JP2009231555A - 切削装置及びチップの生産方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】切削作業中に飛散する切削水が切削ブレード検出器の発光部及び受光部に付着するのを防止し、切削ブレード検出器が切削ブレードの位置や状態を常に正確に検出できるようにする。
【解決手段】ワークWを切削加工する回転可能な切削ブレード22を備えた切削手段2と、発光部30と受光部31とを有し切削ブレード22を検出する切削ブレード検出手段3とを含む切削装置において、切削ブレード検出手段3は、発光部30及び受光部31にエアを供給するエア供給ノズル37と、水を吐出する水吐出手段36と、吐出された水によって発光部30及び受光部31を水没させる水没形成手段33とを有し、発光部30及び受光部31を水没させることにより切削水や切削屑が付着するのを防止する。
【選択図】図5

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物(ワーク)を切削する切削ブレードを備えた切削装置に関し、更に詳しくは、発光部と受光部とを有し切削ブレードを検出する切削ブレード検出手段を装備した切削装置に関する。
例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウェーハの表面に格子状に形成された多数の領域にIC、LSI等の回路を形成し、各回路を区分するストリート(切断ライン)を切断してダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。
このようにして半導体ウェーハをダイシングする装置としては、例えば特許文献1に示すような切削装置が用いられている。この切削装置は、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を切削する切削ブレードを備えた切削機構と、切削ブレードの切り込み深さを制御するにあたっての基準位置の設定や切削ブレードの欠けや磨耗の検出に用いる切削ブレード検出器を具備している。この切削装置においてチャックテーブルに保持された被加工物を切削する際には、回転する切削ブレードと被加工物との接触部位に対して切削水が供給されるため、切削により生じた切削屑が混じった切削水が飛散して切削ブレード検出器に付着することがある。切削ブレード検出器は、発光部から発光した光を受光部において受光し、受光量の変化に応じて切削ブレードを検知する構成となっているため、飛散した切削水や切削屑が発光部や受光部に付着すると、その付着物によって受光部における受光量が変化し、切削ブレードの位置を正確に認識できなくなったり、切削ブレードに欠けや摩耗があると誤認識するという問題がある。そこで、かかる問題を解決するために、本出願人は、発光部及び受光部を覆うことにより切削水が付着するのを防止するカバー機構を有する切削装置を提案した(特許文献1参照)。
特開2003−211354号公報
しかし、切削ブレードが高速回転することによって切削水は霧状となって飛散するため、カバー機構によって発光部及び受光部を覆ったとしても、僅かでも隙間があると、その隙間から切削水が侵入するため、発光部及び受光部に付着することを十分に防ぐことは困難であった。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、切削作業中に飛散する切削水が切削ブレード検出器の発光部及び受光部に付着するのを防止し、切削ブレード検出器が切削ブレードの位置や状態を常に正確に検出できるようにすることにある。
第一の発明は、ワークを保持する保持手段と、回転可能な切削ブレードを備え保持手段に保持されたワークに切削水を供給しながらワークを切削加工する切削手段と、発光部と受光部とを有し切削ブレードを検出する切削ブレード検出手段とを含む切削装置に関するもので、切削ブレード検出手段が、発光部及び受光部にエアを供給するエア供給ノズルと、水を吐出する水吐出手段と、吐出された水によって発光部及び受光部を水没させる水没形成手段とを有することを特徴とする。
