JP2019104075A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックテーブル機構の吸着面への切削液の到達を抑制する。【解決手段】フレームユニットを保持するチャックテーブル機構と、該チャックテーブル機構に保持された該フレームユニットに含まれる被加工物に切削液を供給しながら、該被加工物を切削ブレードで切削する切削ユニットと、を含む切削装置であって、該チャックテーブル機構は、該テープを介して該被加工物を吸引保持する吸着面を有する吸着部と、該吸着部を囲繞する枠体と、該枠体を囲繞し該吸着面より低い高さに設置される環状シール部材と、を備えるチャックテーブル本体と、該チャックテーブル本体の外周に設置され、該吸着面より低い高さで該フレームユニットの該フレームを保持するフレーム保持ユニットと、を備え、該チャックテーブル機構に該フレームユニットが保持されると該テープが該環状シール部材の上面に接触する。【選択図】図３

Description

本発明は、切削予定ラインが設定された被加工物を切削加工する切削装置に関する。

デバイスチップの製造工程では、半導体ウェーハやパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等の基板の表面に複数の交差する切削予定ライン（ストリート）が設定され、切削予定ラインで区画された各領域にデバイスが設けられる。デバイスが設けられた基板を切削予定ラインに沿って切削すると、個々のデバイスチップが形成される。

該基板の切削には、例えば、切削ブレードを備える切削装置が使用される。切削装置に基板等の被加工物を搬入する際には、環状のフレームの開口に張られたテープを予め被加工物に貼着してフレームユニットを形成する。フレームユニットの状態で基板を切削装置に搬入して基板を切削すると、形成された個々のデバイスチップはテープに支持される。

切削装置は、基板等の被加工物を保持するチャックテーブル機構と、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ユニットと、を備える。切削ユニットには、砥粒が埋め込まれた切刃を含む円環状の切削ブレードが装着されている。

チャックテーブル機構は、凹部を有する枠体と、該枠体の凹部を埋めるように配設され多孔質部材で形成された吸着部と、を備える本体を有し、該吸着部の上面がチャックテーブル機構の吸着面となる。チャックテーブル機構は、一端が吸引源に接続された吸引路を内部に有し、該吸引路の他端が吸着部に接続されている。また、チャックテーブル機構の上部の外周には、フレームユニットのフレームを挟持するクランプ等のフレーム保持ユニットが配設されている（特許文献１参照）。

テープを介して被加工物を該吸着面上に載せ、クランプでフレームを挟持し、吸引源を作動させて吸着部を通じて基板を吸引すると、被加工物がチャックテーブル機構に保持される。切削ブレードを回転させながら、切削ブレードの下端が被加工物の下端より低い高さ位置となるように切削ブレードを下降させ、切削ブレードに向けてチャックテーブル機構を水平方向に移動させると、被加工物が切削される。

切削ブレードにより被加工物を切削すると、被加工物から加工屑が生じて飛散する。また、加工により熱が生じる。そこで、チャックテーブル機構に保持された被加工物を切削ブレードで切削する際には、切削屑や熱を排除するために、切削ブレード及び被加工物に切削液が供給される。

特開２００１−３４１０４０号公報

切削加工中に切削ブレード及び被加工物に供給された切削液は、被加工物からテープ及びフレームを伝って外周側に流れて排出される。この際、切削液の一部はフレームユニットの裏面側に伝わり、被加工物を保持するチャックテーブル機構の枠体に到達する場合がある。

枠体に到達した切削液は、枠体と、フレームユニットと、の間の隙間から吸引され、枠体の凹部に配設された吸着部に到達する。吸着部は接着材等により枠体に固定されるが、接着剤に切削液が接触すると接着剤の接着力が低下する場合があり、吸着部の剥離の原因ともなるため問題となる。

