TW202322249A - 加工裝置 - Google Patents

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坂本武士
川瀨雅之
池田壮志
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種新穎的加工裝置，其藉由調整加工室內的溫度，而防止伴隨溫度變化之加工精度的降低，用於實現更高精度的加工。[解決手段]一種加工裝置，其具有：加工室4，其用於容納保持台12與加工單元（切割單元10），保持台12保持工件2，加工單元用於加工保持於保持台12之工件2；以及空氣導入室8，其從恆溫空氣供給源91供給空氣，其中，所述加工裝置從空氣導入室8將空氣供給至加工室4，形成由加工室4的室內的上側朝向下側之降流，藉此進行加工室4的溫度調整。

Description

加工裝置
本發明係關於用於加工半導體晶圓等工件之加工裝置，更詳細而言，係關於加工室的室內溫度的管理。
一直以來，例如如專利文獻1所開示，已知以車刀工具將所謂的銷卡盤台所保持之工件的上表面進行切割之車刀切割裝置。
在此種車刀切割裝置中，若工作台與工件之間夾入異物，則工件上表面高度會產生偏差，切割後的工件厚度會變得無法均一。於是，如專利文獻1般將以多個支撐銷的前端保持工件之銷卡盤台利用作為保持台。
又，在加工工件之前，進行所謂的準備（setup）作業，其檢測相對於保持台的保持面之車刀工具前端的高度位置。在準備作業中，根據所檢測出之高度位置而進行車刀工具對於工件的切入深度的調整。
更具體而言，在保持台的保持面上配置具有已知的厚度之觸控感測器，使車刀工具下降，而使車刀工具的下端的由單晶金剛石等所構成之切削刀刃與觸控感測器接觸，藉此檢測相對於保持面之車刀工具的高度位置。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2019-204916號公報
[發明所欲解決的課題] 然而，在進行準備作業後，有時例如因保持台的移動或加工所伴隨之發熱，而保持台的保持面的高度位置會發生變化。假設，即使所述變化僅為1μm，在需要高精度的加工之工件中，仍會產生無法獲得期望的加工精度之問題。
而且，加工精度的問題並不限於車刀切割裝置，在利用切割刀片對工件加工切割槽之切割裝置、利用研削磨石將工件進行薄化加工之研削裝置等各種加工裝置中亦同樣會成為問題。
有鑑於以上的問題，本發明提供一種新穎的加工裝置，其藉由調整加工室內的溫度，而防止伴隨溫度變化之加工精度的降低，用於實現更高精度的加工。
[解決課題的技術手段] 本發明所欲解決之課題係如以上所述，接著將說明用於解決此課題的手段。
根據本發明的一態樣，為一種加工裝置，其具有：加工室，其用於容納保持台與加工單元，所述保持台保持工件，所述加工單元用於加工保持於該保持台之該工件；以及空氣導入室，其從恆溫空氣供給源供給空氣，其中，所述加工裝置從該空氣導入室將空氣供給至該加工室，形成由該加工室的室內的上側朝向下側之降流，藉此進行該加工室的溫度調整。
並且，根據本發明的一態樣，在該加工室設有與排氣源連接之排氣口。
並且，根據本發明的一態樣，在該加工室內設有測量該加工室的溫度之溫度測量器，因應由該溫度測量器所檢測出之溫度，將由該恆溫空氣供給源所供給之該空氣的溫度、由該恆溫空氣供給源所供給之該空氣的流量、以及由該排氣口所排氣之排出空氣的流量中的至少一者進行調整。
並且，根據本發明的一態樣，具備：冷卻單元，其對於在搬出搬入區域與加工區域之間的移動路徑移動之該保持台噴射冷卻流體，所述搬出搬入區域將工件搬出搬入該保持台，所述加工區域以該加工單元進行工件的加工。
