JP6267977B2

JP6267977B2 - 切削方法

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Publication number: JP6267977B2
Application number: JP2014015446A
Authority: JP
Inventors: 関家　一馬; 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: JP2015139860A

Description

本発明は、ブレードカバーを有した切削装置を用いて被加工物を切削する方法に関する。

切削ブレードを有し被加工物に切削を施す切削装置においては、被加工物の切削によって発生する加工熱を冷却するとともに、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、当該切削ブレードに切削液を供給しながら切削を実施する。被加工物が、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像デバイスが表面に形成されたウェーハや、フィルタ、光ピックアップデバイス等の光デバイスが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、切削屑がデバイスに付着するのを防止することが非常に重要視されている。

ここで、一度被加工物の上面において付着し乾燥した切削屑を切削後の洗浄工程で取り除くことは非常に難しいため、被加工物の上面に洗浄水を供給する機構を備える切削装置が下記の特許文献１で提案されている。この切削装置は、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手段と、切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段と、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する際に被加工物の上面に洗浄水を供給する洗浄水供給手段とを少なくとも備えており、切削ブレードの回転方向に起因して切削水が飛散する方向と同じ方向に洗浄水を噴射して被加工物の上面に洗浄水を供給することができる。

特開２００６−２３１４７４号公報

上記したような切削装置において被加工物を切削する際には、切削水供給手段によって切削ブレードに向けて切削水を供給するため、切削によって発生した切削屑の一部が切削水に取り込まれるとともに、切削屑が混入した切削水が切削ブレードの回転にともなって
被加工物上に飛び散ってしまい、被加工物全面を汚してしまう。

このようにして被加工物の上面に切削屑が付着すると、たとえ上記洗浄水供給手段によっても被加工物の上面から切削屑を十分に排除することは難しい。洗浄水供給手段によって被加工物上に洗浄水を供給しても、被加工物の上面に飛び散った切削水によって被加工物上に供給された洗浄水の流れが乱されて洗浄が不十分な領域が生じるため、被加工物全面に飛び散った切削屑を洗浄しきれないという問題がある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、切削時に被加工物に切削屑が付着するおそれを低減することに発明の解決すべき課題がある。

本発明は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を切削する切り刃を外周に有した切削ブレードと、該切削ブレードを回転可能に支持するスピンドルを含むスピンドルユニットと、該切削ブレードを覆い底部に該切削ブレードの該切り刃の先端を突出させるスリット状開口部を有し該スピンドルユニットに装着されたブレードカバーと、該スリット状開口部の幅方向外側で被加工物の上面に切削液を供給する切削液供給手段とを備え、該ブレードカバーには、一端が該スリット状開口部に連通するとともに他端が吸引源に接続された排出路が形成された切削装置を用いて被加工物を切削する切削方法であって、被加工物を該保持手段で保持する保持ステップと、該保持手段で保持された被加工物に向かって該切削液供給手段から被加工物に切削液を供給するとともに該吸引源を作動させた状態で、回転する該切削ブレードを被加工物に切り込ませ、該スピンドルユニットと該保持手段とを相対移動させつつ該切削ブレードにより被加工物を切削する切削ステップと、を備え、該切削ステップでは、０．２ＭＰａ以上に加圧した該切削液を被加工物に供給することにより該吸引源の作動による被加工物の浮き上がりを抑えることを特徴とする。

本発明の切削方法に用いられる切削装置は、被加工物に切り込む切削ブレードの先端の一部が突出するスリット状開口部が底部に形成されたブレードカバーと、スリット状開口部の幅方向外側で被加工物の上面に切削液を供給する切削液供給手段とを備えており、ブレードカバーには、スリット状開口部に連通するとともに吸引源に接続された排出口が形成されているため、切削ステップを実施すると、切削液供給手段によって被加工物の上面に供給された切削液を、吸引源の作動により切削ブレードと被加工物とが接触する加工点に流れ込ませて加工点の冷却を行うとともに、切削によって発生した切削屑を切削液に取り込ませながら、即座に排出口からブレードカバーの外部に排出させることができる。このように、切削屑を含んだ切削液が吸引されて排出されるため、被加工物の上面に切削屑が付着するおそれを低減することができる
また、スリット状開口部の外側で被加工物の上面に切削液を供給するとともに、吸引源を作動させると、切削液により囲まれたスリット状開口部の周囲が負圧となって、被加工物のうち切削ブレードで加工している付近が浮き上がるおそれがあるが、本発明にかかる切削方法における切削ステップでは常に加圧された切削液を被加工物の上面に向けて供給し該上面を下方に押圧するため、被加工物のうち切削ブレードで加工している付近の浮き上がりを抑えることができ、被加工物にチッピングが発生するのを抑制できる。

