JP6767803B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、保持手段で保持された被加工物に研削や研磨等の加工を施す加工装置に関する。

半導体ウエーハ等の板状の被加工物は、例えば、砥粒径の大きな研削砥石で仕上げ厚み程度まで薄くする粗研削、砥粒径の小さな研削砥石で被加工面の平坦性を高める仕上げ研削、被加工面を鏡面に加工する研磨を含む一連のステップで加工された後、切削装置等により分割されて個々のデバイス等となり、各種電子機器等に利用されている。被加工物の加工には、例えば、回転する円形のターンテーブルと、ターンテーブル上に自転可能に配設され被加工物を吸引保持する保持テーブルと、ターンテーブルの上方で周方向に配置された複数の加工手段（粗研削手段、仕上げ研削手段、及び研磨手段）とを備える加工装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。そして、保持テーブルの底面側には、回転軸の一端が接続されている。

保持テーブルの保持面は、例えば回転軸の内部に形成された吸引流路を介して、真空発生装置等からなる吸引源と連通しており、吸引源が生み出す吸引力が吸引流路を介して保持面に伝達されることで、保持テーブルは保持面上で被加工物を吸引保持することができる。そして、保持テーブルと吸引源との間にはロータリージョイント（例えば、特許文献２参照）が配設されており、ロータリージョイントは、吸引源で生み出される吸引力を回転軸の吸引流路に遺漏無く伝達させる役割を果たしている。

特開２０１２−０７６１９８号公報 特開２００４−０１９９１２号公報

上記特許文献２に記載されているようなロータリージョイントは、保持テーブルに固定された回転軸を囲繞するハウジングを備えており、ハウジングに形成される流路と回転軸に形成される吸引流路とを連通させ、回転軸が回転している最中でも保持テーブルの保持面と吸引源とを連通させることができる。

ロータリージョイントは、流路内からの流体の漏れを防ぎつつも、回転軸の回転運動を妨げてはならない。ロータリージョイントのハウジングの内周面と回転軸との外周面とを完全に密着させてしまえば、流体漏れは防ぐことが可能となるが、回転軸は接触面の摩擦力によって回転が妨げられる。そこで、ロータリージョイントの内部には、流体の漏れを防止するメカニカルシールが配設されている。メカニカルシールは、例えば、スプリング等により回転軸の軸方向に動くことが可能でかつ回転軸と共に回転する回転密封環と、軸方向に動かずかつ回転しない固定密封環とを備えている。そして、スプリングの力によって回転密封環が固定密封環に押し付けられ、回転密封環の回転軸に垂直な摺動面と固定密封環の回転軸に垂直な摺動面とが互いに接触し、回転密封環と固定密封環とが相対的に回転することで、ハウジングと回転軸との間にミクロン単位の隙間を設けて回転軸の回転がハウジングにより妨げられることがないようにしつつ、流路内からの流体漏れを最小限に止めることができる。また、ハウジングと回転軸との間のミクロン単位の隙間（所謂シール空間）に水を供給し、シール空間内をこの水で満たすことで、ロータリージョイント内を通る流体（例えば、エア）に対するシール性を高めることができ、かつ、メカニカルシールにおけるシール面の冷却を可能にする。

加工装置では、研削加工中に保持テーブルで被加工物を吸引保持しているが、保持テーブルの保持面と被加工物の被保持面との僅かな隙間、又は、被加工物の外周縁と保持面との隙間から研削水を吸引しながら研削を行っている。すなわち、保持テーブルで保持される被加工物上に研削手段等を介して供給される研削水を、保持テーブルの保持面から吸水し、吸水した研削水をロータリージョイントに通水しながら研削を行っている。研削水をロータリージョイントに通水させることで、回転軸の回転によりメカニカルシールを介して発生する摩擦熱によるロータリージョイントの不具合の発生を防ぎ、また、ロータリージョイントのシール空間内を水で満たしシール性を高めている。

しかし、研削加工の態様によっては、研削加工中にロータリージョイントに研削水を通水させることができない場合もある。例えば、被加工物の被加工面と反対側の面に保護テープが貼着されており、この保護テープの外周部が環状フレームに貼着されることで、被加工物が環状フレームによって支持された状態になっている場合には、保持テーブルの保持面が保護テープで全て覆われるため、保持面から研削水を吸水できずロータリージョイントに通水することができない。また、吸引源の吸引力を強めて保持テーブルの保持面に被加工物を強力に吸引保持する場合においても、保持面から研削水を吸水できずロータリージョイントに通水することができない。そのため、回転軸が回転することで発生する摩擦熱によって、ロータリージョイントのシール空間内の水が気化し、ロータリージョイント内部が乾燥されてしまう場合がある。その結果、摩擦熱がさらに大きくなりロータリージョイントが破損する場合がある。

研削水のロータリージョイントへの通水は、保持テーブルから研磨加工済みの被加工物を搬出した後にも行うことができる。すなわち、保持テーブルから被加工物を搬出する際には、エア供給源から保持テーブルの保持面に対してエアを供給して、エアの噴射圧力によって被加工物を保持面から押し上げて、保持テーブルによる吸引保持から被加工物を解放している。そのため、被加工物が保持面から離脱した後、ロータリージョイントに水を通水することができる。しかし、一枚の被加工物に対する粗研削、仕上げ研削、及び研磨を含む一連の加工ステップを完了するまで、保持テーブルは被加工物を長時間吸引保持し続けることになる。また、サファイア基板やＳｉＣ基板のように硬い被加工物を研削する場合には、研削に多くの時間が掛かるため、保持テーブルによる被加工物の吸引保持も通常より長い間行われることになる。そのため、保持テーブルの被加工物の吸引保持解放の際に通水した水が、一枚の被加工物に対する粗研削〜研磨が終わる頃には蒸発してしまい、回転軸が回転することで発生する摩擦熱によってロータリージョイントが破損する場合がある。

