[发明专利]切割装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种切割装置。发明特别是涉及实现工作台保持机构的结构部分的低重心化及主轴保持机构的结构部分的低重心化，提高切削性能的切割装置。

背景技术

切割装置是使旋转刀片相对于作为加工对象的半导体或电子部件材料等工件，相对地沿着切入方向、切削进给方向及分度(index)进给方向移动，将该工件切削加工成方块状(芯片)的装置。

在此，为了便于说明，相对于切割装置，如下设定由相互正交的X轴、Y轴及Z轴构成的直角坐标系。即，切入方向为Z轴方向，分度进给方向为Y轴方向，切削进给方向为X轴方向。切入方向是使旋转刀片相对于半导体晶片等工件切入的切入深度的方向。分度进给方向是与旋转刀片的旋转轴平行的方向。

半导体晶片等工件的切割加工是通过每形成一条切削槽时使旋转刀片沿着旋转轴移动与芯片的一边的长度相当的量来实施。通过反复进行该作业，形成平行的多个切削槽。在形成一个方向上的全部切削槽之后，使工件旋转90°，同样形成平行的多个切削槽，由此形成芯片。在该芯片的形成工序中，使旋转刀片沿着旋转轴移动与芯片的一边的长度相当的量的方向为分度进给方向。

另外，主轴(spindle)是旋转轴的意思。在切割装置中，为了区分主轴和以使该旋转轴能够旋转的方式包围该旋转轴的壳体即主轴壳体，对于包括主轴(旋转轴)和主轴壳体而构成的构造体，称为主轴单元。不过，在以后的说明中无需进行这种严格的区分，所以像多个技术文献中所表现的那样，将该主轴单元简称主轴。进而，在需要特别指示安装旋转刀片的旋转轴时，描述为主轴的旋转轴或旋转刀片的旋转轴。

1980年代初期的切割装置也有在工作台保持机构侧组装θ旋转机构和Z轴移动机构的结构(例如参照专利文献1)。1980年代中期以后的切割装置为了应对晶片的大口径化及芯片的微细化(芯片间隔的狭小化)，要求θ轴方向以更高的精度与X-Y平面正交地设置。另外，需要切入深度的精密控制，还强烈要求对Z轴动作进行精密控制。

应对这种要求的切割装置，在保持工作台的工作台保持机构侧配备θ旋转机构和X轴移动机构，在保持主轴的主轴保持机构侧配备Z轴移动机构和Y轴移动机构。通过在主轴保持机构侧配备Z轴移动机构和Y轴移动机构，形成能够使旋转刀片相对于工件沿切入方向和分度进给方向移动的结构(例如参照专利文献2及3)。另外，使各移动机构的动作更加精密化。

切割装置大多作为半导体制造装置设置在净化室中。由于净化室单位地板面积的建设费高，所以切割装置等半导体制造装置的小型化为重要课题。另外，半导体制造装置与往常一样，以低成本来制造仍是必须的。再有，还不断追求处理速度快、高性能、高可靠性的装置。

专利文献1：日本特开昭56-155534号公报

专利文献2：日本特许第3918149号公报

专利文献3：日本特许第4517269号公报

专利文献4：日本特许第4037947号公报

专利文献1所记载的板状材的切断设备及其操纵装置具有在工作台保持机构侧包括θ旋转机构和Z轴移动机构的特征。专利文献1中记载有“转台(turret)18以使垂直心轴(arbor)20滑动自如的方式承受垂直心轴20，该心轴的上端68承受工作台”。即，专利文献1所记载的装置仅通过机械的构造调整θ旋转轴的方向。

然而，在切割装置中，如后所述，若θ旋转轴与X-Y平面的正交性偏离0.001°，则在8英寸晶片的两端产生3.5μm(＝8英寸×sin0.001°＝200mm×sin0.001°)的高低差。在目前的切割装置中，对于切入深度来说，2μm左右的精度是必要条件，对于θ旋转轴的方向来说，与X-Y平面的正交性必须在0.0005°以内。将θ轴方向与X-Y平面的正交性控制在0.0005°以内，仅通过机械的构造很难达成，如果不确立θ旋转轴的精密的方向调整机构和调整方法，则无法达成该精度。

对θ旋转轴与X-Y平面的正交性的高精度化的要求，特别是作为加工对象的晶片的口径越大，重要性越增加。在8英寸晶片切削用的切割装置中，需要装备θ旋转轴的精密的方向调整机构以及确立的调整方法。在12英寸晶片切削用的切割装置中，必须以比8英寸晶片切削用的切割装置高的精度，调整θ旋转轴与X-Y平面的正交性。