TWI788524B - 加工裝置的水溫設定方法 - Google Patents

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Abstract

[課題] 防止在心軸單元產生熱應變，俾以在半導體晶圓等被加工物施行高精度的加工。 [解決手段] 本發明之加工裝置(1)的水溫設定方法係使裝設有加工具(60)的心軸(611)作高速旋轉且對加工具(60)供給加工水而將保持平台(30)所保持的被加工物(W)進行加工之加工裝置(1)的水溫設定方法，其係考慮到因加工具(60)的高速旋轉而由加工具(60)飛散的加工水氣化所致之溫度降低，將供給至加工具(60)的加工水的設定溫度，調整為高於將使心軸(611)作高速旋轉的心軸單元(61)冷卻的心軸冷卻水的設定溫度。

Description

加工裝置的水溫設定方法
本發明係關於設定被供給至加工裝置之各部的水的溫度的方法。
以將保持平台所保持的晶圓作高速旋轉的切削刀一邊供給切削水一邊切割的切削裝置係具備有：具有使在前端裝設有切削刀的心軸作高速旋轉的馬達的心軸單元。此外，為防止因心軸單元的熱所造成的故障等，必須要有一種定溫水供給裝置，其係具備有：將馬達所發生的熱去除且將心軸單元形成為設定溫度的冷卻水回路；及將進行切削屑的洗淨去除及加工點的冷卻的切削水，以設定溫度供給至切削刀的切削水回路(參照例如專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-127343號公報
(發明所欲解決之課題)
心軸單元係具備有將馬達的熱去除的冷卻套管，冷卻水回路係對冷卻套管流通冷卻水而由馬達去除熱。接著，原本因馬達的熱而溫度變高的冷卻水係以冷卻水回路所具備的冷卻手段予以冷卻，而在冷卻水回路內作循環。
在切削加工中，由於切削刀作高速旋轉，因此被供給至切削刀的切削水因切削刀的離心力而飛散且氣化。藉由該氣化熱，切削刀係被放熱且溫度下降。因此，在以冷卻水透過冷卻套管而被冷卻的心軸單元、與被供給切削水的切削刀及其周圍產生溫度差，且在心軸單元產生熱應變。接著，該熱應變對晶圓施加所希望的高精度加工時，會造成不良影響。
因此，本發明之目的在提供一種可防止在心軸單元產生熱應變，俾以對半導體晶圓等被加工物施行所希望的加工的加工裝置的溫度設定方法。 (解決課題之手段)
藉由本發明，提供一種加工裝置的水溫設定方法，其係使裝設有加工具的心軸作高速旋轉且對該加工具供給加工水而將保持平台所保持的被加工物進行加工之加工裝置的水溫設定方法，其係考慮到因該加工具的高速旋轉而由該加工具飛散的加工水氣化所致之溫度降低，將供給至該加工具的加工水的設定溫度，調整為高於將使心軸作高速旋轉的心軸單元冷卻的心軸冷卻水的設定溫度。 (發明之效果)
藉由本發明之加工裝置的水溫設定方法，考慮到因加工具的高速旋轉而由加工具飛散的加工水氣化所致之溫度降低，將供給至加工具的加工水的設定溫度，調整溫度為高於將使心軸作高速旋轉的心軸單元冷卻的心軸冷卻水的設定溫度，藉此在因冷卻水所致之冷卻與因切削水所致之冷卻不會產生溫度差而可抑制心軸單元的熱應變，可對被加工物以高精度施行所希望的加工。
圖1係顯示實施本發明之水溫設定方法的加工裝置1的各構成，亦即冷卻水回路2、加工水回路4、及加工手段6的構造的模式圖。其中，在本實施形態中，加工裝置1係對被吸引保持在保持平台30的被加工物W，以作為加工具的切削刀60施行切削加工的切削裝置，惟並非限定於該例，若為使用由冷卻水回路2被供給的心軸冷卻水、及由加工水回路4被供給的加工水的構成即可，亦可為例如在心軸的前端部分透過架座等而固定有研削輪的研削裝置等。
加工手段6係至少具備有例如：具備被旋轉驅動的心軸611的心軸單元61；被裝設在心軸611的前端，切削被加工物W的加工具60；對加工具60與被加工物W的接觸部位(加工點)噴射加工水的一對加工水噴嘴62。接著，加工手段6係可朝Y軸方向分級進給，此外，可朝Z軸方向切入進給。
