JP2018010984A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削液を効果的に排出できる新たな切削装置を提供する。【解決手段】切削装置（２）であって、保持テーブル（１６）と、切削ブレード（４２）を有する切削手段（１８）と、切削ブレードと被加工物とが接触する加工点に切削液を供給する切削液供給手段（４６）と、保持テーブルと切削手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段（８）と、加工送り手段を覆う蛇腹状のカバー（１０）と、切削ブレードの回転に伴い飛散する切削液を加工点の切削液が飛散する側で回収する回収口（５０ｄ）と、回収口に隣接し、飛散した切削液をガイドするガイド板（５２）と、ガイド板でガイドされた切削液をカバーの外側へと排出する排出路（５４）と、を含む切削液排出手段（４８）と、切削液排出手段の排出路で排出されない切削液を加工点の切削液が飛散する側で回収する切削液回収手段（５６）と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、板状の被加工物を切削するための切削装置に関する。

半導体ウェーハに代表される板状の被加工物を切削する際には、例えば、環状の切削ブレードを備える切削装置が使用される。高速に回転させた切削ブレードを被加工物に対して切り込ませながら、切削ブレードと被加工物とを相対的に移動させることで、この移動の経路に沿って被加工物を切削できる。

ところで、上述した被加工物の切削では、通常、切削ブレードと被加工物とが接触する加工点に対して水等の切削液を供給する。これにより、被加工物や切削ブレードを冷却、洗浄、潤滑して、切削の環境を維持できる。一方で、切削液を供給しながら被加工物を切削すると、切削によって発生する切削屑を含む切削液が切削ブレードの回転に伴い周囲に飛散し易い。

飛散した切削液が被加工物に付着すると、切削液に含まれる切削屑が固着して簡単には除去できなくなる。そこで、切削ブレードの回転に伴い飛散する切削液を排出するための飛散水案内手段及び排気手段を備える切削装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−８８１５７号公報

しかしながら、上述した切削装置では、排気手段によって霧状の切削液を容易に排出できるものの、液体の状態に保たれた切削液を必ずしも適切に排出できない。更に、飛散水案内手段で案内された切削液の多くは、可動部を保護するための蛇腹状のカバーの上に排出されるので、固着した切削屑によってカバーの柔軟性が失われ、このカバーが破損し易くなるという問題もあった。

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、切削液を効果的に排出できる新たな切削装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルで保持された被加工物を切削する切削ブレードを有する切削手段と、該切削ブレードと被加工物とが接触する加工点に切削液を供給する切削液供給手段と、該保持テーブルと該切削手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、該加工送り方向において該加工送り手段を覆う蛇腹状のカバーと、該切削ブレードに隣接し、該切削ブレードの回転に伴い飛散する切削液を該加工点の切削液が飛散する側で回収する回収口と、該回収口に隣接し、飛散した切削液をガイドするガイド板と、該ガイド板でガイドされた切削液を該カバーの外側へと排出する排出路と、を含む切削液排出手段と、該保持テーブルの該保持面より下方且つ該カバーより上方に設けられ、該切削液排出手段の該排出路で排出されない切削液を該加工点の切削液が飛散する側で回収する切削液回収手段と、を備える切削装置が提供される。

本発明の一態様に係る切削装置は、切削ブレードの回転に伴い飛散する切削液を回収して排出する切削液排出手段と、保持テーブルの保持面より下方、且つカバーより上方に設けられ、切削液排出手段で排出されない切削液を回収する切削液回収手段と、を備えるので、切削液を効果的に排出して、被加工物やカバーに切削屑が付着する可能性を低く抑えられる。

切削装置等の外観を模式的に示す斜視図である。 切削ユニットの周辺の構造を模式的に示す側面図である。 図３（Ａ）は、切削液排出ユニットの一部を模式的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、切削液排出ユニットの一部を切削ブレード側から見た正面図である。 保持テーブルの周辺の構造を模式的に示す平面図である。 被加工物が切削される様子を模式的に示す一部断面側面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る切削装置等の外観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、各構造を支持する基台４を備えている。

基台４の上面には、Ｘ軸方向（前後方向、加工送り方向）に長い矩形の開口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軸方向に移動させるためのＸ軸移動機構（加工送り手段）８（図２等参照）、及びＸ軸移動機構８を覆う蛇腹状のカバー１０が設けられている。

Ｘ軸移動テーブル６及びカバー１０に隣接する位置には、切削時に使用された水等の切削液（廃液）を一時的に貯留するためのウォーターケース１２が配置されている。ウォーターケース１２内に貯留された使用後の切削液は、例えば、排出口１２ａ（図４参照）やドレーン（不図示）等を通じて切削装置２の外部へと排出される。

