JP7015638B2 - 加工液供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工液を供給する加工液供給装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、複数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、半導体デバイスが形成される。半導体ウエーハの分割は切削装置によって行われ、切削装置では高速回転する切削ブレードによりストリートに沿って半導体ウエーハが切削される。この際、切削ブレードの切り込み箇所に向かってノズルから加工液を噴出することにより、切削ブレードが冷却されるとともに加工屑が半導体ウエーハから洗い流される。

しかしながら、加工液供給手段のノズルから噴出される加工液が帯電していると、半導体ウエーハの表面に形成されたデバイスが静電破壊を起こしたり、半導体ウエーハに加工屑が付着したりする場合がある。このため、加工液に帯電防止用の添加剤を注入、混合することにより、加工液の帯電が防止されている。加工液への添加剤の注入は、加工液供給装置で行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－４６５５０号公報

ところで、加工液供給装置では、純水が流れる流路に注入ポンプを介して添加剤が注入される。純水及び添加剤の流路となる配管はチューブで形成されているため、チューブが折れ曲がったり、チューブ内にエアーや粉塵等の異物が侵入したりして、必要な分量の添加剤を純水に注入できないことがあった。そこで、添加剤が注入された加工液の導電率や比抵抗率等を計測し、この値に基づいて適切な分量の添加剤が注入されたか否かを判定する方法も検討されている。しかしながら、上述した方法では、導電率や比抵抗率等を計測する計測器に異常があると、適切な分量の添加剤が注入されていないにも関わらず、注入されたと誤判定する場合がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、添加剤の加工液への注入不良を適切に判定できる加工液供給装置を提供すること目的の一つとする。

本発明の一態様の加工液供給装置は、一端が液体供給源に接続され他端がウエーハを切削する切削装置に接続された流路に流れる純水となる液体に添加される帯電防止用の添加剤を収容する貯留容器と、流路に貯留容器の添加剤を注入する注入ポンプと、を備える加工液供給装置であって、流路内に液体が流れ添加剤が注入される間、所定間隔で貯留容器の重量を測定して電気信号に変換する重量測定手段と、重量測定手段からの電気信号を受信して、貯留容器の重量の測定値が所定比率で減少しているか否かを判断する判断手段と、判断手段が重量の測定値が所定比率で減少していないと判断した場合には注入不良であると警告を発する警告手段と、を備える。

この構成によれば、添加剤が収容された貯留容器から流路に流れる液体に注入ポンプを介して添加剤が注入される間、貯留容器の重量を重量測定手段で測定し、重量が減少しているか否かにより添加剤が液体に注入されているかどうかを判断する。これにより、重量が所定比率で減少していない場合は、所定量の添加剤が液体に注入されていないことがわかるため、添加剤の注入不良を適切に判断できる。また、貯留容器から流路までの間で詰まりが生じたことをすぐに検知することができる。

本発明の一態様の加工液供給装置においては、所定時間毎に複数の重量の測定値に基づいて最小二乗法を用いて一次関数直線の傾斜角度を算出し、減少する比率である傾斜角度が所定範囲外となった場合に所定比率で減少していないと判断する。

本発明によれば、添加剤の加工液への注入不良を適切に判定できる。

本実施の形態に係る切削装置に対する加工液供給構造の模式図である。 本実施の形態に係る添加剤が適切に注入される場合の動作を示す図である。 図２の場合における貯留容器の重量の測定値がプロットされた図である。 本実施の形態に係る添加剤が適切に注入されない場合の動作を示す図である。 図４の場合における貯留容器の重量の測定値がプロットされた図である。

以下、添付図面を参照して、切削装置に対する加工液供給構造について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置に対する加工液供給構造の模式図である。

