KR20220051799A - 절삭 장치 - Google Patents

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KR20220051799A
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아츠시 고마츠
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 절삭 블레이드와 피가공물에 액체를 공급하면서 피가공물을 절삭한 후에 피절삭물의 표면에 잔존하는 절삭 부스러기의 수를 저감한다.
(해결 수단) 절삭 블레이드의 상단의 바로 위에서 상단을 향해 액체를 공급하면서 피가공물을 절삭한다. 이 경우, 이 액체의 대부분은, 피가공물의 표면에 대체로 평행한 방향을 향하도록 절삭 블레이드로부터 이격된 후, 공기 저항 및 중력의 영향을 받아 피가공물의 표면에 이른다. 그 때문에, 이 액체의 대부분이 피가공물의 표면에 접촉하기 직전의 속도는 느려진다. 그 결과, 본 발명에 있어서는, 절삭 블레이드의 외주 근방에 부착된 절삭 부스러기가 액체와의 접촉을 계기로 절삭 블레이드로부터 이격되어 액체에 도입되었다고 해도, 액체에 내포된 절삭 부스러기가 피가공물의 표면에 꽂혀, 잔존하는 개연성을 저감할 수 있다.

Description

절삭 장치{CUTTING APPARATUS}
본 발명은 절삭 장치에 관한 것이다.
IC (Integrated Circuit) 및 LSI (Large Scale Integration) 등의 디바이스의 칩은, 일반적으로, 원반상의 반도체 재료의 기판의 표면에 도전막 및 절연막을 포함하는 기능층을 적층함으로써 얻어지는 워크 (피가공물) 를 분할함으로써 제조된다.
구체적으로는, 이 피가공물은, 격자상으로 배열된 스트리트라고 불리는 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역으로 구획되어 있고, 복수 영역의 각각에 디바이스가 포함되어 있다. 그리고, 이 피가공물을 스트리트를 따라 분할함으로써, 디바이스의 칩이 제조된다.
이와 같은 피가공물의 분할은, 예를 들어, 피가공물을 유지하기 위한 척 테이블과, 피가공물을 절삭하기 위한 절삭 블레이드가 스핀들의 선단에 장착된 절삭 유닛을 포함하는 절삭 장치를 사용하여 실시된다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 절삭 장치에 있어서는, 절삭 블레이드를 회전시키면서, 절삭 블레이드의 외주를 피가공물에 접촉시킴으로써 피가공물을 절삭한다.
일본 공개특허공보 2011-159823호
절삭 블레이드에 의해 피가공물이 절삭되면, 절삭 부스러기가 발생한다. 그리고, 피가공물을 분할하여 얻어지는 디바이스의 칩의 품질이 악화될 우려가 있다. 그 때문에, 절삭 장치에 있어서의 피가공물의 절삭은, 절삭 부스러기를 씻어내기 위한 액체 (세정수) 를 피가공물에 공급하면서 실시되는 경우가 많다.
또, 절삭 블레이드에 의해 피가공물이 절삭되면 마찰열이 발생한다. 그리고, 마찰열에 의해 절삭 블레이드가 가열되면, 의도한 대로 피가공물을 절삭하는 것이 어려워지고, 또한/또는, 피가공물을 분할하여 얻어지는 디바이스의 칩의 품질이 악화될 우려가 있다. 그 때문에, 절삭 장치에 있어서의 피가공물의 절삭은, 절삭 블레이드를 냉각시키기 위한 액체 (냉각수) 를 절삭 블레이드에 공급하면서 실시되는 경우가 많다.
세정수 및 냉각수 각각으로는, 물 등이 적용된다. 그 때문에, 절삭 장치에 있어서는, 단일 노즐 (공통 노즐) 로부터 세정수 및 냉각수의 쌍방으로서 기능하는 물을 공급하면서 피가공물을 절삭할 수도 있다. 예를 들어, 스핀들이 연장하는 방향에서 보아 절삭 블레이드가 시계 방향으로 회전하는 경우에는, 이 절삭 블레이드의 우단에 물을 공급하는 공통 노즐을 형성하면 된다.
구체적으로는, 이 공통 노즐로부터 공급되는 물은, 먼저, 절삭 블레이드의 우단 근방에 접촉하여 절삭 블레이드를 냉각시킨다. 이어서, 절삭 블레이드의 우단 근방에 접촉한 물은, 절삭 블레이드와 함께 회전하고, 또, 그 회전에 의해 발생하는 원심력 및 중력의 영향을 받는다.
이에 따라, 절삭 블레이드의 우단 근방에 접촉한 물의 대부분은, 절삭 블레이드의 우단 근방으로부터 하방향을 향하도록 절삭 블레이드로부터 이격되어 피가공물에 충돌한다. 그리고, 피가공물에 충돌한 물은, 피가공물의 표면 상을 흘러 피가공물에 부착된 절삭 부스러기를 씻어낸다.
그러나, 이와 같이 물을 공급한 경우이더라도 절삭 블레이드에 의한 피가공물의 절삭에 의해 발생한 절삭 부스러기가 전부 씻겨내어지는 것은 아니다. 예를 들어, 절삭 부스러기는, 회전하는 절삭 블레이드의 외주 근방에 부착되는 경우가 있다.
