JP2009274177A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削装置において、切削ブレードの中心部に形成された被挿入孔の内周面と切削ブレードが装着される挿入軸の外周面との間のクリアランスを確保しつつ、切削ブレードの回転中心と挿入軸の回転中心との間の偏心を抑制して精密な切削を可能とする。
【解決手段】切削ブレード３２の円形基台３２０に形成された被挿入孔３２２のフランジ３０１ｂに当接する側の開口部に面取り部３２３ｃを設け、被挿入孔３２２に挿入される挿入軸３０１ａとフランジ３０１ｂとの結合部には、面取り部３２３ｃに当接して円形基台３２０の回転中心と挿入軸３０１ａの回転中心とを合致させるテーパー部３０１ｄを形成し、切削ブレード３２の回転軸心とスピンドルの回転軸心とを一致させ、挿入軸３０１ａを有するスピンドルが高速回転しても偏心しないようにして切削ブレードの振動を抑制し、精密な切削を可能とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、各種の被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削装置に関するものである。

集積回路等のデバイスがストリートによって区画されて複数形成された半導体ウェーハは、切削装置によってストリートを切削することにより個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。また、半導体ウェーハ以外の各種被加工物も、切削装置によって切削すべき位置を切削することにより分割される。

切削装置は、例えば図７に示すような切削手段７を有している。切削手段７には、ハウジング７０によって回転可能に支持された回転軸７１を備えており、回転軸７１にはブレードマウント７２が装着され、ナット７３によって固定される。

ブレードマウント７２には切削ブレード７４が装着される。切削ブレード７４は、アルミニウム等によって形成された基台７４ａの外周からダイヤモンド等の砥粒を有する切り刃７４ｂが突出して形成されており、基台７４ａの中心部には表裏を貫通する被挿入孔７４ｃが形成されている。ブレードマウント７２には、切削ブレード７４の被挿入孔７４ｃに挿入される挿入軸７２ａと、挿入軸７２ａに挿入された切削ブレード７４を支持するフランジ７２ｂと、挿入軸７２ａの先端に形成された雄螺子７２ｃとを備えており、切削ブレード７４の被挿入孔７４ｃに挿入軸７２ａが挿入された後に、ナット７５が雄螺子７２ｃに螺着されることにより切削ブレード７４がブレードマウント７２に固定され、フランジ７２ｂとナット７５とによって挟持される。このように構成される切削手段７は、被加工物との関係での相対的な移動と共に、回転する切削ブレード７４の切り刃７４ｂが被加工物に切り込むことにより、ウェーハ等の種々の被加工物を切削する。

このように、切削ブレード７４をブレードマウント７２に装着する際には、挿入軸７２ａに切削ブレード７４の被挿入孔７４ｃを挿通させる必要がある。そこで、被挿入孔７４ｃの内径は、挿入軸７２ａの外径より５〜１０μｍほど大きく形成されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−２１２７４８号公報

しかし、被加工物の切削時は、切削ブレード７４が挿入軸７２ａに取り付けられた状態で高速回転するため、切削ブレード７４に形成された被挿入孔７４ｃの内周面と挿入軸７２ａの外周面との間に隙間（クリアランス）があると、切削ブレード７４が例えば４００００ｒｐｍ、６００００ｒｐｍというように高速回転するにしたがって、切削ブレード７４の回転中心と挿入軸７２ａの回転中心との間の偏心に起因する振動が大きくなり、切削精度が低下するという問題がある。一方、切削ブレード７４をブレードマウント７２に装着するためには、被挿入孔７４ｃの内周面と挿入軸７２ａの外周面との間にある程度のクリアランスは必要である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、切削ブレードの被挿入孔の内周面と挿入軸の外周面との間のクリアランスを確保しつつ、切削ブレードの回転中心と挿入軸の回転中心との間の偏心を抑制して精密な切削を可能とすることにある。

