JP4783568B2 - 切削装置及び被加工物の切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物に対して切削水を供給しながら切削加工を施す切削装置及び切削方法に関するものである。

半導体デバイスの製造工程においては、略円形のウェーハ表面の格子状に形成されたストリートによって区画された矩形領域にＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路が形成される。そして、切削装置を用いてストリートを切削することにより、各集積回路ごとのデバイスに分割され、各デバイスが各種電子機器に利用される。

切削装置においては、高速回転する切削ブレードがストリートに切り込むことにより切削が行われ、個々のデバイスに分割するため、切削ブレードとウェーハとが接触する部位には摩擦による熱が発生し、この熱が、切削品質を低下させたり、切削ブレードの切り刃部を磨耗させたりする要因となる。そこで、切削装置においては、切削ブレードとウェーハとが接触する接触部の近傍に切削水を噴出するノズルを設け、そのノズルから噴出される切削水によって当該接触部を冷却することが行われている（例えば特許文献１参照）。このようにして行う接触部の冷却は、半導体ウェーハ以外の板状物の切削時にも行われている。例えば、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板を縦横に切削して個々のＣＳＰに分割する場合においては、ＣＳＰ基板が搬送用の保持部材によって保持された状態で切削が行われることがあるが（例えば特許文献２参照）、このような場合においても、切削ブレードとＣＳＰ基板との接触部が切削水により冷却される。

特開平６−１３４６０号公報 特開２００１−８５４４９号公報

しかしながら、冷却効果をより高めるために、切削水を噴出するノズルは、切削ブレードと被加工物との接触部の近く、例えば特許文献１では板状物と接触しない程度に接近した位置に板状物の面と平行に配設されるため、切削ブレードによる切削によって、端材、特にデバイスを囲繞する端材が切削水と共に切削ブレードの回転方向に飛散すると、その飛散した端材が切削水供給ノズルに衝突してはねかえり、切削ブレードに衝突して切削ブレードを損傷させたり、デバイスに衝突してデバイスを損傷させたりするという問題がある。また、切削水が被加工物に対して直接噴射されるため、その噴射の圧力によっても端材が飛散し、同様に切削ブレードやデバイスを損傷させるという問題もある。特に、特許文献２のように、板状物がＣＳＰ基板であり、ＣＳＰ基板が搬送用の保持部材によって吸引保持された状態で切削される場合は、粘着テープに貼着される場合と比較すると端材が飛散しやすいため、この問題が顕著となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、切削ブレードによる切削中に端材が飛散した場合においても、切削ブレードや被加工物を損傷させないようにすることである。

本発明に係る切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物に切削水を供給しながら被加工物を切削する切削手段とを少なくとも含み、切削手段は、スピンドルと、スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、スピンドルの自由端部に着脱自在に装着され外周に切り刃部を有する切削ブレードと、切削ブレードに切削水を供給する切削水供給ノズルとを備え、切削水供給ノズルは、切削により生じた端材が切削ブレードの回転によって飛散する側の反対側に配設され、切り刃部の一方の面の１／８〜１／４の領域に対して水平方向に切削水を噴射する第一の噴射部と切り刃部の他方の面の１／８〜１／４の領域に対して水平方向に切削水を噴射する第二の噴射部とを有し、第一の噴射部及び第二の噴射部から噴射された切削水によって切り刃部が冷却されると共に、切削ブレードの回転による切削水の連れ回りにより切り刃部と被加工物との接触部に切削水が供給される。なお、被加工物としては、略円形の半導体ウェーハや矩形のＣＳＰ基板等があるが、形状や材質は限定されず、例えばガラス基板等であってもよい。

切削水供給ノズルは、切削ブレードをスピンドルに対して着脱する際に邪魔にならない退避位置に配設されることが望ましい。

本発明に係る被加工物の切削方法は、上記の切削装置を用い、チャックテーブルに保持された被加工物を回転する切削ブレードによって切削する方法に関するものであり、第一の噴射部及び第二の噴射部から切り刃部の１／８〜１／４の領域に対して水平方向に切削水を噴射して切削ブレードの切り刃部を冷却すると共に、切削ブレードの回転による切削水の連れ回りにより切り刃部と被加工物との接触部に切削水を供給することを特徴とする。