よって、加工装置においては、保持テーブルの保持面からロータリージョイントに研削水を通水させることが難しい場合であっても、ロータリージョイントに効率よく水を通水させることで摩擦熱を下げて、摩擦熱を原因とするロータリージョイントの破損が生じないようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、被加工物を吸引保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工具で加工する加工手段と、を備える加工装置であって、該保持手段は、被加工物を吸引保持する保持部を備える保持テーブルと、該保持テーブルの中央に一端を固定した回転軸と、該回転軸を隙間を設けて囲繞する筒状のロータリージョイントと、該回転軸を回転させる回転手段と、を備え、該回転軸は、該保持テーブルの該保持部に連通させ該隙間とつながった吸引路を備え、該ロータリージョイントは、該吸引路と吸引源とを連通させる連通路と、該連通路に研削加工で発生する加工熱によって加温されていない水を該隙間を通して直接供給する水供給路と、該水供給路から該連通路に供給する加温されていない該水の量を調整する絞り部と、を備え、該絞り部で調整された所定の流量の加温されていない該水を該隙間を通して該連通路に直接供給して該回転軸と該ロータリージョイントとの間の該隙間に加温されていない該水を介在させ、該水を該吸引源によって排水させつつ、該ロータリージョイントと該回転軸とを冷却させるとともに、該ロータリージョイント内を加温されていない該水で潤わせて水シールを形成させる加工装置である。

本発明に掛かる加工装置は、保持テーブルに一端を固定する回転軸は、保持テーブルの保持部に連通させ回転軸とロータリージョイントとの隙間につながった吸引路を備え、ロータリージョイントには、吸引路と吸引源とを連通させる連通路と、連通路に研削加工で発生する加工熱によって加温されていない水を隙間を通して直接供給する水供給路と、水供給路から連通路に供給する加温されていない該水の量を調整する絞り部と、を備えているため、保持テーブルの保持面が保護テープ等で覆われており保持面からロータリージョイントに研削水を通水させることが難しい場合であっても、絞り部で連通路に隙間を通して直接供給する加温されていない該水の量を調整させて回転軸とロータリージョイントとの間の隙間に加温されていない該水を介在させ水シールを形成させ、さらに、熱を奪った該水を吸引源によって排水させることで、研削から研磨までの一連の加工中に回転軸の回転により発生する摩擦熱を下げて、ロータリージョイント及び回転軸に破損が生じることを防ぐことができる。また、ロータリージョイントの内部に通水させる該水は、研削水ではなく、研削加工で発生する加工熱によって加温されていない水であるため、一連の加工中に発生する摩擦熱をより効果的に下げることができる。

加工装置の一例を示す斜視図である。 研削手段及び保持手段の構造の一例を示す縦断面図である。 保持手段で保持された被加工物を研磨手段で研磨している状態を示す断面図である。 環状フレームで支持された被加工物を吸引保持する保持テーブルを備えた保持手段の一例を示す縦断面図である。 環状フレームで支持された被加工物を研磨手段で研磨している状態を示す断面図である。

図１に示す加工装置１は、研削手段７Ａ，７Ｂと研磨手段４とを備える加工装置であって、各保持手段３Ａ〜３Ｄを構成する各保持テーブル３０に保持された被加工物Ｗを、研削手段７Ａ，７Ｂにより研削し、さらに、研磨手段４により研磨する装置である。加工装置１は、例えば、第１の装置ベース１０の後方（＋Ｙ方向側）に第２の装置ベース１１を連結して構成している。第１の装置ベース１０上は、被加工物Ｗの搬出入等が行われる領域である搬出入領域Ａとなっている。第２の装置ベース１１上は、研削手段７Ａ，７Ｂ又は研磨手段４によって保持手段３Ａ〜３Ｄに保持された被加工物Ｗの加工が行われる領域である加工領域Ｂとなっている。

第１の装置ベース１０の正面側（−Ｙ方向側）には、例えば、第１のカセット載置部１５０及び第２のカセット載置部１５１が設けられており、第１のカセット載置部１５０には加工前の被加工物Ｗが収容される第１のカセット１５０ａが載置され、第２のカセット載置部１５１には加工後の被加工物Ｗを収容する第２のカセット１５１ａが載置される。

第１のカセット１５０ａの前方（＋Ｙ方向側）には、第１のカセット１５０ａから加工前の被加工物Ｗを搬出するとともに加工後の被加工物Ｗを第２のカセット１５１ａに搬入するロボット１５５が配設されている。ロボット１５５に隣接する位置には、仮置き領域１５２が設けられており、仮置き領域１５２には位置合わせ手段１５３が配設されている。位置合わせ手段１５３は、第１のカセット１５０ａから搬出され仮置き領域１５２に載置された被加工物Ｗを所定の位置に位置合わせする。

位置合わせ手段１５３と隣接する位置には、被加工物Ｗを保持した状態で旋回するローディングアーム１５４ａが配置されている。ローディングアーム１５４ａは、位置合わせ手段１５３において位置合わせされた被加工物Ｗを保持し、加工領域Ｂ内に配設されているいずれかの保持テーブル３０へ搬送する。ローディングアーム１５４ａの隣には、加工後の被加工物Ｗを保持した状態で旋回するアンローディングアーム１５４ｂが設けられている。アンローディングアーム１５４ｂと近接する位置には、アンローディングアーム１５４ｂにより搬送された加工後の被加工物Ｗを洗浄する洗浄手段１５６が配置されている。洗浄手段１５６により洗浄された被加工物Ｗは、ロボット１５５により第２のカセット１５１ａに搬入される。

