JP2012000702A - 切削加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削ブレードの半径方向外側から切削ブレードの周縁に向けて切削液を供給するノズルの角度調整を容易にできる切削加工装置を提供すること。
【解決手段】図示しないブレードカバーに装着される第１の外周切削液供給手段１２をノズル体回転支持軸４８と雌ネジ部４９を有する本体ブロック４０と、噴射部５３および、カム穴５６が形成されたカム板５５を周面に有する回転調整ノズル体５０と、雌ネジ部４９に螺合してカム板５５との位置関係とにより回転調整ノズル体５０の回転位置を調整する調整用ネジ６０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のワークを切削する切削加工装置に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウェーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、各領域を所定のストリート（切断ライン）に沿って切断することにより個々の半導体チップを製造している。このように半導体ウェーハを切断する精密切削加工装置、例えばダイシング装置においては、高速回転するスピンドルの先端部に装着された切削ブレードを用いて、半導体ウェーハ等の被加工物を切削する。このようなダイシング装置では、切削ブレードの外周を覆うようにブレードカバーが配設されている。このブレードカバーには、切削ブレードや加工点を冷却したり、切削屑を押し流したりするために、切削ブレードの両側面（Ｙ軸方向前面および背面）側から切削液を供給する一対の側面ノズル（ブレードクーラノズル）が設けられている。そして、切削ブレードの外周面に対して半径方向外側から切削液を供給する外周ノズル（シャワーノズル）が設置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この外周ノズルは、通常、切削ブレードの外周面と対向するように切削方向前方に配設されている。

特開２００６−１８７８４９号公報

しかしながら、上記の外周ノズルを設置する場合、切削ブレードに対して最も適した状態で切削水を供給するために、外周ノズルを様々な角度となるように調整する必要があるが、外周ノズルの精密な角度合わせを行うことは作業が煩雑であり改善が求められていた。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、切削ブレードの半径方向外側から切削ブレードの周縁に向けて切削液を供給するノズルの角度調整を容易にできる切削加工装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる切削加工装置は、ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを、Ｙ方向を回転軸として回転する円盤状の切削ブレードで加工する切削加工手段と、該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段と、を含む切削装置であって、該切削液供給手段は、該切削ブレードの半径方向外周側から該切削ブレードへ向けて該切削液を噴射する噴出部、および該噴出部が形成された回転部を有するノズルと、該ノズルの該回転部をＹ方向を回転軸として回転可能に支持するノズル支持部と、該回転部の回転角度を調整する角度調整部と、を有し、該角度調整部は、該回転部の外周に形成された、該回転部の回転に対する半径方向外側へ高さを有し、該回転部の回転軸に対して螺旋を描くように形成された板部と、該板部上に、該回転部の回転軸に対して円弧状に形成された貫通穴と、該板部材の該貫通穴に貫通する貫通部、および該貫通部の両端に形成され該貫通部が該貫通穴に貫通した状態で該板部を両側から挟むフランジ、およびＹ方向を回転軸とする雄ネジ部が形成されたシャフトと、該雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が該貫通穴へ対応する位置に形成されたシャフト支持部と、を有し、該シャフト支持部の該雌ネジ部に螺合された該雄ネジ部を回転させ、該フランジ部を該Ｙ方向に進退移動させることによって該フランジと該板部が摺動し、該回転部がＹ方向を回転軸として回動することを特徴とする。

この発明によれば、切削ブレードの半径方向外側から切削ブレードの周縁に向けて切削液を供給するノズルの角度調整を容易にできる切削加工装置を実現することができる。

図１は、この発明の実施の形態に係る切削加工装置の斜視図である。 図２は、この発明の実施の形態に係る切削加工装置における切削加工手段の斜視図である。 図３は、この発明の実施の形態に係る切削加工装置における切削液供給手段の分解斜視図である。 図４−１は、調整用ネジ支持板部から貫通部までの距離が最も長い状態における回転調整ノズル体と調整用ネジを示す平面図である。 図４−２は、調整用ネジ支持板部から貫通部までの距離が中程度に長い状態における回転調整ノズル体と調整用ネジを示す平面図である。 図４−３は、調整用ネジ支持板部から貫通部までの距離が最も短い状態における回転調整ノズル体と調整用ネジを示す平面図である。 図５は、図４−１に示す状態における切削液供給手段をＹ方向から見た状態を示す側面図である。 図６は、図４−２に示す状態でかつ本体ブロックを第１のブレードカバーに対して下側へ移動させた状態において、切削液供給手段をＹ方向から見た状態を示す側面図である。