被加工物としては、例えばＣＳＰ基板があり、この場合、ＣＳＰ基板は、チャックテーブルに形成された吸引孔に連通する吸引路を有する保持部材を介して吸引保持されることがある。

本発明に係る切削装置では、切削水供給ノズルが切削ブレードの回転時に端材が飛散する側の反対側に配設されるため、端材が飛散しても切削水供給ノズルに衝突して切削ブレードや被加工物にはねかえることがない。したがって、切削ブレードや被加工物が損傷するのを防止することができる。また、切削ブレードの回転による切削水の連れ回りにより切り刃部と被加工物との接触部に切削水を供給することにより、切削水が被加工物に対して直接噴射されることがないため、噴射された切削水によって端材が飛散することもなく、この点でも切削水供給ノズルにおける端材のはねかえりによる切削ブレードや被加工物の損傷を防止することができる。そして、切削水の連れ回りにより切り刃部と被加工物との接触部に切削水が供給されるため、切削ブレード及び当該接触部の冷却は十分に行われる。また、第一の噴射部及び第二の噴射部が、切り刃部の１／８〜１／４の領域に対して切削水を噴射するため、冷却効果が十分に確保できる。

切削水供給ノズルが、切削ブレードをスピンドルに対して着脱する際に邪魔にならない退避位置に配設される場合は、切削ブレードの着脱時に切削水供給ノズルが邪魔にならず、着脱を円滑に行うことができる。

本発明に係る被加工物の切削方法では、切削ブレードの回転による切削水の連れ回りにより切り刃部と被加工物との接触部に切削水を供給し、切削水を接触部に対して直接供給せずに接触部を冷却できるため、切削水によって端材が飛散することがなく、これによって切削ブレードや被加工物の損傷を防止することができる。また、第一の噴射部及び第二の噴射部が、切り刃部の１／８〜１／４の領域に切削水を供給するため、十分な冷却効果を確保することができる。

更に、被加工物がＣＳＰ基板であり、ＣＳＰ基板が、チャックテーブルに形成された吸引孔に連通する吸引路を有する保持部材を介して吸引保持される場合には、ＣＳＰ基板が粘着テープ等で固定されていないために端材が飛散しやすいが、端材が飛散しても切削水供給ノズルに衝突しないため、切削ブレードやＣＳＰ基板を損傷させず、より効果的である。

図１に示す切削装置１は、矩形の板状物を切削する装置であり、矩形の板状物は、Ｘ軸方向に移動可能なチャックテーブル２において吸引保持される。このチャックテーブル２は、矩形の載置台２０の中央部に、吸引源に連通する吸引孔２１を備えた構成となっている。

例えば図２に示すＣＳＰ基板６を切削する場合は、ＣＳＰ基板６が保持板７を介して載置台２０の上に載置されて保持される。ＣＳＰ基板６には分離予定ライン６０が縦横に設けられ、分離予定ライン６０を切削して分離させることにより個々のＣＳＰ６１となる。保持板７には、その表面から裏面にかけて貫通してチャックテーブル２の吸引孔２１と連通する吸引路７０が設けられており、ＣＳＰ基板６が載置された保持板７を載置台２０の上に載置し、吸引孔２１から吸引力を作用させると、その吸引力が載置台２０の表面に伝達されてＣＳＰ基板６が吸引保持される。なお、保持板７には、ＣＳＰ基板６の分離予定ライン６０に対応した逃げ溝７１が予め形成されている。

図１に戻って説明を続けると、チャックテーブル２の−Ｘ方向の移動経路の上方にはアライメント手段３が配設されている。アライメント手段３には撮像部３０を備えており、ＣＳＰ基板６の表面を撮像してＣＳＰ基板６に縦横に設けられた分離予定ライン６０を検出することができる。

アライメント手段３の−Ｘ方向側には、切削手段４が配設されている。切削手段４は撮像部３０と一体に形成されている。また、撮像部３０と切削手段４を構成する切削ブレード４３とはＸ軸方向に一直線上に位置しており、撮像部３０によって分離予定ライン６０が検出された時に、その分離予定ラインと切削ブレード４３とのＹ軸方向の位置合わせが自動的になされる。