第２の装置ベース１１上の後方（＋Ｙ方向側）には第１のコラム１２が立設されており、第１のコラム１２の−Ｙ方向側の側面には研削送り手段２０が配設されている。研削送り手段２０は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ２００と、ボールネジ２００と平行に配設された一対のガイドレール２０１と、ボールネジ２００に連結しボールネジ２００を回動させるモータ２０２と、内部のナットがボールネジ２００に螺合し側部がガイドレール２０１に摺接する昇降板２０３と、昇降板２０３に連結され研削手段７Ａを保持するホルダ２０４とを備えており、モータ２０２がボールネジ２００を回動させると、これに伴い昇降板２０３がガイドレール２０１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ２０４に保持された研削手段７ＡがＺ軸方向に研削送りされる。

研削手段７Ａは、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であるスピンドル７０と、スピンドル７０を回転可能に支持するハウジング７１と、スピンドル７０を回転駆動するモータ７２と、スピンドル７０の下端に接続された円形状のマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に接続された研削ホイール７４とを備える。そして、被加工物Ｗを研削加工する加工具である研削ホイール７４は、ホイール基台７４１と、ホイール基台７４１の底面に環状に配設された略直方体形状の複数の研削砥石７４０ａとを備える。研削砥石７４０ａは、例えば、レジンボンドやメタルボンド等でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。なお、研削砥石７４０ａの形状は、環状に一体に形成されているものでもよい。研削砥石７４０ａは、例えば、粗研削に用いられる砥石であり、砥石中に含まれる砥粒が比較的大きな砥石である。すなわち、研削手段７Ａは、被加工物Ｗに対して粗研削を施すための研削手段となる。

図２に示すように、スピンドル７０の内部には、研削水の通り道となる流路７０ａが、スピンドル７０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して形成されており、流路７０ａは、さらにマウント７３を通り、ホイール基台７４１に形成された流路７０ｂに連通している。流路７０ｂは、ホイール基台７４１の内部においてスピンドル７０の軸方向と直交する方向に、ホイール基台７４１の周方向に一定の間隔をおいて配設されており、ホイール基台７４１の底面において研削砥石７４０ａに向かって研削水を噴出できるように開口している。

図１に示すように、第２の装置ベース１１上の後方（＋Ｙ方向側）には、第２のコラム１３が第１のコラム１２にＸ軸方向に並列して立設されており、第２のコラム１３の−Ｙ方向側の側面には研削送り手段２０が配設されている。第２のコラム１３に配設された研削送り手段２０は、研削手段７ＢをＺ軸方向に研削送りする。研削手段７Ｂは、砥石中に含まれる砥粒が比較的小さな仕上げ研削用の研削砥石７４０ｂを備えており、その他の構成は研削手段７Ａと同様となっている。すなわち、研削手段７Ｂは、被加工物Ｗに対して仕上げ研削を施すための研削手段となる。

研削手段７Ａ、７Ｂには、研削手段７Ａ、７Ｂに研削水を供給する研削水供給手段８が接続されている。研削水供給手段８は、例えば、水源となるポンプ等からなる研削水供給源８０と、研削水供給源８０に接続されスピンドル７０内部の流路７０ａと連通する配管８１とから構成されている。なお、研削水供給手段８は、研削水を研削砥石７４０ａ又は研削砥石７４０ｂと被加工物Ｗとの接触部位に対して研削手段７Ａ、７Ｂの外部から噴射するノズル等から構成されていてもよい。

第２の装置ベース１１上の左方（−Ｘ方向側）には、第３のコラム１４が立設されており、第３のコラム１４の＋Ｘ方向側の側面には、Ｙ軸方向移動手段２４が配設されている。Ｙ軸方向移動手段２４は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ２４０と、ボールネジ２４０と平行に配設された一対のガイドレール２４１と、ボールネジ２４０を回動させるモータ２４２と、内部のナットがボールネジ２４０に螺合し側部がガイドレール２４１に摺接する可動板２４３とから構成される。そして、モータ２４２がボールネジ２４０を回動させると、これに伴い可動板２４３がガイドレール２４１にガイドされてＹ軸方向に移動し、可動板２４３上に配設された研磨手段４が可動板２４３の移動に伴いＹ軸方向に移動する。

可動板２４３上には、研磨手段４を保持テーブル３０に対して接近および離反する方向に昇降させる昇降手段２５が配設されている。昇降手段２５は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ２５０と、ボールネジ２５０と平行に配設された一対のガイドレール２５１と、ボールネジ２５０に連結しボールネジ２５０を回動させるモータ２５２と、内部のナットがボールネジ２５０に螺合し側部がガイドレール２５１に摺接する昇降板２５３とから構成され、モータ２５２がボールネジ２５０を回動させると、これに伴い昇降板２５３がガイドレール２５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板２５３上に配設された研磨手段４が保持テーブル３０に対して接近及び離反するＺ軸方向に昇降する。

研磨手段４は、例えば、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であるスピンドル４０と、スピンドル４０を回転可能に支持するハウジング４１と、スピンドル４０を回転駆動するモータ４２と、スピンドル４０の下端に接続された研磨加工具４３とを備えている。研磨加工具４３は、円形板状のマウント４３１と、マウント４３１の下面に着脱可能に取り付けられた円形状の研磨パッド４３０とから構成されている。研磨パッド４３０は、例えば、フェルト等の不織布等からなる。例えば、スピンドル４０の内部には、スラリーが流入する図示しない流路が形成されており、この流路にスラリー供給源４９が連通している。スラリー供給源４９からスピンドル４０に対して供給されたスラリーは、マウント４３１の底面に形成された開口から研磨パッド４３０に対して供給される。なお、加工装置１は、粗研削用の研削手段７Ａ、仕上げ研削用の研削手段７Ｂ、及び研磨手段４のような３軸の加工手段を備える構成には限定されず、例えば１軸の研削手段のみを備えるものであってもよい。

