JP6657007B2

JP6657007B2 - 切削装置

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Publication number: JP6657007B2
Application number: JP2016096973A
Authority: JP
Inventors: 優爾中西
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2020-03-04
Anticipated expiration: 2036-05-13
Also published as: JP2017202559A

Description

本発明は、被加工物を切削ブレードで切断する切断装置に関する。

半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等の被加工物は、切削装置によってストリートに沿って切断される。切削装置は、ダイヤモンド砥石等から成る切削ブレードを高速回転させ、チャックテーブル上に保持された被加工物に切削ブレードを切り込ませながら、ストリートに沿って切削ブレードとチャックテーブルを相対的に切削送りしている。このような切削装置では、被加工物を切削加工する際に切削ブレードや加工点に切削液（切削水等）を供給して、切削ブレードと被加工物との間で生じる摩擦熱を冷却する方法が採用されている。

切削液は切削ブレードの回転によって後方に飛散されるため、切削液に含まれる切削屑（コンタミ）が被加工物の表面に付着する場合がある。このため、切削ブレードの後方に飛散した切削液を排出パイプで受けて、排出パイプを通じて切削液を排出する切削装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の排出パイプはブレードカバーに取り付けられており、被加工物の外径よりも長く形成されている。これにより、切削液が排出パイプの出口まで導かれて外部に噴射されることで、被加工物の表面への切削屑の付着が防止される。

特開平０８−０３９４２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の切削装置で生セラミック等の被加工物を加工すると、被加工物に対する切削屑の付着を抑えることはできるが、排出パイプから噴射した切削液が装置内壁や防水カバー等に付着して切削屑が堆積する恐れがある。また、排出パイプの出口にフレキシブルパイプ等を取り付けて切削液を排水ダクトまで導く構成も考えられるが、フレキシブルパイプ等の内壁に切削屑が固着して洗浄することが困難になっていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、切削屑を装置及び被加工物に付着させることなく、被加工物を切削することができる切削装置を提供することを目的とする。

本発明の切削装置は、被加工物を上面に保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削ブレードを備えた切削手段と、該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段を備え該切削ブレードをカバーするブレードカバーと、該チャックテーブルを切削送り方向に移動させる切削送り手段と、を備える切削装置において、該ブレードカバーには、該切削ブレードの回転に起因して切削屑を含む切削液が飛散する側に配設され、飛散した該切削液を内部に導入させて被加工物加工時にチャックテーブル外周側に落下する長さに形成され下方に向けて排出する排出口を備える長筒形状の切削液排出部材を備え、該切削送り手段の上部には、該チャックテーブルを上方を開放した側壁で囲繞して該切削液排出部材の該排出口から排出された切削屑を含む切削液を受け止める排水トレイが配設され、該排水トレイで受け止められた切削液及び切削屑は、該切削送り手段に沿って形成されたドレイン通路へ排出される、ことを特徴とする。

この構成によれば、切削ブレードの回転によって飛散した切削液が切削液排出部材によって受け止められ、切削液排出部材内の排出口から切削液が排水トレイに流れ落ちて、排水トレイからドレイン通路へ排出される。飛散した切削液は切削液排出部材で排出口から排水トレイに向かう流れに整流されるため、切削液排出部材の外側に切削液が飛散することがなく、切削液に含まれる切削屑が装置内壁に付着することが防止される。また、被加工物加工時に切削液排出部材の排出口が常にチャックテーブルの外周側に位置するため、チャックテーブル上の被加工物に切削屑が付着することが防止される。

本発明によれば、切削ブレードの回転によって飛散した切削液が切削液排出部材に受け止められ、切削液排出部材内の排出口から排水トレイに流れ落ちることで、切削液に含まれる切削屑が装置の内壁や被加工物の表面に付着することが防止される。

本実施の形態の切削装置の側面図である。比較例の切削装置の切削動作の説明図である。本実施の形態のブレードカバーに固定された切削液排出部材の側面図である。本実施の形態の切削装置の上面模式図である。本実施の形態の切削装置の切削動作の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態の切削装置について説明する。図１は、本実施の形態の切削装置の側面図である。なお、切削装置は、本実施の形態の切削液の排出構造を備えた構成であればよく、図１に示す構成に限定されない。また、図１においては、説明の便宜上、一部の部材については省略して記載しているが、切削装置が通常備える構成については備えているものとする。