図３に示すように、切削手段４においては、スピンドルハウジング４０によってスピンドル４１が回転可能に支持され、スピンドル４１には、フランジ４２が固定されており、このフランジ４２は支持面４２０を有している。スピンドル４１の自由端部４１ａには切削ブレード４３が着脱自在に装着され、スピンドル４１に形成された雄ねじ４１０にナット４４を螺合させることにより、切削ブレード４３が支持面４２０とナット４４とによって挟持されて固定される。ここで、切削ブレード４３は、中央部にスピンドル４１を挿通させるための孔が形成された基台４３０と、基台４３０の片側側面の外周部に基台４３０より外周側に突出して形成された切り刃部４３１とから構成される。

図４は、切削ブレード４３がスピンドル４１に装着されて固定された状態を示しており、スピンドル４１、切削ブレード４３等は、ブレードカバー４５によって上方から覆われている。ブレードカバー４５には、切削水供給ノズル４６を備えている。この切削水供給ノズル４６は、切削水を噴射する第一の噴射部４６０と第二の噴射部４６１とから構成され、いずれも正面側（＋Ｙ方向側）から見て切削ブレード４３の側方に配設されている。ブレードカバー４５の上部には第一の切削水流入口４５０及び第二の切削水流入口４５１が設けられており、第一の切削水流入口４５０は第一の噴射部４６０に連通し、第二の切削水流入口４５１は第二の噴射部４６１に連通している。

図５に示すように、切削ブレード４３においては、基台４３０の片方の側面に切り刃部４３１が固着されている。第一の噴射部４６０と第二の噴射部４６１とは、切り刃部４３１を両側から挟むようにして配設されており、第一の噴射部４６０は切り刃部４３１の＋Ｙ方向側の一方の面に切削水を噴射し、第二の噴射部４６１は切り刃部４３１の−Ｙ方向側の面に切削水を噴射する。

次に、図２に示したＣＳＰ基板６の分離予定ライン６０を縦横に切削して個々のＣＳＰに分割する場合について図１及びその他の図を適宜参照して説明する。図１に示すように、ＣＳＰ基板６は、保持板７を介してチャックテーブル２において吸引保持され、チャックテーブル２が＋Ｘ方向に移動することにより、アライメント手段３の直下に位置付けられる。

そして、撮像部３０によってＣＳＰ基板６の表面が撮像され、分離予定ライン６０のうちの１本が検出されて切削ブレード４３とのＹ軸方向の位置合わせが行われる。そしてその状態でＣＳＰ基板６を保持したチャックテーブル２が更に＋Ｘ方向に移動し、切削ブレード４３が高速回転しながら切削手段４が下降し、検出された分離予定ライン６０に切削ブレード４３が切り込んで切削が行われる。

また、チャックテーブル２をＸ軸方向に往復移動させると共に隣り合う分離予定ラインの間隔分だけ切削手段４をＹ軸方向にインデックス送りしながら切削を行うと、同方向の分離予定ラインがすべて切削される。そして更にチャックテーブル２を９０度回転させてから同様の切削を行うと、すべての分離予定ラインが切削されて個々のデバイスであるＣＳＰ６１に分割される。

このようにして行う切削時には、図６に示すように、第一の噴射部４６０からは切削ブレード４３の切り刃部４３１の表側（スピンドル４１の端部側）に向けて切削水が噴射され、第二の噴射部４６１からは切り刃部４３１の裏側（スピンドルハウジング４０側）に向けてそれぞれ切削水が噴射され、切り刃部４３１が冷却される。

図７では第一の噴射部４６０及び第二の噴射部４６１から切削水が噴射された状態を正面側（＋Ｙ方向側）から見た状態を示しており、正面側から見ると、切削水５がほぼ水平方向に噴射される。こうして噴射された切削水は、図７に示すように切削ブレード４３が時計回りに回転することによる連れ回りにより切り刃部４３１とＣＳＰ基板６との接触部に供給されて当該接触部の冷却に供される。図示の例における第一の噴射部４６０及び第二の噴射部４６１は、切り刃部４３１の１／８〜１／４の領域に対して切削水を噴射する。

