JP2011104726A

JP2011104726A - 切削装置

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Publication number: JP2011104726A
Application number: JP2009263231A
Authority: JP
Inventors: William Gadd Michael; ウィリアムガドマイケル
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-11-18
Also published as: TWI500473B; CN102097373B; CN102097373A; TW201117915A; JP5511325B2

Abstract

【課題】切削液の安定した吸引を可能として被加工物にデバイス不良を引き起こすことの無い切削装置を提供することである。
【解決手段】切削装置であって、切削ブレードに供給された切削液が切削ブレードの回転に伴って飛散する側に配設された吸引口と、一端が該吸引口に接続されて吸引口を介して吸引された切削液が流動する流入路と、該流入路の他端が接続される第１開口部と、該第１開口部より上方に開口された第２開口部と、該第１開口部と同一高さ又は該第１開口部より低位置に形成され、該第１開口部を介して流入した切削液を排出する第３開口部とを有する流体分離機構本体と、該流体分離機構本体の該第２開口部に接続された吸引源と、一端が該第３開口部に接続されて他端に該第１開口部と同一高さ又は該第１開口部より低位置に形成された排出口を有し、該流体分離機構本体の液体を排出させる排出路とを具備し、該排出路は、該排出口を常時液体で満たして外気の流入を防止する液体溜部を有することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、被加工物を切削する切削ブレードと、切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段とを備えた切削装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体ウエーハ表面にＩＣやＬＳＩ、固体撮像素子等のデバイスが複数形成される。そして、各デバイスを区分するストリートと呼ばれる分割予定ラインに沿って切削装置でウエーハを切削することで個々のデバイスへと分割される。

切削装置としてはダイサーと呼ばれる切削装置が広く使用されており、ダイサーは切削ブレードを含む切削手段を備えている。切削ブレードは、ダイアモンドやＣＢＮ（ＣｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）等の超砥粒を金属や樹脂等で固めて数十〜数百ミクロン程度の厚みとした切刃を有しており、この切削ブレードが３００００ｒｐｍ程度の高速で回転しつつ被加工物へと切り込み、被加工物の一部を切削除去することで、被加工物を分割する。

切削によって生じる加工熱を冷却するためと、切削によって生じる切削屑を被加工物上から排出するために、ダイサーでは加工点（切削ブレードと被加工物とが接触する点）と被加工物上面に切削水を供給しながら切削が行われる。

特に被加工物がＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像デバイスが表面に形成されたウエーハや、光フィルタ、光ピックアップデバイス等の光デバイスが表面に形成された基板である場合には、切削屑がデバイス上に付着するとデバイス不良を引き起こすため、切削屑の付着を防止することが非常に重要視されている。

一度被加工物上に付着して乾燥した切削屑は、その後の洗浄工程では取り除くことが非常に難しいため、特開２００７−６９２８０号公報に開示されているように、切削中に発生する切削屑を含んだ切削液を被加工物上から吸引して排出する機構が提案されている。

特開２００７−６９２８０号公報

ところが、特許文献１に開示されているように吸引源を用いて切削液を吸引しようとしても、吸引源に切削液とともに吸引されるエアによって切削液の吸引が阻害され、吸引状態が安定しないという問題がある。

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、切削液の安定した吸引を可能として被加工物にデバイス不良を引き起こすことの無い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切削ブレードと該切削ブレードを回転させるスピンドルとを含む切削手段と、該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段と、を備えた切削装置であって、該切削ブレードに供給された該切削液が該切削ブレードの回転に伴って飛散する側に配設された吸引口と、一端が該吸引口に接続されて該吸引口を介して吸引された該切削液が流動する流入路と、該流入路の他端が接続される第１開口部と、該第１開口部より上方に開口された第２開口部と、該第２開口部より低位置であり且つ該第１開口部と同一高さ又は該第１開口部より低位置に形成され、該第１開口部を介して流入した該切削液を排出する第３開口部とを有する流体分離機構本体と、該流体分離機構本体の該第２開口部に接続された吸引源と、一端が該第３開口部に接続されて他端に該第１開口部と同一高さ又は該第１開口部より低位置に形成された排出口を有し、該流体分離機構本体内の該切削液を排出させる排出路とを具備し、該排出路は、該排出口を常時液体で満たして外気の流入を防止する液体溜部を有することを特徴とする切削装置が提供される。

