JP2016149403A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削手段の切削ブレードによる切削加工部に供給される切削水を回収して被加工物に対して害を及ぼさない水に再生して使用することができる切削装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持する被加工物保持手段と、被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する回転可能に構成された切削ブレードを備えた切削手段と、切削手段の切削ブレードによる切削加工部に切削水を供給する切削水供給機構とを具備する切削装置であって、切削手段の切削ブレードによる切削加工部に供給された切削水を受け止める切削水受け止め手段と、切削水受け止め手段によって受け止められた切削水に混入されている屑を除去する屑除去手段と、屑除去手段によって屑が除去された切削水を該切削水供給機構に送るポンプを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に切削加工を施すための切削装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように複数のデバイスが形成された半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。

半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断する切削装置は、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する回転可能に構成された切削ブレードを備えた切削手段と、該切削手段の切削ブレードによる切削加工部に切削水を供給する切削水供給手段と、被加工物保持手段と切削手段とを加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１７３００２号公報

而して、切削手段の切削ブレードによる切削加工部に供給される切削水は純水が使用されており、コストが高く生産性が悪いという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、切削手段の切削ブレードによる切削加工部に供給される切削水を回収して被加工物に対して害を及ぼさない水に再生して使用することができる切削装置を提供することである。

上記主たる技術的課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する回転可能に構成された切削ブレードを備えた切削手段と、該切削手段の切削ブレードによる切削加工部に切削水を供給する切削水供給機構と、を具備する切削装置であって、
該切削手段の該切削ブレードによる切削加工部に供給された切削水を受け止める切削水受け止め手段と、該切削水受け止め手段によって受け止められた切削水に混入されている屑を除去する屑除去手段と、該屑除去手段によって屑が除去された切削水を該切削水供給機構に送るポンプを備えている、
ことを特徴とする切削装置が提供される。

上記屑除去手段は、切削水を渦状に回転させ遠心力によって屑と水とを分離する遠心分離機からなっている。

本発明による切削装置は、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する回転可能に構成された切削ブレードを備えた切削手段と、該切削手段の切削ブレードによる切削加工部に切削水を供給する切削水供給機構と、を具備し、切削手段の切削ブレードによる切削加工部に供給された切削水を受け止める切削水受け止め手段と、該切削水受け止め手段によって受け止められた切削水に混入されている屑を除去する屑除去手段と、該屑除去手段によって屑が除去された切削水を切削水供給機構に送るポンプを備えているので、切削ブレードによる切削加工部に供給された切削水は切削水受け止め手段によって受け止められ屑除去手段に導入される。そして、屑除去手段において導入された切削水に混入されている屑を分離し、屑が除去され半導体ウエーハ等の被加工物に対して害のない水を切削水として循環するので、純水の供給を抑制でき、切削水のコストを下げて生産性の向上を図ることができる。なお、屑除去手段は切削水を渦状に回転させ遠心力によって屑と水とを分離するので、切削水に混入されている比較的大きい屑を除去することができるものの微細な屑が切削水に残存することになるが、半導体ウエーハ等の被加工物を構成する素材が混入しているので弊害を与えることはない。

本発明に従って構成された切削装置の斜視図。 図１に示す切削装置に装備される切削水供給機構を示す図。

以下、本発明に従って構成された切削装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された切削装置の斜視図が示されている。図１に示す切削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（Ｘ軸方向）に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に配設された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の上面である保持面上に被加工物を図示しない吸引手段を作動することによって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回転可能に構成されている。なお、チャックテーブル３には、被加工物として後述するウエーハをダイシングテープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３３が配設されている。このように構成されたチャックテーブル３は、図示しない切削送り手段によって、矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動せしめられるようになっている。

図１に示す切削装置は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って配設されている。スピンドルユニット４は、図示しない割り出し送り手段によって割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられるとともに、図示しない切り込み送り手段によって図１において矢印Ｚで示す切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動せしめられるようになっている。このスピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向（Y軸方向）および切り込み方向（Ｚ軸方向）に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２の前端部に装着された切削ブレード４３とを具備している。回転スピンドル４２は、図示しないサーボモータによって回転せしめられるように構成されている。上記切削ブレード４３は、例えば図２に示すようにアルミニウムによって形成された円盤状の基台４３１と、該基台４３１の外周部側面にダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めて厚さが例えば５０μmに形成された環状の切刃４３２からなっている。

