(57)【要約】【課題】砥石に向けて切削水を吐出するノズルの位置調節を高精度な位置調節機構を用いることなく粗く行なった場合でも、加工装置の加工精度を高い状態に維持することができる。【解決手段】加工装置において、回転して被加工物Ｗを切断もしくは被加工物Ｗに対して溝入れする円板状の砥石１と、砥石１の外周部に設けられた切削部５に砥石１の径方向から対向するとともに切削部５の幅方向に位置調節可能に設けられ、砥石１に向けて切削水Ｌを吐出するノズル７と、を備え、ノズル７の断面形状は、切削部５の幅方向に沿った方向の寸法“ａ”が、切削部５の周方向に沿った方向の寸法“ｂ”より大きい矩形状、もしくは楕円形状に形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする円板状の砥石と、
前記砥石の外周部に設けられた切削部に前記砥石の径方向から対向するとともに前記砥石の幅方向に位置調節可能に設けられ、前記砥石に向けて切削水を吐出するノズルと、
を備え、
前記ノズルの断面形状は、前記砥石の幅方向に沿った方向の寸法が、前記砥石の周方向に沿った方向の寸法より大きい矩形状、もしくは楕円形状に形成されていることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする円板状の砥石と、
前記砥石の外周部に設けられた切削部に前記砥石の周方向から対向するとともに前記砥石の幅方向に位置調節可能に設けられ、前記砥石に向けて切削水を吐出するノズルと、
前記ノズルの位置を記憶する記憶手段と、
前記砥石と前記ノズルとの相対位置を検出する検出手段と、
前記ノズルを移動させる駆動手段と、
を備え、
前記ノズルの断面形状は、前記砥石の幅方向に沿った方向の寸法が、前記砥石の周方向に沿った方向の寸法より大きい矩形状、もしくは楕円形状に形成されていることを特徴とする加工装置。
【請求項３】
前記ノズルの内側に、前記ノズルの断面の長手方向に沿って複数の整流板が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の加工装置。
【請求項４】
前記整流板における前記ノズルの開口側の端部に、切削水の流れ方向に沿って流線形に膨らんだ乱流抑制部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する砥石を半導体ウエハ等の被加工物に当て、被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速回転する砥石を半導体ウエハ等の被加工物に当て、被加工物を切断したり被加工物に溝入れしたりする加工装置としては様々なものがあり、例えば、下記特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された加工装置の砥石は、半導体ウエハ等の被加工物を切断するものであり、その砥石の幅寸法は小さく形成され、例えば、２５〜１００μｍ程度に形成されている。
【０００４】
砥石に対しては、冷却や加工屑を除去するために切削水を供給する必要がある。また、切削水を砥石と被加工物との接触箇所へ確実に供給するためには、切削水を高圧で吐出する必要がある。そのため、切削水の供給は、小径のノズル、例えば、直径が１ｍｍ程度の円形のノズルを用いて行なわれている。
【０００５】
ノズルは、砥石の切削部に対向する位置に位置調節可能に設置されており、ノズルの中心と砥石の幅方向の中心とが同一平面内で対向するように位置調節されている。なお、この位置調節は、加工精度を向上させるために行なわれる。
【０００６】
ノズルの位置調節と加工精度の向上との関係は、以下の通りである。ノズルから吐出される切削水の水圧は、ノズルの中心部が最も高く、ノズルの中心から離れるにつれて低くなっている。このため、ノズルの中心が砥石の幅方向の中心からずれると、砥石に向けて吐出される切削水の水圧が砥石の幅方向の両側で異なり、幅方向の両側に作用する水圧の差によって砥石が撓み、砥石が撓んだ状態で回転することにより加工精度が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１９２１３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されたように、ノズルの中心と砥石の幅方向の中心とが同一平面内で対向するようにノズルを位置調節するためには、精度の高い位置調節機構が必要であり、加工装置のコストが高くなっている。