JP2014210304A

JP2014210304A - 切削装置

Info

Publication number: JP2014210304A
Application number: JP2013087103A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムガドマイケル; William Gadd Michael
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2014-11-13

Abstract

【課題】切削加工中に切削屑を被加工物上に撒き散らすおそれを低減し得る切削装置を提供する。
【解決手段】スピンドルハウジング４１内のスピンドル４２を、ラジアル側およびスラスト側のエアーベアリング４０５，４０６で回転可能に支持し、スピンドル４２の先端に装着される切削ブレード３１をブレードカバー５０で覆い、スピンドル４２のブレード取付軸４２１をブレードカバー５０のスピンドル挿入部５１１からブレードカバー５０内に挿入した構成の切削手段３０において、ブレードカバー５０に、スピンドル挿入部５１１に連通して吸引源９０に接続されるスピンドルパージエアー吸引路５１７を形成し、スピンドルハウジング４１内からブレードカバー５０内に入って切削ブレード３１側に排気されるスピンドルパージエアーをスピンドルパージエアー吸引路５１７を介して吸引する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば半導体ウェーハや各種電子部品の基板といった薄板状の被加工物を切削ブレードによって切削する切削装置に係り、特に、切削ブレードをエアースピンドルで回転させるとともに、切削ブレードをカバーするブレードカバーを有した切削装置に関する。

例えば、半導体ウェーハ等の被加工物を多数のチップに分割するダイシング装置等の精密切削装置においては、高速回転するスピンドルの先端に装着された切削ブレードを被加工物に切り込ませて切削加工する構成となっており、切削ブレードは、エアーベアリングでスピンドルを支持するエアースピンドルで回転駆動される形式のものが多い（特許文献１）。

この種の切削装置では、切削によって発生する加工熱を冷却するとともに切削によって生じた切削屑を被加工物上から排出するために、切削ブレードに切削液を供給しながら切削が遂行される。このように切削液を供給しながら切削ブレードで切削加工を行う切削装置では、切削液の飛散を抑えるために切削ブレードを覆うブレードカバーを備え、ブレードカバーから切削ブレードに切削液を供給するように構成されている（特許文献２）

特開２００１−１３０４３８号公報特開２０００−０１５６２６号公報

一般に、切削液を供給しながら被加工物を切削する場合、切削によって生じた切削屑の一部は切削液に取り込まれ、切削ブレードの回転に伴って切削ブレードに連れ回る。ここで、上記エアースピンドルにあっては切削屑を含む切削液が内部に侵入するおそれがあるため、上記特許文献１に示されるようにエアースピンドルの先端からパージエアーを切削ブレード側に向けて噴出し、切削液の侵入を防止することが行われる。

ところが、エアースピンドルから噴出されるパージエアーは、切削ブレードに連れ回る切削屑を含んだ切削液に衝突することで、切削屑を含んだ切削液をブレードカバー外へと飛散させ、被加工物上に切削屑を撒き散らしてしまうという問題を起こす。被加工物上に飛散した切削屑を切削後に十分に除去することは難しく、特に被加工物がＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像デバイスが表面に形成されたウェーハや、フィルタ、光ピックアップデバイス等の光デバイスが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おそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、切削加工中に切削屑を被加工物上に撒き散らすおそれを低減し得る切削装置を提供することにある。

本発明の切削装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を切削する切削ブレードと、該切削ブレードが装着されるスピンドルと該スピンドルを回転可能に支持するエアーベアリングとを含むスピンドルユニットと、該スピンドルユニットに固定され該切削ブレードを覆うブレードカバーと、を備えた切削装置であって、前記ブレードカバーには、前記スピンドルが挿入されるスピンドル挿入部と、一端が該スピンドル挿入部に連通するとともに他端が吸引源に接続されるスピンドルパージエアー吸引路と、が形成され、前記スピンドルの先端に装着された前記切削ブレード側に排気されるエアーを前記スピンドルパージエアー吸引路を介して吸引することを特徴とする。

本発明では、吸引源が作動した状態で切削ブレードによる切削が行われる。スピンドルユニットの先端から噴出されたスピンドルパージエアーは、スピンドル挿入部からブレードカバー内に入り切削ブレードに向かおうとするが、吸引源で吸引されるスピンドルパージエアー吸引路から吸引される。このため、切削液が切削ブレードに供給されている場合、スピンドルパージエアーは切削ブレードの周囲を連れ回る切削液に衝突する前にスピンドルパージエアー吸引路に吸引される。したがって、スピンドルパージエアーが切削ブレードに連れ回る切削屑を含んだ切削液に対して噴射されることが抑えられ、切削屑を含んだ切削液をブレードカバー外へと飛散させて被加工物上に切削屑を撒き散らしてしまうおそれが低減する。