切削装置の一例を示す斜視図である。切削手段の構成を示す斜視図である。ブレードカバーの構成を示す斜視図である。ブレードカバーの構成を示す底面図である。ブレードカバーの構成を示す図４のＡ−Ａ線断面図である。ブレードカバーの構成を示す図４のＢ−Ｂ線断面図である。ブレードカバーの構成を示す図４のＣ−Ｃ線断面図である。被加工物に向けて加圧した切削液を供給する状態を説明する断面図である。切削加工の状態を示す断面図である。

１装置構成
図１に示す切削装置１は、装置ベース２を有しており、装置ベース２の前部には、複数の被加工物を収容するカセット３が配設されている。装置ベース２の上面２ａには、カセット３から切削前の被加工物を搬出するとともにカセット３に切削後の被加工物を搬入する搬入出手段４と、被加工物が仮置きされる仮置き領域５と、被加工物を保持する保持面７ａを有する保持手段７とが配設されている。カセット３の近傍には、仮置き領域５と保持手段７との間で被加工物を搬送する第１の搬送手段６ａが配設されている。

保持手段７は、図示しない吸引源に接続されており、吸引源の作動により被加工物を吸引保持することができる。保持手段７の周囲は、カバー８によってカバーされており、保持手段７はカバー８とともにＸ軸方向に往復移動することができる。

保持手段７の移動経路（Ｘ軸方向）上には、被加工物に切削を施す切削手段１０を備えている。装置ベース２の中央には、切削手段１０によって切削された被加工物の洗浄を行う洗浄領域９と、保持手段７から洗浄領域９に切削後の被加工物を搬送する第２の搬送手段６ｂとが配設されている。

切削手段１０は、図２に示すように、被加工物を切削する切削ブレード１１と、切削ブレード１１を回転可能に支持するスピンドルユニット１２とを少なくとも備えている。スピンドルユニット１２は、切削ブレード１１が装着され回転可能なスピンドル１２０と、スピンドル１２０を回転可能に囲繞するスピンドルハウジング１２１とを少なくとも有している。そして、図示しないモータによってスピンドル１２０を所定の回転速度で回転させることにより、切削ブレード１１を所定の回転速度で回転させることができる。

切削ブレード１１は、中央に開口部を有するハブ基台ボス部１１０に連接したハブ基台テーパー部１１１の外周部１１２に切り刃１１３が装着されて構成されている。切削ブレード１１は、マウント固定ナット１１４によってスピンドル１２０と一体化した状態で固定される。

図１に示す切削装置１は、図２で示した切削ブレード１１を回転可能にカバーするブレードカバー１３と、図３に示すブレードカバー１３に配設され被加工物の上面に対して切削液を供給する切削液供給手段１５とを備えている。ブレードカバー１３は、切削ブレード１１を覆う箱状のカバー本体１３０を有している。カバー本体１３０は、スピンドルハウジング１２１に取り付けられる後部側カバー１３０ａと、後部側カバー１３０ｂと対面して後部側カバー１３０ａに取り付けられる前部側カバー１３０ｂとにより構成される。

ブレードカバー１３の具体的な構成について説明する。図４に示すように、カバー本体１３０の底部１３１には、切削ブレード１１の切り刃１１３の厚さ方向に所定の幅Ｌを有するスリット状開口部１３２が形成されている。カバー本体１３０の内部に図２で示した切削ブレード１１を収容すると、スリット状開口部１３２から切り刃１１３の刃先１１３ａ（図２参照）が僅かに突出するようになっている。スリット状開口部１３２の幅Ｌは、切り刃１１３の先端形状よりも僅かに大きい幅を有していればよく、例えば１ｍｍ以下の幅となっている。

カバー本体１３０の底部１３１には、スリット状開口部１３２に連通してエアー取り込み路１３３が形成されている。エアー取り込み路１３３は、切削ブレード１１の回転方向と逆方向側（上流側）にブレードカバー１３の外側にむけて伸張しており、図３で示したカバー本体１３０の底部１３１の一端に至るまで形成されている。すなわち、エアー取り込み路１３３は、底部１３１の一端において開口している。