並且，根據本發明的一態樣，該加工單元為具備車刀工具之車刀切割單元，所述車刀工具切割被該保持台保持之工件。
[發明功效] 根據本發明，可藉由調整加工室內的溫度，而精度良好地管理加工單元與工件之相對距離，而可提升加工精度。
又，根據本發明的一方式，可藉由通過排氣口排出加工室內的空氣，而調整加工室內的溫度。
又，根據本發明的一方式，可將保持台的溫度、保持台的移動路徑的周圍的溫度進行調整並保持固定，而可提升加工精度。
並且，在本發明的一方式亦即車刀切割裝置中，可防止由車刀切割單元所致之切入深度的變化並使其固定，而可獲得期望的加工精度。
圖1係表示本發明之加工裝置的一例亦即車刀切割裝置1的構成之圖。此外，本發明能廣泛地應用於具備加工室之加工裝置，除了車刀切割裝置1以外，亦能應用於藉由切割刀片而對工件加工切割槽之切割裝置、藉由研削磨石而將工件進行薄化加工之研削裝置等各種加工裝置。
如圖1所示，車刀切割裝置1具有在Y軸方向較長之底座7，底座7的上方的空間形成加工室4與搬出搬入室6，所述加工室4進行對於工件2之加工，所述搬出搬入室6用於將工件2搬出搬入加工室4。加工室4與搬出搬入室6係藉由隔壁5而被劃分形成，且被構成為工件2能藉由設於隔壁5之未圖示的開口部而在加工室4與搬出搬入室6之間移動。此外，在圖2中，加工室4為以兩點鏈線所示之隔壁5的右側的區域。
在加工室4設有作為加工單元之兩個切割單元10、20。藉由安裝於各切割單元10、20之車刀工具11a、21a，而將工件2的露出面進行切割加工。此外，亦可為僅具備一個切割單元之構成。
車刀工具11a、21a具有由單晶金剛石所構成之切削刀刃，並切割樹脂或金屬等延展性材料或其等的複合材料。工件2例如係由矽、SiC（碳化矽）或其他半導體等材料、或藍寶石、玻璃、石英等材料所構成之大致圓板狀的晶圓。在晶圓形成IC（integrated circuit，積體電路）、LSI（large scale integration，大型積體電路）等元件，並在正面形成被稱為凸塊之多個突起電極。因突起電極的高度未必均一，故即便欲使突起電極直接與安裝對象的電極接合，亦會有無法同樣地實施接合之情形。在本實施例的車刀切割裝置1中，藉由車刀工具11a、21a的切削刀刃而切割突起電極的頭部，藉此使各突起電極的高度均一地對齊。此外，除了凸塊以外，例如封裝基板等樹脂基板、黏貼於晶圓之膠膜、被覆晶圓之密封樹脂、填充於凸塊間之底膠材等亦成為切割對象。
如圖1所示，各切割單元10、20係在底座7的後部側中，以在X軸方向隔開間隔且相鄰之方式配置。各切割單元10、20具備：主軸14、24；以及安裝於主軸14、24的前端之車刀輪11、21。車刀輪11、21具有：輪基台11k、21k；車刀工具11a、21a，其等安裝於輪基台11k、21k；馬達15、25，其等使主軸14、24旋轉；以及Z軸移動板18、28，其等支撐各構成構件。
各切割單元10、20係藉由加工進給單元16、26而升降，將車刀工具11a、21a的前端進行切入進給。加工進給單元16、26具備：馬達16a、26a；滾珠螺桿16b、26b，其等藉由馬達16a、26a而被驅動；以及一對導軌16c、26c，其等分別引導切割單元10、20的Z軸移動板18、28，所述加工進給單元16、26係藉由滾珠螺桿16b、26b的旋轉而使Z軸移動板18、28升降，藉此使切割單元10、20整體升降。
此外，在各切割單元10、20安裝同種類的車刀工具，例如，在由其中之一的切割單元10以預定的加工條件進行粗切割後，利用另一切割單元20變更車刀輪的旋轉數、保持台的加工進給速度（Y軸方向移動速度）、車刀工具的切入深度等而進行精切割。另外，亦可由各切割單元10、20進行由相同加工條件所進行之工件2的切割。
