JP2023018559A

JP2023018559A - 切削装置

Info

Publication number: JP2023018559A
Application number: JP2021122772A
Authority: JP
Inventors: 武臣福岡; Takeomi Fukuoka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2023-02-08

Abstract

【課題】低温の切削流体を供給可能としながらも結露の発生を抑制することができる切削装置を提供すること。
【解決手段】切削装置１は、被加工物を保持する保持テーブルと、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が装着されるスピンドルと、保持テーブルで保持された被加工物を切削ブレードで切削する際に切削ブレードに切削流体を供給する切削流体供給ユニット２５と、を備え、切削流体供給ユニット２５は、エアー供給源５０から供給されたエアー５２と、切削水供給源５１から供給された切削水５３と、を混合して２流体５４を生成する２流体生成部２８と、２流体生成部２８で生成された２流体５４を切削ブレード２１に噴射する噴射口２７１を含むブレードノズル２７と、２流体生成部２８に流入するエアー５２を冷却する冷却ユニット２９と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、切削装置に関する。

被加工物を切削装置の切削ブレードで切削する際には、切削水ノズルから切削水を供給することで切削によって生じ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の上面から排出している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－１５０８９０号公報

切削によって被加工物に生じる欠けやバリ等の発生を抑えるために、加工熱を冷却することは重要で、切削水温度を常温よりも低温にすることで加工品質を向上させることが知られている。

しかし、切削水の温度を低温にすると低温流体が供給路内を流動するため、切削装置内で広く結露が生じるという問題が生じる。結露が生じると、結露した水が落下して送り機構の送りねじやガイドに付着し、送りねじやガイドに短期間で錆を発生させてダイサーの寿命を著しく縮めてしまうという問題がある。

本発明の目的は、低温の切削流体を供給可能としながらも結露の発生を抑制することができる切削装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の切削装置は、被加工物を保持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が装着されるスピンドルと、該保持テーブルで保持された被加工物を該切削ブレードで切削する際に該切削ブレードに切削流体を供給する切削流体供給ユニットと、を備えた切削装置であって、該切削流体供給ユニットは、エアー供給源から供給されたエアーと、切削水供給源から供給された切削水と、を混合して２流体を生成する２流体生成部と、該２流体生成部で生成された２流体を該切削ブレードに噴射する噴射口を含むノズルと、該２流体生成部に流入するエアーを冷却する冷却ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明は、低温の切削流体を供給可能としながらも結露の発生を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る切削装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示された切削装置の切削流体供給ユニットの構成を模式的に側面図である。図３は、図１に示された切削装置が被加工物を切削加工する状態を一部断面で示す側面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る切削装置を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る切削装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示された切削装置の切削流体供給ユニットの構成を模式的に側面図である。図３は、図１に示された切削装置が被加工物を切削加工する状態を一部断面で示す側面図である。

実施形態１に係る図１に示す切削装置１は、被加工物２００を切削加工する加工装置である。図１に示す切削装置１の加工対象である被加工物２００は、シリコン、サファイア、ガリウムなどを基板２０１とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハである。被加工物２００は、表面２０２に互いに交差する分割予定ライン２０３が複数設定され、分割予定ライン２０３によって区画された領域にデバイス２０４が形成されている。デバイス２０４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサである。

実施形態１において、被加工物２００は、図１に示すように、被加工物２００の外径よりも大径な円板状でかつ外縁部に環状フレーム２１０が貼着された粘着テープ２０９が表面２０２の裏側の裏面２０６に貼着されて、環状フレーム２１０の開口内に支持される。被加工物２００は、分割予定ライン２０３が切削加工されて、個々のデバイス２０４に分割される。

（切削装置）
図１に示された切削装置１は、被加工物２００を保持テーブル１０で保持し分割予定ライン２０３に沿って切削ブレード２１で切削加工して、被加工物２００を個々のデバイス２０４に分割する加工装置である。

切削装置１は、図１に示すように、被加工物２００を保持面１１で吸引保持する保持テーブル１０と、保持テーブル１０に保持された被加工物２００を切削する切削ユニット２０と、保持テーブル１０に保持された被加工物２００を撮影する撮像ユニット３０と、制御ユニット１００とを備える。

