JP5415184B2 - 切削装置 - Google Patents

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本発明は、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する切削ブレードと、切削ブレードの外周を覆うように配設されたブレードカバーとを備えた切削装置に関する。
半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体ウエーハ表面にICやLSI、固体撮像素子等のデバイスが複数形成される。そして、各デバイスを区分するストリートと呼ばれる分割予定ラインに沿って切削装置でウエーハを切削することで個々のデバイスへと分割される。
切削装置としてはダイサーと呼ばれる切削装置が広く使用されており、ダイサーは切削ブレードを含む切削手段を備えている。切削ブレードは、ダイアモンドやCBN(Cubic Boron Nitride)等の超砥粒を金属や樹脂等で固めて数十〜数百ミクロン程度の厚みとした切刃を有しており、この切削ブレードが30000rpm程度の高速で回転しつつ被加工物へと切り込み、被加工物の一部を切削除去することで、被加工物を分割する。
切削によって生じる加工熱を冷却するためと、切削によって生じる切削屑を被加工物上から排出するために、ダイサーでは加工点(切削ブレードと被加工物とが接触する点)と被加工物上面に切削水を供給しながら切削が行われる。
特に被加工物がCCDやCMOS等の撮像デバイスが表面に形成されたウエーハや、光フィルタ、光ピックアップデバイス等の光デバイスが表面に形成された基板である場合には、切削屑がデバイス上に付着するとデバイス不良を引き起こすため、切削屑の付着を防止することが非常に重要視されている。
一度被加工物上に付着して乾燥した切削屑は、その後の洗浄工程では取り除くことが非常に難しいため、特開2006−289509号公報に開示されているように、切削中に発生する切削屑を切削水とともに除去する機構や、特開2006−150844号公報に開示されているような加工用剤を用いて切削中に切削屑が被加工物上に付着することを防止する方法が提案されている。
特開2006−289509号公報 特開2006−150844号公報
ところが、特許文献1及び2に開示されたような装置又は方法をもってしても、完全に切削屑の被加工物上への付着を防止することは難しいという問題がある。
本発明はこのような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、被加工物上への切削屑への付着を防止可能な切削装置を提供することである。
本発明によると、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する切削ブレードと、底部に該切削ブレードの先端が突出する開口を有するとともに被加工物の切削時には被加工物と該底部との間に隙間が形成されるブレードカバーとを備えた切削装置であって、該切削ブレードの最下点における該切削ブレードの回転方向を切削ブレード回転方向とするとき、該開口から突出した該切削ブレードの先端を挟むように該切削ブレード回転方向の上流側において該切削ブレードの両面側に配設された一対の噴出口を有し、該噴出口から該切削ブレード回転方向に沿って該切削ブレード回転方向の下流側に向かって液壁を形成する液壁形成液を噴出して、該開口より長く該切削ブレード回転方向に延在する一対の液壁を形成して該隙間を封止する液壁形成手段と、該一対の噴出口の間に配設されて該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段と、該切削ブレードに供給されて該切削ブレードの回転に伴って連れ回る切削液と、該液壁を形成した液壁形成液とが飛散する側に配設され、切削液と液壁形成液とを被加工物上から排出する排出手段と、を具備したことを特徴とする切削装置が提供される。
好ましくは、切削装置は、切削ブレードを挟むように切削ブレードの両面側に形成され、液壁形成液を切削ブレード回転方向に案内する一対のガイド壁を更に具備している。
好ましくは、排出手段は吸引手段を含んでいる。
本発明によると、切削ブレードはブレードカバーでほぼ全体が覆われるとともに、切削屑が混入した切削液は液壁によって切削ブレード回転方向下流側に案内され、切削屑が混入した切削液と液壁形成液は排出手段を通じて被加工物上から排出されるため、切削屑が被加工物上に付着することを防止できる。
請求項2記載の発明によると、液壁形成液はガイド壁によって切削ブレード回転方向のみに流出するとともに、ガイド壁は液壁形成液が切削ブレードに衝突して飛散することを防止できる。
請求項3記載の発明によると、吸引手段で強制的に吸引することで、切削屑が混入した切削液及び液壁形成液をより効果的に排出することができる。
