JP2015149428A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】設置場所の省スペース化を図り、チャックテーブル上で被加工物を効率的に洗浄できるようにすること。【解決手段】切削装置(1)を構成する洗浄ノズル手段(40)は、ウェーハ(W)を保持するチャックテーブル(3)の移動経路に交差する方向に延伸する本体部(42)と、本体部の延伸方向に間隔を置いて複数開口した噴射口(55)と、本体部の延伸方向に沿って延伸して形成されたエアー供給路(44)と、エアー供給路から各噴射口に向かう複数のエアー分岐供給路(46)と、各エアー分岐供給路と各噴射口とを連結する複数の混合室(47)と、各混合室内に洗浄液を供給する洗浄液供給路(51)とを有する。各エアー分岐供給路から供給された圧縮エアーと、各洗浄液供給路から供給された洗浄液とが混合室内で混合された2流体洗浄液は、複数の該噴射口から噴射されてウォーターカーテン(C)を形成する。【選択図】図2

Description

本発明は、切削加工した被加工物に洗浄液を噴射して洗浄することができる切削装置に関する。
特許文献1に開示されるように、半導体ウェーハ等の被加工物を、回転する切削ブレードによって切削加工する切削装置が利用されている。このような切削装置においては、切削ブレードで被加工物の切削を行うと切削屑等のコンタミネーションが排出される。かかるコンタミネーションを被加工物の表面から洗浄するため、被加工物は、切削加工後、搬送手段で切削用のチャックテーブルからスピンナー洗浄装置に搬送される。しかし、半導体ウェーハのように表面の撥水性が高い被加工物の場合には、切削用のチャックテーブルから洗浄装置への搬送時に、表面が乾燥することでコンタミネーションが付着してしまい、搬送後の洗浄装置による洗浄では除去できないという問題がある。そこで、チャックテーブル上において、被加工物の表面を洗浄する洗浄手段を備えた切削装置が特許文献1に提案されている。
特許文献1の洗浄手段は、長手方向に延在する筒状のノズルと、ノズルの長手方向に所定間隔毎に形成された複数の噴出口と、ノズルの長手方向一方若しくは両方の端部に設けられた混合部とを備えている。混合部では、ノズルの長手方向一方若しくは両方の端部でエアーと洗浄液とを混合してミスト状の2流体洗浄液を生成し、この2流体洗浄液をエアーの圧力によって噴出口から噴出している。
特開2003−234308号公報 特開2000-306878号公報
しかし、特許文献1の洗浄手段において、混合部から遠い位置の噴出口では、2流体洗浄液の噴出圧力が低くなる傾向がある。このため、効率的に2流体洗浄液を噴射できず、混合部から遠い位置に付着したコンタミネーションを十分に除去できなくなり、被加工物に対する洗浄効果が薄くなる、という問題がある。
ここで、2流体洗浄液を噴射するノズル(特許文献2参照)を複数並べて配設した場合には、各ノズルでの噴出圧力を均一化できるが、特許文献2のノズルでは、ノズル自体の高さ寸法が大きくなる。このため、チャックテーブルの上方にノズルの設置場所を広く確保する必要があり、ノズルの設置が困難になる場合が生じる。
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、設置場所の省スペース化を図ることができ、チャックテーブル上で被加工物を効率的に洗浄することができる切削装置を提供することである。
本発明の切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削領域において切削する切削手段と、チャックテーブルを切削方向に駆動する切削送り手段と、圧縮エアーと洗浄液とが混合された2流体洗浄液を噴射する洗浄ノズル手段とを備えた切削装置であって、洗浄ノズル手段は、矩形形状に形成されてチャックテーブルの移動経路に交差する方向に矩形形状の長辺側が配設された本体部と、本体部下端から下方向に向けて洗浄液を噴射するように長辺の延伸方向に間隔を置いて複数開口した噴射口と、本体部の矩形形状長辺側に沿って延伸して形成されたエアー供給路と、エアー供給路内に圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給源と、エアー供給路から各噴射口に向かって垂直に延伸して形成された複数のエアー分岐供給路と、各エアー分岐供給路と各噴射口とを連結する複数の混合室と、各混合室内に洗浄液を供給する洗浄液供給路と、洗浄液供給路内に洗浄液を供給する洗浄液供給源と、を備え、各エアー分岐供給路から供給された圧縮エアーと、各洗浄液供給路から供給された洗浄液とが混合室内で混合された2流体洗浄液が、複数の噴射口から噴射されてウォーターカーテンを形成することを特徴とする。
