JP4481668B2

JP4481668B2 - 切削装置

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Publication number: JP4481668B2
Application number: JP2004026543A
Authority: JP
Inventors: 直子山本; 真樹坂井
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: JP2005222990A; CN1651190A

Description

本発明は，切削装置に関し，さらに詳細には，被加工物に対して切削水を供給しながら，切削ブレードによって被加工物の切削を行なう切削装置に関する。

半導体や電子部品などの被加工物を切削ブレードによって精密に切削する装置として，ダイシング装置と呼ばれる切削装置が知られている。ところで，ダイシング装置では，切削ブレードによって被加工物を切削するため，切削屑（いわゆるコンタミ）が発生する。かかるコンタミを被加工物の表面から排除する方法として，例えば，特許文献１には，切削水を加工点付近や切削ブレードの周囲に噴出させて，コンタミを押し流す方法が開示されている。かかる方法により，切削ブレードの近傍に存在するコンタミを排除することができる。

ところが，上記特許文献１に記載の方法では，切削ブレードの近傍から排除されたコンタミを含んだ切削水がスピンドルハウジングの下面と被加工物との間に流れ込み，そのまま滞留してしまう，という問題があった。即ち，図４に示すように，スピンドルハウジング１２６の下面と被加工物１１２との隙間は非常に狭く形成されるため（例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度），一旦，その隙間に入り込んだ切削水１８０は，その表面張力によってスピンドルハウジング１２６の下面から移動することができない。このため，スピンドルハウジング１２６の下面においては，コンタミが被加工物に付着し易い状態となっていた。

かかる問題に対して，従来のダイシング装置においては，被加工物を切断した後に，被加工物の全体を洗浄し，スピンドルハウジングの下面と被加工物との間に滞留しているコンタミを含んだ切削水を排除する方法が採られていた。このため，スピンドルハウジングの下面と被加工物との間にコンタミを含んだ切削水が滞留して，コンタミが被加工物に付着し易い状態となっていた場合であっても，被加工物上に存在するコンタミは排除されるので，大きな問題とはならなかった。

特開平５−２９４５３号公報

しかしながら，近年において，化合物半導体ウェハや電子部品などが被加工物として使用されるようになると，上記従来の洗浄方法では，被加工物の表面からコンタミを十分に排除できない場合があることが認識された。特に，例えばＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤなどの撮像素子を被加工物とした場合には,被加工物の表面上に大きな凹凸が存在し，さらに材質的にもコンタミが付着し易い物質が使用されているので，一旦，コンタミが被加工物に付着してしまうと，被加工物上に存在するコンタミを容易に排除することができないものとなった。

このようなことから，従来には問題とならなかった被加工物上に存在するコンタミを含んだ切削水が，被加工物にコンタミを付着させる機会を増加させることに繋がることが，新たな問題として取り上げられるようになった。このため，コンタミを含んだ切削水がスピンドルハウジングの下面と被加工物との間に滞留させないようにする方法を開発することが新たな課題として提供された。このとき，スピンドルをＺ軸方向に上昇させて，その都度，被加工物を洗浄する方法も考えられるが，このような方法では，被加工物の切削工程中において，被加工物の切削を頻繁に中断しなければならないため，著しく生産効率を低下させてしまうことになる。

したがって，本発明の目的は，被加工物の切削を中断させることなく，スピンドルハウジングの下面と被加工物との間に滞留しているコンタミを含んだ切削水を排除することが可能な新規かつ改良された切削装置を提供することにある。

上記課題を解決するため，本発明の第１の観点においては，回転スピンドルと，前記回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと，前記回転スピンドルを回転駆動するモータ部とを備えたスピンドルユニットと，前記回転スピンドルの先端部に取り付けられた切削ブレードと，前記切削ブレードの加工点付近に切削水を噴出する切削水供給ノズルとを備え，被加工物に前記切削水供給ノズルで切削水を供給しながら，前記切削ブレードによって前記被加工物の切削を行なう切削装置において，さらに，前記スピンドルユニットの下面には，前記スピンドルハウジングの下面と前記被加工物との間に洗浄水を供給するための洗浄水供給口が設けられている，ことを特徴とする切削装置が提供される。

