JP2023133867A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削後の被加工物を洗浄ユニットに運ぶ間における切削後の被加工物への切削屑の固着を防止する。【解決手段】フレームとシートと被加工物とを含むフレームユニット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ユニットと、第１フレーム保持部及び被加工物被覆部を有し、フレームユニットを搬送するための第１搬送ユニットと、被加工物被覆部の移動経路に配置される凸状の湾曲面を有するドームであって、切削溝が形成された被加工物をシートを介して上方に突出させるためのドームと、を備え、被加工物被覆部は、被加工物を被覆可能な筐体と、筐体の空間に液体を供給する液体供給部と、超音波振動付与ユニットと、を含み、筐体内の空間に収容された液体に切削溝が形成された被加工物が浸かった状態で、超音波振動付与ユニットは、空間内の液体に超音波振動を付与する切削装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、保持テーブルで保持された被加工物を切削する切削ユニットを備える切削装置に関する。

円盤状の半導体ウェーハや矩形状のパッケージデバイス基板等の被加工物が粘着テープを介して環状のフレームで支持されたフレームユニットを形成した後、フレームユニットを保持テーブルで保持した状態で被加工物をデバイス単位に分割する切削装置が知られている。

切削装置は、スピンドルを有する切削ユニットを備え、スピンドルの先端部には、環状の切り刃を有する切削ブレードが装着されている。切削ブレードで被加工物を切削する際には、切削ブレードの冷却や加工点からの切削屑の排出を目的として、被加工物に純水等の切削液を供給しながら切削が行われる。

切削屑は、使用済の切削液により運ばれて切削後の被加工物に付着する。そこで、切削屑の付着量を低減するために、水槽内に水没させた被加工物に超音波振動を付与した状態で被加工物を切削することで、切削屑の付着量を低減する切削装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、通常、切削後の被加工物には使用済の切削液や切削屑が付着しているので、切削後の被加工物は、洗浄ユニットへ搬送され、洗浄ユニットにおいて、純水等を用いた洗浄と、乾燥と、が施される。

しかし、洗浄ユニットに先に搬入された他の被加工物の洗浄及び乾燥の終了待ちや、エラー発生による切削装置の動作再開待ち等の理由により、切削後の被加工物が洗浄ユニットへ搬送されるまでに時間を要することがある。

洗浄ユニットへの搬送に時間を要すると、被加工物に付着していた切削液が乾燥して、切削液に含まれていた切削屑が被加工物に固着することがある。切削屑が被加工物に固着すると、洗浄ユニットで被加工物を洗浄しても切削屑を除去することが困難になる。

一定量の切削屑が残留した被加工物は不良品として扱われるので、切削屑の固着は、デバイスチップやパッケージデバイスの生産性を低下させる原因となる。

特開２００６－３４４６３０号公報

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、切削後の被加工物を洗浄ユニットに運ぶ間における切削後の被加工物への切削屑の固着の防止を目的とする。

本発明の一態様によれば、切削装置であって、中央に開口部を有する環状のフレームと、該開口部を塞ぐ様に該フレームの一面に貼り付けられたシートと、該開口部において該シートを介して該フレームに支持された被加工物と、を含むフレームユニットを保持する保持テーブルと、スピンドルを有し、該保持テーブルで保持された該フレームユニットの該被加工物を該スピンドルの先端部に装着された切削ブレードで切削する切削ユニットと、該フレームユニットの該フレームを保持する第１フレーム保持部と、該フレームユニットの該被加工物を被覆する被加工物被覆部と、を有し、該第１フレーム保持部で該フレームを保持し且つ該被加工物被覆部で該被加工物を被覆した状態で該フレームユニットを搬送するための第１搬送ユニットと、該被加工物被覆部の移動経路に配置される凸状の湾曲面を有するドームであって、切削溝が形成された該被加工物を該シートを介して上方に突出させるための該ドームと、を備え、該第１搬送ユニットの該被加工物被覆部は、底部に開口部を有し、該被加工物を被覆可能な筐体と、該筐体に対して固定された導管を有し、該筐体の空間に液体を供給する液体供給部と、該筐体に対して固定された超音波振動子を有し、該空間内の該液体に超音波振動を付与する超音波振動付与ユニットと、を含み、該第１フレーム保持部で該フレームを保持し、切削溝が形成された該被加工物を該ドームで支持し、且つ、該シート及び該フレームで該筐体の該底部の該開口部が閉じられた該筐体内の該空間に収容された該液体に切削溝が形成された該被加工物が浸かった状態で、該超音波振動付与ユニットは、該空間内の該液体に超音波振動を付与する切削装置が提供される。

好ましくは、切削装置は、該フレームユニットの該フレームを保持する第２フレーム保持部を有する第２搬送ユニットを更に備え、該ドームは、該第２フレーム保持部の上部に固定されており、該ドームと該筐体とが重なる様に該第１搬送ユニット及び該第２搬送ユニットが移動することで、該ドームは、該被加工物被覆部の該移動経路に配置される。

また、好ましくは、該第１フレーム保持部は、弾性材料で形成された環状の吸引保持部材を有し、該吸引保持部材は、環状開口部を含み、該環状開口部に生じる負圧で該フレームを吸引可能であり、該第２フレーム保持部は、一対の板部材と、各板部材の下面側に設けられた吸引パッドと、を有し、該吸引パッドに生じる負圧で該フレームを吸引可能である。

