JP7457521B2

JP7457521B2 - 水噴射装置

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Publication number: JP7457521B2
Application number: JP2020027173A
Authority: JP
Inventors: 大齋藤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2040-02-20
Also published as: JP2021130168A

Description

本発明は、水噴射装置に関する。

被加工物を保持して回転可能な保持手段と、加工具を装着し加工具を回転可能な加工手段と、被加工物に加工水を供給する水供給手段とを備える加工装置がある（たとえば特許文献１参照）。

このような加工装置では、保持手段の外周側から、ノズルによって加工水を供給するものもある。この場合、加工条件に応じて、加工水の着水位置を、２箇所で切り換えたいことがある。

例えば、加工具としての環状の砥石を用いて、保持手段に保持された被加工物の上面を研削する際には、回転する砥石の下面における被加工物に接触する円弧状の部分で、研削がなされる。そして、砥石の回転方向に応じて、加工水を円弧の一端に供給した方がよい場合と、加工水を円弧の中央に供給した方がよい場合とがある。このため、ノズルにおける加工水を噴射する方向を変更することによって、加工水の着水位置を切り換えている。

特開２０１９－０１３９８９号公報

しかしながら、ノズルにおける噴射方向の変更は、作業者によってノズルの向きを変更することによって行われる。このため、このノズルの位置の変更を実施すると、作業工数が増える。
その対策として、ノズルの向きを変更可能な駆動部を備えることが考えられる。しかし、この場合、駆動部と、駆動部を制御する制御部とが必要となるため、加工装置が大型化してしまう。

したがって、本発明の目的は、加工装置の大型化を抑制しながら、加工水の噴射方向を容易に切り換えることにある。

本発明の水噴射装置（本水噴射装置）は、互いに異なる少なくとも２方向のうち選択した該２方向のうちのいずれか１方向に向けて水を噴射する水噴射装置であって、水源に連通され、先端に噴射口を有する直管の水配管と、該水配管の延在方向に平行な方向から傾いて配置され、該噴射口に合流される一端、および、大気開放される他端を有する空気導入管と、該空気導入管に配置される開閉バルブと、該開閉バルブを開閉制御する制御部と、を備え、該噴射口が、先端に向かうにつれて径が大きくなる形状を有しており、該空気導入管の一端が、該噴射口の基端側に連結されており、該制御部は、該開閉バルブを閉じて、該水配管を流れる水を該噴射口から所定方向に向けて噴射させる、または、該開閉バルブを開いて該水配管を流れる水の流速によって該空気導入管から空気を導入し、該噴射口で該水と該空気とを合流させることにより、該水を、該噴射口から、該所定方向とは異なる方向に向けて噴射させる。

本水噴射装置は、複数の該空気導入管、および、各空気導入管に各々配置される複数の該開閉バルブを備えてもよく、前記制御部は、該複数の該開閉バルブを全て閉じる、または、該複数の該開閉バルブの内のいずれか１つを選択的に開くことにより、該噴射口からの該水の噴射方向を切換え可能であってもよい。

本水噴射装置では、制御部が、空気導入管に配置された開閉バルブの開閉状態を制御することにより、噴射口から噴射される水の方向を切り換えることができる。したがって、本水噴射装置では、水の噴射方向を切り換えるための駆動部等を必要としないので、装置の大型化を抑制しながら、水の噴射方向を容易に切り換えることが可能である。

研削装置の構成を示す斜視図である。研削水ノズルの構成を示す説明図である。図２に示した研削水ノズルから噴射される水の方向を変更した様子を示す説明図である。他の態様にかかる研削水ノズルの構成を示す説明図である。図４に示した研削水ノズルを噴射口側から示す説明図である。図４に示した研削水ノズルから噴射される水の方向を変更した様子を示す説明図である。図４に示した研削水ノズルから噴射される水の方向を変更した様子を示す説明図である。

図１に示す研削装置１は、加工装置の一例であり、被加工物としてのウェーハ１００に対して研削処理を行うための装置である。図１に示すウェーハ１００は、たとえば、円形の半導体ウェーハである。

ウェーハ１００の表面１０１には、図示しないデバイスが形成されている。表面１０１は、図１においては下方を向いており、保護テープ１０３が貼着されることによって保護されている。ウェーハ１００の裏面１０４は、研削加工が施される被加工面となる。