Ｘ軸移動機構８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がスライド可能に取り付けられている。Ｘ軸移動テーブル６の下面側には、ナット部６ａ（図２等参照）が設けられており、このナット部６ａには、Ｘ軸ガイドレールに平行なＸ軸ボールネジ１４が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジ１４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１４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を保持するための保持テーブル（チャックテーブル）１６が設けられている。

被加工物１１は、例えば、シリコンや炭化珪素、サファイア等の材料でなる円盤状のウェーハであり、その表面側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられる。デバイス領域は、格子状に配列された加工予定ライン（分割予定ライン、ストリート）でさらに複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ、ＬＥＤ等のデバイスが形成されている。

この被加工物１１の裏面側には、例えば、保護部材となるテープが貼付される。被加工物１１よりも径の大きいテープを用いる場合には、その外周部分に環状のフレームを固定することもできる。なお、被加工物１１の材質、形状、構造等についての制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、金属、樹脂等の材料でなる基板を被加工物１１としても良い。

保持テーブル１６は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向、高さ方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、上述したＸ軸移動機構８でＸ軸移動テーブル６をＸ軸方向に移動させれば、保持テーブル１６もＸ軸方向に移動する。

保持テーブル１６の上面は、被加工物１１を吸引、保持する保持面１６ａになる。この保持面１６ａは、保持テーブル１６の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）に接続されている。

開口４ａの近傍には、被加工物１１を切削するための切削ユニット（切削手段）１８を支持する門型の支持構造２０が配置されている。支持構造２０の前面上部には、切削ユニット１８をＹ軸方向（左右方向、割り出し送り方向）及びＺ軸方向に移動させるための切削ユニット移動機構２２が設けられている。

切削ユニット移動機構２２は、支持構造２０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２４を備えている。Ｙ軸ガイドレール２４には、切削ユニット移動機構２２を構成するＹ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。

Ｙ軸移動プレート２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２４に平行なＹ軸ボールネジ２８が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ２８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２８を回転させれば、Ｙ軸移動プレート２６は、Ｙ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動プレート２６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３０が設けられている。Ｚ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート３２の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３０に平行なＺ軸ボールネジ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールネジ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２は、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート３２の下部には、切削ユニット１８が設けられている。切削ユニット１８に隣接する位置には、保持テーブル１６によって保持された被加工物１１等を撮像するためのカメラ３８が設置されている。切削ユニット１８やカメラ３８は、保持テーブル１６等とともに加工室４０に収容される。

上述した切削ユニット移動機構２２でＹ軸移動プレート２６をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１８及びカメラ３８もＹ軸方向に移動する。また、切削ユニット移動機構２２でＺ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１８及びカメラ３８もＺ軸方向に移動する。

図２は、切削ユニット１８の周辺の構造を模式的に示す側面図である。図２に示すように、切削ユニット１８は、Ｙ軸方向に伸びるスピンドル（不図示）の一端側に装着された円環状の切削ブレード４２を備えている。スピンドルの他端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、切削ブレード４２は、スピンドルを介して伝達される回転駆動源の力によって回転する。

切削ブレード４２の外周部は、下端側を除いて概ねブレードカバー４４に覆われている。ブレードカバー４４から露出する切削ブレード４２の下端側を挟む位置には、被加工物１１と切削ブレード４２とが接触する加工点付近に水等の切削液を供給するためのノズル（切削液供給手段）４６が設けられている。

ブレードカバー４４の後方側には、切削ブレード４２の回転に伴い加工点から飛散する切削液を外部に排出するための切削液排出ユニット（切削液排出手段）４８が配置されている。図３（Ａ）は、切削液排出ユニット４８の一部を模式的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、切削液排出ユニット４８の一部を切削ブレード４２側から見た正面図である。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、切削液排出ユニット４８は、周囲への切削液の飛散を抑制するためのカバー部材５０を含む。カバー部材５０は、一対の側板５０ａ，５０ｂと、側板５０ａ，５０ｂの上端を接続する上板５０ｃと、で構成される。カバー部材５０の内側の空間は、前端（回収口）５０ｄ、下端５０ｅ、及び後端５０ｆにおいて外側の空間に接続されている。言い換えれば、カバー部材５０の前端５０ｄ側、下端５０ｅ側、及び後端５０ｆ側は、いずれも開かれている（閉じられていない）。

