JP6987450B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードで被加工物を切削する切削装置に関する。

デバイスチップの製造工程では、半導体ウェーハやパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等の基板をスピンドルに装着した切削ブレードで切削する切削装置が知られている。

切削ブレードにより被加工物を切削すると、被加工物から加工屑が生じて飛散する。また、切削ブレードと被加工物との摩擦により熱が生じる。そこで、チャックテーブルに保持された被加工物を切削ブレードで切削する際には、切削屑や熱を排除するために、切削ブレード及び被加工物に純水等の切削液が供給される。

そのため、切削された被加工物は切削液により濡れており、そのまま切削装置から搬出すると切削装置が設置された工場の床面等に切削液が飛散して汚染が生じたり、被加工物に付着した切削液により被加工物が劣化したりする恐れがある。

そこで、切削装置のオペレータは、切削された被加工物を切削装置から取り出す際に、被加工物の表面にエアガン等により乾燥空気や窒素等の高圧ガスを噴出させ被加工物を乾燥させる。しかし、オペレータが手作業でエアガンにより被加工物の全面に高圧ガスを噴出させるのでは、費やされる人的及び時間的コストが大きくなる。

そこで、切削された被加工物の裏面に付着した切削液をワイパーにより除去できる切削装置が開発された（特許文献１参照）。該切削装置によると、加工後の被加工物を切削装置の外に搬出する前に被加工物の裏面側に付着した切削液がワイパーにより除去されるため、被加工物の裏面側を高圧ガスにより乾燥させる必要がない。

ところで、被加工物の切削にかかるオペレータの手間を低減させるために、被加工物の搬入と、切削と、洗浄と、搬出と、を自動的に進行させるフルオート切削装置が開発されている（特許文献２参照）。該フルオート切削装置では、被加工物の洗浄時に被加工物を回転させながら洗浄液を供給し、その後、被加工物の回転を継続しつつ洗浄液の供給を停止させることで被加工物を乾燥できる。

特開２０１３−２０１１８１号公報 特開２００１−７０５８号公報

ワイパーを備える切削装置を使用すると、被加工物の裏面側に付着した切削液を除去できるが、被加工物の表面側に付着した切削液を除去するために、なおも高圧ガスによる被加工物の乾燥が必要であった。また、フルオート切削装置は、各工程を自動的に実施する高機能で複雑な切削装置であり、装置のコストが高額となる上、広い設置面積を必要とするため、導入に制約があった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削装置の複雑化やコストの増大を抑制しつつ、被加工物の乾燥工程を実施できる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、被加工物を保持面上に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に切削液を供給しながら切削ブレードで被加工物を切削する切削ユニットと、該チャックテーブルを該保持面と平行な加工送り方向へ移動する加工送りユニットと、を備える切削装置であって、さらに、該切削ユニットで切削され該切削液が付着した被加工物の表面を乾燥する乾燥ユニットを備え、該乾燥ユニットは、被加工物が置かれる乾燥領域と、該加工送りユニットに連結され、該乾燥領域に置かれた被加工物に対して気体を噴射するブローノズルと、を有し、該加工送りユニットにより該チャックテーブルとともに該加工送り方向に移動する該ブローノズルから該気体を噴射して、該乾燥領域に置かれた被加工物の表面を乾燥させることを特徴とする切削装置が提供される。

なお、本発明の一態様において、該ブローノズルは、該気体を間欠的に噴射してもよい。

本発明の一態様に係る切削装置では、切削ブレードで切削され切削液が付着した被加工物の表面を乾燥する乾燥ユニットを備える。該乾燥ユニットは、加工送りユニットに連結されたブローノズルを有する。該ブローノズルは、被加工物の上方を加工送り方向に移動できるため、移動しながら乾燥領域に置かれた該被加工物の表面に該気体を噴射して被加工物を乾燥できる。

該ブローノズルは、チャックテーブルを加工送り方向へ移動させる加工送りユニットにより動かされるため、該切削装置は、該ブローノズルを移動させるための移動機構を新たに備えなくてもよい。切削装置の各構成を物理的に移動させる移動機構は複雑で高価であり、所定の空間を占めるものであるから、移動機構を省略できると切削装置のコストを低減でき、切削装置を省スペース化できる。