水没形成手段が、発光部及び受光部が立設された底部と、発光部及び受光部を覆う閉位置と発光部及び受光部を露出させる開位置とに選択的に位置付けられる蓋部と、蓋部を閉位置と開位置とに位置付ける駆動部とを有する場合は、水吐出手段から吐出された水が閉位置に位置決めされた蓋部と底部とに囲まれた空間に供給されて発光部及び受光部が水没する。この場合、駆動部は、少なくとも、切削ブレードによるワークの切削時には蓋部を閉位置に位置付け、切削ブレードの検出時には蓋部を開位置に位置付ける。
水没形成手段が、発光部及び受光部が立設された底部と、発光部及び受光部を側方から包囲する包囲位置と発光部及び受光部の側方を開放する開放位置とに位置付けられる側壁部と、切削手段によって押圧される被押圧部と、被押圧部と側壁部とを連結する連結部とを有する場合は、側壁部は、被押圧部が切削手段に押圧されることによって開放位置に位置付けされ、切削手段が被押圧部を押圧しない状態では側壁部が包囲位置に位置付けされ、水吐出手段から吐出された水が側壁部と底部とに囲まれた空間に供給されて発光部及び受光部が水没する。この場合は、側壁部を包囲位置に付勢する付勢手段を備え、切削手段による被押圧部に対する押圧の方向が付勢手段の付勢方向と反対の方向である構成とすることが望ましい。
第二の発明は、上記の切削装置を用い、保持手段に保持されたワークを切削手段によって切削して個々のチップに分割するチップの生産方法に関するもので、少なくともワークに切削水を供給しながらワークに切削ブレードを切り込ませて切削加工する間は、水没形成手段によって発光部及び受光部を水没させることを特徴とする。
本発明に係る切削装置では、水没形成手段によって発光部及び受光部を水没させることで、水が切削水や切削屑が飛散する空間と発光部及び受光部とを水によって隔離することができる。したがって、ワークの切削中においても発光部及び受光部に切削水や切削屑が付着するのを防止することができ、これによって、切削ブレードの切り込み深さを制御するにあたっての基準位置の設定や切削ブレードの欠けや磨耗の検出を精度良く行うことができる。
また、水没形成手段が、発光部及び受光部が立設された底部と、発光部及び受光部を覆う閉位置と発光部及び受光部を露出させる開位置とに選択的に位置付けられる蓋部と、蓋部を閉位置と開位置とに位置付ける駆動部とを有し、水吐出手段から吐出された水が閉位置に位置決めされた蓋部と底部とに囲まれた空間に供給されて発光部及び受光部が水没するようにすると、蓋部の状態に応じて発光部及び受光部を水没させたり水没させなかったりすることができる。
また、駆動部が、少なくとも、切削ブレードによるワークの切削時には蓋部を閉位置に位置付け、切削ブレードの検出時には蓋部を開位置に位置付けるようにすると、切削ブレードの切り込み深さを制御するにあたっての基準位置の設定や切削ブレードの欠けや磨耗の検出を円滑に行うことができる。
水没形成手段が、発光部及び受光部が立設された底部と、発光部及び受光部を側方から包囲する包囲位置と発光部及び受光部の側方を開放する開放位置とに位置付けられる側壁部と、切削手段によって押圧される被押圧部と、被押圧部と側壁部とを連結する連結部とを有し、側壁部が、被押圧部が切削手段に押圧されることによって開放位置に位置付けされ、切削手段が被押圧部を押圧しない状態では側壁部が包囲位置に位置付けされ、水吐出手段から吐出された水が側壁部と底部とに囲まれた空間に供給されて発光部及び受光部が水没するように構成すると、蓋部材が不要となり構成が簡素化されてコストが安くなると共に、切削ブレードによる被押圧部の押圧により自動的に側壁部を開放位置に位置付けすることができるため、制御も簡素化される。
また、側壁部を包囲位置に付勢する付勢手段を備え、切削手段による被押圧部に対する押圧の方向が付勢手段の付勢方向と反対の方向になるように構成すると、切削手段の位置のみで側壁部の位置が決まることになり、側壁部の位置制御が不要となる。
本発明に係るチップの生産方法では、少なくともワークに切削水を供給しながらワークに切削ブレードを切り込ませて切削加工する間は水没形成手段によって発光部及び受光部を水没させるようにすることにより、切削により切削水や切削屑が飛散しても、発光部及び受光部が水によって保護されて切削水や切削屑が付着することがない。
(第1の例)
図1に示す切削装置1は、半導体ウェーハ等のワーク(被加工物)を切削加工して個々のチップとする切削手段2を備えている。ワークとしては、例えば、半導体ウェーハ等のウェーハ、チップ実装用にウェーハの裏面に設けられるダイアタッチフィルム等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、ガラス系あるいはシリコン系の基板、ミクロンオーダーの加工精度が要求される各種加工材料等が挙げられる。また、切削加工には、完全切断や溝入れ加工等がある。