本発明によると、吸引した切削液とエアとを分離する流体分離機構が切削液を吸引して排出する経路上に設けられているため、吸引状態の安定化が可能となる。また、排出路には常時液体が滞留する液体溜部が形成されているため、吸引開始時に排出口からエアが吸引されることが防止され、吸引口の吸引力を強くすることができる。

切削装置の外観斜視図である。切削ブレードをスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。切削ブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。廃液回収手段に接続されたブレードカバーの斜視図である。切削時の作用を示す縦断面図である。図６（Ａ）は吸引源作動時の第１実施形態に係る流体分離機構の縦断面図、図６（Ｂ）は吸引休止時の第１実施形態の流体分離機構の縦断面図である。本発明第２実施形態に係る流体分離機構の縦断面図である。本発明第３実施形態に係る流体分離機構の縦断面図である。

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は本発明実施形態の切削装置２の外観を示している。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手段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手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

８はウエーハカセットであり、ウエーハカセット８中にはダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット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。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハ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、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

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、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段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処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。撮像手段２２は可視光線で撮像する通常のカメラの他に赤外線カメラを備えている。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、図３に示すように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、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は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

本実施形態では、切削ブレード２８はブレードカバー５８によりその全体が覆われている。５６はウエーハ等の被加工物の切削中に被加工物上面とブレードカバー５８の底部との間をプール液で満たすプール液供給手段であり、本実施形態ではブレードカバー５８の外部に設置されている。

２５は切削が終了したウエーハＷを洗浄装置２７まで搬送する搬送手段であり、洗浄装置２７では、ウエーハＷを洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥する。

図２を参照すると、ブレードマウント３６がその先端に固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図が示されている。切削手段（切削ユニット）２４のスピンドルハウジング３２中にスピンドル２６が回転可能に収容されている。

ブレードマウント３６は、ボス部３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成される。ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。ブレードマウント３６は、ブレードマウント３６の装着穴をスピンドル２６の図示しない先端小径部及びテーパ部に挿入して、ナット４４をスピンドル２６の先端小径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。

切削ブレード２８の装着穴５２をブレードマウント３６のボス部３８に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、図３に示すように切削ブレード２８はスピンドル２６に取り付けられる。

切削ブレード２８はハブブレードとよばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にダイアモンド砥粒をニッケルめっきで固定した切刃５０を有する電鋳ブレードである。切削ブレード２８の切刃５０は２０〜３０μｍの厚みを有している。

図４を参照すると、本発明実施形態に係るブレードカバー５８の斜視図が示されている。ブレードカバー５８は、第１カバー６０と、第１カバー６０に例えば締結ねじ等により着脱可能に固定される第２カバー６２とから構成される。

ブレードカバー５８は、天井部５８ａと、切削ブレード２８の先端が突出する開口６４を有する天井部５８ａに対向する底部５８ｂと、天井部５８ａと底部５８ｂを連結する側壁部５８ｃとから構成される。

ブレードカバー５８は空間部６６を画成しており、この空間部６６中に切削ブレード２８が挿入され、開口６４から突出される加工点として作用する切削ブレード２８の先端部を除いて切削ブレード２８はブレードカバー５８により覆われる。

ブレードカバー５８は切削液供給路６８を有しており、切削液供給路６８の一端は切削液供給源７０に接続され、他端には切削ブレード２８が挿入される空間部６６に切削液を噴出する噴出口７２が形成されている。切削液供給路６８、切削液供給源７０及び切削液噴出口７２により切削液供給手段を構成する。

７４は廃液回収手段であり、一端が切削ブレード５８の側壁部５８ｃに連結され、所定角度傾斜して取り付けられた流入路（筒体）７６と、流入路７６の他端部に接続された流体分離機構７８と、流体分離機構７８に接続された吸引源８０とから構成される。

流入路７６の傾斜角度は、チャックテーブル１８の保持面に対して３０度以下が好ましい。この傾斜角度が小さいほど、吸引源８０による安定した連続吸引が可能となる。廃液回収手段７４は、切削ブレード２８に供給される切削液が切削ブレード２８の回転に伴って飛散する側に配設されている。

ブレードカバー５８の側壁部５８ｃには廃液回収手段７４の吸引口６６ａが形成されており、この吸引口６６ａを通してブレードカバー５８の空間部６６と流入路７６の内部が連通されている。流入路７６の一端部には更に底部に開いた開口７６ａが形成されている。