本発明は、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手段とを少なくとも備えた切削装置であって、切削手段は、中心部に被挿入孔が形成された円形基台と、円形基台の裏面に固着され円形基台の外周から突出した切り刃とを有する切削ブレードと、切削ブレードの該被挿入孔に挿入する挿入軸と円形基台の表面または裏面を支持するフランジとが結合されて形成されたブレードマウントと、挿入軸の先端に形成された雄螺子に螺合して円形基台の裏面または表面を押圧しフランジとで円形基台を挟持するナットとが装着されたスピンドルと、スピンドルを回転可能に支持すると共に駆動源を備えたスピンドルハウジングとから構成され、円形基台に形成された被挿入孔の内周面は、円筒内周面と、円筒内周面と連なり表面側または裏面側の開口部に形成された面取り部とから構成され、挿入軸とフランジとの結合部には、面取り部に当接して円形基台の回転中心と挿入軸の回転中心とを合致させるテーパー部が形成されている。

本発明では、切削ブレードの円形基台に形成された被挿入孔のフランジに当接する側の開口部に面取り部を設け、被挿入孔に挿入される挿入軸とフランジとの結合部には、面取り部に当接して円形基台の回転中心と挿入軸の回転中心とを合致させるテーパー部を形成したため、切削ブレードの回転軸心とスピンドルの回転軸心とが一致する。したがって、スピンドルが例えば４００００ｒｐｍ、６００００ｒｐｍというように高速回転しても偏心しないため、切削ブレードの振動を抑制して精密な切削が可能となる。

図１に示す切削装置１は、被加工物を保持してＸ軸方向に移動可能なチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された被加工物を切削する切削手段３と、チャックテーブル２をＸ軸方向に駆動するＸ軸送り手段４と、切削手段３をＹ軸方向に駆動するＹ軸送り手段５と、切削手段３をＺ軸方向に駆動するＺ軸送り手段６とを備えている。

切削手段３は、図２に示すスピンドル３０を有している。スピンドル３０は、駆動源３１０を後部側に備えたスピンドルハウジング３１によって回転可能に支持されている。スピンドル３０の露出部分の一部はテーパー面３０ｂとなっており、テーパー面３０ｂより先端の部分に雄螺子３０ａが形成されている。スピンドル３０には、ブレードマウント３０１と、スピンドル３０の先端部に形成された雄螺子３０ａに螺合するナット３０２とが装着される。

図３に示すように、ブレードマウント３０１には切削ブレード３２が装着される。切削ブレード３２は、中心部に被挿入孔３２２が形成された円形基台３２０と、円形基台３２０の裏面側に固着され円形基台３２０の外周側に突出した切り刃３２１とから構成される。一方、図２及び図３に示すように、ブレードマウント３０１は、切削ブレード３２の被挿入孔３２２に挿入される挿入軸３０１ａと、挿入軸３０１ａに挿入された切削ブレード３２の表面または裏面を支持するフランジ３０１ｂと、挿入軸３０１ａとフランジ３０１ｂとを結合する結合部３０１ｃとから構成される。結合部３０１ｃには、フランジ３０１ｂ側から挿入軸３０１ａ側に向けて縮径するテーパー部３０１ｄを備えている。また、挿入軸３０１ａの先端部には、切削ブレード３２を締結するためのナット３３が螺合する雄螺子３０１ｅが形成されている。

図４に示すように、切削ブレード３２に形成された被挿入孔３２２は、円形基台３２０の表面３２０ａから裏面３２０ｂを回転軸心方向に貫通しており、被挿入孔３２２の内周面３２３は、回転時の軸心と平行な円筒内周面３２３ａと、円筒内周面３２３ａと連なった状態で結合し表面３２０ａ側または裏面３２０ｂ側の開口部に形成された面取り部３２３ｂ、３２３ｃとから構成される。図示の例では、表面３２０ａ側と裏面３２０ｂ側の双方に面取り部３２３ｂ、３２３ｃが形成されているが、少なくとも図２及び図３に示したフランジ３０１ｂに当接する方の側に面取り部が形成されていればよい。

