JP2015051484A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物上において加工液の対流を防止できるノズルを備えた切削装置を提供する。【解決手段】被加工物（１１）を保持面（１０ａ）で保持するチャックテーブル（１０）と、チャックテーブルに保持された被加工物に加工液（Ｗ２）を供給しながらスピンドルの先端に装着された切削ブレード（３４）で被加工物を切削する切削手段（１２）と、を具備する切削装置（２）であって、加工液は加工液供給手段（３６）から供給され、該加工液供給手段は、被加工物の上面の加工点（Ｐ）付近に、加工の進行方向前方から進行方向後方へ加工液を帯状に形成して流すスリット状噴出口（３６ｃ）を有する帯状流形成ノズルで構成した。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を切削する切削装置に関し、特に、被加工物の加工点付近に水（純水）等の加工液を供給するノズルを備えた切削装置に関する。

半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等の被加工物は、例えば、回転可能な切削ブレードを備える切削装置で切削され、複数のチップへと分割される。この切削装置は、通常、水（純水）等の加工液を加工点付近に供給するためのノズルを備えている（例えば、特許文献１参照）。

ノズルから加工液を供給することで、切削時に生じる熱を逃がし、切削屑や粘着材等の異物（コンタミネーション）を被加工物上から適切に排出できる。発生する熱や異物の量は、使用する切削ブレードや被加工物の種類等によって異なるので、これらの条件に応じて複数のノズルが使い分けられている。

特開２００３−５９８６４号公報

ところで、切削の際に上述したノズルから供給される加工液は、外部へと排出されずに被加工物上で対流してしまうことがある。加工液が対流すると、異物は排出されずに残存し、被加工物に付着し易くなる。

本発明はかかる問題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、被加工物上において加工液の対流を防止できるノズルを備えた切削装置を提供することである。

本発明によれば、被加工物を保持面で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に加工液を供給しながらスピンドルの先端に装着された切削ブレードで被加工物を切削する切削手段と、を具備する切削装置であって、該加工液は加工液供給手段から供給され、該加工液供給手段は、被加工物の上面の加工点付近に、加工の進行方向前方から進行方向後方へ該加工液を帯状に形成して流すスリット状噴出口を有する帯状流形成ノズルであることを特徴とする切削装置が提供される。

本発明において、前記帯状流形成ノズルは、前記加工液を供給する供給路の一端側を開口する開口部が下面に形成された本体ブロックと、該本体ブロックの下方に配設され、該本体ブロックの該開口部と対向する対向面を有するカバー部材と、該本体ブロックと該カバー部材とに挟持され、該本体ブロックの該下面と該カバー部材の該対向面との間に前記スリット状噴出口となる隙間を形成する板状のスリット形成プレートと、を備え、該スリット形成プレートは、該開口部を開放すると共に、該本体ブロックの該下面と該カバー部材の該対向面との間を、該スリット状噴出口及び該開口部から該スリット状噴出口に至る流路を除いてシールし、該スリット形成プレートの形状によって該スリット状噴出口の幅や高さを調整できるように構成されていることが好ましい。

本発明の切削装置は、加工液を供給する加工液供給手段として、加工液を帯状にして流すスリット状噴出口を有する帯状流形成ノズルを備えるので、被加工物上における加工液の対流を防止できる。

切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、実施の形態１に係る切削装置が備える切削ブレードの周辺構造を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、ノズルの構造を模式的に示す図である。 図３（Ａ）は、切削装置で実施される切削ステップを模式的に示す側面図であり、図３（Ｂ）は、矩形の噴出口から噴出される水の流れを模式的に示す図である。 図４（Ａ）は、実施の形態２に係る切削装置が備える切削ブレードの周辺構造を模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、ノズルの構造を模式的に示す図である。 図５（Ａ）は、実施の形態２に係るノズルの分解斜視図であり、図５（Ｂ）は、ノズルの下部の構造を模式的に示す分解図である。 図６（Ａ）は、スリット形成プレートが交換される様子を模式的に示す分解斜視図であり、図６（Ｂ）は、スリット形成プレートが交換された後のノズルの構造を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態１では、水等の加工液を帯状に流すノズルを備えた切削装置について説明し、実施の形態２では、噴出口の形状、サイズを容易に変更可能なノズルを備えた切削装置について説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、水等の加工液を帯状に流すノズルを備えた切削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、切削装置２は、各構成を支持する基台４を備えている。

