(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するチャックテーブルに吸引力を作用せしめる加工装置のバキューム生成機構において、
吸引口と排出口と水供給口とを有する水封式バキュームポンプと、
該吸引口と該チャックテーブルとを連通し該チャックテーブルを通じて空気および該被加工物に供給された加工水の一部を吸引する吸引経路と、
該排出口と連通し該排出口から排出される封水と加工水を貯留する排水タンクと、
該排水タンクと該水供給口と連通し該排水タンクに貯留された封水と加工水とが混合された混合水を該水封式バキュームポンプに封水として循環せしめる循環経路と、
該循環経路に配設された循環水送給ポンプと、
該循環経路に配設され該水封式バキュームポンプに循環する該混合水を冷却する熱交換器と、
該水供給口と連通し冷水を該水封式バキュームポンプに封水として供給する給水経路と、
該給水経路に配設された開閉弁と、を具備しており、
該水封式バキュームポンプの起動時には、該開閉弁を開路させるとともに該水封式バキュームポンプを作動させ該給水経路から冷水を供給し、
該給水経路から所定量の冷水が封水として供給されたならば該開閉弁が閉路せしめられるとともに該循環水送給ポンプが作動せしめられ、該排水タンク内の該混合水が該循環経路および該熱交換器を通して該水封式バキュームポンプの該水供給口に封水として供給されることを特徴とする加工装置のバキューム生成機構。
【請求項２】
該熱交換器の冷却通路には、該被加工物に供給された加工水が、冷却媒体として該熱交換器へ流入されるように構成されている、請求項１記載の加工装置のバキューム生成機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削する研削装置や被加工物を切削する切削装置等の加工装置に装備されるバキューム生成機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエーハ等の被加工物を研削する研削装置や被加工物を切削する切削装置等の加工装置は、被加工物を吸引保持するチャックテーブルを備えている。このチャックテーブルは、保持する被加工物に吸引力を作用せしめるバキューム生成機構に接続されている。バキューム生成機構には、バキュームを生成するバキュームポンプとしてケーシングと羽根車が非接触の状態で作動する水封式バキュームポンプが一般に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
而して、上述した水封式バキュームポンプは、２０°Ｃ程度の冷水を封水として常時供給し、供給量に相当する量の封水を排出する必要がある。この水封式バキュームポンプに封水として供給される冷水は、１分間に５リットル（５リットル／分）程度の量が必要であり、相当多量に消費される。そこで、水封式バキュームポンプから排出された封水を循環して使用することにより、冷水の消費量を節約することができるが、排出された封水を循環して使用すると循環する封水の温度が１分間に２°Ｃ〜３°Ｃ上昇するため、水封式バキュームポンプが正常に稼働する限界温度（５０°Ｃ）に１０分足らずで到達してしまい長時間の連続稼働が困難となる。このような問題を解消するためには、循環経路に循環する封水を冷却するための熱交換器を配設すればよいが、水封式バキュームポンプを循環する封水は蒸発するため、この蒸発分を補うために冷水を常時補給する必要がある。
【０００４】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、冷水を補給する必要がなく完全循環式に構成することができる加工装置のバキューム生成機構を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルに吸引力を作用せしめる加工装置のバキューム生成機構において、
吸引口と排出口と水供給口とを有する水封式バキュームポンプと、
該吸引口と該チャックテーブルとを連通し該チャックテーブルを通じて空気および該被加工物に供給された加工水の一部を吸引する吸引経路と、
該排出口と連通し該排出口から排出される封水と加工水を貯留する排水タンクと、
該排水タンクと該水供給口と連通し該排水タンクに貯留された封水と加工水とが混合された混合水を該水封式バキュームポンプに封水として循環せしめる循環経路と、
該循環経路に配設された循環水送給ポンプと、
該循環経路に配設され該水封式バキュームポンプに循環する該混合水を冷却する熱交換器と、
該水供給口と連通し冷水を該水封式バキュームポンプに封水として供給する給水経路と、
該給水経路に配設された開閉弁と、を具備しており、
該水封式バキュームポンプの起動時には、該開閉弁を開路させるとともに該水封式バキュームポンプを作動させ該給水経路から冷水を供給し、
該給水経路から所定量の冷水が封水として供給されたならば該開閉弁が閉路せしめられるとともに該循環水送給ポンプが作動せしめられ、該排水タンク内の該混合水が該循環経路および該熱交換器を通して該水封式バキュームポンプの該水供給口に封水として供給されることを特徴とする加工装置のバキューム生成機構が提供される。
【０００６】