また、好ましくは、該第１搬送ユニットの該被加工物被覆部の該筐体は、該筐体の蓋部に設けられた貫通孔を含む。

本発明の一態様に係る切削装置では、第１フレーム保持部でフレームを保持し、切削溝が形成された被加工物をドームで支持し、且つ、シート及びフレームで筐体の底部の開口部が閉じられた筐体内の空間に収容された液体に切削溝が形成された被加工物が浸かった状態で、超音波振動付与ユニットが液体に超音波振動を付与する。それゆえ、切削後の被加工物を洗浄ユニットに運ぶ間に、切削後の被加工物に切削屑が固着することを防止できる。

切削装置の斜視図である。 下側搬送ユニットの斜視図である。 上側搬送ユニットの斜視図である。 図４（Ａ）は上側搬送ユニットの一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は上側搬送ユニットの下面図である。 被加工物を切削する様子を示す図である。 筐体の空間内に液体が収容された上側搬送ユニット等の一部断面側面図である。 ドームと筐体とが重なる様子を示す一部断面側面図である。 待機時における切削後の被加工物を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、切削装置２の斜視図である。なお、図１に示すＸ軸方向（加工送り方向）、Ｙ軸方向（割り出し送り方向）、及び、Ｚ軸方向（上下方向、切り込み送り方向）は、互いに直交する。

切削装置２は、各構成要素を支持する基台４を備える。基台４は上面視で矩形状であり、基台４の１つの角部には、上面視で矩形の凹部４ａが形成されている。この凹部４ａには、昇降機構（不図示）によって昇降する昇降台６が設けられている。

昇降台６の上面には、複数の被加工物１１を収容したカセット８が載置される。各被加工物１１は、樹脂製のシート１３を介して金属製で環状のフレーム１５に支持されたフレームユニット１７の形態で、カセット８に収容されている。

被加工物１１は、例えば、円盤状の単結晶シリコン基板を有するウェーハである。しかし、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。被加工物１１は、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板等を有してもよい。

本実施形態の被加工物１１の表面１１ａは、互いに直交する複数の分割予定ライン（ストリート）によって各々矩形状の複数の小領域に区画されている。各小領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等のデバイスが形成されている。

しかし、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等に制限はない。被加工物１１には、デバイスが形成されていなくてもよい。フレーム１５には、その径方向の中央に円形の開口部１５ａが形成されている。

フレーム１５は、各々略平坦な一面１５ｂ及び他面１５ｃを有する。被加工物１１及びフレーム１５には、上述のシート１３が貼り付けられる。本実施形態のシート１３は、基材層及び粘着層（糊層）の積層構造を有する粘着テープ（ダイシングテープ）である。

基材層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリスチレンで形成されており、粘着層は、例えば、エポキシ系、アクリル系又はゴム系の接着剤で形成されている。

シート１３は、例えば、フレーム１５の一面１５ｂが露出し、且つ、フレーム１５の開口部１５ａに被加工物１１の裏面１１ｂが露出する様に、フレーム１５及び被加工物１１を所定のテーブル（不図示）に配置した状態で、開口部１５ａを塞ぐ様に一面１５ｂ及び裏面１１ｂに貼り付けられる。

この様にして、被加工物１１、シート１３及びフレーム１５を有するフレームユニット１７が形成される。なお、シート１３は、粘着層を有さず基材層のみを有してもよい。シート１３が粘着層を有しない場合、シート１３は、被加工物１１及びフレーム１５に対して、例えば、熱圧着により貼り付けられる。

基台４には、凹部４ａのＹ軸方向に隣接して、長辺がＸ軸方向に沿って配置された上面視で矩形の凹部４ｂが形成されている。凹部４ｂ内には、ボールねじ式のＸ軸方向移動機構（加工送りユニット）１０が設けられている。

Ｘ軸方向移動機構１０は、Ｘ軸方向移動テーブル（不図示）を含む。Ｘ軸方向移動テーブルは、Ｘ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール（不図示）にスライド可能に支持されている。Ｘ軸方向移動テーブルの下面側には、ナット部（不図示）が設けられている。

ナット部には、Ｘ軸方向に沿って配置されたねじ軸（不図示）がボール（不図示）を介して回転可能に連結されている。ねじ軸の一端部にはモーター等の駆動源（不図示）が連結されている。駆動源でねじ軸を回転させれば、Ｘ軸方向移動テーブルがＸ軸方向に沿って移動する。

Ｘ軸方向移動テーブルの上方には、テーブルカバー１０ａが配置されている。テーブルカバー１０ａのＸ軸方向の両側には、伸縮可能な蛇腹状カバー１０ｂが設けられている。テーブルカバー１０ａの上部には、フレームユニット１７を保持する円盤状のチャックテーブル（保持テーブル）１２が設けられている。

チャックテーブル１２は、Ｘ軸方向移動テーブル上に設けられたモーター等の駆動源（不図示）によりＺ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転可能である。また、チャックテーブル１２は、Ｘ軸方向移動テーブルと共にＸ軸方向に沿って移動可能である。

チャックテーブル１２は、Ｘ軸方向に沿って移動することで、搬入搬出領域Ａ１と、切削領域Ａ２と、に位置付けられる。搬入搬出領域Ａ１に配置されたチャックテーブル１２に対して、フレームユニット１７が搬入又は搬出される。

また、搬入搬出領域Ａ１に配置されたチャックテーブル１２で被加工物１１を吸引保持した後、チャックテーブル１２が切削領域Ａ２へ移動し、そこで、後述する切削ユニット８４ａ、８４ｂにより被加工物１１に対して切削が施される。

チャックテーブル１２は、金属で形成された円盤状の枠体を有する。枠体の上面側には、枠体の外径と同心円状に円盤状の凹部が形成されており、この凹部には、多孔質板セラミックスで形成された多孔質板が固定されている。