また、本発明の一態様に係る切削装置の加工送りユニットは、チャックテーブルと、ブローノズルと、を同時に移動させる。そのため、別の新たな被加工物を切削する際にチャックテーブルが移動するのに付随してブローノズルが移動する。すなわち、該切削装置では、加工送りユニットの作動回数を実質的に増やすことなくブローノズルを移動させて被加工物を乾燥できる。

したがって、本発明により切削装置の複雑化やコストの増大を抑制しつつ、被加工物の乾燥工程を実施できる切削装置が提供される。

被加工物及び切削装置を模式的に示す斜視図である。 切削された被加工物、切削前の他の被加工物、及び切削装置を模式的に示す斜視図である。 被加工物の乾燥、他の被加工物の切削、及び切削装置を模式的に示す斜視図である。 図４（Ａ）は、乾燥領域に置かれた被加工物と、チャックテーブルに保持された被加工物と、切削ユニットと、加工送りユニットと、を模式的に示す上面図であり、図４（Ｂ）は、被加工物の切削と、被加工物の乾燥と、を実施する様子を模式的に示す上面図である。

図面を参照して、本発明の一態様に係る切削装置について説明する。まず、本実施形態に係る切削装置の被加工物について、図１を用いて説明する。図１は、被加工物及び切削装置を模式的に示す斜視図である。

該被加工物３は、例えば、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英、セラミックス等の材料からなる基板である。または、該板状の被加工物は、デバイスが樹脂で覆われたパッケージ基板である。被加工物３には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが設けられている。被加工物３を切削装置２で切削しデバイス毎に分割すると、デバイスチップを形成できる。

被加工物３は、環状のフレーム５と、テープ７と、と一体となったフレームユニット１の状態で切削装置２に搬入される。テープ７は、一方の面が接着力を備える接着面である。フレーム５は、被加工物３の径よりも大きな径の開口を有し、フレーム５には該開口を塞ぐようにテープ７が張られている。フレームユニット１では、テープ７の接着面の外周部がフレーム５に接着している。

環状のフレーム５の開口内では、テープ７の接着面に被加工物３が貼着されている。被加工物３が貼着される際、例えば、デバイスが形成された表面を上方に露出させた状態で被加工物３の裏面側がテープ７に貼着される。

次に、本実施形態に係る切削装置２について説明する。切削装置２は、各構成を支持する装置基台４を備え、装置基台４の上面にフレームユニット１の状態の被加工物３を吸引保持するチャックテーブル６と、被加工物３を切削する切削ユニット８と、を備える。切削装置２は、フレームユニット１をチャックテーブル６で吸引保持し、切削ユニット８により被加工物３を切削する。また、切削装置２は、切削ユニット８のアライメントを実施するために被加工物３を撮影するカメラユニット１０を備える。

チャックテーブル６は、一端が吸引源に接続された吸引路（不図示）を内部に有し、該吸引路の他端がチャックテーブル６の上部に配設された多孔質部材に接続されている。該多孔質部材は上方に露出しており、該多孔質部材の上面がチャックテーブル６の保持面６ａとなる。

テープ７を介して被加工物３を該保持面６ａ上に載せ、吸引源を作動させて多孔質部材を通じて被加工物３を吸引すると、被加工物３がチャックテーブル６に吸引保持される。該チャックテーブル６は、保持面６ａに垂直な方向に沿った軸の周りに回転可能である。

装置基台４の上面の中央部にはＸ軸方向に沿った長辺を有する開口１６が設けられており、該開口１６の内部にはＸ軸移動デーブル１８と、一端が該Ｘ軸移動テーブル１８に取り付けられた防塵防滴カバー２０と、が配設されている。Ｘ軸移動テーブル１８の下方の防塵防滴カバー２０で保護された領域には、Ｘ軸移動テーブル１８をＸ軸方向に沿って移動させる加工送りユニットが配設されている。該加工送りユニットは、チャックテーブル６を保持面６ａと平行なＸ軸方向に加工送りできるＸ軸移動機構として機能する。