この構成によれば、本体部に噴射口を複数設け、エアー供給分岐路を介して噴射口に向かって下向きに圧縮エアーを供給しつつ混合室内で洗浄液を供給して混合し、混合室下部の噴射口から2流体洗浄液を噴射することができる。これにより、洗浄ノズル手段全体の大きさが増大することを抑制しつつ、噴射口の位置によって噴射する2流体洗浄液の勢いが減衰することを回避でき、2流体洗浄液を効率的に噴射して切削後の被加工物の洗浄効果を高めることができる。
また、本発明の切削装置において、各噴射口からは、本体部の矩形形状の長辺側に沿って広がる扇状に2流体洗浄液が噴射されるとよい。この構成によれば、チャックテーブルの移動方向において2流体洗浄液が噴射する領域を狭めて噴射の圧力を上昇でき、より効率的に洗浄して洗浄効果を高めることができる。
本発明によれば、設置場所の省スペース化を図ることができ、チャックテーブル上で被加工物を効率的に洗浄することができる。
本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。 上記切削装置を構成する洗浄ノズル手段の正面断面図である。 図2の要部拡大図である。 図2のA−A線に沿う拡大断面図である。 図5Aは、上記洗浄ノズル手段を構成する本体部を下から見た図であり、図5Bは、上記洗浄ノズル手段を構成する噴射口プレートを下から見た図である。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る切削装置ついて説明する。図1は、本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る切削装置は、図1に示す構成に限定されるものでなく、本実施の形態と同様に被加工物(ウェーハ)を加工可能であれば、他の切削装置であってもよい。
図1に示すように、切削装置1は、基台2に設けられたチャックテーブル3と、このチャックテーブル3で保持された被加工物としてのウェーハWを切削する切削機構4とを備えて構成されている。基台2には、ウェーハWを収納可能なカセット(不図示)が載置されるエレベータ手段6が設けられている。エレベータ手段6は、カセットが載置される載置板9を昇降することで、高さ方向におけるウェーハWの出し入れ位置を調整する。
ここで、被加工物となるウェーハWについて説明すると、円板状をなすウェーハWの表面は、格子状に配列された分割予定ライン(図示省略)によって複数の領域に区画されている。この区画された領域には、IC、LSI、LED等の各種デバイスが形成されている。
チャックテーブル3には、ポーラスセラミック材によりウェーハWを吸引保持する保持面15が形成されている。保持面15は、チャックテーブル3内の流路を通じて吸引源(不図示)に接続されている。チャックテーブル3は、θテーブル(不図示)を介して移動板20の上面に支持されている。移動板20は、基台2の上面側に形成されてX軸方向に延在する矩形状の開口部21内に配置されている。開口部21は、移動板20と、移動板20のX軸方向両側に設けられた蛇腹状の防水カバー22とにより被覆されている。防水カバー22の下方には、チャックテーブル3を切削方向となるX軸方向に駆動する切削送り手段(不図示)が設けられている。この切削送り手段は、例えば、ボールねじ式の移動機構からなる。
切削機構4は、基台2上に固定された門型の柱部24と、柱部24に設けられた送り手段25と、送り手段25によってY軸及びZ軸方向に移動可能に支持される第1の切削手段27及び第2の切削手段28とを有する。
