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技術 加工装置及び研削装置

出願人 株式会社ディスコ
発明者 布臺雄司
出願日 2002年5月8日 (18年7ヶ月経過) 出願番号 2002-132728
公開日 2003年11月18日 (17年1ヶ月経過) 公開番号 2003-326458
状態 未査定
技術分野 洗浄、機械加工 研削機械のドレッシング及び付属装置
主要キーワード 加工要素 研削品質 加工水 旋回動 研削状態 排水経路 チャック面 加工品質
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年11月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

加工時に加工水を使用する加工装置において、加工水の無駄な使用を防止して経済性を高める。

解決手段

被加工物を保持する保持手段17、18、19と、保持手段17、18、19に保持された被加工物に加工水を供給する加工水供給手段25と、被加工物に加工を施す加工手段21、22とを少なくとも備えた加工装置であって、加工水供給手段25から流出した加工水を集める集水手段27と、集水手段27から加工水供給手段25に加工水を流通させる循環経路29と、集水手段27から加工水を排水する排水経路30と、集水手段27から流出する加工水を循環経路29と排水経路30とに選択的に導く選択手段28とから構成される節水機構を備え、制御手段24による選択手段28の切り替えによって、加工に寄与していない加工水を、循環経路29を介して加工水供給手段25に流入させて再利用する。

概要

背景

加工要素被加工物に接触して加工が行われる加工装置においては、被加工物の冷却等を行うことにより加工品質を高めるために、加工中には接触部に対して加工水が供給される。このような加工装置としては、例えば図2に示す研削装置60がある。

この研削装置60は、板状物吸引保持して回転可能な保持手段61と、保持手段61に保持された板状物を研削する研削手段62とを備えており、研削手段62は、下部に研削砥石63が固着された研削ホイール64と、研削ホイール64を支持するマウンタ65と、ハウジング66によって回転可能に支持され垂直方向軸心を有するスピンドル67とから概ね構成され、スピンドル67、マウンタ65,研削ホイール64の内部には研削水流通路68が連通して形成されている。

例えば被加工物が半導体ウェーハの場合は、保持手段61において研削しようとする面を上にして半導体ウェーハWを保持し、スピンドル67の回転により研削ホイール64を回転させると共に研削手段62を下降させ(研削送りし)、回転する研削砥石63を半導体ウェーハWの面に接触させることによって、研削砥石63と接触する面を研削し、所望の厚さに仕上げることとしている。

また研削中は、研削砥石63と半導体ウェーハWとの摩擦により摩擦熱が生じるため、研削水流通路68を流れる研削水を研削ホイール64の流出部64aから流出させることにより、研削砥石63と半導体ウェーハWとの接触部を冷却して研削品質を向上させることとしている。

概要

加工時に加工水を使用する加工装置において、加工水の無駄な使用を防止して経済性を高める。

被加工物を保持する保持手段17、18、19と、保持手段17、18、19に保持された被加工物に加工水を供給する加工水供給手段25と、被加工物に加工を施す加工手段21、22とを少なくとも備えた加工装置であって、加工水供給手段25から流出した加工水を集める集水手段27と、集水手段27から加工水供給手段25に加工水を流通させる循環経路29と、集水手段27から加工水を排水する排水経路30と、集水手段27から流出する加工水を循環経路29と排水経路30とに選択的に導く選択手段28とから構成される節水機構を備え、制御手段24による選択手段28の切り替えによって、加工に寄与していない加工水を、循環経路29を介して加工水供給手段25に流入させて再利用する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
6件

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請求項1

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に加工水を供給する加工水供給手段と、該保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工手段とを少なくとも備えた加工装置であって、該加工水供給手段から流出した加工水を集める集水手段と、該集水手段から該加工水供給手段に加工水を流通させる循環経路と、該集水手段から加工水を排水する排水経路と、該集水手段から流出する加工水を該循環経路と該排水経路とに選択的に導く選択手段とから構成される節水機構を備えた加工装置。