該加工送りユニットについて図４（Ａ）を用いて説明する。図４（Ａ）は、Ｘ軸移動テーブル１８と、Ｘ軸方向に沿った一対のＸ軸ガイドレール４６と、該Ｘ軸ガイドレール４６に平行なＸ軸ボールねじ４８と、該Ｘ軸ボールねじ４８の一端に連結されたＸ軸パルスモータ５０と、が示された上面図である。Ｘ軸ガイドレール４６にはＸ軸移動テーブル１８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１８の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、該Ｘ軸ボールねじ４８が螺合されている。Ｘ軸パルスモータ５０でＸ軸ボールねじ４８を回転させると、Ｘ軸移動テーブル１８はＸ軸ガイドレール４６に沿ってＸ軸方向に移動する。

図１に示すように、装置基台４の上面の後部には、開口１６の上部に伸長する腕部を有する支持構造２２が立設されている。支持構造２２の前側面には、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４と、Ｙ軸ボールねじ２８と、Ｙ軸パルスモータ２８ａと、が設けられており、Ｙ軸ガイドレール２４には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、該Ｙ軸ガイドレール２４に平行な該Ｙ軸ボールねじ２８が螺合されている。Ｙ軸ボールねじ２８の一端部には、該Ｙ軸パルスモータ２８ａが連結されている。該Ｙ軸パルスモータ２８ａで該Ｙ軸ボールねじ２８を回転させると、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の前面には、Ｚ軸方向に伸長する一対のＺ軸ガイドレール３０と、それぞれのＺ軸ガイドレール３０にスライド可能に取り付けられたＺ軸移動プレート３２と、が配設されている。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軸ボールねじ３４が螺合されている。

Ｚ軸ボールねじ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軸ボールねじ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の前面側下部には、切削ユニット８と、カメラユニット１０と、が固定されている。Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させると、切削ユニット８及びカメラユニット１０をＺ軸方向に移動できる。

切削ユニット８は、Ｙ軸方向に沿ったスピンドル（不図示）と、スピンドルの先端に装着された円環状の切削ブレード８ａと、を備える。該スピンドルの基端側には、該スピンドルをＹ軸方向の周りに回転させるスピンドルモータ（不図示）が接続されている。該スピンドルモータを作動させて該スピンドルを回転させると、切削ブレード８ａが回転する。

円環状の切削ブレード８ａは、外周部に切刃を備える。切刃は、例えば、砥粒と、該砥粒が分散された結合材と、を含む。回転する切削ブレード８ａを所定の高さ位置に位置づけ、Ｘ軸移動テーブル１８をＸ軸方向に加工送りさせると、切削ブレード８ａにより被加工物３が切削される。

切削ブレード８ａにより被加工物３を切削すると、被加工物３から切削屑が発生して飛散してしまう。また、切削ブレード８ａと、被加工物３と、の摩擦により加工熱が生じて、被加工物３や切削ブレード８ａが高温となる。そこで、被加工物３を切削する間、被加工物３や切削ブレード８ａには、切削液が供給される。切削ユニット８は、切削ブレード８ａの側方にノズル８ｂを備えており、該ノズル８ｂから被加工物３の上面及び切削ブレード８ａに切削液が供給される。

ノズル８ｂから供給される切削液は、例えば、純水である。切削液は、被加工物３や切削ブレード８ａを冷却する機能を有する。また、切削により生じる切削屑等は、切削液によりフレームユニット１の外部に流されて排除される。

切削された被加工物３は切削液により濡れており、そのまま切削装置２から搬出すると切削装置２が設置された工場の床面等に切削液が落下して汚染が生じたり、被加工物３に付着した切削液により被加工物３が劣化したりする恐れがある。

そこで、本実施形態に係る切削装置２は、被加工物３を乾燥させて切削液を除去する乾燥ユニット３８を備える。装置基台４の上面前部で該開口１６の側方の位置には、該乾燥ユニット３８が配設されている。乾燥ユニット３８は、被加工物３を含むフレームユニット１が置かれる乾燥領域４２と、ブローノズル４４と、を備える。ブローノズル４４は、被加工物３に高圧の気体を噴射する。ブローノズル４４は、図示しないガス源に接続されており、該ガス源は、ブローノズル４４に該気体を供給する機能を有する。