図７の例では切削ブレード４３が時計回りに回転するため、切削水及び切削により生じた端材もその回転方向に飛散するが、切削水供給ノズル４６を構成する第一の噴射部４６０及び第二の噴射部４６１は、切削ブレード４３とＣＳＰ基板６との接触部を基準として切削ブレード４３の回転方向の反対側、すなわち、切削ブレード４３の回転時に端材が飛散する側の反対側に配設されている。したがって、切削時に端材が飛散したとしても、その端材が切削水供給ノズル４６に衝突して被加工物や切削ブレード４３の方にはねかえることがないため、ＣＳＰ基板６や切削ブレード４３が損傷するのを防止することができる。また、ＣＳＰ基板６に対して直接切削水を噴射せず、切削ブレード４３の連れ回りにより被加工物を冷却するため、切削水の噴射に起因する端材の飛散も防止することができる。特に、ＣＳＰ基板６が吸着のみによって保持される場合は端材が飛散しやすいため、より効果的である。

更に、切削水の連れ回りにより切り刃部４３１とＣＳＰ基板６との接触部に切削水が供給されるため、切削ブレード４３及び接触部の冷却は確保される。第一の噴射部４６０及び第二の噴射部４６１は、切り刃部４３１の１／８〜１／４の領域に対して切削水を噴射することができるため、冷却効果も十分である。

また、切削水供給ノズル４６は、正面側から見て切削ブレード４３よりも外周側にあり、切削ブレード４３のスピンドル４１に対する着脱方向（Ｙ軸方向、軸心方向）と重ならない退避位置に配設されているため、着脱時に切削水供給ノズル４６が邪魔にならず、着脱を円滑に行うことができる。

切削装置の一例を示す斜視図である。 ＣＳＰ基板及び保持板の一例を示す斜視図である。 切削手段の一例を示す分解斜視図である。 切削手段の一例を示す分解斜視図である。 切削手段の一例を示す側面図である。 切削手段を用いてＣＳＰ基板を切削する様子を示す側面図である。 切削手段を用いてＣＳＰ基板を切削する様子を示す正面図である。

符号の説明

１：切削装置
２：チャックテーブル
２０：載置台 ２１：吸引孔
３：アライメント手段
３０：撮像部
４：切削手段
４０：スピンドルハウジング
４１：スピンドル
４１０：雄ねじ
４２：フランジ
４２０：支持面
４３：切削ブレード
４３０：基台 ４３１：切り刃部
４４：ナット
４５：ブレードカバー
４６：切削水供給ノズル
４６０：第一の噴射部 ４６１：第二の噴射部
５：切削水
６：ＣＳＰ基板
６０：分離予定ライン
７：保持板
７０：吸引路 ７１：逃げ溝

Claims (4)

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に切削水を供給しながら該被加工物を切削する切削手段とを少なくとも含む切削装置であって、
   該切削手段は、スピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルの自由端部に着脱自在に装着され外周に切り刃部を有する切削ブレードと、該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給ノズルとを備え、
   該切削水供給ノズルは、切削により生じた端材が該切削ブレードの回転によって飛散する側の反対側に配設され、該切り刃部の一方の面の１／８〜１／４の領域に対して水平方向に切削水を噴射する第一の噴射部と該切り刃部の他方の面の１／８〜１／４の領域に対して水平方向に切削水を噴射する第二の噴射部とを有し、該第一の噴射部及び該第二の噴射部から噴射された切削水によって該切り刃部が冷却されると共に、該切削ブレードの回転による該切削水の連れ回りにより該切り刃部と該被加工物との接触部に切削水が供給される切削装置。
2. 前記切削水供給ノズルは、前記切削ブレードを前記スピンドルに対して着脱する際に邪魔にならない退避位置に配設される請求項１に記載の切削装置。
3. 請求項１または２に記載の切削装置を用い、前記チャックテーブルに保持された被加工物を回転する切削ブレードによって切削する方法であって、
   前記第一の噴射部及び前記第二の噴射部から前記切り刃部の１／８〜１／４の領域に対して水平方向に切削水を噴射して該切削ブレードの切り刃部を冷却すると共に、該切削ブレードの回転による該切削水の連れ回りにより該切り刃部と該被加工物との接触部に切削水を供給する被加工物の切削方法。
4. 前記被加工物はＣＳＰ基板であり、該ＣＳＰ基板は、保持部材を介して前記チャックテーブルに吸引保持される請求項３に記載の被加工物の切削方法。

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