그리고, 절삭 블레이드의 외주 근방에 부착된 절삭 부스러기는, 공통 노즐로부터 공급된 물과의 접촉을 계기로 절삭 블레이드로부터 이격되어 물에 도입되는 경우가 있다. 그 때문에, 상기의 공통 노즐로부터 물을 공급하는 경우에는, 절삭 부스러기를 내포하는 물이 피가공물에 충돌하게 된다. 그 결과, 절삭 부스러기가 피가공물의 표면에 꽂히고, 꽂힌 절삭 부스러기를 세정수에 의해 제거하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
이상의 점을 감안하여, 본 발명의 목적은, 절삭 블레이드와 피가공물에 액체를 공급하면서 피가공물을 절삭한 후에 피절삭물의 표면에 잔존하는 절삭 부스러기의 양을 저감하는 것이 가능한 절삭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 수평 방향으로 대체로 평행한 유지면을 갖고, 그 유지면에서 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 수평 방향으로 연장하는 스핀들을 갖고, 그 스핀들의 선단에 장착된 원환상 (圓環狀) 의 절삭 블레이드로 그 피가공물을 절삭하는 절삭 유닛과, 그 절삭 블레이드와 그 피가공물에 액체를 공급하는 액체 공급 유닛을 구비하고, 그 액체 공급 유닛은, 그 스핀들이 연장하는 방향에서 보아 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 그 절삭 블레이드의 상단의 바로 위에서 그 상단을 향해 액체를 공급하는 제 1 노즐을 포함하는 절삭 장치가 제공된다.
바람직하게는, 그 액체 공급 유닛은, 그 스핀들이 연장하는 방향에서 보아 시계 방향으로 회전하는 그 절삭 블레이드의 우단 또는 그 스핀들이 연장하는 방향에서 보아 반시계 방향으로 회전하는 그 절삭 블레이드의 좌단의 바로 아래에 위치하는 그 피가공물의 상면의 영역을 향해서 액체를 공급하는 제 2 노즐을 포함한다.
더욱 바람직하게는, 그 제 2 노즐로부터 공급되는 액체에 의해, 그 영역 상에 있어서의 두께가 그 밖의 영역 상에 있어서의 두께보다 큰 액체의 막이 형성된다.
본 발명에 있어서는, 절삭 블레이드의 상단의 바로 위에서 상단을 향해 액체를 공급하면서 피가공물을 절삭할 수 있다. 이 액체는, 냉각수 및 세정수로서 기능한다. 구체적으로는, 이 액체는, 먼저, 절삭 블레이드의 상단 근방에 접촉함으로써 절삭 블레이드를 냉각시킨다, 즉, 냉각수로서 기능한다.
이어서, 절삭 블레이드의 상단 근방에 접촉한 액체의 대부분은, 절삭 블레이드와 함께 회전하고, 또, 그 회전에 의해 발생하는 원심력의 영향을 받는다. 이에 따라, 절삭 블레이드의 상단 근방에 접촉한 액체의 대부분은, 절삭 블레이드의 상단 근방으로부터 절삭 블레이드가 회전하는 방향 (스핀들이 연장하는 방향에서 보아 절삭 블레이드가 시계 방향으로 회전하는 경우에는 우방향) 을 향하도록 절삭 블레이드로부터 이격된다.
그리고, 절삭 블레이드로부터 이격된 액체는, 공기 저항 및 중력의 영향에 의해 포물선상의 궤적을 그리면서 피가공물의 표면에 이른다. 또, 피가공물의 표면에 이른 액체는, 피가공물의 표면 상을 흘러 피가공물에 부착된 절삭 부스러기를 씻어낸다, 즉, 세정수로서 기능한다.
여기서, 본 발명에 있어서는, 액체의 대부분이 피가공물의 표면에 대체로 평행한 방향을 향하도록 절삭 블레이드로부터 이격된 후, 공기 저항 및 중력의 영향을 받아 피가공물의 표면에 이른다. 바꾸어 말하면, 본 발명에 있어서는, 직선적으로 피가공물의 표면에 충돌하는 액체의 양이 적어져, 포물선상의 궤적을 그리면서 절삭 블레이드의 상단 근방으로부터 피가공물의 표면으로 이동하는 액체의 양이 많아진다.
그 때문에, 이 액체의 대부분이 피가공물의 표면에 접촉하기 직전의 속도 (특히, 이 액체의 속도의 연직 방향 성분) 는, 상기의 공통 노즐 (스핀들이 연장하는 방향에서 보아 시계 방향으로 회전하는 절삭 블레이드의 우단에 물을 공급하는 노즐) 로부터 공급되는 물이 피가공물의 표면에 충돌하기 직전의 속도보다 느려진다.
그 결과, 본 발명에 있어서는, 절삭 블레이드의 외주 근방에 부착된 절삭 부스러기가 액체와의 접촉을 계기로 절삭 블레이드로부터 이격되어 액체에 도입되었다고 해도, 액체에 내포된 절삭 부스러기가 피가공물의 표면에 꽂혀, 잔존하는 개연성을 저감할 수 있다.
도 1 은, 피가공물의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 절삭 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 절삭 유닛의 구성 요소의 일부를 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 4 는, 액체 공급 유닛을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 5 는, 절삭되는 피가공물 및 절삭 블레이드 등을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1 은, 절삭 장치에 의해 절삭되는 피가공물의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 1 에 나타내는 피가공물 (11) 은, 외연에 결정 방위를 나타내기 위한 노치가 형성된 원반상의 기판 (13) 을 갖는다. 기판 (13) 은, 예를 들어, 실리콘 (Si) 으로 이루어지고, 그 표면 (상면) 측의 일부에는 불순물이 도핑된 불순물 영역이 형성되어 있다.