基台４の上面には、前後方向（Ｘ軸方向）に長い矩形状の開口４ａが形成されている。この開口４ａ内には、Ｘ軸移動テーブル６、Ｘ軸移動テーブル６をＸ軸方向（前後方向、加工送り方向）に移動させるＸ軸移動機構（不図示）、及びＸ軸移動機構を覆う防水カバー８が設けられている。

Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル６がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル６の下面側には、ナット（不図示）が固定されており、このナットには、Ｘ軸ガイドレールと平行なＸ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることで、Ｘ軸移動テーブル６はＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル６上には、被加工物１１（図３（Ａ）参照）を吸引保持するチャックテーブル１０が設けられている。被加工物１１は、例えば、円盤状の半導体ウェーハであり、その下面側には、保護部材１３が貼着されている。

チャックテーブル１０は、モータ等の回転機構（不図示）と連結されており、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１０は、上述のＸ軸移動機構によりＸ軸方向に移動する。

チャックテーブル１０の上面は、被加工物１１を吸引保持する保持面１０ａとなっている。この保持面１０ａは、チャックテーブル１０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。

基台４の上面には、切削ユニット（切削手段）１２を支持する門型の支持部１４が、開口４ａを跨ぐように配置されている。支持部１４の前面上部には、切削ユニット１２をＹ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向（鉛直方向）に移動させる切削ユニット移動機構１６が設けられている。

切削ユニット移動機構１６は、支持部１４の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１８を備えている。Ｙ軸ガイドレール１８には、切削ユニット移動機構１６を構成するＹ軸移動テーブル２０がスライド可能に設置されている。

Ｙ軸移動テーブル２０の裏面側（後面側）には、ナット（不図示）が固定されており、このナットには、Ｙ軸ガイドレール１８と平行なＹ軸ボールネジ２２が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｙ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｙ軸パルスモータでＹ軸ボールネジ２２を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２０は、Ｙ軸ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動テーブル２０の表面（前面）には、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２４が設けられている。Ｚ軸ガイドレール２４には、Ｚ軸移動テーブル２６がスライド可能に設置されている。

Ｚ軸移動テーブル２６の裏面側（後面側）には、ナット（不図示）が固定されており、このナットには、Ｚ軸ガイドレール２４と平行なＺ軸ボールネジ２８が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３０でＺ軸ボールネジ２８を回転させれば、Ｚ軸移動テーブル２６は、Ｚ軸ガイドレール２４に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動テーブル２６の下部には、被加工物１１を切削加工する切削ユニット１２が設けられている。また、切削ユニット１２と隣接する位置には、被加工物１１を撮像するカメラ３２が設置されている。上述のようにＹ軸移動テーブル２０及びＺ軸移動テーブル２６を移動させることで、切削ユニット１２及びカメラ３２は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット１２は、Ｙ軸の周りに回転するスピンドル（不図示）の一端側に装着された円環状の切削ブレード３４を備えている。スピンドルの他端側にはモータ（不図示）が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード３４を回転させる。

切削ブレード３４の前方には、切削用の水（加工液）を供給するノズル（加工液供給手段、帯状流形成ノズル）３６が設けられている。このノズル３６から水を供給しつつ、回転する切削ブレード３４を被加工物１１に切り込ませることで、被加工物１１は切削される。

図２（Ａ）は、切削ブレード３４の周辺構造を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、切削ブレード３４の前方に配置されたノズル３６の構造を模式的に示す図である。なお、図２（Ｂ）は、後方（切削ブレード３４側）から見たノズル３６を示している。

図２（Ａ）に示すように、切削ブレード３４は、スピンドルの先端部分に取り付けられたフランジ（不図示）と固定ナット３８とで挟み込まれるように装着されている。この切削ブレード３４は、いわゆるハブブレードであり、円盤状の支持基台４０の外周に、被加工物１１を切削する切り刃４２が固定されている。

切り刃４２は、ダイヤモンド等の砥粒を結合材料で結合して円環状に形成されており、例えば、１０μｍ〜５００μｍ程度の厚みを有している。なお、本実施の形態では、切削ブレード３４としてハブブレードを用いているが、切削ブレード３４の種類は特に限定されない。切削ブレード３４として、切り刃のみで構成されたワッシャーブレードを用いてもよい。