本発明によれば、切削加工中に切削屑を被加工物上に撒き散らすおそれを低減し得る切削装置が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る切削装置および被加工物を示す斜視図である。同装置が具備する一実施形態の切削手段を示す斜視図である。同切削手段の断面図である。同切削手段、およびスピンドルに対する切削ブレードの取付構造を示す分解斜視図である。一実施形態に係るスピンドルパージエアー吸引路の吸引口を示すブレードカバーの下面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］切削装置の全体構成
図１を参照して、一実施形態に係る切削装置１０の全体的な構成を説明する。切削装置１０は、例えば半導体ウェーハ等の円板状の被加工物１を多数のチップに分割する装置として好適なものである。図１に示す被加工物１の表面には複数の分割予定ラインが格子状に設定されており、被加工物１は分割予定ラインに沿って切断され、多数のチップに分割される。

この場合、被加工物１は、粘着テープ４を介して環状のフレーム５の内側に表面側が露出する状態に支持され、この状態で、カセットＣ内に複数段に重ねて収納される。被加工物１は、切削装置１０内においてフレーム５を保持することで搬送される。なお、図１のＸ・Ｙは水平で互いに直交する方向を示し、Ｚは鉛直方向を示している。

図１に示すように、フレーム５に支持された複数の被加工物１が収納されたカセットＣは、基台１１の角部に設けられたカセット台１２に着脱可能にセットされる。カセット台１２は昇降するエレベータ式であって、カセット台１２が昇降することで、被加工物１は基台１１上の所定高さの出し入れ位置に位置付けられる。その出し入れ位置に位置付けられた被加工物１は、クランプ式の出し入れ手段１３によってＹ２側に引き出され、仮置き位置１４において左右方向（Ｘ方向）に一対の状態で配設されたセンタリングガイド１５上に仮置きされる。

センタリングガイド１５は、Ｙ方向に延びる断面Ｌ字状の板状部材が左右対称に配設され、互いに近接したり離間したりするようにＸ方向に作動する。被加工物１は、フレーム５が左右のセンタリングガイド１５に載置され、センタリングガイド１５が近接方向に動いてフレーム５が挟み込まれることで、仮置き位置１４において搬送開始位置に位置決めされる。

次に被加工物１は、旋回動作する第１搬送手段１６によって、搬入・搬出位置１７に位置付けられている（図１はその状態）円板状の保持手段１８に搬入される。保持手段１８は、被加工物１を負圧吸引作用で水平に吸引保持する保持面１８１を有している。保持手段１８の周囲には、複数のフレームクランプ１９が保持手段１８に固定されて配設されている。保持面１８１は被加工物１と同等の大きさを有しており、被加工物１は保持面１８１に粘着テープ４を介して載置され、吸引保持される。また、フレーム５はフレームクランプ１９に把持され、固定される。

保持手段１８は、図示せぬ移動機構によってＸ方向に移動させられる移動台２０上に回転可能に支持されている。保持手段１８は図示せぬ回転機構によって回転駆動され、被加工物１は保持手段１８の回転によって自転させられる。保持手段１８上に被加工物１が保持されると、搬入・搬出位置１７の上方に配設されたアライメント手段２１によって被加工物１の表面が撮像されるとともにパターンマッチング等の処理がなされて、分割予定ラインが検出される。

次に、被加工物１は移動台２０がＸ１方向に移動することで加工位置２２に送られる。加工位置２２の上方には、切削手段３０が配設されている。切削手段３０は、図２に示すように、切削ブレード３１と、軸方向がＹ方向と平行に延びるスピンドルユニット４０と、ブレードカバー５０とを備えている。

図３に示すように、スピンドルユニット４０は、円筒状のスピンドルハウジング４１と、スピンドルハウジング４１内に回転可能、かつ、軸方向がＹ方向と平行に延びる状態に支持された円柱状のスピンドル４２とを有するものである。スピンドル４２は、Ｙ１側の端部に形成されたブレード取付軸４２１がスピンドルハウジング４１から突出しており、このブレード取付軸４２１に、円板状の切削ブレード３１が着脱可能に装着されている。スピンドルハウジング４１の先端面には、切削ブレード３１を覆うブレードカバー５０が着脱可能に固定される。

