JP2010184319A - 切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物よりも大きい支持基板の平坦な上面に、被加工物に外周縁が支持基板の外周縁を越えて延出することがないように被加工物を位置づけて支持基板Niに貼着された場合、余分な切削ストロークを切削することなく、切削ブレードや被加工物にダメージを与えない切削方法を提供する。
【解決手段】被加工物４に切削溝を形成する切削溝形成工程では被加工物４の片側縁に近接する位置から被加工物４の他側縁から離隔する位置まで、回転切削ブレード１２と被加工物４及び支持基板６とを移動させて、切削ブレード１２を被加工物４の片側縁から他側縁に向けて順次に作用させ、完全切断工程においては、支持基板６の片側縁側に近接する位置から被加工物４の他側縁から離間する位置まで、回転切削ブレード１２と被加工物４及び支持基板６とを切削溝に沿って相対的に移動させて、切削ブレード１２を支持基板６の片側縁から他側縁に向けて順次に作用させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、支持基板に貼着された被加工物を、１ラインにつき漸次回転切削ブレードを下降させて切削し最終的に支持基板まで切り込むことで被加工物を分割する切削方法に関する。

電子部品に使用される各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、サファイア基板等の被加工物はダイシング装置によって個々のチップに分割され、各種電子機器に広く利用されている。

各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、サファイア基板等の難切削材や反りのある被加工物の加工においては、分割の際に固定を強固に行う目的で、被加工物はカーボン、ガラス等の剛性基板で形成された支持基板にワックス等の接着剤で貼着固定される（特許文献１参照）。かかる支持基板は貼着した被加工物１枚の加工終了後に廃棄されることが一般的であり、多種多様な形状の被加工物の外周形状に合わせて支持基板を用意すると、支持基板が高価なものになってしまい製造コストを上げる要因となってしまう。そのため、成型が容易な被加工物の外周が延出しない大きさの矩形形状、或いはシリコンウェーハ等の定型形状の基板を支持基板として使用することが一般的である。このような被加工物よりも大きく、被加工物の外形とは異なる形状の支持基板の平坦な上面に、被加工物の外周縁が支持基板の外周縁を越えて延出することがないように位置つけてワックス等の接着剤で貼着されて被加工物は固定される。

支持基板に貼着された被加工物は、周知構造のダイシング装置で切削が行われる。ダイシング装置は、垂直面内で一方向に回転されるように軸支された回転切削ブレードを備えている。加工時には、被加工物が肉厚のものでない場合、支持基板の片側縁側に近接する位置から少なくとも被加工物の他側縁から離間する位置までの所定の切削ストロークの距離を、回転切削ブレードに対して被加工物及び支持基板を切削ブレードの回転中心軸線に対して垂直で且つ支持基板の上面に平行な方向に相対的に移動させて、被加工物を完全に切断する。次いで、切削ブレードが被加工物の切削面から離間された状態で早送りにて前記切削ストロークの距離だけ復帰移動されるとともに、回転切削ブレードが隣接する分割予定ラインの支持基板の近接する位置に相対移動される。その後、この作動が繰り返されることにより、複数本の分割予定ラインが回転切削ブレードによって切削される。

一方で、肉厚の各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、サファイア基板等の難切削材は、一ラインを一度に支持基板まで切り込み加工を行おうとすると切削負荷が大きすぎ切りきれず、切削ブレードが破損したりスピンドルが破損したりする虞がある。そのため、回転切削ブレードを漸次下降させて切削溝形成を複数個繰り返し遂行し（切削溝形成工程）、最終的に保持基板まで切り込む（完全切断工程）という所謂多段加工により分割を行っている（特許文献２参照）。少量ずつ切削溝を形成していくことで、１回の切削の切削負荷を小さくすることができ、難切削材の分割を良好に行うことができる。

特開昭61-274331号公報 特開2001-345287号公報

上記記載のように、被加工物は多種多様の基板であり、時には破損したウェーハの破片であったりと様々な形状を有している一方で、支持基板は被加工物よりも大きい矩形形状等の定型的な形状で形成されている。被加工物の外形形状よりも大きい支持基板に貼着された前記被加工物の完全切断を行う際には、被加工物の外形に即して切削ストロークを設定している場合には、支持基板まで切断する完全切断工程時に回転切削ブレードが下降されて支持基板の上面に対して支持基板に垂直に切り込む事態が発生し、切削ブレードや被加工物が破損してしまう虞がある。また、切削ストロークを支持基板の外形に即して設定している場合には、切削溝形成工程時において余分な切削ストロークで切削を行うことになり、加工時間がかかってしまい非効率的である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物よりも大きい支持基板の平坦な上面に、被加工物の外周縁が支持基板の外周縁を越えて延出することがないように被加工物を位置付けて支持基板に貼着された場合において、余分な切削ストロークの切削を可及的に回避すると共に、切削ブレードや被加工物にダメージを与えることがない新規且つ改良された切削方法を提供することである。

