JP5415184B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードと、切削ブレードの外周を覆うように配設されたブレードカバーとを備えた切削装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体ウエーハ表面にＩＣやＬＳＩ、固体撮像素子等のデバイスが複数形成される。そして、各デバイスを区分するストリートと呼ばれる分割予定ラインに沿って切削装置でウエーハを切削することで個々のデバイスへと分割される。

切削装置としてはダイサーと呼ばれる切削装置が広く使用されており、ダイサーは切削ブレードを含む切削手段を備えている。切削ブレードは、ダイアモンドやＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の超砥粒を金属や樹脂等で固めて数十〜数百ミクロン程度の厚みとした切刃を有しており、この切削ブレードが３００００ｒｐｍ程度の高速で回転しつつ被加工物へと切り込み、被加工物の一部を切削除去することで、被加工物を分割する。

切削によって生じる加工熱を冷却するためと、切削によって生じる切削屑を被加工物上から排出するために、ダイサーでは加工点（切削ブレードと被加工物とが接触する点）と被加工物上面に切削水を供給しながら切削が行われる。

特に被加工物がＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像デバイスが表面に形成されたウエーハや、光フィルタ、光ピックアップデバイス等の光デバイスが表面に形成された基板である場合には、切削屑がデバイス上に付着するとデバイス不良を引き起こすため、切削屑の付着を防止することが非常に重要視されている。

一度被加工物上に付着して乾燥した切削屑は、その後の洗浄工程では取り除くことが非常に難しいため、特開２００６−２８９５０９号公報に開示されているように、切削中に発生する切削屑を切削水とともに除去する機構や、特開２００６−１５０８４４号公報に開示されているような加工用剤を用いて切削中に切削屑が被加工物上に付着することを防止する方法が提案されている。

特開２００６−２８９５０９号公報 特開２００６−１５０８４４号公報

ところが、特許文献１及び２に開示されたような装置又は方法をもってしても、完全に切削屑の被加工物上への付着を防止することは難しいという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物上への切削屑への付着を防止可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードと、底部に該切削ブレードの先端が突出する開口を有するとともに被加工物の切削時には被加工物と該底部との間に隙間が形成されるブレードカバーとを備えた切削装置であって、該切削ブレードの最下点における該切削ブレードの回転方向を切削ブレード回転方向とするとき、該開口から突出した該切削ブレードの先端を挟むように該切削ブレード回転方向の上流側において該切削ブレードの両面側に配設された一対の噴出口を有し、該噴出口から該切削ブレード回転方向に沿って該切削ブレード回転方向の下流側に向かって液壁を形成する液壁形成液を噴出して、該開口より長く該切削ブレード回転方向に延在する一対の液壁を形成して該隙間を封止する液壁形成手段と、該一対の噴出口の間に配設されて該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段と、該切削ブレードに供給されて該切削ブレードの回転に伴って連れ回る切削液と、該液壁を形成した液壁形成液とが飛散する側に配設され、切削液と液壁形成液とを被加工物上から排出する排出手段と、を具備したことを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、切削装置は、切削ブレードを挟むように切削ブレードの両面側に形成され、液壁形成液を切削ブレード回転方向に案内する一対のガイド壁を更に具備している。

好ましくは、排出手段は吸引手段を含んでいる。

本発明によると、切削ブレードはブレードカバーでほぼ全体が覆われるとともに、切削屑が混入した切削液は液壁によって切削ブレード回転方向下流側に案内され、切削屑が混入した切削液と液壁形成液は排出手段を通じて被加工物上から排出されるため、切削屑が被加工物上に付着することを防止できる。

請求項２記載の発明によると、液壁形成液はガイド壁によって切削ブレード回転方向のみに流出するとともに、ガイド壁は液壁形成液が切削ブレードに衝突して飛散することを防止できる。

請求項３記載の発明によると、吸引手段で強制的に吸引することで、切削屑が混入した切削液及び液壁形成液をより効果的に排出することができる。

切削装置の外観斜視図である。 切削ブレードをスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。 切削ブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。 第１実施形態のブレードカバーの斜視図である。 ウエーハ切削時の第１実施形態のブレードカバーの縦断面図である。 第１実施形態のブレードカバーの底面図である。 図６の７−７線断面図である。 図８（Ａ）は図６の８Ａ−８Ａ線断面図、図８（Ｂ）は図６の８Ｂ−８Ｂ線断面図である。 本発明第２実施形態のブレードカバーの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明第１実施形態の切削装置２の外観を示している。切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

８はウエーハカセットであり、ウエーハカセット８中にはダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。撮像手段２２は可視光線で撮像する通常のカメラの他に赤外線カメラを備えている。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、図３に示すように回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

本実施形態では、切削ブレード２８はブレードカバー５８によりそのほぼ全体が覆われている。５６はウエーハ等の被加工物の切削中に被加工物上面とブレードカバー５８の底部との間をプール液で満たすプール液供給手段であり、本実施形態ではブレードカバー５８の外部に設置されている。プール液供給手段５６は例えばブレードカバー５８に設置する等被加工物上にプール液を供給することができる任意の場所に設置できる。