枠体には、多孔質板に負圧を伝達するための溝部、貫通孔等が形成されている。真空ポンプ等の吸引源（不図示）から多孔質板へ負圧が伝達されると、多孔質板の上面には、負圧が発生する。

枠体及び多孔質板の上面は、略面一に形成されており、フレームユニット１７を吸引保持する保持面１２ａとして機能する。チャックテーブル１２の枠体の周囲には、フレームユニット１７のフレーム１５の四方を挟持する４個のクランプ１２ｂが設けられている。

搬入搬出領域Ａ１の上方には、長手方向がＹ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール１４が設けられている。一対のガイドレール１４は、概ね平行な状態を維持しながら互いに接近又は離隔可能である。

一対のガイドレール１４は、カセット８から搬入搬出領域Ａ１の上方へ引き出されたフレームユニット１７をＸ軸方向において挟み込んで所定の位置に合わせる。

切削領域Ａ２の上方には、門型の第１支持構造１６が凹部４ｂを跨ぐように設けられている。第１支持構造１６の一面（ガイドレール１４側の面）には、Ｙ軸方向に沿って下側ガイドレール１８が設けられている。

下側ガイドレール１８には、下側移動ブロック２０がＹ軸方向に移動可能に連結されている。下側移動ブロック２０は、ナット部（不図示）を有し、このナット部には、Ｙ軸方向に沿って配置されたねじ軸（不図示）がボール（不図示）を介して回転可能に連結されている。

ねじ軸の一端部には、ねじ軸を回転させるためのモーター等の駆動源（不図示）が連結されている。駆動源でねじ軸を回転させれば、下側移動ブロック２０がＹ軸方向に沿って移動する。

下側移動ブロック２０には、下側搬送ユニット（第２搬送ユニット）２２が連結されている。図２は、下側搬送ユニット２２の斜視図である。下側搬送ユニット２２は、エアシリンダ２４を有する。

エアシリンダ２４は、Ｚ軸方向に沿って移動可能なロッド２４ａを含む。ロッド２４ａの下端部には、長手部がＸ軸方向に沿って配置された第１支持部材２６ａの一端部の上面側が固定されている。

本実施形態の第１支持部材２６ａは、エアシリンダ２４によりＺ軸方向に沿って移動する。しかし、第１支持部材２６ａは、モーター（例えば、サーボモーター）で駆動されるボールねじ式のＺ軸方向移動機構によりＺ軸方向に沿って移動してもよい。

第１支持部材２６ａの他端部におけるＹ軸方向の一方側及び他方側には、長手部がＹ軸方向に沿って配置された第２支持部材２６ｂの基端部がそれぞれ固定されている。各第２支持部材２６ｂの先端部には、第３支持部材（板部材）２６ｃが固定されている。

一対の第３支持部材２６ｃは、その長手部がＸ軸方向に沿って配置されている。一対の第３支持部材２６ｃの各々の下面２６ｃ_１側には、フレームユニット１７におけるフレーム１５の他面１５ｃをそれぞれ負圧で吸引保持する複数の吸引パッド２８が設けられている。

本実施形態において、各吸引パッド２８には、真空ポンプ等の吸引源（不図示）から負圧が伝達される。下側フレーム保持部３０は、この負圧でフレーム１５を吸引保持する。第１支持部材２６ａ、第２支持部材２６ｂ、第３支持部材２６ｃ及び複数の吸引パッド２８は、下側フレーム保持部（第２フレーム保持部）３０を構成する。

なお、各吸引パッド２８は、ベルヌーイパッド（ベルヌーイチャックとも称される）であってもよい。この場合、圧縮エア供給源（不図示）から供給されるエアが各吸引パッド２８から放射状又は螺旋状に噴射されることで、各吸引パッド２８の直下にはベルヌーイの定理に従って負圧が発生する。

下側フレーム保持部３０において凹部４ａ側に位置する第３支持部材２６ｃの側部には、把持機構３２が設けられている。把持機構３２は、カセット８及び一対のガイドレール１４間でフレームユニット１７を搬送する際に利用される。

下側フレーム保持部３０の上部には、金属で形成された上面視で円形のベース板３４ａが固定されている。ベース板３４ａの上部には、珪藻土で形成された中実のドーム３４ｂが固定されている。なお、ドーム３４ｂは、珪藻土以外の材料で形成されてもよく、中空としてもよい。

ドーム３４ｂの底面は円形であり、その径は、ベース板３４ａの径と略同じである。例えば、ドーム３４ｂの底面の径は、約３５０ｍｍである。ドーム３４ｂは、底面から上方に突出する凸状の湾曲面３４ｂ_１を有する。例えば、ドーム３４ｂの底面から頂部への突出量は、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の所定値である。

但し、数値は、一例であり、被加工物１１のサイズ、形状等に応じて適宜変更できる。後述する様に、ドーム３４ｂは、切削溝１１ｃが形成された被加工物１１を、シート１３を介してフレーム１５の高さよりも上方に突出させる際に利用される。

図１に戻って、第１支持構造１６の一面には、Ｙ軸方向に沿って上側ガイドレール３８が設けられている。上側ガイドレール３８には、上側移動ブロック４０がＹ軸方向に移動可能に連結されている。

上側移動ブロック４０は、ナット部（不図示）を有し、このナット部には、Ｙ軸方向に沿って配置されたねじ軸（不図示）がボール（不図示）を介して回転可能に連結されている。

ねじ軸の一端部には、ねじ軸を回転させるためのモーター等の駆動源（不図示）が連結されている。駆動源でねじ軸を回転させれば、上側移動ブロック４０がＹ軸方向に沿って移動する。