図１に示すように、第２の装置ベース１１上には、ターンテーブル１７が配設され、ターンテーブル１７の上面には、例えば４つの保持テーブル３０が周方向に等間隔を空けて配設されている。ターンテーブル１７の中心には、ターンテーブル１７を自転させるための図示しない回転軸が配設されており、回転軸を中心としてターンテーブル１７を自転させることができる。ターンテーブル１７が自転することで、４つの保持テーブル３０を公転させ、仮置き領域１５２の近傍から、研削手段７Ａの下方、研削手段７Ｂの下方、研磨手段４の下方へと順次移動させることができる。

保持手段３Ｂ〜３Ｄは、保持手段３Ａの構成と同様であるため、以下に保持手段３Ａの構成についてのみ説明する。被加工物Ｗを保持する保持手段３Ａは、図２に示すように、被加工物Ｗを吸引保持する保持部３００を備える保持テーブル３０と、保持テーブル３０の底面側の中央に一端を固定した回転軸３１と、回転軸３１を囲繞する筒状のロータリージョイント３３と、回転軸３１を回転させる回転手段３５とを少なくとも備えている。

保持テーブル３０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり被加工物Ｗを吸引保持する保持部３００と、保持部３００を支持する枠体３０１とを備える。保持部３００の露出面である保持面３００ａは、例えば、保持テーブル３０の中心を頂点とする円錐面に形成されている。保持部３００は図２に示す吸引源６１に連通し、吸引源６１が吸引することで生み出された吸引力が保持面３００ａに伝達されることで、保持手段３０は保持面３００ａ上で被加工物Ｗを吸引保持する。例えば、保持テーブル３０の枠体３０１の内部には複数の吸引路３０１ｃが形成されており、各吸引路３０１ｃの上端は、保持部３００と連通している。

保持テーブル３０の底面側の中央には、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であり円柱状に形成された回転軸３１の上端が固定されている。回転軸３１を回転させる回転手段３５は、例えば、回転プーリ機構であり、軸方向が鉛直方向である駆動軸３５０と、駆動軸３５０の下端側に取り付けられ駆動軸３５０を回転駆動するモータ３５１と、駆動軸３５０の上端に取り付けられた駆動プーリ３５２と、駆動プーリ３５２に巻回された無端状の駆動ベルト３５３と、回転軸３１に上端側の外周面に取り付けられる従動プーリ３５４とを備えている。駆動ベルト３５３は、従動プーリ３５４にも巻回されており、モータ３５１によって駆動軸３５０が回転駆動することに伴って、従動プーリ３５４も回転する。そして、従動プーリ３５４が回転することで生み出される回転力により、回転軸３１が回転する。なお、回転手段３５の構成は本実施形態に限定されるものではなく、回転軸３１の下端にモータを取り付けることで構成されてもよい。

回転軸３１は、保持テーブル３０の保持部３００に連通する吸引路３１０を備えている。吸引路３１０は、例えば、回転軸３１内部に複数本形成されており、その各上端側は、枠体３０１の各吸引路３０１ｃに連通している。各吸引路３１０は、回転軸３１の軸方向に向かって延在しており、その下端側は径方向外側に向かって曲がり回転軸３１の外周面にそれぞれ開口している。

回転軸３１は、外形が筒状のロータリージョイント３３に軸受け３３ａを介して挿通されており、回転軸３１の下端側から従動プーリ３５４の取り付け位置付近までロータリージョイント３３により囲繞されている。ロータリージョイント３３の筒内周面と回転軸３１の外周面との間には、僅かな隙間Ｖが形成されている。ロータリージョイント３３には、回転軸３１の内部に流体を流通させるための連通路３３０が複数本、ロータリージョイント３３の外周面から内周面に向かって形成されている。各連通路３３０の一端は配管３３０ａを介して、それぞれ三方電磁弁６０に接続されている。三方電磁弁６０には、真空発生装置及びコンプレッサ等からなり吸引力を生み出す吸引源６１と、エアを保持テーブル３０の保持面３００ａに供給するエア供給源６２とが接続されている。

ロータリージョイント３３の内周面には、環状溝３３３が筒内周面を一周するように複数形成されており、各環状溝３３３は各連通路３３０と連通している。また、各環状溝３３３は、回転軸３１の外周面に開口する各吸引路３１０の下端と隙間Ｖを介して連通している。

図２に示すように、ロータリージョイント３３の内周面と回転軸３１の外周面との間の隙間Ｖには、複数（図２に示す例においては、４つ）のメカニカルシール３６が回転軸３１に沿って配設されている。メカニカルシール３６は、例えば、スプリング等により回転軸３１の軸方向に動くことが可能でかつ回転軸３１と共に回転する回転密封環と、軸方向に動かずかつ回転しない固定密封環等から構成されている。メカニカルシール３６は、回転軸３１が回転している最中に、例えば、吸引源６１が吸引を行うことで生み出す吸引力が、連通路３３０、隙間Ｖ及び環状溝３３３からなる吸引力の移動経路を通過する際に、吸引力の遺漏を最小限に抑える役割を果たす。

ロータリージョイント３３には、連通路３３０に水を供給する水供給路３３５が複数本、ロータリージョイント３３の外周面から内周面に向かって形成されている。各水供給路３３５の一端は通水管３３５ａを介して、ポンプ等からなり純水等を供給可能な給水源３３７に連通している。なお、各水供給路３３５は各通水管３３５ａを介して、独立した給水源に連通していてもよい。各水供給路３３５のもう一端は、例えば、隙間Ｖ及び環状溝３３３を介して連通路３３０にそれぞれ連通している。なお、各水供給路３３５は、連通路３３０に直に連通していてもよい。例えば、各通水管３３５ａの管内には、水供給路３３５から連通路３３０に供給する水量を調整する絞り部３３８が配設されている。