また、本発明によれば、該熱交換器の冷却通路には、該被加工物に供給された加工水が、冷却媒体として該熱交換器へ流入されるように構成されている、請求項１記載の加工装置のバキューム生成機構が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された加工装置のバキューム生成機構の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１には、本発明に従って構成されたバキューム生成機構を備えた加工装置としてのダイシング装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態におけるダイシング装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持するチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に装着された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の表面である載置面上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを後述するバキューム生成機構によって生成されるバキュームの吸引作用によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。なお、チャックテーブル３およびバキューム生成機構の具体的な構成については、後で詳細に説明する。
【０００９】
図示の実施形態におけるダイシング装置は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転駆動される回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２に装着された切削ブレード４３とを具備している。なお、切削ブレード４３の両側には加工水供給ノズル４４が配設されており、この加工水供給ノズル４４から加工水が上記吸着チャック３２に吸着保持された被加工物に供給されるようになっている。
【００１０】
図示の実施形態におけるダイシング装置は、上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２の表面に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりするための撮像機構５を具備している。この撮像機構５は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっている。また、ダイシング装置は、撮像機構５によって撮像された画像を表示する表示手段６を具備している。
【００１１】
図示の実施形態におけるダイシング装置は、被加工物としての半導体ウエーハ８をストックするカセット７を具備している。半導体ウエーハ８は、支持フレーム９にテープ１０によって支持されており、支持フレーム９に支持された状態で上記カセット７に収容される。なお、カセット７は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル７１上に載置される。
【００１２】
図示の実施形態におけるダイシング装置は、カセット７に収容された被加工物としての半導体ウエーハ８（支持フレーム９にテープ１０によって支持された状態）を被加工物載置領域１１に搬出する被加工物搬出手段１２と、該被加工物搬出手段１２によって搬出された半導体ウエーハ８を上記チャックテーブル３上に搬送する被加工物搬送手段１３と、チャックテーブル３で切削加工された半導体ウエーハ８を洗浄する洗浄手段１４と、チャックテーブル３で切削加工された半導体ウエーハ８を洗浄手段１４へ搬送する洗浄搬送手段１５を具備している。
【００１３】
次に、上述したダイシング装置の加工処理動作について簡単に説明する。
カセット７の所定位置に収容された支持フレーム９にテープ１０を介して支持された状態の半導体ウエーハ８（以下、支持フレーム９にテープ１０によって支持された状態の半導体ウエーハ８を単に半導体ウエーハ８という）は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル７１が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段１２が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ８を被加工物載置領域１１に搬出する。被加工物載置領域１１に搬出された半導体ウエーハ８は、被加工物搬送手段１３の旋回動作によって上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２の載置面に搬送され、後述するバキューム生成機構によって生成されるバキュームの吸引作用によって吸着チャック３２に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ８を吸引保持したチャックテーブル３は、撮像機構５の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像機構５の直下に位置付けられると、撮像機構５によって半導体ウエーハ８に形成されている切断ラインが検出され、スピンドルユニット４の割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節して精密位置合わせ作業が行われる。
【００１４】