本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する切削方法として、支持基板の上面に貼着された被加工物を回転切削ブレードにより１ラインに付き漸次回転切削ブレードを下降させて切削し該被加工物を分割する切削方法であって、
該被加工物を該被加工物よりも大きい該支持基板の平坦な上面に、該被加工物の外周縁が該支持基板の外周縁を越えて延出することがないように位置付けて貼着する貼着工程と、
該貼着工程の後に、該回転切削ブレードの回転中心軸線に対して垂直で且つ該支持基板の該上面に平行な方向に該回転切削ブレードに対して相対的に該被加工物及び該支持基板を移動させて、該被加工物に少なくとも１回切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程の後に、該回転切削ブレードを下降させて、該回転切削ブレードの回転中心軸線に対して垂直で且つ該支持基板の該上面に平行な方向に且つ該被加工物に形成された該切削溝に沿って該回転切削ブレードに対して相対的に該被加工物及び該支持基板を移動させて、該被加工物を完全に切断すると共に該支持基板に切削溝を形成する完全切断工程と、を含み、
該切削溝形成工程においては、該被加工物の片側縁に近接する位置から該被加工物の他側縁から離隔する位置まで、該回転切削ブレードに対して相対的に該被加工物及び該支持基板を移動させて、該回転切削ブレードを該被加工物の片側縁から他側縁に向けて順次に作用させ、
該完全切断工程においては、該支持基板の片側縁側に近接する位置から少なくとも該被加工物の該他側縁から離間する位置まで、該回転切削ブレードと該被加工物及び該支持基板とを相対的に移動させて、該回転切削ブレードを該支持基板の片側縁から他側縁に向けて順次に作用させる、
ことを特徴とする切削方法が提供される。

被加工物に切削溝を形成する際には、被加工物の外形に合わせて最短の切削ストロークで加工を行い、支持基板に切り込む完全切断時には、少なくとも切削開始時には支持基板の片側縁に対応させて切削を行うので、切削ブレードが支持基板に垂直に切り込む事態等による切削ブレードや被加工物へのダメージを与えることがなく、且つ余分な切削ストロークによる切削を低減させることができるため、従来の加工方法に比べて加工時間の短縮を図ることができる。

支持基板に被加工物がワックスで貼着されている状態を示す斜視図。 （a）切削溝形成工程における切削ストロークを示す平面図。 （b）完全切断工程における切削ストロークを示す平面図。 切削溝形成工程及び完全切断工程における切削ブレードの動作を示す正面図。 本発明の実施形態を示す動作フロー図。 完全切断工程における切削ストロークの第二の形態を示す平面図。

以下、本発明の加工方法を図示している添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１は、被加工物４が支持基板６に貼着された状態を示す斜視図である。被加工物４は例えば４インチサイズで約２mmの厚さの円形形状の水晶から形成されている。被加工物４の上面には分割予定ラインＬが形成されている。支持基板６は、被加工物４の外径１０１．６ｍｍよりも大きい一辺１０３ｍｍの矩形形状で厚さを1ｍｍとする上面が平坦な、例えばガラス板で形成されている。支持基板は、その他カーボン、セラミックス、シリコン等で形成され、種々の被加工物を加工するに際して切削ブレードにダメージを与えない材質が選択される。

図３（a）を参照して説明を続けると、支持基板６に貼着された被加工物４は、周知構造のダイシング装置のチャックテーブル１０上に吸引保持される。ダイシング装置自体の構成全体は、例えば特開2008-262983号公報に開示されている周知の形態でよく、その詳細な説明は本明細書においては省略する。図３において上下方向に延在する中心軸線を中心として回転自在に、且つ図３において左右方向に移動自在に配設されたチャックテーブル１０は多孔性チャック板を有し、その上面に載置された支持基板６が吸引保持される。

ダイシング装置には、Ｘ軸と垂直な図３の紙面に垂直方向であるＹ軸方向に回転軸線を有す図示しないスピンドルが回転自在に配設されており、このスピンドルは電動モータ等でよい回転駆動源（図示していない）によって高速回転される。スピンドルの先端には回転軸線に対して垂直に切削ブレード１２が装着されている。スピンドルはチャックテーブル１０の保持面に対して垂直な方向であるＺ軸方向に移動可能に配設されており、Ｚ軸方向に昇降動される。さらに、スピンドルはチャックテーブル１０の保持面と平行な方向であるＹ軸方向に移動可能に配設されており、Ｙ軸方向に割り出し移動される。

次いで、図３及び図４を参照して、切削方法の各工程を説明する。まず、ステップＳ１貼着工程において、被加工物４は、支持基板６の平坦な上面に、被加工物４の外周縁が支持基板の外周縁を越えて延出することがないように位置付けられて、ワックス等の接着剤８により貼着固定される（貼着工程）。このときには、なるべく被加工物４を支持基板６の中央に位置づけて貼着されることが望ましい。次いでステップＳ２において、支持基板６側がチャックテーブル１０に吸引保持される（保持工程）。