以下に、図１〜３を用いて、加工装置１において、保持手段３Ａに保持された被加工物Ｗに対して、仕上げ厚み程度まで薄くする粗研削、被加工面の平坦性を高める仕上げ研削、及び被加工面の研磨を含む一連の加工を行う場合の、加工装置１の動作について説明する。

図１に示す被加工物Ｗは、例えば、SiC又はサファイアのような硬質材で形成された外形が円形板状のウエーハであり、被加工物Ｗの裏面Ｗｂが、研削加工等が施される被加工面となる。被加工物Ｗの表面Ｗａは、保護テープＴ１が貼着されて保護されている。

被加工物Ｗの研削においては、まず、図１に示すターンテーブル１７が自転することで、被加工物Ｗが載置されていない状態の保持手段３Ａの保持テーブル３０が公転し、保持テーブル３０がローディングアーム１５４ａの近傍まで移動する。ロボット１５５が第１のカセット１５０ａから一枚の被加工物Ｗを引き出し、被加工物Ｗを位置合わせ手段１５３に移動させる。次いで、位置合わせ手段１５３において被加工物Ｗが所定の位置に位置決めされた後、ローディングアーム１５４ａが、位置合わせ手段１５３上の被加工物Ｗを保持手段３Ａの保持テーブル３０上に移動させる。そして、保持テーブル３０の中心と被加工物Ｗの中心とが略合致するように、被加工物Ｗが、保護テープＴ１側を下にして保持面３００ａ上に載置される。そして、図２に示す吸引源６１により生み出される吸引力が、配管３３０ａ、連通路３３０、環状溝３３３、吸引路３１０及び枠体３０１の吸引路３０１ｃを通り保持面３００ａに伝達されることにより、保持テーブル３０が保持面３００ａ上で被加工物Ｗを吸引保持する。図２に示すように、保持テーブル３０の保持面３００ａ全面は、被加工物Ｗに貼着された保護テープＴ１によって覆われた状態となる。

例えば、図１に示すように、＋Ｚ軸方向から見て反時計回り方向にターンテーブル１７が自転することで、被加工物Ｗを保持した保持テーブル３０が公転し、加工領域Ｂ内の研削手段７Ａの下まで移動して、研削手段７Ａに備える研削ホイール７４と保持テーブル３０に保持された被加工物Ｗとの位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、図２に示すように、研削ホイール７４の回転中心が保持テーブル３０の回転中心に対して所定の距離だけ＋Ｘ方向にずれ、研削砥石７４０ａの回転軌道が保持テーブル３０の回転中心を通るように行われる。

研削手段７Ａに備える研削ホイール７４と被加工物Ｗとの位置合わせが行われた後、スピンドル７０が回転駆動されるのに伴って研削ホイール７４が回転する。また、研削手段７Ａが研削送り手段２０（図２には不図示）により−Ｚ方向へと送られ、回転する研削ホイール７４の研削砥石７４０ａが被加工物Ｗの裏面Ｗｂに当接することで粗研削加工が行われる。粗研削中は、回転手段３５が回転軸３１を回転させて保持テーブル３０を回転させるのに伴って、保持面３００ａ上に保持された被加工物Ｗも回転するので、研削砥石７４０ａが被加工物Ｗの裏面Ｗｂの全面の粗研削加工を行う。吸引源６１が生み出す吸引力は、ロータリージョイント３３から回転軸３１に移動する際においても、メカニカルシール３６によって遺漏することがないため、粗研削加工中に保持面３００ａの吸引力が低下することはない。また、研削水供給手段８が、研削水をスピンドル７０中の流路７０ａを通して研削砥石７４０ａと被加工物Ｗとの接触部位に対して供給して、研削砥石７４０ａと被加工物Ｗの裏面Ｗｂとの接触部位を冷却・洗浄する。

研削手段７Ａから噴射された研削水は、研削砥石７４０ａと被加工物Ｗの裏面Ｗｂとの接触部位を冷却し、かつ、被加工物Ｗから生じた研削屑を除去し、研削屑と共に被加工物Ｗの裏面Ｗｂ上から径方向外側に向かって流れていき、被加工物Ｗ上及び保持テーブル３０上から流下する。ここで、保持テーブル３０の保持面３００ａ全面は、被加工物Ｗに貼着された保護テープＴ１によって覆われた状態となっているため、保持面３００ａから研削水が吸水されない。そのため、回転軸３１とロータリージョイント３３との間に研削水が通水されず、研削水によって回転軸３１とメカニカルシール３６とによって発生する摩擦熱を下げることは難しい。

しかし、本発明に係る加工装置１においては、研削加工中に、給水源３３７から純水を通水管３３５ａに流入させる。この純水は、通水管３３５ａ内で絞り部３３８によってその水量が減少するように制御される。そのため、流量が減少した純水が、水供給路３３５、隙間Ｖ及び環状溝３３３を通り、連通路３３０に到達する。そのため、回転軸３１とロータリージョイント３３との間に加温等がされていない純水を介在させることができる。この純水が、回転する回転軸３１とメカニカルシール３６とによって発生する摩擦熱を下げることで、ロータリージョイント３３の不具合の発生を防ぎ、また、メカニカルシール３６のシール性を高めることができる。