또한, 기판 (13) 의 재질, 형상, 구조 및 크기 등에 제한은 없다. 기판 (13) 은, 예를 들어, 실리콘 이외의 반도체, 세라믹스, 수지 및 금속 등의 재료로 이루어져 있어도 된다. 또, 기판 (13) 에 불순물 영역이 형성되지 않는 경우도 있다. 또, 기판 (13) 의 외연에는, 노치 대신에 결정 방위를 나타내는 평부 (平部), 이른바, 오리엔테이션 플랫 (오리플랫) 이 형성되어 있어도 된다.
기판 (13) 의 표면에는, 복수의 절연막 및 복수의 도전막을 포함하는 기능층 (15) 이 적층되어 있다. 피가공물 (11) 은, 적층된 기판 (13) 및 기능층 (15) 에 의해 구성되어 있고, 웨이퍼라고도 불린다.
또, 피가공물 (11) 에 있어서는, 격자상으로 설정된 복수의 스트리트 (17) 로 구획된 영역에 포함되는 기판 (13) 의 일부 (불순물이 존재하지 않는 진성 반도체 영역 및 불순물 영역) 및 기능층 (15) 의 일부 (절연막 및 도전막) 에 의해 디바이스 (IC 등) (19) 가 구성되어 있다. 또한, 디바이스 (19) 의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기 및 배치 등에 제한은 없다.
도 2 는, 피가공물 (11) 을 절삭하는 절삭 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 절삭 장치 (2) 를 사용하여, 복수의 스트리트 (17) 를 따라 피가공물 (11) 을 분단하여 디바이스의 칩을 제조하는 것, 복수의 스트리트 (17) 에 홈을 형성하는 것 (하프 컷하는 것) 및 피가공물 (11) 의 외주부를 제거하는 것 (에지 트림하는 것) 등이 가능하다.
또한, 도 2 에 나타내는 X 축 방향 (가공 이송 방향, 전후 방향) 및 Y 축 방향 (산출 이송 방향, 좌우 방향) 은, 수평면 상에 있어서 서로 직교하는 방향 (수평 방향) 이며, 또, Z 축 방향 (절입 이송 방향, 높이 방향) 은, X 축 방향 및 Y 축 방향으로 직교하는 방향 (연직 방향) 이다.
도 2 에 나타내는 절삭 장치 (2) 는, 각 구성 요소를 지지하는 기대 (4) 를 갖는다. 기대 (4) 상에는, 볼 나사식의 X 축 이동 기구 (6) 가 형성되어 있다. X 축 이동 기구 (6) 는, X 축 방향을 따라 연장하는 1 쌍의 가이드 레일 (8) 을 갖는다.
1 쌍의 가이드 레일 (8) 의 상면측에는, 슬라이드 가능한 양태로 X 축 이동 플레이트 (10) 가 연결되어 있다. 또, 1 쌍의 가이드 레일 (8) 사이에는, X 축 방향을 따라 연장하는 나사축 (12) 이 배치되어 있다. 나사축 (12) 의 일단부에는, 나사축 (12) 을 회전시키기 위한 모터 (14) 가 연결되어 있다.
나사축 (12) 의 나사산이 형성된 외주면 상에는, 나사축 (12) 의 회전에 따라 순환하는 볼을 수용하는 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되고, 볼 나사가 구성되어 있다. 이 너트부는, X 축 이동 플레이트 (10) 의 하면측에 고정되어 있다. 그 때문에, 모터 (14) 로 나사축 (12) 을 회전시키면, 너트부와 함께 X 축 이동 플레이트 (10) 가 X 축 방향을 따라 이동한다.
X 축 이동 기구 (6) 의 주위에는, 피가공물 (11) 을 절삭할 때에 공급된 액체 등을 일시적으로 저류하는 워터 케이스 (16) 가 형성되어 있다. 워터 케이스 (16) 내에 저류된 액체는, 드레인 (도시하지 않음) 등을 통하여 절삭 장치 (2) 의 외부로 배출된다.
X 축 이동 플레이트 (10) 의 상면측 (표면측) 에는, 테이블 베이스 (18) 가 고정되어 있다. 테이블 베이스 (18) 의 상면에는, 원기둥 형상의 θ 테이블 (20) 이 형성되어 있다. θ 테이블 (20) 의 주위에는, 직사각형상의 상면을 갖는 커버 (22) 가 형성되어 있다.
θ 테이블 (20) 의 상면에는, 피가공물 (11) 을 유지하는 유지면을 상부에 갖는 원반상의 척 테이블 (24) 이 고정되어 있다. 이 유지면은, X 축 방향 및 Y 축 방향으로 대체로 평행한 면이다.
또한, θ 테이블 (20) 은, θ 테이블 (20) 및 척 테이블 (24) 을 회전시키기 위한 모터 등의 회전 구동원 (도시하지 않음) 에 연결되어 있다. θ 테이블 (20) 및 척 테이블 (24) 이 회전할 때의 축심은, Z 축 방향으로 평행이며, 척 테이블 (24) 의 유지면의 중심을 통과한다.
척 테이블 (24) 은, 스테인리스강 등의 금속으로 형성된 원반상의 프레임체 (26) 를 갖는다. 프레임체 (26) 의 상면측에는 오목부가 형성되어 있고, 이 오목부에는, 다공질 세라믹스로 형성되고, 오목부의 내경과 대체로 동일한 외경을 갖는 원반상의 포러스판 (28) 이 고정되어 있다.