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、砥石に向けて切削水を吐出するノズルの位置調節を高精度な位置調節機構を用いることなく粗く行なった場合でも、加工精度を高い状態に維持することができる加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、加工装置において、回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする円板状の砥石と、前記砥石の外周部に設けられた切削部に前記砥石の径方向から対向するとともに前記砥石の幅方向に位置調節可能に設けられ、前記砥石に向けて切削水を吐出するノズルと、を備え、前記ノズルの断面形状は、前記砥石の幅方向に沿った方向の寸法が前記砥石の周方向に沿った方向の寸法より大きい矩形状もしくは楕円形状に形成されている。
【００１１】
また、本発明は、加工装置において、回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする円板状の砥石と、前記砥石の外周部に設けられた切削部に前記砥石の周方向から対向するとともに前記砥石の幅方向に位置調節可能に設けられ、前記砥石に向けて切削水を吐出するノズルと、前記ノズルの位置を記憶する記憶手段と、前記砥石と前記ノズルとの相対位置を検出する検出手段と、前記ノズルを移動させる駆動手段と、を備え、前記ノズルの断面形状は、前記砥石の幅方向に沿った方向の寸法が前記砥石の周方向に沿った方向の寸法より大きい矩形状もしくは楕円形状に形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、砥石が撓んだ状態で回転することを防止して、加工装置の加工精度を高い状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】その一部を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の一部を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のノズルを一部を破断して示す斜視図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態のノズルを一部を破断して示す斜視図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態のノズルを一部を破断して示す斜視図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態のノズルを一部を破断して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を、図１及び図２に基づいて説明する。第１の実施の形態の加工装置は、半導体ウエハ等の被加工物Ｗを切断・溝入れする、いわゆるダイシング装置であり、薄い円板状の砥石１を有している。この砥石１は、２枚のフランジ２によって挟持されており、フランジ２の径方向中心部には駆動装置３の回転軸４が略水平に連結されている。
【００１６】
砥石１の外周部には、被加工物Ｗに干渉して切断・溝入れの加工を行なう部分となる切削部５が設けられており、この切削部５の厚さ方向の幅寸法が２５〜１００μｍに形成されている。
【００１７】
回転軸４に連結された砥石１の下方には、被加工物Ｗを着脱可能に保持するためのチャックテーブル６が配置されている。チャックテーブル６での被加工物Ｗのチャック方法としては、バキューム式やワックス固定式等が用いられる。
【００１８】
砥石１の切削部５に対して砥石１の径方向から対向する位置には、砥石１の切削部５と被加工物Ｗとの干渉部に向けて切削水Ｌを吐出するノズル７が配置されている。このノズル７は、支持部材８により支持され、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向とに移動可能、及び、θ方向に回動可能とされている。支持部材８は、駆動手段である駆動装置９により駆動され、駆動装置９によって支持部材８が駆動されることにより、ノズル７がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に適宜位置調節される。
【００１９】