送り手段25は、柱部24の前面に対してY軸方向に平行な一対のガイドレール31と、一対のガイドレール31にスライド可能に設置されたモータ駆動の一対のY軸テーブル32とを有している。また、送り手段25は、各Y軸テーブル32の前面に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール33と、各ガイドレール33にスライド可能に設置されたモータ駆動のZ軸テーブル34とを有している。各Z軸テーブル34の下部には、第1の切削手段27及び第2の切削手段28が設けられている。
各Y軸テーブル32の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ35が螺合されている。また、各Z軸テーブル34の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ36が螺合されている。Y軸テーブル32用のボールネジ35、Z軸テーブル34用のボールネジ36の一端部には、それぞれ駆動モータ37,38が連結されている。これら駆動モータ37,38によりボールネジが回転駆動され、第1の切削手段27及び第2の切削手段28がガイドレール31,33に沿ってY軸方向及びZ軸方向に移動される。
第1の切削手段27は、円盤状の第1の切削ブレード27aを有している。第2の切削手段28は、第1の切削ブレード27aより厚みが薄い円盤状の第2の切削ブレード(不図示)を有している。第1の切削手段27及び第2の切削手段28は、第1の切削ブレード27a及び第2の切削ブレードを高速回転させ、複数のノズル(不図示)からウェーハWの切削領域に切削水を噴射しつつウェーハWを切削加工する。切削機構4では、厚みが異なる第1切削ブレード27a及び第2の切削ブレード(不図示)を用いてステップカットが実施されている。すなわち、ウェーハWの分割予定ラインに対して第1の切削ブレード27aによってウェーハWの厚み方向途中まで切り込まれ、1段目の切削溝が形成される。そして、この分割予定ラインに対して第2の切削ブレードによってウェーハWに貼付された保護テープ(不図示)の厚み方向途中まで切り込まれ、2段目の切削溝が形成され、ウェーハWが完全切断される。
基台2上において、開口部21を跨ぐように洗浄ノズル手段40が設けられている。洗浄ノズル手段40は、基台2の上面における開口部21の近傍に立設された支柱41を介してチャックテーブル3の上方に配設されている。洗浄ノズル手段40は、角柱状に延伸する本体部42を備え、本体部42の延伸方向は、チャックテーブル3の移動経路となる開口部21の延在方向(X軸方向)に交差する方向(Y軸方向)とされる。本体部42は、上下両面と、上下両面の間でYZ面と平行に位置する側面とが矩形形状にそれぞれ形成され、かかる矩形形状の長辺側がY軸方向と平行に配設されている。
ここで、図2乃至図5を参照して、洗浄ノズル手段の構成について更に詳細に説明する。図2は、洗浄ノズル手段の正面断面図である。図3は、図2の要部拡大図であり、図4は、図2のA−A線拡大断面図である。図5Aは、洗浄ノズル手段を構成する本体部を下から見た図であり、図5Bは、洗浄ノズル手段を構成する噴射口プレートを下から見た図である。
図2に示すように、洗浄ノズル手段40は、本体部42に形成されたエアー供給路44、圧縮エアー供給源45、エアー分岐供給路46及び混合室47を更に備えている。エアー供給路44は、本体部42の上部領域をY軸方向に貫通して延伸する単一の通路によって形成されている。エアー供給路44の両端部は、圧縮エアー供給源45とされ、配管(不図示)が接続される。この配管は、圧縮エアーを生成するポンプ(不図示)に連通し、ポンプから圧縮エアー供給源45を通じてエアー供給路44内に圧縮エアーが供給される。
エアー分岐供給路46は、Y軸方向に所定間隔毎に複数(本実施の形態では5本)形成される圧縮エアーの通路からなる。エアー分岐供給路46は、エアー供給路44の下部に連通し、直下に形成された後述する噴出口55に向かって垂直に延伸して形成されている。また、エアー分岐供給路46は、エアー供給路44より小さい内径寸法に設定され、エアー供給路44から流れ込む圧縮エアーがエアー分岐供給路46で絞られることとなる。