切削手段2は、水平方向の軸心を有する回転軸20と、回転軸20を回転可能に支持するハウジング21と、回転軸20の一方の先端部に装着された切削ブレード22と、切削ブレード22を上方から覆うブレードカバー23とを有している。切削ブレード22は、基台220の周縁部に切り刃221が固着されて形成されており、ナット24によって回転軸20に固定されている。回転軸20の他方の先端部(切削ブレード22が装着されていない方の先端部)には、図示しないモータが連結され、モータに駆動されて回転軸20が回転し、切削ブレード22も回転する構成となっている。ブレードカバー23は、切削ブレード22の両側に配設された一対の切削水供給ノズル230を有しており、この切削水供給ノズル230から切削ブレード22の切り刃221とワークとの接触部位に対して切削水を供給することができる。切削手段2は、回転軸20の軸心方向であるY軸方向に移動可能であると共にY軸方向に直交する垂直方向であるZ軸方向に上下動可能となっている。また、Y軸方向に対して水平方向に直交する方向がX軸方向となっている。
Y軸方向の移動によって切削ブレード22が位置しうる位置の下方には、切削ブレード22を検知するセンサーである切削ブレード検出手段3が配設されている。この切削ブレード検出手段3は、切削ブレード22のZ軸方向の移動の基準位置を定めたり、切り刃221の欠けや摩耗の状態の検出のために使用されるもので、発光部30と受光部31とが対面しており、発光部30から発光され受光部31で受光される光の光軸がY軸方向と同方向となると共に、切り刃221の厚さ方向となるように構成されている。発光部30と受光部31との間には、切削ブレード22を収容するための収容領域32が形成されている。
切削ブレード検出手段3は、水を吐出する一対の水吐出手段36と、発光部30及び受光部31に向けてエアを噴出して付着物を吹き飛ばすエア供給ノズル37と、水吐出手段36によって吐出された水によって発光部30及び受光部31を水没させる水没形成手段33とを備えている。水没形成手段33は、ブロック34を介して発光部30及び受光部31を立設する底部35と、発光部30及び受光部31を覆う閉位置と発光部30及び受光部31を露出させる開位置とに選択的に位置付けられる蓋部38と、蓋部38を閉位置と開位置とに位置付ける駆動部39とを有している。図示の例では底部35にゴム等からなる弾性シート350が敷設されている。蓋部38は、回動軸380を有し、回動軸380が駆動部39によって駆動されて回動することにより蓋部38が回動して閉位置と開位置とをとりうる。また、蓋部38の側面には図示の例ではスリット状の貫通孔381が形成されている。駆動部39は、2つのエア注入部390を備えており、一方のエア注入部390にエアを注入すると蓋部38を閉位置に位置付けし、他方のエア注入部390にエアを注入すると蓋部38を開位置に位置付けすることができる。2つのエア注入部390は、図示しないエア制御部に連結されており、そのエア制御部からいずれかのエア注入部390にエアが送り込まれて蓋部38が駆動される。図1では、蓋部38が開位置に位置した状態を示している。
図1に示すように蓋部38が開位置にあり、発光部30及び受光部31が露出した状態では、ワークに対する切削ブレード22の切り込み深さの基準位置の設定(以下「セットアップ」という。)や、切削ブレード22の切り刃221の欠けや摩耗の検査を行うことができる。例えばセットアップ時には、まず、切削ブレード22がブレード検出手段3の直上に位置するように切削手段2をY軸方向に移動させた後に切削手段2を下降させていき、図2に示すように、切り刃221を収容領域32に位置合わせする。このとき、発光部30からは常に指向性の高い光が発光され、受光部31では受光した光の強度に対応した電気信号が出力されており、切り刃221によって光が遮られない状態においては受光部31における受光量は一定となる。一方、切り刃221によって光が遮られると受光部31における受光量が低下するため、そのときの切削ブレード22のZ軸方向の位置を切り込み方向を基準位置とし、切り込み制御部5が記憶する。その記憶された基準位置の情報は、ワークを切削する際の切り込み深さの制御に用いられる。
