JP7096733B2

JP7096733B2 - 切削装置

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Publication number: JP7096733B2
Application number: JP2018151986A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2022-07-06
Anticipated expiration: 2038-08-10
Also published as: JP2020026004A

Description

本発明は、切削ブレードと被加工物とに切削水を供給する切削水供給手段を備えた切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され所望の厚みに形成された後、切削装置によって分割予定ラインに沿って切削加工が施されて個々のデバイスチップに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

切削装置は、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と、該切削ブレードと被加工物とに切削水を供給する切削水供給手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に該保持面に平行なＸ軸方向に加工送りする加工送り手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に該保持面に平行でＸ軸方向に直交するＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段とから構成され、被加工物を高精度に切削することができる（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００５－０４６９７９号公報

上記した特許文献１に記載された技術によれば、切削加工を実施する際に、切削ブレードと被加工物とに切削水が供給され、切削加工によって発生した切削屑を除去しつつ、切削ブレードを含む切削領域を冷却することができる。しかし、本発明の発明者らが切削加工を施す際の加工条件を変更しながら、切削加工によって得られるデバイスチップの加工品質を確認したところ、切削ブレードに沿って配設される切削水供給ノズルから切削水を充分に供給して切削加工を実施しても、切削水供給ノズルに対する切削水の供給方向によって、加工品質に差が生じることを見出した。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、切削加工装置において、被加工物の特性に合わせて切削水供給ノズルに対する供給方向を容易に変更することができる切削装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と、該切削ブレードと該被加工物とに切削水を供給する切削水供給手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に該保持面に平行なＸ軸方向に加工送りする加工送り手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に該保持面に平行でＸ軸方向に直交するＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段とを備えた切削装置であって、該切削水供給手段は、該切削ブレードを挟むように配設されると共に、該保持面に平行でＸ軸方向に延在する第一の切削水供給ノズル及び第二の切削水供給ノズルと、該第一の切削水供給ノズル、及び該第二の切削水供給ノズルにおいて、該第一の切削水供給ノズルと該第二の切削水供給ノズルとが対面する側に形成された切削水を噴射する複数のスリットと、該第一の切削水供給ノズル、及び第二の切削水供給ノズルの両端に接続され該第一の切削水供給ノズル、及び該第二の切削水供給ノズルに対する切削水の供給方向を切り換える切削水供給方向切換手段と、から少なくとも構成される切削装置が提供される。

該スリットは、該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に向けて形成されることが好ましい。

本発明の切削装置は、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と、該切削ブレードと該被加工物とに切削水を供給する切削水供給手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に該保持面に平行なＸ軸方向に加工送りする加工送り手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に該保持面に平行でＸ軸方向に直交するＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段とを備えた切削装置であって、該切削水供給手段は、該切削ブレードを挟むように配設されると共に該保持面に平行でＸ軸方向に延在する第一の切削水供給ノズル、及び第二の切削水供給ノズルと、該第一の切削水供給ノズル、及び該第二の切削水供給ノズルにおいて、該第一の切削水供給ノズルと該第二の切削水供給ノズルとが対面する側に形成された切削水を噴射する複数のスリットと、該第一の切削水供給ノズル、及び第二の切削水供給ノズルの両端に接続され該第一の切削水供給ノズル、及び該第二の切削水供給ノズルに対する切削水の供給方向を切り換える切削水供給方向切換手段と、から少なくとも構成されることにより、切削水の供給方向を切り換えることで、被加工物の特性に合わせて切削を行うことができ、加工品質を低下させることがなく、加工品質に差が生じるという問題が解決される。

切削装置の全体斜視図である。図１に示す切削装置に配設される切削手段の一部を拡大して示す斜視図である。図２に示す切削手段を分解して示す斜視図である。切削手段に切削水を供給する切削水供給手段の概略を示す概念図である。切削手段に配設される切削ブレードをＸ軸方向から見た図と共に、第一の切削水供給ノズル、及び第二の切削水供給ノズルの断面を示す図である。切削水供給方向切換手段により、第一の切削水供給ノズル、及び第二の切削水供給ノズルに供給される切削水の方向が切り換えられる状態を示す概念図である。

