JP2016002623A - 切削装置及びエッジトリミング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２枚の切削ブレードを用いることでエッジトリミング加工の効率を向上させ、且つ、それぞれの切削ブレードの偏摩耗による切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減することが可能な切削装置及びエッジトリミング加工方法を提供することである。【解決手段】 円盤状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを該保持面に垂直な回転軸を中心として回転させるチャックテーブル回転手段と、第１スピンドルと該第１スピンドルを回転駆動する第１モータと該第１スピンドルの先端部に装着された第１切削ブレードとを含む第１切削手段と、第２スピンドルと該第２スピンドルを回転駆動する第２モータと該第２スピンドルの先端部に装着された第２切削ブレードとを含む第２切削手段と、を備えた切削装置であって、該第１スピンドルの軸心と該第２スピンドルの軸心は互いに直交するように配設されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、切削装置及び該切削装置を用いた被加工物のエッジトリミング方法に関する。

表面にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数形成され、それぞれのデバイスが格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された半導体ウエーハは、裏面が研削されて所定の厚みへと薄化された後、切削装置によってストリートに沿って切削することで個々のデバイスへと分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

近年の電子機器の小型化に伴い、デバイスが複数形成された半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）はより薄く、例えば１００μｍ以下に研削仕上げされることが要求されている。

一方、ウエーハは製造工程中における割れや発塵防止のために、その外周に円弧状の面取りがなされている。そのため、ウエーハを薄く研削すると、外周の面取り部分がナイフエッジ状に形成される。ウエーハの外周の面取り部分がナイフエッジ状に形成されると、外周から欠けが生じてウエーハが破損してしまうという問題が生じる。

そこで、一般的にウエーハについては、研削前に、ウエーハの外周に沿って面取り部を除去する加工が行われている。また、ウエーハを小径化する場合も、外周に沿って円形に切り落とすことが行われている。このようにウエーハの外周縁に沿って切削することは、エッジトリミングと呼ばれる。

ウエーハの外周に沿って円形に切削加工するエッジトリミングは、回転する切削ブレードをウエーハの外周に切り込ませ、ウエーハを保持したチャックテーブルを少なくとも１回転させることにより実施される（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。

特許文献１に開示されたエッジトリミング方法では、切削ブレードが左右不均一に摩耗する所謂偏摩耗が生じることを防止し、切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減するために、切削ブレードの厚み方向の片側をまずウエーハに切り込ませて複数枚のウエーハの切削加工を行った後、切削ブレードの厚み方向の他方の側をウエーハに切り込ませて複数枚のウエーハの切削加工を行い、切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減するようにしている。

一方、特許文献２に開示されたエッジトリミング方法では、エッジトリミング加工を円盤状の切削ブレードを用いて行う際には通常の直線加工に比べて加工負荷が非常に大きくなり、加工速度を上昇させることができないため、ウエーハを保持するチャックテーブルの回転中心に対して対称位置に第１切削ブレードと第２切削ブレードとを位置づけてエッジトリミング加工を行うことで生産効率を向上させる試みが行われている。

特開２０１０−２４５１６７号公報 特開２０１０−２４５２５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の加工方法では、切削ブレードの偏摩耗は防止できるが、１枚の切削ブレードでエッジトリミング加工を行うため、生産効率が悪いという問題がある。

一方、特許文献２記載の加工方法では、２枚の切削ブレードをウエーハを保持するチャックテーブルの回転中心に対して対称に位置づけてエッジトリミング加工を行うため、生産効率を向上させることができるが切削ブレードに偏摩耗が発生するという問題がある。

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、２枚の切削ブレードを用いることでエッジトリミング加工の効率を向上させ、且つ、それぞれの切削ブレードの偏摩耗による切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減することが可能な切削装置及びエッジトリミング加工方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、円盤状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを該保持面に垂直な回転軸を中心として回転させるチャックテーブル回転手段と、第１スピンドルと該第１スピンドルを回転駆動する第１モータと該第１スピンドルの先端部に装着された第１切削ブレードとを含む第１切削手段と、第２スピンドルと該第２スピンドルを回転駆動する第２モータと該第２スピンドルの先端部に装着された第２切削ブレードとを含む第２切削手段と、を備え、該第１切削手段は、該第１スピンドルが該チャックテーブルの該保持面に対して平行に配設され、該第１スピンドルの軸方向に沿って被加工物の直径以上の距離を移動可能であるとともに、該保持面に対して垂直方向に所定距離を移動可能に配設されており、該第２切削手段は、該第２スピンドルが該チャックテーブルの該保持面に対して平行に配設され、該第２スピンドルの軸方向に沿って被加工物の直径以上の距離を移動可能であるとともに、該保持面に対して垂直方向に所定距離を移動可能に配設されており、該第１スピンドルの軸心と該第２スピンドルの軸心は互いに直交するように配設されており、該第１切削ブレードと該第２切削ブレードは、該第１スピンドルの軸心と該第２スピンドルの軸心の延長線が被加工物の中心で交わる位置で被加工物の外周部を切削することを特徴とする切削装置が提供される。