請求項2

保持手段に保持された被加工物が加工手段によって加工されている間に供給されて加工に寄与した加工水は、選択手段によって排水経路に排水され、該加工手段のアイドリング運転中に供給され加工に寄与していない加工水は、該選択手段によって循環経路を介して加工水供給手段に流入する請求項1に記載の加工装置。

請求項3

循環経路には加工水処理手段が連結される請求項1または2に記載の加工装置。

請求項4

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に加工水を供給する加工水供給手段と、該保持手段に保持された被加工物を研削する研削手段とを少なくとも備えた研削装置であって、該加工水供給手段から流出した加工水を集める集水手段と、該集水手段から該加工水供給手段に加工水を流通させる循環経路と、該集水手段から加工水を排水する排水経路と、該集水手段から流出する加工水を該循環経路と該排水経路とに選択的に導く選択手段とから構成される節水機構を備えた研削装置。

請求項5

被加工物は半導体ウェーハである請求項4に記載の研削装置。

技術分野

0001

本発明は、加工水を使用して各種の加工を行う加工装置に関する。

背景技術

0002

加工要素被加工物に接触して加工が行われる加工装置においては、被加工物の冷却等を行うことにより加工品質を高めるために、加工中には接触部に対して加工水が供給される。このような加工装置としては、例えば図2に示す研削装置60がある。

0003

この研削装置60は、板状物吸引保持して回転可能な保持手段61と、保持手段61に保持された板状物を研削する研削手段62とを備えており、研削手段62は、下部に研削砥石63が固着された研削ホイール64と、研削ホイール64を支持するマウンタ65と、ハウジング66によって回転可能に支持され垂直方向軸心を有するスピンドル67とから概ね構成され、スピンドル67、マウンタ65,研削ホイール64の内部には研削水流通路68が連通して形成されている。

0004

例えば被加工物が半導体ウェーハの場合は、保持手段61において研削しようとする面を上にして半導体ウェーハWを保持し、スピンドル67の回転により研削ホイール64を回転させると共に研削手段62を下降させ(研削送りし)、回転する研削砥石63を半導体ウェーハWの面に接触させることによって、研削砥石63と接触する面を研削し、所望の厚さに仕上げることとしている。

0005

また研削中は、研削砥石63と半導体ウェーハWとの摩擦により摩擦熱が生じるため、研削水流通路68を流れる研削水を研削ホイール64の流出部64aから流出させることにより、研削砥石63と半導体ウェーハWとの接触部を冷却して研削品質を向上させることとしている。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、研削前及び半導体ウェーハWの置き換え時等の研削が行われていないアイドリング中においても、研削中と同様の環境(例えば保持手段61及び研削手段62の温度等)を維持するために、流出部64aから研削水を流出させたままにしておく必要がある。

0007

このアイドリング中に流出させる研削水は、直接研削には寄与していないために研削屑等によって汚染されていないにもかかわらず、研削に寄与した研削水と同様にすべて排水されており、極めて不経済である。特に半導体ウェーハの加工の場合には、半導体ウェーハの品質を低下させないために、研削水として高価な純水を用いる必要があるため、極めて不経済である。このような問題は、研削装置のみならず、加工水を使用する加工装置が共通に有する問題でもある。

0008

従って、加工水を使用する加工装置においては、加工水の無駄な使用を防止して経済性を高めることに課題を有している。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物に加工水を供給する加工水供給手段と、保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工手段とを少なくとも備えた加工装置であって、加工水供給手段から流出した加工水を集める集水手段と、集水手段から加工水供給手段に加工水を流通させる循環経路と、集水手段から加工水を排水する排水経路と、集水手段から流出する加工水を循環経路と排水経路とに選択的に導く選択手段とから構成される節水機構を備えた加工装置を提供する。

0010

そしてこの加工装置は、保持手段に保持された被加工物が加工手段によって加工されている間に供給されて加工に寄与した加工水は、選択手段によって排水経路に排水され、加工手段のアイドリング運転中に供給され加工に寄与していない加工水は、選択手段によって循環経路を介して加工水供給手段に流入すること、循環経路には加工水処理手段が連結されることを付加的要件とする。