在加工室4中，在底座7的上表面側，在X軸方向錯開之位置設有保持台12、22。各保持台12、22係藉由設於底座7內之未圖示的驅動機構，而在切割單元10、20的下方的位置亦即加工區域A1與搬出搬入工件2之搬出搬入區域A2之間在Y軸方向移動。
構成於各保持台12、22的上表面之保持面係與未圖示的吸引源連接，並吸引保持載置於保持面之工件2。各保持台12、22係利用銷卡盤台所構成，所述銷卡盤台係利用多個支撐銷的前端而形成保持面。
在各保持台12、22的Y軸方向的兩側連結有伸縮自如的蛇腹13、23，在蛇腹13、23的下方設有使各保持台12、22在Y軸方向移動之驅動機構、用於承接切割水並排水之排水機構。
在底座7中，在與加工室4為相反側的側面設有用於載置卡匣51、52之卡匣載置部9a、9b，所述卡匣51、52容納工件2。在搬出搬入室6設有第一搬送單元61，卡匣51內的工件2係藉由第一搬送單元61而被搬送往暫置區域62。
工件2在利用設置於暫置區域62之定位機構63而被定位至預定的位置後，利用具有吸附墊之第二搬送單元64而被吸附保持，並被往保持台12交接。
第三搬送單元65與第二搬送單元64相鄰設置。第三搬送單元65具有吸附墊，並將位於保持台12上之結束加工之工件2搬送至另一保持台22，或將位於保持台22上之結束加工之工件2搬送往清洗單元66。
清洗單元66被構成為具備旋轉台（spinner table）之旋轉清洗裝置，並藉由清洗水而清洗工件2的表面。清洗後，工件2一邊被高速旋轉一邊藉由乾燥空氣而被乾燥，並且工件2係藉由第一搬送單元61而被往卡匣52搬出。
在如以上般所構成之車刀切割裝置1中，進行工件2的切割加工。例如，在利用切割單元10的切割加工中，設為將工件2載置並吸引保持於保持台12的保持面上之狀態，並使切割單元10下降至預定的高度，而將車刀工具定位於預定的高度位置。然後，使保持台12朝向加工區域A1以預定的速度移動，且使車刀輪11以預定的速度旋轉，藉此進行由車刀工具所進行之工件2的表面的切割。如後所詳述，在此切割時，對工件2的表面供給切割液。
接著，針對圖1及圖2所示之空氣導入室8進行説明。 空氣導入室8被配設於加工室4的上側，並被構成為具有流入口81與流出口84，所述流入口81係供由恆溫空氣供給源91所供給之空氣流入，所述流出口84係供空氣往加工室4流出。藉由此空氣導入室8，而形成由從加工室4的室內的上側朝向下側之降流所產生之空氣的流動。
如圖1及圖2所示，本實施例的空氣導入室8被配置於構成加工室4的天井之隔壁4a的上側，並被構成為不僅橫跨加工室4亦橫跨搬出搬入室6的上側，並被構成為車刀切割裝置1整體形成為長方體。藉由此種構成，能作為附加物而對於既有的車刀切割裝置進行追加設置。此外，空氣導入室8亦可僅設於加工室4的上側，又，亦可在加工室4的內側空間內的上部容納構成空氣導入室8之單元。
如圖2所示，從恆溫空氣供給源91並透過控制閥92而供給已被管理成預定溫度之空氣。在空氣導入室8的後部側的壁面83a形成流入口81，所述流入口81係用於使由恆溫空氣供給源91所供給之空氣流入空氣導入室8內。從流入口81朝向空氣導入室8的前部側的壁面83b的上部於水平方向導入空氣。藉由將空氣從流入口81朝向較遠之壁面83b導入，而空氣導入室8的室內的溫度變得容易成為均一。
如圖2所示，碰觸到壁面83b上部而返回之空氣係通過朝向搬出搬入室6開口之流出口86與朝向加工室4開口之流出口84，而分別往搬出搬入室6、加工室4流入。此外，為了順暢地進行從流入口81往各流出口84、86的空氣流動，亦可設置用於整流空氣的導引板等。