請求項２記載の発明によると、請求項１に記載された切削装置を用いて円盤状の被加工物の外周部を切削するエッジトリミング方法であって、該チャックテーブルを回転させて該保持面に保持された被加工物を回転させる回転工程と、該回転工程実施中に、該第１切削ブレードと該第２切削ブレードとを回転させるとともに該円盤状の被加工物の外周部に切り込んで切削加工を行う切削工程と、を備えたことを特徴とするエッジトリミング方法が提供される。

本発明の切削装置を使用した被加工物のエッジトリミング加工では、第１及び第２切削ブレードを用いることでエッジトリミング加工の効率を向上させることができ、第１及び第２切削ブレードの偏摩耗による切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減することができる。

本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。 半導体ウエーハの表面側斜視図である。 面取り部と切削ブレードの厚さとの関係を示す模式的側面図である。 図４（Ａ）は切削ブレードがエッジトリミング加工でウエーハの面取り部に切り込んだ状態を示す一部断面側面図、図４（Ｂ）は切削ブレードの偏摩耗を示す側面図である。 図５（Ａ）は切削ブレードの第１面をウエーハの面取り部よりも外側に位置づけてエッジトリミング加工をしている状態の一部断面側面図、図５（Ｂ）は切削ブレードの第１面が偏摩耗した後切削ブレードの第２面側を面取り部よりも外側に位置づけてエッジトリミング加工をしている状態を示す一部断面側面図である。 本発明実施形態に係るエッジトリミング方法を示す模式的平面図である。

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を参照すると、本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。切削装置２は、静止基台４上に固定されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を有している。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボールねじ１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸移動機構１４によりＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材１６を介してチャックテーブル１８が搭載されている。

チャックテーブル１８は、ポーラスセラミックス等から形成された保持面１８ａを有している。チャックテーブル１８は、保持面１８ａに垂直な回転軸を中心として図示しないモータにより回転される。チャックテーブル１８はＸ軸移動機構１４によりＸ軸方向に移動される。

静止基台４上には、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２０が固定されている。Ｙ軸移動ブロック２２は、ボールねじ２４及びパルスモータ２６とから構成されるＹ軸移動機構２８によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック２２にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３０が形成されている。Ｚ軸移動ブロック３２は、図示しないボールねじとパルスモータ３４とから構成されるＺ軸移動機構３６によりＺ軸方向に移動される。

３８は第１切削ユニット（第１切削手段）であり、第１切削ユニット３８のスピンドルハウジング４０がＺ軸移動ブロック３２中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング４０中には第１スピンドル４２（図３参照）が収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。

第１スピンドル４２はスピンドルハウジング４０中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、第１スピンドル４２の先端部には第１切削ブレード４４が着脱可能に装着されている。

スピンドルハウジング４０にはチャックテーブル１８に保持された被加工物を撮像する撮像ユニット４６が搭載されている。第１切削ユニット３８の第１スピンドル４２はＹ軸方向に伸長し、更にチャックテーブル１８の保持面１８ａと平行に配設されている。

静止基台４上には更に、Ｘ軸方向に伸長する一対のガイドレール４８が固定されている。Ｘ軸移動ブロック５０は、ボールねじ５２及びパルスモータ５４とから構成されるＸ軸移動機構５６によりＸ軸方向に移動される。

Ｘ軸移動ブロック５０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール５８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック６０は、図示しないボールねじとパルスモータ６２とから構成されるＺ軸移動機構６４によりＺ軸方向に移動される。

６６は第２切削ユニット（第２切削手段）であり、第２切削ユニット６６のスピンドルハウジング６８がＺ軸移動ブロック６０中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング６６中には第２スピンドル７０（図６参照）が収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。

第２スピンドル７０はスピンドルハウジング６８中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、第２スピンドル７０の先端部には第２切削ブレード７２が着脱可能に装着されている。