上記記載の発明では，被加工物の切削を中断することなく，スピンドルハウジングの下面と被加工物との間に滞留しているコンタミを含んだ切削水を排除できるので，コンタミが被加工物に付着する機会が減少される。特に，例えばＣＭＯＳイメージセンサ，あるいはＣＣＤなどの撮像素子などのスピンドルハウジングの下面と被加工物との間にコンタミを含んだ切削水が滞留しやすいものを被加工物とした場合には，コンタミの付着による不良品の発生をより効果的に減少させることができるので，製品歩留まりが向上する。

また，洗浄水を供給する洗浄水供給手段と，前記洗浄水供給手段から供給された洗浄水を前記スピンドルハウジングの内部に導く配管とを有し，前記配管に供給された洗浄水が前記洗浄水供給口から噴出される，如く構成すれば，スピンドル自体の大きさを変えることないので，省スペース化を図ることができる。

また，前記洗浄水供給口は，複数からなる，如く構成すれば，広範囲にわたって，効果的にコンタミを含む切削水を排除することができる。

また，前記洗浄水供給口は，液体と気体からなる２流体を噴出可能な２流体ノズルである，如く構成すれば，液体（例えば切削水）と気体（例えば空気）とが混合されて，２流体ノズルから噴射されるので，被加工物表面の洗浄効果が増大する。

上記記載の発明では，被加工物の切削を中断することなく，スピンドルハウジングの下面と被加工物との間に滞留しているコンタミを含んだ切削水を排除できるので，コンタミが被加工物に付着する機会が減少される。特に，例えばＣＭＯＳイメージセンサ，あるいはＣＣＤなどの撮像素子などのようなスピンドルハウジングの下面と被加工物との間にコンタミを含んだ切削水が滞留しやすいものを被加工物とした場合には，コンタミの付着による不良品の発生をより効果的に減少させることができるので，製品歩留まりが向上する。

本発明においては，被加工物の切削を中断することなく，スピンドルハウジングの下面と被加工物との間に滞留しているコンタミを含んだ切削水を排除できるので，コンタミが被加工物に付着する機会が減少される。特に，被加工物がＣＭＯＳイメージセンサ，あるいはＣＣＤなどの撮像素子などのようなスピンドルハウジングの下面と被加工物との間にコンタミを含んだ切削水が滞留しやすい被加工物ある場合には，コンタミの付着による不良品の発生をより効果的に減少させることができるので，製品歩留まりが向上する。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず，図１に基づいて，第１の実施の形態にかかる切削装置１０の構成について説明する。なお，図１は，第１の実施の形態にかかる切削装置１０の構成を示す斜視図である。

本実施形態にかかる切削装置１０は，図１に示すように，例えば，半導体ウェハ等の被加工物１２を保持するチャックテーブル３０と，チャックテーブル３０に保持された被加工物１２を切削する切削手段２０と，切削手段２０を例えばＹ軸およびＺ軸方向に移動させる切削手段移動手段と，チャックテーブル３０を例えばＸ軸方向に移動させるチャックテーブル移動手段と，切削加工時に切削ブレード２２の加工点付近に切削水を噴出する切削水供給ノズル２８とを備える。かかる切削水供給ノズル２８により，切削ブレード２２の加工点付近に切削水を供給しながら，切削ブレード２２によって被加工物１２の切削が行なわれる。

チャックテーブル３０は，例えば，その上面に真空チャック機構を具備しており，被加工物１２を真空吸着して保持することができる。また，チャックテーブル３０は，例えば，被加工物１２を保持した状態で，電動モータ（図示せず。）によって水平方向に回転することもできる。

このチャックテーブル３０の下方には，チャックテーブル移動手段が設けられている。このチャックテーブル移動手段は，例えば，チャックテーブル３０を略水平に支持するチャック支持部材３２と，基台３９上にＸ軸方向に延長するように配設され，チャックテーブル支持部材３２のＸ軸方向の移動をガイドする一対の第１のガイドレール３４と，Ｘ軸方向に延長するように配設され，チャックテーブル支持部材３２の下部と係合し，第１の電動モータ３８によって回転駆動される第１のボールスクリュー３６とからなる。かかるチャックテーブル移動手段は，第１のボールスクリュー３６を回転させてチャックテーブル支持部材３２を第１のガイドレール３４に沿ってＸ軸方向に移動させることにより，チャックテーブル３０および被加工物１２をＸ軸方向に移動させることができる。