上側移動ブロック４０には、上側搬送ユニット（第１搬送ユニット）４２が連結されている。図３は、上側搬送ユニット４２の斜視図である。また、図４（Ａ）は、上側搬送ユニット４２の一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は、上側搬送ユニット４２の下面図である。

上側搬送ユニット４２は、エアシリンダ４４を有する。エアシリンダ４４は、Ｚ軸方向に沿って移動可能なロッド４４ａを含む。ロッド４４ａの下端部には、長手部がＸ軸方向に沿って配置された第４支持部材４６ａの中央部が固定されている。

第４支持部材４６ａの両端部には、長手部がＹ軸方向に沿って配置された第５支持部材４６ｂがそれぞれ固定されている。一対の第５支持部材４６ｂの下部には、接続部材４８を介して、円筒形状の筐体５０が固定されている。

本実施形態の筐体５０は、エアシリンダ４４によりＺ軸方向に沿って移動する。しかし、エアシリンダ２４に代えて、モーター（例えば、サーボモーター）で駆動されるボールねじ式のＺ軸方向移動機構により、筐体５０はＺ軸方向に沿って移動してもよい。

筐体５０は、接続部材４８に固定された円盤状の蓋部５０ａを有する。蓋部５０ａの外周部には中空の筒部５０ｂの頂部が連結されている。筒部５０ｂの底部には、筒部５０ｂの内径と略同じ径を有する円形の開口部５０ｃが形成されている。

また、筒部５０ｂの底部には、筒部５０ｂの周方向沿って環状に、吸引保持部材５２が設けられている。吸引保持部材５２は、弾性材料で形成されており、フレーム１５の他面１５ｃを吸引保持する際に、柔軟に変形することで他面１５ｃに密着可能である。

吸引保持部材５２は、略同心状に配置された小径リング５２ａ及び大径リング５２ｂを含む。小径リング５２ａ及び大径リング５２ｂは、樹脂、ゴム、エラストマー等の弾性材料で形成されている。

小径リング５２ａの下端部は、その上端部よりも肉薄であり、大径リング５２ｂの下端部も同様に、その上端部よりも肉薄である。小径リング５２ａ及び大径リング５２ｂの間には、環状開口部５２ｃが形成されている。

環状開口部５２ｃには、蓋部５０ａ及び筒部５０ｂ内に形成された流路５０ｄが接続しており、真空ポンプ等の吸引源５４からフレキシブルチューブ５６及び流路５０ｄを介して負圧が伝達する。

環状開口部５２ｃに生じる負圧により、フレーム１５の他面１５ｃが吸引保持される。吸引保持部材５２、吸引源５４、フレキシブルチューブ５６等は、フレームユニット１７のフレーム１５を吸引保持する上側フレーム保持部（第１フレーム保持部）５８を構成する。

なお、上側フレーム保持部５８は、フレーム１５の一面１５ｂ側をそれぞれ支持する複数の支持爪（不図示）を有してもよい。複数の支持爪は、例えば、筐体５０の筒部５０ｂの外側に設けられる。

各支持爪でフレーム１５の一面１５ｂ側を支持することで、環状開口部５２ｃに負圧を生じさせなくても、フレーム１５を保持できる。それゆえ、流路５０ｄを省略することで筐体５０の構造を簡略化でき、フレキシブルチューブ５６も省略できる。

但し、この場合であっても、吸引保持部材５２は省略しない。吸引保持部材５２は、各支持爪が筒部５０ｂの底部に対してフレーム１５を押圧するとき、フレーム１５の他面１５ｃに密着する様に柔軟に変形することで、シール材として機能する。

本実施形態において、フレーム１５を吸引保持する際には、まず、吸引保持部材５２が他面１５ｃと接触する様に、フレームユニット１７におけるフレーム１５上に筐体５０を配置する。このとき、切削後の被加工物１１が、筐体５０により被覆される。

次に、環状開口部５２ｃに負圧を生じさせ、吸引保持部材５２が他面１５ｃに密着する態様でフレーム１５を吸引保持する。シート１３及びフレーム１５で開口部５０ｃが閉じられると、筐体５０、シート１３及びフレーム１５で規定される筐体５０内の空間５０ｅ（図６参照）には、切削後の被加工物１１が収容される。

上側搬送ユニット４２は、この様に、空間５０ｅ内に切削後の被加工物１１を収容した状態で、フレームユニット１７を搬送する。筐体５０の蓋部５０ａには、筐体５０内の空間５０ｅに純水等の液体６０ａ（図６参照）を供給するためのノズル６０（図４（Ｂ）参照）が設けられている。

ノズル６０には、フレキシブルチューブ（導管）６２が連結されている。フレキシブルチューブ６２は、筐体５０の蓋部５０ａに対して固定されている。筐体５０内の空間５０ｅには、ノズル６０及びフレキシブルチューブ６２を介して、液体供給源６４から液体６０ａが供給される。

液体供給源６４は、例えば、液体６０ａが貯留されたタンクと、タンク内の液体６０ａの温度を所定の温度に調整する温度調整機構と、タンク内の液体６０ａをノズル６０に供給するためのポンプ（いずれも不図示）と、を含む。しかし、液体供給源６４は、この構成に限定されない。

液体供給源６４は、切削装置２で使用された使用済の切削液に対して、ろ過、イオン交換等の、不純物除去処理を行う純水リサイクル装置（不図示）であってもよい。ノズル６０、フレキシブルチューブ６２及び液体供給源６４は、筐体５０の空間５０ｅに液体６０ａを供給する液体供給部６６として機能する。

筐体５０の蓋部５０ａにおいて、ノズル６０とは異なる位置には、蓋部５０ａを貫通する貫通孔６８が形成されている。貫通孔６８は上面視で円形であり、筐体５０の空間５０ｅに液体６０ａが注がれる際に気体（例えば、空気）の逃げ道として機能する。