図１に示すように、加工液供給装置２は、液体供給源２０から切削装置１の一対のノズル１６、１７に向けて供給される加工液に帯電防止用の添加剤Ａを注入するように構成されている。加工液の供給経路の最上流には、液体供給源２０が設置されている。液体供給源２０から延びる流路３１は、電磁弁３７を介して切削装置１におけるブレードカバー１１の継手部１３、１４に接続されている。ブレードカバー１１には内部流路が形成されており、内部流路はノズル１６、１７に接続されている。

切削装置１は、回転する切削ブレード１０をウエーハ（不図示）に接触させることによってウエーハを切削する。切削ブレード１０はスピンドル（不図示）の一端に装着されており、スピンドルの他端側に連結されるモータ（不図示）により回転される。切削ブレード１０は、例えば、ダイヤモンド等の砥粒をボンド材で結合してリング形状に形成された切削刃からなる。切削ブレード１０の上方はブレードカバー１１により覆われており、ブレードカバー１１は着脱ブロック１１ａとカバー本体１１ｂとにより構成されている。着脱ブロック１１ａがカバー本体１１ｂにボルトによって装着される際は、装着位置が位置決めピン１５により決められる。ブレードカバー１１には、切削ブレード１０を間に挟むように一対のノズル１６、１７が設けられており、ノズル１６、１７はそれぞれ切削ブレード１０の側面に向けて流路３１から供給される加工液を噴出する。

なお、切削ブレード１０は、ワッシャータイプでもハブタイプでもよい。また、ウエーハは、例えば、半導体基板に半導体デバイスが形成された半導体ウエーハでもよいし、無機材料基板に光デバイスが形成された光デバイスウエーハでもよいし、パッケージ基板、半導体デバイス形成前の半導体基板、光デバイス形成前の無機材料基板、酸化物ウエーハ、生セラミックス基板、圧電基板でもよい。

添加剤Ａの供給経路の上流には、添加剤Ａが収容される第１の添加剤容器２１及び第２の添加剤容器２２が設置されている。第１の添加剤容器２１及び第２の添加剤容器２２から貯留容器２６に向かう流路３２、流路３３には、それぞれ第１の移送ポンプ２３、第２の移送ポンプ２４が配設されている。第１の移送ポンプ２３、第２の移送ポンプ２４により、第１の添加剤容器２１、第２の添加剤容器２２に収容される添加剤Ａがそれぞれ流路３２、流路３３を通って貯留容器２６に移送される。

貯留容器２６から流路３１に向かう流路３５には、注入ポンプ２７が配設されている。注入ポンプ２７により、貯留容器２６に貯留される添加剤Ａが流路３５を通って流路３１に注入される。流路３１及び流路３５は接続されており、注入ポンプ２７により流路３１に注入された添加剤Ａは、液体供給源２０から供給された純水等の液体と流路３１内で混合される。混合された純水と添加剤Ａは、加工液として切削装置１のノズル１６、１７に供給される。

添加剤Ａとしては、例えば、アニオン系、カチオン系、ノニオン系等の有機添加剤や、アンモニア等の無機添加剤、炭酸ガス、界面活性剤を用いることができ、カチオン系の添加剤としては、例えば、ポリエチレンイミン、ジシアンジアミドを用いることができる。加工液に添加剤Ａが添加されることで、加工液が帯電することが防止される。

また、貯留容器２６内には、添加剤Ａの水位を検出する液面検出センサ２８が配設されている。液面検出センサ２８は移送ポンプ制御部２９に接続されており、移送ポンプ制御部２９は、第１の移送ポンプ２３及び第２の移送ポンプ２４の作動を制御している。液面検出センサ２８により貯留容器２６内における添加剤Ａの液面が所定の高さを下回ったことが検出されると、移送ポンプ制御部２９により、第１の移送ポンプ２３及び第２の移送ポンプ２４のいずれかが作動されて、第１の添加剤容器２１、第２の添加剤容器２２内の添加剤Ａが貯留容器２６に移送される。