포러스판 (28) 은, 프레임체 (26) 에 형성되어 있는 유로를 통하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 에 연결되어 있다. 흡인원을 동작시키면, 포러스판 (28) 의 상면 (척 테이블 (24) 의 유지면) 에는 부압이 발생한다. 이 부압에 의해, 척 테이블 (24) 의 유지면에 있어서 피가공물 (11) 을 흡인 유지하는 것이 가능하다.
또한, 피가공물 (11) 은, 프레임과 일체화된 프레임 유닛의 상태로 척 테이블 (24) 의 유지면에 흡인 유지되어도 된다. 이 프레임 유닛은, 예를 들어, 원반상의 점착 테이프와, 점착 테이프의 상면의 중앙 영역에 첩부 (貼付) 된 피가공물 (11) 과, 점착 테이프의 상면의 외연 근방의 영역에 첩부된 프레임에 의해 구성된다.
도 2 에 나타내는 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 테이블 베이스 (18) 의 X 축 방향을 따른 이동이 X 축 이동 기구 (6) 에 의해 제어된다. 또, 척 테이블 (24) 은 θ 테이블 (20) 을 개재하여 테이블 베이스 (18) 에 지지되어 있다. 그 때문에, 척 테이블 (24) 은, 테이블 베이스 (18) 와 함께 X 축 방향을 따라 이동한다.
기대 (4) 상에는, X 축 이동 기구 (6) 를 걸쳐 넘도록 배치된, 문형 (門型) 의 지지 구조 (30) 가 형성되어 있다. 지지 구조 (30) 의 전면 (표면) 에는, 볼 나사식 Y 축 이동 기구 (32) 가 형성되어 있다. Y 축 이동 기구 (32) 는, Y 축 방향을 따라 연장하는 1 쌍의 가이드 레일 (34) 을 갖는다.
1 쌍의 가이드 레일 (34) 의 전면 (표면) 측에는, 슬라이드 가능한 양태로 Y 축 이동 플레이트 (36) 가 연결되어 있다. 또, 1 쌍의 가이드 레일 (34) 사이에는, Y 축 방향을 따라 연장하는 나사축 (38) 이 배치되어 있다. 나사축 (38) 의 일단부에는, 나사축 (38) 을 회전시키기 위한 모터 (40) 가 연결되어 있다.
나사축 (38) 의 나사산이 형성된 외주면 상에는, 나사축 (38) 의 회전에 따라 순환하는 볼을 수용하는 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되고, 볼 나사가 구성되어 있다. 이 너트부는, Y 축 이동 플레이트 (36) 의 후면 (이면) 측에 고정되어 있다. 그 때문에, 모터 (40) 로 나사축 (38) 을 회전시키면, 너트부와 함께 Y 축 이동 플레이트 (36) 가 Y 축 방향을 따라 이동한다.
Y 축 이동 기구 (32) 의 전면 (표면) 에는, 볼 나사식의 Z 축 이동 기구 (42) 가 형성되어 있다. Z 축 이동 기구 (42) 는, Z 축 방향을 따라 연장하는 1 쌍의 가이드 레일 (44) 을 갖는다.
1 쌍의 가이드 레일 (44) 의 전면 (표면) 측에는, 슬라이드 가능한 양태로 Z 축 이동 플레이트 (46) 가 연결되어 있다. 또, 1 쌍의 가이드 레일 (44) 의 사이에는, Z 축 방향을 따라 연장하는 나사축 (48) 이 배치되어 있다. 나사축 (48) 의 일단부에는, 나사축 (48) 을 회전시키기 위한 모터 (50) 가 연결되어 있다.
나사축 (48) 의 나사산이 형성된 외주면 상에는, 나사축 (48) 의 회전에 따라 순환하는 볼을 수용하는 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되고, 볼 나사가 구성되어 있다. 이 너트부는, Z 축 이동 플레이트 (46) 의 후면 (이면) 측에 고정되어 있다. 그 때문에, 모터 (50) 로 나사축 (48) 을 회전시키면, 너트부와 함께 Z 축 이동 플레이트 (46) 가 Z 축 방향을 따라 이동한다.
Z 축 이동 플레이트 (46) 의 하부에는, 절삭 유닛 (52) 이 고정되어 있다. 절삭 유닛 (52) 은, Y 축 방향을 따라 연장하는 통상 (筒狀) 의 스핀들 하우징 (54) 을 갖는다. 절삭 유닛 (52) 의 구성 요소의 일부는 스핀들 하우징 (54) 에 수용되고, 잔부는 스핀들 하우징 (54) 의 척 테이블 (24) 에 근접하는 측에 노출되어 있다.
도 3 은, 스핀들 하우징 (54) 에 수용되지 않고 노출되는 절삭 유닛 (52) 의 구성 요소를 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다. 절삭 유닛 (52) 은, 일단부가 스핀들 하우징 (54) 의 선단으로부터 돌출하고, 그 밖의 부분이 스핀들 하우징 (54) 에 수용되어 있는 스핀들 (56) 을 갖는다.
스핀들 (56) 은, Y 축 방향으로 평행한 축심을 중심으로 회전 가능한 양태로 스핀들 하우징 (54) 에 지지되어 있다. 또, 스핀들 (56) 의 타단부는, 스핀들 (56) 을 회전시키기 위한 모터 등의 회전 구동원 (도시하지 않음) 에 연결되어 있다. 이 회전 구동원은, 스핀들 하우징 (54) 에 수용되어 있고, 예를 들어, 스핀들 (56) 을 20000 rpm ∼ 50000 rpm 으로 회전시킨다.
