CN101992505B - 切削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种切削装置，其能够防止切屑附着于被加工物。所述切削装置具有刀具罩，并具有液壁形成构件，该液壁形成构件具有一对喷出口，当以切削刀具在该切削刀具最低点处的旋转方向为切削刀具旋转方向时，这一对喷出口以夹持所述切削刀具的从形成于刀具罩底部的开口凸出的末端的方式在所述切削刀具旋转方向的上游侧配设于所述切削刀具的两面侧，所述液壁形成构件从所述喷出口沿所述切削刀具旋转方向朝该切削刀具旋转方向的下游侧喷出用于形成液壁的液壁形成液，从而形成比所述开口要长的沿所述切削刀具旋转方向延伸的一对液壁，从而封闭刀具罩与被加工物之间的间隙。
Description
技术领域
本发明涉及一种切削装置，该切削装置具备：卡盘工作台(chucktable)，该卡盘工作台保持被加工物；切削刀具，该切削刀具用于切削由卡盘工作台保持的被加工物；以及刀具罩(blade cover)，该刀具罩以覆盖切削刀具的外周的方式配设。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，在半导体晶片表面形成多个IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(Large-scale Integration：大规模集成电路)或固体摄像元件等器件。然后，通过沿着对各个器件进行分区的被称为间隔道(street)的分割预定线利用切削装置切削晶片，来将晶片分割成一个个器件。
作为切削装置广泛使用被称作划片机(dicer)的切削装置，划片机具备包含切削刀具的切削构件。切削刀具具有切削刃，该切削刃利用金属或树脂等固定金刚石或CBN(Cubic Boron Nitride：立方氮化硼)等超硬磨粒而成，且厚度大约为几十～几百微米，该切削刀具一边以大约30000rpm的高速进行旋转一边切入被加工物，将被加工物的一部分切削除去，由此来分割被加工物。
为了对通过切削产生的加工热进行冷却，并且为了将通过切削产生的切屑从被加工物上排出，在划片机中一边对加工点(切削刀具与被加工物接触的点)和被加工物上表面供给切削液一边进行切削。
特别是在被加工物为在表面形成有CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等摄像器件的晶片、或在表面形成有滤光器、光拾取器件等光器件的基板的情况下，如果切屑附着在器件上，则会引起器件不良，因此非常重视防止切屑的附着。
切屑一旦附着在被加工物上并干燥，就非常不容易在随后的清洗工序中去除，因此，如日本特开2006-289509号公报所公开的那样，提出有在切削过程中将产生的切屑与切削液一起除去的机构，或者是使用如日本特开2006-150844号公报所公开的加工用剂来防止切屑在切削过程中附着在被加工物上的方法。
专利文献1：日本特开2006-289509号公报
专利文献2：日本特开2006-150844号公报
然而，存在这样的问题：即便采用专利文献1和2所公开的装置或者方法，也难以完全地防止切屑附着在被加工物上。
发明内容
本发明就是鉴于该问题而完成的，其目的在于提供一种能够防止切屑附着在被加工物上的切削装置。
根据本发明，提供一种切削装置，该切削装置具备：卡盘工作台，该卡盘工作台保持被加工物；切削刀具，该切削刀具用于切削由所述卡盘工作台保持的被加工物；以及刀具罩，在该刀具罩的底部具有开口，所述切削刀具的末端从所述开口凸出，并且，在切削被加工物时，在所述刀具罩的底部和被加工物之间形成有间隙，所述切削装置的特征在于，所述切削装置具备：液壁形成构件，该液壁形成构件具有一对喷出口，当以所述切削刀具在该切削刀具最低点处的旋转方向为切削刀具旋转方向时，这一对喷出口以夹持从所述开口凸出的所述切削刀具的末端的方式在所述切削刀具旋转方向的上游侧配设于所述切削刀具的两面侧，所述液壁形成构件从所述喷出口沿所述切削刀具旋转方向朝该切削刀具旋转方向的下游侧喷出用于形成液壁的液壁形成液，从而形成比所述开口要长的沿所述切削刀具旋转方向延伸的一对液壁，从而封闭所述间隙；切削液供给构件，该切削液供给构件配设在所述一对喷出口之间，用于向所述切削刀具供给切削液；以及排出构件，该排出构件配设在切削液和形成了所述液壁的液壁形成液飞溅的一侧，用于将切削液和液壁形成液从被加工物上排出，其中所述切削液被供给至所述切削刀具并伴随该切削刀具的旋转而连带旋转。