スピンドルハウジング６８には撮像ユニット７４が搭載されている。第２切削ユニット６６の第２スピンドル７０はＸ軸方向に伸長しており、且つチャックテーブル１８の保持面１８ａと平行に配設されている。

図２を参照すると、本発明の切削装置２の加工対象となる半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１は例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されているとともに、複数のストリート１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成されたウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面に備えている。ウエーハ１１の外周部には円弧状の面取り部１１ｅが形成されている。２１はシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチである。

以下、上述した切削装置２を用いてウエーハ１１の外周部（面取り部）１１ｅを円形に切削するエッジトリミング加工について図３乃至図６を参照して詳細に説明する。図３を参照すると、第１切削ブレード４４の厚みとウエーハ１１のエッジトリミングで切削する面取り部（外周部）１１ｅの半径方向距離ａとの関係を示す模式的側面図が示されている。

第１切削ブレード４４の厚みは、ウエーハ１１のエッジトリミングで切削すべき面取り部１１ｅの半径方向距離ａの１倍以上２倍以下であるのが好ましい。図示された実施形態では、第１切削ブレード４４の厚みはウエーハ１１の面取り部１１ｅの半径方向距離ａの２倍に設定されている。

エッジトリミング加工で使用する第１切削ブレード４４は、全体が切り刃からなるワッシャーブレードから構成されるのが好ましい。第２切削ブレード７２も同様にワッシャーブレードから構成されるのが好ましく、その厚みはウエーハ１１の面取り部１１ｅの半径方向距離ａの１倍以上２倍以下であるのが好ましい。

図４（Ａ）を参照すると、第１切削ブレード４４でウエーハ１１の面取り部１１ｅを部分的に切り落とすエッジトリミング加工をしている状態の一部断面側面図が示されている。

エッジトリミング加工では、第１切削ブレード４４を高速で回転させながらチャックテーブル１８に保持されているウエーハ１１の面取り部１１ｅに所定深さ切り込み、ウエーハ１１を保持しているチャックテーブル１８を低速で少なくとも１回転させて面取り部１１ｅを円形に加工する。

このようなエッジトリミングを複数のウエーハ１１に対して実施すると、切削加工負荷が非常に大きいため、第１切削ブレード４４には図４（Ｂ）に符号４５で示すような偏摩耗が発生する。このような偏摩耗は第２切削ブレード７２でも同様に発生する。

切削ブレードの偏摩耗が発生しても、偏摩耗が発生したエッジと反対側のエッジはシャープに形成されているため、偏摩耗が発生したエッジと反対側のエッジを使用すれば同一の切削ブレードでエッジトリミング加工を継続することができる。

これについて図５を参照して説明する。図５の説明において、第１切削ブレード４４はスピンドル４２側の面である第１面４４ａと第１面４４ａの反対側の第２面４４ｂを有しているものとして説明する。

まず、図５（Ａ）に示すように、第１切削ブレード４４の第１面４４ａをウエーハ１１の面取り部１１ｅよりも外側に位置づけて高速回転する第１切削ブレード４４でウエーハ１１の面取り部１１ｅに切り込み、ウエーハ１１を保持したチャックテーブル１８を少なくとも１回転させることにより、ウエーハ１１のエッジトリミングを実施する。

エッジトリミングでは切削ブレードの加工負荷が大きいため、このエッジトリミングを複数枚のウエーハ１１について継続して実行すると、第１切削ブレード４４には図４（Ｂ）に示すような偏摩耗４５が発生する。

第１切削ブレード４４にこのような偏摩耗が発生すると、図１に示すＹ軸移動機構２８を駆動して、図５（Ｂ）に示すように、第１切削ブレード４４をウエーハ１１を横切ってウエーハ１１の反対側の面取り部１１ｅ上に位置づける。

即ち、第１切削ブレード４４の第２面４４ｂを面取り部１１ｅよりも外側に位置づけて高速回転する第１切削ブレード４４でウエーハ１１の面取り部１１ｅに切り込み、チャックテーブル１８を少なくとも１回転させることにより、第１切削ブレード４４の偏摩耗していない鋭いエッジ部でウエーハ１１の面取り部１１ｅにエッジトリミング加工を実施する。

このように偏摩耗していないエッジ部をウエーハ１１の面取り部１１ｅよりも内側に位置づけてエッジトリミング加工をすることにより、一つの第１切削ブレード４４で加工できるウエーハ１１の枚数を増やすことができる。