また、枠体と、フレームユニットと、の間に切削液が入り込むと、切削加工の完了後にフレームユニットに切削液が付着したままフレームユニットがチャックテーブル機構から搬出される。その後、フレームユニットの搬送中に切削装置の内外で切削液がフレームユニットから脱落すると汚染の原因となる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チャックテーブル機構の吸着面への切削液の到達を抑制できる切削装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、環状のフレームの開口に張られたテープが被加工物に貼着されて形成されたフレームユニットを保持するチャックテーブル機構と、該チャックテーブル機構に保持された該フレームユニットに含まれる該被加工物に切削液を供給しながら、該被加工物を切削ブレードで切削する切削ユニットと、を含む切削装置であって、該チャックテーブル機構は、該テープを介して該被加工物を吸引保持する吸着面を有する吸着部と、該吸着部を囲繞する枠体と、該枠体を囲繞し該吸着面より低い高さに設置される環状シール部材と、を備えるチャックテーブル本体と、該チャックテーブル本体の外周に設置され、該吸着面より低い高さで該フレームユニットの該フレームを保持するフレーム保持ユニットと、を備え、該チャックテーブル機構に該フレームユニットが保持されると該テープが該環状シール部材の上面に接触することを特徴とする切削装置が提供される。

なお、本発明の一態様において、該環状シール部材は、Ｏリング又は環状のチューブでもよい。

本発明の一態様に係る切削装置では、チャックテーブル機構はチャックテーブル本体の枠体を囲繞する環状シール部材を備える。そして、フレームユニットをチャックテーブル機構に保持させるとき、フレームユニットを構成するテープが該環状シール部材の上面に接触する。

すると、切削加工中に切削液がフレームユニットの裏面側を伝っても、環状シール部材により切削液の移動が阻害されるため、該切削液がチャックテーブル機構の吸着面に到達しにくくなる。そのため、フレームユニットの裏面側に切削液が残留しにくくなり、切削液の脱落による汚染の発生が抑制される。また、吸着部への切削液の到達も抑制されるため、枠体からの吸着部の剥離も抑制される。

したがって、本発明によりチャックテーブル機構の吸着面への切削液の到達を抑制できる切削装置が提供される。

切削装置及び被加工物を模式的に示す斜視図である。 チャックテーブル機構を模式的に示す平面図である。 図３（Ａ）は、フレームユニットを保持するチャックテーブル機構を模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、切削加工を模式的に示す断面図である。 チャックテーブル機構を模式的に示す断面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る切削装置と、該切削装置で切削加工される被加工物について図１を用いて説明する。図１は、切削装置及び被加工物を模式的に示す斜視図である。

該被加工物３は、例えば、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英、セラミックス等の材料からなる基板である。または、該被加工物３は、デバイスが樹脂で覆われたパッケージ基板である。被加工物３には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが設けられている。被加工物３を切削装置２で切削しデバイス毎に分割すると、デバイスチップを形成できる。

切削装置２で切削される被加工物３は、環状のフレーム５と、テープ７と、と一体となったフレームユニット１の状態で切削装置２に搬入される。テープ７は、一方の面が接着力を備える接着面である。フレーム５は、被加工物３の径よりも大きな径の開口を有し、フレーム５には該開口を塞ぐようにテープ７が張られている。フレームユニット１では、テープ７の接着面の外周部がフレーム５に接着している。

環状のフレーム５の開口内では、テープ７の接着面に被加工物３が貼着されている。被加工物３が貼着される際、例えば、デバイスが形成された表面を上方に露出させた状態で被加工物３の裏面側がテープ７に貼着される。被加工物３が切削装置２で切削されて形成される個々のデバイスチップは、テープ７に支持される。

切断装置２は、各構成を支持する装置基台４を備え、装置基台４の上面にフレームユニット１を吸引保持するチャックテーブル機構６と、被加工物３を切削加工する切削ユニット８と、を備える。切削装置２は、フレームユニット１をチャックテーブル機構６で吸引保持し、切削ユニット８により被加工物３を切削加工する。

後述の図２及び図３（Ａ）等に示す通り、チャックテーブル機構６は、上部に凹部を有する枠体４４と、該枠体４４の凹部を埋めるように配設され多孔質部材で形成された吸着部４２と、を含む本体６ａを備える。吸着部４２の上面は、チャックテーブル機構６の吸着面４２ａとなる。