一枚の被加工物Ｗを所定の研削量だけ粗研削して、一枚の被加工物Ｗの粗研削を完了させた後、図１に示すターンテーブル１７が＋Ｚ方向から見て反時計回り方向に自転することで、粗研削後の被加工物Ｗを保持する保持テーブル３０が公転し、保持テーブル３０が研削手段７Ｂの下方まで移動する。研削手段７Ｂに備える研削ホイール７４と被加工物Ｗとの位置合わせが行われた後、研削手段７Ｂが研削送り手段２０により−Ｚ方向へと送られ、回転する研削ホイール７４の研削砥石７４０ｂが被加工物Ｗの裏面Ｗｂに当接することで仕上げ研削加工が行われる。仕上げ研削中は、回転手段３５が回転軸３１を回転させて保持テーブル３０を回転させるのに伴って、保持面３００ａ上に保持された被加工物Ｗも回転するので、研削砥石７４０ｂが被加工物Ｗの裏面Ｗｂの全面の仕上げ研削加工を行う。吸引源６１が生み出す吸引力は、ロータリージョイント３３から回転軸３１に移動する際においても、メカニカルシール３６によって遺漏することがないため、仕上げ研削加工中に保持面３００ａの吸引力が低下することはない。また、仕上げ研削加工中においても、給水源３３７から純水を通水管３３５ａに流入させ、絞り部３３８で水量を絞り、流量が減少した水を水供給路３３５から連通路３３０に供給して回転軸３１とロータリージョイント３３との間に介在させる。そのため、回転する回転軸３１とメカニカルシール３６とによって発生する摩擦熱を加温されていない純水で下げることで、ロータリージョイント３３の不具合の発生を防ぎ、また、メカニカルシール３６のシール性を高めることができる。

一枚の被加工物Ｗを仕上げ研削して、被加工物Ｗの裏面Ｗｂの平坦性を高めた後、図１に示すターンテーブル１７が＋Ｚ方向から見て反時計回り方向に自転することで、仕上げ研削後の被加工物Ｗを保持する保持テーブル３０が公転し、保持テーブル３０が研磨手段４の下方まで移動する。そして、研磨手段４に備える研磨加工具４３と被加工物Ｗとの位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、図３に示すように、研磨加工具４３の回転軸心が、保持テーブル３０の回転中心に対して所定の距離だけ＋Ｘ方向にずれ、保持テーブル３０で保持された被加工物Ｗの裏面Ｗｂの全面を研磨加工具４３の研磨パッド４３０で覆った状態にする。

研磨加工具４３が回転駆動され、また、研磨手段４が昇降手段２５（図３には不図示）により−Ｚ方向へと送られ、研磨パッド４３０が被加工物Ｗの裏面Ｗｂに当接することで研磨加工が行われる。研磨加工中は、回転手段３５が回転軸３１を回転させることで、保持面３００ａ上に保持された被加工物Ｗも回転するので、研磨パッド４３０が被加工物Ｗの裏面Ｗｂの全面の研磨を行う。また、研磨加工中においても、給水源３３７から純水を通水管３３５ａに流入させ、絞り部３３８で水量を絞り、流量が減少した水を水供給路３３５から連通路３３０に供給して回転軸３１とロータリージョイント３３との間に介在させる。そのため、回転する回転軸３１とメカニカルシール３６とによって発生する摩擦熱を加温されていない純水で下げることで、ロータリージョイント３３の不具合の発生を防ぎ、また、メカニカルシール３６のシール性を高めることができる。

一枚の被加工物Ｗの研磨を完了させた後、図１に示す昇降手段２５により研磨手段４を＋Ｚ方向へと移動させて研磨加工済みの被加工物Ｗから離間させる。また、保持テーブル３０の回転が停止され、図１に示すターンテーブル１７が＋Ｚ方向から見て反時計回り方向に自転することで、研磨加工後の被加工物Ｗを保持する保持テーブル３０が公転し、保持テーブル３０がアンローディングアーム１５４ｂの近傍まで移動する。さらに、給水源３３７が通水管３３５ａに水を流入させるのを停止し、連通路３３０への水の供給が停止される。

次いで、保持テーブル３０上に吸引保持されている研磨加工が施された被加工物Ｗを、保持テーブル３０から搬出する。すなわち、アンローディングアーム１５４ｂが被加工物Ｗの裏面Ｗｂに接触して被加工物Ｗを吸引保持し、また、吸引源６１による吸引を止めて、保持テーブル３０による被加工物Ｗの吸引保持を解除する。さらに、図３に示す三方電磁弁６０によって、各配管３３０ａがエア供給源６２と連通するように流路を切り替え、エア供給源６２から各配管３３０ａに対してエアを供給する。配管３３０ａに供給されたエアは、連通路３３０、環状溝３３３、回転軸３１の吸引路３１０、及び枠体３０１の吸引路３０１ｃを通り保持面３００ａから上方に向かって噴出する。このエアの噴射圧力によって、被加工物Ｗを保持面３００ａから押し上げ、保持面３００ａと被加工物Ｗとの間に残存する真空吸着力を排除し、アンローディングアーム１５４ｂによる被加工物Ｗの吸引保持を完全なものとする。

アンローディングアーム１５４ｂが保持テーブル３０から被加工物Ｗを搬出した後、ローディングアーム１５４ａが研削加工前の別の新しい一枚の被加工物Ｗを保持テーブル３０に搬送して、次いで、上記と同様に一連の加工を被加工物Ｗに施していく。

なお、本発明に係る加工装置１は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている加工装置１の各構成の大きさや形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

例えば、加工装置１は、図４に示す保持手段３Ｅを備えるものとしてもよい。保持手段３Ｅは、図２に示す保持手段３Ａの構成の一部、すなわち、保持テーブル３０を保持テーブル３０Ｅに変更したものであり、保持テーブル３０と保持テーブル３０Ｅとの構成の違い以外については、保持手段３Ｅと保持手段３Ａとは同様に構成されている。保持テーブル３０Ｅは、環状フレームＦによって支持された状態の被加工物Ｗを吸引保持することができる。

図４に示す被加工物Ｗ１は、例えば、外形が円形状の半導体ウエーハであり、被加工物Ｗ１の表面Ｗ１ａに被加工物Ｗ１よりも大径の保護テープＴ２が貼着されている。そして、保護テープＴ２の外周部が環状フレームＦに貼着されていることで、被加工物Ｗ１は保護テープＴ２を介して環状フレームＦに支持された状態となっている。そして、上側を向いている裏面Ｗ１ｂが、研削加工が施される被研削面となる。