在各流出口84、86設有未圖示的空氣過濾器，在空氣流入搬出搬入室6或加工室4時，去除空氣中所含之垃圾、塵埃等。空氣過濾器可使用例如HEPA過濾器（High Efficiency Particulate Air Filter，高效率空氣微粒過濾器）。
如圖2所示，通過流出口84而進入加工室4之空氣係成為降流而在加工室4內往下流動，並通過回收口43，而從設於加工室4的後部之排氣口42往外部排氣。如此進行，如後所述，藉由將加工室4內的空氣通過排氣口42排出，而可調整加工室4內的溫度。
如圖1所示，流出口84係以與兩個切割單元10、20及兩個保持台12、22對應之方式設置於二處。流出口84較佳為被設置成在與各保持台12、22的Y軸方向的移動路徑的上方的位置分別對應之位置開口。
如圖2所示，回收口43例如係藉由在Y方向較長的長形的箱體中，在與保持台12相向之側的面形成開口部而構成。回收口43的開口部係橫越保持台12的Y軸方向的移動範圍而形成，並被配置於保持台12的保持面的側邊。回收口43的內部係透過排氣口42、控制閥45而與排氣源46相通。此外，如圖1所示，以亦與另一保持台22對應之方式設置回收口44，並以與X軸方向相鄰之方式配置兩個回收口43、44。又，回收口43的開口部除了橫越保持台12的移動路徑17（圖3）的整個範圍廣泛地形成以外，亦可僅設於局部的範圍，例如亦可形成於面對加工區域A1（圖3）之範圍。
藉由以上的構成，而在加工室4中，從上側的流出口84朝向下側的回收口43形成空氣的降流，變得能藉由此降流而調整加工室4內的氣體環境溫度。
如圖2所示，溫度調整例如係藉由下述方式進行：利用設於加工室4內的多處之溫度測量器41而測量溫度，控制器100根據溫度而控制控制閥92的開關，藉此調整從流入口81流入並經過流出口84而流入加工室4之空氣的量。
此外，除了藉由控制閥92的開關控制而調整空氣的流量並進行溫度調整以外，亦可改變由恆溫空氣供給源91所供給之空氣的溫度而進行溫度調整、調整藉由通過排氣口42之控制閥45的開關控制而排氣之空氣的流量以進行溫度調整，再者，亦可將此等加以組合。
又，針對設置於加工室5之溫度測量器41的位置並未被特別限定，例如亦可設置於支撐保持台12之底座構件的外殼、蛇腹13的下方的空間（例如保持台12的導軌）、加工進給單元16、26的導軌16c、26c（圖1）等。
藉由進行如以上般的回饋控制，加工室4內的溫度成為固定，進而可抑制伴隨保持台12的移動或加工之保持台12的溫度上升，並可抑制保持台12的保持面12a的高度位置的變化。
然後，藉由將保持台12的保持面12a的高度位置保持固定，而可精度良好地管理加工單元10與工件2的相對距離，而可提升加工精度。如本實施例，若為車刀切割裝置1，則可防止由車刀切割單元10所導致之切入深度的變化，而可獲得期望的加工精度。
又，與加工室4同樣地，在搬出搬入室6中，亦可藉由從流出口86供給空氣，而可調整搬出搬入室6內的氣體環境溫度。然後，亦可在搬出搬入室6亦設置溫度測量器48，將搬出搬入室6內的溫度回饋至控制器100，而適當控制控制閥92的開關。藉此，不僅可進行加工室4的溫度調整，亦可進行搬出搬入室6的溫度調整，而可進行車刀切割裝置1整體的溫度的調整。
此外，除了加工室4或搬出搬入室6的室內溫度的調整以外，針對加工室4或搬出搬入室6的室內壓力，亦係以成為較加工裝置外更為正壓之方式進行控制。藉此，能防止加工裝置外的灰塵或塵埃等粒子進入加工裝置內而汙染加工裝置內部或工件之疑慮。
接著，如圖1及圖3所示，針對對保持台12、22噴射冷卻流體之冷卻單元30進行説明。
如圖3所示，冷卻單元30係具有流體噴射單元32與流體供給源（空氣源34、冷卻液源36）而構成，所述流體噴射單元32係以沿著保持台12、22的Y軸方向的移動路徑之方式配置多個，所述流體供給源（空氣源34、冷卻液源36）係用於將流體38供給至流體噴射單元32。