上記スピンドルハウジング４１の前端部には、切削ブレード４３の上半部を覆うブレードカバー４４が取り付けられている。ブレードカバー４４は、図示の実施形態においてはスピンドルハウジング４１に装着された第１のカバー部材４４１と、該第１のカバー部材４４１に装着される第２のカバー部材４４２とからなっている。第１のカバー部材４４１は、一端部が切削ブレード４３側に突出して形成された前カバー部４４１aを備えている。また、第１のカバー部材４４１の側面には雌ネジ穴４４１bと２個の位置決めピン４４１cが設けられており、第２のカバー部材４４２には上記雌ネジ穴４４１bと対応する位置に挿通穴４４２aが設けられている。また、第２のカバー部材４４２の第１のカバー部材４４１と対向する面には、上記２個の位置決めピン４４１cが嵌合する図示しない２個の凹部が形成されている。このように構成された第１のカバー部材４４１と第２のカバー部材４４２は、第２のカバー部材４４２に形成された図示しない２個の凹部を第１のカバー部材４４１に設けられた２個の位置決めピン４４１cに嵌合することによって位置決めする。そして、締結ボルト４４３を第２のカバー部材４４２の挿通穴４４２aに挿通し、第１のカバー部材４４１に設けられた雌ネジ穴４４１bと螺合することにより、第２のカバー部材４４２を第１のカバー部材４４１に装着する。

図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、上記切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部に切削水を供給する切削水供給機構５を具備している。この切削水供給機構５は、上記ブレードカバー４４を構成する第１のカバー部材４４１および第２のカバー部材４４２に配設された第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２と、該第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２に切削水を送給する切削水送給手段５２と、上記第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２にそれぞれ接続された第１の切削水供給ノズル５１３および第２の切削水供給ノズル５１４を具備している。

第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２は、それぞれ上記ブレードカバー４４を構成する第１のカバー部材４４１および第２のカバー部材４４２に配設されており、その上端が切削水送給手段５２に接続され、その下端にはそれぞれ第１の切削水供給ノズル５１３および第２の切削水供給ノズル５１４が接続される。

上記切削水送給手段５２は、切削水を貯留する切削水貯留タンク５２１と、該切削水貯留タンク５２１と上記第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２とを接続する配管に配設された切削水送給ポンプ５２２とからなっている。また、図示の切削水供給機構５は、上記第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２に純水を供給する純水供給手段５３を備えている。この純水供給手段５３は、純水を貯留する純水貯留タンク５３１と、該純水貯留タンク５３１と上記第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２とを接続する配管に配設された純水送給ポンプ５３２とからなっている。

図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、上記第１の切削水供給ノズル５１３および第２の切削水供給ノズル５１４から噴出され上記切削ブレード４３の切刃４３２による切削領域に供給された切削水を受ける切削水受け止め手段５４と、該切削水受け止め手段５４に受け入れられた切削水を送り出す第１の循環ポンプ５５と、該第１の循環ポンプ５５によって送られた切削水に混入されている屑を除去する屑除去手段５６と、屑除去手段５６によって屑が除去された切削水を上記切削水供給機構５に送る第２の循環ポンプ５７を具備している。切削水受け止め手段５４は切削水受け容器からなり、排水口５４１を備えている。この切削水受け止め手段５４に受け入れられた切削水は、第１の循環ポンプ５５によって屑除去手段５６に送られる。

屑除去手段５６は、図示の実施形態においては切削水を渦状に回転させ遠心力によって屑と水とを分離する遠心分離機で構成されている。即ち、屑除去手段５６は、円錐形状のハウジング５６１と、該ハウジング５６１内に配設された三角形状の回転羽５６２と、該回転羽５６２を回転せしめる電動モーター５６３を備えている。ハウジング５６１の下部には上記第１の循環ポンプ５５によって送られた切削水を導入する導入口５６１aが設けられ、ハウジング５６１の上端には送出口５６１bが設けられている。また、ハウジング５６１の下端部には屑収容室５６１cが設けられている。この屑収容室５６１cには排水管５６４が接続されており、該排水管５６４に電磁開閉弁５６５が配設されている。このように構成された屑除去手段５６は、電動モーター５６３を作動して回転羽５６２を回転することにより導入口５６１aからハウジング５６１内に導入された切削水に渦状の回転を与える。この結果、切削水には遠心力が与えられるので、切削水に混入されている重量が重い屑がハウジング５６１の内周面側に移動して、ハウジング５６１の下端部に設けられた屑収容室５６１cに落下せしめられる。このようにして屑が分離された切削水は、ハウジング５６１の上端に形成された送出口５６１bから切削水循環経路５７０に配設された第２の循環ポンプ５７によって上記切削水供給機構５に循環せしめられる。一方、屑収容室５６１cに収容された屑は、定期的に電磁開閉弁５６５を開路することにより切削水とともに排出される。