図５に示すように、カバー本体１３０の内部には、一端がスリット状開口部１３２に連通するとともに他端が排出口１３６を介して吸引源１４に連通する排出路１３５が形成されている。排出路１３５は、カバー本体１３０の底部１３１に対して傾斜を設けて図２で示した切削ブレード１１の回転方向における先頭側に形成されている。吸引源１４側の排出路１３５の先端にはパイプ１３７が挿入されており、そのパイプ１３７の露出部分がカバー本体１３０の外側に突出している。排出路１３５にパイプ１３７が挿入されていることにより、図３に示した後部側カバー１３０ａと前部側カバー１３０ｂとの合わせ面からエアーが漏れて吸引圧力が低下するのを防止している。

スリット状開口部１３２の一端で、かつ排出路１３５の延長線上には、吸引開口部１３４が形成されている。吸引開口部１３４は、図４に示すように、スリット状開口部１３２の幅Ｌよりも広い幅を有している。図示の例における吸引開口部１３４は、楕円形に形成されているが、この形状に限定されるものではない。このように、スリット状開口部１３４の一端に幅広の吸引開口部１３４を形成することにより、切削時に使用される切削液を排出路１３５に効率よく取り込むことができる。

図６に示すように、スピンドル１２０の先端にはマウントフランジ１１５が連結されている。切削ブレード１１は、マウントフランジ１１５に装着されるとともに、マウントフランジ１１５とマウントフランジ１１５の先端に螺着したマウント固定ナット１１４とによって挟持されている。一方、図５及び図６に示すように、カバー本体１３０の中央には、スピンドル１２０をカバー本体１３０の内部に挿入させるスピンドル用挿入孔１３８が形成されている。また、カバー本体１３０には、スピンドル用挿入孔１３８に連通してマウントフランジ収容部１３９が形成されている。マウントフランジ収容部１３９は、スピンドル１２０の先端に連結されたマウントフランジ１１５と、マウント固定ナット１１４によってマウントフランジ１１５に固定された切削ブレード１１とを収容できるスペースを有している。このようにブレードカバー１３は、カバー本体１３０の内部において、被加工物に接触する切削ブレード１１の切り刃１１３の一部分だけをスリット状開口部１３２から突出させ、突出部分以外の切削ブレード１１を覆うようにして収容できる構成となっている。

図７に示すように、切削液供給手段１５は、カバー本体１３０の側部に取り付けられた供給部１５０と、図４で示したカバー本体１３０の底部１３１に形成された複数の切削液供給口１５１と、一端が切削液供給口１５１に接続されるとともに他端が供給部１５０を介して切削液供給源１５４に接続された切削液供給路１５２とを備えている。また、切削液供給手段１５は、被加工物に供給する切削液を加圧する加圧機能を有している。例えば、切削液供給手段１５には、加圧ポンプが配設されている。

複数の切削液供給口１５１は、図４に示すスリット状開口部１３２の伸張方向と平行に一直線上に整列し、当該一直線上に複数の切削液供給口１５１が整列した部分が切削液供給領域１６ａ、１６ｂとして構成されている。この切削液供給領域１６ａ、１６ｂは、カバー本体１３０の底部１３１において図４に示したスリット状開口部１３２を挟んで少なくとも２つ形成されている。なお、切削液供給口１５１の個数や形状は特に限定されるものではない。また、切削液供給領域は、２組以上配設されていてもよい。

切削液供給路１５２には、カバー本体１３０の内部を紙面垂直方向にのびるとともに、図４で示したカバー本体１３０の底部１３１に形成された２つの切削液供給領域１６ａ、１６ｂのそれぞれに向けて切削液を供給するための接続供給路１５３が接続されている。図３に示されているように、供給部１５０は、後部側カバー１３０ａに配設されている。供給部１５０を後部側カバー１３０ａに配設し、切削液供給源１５４からブレードカバー１３への外配管を１箇所とすることにより、例えば切削ブレード１１を交換するにあたって前部側カバー１３０ｂを取り外す際に前部側カバー１３０ｂには外配管がないため、切削ブレード１１の交換の作業性が良好となる。

２切削方法
次に、切削装置１を用いて図１に示す被加工物Ｗに対して切削を行う切削方法について説明する。被加工物Ｗは、特に材質等が限定されるものではない。被加工物Ｗの切削時には、被加工物ＷはテープＴを介して環状のフレームＦと一体となって形成され、これがカセット３に複数収容されている。

（１）保持ステップ
まず、搬入出手段４は、フレームＦと一体となった被加工物１をカセット３から引き出して仮置き領域５に仮置きする。次いで、仮置き領域５に仮置きされた被加工物Ｗを第１の搬送手段６ａによって保持手段７に搬送する。保持手段７の保持面７ａに被加工物Ｗを載置した後、図示しない吸引源が作動することにより、保持手段７の保持面７ａで被加工物Ｗを吸引保持する。その後、カバー８とともに保持手段７をＸ軸方向に移動させ、ブレードカバー１３が装着された切削手段１０の下方に移動させる。