また、切削装置１は、保持テーブル１０と切削ユニット２０とを相対的に移動させる移動ユニット４０とを備える。移動ユニット４０は、保持テーブル１０を水平方向と平行なＸ軸方向に加工送りする加工送りユニット４１と、切削ユニット２０を水平方向と平行でかつＸ軸方向と直交するＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送りユニット４２と、切削ユニット２０をＸ軸方向とＹ軸方向との双方と直交する鉛直方向に平行なＺ軸方向に切り込み送りする切り込み送りユニット４３と、保持テーブル１０をＺ軸方向と平行な軸心回りに回転する回転移動ユニット４４とを少なくとも備える。即ち、移動ユニット４０は、保持テーブル１０と切削ユニット２０とをＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向と軸心回りとに相対的に移動させる。

加工送りユニット４１は、保持テーブル１０及び回転移動ユニット４４を加工送り方向であるＸ軸方向に移動させることで、切削ユニット２０と保持テーブル１０とを相対的にＸ軸方向に沿って移動させるものである。割り出し送りユニット４２は、切削ユニット２０を割り出し送り方向であるＹ軸方向に移動させることで、切削ユニット２０と保持テーブル１０とを相対的にＹ軸方向に沿って移動させるものである。切り込み送りユニット４３は、切削ユニット２０を切り込み送り方向であるＺ軸方向に移動させることで、切削ユニット２０と保持テーブル１０とを相対的にＺ軸方向に沿って移動させるものである。回転移動ユニット４４は、加工送りユニット４１に支持され、保持テーブル１０を支持して、保持テーブル１０とともにＸ軸方向に移動自在に配設されている。

加工送りユニット４１、割り出し送りユニット４２及び切り込み送りユニット４３は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ、ボールねじを軸心回りに回転させる周知のモータ及び保持テーブル１０又は切削ユニット２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレールを備える。また、回転移動ユニット４４は、保持テーブル１０を軸心回りに回転するモータを備える。

保持テーブル１０は、円盤形状であり、被加工物２００を保持する保持面１１がポーラスセラミック等から形成されている。また、保持テーブル１０は、加工送りユニット４１により切削ユニット２０の下方の加工領域と、切削ユニット２０の下方から離間して被加工物２００が搬入出される搬入出領域とに亘って移動自在に設けられることで、Ｘ軸方向に移動自在に設けられている。保持テーブル１０は、回転移動ユニット４４によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転自在に設けられている。

保持テーブル１０は、保持面１１が図示しない吸引源と接続され、吸引源より吸引されることで、保持面１１に載置された被加工物２００を吸引、保持する。実施形態１では、保持テーブル１０は、粘着テープ２０９を介して被加工物２００の裏面２０６側を吸引、保持する。また、保持テーブル１０の周囲には、図１に示すように、環状フレーム２１０をクランプするクランプ部１２が複数設けられている。

切削ユニット２０は、切削ブレード２１がスピンドル２３に装着され、保持テーブル１０に保持された被加工物２００を切削する加工ユニットである。切削ユニット２０は、保持テーブル１０に保持された被加工物２００に対して、割り出し送りユニット４２によりＹ軸方向に移動自在に設けられ、かつ、切り込み送りユニット４３によりＺ軸方向に移動自在に設けられている。切削ユニット２０は、割り出し送りユニット４２及び切り込み送りユニット４３などを介して、装置本体２から立設した支持フレーム３に設けられている。切削ユニット２０は、割り出し送りユニット４２及び切り込み送りユニット４３により、保持テーブル１０の保持面１１の任意の位置に切削ブレード２１を位置付け可能となっている。

切削ユニット２０は、切削ブレード２１と、割り出し送りユニット４２及び切り込み送りユニット４３によりＹ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に設けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２に軸心回りに回転可能に設けられ先端に切削ブレード２１が装着されるスピンドル２３と、スピンドル２３を軸心回りに回転する図示しないスピンドルモータと、スピンドル２３の先端面に装着されたブレードカバー２４と、切削ブレード２１に切削流体である２流体５４を供給する切削流体供給ユニット２５とを備える。