図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、上記切削水循環経路５７０に循環された切削水を純水に生成する純水生成手段５８と、切削水循環経路５７０に循環された切削水を上記切削水供給機構５の切削水貯留タンク５２１と純水生成手段５８に向けて切り替える切り替え手段５９を具備している。純水生成手段５８は、濾過フィルター５８１と紫外線照射器５８２およびイオン交換樹脂５８３とからなっており、切削水循環経路５７０に循環された切削水を純水に生成して切削水貯留タンク５２１に送る。上記切り替え手段５９は、図示の実施形態においては通常は切削水循環経路５７０に循環された切削水を切削水供給機構５の切削水貯留タンク５２１に向けて流し、必要に応じて純水生成手段５８に向けて流すように構成されている。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル３上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出するための撮像手段７を具備している。この撮像手段７は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっている。また、切削装置は、撮像手段７によって撮像された画像を表示する表示手段８を具備している。

上記装置ハウジング２におけるカセット載置領域９aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル９が配設されている。このカセット載置テーブル９は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル９上には、被加工物としての半導体ウエーハWを収容するカセット１１が載置される。カセット１１に収容される半導体ウエーハWは、表面に格子状の分割予定ラインが形成されており、この格子状の分割予定ラインによって区画された複数の矩形領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。このように形成された半導体ウエーハWは、環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に塗布された粘着層に裏面が貼着された状態でカセット１１に収容される。

また、図示の実施形態における切削装置は、カセット載置テーブル９上に載置されたカセット１１に収容されている半導体ウエーハWを仮置きテーブル１２に搬出する搬出するするとともに切削加工され仮置きテーブル１２に搬送された半導体ウエーハWをカセット１１に搬入する搬出・搬入手段１３と、仮置きテーブル１２に搬出された半導体ウエーハWを上記チャックテーブル３上に搬送するするとともに切削加工された半導体ウエーハWを仮置きテーブル１２に搬送する第１の搬送手段１４と、チャックテーブル３上で切削加工された半導体ウエーハWを洗浄する洗浄手段１５と、チャックテーブル３上で切削加工された半導体ウエーハWを洗浄手段１５へ搬送する第２の搬送手段１６を具備している。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作用について主に図１を参照して説明する。
カセット載置テーブル９上に載置されたカセット１１の所定位置に収容されている半導体ウエーハW（環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態）は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル９が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出・搬入手段１３が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハWを仮置きテーブル１２上に搬出する。仮置きテーブル１２に搬出された半導体ウエーハWは、第１の搬送手段１４の旋回動作によって上記チャックテーブル３上に搬送される。

チャックテーブル３上に半導体ウエーハWが載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して半導体ウエーハWをチャックテーブル３上に吸引保持する。また、半導体ウエーハWをダイシングテープTを介して支持する環状のフレームFは、上記クランプ３３によって固定される。このようにして半導体ウエーハWを吸引保持したチャックテーブル３は、撮像手段７の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像手段７の直下に位置付けられると、撮像手段７によって半導体ウエーハWに形成されている分割予定ラインを検出するとともに、スピンドルユニット４を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調整して分割予定ラインと切削ブレード４３との精密位置合わせ作業を実施する（アライメント工程）。

その後、切削ブレード４３を矢印Ｚで示す方向に所定量切り込み送りし所定の方向に回転させつつ、半導体ウエーハWを保持したチャックテーブル３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（切削ブレード４３の回転軸と直交する方向）に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウエーハWは切削ブレード４３により所定の分割予定ラインに沿って切断される（切削工程）。この切削工程においては、上記切削水供給機構５が作動して切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部に切削水を供給する。なお、切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部への切削水の供給については、後で詳細に説明する。このようにして、半導体ウエーハWを所定の分割予定ラインに沿って切断したら、チャックテーブル３を矢印Ｙで示す方向に分割予定ラインの間隔だけ割り出し送りし、上記切削工程を実施する。そして、半導体ウエーハWの所定方向に延在する全ての分割予定ラインに沿って切削工程を実施したならば、チャックテーブル３を９０度回転させて、半導体ウエーハWの所定方向と直交する方向に延在する分割予定ラインに沿って切削工程を実行することにより、半導体ウエーハWに格子状に形成された全ての分割予定ラインが切削されて個々のデバイスに分割される。なお、分割された個々のデバイスは、ダイシングテープTの作用によってバラバラにはならず、環状のフレームFに支持されたウエーハの状態が維持されている。