스핀들 (56) 의 일단부에는, 절삭 블레이드 (58) 를 장착하는 마운터 (60) 가 설치된다. 또, 스핀들 (56) 의 일단부에는, 개구 (56a) 가 형성되어 있고, 개구 (56a) 의 내벽면 (56b) 에는, 나사홈이 형성되어 있다.
마운터 (60) 는, 지름 방향 외향으로 연장된 플랜지부 (62) 와, 플랜지부 (62) 의 표면으로부터 돌출된 보스부 (64) 를 갖고 있다. 플랜지부 (62) 의 중앙에는, 플랜지부 (62) 를 관통하는 개구 (62a) 가 형성되어 있다.
또, 플랜지부 (62) 의 이면측에는, 스핀들 (56) 의 선단부를 끼워넣을 수 있는 끼워맞춤부 (도시하지 않음) 가 형성되어 있다. 이 끼워맞춤부는, 개구 (62a) 와 대응하는 위치에 형성되어 있다.
플랜지부 (62) 에 형성된 끼워맞춤부에 스핀들 (56) 의 일단부를 끼워 넣은 상태에서, 개구 (62a) 및 개구 (56a) 에 마운터 고정 볼트 (66) 를 조여 넣으면, 마운터 (60) 는 스핀들 (56) 에 고정된다. 또한, 마운터 고정 볼트 (66) 의 외벽면 (66a) 에는, 개구 (56a) 의 나사홈에 대응하는 나사산이 형성되어 있다.
플랜지부 (62) 의 표면은, 절삭 블레이드 (58) 의 이면과 맞닿아지는 맞닿음면 (62b) 이 된다. 맞닿음면 (62b) 은, 스핀들 (56) 이 연장하는 방향 (Y 축 방향) 에서 보아 원환상으로 형성되어 있다. 보스부 (64) 는 원통상으로 형성되어 있고, 그 외벽면 (64a) 에는, 나사산이 형성되어 있다.
절삭 블레이드 (58) 의 중앙에는, 보스부 (64) 가 삽입 통과되는 개구 (58a) 가 형성되어 있다. 개구 (58a) 에 보스부 (64) 가 삽입 통과됨으로써, 절삭 블레이드 (58) 는 마운터 (60) 에 장착된다.
마운터 (60) 에 절삭 블레이드 (58) 가 장착된 상태에서, 절삭 블레이드 (58) 의 표면측에는 원환상의 플랜지 (68) 가 장착된다. 플랜지 (68) 의 중앙에는, 개구 (68a) 가 형성되어 있고, 개구 (68a) 에 마운터 (60) 의 보스부 (64) 가 끼워넣어진다.
플랜지 (68) 의 이면은, 절삭 블레이드 (58) 의 표면과 맞닿아지는 맞닿음면 (도시하지 않음) 이 된다. 이 맞닿음면은, 마운터 (60) 의 맞닿음면 (62b) 에 대응하도록 원환상으로 형성되어 있다.
플랜지 (68) 를 장착한 후에는, 보스부 (64) 의 선단에 원환상의 플랜지 고정 너트 (70) 를 조여 넣는다. 이에 따라, 플랜지 (68) 는 마운터 (60) 의 방향으로 압압 (押壓) 되고, 절삭 블레이드 (58) 는, 마운터 (60) 와 플랜지 (68) 에 의해 협지 (挾持) 된다.
즉, 절삭 블레이드 (58) 의 표면이 플랜지 (68) 의 맞닿음면에 맞닿음과 함께, 절삭 블레이드 (58) 의 이면이 마운터 (60) 의 맞닿음면 (62b) 에 맞닿고, 절삭 블레이드 (58) 는 소정 위치에 유지된다. 또한, 플랜지 고정 너트 (70) 에는 개구 (70a) 가 형성되어 있고, 개구 (70a) 의 내벽면 (70b) 에는, 나사홈이 형성되어 있다.
스핀들 하우징 (54) 에 수용되지 않고 노출하는 절삭 유닛 (52) 의 구성 요소의 주위에는, 액체 공급 유닛 (72) 이 형성되어 있다 (도 2 참조). 액체 공급 유닛 (72) 은, 절삭 블레이드 (58) 에 의해 피가공물 (11) 을 절삭할 때에 발생하는 절삭 부스러기를 씻어내고, 또, 그 때의 절삭 블레이드 (58) 의 가열을 억제하기 위한 액체를 공급한다.
도 4 는, 액체 공급 유닛 (72) 의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도 (스핀들 (56) 이 연장하는 방향 (Y 축 방향) 에서 본 도면) 이다. 또한, 도 4 에 있어서는, 액체 공급 유닛 (72) 의 구성 요소의 일부가 간략화되어 도시되어 있다. 또, 이하에서는, 스핀들 (56) 및 절삭 블레이드 (58) 등이 도 4 에 나타내는 화살표의 방향, 즉, 시계 방향으로 회전하는 것을 전제로 하여 설명한다.
액체 공급 유닛 (72) 은, 절삭 블레이드 (58) 의 외주 중 하단 (B) 근방을 제외한 영역을 둘러싸도록 형성되어 있는 블레이드 커버 (74) 를 갖는다. 블레이드 커버 (74) 의 내측에는, 절삭 블레이드 (58) 의 하부를 사이에 끼우는 L 자상의 한 쌍의 노즐 (76) 이 고정되어 있다.