一方，切削手段２０は，例えば，上記チャックテーブル３０より上方に位置するように配設されている。この切削手段２０は，例えば，略リング形状を有する極薄の切削ブレード２２と，Ｙ軸方向に延長するよう配設された回転軸であって，先端部に切削ブレード２２が装着され，他端部に連結された駆動手段である電動モータ２３によって高速回転するスピンドル２４と，このスピンドル２４を回転自在に支持するスピンドルハウジング２６とを備える。なお，以下では,上記電動モータ２３，スピンドル２４及びスピンドルハウジング２６を含めてスピンドルユニット（図２中の符号２１）と称する。かかる切削手段２０は，スピンドル２４の回転駆動力により切削ブレード２２を高速回転させながら被加工物１２に切り込ませることにより，被加工物１２をＸ軸方向に切削して極薄のカーフを形成することができる。なお，本実施形態にかかる「スピンドルの軸方向」は，Ｙ軸方向であり，切削方向であるチャックテーブル３０の移動方向（Ｘ軸方向）および鉛直方向（Ｚ軸方向）の両方向に対して垂直な方向である。

本実施形態にかかるスピンドルユニット２１には，従来と異なり，図２に示すように，スピンドルハウジング２６の下面に，複数本の洗浄水供給口（ノズル）６０ａ，洗浄水供給口６０ａに洗浄水を導く配管６０ｂを有する洗浄水供給ユニット６０が形成されている。かかる洗浄水供給ユニットの構成を図２に基づいて説明する。なお，図２（ａ）は，本実施形態にかかる洗浄水供給ユニットの構成を示す側面図である。図２（ｂ）は，本実施形態にかかる洗浄水供給ユニットの構成を示す正面図である。図２（ｃ）は，本実施形態にかかる洗浄水供給ユニットの構成を示す下面図である。

まず，図２（ａ）に示すように，本実施形態にかかるスピンドルユニット２１には，洗浄水供給ユニット６０がスピンドルハウジング２６の下面に設置されている。かかる洗浄水供給ユニット６０は，被加工物１２に対して（図中下方に向かって）洗浄水を噴出するための洗浄水供給口６０ａと，洗浄水供給口６０ａに洗浄水を導く配管６０ｂとから構成される。本実施形態にかかる洗浄水供給ユニット６０においては，配管６０ｂには，複数の洗浄水供給口６０ａが所定の間隔で設けられている。

また，図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように，本実施形態にかかるスピンドルユニット２１に形成された洗浄水供給ユニット６０においては，例えば３系統の配管６０ｂが形成されており，各配管６０ｂには，洗浄水供給口６０ａが，一定の方向性（例えば，同一方向に同一傾斜）で配置されている。かかる構成により，洗浄水７０は，洗浄水供給口６０ａから一方向に流れを作るように被加工物１２に対して噴出される。

かかる構成により，洗浄水７０は，洗浄水供給口６０ａから被加工物１２に対して一定の方向性を持って直接的に噴射されるので，スピンドルハウジング２６の下面と被加工物１２との間に滞留したコンタミを含んだ切削水を押し流すことができる。このように，スピンドルユニット２１の下面に洗浄水供給口（ノズル）６０ａを設けることにより，最も効率的に，コンタミを含んだ切削水を排除することができる。

なお，本実施形態にかかる洗浄水として，切削水（例えば,純水）を使用することができる。また，その水圧は被加工物上に滞留しているコンタミを含んだ切削水を押し流せる程度の水圧であれば良い。但し，洗浄水の水圧や水量は，被加工物の種類，被加工物の材質，切削速度などの各種切削条件に応じて適宜設定することができる。また，本実施形態においては，洗浄水を洗浄水供給口に導く配管を，スピンドルハウジングの外側に設置した例を挙げているが，スピンドルハウジング内部の空間に設けることができる。このように構成することにより，スピンドルユニット全体の大きさは変わらないので，省スペース化が実現される。また，洗浄水を洗浄水供給口に導く配管に変えて,例えばスリット状の溝を形成することもできる。この場合には,洗浄水の水圧制御が困難となるが，洗浄水供給ユニットの加工が容易になると共に，簡易かつ容易に洗浄水を被加工物に噴射させることができる。したがって，この方法では,水圧制御があまり重要でない被加工物を切削する場合に好適である。