如圖3所示，保持台12、22的移動路徑17、27係在切割單元10、20的下方的位置亦即加工區域A1與搬出搬入工件2之搬出搬入區域A2之間，且在各保持台12、22的移動路徑17、27的側邊，以預定的間隔分別配置多個流體噴射單元32。在本實施例中，七個流體噴射單元32分別在車刀研削裝置的X軸方向之外側的位置沿著Y軸方向配置。
各移動路徑17、27中之流體噴射單元32的相反側，亦即，在車刀研削裝置的X軸方向之中央部，以沿著各移動路徑17、27之方式分別設有回收口43、44。
在回收口43、44分別朝向移動路徑17、27側形成有開口部，並將由各流體噴射單元32所噴射之流體38吸收並回收。回收口43、44係透過排氣口42而與排氣源46連接，藉由利用排氣源46所產生之負壓，而吸引並回收流體38。流體38成為霧狀，在回收口43、44的內部中適當地分離成液體與氣體，並被排出至外部。藉由回收口43、44而回收霧狀的流體38，藉此可防止水分附著於裝置的可動部等而生鏽等之不良狀況。此外，回收口43、44的開口部的上下方向的尺寸被設計成可充分地吸引懸浮之霧狀的流體38。圖4所示之面對保持台12之回收口43的開口部43a的上下方向的尺寸為一例，亦可更狹窄。又，回收口43的開口部除了橫越保持台12的移動路徑17（圖3）的整個範圍廣泛地形成以外，亦可僅設於局部的範圍，例如，亦可形成於面對加工區域A1（圖3）之範圍。
各流體噴射單元32係與空氣源34及冷卻液源36連接。各流體噴射單元32具有朝向移動路徑17、27噴射流體之噴射噴嘴，並噴射將所供給之空氣與冷卻液混合而成之雙流體。此外，亦可僅噴射冷卻液而非雙流體。
又，亦可在各流體噴射單元32與空氣源34之間設置渦流管等冷卻管，而使空氣的溫度降低。又，在冷卻液源36（例如，車刀切割裝置外的恆溫水機）中，亦可將冷卻液冷卻至預定的溫度。由各流體噴射單元32所噴射之雙流體的溫度例如設為10℃以下。
藉由如以上般所構成之冷卻單元30，而將流體38連續地供給至保持台12、22的移動路徑17、27，藉此可調整保持台12、22的溫度、移動路徑17、27的周圍的溫度並保持固定，而可提升加工精度。此外，藉由流體38直接地降下至保持台12、22，而可有效率地抑制保持台12、22的溫度上升。
又，亦可根據利用設置於加工室4內之溫度測量器41所測量之溫度，並藉由控制器100，而控制控制閥35、37並調整來自流體供給源（空氣源34、冷卻液源36）的空氣或冷卻液的供給量。又，亦可設成利用控制器100，調整由流體供給源（空氣源34、冷卻液源36）所供給之空氣或冷卻液的溫度。
此外，較佳為藉由調整供給至各流體噴射單元32之空氣的壓力或流量，而在移動路徑17、27的整個區域中，將流體38供給至保持台12、22的保持面整體。
又，如圖4所示，保持台12位於加工區域A1（圖3）時，將由配置於加工區域A1的側邊之流體噴射單元32所供給之流體38朝向工件2的表面2a供給。而且，在藉由車刀輪11的旋轉而進行由車刀工具11a所進行之切割加工之期間，將流體38持續供給至工件2的表面2a，並沖洗切割。又，在此時亦冷卻保持台12。
如此，流體38亦可發揮作為冷卻加工點之冷卻液（加工液）的功能。尤其，針對配置於加工區域A1的側邊之流體噴射單元32，係以流體38效率良好地到達加工點（車刀工具11a的位置）之方式調整噴射噴嘴的角度等。此外，在圖4中，表示工件2為半導體晶圓且將形成於表面2a之凸塊2d（突起電極）進行切割並平坦化之狀況。