以下に、本発明を実施するための形態である切削加工装置について図面を参照して説明する。但し、図面は模式的なものを含み、図面相互間において互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１に示すように、本実施の形態にかかる切削加工装置１は、シリコンウェーハでなるワーク２を保持する保持手段としてのチャックテーブル３と、チャックテーブル３に保持されたワーク２を切削加工する第１の切削加工手段４および第２の切削加工手段５とを備える。

図１に示すように、チャックテーブル３は、ワーク２の位置固定が可能であり、載置面上にワーク２を吸着して保持する図示しない吸着手段が設けられている。チャックテーブル３側は、装置基盤１Ａ上にＸ方向に沿って形成された一対のガイドレール１Ｂ，１Ｃに案内されるようになっており、装置基盤１Ａ上に設けられたパルスモータ１４で同軸的に回転するボールネジ１５に螺合してＸ方向へ進退移動できるようになっている。

本実施の形態にかかる切削加工装置１は、チャックテーブル３の上方をＹ方向に横切る門型形状に形成され、かつ装置基盤１Ａに立設された固定ベース１６を備える。この固定ベース１６には、第１の切削加工手段４が設けられた第１の昇降プレート１７を支持する第１の支持ベース１８と、第２の切削加工手段５が設けられた第２の昇降プレート１９を支持する第２の支持ベース２０とが設けられている。これら第１の支持ベース１８側と第２の支持ベース２０は、固定ベース１６にＹ方向（幅方向）に沿って形成された一対の平行なガイドレール２１Ａ，２１ＢによりＹ方向に案内されるようになっている。

図１に示すように、第１の支持ベース１８には、Ｚ方向（上下方向）に沿って一対のガイドレール２２Ａ，２２Ｂが形成され、第２の支持ベース２０にも、Ｚ方向（上下方向）に沿って一対のガイドレール２３Ａ，２３Ｂが形成されている。第１の支持ベース１８に形成された一対のガイドレール２２Ａ，２２Ｂには、第１の昇降プレート１７がＺ方向に案内されるようになっている。第２の支持ベース２０に形成された一対のガイドレール２３Ａ，２３Ｂには、第２の昇降プレート１９がＺ方向に案内されるようになっている。これら第１の昇降プレート１７および第２の昇降プレート１９は、パルスモータ２４，２５、ボールネジ２６，２７によりＺ方向に駆動されるようになっている。

図２に示すように、第１の切削加工手段４は、円盤状の第１の切削ブレード６と、この第１の切削ブレード６に同軸的に回転するように設けられ、この第１の切削ブレード６を回転駆動する第１のスピンドル７と、第１の切削ブレード６を覆う第１のブレードカバー８とを備える。図１に示すように、第２の切削加工手段５は、図示しない円盤状の第２の切削ブレードと、この第２の切削ブレードを回転駆動する第２のスピンドル９と、第２の切削ブレードを覆う第２のブレードカバー１０と、を備える。

図２に示すように、第１のブレードカバー８には、第１のブレード６の両面側に切削液を供給する一対の第１の側面ノズル１１と、第１のブレード６の外周面に切削液を供給する第１の外周切削液供給手段１２が設けられている。図１に示すように、第２のブレードカバー１０においても同様に、図示なし一対の第２の側面ノズルと、図示しない第２のブレードの外周面に切削液を供給する第２の外周切削液供給手段１３が設けられている。

第１のスピンドル７および第２のスピンドル９の軸心、すなわち切削ブレードの回転軸は、割り出し送り方向となるＹ方向（第１の切削ブレード６と第２の切削ブレードとが互いに接近離反する方向）と平行をなすように設定されている。ここで、第１の切削ブレード６と図示しない第２の切削ブレードはＹ方向において互いに向き合うように配置され、フェイシングダイサとして構成されている。また、これら第１の切削ブレード６と図示しない第２の切削ブレードは、デュアルカット用に同種であってもよいし、また、ステップカット用に異種であってもよい。