切削手段３０は、図示せぬＹ・Ｚ方向駆動手段により、図１においてＹ方向に割り出し送りされ、かつ、Ｚ方向に昇降可能に支持されている。アライメント手段２１によって被加工物１の分割予定ラインが検出されると、切削ブレード３１と、検出された分割予定ラインとのＹ方向の位置合わせが、割り出し送りによってなされる。

切削ブレード３１と分割予定ラインとのＹ方向の位置合わせがなされたら、切削手段３０を下降させて切削ブレード３１の下端の刃先を被加工物１に対する所定の切り込み高さ位置に定め、移動台２０をＸ１方向に移動させて被加工物１を加工送りする。これにより１本の分割予定ラインに沿って切削ブレード３１が相対的にＸ２方向に移動しながら切り込んでいき、分割予定ラインが切断される。次いで、分割予定ライン間の間隔に応じて切削手段３０をＹ方向に送る割り出し送りと被加工物１のＸ１方向への加工送りを繰り返して、Ｘ方向に延びる全ての分割予定ラインが切断される。

続いて、保持手段１８を９０°回転させて、切断済みの分割予定ラインに直交する未切断側の分割予定ラインをＸ方向と平行に設定し、この後、上記と同様にして分割予定ラインを切削して切断する。これにより全ての分割予定ラインが切断され、被加工物１は多数のチップに分割される。多数のチップは粘着テープ４に貼り付いたままであり、円板状の被加工物１の形態は保たれている。

被加工物１の切削中においては、ブレードカバー５０に設けられた切削液供給ノズル７０（図２参照）から被加工物１の上面に切削液が供給される。

以上のようにして被加工物１が多数のチップに分割されたら、移動台２０がＸ２方向に移動して保持手段１８が搬入・搬出位置１７に戻り、保持手段１８による被加工物１の保持が解除される。続いて、被加工物１は第２搬送手段２３によって搬入・搬出位置１７のＹ２側、かつ、仮置き位置１４のＸ１側に配設された洗浄手段２４に搬入され、洗浄手段２４で水洗された後、乾燥処理される。この後、被加工物１は第１搬送手段１６によって仮置き位置１４のセンタリングガイド１５上に載置され、位置決めされてから、出し入れ手段１３によってカセットＣ内に戻される。

以上が１枚の被加工物１に対する切削処理のサイクルであり、このサイクルが、カセットＣ内の全ての被加工物１に対してなされる。次いで、本発明に係るスピンドルユニット４０、切削ブレード３１およびブレードカバー５０について詳述する。

［２］スピンドルユニット
スピンドルユニット４０は、スピンドルハウジング４１内のスピンドル４２をエアーベアリングで支持するエアースピンドルユニットである。図３に示すように、スピンドル４２の切削ブレード３１が装着される先端側には鍔状のスラストプレート４２９が形成されており、スピンドルハウジング４１の内周面には、スラストプレート４２９が隙間を空けて嵌まる周溝４１９が形成されている。また、スピンドルハウジング４１の図３で左側の先端部には、スピンドル４２の先端に同軸状に形成されたブレード取付軸４２１が貫通する貫通孔４１８が形成されている。スピンドルハウジング４１の内面はスピンドル４２の外面と一定の隙間が空くように形成されている。

スピンドルユニット４０の図３で右側の後端部には、スピンドル４２を回転させるモータ４０１が設けられている。このモータ４０１は、スピンドル４２の後端部から突出するロータ４０２と、スピンドルハウジング４１の内周面にロータ４０２に対向して配設されたステータ４０３とから構成される。このモータ４０１が作動することで、スピンドル４２は回転駆動される。

スピンドルハウジング４１の後端部には、エアー導入口４１１およびエアー導出口４１４がそれぞれ形成されている。スピンドルハウジング４１の内周面および周溝４１９の両内側面の所定箇所には、複数のエアー噴出口４１２が形成されており、スピンドルハウジング４１の肉部には、エアー導入口４１１と各エアー噴出口４１２とを連通するエアー導入路４１３が形成されている。また、スピンドルハウジング４１の内周面および周溝４１９の内周面の所定箇所には、複数のエアー排出口４１５が形成されており、スピンドルハウジング４１の肉部には、各エアー排出口４１５とエアー導出口４１４とを連通するエアー導出路４１６が形成されている。