如圖1所示，心軸單元61係具備有以Y軸方向水平延伸的心軸殼體610，在心軸殼體610中係可旋轉地收容有具備Y軸方向的軸心的心軸611。心軸611的前端部係由心軸殼體610朝-Y方向側突出而可固定加工具60。
例如，在心軸殼體610內的心軸611的後端側係連結有旋轉驅動心軸611的馬達612。馬達612係具備有例如：被裝設在心軸611的轉子、及被配設在轉子的外周側的定子線圈，藉由對定子線圈施加電壓，轉子作旋轉，使裝設有轉子的心軸611旋轉。接著，在馬達612的定子線圈的外周側，係以例如圍繞馬達612全體的方式安裝有冷卻套管613。冷卻套管613係由冷卻水流入口613a流入的冷卻水通過形成在其內部的流路且由冷卻水流出口613b流出，藉此可將所圍繞的馬達612冷卻。其中，馬達612及冷卻套管613的構成並非為限定於本實施形態者。
加工具60係例如以樹脂或陶瓷等適當的黏結材固定鑽石磨粒等而成型為環狀的墊圈型切削刀，藉由未圖示的架座凸緣等，被固定在心軸611的前端部分。其中，加工具60亦可為具備有：形成為圓盤狀的金屬製基台；及固定在基台的外周部的切刃的輪轂刀。
一對加工水噴嘴62係將加工具60的下部夾著加工具60而以X軸方向彼此平行延伸。在一對加工水噴嘴62之與加工具60的側面下部相對向的位置係以X軸方向整列設有複數噴射加工水的噴射口620，藉由複數噴射口620，由Y軸方向兩側朝向加工具60與被加工物W的接觸部位噴射加工水，進行該接觸部位的冷卻及洗淨。 對加工具60供給加工水的噴嘴並非限定於上述一對加工水噴嘴62，亦可另外配設有由加工具60的刀外周方向朝向加工具60供給加工水的加工水噴嘴。
例如，外形為圓形的保持平台30係具備有：由多孔構件等所成且吸引保持被加工物W的保持面30a。在保持面30a係連通有真空發生裝置等未圖示的吸引源，吸引源進行作動而衍生出來的吸引力被傳達至載置有被加工物W的保持面30a，藉此保持平台30係可在保持面30a上吸引保持被加工物W。接著，保持平台30係藉由被配設在其下方的旋轉手段34，可繞著Z軸方向的軸心旋轉，並且可朝X軸方向切削進給。
加工裝置1係具備有用以防止在切削加工時被供給至加工具60的加工水及所發生的切削屑飛散至裝置外部的加工室12，形成為保持平台30的全體、及加工手段6的一部分被收容在該加工室12內的狀態。冷卻水回路2及加工水回路4係位於加工室12的外部。其中，加工手段6亦可其全體被收容在加工室12內。
加工水回路4係具備有蓄存純水等加工水的水源40，該水源40係藉由例如由金屬配管及具可撓性的管材等所成之加工水流路49而連通於一對加工水噴嘴62。在加工水流路49上，由水源40朝向成為下游側的一對加工水噴嘴62依序配設有：第2槽41、第2泵42、及第2溫度調節手段43。
在第2槽41係貯存有由水源40被供給的加工水，第2槽41內的加工水係藉由第2泵42，由第2槽41朝向一對加工水噴嘴62被送水。由一對加工水噴嘴62被噴射且進行加工具60與被加工物W的接觸部位的冷卻及洗淨的加工水係例如由保持平台30上流下，透過未圖示的水箱及排水管等而被排水至加工室12外部。 第2溫度調節手段43係由冷卻器單元等第2冷卻手段431、及第2加熱器432所成，將第2冷卻手段431的冷卻與第2加熱器432的加熱加以組合而將加工水調節為預定溫度。
冷卻水回路2係心軸冷卻水(以下設為冷卻水)作循環的回路，具備有：將冷卻套管613的冷卻水流出口613b、與貯有水的第1槽21相連通的冷卻水返路292；及將第1槽21與冷卻套管613的冷卻水流入口613a相連通的冷卻水往路291。第1槽21內的冷卻水係藉由被配設在冷卻水往路291上的第1泵22，朝向冷卻套管613被送水。