优选的是：切削装置还具有一对引导壁，这一对引导壁以夹持切削刀具的方式形成于切削刀具的两面侧，并用于在切削刀具旋转方向引导液壁形成液。
优选的是：排出构件包括抽吸构件。
根据本发明，大致整个切削刀具都由刀具罩覆盖，并且，混有切屑的切削液通过液壁而被引导向切削刀具旋转方向的下游侧，混有切屑的切削液和液壁形成液通过排出构件而被从被加工物上排出，因此能够防止切屑附着在被加工物上。
根据方案2所述的发明，液壁形成液通过引导壁而仅向切削刀具旋转方向流出，并且引导壁能够防止液壁形成液与切削刀具碰撞而飞溅。
根据方案3所述的发明，通过利用抽吸构件强制性地进行抽吸，能够更有效地排出混有切屑的切削液和液壁形成液。
附图说明
图1是切削装置的外观立体图。
图2是表示将切削刀具装配于主轴的情形的分解立体图。
图3是切削刀具装配于主轴后的状态的立体图。
图4是第一实施方式的刀具罩的立体图。
图5是切削晶片时的第一实施方式的刀具罩的纵剖视图。
图6是第一实施方式的刀具罩的仰视图。
图7是沿图6中的7-7线的剖视图。
图8的(A)是沿图6中的8A-8A线的剖视图，图8的(B)是沿图6中的8B-8B线的剖视图。
图9是本发明第二实施方式的刀具罩的立体图。
标号说明
18：卡盘工作台；24：切削构件(切削单元)；28：切削刀具；56：池液供给构件；58、58A：刀具罩；68：切削液供给通道；74：液壁形成液供给通道；80：引导壁；82：液壁。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1示出了本发明的第一实施方式的切削装置2的外观。在切削装置2的前表面侧设有用于由操作者输入加工条件等对装置的指示的操作构件4。在装置上部设有显示对操作者的引导画面或者利用后述的摄像构件拍摄到的图像的CRT(Cathode Ray Tube：阴极射线管)等显示构件6。
标号8是晶片盒，在晶片盒8中收纳有多片(例如25片)经由切割带支承于环状框架的半导体晶片。晶片盒8被载置在能够上下动作的盒升降机(cassette elevator)9上。
在晶片盒8的后方配设有搬出搬入构件10，该搬出搬入构件10从晶片盒8搬出切削前的晶片W，并将切削后的晶片搬入晶片盒8。在晶片盒8与搬出搬入构件10之间设有临时放置区域12，该临时放置区域12是临时载置作为搬出搬入对象的晶片的区域，在临时放置区域12配设有对位构件14，该对位构件14使晶片W对准固定的位置。
在临时放置区域12的附近配设有搬送构件16，该搬送构件16具有吸附并搬送与晶片W成为一体的框架F的回转臂，被搬出至临时放置区域12的晶片W由搬送构件16吸附并搬送到卡盘工作台18上，该晶片W被该卡盘工作台18吸引，并通过利用多个固定构件(夹紧器)19固定框架F而被保持在卡盘工作台18上。
卡盘工作台18形成为能够旋转且能够沿X轴方向往复动作的结构，在卡盘工作台18的X轴方向的移动路径的上方配设有校准构件20，该校准构件20用于检测晶片W的应该切削的间隔道。
校准构件20具备用于拍摄晶片W的表面的摄像构件22，该校准构件20能够根据由拍摄取得的图像，通过图案匹配等处理来检测应当切削的间隔道。由摄像构件22取得的图像显示于显示构件6。摄像构件22除了具备利用可见光线进行拍摄的普通的照相机之外还具备红外线照相机。
在校准构件20的左侧配设有对由卡盘工作台18保持的晶片W实施切削加工的切削构件24。切削构件24与校准构件20构成为一体，二者联动地在Y轴方向和Z轴方向移动。
如图3所示，切削构件24构成为在能够旋转的主轴26的末端装配有切削刀具28，且该切削构件24能够沿Y轴方向和Z轴方向移动。切削刀具28位于摄像构件22的X轴方向的延长线上。
在本实施方式中，大致整个切削刀具28都由刀具罩58覆盖。标号56是在晶片等被加工物的切削过程中使被加工物上表面和刀具罩58的底部之间充满池液(プ一ル液)的池液供给构件，在本实施方式中池液供给构件56设置在刀具罩58的外部。池液供给构件56可以设置在能够将池液供给到被加工物上的任意位置、例如设置于刀具罩58等。
标号25是将切削结束后的晶片W搬送到清洗装置27的搬送构件，在清洗装置27中，对晶片W进行清洗并从空气喷嘴喷出空气以对晶片W进行干燥。