なお、駆動装置９としては、例えばネジ送り機構、歯車駆動機構、圧電性アクチュエータ等を用いることができる。また、移動方向の一つであるＸ方向が、砥石１の幅方向とされている。切削水Ｌとしては、純水、又は、純水に防錆剤を添加したものが用いられている。
【００２０】
支持部材８には、砥石１に光を照射するための光源１０が取付けられている。この光源１０は、光の断面中心がノズル７から吐出される切削水Ｌにおける砥石１の幅方向の中心と一致するように位置決めされている。光源１０としては、半導体レーザ等が用いられる。
【００２１】
砥石１を挟んで光源１０と対向する位置には、光源１０から照射された光を検出するための検出手段である光センサ１１が設けられている。この光センサ１１は、光源１０から照射された光の強度分布を検出し、検出した強度分布を制御装置１２に出力する。
【００２２】
ところで、光源１０から照射された光は、砥石１により遮断されたり、切削水Ｌで乱反射されたりするため、砥石１を挟んだ光源１０の反対側では光の強度分布がノズル７の位置、角度、すなわち光源１０の位置、角度によって異なってくる。そのため、光センサ１１で光源１０から照射される光の強度分布を検出することにより、逆にノズル７の位置、角度を予測することができる。
【００２３】
制御装置１２は、光センサ１１から出力された光の強度分布と、記憶手段である記憶装置１３に予め記憶されている最適な強度分布とに基づいて駆動装置９を制御し、ノズル７を最適位置に移動させる。
【００２４】
なお、上記した「ノズル７の最適位置」とは、被加工物Ｗの加工にとって最適なノズル７の位置のことである。また、「最適な強度分布」とはノズル７が最適位置に位置しているときに、光センサ１１が検出する光の強度分布のことである。すなわち、光センサ１１が最適な強度分布を検出したときは、ノズル７が最適位置に位置していると予測することができる。
【００２５】
記憶装置１３は、ノズル７の最適位置を座標データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ）で記憶しており、記憶装置１３に対する座標データの入力は、外部端末１４により行われる。
【００２６】
ノズル７をノズル７の開口７ａと平行な面で断面した場合のノズル７の断面形状は、砥石１の幅方向に沿った方向（Ｘ方向）の寸法“ａ”が、このＸ方向と直交する方向である砥石１の周方向に沿った方向（Ｚ方向）の寸法“ｂ”より大きい矩形状に形成されている。したがって、砥石１の切削部５と被加工物Ｗとの干渉部に向けてノズル７から切削水Ｌを吐出させた場合、切削水Ｌは、砥石１の幅方向に幅広となってノズル７から吐出される。
【００２７】
このような構成において、この加工装置を用いて被加工物Ｗを切断し、又は、被加工物Ｗに溝入れする場合には、チャックテーブル６上に被加工物Ｗを保持し、砥石１を駆動装置３の回転軸４と共に回転させ、回転している砥石１の切削部５を被加工物Ｗに接近させる。そして、ノズル７から切削水Ｌを吐出させ、光源１０から照射される光の強度分布を光センサ１１で検出する。
【００２８】
光センサ１１で検出された光の強度分布は制御装置１２に出力され、記憶装置１３に記憶されている光の強度分布と比較される。そして、その比較結果に基づいて、光センサ１１が検出した光の強度分布と、記憶装置１３に記憶されている光の強度分布とが一致するように、駆動装置９に駆動信号を出力する。これにより、ノズル７は最適位置に位置調節され、ノズル７から吐出される切削水Ｌが加工にとって最適な吐出状態となる。
【００２９】
ノズル７が最適位置に位置調節された後、砥石１をさらに下降させ、被加工物Ｗの切断・溝入れを開始する。
【００３０】
第１の実施の形態の加工装置によれば、光源１０から照射された光を光センサ１１で検出し、その検出結果に基づいて駆動装置９を駆動することで、ノズル７を自動的に最適位置に移動させるようにしている。
【００３１】
このため、ノズル７の位置調節作業を正確かつ再現性良く行うことができ、作業者の熟練度に関係なく、常に同じ精度で被加工物Ｗを切断・溝入れすることができる。その結果、チッピングや欠けの低減、加工面品質の均一化等が実現される。
【００３２】
また、ノズル７の断面形状が、砥石１の幅方向に沿った方向（Ｘ方向）の寸法“ａ”が、このＸ方向と直交する方向である砥石１の周方向に沿った方向（Ｚ方向）の寸法“ｂ”より大きい矩形状に形成されているため、ノズル７から吐出される切削水Ｌの水圧が最も高くなる範囲が、砥石１の幅方向に沿って広くなっている。
【００３３】