一方、図3に示すように、蓋部38が閉位置に位置すると、発光部30及び受光部31は蓋部38によって覆われ、この状態では、図1に示した発光部30、受光部31、ブロック34、水吐出手段36及びエア供給ノズル37が蓋部38によって上方から覆われた状態となる。そして、その状態において図1に示した水吐出手段36から水が吐出されると、図4に示すように、底部35と蓋部38とに囲まれ規制された空間に水36aが溜まっていくため、発光部30及び受光部31が水没する。そして、蓋部38の側面に形成された貫通孔381の高さまで水位が上昇すると、水36aが貫通孔381から外部に流出し、水吐出手段36からの水の吐出を止めなくても蓋部38の内部における水位は一定に保たれる。特に、図示の例のように、底部35に弾性シート350を敷設すると、蓋部38との間でのシール性が高まるため、底部35と蓋部38との間から水がもれるのを防止することができる。このように、蓋部38の状態に応じて発光部30及び受光部31を水没させたり水没させなかったりすることができる。
図5に示すように、切削装置1では、保持手段4によってワークWが保持され、保持手段4がX軸方向(図1参照)に移動すると共に、高速回転する切削ブレード22がワークWに切り込むことにより切削加工が行われてワークWが分割され、個々のチップが生産される。切削時には切削ブレード22とワークWとの接触部位に対して切削水供給ノズル230から切削水230aが供給される。そしてその切削水230aは、切削ブレード22の回転によって切削により生じた切削屑と共に霧状の切削水230bとなって飛散し、切削ブレード検出手段3の方向にも飛散する。
そこで、切削ブレード22によるワークWの切削時には、図1、3に示した駆動部39による制御の下で蓋部38を閉位置に位置付けると共に、水吐出手段36から水を吐出させると、発光部30及び受光部31が水没する。そして、蓋部38の側面に形成された貫通孔381の高さまで水位が上昇すると、水36aが貫通孔381から外部に流出し、水吐出手段36からの水の吐出を止めなくても蓋部38の内部における水位は一定となる。飛散する切削水の汚れがひどい場合は、水を吐出し続けると、蓋部38の内部が常に汚染されていない水で満たされるため、汚染された切削水の侵入を効果的に防止することができる。また、貫通孔381から流れ出る水が切削水や切削屑を外部に流すことができるため、より効果的である。一方、切削水の汚れがそれほどひどくない場合は、発光部30及び受光部31が水没した時点で水の吐出を止めてもよく、この場合は節水することができる。いずれにしても、発光部30及び受光部31が水没することによって、発光部30及び受光部31を切削水230bや切削屑が飛散する空間から完全に遮断することができるため、発光部30及び受光部31に切削水230bや切削屑が付着することがない。なお、図示の例では、貫通孔381が切削手段2に近い方の側面に形成されているが、蓋部38における切削手段2から遠いほうの側面に貫通孔381を形成すると、切削水や切削屑がより侵入しにくくなる。
一方、ワークWの切削前や切削ブレード22の交換直後に行ういわゆるセットアップ時、切削後や切削の合間等に行う切り刃221の欠けや摩耗等の検査時など、切削水230bが飛散していないときに切削ブレード検出手段3によって切削ブレード22を検出する作業を行う場合には、駆動部39による制御の下で図1に示したように蓋部38を開位置に位置付け、図1に示したエア供給ノズル37から発光部30及び受光部31に対してエアが噴出されて水を吹き飛ばした後に、図2に示したように切削ブレード22の切り刃221が発光部30と受光部31との間に位置合わせされて受光部31における受光量に基づいた処理が行われるが、ワークWの切削時に発光部30及び受光部31を水没させて切削水や切削屑が付着しないようにしたため、発光部30からの発光及び受光部31における受光が常に正常に行われる。したがって、セットアップにおける基準位置の設定を高精度に行うことができると共に、切り刃221の欠けや摩耗を精度良く検出することができ、これによってワークの切削精度も向上させることができる。
なお、切削装置1の未使用時には、発光部30及び受光部31に異物が付着するのを防止するため、保護カバー手段33を保護状態としておくことが望ましい。
