TWI397955B - The cutting device of the workpiece - Google Patents

Description

被加工物的切削裝置

本發明是關於被加工物的切削裝置，尤其是防止切割半導體晶圓而切屑附著於晶片化的半導體晶片的表面的半導體晶圓的切削裝置。

一般擬製造半導體晶片藉由格子狀地排列於半導體晶圓的表面的界道(street)劃定複數個矩形領域，而在各該矩形領域形成半導體電路。又，利用沿著界道進行切斷半導體晶圓而分別切斷矩形領域來製造半導體晶片。在上述半導體晶圓的切割，通常，使用被稱為切割機的切斷裝置。該切斷裝置是具有可高速旋轉的主軸，而在該主軸的前端安裝有鑽石的磨粒等所構成的旋轉刀片。

然而，在此種切斷裝置中，高速旋轉刀片來切斷加工半導體晶圓之際。在旋轉刀片與半導體晶圓之間產生摩擦熱，導致旋轉刀片的磨耗或破損，而且也成為發生半導體晶圓的切削溝的小碎片等的主要原因。為了防止此，通常，在旋轉刀片的加工領域進行供給切削液使之冷卻。

作為該切削液的供給方法，沿著加工領域附近的旋轉刀片的兩側面配設一對切削液供給噴嘴管，而在旋轉刀片側方進行噴射切削液。又，從相對位置於旋轉刀片的外周的外周噴嘴也可將切削液噴射在旋轉刀片的外周。被噴射在加工領域的切削液，是與藉由切削加工所產生的切削一起朝旋轉刀片的旋轉方向飛散之故，因而會有切削附著於半導體晶圓的表面的問題。該切屑是從半導體晶圓的表面不容易剝離，又在切削加工後的主軸洗淨工程中，也有不容易剝離該附著的切屑的問題。

為了解決此種問題，眾知往常是藉由旋轉刀片的旋轉有切削液飛散的一邊，設置從半導體晶圓的表面分離包含切屑的切削液所用的排液引導構件，以防止切屑附著於被加工物的表面的技術。(參照日本國特開平4－74607號及特開平7－115075號特許公報)

然而，在半導體晶圓的表面形成有CCD或C－MOS等的攝影元件或其他電路面之故，因而在半導體晶圓的表面會接觸排液引導構件而傷及電路面的情形。

如此，本發明的目的是在於提供在被加工物的切削加工中確實地可防止切屑附著於被加工物的表面的被加工物的切削裝置。

為了達成上述目的，本發明是一種被加工物的切削裝置，屬於在切削被加工物的旋轉刀片的切屑飛散的一側設置固定的支撐體，而且設置將切削液供給於上述旋轉刀片的切削液供給管的被加工物的切削裝置，其特徵為：在上述支撐體下面與須切削加工的被加工物的上面之間設置供給用以形成液膜的液體的液體噴射手段。

上述液體噴射手段是設在上述支撐體的內部較佳。

又，上述液體噴射手段是藉由對於被加工物的上面以所定角度傾斜的噴射噴嘴孔所構成，而該噴射噴嘴孔的噴射口開設於上述支撐體的底面。

又，上述噴射噴嘴孔的孔軸是對於須切削加工的被加工物的上面傾斜大約45度的傾斜較佳。

又，上述噴射噴嘴孔的噴射口，是構成作為對於被加工物的移送方向正交的矩形狀開縫孔較佳。

依照本發明，在固定的支撐體的底面與被加工物的表面之間隙充滿著液體而形成液體的膜之故，因而可防止包含切削的排液侵入到該間隙的情形。藉由此，確實防止切屑附著於被加工物的表面而可防止產品的品質。

以下，參照圖式說明本發明所致的被加工物的切削裝置。該實施例是針對於作為被加工物適用於半導體晶圓的例子加以說明。

第1圖是表示切割半導體晶圓的切割裝置10的整體構成。在圖中，半導體晶圓12是在其表面形成有CCD或C－MOS等的攝影元件等的半導體電路，經由晶圓膠帶13被保持在框架14上。半導體晶圓12是在該設定狀態下被載在吸盤台15上。吸盤台15是大約平坦的圓盤狀台，在其上面具備真空吸盤，真空吸附保持被載置在該真空吸盤上的半導體晶圓12。