２５は切削が終了したウエーハＷを洗浄装置２７まで搬送する搬送手段であり、洗浄装置２７では、ウエーハＷを洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥する。

図２を参照すると、ブレードマウント３６がその先端に固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図が示されている。切削手段（切削ユニット）２４のスピンドルハウジング３２中にスピンドル２６が回転可能に収容されている。

ブレードマウント３６は、ボス部３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成される。ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。ブレードマウント３６は、ブレードマウント３６の装着穴をスピンドル２６の図示しない先端小径部及びテーパ部に挿入して、ナット４４をスピンドル２６の先端小径部に形成された雄ねじに螺合して締め付けることにより、スピンドル２６の先端部に取り付けられる。

切削ブレード２８の装着穴５２をブレードマウント３６のボス部３８に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、図３に示すように切削ブレード２８はスピンドル２６に取り付けられる。

切削ブレード２８はハブブレードとよばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にダイアモンド砥粒をニッケルめっきで固定した切刃５０を有する電鋳ブレードである。切削ブレード２８の切刃５０は２０〜３０μｍの厚みを有している。

図４を参照すると、本発明第１実施形態に係るブレードカバー５８の斜視図が示されている。ブレードカバー５８は、第１カバー６０と、第１カバー６０に例えば締結ねじ等により着脱可能に固定される第２カバー６２とから構成される。

ブレードカバー５８は、天井部５８ａと、切削ブレード２８の先端が突出する開口６４を有する天井部５８ａに対向する底部５８ｂと、天井部５８ａと底部５８ｂを連結する側壁部５８ｃとから構成される。

ブレードカバー５８には空間部６６が画成されており、この空間部６６中に切削ブレード２８が挿入され、開口６４から突出される加工点として作用する切削ブレード２８の先端部を除いて切削ブレード２８はブレードカバー５８により覆われる。６５は空間部６６に連通する切削液排出用開口であり、６７はスピンドル２６が挿入されるスピンドル挿入用開口である。

ブレードカバー５８は切削液供給路６８を有しており、切削液供給路６８の一端は切削液供給源７０に接続され、他端には切削ブレード２８が挿入される空間部６６に切削液を噴出する噴出口７２が形成されている。切削液供給路６８、切削液供給源７０及び切削液噴出口７２により切削液供給手段を構成する。

７４は液壁形成液供給路であり、その一端は液壁形成液供給源７６に接続され、他端は空間部６６中に挿入された切削ブレード２８の表裏面両面側に伸長する一対の分岐供給路７４ａ、７４ｂに接続されている。各分岐供給路７４ａ，７４ｂは噴出口７８に接続されている。

図５に最も良く示されるように、ブレードカバー５８の底部５８ｂには、切削ブレード２８を挟むように切削ブレード２８の両面側に形成され、液壁形成液を切削ブレード２８に沿って案内する一対のガイド壁８０が形成されている。

よって、分岐供給路７４ａ，７４ｂの噴出口７８から噴出された液壁形成液は、ブレードカバー５８の開口６４より長く切削ブレード２８に沿って一対の液壁８２を形成し、これらの液壁８２によりブレードカバー５８の底部５８ｂとウエーハＷとの間の隙間を封止する。

８８は排出手段であり、垂直方向に延びる筒体９０と、吸引源９２とから構成される。筒体９０の下端部には開口９０ａが形成されており、吸引源９２を作動すると切削屑が混入した切削液が切削液排出用開口６５を通じて筒体９０内に吸引されるとともに液壁形成液が開口９０ａを通して筒体９０内に吸引され、ウエーハＷ上から排出される。図４に示された排出手段８８は筒体９０が鉛直方向に形成されているが、筒体９０を鉛直方向から傾けるように構成してもよい。

次に、上述した本発明第１実施形態の作用について説明する。被加工物であるウエーハＷは、図１に示すようにダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態でチャックテーブル１８上に吸引保持される。

チャックテーブル１８により保持されたウエーハＷをＸ軸方向に移動して撮像手段２２の直下に移動し、撮像手段２でウエーハＷを撮像して、アライメント手段２０で切削すべきストリートを検出するアライメントを実施する。

このアライメントに基づいて、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、図４の空間部６６内に挿入された切削ブレード２８を矢印Ａ方向に３００００ｒｐｍ程度の高速で回転しつつウエーハＷに切り込ませ、更にチャックテーブル１８を矢印Ｂ方向に加工送りすることにより、位置合わせされたストリートが切削される。

切削ブレード２８によるストリートの切削の際に、切削液噴出口７２から切削ブレード２８の切刃５０に向かって切削液を噴出するとともに、噴出口７８から液壁形成液を噴出して切削ブレード２８の両面側に一対の液壁８２を形成しながら、ウエーハＷのストリートの切削を遂行する。

これと同時に、プール液供給手段５６からプール液８６を供給して、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷとブレードカバー５８の底部５８ｂとの間をプール液８６で充満する。切削液、液壁形成液及びプール液８６としては一般的に純水が使用される。