(第2の例)
図6に示す切削装置6は、半導体ウェーハ等のワークを切削加工する上下動可能な切削手段7を備えている。この切削手段7は、ハウジング70の下部から下方に突出した押圧部71を備えている。切削手段7のその他の構成については図1に示した切削装置1の切削手段2と同様であるが、説明の便宜上、構成を簡略化して図示している。なお、図1に示した切削手段2と同様に構成される部位については、図1と同様の符号を付し、その説明は省略するものとする。また、切削装置6が切削対象とするワーク及び切削加工の種類も、図1に示した切削装置1と同様である。
Y軸方向の移動によって切削ブレード22が位置しうる位置の下方には、切削ブレード22を検知するセンサーである切削ブレード検出手段8が配設されている。切削ブレード検出手段8は、対面した発光部80及び受光部81と、水を吐出する水吐出手段82と、吐出された水に発光部80及び受光部81を水没させる水没形成手段83と、発光部80及び受光部81にエアを供給するエア供給ノズル84とを備えている。
水没形成手段83は、発光部80及び受光部81が立設された底部85と、上下動可能に構成され発光部80及び受光部81を側方から包囲する包囲位置と発光部80及び受光部81の側方を開放する開放位置とに位置付けられる側壁部86と、切削手段7の下降により押圧部71によって押圧される被押圧部87と、被押圧部87と側壁部86とを連結する連結部88とを有し、被押圧部87が押圧されて下降するのに伴い側壁部86も下降して開放位置に位置することとなり、発光部80及び受光部81が露出する。図6では側壁部86が開放位置に位置している状態を示しており、側壁部86の上部は開口している。
連結部88は、その下方に備えたコイルバネ等からなる付勢手段89によって上方に付勢されており、連結部88に連結された側壁部86も同方向に付勢されている。連結部88が付勢され、切削手段7が被押圧部87を押圧しない状態では、図7に示すように、側壁部86は包囲位置に位置決めされる。したがって、切削手段7の位置のみで側壁部86の位置が決まることになり、側壁部86の位置制御が不要となる。
例えば、切削ブレード22の切り刃221を発光部80と受光部81との間に位置させてセットアップを行おうとするときは、図6に示すように、切削手段7を下降させることにより押圧部71が被押圧部87を下方、すなわち付勢手段89の付勢の方向と反対の方向に押圧するため、これによって側壁部86も下降して開放位置に位置付けされ、発光部80及び受光部81が露出してセットアップができる状態となる。
一方、図5に示したように保持手段4において保持されたワークWを切削する間は、飛散する切削水や切削屑が発光部80及び受光部81に付着しないようにするために、図7に示すように、押圧部71による被押圧部87の押圧をせずに、側壁部86を発光部80及び受光部81の側方において起立させて四方から包囲した包囲位置に位置付け、発光部80及び受光部81が側壁部86によって側方から覆われた状態とする。そして、水吐出手段82から水を吐出すると、その水が底部85と側壁部86とによって囲まれ規制された空間に溜まり、その溜まった水82aによって発光部80及び受光部81が水没する。水吐出手段82からの水の吐出を続ければ、側壁部86の上端から水82aがあふれ出し、あふれ出る水が切削水や切削屑を外部に流すことができるため、より効果的である。一方、切削水の汚れがそれほどひどくない場合は、発光部80及び受光部81が水没した時点で水の吐出を止めてもよく、この場合は節水することができる。いずれにしても、発光部80及び受光部81が水没することによって、発光部80及び受光部81を切削水や切削屑が飛散する空間から完全に遮断することができるため、発光部80及び受光部81に切削水や切削屑が付着することがない。
このように、ワークWの切削時に発光部80及び受光部81を水没させて切削水や切削屑が付着しないようにしたため、発光部80からの発光及び受光部81における受光が常に正常に行われる。したがって、セットアップにおける基準位置の設定を高精度に行うことができると共に、切り刃221の欠けや摩耗を精度良く検出することができ、これによってワークの切削精度も向上させることができる。また、第一の例における蓋部38のような蓋部材が不要となり、構成が簡素化されてコストが安くなると共に、切削ブレード22による被押圧部87の押圧により自動的に側壁部86を開放位置に位置付けすることができるため、制御も簡素化される。