カバー部材５０の前端５０ｄは、加工点から飛散する切削液を回収するための回収口として機能する。このカバー部材５０の前端５０ｄ側が、ブレードカバー４４の後方側（加工点を基準として切削液が飛散する側）に固定される。なお、カバー部材５０の前端５０ｄ側において、側板５０ａ，５０ｂは、円弧状に切り欠かれている。

カバー部材５０の内側には、加工点から飛散する切削液を案内するためのガイド板５２が設けられている。ガイド板５２は、例えば、互いに所定の角度をなす第１平坦部５２ａと第２平坦部５２ｂとによって樋状に形成され、切削液の回収口となる前端５０ｄに隣接して配置される。第１平坦部５２ａと第２平坦部５２ｂとのなす角度は、例えば、１００°〜１３０°、代表的には１２０°である。

このガイド板５２は、水平方向（Ｘ軸方向）に対して２０°〜４０°、代表的には３０°の角度で傾斜して配置され、加工点から飛散する切削液をカバー部材５０の後端５０ｆに向けてガイドする。また、第１平坦部５２ａと第２平坦部５２ｂとは、例えば、平行四辺形状に形成されており、第１平坦部５２ａと第２平坦部５２ｂとを繋ぐ中央の領域で後方に突出している。

後方に突出するこのようなガイド板５２では、表面張力等の作用によって、突出する部分（以下、突出部分）に切削液が集まり易い。よって、後方に突出するガイド板５２を用いることで、加工点から飛散する切削液を突出部分（本実施形態では、中央の領域）に導いて、カバー部材５０の側板５０ａ，５０ｂ等に接触し難くできる。つまり、加工点から飛散する切削液をカバー部材５０の後端５０ｆに向けて適切にガイドできる。

また、本実形態に係るガイド板５２は、第１平坦部５２ａと第２平坦部５２ｂとが所定の角度をなしているので、第１平坦部５２ａと第２平坦部５２ｂとを繋ぐ中央の領域に多くの切削液が集まる。その結果、切削液の流れる勢いが低下し難くなるので、加工点から飛散する切削液をカバー部材５０の後端５０ｆに向けてより適切にガイドできる。

なお、本実施形態では、中央の領域で後方に突出し、かつ、第１平坦部５２ａと第２平坦部５２ｂとが所定の角度をなすガイド板５２を用いるが、ガイド板の形状、構造等に制限はない。例えば、中央の領域で後方に突出する平坦なガイド板を用いることもできる。また、１枚の平板を折り曲げてガイド板５２を形成しても良いし、２枚の平板を連結してガイド板５２を形成しても良い。

ガイド板５２によってカバー部材５０の後端５０ｆにガイドされた切削液は、排出路５４へと流れ込む。図４は、保持テーブル１６の周辺の構造を模式的に示す平面図である。排出路５４は、保持テーブル１６の後方、かつ、蛇腹状のカバー１０の上方に配置されている。

平面視でウォーターケース１２と重なる排出路５４の底には、排出口５４ａが形成されている。排出路５４に流れ込んだ切削液は、この排出口５４ａを通じてカバー１０の外側にあるウォーターケース１２へと排出される。なお、排出路５４の底は、排出口５４ａからの切削液の排出を促進させるために傾斜していても良い。また、排出口５４ａは、排出路５４の底より低い位置に形成されても良い。

一方で、上述した切削液排出ユニット４８の排出路５４によって排出されなかった切削液は、保持テーブル１６（保持面１６ａ）の下方に配置された切削液回収トレー（切削液回収手段）５６により回収される。切削液回収トレー５６は、排出路５４の保持テーブル１６側において、Ｘ軸移動テーブル６の上面に固定されている。すなわち、切削液回収トレー５６は、カバー１０より上方に設けられている。

平面視でウォーターケース１２と重なる切削液回収トレー５６の底には、排出口５６ａが形成されている。切削液回収トレー５６によって回収された切削液は、この排出口５６ａを通じてカバー１０の外側にあるウォーターケース１２へと排出される。なお、切削液回収トレー５６の底は、排出口５６ａからの切削液の排出を促進させるために傾斜していても良い。また、排出口５６ａは、切削液回収トレー５６の底より低い位置に形成されても良い。

図５は、被加工物１１が切削される様子を模式的に示す一部断面側面図である。上述した切削装置２で被加工物１１を切削する際には、例えば、保持テーブル１６の保持面１６ａに被加工物１１の裏面側（テープ）を接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１は、表面側が上方に露出した状態で保持テーブル１６に吸引、保持される。

次に、保持テーブル１６と切削ユニット１８とを相対的に移動、回転させて、加工予定ラインの延長線上に切削ブレード４２の位置を合わせる。その後、切削ブレード４２を回転させながら保持テーブル１６をＸ軸方向に移動させることで、被加工物１１の加工予定ラインに沿って切削ブレード４２を切り込ませることができる。

