JP2011062778A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加工物の洗浄機能を向上させるとともに加工品質の向上を実現可能な切削装置を提供することである。
【解決手段】 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ブレードを備えた切削装置であって、該切削ブレードをフランジとナットとで挟持したときに、該切削ブレードの円形基台の外周部と該フランジの外周部とが該切削ブレードに配設された砥石に対して左右対称形状となるように形成されており、切削水供給手段によって該切削ブレードの外周側から供給された切削水が該切削ブレードの両側で均等に流れることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削する切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインが切削されて個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に広く利用されている。

半導体ウエーハの切削には、特開平５−３１５４４４号公報に開示されているようなダイサーと称される切削装置が広く使用されている。ダイサーは、ダイアモンドやＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の超砥粒を樹脂や金属等で固めて、例えば３０μｍ程度の厚みに形成した砥石（切刃）を有する切削ブレードを、３００００ｒｐｍ等の高速で回転させつつ半導体ウエーハ等の被加工物へと切り込むことで切削を遂行する。

数十μｍと薄く形成された砥石のハンドリングを容易にするために、アルミ合金等から形成された円形基台に砥石を配設した所謂ハブタイプブレードが切削ブレードとして広く使用されている（特開２０００−１９０１５５号公報参照）。

ダイサーは回転駆動されるスピンドルを備え、切削ブレードはマウントで挟持された状態でスピンドルの先端に装着される。マウントによって挟持されてスピンドル先端に装着された切削ブレードには、切削加工中切削ブレードの外周側から切削液が供給される。切削液の供給は、切削によって発生する加工熱を冷却するためと、切削によって発生した切削屑を被加工物上から排除するためである。

特開平５−３１５４４４号公報 特開２０００−１９０１５５号公報

ところが、切削ブレードが円形基台を有するハブタイプブレードの場合には、切削ブレードの形状が砥石を中心に切削ブレードの表裏面側で非対称である。そのため、供給された切削液の流れが切削ブレードの表面及び裏面で異なり、切削屑の除去状態や加工品質に影響を及ぼすという点を本願発明者は見出した。

即ち、ハブタイプ切削ブレードの外周側から切削ブレードに向かって供給された切削液は切削ブレードの砥石に当たった後、砥石の表面側と裏面側とに分流される。砥石の表面側に分流された切削液は切削ブレードの基台にあたり被加工物上へと流れ落ち、被加工物上を局所的に洗浄する。

一方、砥石の裏面側に分流された切削液は基台のような障害物がないため、そのまま噴出方向に飛散する。従って、砥石の裏面側では被加工物が切削液によって洗浄されることが抑制され、被加工物に付着する切削屑が砥石の表面側が通過した領域に比べて多くなる。また、砥石の表面側と裏面側とで切削液の流れが異なることにより砥石が僅かにばたつき、被加工物にチッピングやクラック等を大きく発生させる原因となっていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物の洗浄機能を向上させるとともに加工品質の向上を実現する切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該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ブレードと、回転駆動されるスピンドルと、該切削ブレードを挟持して該スピンドルに装着するマウントと、被加工物の切削中に該切削ブレードの外周側から該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段とを備えた切削装置であって、該切削ブレードは、装着穴及び一体的に形成された円形ハブを有する円形基台と、該円形基台の外周方向に突出するように該円形基台の該円形ハブが形成された面と反対側の面上に配設された砥石とから構成され、該マウントは、該切削ブレードの該装着穴に挿入される表面に雄ねじを有するボス部と、該切削ブレードに当接して該切削ブレードを支持する端面を有するフランジと、該フランジの該ボス部に挿入された該切削ブレードを、該フランジとともに挟持する端面を有し該ボス部に形成された雄ねじに螺合するナットとから構成され、該切削ブレードを該フランジと該ナットとで挟持したときに、該切削ブレードの該円形基台の外周部と該フランジの外周部とが該切削ブレードに配設された該砥石に対して左右対称形状となるように形成されており、該切削水供給手段によって該切削ブレードの外周側から供給された切削水が該切削ブレードの両側で均等に流れることを特徴とする切削装置が提供される。

本発明によると、マウントを構成するフランジがハブタイプブレードを挟持した状態で砥石を中心に表面側と裏面側とで対称形状となるように形成されているため、切削ブレードに供給された切削液の流れは砥石の表面側と裏面側とで同等となる。