保持テーブル３０Ｅは、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり被加工物Ｗを吸引保持する保持部３００と、保持部３００を支持する枠体３０７とを備える。保持テーブル３０Ｅの保持面３００ａは、例えば、保持テーブル３０Ｅの中心を頂点とする円錐面に形成されている。保持部３００は図４に示す吸引源６１に連通している。

枠体３０７は、例えば、枠体３０７の基部３０７ｂから径方向（回転軸３１の軸方向と水平方向に直交する方向）外向きに延出される平板部３０７ｃを備えている。平板部３０７ｃ上のより基部３０７ｂ側には、環状保持部３０７ｄが＋Ｚ方向に突出するように形成されており、環状保持部３０７ｄよりもさらに外周側に、環状の外壁部３０７ｅが＋Ｚ方向に突出するように形成されている。そして、枠体３０７には、環状保持部３０７ｄと外壁部３０７ｅとに囲繞される環状凹み部３０７ｆが形成されている。なお、環状凹み部３０７ｆには、図示しない排水口が形成されている。

例えば、基部３０７ｂの中央部には、厚み方向（Ｚ軸方向）に吸引路３０７ｇが貫通して形成されており、吸引路３０７ｇの上端は、保持部３００と連通しており、下端は、回転軸３１内の複数の吸引路３１０の内の一本に連通している。

また、枠体３０７の内部には、基部３０７ｂから環状保持部３０７ｄまで延びる吸引路３０７ｈが複数形成されている。環状保持部３０７ｄの上面は、被加工物Ｗ１を支持する環状フレームＦを吸引保持する環状の保持面３０７ｉとなっている。そして、環状保持面３０７ｉには、吸引路３０７ｈの上端が開口している。吸引路３０７ｈの開口は、例えば、環状の保持面３０７ｉに周方向に一定の間隔をおいて複数（例えば９０度間隔で４箇所、図４においては、２箇所のみ図示）箇所形成されている。各吸引路３０７ｈの下端は、回転軸３１内の複数の吸引路３１０の内の一本にそれぞれ連通している。なお、環状保持部３０７ｄの環状保持面３０７ｉに環状の溝を形成し、この環状溝に吸引路３０７ｈの上端が連通しているものとしてもよい。

以下に、図１、図４〜５を用いて、加工装置１において、保持手段３Ｅに保持された被加工物Ｗ１に対して、仕上げ厚み程度まで薄くする粗研削、被加工面の平坦性を高める仕上げ研削、及び被加工面の研磨を含む一連の加工を行う場合の、加工装置１の動作について説明する。

ローディングアーム１５４ａが、位置合わせ手段１５３上の被加工物Ｗ１を保持手段３Ｅの保持テーブル３０Ｅ上に移動させる。被加工物Ｗ１が、保護テープＴ２側を下にして保持面３００ａ上に載置され、また、被加工物Ｗ１を支持する環状フレームＦが、環状保持面３０７ｉに保護テープＴ２を介して接触した状態になる。そして、図４に示す吸引源６１により生み出される吸引力が、配管３３０ａ、連通路３３０、環状溝３３３、回転軸３１の吸引路３１０及び枠体３０７の吸引路３０７ｇを通り保持面３００ａに伝達されることにより、保持テーブル３０が保持面３００ａ上で被加工物Ｗ１を吸引保持する。また、吸引源６１により生み出される吸引力が、配管３３０ａ、連通路３３０、環状溝３３３、回転軸３１の吸引路３１０及び枠体３０７の吸引路３０７ｈを通り環状保持面３０７ｉに伝達されることにより、環状フレームＦが環状保持面３０７ｉ上で吸引保持される。そして、図４に示すように、保持テーブル３０Ｅの保持面３００ａ全面は被加工物Ｗ１に貼着された保護テープＴ２によって覆われた状態となる。

図１に示すターンテーブル１７が自転することで、被加工物Ｗ１を保持した保持テーブル３０Ｅが公転し、研削手段７Ａの下まで移動する。そして、回転する研削ホイール７４が下降し、研削砥石７４０ａが被加工物Ｗ１の裏面Ｗ１ｂに当接することで粗研削加工が行われる。粗研削中は、回転手段３５が回転軸３１を回転させて保持テーブル３０Ｅを回転させるのに伴って、保持面３００ａ上に保持された被加工物Ｗ１も回転するので、研削砥石７４０ａが被加工物Ｗ１の裏面Ｗ１ｂの全面の粗研削加工を行う。また、研削水供給手段８が、研削水を研削砥石７４０ａと被加工物Ｗ１の裏面Ｗ１ｂとの接触部位に供給し、研削水がこの接触部位を冷却・洗浄する。

保持テーブル３０Ｅの保持面３００ａ全面は、被加工物Ｗ１に貼着された保護テープＴ２によって覆われた状態となっているため、保持面３００ａから研削水を吸水して回転軸３１とメカニカルシール３６とによって発生する摩擦熱を下げることは難しい。しかし、本発明に係る加工装置１においては、研削加工中に、給水源３３７から純水を通水管３３５ａに流入させる。この純水は、通水管３３５ａ内で絞り部３３８によってその水量が減少するように制御される。そのため、流量が減少した純水が、水供給路３３５、隙間Ｖ及び環状溝３３３を通り、連通路３３０に到達する。そのため、回転軸３１とロータリージョイント３３との間に加温等がされていない純水を介在させることができる。この純水が、回転する回転軸３１とメカニカルシール３６とによって発生する摩擦熱を下げることで、ロータリージョイント３３の不具合の発生を防ぎ、また、メカニカルシール３６のシール性を高めることができる。