このように、切削装置のノズルから噴出される加工液の帯電を防止するために、主加工液としての純水に帯電防止用の添加剤が添加される。上記のように加工液供給装置において、純水への添加剤の混合は、純水が流れる流路に、注入ポンプを介して添加剤が注入されることにより行われる。しかしながら、何らかの原因により所定量の添加剤が混合されない場合があった。これは、添加剤が流れる流路であるチューブが折れ曲がったり、チューブ内への異物の侵入により注入ポンプが空回りしたりすることで、添加剤が純水に注入されることが妨げられるためであるということが、本件発明者らによって発見された。

加工液に所定量の添加剤が注入されているか否かを確認するために、流路に計測器を配置して、添加剤が注入された加工液の導電率や比抵抗率等を計測し、加工液中の添加剤の濃度を測定する方法が検討された。しかしながら、添加剤の濃度が所定の値でなかった場合の原因として、上記のチューブの詰まりによる添加剤の注入不良の他に、計測器の故障や、純水と添加剤が十分に混合されていない箇所で計測したことが考えられ、原因を特定することが困難であった。そこで、本実施の形態では、添加剤が貯留される貯留容器の重量を重量測定手段で測定し、添加剤の減り具合を監視することにより、添加剤の注入不良を判断するとともに、添加剤が流れる流路に不具合が生じているかどうかを検知する。

以下、本実施の形態に係る重量測定手段４０と重量測定手段４０で測定された添加剤Ａの重量の減少を判断する構成について詳細に説明する。重量測定手段４０の上には貯留容器２６が配設され、重量測定手段４０は添加剤Ａが貯留される貯留容器２６の重量を測定する。重量測定手段４０は、例えば荷重変換器（ロードセル）で形成される。重量測定手段４０は、液体供給源２０から供給される純水が流れる流路３１に貯留容器２６の添加剤Ａが注入される間、所定間隔で貯留容器２６の重量を測定して電気信号に変換し、重量測定手段４０に接続される判断手段４１に電気信号を送信する。

判断手段４１は、重量測定手段４０から電気信号を所定間隔で受信して、この電気信号に基づいて、貯留容器２６の重量の測定値が所定比率で減少しているか否かを判断する。判断手段４１が重量の測定値は所定比率で減少していると判断した場合は、貯留容器２６内の添加剤Ａが所定の添加量で純水に混合されているとして、加工液の切削装置１への供給を継続する。判断手段４１が重量の測定値は所定比率で減少していないと判断した場合は、貯留容器２６内の添加剤Ａが所定の添加量で純水に注入されていないとして、警告手段４２に警告させるとともに、切削装置１での加工が一時停止される。これにより、切削装置１において、添加剤Ａが適切に添加されていない加工液を用いてウエーハが切削されることが防止される。

なお、移送ポンプ制御部２９及び判断手段４１は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。メモリには、例えば、各種処理を制御するためのプログラム等が記憶されている。

添加剤Ａが収容された貯留容器２６から流路３１に流れる純水に注入ポンプ２７を介して添加剤Ａが注入される間、貯留容器２６の重量を重量測定手段４０で監視する。これにより、貯留容器２６の重量が減少していない場合は、添加剤Ａが純水へ注入されていないことがわかるため、添加剤Ａの注入不良を適切に判断できる。また、貯留容器２６から流路３１までを接続する流路３５に詰まりが生じたことをすぐに検知できる。

次に、加工液供給装置２における添加剤Ａの注入動作について詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る添加剤が適切に注入される場合の動作を示す図である。図３は、図２の場合における貯留容器の重量の測定値がプロットされた図である。図４は、本実施の形態に係る添加剤が適切に注入されない場合の動作を示す図である。図５は、図４の場合における貯留容器の重量の測定値がプロットされた図である。図２及び図４において矢印は純水及び添加剤の流れを示している。図３及び図５において、横軸は時間、縦軸は重量を示している。