図６（Ａ）を参照すると、吸引源８０が作動中の本発明第１実施形態の流体分離機構７８の縦断面図が示されている。図６（Ｂ）は吸引源８０が休止中の流体分離機構７８の縦断面図である。

流体分離機構７８は、タンク（流体分離機構本体）８２と、タンク８２に接続された排出路８４とから構成される。タンク８２は、流入路７６に接続される第１開口部８２ａと、第１開口部８２ａより上方で吸引源８０に接続される第２開口部８２ｂと、第２開口部８２ｂより低位置であり且つ第１開口部８２ａより低位置に形成されたタンク８２内に流入した廃液（切削液）を排出する第３開口部８２ｃを有している。第３開口部８２ｃは、第１開口部８２ａと同一高さに形成してもよい。

排出路８４の一端８４ａはタンク８２の第３開口部８２ｃに接続されており、他端に形成された排出口８４ｂはタンク８２の第１開口部８２ａより低位置に開口している。排出口８４ｂを第１開口部８２ａと同一高さに開口させるようにしてもよい。

排出路８４の排出口８４ｂの近傍には概略直角に折り曲げられた液体溜部８６が形成されている。図６（Ｂ）に示すように、吸引源８０の作動が休止された状態では、液体溜部８６内は常時廃液で満たされている。

これにより、吸引源８０を作動して吸引を開始したとき、排出口８４ｂからエアが吸引されることが防止され、吸引口６６ａの吸引力を瞬時に上昇して、切削屑を含んだ廃液を流体分離機構７８内に効率的に吸引することができる。

次に、図５及び図６を参照して、上述した実施形態の作用について説明する。被加工物であるウエーハＷは、図１に示すようにダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態でチャックテーブル１８により吸引保持される。

チャックテーブル１８により保持されたウエーハＷをＸ軸方向に移動して撮像手段２２の直下に移動し、撮像手段２でウエーハＷを撮像して、アライメント手段２０で切削すべきストリートを検出するアライメントを実施する。

このアライメントに基づいて、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、図５に示すように切削ブレード２８を矢印Ａ方向に３００００ｒｐｍ程度の高速で回転しつつウエーハＷに切り込ませ、更にチャックテーブル１８を矢印Ｂ方向に加工送りすることにより、位置合わせされたストリートが切削される。

切削ブレード２８によるストリートの切削の際に、プール液供給手段５６からプール液５７を供給して、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷとブレードカバー５８の底部との間をプール液５７で満たすとともに、切削液噴出口７２から切削ブレード２８の切刃５０に向かって切削液を噴出しながら、ウエーハＷのストリートの切削を遂行する。切削液及びプール液５７としては一般的に純水が使用される。

切削によって発生した切削屑の一部は切削液とともに切削ブレード２８の回転に伴って連れ周り、切削屑を含む切削液の一部はブレードカバー５８の側壁部５８ｃに形成された吸引口６６ａを介して廃液回収手段７４の流入路７６内に矢印Ｃに示すように取り込まれ、吸引源８０の作動により流体分離機構７８を介して吸引除去される。

噴出口７２が切削液の流れの上流側に配設され、且つ切削ブレード２８に供給される切削液が切削ブレード２８の外周に対して接線方向に噴出するように形成されているため、切削ブレード２８の回転に伴って連れ回る切削屑を含んだ切削液の流れを阻害することなく、切削屑を含んだ切削液を効果的に排出できる。

一方、切削により発生し、切削液中に取り込まれなかった残りの切削屑はプール液５７中に浮遊する。このプール液５７の一部は、廃液回収手段７４の流入路７６の開口７６ａを介して流入路７６内に取り込まれ、吸引源７８の作動によりウエーハＷ上から吸引除去される。

図６（Ａ）に示すように、吸引源８０の作動により流入路７６を介して流体分離機構７８のタンク（流体分離機構本体）８２内に吸引された切削屑を含む切削液（廃液）７５はタンク８２の下部部分に溜まり、排出路８４を介して排出口８４ｂから排出される。

このように本実施形態の流体分離機構７８で、吸引源８０の作動により吸引されるエアと廃液７５とが分離され、エアのみが吸引源に吸引されて吸引路の途中が廃液７５でブロックされることがないため、安定した吸引が可能となり、流体分離機構７８で分離された廃液７５は排出口８４ｂから安定して排出される。