切削装置の外観斜視図である。 切削ブレードをスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。 切削ブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。 第1実施形態のブレードカバーの斜視図である。 ウエーハ切削時の第1実施形態のブレードカバーの縦断面図である。 第1実施形態のブレードカバーの底面図である。 図6の7−7線断面図である。 図8(A)は図6の8A−8A線断面図、図8(B)は図6の8B−8B線断面図である。 本発明第2実施形態のブレードカバーの斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明第1実施形態の切削装置2の外観を示している。切削装置2の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段4が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるCRT等の表示手段6が設けられている。
8はウエーハカセットであり、ウエーハカセット8中にはダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハが複数枚(例えば25枚)収容される。ウエーハカセット8は上下動可能なカセットエレベータ9上に載置される。
ウエーハカセット8の後方には、ウエーハカセット8から切削前のウエーハWを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット8に搬入する搬出入手段10が配設されている。ウエーハカセット8と搬出入手段10との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域12が設けられており、仮置き領域12には、ウエーハWを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段14が配設されている。
仮置き領域12の近傍には、ウエーハWと一体となったフレームFを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段16が配設されており、仮置き領域12に搬出されたウエーハWは、搬送手段16により吸着されてチャックテーブル18上に搬送され、このチャックテーブル18に吸引されるとともに、複数の固定手段(クランプ)19によりフレームFが固定されることでチャックテーブル18上に保持される。
チャックテーブル18は、回転可能且つX軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル18のX軸方向の移動経路の上方には、ウエーハWの切削すべきストリートを検出するアライメント手段20が配設されている。
アライメント手段20は、ウエーハWの表面を撮像する撮像手段22を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段22によって取得された画像は、表示手段6に表示される。撮像手段22は可視光線で撮像する通常のカメラの他に赤外線カメラを備えている。
アライメント手段20の左側には、チャックテーブル18に保持されたウエーハWに対して切削加工を施す切削手段24が配設されている。切削手段24はアライメント手段20と一体的に構成されており、両者が連動してY軸方向及びZ軸方向に移動する。
切削手段24は、図3に示すように回転可能なスピンドル26の先端に切削ブレード28が装着されて構成され、Y軸方向及びZ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード28は撮像手段22のX軸方向の延長線上に位置している。
本実施形態では、切削ブレード28はブレードカバー58によりそのほぼ全体が覆われている。56はウエーハ等の被加工物の切削中に被加工物上面とブレードカバー58の底部との間をプール液で満たすプール液供給手段であり、本実施形態ではブレードカバー58の外部に設置されている。プール液供給手段56は例えばブレードカバー58に設置する等被加工物上にプール液を供給することができる任意の場所に設置できる。
25は切削が終了したウエーハWを洗浄装置27まで搬送する搬送手段であり、洗浄装置27では、ウエーハWを洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハWを乾燥する。
図2を参照すると、ブレードマウント36がその先端に固定されたスピンドル26と、切削ブレード28との装着関係を示す分解斜視図が示されている。切削手段(切削ユニット)24のスピンドルハウジング32中にスピンドル26が回転可能に収容されている。