1 쌍의 노즐 (76) 의 각각은, 블레이드 커버 (74) 상에 형성된 연결부 (78), 연결부 (78) 에 접속된 배관 (80) 및 배관 (80) 중의 밸브 (82) 등을 통하여, 액체 공급원 (84) 에 접속되어 있다.
1 쌍의 노즐 (76) 의 각각의 선단부에는, 절삭 블레이드 (58) 와 대향하도록 복수의 슬릿 (도시하지 않음) 이 형성되어 있다. 그리고, 밸브 (82) 가 열린 상태가 되면, 액체 공급원 (84) 으로부터 공급되는 액체는, 배관 (80) 및 연결부 (78) 를 통하여 복수의 슬릿으로부터 절삭 블레이드 (58) 의 하단 (B) 근방에 공급된다.
또, 절삭 블레이드 (58) 에 의한 가공의 진행 방향에서 전방 (도 4 에 나타내는 절삭 블레이드 (58) 의 우측) 에도 노즐 (86) 이 형성되어 있다. 노즐 (86) 은, Y 축 방향에서 보아 절삭 블레이드 (58) 로부터 이격되고, 또한, X 축 방향에서 보아 절삭 블레이드 (58) 와 겹친다. 또, 노즐 (86) 은, Z 축 방향을 따라 연장하는 상부 (86a) 와, 상부 (86a) 의 하단으로부터 절삭 블레이드 (58) 측으로 절곡되어 비스듬하게 하향으로 직선적으로 연장하는 하부 (86b) 를 갖는다.
노즐 (86) 은, 블레이드 커버 (74) 상에 형성된 연결부 (88), 연결부 (88) 에 접속된 배관 (90) 및 배관 (90) 중의 밸브 (92) 등을 통하여, 액체 공급원 (84) 에 접속되어 있다.
노즐 (86) 의 선단 (하부 (86b) 의 하단) 에는, 개구 (86c) 가 형성되어 있다. 또, 노즐 (86) 의 선단은, 절삭 블레이드 (58) 로 피가공물 (11) 을 절삭할 때에 절삭 블레이드 (58) 의 우단 (R) 의 바로 아래에 위치하는 피가공물 (11) 의 상면의 영역을 향해 있다.
그리고, 절삭 블레이드 (58) 로 피가공물 (11) 을 절삭할 때에 밸브 (92) 가 열린 상태가 되면, 액체 공급원 (84) 으로부터 공급되는 액체는, 배관 (90) 및 연결부 (88) 를 통하여 노즐 (86) 의 선단으로부터 절삭 블레이드 (58) 의 우단 (R) 의 바로 아래에 위치하는 피가공물 (11) 의 상면의 영역에 공급된다.
또, 절삭 블레이드 (58) 의 상방에도 노즐 (94) 이 형성되어 있다. 노즐 (94) 은, 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 의 바로 위에 위치 부여되고, Z 축 방향을 따라 연장한다. 노즐 (94) 은, 블레이드 커버 (74) 상에 형성된 연결부 (96), 연결부 (96) 에 접속된 배관 (98) 및 배관 (98) 중의 밸브 (100) 등을 통하여, 액체 공급원 (84) 에 접속되어 있다.
노즐 (94) 의 선단에는, 개구 (94a) 가 형성되어 있다. 또, 노즐 (94) 의 선단은, 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 을 향해 있다. 그리고, 밸브 (100) 가 열린 상태가 되면, 액체 공급원 (84) 으로부터 공급되는 액체는, 배관 (98) 및 연결부 (96) 를 통하여 노즐 (94) 의 선단으로부터 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 에 공급된다.
또한, 스핀들 하우징 (54) 의 측면에는, 촬상 유닛 (102) 이 고정되어 있다 (도 2 참조). 촬상 유닛 (102) 은, 척 테이블 (24) 의 유지면에 유지된 피가공물 (11) 을 촬상한다.
촬상 유닛 (102) 은, 예를 들어, LED (Light Emitting Diode) 등의 광원과, 대물 렌즈와, CCD (Charge Coupled Deｖice) 이미지 센서 또는 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 촬상 소자를 포함한다.
도 2 에 나타내는 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 절삭 유닛 (52) 의 Y 축 방향을 따른 이동이 Y 축 이동 기구 (32) 에 의해 제어되고, 또, Z 축 방향을 따른 이동이 Z 축 이동 기구 (42) 에 의해 제어된다. 또, 액체 공급 유닛 (72) 및 촬상 유닛 (102) 은, 절삭 유닛 (52) 에 고정되어 있다. 그 때문에, 액체 공급 유닛 (72) 및 촬상 유닛 (102) 은, 절삭 유닛 (52) 과 함께 Y 축 방향 및/또는 Z 축 방향을 따라 이동한다.
또, 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 절삭 블레이드 (58) 의 회전이 스핀들 하우징 (54) 에 수용된 회전 구동원에 의해 제어된다. 그리고, 절삭 장치 (2) 는, 복수의 스트리트 (17) 를 따라 피가공물 (11) 을 분단하여 디바이스의 칩을 제조하는 것, 복수의 스트리트 (17) 에 홈을 형성하는 것 및 피가공물 (11) 의 외주부를 제거하는 것 등이 가능하다.
예를 들어, 디바이스의 칩을 제조하는 경우, 절삭 장치 (2) 는, 척 테이블 (24) 의 유지면에 흡인 유지된 피가공물 (11) 의 하면보다 아래에 절삭 블레이드 (58) 의 하단 (B) 을 위치 부여한 후, 절삭 블레이드 (58) 를 회전시키면서 척 테이블 (24) 을 X 축 방향을 따라 이동시킴으로써 피가공물 (11) 을 절삭한다.