又，切斷裝置10是具備：用以切斷加工半導體晶圓12的切削手段的切削單元20與吸盤台移動機構。

切削單元20是具有高速旋轉主軸，在其前端部裝設有旋轉刀片22。切削單元移動機構是朝主軸的軸方向(Y軸方向)移動切削單元20。如此地利用朝Y軸方向移動切削單元20，可將旋轉刀片22的刀尖對位於半導體晶圓12上的切削位置。又，該切削單元移動機構，是朝垂直方向(Z軸方向)移動切削單元20，藉由此可調整對於半導體晶圓12的旋轉刀片22的刻入深度。

另一方面，吸盤台移動機構，是半導體晶圓的切削加工時，用以朝旋轉刀片22(X軸方向)往復移動保持半導體晶圓12的吸盤台15者。

依照如此地所構成的切割裝置10，沿著格子狀地被劃成於半導體晶圓12表面的複數界道來移動旋轉刀片22，藉由此進行切斷加工半導體晶圓，而可將半導體晶圓12切斷加工成複數個晶片。

又，切割裝置10是具備用以將切削液供給於旋轉刀片22的加工領域的一對切削液供給噴嘴管26。又，切斷裝置10是具備：配置成覆蓋旋轉刀片22的外周的刀片蓋28，及安裝於該刀片蓋28，而支撐切削液供給噴嘴管26的支撐體40，及被連結於該支撐體40的排出導路50與被連結於該排出導路50的排出導管52。

上述旋轉刀片22是如以黏合劑材結合鑽石等研磨粒所形成的極薄的切斷研磨石所構成，藉由未圖示的固定手段(螺栓或螺帽等)，被裝設在主軸24的前端部。在本實施形態中，該旋轉刀片22是由配設在刀片外周部的環形狀切削磨石部，及支撐該切削磨石部的基台一體所構成的轂狀磨石刀片所構成。但是，本發明是並不被限定於此種實施例，作為旋轉刀片，使用環狀切削磨石的所謂墊圈刀片，藉由以凸緣其兩側也可軸裝於主軸24。

上述切削液供給噴嘴管26是由第2圖及第3圖可明瞭，鄰接於旋轉刀片22下部而約水平地配設的一對直線狀噴嘴管。如第3圖所示地，該切削液供給噴嘴管26，是隔著旋轉刀片22地相對配置於旋轉刀片22的兩側。各切削液供給噴嘴管26是具備複數噴射口(未圖示)於與旋轉刀片22相對的一側之面，而由該噴射口朝旋轉刀片22下部及加工領域噴射切削液(例如水)。如此地，藉由在旋轉刀片22兩側配設一對切削液供給噴嘴管26來供給切削液，俾冷卻切削加工時的旋轉刀片22及加工領域，可防止半導體晶圓12的小碎片發生與旋轉刀片22的被損。

又，在第2圖中，在旋轉刀片22的上方設置有刀片蓋28。該刀片蓋28配設成覆蓋旋轉刀片22的外周，而被固定在主軸殼29的前端部。該刀片蓋28是保護旋轉刀片22，而且防止隨著切削加工的切削液或切削屑或是破損的旋轉刀片22的破片等朝外部飛散的情形。在該刀片蓋28固定有支撐體40。該支撐體40是起因於旋轉刀片22的旋轉而會使切削液飛散。亦即，在第2圖中，配置在旋轉刀片22的左邊。

又，在上述支撐體40的上部，設有與未圖示的切削液供給源(例如工廠設備的自來水設備等)連接的兩個切削液供給口38。又，在支撐體40的內部，形成有分別連通該兩個切削液供給口38與上述一對切削液供給噴嘴管26的如L形切削液供給路30。由各切削液供給口38所流入的切削液，是流經各切削液供給路30而被供給到各切削液供給噴嘴管26，由各切削液供給噴嘴管26的噴射口朝旋轉刀片22被噴射。