図１に示すように、切削装置１は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを切削ブレード２１で切削すると共に、切削加工時に生じた切削屑を切削液によって洗い流すように構成されている。被加工物Ｗの表面は格子状の分割予定ラインＬ（図４参照）によって複数の領域に区画されており、分割予定ラインＬに区画された各領域にはデバイス（不図示）が形成されている。また、被加工物Ｗは、リングフレームＦの内側でダイシングテープＴに貼着されており、ダイシングテープＴを介してリングフレームＦに支持された状態で切削装置１に搬入される。

なお、被加工物Ｗは、切削装置１の切削対象となる部材であればよく、例えば、焼結前の生セラミックを板状に成形したものを被加工物Ｗとしてもよい。また、被加工物Ｗは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、サファイア、炭化ケイ素等の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。さらに、被加工物Ｗは、ＣＳＰ基板等のパッケージ基板、プリント基板、金属基板等でもよい。

切削装置１の基台（不図示）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おり、この開口はチャックテーブル１０と共に移動可能な蛇腹状の防水カバー１１により被覆されている。防水カバー１１の下方には、チャックテーブル１０を切削送り方向に移動させるボールねじ式の切削送り手段１２が設けられている。切削送り手段１２上にはチャックテーブル１０がＺ軸回りに回転可能に支持されている。チャックテーブル１０の上面には被加工物Ｗを吸引保持する保持面１３が形成され、チャックテーブル１０の周囲には被加工物Ｗの周囲のリングフレームＦを挟持固定するクランプ部１４が設けられている。

切削手段２０は、チャックテーブル１０の上方に位置付けられており、ボールネジ式のインデックス送り手段（不図示）によってＹ軸方向にインデックス送りされ、ボールネジ式の昇降手段（不図示）によってＺ軸方向に昇降される。切削手段２０は、スピンドル（不図示）の先端に装着される切削ブレード２１を備えている。切削ブレード２１は、ダイヤモンド等の砥粒を結合材料で結合して形成される。また、切削手段２０には切削ブレード２１の一部（略下半部）を突出させた状態で、切削ブレード２１の周囲をカバーする箱型のブレードカバー２２が設けられている。

ブレードカバー２２の後部には、切削液供給手段として略Ｌ字状の左右一対の冷却ノズル２３が備えられている。冷却ノズル２３の先端部分にはスリットが形成されており、スリットから噴射された切削液によって切削ブレード２１及び加工点が冷却及び洗浄される。また、ブレードカバー２２の前部には、切削液供給手段としてシャワーノズル２４及びワーク洗浄用ノズル２６が備えられている。シャワーノズル２４は切削ブレード２１に対して前方から切削液を噴射して、切削ブレード２１に巻き込ませることで切削ブレード２１及び加工点が冷却される。ワーク洗浄用ノズル２６は、被加工物Ｗの加工点の前方から斜め後方に向けて切削液を噴射して被加工物Ｗを洗浄している。

このような切削装置１では、被加工物Ｗの径方向外側で切削ブレード２１が分割予定ラインＬ（図４Ａ参照）に位置合わせされ、被加工物Ｗを切り込み可能な高さに切削ブレード２１が降ろされる。この切削ブレード２１に対してチャックテーブル１０がＸ軸方向に切削送りされることで、被加工物Ｗが分割予定ラインＬに沿って切削される。このとき、切削ブレード２１の加工点に向けて冷却ノズル２３やシャワーノズル２４から切削液が噴射されているため、加工熱が取り除かれて、切削ブレード２１の異常摩耗や焼けが防止されると共に切削加工による加工品質が向上されている。

ところで、図２の比較例に示すように、一般的な切削装置５０による切削加工時には、切削ブレード５１を高速回転させて被加工物Ｗを切り込むため、切削ブレード５１の回転によって切削方向に対して後方に切削液が飛散される。切削装置５０の加工室内を飛散する切削液には切削屑（コンタミ）が含まれているため、加工室内を漂う切削屑Ｓが被加工物Ｗに付着すると共に、装置壁面５２や蛇腹状の防水カバー５３に堆積してしまっていた。特に、被加工物Ｗが生セラミックの場合には切削屑Ｓが堆積し易く、オペレータにとって装置内の清掃等のメンテナンス作業が煩わしい作業になっていた。