本実施形態の貫通孔６８は、１つの円形の孔であるが、気体の逃げ道として機能できれば、その形状に限定は無く、三角形でも四角形でもよく、複数の小孔で構成されてもよい。

筐体５０の空間５０ｅにおいて、ノズル６０及び貫通孔６８とは異なる位置には、複数の超音波振動子７０が設けられている（図４（Ｂ）参照）。本実施形態の超音波振動子７０は、所謂、投げ込み型であり、蓋部５０ａの下面に吊り下げられる態様で蓋部５０ａに対して固定されている。

超音波振動子７０は、空間５０ｅに収容された液体６０ａに浸かる様に、蓋部５０ａから開口部５０ｃへ所定の長さだけ離れて配置されている。本実施形態において、蓋部５０ａから超音波振動子７０までの距離は固定されている。

しかし、超音波振動子７０にワイヤ（不図示）をつなぎ、当該ワイヤをモーター等により巻き取り且つ送り出し可能に構成することで、蓋部５０ａから超音波振動子７０までの距離を調整可能に構成してもよい。

また、超音波振動子７０は、蓋部５０ａの底面における中心部と外周部との間から垂下する様に配置されているが、配置位置は適宜変更可能である。超音波振動子７０の数は、２つに限定されず、１つでもよく、３つ以上であってもよい。

超音波振動子７０には、ケーブル７２を介して、発振器７４が接続されている。発振器７４は、電源（不図示）から電力を得て、超音波振動子７０を振動させるための高周波電気信号を生成する。

超音波振動子７０は、空間５０ｅに収容された液体６０ａに浸かった状態で、例えば、２０ｋＨｚ以上５ＭＨｚ以下の所定の周波数で振動することで、液体６０ａに超音波振動を付与する。

超音波振動子７０、ケーブル７２及び発振器７４は、超音波振動付与ユニット７６を構成する。また、本実施形態において、筐体５０、液体供給部６６、超音波振動付与ユニット７６は、上側搬送ユニット４２における被加工物被覆部７８を構成する。

再び図１に戻って、切削装置２の他の構成要素について説明する。第１支持構造１６の他面側には、門型の第２支持構造８０が配置されている。第２支持構造８０の一面（第１支持構造１６側の面）には、それぞれボールねじ式の２つのＹ軸Ｚ軸移動機構（割り出し送りユニット、切り込み送りユニット）８２ａ、８２ｂが設けられている。

Ｙ軸Ｚ軸移動機構８２ａには、１つの切削ユニット８４ａが連結されており、Ｙ軸Ｚ軸移動機構８２ｂにも、１つの切削ユニット８４ｂが設けられている。切削ユニット８４ａ、８４ｂは、略同じ構造を有する。

Ｙ軸Ｚ軸移動機構８２ａ、８２ｂの各々は、Ｙ軸方向駆動用のねじ軸（不図示）に連結されたモーター（ステッピングモーター）等のＹ軸方向駆動源（不図示）を含む。切削ユニット８４ａ、８４ｂの各々は、Ｙ軸方向駆動源によりＹ軸方向に沿って移動する（割り出し送り）。

また、Ｙ軸Ｚ軸移動機構８２ａ、８２ｂの各々は、Ｚ軸方向駆動用のねじ軸（不図示）に連結されたモーター（ステッピングモーター）等のＺ軸方向駆動源を含む。切削ユニット８４ａ、８４ｂの各々は、Ｚ軸方向駆動源によりＺ軸方向に沿って移動する（切り込み送り）。

切削ユニット８４ａは、長手部がＹ軸方向に略平行に配置されたスピンドル８６を有する（図５参照）。スピンドル８６の一部は、スピンドルハウジングに回転可能に収容されている。スピンドル８６の基端部には、モーター等の駆動源（不図示）が設けられている。

また、スピンドル８６の先端部８６ａには、円環状の切り刃を有する切削ブレード８８が装着されている。切削ユニット８４ｂは、切削ユニット８４ａと同様にスピンドル８６等を有するが、Ｘ‐Ｚ平面に平行な所定の平面に対して切削ユニット８４ａと略鏡像対称に配置されている。

各スピンドル８６の先端部８６ａの近傍には、被加工物１１や切削ブレード８８に純水等の切削液を供給するためのノズル（不図示）が設けられている。また、図１に示す様に、切削ユニット８４ａ、８４ｂの近傍には、チャックテーブル１２で保持された被加工物１１を撮像可能な顕微鏡カメラユニット９０が設けられている。

Ｙ軸方向において、凹部４ｂに対して昇降台６と反対側には、スピンナ洗浄ユニット９２が設けられている。スピンナ洗浄ユニット９２は、洗浄空間内でフレームユニット１７を保持する円盤状のスピンナテーブル９４を有する。

スピンナテーブル９４は、シート１３を介して切削後の被加工物１１を負圧で吸引保持する。スピンナテーブル９４の外周部には、スピンナテーブル９４の周方向に沿ってそれぞれ振り子式の複数のクランプが設けられている。

スピンナテーブル９４が所定値以上の回転速度で回転すると、遠心力により各クランプの爪部がフレーム１５の他面１５ｃを抑え込む。この様にして、フレーム１５は、複数のクランプと、スピンナテーブル９４の外周部と、の間に挟持される。

スピンナテーブル９４の下部には、スピンナテーブル９４を高速に回転させる駆動源（不図示）が連結されている。スピンナテーブル９４の上方には、スピンナテーブル９４で保持されたフレームユニット１７に向けて洗浄用の流体（例えば、水とエアーとが混合された混合流体）を噴射するノズルを含むノズル付きアーム９６が設けられている。