上述のように、第１の切削加工手段４と第２の切削加工手段５は、互いに対向して配置されて向きが逆であることを除いて、略同様の構成であるため、以下、第１の切削加工手段４における第１の側面ノズル１１および第１の外周切削液供給手段１２について説明し、第２の切削加工手段５における第２の側面ノズルや第２の外周切削液供給手段１３の構成の説明は省略する。

図２に示すように、一対の第１の側面ノズル１１は、第１のブレードカバー８のＸ方向の一方側の端部に取り付けられ、第１の切削ブレード６を挟むように両側に配置されている。この第１の側面ノズル１１は、図示しない切削液供給配管に接続される、第１のブレードカバー８の端部に固定された固定部１１Ａと、第１の切削ブレード６の下端部側方位置まで延在されたノズル形成パイプ１１Ｂとでなる。なお、図２に示すように、ノズル形成パイプ１１Ｂの先端部における第１の切削ブレード６に対向する部分に図示しないノズルが開口されている。図２に示す矢印ｗは、ノズル形成パイプ１１Ｂの先端部から噴出された切削液を示す。

図２および図３に示すように、第１の外周切削液供給手段１２は、本体ブロック４０と、ノズルとしての回転調整ノズル体５０と、シャフトしての調整用ネジ６０と、を備えている。

図２および図３に示すように、本体ブロック４０は、所定間隔を隔てて互いに平行をなす、ノズル支持部としてのノズル支持板部４２とこのノズル支持板部４２より短いシャフト支持部としての調整用ネジ支持板部４３が、直方体形状のブロック部４１の下端部に一体に延在するように形成されている。すなわち、ブロック部４１の下方に延びるノズル支持板部４２と調整用ネジ支持板部４３とでは、調整用ネジ支持板部４３の方が短くなっている。調整用ネジ支持板部４３と調整用ネジ６０とは、角度調整部を構成している。

ブロック部４１には、上下方向に長い一対の長穴４４がＹ方向に所定間隔を隔てて形成されている。なお、これら長穴４４は、ブロック部４１をＸ方向に貫通して形成されている。また、ノズル支持板部４２の下部には、調整用ネジ支持板部４３側へ向けて（Ｙ方向に沿って）ノズル体回転支持軸４８が突設されている。なお、このノズル体回転支持軸４８は、後述する回転調整ノズル体５０の回転軸を通る回転支持軸嵌合口５２に嵌合されている。このとき、調整用ネジ支持板部４３は、回転調整ノズル体５０の回転に干渉しないように設定されている。

図３に示すように、ブロック部４１、ノズル支持板部４２、およびノズル体回転支持軸４８には、切削液が内部を通る二点鎖線で示す切削液流通路４７が形成されている。ブロック部４１の上端における切削液流通路４７の上端部には、連結用継ぎ手４５が接続用ナット４６を用いて取り付けられている。この連結用継ぎ手４５には、図示しない配管が接続されてノズル体回転支持軸４８側へ切削液が供給されるようになっている。なお、ノズル体回転支持軸４８から回転調整ノズル体５０への切削液の供給は、周知のスイベルジョイント構造などを用いてなされるようになっている。

回転調整ノズル体５０は、略円柱形状をなし、回転軸を通る中心は回転支持軸嵌合口５２が貫通して形成されている回転部５１と、この回転部５１の周面に回転軸と平行をなすように形成された、切削液を噴射する噴射部５３と、回転部５１の周面に取付基部５４を介して設けられた板部としてのカム板５５を備えている。上述のように、回転調整ノズル体５０は、ノズル支持板部４２に突設されたノズル体回転支持軸４８が回転支持軸嵌合口５２に嵌合されるように装着され、回転可能となっている。このとき、ノズル体回転支持軸４８から回転調整ノズル体５０への切削液の供給は、周知のスイベルジョイント構造により供給され、ノズル体回転支持軸４８内に形成されている切削液流通路４７は、回転部５１内の図示しない流路を介して噴射部５３へ導かれるようになっている。図５および図６に示すように、噴射部５３は、第１の切削ブレード６の半径方向外周側からこの切削ブレード６へ向けて切削液ｗを噴射するようになっている。