そこで、図１に示すように、本実施の形態の切削装置１では、切削ブレード２１の回転で飛散した切削液を切削液排出部材３０で受け止めて、チャックテーブル１０上の被加工物Ｗの外側まで導き、排水トレイ４０に流れ落ちる切削液の流れを作り出している。切削液排出部材３０でチャックテーブル１０の外側まで切削液が導かれるため、チャックテーブル１０上の被加工物Ｗに切削屑が付着することが防止される。また、切削液排出部材３０内で切削液が整流されて排水トレイ４０に排出されるため、切削液排出部材３０の外側に切削液が飛散することがなく、切削屑が装置内壁や防水カバー１１等に堆積することが防止される。

以下、本実施の形態の切削液の排出構造について詳細に説明する。図３は、本実施の形態のブレードカバーに固定された切削液排出部材の側面図である。図４は、本実施の形態の切削装置の上面模式図である。

図３に示すように、ブレードカバー２２には、切削ブレード２１の回転に起因して切削屑を含む切削液が飛散する側に支持部２５が突設されており、この支持部２５に切削液排出部材３０の上壁３１がネジ３８で着脱可能に配設されている。切削液排出部材３０は、ブレードカバー２２側の一端側が開口した長筒形状に形成されており、切削液排出部材３０の一端には飛散した切削液を部材内に導く左右一対の飛沫カバー３２が形成されている。切削液排出部材３０の他端側の底壁３３には切削液を下方へ向けて排出する排出口３４が形成され、切削液排出部材３０の他端側の奥壁３５は切削液を排出口３４に向けて整流するように傾斜している。

具体的には、切削液排出部材３０の奥壁３５は他端側に向かって高くなるように傾斜しており、奥壁３５と上壁３１の連結部分３６はＲ形状に湾曲している。切削液排出部材３０に入り込んだ切削液が勢いよく奥壁３５に衝突すると、切削液が奥壁３５の斜面を登って連結部分３６のＲ形状でループを描くように整流されて排出口３４から排出される。このため、切削液が勢いよく奥壁３５に衝突しても、奥壁３５によって切削液が切削液排出部材３０の一端側に戻ることがなく、切削液排出部材３０の一端側の開口から被加工物Ｗ上への切削液の逆流が防止されている。

また、切削液排出部材３０は、飛散した切削液を内部に導入させて切削加工時にチャックテーブル１０（図４Ａ参照）の外周側に落下する長さ、すなわち、常にチャックテーブル１０の外側に排出口３４を位置付け可能な長さに形成されている。このため、切削液排出部材３０内の切削液がチャックテーブル１０上の被加工物Ｗ上に排出されることなく、切削液内の切削屑が被加工物Ｗに付着することが防止される。また、切削液排出部材３０の壁面はフッ素コーティングされているため、ブレードカバー２２から切削液排出部材３０を取り外して洗浄し易くなっている。

図４Ａに示すように、切削液排出部材３０の下方には、排出口３４から排出された切削屑を含む切削液を受け止める排水トレイ４０が設置されている。排水トレイ４０は上方を開放した箱型に形成されており、チャックテーブル１０を側壁４１ａ−４１ｄで囲繞して形成されている。排水トレイ４０は切削送り手段１２（図１参照）の上部に取り付けられており、チャックテーブル１０と一体に切削送りされる。また、排水トレイ４０の隣には切削送り手段１２に沿ってドレイン通路４５が形成されており、排水トレイ４０の側壁４１ａにはドレイン通路４５に連なる連通口４２が形成されている。