如第3圖及第4圖所示地，在支撐體40的內部，形成有朝X軸方向貫通的排液排出口60。該排液排出口60是被形成於藉由旋轉刀片22的旋轉會使切削液飛散之一邊。又，排液D是利用旋轉刀片22所致的半導體晶圓12的切削加工所產生的切屑混入在切削液中的液體。上述排液排出口60的旋轉刀片22之一側成為排液口的入口。另一方，與排液排出口60的旋轉刀片22相反側成為排液D的出口，而與排出導路50相連通。又，在該排出導路50的出口側連接有排出導路52。

上述排液排出口60的下面是成為排液導面62，而排液排出口60的旋轉刀片22側的下端部是成為排液回收導入部64。

上述排液導面62是藉由朝旋轉刀片22下降地傾斜的傾斜導面所形成。該排液導面62是順利地進行排液D的排出而將排液D引導至排出導管50內。又，排液回收導入部64是配置於上述排液導面62的旋轉刀片22側的前端的斷面呈銳角狀狀的部分。該排液回收導入部64，是在起因於旋轉刀片22的旋轉使得排液D飛散之一側，鄰接位於於旋轉刀片22及半導體晶圓12。上述排液回收導入部64，是撈起所存在於旋轉刀片22所致的加工領域近旁的半導體晶圓12的表面12a上的排液D引導至排液導面62。

此種排液導面62與排液回收導入部64是功能作為排液引導構件，藉由上述旋轉刀片22的旋轉利用排液飛散的力量，將位於半導體晶圓12的表面上的排液D立即從半導體晶圓12的表面12a予以除去。

上述排出導路50是被安裝於支撐體40的管狀構件。又，排出導管52，是對於該排出部導路50裝卸自如地可連接的管狀構件。如第5圖所示地，該排出導路50及排出導管52，是功能作為從上述排液排出口60所流入的排液D不會接觸到半導體晶圓12地排出到外部的排出路徑。該排出導管52的長度，是切削半導體晶圓12時所排出的排液D不會與半導體晶圓12接觸地被設定成充分長度。

由第2圖可知，支撐體40的底面40a是成為與半導體晶圓12的表面12a大約平行地對面的水平面。所以在支撐體40的底面40a，及半導體晶圓12的表面12a之間，例如存在約2mm的間隙S，兩者是成為接觸狀態。如此地，設置間隙S的理由，是了防止藉由半導體晶圓與支撐體40接觸而會傷及被形成在表面12a的電路面的情形。

如第2圖及第6圖所示地，依照本發明，在上述支撐體40的內部設有液體噴射手段，成為藉由該液體噴射手段可將如水的液體噴射到支撐體40的底面40a與半導體晶圓12的表面12a之間的間隙S。被噴射到該間隙S的液體是形成所定壓力的液體膜。該液膜是有效果地阻止包含切屑的排液D侵入到間隙S。

由第2圖及第6圖可知，上述液體噴射手段是在支撐體40的內部形成作為噴嘴孔34，而將液體噴射到間隙S內。上述液體噴射手段是具體上，由將液體噴射到上述間隙S的液體噴射口70，及用以將與切削液同一的液體(例如水)供給於該液體噴射口70的液體供給路32及噴嘴孔34。

液體噴射嘴的噴射口70，是可作成如直線狀的開縫。這時候，由第3圖可知，直線狀開縫的液體噴射口70是朝上述主軸24的軸向延伸盤地被形成在支撐體40的底面40a。如此地，藉由將液體噴射口70作成直線狀開縫，可將液體朝間隙S的縱深方向均勻地噴射供給，而有效果地可防止排液D侵入到間隙S內。

上述液體供給路32是構成作為從將切削液供給於上述切削液供給噴嘴管26的兩個切削液供給路30所分歧的分歧流路。上述噴嘴孔34是連通上述液體供給路32的側面與上述開縫狀液體噴射口70的流路。

如此地，可將與從上述切削液供給噴嘴管26所噴射的切削液同一液體從液體噴射口70噴射到上述間隙S。

又，依照較佳實施例，上述噴嘴孔34是對於半導體晶圓12的上面以如45度的角度傾斜。所以，液體噴射口70是成為將液體朝切削刀片22側以下方45度角度噴射到上述間隙S。藉由此，在上述間隙S內充滿液體可形成所定壓力的液體膜W，而可有效果地阻止排液D從上述間隙S的切削刀片22側的端部侵入到間隙S內。