チャックテーブル機構６は、一端が吸引源に接続された吸引路４６（図３（Ａ）参照）を内部に有し、該吸引路４６の他端が吸着部４２に接続されている。また、チャックテーブル機構６の本体６ａの外周には、フレームユニット１のフレーム５を挟持するクランプ４８等のフレーム保持ユニットが配設されている。

テープ７を介して被加工物３を該吸着面４２ａ上に載せ、クランプ４８でフレーム５を挟持し、吸引源を作動させて吸着部４２を通じて被加工物３を吸引すると、被加工物３がチャックテーブル機構６に吸引保持される。該チャックテーブル機構６は、吸着面４２ａに垂直な方向に沿った軸の周りに回転可能である。

装置基台４の上面の前部には、複数のフレームユニット１が収容可能なカセット１４が載せられるカセット支持台１２が配設されている。切削装置２は、図示しない搬入出機構を備える。該搬入出機構は、カセット１４から切削加工を実施する前のフレームユニット１を引き出しチャックテーブル機構６の吸着面４２ａ上に搬入し、また、切削加工が終了した後に該フレームユニット１をカセット１４に収納する。

装置基台４の上面の該カセット支持台１２に隣接した位置には開口１６が設けられており、該開口１６の内部にはＸ軸移動デーブル１８と、一端が該Ｘ軸移動テーブル１８に取り付けられた防塵防滴カバー２０と、が配設されている。Ｘ軸移動テーブル１８は、図示しないＸ軸移動機構に接続されており、該Ｘ軸移動機構によりＸ軸方向に移動できる。Ｘ軸移動テーブル１８上にはチャックテーブル機構６が配設されており、Ｘ軸移動テーブル１８を移動させることでチャックテーブル機構６をＸ軸方向に移動できる。

装置基台４の上面の後部には、開口１６の上部に伸長する腕部を有する支持構造２２が立設されている。支持構造２２の上部に配された該腕部の前側面には、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４と、Ｙ軸ボールねじ２８と、Ｙ軸パルスモータ（不図示）と、が設けられており、Ｙ軸ガイドレール２４にはＹ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。

Ｙ軸移動プレート２６の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、該Ｙ軸ガイドレール２４に平行な該Ｙ軸ボールねじ２８が螺合されている。Ｙ軸ボールねじ２８の一端部には、該Ｙ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。該Ｙ軸パルスモータで該Ｙ軸ボールねじ２８を回転させると、Ｙ軸移動プレート２６はＹ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動プレート２６の前面には、Ｚ軸方向に伸長する一対のＺ軸ガイドレール３０と、それぞれのＺ軸ガイドレール３０にスライド可能に取り付けられたＺ軸移動プレート３２と、が配設されている。Ｚ軸移動プレート３２の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３０に平行なＺ軸ボールねじ３４が螺合されている。

Ｚ軸ボールねじ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールねじ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２は、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動プレート３２の前面側下部には、切削ユニット８と、カメラユニット１０と、が固定されている。Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット８及びカメラユニット１０をＺ軸方向に移動できる。

装置基台４の上面の開口１６に隣接する位置には、切削加工が実施された後に被加工物３を洗浄する洗浄ユニット３８が配設されている。洗浄ユニット３８は、フレームユニット１を保持する洗浄テーブル４０と、洗浄テーブル４０に保持されたフレームユニット１に洗浄液を供給するノズルと、を備える。洗浄ユニット３８は、洗浄テーブル４０にフレームユニット１を保持した状態で、該洗浄テーブル４０が高速で回転しながら該ノズルからフレームユニット１に洗浄液を供給することでフレームユニット１を洗浄する。