여기서, 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 노즐 (94) 을 통하여 절삭 블레이드 (58) 에 액체를 공급하고, 또한, 노즐 (86) 을 통하여 피가공물 (11) 에 액체를 공급하면서 피가공물 (11) 을 절삭할 수 있다. 도 5 는, 이와 같이 절삭되는 피가공물 (11) 및 절삭 블레이드 (58) 등을 나타내는 측면도이다.
이 경우, 노즐 (94) 을 통하여, 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 의 바로 위에서 상단 (T) 을 향해 액체 (L1) 를 공급하면서 피가공물 (11) 을 절삭할 수 있다. 그리고, 액체 (L1) 는, 먼저, 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 근방에 접촉함으로써 절삭 블레이드 (58) 를 냉각시킨다.
이어서, 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 근방에 접촉한 액체 (L1) 의 대부분은, 절삭 블레이드 (58) 와 함께 회전하고, 또, 그 회전에 의해 발생하는 원심력의 영향을 받는다. 이에 따라, 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 근방에 접촉한 액체 (L1) 의 대부분은, 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 근방으로부터 절삭 블레이드 (58) 가 회전하는 방향 (도 5 의 지면 상에 있어서 왼쪽에서 오른쪽을 향하는 방향) 을 향하도록 절삭 블레이드 (58) 로부터 이격된다.
그리고, 절삭 블레이드 (58) 로부터 이격된 액체 (L1) 는, 공기 저항 및 중력의 영향에 의해 포물선상의 궤적을 그리면서 피가공물 (11) 의 표면에 이른다. 또, 피가공물 (11) 의 표면에 이른 액체는, 피가공물 (11) 의 표면 상을 흘러 피가공물 (11) 에 부착된 절삭 부스러기를 씻어낸다.
여기서, 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 액체 (L1) 의 대부분이 피가공물 (11) 의 표면에 대체로 평행한 방향을 향하도록 절삭 블레이드 (58) 로부터 이격된 후, 공기 저항 및 중력의 영향을 받아 피가공물 (11) 의 표면에 이른다. 바꾸어 말하면, 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 직선적으로 피가공물 (11) 의 표면에 충돌하는 액체 (L1) 의 양이 적어져, 포물선상의 궤적을 그리면서 절삭 블레이드 (58) 의 상단 (T) 근방으로부터 피가공물 (11) 의 표면으로 이동하는 액체 (L1) 의 양이 많아진다.
그 때문에, 액체 (L1) 의 대부분이 피가공물 (11) 의 표면에 접촉하기 직전의 속도 (특히, 이 액체의 속도의 연직 방향 성분) 는, 절삭 블레이드 (58) 의 우단 (R) 에 액체를 공급하는 종래의 절삭 장치가 구비하는 노즐로부터 공급되는 액체가 피가공물 (11) 의 표면에 충돌하기 직전의 속도보다 느려진다.
그 결과, 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 절삭 블레이드 (58) 의 외주 근방에 부착된 절삭 부스러기가 액체와의 접촉을 계기로 절삭 블레이드 (58) 로부터 이격되어 액체에 도입되었다고 해도, 액체에 내포된 절삭 부스러기가 피가공물 (11) 의 표면에 꽂혀, 잔존하는 개연성을 저감할 수 있다.
또한, 도 5 에 나타내는 바와 같이 피가공물 (11) 을 절삭하는 경우, 노즐 (86) 을 통하여, 절삭 블레이드 (58) 의 우단 (R) 의 바로 아래에 위치하는 피가공물 (11) 의 상면의 영역 (21) 을 향해 액체를 공급하면서 피가공물 (11) 을 절삭할 수 있다.
이 경우, 액체 (L2) 는, 피가공물 (11) 의 상면에 퍼져 액체의 막 (LF) 을 형성한다. 구체적으로는, 액체 (L2) 는, 영역 (21) 을 중심으로 방사상으로 퍼지기 때문에, 영역 (21) 상에 있어서의 두께가 그 밖의 영역 상에 있어서의 두께보다 큰 액체의 막 (LF) 이 형성된다. 그리고, 액체의 막 (LF) 은, 피가공물 (11) 의 상면을 보호하는 보호막으로서 기능한다.
구체적으로는, 만일 절삭 장치 (2) 에 있어서 절삭 부스러기를 내포하는 액체가 절삭 블레이드 (58) 의 우단 (R) 근방으로부터 하방향을 향하도록 절삭 블레이드 (58) 로부터 이격되어도, 이 절삭 부스러기를 내포하는 액체의 피가공물 (11) 의 상면에 대한 충돌이 액체의 막 (LF) 에 의해 방지된다. 이에 따라, 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 액체에 내포된 절삭 부스러기가 피가공물 (11) 의 표면에 꽂혀, 잔존하는 개연성을 더욱 저감할 수 있다.
또한, 절삭 장치 (2) 는, 본 발명의 일 양태로서, 절삭 장치 (2) 와 상이한 특징을 갖는 절삭 장치도 본 발명에는 포함된다. 예를 들어, 본 발명에 있어서는, L 자상의 한 쌍의 노즐 (76) 및/또는 노즐 (86) 은 없어도 된다.
또, 절삭 장치 (2) 에 있어서는, 스핀들 (56) 이 연장하는 방향 (Y 축 방향) 에서 보아, 스핀들 (56) 및 절삭 블레이드 (58) 등을 반시계 방향으로 회전시켜도 된다. 단, 이 경우에는, 노즐 (86) 의 배치 및/또는 구조를 변경할 필요가 있다.