切削ブレード２１は、略リング形状を有する極薄の切削砥石である。切削ブレード２１は、スピンドル２３の先端に固定される。実施形態１において、切削ブレード２１は、図２に示すように、円環状の円形基台２１１と、円形基台２１１の外周縁に配設されて被加工物２００を切削する円環状の切り刃２１２とを備える所謂ハブブレードである。切り刃２１２は、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒と、金属や樹脂等のボンド材（結合材）とからなり所定厚みに形成されている。なお、本発明では、切削ブレード２１は、切り刃２１２のみで構成された所謂ワッシャーブレードでもよい。切削ブレード２１は、スピンドル２３の先端に装着されて、保持テーブル１０の保持面１１で保持された被加工物２００を切削するものである。

スピンドル２３は、先端に切削ブレード２１が装着され、スピンドルモータにより軸心回りに回転することで、切削ブレード２１を回転させる。スピンドルモータは、スピンドル２３に設けられて、スピンドル２３と一体に回転するロータと、ロータの外周側でかつスピンドルハウジング２２に配設され、電源から電力が供給されることでロータを回転させるステータとを備えている。スピンドルモータは、ステータがロータを回転して、スピンドル２３を軸心回りに回転する。

ブレードカバー２４は、切削ブレード２１の少なくとも上方を覆うものである。ブレードカバー２４は、スピンドルハウジング２２の先端面に固定されている。

切削流体供給ユニット２５は、保持テーブル１０の保持面１１で保持された被加工物２００を切削ブレード２１で切削する際に、切削ブレード２１に２流体５４を供給するものである。切削流体供給ユニット２５は、シャワーノズル２６と、一対のブレードノズル２７（ノズルに相当）と、エアー供給源５０と、切削水供給源５１と、２流体生成部２８と、冷却ユニット２９と、を備える。

ノズル２６，２７は、ブレードカバー２４に取り付けられている。シャワーノズル２６は、切削水供給源５１から切削水５３が供給される。シャワーノズル２６は、切削ブレード２１の切り刃２１２の刃先とＸ軸方向に対面する噴射口２６１を備え、切削中に切削ブレード２１の切り刃２１２の刃先に噴射口２６１から切削水５３を供給する。

ブレードノズル２７は、Ｘ軸方向と平行に延在し、互いにＹ軸方向に間隔をあけて配置されている。ブレードノズル２７は、互いの間に切削ブレード２１の切り刃２１２の下端を位置づけており、切削ブレード２１の切り刃２１２の下端に対面する噴射口２７１を備えている。ブレードノズル２７は、切削中に切削ブレード２１の切り刃２１２の下端に噴射口２７１から切削流体を噴射する。

エアー供給源５０は、冷却ユニット２９を介して２流体生成部２８に加圧されたエアー５２を供給するものである。切削水供給源５１は、２流体生成部２８に切削水５３を供給するとともに、シャワーノズル２６にチューブ２６２及びブレードカバー２４内の流路２６３を通して切削水５３を切削流体として供給するものである。

２流体生成部２８は、エアー供給源５０から供給されたエアー５２と、切削水供給源５１から供給された切削水５３と、を混合して２流体５４を生成し、生成した２流体５４を切削流体としてブレードノズル２７に供給するものである。２流体生成部２８は、エアー供給源５０からのエアー５２が冷却ユニット２９を介して流入するエア流入口２８１と、切削水供給源５１からの切削水５３が流入する切削水流入口２８２と、エア流入口２８１と切削水流入口２８２とに連通してエアー５２と切削水５３とを混合して、これらからなる２流体５４を生成する２流体生成流路２８３と、２流体生成流路２８３に連通しかつブレードノズル２７とチューブ２７２及びブレードカバー２４内の流路２７３を介して接続して２流体５４をブレードノズル２７に供給する２流体供給口２８４と、を備える接手である。このために、ブレードノズル２７は、２流体生成部２８で生成された２流体５４を切削流体として、切削ブレード２１の切り刃２１２の下端に噴射する噴射口２７１を備える。

冷却ユニット２９は、２流体生成部２８に流入するエアー５２を冷却するものである。実施形態１では、冷却ユニット２９は、筒状に形成され、外周面の長手方向の一端部に設けられたエアー供給源５０からエアー５２が流入するエア流入口２９１と、長手方向の一端部に設けられかつ２流体生成部２８のエア流入口２８１と接続した冷気吹出口２９２と、長手方向の他端部に設けられた暖気排出口２９３とを備えた、所謂ボルテックスチューブである。冷却ユニット２９は、エア流入口２９１から流入したエアー５２を冷気吹出口２９２と暖気排出口２９３との間で熱の分離を行い、供給されたエアー５２よりも低温のエアー５２を冷気吹出口２９２から２流体生成部２８に供給し、今日供給されたエアー５２よりも高温のエアー５２を暖気排出口２９３から排出する。

