JP5875331B2

JP5875331B2 - 切削装置

Info

Publication number: JP5875331B2
Application number: JP2011244322A
Authority: JP
Inventors: 英治門沢; 信吾中村
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: JP2013099809A

Description

本発明は被加工物を切削する切削装置に関する。

ＩＣやＬＳＩ等のデバイスが複数表面に形成された半導体ウエーハや、樹脂基板、各種セラミックス基板、ガラス基板等の被加工物は切削装置によって個々のチップに分割され、分割されたチップは各種電機機器に広く利用される。

切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切刃を外周に有する切削ブレードを含む切削手段と、加工中の切削ブレードに切削液や冷却液を供給するノズルとから少なくとも構成され、被加工物を高精度に分割することができる。

切削ブレードに切削液や冷却液を供給することは、加工中の加工熱を冷却する点と切削によって発生する切削屑を被加工物の上面から洗い流す点において非常に重要である。

一般的な切削装置では、加工進行方向先頭側に設けられた切削液ノズルから切削ブレードの切刃の厚み方向中央に向けて切削液を供給するとともに、切削ブレードを挟むように設けられた一対の側面ノズル（冷却液ノズル）から冷却液を切削ブレードに供給しながら加工を遂行している。

特開２００６−１８７８４９号公報

ところが、上述したような加工進行方向先頭側から切削液を切削ブレードで供給する切削液ノズル及び切削ブレードの側方から冷却液を切削ブレードに供給する冷却液ノズルを備えた切削装置では、加工中切削液及び冷却液が切削ブレードに向けて供給されるため、被加工物に形成された切削溝には切削液又は冷却液が直接かからない。

その結果、切削屑が被加工物上に付着し、その状態で被加工物の上面が乾燥すると切削屑が被加工物上面に固着して、後の洗浄工程で除去するのが非常に難しいという問題がある。

特に、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像デバイス、光ピックアップ素子やフィルター等の光デバイスが表面に形成された被加工物では、被加工物の撥水性が高い（例えば、純水に対する接触角が６０度以上）ため、被加工物の上面に切削屑が固着し易い。

また、バー形状の被加工物をX軸方向に複数並べてチャックテーブルで吸引保持し、被加工物毎にY軸方向に割り出し送りして一つの被加工物に加工を施した後、X軸方向に隣接する被加工物を加工することを繰り返す、例えば超音波振動子の切削加工においても、切削屑が被加工物上に固着し易いという性質がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物上面が乾燥することを防止して被加工物上に切削屑が固着することを防止可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を切削する切削装置であって、被加工物を保持するチャックテーブルと、回転駆動されるスピンドルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する該スピンドルの先端に装着された切削ブレードと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングに装着されて該切削ブレードを覆うブレードカバーと、を含む切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを加工送り方向に相対移動させる加工送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを該加工送り方向に直交する割り出し送り方向に相対移動させる割り出し送り手段と、を具備し、該ブレードカバーは、加工進行方向先頭側に配設されて該切削ブレードに向かって切削液を供給する切削液ノズルと、該ブレードカバーから加工進行方向後ろ側に伸長するように配設されて、被加工物を洗浄する洗浄液からなる洗浄液カーテンを形成する洗浄液カーテン形成手段と、を有し、該洗浄液カーテン形成手段は、該切削ブレードの一方の面側に配設されて該ブレードカバーから該加工進行方向後ろ側に伸長する洗浄液噴出部を有する第１洗浄液カーテン形成ノズルと、該切削ブレードの他方の面側に配設されて該ブレードカバーから該加工進行方向後ろ側に伸長する洗浄液噴出部を有する第２洗浄液カーテン形成ノズルと、を含み、該第１洗浄液カーテン形成ノズル及び該第２洗浄液カーテン形成ノズルは、それぞれ、洗浄液噴出部の伸長する方向に沿って複数の洗浄液噴出スリットを有することを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、前記第１洗浄液カーテン形成ノズルの複数の前記洗浄液噴出スリットと前記第２洗浄液カーテン形成ノズルの複数の前記洗浄液噴出スリットとは、互い違いに形成されている。