次いで、粗研削後の被加工物Ｗ１に対して、図１に示す研削手段７Ｂにより仕上げ研削を行う。仕上げ研削加工中においても、給水源３３７から純水を通水管３３５ａに流入させ、絞り部３３８で水量を絞り、流量が減少した水を水供給路３３５から連通路３３０に供給して回転軸３１とロータリージョイント３３との間に介在させる。そのため、回転する回転軸３１とメカニカルシール３６とによって発生する摩擦熱を加温されていない純水で下げることで、ロータリージョイント３３の不具合の発生を防ぎ、また、メカニカルシール３６のシール性を高めることができる。

一枚の被加工物Ｗ１を仕上げ研削して、被加工物Ｗ１の裏面Ｗ１ｂの平坦性を高めた後、保持テーブル３０Ｅが図５に示す研磨手段４の下方まで移動する。研磨加工具４３が回転駆動され、また、研磨手段４が昇降手段２５（図５には不図示）により−Ｚ方向へと送られ、研磨パッド４３０が被加工物Ｗ１の裏面Ｗ１ｂに当接することで研磨加工が行われる。研磨加工中は、回転手段３５が回転軸３１を回転させることで、保持面３００ａ上に保持された被加工物Ｗ１も回転するので、研磨パッド４３０が被加工物Ｗ１の裏面Ｗ１ｂの全面の研磨を行う。また、研磨加工中においても、給水源３３７から純水を通水管３３５ａに流入させ、絞り部３３８で水量を絞り、流量が減少した水を水供給路３３５から連通路３３０に供給して回転軸３１とロータリージョイント３３との間に介在させる。そのため、回転する回転軸３１とメカニカルシール３６とによって発生する摩擦熱を加温されていない純水で下げることで、ロータリージョイント３３の不具合の発生を防ぎ、また、メカニカルシール３６のシール性を高めることができる。

１：加工装置 １０：第１の装置ベース Ａ：搬出入領域
１５０：第１のカセット載置部 １５０ａ：第１のカセット
１５１：第２のカセット載置部 １５１ａ：第２のカセット
１５２：仮置き領域 １５３：位置合わせ手段 １５４ａ：ローディングアーム
１５４ｂ：アンローディングアーム １５５：ロボット １５６：洗浄手段
１１：第２の装置ベース Ｂ：加工領域
１２：第１のコラム ２０：研削送り手段
２００：ボールネジ ２０１：ガイドレール ２０２：モータ ２０３：昇降板
２０４：ホルダ
７Ａ：粗研削手段 ７０：スピンドル ７１：ハウジング ７２：モータ
７３：マウント
７４：研削ホイール ７４１：ホイール基台 ７４０ａ：粗研削用の研削砥石
１３：第２のコラム ７Ｂ：研削手段 ７４０ｂ：仕上げ研削用の研削砥石
１４：第３のコラム
２４：Ｙ軸方向移動手段 ２４０：ボールネジ ２４１：ガイドレール ２４２：モータ
２４３：可動板
２５：昇降手段 ２５０：ボールネジ ２５１：ガイドレール ２５２：モータ
２５３：昇降板
４：研磨手段 ４０：スピンドル ４１：ハウジング ４２：モータ
４３：研磨加工具 ４３０：研磨パッド ４３１：マウント ４９：スラリー供給源
８：研削水供給手段 ８０：研削水供給源 ８１：配管
１７：ターンテーブル
３Ａ〜３Ｄ：保持手段
３０：保持テーブル ３００：保持部 ３００ａ：保持面 ３０１：枠体
３０１ｃ：吸引路
３１：回転軸 ３１１：第１の吸引路 ３１２：第２の吸引路
３３：ロータリージョイント ３３ａ：軸受け ３３０：連通路 ３３３：環状溝
３３０ａ：配管
３３５：水供給路 ３３５ａ：通水管
３５：回転手段 ３５０：駆動軸 ３５１：モータ ３５２：駆動プーリ
３５３：無端ベルト ３５４：従動プーリ
３６：メカニカルシール
６０：三方電磁弁 ６１：吸引源 ６２：エア供給源
Ｗ：被加工物 Ｗａ：被加工物の表面 Ｗｂ：被加工物の裏面 Ｔ１：保護テープ
Ａ：着脱領域 Ｂ：研削領域
３０Ｅ：保持テーブル ３０７：枠体 ３０７ｂ：枠体の基部
３０７ｃ：平板部 ３０７ｄ：環状保持部 ３０７ｅ：環状の外壁部
３０７ｆ：環状凹み部
Ｗ１：被加工物 Ｔ２：保護テープ Ｆ：環状フレーム

Claims (1)

1. 被加工物を吸引保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工具で加工する加工手段と、を備える加工装置であって、
   該保持手段は、被加工物を吸引保持する保持部を備える保持テーブルと、該保持テーブルの中央に一端を固定した回転軸と、該回転軸を隙間を設けて囲繞する筒状のロータリージョイントと、該回転軸を回転させる回転手段と、を備え、
   該回転軸は、該保持テーブルの該保持部に連通させ該隙間とつながった吸引路を備え、
   該ロータリージョイントは、該吸引路と吸引源とを連通させる連通路と、該連通路に研削加工で発生する加工熱によって加温されていない水を該隙間を通して直接供給する水供給路と、該水供給路から該連通路に供給する加温されていない該水の量を調整する絞り部と、を備え、
   該絞り部で調整された所定の流量の加温されていない該水を該隙間を通して該連通路に直接供給して該回転軸と該ロータリージョイントとの間の該隙間に加温されていない該水を介在させ、該水を該吸引源によって排水させつつ、該ロータリージョイントと該回転軸とを冷却させるとともに、該ロータリージョイント内を加温されていない該水で潤わせて水シールを形成させる加工装置。

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