図３に示すように、カム板５５は、回転部５１の外周に形成され、回転部５１の回転に対する半径方向外側へ高さを有し、回転部５１の回転軸に対して螺旋を描くように形成されている。図５および図６に示すように、このカム板５５には、回転部５１に対して回転軸方向から見ると円弧状に形成された貫通穴としてのカム穴５６が形成されている。

調整用ネジ６０は、本体ブロック４０の調整用ネジ支持板部４３に形成された雌ネジ部４９に螺合されている。調整用ネジ６０は、雌ネジ部４９に螺合された状態で、回転調整ノズル体５０のカム穴５６に対応するように設定されている。図３に示すように、調整用ネジ６０は、六角レンチにより調整する調整用凹部６１Ａが形成された頭部６１と、雌ネジ部４９に螺合する雄ネジ部６２と、雄ネジ部６２よりも細く形成されてカム穴５６に挿入される貫通部６３と、貫通部６３の端部に形成され雄ネジ部６２と同等の径寸法のフランジ部６４と、を備えて形成されている。

このように、調整用ネジ６０においては、カム穴５６に挿入される貫通部６３を貫通部６３より径の大きい雄ネジ部６２とフランジ部６４とで挟むことにより、調整用ネジ６０がカム板５５から外れないような構造となっている。

図４−１〜図４−３に示すように、この実施の形態では、調整用ネジ支持板部４３の雌ネジ部４９に螺合された調整用ネジ６０の頭部６１の調整用凹部６１Ａに六角レンチを当てて回動させることにより、雄ネジ部６２が回転することに伴い、貫通部６３が軸方向に進退移動し、貫通部６３とカム板５５が摺動する。調整用ネジ支持板部４３から貫通部６３までの距離により、カム板５５との位置関係が一義的に決まるため、カム板５５と貫通部６３とが滑ることにより、回転部５１が軸方向（Ｙ方向）を回転軸として回動する。このような作用により、回転部５１に設けられている噴射部５３の第１の切削ブレード６に対する角度を変更することができる。

上記構成の第１の外周切削液供給手段１２は、第１のブレードカバー８における第１の側面ノズル１１の固定部１１Ａが設けられた端部と第１の切削ブレード６を挟む反対側の端部に、一対のネジ７０で本体ブロック４０が固定されている。この一対のネジ７０の長穴４４内の位置を調整することで、本体ブロック４０の高さ位置を調整することができる。

図４−１に示す状態は、調整用ネジ支持板部４３から貫通部６３までの距離が一番長い状態であり、このときは回転部５１の噴射部５３は比較的下向きになるように設定されている。なお、図５に示す状態は、図４−１の状態に加えて、図３に示す長穴４４の下端部にネジ７０が位置するように本体ブロック４０が高い位置にある状態に調整されている。この場合、図５に示すように、噴射部５３から噴射される切削液ｗは第１の切削ブレード６の前側（回転部５１に対向する側）に向けて噴射されるようになっている。

図４−２に示す状態は、調整用ネジ支持板部４３から貫通部６３までの距離が長い距離と短い距離の中間の状態であり、回転部５１の噴射部５３は図４−１の状態よりも上向きに調整されている。なお、図６に示す状態は、図４−２の状態に加えて、図３に示す長穴４４の上端部にネジ７０が位置するように本体ブロック４０が低い位置にある状態に調整されている。この場合、図６に示すように、噴射部５３から噴射される切削液ｗは第１の切削ブレード６の下方に向けて噴射されるようになっている。

図４−３に示す状態は、調整用ネジ支持板部４３から貫通部６３までの距離が最も短い距離の状態であり、回転部５１の噴射部５３は図４−３の状態よりも上向きに調整されている。