切削ブレード３４の上方には、ブレードカバー４４が配置されている。ブレードカバー４４の後方には、切削ブレード３４の下部を挟む略Ｌ字状の一対のノズル４６が固定されている。

各ノズル４６には、上端に設けられた連結部４８を通じて加工液となる水が供給される。ノズル４６の先端側には、切削ブレード３４と対向するように複数のスリット（不図示）が形成されている。複数のスリットを通じて噴出される水によって、切削ブレード３４は冷却、洗浄される。

ブレードカバー４４の前方には、直方体状のノズル３６が設けられている。ノズル３６の後面（切削ブレード３４側の面）には、切削ブレード３４に向けて開口された円形の噴出口３６ａが形成されている。この噴出口３６ａは、図２（Ｂ）に示すように、供給路３６ｂを介してノズル３６の上面に配置された連結部５０に接続されており、連結部５０及び供給路３６ｂを通じて供給される水を切削ブレード３４に向けて噴出する。

円形の噴出口３６ａの下方には、矩形の噴出口（スリット状噴出口）３６ｃが形成されている。この噴出口３６ｃは、水を帯状に流すことができるように、Ｙ軸方向において幅広のスリット状になっている。噴出口３６ｃは、供給路３６ｄを介してノズル３６の上面に配置された連結部５２に接続されており、連結部５２及び供給路３６ｄを通じて供給される水を被加工物１１の上面に噴出する。

次に、上述した切削装置２において実施される被加工物１１の切削ステップについて説明する。図３（Ａ）は、本実施の形態に係る切削装置２で実施される切削ステップを模式的に示す側面図であり、図３（Ｂ）は、矩形の噴出口３６ｃから噴出される水の流れを模式的に示す図である。なお、図３（Ｂ）は、上方から見た水の流れを示している。

切削ステップにおいては、まず、被加工物１１の下面側（保護部材１３側）をチャックテーブル１０に吸引保持させる。次に、ノズル３６及びノズル４６から加工液となる水を供給させつつ、回転させた切削ブレード３４を被加工物１１に切り込ませる。図３（Ａ）に示すように、チャックテーブル１０を後方Ｄ１に移動（加工送り）させることで、被加工物１１は切削加工される。

図３（Ａ）に示すように、ノズル３６の噴出口３６ａから噴出される水（加工液）Ｗ１によって、切削ブレード３４は冷却、洗浄される。一方、ノズル３６の噴出口３６ｃからは、被加工物１１の加工点Ｐ付近に水（加工液）Ｗ２が供給される。

上述のように、噴出口３６ｃは、切削加工の進行方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）において、幅広に形成されている。よって、被加工物１１の上面には、図３（Ｂ）に示すように、切削加工の進行方向に対して垂直な方向に広がる水Ｗ２が、切削加工の進行方向前方から進行方向後方へと流れる。

例えば、水を扇状に噴出する複数のノズルを備えた従来の切削装置においては、隣接するノズルから扇状に噴出された水が被加工物１１上において互いに衝突し、対流が発生してしまう。これに対して、本実施の形態のノズル３６を備える切削装置２では、帯状の水Ｗ２を切削加工の進行方向前方から進行方向後方へと向けて流すので、被加工物１１上における対流の発生を防止できる。

本実施の形態のノズル３６で形成される対流のない水Ｗ２の流れは、加工点Ｐ付近において切削屑等の異物の付着を防止する保護膜のように作用する。これにより、切削ブレード３４及び被加工物１１を冷却、洗浄すると共に、被加工物１１への異物の付着を適切に防止できる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、噴出口の形状、サイズを容易に変更可能なノズルを備えた切削装置について説明する。図４（Ａ）は、切削ブレードの周辺構造を模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、切削ブレードの前方に配置されたノズルの構造を模式的に示す図である。

なお、本実施の形態に係る切削装置は、切削ブレードの前方に配置されたノズルを除いて、実施の形態１に係る切削装置２と共通の構成を備えている。よって、実施の形態１の切削装置２と共通する構成には共通の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４（Ａ）に示すように、ブレードカバー４４の前方には、実施の形態１におけるノズル３６と同等の機能を持つノズル（帯状流形成ノズル）５４が配置されている。ノズル５４は、図４（Ｂ）に示すように、内部に水（加工液）の供給路５４ｂ，５４ｄが形成された本体ブロック５６を備えている。