本発明の切削装置は、ブレードカバーの加工進行方向後ろ側に被加工物を洗浄する洗浄液からなる洗浄液カーテンを形成する洗浄液カーテン形成手段を備えるため、加工後の被加工物の上面を乾燥させることがない。従って、被加工物上に切削屑が固着することを防止できる。

本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。スピンドルと、スピンドルに装着されるべき切削ブレード（ワッシャーブレード）との関係を示す分解斜視図である。本発明実施形態に係るブレードカバーの正面図である。図３に示されたブレードカバーを加工進行方向後ろ側から見た左側面図である。被加工物を加工中のブレードカバーの正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、被加工物を切削して個々のチップに分割することのできる本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ６が設けられている。

被加工物は例えばシリコンウエーハ、ガラス基板等からなる支持基板上に複数個整列して貼着され、図１に示したカセット８中に支持基板が複数枚収容される。カセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

カセット８の後方には、カセット８から切削前の被加工物を搬出するとともに、切削後の被加工物をカセット８に搬入する搬出入ユニット１０が配設されている。カセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象の被加工物が一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、被加工物を一定の位置に位置合わせする一対の位置合わせバー１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、被加工物を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出された被加工物は、搬送ユニット１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、チャックテーブル１８により吸引保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向（加工送り方向）に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、被加工物の切削すべき領域を検出するアライメントユニット２０が配設されている。

アライメントユニット２０は、被加工物の表面を撮像する顕微鏡及びＣＣＤカメラを有する撮像ユニット２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によって切削すべき領域を検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。

アライメントユニット２０の左側には、チャックテーブル１８に保持された被加工物に対して切削加工を施す切削ユニット２４が配設されている。切削ユニット２４はアライメントユニット２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、割り出し送り方向であるＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像ユニット２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

切削加工の終了した被加工物を保持したチャックテーブル１８がホームポジションに戻された後、搬送ユニット２５で被加工物がチャックテーブル１８上から吸着されてスピンナ洗浄ユニット２７に搬送され、スピンナ洗浄ユニット２７でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図２を参照すると、切削ユニット２４のスピンドルハウジング３０中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。スピンドル２６の先端部にブレードマウント３２がナット４０で着脱可能に固定されている。

ブレードマウント３２は、ボス部３４と、ボス部３４と一体的に形成された固定フランジ３６とから構成され、ボス部３４には雄ねじ３８が形成されている。更に、ブレードマウント３２は装着穴を有している。

ブレードマウント３２は、装着穴をスピンドル２６の先端部に挿入して、ナット４０を先端部に形成された雄ねじに螺合して締め付けることにより、スピンドル２６の先端部に取り付けられる。

２８はワッシャー形状の切削ブレードであり、その全体が電鋳された切刃（電鋳砥石）から構成されている。ブレードマウント３２のボス部３４に切削ブレード２８を挿入し、更に着脱フランジ４２をボス部３４に挿入して、固定ナット４４を雄ねじ３８に螺合して締め付けることにより、切削ブレード２８は固定フランジ３０と着脱フランジ４２により両側から挟まれてスピンドル２６に取り付けられる。

図３を参照すると、本発明実施形態に係るブレードカバー４６の正面図が示されている。図４はブレードカバー４６の左側面図である。図４に示されるように、ブレードカバー４６は下方に切削ブレード２８が突出する開口部を有して切削ブレード２８の周囲をカバーする。

ブレードカバー４６には、ブレードカバー４６から図５に示す矢印Ｘ２で示される加工進行方向に対して反対側（加工進行方向後ろ側）に伸長して被加工物を洗浄する洗浄液からなる洗浄液カーテンに形成する洗浄液カーテン形成ユニット５０が配設されている。

洗浄液カーテン形成ユニット５０は、ブレードカバー４６に固定されたブロック５１を有している。ブロック５１には、Ｘ軸方向に伸長した洗浄液カーテン形成前ノズル（第１洗浄液カーテン形成ノズル）５４ａと、洗浄液カーテン形成後ろノズル（第２洗浄液カーテン形成ノズル）５４ｂが配設されている。

洗浄液カーテン形成前ノズル５４ａ及び洗浄液カーテン形成後ろノズル５４ｂの先端は小ブロック５２に装着されており、小ブロック５２は一端がブロック５１に固定された支持プレート４８により支持されている。