フレームユニット１７を保持したスピンナテーブル９４を回転させると共に、スピンナテーブル９４の直上をノズルが横断する様にノズル付きアーム９６を揺動させながらノズルから洗浄用の流体を噴射することで、被加工物１１を洗浄できる。

切削装置２の各構成要素は、制御ユニット９８により制御される。制御ユニット９８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。

補助記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置を動作させることによって、制御ユニット９８の機能が実現される。次に、切削装置２で被加工物１１を加工する一連の加工工程について説明する。

まず、下側搬送ユニット２２が、把持機構３２でフレーム１５を把持し、１つのフレームユニット１７を一対のガイドレール１４へ引き出す。次に、一対のガイドレール１４が１つのフレームユニット１７をＸ軸方向で位置合わせする。

その後、下側搬送ユニット２２が複数の吸引パッド２８でフレーム１５の他面１５ｃを吸引保持すると、一対のガイドレール１４が離隔し、搬入搬出領域Ａ１に配置されたチャックテーブル１２へフレームユニット１７が引き渡される。

チャックテーブル１２が、保持面１２ａ及び複数のクランプ１２ｂでフレームユニット１７を吸引保持し、切削領域Ａ２へ移動すると、被加工物１１の切削工程が開始される。図５は、切削ユニット８４ａで被加工物１１を切削する様子を示す図である。

切削工程では、まず、顕微鏡カメラユニット９０で表面１１ａ側を撮像し、表面１１ａに設定されている分割予定ラインがＸ軸方向と略平行になる様に、チャックテーブル１２の向きを調整する。

次に、チャックテーブル１２の位置を調整し、Ｘ‐Ｙ平面方向において保持面１２ａの外に切削ユニット８４ａを配置すると共に、切削ブレード８８を１つの分割予定ラインの延長線上に配置する。

そして、スピンドル８６の回転を開始すると共に、切削ブレード８８の下端の位置を、被加工物１１の裏面１１ｂと、保持面１２ａと、の間の高さ位置に配置する。

この状態で切削液を供給しながらチャックテーブル１２をＸ軸方向に沿って加工送りすることにより、分割予定ラインに沿って切削溝１１ｃが形成され、被加工物１１は切削溝１１ｃを境に切断される。

次に、形成された切削溝１１ｃにＹ軸方向で隣接する分割予定ラインに沿って、同様に被加工物１１を切断する。Ｘ軸方向に沿う全ての分割予定ラインに沿って被加工物１１を切断した後、チャックテーブル１２を略９０度回転させる。

そして、同様に、Ｘ軸方向に沿う全ての分割予定ラインに沿って被加工物１１を切断する。この様にして、本実施形態の被加工物１１は、切削溝１１ｃを境に複数のデバイスチップ１１ｄ（図６参照）に分割される。

なお、切削ユニット８４ａ、８４ｂの両方を用いて被加工物１１を切削してもよい。例えば、切削ユニット８４ａよりも刃厚の薄い切り刃を有する切削ブレード８８を切削ユニット８４ｂに装着し、被加工物１１をステップカットにより切削する。

より具体的には、切削ユニット８４ａで被加工物１１の各分割予定ラインにハーフカット溝を形成した後、切削ユニット８４ｂで各ハーフカット溝を更に切削し、被加工物１１を切断する。なお、被加工物１１は必ずしも切断されなくてもよく、各分割予定ラインに沿って所定の深さまでハーフカット溝が形成された状態で、切削工程を終了してもよい。

切削後の被加工物１１には使用済の切削液や切削屑が付着しているので、切削後の被加工物１１は、上側搬送ユニット４２によりスピンナ洗浄ユニット９２へ搬送され、スピンナ洗浄ユニット９２で洗浄及び乾燥が施される。

しかし、スピンナ洗浄ユニット９２に先に搬入された他の被加工物１１の洗浄及び乾燥の終了待ちや、エラー発生による切削装置２の動作再開待ち等の理由により、切削後の被加工物１１がスピンナ洗浄ユニット９２へ搬送されるまでに時間を要することがある。

搬送に時間を要すると、切削屑が被加工物１１に固着するので問題となる。そこで、本実施形態では、切削後、且つ、スピンナ洗浄ユニット９２での洗浄前に、上側搬送ユニット４２等を利用して切削後の被加工物１１を洗浄する。

具体的には、まず、切削領域Ａ２から搬入搬出領域Ａ１へチャックテーブル１２を移動させる。そして、上側搬送ユニット４２の上側フレーム保持部５８が、フレーム１５を吸引保持する（保持工程）。

これにより、シート１３及びフレーム１５で筐体５０の開口部５０ｃが閉じられ、切削後の被加工物１１は、筐体５０内の空間５０ｅに収容される。そして、ノズル６０から空間５０ｅ内に液体６０ａを供給する（図６参照）。

供給される液体６０ａの量は、筐体５０の容積等に応じて予め定められている。液体６０ａは、ドーム３４ｂで支持された切削後の被加工物１１が液体６０ａに浸漬され、且つ、液体６０ａが蓋部５０ａの貫通孔６８から溢れ出ない様に、例えば、筐体５０の容積の略半分に対応する量だけ供給される。

この様にして、切削溝１１ｃが形成された被加工物１１は、空間５０ｅ内に収容された液体６０ａに浸かった状態となる（浸漬工程）。図６は、筐体５０の空間５０ｅ内に液体６０ａが収容された上側搬送ユニット４２及びフレームユニット１７の一部断面側面図である。