図５に示すように、切削ブレード３２に形成された被挿入孔３２２をブレードマウント３０１の挿入軸３０１ａに挿入して円形基台３２０の裏面３２０ｂをフランジ３０１ｂに当接させ、雄螺子３０１ｅにナット３３を螺着し円形基台の表面３２０ａを押圧して締結すると、フランジ３０１ｂとナットとによって切削ブレード３２が挟持される。そして、この状態では、円形基台３２０に形成された被挿入孔３２２の裏面３２０ｂ側の面取り部３２３ｃは、ブレードマウント３０１に形成されたテーパー部３０１ｄと密着して水平方向（軸心方向）に動かない状態となると共に、径方向にも動かない状態となり、挿入軸３０１ａの回転中心、すなわちスピンドル３０の回転中心と円形基台３２０の回転中心とが合致する。そして、切削ブレード３２が高速回転してもその状態が維持されるため偏心することがなく、スピンドル３０及び切削ブレード３２が振動することなく高精度な切削ができる。更に、ブレードマウント３０１に形成されたテーパー部３０１ｄと面取り部３２３ｃとの接触面積も小さいため、その後、切削ブレード３２をブレードマウント３０１から容易に取り外すことができる。

また、ブレードマウント３０１の挿入軸３０１ａと切削ブレード３２の被挿入孔３２２の円筒内周面３２３ａとの間には例えば数μｍ程度のクリアランスＣがある。したがって、いわゆるかじりを生じさせることなく被挿入孔３２２を挿入軸３０１ａに対して円滑に挿入することができる。

なお、図示していないが、切削手段を複数備え、２本のスピンドルにそれぞれ切削ブレードが装着され、２本のスピンドルがＹ軸方向に一直線上に配設される構成の切削装置においては、２つの切り刃の間隔を狭めるために、図６に示すように、円形基台３２０の表裏面を反転させて挿入軸３０１ａに挿入する場合もある。この場合は、円形基台３２０の表面３２０ａ側に形成された面取り部３２３ｂがブレードマウント３０１に形成されたテーパー部３０１ｄに密着して偏心が防止されると共に、挿入軸３０１ａに対する円滑な挿入が可能となる。

図１に示すように、切削手段３を構成するスピンドルハウジング３１には、ウェーハの切削すべき位置を検出して切削ブレード３２との位置合わせを行うためのアライメント手段３４が固定され、アライメント手段３４は切削手段３と連動する構成となっている。アライメント手段３４には撮像部３４０を備えており、撮像部３４０が取得した画像と予め記憶してあるウェーハの画像とのマッチングによって切削すべき位置を検出することができる。撮像部３４０は、切削ブレード３２の切り刃３２１のＸ軸方向の延長線上に位置している。なお、切削ブレード３２は、ブレードカバー３５によって上方から覆われている。また、ブレードカバー３５の下部には、切削ブレード３２を表面側及び裏面側から挟むようにして切削水ノズル３５０が配設されている。

Ｘ軸送り手段４は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、図示しない内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３と、スライド部４３に固定されチャックテーブル２を所望角度回転させるパルスモータを内部に備えた回転駆動部４４とから構成され、モータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動し、これに伴いチャックテーブル２もＸ軸方向に移動する構成となっている。

Ｙ軸送り手段５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたパルスモータ５２と、図示しない内部のナットがボールネジ５０に螺合すると共に下部がガイドレール５１に摺接するスライド部５３とから構成され、パルスモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、スライド部５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い切削手段３もＹ軸方向に移動する構成となっている。

Ｚ軸送り手段６は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ６０と、ボールネジ６０に平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールネジ６０の一端に連結されたパルスモータ６２と、図示しない内部のナットがボールネジ６０に螺合すると共に側部がガイドレール６１に摺接し切削手段１１を支持する支持部６３とから構成され、パルスモータ６２に駆動されてボールネジ６０が回動するのに伴い支持部６３がガイドレール６１にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い切削手段３もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

図５または図６に示したように、切削ブレード３２がブレードマウント３０１に取り付けられ、図１に示した切削手段３が構成された切削装置１において、被加工物、例えばウェーハＷをダイシングする場合は、図１に示すように、ウェーハＷがテープＴを介してリング状のフレームＦに支持された状態でチャックテーブル２に保持される。そして、チャックテーブル２及びアライメント手段３４の移動により、ウェーハＷが撮像部３４０の直下に位置する状態とする。そして、チャックテーブル２及び撮像部３４０の位置を調整しながらウェーハＷの表面Ｗ１を撮像し、予めアライメント手段３４に記憶させてあるウェーハの画像と実際に取得した画像とのパターンマッチングを行い、画像が一致した時点でアライメント手段３４を止める。撮像部３４０のＸ軸方向の延長線上に切削ブレード３２の切り刃３２１（図４参照）が位置するように予め調整されており、撮像部３４０を含むアライメント手段３４と切削手段３とは連動するため、アライメント手段３４が停止した時点において、切削すべきストリートと切削ブレード３２の切り刃３２１とのＹ軸方向の位置合わせがなされる。