第１切削ブレード４４の両方のエッジ部が磨耗して先端外周部が半円形状になった場合には、第１切削ブレード４４をドレスボードでドレッシングして、第１切削ブレード４４の外周部形状を修正する。

次に、図６を参照して、切削装置２を使用した本発明実施形態に係るエッジトリミング方法について詳細に説明する。エッジトリミングを開始する前に、第１切削ユニット３８の撮像ユニット４６及び第２切削ユニット６６の撮像ユニット７４でウエーハ１１を撮像し、切削領域、即ちウエーハ１１の面取り部１１ｅを検出するアライメントを実施する。

このアライメントに基づいて、図６（Ａ）に示すように、第１切削ユニット３８の第１切削ブレード４４及び第２切削ユニット６４の第２切削ブレード７２をそれぞれ矢印方向に高速回転させながらウエーハ１１の面取り部１１ｅに位置づけて所定深さ切り込ませる。

この時には、第１切削ブレード４４の第１面４４ａ及び第２切削ブレード７２の第１面７２ａはウエーハ１１の面取り部（外周部）１１ｅよりも外側に位置づけられる。第１切削ブレード４４及び第２切削ブレード７２がウエーハ１１の面取り部１１ｅに切り込んだ状態でウエーハ１１を矢印Ｒ１方向に３／４回転することにより、ウエーハ１１のエッジトリミングが完了する。

第１切削ブレード４４及び第２切削ブレード７２を図６（Ａ）に示すように位置づけて、ウエーハ１１のエッジトリミングを次々と実施する。この切削方法では、ウエーハ１１を３／４回転することにより１枚のウエーハ１１のエッジトリミングは完了するが、第１切削ブレード４４で２７０°の範囲を、第２切削ブレード７２で９０°の範囲を受け持つことになる。従って、第２切削ブレード７２に比較して第１切削ブレード４４に偏摩耗が発生する確率が高くなる。

そこで、図６（Ｂ）に示すように、第１切削ユニット３８をウエーハ１１を横切ってＹ軸方向に移動し、第１切削ブレード４４を反対側の面取り部１１ｅに位置づける。即ち、第１切削ブレード４４の第２面４４ｂが面取り部１１ｅより外側となるように位置づける。

そして、高速回転する第１切削ブレード４４及び第２切削ブレード７２を面取り部１１ｅに所定深さ切り込ませるとともに、ウエーハ１１を矢印Ｒ２方向に３／４回転させることによりウエーハ１１のエッジトリミングを実施する。

図６（Ｂ）に示す切削方法では、第２切削ブレード７２で２７０°の範囲を受け持ち、第１切削ブレード４４で９０°の範囲を受け持つことになる。従って、第２切削ブレード７２に偏摩耗が発生し易くなる。

図６（Ｂ）に示す形態でウエーハ１１のエッジトリミングを継続すると、第２切削ブレード７２に偏摩耗が発生し、第１切削ブレード４４はその先端外周部が大きく磨耗することになる。よって、ドレスボードを使用しての第１切削ブレード４４のドレッシングを実施し、第１切削ブレード４４の先端外周部の形状を修正する。

第２切削ブレード７２に偏摩耗が発生し、第１切削ブレード４４はドレッシングを実施したため、図６（Ｃ）に示すように、第１切削ブレード４４を第１面４４ａが面取り部１１ｅの外側となるように位置づけ、第２切削ブレード７２を第２面７２ｂが面取り部１１ｅより外側となるように位置づけて、高速回転する第１切削ブレード４４及び第２切削ブレード７２で面取り部に所定深さ切り込むとともに、ウエーハ１１を矢印Ｒ１方向に３／４回転してウエーハ１１のエッジトリミングを実施する。

図６（Ｃ）に示す形態では、第１切削ブレード４４が９０°の範囲を受け持ち、第２切削ブレード７２が２７０°の範囲を受け持つため、第２切削ブレード７２に偏摩耗が発生し易くなり、第２切削ブレード７２は先端部の外周が全体的に摩耗する。

従って、第２切削ブレード７２をドレスボードを使用してドレッシングし、先端外周部の形状を修正する。第２切削ブレード７２のドレッシング終了後、第１切削ブレード４４及び第２切削ブレード７２を、図６（Ｂ）に示すように位置づけて、ウエーハ１１のエッジトリミングを実施する。