該ガス源からは、気体として、例えば、乾燥空気または、乾燥窒素等がブローノズル４４に供給される。該ブローノズル４４は、乾燥領域４２の上方を加工送り方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）に伸長する本体を有し、該本体の下方に複数の噴出口が設けられている。該ガス源から供給された気体は、ブローノズル４４の該噴出口から乾燥領域４２に置かれた被加工物３に噴射される。

なお、該ガス源からは、該ブローノズル４４に連続的に気体が供給されなくてもよい。例えば、該ガス源は、間欠的に気体がブローノズル４４に供給されてもよく、この場合、該ブローノズル４４からは該気体が間欠的に噴射される。ブローノズル４４から被加工物３に気体が間欠的に噴射されると、より効率的に被加工物３を乾燥できる。

ブローノズル４４から被加工物３に気体を噴射して切削液を除去しようとする際、該気体を被加工物３の全面に適切に作用させるために、気体を噴射させながらブローノズル４４を被加工物３の上方で移動させる必要がある。しかし、ブローノズル４４を移動させるために切削装置２に新たに移動機構を設けると、切削装置２の構成が複雑化して高価となり、また、切削装置２が大型化してしまう。

これに対して、本実施形態に係る切削装置２では、ブローノズル４４が加工送りユニット（Ｘ軸移動機構）に連結されている。そのため、切削装置２がブローノズル４４を移動させるための独立した移動機構を備えていなくてもブローノズル４４は加工送りユニットにより加工送り方向に移動できる。したがって、ブローノズル４４専用の移動機構を省略できるため、切削装置２の高コスト化や大型化を抑制できる。

次に、本実施形態に係る切削装置２を使用した被加工物３の切削と、加工後の被加工物の乾燥について説明する。図１には、被加工物３を切削するために、被加工物３を含むフレームユニット１をチャックテーブル６に保持させる様子が示されている。

まず、フレームユニット１をチャックテーブル６の保持面６ａの上に載せ、チャックテーブル６にフレームユニット１を吸引保持させる。次に、切削ユニット８の切削ブレード８ａを回転させつつ切削ユニット８を所定の高さまで下降させる。そして、ノズル８ｂから切削液を供給しつつ、加工送りユニットを作動させて、Ｘ軸移動テーブル１８に載るチャックテーブル６をＸ軸方向に沿って移動させる。

回転する切削ブレード８ａの刃先に被加工物３が接触すると被加工物３が切削される。被加工物３の切削の前には、例えば、カメラユニット１０で被加工物３の表面を撮像しデバイスや切削予定ラインを確認し切削ユニット８をアライメントする。

一つの切削予定ラインに沿って被加工物３を切削した後、切削ユニット８をＹ軸方向に割り出し送りし、加工送りユニットを再び作動させて他の切削予定ラインに沿って被加工物３を切削する。一つの方向に平行なすべての切削予定ラインに沿って被加工物３を切削した後、チャックテーブル６を保持面６ａに垂直な軸の周りに回転させ、さらに加工送りユニットを作動させて他の方向に平行な切削予定ラインに沿って被加工物３を切削する。こうしてすべての切削予定ラインに沿って被加工物３を切削する。

被加工物３を切削すると、被加工物から切削屑が生じる。また、被加工物３と切削ブレード８ａの摩擦により熱が生じる。該切削屑や熱は切削液により除去されるが、被加工物３には該切削液が付着するため、次に被加工物３を乾燥ユニット３８により乾燥する。

図２及び図４（Ａ）に示す通り、切削された被加工物３を含むフレームユニット１を乾燥ユニット３８の乾燥領域４２に置く。また、複数の被加工物を次々に切削する場合、チャックテーブル６には新たな被加工物３ａを含むフレームユニット１ａを置き、チャックテーブル６に該フレームユニット１ａを吸引保持させる。フレームユニット１ａは、フレームユニット１と同様に、被加工物３ａと、フレーム５ａと、テープ７ａと、を含む。