排水トレイ４０の切削液が飛散する側の側壁４１ｃは、ドレイン通路４５に向かって側壁４１ｄとの間隔を広げるように傾斜して形成されている。排水トレイ４０で受け止められた切削液及び切削屑は、切削送り手段１２（図１参照）の切削送り時の戻り動作によって、側壁４１ｃの斜面に導かれてドレイン通路４５へ排出される。この場合、図４Ｂに示すように、切削送り時の戻り方向Ｄ１に排水トレイ４０が移動されると、排水トレイ４０によって側壁４１ｃに垂直な方向Ｄ２に切削液が押し込まれる。切削液には排水トレイ４０の戻り方向Ｄ１に対して垂直な方向Ｄ３にも分力が作用するため、ドレイン通路４５（図４Ａ参照）に向けて切削液が押し出される。

このように、切削送り時の排水トレイ４０の戻り動作の度に、排水トレイ４０内の切削液が側壁４１ｃによってドレイン通路４５（図４Ａ参照）に押し出されて、ドレイン通路４５内の切削液がドレイン口４６を通じて排出される。また、排水トレイ４０及びドレイン通路４５の壁面は撥水加工又はフッ素コーティングされているため、排水トレイ４０及びドレイン通路４５が洗浄し易くなっている。このように、既存の切削送り時のチャックテーブル１０（排水トレイ４０）の戻り動作を利用して、排水トレイ４０から切削液をドレイン通路４５に排出するため、バキューム機構等を新たに設置する必要がない。

続いて、図５を参照して、本実施の形態の切削動作について説明する。図５は、本実施の形態の切削装置による切削動作の説明図である。なお、以下に示す切削動作の一例を示すものであり、適宜変更が可能である。

図５Ａに示すように、被加工物Ｗに対する切削加工が開始されると、チャックテーブル１０上の被加工物Ｗが切削ブレード２１に切り込まれて、切削ブレード２１の回転によって切削屑を含む切削液が後方に飛散される。切削液は切削液排出部材３０内に入り込んで奥方まで導かれ、一部の切削液が排出口３４から直に排出されると共に、排出口３４を通過した残りの切削液が奥壁３５の傾斜面と連結部分３６のＲ形状によって整流されて排出口３４から排出される。このように、切削ブレード２１によって巻き上げられた切削液を切削液排出部材３０で受け止めながら、切削ブレード２１に対してチャックテーブル１０が切削送りされる。

このとき、図５Ｂに示すように、チャックテーブル１０の切削送り中は切削液排出部材３０に入り込んだ切削液が排出口３４から排水トレイ４０に排出されている。切削液排出部材３０はチャックテーブル１０の外径よりも長尺に形成されるため、被加工物Ｗの分割予定ラインＬの切削終了位置まで切削ブレード２１（図５Ａ参照）が移動しても、切削液排出部材３０の排出口３４がチャックテーブル１０から外れて常に排水トレイ４０の上方に位置付けられる。よって、切削加工中は、切削液排出部材３０の排出口３４から排水トレイ４０に切削液が排出され続けるため、切削屑を含んだ切削液が被加工物Ｗに付着することが防止される。

また、切削液排出部材３０内では飛散した切削液によって排出口３４から排水トレイ４０に向かう下向きの流れが作られて、排出口３４から排水トレイ４０に切削液が流れ落ちている。切削液排出部材３０内で切削液の勢いが弱められて排出口３４から下方に排出されるため、排出口３４から周囲に切削液が飛散することがなく排水トレイ４０に静かに排出される。よって、切削装置１の装置内壁や防水カバー１１（図１参照）等に切削屑を含む切削液が付着することが防止され、切削加工後の洗浄等のメンテナンス作業を容易に行うことが可能になっている。

図５Ｃに示すように、切削ブレード２１（図５Ａ参照）によって被加工物Ｗの１本の分割予定ラインＬが切削されると、チャックテーブル１０が切削送り方向とは逆の戻り方向に移動される。チャックテーブル１０と共に排水トレイ４０が移動されて、排水トレイ４０の切削送り方向の側壁４１ｃによって排水トレイ４０内の切削液が押し込まれる。排水トレイ４０の側壁４１ｃはドレイン通路４５に向かって側壁４１ｄから離れるように傾斜している。よって、排水トレイ４０の戻り動作によって側壁４１ｃの斜面に切削液が押し込まれて、排水トレイ４０内の切削液の一部がドレイン通路４５に流れ込んで排出される。