本実施形態によると、切削液がブレードカバー５８内部から切削ブレード２８へと供給され、切削ブレード２８はブレードカバー５８でほぼ全体が覆われるとともに、ブレードカバー５８の底部とウエーハＷとの間はプール液５７で満たされた状態で切削が遂行されるため、切削屑を含む切削液がウエーハＷ上に飛散することがなく、切削屑は廃液回収手段７４によってウエーハＷ上から積極的に回収される。

また、切削加工中、プール液がプール液供給手段５６から常に供給されているため、ウエーハＷの上面は乾燥することがなく、切削屑がウエーハＷ上に固着することが防止される。

吸引源８０による吸引量が不十分な場合には切削屑を十分に吸引除去できず、逆に吸引量が過剰な場合には、開口７６ａに対するウエーハＷの上面を局所的に乾燥させてしまうため、切削屑がウエーハＷの上面に固着してしまうので、流入路７６の傾斜角度や切削するウエーハＷの表面状態に応じて、吸引量とプール液供給量を適宜調整することが好ましい。

図７を参照すると、本発明第２実施形態の廃液回収手段７４Ａの縦断面図が示されている。本実施形態の廃液回収手段７４Ａは、第１実施形態と同様に流入路（筒体）７６と、流入路７６に接続された流体分離機構７８Ａと、流体分離機構７８Ａに接続された吸引源８０とから構成される。

流体分離機構７８Ａは、第１実施形態と同様なタンク８２と、タンク８２の第３開口部８２ｃに接続された排出路８４Ａと、排出路８４Ａの先端部にピン９０を介して取り付けられた液溜容器８８とから構成される。

吸引源８０の作動が停止されたとき、この液溜容器８８内に常に廃液が滞留するため、第１実施形態の流体分離機構７８と同様に、吸引源８０による吸引開始時の排出口８４ｂからのエアの吸引が防止され、直ちに吸引口６６ａの吸引力を確保することができる。

図８を参照すると、本発明第３実施形態の廃液回収手段７４Ｂの縦断面図が示されている。上述した第１及び第２実施形態と同様に、廃液回収手段７８Ｂが、流入路（筒体）７６と、流入路７６に接続された流体分離機構７８Ｂと、流体分離機構７８Ｂに接続された吸引源８０とから構成される。

流体分離機構７８Ｂは、上述した第１及び第２実施形態と同様なタンク（流体分離機構本体）８２と、タンク８２の第３開口部８２ｃに接続された排出路８４とから構成される。排出路８４の先端部は折り曲げられて液体溜部８６ａが形成されている。

本実施形態では、排出路８４に接続されるタンク８２の第３開口部８２ｃが第１開口部８２ａと概略同一高さに形成されている。本実施形態の作用は、上述した第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

１８チャックテーブル
２４切削手段（切削ユニット）
２８切削ブレード
５６プール液供給手段
５８ブレードカバー
７４，７４Ａ，７４Ｂ廃液回収手段
７６流入路
７８，７８Ａ，７８Ｂ流体分離機構
８０吸引源
８２タンク（流体分離機構本体）
８６液体溜部
８８液溜容器

Claims

被加工物を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切削ブレードと該切削ブレードを回転させるスピンドルとを含む切削手段と、該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段と、を備えた切削装置であって、
該切削ブレードに供給された該切削液が該切削ブレードの回転に伴って飛散する側に配設された吸引口と、
一端が該吸引口に接続されて該吸引口を介して吸引された該切削液が流動する流入路と、
該流入路の他端が接続される第１開口部と、該第１開口部より上方に開口された第２開口部と、該第２開口部より低位置であり且つ該第１開口部と同一高さ又は該第１開口部より低位置に形成され、該第１開口部を介して流入した該切削液を排出する第３開口部とを有する流体分離機構本体と、
該流体分離機構本体の該第２開口部に接続された吸引源と、
一端が該第３開口部に接続されて他端に該第１開口部と同一高さ又は該第１開口部より低位置に形成された排出口を有し、該流体分離機構本体内の該切削液を排出させる排出路とを具備し、
該排出路は、該排出口を常時液体で満たして外気の流入を防止する液体溜部を有することを特徴とする切削装置。