その後、切削ブレード４３を所定の方向に回転させつつ、加工水供給ノズル４４から加工水を供給し、半導体ウエーハ８を吸引保持したチャックテーブル３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（切削ブレード４３の回転軸と直交する方向）に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウエーハ８は切削ブレード４３により所定の切断ライン（ストリート）に沿って切断される。即ち、切削ブレード４３は割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されて位置決めされたスピンドルユニット４に装着され、回転駆動されているので、チャックテーブル３を切削ブレード４３の下側に沿って切削送り方向に移動することにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウエーハ８は切削ブレード４３により所定の切断ラインに沿って切削される。切断ラインに沿って切断すると、半導体ウエーハ８は個々の半導体チップに分割される。分割された半導体チップは、テープ１０の作用によってバラバラにはならず、フレーム９に支持された半導体ウエーハ８の状態が維持されている。このようにして半導体ウエーハ８の切断が終了した後、半導体ウエーハ８を保持したチャックテーブル３は、最初に半導体ウエーハ８を吸引保持した位置に戻され、ここで後述するバキューム生成機構によって生成されるバキュームの作用が断たれ、半導体ウエーハ８の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ８は、洗浄搬送手段１５によって洗浄手段１４に搬送され、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ８は、被加工物搬送手段１３によって被加工物載置領域１１に搬出される。そして、半導体ウエーハ８は、被加工物搬出手段１２によってカセット７の所定位置に収納される。
【００１５】
次に、上述したチャックテーブル３およびバキューム生成機構の一実施形態について、図２を参照して説明する。
チャックテーブル３を構成する吸着チャック支持台３１は、ステンレス鋼等の金属材料によって円盤状に構成され、その下面中央部には回転軸部３１１が突出して形成されている。吸着チャック支持台３１の上面には上方が開放された円形状の凹部３１２が形成されており、この凹部３１２は回転軸部３１１に設けられた連通路３１３と連通している。チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２は、ポーラスセラミック盤によって形成され、上記吸着チャック支持台３１に形成された凹部３１２に嵌合されている。このように構成されたチャックテーブル３は、回転軸部３１１に設けられた連通路３１３がバキューム生成機構１００に連通される。また、チャックテーブル３の移動経路に沿ってその両側には、上記加工水供給ノズル４４からチャックテーブル３に保持された被加工物である半導体ウエーハ８に供給された加工水を受けるトレイ４５が配設されている。
【００１６】
図示の実施形態におけるバキューム生成機構１００は、バキューム生成源としての水封式バキュームポンプ１１０を具備している。この水封式バキュームポンプ１１０は、吸引口１１１と排出口１１２と水供給口１１３とを備えており、水供給口１１３から封水を導入し吸引口１１１から上記チャックテーブル３を通して空気および被加工物に供給された加工水の一部を吸引するとともに、排出口１１２から封水と吸引した空気および加工水を排出する。このように構成された水封式バキュームポンプ１１０の吸引口１１１は、上記吸着チャック支持台３１の回転軸部３１１に設けられた連通路３１３と吸引経路１２０を介して連通される。この吸引経路１２０には、連通路３１３側から吸引口１１１側への流通は許容するが吸引口１１１側から連通路３１３側への流通を遮断する逆止弁１２１が配設されている。また、水封式バキュームポンプ１１０の排出口１１２は、排水経路１３０を介して排水タンク１４０に連通されている。排水タンク１４０は、水封式バキュームポンプ１１０の排出口１１２から排出される封水と吸引された空気および加工水を導入し、封水および加工水と空気を分離して空気を大気に放出するとともに、封水と加工水との混合水を貯留する。排水タンク１４０の下部には排出管１４１が接続されており、この排出管１４１に開閉弁１４２が配設されている。また、排水タンク１４０の中央部より上側にはオーバーフロー管１４３の一端が接続されており、このオーバーフロー管１４３の他端が上記排出管１４１における開閉弁１４２より排出側に接続されている。
【００１７】
水封式バキュームポンプ１１０の水供給口１１３は、給水経路１５０を介して市水等の冷水を貯留する給水タンク１６０に連通されている。給水経路１５０には電磁開閉弁１５１が配設されている。この電磁開閉弁１５１は除勢されているときには図示のように閉路しており、付勢されると開路するように構成されている。
【００１８】
図示の実施形態におけるバキューム生成機構１００は、上記排水タンク１４０の下部と上記給水経路１５０における電磁開閉弁１５１より水供給口１１３とを連通する循環経路１７０を備えている。この循環経路１７０には、循環水送給ポンプ１７１および熱交換器１８０が配設されている。熱交換器１８０の被冷却通路１８１に循環経路１７０が接続され、該熱交換器１８０の冷却通路１８２に上記チャックテーブル３に保持された被加工物に供給された加工水を受けるトレイ４５に一端を接続した加工水排出管１９０の他端が接続されている。このように、図示の実施形態における熱交換器１８０は、被加工物に供給された加工水が冷却媒体として流入されるように構成されている。なお、上記水封式バキュームポンプ１１０、電磁開閉弁１５１および循環水送給ポンプ１７１は、図示しない制御手段によって制御されるようになっている。
【００１９】
図示の実施形態におけるバキューム生成機構１００は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図示しない制御手段によってバキューム生成機構１００の作動が指示されると、電磁開閉弁１５１が付勢されて開路せしめられるとともに水封式バキュームポンプ１１０が作動される。この結果、給水タンク１６０内の冷水が給水経路１５０を通って水封式バキュームポンプ１１０の水供給口１１３に封水として供給される。一方、水封式バキュームポンプ１１０が作動すると、水供給口１１３が負圧となり吸引経路１２０、チャックテーブル３の連通路３１３および凹部３１２、ポーラスセラミック盤からなる吸着チャック３２を通じて空気および被加工物に供給された加工水の一部を吸引する。このようにして水封式バキュームポンプ１１０に導入された封水と加工水および空気は、排出口１１２から排水経路１３０を介して排水タンク１４０に排出される。排水タンク１４０に排出された封水と加工水および空気は、ここで気液分離され、空気は大気に放出されとともに、封水および加工水が排水タンク１４０に混合水として貯留される。