本体ブロック５６の後面（切削ブレード３４側の面）には、切削ブレード３４に向けて開口された円形の噴出口５４ａが形成されている。この噴出口５４ａは、供給路５４ｂを介して本体ブロック５６の上面に配置された連結部５０と接続されており、連結部５０及び供給路５４ｂを通じて供給される水を切削ブレード３４に向けて噴出する。

図５（Ａ）は、ノズル５４の分解斜視図であり、図５（Ｂ）は、ノズル５４の下部の構造を模式的に示す分解図である。なお、図５（Ｂ）は、上方から見たノズル５４の下部の構造を示している。

本体ブロック５６の下面は、水平面（ＸＹ平面）に対して傾斜されており、前方側より後方側（切削ブレード３４側）が低くなっている。この下面の中央付近には、図５（Ａ）に示すように、供給路５４ｄの一端側（下流側）を開口する開口部５６ｂが形成されている。供給路５４ｄの他端側（上流側）には、本体ブロック５６の上面に配置された連結部５２が接続されている。

本体ブロック５６の下方において開口部５６ｂと対向する位置には、ノズル５４の下端部を構成するカバー部材５８が設けられている。カバー部材５８の上面（対向面）は、本体ブロック５６の下面と同様、水平面に対して傾斜されており、前方側より後方側が低くなっている。

本体ブロック５６の下面とカバー部材５８の上面との間には、板状のスリット形成プレート６０が挟持されている。スリット形成プレート６０の板厚は、略一定である。これにより、本体ブロック５６の下面とカバー部材５８の上面との距離は、略一定に保たれている。

本体ブロック５６の下部は前方に突出されており、この突出された領域には、上下に貫通するねじ穴５６ａが形成されている。カバー部材５８及びスリット形成プレート６０において、本体ブロック５６のねじ穴５６ａと対応する位置には、それぞれねじ穴５８ａ，６０ａが形成されている。これらのねじ穴５６ａ，５８ａ，６０ａにねじを締め込むことで、カバー部材５８及びスリット形成プレート６０は、本体ブロック５６に固定される。

スリット形成プレート６０は、後方側を切り欠かれており、その平面形状は、図５（Ｂ）に示すような略Ｕ字状である。このスリット形成プレート６０によって、本体ブロック５６の下面とカバー部材５８の上面との間には、開口部５６ｂからノズル５４の後面に至る隙間が形成される。

すなわち、開口部５６ｂは、スリット形成プレート６０によってシールされずに開放されている。一方、本体ブロック５６の下面とカバー部材５８の上面との間は、上述した隙間を除き、スリット形成プレート６０によってシールされる。

ノズル５４の後面には、上述した隙間による矩形の噴出口（スリット状噴出口）５４ｃが形成されている（図４（Ｂ）参照）。このように、スリット形成プレート６０は、開口部５６ｂを開放すると共に、本体ブロック５６の下面とカバー部材５８の上面との間を、噴出口５４ｃ及び開口部５６ｂから噴出口５４ｃに至る隙間を除いてシールしている。

よって、連結部５２及び供給路５４ｄを通じて供給された水は、開口部５６ｂ及び流路となる隙間を経て、噴出口５４ｃから噴出される。なお、本体ブロック５６の下面とカバー部材５８の上面とは、水平面に対して傾斜されているので、流路となる隙間も水平面に対して傾斜される。これにより、水は、被加工物１１に対して所定の噴出角度で噴出される。

噴出口５４ｃは、水を帯状に流すことができるように、Ｙ軸方向において幅広のスリット状に形成されている。この噴出口５４ｃの形状、サイズは、スリット形成プレート６０の形状、サイズに基づいている。すなわち、スリット形成プレート６０を、形状、サイズの異なる別のスリット形成プレートに交換すれば、噴出口５４ｃの形状、サイズを容易に変更できる。

図６（Ａ）は、スリット形成プレート６０が交換される様子を模式的に示す分解斜視図であり、図６（Ｂ）は、スリット形成プレート６０が交換された後のノズル５４の構造を模式的に示す図である。

例えば、図６（Ａ）に示すように、スリット形成プレート６０を、薄いスリット形成プレート６２に交換すれば、図６（Ｂ）に示すように、噴出口５４ｃのＺ軸方向のサイズ（高さ）を小さくできる。なお、スリット形成プレート６２には、スリット形成プレート６０と同様に、固定用のねじ穴６２ａが形成されている。