スピンドル４２が回転駆動される時には、エアー導入口４１１から高圧のエアーがエアー導入路４１３に導入され、複数のエアー噴出口４１２からスピンドルハウジング４１内に高圧エアーが噴出して供給される。スピンドルハウジング４１内に供給された高圧エアーは、エアー排出口４１５に入り込み、エアー導出路４１６を通ってエアー導出口４１４から排出される。このようにして高圧エアーがスピンドルハウジング４１内に供給されて流れることにより、スピンドルハウジング４１の内周面とスピンドル４２の外周面との間にラジアルエアーベアリング４０５が形成され、かつ、スラストプレート４２９の側面と周溝４１９の内側面との間にスラストエアーベアリング４０６が形成される。これらエアーベアリング４０５，４０６が形成されることにより、回転中のスピンドル４２はスピンドルハウジング４１との間に一定の隙間が保持された状態で支持される。

［３］切削ブレード
切削ブレード３１は、図４に示すように、スピンドル４２の先端に同軸状に形成されたブレード取付軸４２１に着脱可能に装着される。ブレード取付軸４２１は先端に向かうにしたがって外径が小さくなる円錐状に形成されており、先端面にはねじ孔４２２が形成されている。ブレード取付軸４２１に取り付けられる切削ブレード３１は、環状のハブ基台３１１の片側（スピンドル４２側）の外周面に環状の切り刃３１２が固着されてなるもので、ブレードマウント３２を介してブレード取付軸４２１に着脱可能に取り付けられる。ブレードマウント３２は、ブレード取付軸４２１が嵌入するテーパ状の取付孔３２１が軸心に形成された円筒部３２２と、この円筒部３２２の軸方向中間の外周面に形成されたフランジ部３２３を有するもので、フランジ部３２３より先端側の円筒部３２２に雄ねじ３２４が形成されている。

切削ブレード３１をブレード取付軸４２１に装着するには、まず、ブレードマウント３２の取付孔３２１をブレード取付軸４２１に嵌入させ、ボルト３３をねじ孔４２２にねじ込む。ブレードマウント３２はボルト３３によってスピンドル４２側に押され、これによりブレード取付軸４２１が取付孔３２１に圧入された状態となってブレードマウント３２がブレード取付軸４２１に締結される。次いで、切削ブレード３１におけるハブ基台３１１の中心の孔３１３をブレードマウント３２の雄ねじ３２４に嵌め入れ、ナット３４を雄ねじ３２４にねじ込んでハブ基台３１１を押圧しながら締結する。これにより、切削ブレード３１はブレードマウント３２を介してスピンドル４２の先端のブレード取付軸４２１に装着される。

［４］ブレードカバー
上記スピンドルハウジング４１の先端面に固定されるブレードカバー５０は、図２に示すように全体として直方体状に形成されており、図１においてＹ方向に分割される内側カバー５１と外側カバー５２とが合体して構成される。内側カバー５１と外側カバー５２とは、ねじ止め等の手段で合体状態が固定される。

図３および図４に示すように、内側カバー５１および外側カバー５２には、下方に開口する逆Ｕ字状の切欠き５１９，５２９がそれぞれ形成されている。切削ブレード３１は、これら切欠き５１９，５２９が合体した空所である収容部５０１に、下端部が露出する状態で収容され、外周部がブレードカバー５０で覆われる。

内側カバー５１と外側カバー５２には、図１でＸ方向に延びる平行な切削液供給ノズル７０が、それぞれ取り付けられている。これら切削液供給ノズル７０は、切削ブレード３１の切り刃３１２を挟んで配設され、切り刃３１２は切削液供給ノズル７０からわずかに下側に突出する。これら切削液供給ノズル７０の切り刃３１２側には複数の切削液噴出口（図示略）が形成されており、これら切削液噴出口から切削液が切削ブレード３１に向けて噴出される。各カバー５１，５２の上部には切削液供給ノズル７０に連通する切削液供給口７１が形成されており、これら切削液供給口７１には、切削液供給源８０に連通する供給管路８１が接続されている。

図３および図４に示すように、内側カバー５１はスピンドルハウジング４１の先端面に当接させられる壁部５１２を有しており、この壁部５１２に、上記切欠き５１９の一部を形成するスピンドル挿入部５１１が形成されている。このスピンドル挿入部５１１にブレード取付軸４２１を挿入した状態で、切削ブレード３１はブレードカバー５０内に収容される。