以下，參照第5圖及第6圖詳述旋轉刀片22切削加工半導體晶圓12時所產生的排液D的排出動作。

如第5圖所示地，切削加工時，一面將高速旋轉的旋轉刀片22的刀尖對於半導體晶圓12刻入，一面由上述切削液供給噴嘴管26朝旋轉刀片22的下部變加工領域噴射供給切削液。藉由該切削液，一面旋轉刀片22及加工領域被冷卻，一面藉由旋轉刀片22會使半導體晶圓12被切削而形成切削溝。在加工領域附近，藉由旋轉刀片22所致的半導體晶圓12的切削所產生的切屑混入在從切削液供給噴嘴管26所供給的切削液成為排液D。在該時機，切屑是浮游在排液D中而不會附著於半導體晶圓12的表面12a。

包含此種切屑的排液D，是藉由高速旋轉的旋轉刀片22的旋轉力朝旋轉刀片22的旋轉方向的後方側(第5圖的左側)移動，而欲朝圖的左方飛散。排液D是藉由上述支撐體40的排液回收前端部64，從半導體晶圓12表面12a被撈起而被流進排液排出口60內，又，利用排液引導部62被引導而上昇排液引導部62上(D2)，經流進上述排出導路50內後被排出(D3)。

這時候，切削液從上述液體噴射手段的液體噴射口70朝切削刀片22被噴射至支撐體40的底面40a與半導體晶圓12的表面12a的間隙S。藉由此，在旋轉刀片22側的間隙S比液體噴射口70，還充滿所噴射的液體，形成有所定壓力的該液體的液膜W1，會封閉該間隙S。藉由此，藉由上述旋轉刀片22的旋轉力欲飛散的排液D，是不會從排液回收前端部64與半導體晶圓12的表面12a之間侵入到上述間隙S。因此，排液D1的大部分，是浮游在其內部的切屑附著於半導體晶圓12的表面12a之前會從半導體晶圓12的表面12a被分離而流進上述排液排出口60，隨著藉由旋轉刀片22的旋轉所產生的液流而上昇排液引導部62(D2)，而被排出到排出導路60內(D3)。

又，如上述地封閉間隙S的液體W1，也與上述排液D1一起流進排液排出口60而被排出。又，從上述液體噴射口70所噴射的液體中溢流的一部分，是朝與旋轉刀片22相反側流在半導體晶圓12的表面12a上。

作成如以上，切削附著於半導體晶圓12的表面12a之前，包含切屑的排液D1，是從半導體晶圓12的表面12a被回收，再從排液引導部62通過排出導路50及排出導管52而被排出到外部。這時候，如上述地，排出導管52的長度是比半導體晶圓12還長之故，因而在切削加工中，即使旋轉刀片22移動到半導體晶圓12上的任意位置，從排出導管52所排出排液D也不會接觸到半導體晶圓12。

如第7圖所示地，代管上述排出導管52，也可將以吸引泵等所構成的吸引手段56設置在連接於排出導路50的管狀連結構件54。依照此種構成，藉由吸引手段56可強制地吸引連結構件54內的排液D並加以排出之故，因而即使半導體晶圓12較大時，也可確實地排出排液D。又，更換上述排出導管52與連結構件54而作成可連接於排出構件50，則使用同一支撐體40而可對應於各式各樣大小的半導體晶圓12。

如此地，依照本發明，將液體噴射在支撐體40的底面40a與半導體晶圓12的表面12a之間的間隙S使之充滿，藉由此，防止包含切屑的排液D侵入到間隙S，而可將排液D的大部分立即引導至排液引導部62而排出。因此，可更確實地防止包含於排液D中的切屑附著於半導體晶圓12的表面12a的情形。

在上述的實施形態中，作為切削裝置列舉切斷裝置的例子加以說明，惟本發明是並不被限定於此種實施例者，若使用高速旋轉的旋轉刀片而切削加工被加工物的裝置，則也可廣泛地適用對於進行切斷加工裝置以外的切削加工的各種切削裝置。