このように、調整用ネジ６０を回動操作することにより、噴射する噴射部５３の噴射方向を調整できるとともに、長穴４４と長穴４４におけるネジ７０との位置関係の調整により噴射部５３の上下位置の調整も可能となる。このため、本実施の形態の切削加工装置１では、切削ブレードや加工点を冷却したり、切削屑を押し流したりする等の目的に応じて切削液の噴射方向を変更したり、切削ブレードの大きさの変更に応じて噴射方向を変更する等の調整を調整用ネジ６０で容易に行うことができる。

以上、切削加工装置１における第１の切削加工手段４について説明したが、第２の切削加工手段５おいても同様の構成である。したがって、この実施の形態に係る切削加工装置１では、第１および第２の切削ブレードの半径方向外側から切削ブレードの周縁に向けて切削液ｗを供給する噴射部５３の角度調整を、調整用ネジ６０を回転操作するだけで容易に行うことができる。

（その他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施の形態では、ワークとしてシリコンウェーハを用いたが、この他に、ガリウムヒソ（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体ウェーハを適用することができる。また、ワークとしては、半導体ウェーハ以外に、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、系の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。

また、上記実施の形態では、本体ブロック４０と回転調整ノズル体５０との切削液の流通をスイベルジョイント構造としたが、この他に、ロータリージョイント構造としてもよいし、回転調整ノズル体５０の回転角度範囲は比較的小さいため、可撓性を有する配管を用いて切削液を供給する構成としても勿論よい。

さらに、上記実施の形態では、板部としてカム板５５を用い貫通穴としてカム穴５６を形成したが、貫通穴に代えて、カム板５５に、シャフトとしての調整用ネジ６０の先端のフランジ部６４が抜けないように収容される凹溝形状のカム溝を形成し、調整用ネジ６０を回動操作することにより、相対的に凹溝内をフランジ部６４がこのカム溝の長手方向に沿って摺動することにより、回転調整ノズル体５０の角度調整ができるような構成としてもよい。

以上のように、本発明にかかる切削加工装置は、半導体ウェーハの切削加工に有用であり、特に、精密切削加工装置、例えばダイシング装置等に適している。

１ 切削加工装置
２ ワーク
３ チャックテーブル（保持手段）
４ 第１の切削加工手段
５ 第２の切削加工手段
６ 第１の切削ブレード
８ 第１のブレードカバー
１２ 第１の外周切削液供給手段
１３ 第２の外周切削液供給手段
４０ 本体ブロック
４２ ノズル支持板部（ノズル支持部）
４３ 調整用ネジ支持板部（シャフト支持部）
４８ ノズル体回転支持軸
４９ 雌ネジ部
５０ 回転調整ノズル体（ノズル）
５１ 回転部
５３ 噴射部
５５ カム板（板部）
５６ カム穴（貫通部）
６０ 調整用ネジ（シャフト）
６２ 雄ネジ部
６３ 貫通部
６４ フランジ部

Claims (1)

1. ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを、Ｙ方向を回転軸として回転する円盤状の切削ブレードで加工する切削加工手段と、該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給手段と、を含む切削装置であって、
   該切削液供給手段は、
   該切削ブレードの半径方向外周側から該切削ブレードへ向けて該切削液を噴射する噴出部、および該噴出部が形成された回転部を有するノズルと、
   該ノズルの該回転部をＹ方向を回転軸として回転可能に支持するノズル支持部と、
   該回転部の回転角度を調整する角度調整部と、を有し、
   該角度調整部は、
   該回転部の外周に形成された、該回転部の回転に対する半径方向外側へ高さを有し、該回転部の回転軸に対して螺旋を描くように形成された板部と、
   該板部上に、該回転部の回転軸に対して円弧状に形成された貫通穴と、
   該板部材の該貫通穴に貫通する貫通部、および該貫通部の両端に形成され該貫通部が該貫通穴に貫通した状態で該板部を両側から挟むフランジ、およびＹ方向を回転軸とする雄ネジ部が形成されたシャフトと、
   該雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が該貫通穴へ対応する位置に形成されたシャフト支持部と、
   を有し、
   該シャフト支持部の該雌ネジ部に螺合された該雄ネジ部を回転させ、該フランジ部を該Ｙ方向に進退移動させることによって該フランジと該板部が摺動し、該回転部がＹ方向を回転軸として回動する切削加工装置。

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