マウントの裏面側であるフランジの外周部が切削ブレードの基台の外周部と同形状に形成されているため、砥石によって分流された切削液はフランジにあたり、被加工物上面に流れ落ちる。従って、砥石の表面側と同様に被加工物上を切削液が洗浄するため、被加工物の洗浄機能を向上できる。

切削装置の外観斜視図である。 半導体ウエーハがダイシングテープを介して環状フレームで支持された状態の斜視図である。 第１実施形態のマウントを介してスピンドルに装着されたハブタイプブレードの断面図である。 第１実施形態のマウントを介してハブタイプブレードをスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。 第２実施形態のマウントを介してスピンドルに装着されたハブタイプブレードの断面図である。 第２実施形態のマウントを介してハブタイプブレードをスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。 ホイールカバーの正面図であり、切削ブレードのハブに当たった切削水の流れが矢印で示されている。 ホイールカバーの裏面図であり、切削ブレードを支持するフランジに当たった切削水の流れが矢印で示されている。 従来のフランジを使用してハブタイプブレードをスピンドルに装着した状態の断面図である。 ホイールカバーの裏面図であり、従来のフランジに当たった切削水の流れが矢印で示されている。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置２の外観を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数のクランプ３８によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像装置２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像装置２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード（ハブブレード）２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像装置２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

２５は切削が終了したウエーハＷを洗浄装置２７まで搬送する搬送手段であり、洗浄装置２７では、ウエーハＷを洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥する。

図３を参照すると、第１実施形態のフランジを使用して切削ブレードをスピンドルの先端に取り付けた状態の断面図が示されている。図４はその分解斜視図を示している。切削ブレード２８はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ３２を有する円形基台３０の外周にニッケル母材中にダイアモンド砥粒が分散された砥石（切刃）３４が電着されて構成されている。ハブブレード２８は装着穴３６を有している。

図４に示すように、スピンドルハウジング２５中にスピンドル２６が回転可能に収容されており、スピンドル２６の先端にはねじ穴２７が形成されている。図３に示すように、スピンドル２６はその先端にテーパ部２６ａを有しており、このテーパ部２６ａにフランジ３８の装着穴５０が嵌合されてフランジ３８がスピンドル２６に装着され、ねじ５４をねじ穴２７に螺合してフランジ３８の環状鍔部５２を押さえることによりスピンドル２６に固定される。

フランジ３８は雄ねじ４２を有するボス部４０と、ハブブレード２８に当接する内周側の第１環状端面４４と、外周側の第２環状端面４６を有している。フランジ３８は砥石３４に対してハブブレード２８の円形基台３０の外周部分と概略対称形状の外周部分４８を有している。

ハブブレード２８はフランジ３８のボス部４０に挿入されて、ナット５６をボス部４０の雄ねじ４２に螺合することによりフランジ３８とナット５６とで挟持されてスピンドル２６に取り付けられる。

ナット５６でハブブレード２８がフランジ３８に対して固定されたとき、ナット５６の環状端面５７はハブブレード２８の基台３０に当接し、フランジ３８の第１環状端面４４はハブブレード２８の基台３０に当接し、第２環状端面４６は砥石３４に当接する。フランジ３８とナット５６とでハブブレード２８をスピンドル２６に装着するマウントを構成する。

図５を参照すると、本発明第２実施形態のフランジ３８Ａを使用してハブブレード２８をスピンドル２６に取り付けた状態の断面図が示されている。図６はその分解斜視図である。本実施形態のフランジ３８Ａは、第１実施形態のフランジ３８の第１環状端面４４に対応するただ一つの環状端面４４を有している点において第１実施形態のフランジ３８と相違する。フランジ３８Ａの他の構成は第１実施形態のフランジ３８と同様であり、ねじ５４、ナット５６等の他の構成も第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

図７を参照すると、ハブブレード（切削ブレード）２８をホイールカバー（ブレードカバー）６０で包囲した状態の側面図が示されている。ホイールカバー６０にはブレード破損検出器６２が取り付けられている。

ブレード破損検出器６２は、光ファイバー６６に接続された発光部６４の先端と、同じく光ファイバーに接続された受光部の先端とがハブブレード２８の砥石３４を挟んで対向するように位置づけられて構成されている。６８はブレード破損検出器６２の位置を調整する調整ねじであり、７０は調整された位置でブレード破損検出器６２を固定する固定ねじである。