研削装置１は、Ｙ軸方向に延設された基台１０と、基台１０の上における＋Ｙ方向側に立設されたコラム１５とを備えている。

基台１０の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口が形成されている。この開口は、移動板１１および蛇腹状の防水カバー１２によって覆われている。

移動板１１の上には、チャックテーブル２０が備えられている。チャックテーブル２０は、ウェーハ１００を保持するための円板形状のテーブルであり、ポーラス材からなる保持面２１を備えている。保持面２１にウェーハ１００が載置された状態で、図示しない吸引源によって発揮される吸引力が保持面２１に伝達されることによって、ウェーハ１００が、保持面２１によって吸引保持される。

移動板１１には、防水カバー１２が伸縮自在に連結されている。チャックテーブル２０および移動板１１は、ウェーハ１００の研削加工の際に、基台１０の内部に配設されているＹ軸方向への移動手段によって、Ｙ軸方向に一体的に往復移動する。防水カバー１２は、移動板１１のＹ軸方向の移動に伴って伸縮する。

基台１０の上面におけるチャックテーブル２０の近傍には、厚みセンサ５５が取り付けられている。厚みセンサ５５は、保持面２１に保持されているウェーハ１００の厚みを測定する。

基台１０上のコラム１５の前面には、ウェーハ１００を研削する研削手段４０、および、研削手段４０を研削送り方向であるＺ軸方向に移動させる研削送り手段３０が設けられている。

研削送り手段３０は、Ｚ軸方向に平行な一対のガイドレール３１、このガイドレール３１上をスライドする移動テーブル３２、ガイドレール３１と平行なボールネジ３３、モータ３４、および、移動テーブル３２の前面（表面）に取り付けられたホルダ３５を備えている。ホルダ３５は、研削手段４０を保持している。

移動テーブル３２は、ガイドレール３１にスライド可能に設置されている。図示しないナット部が、移動テーブル３２の後面側（裏面側）に固定されている。このナット部には、ボールネジ３３が螺合されている。モータ３４は、ボールネジ３３の一端部に連結されている。

研削送り手段３０では、モータ３４がボールネジ３３を回転させることにより、移動テーブル３２が、ガイドレール３１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、移動テーブル３２に取り付けられたホルダ３５、および、ホルダ３５に保持された研削手段４０も、移動テーブル３２とともにＺ軸方向に移動する。このようにして、研削送り手段３０は、研削手段４０をＺ軸方向に沿って研削送りする。

研削手段４０は、ホルダ３５に固定されたスピンドルハウジング４１、スピンドルハウジング４１に回転可能に保持されたスピンドル４２、スピンドル４２を回転駆動するモータ４３、スピンドル４２の下端に取り付けられたホイールマウント４４、および、ホイールマウント４４の下面に着脱可能に接続された研削ホイール４５を備えている。

スピンドルハウジング４１は、Ｚ軸方向に延びるようにホルダ３５に保持されている。スピンドル４２は、チャックテーブル２０の保持面２１と直交するようにＺ軸方向に延び、スピンドルハウジング４１に回転可能に支持されている。

モータ４３は、スピンドル４２の上端側に連結されている。このモータ４３により、スピンドル４２は、Ｚ軸方向に延びる回転軸を中心として回転する。

ホイールマウント４４は、円板状に形成されており、スピンドル４２の下端（先端）に固定されて、スピンドル４２の回転に応じて回転する。ホイールマウント４４は、研削ホイール４５を支持している。

研削ホイール４５は、ホイールマウント４４と略同径を有するように形成されている。研削ホイール４５は、ステンレス等の金属材料から形成された円環状のホイール基台（環状基台）４６を含む。ホイール基台４６の下面には、全周にわたって、略直方体形状の複数の研削砥石４７が、環状に配置および固定されている。研削砥石４７は、スピンドル４２の回転に応じて回転することにより、チャックテーブル２０に保持されたウェーハ１００の裏面１０４を研削する。研削砥石４７は、加工具の一例である。

また、研削装置１は、研削装置１の各構成要素を制御する制御部５０を備えている。制御部５０は、制御プログラムに従って演算処理を行うＣＰＵ、および、メモリ等の記憶媒体等を備えている。制御部５０は、上述した研削装置１の各構成要素を制御して、ウェーハ１００に対して、作業者の所望とする加工を実施する。