また、スリット形成プレート６０を、Ｙ軸方向における切り欠きサイズの小さい別のスリット形成プレート（不図示）に交換すれば、噴出口５４ｃのＹ軸方向のサイズ（幅）を小さくできる。このように、本実施の形態に係る切削装置では、スリット形成プレート６０を交換することで、噴出口５４ｃの幅や高さを容易に調整できる。

本実施の形態で示す構成、方法等は、他の実施の形態に係る構成、方法等と適宜組み合わせることが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、スリット形成プレート６０を交換することで、噴出口５４ｃの幅や高さを調整する例を示しているが、同様の方法で、被加工物１１に対する水の噴出角度を調整することも可能である。この場合、スリット形成プレート６０の厚みは必ずしも略一定でなくてよい。また、カバー部材５８を交換しても良い。

また、本体ブロック５６の下面等に、任意のスペーサを取り付けても良い。例えば、上面と下面とが非平行なスペーサを本体ブロック５６の下面に取り付けることで、被加工物１１に対する水の噴出角度を容易に調整できる。

また、上記実施の形態では、円盤状の半導体ウェーハを被加工物１１としているが、本発明の切削装置で加工される被加工物はこれに限定されない。例えば、半導体チップをパッケージした樹脂基板、光デバイスウェーハ、セラミックス、ガラス等を被加工物としても良い。

また、上記実施の形態では、加工液として水（純水）を用いているが、本発明の切削装置に使用される加工液はこれに限定されない。加工液は、使用する切削ブレードや被加工物等の種類等に応じて変更できる。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、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できる。

２ 切削装置
４ 基台
４ａ 開口
６ Ｘ軸移動テーブル
８ 防水カバー
１０ チャックテーブル
１０ａ 保持面
１２ 切削ユニット（切削手段）
１４ 支持部
１６ 切削ユニット移動機構
１８ Ｙ軸ガイドレール
２０ Ｙ軸移動テーブル
２２ Ｙ軸ボールネジ
２４ Ｚ軸ガイドレール
２６ Ｚ軸移動テーブル
２８ Ｚ軸ボールネジ
３０ Ｚ軸パルスモータ
３２ カメラ
３４ 切削ブレード
３６，５４ ノズル（加工液供給手段、帯状流形成ノズル）
３６ａ，５４ａ 噴出口
３６ｂ，３６ｄ，５４ｂ，５４ｄ 供給路
３６ｃ，５４ｃ 噴出口（スリット状噴出口）
３８ 固定ナット
４０ 支持基台
４２ 切り刃
４４ ブレードカバー
４６ ノズル
４８，５０，５２ 連結部
５６ 本体ブロック
５６ａ，５８ａ，６０ａ，６２ａ ねじ穴
５６ｂ 開口部
５８ カバー部材
６０，６２ スリット形成プレート
１１ 被加工物
１３ 保護部材
Ｐ 加工点
Ｗ１，Ｗ２ 水（加工液）

Claims (2)

1. 被加工物を保持面で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に加工液を供給しながらスピンドルの先端に装着された切削ブレードで被加工物を切削する切削手段と、を具備する切削装置であって、
   該加工液は加工液供給手段から供給され、
   該加工液供給手段は、被加工物の上面の加工点付近に、加工の進行方向前方から進行方向後方へ該加工液を帯状に形成して流すスリット状噴出口を有する帯状流形成ノズルであることを特徴とする切削装置。
2. 前記帯状流形成ノズルは、前記加工液を供給する供給路の一端側を開口する開口部が下面に形成された本体ブロックと、該本体ブロックの下方に配設され、該本体ブロックの該開口部と対向する対向面を有するカバー部材と、該本体ブロックと該カバー部材とに挟持され、該本体ブロックの該下面と該カバー部材の該対向面との間に前記スリット状噴出口となる隙間を形成する板状のスリット形成プレートと、を備え、
   該スリット形成プレートは、該開口部を開放すると共に、該本体ブロックの該下面と該カバー部材の該対向面との間を、該スリット状噴出口及び該開口部から該スリット状噴出口に至る流路を除いてシールし、該スリット形成プレートの形状によって該スリット状噴出口の幅や高さを調整できるように構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。

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