以下、本発明に基づいて構成された実施形態に係る切削装置について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１に示す切削装置１０は、環状のフレームＦに保護テープＴを介して保持された被加工物（例えば、半導体ウエーハＷ）を切削加工するものであり、装置ハウジング１４と、矢印Ｘで示すＸ軸方向に移動自在に装置ハウジング１４に装着された保持手段１６と、保持手段１６をＸ軸方向に加工送りする加工送り手段（図示は省略する。）と、を備える。保持手段１６の上端部分には、多孔質のポーラスセラミックスからなり半導体ウエーハＷを吸引保持する保持面１８が配置されている。保持手段１６の周縁には、半導体ウエーハＷを保持するフレームＦを固定するためのクランプ２０が、周方向に間隔をおいて配置されている。図に示されているとおり、保持手段１６の移動経路の上方には、保持手段１６に保持された半導体ウエーハＷを撮像して切削すべき領域を検出する撮像手段２２が配設されている。上記した加工送り手段は、例えば、保持手段１６に連結されＸ軸方向に延びるボールねじと、このボールねじを回転させるモータとから構成し得る（図示は省略する。）。

切削装置１０の装置ハウジング１４には、フレームＦに保持された半導体ウエーハＷを複数枚収容したカセット４６が昇降自在なカセット載置台４８に載置されている。このカセット載置台４８は、図示しない昇降手段によって昇降される。また、切削装置１０は、カセット４６から切削前の半導体ウエーハＷを引き出し、仮置きテーブル５０まで搬出すると共に、仮置きテーブル５０に位置付けられた切削済みの半導体ウエーハＷをカセット４６に搬入する搬出入手段５２と、カセット４６から仮置きテーブル５０に搬出された切削前の半導体ウエーハＷを保持手段１６に搬送する第一の搬送手段５４と、切削済みの半導体ウエーハＷを洗浄する洗浄手段５６と、切削済みの半導体ウエーハＷを保持手段１６から洗浄手段５６に搬送する第二の搬送手段５８とを備えている。

切削装置１０には、保持手段１６に保持された半導体ウエーハＷを切削する切削ブレード３２を回転可能に備えた切削手段２４が配設されている。切削手段２４は、保持面１８に平行でＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動自在かつ保持面１８に垂直なＺ軸方向に移動（昇降）自在に構成されており、切削手段２４をＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段（図示は省略する。）と、切削手段２４をＺ軸方向で切り込み送りする切り込み送り手段（図示は省略する。）と、を備えている。割り出し送り手段、及び切り込み送り手段は、上記した加工送り手段と同様に、切削手段２４に連結されるＹ軸方向に延びるボールねじ、及び切削手段２４に連結されるＺ軸方向に延びるボールねじと、各ボールねじを回転させるモータとから構成し得る（図示は省略する。）。

図２、図３を参照しながら、切削手段２４についてより具体的に説明する。図２に示すように、切削手段２４は、Ｙ軸方向に延びるスピンドルハウジング２６と、スピンドルハウジング２６の先端に装着されたブレードカバー２８と、Ｙ軸方向を軸心として回転自在にスピンドルハウジング２６に支持されたスピンドル３０と、スピンドル３０を回転させる図示しないモータと、スピンドル３０の先端に着脱自在に固定される環状の切削ブレード３２と、スピンドル３０の先端に切削ブレード３２を固定するためのナット３４と、を含む。図３から理解されるように、ブレードカバー２８は、スピンドルハウジング２６の先端に配置された第一のカバー部材３６と、第一のカバー部材３６の前面にねじ３８により固定される第二のカバー部材４０と、第一のカバー部材３６の上面にねじ４２により固定されるブレード検出ブロック４４とを有する。ブレード検出ブロック４４には、切削ブレード３２の摩耗や欠けを検出するための図示しないブレードセンサーが配設されており、調整ねじ４４ａによって、該ブレードセンサーの位置を調整できるように構成されている。

図４に示すように、切削手段２４には、切削ブレード３２及び半導体ウエーハＷに対して切削水Ｌを供給するための切削水供給手段６０が接続されている。切削水供給手段６０は、切削ブレード３２を挟むように配設されると共に、保持面１８に平行でＸ軸方向に延在する第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａと、第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａの両端に接続され切削水Ｌの供給方向を切り換える切削水供給方向切換手段６８と、を備え、図示しない圧送ポンプによって切削水貯留タンク６２に貯留された切削水Ｌを圧送し、切削水供給路６４、開閉弁６６、切削水供給方向切換手段６８を介して、第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａに供給する。