次に、Ｘ軸送り手段４によって駆動されてチャックテーブル２が＋Ｘ方向に移動すると共に、切削ブレード３２が高速回転しながらＺ軸送り手段６によって駆動されて切削手段３が所定量下降することにより、検出されたストリートに切削ブレード３２の切り刃３２１が切り込み切削される。このとき、ウェーハＷを保持するテープにも切削ブレード３２の切り刃３２１が若干切り込む程度に制御することにより、ストリートを完全切断することができる。

また、Ｙ軸送り手段５によって駆動されて切削手段３が隣り合うストリートの間隔ずつＹ軸方向に移動しながらチャックテーブル２がＸ軸方向に移動して同様の切削が行われ、一方向のすべてのストリートが切削される。更に、チャックテーブル２が９０度回転してから上記と同様の切削が行われると、すべてのストリートが縦横に切削され、個々のチップに分割される。

図５または図６に示したように、切削ブレード３２は偏心しないため、振動が低減し、ウェーハＷの切削を精密に行うことができ、切削溝の両側にチッピングが生じがたい。また、切削深さを一定にすることができる。したがって、切り込み量が大きくなってチャックテーブル２の表面を傷付けることがない。

また、ウェーハＷのストリートを完全切断せずに、所定深さの溝を形成する場合においては、切削ブレード３２の偏心がなくなることにより、溝の深さを精密に制御することができる。

切削装置の一例を示す斜視図である。 切削手段を構成するスピンドル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。 切削ブレードの一例を示す一部拡大断面図である。 切削ブレードをブレードマウンタに装着した第一の状態を示す一部拡大断面図である。 切削ブレードをブレードマウンタに装着した第二の状態を示す一部拡大断面図である。 従来の切削手段を示す分解斜視図である。

符号の説明

１：切削装置
２：チャックテーブル
３：切削手段
３０：スピンドル ３０ａ：雄螺子 ３０ｂ：テーパー面
３０１：ブレードマウント
３０１ａ：挿入軸 ３０１ｂ：フランジ ３０１ｃ：結合部 ３０１ｄ：テーパー部
３０１ｅ：雄螺子
３０２：ナット
３１：スピンドルハウジング
３２：切削ブレード
３２０：円形基台 ３２０ａ:表面 ３２０ｂ：裏面
３２１：切り刃 ３２２：被挿入孔
３２３：内周面 ３２３ａ：円筒内周面 ３２３ｂ、３２３ｃ：面取り部
３３：ナット
３４：アライメント手段 ３４０：撮像部
３５：ブレードカバー ３５０：切削水ノズル
４：Ｘ軸送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：スライド部
４４：回転駆動部
５：Ｙ軸送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：パルスモータ ５３：スライド部
６：Ｚ軸送り手段
６０：ボールネジ ６１：ガイドレール ６２：パルスモータ ６３：支持部

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手段とを少なくとも備えた切削装置であって、
   該切削手段は、
   中心部に被挿入孔が形成された円形基台と、該円形基台の裏面に固着され該円形基台の外周から突出した切り刃とを有する切削ブレードと、
   該切削ブレードの該被挿入孔に挿入する挿入軸と該円形基台の表面または該裏面を支持するフランジとが結合されて形成されたブレードマウントと、該挿入軸の先端に形成された雄螺子に螺合して該円形基台の該裏面または該表面を押圧し該フランジとで該円形基台を挟持するナットとが装着されたスピンドルと、
   該スピンドルを回転可能に支持すると共に駆動源を備えたスピンドルハウジングと
   から構成され、
   該円形基台に形成された該被挿入孔の内周面は、円筒内周面と、該円筒内周面と連なり該表面側または該裏面側の開口部に形成された面取り部とから構成され、
   該挿入軸と該フランジとの結合部には、該面取り部に当接して該円形基台の回転中心と該挿入軸の回転中心とを合致させるテーパー部が形成されている
   切削装置。

Images