本実施形態では、切削工程や上側搬送ユニット４２による保持工程及び浸漬工程の間に、ドーム３４ｂがスピンナ洗浄ユニット９２の直上への移動を完了する様に、下側搬送ユニット２２を動作させる（移動工程）。この様にして、ドーム３４ｂは、筐体５０の移動経路に配置される。

そして、筐体５０、フレームユニット１７等がドーム３４ｂの直上へ移動すると、次いで、上側搬送ユニット４２は、筐体５０等をドーム３４ｂへ向けて降下させる（図７参照）。図７は、ドーム３４ｂと筐体５０とが重なる様に上側搬送ユニット４２が移動する様子を示す一部断面側面図である。

例えば、上側搬送ユニット４２は、フレームユニット１７のシート１３が下側搬送ユニット２２の第１支持部材２６ａに接触するまで、筐体５０を降下させる。なお、ドーム３４ｂ及び筐体５０を重ねることができれば、ドーム３４ｂを上昇させ且つ筐体５０を下降させてもよく、ドーム３４ｂのみを上昇させてもよい。

切削溝１１ｃが形成された被加工物１１がドーム３４ｂで支持されると、シート１３がドーム３４ｂの湾曲面３４ｂ_１に倣う様に拡張することで、デバイスチップ１１ｄ（即ち、切削後の被加工物１１）の間隔が広げられる（図８参照）。

このとき、ドーム３４ｂが開口部５０ｃよりも上方に突出することで、液体６０ａは上方へ押しやられると共に、超音波振動子７０が液体６０ａに浸漬する。そして、超音波振動付与ユニット７６を動作させることで、液体６０ａに超音波振動を付与する（図８参照）。

超音波振動付与ユニット７６は、上側搬送ユニット４２及び下側搬送ユニット２２がスピンナ洗浄ユニット９２の直上で待機している間、液体６０ａに超音波振動を付与して、切削後の被加工物１１を洗浄する（待機・洗浄工程）。

図８は、上側搬送ユニット４２及び下側搬送ユニット２２の待機時における切削後の被加工物１１を示す一部断面側面図である。なお、待機・洗浄工程では、切削後の被加工物１１の乾燥を防ぐことを目的としており、洗浄により切削屑が完全に除去されなくてもよい。

待機・洗浄工程の後、下側搬送ユニット２２がスピンナ洗浄ユニット９２の直上から退避し、上側搬送ユニット４２がスピンナテーブル９４へと下降する。そして、上側フレーム保持部５８でのフレームユニット１７の吸引保持を解除し、筐体５０を上昇させることで、フレームユニット１７をスピンナテーブル９４へ受け渡す。

筐体５０を上昇させると、空間５０ｅ内に収容されていた液体６０ａは、スピンナ洗浄ユニット９２の廃液チャンバ（不図示）へ流れ出る。次に、スピンナテーブル９４がフレームユニット１７を吸引保持し、切削後の被加工物１１に対して洗浄及び乾燥を施す（洗浄・乾燥工程）。

洗浄・乾燥工程の後、下側搬送ユニット２２が洗浄及び乾燥後のフレームユニット１７をスピンナ洗浄ユニット９２から一対のガイドレール１４を経てカセット８へ搬送する。

本実施形態では、上側フレーム保持部５８でフレーム１５を保持し、切削溝１１ｃが形成された被加工物１１をドーム３４ｂで支持し、且つ、筐体５０内の空間５０ｅに収容された液体６０ａに切削溝１１ｃが形成された被加工物１１が浸かった状態で、超音波振動付与ユニット７６が液体６０ａに超音波振動を付与する。

それゆえ、切削後の被加工物１１をスピンナ洗浄ユニット９２に運ぶ間に、切削後の被加工物１１に切削屑が固着することを防止できる。更に、本実施形態では、シート１３を介してドーム３４ｂで切削後の被加工物１１を支持することにより、デバイスチップ１１ｄの間隔を拡張できる。

それゆえ、切削溝１１ｃを間に挟んで隣接するデバイスチップ１１ｄの上端に位置する角部同士が超音波振動で衝突して破損することを防止できる。これにより、デバイスチップ１１ｄの品質低下を防止できる。

その他、上述の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。ドーム３４ｂは、スピンナ洗浄ユニット９２の天板として、筐体５０の移動経路に設けられてもよい。

この場合、ドーム３４ｂは、例えば、その底面を半円状に二等分された二体により構成され、当該二体は、アクチュエータ、モーター等の駆動源（不図示）により、近接離隔可能な態様で移動可能に構成される。

具体的には、切削後の被加工物１１を支持する際には、二体は近接して一体のドーム３４ｂとなる。これに対して、フレームユニット１７をスピンナテーブル９４との間で搬送する際には、ドーム３４ｂは、フレームユニット１７が通過可能なスペースを形成する様に二体に分離する。

また、上述の実施形態では、被加工物１１を切断する切削溝１１ｃ（即ち、フルカット溝）の場合を説明したが、被加工物１１の厚さ方向で被加工物１１を完全には切断しない切削溝１１ｃ（即ち、ハーフカット溝）が被加工物１１に形成されてもよい。

ハーフカット溝を形成した場合、待機・洗浄工程において、切削後の被加工物１１へのドーム３４ｂの押し当て及び超音波振動の付与により、ハーフカット溝からクラックを伸長させて、被加工物１１を割断することもできる。

例えば、被加工物１１の表面１１ａ側にハーフカット溝を形成し、待機・洗浄工程において、ハーフカット溝の底部から裏面１１ｂ側へクラックを伸長させることで、被加工物１１を割断することができる。