0011

また本発明は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物に加工水を供給する加工水供給手段と、保持手段に保持された被加工物を研削する研削手段とを少なくとも備えた研削装置であって、加工水供給手段から流出した加工水を集める集水手段と、集水手段から加工水供給手段に加工水を流通させる循環経路と、集水手段から加工水を排水する排水経路と、集水手段から流出する加工水を循環経路と排水経路とに選択的に導く選択手段とから構成される節水機構を備えた研削装置を提供する。

0012

そしてこの研削装置は、被加工物が半導体ウェーハであることを付加的要件とする。

0013

このように構成される加工装置、研削装置においては、使用された加工水を流通させる循環経路と排水経路とを備え、アイドリング中に使用され加工に寄与していない加工水は循環経路を介して加工水供給手段に流入させ、実際の加工中に使用され加工に寄与した加工水は排水経路から排水させることとしたため、加工に寄与していない加工水は再利用可能となり、加工水の無駄を防止して経済性を向上させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明の加工装置の実施の形態の一例として、図1に示す研削装置10について説明する。まず研削装置10の概要について説明すると、研削装置10は、板状物を収容するカセット11、12と、カセット11からの板状物の搬出またはカセット12への板状物の搬入を行う搬出入手段13と、被加工物の位置合わせを行う中心合わせテーブル14と、被加工物を搬送する第一の搬送手段15及び第二の搬送手段16と、板状物を吸引保持するチャック面を有する3つの保持手段17、18、19と、保持手段17、18、19を自転及び公転可能に支持するターンテーブル20と、各保持手段に保持された板状物を研削する加工手段である第一の研削手段21及び第二の研削手段22と、研削後の板状物を洗浄する洗浄手段23と、研削装置10を制御する制御手段24と、第一の研削手段21及び第二の研削手段22に加工水である研削水を供給する加工水供給手段25と、加工水供給手段25から供給され流出した研削水を受け止める受止手段26と、受け止めた研削水を集める集水手段27と、集水手段27から流入する研削水を循環経路29または排水経路30に選択的に導く選択手段28と、選択手段28から加工水処理手段31へと研削水を導く循環経路29と、選択手段28からドレーンへと研削水を導き排水する排水経路30と、循環経路29から流入する研削水を処理する加工水処理手段31とから概ね構成される。そして、この研削装置10においては、少なくとも集水手段27と選択手段28と循環経路29と排水経路30とで節水機構55を構成している。

0015

カセット11には研削前の被加工物、例えば半導体ウェーハWが複数段に重ねて収納されており、搬出入手段13によって1枚ずつ取り出されて中心合わせテーブル14に載置される。そしてここで半導体ウェーハWの位置合わせが行われた後、第一の搬送手段15に吸着され第一の搬送手段15が旋回動することによって、保持手段17に半導体ウェーハWが載置される。

0016

次に、ターンテーブル20が所要角度(本実施の形態のように保持手段が3つの場合は120度)回転して半導体ウェーハWが載置された保持手段17が第一の研削手段21の直下に位置付けられる。このとき、ターンテーブル20の回転前に保持手段17が位置していた位置には、保持手段18が自動的に位置付けられる。そして、カセット11から次に研削する半導体ウェーハWが搬出されて中心合わせテーブル14に載置され、位置合わせがなされた後、第一の搬送手段15によって保持手段18に搬送されて載置される。一方、第一の研削手段21の直下に位置付けられた半導体ウェーハWは、第一の研削手段21の作用を受けて上面が研削される。ここでは例えば粗研削が行われる。

0017

そして粗研削が行われた後は、ターンテーブル22が所要角度回転し、保持手段17に保持された半導体ウェーハWが第二の研削手段22の直下に位置付けられ、第二の研削手段22の作用を受けて上面を研削される。ここでは例えば仕上げ研削が行われる。またこのとき保持手段18は第一の研削手段21の直下に位置付けられ、ここで第一の研削手段21の作用を受けて粗研削が行われる。

0018

第一の研削手段21及び第二の研削手段22は、起立した壁部32に対して上下動可能となっている。壁部32の内側の面には一対のガイドレール33、34及びボールネジ35、36が垂直方向に併設され、ボールネジ35はパルスモータ37に連結されパルスモータ37に駆動されて回転し、ボールネジ36はパルスモータ38に連結されパルスモータ38に駆動されて回転する構成となっている。