切削によって発生した切削屑の一部は切削液とともに切削ブレード２８の回転に伴って連れ周り、切削屑を含む切削液はブレードカバー５８の側壁部５８ｃに形成した切削液排出用開口６５を介して排出手段８８の筒体９０内に取り込まれ、吸引源９２の作動により吸引除去される。

更に、噴出口７８から噴出されてガイド壁８０に案内されて切削ブレード２８の両面側に延在する液壁８２を形成した液壁形成液は、吸引源９２を作動することにより開口９０ａを介して筒体９０内に取り込まれ、吸引除去される。

本実施形態によると、切削屑が混入した切削液は、切削ブレード２８の両面側に形成された液壁８２によってスピンドル２６の軸方向に拡散することが防止され、筒体９０の開口９０ａを介して筒体９０内に取り込まれ吸引源９２の作用により吸引除去されるため、切削屑がウエーハＷ上に付着することが防止される。

液壁８２を形成する液壁形成液はガイド壁８０によって排出手段８８側にのみ流出するとともに、ガイド壁８０は液壁８２が切削ブレード２８に衝突して飛散することを防止できる。

また図５に示すように、切削加工中、プール液８６をプール液供給手段５６からウエーハＷの上面に供給することでウエーハＷの上面とブレードカバー５８の底部５８ｂとの間をプール液８６で満たし、切削液に混入せずにウエーハＷ上に残存していた切削屑がウエーハＷ上に固着することが防止される。

更に、液壁形成液が噴出する流速はプール液８６に対して速いため、ベルヌーイ効果によりプール液８６の一部は液壁８２に巻き込まれる。これにより、切削液に混入せずプール液中に浮遊していた切削屑も、液壁形成液に取り込まれてウエーハＷ上から排出できる。

吸引源９２の吸引量が、「切削液の供給量」＋「液壁形成液の供給量」＋「液壁に流入するプール液の量」＜「吸引量」となるように各水量及び吸引量を調整する。吸引源９２による吸引量が不十分な場合には切削屑を十分に吸引除去できず、逆に吸引量が過剰な場合には、ウエーハＷの上面を局所的に乾燥させてしまうため、切削屑がウエーハＷの上面に固着してしまうので、各水量と吸引量の関係を適宜調整することが好ましい。

図９を参照すると、本発明第２実施形態のブレードカバー５８Ａの斜視図が示されている。本実施形態のブレードカバー５８Ａの構成は上述した第１実施形態のブレードカバー５８と概略同様であるが、ブレードカバー５８Ａに接続された排出手段８８Ａの構成が第１実施形態と相違する。 本実施形態の排出手段８８Ａは、切削ブレード２８に供給された切削液が切削ブレード２８の回転に伴って飛散する側に水平に配設された排出路カバー９４から構成される。

本実施形態では、切削屑が混入した切削液はブレードカバー５８Ａの側壁５８ｃに形成した切削液排出用開口６５を介して排出路カバー９４内に取り込まれ、矢印Ｃに示すように排出される。また、液壁８２を形成した液壁形成液も排出路カバー９４内に取り込まれ、矢印Ｃに示すように排出されるため、切削屑がウエーハＷ上に付着することが防止される。

本実施形態では、第１実施形態の吸引源９２を設けずに、切削液が飛散する側に配設された排出路カバー９４で搬出手段８８Ａを構成するため、搬出手段の構成を簡略化することができる。

１８ チャックテーブル
２４ 切削手段（切削ユニット）
２８ 切削ブレード
５６ プール液供給手段
５８，５８Ａ ブレードカバー
６８ 切削液供給路
７４ 液壁形成液供給路
８０ ガイド壁
８２ 液壁

Claims (4)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードと、底部に該切削ブレードの先端が突出する開口を有するとともに被加工物の切削時には被加工物と該底部との間に隙間が形成されるブレードカバーとを備えた切削装置であって、
   該切削ブレードの最下点における該切削ブレードの回転方向を切削ブレード回転方向とするとき、該開口から突出した該切削ブレードの先端を挟むように該切削ブレード回転方向の上流側において該切削ブレードの両面側に配設された一対の噴出口を有し、該噴出口から該切削ブレード回転方向に沿って該切削ブレード回転方向の下流側に向かって液壁を形成する液壁形成液を噴出して、該開口より長く該切削ブレード回転方向に延在する一対の液壁を形成して該隙間を封止する液壁形成手段と、
   該一対の噴出口の間に配設されて該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段と、
   該切削ブレードに供給されて該切削ブレードの回転に伴って連れ回る切削液と、該液壁を形成した液壁形成液とが飛散する側に配設され、切削液と液壁形成液とを被加工物上から排出する排出手段と、
   を具備したことを特徴とする切削装置。
2. 該切削ブレードを挟むように該切削ブレードの両面側に形成され、液壁形成液を該切削ブレード回転方向に案内する一対のガイド壁を更に具備した請求項１記載の切削装置。
3. 該排出手段は吸引手段を含んでいる請求項１又は２記載の切削装置。
4. 切削液及び液壁形成液は純水から構成される請求項１〜３の何れかに記載の切削装置。

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