被加工物１１に切削ブレード４２を切り込ませる際には、ノズル４６から加工点付近に切削液を供給する。一部の切削液Ａは、切削ブレード４２の回転に伴い後方に飛散し、カバー部材５０の前端（回収口）５０ｄ側で回収される。その後、切削液Ａは、ガイド板５２によってガイドされ、図５に示すように、後方の排出路５４へと流れ込む。排出路５４に流れ込んだ切削液Ａは、排出口５４ａを通じてカバー１０の外側にあるウォーターケース１２へと排出される。

切削液排出ユニット４８の排出路５４によって排出されなかった別の一部の切削液Ｂは、図５に示すように、保持面１６ａの下方に配置された切削液回収トレー５６で回収される。つまり、切削液回収トレー５６は、保持テーブル１６の後方側（加工点を基準として切削液が飛散する側）において切削液Ｂを回収する。切削液回収トレー５６で回収された切削液Ｂは、排出口５６ａを通じてカバー１０の外側にあるウォーターケース１２へと排出される。

本実施形態では、カバー部材５０の下端５０ｅ側が開いているので、カバー部材５０の下端５０ｅを被加工物１１に接近させても、例えば、下端側が閉じられたカバー部材を用いる場合のように、下端側の構造（例えば、下板）に起因する表面張力によって切削液が被加工物１１上に滞留することはない。よって、切削液を切削液回収トレー５６で確実に回収できる。

以上のように、本実施形態に係る切削装置２は、切削ブレード４２の回転に伴い飛散する一部の切削液Ａを回収して排出する切削液排出ユニット（切削液排出手段）４８と、保持テーブル１６の保持面１６ａより下方、且つカバー１０より上方に設けられ、切削液排出ユニット４８で排出されない別の一部の切削液Ｂを回収する切削液回収トレー（切削液回収手段）５６と、を備えるので、切削液Ａ，Ｂを効果的に排出して、被加工物１１やカバー１０に切削屑が付着する可能性を低く抑えられる。

なお、本発明は上記実施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、ウォーターケース１２の排出口１２ａと排出路５４の排出口５４ａとをチューブ等で接続しても良い。同様に、ウォーターケース１２の排出口１２ａと切削液回収トレー５６の排出口５６ａとをチューブ等で接続することもできる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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 Ｘ軸移動機構（加工送り手段）
１０ カバー
１２ ウォーターケース
１２ａ 排出口
１４ Ｘ軸ボールネジ
１６ 保持テーブル（チャックテーブル）
１６ａ 保持面
１８ 切削ユニット（切削手段）
２０ 支持構造
２２ 切削ユニット移動機構
２４ Ｙ軸ガイドレール
２６ Ｙ軸移動プレート
２８ Ｙ軸ボールネジ
３０ Ｚ軸ガイドレール
３２ Ｚ軸移動プレート
３４ Ｚ軸ボールネジ
３６ Ｚ軸パルスモータ
３８ カメラ
４０ 加工室
４２ 切削ブレード
４４ ブレードカバー
４６ ノズル（切削液供給手段）
４８ 切削液排出ユニット（切削液排出手段）
５０ カバー部材
５０ａ，５０ｂ 側板
５０ｃ 上板
５０ｄ 前端（回収口）
５０ｅ 下端
５０ｆ 後端
５２ ガイド板
５２ａ 第１平坦部
５２ｂ 第２平坦部
５４ 排出路
５４ａ 排出口
５６ 切削液回収トレー（切削液回収手段）
５６ａ 排出口
１１ 被加工物
Ａ，Ｂ 切削液

Claims (1)

1. 被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、
   該保持テーブルで保持された被加工物を切削する切削ブレードを有する切削手段と、
   該切削ブレードと被加工物とが接触する加工点に切削液を供給する切削液供給手段と、
   該保持テーブルと該切削手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、
   該加工送り方向において該加工送り手段を覆う蛇腹状のカバーと、
   該切削ブレードに隣接し、該切削ブレードの回転に伴い飛散する切削液を該加工点の切削液が飛散する側で回収する回収口と、該回収口に隣接し、飛散した切削液をガイドするガイド板と、該ガイド板でガイドされた切削液を該カバーの外側へと排出する排出路と、を含む切削液排出手段と、
   該保持テーブルの該保持面より下方且つ該カバーより上方に設けられ、該切削液排出手段の該排出路で排出されない切削液を該加工点の切削液が飛散する側で回収する切削液回収手段と、を備えることを特徴とする切削装置。