また、移動板１１における＋Ｘ側かつ＋Ｙ側の端部には、研削水ノズル６０が取り付けられている。
研削水ノズル６０は、研削加工の際、チャックテーブル２０の外周側から、保持面２１に保持されているウェーハ１００の被研削面である裏面１０４に、研削水を供給するものもある。

本実施形態では、保持面２１に保持されているウェーハ１００の裏面１０４を研削する際には、回転する研削砥石４７の下面における裏面１０４に接触する円弧状の部分で、研削がなされる。そして、裏面１０４には、この円弧状の部分に対応する円弧状の軌跡４００が生じる。研削水ノズル６０は、たとえば、円弧状の軌跡４００の中央である第１着水点４０１、あるいは、この軌跡４００の一端の点である第２着水点４０２に研削水を着水させるように、研削水を供給する。

このために、研削水ノズル６０は、図１および図２に示すように、先端に噴射口７３を有する直管の水配管６７を備えている。本実施形態では、水配管６７は、研削水ノズル６０における保持面２１に向けて延びるノズル本体６１の中央に、ノズル本体６１と平行に延在するように設けられている。また、水配管６７は、水源バルブ７１を介して、水源６９に連通されている。

また、研削水ノズル６０は、空気導入管６３を有している。空気導入管６３は、水配管６７の延在方向に平行な方向から傾いて配置されており、ノズル本体６１の側面からノズル本体６１に導入されて、水配管６７の先端にある噴射口７３に連結されている。

すなわち、空気導入管６３は、水配管６７の噴射口７３に合流される一端、および、大気開放される他端を有している。空気導入管６３の他端側には、開閉バルブ６５が配置されている。したがって、空気導入管６３は、開閉バルブ６５を介して、大気開放されることが可能となっている。この開閉バルブ６５、および、噴射口７３に接続されている水源バルブ７１は、制御部５０によって開閉制御される。

本実施形態では、上述したように、研削加工の際、チャックテーブル２０の保持面２１に保持されているウェーハ１００の裏面１０４には、図１に示すように、研削砥石４７によって、円弧状の軌跡４００が生じる。
そして、本実施形態では、研削水ノズル６０のノズル本体６１（すなわち水配管６７）は、たとえば、この軌跡４００における中央の第１着水点４０１の方向である第１方向３０１（図２参照）を向いている。また、軌跡４００の一端の点である第２着水点４０２は、第１方向３０１とは異なる第２方向３０２（図３参照）に位置している。第１方向３０１は、所定方向の一例である。

制御部５０は、研削加工の際、作業者の指示等に基づいて、軌跡４００における第１着水点４０１に研削水を着水させようとする場合には、図２に示すように、水源バルブ７１を開くとともに、空気導入管６３に配置されている開閉バルブ６５を閉じる。これにより、制御部５０は、水配管６７を流れる水を、噴射口７３から、第１方向３０１に向けて噴射させる。その結果、噴射口７３から噴射された水が、第１着水点４０１に着水する。
なお、本実施形態に用いられている図では、開放されているバルブを白色（白抜き）で示す一方、閉じられているバルブを黒色（黒塗り）で示している。

一方、制御部５０は、軌跡４００の一端の点である第２着水点４０２に研削水を着水させようとする場合には、図３に示すように、水源バルブ７１を開くとともに、開閉バルブ６５を開く。これにより、制御部５０は、空気導入管６３の他端を大気に開放して、水配管６７を流れる水の流速によって、空気導入管６３から噴射口７３に向けて空気を導入する。これにより、制御部５０は、噴射口７３で、水配管６７からの水と空気導入管６３からの空気とを合流させることにより、噴射口７３から噴射される水配管６７からの水を、空気導入管６３からの空気で押して、第１方向３０１とは異なる第２方向３０２に向けて噴射させる。これにより、噴射口７３から噴射された水が、軌跡４００における第２着水点４０２に着水する。

以上のように、本実施形態では、空気導入管６３、開閉バルブ６５、水配管６７、および制御部５０が、互いに異なる少なくとも２方向（第１方向３０１および第２方向３０２）のうち選択した該２方向のうちのいずれか１方向に向けて水を噴射する、水噴射装置を構成している。