구체적으로는, 노즐 (86) 의 선단이 절삭 블레이드 (58) 로 피가공물 (11) 을 절삭할 때에 절삭 블레이드 (58) 의 좌단의 바로 아래에 위치하는 피가공물 (11) 의 상면의 영역으로 향해지도록 노즐 (86) 을 형성할 필요가 있다. 이에 따라, 상기 서술한 바와 같이, 액체에 내포된 절삭 부스러기가 피가공물 (11) 의 표면에 꽂혀, 잔존하는 개연성을 더욱 저감할 수 있다.
그 외에, 상기 서술한 실시형태 및 변형예에 관련된 구조 및 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
실시예
선단에 절삭 블레이드를 장착하는 스핀들이 연장하는 방향에서 보아, 시계 방향으로 회전하는 절삭 블레이드의 상단의 바로 위에서 당해 상단을 향해 액체를 공급하는 노즐 (실시예의 노즐) 을 갖는 절삭 장치와, 시계 방향으로 회전하는 절삭 블레이드의 우단에 액체를 공급하는 노즐 (비교예의 노즐) 을 갖는 절삭 장치를 준비하였다. 또한, 실시예의 노즐은, 도 4 및 도 5 에 나타내는 노즐 (94) 에 대응하는 노즐이다.
실시예의 노즐로부터만 액체가 공급되는 상태 (실시예) 및 비교예의 노즐로부터만 액체가 공급되는 상태 (비교예) 의 각각에 있어서, 피가공물을 절삭하였다. 또한, 각 상태에 있어서 절삭된 피가공물은, 동일한 것이다. 또, 피가공물을 절삭할 때의 스핀들의 회전 매분 (每分) 은, 30000 rpm 이었다.
그리고, 절삭 후의 피가공물의 상면에 잔존하는 크기 (직경) 가 0.1 ㎛ 정도인 이물질 및 지름이 0.2 ㎛ 정도인 이물질의 양을 집계하였다. 표 1 은, 집계된 이물질의 양을 나타내는 표이다.
Figure pat00001
표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예의 노즐을 통하여 액체를 공급하면서 피가공물을 절삭함으로써, 비교예의 노즐을 통하여 액체를 공급하면서 피가공물을 절삭하는 경우와 비교하여, 피가공물의 상면에 잔존하는 이물질의 양을 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다.
11 : 피가공물
13 : 기판
15 : 기능층
17 : 스트리트
19 : 디바이스
2 : 절삭 장치
4 : 기대
6 : X 축 이동 기구
8 : 가이드 레일
10 : X 축 이동 플레이트
12 : 나사축
14 : 모터
16 : 워터 케이스
18 : 테이블 베이스
20 : θ 테이블
22 : 커버
24 : 척 테이블
26 : 프레임체
28 : 포러스판
30 : 지지 구조
32 : Y 축 이동 기구
34 : 가이드 레일
36 : Y 축 이동 플레이트
38 : 나사축
40 : 모터
42 : Z 축 이동 기구
44 : 가이드 레일
46 : Z 축 이동 플레이트
48 : 나사축
50 : 모터
52 : 절삭 유닛
54 : 스핀들 하우징
56 : 스핀들
56a : 개구
56b : 내벽면
58 : 절삭 블레이드
60 : 마운터
62 : 플랜지부
62a : 개구
62b : 맞닿음면
64 : 보스부
64a : 외벽면
66 : 마운터 고정 볼트
66a : 외벽면
68 : 플랜지
68a : 개구
70 : 플랜지 고정 너트
70a : 개구
70b : 내벽면
72 : 액체 공급 유닛
74 : 블레이드 커버
76 : 노즐
78 : 연결부
80 : 배관
82 : 밸브
84 : 액체 공급원
86 : 노즐
86a : 상부
86b : 하부
86c : 개구
88 : 연결부
90 : 배관
92 : 밸브
94 : 노즐
94a : 개구
96 : 연결부
98 : 배관
100 : 밸브
102 : 촬상 유닛

Claims (3)

  1. 수평 방향으로 대체로 평행한 유지면을 갖고, 그 유지면에서 피가공물을 유지하는 척 테이블과,
    그 수평 방향으로 연장하는 스핀들을 갖고, 그 스핀들의 선단에 장착된 원환상 (圓環狀) 의 절삭 블레이드로 그 피가공물을 절삭하는 절삭 유닛과,
    그 절삭 블레이드와 그 피가공물에 액체를 공급하는 액체 공급 유닛을 구비하고,
    그 액체 공급 유닛은, 그 스핀들이 연장하는 방향에서 보아 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 그 절삭 블레이드의 상단의 바로 위에서 그 상단을 향해 액체를 공급하는 제 1 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 액체 공급 유닛은, 그 스핀들이 연장하는 방향에서 보아 시계 방향으로 회전하는 그 절삭 블레이드의 우단 또는 그 스핀들이 연장하는 방향에서 보아 반시계 방향으로 회전하는 그 절삭 블레이드의 좌단의 바로 아래에 위치하는 그 피가공물의 상면의 영역을 향해 액체를 공급하는 제 2 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    그 제 2 노즐로부터 공급되는 액체에 의해, 그 영역 상에 있어서의 두께가 그 밖의 영역 상에 있어서의 두께보다 큰 액체의 막이 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭 장치.
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