参照图2，示出了表示末端固定有刀具座36的主轴26与切削刀具28之间的装配关系的分解立体图。主轴26以能够旋转的方式收纳在切削构件(切削单元)24的主轴壳体32中。
刀具座36由凸台部38和与凸台部38形成为一体的固定凸缘40构成。在凸台部38形成有外螺纹42。将刀具座36的装配孔插到主轴26的未图示的末端小径部和带锥度的部分上，并将螺母44与形成在主轴26的末端小径部的外螺纹螺合并拧紧，由此，刀具座36被安装于主轴26的末端部。
将切削刀具28的装配孔52插到刀具座36的凸台部38上，并将固定螺母54与凸台部38的外螺纹42螺合并拧紧，由此，如图3所示，切削刀具28被安装于主轴26。
切削刀具28被称作毂状刀具(hub blade)，是在具有圆形毂48的圆形基座46的外周具有切削刃50的电铸刀片，切削刃50通过镀镍将金刚石磨粒固定而构成。切削刀具28的切削刃50具有20～30μm的厚度。
参照图4，示出了本发明第一实施方式所涉及的刀具罩58的立体图。刀具罩58由第一罩60和第二罩62构成，第二罩62通过例如紧固螺钉等以能够装卸的方式固定于第一罩60。
刀具罩58由以下部分构成：顶部58a；与顶部58a对置的底部58b，该底部58b具有开口64，切削刀具28的末端从该开口64凸出；以及侧壁部58c，该侧壁部58c连接顶部58a和底部58b。
在刀具罩58划分出了空间部66，切削刀具28被插入于该空间部66中，除了切削刀具28的从开口64凸出的作为加工点发挥作用的末端部之外，切削刀具28都由刀具罩58覆盖。标号65是与空间部66连通的切削液排出用开口，标号67是用于插入主轴26的主轴插入用开口。
刀具罩58具有切削液供给通道68，切削液供给通道68的一端与切削液供给源70连接，在切削液供给通道68的另一端形成有喷出口72，该喷出口72朝切削刀具28所插入的空间部66喷出切削液。利用切削液供给通道68、切削液供给源70以及切削液喷出口72构成切削液供给构件。
标号74是液壁形成液供给通道，其一端与液壁形成液供给源76连接，另一端与一对分支供给通道74a、74b连接，这一对分支供给通道74a、74b沿插入在空间部66中的切削刀具28的表面侧和背面侧伸长。各分支供给通道74a、74b与喷出口78连接。
最好如图5所示，在刀具罩58的底部58b形成有一对引导壁80，这一对引导壁80以夹持切削刀具28的方式形成于切削刀具28的两面侧，用于沿切削刀具28引导液壁形成液。
由此，从分支供给通道74a、74b的喷出口78喷出的液壁形成液沿着切削刀具28形成一对液壁82，这一对液壁82比刀具罩58的开口64要长，通过这些液壁82来封闭刀具罩58的底部58b与晶片W之间的间隙。
标号88是排出构件，其由沿垂直方向延伸的筒体90和抽吸源92构成。在筒体90的下端部形成有开口90a，当抽吸源92工作时，混有切屑的切削液经由切削液排出用开口65被抽吸至筒体90内，并且液壁形成液经由开口90a被抽吸至筒体90内，从而被从晶片W上排出。图4所示的排出构件88的筒体90沿铅直方向形成，但是也可以构成为使筒体90相对于铅直方向倾斜。
下面，对上述本发明第一实施方式的作用进行说明。如图1所示，作为被加工物的晶片W在经由切割带T支承于环状框架F的状态下被吸引保持在卡盘工作台18上。
使由卡盘工作台18保持的晶片W在X轴方向移动，从而移动至摄像构件22的正下方，利用摄像构件2拍摄晶片W，并利用校准构件20实施检测应当切削的间隔道的校准。
根据该校准，在进行了想要切削的间隔道与切削刀具28之间的对位的状态下，使插入在图4的空间部66内的切削刀具28一边朝箭头A方向以大约30000rpm的高速进行旋转一边切入晶片W，进而使卡盘工作台18朝箭头B方向进行加工进给，由此，对位好的间隔道被切削。
当利用切削刀具28切削间隔道时，一边从切削液喷出口72朝切削刀具28的切削刃50喷出切削液，并且从喷出口78喷出液壁形成液以在切削刀具28的两面侧形成一对液壁82，一边完成对晶片W的间隔道的切削。
与此同时，从池液供给构件56供给池液86，使由卡盘工作台18保持的晶片W与刀具罩58的底部58b之间充满池液86。作为切削液、液壁形成液和池液86一般使用纯水。