次に、上記切削工程における切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部への切削水の供給について、図２を参照して説明する。
上記切削工程を最初に実施する際には、切削水供給機構５の切削水貯留タンク５２１には切削水が貯留されていないので、純水供給手段５３の純水送給ポンプ５３２を作動して純水貯留タンク５３１に貯留されている純水を切削水として切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部に供給する。このようにして切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部に供給された切削水は、切削水受け止め手段５４によって受け止められる。切削水受け止め手段５４によって受け止められた切削水は、第１の循環ポンプ５５の作動により屑除去手段５６に導入される。屑除去手段５６に導入された切削水は、電動モーター５６３を作動して回転羽５６２を回転することにより上述したように混入されている屑が遠心分離され屑収容室５６１cに収容される。このようにして屑が分離され除去された切削水は、第２の循環ポンプ５７の作動により切り替え手段５９を介して切削水貯留タンク５２１に送られる。そして、切削水貯留タンク５２１に送られた切削水の貯水量が循環可能な量に達したら、純水供給手段５３の純水送給ポンプ５３２の作動を停止する。このようにして、切削水貯留タンク５２１の貯水量が循環可能な量に達し純水供給手段５３の純水送給ポンプ５３２の作動を停止したならば、切削水送給手段５２の切削水送給ポンプ５２２を作動して切削水貯留タンク５２１に貯留された切削水を切削水として切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部に供給する。なお、必要に応じて例えば循環する切削水の汚れが増した場合、切り替え手段５９を切り替えて第２の循環ポンプ５７によって送られる切削水を純水生成手段５８に送る。純水生成手段５８に送られた切削水は、濾過フィルター５８１と紫外線照射器５８２およびイオン交換樹脂５８３を通ることにより純水に生成されて切削水貯留タンク５２１に送られる。また、定期的に屑除去手段５６の電磁開閉弁５６５を開路することにより、屑収容室５６１cに収容された屑を切削水とともに排出する。
そして、蒸発等によって循環する切削水が減少した場合は、純水供給手段５３の純水送給ポンプ５３２を作動して純水貯留タンク５３１に貯留されている純水を切削水循環経路５７０に導入する。

以上のように図示の実施形態における切削水供給機構５は、切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部に供給された切削水を切削水受け止め手段５４によって受け止め、切削水受け止め手段５４によって受け止められた切削水を屑除去手段５６に導入する。そして、屑除去手段５６において導入された切削水に混入されている屑を分離し、屑が除去され半導体ウエーハ等の被加工物に対して害のない水を切削水として循環するので、純水の供給を抑制でき、切削水のコストを下げて生産性の向上を図ることができる。なお、屑除去手段５６は切削水を渦状に回転させ遠心力によって屑と水とを分離するので、切削水に混入されている比較的大きい屑を除去することができるものの微細な屑が切削水に残存することになるが、半導体ウエーハ等の被加工物を構成する素材が混入しているので弊害を与えることはない。また、実施形態における切削水供給機構５は、屑除去手段５６によって屑を除去した切削水の一部を純水生成手段５８に送り純水を生成して切削水に混入するようにしているので、純水生成手段５８を構成する濾過フィルター５８１やイオン交換樹脂５８３の寿命を延ばすことができる。

２：装置ハウジング
３：チャックテーブル+
４：スピンドルユニット
４３：切削ブレード
４４：ブレードカバー
５：切削水供給機構
５２：切削水送給手段
５２１：切削水貯留タンク
５２２：切削水送給ポンプ
５３：純水供給手段
５３１：純水貯留タンク
５３２：純水送給ポンプ
５４：切削水受け止め手段
５５：第１の循環ポンプ
５６：屑除去手段
５７：第２の循環ポンプ
５８：純水生成手段
５９：切り替え手段
７：撮像手段
１１：カセット
１２：仮置きテーブル
１３：搬出・搬入手段
１４：第１の搬送手段
１５：洗浄手段
１６：第２の搬送手段
W：半導体ウエーハ
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (2)

1. 被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する回転可能に構成された切削ブレードを備えた切削手段と、該切削手段の切削ブレードによる切削加工部に切削水を供給する切削水供給機構と、を具備する切削装置であって、
   該切削手段の該切削ブレードによる切削加工部に供給された切削水を受け止める切削水受け止め手段と、該切削水受け止め手段によって受け止められた切削水に混入されている屑を除去する屑除去手段と、該屑除去手段によって屑が除去された切削水を該切削水供給機構に送るポンプを備えている、
   ことを特徴とする切削装置。
2. 該屑除去手段は、切削水を渦状に回転させ遠心力によって屑と水とを分離する遠心分離機からなっている、請求項１記載の切削装置。