又，液體噴射口70的形狀及配置是並不被限定於上述直線狀開縫的例子者，彎曲的開縫，複數開縫，直線狀或矩陣狀等所排列的複數點孔等，若排液無法侵入到上述間隙S者，則可考慮任意形狀及配置。

又，在上述實施形態中，一體地構成支撐體40與液體噴射手段，而在支撐體40內部形液體供給路32及噴嘴孔34，又在其底面設置液體噴射口70，惟本發明是並不被限定於此種實施例者，例如也可以其他體來構成支撐體40與液體噴射手段。如此地，藉由將液體供給於設在支撐體40的外側的液體噴射手段也可期待同樣的效果。

又，在上述實施形態中，作為切削液供給手段例舉從旋轉刀片22的兩側方噴射供給切削液的一對切削液供給噴嘴管26的例子加以說明，惟本發明是並不被限定於此種實施例，例如代替上述切削供給噴嘴管26，在旋轉刀片22的旋轉方向的前方側設置外周噴嘴成為與旋轉刀片22的外周面相對的狀態，而從該外周噴嘴朝旋轉刀片22的外周面噴射供給切削液也可以。

產業上的利用可能性

本發明是可適用於半導體晶圓用的切割裝置等，尤其是對於須防止切屑附著於半導體晶圓的表面的切削裝置也可適用。

10．．．切割裝置

12．．．半導體晶圓

13．．．晶圓膠帶

14．．．框架

15．．．吸盤台

20．．．切削晶圓

22．．．旋轉刀片

24．．．主軸

26．．．切削液供給噴嘴管

28．．．刀片蓋

29．．．主軸殼

30．．．切削液供給路

34．．．噴嘴孔

38．．．切削液供給口

40．．．支撐體

50．．．排出導路

52．．．排出導管

54．．．連結構件

56．．．吸引手段

60．．．排液排出口

62．．．排液導面

64．．．排液回收導入部

70．．．液體噴射口

D．．．排液

S．．．間隙

第1圖是表示整體切割裝置的立體圖。

第2圖是表示依本發明的切斷裝置的側視圖。

第3圖是表示同裝置的仰視圖。

第4圖是表示沿著第2圖的A．A線切剖的橫剖視圖。

第5圖是表示包含切斷時的切屑的排液的排出狀態的側視圖。

第6圖是擴大表示本發明的主要部分的側斷面圖。

第7圖是表示包含切斷時的切屑的排液的流動狀態的側視圖。

第8圖是表示排液的流動狀態的側視圖。

22．．．旋轉刀片

26．．．切削液供給噴嘴管

30．．．切削液供給路

40．．．支撐體

60．．．排液排出口

62．．．排液導面

64．．．排液回收導入部

Claims (5)

1. 一種被加工物的切削裝置，屬於具備：吸盤台，用以保持被加工物；旋轉刀片，組裝於主軸，用以切削被加工物；切削液供給噴嘴管，用以對該旋轉刀片的加工區域供給切削液；及支撐體，在該旋轉刀片進行被加工物之切削時產生的切削屑所飛散之側，與該旋轉刀片的外周相向而配設，用以支撐該切削液供給噴嘴管；該被加工物的切削裝置，其特徵為：在該支撐體形成有排液排出口，以供切削液中混入有切削屑之排液流入，在該支撐體又配設有液體噴射手段，其係用以供給液體，該液體是在該支撐體的下面與被保持在該吸盤台上之被加工物的上面之間形成液膜，以防止排液進入該支撐體的下面與被加工物的上面之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的被加工物的切削裝置，其中，上述液體噴射手段是設在上述支撐體的內部。
3. 如申請專利範圍第1項所述的被加工物的切削裝置，其中，上述液體噴射手段是藉由對於被加工物的上面以所定角度傾斜的噴射噴嘴孔所構成，而該噴射噴嘴孔的噴射口開設於上述支撐體的底面。
4. 如申請專利範圍第3項所述的被加工物的切削裝置，其中，上述噴射噴嘴孔的孔軸是對於須切削加工的被加工物的上面傾斜大約45度的傾斜。
5. 如申請專利範圍第3項所述的被加工物的切削裝置，其中，上述噴射噴嘴孔的噴射口，是構成作為對於被加工物的移送方向正交的矩形狀開縫孔。