以上のように、本実施の形態の切削装置１では、切削ブレード２１の回転によって飛散した切削液が切削液排出部材３０によって受け止められ、切削液排出部材３０内の排出口３４から切削液が排水トレイ４０に流れ落ちて、排水トレイ４０からドレイン通路４５へ排出される。飛散した切削液は切削液排出部材３０で排出口３４から排水トレイ４０に向かう流れに整流されるため、切削液排出部材３０の外側に切削液が飛散することがなく、切削液に含まれる切削屑が装置内壁に付着することが防止される。また、被加工物加工時に切削液排出部材３０の排出口３４が常にチャックテーブル１０の外周側に位置するため、チャックテーブル１０上の被加工物Ｗに切削屑が付着することが防止される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態において、切削液排出部材３０で切削液を整流する構成にしたが、この構成に限定されない。切削液排出部材３０は、切削ブレード２１の回転によって飛散した切削液を取り込んで、チャックテーブル１０よりも外側の排出口３４から下方に向けて切削液を排出可能に形成されていればよい。例えば、切削液排出部材３０で切削液を整流する代わりに、切削液排出部材３０の排出口３４を広く形成するようにしてもよい。

また、上記した実施の形態において、切削液排出部材３０の一端側に飛沫カバー３２が形成される構成にしたが、この構成に限定されない。飛沫カバー３２は切削液排出部材３０と別体に形成されていてもよい。

また、上記した実施の形態において、排水トレイ４０の側壁４１ｃを傾斜させることで、切削送り時の戻り動作によって側壁４１ｃで切削液がドレイン通路４５に押し出される構成にしたが、この構成に限定されない。排水トレイ４０からドレイン通路４５に切削液が排出される構成であればよく、例えば、ドレイン通路４５に押し出し可能に排水トレイ４０の側壁４１ｃが湾曲して形成されていてもよい。

また、上記した実施の形態において、排水トレイ４０の後側の側壁４１ｃによって切削液を押し出す構成にしたが、この構成に限定されない。例えば、排水トレイ４０の側壁４１ｃに対向する側壁４１ｄを傾斜させて、切削送り時の送り動作によって側壁４１ｄで切削液を押し出す構成にしてもよい。

また、上記した実施の形態において、切削送り手段１２がボールねじ式の移動機構で構成されたが、この構成に限定されない。切削送り手段１２は、チャックテーブル１０と共に排水トレイ４０を切削送り方向に移動可能であればよく、例えば、リニアモータで構成されてもよい。

また、上記した実施の形態において、切削液供給手段として左右一対の冷却ノズル２３とシャワーノズル２４を例示したが、この構成に限定されない。切削液供給手段は、切削ブレード２１に切削液を供給可能であればよく、どのように構成されていてもよい。

以上説明したように、本発明は、切削屑を装置及び被加工物に付着させることなく、被加工物を切削することができるという効果を有し、特に、生セラミック等の被加工物を切削する切削装置に有用である。

１切削装置
１０チャックテーブル
１２切削送り手段
２０切削手段
２１切削ブレード
２２ブレードカバー
２３冷却ノズル（切削液供給手段）
２４シャワーノズル（切削液供給手段）
２６ワーク洗浄用ノズル（切削液供給手段）
３０切削液排出部材
３４切削液排出部材の排出口
４０排水トレイ
４１ｃ排水トレイの側壁
４５ドレイン通路
Ｗ被加工物

Claims

被加工物を上面に保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削ブレードを備えた切削手段と、該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段を備え該切削ブレードをカバーするブレードカバーと、該チャックテーブルを切削送り方向に移動させる切削送り手段と、を備える切削装置において、
該ブレードカバーには、該切削ブレードの回転に起因して切削屑を含む切削液が飛散する側に配設され、飛散した該切削液を内部に導入させて被加工物加工時にチャックテーブル外周側に落下する長さに形成され下方に向けて排出する排出口を備える長筒形状の切削液排出部材を備え、
該切削送り手段の上部には、該チャックテーブルを上方を開放した側壁で囲繞して該切削液排出部材の該排出口から排出された切削屑を含む切削液を受け止める排水トレイが配設され、
該排水トレイで受け止められた切削液及び切削屑は、該切削送り手段に沿って形成されたドレイン通路へ排出される、ことを特徴とする切削装置。