そして、本実施形態では、制御部５０が、空気導入管６３に配置された開閉バルブ６５の開閉状態を制御することにより、噴射口７３から噴射される水の方向を、第１方向３０１あるいは第２方向３０２の間で切り換えて、軌跡４００における第１着水点４０１あるいは第２着水点４０２に研削水を着水させることができる。したがって、本実施形態では、研削水ノズル６０の向きを変更することなく、水の噴射方向（すなわち、着水点の位置）を切り換えることができる。このため、本実施形態では、研削水ノズル６０の向きを変更するための駆動部等を必要としないので、装置の大型化を抑制しながら、水の噴射方向を容易に切り換えることが可能である。

なお、本実施形態では、研削水ノズル６０は、１つの空気導入管６３を備えるように構成されている。これに限らず、研削水ノズル６０は、複数の空気導入管、および、各空気導入管に配置される複数の開閉バルブを備えるように構成されていてもよい。

たとえば、図４、および、図４に示した研削水ノズル６０を噴射口７３側から示す図５に示す構成では、研削水ノズル６０は、図２に示した構成において、空気導入管６３および開閉バルブ６５に代えて、第１空気導入管８１および第２空気導入管８５、第１空気導入管８１に配置される第１開閉バルブ８３、ならびに、第２空気導入管８５に配置される第２開閉バルブ８７を備えている。

第１空気導入管８１および第１開閉バルブ８３は、図３に示した空気導入管６３および開閉バルブ６５と同様の構成を有し、同様に研削水ノズル６０に配置されている。

第２空気導入管８５は、第１空気導入管８１と同様に、水配管６７の延在方向に平行な方向から傾いて配置されており、ノズル本体６１の側面からノズル本体６１に導入されて、水配管６７の先端にある噴射口７３に連結されている。すなわち、第２空気導入管８５は、第１空気導入管８１と同様に、水配管６７の噴射口７３に合流される一端、および、大気開放される他端を有している。

第２開閉バルブ８７は、第２空気導入管８５の他端側に配置されている。第２空気導入管８５は、この第２開閉バルブ８７を介して、大気開放されることが可能となっている。第１開閉バルブ８３および第２開閉バルブ８７も、開閉バルブ６５等と同様に、制御部５０によって開閉制御される。

そして、第２空気導入管８５は、たとえば、水配管６７に関して第１空気導入管８１と対称形をなすように、すなわち、第１空気導入管８１とともに水配管６７を挟むように、研削水ノズル６０に配置されている。したがって、第１空気導入管８１および第２空気導入管８５は、一端において水配管６７の噴射口７３に合流するように、互いに傾斜している。
なお、第２空気導入管８５は、水配管６７に関して第１空気導入管８１と対称形をなすように配置されていなくてもよい。

この構成では、制御部５０は、第１着水点４０１に研削水を着水させようとする場合には、図４に示すように、水源バルブ７１を開くとともに、第１開閉バルブ８３および第２開閉バルブ８７を閉じる。これにより、制御部５０は、水配管６７を流れる水を、噴射口７３から、第１方向３０１に向けて噴射させる。その結果、噴射口７３から噴射された水が、軌跡４００における第１着水点４０１に着水する。

一方、制御部５０は、図１に示した軌跡４００の一端の点である第２着水点４０２に研削水を着水させようとする場合には、図６に示すように、水源バルブ７１を開くとともに、第１開閉バルブ８３を開き、第２開閉バルブ８７を閉じる。

これにより、制御部５０は、第１空気導入管８１の他端を大気に開放して、水配管６７を流れる水の流速によって、第１空気導入管８１から噴射口７３に向けて空気を導入する。これにより、図３を用いて示した開閉バルブ６５を開いた場合と同様に、噴射口７３から噴射された水が、軌跡４００における第２着水点４０２に着水する。

