スピンドルから遠ざかるように放射状に水を噴射して該加工具の上方に水膜を形成する水膜形成ノズルと、を備える加工装置。
2. 該加工具が該保持面に保持されたウェーハを加工する際に、該水膜形成ノズルによって、該チャックテーブルの該保持面と該加工室の天板の下面との間で水膜を形成する請求項１記載の加工装置。

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