７６は冷却水ノズルアセンブリであり、ホイールカバー６０に取り付けられている。冷却水ノズルアセンブリ７６は、ホース８２が接続される接続パイプ７８と、接続パイプ７８から分岐した冷却水ノズル８０ａ，８０ｂを含んでいる。各冷却水ノズル８０ａ，８０ｂの外側には飛沫カバー８４が設けられている。

８８は切削水ブロック（ノズルブロック）であり、ねじ９０によりホイールカバー６０に締結されている。切削水ブロック８８は、ホース９６に接続される接続パイプ９２と、接続パイプ９２に接続された切削水ノズル９４とを含んでいる。切削水ノズル９４の先端（切削水供給口）はハブブレード２８の砥石３４に向かって開口している。

図８を参照すると、図７に示したハブブレード２８及びホイールカバー６０の背面図（裏面図）が示されている。ハブブレード２８のスピンドル２６への装着に、本実施形態のフランジ３８を使用すると、フランジ３８の外周部分４８が砥石３４に対してハブブレード２８の円形基台３０の外周部分と対称形状に形成されているため、切削水ノズル９４からハブブレード２８に供給された切削水は、図７及び図８に矢印で示すように砥石３４の表面側（図７）と裏面側（図８）とで概略同等となり、ウエーハＷ上を局所的に洗浄する。

即ち、図７に示す砥石３４の表面側では、切削水ノズル９４から供給された切削水はハブブレード２８の基台３０に当たりウエーハＷ上に流れ落ち、ウエーハＷを局所的に洗浄する。

図８に示した砥石３４の裏面側では、切削水ノズル９４から供給された切削水はハブブレード２８の基台３０と同形状に形成されたフランジ３８の外周部分４８にあたりウエーハＷ上に流れ落ち、ウエーハＷを局所的に洗浄する。従って、砥石３４の表面側と同様にウエーハＷ上を洗浄するため、ウエーハＷの洗浄機能を向上することができる。

図５及び図６に示した第２実施形態のフランジ３８Ａを使用したときも、フランジ３８Ａの外周部分４８が砥石３４に対してハブブレード２８の基台３０の外周部分と同形状に形成されているため、同様な効果を達成することができる。

比較のために、図９及び図１０を参照して、図９に示した従来のフランジ３８Ｂを使用してハブブレード２８をスピンドル２６に装着した場合について検討する。図９から明らかなように、従来のフランジ３８Ｂの外周部分は砥石３４に対してハブブレード２８の基台３０の外周部分と対称には形成されていずに、フランジ３８Ｂの最外周の環状端面４４でハブブレード２８の基台３０に当接している。

よって、図１０に示すように、砥石３４の裏面側では切削水ノズル９４から供給された切削水はハブブレード２８の基台３０のような障害物がないため、矢印Ａで示すように飛散する。従って、砥石３４の裏面側ではウエーハＷは切削水によって洗浄されることが抑制され、ウエーハＷに付着する切削屑は砥石３４の表面側が通過した領域に比べて多くなる。

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２６ スピンドル
２８ ハブブレード（切削ブレード）
３０ 円形基台
３２ 円形ハブ
３４ 砥石（切刃）
３８ フランジ
４０ ボス部
４４ 第１環状端面
４６ 第２環状端面
４８ フランジの外周部分
５４ ねじ
５６ ナット

Claims (1)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該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ブレードと、回転駆動されるスピンドルと、該切削ブレードを挟持して該スピンドルに装着するマウントと、被加工物の切削中に該切削ブレードの外周側から該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段とを備えた切削装置であって、
   該切削ブレードは、装着穴及び一体的に形成された円形ハブを有する円形基台と、該円形基台の外周方向に突出するように該円形基台の該円形ハブが形成された面と反対側の面上に配設された砥石とから構成され、
   該マウントは、該切削ブレードの該装着穴に挿入される表面に雄ねじを有するボス部と、該切削ブレードに当接して該切削ブレードを支持する端面を有するフランジと、
   該フランジの該ボス部に挿入された該切削ブレードを、該フランジとともに挟持する端面を有し該ボス部に形成された雄ねじに螺合するナットとから構成され、
   該切削ブレードを該フランジと該ナットとで挟持したときに、該切削ブレードの該円形基台の外周部と該フランジの外周部とが該切削ブレードに配設された該砥石に対して左右対称形状となるように形成されており、
   該切削水供給手段によって該切削ブレードの外周側から供給された切削水が該切削ブレードの両側で均等に流れることを特徴とする切削装置。

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