（２）切削ステップ
保持ステップを実施した後、保持手段７の保持面７ａで保持された被加工物Ｗの上面に向かって図３で示した切削液供給手段１５によって切削液を供給するとともに、切削手段１０によって被加工物Ｗの上面に対して切削を行う。被加工物Ｗの切削中は、常に吸引源１４を作動させ、被加工物Ｗの上面に付着した切削屑を取り込んだ切削液を吸引して切削装置１の外部に排出させる。

具体的には、ブレードカバー１３が装着された切削手段１０の下方に保持手段７を移動させつつ、図２で示したスピンドル１２０が回転し、切削ブレード１１を所定の回転速度で回転させるとともに、切削手段１０をＺ軸方向に下降させる。そして、回転する切削ブレード１１の切り刃１１３を被加工物Ｗの上面に切り込ませ、スピンドルユニット１２と保持手段７とをＸ軸方向に相対移動させながら被加工物Ｗの上面に対して切削を行う。

被加工物Ｗの切削中は、図３に示した切削液供給手段１５が作動し、切削液供給源１５４から供給部１５０に切削液を流入させるため、供給部１５０に流入された切削液が、図７に示す接続液供給路１５３を介して全ての切削液供給路１５２に流れ込み、図８に示すように、各切削液供給口１５１から切削液１５５として下方に噴射され被加工物Ｗの上面Ｗａに供給される。このとき、切削ブレード１１は、ブレードカバー１３によって全体が覆われている上、各切削液供給口１５１は切削ブレード１１から離れた位置にあることから、切削液供給口１５１から噴射される切削液１５５が切削ブレード１１に直接かかることはない。また、切削液供給手段１５は、回転する切削ブレード１１に向けて切削液１５５を直接供給しないため、切削ブレード１１の回転によって切削液１５５が切削ブレード１１の周囲に飛散することはない。

ここで、図８及び図９に示すように、吸引源１４を作動させた状態のまま、複数の切削液供給口１５１から下方にある被加工物Ｗの上面Ｗａに切削液１５５を供給すると、該切削液１５５の液柱によって囲まれスリット状開口部１３２の周囲に形成される空隙１７ａ，１７ｂに負圧が発生し、被加工物Ｗのうち切削ブレード１１で加工している付近が上方側に吸引されて浮き上がりやすい状態となる。

図７で示した切削液供給手段１５は、図示しない加圧ポンプによって加圧した切削液１５５を被加工物Ｗの上面Ｗａに向けて供給する。切削液１５５に加える圧力としては、０．２ＭＰａ以上に設定することが好適であり、被加工物Ｗの切削中は、このように加圧された切削液１５５を常に各切削液供給口１５１から下方に噴射し被加工物Ｗの上面Ｗａに供給する。これにより、被加工物Ｗの上面Ｗａを下方に押圧し、被加工物Ｗが図１で示す保持手段７の保持面７ａから浮き上がるのを抑えることができる。

また、図９に示すように、切削手段１０に対して被加工物ＷをＸ方向に相対移動させながら切り刃１１３によって被加工物Ｗの上面Ｗａを切削する際、被加工物Ｗの上面Ｗａに供給され溜まった切削液１５５は、ブレードカバー１３の内部で回転する切り刃１１３の回転にともなって連れ回り、その回転方向に流れやすくなる。そのため、切削時に発生する切削屑１８を含んだ切削液１５５は、図４に示すスリット状開口部１３２及び吸引開口部１３４を介して排出路１３５に取り込まれやすい。

このとき、エアー取り込み路１３３からブレードカバー１３０の内部において回転する切り刃１１３に向けてエアーが取り込まれるため、吸引源１４の吸引力が排出路１３５で安定して作用し、切削液１５５を排出路１３５に確実に吸引することができる。

さらに、被加工物Ｗの上面Ｗａに供給される切削液１５５の流量が多くなっても、吸引開口部１３４で効率よく吸引することができる。また、切削屑１８が図４に示すスリット状開口部１３２の幅Ｌよりも大きい場合であっても、吸引開口部１３４を通過できる大きさであれば、スリット状開口部１３２に切削屑１８が挟まってしまうことを防止できる。このようにして、切削中に発生する切削屑１８は切削液１５５とともに排出口１３６からブレードカバー１２の外部へ排出される。