したがって、ノズル７の位置決め精度を粗くしても、ノズル７から吐出される切削水Ｌの水圧が最も高い位置を、砥石１の幅方向の中心に位置させることが容易である。このため、ノズル７の位置決め精度を粗くしても、ノズル７から吐出された切削水Ｌの水圧を砥石１の幅方向の両側で同じにすることができる。これにより、ノズル７の位置決め精度を粗くしたために砥石１の幅方向の両側に作用する水圧が差を生じ、その水圧の差によって砥石１が撓むこと、及び、砥石１が撓んだ状態で回転することを防止することができ、加工装置の加工精度を高い状態に維持することができる。したがって、駆動装置９の位置調節機能の性能を低くしてもよく、加工装置のコストダウンを図ることができる。
【００３４】
なお、第１の実施の形態では、ノズル７の断面形状を矩形状に形成した場合を例に挙げて説明したが、この矩形状とは所謂長方形状のみを意味するのではなく、砥石１の幅方向に沿った方向の寸法“ａ”が砥石１の周方向に沿った方向の寸法“ｂ”より大きいものであれば、台形も含まれる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図３に基づいて説明する。なお、第２の実施の形態及び以下に説明する他の実施の形態において、先行して説明した実施の形態の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。
【００３６】
第２の実施の形態の基本的構成は図１及び図２に示す第１の実施の形態と同じであり、第２の実施の形態と第１の実施の形態との異なる点は、ノズル７Ａの形状である。
【００３７】
ノズル７Ａをノズル７Ａの開口７ａと平行な面で断面した場合のノズル７Ａの断面形状は、砥石１の幅方向に沿った方向（Ｘ方向）の寸法“ａ”が、このＸ方向と直交する方向である砥石１の周方向に沿った方向（Ｚ方向）の寸法“ｂ”より大きい楕円形状に形成されている。したがって、砥石１の切削部５と被加工物Ｗとの干渉部に向けてノズル７Ａから切削水Ｌを吐出した場合、切削水Ｌは、砥石１の幅方向に幅広となってノズル７Ａから吐出される。
【００３８】
このような構成において、ノズル７Ａの断面形状が、砥石１の幅方向に沿った方向（Ｘ方向）の寸法“ａ”が、このＸ方向と直交する方向である砥石１の周方向に沿った方向（Ｚ方向）の寸法“ｂ”より大きい楕円形状に形成されているため、ノズル７Ａから吐出される切削水Ｌの水圧が最も高くなる範囲が、砥石１の幅方向に沿って広くなっている。
【００３９】
したがって、ノズル７Ａの位置決め精度を粗くしても、ノズル７Ａから吐出される切削水Ｌの水圧が最も高い位置を、砥石１の幅方向の中心に位置させることが容易にできる。このため、ノズル７Ａの位置決め精度を粗くしても、ノズル７Ａから吐出された切削水Ｌの水圧を砥石１の幅方向の両側で同じにすることができる。これにより、ノズル７Ａの位置決め精度を粗くしたために砥石１の幅方向の両側に作用する水圧が差を生じ、その水圧の差によって砥石１が撓むこと、及び、砥石１が撓んだ状態で回転することを防止することができ、加工装置の加工精度を高い状態に維持することができる。したがって、駆動装置９の位置調節機能を低くしてもよく、加工装置のコストダウンを図ることができる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を、図４に基づいて説明する。第３の実施の形態の基本的構成は図１及び図２に示す第１の実施の形態と同じであり、第３の実施の形態と第１の実施の形態との異なる点は、ノズル７Ｂの内側の形状である。
【００４１】
ノズル７Ｂの外周部分の形状は、第１の実施の形態のノズル７と同様に、矩形状に形成されている。第３の実施の形態のノズル７Ｂには、その内側に、ノズル７Ｂの断面の長手方向（Ｘ方向）に沿って複数の整流板１５が設けられている。これらの整流板１５は、ノズル７Ｂの開口７ａから吐出される切削水Ｌを、開口７ａの長手方向である砥石１の横幅方向に対して整流作用を奏するように配列されている。
【００４２】
このような構成において、ノズル７Ｂの開口７ａから砥石１に向けて吐出される切削水Ｌは、整流板１５によって整流され、ノズル７Ｂの開口７ａから吐出される場合の乱流の発生が抑制される。したがって、切削水Ｌがノズル７Ｂの開口７ａから吐出される際に発生する乱流により、砥石１の幅方向の両側に作用する水圧が差を生じるということを防止することができる。このため、ノズル７Ｂから吐出される切削水Ｌの乱流が原因となって砥石１の幅方向の両側で水圧の差が生じること、その水圧の差によって砥石１が撓むこと、及び、砥石１が撓んだ状態で回転することを防止でき、加工装置の加工精度を高くすることができる。