通过切削而产生的切屑的一部分与切削液一起随着切削刀具28的旋转而一起旋转，含有切屑的切削液经由在刀具罩58的侧壁部58c形成的切削液排出用开口65被带入排出构件88的筒体90内，并通过抽吸源92的工作而被抽吸除去。
另外，关于从喷出口78喷出并被引导壁80引导从而形成了沿切削刀具28的两面侧延伸的液壁82的液壁形成液，通过使抽吸源92工作，该液壁形成液经由开口90a被取入到筒体90内，从而被抽吸除去。
根据本实施方式，通过沿切削刀具28的两面侧形成的液壁82，防止了混有切屑的切削液向主轴26的轴向扩散，所述切削液经由筒体90的开口90a被带入筒体90内并在抽吸源92的作用下被抽吸除去，因此防止了切屑附着在晶片W上。
形成液壁82的液壁形成液通过引导壁80而仅向排出构件88侧流出，并且引导壁80能够防止液壁82与切削刀具28碰撞而飞溅。
此外，如图5所示，在切削加工中，通过从池液供给构件56向晶片W的上表面供给池液86，使晶片W的上表面与刀具罩58的底部58b之间充满池液86，从而防止了未混入切削液中而残留在晶片W上的切屑紧固在晶片W上。
另外，由于液壁形成液的喷出流速比池液86要快，所以通过伯努利效应(Bernoulli effect)池液86的一部分被卷入液壁82。由此，未混入切削液中而浮游在池液中的切屑也能够被带入液壁形成液并从晶片W上排出。
以抽吸源92的抽吸量满足“切削液的供给量”+“液壁形成液的供给量”+“流入液壁的池液的量”＜“抽吸量”的方式调整各水量和抽吸量。在抽吸源92的抽吸量不足的情况下，不能充分地抽吸除去切屑，相反在抽吸量过剩的情况下，会使晶片W的上表面局部干燥，从而切屑会紧固于晶片W的上表面，因此优选适当调整各水量与抽吸量的关系。
参照图9，示出了本发明第二实施方式的刀具罩58A的立体图。本实施方式的刀具罩58A的结构与上述第一实施方式的刀具罩58大致相同，但与刀具罩58A连接的排出构件88A的结构与第一实施方式不同。本实施方式中的排出构件88A由排出通道罩94构成，该排出通道罩94水平地配设在供给至切削刀具28的切削液伴随切削刀具28的旋转而飞溅的一侧。
在本实施方式中，混有切屑的切削液经由在刀具罩58A的侧壁58c形成的切削液排出用开口65而被带入排出通道罩94内，并如箭头C所示地被排出。此外，形成了液壁82的液壁形成液也被带入到排出通道罩94内，并如箭头C所示地被排出，因此防止了切屑附着在晶片W上。
在本实施方式中，未设置第一实施方式中的抽吸源92，而是由配设在切削液飞溅的一侧的排出通道罩94来构成排出构件88A，因此能够简化排出构件的结构。
Claims (4)
1.一种切削装置，该切削装置具备：卡盘工作台，该卡盘工作台保持被加工物；切削刀具，该切削刀具用于切削由所述卡盘工作台保持的被加工物；以及刀具罩，在该刀具罩的底部具有开口，并以如下方式覆盖整个该切削刀具：所述切削刀具的末端从所述开口凸出，并且，在切削被加工物时，在所述刀具罩的底部和被加工物之间形成有间隙，
所述切削装置的特征在于，
所述切削装置具备：
液壁形成构件，该液壁形成构件具有一对喷出口，当以所述切削刀具在该切削刀具最低点处的旋转方向为切削刀具旋转方向时，这一对喷出口以夹持从所述开口凸出的所述切削刀具的末端的方式在所述切削刀具旋转方向的上游侧配设于所述切削刀具的两面侧，所述液壁形成构件从所述喷出口沿所述切削刀具旋转方向朝该切削刀具旋转方向的下游侧喷出用于形成液壁的液壁形成液，从而形成比所述开口要长的沿所述切削刀具旋转方向延伸的一对液壁，从而封闭所述间隙；
切削液供给构件，该切削液供给构件配设在所述一对喷出口之间，用于向所述切削刀具供给切削液；以及
排出构件，该排出构件配设在切削液和形成了所述液壁的液壁形成液飞溅的一侧，用于将切削液和液壁形成液从被加工物上排出，其中所述切削液被供给至所述切削刀具并伴随该切削刀具的旋转而连带着旋转。
2.根据权利要求1所述的切削装置，其中，
所述切削装置还具有一对引导壁，这一对引导壁以夹持所述切削刀具的方式形成于该切削刀具的两面侧，并用于在所述切削刀具旋转方向引导液壁形成液。
3.根据权利要求1或2所述的切削装置，其中，
所述排出构件包括抽吸构件。
4.根据权利要求1或2所述的切削装置，其中，
切削液和液壁形成液由纯水构成。
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