図３に示すように、洗浄液カーテン形成前ノズル５４ａはＸ軸方向に等間隔離間した洗浄液噴出スリット５６ａを有している。複数の洗浄液噴出スリット５６ａで洗浄液噴出部５８を構成する。

同様に、洗浄液カーテン形成後ろノズル５４ｂもＸ軸方向に等間隔離間した複数の洗浄液噴出スリット５６ｂ（図５参照）を有しており、複数の洗浄液噴出スリット５６ｂで洗浄液噴出部を構成する。

図５に模式的に示すように、洗浄液カーテン形成前ノズル５４ａに形成された洗浄液噴出スリット５６ａと洗浄液カーテン形成後ろノズル５４ｂに形成された洗浄液噴出スリと５４ｂとは、互いにＸ軸方向に互い違いに形成されている。

本実施形態では、洗浄液噴出スリット５６ａ，５６ｂはＹ軸方向に伸長している。洗浄液噴出スリット５６ａ，５６ｂの伸長方向はこれに限定されるものではなく、Ｘ軸方向に伸長するように形成してもよいし、スポット形状に形成してもよい。

ブレードカバー４６の後側には、切削ブレード２８方向に伸びるＬ形状の洗浄液サブスノズル６４が配設されている。洗浄液サブノズル６４はＸ軸方向に離間した片側に３個の洗浄液噴出スリット６６を有しており、図４の拡大図に示すように、Ｘ軸方向の同一位置で３個の洗浄液噴出スリット６６が形成されている。よって、洗浄液サブノズル６４は、合計で９個の洗浄液噴出スリット６６を有している。

洗浄液カーテン形成前ノズル５４ａ及び洗浄液カーテン形成後ろノズル５４ｂは切削液供給源６０に図示しない切替バルブを介して選択的に接続されている。同様に、洗浄液サブノズル６４も切削液供給源６０に選択的に接続されている。洗浄液としては純水又は純水中に炭酸ガスを吹き込んだ液体が使用される。

図３及び図５に示されるように、ブレードカバー４６の加工進行方向前側には、切削ブレード２８の外周に向かって切削液を供給する切削液ノズル７０が配設されている。切削液ノズル７０は、図示しない切替バルブを介して切削液供給源７２に選択的に接続される。切削液としては純水又は純水中に炭酸ガスを吹き込んだ液体が使用される。

次に、図４及び図５を参照して、上述した実施形態の切削装置２による被加工物の切削加工作業について説明する。被加工物１１は例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミクスから構成され、シリコンウエーハ又はガラス基板等から構成される支持基板１３上に所定間隔離間して複数個貼着されている。

被加工物１１の切削時には、複数の被加工物１１がＸ軸方向に整列するようにチャックテーブル１８を回転させる。よって、個々の被加工物１１は図４に示すようにＹ軸方向に伸長して支持基板１３上に配設されている。

被加工物１１の切削加工を実施する前に、撮像ユニット２２で被加工物１１を撮像して、切削加工すべき領域を検出するアライメントを実施する。アライメント実施後、切削ブレード２８を高速（例えば３００００ｒｐｍ）で回転させながら図５で一番左側の被加工物１１に切り込み、チャックテーブル１８を矢印Ｘ１方向に加工送りして、一番左側の被加工物１１に切削溝を形成する。

この切削加工時には、図５で矢印Ｘ２で示す加工進行方向の先頭側に設けられた切削液ノズル７０から切削ブレード２８の外周部に向かって切削液を供給しながら切削を実施する。

更に、加工進行方向Ｘ２の後ろ側に配設された洗浄液カーテン形成前ノズル５４ａの洗浄液噴出スリット５６ａ及び洗浄液カーテン形成後ろノズル５４ｂの洗浄液噴出スリット５６ｂから洗浄液を噴出して、図４に示すように、洗浄液前カーテン６２ａ及び洗浄液後ろカーテン６２ｂを形成する。

図５に示すように、洗浄液形成前ノズル５４ａの洗浄液噴出スリット５６ａと洗浄液カーテン形成後ろノズル５４ｂの洗浄液噴出スリット５６ｂは互い違いに形成されているため、洗浄液前カーテン６２ａが洗浄液後ろカーテン６２ｂに衝突して洗浄液カーテン６２ａ，６２ｂが乱されることがなく、チャックテーブル１８に保持された被加工物１１に洗浄液が満遍なく供給されながら切削が遂行される。