【００２０】
上記作動により所定量の冷水が封水として供給されたならば、図示しない制御手段によって電磁開閉弁１５１が除勢されて閉路せしめられるとともに循環水送給ポンプ１７１が作動せしめられる。この結果、排水タンク１４０内の封水と加工水との混合水が循環経路１７０および熱交換器１８０の被冷却通路１８１を通して水封式バキュームポンプ１１０の水供給口１１３に封水として供給される。なお、混合水が熱交換器１８０の被冷却通路１８１を通過する際に、熱交換器１８０の冷却通路１８２には上記トレイ４５に受けられた使用済みの加工水が加工水排出管１９０を通して流通しているので、この加工水によって混合水は冷却される。このように、水封式バキュームポンプ１１０に封水として供給される混合水は熱交換器１８０を通過することによって冷却されるので、循環する混合水の温度上昇を防ぐことができる。なお、図示の実施形態においては、熱交換器１８０において混合水を冷却するための冷却媒体として、チャックテーブル３に保持された被加工物に供給された加工水を利用しているので、冷却用水の供給手段または空気冷却手段を設ける必要がないため、コストの低減を図ることができる。また、上記のように混合水が封水として水封式バキュームポンプ１１０を循環している間に混合水は蒸発するが、図示の実施形態においては上述したように被加工物に供給された加工水の一部が水封式バキュームポンプ１１０に吸引され排水タンク１４０内の混合水に混入されるので、上記蒸発分を補うことができる。即ち、水封式バキュームポンプ１１０に吸引される加工水の吸引量は１分間に１０〜２０ｃｃ（１０〜２０ｃｃ／分）程度であり、上記蒸発分を十分に補うことができる。従って、水封式バキュームポンプ１１０の混合水による作動中に、冷水を補給する必要がなく完全循環式に構成することができる。このように、図示の実施形態においては完全循環式のバキューム生成機構１００を構成することができるので、上記電磁開閉弁１５１を開路して供給する冷水は水封式バキュームポンプ１１０の起動時に所定量補給すればよいので、冷水の消費量を大幅に節減することができる。
【００２１】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではない。例えば、実施形態においては循環経路１７０に循環水送給ポンプ１７１を配設した例を示したが、水封式バキュームポンプ１１０の能力が大きい場合にはこのポンプは必ずしも必要ではない。また、実施形態においては切削装置としてのダイシング装置に本発明を適用した例を示したが、本発明は研削装置等の加工水を使用する他の加工装置に適用することも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による加工装置のバキューム生成機構は以上のように構成されているので、次の作用効果を奏する。
【００２３】
即ち、本発明によれば、排水タンクに貯留された封水と加工水との混合水を水封式バキュームポンプに循環せしめる循環経路に熱交換器を配設して混合水を冷却するとともに、被加工物に供給された加工水の一部を吸引するようにしたので、封水の蒸発による消費を補うことができ、作動中に冷水を補給する必要がない完全循環式のバキューム生成機構を構成することができる。従って、水封式バキュームポンプの起動時に所定量の冷水を補給すればよいので、冷水の消費量を大幅に節減することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、上記熱交換器導入される冷却媒体として、チャックテーブルに保持された被加工物に供給された使用済みの加工水を利用しているので、冷却用水の供給手段または空気冷却手段を設ける必要がないため、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバキューム生成機構を適用する加工装置としてのダイシング装置の斜視図。
【図２】本発明に従って構成されたバキューム生成機構のブロック構成図。
【符号の説明】
２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
３１：吸着チャック支持台
３２：吸着チャック
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：切削ブレード
５：撮像機構
６：表示手段
７：カセット
７１：カセットテーブル
８：半導体ウエーハ
９：支持フレーム
１０：テープ
１１：被加工物載置領域
１２：被加工物搬出手段
１３：被加工物搬送手段
１４：洗浄手段
１５：洗浄搬送手段
１００：バキューム生成機構
１１０：水封式バキュームポンプ
１１１：水封式バキュームポンプの吸引口
１１２：水封式バキュームポンプの排出口
１１３：水封式バキュームポンプの水供給口
１２０：吸引経路
１２１：逆止弁
１３０：排水経路
１４０：排水タンク
１４１：排出管
１４２：開閉弁
１４３：オーバーフロー管
１５０：給水経路
１５１：電磁開閉弁
１６０：給水タンク
１７０：循環経路
１７１：循環水送給ポンプ
１８０：熱交換器
１８１：熱交換器の被冷却通路
１８２：熱交換器の冷却通路
１９０：加工水排出管
【図１】
0004608074.tif 000002
【図２】
0004608074.tif 000003