本発明のエッジトリミング方法では、第１切削ユニット３８の第１スピンドル４２及び第２切削ユニット６４の第２スピンドル７０の軸心の延長線がチャックテーブル１８に保持されたウエーハ１１の中心で交わるように配置されているため、偏摩耗した第１切削ブレード４４及び第２切削ブレード７２でも、その切り込み位置を変更することによりエッジトリミング用に使い続けることが可能となり、第１及び第２切削ブレード４４，７０の交換頻度や修正頻度を低減することができる。

更に、第１及び第２切削ブレード４４，７０を用いてエッジトリミングを実施することにより、チャックテーブル１８の３／４回転により一枚のウエーハ１１のエッジトリミングが完了するため、トリミング加工の効率を向上することができる。

上述した実施形態では、被加工物として半導体ウエーハ１１にエッジトリミングを実施する例について説明したが、被加工物はこれに限定されるものではなく、外周部に面取り部を有する他のウエーハにも本発明のエッジトリミング方法は同様に適用することができる。

１１ 半導体ウエーハ
１１ｅ 面取り部（外周部）
１８ チャックテーブル
３８ 第１切削ユニット
４２ 第１スピンドル
４４ 第１切削ブレード
４４ａ 第１面
４４ｂ 第２面
４５ 偏摩耗
６６ 第２切削ユニット
７０ 第２スピンドル
７２ 第２切削ブレード

Claims (4)

1. 円盤状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを該保持面に垂直な回転軸を中心として回転させるチャックテーブル回転手段と、第１スピンドルと該第１スピンドルを回転駆動する第１モータと該第１スピンドルの先端部に装着された第１切削ブレードとを含む第１切削手段と、第２スピンドルと該第２スピンドルを回転駆動する第２モータと該第２スピンドルの先端部に装着された第２切削ブレードとを含む第２切削手段と、を備え、
   該第１切削手段は、該第１スピンドルが該チャックテーブルの該保持面に対して平行に配設され、該第１スピンドルの軸方向に沿って被加工物の直径以上の距離を移動可能であるとともに、該保持面に対して垂直方向に所定距離を移動可能に配設されており、
   該第２切削手段は、該第２スピンドルが該チャックテーブルの該保持面に対して平行に配設され、該第２スピンドルの軸方向に沿って被加工物の直径以上の距離を移動可能であるとともに、該保持面に対して垂直方向に所定距離を移動可能に配設されており、
   該第１スピンドルの軸心と該第２スピンドルの軸心は互いに直交するように配設されており、
   該第１切削ブレードと該第２切削ブレードは、該第１スピンドルの軸心と該第２スピンドルの軸心の延長線が被加工物の中心で交わる位置で被加工物の外周部を切削することを特徴とする切削装置。
2. 請求項１に記載された切削装置を用いて円盤状の被加工物の外周部を切削するエッジトリミング方法であって、
   該チャックテーブルを回転させて該保持面に保持された被加工物を回転させる回転工程と、
   該回転工程実施中に、該第１切削ブレードと該第２切削ブレードとを回転させるとともに該円盤状の被加工物の外周部に切り込んで切削加工を行う切削工程と、
   を備えたことを特徴とするエッジトリミング方法。
3. 該第１切削ブレード及び該第２切削ブレードは、前記切削工程で切削する被加工物の外周部の半径方向距離の１倍以上２倍以下の厚さを有しており、
   該第１切削ブレード及び該第２切削ブレードをそれぞれ該第１スピンドル及び該第２スピンドルに装着した際に、スピンドル側の面を第１面とし、該第１面の反対側の面を第２面としたとき、該切削工程において、該第１切削ブレードと該第２切削ブレードの該第１面を被加工物の外周部よりも外側に位置づけることを特徴とする請求項２記載のエッジトリミング方法。
4. 該第１切削ブレード及び該第２切削ブレードは、前記切削工程で切削する被加工物の外周部の半径方向距離の１倍以上２倍以下の厚さを有しており、
   該第１切削ブレード及び該第２切削ブレードをそれぞれ該第１スピンドル及び該第２スピンドルに装着した際に、スピンドル側の面を第１面とし、該第１面と反対側の面を第２面としたとき、該第１切削ブレードと該第２切削ブレードのうち一方の切削ブレードの第１面を被加工物の外周部よりも外側に位置づけ、他方の切削ブレードの第２面を被加工物の外周部よりも外側に位置づけることを特徴とする請求項２記載のエッジトリミング方法。