図２に示すように、電磁弁３７が開かれると、液体供給源２０から供給される純水が流路３１を流れる。注入ポンプ２７により、貯留容器２６内の添加剤Ａが流路３５を通って流路３１に注入され、流路３１内で純水と混合される。添加剤Ａが混合された加工液は切削装置１のノズル１６、１７（図１参照）に供給され、切削加工が開始される。添加剤Ａが流路３１に注入されることにより、貯留容器２６内の添加剤Ａは減少する。

このとき、貯留容器２６の重量は減少する。流路３１に貯留容器２６の添加剤Ａが注入される間、重量測定手段４０は貯留容器２６の重量を監視する。重量測定手段４０は、例えば１秒毎に貯留容器２６の重量を測定し、測定値を電気信号に変換して判断手段４１に送信する。

判断手段４１は、１秒毎に重量の測定値のデータを受信する。図３に示すように、判断手段４１は、１秒毎に取得されるデータの例えば６０秒間のプロットに基づいて、最小二乗法を用いて一次関数直線を求め、この傾斜角度θ１を算出する。そして、貯留容器２６の重量が減少する比率である傾斜角度θ１が、閾値となる角度αと比較される。傾斜角度θ１が角度α以上である場合、判断手段４１は貯留容器２６の重量は所定比率で減少していると例えば６１秒後に判断する。判断手段４１は、添加剤Ａが流路３１に所定の添加量で注入されているとして、電磁弁３７を開いたままにして加工液のノズル１６、１７（図１参照）への供給を継続する。

図４に示すように、切削が続行されているうちに、例えば流路３５に折れ曲がりや詰まりが生じると、貯留容器２６内の添加剤Ａが流路３５を通ることが妨げられる。添加剤Ａが流路３１に注入されることが妨げられることにより、貯留容器２６内の添加剤Ａの減少量は小さくなる。このとき、重量測定手段４０により測定される貯留容器２６の重量の変化量は小さくなる。重量測定手段４０は１秒毎に貯留容器２６の重量を測定し、測定値を電気信号として判断手段４１に送信する。

判断手段４１は、１秒毎にデータを受信する。図５に示すように、判断手段４１は、１秒毎に取得されるデータの例えば６０秒間のプロットに基づいて、最小二乗法による一次関数直線から、傾斜角度θ２を算出し、傾斜角度θ２を閾値の角度αと比較する。傾斜角度θ２が角度αより小さい場合、判断手段４１は貯留容器２６の重量は所定比率で減少していないと例えば６１秒後に判断する。判断手段４１は、添加剤Ａが流路３１に所定の添加量で注入されていないとして、警告手段４２に警告させる。また、判断手段４１は電磁弁３７を閉じさせて加工液の切削装置１（不図示）への供給を停止させるとともに、切削装置１でのウエーハの加工が一時停止される。

重量の測定が継続されるにつれて、プロットに基づいて算出される傾斜角度は変化する。このため、判断手段４１では、６０秒間の測定値のプロットによって６１秒後に重量が所定比率で減少しているか否かが判断された以後１秒毎に、傾斜角度が算出されて角度αと比較される。なお、重量測定手段４０が貯留容器２６の重量を測定する間隔は１秒でなくてもよく、判断手段４１が最小二乗法を用いて一次関数直線を求めるための重量の測定時間は６０秒間でなくてもよく、重量が所定比率で減少しているか否かを判断する時間は６１秒後でなくてもよい。これらの間隔及び時間は適宜設定することができる。また、閾値となる角度αは、加工液における添加剤Ａに添加量に応じて、適宜設定することができる。

このように、貯留容器２６から流路３１に流れる純水に注入ポンプ２７を介して添加剤Ａが注入される間、貯留容器２６の重量が重量測定手段４０に監視され、１秒毎に測定された重量の測定値が判断手段４１に送信される。判断手段４１は、６０秒間の重量のデータに基づいて、重量が減少しているか否かを６１秒後に判断し、以後１秒毎に判断を続ける。これにより、重量が所定比率で減少している否かをリアルタイムに検出できるため、所定量の添加剤Ａが純水へ注入されているか否かを適切に判断できる。また、添加剤Ａの減り具合を監視することにより、添加剤Ａの注入不良の原因が、貯留容器２６から流路３１までを接続する流路３５の折れ曲がりや詰まりであることをすぐに特定できる。これにより、流路３５としてのチューブのメンテナンスを行うことができる。