図３に戻り説明を続けると、第一の切削水供給ノズル３６ａは、第一のカバー部材３６に支持されており、切削ブレード３２の側面に沿って延びている。第一のカバー部材３６には、第一の切削水供給ノズル３６ａの一端側に連通する第一の入口パイプ３６ｂと、第一の切削水供給ノズル３６ａの他端側に連通する第二の入口パイプ３６ｃとが設けられている。また、第二の切削水供給ノズル４０ａは、第二のカバー部材４０に支持されており、第二のカバー部材４０を第一のカバー部材３６に固定することで、切削ブレード３２の側面に沿って延びる状態となる。第二のカバー部材４０には、第二の切削水供給ノズル４０ａの一端側に連通する第三の入口パイプ４０ｂと、第二の切削水供給ノズル４０ａの他端側に連通する第四の入口パイプ４０ｃとが設けられている。

図５には、Ｘ軸方向から見た切削ブレード３２と、切削ブレード３２を挟むように配設されＸ軸方向に延在する第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａの断面が示されている。図５に示されているように、第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａには、第一の切削水供給ノズル３６ａと第二の切削水供給ノズル４０ａとが対面する側であって、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に向けて切削水Ｌを噴射するようにスリット３７、４１が形成されている。スリット３７、スリット４１は、第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａの長手方向、すなわちＸ軸方向に沿って複数配設される。このスリット３７、及びスリット４１から切削水Ｌが噴射され、切削ブレード３２、及び、切削加工が施されるウエーハＷの加工領域に切削水Ｌが供給される。

図４に戻り、切削水供給方向切換手段６８についてより具体的に説明する。切削水供給方向切換手段６８は、切削水供給路６４から分岐する第一分岐通路６４ａ、第二分岐通路６４ｂ、第三分岐通路６４ｃ、及び第四分岐通路６４ｄ、並びに、第一分岐通路６４ａ上に配置される第一開閉弁６８ａ、第二分岐通路６４ｂ上に配置される第二開閉弁６８ｂ、第三分岐通路６４ｃ上に配置される第三開閉弁６８ｃ、及び第四分岐通路６４ｄ上に配置される第四開閉弁６８ｄと、を備え、第一分岐通路６４ａは第三の入口パイプ４０ｂに、第二分岐通路６４ｂは第一の入口パイプ３６ｂに、第三分岐通路６４ｃは第四の入口パイプ４０ｃに、第四分岐通路６４ｄは第二の入口パイプ３６ｃに接続されている。切削水貯留タンク６２から第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａに切削水Ｌを供給する際の方向は、上記した第一開閉弁６８ａ、第二開閉弁６８ｂ、第三開閉弁６８ｃ、及び第四開閉弁６８ｄの開閉状態を切り換えることにより変更することができる。なお、第一開閉弁６８ａ、第二開閉弁６８ｂ、第三開閉弁６８ｃ、及び第四開閉弁６８ｄの開閉状態は、作業者が手動で変更してもよいし、電気的な駆動手段を設けて制御することも可能である。