切削流体供給ユニット２５は、シャワーノズル２６が、切削ブレード２１に切削水５３を切削流体として切削ブレード２１に供給し、ブレードノズル２７が、切削ブレード２１に冷却ユニット２９により冷却されたエアー５２を含む２流体５４を切削流体として切削ブレード２１に供給する。また、実施形態１において、切削流体供給ユニット２５は、少なくとも２流体生成部２８と、冷却ユニット２９とが切削ユニット２０のブレードカバー２４やスピンドルハウジング２２に取り付けられて、割り出し送りユニット４２及び切り込み送りユニット４３により切削ユニット２０とともにＹ軸方向とＺ軸方向とに移動する。

なお、切削ユニット２０の切削ブレード２１及びスピンドル２３の軸心は、Ｙ方向と平行に設定されている。

撮像ユニット３０は、切削ユニット２０と一体的に移動するように、切削ユニット２０に固定されている。撮像ユニット３０は、保持テーブル１０に保持された切削前の被加工物２００の分割すべき領域を撮影する撮像素子を備えている。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）撮像素子又はＣＭＯＳ（Complementary MOS）撮像素子である。撮像ユニット３０は、保持テーブル１０に保持された被加工物２００を撮影して、被加工物２００と切削ブレード２１との位置合わせを行なうアライメントを遂行するため等の画像を得、得た画像を制御ユニット１００に出力する。

また、切削装置１は、保持テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出するため図示しないＸ軸方向位置検出ユニットと、切削ユニット２０のＹ軸方向の位置を検出するための図示しないＹ軸方向位置検出ユニットと、切削ユニット２０のＺ軸方向の位置を検出するためのＺ軸方向位置検出ユニットとを備える。Ｘ軸方向位置検出ユニット及びＹ軸方向位置検出ユニットは、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向と平行なリニアスケールと、読み取りヘッドとにより構成することができる。Ｚ軸方向位置検出ユニットは、モータのパルスで切削ユニット２０のＺ軸方向の位置を検出する。Ｘ軸方向位置検出ユニット、Ｙ軸方向位置検出ユニット及びＺ軸方向位置検出ユニットは、保持テーブル１０のＸ軸方向、切削ユニット２０の切り刃２１２の下端のＹ軸方向又はＺ軸方向の位置を制御ユニット１００に出力する。

なお、実施形態１では、切削装置１の保持テーブル１０及び切削ユニット２０のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置は、予め定められた図示しない基準位置に基づいて定められる。実施形態１では、Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置は、基準位置からのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の距離で定められる。実施形態１において、切削装置１のＸ軸方向とＹ軸方向とから表されるＸＹ座標（Ｘ軸方向の位置を示す基準位置からのＸ軸方向の距離と、Ｙ軸方向の位置を示す基準位置からのＹ軸方向の距離とにより示される座標）は、保持テーブル１０の保持面１１に保持された被加工物２００の任意の位置を示すことがある。

また、切削装置１は、図１に示すように、加工領域の外側を囲って切削水５３の拡散を抑制する加工室４を備えている。実施形態１において、加工室４は、加工領域に位置付けられた保持テーブル１０と、切削ユニット２０との周囲を取り囲む複数の壁５を備える。加工室４を構成する複数の壁５の内面には、結露を防止するためのスポンジ等が貼り付けられている。

制御ユニット１００は、切削装置１の各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物２００に対する加工動作を切削装置１に実施させるものでもある。なお、制御ユニット１００は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット１００の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、切削装置１を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介して切削装置１の各構成要素に出力する。

制御ユニット１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示ユニットと、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力ユニットとに接続されている。入力ユニットは、表示ユニットに設けられたタッチパネルにより構成される。

（加工動作）
次に、切削装置１の加工動作を説明する。前述した構成の切削装置１は、制御ユニット１００に加工条件が設定され、被加工物２００が保持テーブル１０の保持面１１に載置される。切削装置１は、オペレータ等からの加工動作の開始指示を制御ユニット１００が受け付けると、加工動作を開始する。