混合室47は、各エアー分岐供給路46の下部にそれぞれ連通して形成されている。混合室47は、図3及び図4に示すように、エアー分岐供給路46の下部から下方に向かうに従って大径となるテーパ穴部47aと、テーパ穴部47aから下方に延びる中間部47bと、中間部47bの下部に連なって外周側でOリング49を受容する受容部47cとを有している。中間部47bの内径寸法は、エアー分岐供給路46より大きく、受容部47cより小さく形成されている。
洗浄ノズル手段40は、各混合室47内に水等の洗浄液を供給する洗浄液供給路51を更に備えている。図4及び図5Aに示すように、洗浄液供給路51は、本体部42の下部であって混合室47にX軸方向に隣り合う領域を、Y軸方向に貫通して延伸する単一の主路51aと、主路51aと各混合室47と連通する複数の分岐路51bとを有している。主路51aの両端部は、洗浄液供給源52とされ、配管(不図示)が接続される。この配管は、洗浄液を送出するポンプ(不図示)に連通し、ポンプから洗浄液供給源52を通じて主路51a内に洗浄液が供給される。主路51aに供給された洗浄液は、各分岐路51bを通じて混合室47内に供給され、圧縮エアーと混合して2流体洗浄液が生成される。
洗浄ノズル手段40は、図2及び図4に示すように、本体部42の下面に装着された噴射口プレート54を更に有している。噴射口プレート54は、図5Bに示すように、下から見たときにY軸方向に延伸する矩形形状をなす板状に形成されている。また、噴射口プレート54には、Y軸方向に間隔を置いて複数開口する噴射口55が形成され、噴射口プレート54の下面には、Y軸方向に延伸する溝56が形成されている。
図2に戻り、各噴射口55は、各混合室47の下方に対応する位置に形成され、噴射口プレート54を上下方向に貫通して形成されている。噴射口55は、図3及び図4に示すように、噴射口プレート54の上面から下方に向かうに従って小径となるテーパ面部55aと、テーパ面部55aの下端に連なって一様な径寸法となる円筒面部55bとを有している。テーパ面部55aの上端の内径は、Oリング49の内径より小さく形成されている。これにより、受容部47cの内面と噴射口プレート54とでOリング49が挟み込まれ、噴射口55周りと、本体部42及び噴射口プレート54の界面との間の気密性が保たれる。また、テーパ面部55aの下端及び円筒面部55bの内径は、同一に形成され、且つ、溝56の溝幅より大きく形成されている。従って、混合室47で生成された2流体洗浄液は、テーパ面部55aを通過するときに絞られ、更に、円筒面部55bから溝56を通過するときに絞られる。つまり、噴射口プレート54で2流体洗浄液は、2段階絞られる。
なお、図2に示すように、噴射口プレート54は、複数のねじ部材58によって本体部42に装着されている。ねじ部材58は、それぞれの噴射口55をY軸方向から挟む位置に配設されている。噴射口プレート54には、ねじ部材58を貫通してねじ部材58の頭部を受容する複数の段付き穴60(図2及び図5B参照)が形成され、本体部42の下面側には、ねじ部材58に螺合する複数の雌ねじ穴61(図2及び図5A参照)が形成されている。
次に、前述した切削装置1によるウェーハWのステップカットによる切削加工方法について説明する。先ず、搬送手段(不図示)によって、図1に示すように、ウェーハWをチャックテーブル3に搬送して吸引保持する。次いで、ウェーハWをアライメントしてから、チャックテーブル3をX軸方向に移動し、ウェーハWを切削領域となる第1の切削手段27及び第2の切削手段28の下方に近付けて位置付ける。また、切削機構4では、ウェーハWの分割予定ラインに応じて第1の切削手段27及び第2の切削手段28をY軸方向に移動して位置付ける。
その後、第1の切削手段27及び第2の切削手段28を下降し、ウェーハWの切り込み深さに応じてZ軸方向に位置付ける。この位置付け後、高速回転された第1の切削ブレード27aに対してチャックテーブル3をX軸方向に相対移動し、ウェーハWの分割予定ラインに沿ってウェーハWの厚み方向途中まで切り込む1段目の切削溝を形成する。1段目の切削溝形成時に、第1の切削ブレード27aとウェーハWとの接触部位には、ノズル(不図示)から切削水が供給される。そして、1段目の切削溝を1本形成する毎に、分割予定ラインのY軸方向のピッチ間隔分、第1及の切削手段27をY軸方向に移動し、同様の動作を繰り返すことで、1段目の切削溝が順次形成される。