切削ユニット８は、Ｙ軸方向に沿ったスピンドル５４（図３（Ｂ）参照）と、スピンドル５４の先端に装着された円環状の切削ブレード５６と、を備える。該スピンドル５４の基端側には、該スピンドル５４をＹ軸方向の周りに回転させるスピンドルモータ（不図示）が接続されている。該スピンドルモータを作動させて該スピンドル５４回転させると、切削ブレード５６が回転する。

円環状の切削ブレード５６は外周部に切刃５８（図３（Ｂ）参照）を備える。切刃５８は、例えば、砥粒と、砥粒が分散された結合材と、を含む。回転する切削ブレード５６を所定の高さ位置に位置づけ、Ｘ軸移動テーブル１８をＸ軸方向に移動させると、切削ブレード５６により被加工物３が切削される。

切削ブレード５６により被加工物３を切削すると、被加工物３から切削屑が発生して飛散してしまう。また、切削により加工熱が生じて、被加工物３や切削ブレード５６が高温となる。そこで、被加工物３の切削加工を実施する間、被加工物３や切削ブレード５６には、切削液が供給される。切削ユニット８は、切削ブレード５６の側方にノズル６０（図３（Ｂ）参照）を備えており、該ノズル６０から被加工物３の上面及び切削ブレード５６に切削液６２（図３（Ｂ）参照）が供給される。

ノズル６０から供給される切削液６２は、例えば、純水である。該純水には、水溶性高分子等の添加物が添加されてもよい。切削液６２は、被加工物３や切削ブレード５６を冷却する機能を有する。また、切削加工により生じる切削屑等は、切削液６２により流されて排除される。切削液６２は、フレームユニット１の上面を伝ってフレームユニット１の外周側に流出する。

切削加工を実施している間、チャックテーブル機構６は移動と停止を繰り返す。すると、フレームユニット１の上面側を流れる切削液６２がフレームユニット１の下面側に回り込むことがあり、チャックテーブル機構６の枠体４４に到達する場合がある。

チャックテーブル機構６の枠体４４に到達した切削液６２は、枠体４４と、フレームユニット１と、の間の隙間から吸引され、枠体４４の凹部に配設された吸着部４２に到達する。吸着部４２は接着材等により枠体４４に固定されるが、接着剤に切削液６２が接触すると接着剤の接着力を低下させる場合があり、吸着部４２の剥離の原因ともなるため問題となる。

また、切削加工が実施された後、フレームユニット１は洗浄ユニット３８の洗浄テーブル４０に移され、洗浄液が被加工物３に供給されて被加工物３が洗浄される。被加工物３の洗浄時には該洗浄テーブル４０が高速回転するため、フレームユニット１の裏面側の該保持テーブル４０の外周側の部分に付着した液体が飛ばされて、該裏面側の該部分が乾燥される。その一方で、フレームユニット１の裏面側の該洗浄テーブル４０に面する部分に付着した液体は飛散せずに該裏面側に残る。

したがって、枠体４４と、フレームユニット１と、の間に切削液６２が入り込むと、切削加工の完了後にフレームユニット１に切削液６２が付着したままフレームユニット１がチャックテーブル機構６から搬出される。その後、フレームユニット１の搬送中やカセット１４に収容された状態で切削液６２がフレームユニット１から脱落すると汚染の原因となる。

そこで、本実施形態に係る切削装置２では、フレームユニット１の裏面側に伝わる切削液６２の枠体４４への到達を抑制するために、チャックテーブル機構６の枠体４４の外周に環状シール部材が配設される。図２は、チャックテーブル機構６を模式的に示す平面図であり、図３（Ａ）は、フレームユニット１を保持するチャックテーブル機構６を模式的に示す断面図である。図３（Ａ）に、チャックテーブル機構６の本体６ａと、フレームユニット１と、の断面を示す。

図２及び図３（Ａ）に示す通り、チャックテーブル機構６の本体６ａは、枠体４４を囲繞する環状シール部材５０ａを含む。環状シール部材５０ａは、枠体４４の外径と同程度の内径を有する環状の弾性部材であり、例えば、Ｏリングや環状のチューブ等である。該環状シール部材５０ａは、例えば、チャックテーブル機構６の枠体４４の外周程度の長さの外径８ｍｍ、内径５ｍｍの樹脂製のチューブの両端を接続することで形成される。