加工動作を開始すると、切削装置１は、粘着テープ２０９を介して被加工物２００を保持面１１に吸引保持し、クランプ部１２で環状フレーム２１０をクランプする。切削装置１は、制御ユニット１００がスピンドル２３を軸心回りに回転し、切削流体供給ユニット２５を制御して、シャワーノズル２６から切削ブレード２１の切り刃２１２に切削水５３を切削流体として供給し、ブレードノズル２７から切削ブレード２１の切り刃２１２に２流体５４を切削流体として供給する。加工動作では、切削装置１は、制御ユニット１００が移動ユニット４０を制御して保持テーブル１０を撮像ユニット３０の下方まで移動し、撮像ユニット３０により保持テーブル１０に吸引保持した被加工物２００を撮像して、アライメントを遂行する。

加工動作では、切削装置１は、制御ユニット１００が加工条件に基づいて移動ユニット４０等を制御して、図３に示すように、切削ブレード２１と被加工物２００とを分割予定ライン２０３に沿って相対的に移動させながら被加工物２００の分割予定ライン２０３に切削ブレード２１を粘着テープ２０９に到達するまで切り込ませて切削加工する。切削装置１は、加工条件に沿って、被加工物２００の分割予定ライン２０３を切削して、被加工物２００を個々のデバイス２０４に分割する。

切削装置１は、被加工物２００の全ての分割予定ライン２０３を切削すると、保持テーブル１０を加工領域から搬入出領域に向けて移動する。切削装置１は、搬入出領域において保持テーブル１０の移動を停止し、保持テーブル１０の被加工物２００の吸引保持を停止し、クランプ部１２のクランプを解除して、加工動作を終了する。

以上説明した実施形態１に係る切削装置１は、エアー５２と切削水５３とを混合して２流体５４を生成する２流体生成部２８と、生成された２流体５４を切削ブレード２１に切削流体として噴射する噴射口２７１を含むブレードノズル２７と、２流体生成部２８に流入するエアー５２を冷却する冷却ユニット２９と、を備えた切削流体供給ユニット２５を備える。このために、切削装置１は、切削中に冷却された２流体５４を切削ブレード２１に切削流体として噴射することができ、加工品質を向上させることが可能となる。低温の流体が配管内を流動させる必要なく、２流体生成部２８の直前でエアー５２を冷却できるため、結露が生じるリスクを抑えることが可能となる。その結果、切削装置１は、低温の切削流体を供給可能としながらも結露の発生を抑制することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本発明では、切削流体供給ユニット２５は、冷却ユニット２９で冷却されたエアー５２と切削水５３とが混合した２流体５４を切削流体として２流体生成部２８からチューブ２６２及び流路２６３を通してシャワーノズル２６に供給しても良い。要するに、本発明では、切削流体供給ユニット２５は、冷却ユニット２９で冷却されたエアー５２と切削水５３とが混合した２流体５４を切削流体として２流体生成部２８からシャワーノズル２６とブレードノズル２７とのうち少なくとも一方に供給すれば良い。また、本発明では、被加工物２００は、ウェーハに限定されずに、各種パッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等の板状の非加工物でも良い。

１切削装置
１０保持テーブル
２０切削ユニット
２１切削ブレード
２３スピンドル
２５切削流体供給ユニット
２６シャワーノズル（ノズル）
２７ブレードノズル（ノズル）
２８２流体生成部
２９冷却ユニット
５０エアー供給源
５１切削水供給源
５２エアー
５３切削水
５４２流体（切削流体）
２００被加工物
２６１噴射口
２７１噴射口

Claims

被加工物を保持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が装着されるスピンドルと、該保持テーブルで保持された被加工物を該切削ブレードで切削する際に該切削ブレードに切削流体を供給する切削流体供給ユニットと、を備えた切削装置であって、
該切削流体供給ユニットは、
エアー供給源から供給されたエアーと、切削水供給源から供給された切削水と、を混合して２流体を生成する２流体生成部と、
該２流体生成部で生成された２流体を該切削ブレードに噴射する噴射口を含むノズルと、
該２流体生成部に流入するエアーを冷却する冷却ユニットと、を備える切削装置。