ブレードマウント36は、ボス部38と、ボス部38と一体的に形成された固定フランジ40とから構成される。ボス部38には雄ねじ42が形成されている。ブレードマウント36は、ブレードマウント36の装着穴をスピンドル26の図示しない先端小径部及びテーパ部に挿入して、ナット44をスピンドル26の先端小径部に形成された雄ねじに螺合して締め付けることにより、スピンドル26の先端部に取り付けられる。
切削ブレード28の装着穴52をブレードマウント36のボス部38に挿入し、固定ナット54をボス部38の雄ねじ42に螺合して締め付けることにより、図3に示すように切削ブレード28はスピンドル26に取り付けられる。
切削ブレード28はハブブレードとよばれ、円形ハブ48を有する円形基台46の外周にダイアモンド砥粒をニッケルめっきで固定した切刃50を有する電鋳ブレードである。切削ブレード28の切刃50は20〜30μmの厚みを有している。
図4を参照すると、本発明第1実施形態に係るブレードカバー58の斜視図が示されている。ブレードカバー58は、第1カバー60と、第1カバー60に例えば締結ねじ等により着脱可能に固定される第2カバー62とから構成される。
ブレードカバー58は、天井部58aと、切削ブレード28の先端が突出する開口64を有する天井部58aに対向する底部58bと、天井部58aと底部58bを連結する側壁部58cとから構成される。
ブレードカバー58には空間部66が画成されており、この空間部66中に切削ブレード28が挿入され、開口64から突出される加工点として作用する切削ブレード28の先端部を除いて切削ブレード28はブレードカバー58により覆われる。65は空間部66に連通する切削液排出用開口であり、67はスピンドル26が挿入されるスピンドル挿入用開口である。
ブレードカバー58は切削液供給路68を有しており、切削液供給路68の一端は切削液供給源70に接続され、他端には切削ブレード28が挿入される空間部66に切削液を噴出する噴出口72が形成されている。切削液供給路68、切削液供給源70及び切削液噴出口72により切削液供給手段を構成する。
74は液壁形成液供給路であり、その一端は液壁形成液供給源76に接続され、他端は空間部66中に挿入された切削ブレード28の表裏面両面側に伸長する一対の分岐供給路74a、74bに接続されている。各分岐供給路74a,74bは噴出口78に接続されている。
図5に最も良く示されるように、ブレードカバー58の底部58bには、切削ブレード28を挟むように切削ブレード28の両面側に形成され、液壁形成液を切削ブレード28に沿って案内する一対のガイド壁80が形成されている。
よって、分岐供給路74a,74bの噴出口78から噴出された液壁形成液は、ブレードカバー58の開口64より長く切削ブレード28に沿って一対の液壁82を形成し、これらの液壁82によりブレードカバー58の底部58bとウエーハWとの間の隙間を封止する。
88は排出手段であり、垂直方向に延びる筒体90と、吸引源92とから構成される。筒体90の下端部には開口90aが形成されており、吸引源92を作動すると切削屑が混入した切削液が切削液排出用開口65を通じて筒体90内に吸引されるとともに液壁形成液が開口90aを通して筒体90内に吸引され、ウエーハW上から排出される。図4に示された排出手段88は筒体90が鉛直方向に形成されているが、筒体90を鉛直方向から傾けるように構成してもよい。
次に、上述した本発明第1実施形態の作用について説明する。被加工物であるウエーハWは、図1に示すようにダイシングテープTを介して環状フレームFに支持された状態でチャックテーブル18上に吸引保持される。
チャックテーブル18により保持されたウエーハWをX軸方向に移動して撮像手段22の直下に移動し、撮像手段2でウエーハWを撮像して、アライメント手段20で切削すべきストリートを検出するアライメントを実施する。
このアライメントに基づいて、切削しようとするストリートと切削ブレード28との位置合わせが行われた状態で、図4の空間部66内に挿入された切削ブレード28を矢印A方向に30000rpm程度の高速で回転しつつウエーハWに切り込ませ、更にチャックテーブル18を矢印B方向に加工送りすることにより、位置合わせされたストリートが切削される。
切削ブレード28によるストリートの切削の際に、切削液噴出口72から切削ブレード28の切刃50に向かって切削液を噴出するとともに、噴出口78から液壁形成液を噴出して切削ブレード28の両面側に一対の液壁82を形成しながら、ウエーハWのストリートの切削を遂行する。
これと同時に、プール液供給手段56からプール液86を供給して、チャックテーブル18に保持されたウエーハWとブレードカバー58の底部58bとの間をプール液86で充満する。切削液、液壁形成液及びプール液86としては一般的に純水が使用される。
切削によって発生した切削屑の一部は切削液とともに切削ブレード28の回転に伴って連れ周り、切削屑を含む切削液はブレードカバー58の側壁部58cに形成した切削液排出用開口65を介して排出手段88の筒体90内に取り込まれ、吸引源92の作動により吸引除去される。