また，このような切削手段２０の一側には，図１に示すように，例えば，切削手段移動機構が設けられている。この切削手段移動機構は，概略的には，例えば，切削手段２０を吊持する吊持部４０と，支持部材５０および第２のガイドレール５４とからなる吊持部支持手段と，第１のボールスクリュー５６及び第２の電動モータ５８とからなる駆動機構と，から構成されている。

より詳細には，支持部材５０は，例えば，略垂直に起立するように配設された門型の金属製の板状部材である。即ち，この支持部材５０は，例えば，略Ｙ軸方向に延長するよう配設された梁部５１と，Ｚ軸方向に延長するように配設され，梁部５１の両端部を支持する２つの支柱部５２とからなる。

梁部５１は，上記チャックテーブル移動手段の第１のガイドレール３４の上部を横切るようにしてＹ軸方向前方（装置正面側）に延長している。この梁部５１は，装置正面側の端部のＹ軸位置が，チャックテーブル３０の装置正面側（Ｙ軸方向前方側）の端部のＹ軸位置と例えば略同一であり，チャックテーブル３０と比べて装置正面側に極端に突出してはいない。

また，この支持部材５０には，例えば，切削手段２０，および吊持部４０のＹ軸方向の移動をガイドする一対の第２のガイドレール５４と，切削手段２０，および吊持部４０をＹ軸方向に移動させる駆動機構である第２の電動モータ５８及び第２のボールスクリュー５６と，が配設されている。この第２のボールスクリュー５６は，吊持部４０の被支持部材４２と係合しており，第２の電動モータ５８によって回転駆動される。また，支持部材５０および第２のガイドレール５４は，吊持部４０をＹ軸方向に移動可能に支持することができる。かかる構成の支持部材５０，第２のガイドレール５４および駆動機構は，第２のボールスクリュー５６を回転させて吊持部４０を第２のガイドレール５４に沿ってＹ軸方向に移動させることにより，吊持部４０によって吊持された切削手段２０をＹ軸方向に移動させ，切削ブレード２２の刃先位置と被加工物１２の切削ラインとを位置合わせすることができる。

また，吊持部４０は，例えば，切削手段２０を上方から吊持する機能と，切削手段２０をＺ軸方向に移動させる機能とを有する。より詳細には，この吊持部４０は，例えば，切削手段２０のスピンドルハウジング２６と連結され，切削手段２０を吊持する吊持部材４１と，上記第２のガイドレール５４によって支持される被支持部材４２と，被支持部材４２に配設され，吊持部材４１および切削手段２０のＺ軸方向の移動をガイドする一対の第３のガイドレール４４と，被支持部材４２に配設され，切削手段２０，および吊持部材４１をＺ軸方向に移動させる駆動機構である第３の電動モータ４８及び第３のボールスクリュー４６と，から構成される。

吊持部材４１は，例えば，切削手段２０の重心を含む領域を吊持して，切削手段２０のバランスを保つようにしてもよいし，或いは，切削手段２０の切削ブレード２２に近い部分を吊持して，吊持部分よりも切削ブレード２２側のスピンドル２４の撓みや振動を効果的に抑制するようにしてもよい。また，第３のボールスクリュー４６は，吊持部材４１と係合しており，吊持部材４１を支持するとともに，第３の電動モータ４８によって回転駆動されて吊持部材４１をＺ軸方向に移動させることができる。

かかる構成の吊持部４０は，第３のボールスクリュー４６を回転させて吊持部材４１を第３のガイドレール４４に沿ってＺ軸方向に移動させることにより，切削手段２０，をＺ軸方向に移動させ，被加工物１２に対する切削ブレード２２の切り込み深さを調整することができる。