1段目の切削溝を所定本数形成してから、1段目の切削溝を形成すると同時に、高速回転された第2の切削手段28の第2の切削ブレード(不図示)によって2段目の切削溝が形成される。2段目の切削溝は、既に形成された1段目の切削溝の内側を保護テープ(不図示)まで切り込んでウェーハWが完全切断され、第2の切削ブレードとウェーハWとの接触部位には、ノズル(不図示)から切削水が供給される。
X軸と平行な分割予定ライン全てに2段の切削溝を形成後、θテーブル(不図示)を介してチャックテーブル3を90°回転し、上記と同様の切削を行うと、すべての分割予定ライン(不図示)が縦横に切削される。
このように、ノズルからの切削水の供給と共に切削が行われると、切削により生じたコンタミネーションが含まれた切削水がウェーハWの上に滞留するため、切削水を洗浄ノズル手段40によって除去する。この除去は、洗浄ノズル手段40の噴出口55から2流体洗浄液を噴射させることにより行われる。ここで、洗浄ノズル手段40の2流体洗浄液の噴射方法について、図2乃至図4を参照して説明する。
洗浄ノズル手段40では、圧縮エアーがエアー供給路44に供給され、エアー供給路44に供給された圧縮エアーが複数のエアー分岐供給路46に分岐して流れ込む。このとき、エアー分岐供給路46がエアー供給路44より細径となるので、エアー分岐供給路46で圧縮エアーが絞られて加速し、混合室47の内部に流入する。これと同時に、洗浄液供給路51の主路51aに供給された洗浄液が、複数の分岐路51bで分岐して混合室47に流れ込む。混合室47では、その内部に供給された圧縮エアーと洗浄液とが混合されて2流体洗浄液が生成される。
混合室47で生成された2流体洗浄液は、混合室47の下方に位置する噴射口55を通じて本体部42の下端側から下方向に向けて噴射される。このとき、2流体洗浄液は、テーパ面部55aを通過するときに絞られて加速し、更に、円筒面部55bを噴射してから溝56を通過するときに絞られて加速する。また、溝56を通過する2流体洗浄液が絞られる領域はX軸方向両側となる。これにより、図3の点線で示すように、2流体洗浄液の噴射形態は、溝56から下方に向かうに従ってY軸方向に沿って広がる扇状となり、且つ、図4の点線で示すように、X軸方向には概略一定の幅に形成される。そして、Y軸方向に並ぶ複数の噴射口55から2流体洗浄液を噴射することで、図2の点線で示すように、上記のような噴射形態がY軸方向に連なって並ぶ2流体洗浄液のウォーターカーテンCが形成される。
このようにウォーターカーテンCを形成するよう2流体洗浄液の噴射を行いながら、ウォーターカーテンCを通過するようにチャックテーブル3をX軸方向(図2中紙面直交方向)に移動させる。これにより、チャックテーブル3に保持されたウェーハWの全面に2流体洗浄液が行き渡る。また、2流体洗浄液は、圧縮エアーによる加圧だけでなく、エアー分岐供給路46、テーパ面部55a及び溝56での3段階の絞りによって助勢されて噴出され、コンタミネーションが混入した切削水をウェーハWから良好に除去することができる。
以上のように、上記ノズル洗浄手段40によれば、エアー供給路44から2流体洗浄液を噴射するまでの間に、上述した3段階の絞りが行われる。これにより、圧縮エアー供給源45から離れた噴出口55においても2流体洗浄液の勢いが減衰することを抑制でき、ウェーハWの洗浄効果を向上させることができる。しかも、エアー供給路46から噴出口55を近付けて本体部42の高さ寸法を小さくする設計を採用でき、ノズル洗浄手段40の設置場所の自由度を高めることができる。