また、チャックテーブル機構６の該本体６ａは、さらに環状シール部材５０ａを支持する環状シール部材支持部５２を備えてもよく、該環状シール部材支持部５２は、固定具５２ａ等により枠体４４の外周部に固定されてもよい。

図３（Ａ）に示す通り、環状シール部材５０ａは、環状シール部材支持部５２によりチャックテーブル機構６の吸着面４２ａより低い高さに設置される。また、クランプ４８（フレーム保持ユニット）は、該吸着面４２ａより低い高さで該フレームユニット１の該フレーム５を保持する機能を有する。

チャックテーブル機構６にフレームユニット１を保持させる際は、まず、フレームユニット１をチャックテーブル機構６の吸着部４２の吸着面４２ａ上に載せる。そして、クランプ４８によりフレーム５を挟持する。すると、該吸着面４２ａより低い高さで該フレーム５が保持される。その後、チャックテーブル機構６の図示しない吸引源を作動させると、吸引路４６と、吸着部４２と、を通じてフレームユニット１に負圧が作用し、被加工物３はテープ７を介してチャックテーブル機構６に吸引保持される。

このとき、図３（Ａ）に示す通り、チャックテーブル機構６の本体６ａの周辺では、環状シール部材５０ａの上端部がフレームユニット１のテープ７に密着する。ここで、クランプ４８により該吸着面４２ａより低い高さで該フレーム５が保持されるため、環状シール部材５０ａと、該テープ７と、は強力に密着する。以下、環状シール部材５０ａの機能について説明する。

図３（Ｂ）は、切削加工を模式的に示す断面図である。切削ユニット８により被加工物３の切削加工を実施するとき、スピンドル５４を回転させることで切削ブレード５６を回転させ、切刃５８の下端が被加工物３の下端部に達する高さ位置となるように切削ユニット８を下降させる。次に、ノズル６０から切削液６２を切削ブレード５６や被加工物３に供給しながら、Ｘ軸移動テーブル１８をＸ軸方向に移動させる。すると、被加工物３が切削加工される。なお、該環状シール部材５０ａの上端が該保持面４２ａよりも低くなるように配設されているため、該切削ブレード５６は該環状シール部材５０ａに接触しない。

被加工物３に形成されたデバイス毎に被加工物３を切削加工するために、チャックテーブル機構６は、繰り返しＸ軸方向に沿って移動する。また、被加工物３の切削加工の方向を変えるために、チャックテーブル機構６は吸着面４２ａに垂直な軸の周りに回転する。

切削ブレード５６や被加工物３に供給された切削液６２は、図３（Ｂ）に示す通り、フレームユニット１外周に流れて排出される。切削加工時には、チャックテーブル機構６は断続的に移動し続けるため被加工物３の切削加工時に供給される切削液がフレームユニット１の裏面側に回り込む場合がある。さらに、切削液６２が該裏面側を伝ってチャックテーブル機構６の本体６ａ側に進む場合がある。

本実施形態に係る切削装置２では、環状シール部材５０ａがフレームユニット１のテープ７に密着するため、切削液６２の移動が遮られて切削液６２が吸着部４２に到達しない。したがって、吸着部４２を枠体４４に固定する接着材等は切削液６２の影響を受けにくく、吸着部４２の剥離等が抑制される。

また、切削液６２は枠体４４及びテープ７の間に進入しないため該間に残留せず、切削加工が終了しフレームユニット１をチャックテーブル機構６から搬出しても切削液６２がテープ７の下面から飛散しない。そのため、切削装置２の内外が切削液６２で汚染されることもない。

次に、環状シール部材の変形例について説明する。図４は、該変形例に係る環状シール部材が装着されたチャックテーブル機構６を模式的に示す断面図である。図４に示す環状シール部材５０ｂはゴム等の弾性体で形成されており、枠体４４の外径よりも僅かに小さな内径を有する形状に形成される。