在冷卻水往路291上之比第1泵22更為下游側係配設有第1溫度調節手段23，第1溫度調節手段23係由：冷卻器單元等第1冷卻手段231、及第1加熱器232所成，將第1冷卻手段231的冷卻與第1加熱器232的加熱加以組合而將冷卻水調節為預定溫度。
加工裝置1係具備有：由CPU或記憶體等記憶元件等所構成且統括控制加工裝置1之各部的控制手段9，控制手段9係包含有：第1溫度設定部91、及第2溫度設定部92。第1溫度設定部91係透過無線或有線的第1通訊路徑911，可對第1溫度調節手段23送出用以進行冷卻水之溫度設定的控制訊號。第2溫度設定部92係透過無線或有線的第2通訊路徑921，可對第2溫度調節手段43送出用以進行加工水之溫度設定的控制訊號。
以下說明實施本發明之水溫設定方法，使用圖1所示之加工裝置1來切削被加工物W的情形。 被保持在保持平台30的被加工物W係例如外形為圓形板狀的半導體晶圓，朝向上側的被加工物W的表面Wa係在藉由分割預定線被區劃的格子狀區域形成有複數元件。被加工物W的背面Wb係被貼著未圖示的切割膠帶而予以保護。其中，被加工物W並非為限定於本實施形態所示之例者。
被保持在保持平台30的被加工物W朝-X方向(紙面裡側)被進給，並且檢測切入加工具60的分割預定線的位置。之後，加工手段6以Y軸方向移動，進行分割預定線與加工具60的Y軸方向的對位。
加工手段6下降至例如將被加工物W進行全切割的預定高度位置。此外，馬達612使心軸611作高速旋轉，被固定在心軸611的加工具60伴隨心軸611的旋轉作高速旋轉。接著，保持平台30以預定的切削進給速度更加朝-X方向被送出，藉此加工具60切入至被加工物W，沿著分割預定線切削被加工物W。
為了將因馬達612旋轉驅動心軸611所發生的熱由心軸單元61去除，在冷卻水回路2被通入冷卻水。亦即，由第1槽21，藉由第1泵22被傳送冷卻水。接著，控制訊號由第1溫度設定部91被送出至第1溫度調節手段23，以在通過第1溫度調節手段23後在冷卻水往路291流通的冷卻水成為預定的設定溫度T1(例如22℃)的方式，在第1溫度調節手段23，使冷卻水作溫度調節。因此，心軸單元61係藉由設定溫度T1的冷卻水所通過的冷卻套管613予以冷卻。通過冷卻套管613後的冷卻水係吸收馬達612的熱而加溫，通過冷卻水返路292而返回至第1槽21。接著，返回至第1槽21之後，藉由第1泵22而被送出至第1溫度調節手段23側，以第1溫度調節手段23被冷卻至設定溫度1，藉此再次作為心軸單元61的冷卻用的冷卻水而被再利用。
在切削加工中，被蓄存在第2槽41的加工水通過加工水流路49而被供給至一對加工水噴嘴62，由一對加工水噴嘴62的噴射口620被噴射至加工具60與被加工物W的加工點(接觸部位)，進行加工點的冷卻／洗淨。 被供給至該加工點的加工水係藉由從作高速旋轉的加工具60所受到的離心力，在該加工點，或伴同加工具60而遠離加工點的部位，由加工具60飛散且氣化。接著，加工水氣化時，加工室12內的加工具60的表面的熱被奪取且被冷卻(例如溫度下降1～2℃)。接著，已奪取熱的加工水係被排水至加工室12外部，因此加工室12內係連同加工具60一起被冷卻。藉此，若在心軸單元61之位於加工室12內的部分與心軸單元61之位於加工室12外的部分(藉由冷卻套管613被冷卻的部分)產生溫度差，會在心軸單元61全體產生熱應變。此係即使在心軸單元61全體被收容在加工室12內的情形下，亦因在心軸單元61之更接近加工具60的部分與接近以冷卻套管613予以冷卻的馬達612的部分產生溫度差，而會在心軸單元61全體產生熱應變。