又，如圖3所示，保持台12位於搬出搬入區域A2時，亦可停止對保持台12供給流體38、將流體38供給至保持台12的保持面的局部的區域（例如一半的區域）。
又，如圖1及圖3所示，由冷卻單元30所進行之流體38的供給係可在啟動裝置後持續且連續地進行。又，在保持台12被定位於搬出搬入區域A2並進行工件2的搬出搬入時，亦可停止對位於搬出搬入區域A2之保持台12供給流體38，而持續對其他地方供給流體38。此外，在工件2未被保持台12保持之情形中，保持台12係進行在移動路徑往返移動之空轉動作，此時亦持續由冷卻單元30所進行之流體38的供給，藉此可使加工室4內的溫度固定。
1:車刀切割裝置 2:工件 2a:表面 2d:凸塊 4:加工室 4a:隔壁 5:隔壁 6:搬出搬入室 7:底座 8:空氣導入室 10:切割單元 11:車刀輪 11a:車刀工具 12:保持台 12a:保持面 17:移動路徑 20:切割單元 22:保持台 27:移動路徑 30:冷卻單元 32:流體噴射單元 34:空氣源 36:冷卻液源 38:流體 41:溫度測量器 42:排氣口 43:回收口 44:回收口 46:排氣源 48:溫度測量器 81:流入口 84:流出口 86:流出口 91:恆溫空氣供給源 100:控制器 A1:加工區域 A2:搬出搬入區域
圖1係表示本發明之加工裝置的一例亦即車刀切割裝置的構成之圖。 圖2係表示空氣導入室、加工室的內部構造的概要之圖。 圖3係說明對保持台噴射冷卻流體之冷卻單元之圖。 圖4係說明保持台被冷卻之狀況之圖。
1:車刀切割裝置
2:工件
4:加工室
4a:隔壁
5:隔壁
6:搬出搬入室
7:底座
8:空氣導入室
9a,9b:卡匣載置部
10:切割單元
11,21:車刀輪
11a,21a:車刀工具
11k,21k:輪基台
12,22:保持台
13,23:蛇腹
14,24:主軸
15,25:馬達
16,26:加工進給單元
16a,26a:馬達
16b,26b:滾珠螺桿
16c,26c:導軌
18,28:Z軸移動板
20:切割單元
30:冷卻單元
32:流體噴射單元
43:回收口
44:回收口
51,52:卡匣
61:第一搬送單元
62:暫置區域
63:定位機構
64:第二搬送單元
65:第三搬送單元
66:清洗單元
81:流入口
83a,83b:壁面
84:流出口
86:流出口
91:恆溫空氣供給源
92:控制閥
A1:加工區域
A2:搬出搬入區域

Claims (5)

  1. 一種加工裝置，其具有： 加工室，其用於容納保持台與加工單元，該保持台保持工件，該加工單元用於加工保持於該保持台之該工件；以及 空氣導入室，其從恆溫空氣供給源供給空氣， 該加工裝置從該空氣導入室將空氣供給至該加工室，形成由該加工室的室內的上側朝向下側之降流，藉此進行該加工室的溫度調整。
  2. 如請求項1之加工裝置，其中， 在該加工室設有與排氣源連接之排氣口。
  3. 如請求項2之加工裝置，其中， 在該加工室內設有測量該加工室的溫度之溫度測量器， 因應由該溫度測量器所檢測出之溫度，將由該恆溫空氣供給源所供給之該空氣的溫度、由該恆溫空氣供給源所供給之該空氣的流量、以及由該排氣口所排氣之排出空氣的流量中的至少一者進行調整。
  4. 如請求項1至3中任一項之加工裝置，其具備： 冷卻單元，其對於在搬出搬入區域與加工區域之間的移動路徑移動之該保持台噴射冷卻流體，該搬出搬入區域將該工件搬出搬入該保持台，該加工區域以該加工單元進行該工件的加工。
  5. 如請求項1至3中任一項之加工裝置，其中， 該加工單元為具備車刀工具之車刀切割單元，該車刀工具切割被該保持台保持之該工件。
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