0019

第一の研削手段21は支持部39に固定されており、支持部39はガイドレール33に摺動可能に係合していると共に、支持部39の内部のナット(図示せず)がボールネジ35に螺合しており、ボールネジ35の回転に伴って支持部39及び第一の研削手段21が上下動する構成となっている。

0020

また、第二の研削手段22は、支持部40に固定されており、支持部40はガイドレール34に摺動可能に係合していると共に、支持部40の内部のナット(図示せず)がボールネジ36に螺合しており、ボールネジ36の回転に伴って支持部40及び第二の研削手段22が上下動する構成となっている。

0021

第一の研削手段21は、垂直方向の軸心を有するスピンドル41と、スピンドル41に連結されスピンドル41を回転駆動するモータ42と、スピンドル41の下端に形成されたマウンタ43と、マウンタ43に固定される研削ホイール44とから概ね構成されており、研削ホイール44の下面には粗研削用の研削砥石45が固着されている。

0022

一方、第二の研削手段22は、垂直方向の軸心を有するスピンドル46と、スピンドル46に連結されスピンドル46を回転駆動するモータ47と、スピンドル46の下端に形成されたマウンタ48と、マウンタ48に固定される研削ホイール49とから概ね構成されており、研削ホイール49の下面には仕上げ研削用の研削砥石50が固着されている。

0023

第一の研削手段21は、モータ42に駆動されてスピンドル41及び研削砥石45が回転すると共に、パルスモータ37に駆動されて第一の研削手段21が下降し(研削送りされ)、回転する研削砥石45が半導体ウェーハWに接触して押圧力を加えることにより、半導体ウェーハWの面を粗研削する。

0024

同様に、第二の研削手段22は、モータ47に駆動されてスピンドル46及び研削砥石50が回転すると共に、パルスモータ38に駆動されて第二の研削手段22が下降し(研削送りされ)、回転する研削砥石50が半導体ウェーハWに接触して押圧力を加えることにより、半導体ウェーハWの面を仕上げ研削する。

0025

仕上げ研削された半導体ウェーハWは、第二の搬送手段16によって洗浄手段23に搬送され、ここで研削屑や研削水が除去されてから搬出入手段13によってカセット12に収容される。

0026

第一の研削手段21、第二の研削手段22による研削の際には、加工水供給手段25からスピンドル41、46の内部にそれぞれ形成された加工水流通路51、52に加工水である研削水が流入し、その研削水が研削ホイール44、49から流出し、研削砥石45と半導体ウェーハWとの接触部、研削砥石50と半導体ウェーハWとの接触部に研削水がそれぞれ供給される。研削水としては、半導体ウェーハWの品質を低下させないために、純水が用いられる。

0027

そして研削ホイール44、49から流出した研削水は、研削中であれば、半導体ウェーハWと研削砥石45,50との接触部に供給されて加工に寄与してから受止手段26において受け止められた後、集水手段27に集められてから選択手段28に流れる。一方、実際の研削が行われていないがスピンドル41またはスピンドル46が回転しているアイドリングの間に研削ホイール44、49から流出した研削水は、加工に寄与せずにそのまま受止手段26において受け止められた後、集水手段27に集められてから選択手段28に流れる。

0028

選択手段28は、制御手段24による制御の下で、集水手段27から流入する研削水を循環経路29または排水経路30のいずれかに流す切り替え機能を有している。

0029

半導体ウェーハWが研削されている最中に使用され受止手段26に溜まった研削水は、加工に寄与することにより研削屑が混じって汚染された状態となっているため、制御手段24は、図1に示したように、集水手段27とドレーンとを連通させ、研削に寄与した使用済みの研削水をドレーンに排水する。

0030

一方、アイドリング中であれば、その間に使用された研削水は加工に寄与せず汚染されていないため、再利用可能である。従ってこの場合は、制御手段24による制御により、図1に示した状態から選択手段28をP方向に切り替えることにより、集水手段27と加工水処理手段31とを連通させ、アイドリング中に使用された研削水を循環経路29を介して加工水処理手段31へと導く。