因此，進行加工水的上述供給時，實施本發明之水溫設定方法且加工水被調整溫度。亦即，考慮到因伴隨加工具60的高速旋轉的加工水氣化所致之溫度降低，相較於將使心軸611作高速旋轉的心軸單元61冷卻的心軸冷卻水的設定溫度T1，將供給至加工具60的加工水的設定溫度調節為高1～2℃的預定的溫度T2。亦即，在本實施形態中，控制訊號由第2溫度設定部92被送出至第2溫度調節手段43，以在通過第2溫度調節手段43後，在加工水流路49流通的加工水成為預定的設定溫度T2(例如24℃)的方式，在第2溫度調節手段43使加工水被調節溫度。其中，設定溫度T2亦可為23℃。
藉此，即使由一對加工水噴嘴62的噴射口620被噴射至加工具60與被加工物W的加工點的設定溫度T2的加工水氣化，而心軸單元61之位於加工室12內的部分的溫度下降，與心軸單元61之位於加工室12外的部分的溫度差幾乎不會發生，因此在心軸單元61全體產生熱應變的情形會消失。結果，可對被加工物W施行高精度的切削加工。
其中，本發明之水溫設定方法並非為限定於上述實施形態者，此外，關於所附圖式所圖示之加工裝置1的各構成，亦非限定於此，可在可發揮本發明之效果的範圍內作適當變更。
1‧‧‧加工裝置 12‧‧‧加工室 2‧‧‧冷卻水回路 21‧‧‧第1槽 22‧‧‧第1泵 23‧‧‧第1溫度調節手段 231‧‧‧第1冷卻手段 232‧‧‧第1加熱器 291‧‧‧冷卻水往路 292‧‧‧冷卻水返路 4‧‧‧加工水回路 40‧‧‧水源 41‧‧‧第2槽 42‧‧‧第2泵 43‧‧‧第2溫度調節手段 431‧‧‧第2冷卻手段 432‧‧‧第2加熱器 49‧‧‧加工水流路 6‧‧‧加工手段 60‧‧‧加工具(切削刀) 61‧‧‧心軸單元 610‧‧‧心軸殼體 611‧‧‧心軸 612‧‧‧馬達 613‧‧‧冷卻套管 613a‧‧‧冷卻水流入口 613b‧‧‧冷卻水流出口 62‧‧‧一對加工水噴嘴 620‧‧‧噴射口 30‧‧‧保持平台 30a‧‧‧保持面 34‧‧‧旋轉手段 9‧‧‧控制手段 91‧‧‧第1溫度設定部 911‧‧‧第1通訊路徑 92‧‧‧第2溫度設定部 921‧‧‧第2通訊路徑 W‧‧‧被加工物 Wa‧‧‧被加工物W的表面 Wb‧‧‧被加工物W的背面
圖1係顯示構成加工裝置的冷卻水回路、加工水回路、及心軸單元的模式圖。
1‧‧‧加工裝置
12‧‧‧加工室
2‧‧‧冷卻水回路
21‧‧‧第1槽
22‧‧‧第1泵
23‧‧‧第1溫度調節手段
231‧‧‧第1冷卻手段
232‧‧‧第1加熱器
291‧‧‧冷卻水往路
292‧‧‧冷卻水返路
4‧‧‧加工水回路
40‧‧‧水源
41‧‧‧第2槽
42‧‧‧第2泵
43‧‧‧第2溫度調節手段
431‧‧‧第2冷卻手段
432‧‧‧第2加熱器
49‧‧‧加工水流路
6‧‧‧加工手段
60‧‧‧加工具(切削刀)
61‧‧‧心軸單元
610‧‧‧心軸殼體
611‧‧‧心軸
612‧‧‧馬達
613‧‧‧冷卻套管
613a‧‧‧冷卻水流入口
613b‧‧‧冷卻水流出口
62‧‧‧一對加工水噴嘴
620‧‧‧噴射口
30‧‧‧保持平台
30a‧‧‧保持面
34‧‧‧旋轉手段
9‧‧‧控制手段
91‧‧‧第1溫度設定部
911‧‧‧第1通訊路徑
92‧‧‧第2溫度設定部
921‧‧‧第2通訊路徑
W‧‧‧被加工物
Wa‧‧‧被加工物W的表面
Wb‧‧‧被加工物W的背面

Claims (1)

  1. 一種加工裝置的水溫設定方法，其係使裝設有加工具的心軸作高速旋轉且對該加工具供給加工水而將保持平台所保持的被加工物進行加工之加工裝置的水溫設定方法，其係以因該加工具的高速旋轉而由該加工具飛散的加工水氣化所致之該加工具的溫度降低份，將供給至該加工具的加工水的設定溫度，調整為高於將使心軸作高速旋轉的心軸單元冷卻的心軸冷卻水的設定溫度。
TW108105374A 2018-02-20 2019-02-19 加工裝置的水溫設定方法 TWI788524B (zh)

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