また、洗浄液サブノズル６４の洗浄液噴出スリット６６からも洗浄液が噴出されて、図４に示すように、洗浄液カーテン６８が形成されながら切削加工が遂行される。

このように切削加工中に加工進行方向Ｘ２の後ろ側に十分な洗浄液が供給されながら切削加工が遂行されるため、形成された切削溝中にも洗浄液が供給され、切削溝中の加工屑を洗浄液により洗い流すことができる。

図５で一番左側の被加工物１１に切削溝を１本形成したらチャックテーブル１８の加工送りを停止し、切削ブレード２８をＹ軸方向に割り出し送りしてから、チャックテーブル１８を加工送りして２本目の切削溝を形成する。これを繰り返すことにより、一番左側の被加工物１１に必要とする全ての切削溝を形成する。

次いで、隣接する被加工物１１についても同様な加工ステップを繰り返して複数の切削溝を形成する。この加工ステップを繰り返すことにより、チャックテーブル１８に保持された全ての被加工物１１に複数の切削溝を形成する。

切削加工中には、加工進行方向後ろ側に洗浄液カーテン６２ａ，６２ｂ，６８を形成しながら切削が遂行されるため、一番右側の被加工物１１を切削中にも洗浄液が切削済みの被加工物１１の上面に十分供給され、加工後の被加工物１１を乾燥させることがないため、被加工物１１上に切削屑が固着することを防止できる。

上述した実施形態の被加工物１１は、支持基板１３上に複数個整列して配設された細長い被加工物であるが、本発明の切削装置で切削可能な被加工物はこれに限定されるものではなく、ダイシングテープに貼着された一般的なウエーハ形状の被加工物を切削する場合にも、加工後の被加工物を乾燥させることがなく、被加工物上に切削屑が固着することを防止できる。

２切削装置
１１被加工物
１３支持基板
１８チャックテーブル
２４切削ユニット
２８切削ブレード
４６ブレードカバー
５０洗浄液カーテン形成ユニット
５４ａ洗浄液カーテン形成前ノズル
５４ｂ洗浄液カーテン形成後ろノズル
６４洗浄液サブノズル
５６ａ，５６ｂ，６６洗浄液噴出スリット
７０切削液ノズル

Claims

被加工物を切削する切削装置であって、
被加工物を保持するチャックテーブルと、
回転駆動されるスピンドルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する該スピンドルの先端に装着された切削ブレードと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングに装着されて該切削ブレードを覆うブレードカバーと、を含む切削手段と、
該チャックテーブルと該切削手段とを加工送り方向に相対移動させる加工送り手段と、
該チャックテーブルと該切削手段とを該加工送り方向に直交する割り出し送り方向に相対移動させる割り出し送り手段と、を具備し、
該ブレードカバーは、加工進行方向先頭側に配設されて該切削ブレードに向かって切削液を供給する切削液ノズルと、
該ブレードカバーから加工進行方向後ろ側に伸長するように配設されて、被加工物を洗浄する洗浄液からなる洗浄液カーテンを形成する洗浄液カーテン形成手段と、
を有し、
該洗浄液カーテン形成手段は、
該切削ブレードの一方の面側に配設されて該ブレードカバーから該加工進行方向後ろ側に伸長する洗浄液噴出部を有する第１洗浄液カーテン形成ノズルと、
該切削ブレードの他方の面側に配設されて該ブレードカバーから該加工進行方向後ろ側に伸長する洗浄液噴出部を有する第２洗浄液カーテン形成ノズルと、
を含み、
該第１洗浄液カーテン形成ノズル及び該第２洗浄液カーテン形成ノズルは、それぞれ、洗浄液噴出部の伸長する方向に沿って複数の洗浄液噴出スリットを有することを特徴とする切削装置。
前記第１洗浄液カーテン形成ノズルの複数の前記洗浄液噴出スリットと前記第２洗浄液カーテン形成ノズルの複数の前記洗浄液噴出スリットとは、互い違いに形成されていることを特徴とする請求項１記載の切削装置。