0031

制御手段24において、研削中かアイドリング中かは、例えば第一の研削手段21、第二の研削手段22の上下方向の位置に基づいて判断することができる。第一の研削手段21、第二の研削手段22の上下動は、パルスモータ37、38に対するパルス数によって制御されるため、制御手段24においてそのパルス数を把握することにより第一の制御手段21、第二の制御手段22の上下方向の位置がわかる。そして、研削時は第一の研削手段21、第二の研削手段22が下降するため、ある一定の位置より下にあれば研削中、それより上の位置にあればアイドリング中と判断することができる。また、第一の研削手段21を構成するモータ42、第二の研削手段22を構成するモータ47の負荷電流の値によっても研削中かアイドリング中かを判断することができる。

0032

アイドリング中に使用された研削水には研削屑が混じっていないと考えられるが、研削中に発生した研削屑が受止手段26等に滞留してそれがアイドリング中に使用された研削水に混じって流されることもあるため、循環経路29に加工水処理手段31を設け、加工水処理手段31において濾過処理を行い、元の純水と同じ状態にして加工水供給手段25に供給するようにすることが望ましい。こうすることによって、アイドリングで使用した研削水を再利用することができるため、従来より大幅に無駄を減らして経済性を高めることができる。

0033

また、被加工物が半導体ウェーハの場合には、加工に寄与していない加工水のみを再利用することで、半導体ウェーハの品質の低下を防止することもできる。

0034

なお、研削状態からアイドリング状態に切り替わってすぐに選択手段28を循環経路29側に切り替えると、研削屑が混じって汚染された研削水が加工水処理手段31に流れてしまうおそれがあるため、制御手段24においてタイマ処理を行うことにより、研削状態からアイドリング状態に切り替わった後にある程度の時間をおいてから、選択手段28を循環経路29側に切り替えるようにすることが望ましい。このような処理を行うことにより循環経路29を流通する研削水がそのまま再利用できる状態となっていることが担保されている場合には、必ずしも加工水処理手段31は節水機構55に不可欠なものではない。

0035

一方、アイドリング状態から研削状態に切り替わったことを制御手段24が検出した時は、直ちに選択手段28をQ方向に切り替えることにより、加工に寄与して汚染された研削水をドレーンに排水することができる。

0036

なお、本実施の形態においては、加工装置として研削装置を例に挙げて説明したが、加工水を使用する他の加工装置、例えば切削装置等にも本発明を適用することができる。

発明の効果

0037

以上説明したように、本発明に係る加工装置及び研削装置においては、使用された加工水を流通させる循環経路と排水経路とを備え、アイドリング中に使用され加工に寄与していない加工水については循環経路に流通させ、実際の加工中に使用され加工に寄与した加工水については排水経路から排水させることとしたため、加工に寄与していない加工水は再利用可能となり、加工水の無駄を防止して経済性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0038

図1本発明に係る加工装置の一例である研削装置を示す斜視図である。
図2研削装置の構造を示す断面図である。

--

0039

10…研削装置11、12…カセット
13…搬出入手段 14…中心合わせテーブル
15…第一の搬送手段 16…第二の搬送手段
17、18、19…保持手段 20…ターンテーブル
21…第一の研削手段 22…第二の研削手段
23…洗浄手段 24…制御手段
25…加工水供給手段 26…受止手段
27…集水手段 28…選択手段 29…循環経路
30…排水経路31…加工水処理手段 32…壁部
33、34…ガイドレール35、36…ボールネジ
37、38…パルスモータ39、40…支持部
41…スピンドル42…モータ43…マウンタ
44…研削ホイール45…研削砥石
46…スピンドル 47…モータ 48…マウンタ
49…研削ホイール 50…研削砥石
51、52…加工水流通路55…節水機構
60…研削装置 61…保持手段 62…研削手段
63…研削砥石 64…研削ホイール
65…マウンタ 66…ハウジング
67…スピンドル 68…研削水流通路

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