本実施形態の切削装置１０は、概ね上記したとおりの構成を備えており、以下に、切削装置１０の具体的な作用について、図１、図４、及び図６を参照しながら説明する。

図１に示す切削装置１０を用意したならば、まず、保護テープＴを介してフレームＦに保持された半導体ウエーハＷを、搬出入手段５２によってカセット４６から引き出し、仮置きテーブル５０まで搬送する。次いで、仮置きテーブル５０に搬出された切削前の半導体ウエーハＷを第一の搬送手段５４によって、保持手段１６に搬送する。この際、半導体ウエーハＷにおいて切削加工を施す所定の分割予定ラインの方向をＸ軸方向に位置付けて、半導体ウエーハＷを保持面１８に載置する。半導体ウエーハＷを保持面１８に載置して図示しない吸引手段によって吸引保持し、クランプ２０によって半導体ウエーハＷを支持するフレームＦを固定する。保持手段１６に半導体ウエーハＷを保持し、図示しない加工送り手段を作動して、保持手段１６を撮像手段２２の直下に位置付けたならば、撮像手段２２によって半導体ウエーハＷを撮像し、切削すべき所定方向の分割予定ラインを検出する。次いで、加工送り手段、及び割り出し送り手段により、保持手段１６、及び切削手段２４を相対的に移動させることにより、該分割予定ラインの加工開始位置を切削ブレード３２の直下に位置付ける。スピンドル３０を図示しないモータによって駆動して、切削ブレード３２を図４に矢印Ｒで示す方向に回転させる。そして、図示しない切り込み送り手段により切削手段２４を下降させて、半導体ウエーハＷの分割予定ラインに切削ブレード３２の刃先を切り込ませ、これと共に、加工送り手段を作動して切削手段２４に対して保持手段１６をＸ軸方向に加工送りして半導体ウエーハＷの分割予定ラインを切削する。

上記した切削加工を施す際には、切削ブレード３２、及び半導体ウエーハＷの切削領域に対して、切削水供給手段６０によって切削水Ｌを供給する。切削水供給手段６０には、上記したように、切削水供給方向切換手段６８が備えられており、切削水Ｌの供給方向を適宜切り替えることができる。例えば、第一の実施形態として、まず、切削水供給路６４上の開閉弁６６、第一開閉弁６８ａ、及び第二開閉弁６８ｂを開とし、第三開閉弁６８ｃ、及び第四開閉弁６８ｄを閉とする。そして、切削水貯留タンク６２の図示しない圧送ポンプを作動させて、切削水貯留タンク６２に貯留された切削水Ｌを圧送する。そうすると、切削水Ｌは、図６（ａ）に示すように、第一の切削水供給ノズル３６ａ内、及び第二の切削水供給ノズル４０ａ内を矢印Ｘ１で示す方向に流れ、第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａに形成されたスリット３７、スリット４１から切削ブレード３２、及び半導体ウエーハＷの加工領域に向けて噴射される。この時、切削水Ｌが第一の切削水供給ノズル３６ａ内、及び第二の切削水供給ノズル４０ａ内を矢印Ｘ１で示す方向に流れてスリット３７、スリット４１から噴射されることから、スリット３７、スリット４１から噴射される切削水Ｌは、図中Ｌ１で示すように、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に対してＸ１方向にやや傾斜した状態で噴射される。

上記したように、所定の分割予定ラインに沿って切削加工を実施したならば、切削手段２４をＹ軸方向に割り出し送りして、隣接する未加工の分割予定ラインの上方に切削ブレード３２を移動して、上記したのと同様に保持手段１６をＸ軸方向に加工送りしながら切削加工を施し、このような加工送りと、割り出し送りを交互に繰り返すことにより所定方向の分割予定ラインを全て切削する。次いで、保持手段１６を９０度回転させることにより、所定方向に対して直交する方向の分割予定ラインの全てを切削する。このようにして、半導体ウエーハＷ上の分割予定ラインの全てを切削したならば、加工済の半導体ウエーハＷを保持手段１６から洗浄手段５６に第二の搬送手段５８で搬送する。次いで切削済みの半導体ウエーハＷを洗浄手段５６で洗浄して切削屑を除去すると共に乾燥させる。次いで、洗浄、乾燥した半導体ウエーハＷを第一の搬送手段５４によって、仮置きテーブル５０に搬送し、搬出入手段５２によってカセット４６に搬入する。

本実施形態の切削装置１０は、上記したように、切削水供給方向切換手段６８を備えていることから、第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａに対する切削水Ｌの供給方向を自在に切り換えることができる。すなわち、半導体ウエーハＷに対する切削加工を実施するに際し、上記した切削水供給方向切換手段６８の第一の実施形態に替えて、第二の実施形態として切削加工を実施すべく、切削水供給路６４上の開閉弁６６を開とし、第一開閉弁６８ａ、及び第二開閉弁６８ｂを閉とし、第三開閉弁６８ｃ、及び第四開閉弁６８ｄを開とする。そして、切削水貯留タンク６２の図示しない圧送ポンプを作動させて、切削水貯留タンク６２に貯留された切削水Ｌを圧送する。そうすると、切削水Ｌは、図６（ｂ）に示すように、第一の切削水供給ノズル３６ａ内、及び第二の切削水供給ノズル４０ａ内を矢印Ｘ２で示す方向に流れ、第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａに形成されたスリット３７、スリット４１から切削ブレード３２、及び半導体ウエーハＷの加工領域に向けて噴射される。この時、切削水Ｌが第一の切削水供給ノズル３６ａ内、及び第二の切削水供給ノズル４０ａ内を矢印Ｘ２で示す方向に流れてスリット３７、スリット４１から噴射されることから、スリット３７、スリット４１から噴射される切削水Ｌは、図中Ｌ２で示すように、Ｙ軸方向に対してＸ２方向にやや傾斜した状態で噴射される。