上記実施の形態に係るノズル洗浄手段40においては、下記表1に記載の条件1〜11について、2流体洗浄液の噴射状態を確認した。表1中、穴径は、噴射口55の円筒面部の内径φ(図3参照)であり、溝深さは、溝56の深さd(図3参照)であり、溝幅は、溝56の幅w1(図5B参照)である。条件1〜11の全てにおいて、圧縮エアー供給源45での圧縮エアーの圧力は、0.3MPa、洗浄液供給源52からの洗浄液の供給量は、1.5L/minとした。更に、本体部42及び噴射口プレート54の延伸方向(Y軸方向)長さL(図2参照)は、105mm、本体部42の上面と溝56の底部との間のZ軸方向距離h(図2参照)は、20mm、本体部42の幅w2(X軸方向長さ、図5A参照)は、15mm、噴射口プレート54の幅w3(X軸方向長さ、図5B参照)は、10mmとした。なお、上記の圧縮エアーの圧力及び洗浄液の供給量は、長さL、距離h、幅w2、幅w3の各寸法を上記のように設定した場合に適切となり、各寸法を変更した場合には、適宜調整される。
Figure 2015149428
表1の条件1については、ミスト状の2流体洗浄液が安定して噴射され、液粒の大きさも適当で噴射による洗浄効果も良好となった。表1の条件2〜4,9については、溝幅が小さいことに起因して噴射時に洗浄液の詰まりが生じ、噴射が断続的となった。表1の条件5〜8,10,11については、一見するとミスト状の2流体洗浄液となっているが、液粒が大きかったり、噴射による洗浄効果が弱くなった。
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、上記のように噴射口55及び溝56を形成できる限りにおいて、本体部42と噴射口プレート54とが一体となる構成としてもよい。
また、噴射口55の形成数は、上記と同様にウォーターカーテンCを形成する限りにおいて、適宜増減してもよい。更に、本体部42は、チャックテーブル3の移動経路に交差する方向(Y軸方向)に延在していれば、丸棒状にしたりする等、形状変更してもよい。
更に、被加工物としては、シリコンウェーハ(Si)、ガリウムヒ素(GaAs)、シリコンカーバイド(SiC)等の半導体ウェーハを用いることができるが、これらの構成に限定されるものではない。
以上説明したように、本発明は、切削加工したウェーハ等の被加工物に2流体洗浄液を噴射して洗浄する切削装置に有用である。
1 切削装置
3 チャックテーブル
27 第1の切削手段
28 第2の切削手段
40 洗浄ノズル手段
42 本体部
44 エアー供給路
45 圧縮エアー供給源
46 エアー分岐供給路
51 洗浄液供給路
52 洗浄液供給源
55 噴射口
C ウォーターカーテン
W ウェーハ(被加工物)

Claims (2)

  1. 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領域において切削する切削手段と、該チャックテーブルを切削方向に駆動する切削送り手段と、圧縮エアーと洗浄液とが混合された2流体洗浄液を噴射する洗浄ノズル手段とを備えた切削装置であって、
    該洗浄ノズル手段は、矩形形状に形成されて該チャックテーブルの移動経路に交差する方向に該矩形形状の長辺側が配設された本体部と、該本体部下端から下方向に向けて洗浄液を噴射するように該長辺の延伸方向に間隔を置いて複数開口した噴射口と、該本体部の矩形形状長辺側に沿って延伸して形成されたエアー供給路と、該エアー供給路内に圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給源と、該エアー供給路から各噴射口に向かって垂直に延伸して形成された複数のエアー分岐供給路と、各該エアー分岐供給路と各該噴射口とを連結する複数の混合室と、各該混合室内に洗浄液を供給する洗浄液供給路と、該洗浄液供給路内に洗浄液を供給する洗浄液供給源と、を備え、
    各該エアー分岐供給路から供給された圧縮エアーと、各該洗浄液供給路から供給された洗浄液とが該混合室内で混合された2流体洗浄液が、複数の該噴射口から噴射されてウォーターカーテンを形成すること、を特徴とする切削装置。
  2. 各該噴射口からは、該本体部の矩形形状の長辺側に沿って広がる扇状に2流体洗浄液が噴射されること、を特徴とする請求項1記載の切削装置。
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