更に、噴出口78から噴出されてガイド壁80に案内されて切削ブレード28の両面側に延在する液壁82を形成した液壁形成液は、吸引源92を作動することにより開口90aを介して筒体90内に取り込まれ、吸引除去される。
本実施形態によると、切削屑が混入した切削液は、切削ブレード28の両面側に形成された液壁82によってスピンドル26の軸方向に拡散することが防止され、筒体90の開口90aを介して筒体90内に取り込まれ吸引源92の作用により吸引除去されるため、切削屑がウエーハW上に付着することが防止される。
液壁82を形成する液壁形成液はガイド壁80によって排出手段88側にのみ流出するとともに、ガイド壁80は液壁82が切削ブレード28に衝突して飛散することを防止できる。
また図5に示すように、切削加工中、プール液86をプール液供給手段56からウエーハWの上面に供給することでウエーハWの上面とブレードカバー58の底部58bとの間をプール液86で満たし、切削液に混入せずにウエーハW上に残存していた切削屑がウエーハW上に固着することが防止される。
更に、液壁形成液が噴出する流速はプール液86に対して速いため、ベルヌーイ効果によりプール液86の一部は液壁82に巻き込まれる。これにより、切削液に混入せずプール液中に浮遊していた切削屑も、液壁形成液に取り込まれてウエーハW上から排出できる。
吸引源92の吸引量が、「切削液の供給量」+「液壁形成液の供給量」+「液壁に流入するプール液の量」<「吸引量」となるように各水量及び吸引量を調整する。吸引源92による吸引量が不十分な場合には切削屑を十分に吸引除去できず、逆に吸引量が過剰な場合には、ウエーハWの上面を局所的に乾燥させてしまうため、切削屑がウエーハWの上面に固着してしまうので、各水量と吸引量の関係を適宜調整することが好ましい。
図9を参照すると、本発明第2実施形態のブレードカバー58Aの斜視図が示されている。本実施形態のブレードカバー58Aの構成は上述した第1実施形態のブレードカバー58と概略同様であるが、ブレードカバー58Aに接続された排出手段88Aの構成が第1実施形態と相違する。 本実施形態の排出手段88Aは、切削ブレード28に供給された切削液が切削ブレード28の回転に伴って飛散する側に水平に配設された排出路カバー94から構成される。
本実施形態では、切削屑が混入した切削液はブレードカバー58Aの側壁58cに形成した切削液排出用開口65を介して排出路カバー94内に取り込まれ、矢印Cに示すように排出される。また、液壁82を形成した液壁形成液も排出路カバー94内に取り込まれ、矢印Cに示すように排出されるため、切削屑がウエーハW上に付着することが防止される。
本実施形態では、第1実施形態の吸引源92を設けずに、切削液が飛散する側に配設された排出路カバー94で搬出手段88Aを構成するため、搬出手段の構成を簡略化することができる。
18 チャックテーブル
24 切削手段(切削ユニット)
28 切削ブレード
56 プール液供給手段
58,58A ブレードカバー
68 切削液供給路
74 液壁形成液供給路
80 ガイド壁
82 液壁

Claims (4)

  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する切削ブレードと、底部に該切削ブレードの先端が突出する開口を有するとともに被加工物の切削時には被加工物と該底部との間に隙間が形成されるブレードカバーとを備えた切削装置であって、
    該切削ブレードの最下点における該切削ブレードの回転方向を切削ブレード回転方向とするとき、該開口から突出した該切削ブレードの先端を挟むように該切削ブレード回転方向の上流側において該切削ブレードの両面側に配設された一対の噴出口を有し、該噴出口から該切削ブレード回転方向に沿って該切削ブレード回転方向の下流側に向かって液壁を形成する液壁形成液を噴出して、該開口より長く該切削ブレード回転方向に延在する一対の液壁を形成して該隙間を封止する液壁形成手段と、
    該一対の噴出口の間に配設されて該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段と、
    該切削ブレードに供給されて該切削ブレードの回転に伴って連れ回る切削液と、該液壁を形成した液壁形成液とが飛散する側に配設され、切削液と液壁形成液とを被加工物上から排出する排出手段と、
    を具備したことを特徴とする切削装置。
  2. 該切削ブレードを挟むように該切削ブレードの両面側に形成され、液壁形成液を該切削ブレード回転方向に案内する一対のガイド壁を更に具備した請求項1記載の切削装置。
  3. 該排出手段は吸引手段を含んでいる請求項1又は2記載の切削装置。
  4. 切削液及び液壁形成液は純水から構成される請求項1〜3の何れかに記載の切削装置。
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