さらに、制御部５０は、図７に示すように、軌跡４００のさらに他の点である第３着水点４０３に研削水を着水させようとする場合には、水源バルブ７１を開くとともに、第１開閉バルブ８３を閉じ、第２開閉バルブ８７を開く。これにより、制御部５０は、第２空気導入管８５の他端を大気に開放して、第２空気導入管８５から噴射口７３に向けて空気を導入する。これにより、噴射口７３から噴射された水が、第２空気導入管８５からの空気で押されて、第１方向３０１および第２方向３０２とは異なる第３方向３０３に向けて噴射され、軌跡４００における第３着水点４０３に着水する。

このように、図４～図７に示す構成では、制御部５０は、第１開閉バルブ８３および第２開閉バルブ８７を閉じて、水配管６７を流れる水を噴射口７３から第１方向３０１に向けて噴射させることができる。また、制御部５０は、複数の開閉バルブ８３および８５の内のいずれか１つを選択的に開くことにより、噴射口７３からの水の噴射方向を、第２方向３０２および第３方向３０３の間で切換え可能である。この構成では、互いに異なる３つの方向に水を噴射し、互いに異なる３つの着水点に水を着水させることが可能となる。したがって、水の噴射および着水に関する自由度を高めることができる。

なお、３本以上の空気導入管と各空気導入管に開閉バルブとが研削水ノズル６０に配置されてもよい。この場合、制御部５０は、複数の開閉バルブの全てを閉める、あるいは、複数の開閉バルブの内のいずれか１つを選択的に開くことにより、噴射口７３からの水の噴射方向を切換え可能である。
つまり、制御部５０が、複数の開閉バルブの全てを閉めると、中央配管の延在方向で噴射口から水が噴射される。制御部５０が、複数の開閉バルブの内のいずれか１つを選択して開くと、開かれた開閉バルブが配設される空気導入管の延在方向で該噴射口から水が噴射される。

また、本実施形態では、たとえば、図３に示したように、開閉バルブ６５を開けることにより、噴射口７３から噴射される水配管６７からの水を、空気導入管６３からの空気で押して、第１方向とは異なる第２方向３０２に向けて噴射させることができる。この状態で、開閉バルブ６５を閉じた場合、本実施形態では、噴射口７３からの水の噴射方向は、第２方向３０２のままに維持される。したがって、作業者は、水の噴射方向を所望の方向に設定した後、水源バルブ７１以外の全ての開閉バルブを閉じてもよい。

１：研削装置、１０：基台、１５：コラム、
２０：チャックテーブル、２１：保持面、
３０：研削送り手段、４０：研削手段、４７：研削砥石、
５０：制御部、
６０：研削水ノズル、６１：ノズル本体、
６３：空気導入管、６５：開閉バルブ、
６７：水配管、６９：水源、７１：水源バルブ、７３：噴射口、
８１：第１空気導入管、８３：第１開閉バルブ、
８５：第２空気導入管、８７：第２開閉バルブ、
１００：ウェーハ、１０１：表面、１０３：保護テープ、１０４：裏面、
３０１：第１方向、３０２：第２方向、３０３：第３方向、
４００：軌跡、４０１：第１着水点、４０２：第２着水点、４０３：第３着水点

Claims

互いに異なる少なくとも２方向のうち選択した該２方向のうちのいずれか１方向に向けて水を噴射する水噴射装置であって、
水源に連通され、先端に噴射口を有する直管の水配管と、
該水配管の延在方向に平行な方向から傾いて配置され、該噴射口に合流される一端、および、大気開放される他端を有する空気導入管と、
該空気導入管に配置される開閉バルブと、
該開閉バルブを開閉制御する制御部と、を備え、
該噴射口が、先端に向かうにつれて径が大きくなる形状を有しており、該空気導入管の一端が、該噴射口の基端側に連結されており、
該制御部は、該開閉バルブを閉じて、該水配管を流れる水を該噴射口から所定方向に向けて噴射させる、または、該開閉バルブを開いて該水配管を流れる水の流速によって該空気導入管から空気を導入し、該噴射口で該水と該空気とを合流させることにより、該水を、該噴射口から、該所定方向とは異なる方向に向けて噴射させる、
水噴射装置。
複数の該空気導入管、および、各空気導入管に各々配置される複数の該開閉バルブを備え、
前記制御部は、該複数の該開閉バルブを全て閉じる、または、該複数の該開閉バルブの内のいずれか１つを選択的に開くことにより、該噴射口からの該水の噴射方向を切換え可能である、
請求項１記載の水噴射装置。