以上のように、本実施の形態に係る加工液供給装置２は、添加剤Ａが収容された貯留容器２６から流路３１に流れる液体に注入ポンプ２７を介して添加剤Ａが注入される間、貯留容器２６の重量を重量測定手段４０で測定し、重量が減少しているか否かにより添加剤Ａが液体に注入されているかどうかを判断する。これにより、重量が所定比率で減少していない場合は、所定量の添加剤Ａが純水に注入されていないことがわかるため、添加剤Ａの注入不良を適切に判断できる。また、貯留容器２６から流路３１までの間で詰まりが生じたことをすぐに検知することができる。

上記実施の形態においては、警告手段４２は特に限定されない。例えば、音声報知、表示報知、発光報知の少なくとも１つを用いて警告してもよい。

また、上記実施の形態においては、第１の添加剤容器２１及び第２の添加剤容器２２の２つ添加剤容器に収容される添加剤Ａを貯留容器２６に移送する構成したが、添加剤容器は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

また、上記実施の形態においては、貯留容器２６の重量の測定値に基づいて最小二乗法で一次関数直線を求め傾斜角度を算出する構成としたが、線形予測法は特に限定されない。また、傾斜角度との比較以外の方法で、重量の減少を判断してもよい。

また、上記実施の形態においては、重量測定手段４０としてロードセルを用いる構成としたが、貯留容器２６の重量を連続的に測定できれば圧力センサ等でもよい。

また、本実施の形態では、加工装置としてウエーハを切削する切削装置を例示して説明したが、この構成に限定されない。本発明は、液体を供給する他の加工装置に適用可能である。例えば、研削装置、研磨装置、レーザー加工装置、エッジトリミング装置、洗浄装置及びこれらを組み合わせたクラスター装置等の他の加工装置において液体を供給する際に適用されてもよい。例えば、アブレーション加工時に保護膜を形成する場合に適用されてもよく、洗浄装置において洗浄液を供給する場合に適用されてもよい。

また、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記各実施の形態を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

本実施の形態では、本発明をウエーハを切削加工する切削装置に適用した構成について説明したが、加工装置以外の液体を供給する装置に適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、添加剤の加工液への注入不良を適切に判定できるという効果を有し、特に加工液を供給する加工液供給装置に有用である。

１ 切削装置（加工装置）
２ 加工液供給装置
２０ 液体供給源
２６ 貯留容器
２７ 注入ポンプ
３１、３５ 流路
４０ 重量測定手段
４１ 判断手段
４２ 警告手段
Ａ 添加剤

Claims (2)

1. 一端が液体供給源に接続され他端がウエーハを切削する切削装置に接続された流路に流れる純水となる液体に添加される帯電防止用の添加剤を収容する貯留容器と、該流路に該貯留容器の該添加剤を注入する注入ポンプと、を備える加工液供給装置であって、
   該流路内に該液体が流れ該添加剤が注入される間、所定間隔で該貯留容器の重量を測定して電気信号に変換する重量測定手段と、
   該重量測定手段からの該電気信号を受信して、該貯留容器の該重量の測定値が所定比率で減少しているか否かを判断する判断手段と、
   該判断手段が該重量の測定値が該所定比率で減少していないと判断した場合には注入不良であると警告を発する警告手段と、
   を備える加工液供給装置。
2. 該判断手段は、所定時間毎に複数の該重量の測定値に基づいて最小二乗法を用いて一次関数直線の傾斜角度を算出し、減少する比率である該傾斜角度が所定範囲外となった場合に該所定比率で減少していないと判断する、請求項１記載の加工液供給装置。

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