切削水供給方向切換手段６８を、上記した第二の実施形態とすると共に、上記した第一実施形態において実行された切削加工と同様の切削加工を未加工の半導体ウエーハＷに対して実施する。そして、作業者は、切削水供給方向切換手段６８を上記第一の実施形態として切削加工を施した半導体ウエーハＷ、及び切削水供給方向切換手段６８を上記第二の実施形態として切削加工を施した半導体ウエーハＷの加工品質を検査することにより、加工対象となる半導体ウエーハＷの特性に対応し、所望の加工品質が得られる適切な切削水供給方向を容易に知ることができ、その切削水供給方向に従った研削加工を容易に実施することができる。

なお、本発明によれば、上記した実施形態に限定されず、種々の変形例が提供される。例えば、上記した実施形態では、第一の切削水供給ノズル３６ａ、及び第二の切削水供給ノズル４０ａに対して切削水Ｌを供給する際の方向を同一方向とすることを前提にして、切削水供給方向切換手段６８を作動させるようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば、第一の切削水供給ノズル３６ａに切削水Ｌを供給する際の方向を、図６（ａ）中の矢印Ｘ１で示す方向とし、第二の切削水供給ノズル４０ａに切削水Ｌを供給する際の方向を、図６（ｂ）中の矢印Ｘ２で示す方向とすることができ、それとは逆に、第一の切削水供給ノズル３６ａに切削水Ｌを供給する際の方向を、矢印Ｘ２で示す方向とし、第二の切削水供給ノズル４０ａに切削水Ｌを供給する際の方向を、矢印Ｘ１で示す方向とすることも可能である。このように切削水供給方向を自在に変更して被加工物の特性に適した切削水供給方向を見出すとともに、見出された切削水供給方向に切削水を供給しながら切削加工を実施することができ、加工品質を低下させることなく、加工品質に差が生じるという問題を解決することができる。

１０：切削装置
１４：装置ハウジング
１６：保持手段
１８：保持面
２０：クランプ
２４：切削手段
２６：スピンドルハウジング
２８：ブレードカバー
３０：スピンドル
３２：切削ブレード
３６：第一のカバー部材
３６ａ：第一の切削水供給ノズル
４０：第二のカバー部材
４０ａ：第二の切削水供給ノズル
４６：カセット
５０：仮置テーブル
５４：第一の搬送手段
５８：第二の搬送手段
６０：切削水供給手段
６２：切削水貯留タンク
６４：切削水供給路
６６：開閉弁
６８：切削水供給方向切換手段
Ｌ：切削水

Claims

被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と、該切削ブレードと該被加工物とに切削水を供給する切削水供給手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に該保持面に平行なＸ軸方向に加工送りする加工送り手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に該保持面に平行でＸ軸方向に直交するＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段とを備えた切削装置であって、
該切削水供給手段は、該切削ブレードを挟むように配設されると共に該保持面に平行でＸ軸方向に延在する第一の切削水供給ノズル、及び第二の切削水供給ノズルと、該第一の切削水供給ノズル、及び該第二の切削水供給ノズルにおいて、該第一の切削水供給ノズルと該第二の切削水供給ノズルとが対面する側に形成された切削水を噴射する複数のスリットと、該第一の切削水供給ノズル、及び第二の切削水供給ノズルの両端に接続され該第一の切削水供給ノズル、及び該第二の切削水供給ノズルに対する切削水の供給方向を切り換える切削水供給方向切換手段と、
から少なくとも構成される切削装置。
該スリットは、該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に向けて形成される請求項１に記載の切削装置。