上記構成の切削装置１０において，スピンドルユニット２１の下面に形成された洗浄水供給ユニット６０が被加工物１２の表面上に洗浄水を供給しながら被加工物１２を切削加工する状態を図３に示す。図３に示すように，本実施形態にかかる切削装置１０においては，切削ブレード２２が被加工物１２を切削加工する際には，スピンドルユニット２１の下面（即ち，スピンドルハウジング２６の下面）に設けられた洗浄水供給ユニット６０の洗浄水供給口６０aから被加工物１２に対して直接的に洗浄水７０が噴射される。このとき，洗浄水供給口６０ａは，スピンドルハウジング２６の下面と被加工物１２との間に滞留したコンタミを含んだ切削水を一定方向に向かって押し流すので，滞留しているコンタミを含んだ切削水を効果的に排除することができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上記実施形態においては，洗浄水供給口をスピンドルハウジングの下面に配置した例を挙げて説明したが，かかる例には限定されない。スピンドルハウジングの下面と被加工物との間に滞留したコンタミを含んだ切削水を排除できるのであれば，スピンドル下面以外の箇所に配置することもできる。

また，上記実施形態においては，液体噴射をする洗浄水供給口（ノズル）を採用した例を挙げて説明したが，かかる例には限定されない。例えば，液体（切削水）と気体（空気）とを混合して噴射する２流体ノズルを採用することもできる。即ち，スピンドルと被加工物との距離は非常に狭いので，洗浄水供給口から高圧の洗浄水が噴出されると，スピンドルや被加工物が振動して切削加工に悪影響を及ぼす場合がある。このとき，２流体ノズルを使用することにより，液体（切削水）と気体（空気）とが混合されて比較的低い圧力で噴射されるので，スピンドルや被加工物が振動することが防止されると共に,被加工物表面の洗浄効果が増大する。

また，上記実施形態においては，３系統の洗浄水供給用の配管を配置した例を挙げて説明したが，かかる例には限定されない。被加工物の切削条件に応じて，１系統，２系統，あるいは４系統以上の洗浄水供給用の配管を採用することができる。なお，少ない洗浄水供給用の配管を採用すれば，洗浄水供給ユニットの加工が容易になる，という効果もある。

本発明は，切削装置及び切削方法に適用可能であり，さらに詳細には，被加工物に対して切削水を供給しながら，切削ブレードによって被加工物の切削を行なう切削装置および切削方法に適用可能である。

図１は，第１の実施の形態にかかる切削装置の構成を示す斜視図である。図２（ａ）は，本実施形態にかかる洗浄水供給ユニットの構成を示す側面図である。図２（ｂ）は，本実施形態にかかる洗浄水供給ユニットの構成を示す正面図である。図２（ｃ）は，本実施形態にかかる洗浄水供給ユニットの構成を示す下面図である。図３は，第１の実施の形態にかかる切削ユニットがコンタミを含む切削水を排除しながら被加工物を切削する状態を示す斜視図である。従来における切削ユニットのスピンドルユニットの下面と被加工物との間にコンタミを含む切削水が滞留した状態を示す側面図である。

符号の説明

１０切削装置
１２被加工物
２０切削手段
２１スピンドルユニット
２２切削ブレード
２４スピンドル
２６スピンドルハウジング
２８切削水供給ノズル
３０チャックテーブル
４０吊持部
５０支持部材
５１梁部
５２支柱部
５４第２のガイドレール
５６第２のボールスクリュー
５８第２の電動モータ
６０洗浄液供給ユニット
６０ａ供給口
６０ｂ配管
７０洗浄水

Claims

回転スピンドルと，前記回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと，前記回転スピンドルを回転駆動するモータ部とを備えたスピンドルユニットと，前記回転スピンドルの先端部に取り付けられた切削ブレードと，前記切削ブレードの加工点付近に切削水を噴出する切削水供給ノズルとを備え，被加工物に前記切削水供給ノズルで切削水を供給しながら，前記切削ブレードによって前記被加工物の切削を行なう切削装置において，
さらに，前記スピンドルユニットの下面には，スピンドルハウジングの下面と前記被加工物との間に洗浄水を供給するための洗浄水供給口が設けられている，
ことを特徴とする切削装置。
洗浄水を供給する洗浄水供給手段と，前記洗浄水供給手段から供給された洗浄水を前記スピンドルハウジングの内部に導く配管とを有し，前記配管に供給された洗浄水が前記洗浄水供給口から噴出される，
ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
前記洗浄水供給口は，複数からなる，ことを特徴とする請求項２に記載の切削装置。
前記洗浄水供給口は，液体と気体からなる２流体を噴出可能な２流体ノズルである，ことを特徴とする請求項３に記載の切削装置。