環状シール部材５０ｂを引き伸ばしながら枠体４４の外周に該環状シール部材５０ｂを嵌め込むと、チャックテーブル機構６に環状シール部材５０ｂを装着できる。枠体４４に取り付けられた環状シール部材５０ｂは、弾性力で枠体４４の外周に固定される。環状シール部材５０ｂは、枠体４４に弾性力を作用させる本体部と、該本体部の上方に向けて枠体４４から離間する形状の突出部と、を含む。

環状シール部材５０ｂは、該突出部の先端がチャックテーブル機構６の保持面よりも低くなるように配設される。そのため、被加工物３を切削する際に切削ブレード５６が該環状シール部材５０ｂに接触しない。また、フレームユニット１がチャックテーブル機構６に吸引保持される際、フレームユニット１が引き下げられるようにフレーム５がクランプ４８に把持されるため、テープ７は環状シール部材５０ｂの該突出部と密着する。環状シール部材５０ｂにより該テープ７と、該突出部と、の間が塞がれるため、被加工物３の切削加工時に切削液６２がチャックテーブル機構６の本体６ａ側に進入しない。

なお、弾性力で枠体４４の外周に固定される環状シール部材４０ｂを使用すると、環状シール部材支持部を省略できる場合がある。

以上に示す通り、本実施形態に係る切削装置２では、チャックテーブル機構６の吸着面４２ａへの切削液６２の到達を抑制され、吸着部４２の剥離やフレームユニット１からの切削液６２の脱落が抑制される。

なお、上記実施形態では、環状シール部材４０ｂが配設されたチャックテーブル機構６を備える切削装置２について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、切削以外の方法で被加工物３を加工する加工装置が備えるチャックテーブル機構が環状シール部材を備えても良い。例えば、該加工装置は、研削装置、研磨装置、レーザ加工装置等でもよい。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１ フレームユニット
３ 被加工物
５ フレーム
７ テープ
２ 切削装置
４ 装置基台
６ チャックテーブル機構
６ａ 本体
８ 切削ユニット
１０ カメラユニット
１２ カセット支持台
１４ カセット
１６ 開口
１８ Ｘ軸移動テーブル
２０ 防塵防滴カバー
２２ 支持構造
２４ Ｙ軸ガイドレール
２６ Ｙ軸移動プレート
２８ Ｙ軸ボールネジ
３０ Ｚ軸ガイドレール
３２ Ｚ軸移動プレート
３４ Ｚ軸ボールネジ
３６ Ｚ軸パルスモータ
３８ 洗浄ユニット
４０ 洗浄テーブル
４２ 吸着部
４４ 枠体
４６ 吸引路
４８ クランプ
５０ａ，５０ｂ 環状シール部材
５２ 環状シール部材支持部
５２ａ 固定具
５４ １２ スピンドル
５６ １４ 切削ブレード
５８ 切刃
６０ ノズル
６２ 切削液

Claims (2)

1. 環状のフレームの開口に張られたテープが被加工物に貼着されて形成されたフレームユニットを保持するチャックテーブル機構と、該チャックテーブル機構に保持された該フレームユニットに含まれる該被加工物に切削液を供給しながら、該被加工物を切削ブレードで切削する切削ユニットと、を含む切削装置であって、
   該チャックテーブル機構は、
   該テープを介して該被加工物を吸引保持する吸着面を有する吸着部と、該吸着部を囲繞する枠体と、該枠体を囲繞し該吸着面より低い高さに設置される環状シール部材と、を備えるチャックテーブル本体と、
   該チャックテーブル本体の外周に設置され、該吸着面より低い高さで該フレームユニットの該フレームを保持するフレーム保持ユニットと、を備え、
   該チャックテーブル機構に該フレームユニットが保持されると該テープが該環状シール部材の上面に接触することを特徴とする切削装置。
2. 該環状シール部材は、Ｏリング又は環状のチューブであることを特徴とする請求項１記載の切削装置。