図２は、切削された被加工物３、切削前の他の被加工物３ａ、及び切削装置２を模式的に示す斜視図である。図４（Ａ）は、乾燥領域４２に置かれた被加工物３と、チャックテーブル６に保持された被加工物３ａと、切削ユニット８と、加工送りユニット（Ｘ軸移動機構）と、を模式的に示す上面図である。

切削装置２は、切削された被加工物３の乾燥と、切削前の他の被加工物３ａの切削と、を同時に進行できる。すなわち、切削ブレード８ａを回転させながら切削ユニット８を所定の高さ位置に下降させるとともに、乾燥ユニット３８では、ガス源からブローノズル４４に気体を供給しブローノズル４４から該気体を噴射させる。

次に、加工送りユニットを作動させる。すると、Ｘ軸移動テーブル１８と、該加工送りユニットに連結されたブローノズル４４と、がＸ軸方向に移動する。図３は、被加工物３の乾燥と、他の被加工物３ａの切削と、を同時に実施する切削装置２を模式的に示す斜視図である。また、図４（Ｂ）は、被加工物３ａの切削と、被加工物３の乾燥と、を実施する様子を模式的に示す上面図である。

被加工物３ａを切削する間、加工送りユニットが作動することでＸ軸移動テーブル１８はＸ軸方向に沿って繰り返し移動する。そのため、加工送りユニットに固定されたブローノズル４４も気体を噴出しながらＸ軸方向に沿って同様に繰り返し移動する。したがって、被加工物３の表面が十分に乾燥される。そして、被加工物３ａの切削が終了した後、被加工物３を乾燥領域４２から搬出し、被加工物３ａを乾燥領域４２に移動させる。

本実施形態に係る切削装置２によると、切削装置２の使用者等は手動で被加工物の乾燥を実施する必要がない。また、切削装置２では、ブローノズル４４を移動させるための移動機構を加工送りユニットとは別に用意する必要がない。

被加工物を切削する際にチャックテーブルが移動するのに付随してブローノズルが移動するため、該切削装置では、加工送りユニットの作動回数を実質的に増やすことなくブローノズルを移動させて被加工物を乾燥できる。さらに、乾燥ユニット３８が加工ユニット８の近傍に設けられるため、切削後の被加工物に対して直ちに乾燥を実施でき、被加工物の表面にウォーターマークが残りにくくなる。

なお、上記実施形態では、フレームユニットに含まれる被加工物に対して切削及び乾燥を実施する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、切削装置２は、環状のフレームに張られたテープに貼着されていない被加工物を切削及び乾燥してもよい。

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。

１，１ａ フレームユニット
３，３ａ 被加工物
５，５ａ フレーム
７，７ａ テープ
２ 切削装置
４ 装置基台
６ チャックテーブル
６ａ 保持面
８ 切削ユニット
８ａ 切削ブレード
８ｂ ノズル
１０ カメラユニット
１６，４０ 開口
１８ Ｘ軸移動テーブル
２０ 防塵防滴カバー
２２ 支持構造
２４，３０，４６ ガイドレール
２６，３２ 移動プレート
２８，３４，４８ ボールねじ
２８ａ，３６，５０ パルスモータ
３８ 乾燥ユニット
４２ 乾燥領域
４４ ブローノズル

Claims (2)

1. 被加工物を保持面上に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に切削液を供給しながら切削ブレードで被加工物を切削する切削ユニットと、
   該チャックテーブルを該保持面と平行な加工送り方向へ移動する加工送りユニットと、
   該切削ユニットで切削され該切削液が付着した被加工物の表面を乾燥する乾燥ユニットと、を備え、
   該乾燥ユニットは、
   被加工物が置かれる乾燥領域と、
   該加工送りユニットに連結され、該乾燥領域に置かれた被加工物に対して気体を噴射するブローノズルと、を有し、
   該加工送りユニットにより該チャックテーブルとともに該加工送り方向に移動する該ブローノズルから該気体を噴射して、該乾燥領域に置かれた被加工物の表面を乾燥させることを特徴とする切削装置。
2. 該ブローノズルは、該気体を間欠的に噴射することを特徴とする請求項１記載の切削装置。

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