壁部５１２の下側の内面５１３は、逆Ｕ字状に形成されている。そしてその内面５１３には図５に示すように複数の吸引口５１４が形成され、壁部５１２内には、図３に示すように複数の吸引口５１４に連通するスピンドルパージエアー吸引路５１７が形成されている。そしてスピンドルパージエアー吸引路５１７は、内側カバー５１の天井に形成された吸引口５１５に連通し、さらに吸引口５１５に吸引管路９１を介して吸引源９０が連通されている。すなわち、壁部５１２内のスピンドルパージエアー吸引路５１７の一端側はスピンドル挿入部５１１に吸引口５１４を介して連通し、他端側が吸引源９０に接続されている。

以上の構成を有するブレードカバー５０をスピンドルハウジング４１の先端面に固定するには、内側カバー５１のスピンドル挿入部５１１にスピンドル４２のブレード取付軸４２１を通して内側カバー５１の壁部５１２をスピンドルハウジング４１の先端面にねじ止め等の固定手段で固定し、次いで切削ブレード３１を上記手順でブレード取付軸４２１に装着し、この後、外側カバー５２を内側カバー５１に固定することでなされる。

［５］一実施形態の作用
上記一実施形態によれば、被加工物１の切削は、上記のように移動台２０を図１においてＸ１方向に移動させて加工送りしながら、スピンドルハウジング４１内において上記各エアーベアリング４０５，４０６で支持されて回転する切削ブレード３１を被加工物１に切り込ませて行う。そして切削中においては、切削液供給源８０を運転して切削液供給ノズル７０から切削液を切削ブレード３１に供給する。また、これと同時に吸引源９０を運転し、スピンドルパージエアー吸引路５１７内の空気を吸引して負圧状態とする。

切削ブレード３１が被加工物１を切削することによって生じる加工熱は切削液によって冷却され、切削によって生じた切削屑は切削液に取り込まれ被加工物１上から排出される。また、ブレードカバー３１により、切削液の飛散が抑えられる。ここで、切削屑を含む切削液の一部は切削ブレード３１の回転に伴って切削ブレード３１に連れ回り、その切削液がスピンドルハウジング４１内に貫通孔４１８から浸入おそれがある。しかし、スピンドルユニットにおいては、スピンドルハウジング４１内で各エアーベアリング４０５，４０６を形成する高圧エアーがエアー導出口４１４から排出される他に、一部の高圧エアーがスピンドルハウジング４１の貫通孔４１８からスピンドルパージエアーとして噴出し、切削液の侵入が抑えられる。

ここで、スピンドルユニット４０の先端から噴出された上記スピンドルパージエアーは、内側カバー５１のスピンドル挿入部５１１からブレードカバー５０内に入り切削ブレード３０に向かおうとする。しかし本実施形態においては、そのスピンドルパージエアーは吸引源９０で吸引されているスピンドルパージエアー吸引路５１７に吸引され、ブレードカバー５０外に放出される。すなわちスピンドルパージエアーは、切削ブレード３１の周囲を連れ回る切削液に衝突する前にスピンドルパージエアー吸引路５１７に吸引される。したがって、スピンドルパージエアーが切削ブレード３１に連れ回る切削屑を含んだ切削液に対して噴射されることが抑えられる。その結果、ブレードカバー５０内に入ったスピンドルパージエアーが、切削屑を含んだ切削液をブレードカバー３１外へと飛散させて被加工物１上に切削屑を撒き散らしてしまうといったおそれが低減する。

１…被加工物
１０…切削装置
１８…保持手段
３０…切削手段
３１…切削ブレード
４０…スピンドルユニット
４０５…ラジアルエアーベアリング
４０６…スラストエアーベアリング
４２…スピンドル
５０…ブレードカバー
５１…内側カバー
５１１…スピンドル挿入部
５１７…スピンドルパージエアー吸引路
５２…外側カバー
９０…吸引源

Claims

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を切削する切削ブレードと、該切削ブレードが装着されるスピンドルと該スピンドルを回転可能に支持するエアーベアリングとを含むスピンドルユニットと、該スピンドルユニットに固定され該切削ブレードを覆うブレードカバーと、を備えた切削装置であって、
前記ブレードカバーには、
前記スピンドルが挿入されるスピンドル挿入部と、
一端が該スピンドル挿入部に連通するとともに他端が吸引源に接続されるスピンドルパージエアー吸引路と、が形成され、
前記スピンドルの先端に装着された前記切削ブレード側に排気されるエアーを前記スピンドルパージエアー吸引路を介して吸引することを特徴とする切削装置。