【００４３】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態を、図５に基づいて説明する。第４の実施の形態の基本的構成は図４に示す第３の実施の形態と同じであり、第４の実施の形態と第３の実施の形態との異なる点は、ノズル７Ｃの外周部分の形状である。
【００４４】
ノズル７Ｃの外周部分の形状は、第２の実施の形態のノズル７Ａと同様に、楕円形状に形成されている。そして、この楕円形状に形成された外周部分の内側に、ノズル７Ｃの断面の長手方向（Ｘ方向）に沿って複数の整流板１５が設けられている。これらの整流板１５は、ノズル７Ｃの開口７ａから吐出される切削水Ｌを、開口７ａの長手方向である砥石１の横幅方向に対して整流作用を奏するように配列されている。
【００４５】
このような構成において、ノズル７Ｃの開口７ａから砥石１に向けて吐出されるる切削水Ｌは、整流板１５によって整流され、ノズル７Ｃの開口７ａから吐出される場合の乱流の発生が抑制される。したがって、切削水Ｌがノズル７Ｃの開口７ａから吐出される際に発生する乱流により、砥石１の幅方向の両側に作用する水圧が差を生じるということを防止することができる。このため、ノズル７Ｃから吐出される切削水Ｌの乱流が原因となって砥石１の幅方向の両側で水圧の差が生じること、その水圧の差によって砥石１が撓むこと、及び、砥石１が撓んだ状態で回転することを防止でき、加工装置の加工精度を高くすることができる。
【００４６】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を、図６に基づいて説明する。第５の実施の形態の基本的構成は図４に示す第３の実施の形態と同じである。第５の実施の形態と第３の実施の形態との異なる点は、整流板１５におけるノズル７Ｄの開口７ａ側の端部に、切削水Ｌの流れ方向に沿って流線形に膨らんだ乱流抑制部１６が設けられている点である。
【００４７】
このような構成において、整流板１５の端部に乱流抑制部１６を設けることにより、切削水Ｌがノズル７Ｄの開口７ａから吐出される際における乱流の発生をより一層抑制することができる。このため、ノズル７Ｄから吐出される切削水Ｌの乱流が原因となって砥石１の幅方向の両側で水圧の差が差を生じること、その水圧の差によって砥石１が撓むこと、及び、砥石１が撓んだ状態で回転することを防止でき、加工装置の加工精度をより一層高くすることができる。
【００４８】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態を、図７に基づいて説明する。第６の実施の形態の基本的構成は図６に示す第５の実施の形態と同じであり、第６の実施の形態と第５の実施の形態との異なる点は、ノズル７Ｅの外周部分の形状である。
【００４９】
ノズル７Ｅの外周部分の形状は、第２の実施の形態のノズル７Ａと同様に、楕円形状に形成されている。そして、この楕円形状に形成された外周部分の内側に、ノズル７Ｃの断面の長手方向（Ｘ方向）に沿って複数の整流板１５が設けられ、その整流板１５におけるノズル７Ｄの開口７ａ側の端部に、切削水Ｌの流れ方向に沿って流線型に膨らんだ乱流抑制部１６が設けられている。
【００５０】
このような構成において、整流板１５の端部に乱流抑制部１６を設けることにより、切削水Ｌがノズル７Ｅの開口７ａから吐出される際における乱流の発生をより一層抑制することができる。このため、ノズル７Ｅから吐出される切削水Ｌの乱流が原因となって砥石１の幅方向の両側で水圧の差が生じること、その水圧の差によって砥石１が撓むこと、及び、砥石１が撓んだ状態で回転することを防止でき、加工装置の加工精度をより一層高くすることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  砥石、５  切削部、７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ  ノズル、９  駆動装置（駆動手段）、１１  光センサ（検出手段）、１３  記憶装置（記憶手段）、１５  整流板、１６  乱流抑制部、Ｗ  被加工物、Ｌ  切削水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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