被加工物Ｗの切削が完了した後、図１に示す第２の搬送手段６ｂによって切削後の被加工物Ｗが洗浄領域９に搬送されて洗浄領域９で被加工物Ｗが洗浄された後、第１の搬送手段６ａによって仮置き領域５に被加工物Ｗが仮置きされ、洗浄後の被加工物Ｗは搬入出手段４によりカセット３に収容される。

以上のとおり、本発明の切削方法に用いられる切削装置１は、切削ブレード１１の切り刃１１３のうちスリット状開口部１３２から突出する部分以外をブレードカバー１３で覆い、被加工物Ｗの上面Ｗａに供給された切削液が吸引されて切削ブレード１１の切り刃１１３と被加工物Ｗとが接触する加工点に流れ込み、その切削液がスリット状開口部１３２を介して排出路１３５に取り込まれ、排出口１３６からブレードカバー１３の外側に排出されるように構成したため、保持ステップを実施した後、切削ステップを実施する際に、切削ブレード１１に向けて切削液を直接噴射する必要がなく、切削屑１８を含んだ切削液１５５が切削ブレード１１の周囲に飛び散ることがないとともに、吸引源１４の吸引力で切削屑１８を含んだ切削液１５５を排出口１３６からブレードカバー１３の外部へ排出できるため、被加工物Ｗの上面Ｗａに切削屑１８が付着するおそれを低減することができる。

また、本発明の切削方法では、被加工物Ｗの切削中、吸引源１４を作動させるとともに、複数の切削液供給口１５１から被加工物Ｗａの上面Ｗａに向けて切削液を供給することにより、当該切削液で囲まれスリット状開口部１３２の周囲に形成される空隙１７ａ，１７ｂに負圧が生じて、被加工物Ｗのうち切削ブレード１１で切削している部分付近が浮き上がるおそれがあっても、切削ステップでは、切削液供給手段１５によって、加圧された切削液１５５を被加工物Ｗの上面Ｗａに向けて供給し該上面Ｗａを下方に押圧するため、被加工物Ｗの浮き上がりを抑えて被加工物Ｗにチッピングが発生するのを抑制できる。

１：切削装置２：装置ベース２ａ：上面３：カセット４：搬入出手段
５：仮置き領域６ａ：第１の搬送手段６ｂ：第２の搬送手段７：保持手段
７ａ：保持面８：カバー９：洗浄領域１０：切削手段１１：切削ブレード
１１０：ハブ基台ボス部１１１：ハブ基台テーパー部１１２：外周部
１１３：切り刃１１３ａ：刃先１１４：マウント固定ナット
１１５：マウントフランジ
１２：スピンドルユニット１２０：スピンドル１２１：スピンドルハウジング
１３：ブレードカバー
１３０：カバー本体１３０ａ：後部側カバー１３０ｂ：前部側カバー
１３１：底部１３２：スリット状開口部
１３３：エアー取り込み路１３４：吸引開口部１３５：排出路１３６：排出口
１３７：パイプ１３８：スピンドル用挿入孔１３９：マウントフランジ収容部
１４：吸引源
１５：切削液供給手段１５０：供給部１５１：切削液供給口１５２：切削液供給路
１５３：接続供給路１５４：切削液供給源１５５：切削液
１６ａ，１６ｂ：切削液供給領域１７ａ，１７ｂ：空隙１８：切削屑

Claims

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を切削する切り刃を外周に有した切削ブレードと、該切削ブレードを回転可能に支持するスピンドルを含むスピンドルユニットと、該切削ブレードを覆い底部に該切削ブレードの該切り刃の先端を突出させるスリット状開口部を有し該スピンドルユニットに装着されたブレードカバーと、該スリット状開口部の幅方向外側で被加工物の上面に切削液を供給する切削液供給手段とを備え、該ブレードカバーには、一端が該スリット状開口部に連通するとともに他端が吸引源に接続された排出路が形成された切削装置を用いて被加工物を切削する切削方法であって、
被加工物を該保持手段で保持する保持ステップと、
該保持手段で保持された被加工物に向かって該切削液供給手段から被加工物に切削液を供給するとともに該吸引源を作動させた状態で、回転する該切削ブレードを被加工物に切り込ませ、該スピンドルユニットと該保持手段とを相対移動させつつ該切削ブレードにより被加工物を切削する切削ステップと、を備え、
該切削ステップでは、０．２ＭＰａ以上に加圧した該切削液を被加工物に供給することにより該吸引源の作動による被加工物の浮き上がりを抑えることを特徴とする切削方法。