クラックの伸張による被加工物１１の割断を行うことにより、切削溝１１ｃのカーフ幅（例えば、約５０μｍ）に比べて、クラックが達した面における切り代を低減できる（例えば、略０μｍにできる）。

なお、クラックの伸張による被加工物１１の割断を行う場合には、待機・洗浄工程において比較的低い超音波周波数を用いる方が、被加工物１１に対して振動を与えやすい。例えば、２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の比較的低い周波数帯域を選択する。

２：切削装置、４：基台、４ａ，４ｂ：凹部、６：昇降台、８：カセット
１０：Ｘ軸方向移動機構、１０ａ：テーブルカバー、１０ｂ：蛇腹状カバー
１１：被加工物、１１ａ：表面、１１ｂ：裏面
１１ｃ：切削溝、１１ｄ：デバイスチップ
１２：チャックテーブル（保持テーブル）、１２ａ：保持面、１２ｂ：クランプ
１３：シート、１５：フレーム、１５ａ：開口部、１５ｂ：一面、１５ｃ：他面
１４：ガイドレール
１６：第１支持構造、１８：下側ガイドレール、２０：下側移動ブロック
１７：フレームユニット
２２：下側搬送ユニット（第２搬送ユニット）、２４：エアシリンダ、２４ａ：ロッド
２６ａ：第１支持部材、２６ｂ：第２支持部材、２６ｃ：第３支持部材（板部材）
２８：吸引パッド、３０：下側フレーム保持部（第２フレーム保持部）、３２：把持機構
３４ａ：ベース板、３４ｂ：ドーム、３４ｂ_１：湾曲面
３８：上側ガイドレール、４０：上側移動ブロック
４２：上側搬送ユニット（第１搬送ユニット）、４４：エアシリンダ、４４ａ：ロッド
４６ａ：第４支持部材、４６ｂ：第５支持部材、４８：接続部材
５０：筐体、５０ａ：蓋部、５０ｂ：筒部、５０ｃ：開口部
５０ｄ：流路、５０ｅ：空間
５２：吸引保持部材、５２ａ：小径リング、５２ｂ：大径リング、５２ｃ：環状開口部
５４：吸引源、５６：フレキシブルチューブ
５８：上側フレーム保持部（第１フレーム保持部）
６０：ノズル、６０ａ：液体、６２：フレキシブルチューブ（導管）
６４：液体供給源、６６：液体供給部、６８：貫通孔
７０：超音波振動子、７２：ケーブル、７４：発振器、７６：超音波振動付与ユニット
７８：被加工物被覆部
８０：第２支持構造、８２ａ，８２ｂ：Ｙ軸Ｚ軸移動機構
８４ａ，８４ｂ：切削ユニット
８６：スピンドル、８６ａ：先端部、８８：切削ブレード、９０：顕微鏡カメラユニット
９２：スピンナ洗浄ユニット、９４：スピンナテーブル、９６：ノズル付きアーム
９８：制御ユニット
Ａ１：搬入搬出領域、Ａ２：切削領域

Claims (4)

1. 切削装置であって、
   中央に開口部を有する環状のフレームと、該開口部を塞ぐ様に該フレームの一面に貼り付けられたシートと、該開口部において該シートを介して該フレームに支持された被加工物と、を含むフレームユニットを保持する保持テーブルと、
   スピンドルを有し、該保持テーブルで保持された該フレームユニットの該被加工物を該スピンドルの先端部に装着された切削ブレードで切削する切削ユニットと、
   該フレームユニットの該フレームを保持する第１フレーム保持部と、該フレームユニットの該被加工物を被覆する被加工物被覆部と、を有し、該第１フレーム保持部で該フレームを保持し且つ該被加工物被覆部で該被加工物を被覆した状態で該フレームユニットを搬送するための第１搬送ユニットと、
   該被加工物被覆部の移動経路に配置される凸状の湾曲面を有するドームであって、切削溝が形成された該被加工物を該シートを介して上方に突出させるための該ドームと、
   を備え、
   該第１搬送ユニットの該被加工物被覆部は、
   底部に開口部を有し、該被加工物を被覆可能な筐体と、
   該筐体に対して固定された導管を有し、該筐体の空間に液体を供給する液体供給部と、
   該筐体に対して固定された超音波振動子を有し、該空間内の該液体に超音波振動を付与する超音波振動付与ユニットと、
   を含み、
   該第１フレーム保持部で該フレームを保持し、切削溝が形成された該被加工物を該ドームで支持し、且つ、該シート及び該フレームで該筐体の該底部の該開口部が閉じられた該筐体内の該空間に収容された該液体に切削溝が形成された該被加工物が浸かった状態で、該超音波振動付与ユニットは、該空間内の該液体に超音波振動を付与することを特徴とする切削装置。
2. 該フレームユニットの該フレームを保持する第２フレーム保持部を有する第２搬送ユニットを更に備え、
   該ドームは、該第２フレーム保持部の上部に固定されており、
   該ドームと該筐体とが重なる様に該第１搬送ユニット及び該第２搬送ユニットが移動することで、該ドームは、該被加工物被覆部の該移動経路に配置されることを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
3. 該第１フレーム保持部は、弾性材料で形成された環状の吸引保持部材を有し、該吸引保持部材は、環状開口部を含み、該環状開口部に生じる負圧で該フレームを吸引可能であり、
   該第２フレーム保持部は、一対の板部材と、各板部材の下面側に設けられた吸引パッドと、を有し、該吸引パッドに生じる負圧で該フレームを吸引可能であることを特徴とする請求項２に記載の切削装置。
4. 該第１搬送ユニットの該被加工物被覆部の該筐体は、該筐体の蓋部に設けられた貫通孔を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の切削装置。

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