切削手段及び切削ブレード検出手段を示す斜視図である。 切削ブレードの切り込み深さの基準位置の設定をする状態を略示的に示す断面図である。 蓋部が閉位置にあり発光部及び受光部が水没した状態を示す斜視図である。 蓋部が閉位置にあり発光部及び受光部が水没した状態を略示的に示す断面図である。 ワークを切削する状態を略示的に示す断面図である。 側壁部が開放位置にある状態を示す斜視図である。 側壁部が包囲位置にあり発光部及び受光部が水没した状態を示す斜視図である。
符号の説明
1:切削装置
2:切削手段
20:回転軸 21:ハウジング
22:切削ブレード 220:基台 221:切り刃
23:ブレードカバー
230:切削水供給ノズル 230a:切削水 230b:霧状の切削水
24:ナット
3:切削ブレード検出手段
30:発光部 31:受光部 32:収容領域
33:水没形成手段 34:ブロック 35:底部 350:弾性シート
36:水吐出手段 36a:水 37:エア供給ノズル
38:蓋部 380:回動軸 381:貫通孔
39:駆動部 390:エア注入部
4:保持手段 5:切り込み制御部
6:切削装置
7:切削手段 70:ハウジング
8:切削ブレード検出手段
80:発光部 81:受光部 82:水吐出手段 82a:水 83:水没形成手段
84:エア供給ノズル 85:底部 86:側壁部 87:被押圧部 88:連結部
89:付勢手段

Claims (6)

  1. ワークを保持する保持手段と、回転可能な切削ブレードを備え該保持手段に保持されたワークに切削水を供給しながら該ワークを切削加工する切削手段と、発光部と受光部とを有し該切削ブレードを検出する切削ブレード検出手段とを含む切削装置において、
    該切削ブレード検出手段は、該発光部及び該受光部にエアを供給するエア供給ノズルと、水を吐出する水吐出手段と、該吐出された水によって該発光部及び該受光部を水没させる水没形成手段とを有することを特徴とする切削装置。
  2. 前記水没形成手段は、前記発光部及び前記受光部が立設された底部と、該発光部及び該受光部を覆う閉位置と該発光部及び該受光部を露出させる開位置とに選択的に位置付けられる蓋部と、該蓋部を該閉位置と該開位置とに位置付ける駆動部とを有し、
    前記水吐出手段から吐出された水が該閉位置に位置決めされた該蓋部と該底部とに囲まれた空間に供給されて該発光部及び該受光部が水没する
    請求項1に記載の切削装置。
  3. 前記駆動部は、少なくとも、前記切削ブレードによる前記ワークの切削時には前記蓋部を前記閉位置に位置付け、該切削ブレードの検出時には該蓋部を前記開位置に位置付ける請求項2に記載の切削装置。
  4. 前記水没形成手段は、前記発光部及び前記受光部が立設された底部と、該発光部及び該受光部を側方から包囲する包囲位置と該発光部及び該受光部の側方を開放する開放位置とに位置付けられる側壁部と、該切削手段によって押圧される被押圧部と、該被押圧部と該側壁部とを連結する連結部とを有し、
    該側壁部は、該被押圧部が該切削手段に押圧されることによって該開放位置に位置付けされ、
    該切削手段が該被押圧部を押圧しない状態では該側壁部が該包囲位置に位置付けされ、前記水吐出手段から吐出された水が該側壁部と該底部とに囲まれた空間に供給されて該発光部及び該受光部が水没する
    請求項1に記載の切削装置。
  5. 前記側壁部を前記包囲位置に付勢する付勢手段を備え、前記切削手段による前記被押圧部に対する押圧の方向は、該付勢手段の付勢方向と反対の方向である
    請求項4に記載の切削装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載の切削装置を用い、前記保持手段に保持されたワークを前記切削手段によって切削して個々のチップに分割するチップの生産方法であって、
    少なくとも該ワークに切削水を供給しながら該ワークに前記切削ブレードを切り込ませて切削加工する間は、前記水没形成手段によって前記発光部及び前記受光部を水没させるチップの生産方法。
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