ステップＳ３に進み、図示しないダイシング装置内の形状認識手段により被加工物４の外形形状が認識される。形状認識手段は図示していない光学顕微鏡及びCCDカメラ等から構成される。形状認識手段により被加工物４全体を表面側から一括して撮像され、図示しない演算手段により２値化処理等の画像処理が行われ被加工物４の外形縁が抽出される。Ｘ−Ｙ軸マトリクス（例えばＣＣＤカメラの２５６×２５６の画素によって構成されるＸ−Ｙ軸マトリクス）上のどの位置に被加工物４の外形縁が存在するかの情報を取得する。その検出された情報に基づき被加工物４の外形縁の位置に応じた後述する切削ストロークＣが演算手段により設定される（Ｓ３ 形状認識工程）。

さらにＳ３形状認識工程で検出された被加工物４の外形縁、即ち被加工物４の大きさ、形状のデータに基づく被加工物４内の表面がアライメント手段（図示していない）によって撮像されて、演算手段においてパターンマッチング等の処理を介して分割予定ラインＬが上述のＸ−Ｙマトリクス上で検出される（Ｓ４ アライメント工程）。アライメント手段は工学顕微鏡及びCCDカメラ等から構成され、上述の形状認識手段と共通としても良い。形状認識手段及びアライメント手段は例えば特開平04-363047号公報に開示されている周知の形態でよく、その詳細な説明は本明細書においては省略する。

図２は図１の支持基板６に貼着された被加工物４の上面図である。切削ストロークＣは、具体的には図２（a）に示すように例えば最下端の分割予定ラインＬの場合においては、形状認識手段、アライメント手段及び演算手段により検出されたＸ−Ｙマトリクス上の被加工物４の片側縁１６と他側縁１８の位置に基づき設定される。被加工物４の片側縁１６から所定余裕幅Ｅ(mm)間隔を開けて片側縁１６から近接する位置Ａ１から、他側縁１８から所定余裕幅Ｅ（mm）間隔を開けた他側縁１８に離間する位置Ｂ１までのＣ１とする。ここで、所定余裕幅Ｅは、切削時における切削ブレード１０の所定の切り込み深さまで下降した際に切削ブレード１０と被加工物４又は支持基板６とが接触しない所定幅であり、切削ブレード、被加工物、支持基板の大きさ及び厚みにより適宜設定される。２インチサイズの切削ブレード１０であれば、１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度に設定される。片側縁１６からの近接する位置と他側縁１８から離間する位置を別間隔に設定することもできる。このように、形状認識工程及びアライメント工程により検出された分割予定ラインＬの片側縁及び他側縁の位置に対応して各切削ストロークＣは設定される。

さらに、支持基板６は矩形形状や円形形状の定型的な形状をしており、支持基板６の外形形状の設計値を事前に入力しておき、かかる設計値に基づき切削ストロークＣは設定される。その際は、支持基板６をチャックテーブル１０のなるべく中心に位置づけて保持し、チャックテーブル１０の中心位置を原点とし、中心位置を基準に支持基板６の外形位置が設定される。実施形態では、図２（ｂ）に示すように、支持基板６の形状は矩形形状であり、切削ストロークＣはその一辺の幅に片側縁２０から所定余裕幅Ｅ間隔をあけた位置Ａ３から他側縁２２から所定余裕幅Ｅ間隔を空けた位置Ｂ３までのＣ３（ｍｍ）となる。被加工物４も定型形状で形成されている場合においては、同様に設計値に基づきチャックテーブル１０の中心位置を基準に切削ストロークＣを設定することもできる。その際にはステップＳ３形状認識工程は割愛される。

次いで、ステップＳ５切削溝形成工程が遂行される。最初に、切削ブレード１２は、一方向に（図３では時計回りに）高速で回転し、円盤形状の最下縁である切削縁１４を被加工物４の上面よりも下方であるが支持基板６の上面よりも上方である、例えば被加工物４の厚みの１／２の位置で、分割予定ラインＬの延長線に位置する片側縁１６に近接する位置Ａ1に位置づけられる（図３（a））。その後、チャックテーブル１０が、図３（a）においては左に向かって切削送りされる。即ち、切削ブレード１２の回転軸線に対して垂直で且つ支持基板に平行なＸ軸方向に、切削ブレード１２、被加工物４及び支持基板６とが相対的に移動される。切削ブレード４は分割予定ラインＬに沿って被加工物６の片側縁１６に近接する位置Ａ1から被加工物４の他側縁１８から離間する位置Ｂ１に向けて事前に設定された切削ストロークに従って相対的に移動される。その結果分割予定ラインＬに沿って一条の切削溝が形成される（図３（b））。

次いで、切削ブレード１２の切削縁１４が被加工物４の上面から離間する位置まで上昇し、隣接する分割予定ラインＬの延長線上で、且つ被加工物４の片側縁１６の近接する位置Ａ２まで復帰移動される。切削ブレード１２の切削縁１４を被加工物４の厚みの１／２の位置まで下降され、切削ストロークＣ２の距離をチャックテーブル１０が移動され、隣接する分割予定ラインＬに沿って１条の切削溝が形成される。この作動が繰り返されることにより、分割予定ラインＬに沿って複数本の切削溝が形成される。その後、チャックテーブル１０は９０度回転し、前記複数本の切削溝に直行させて分割予定ラインＬに沿って同様に複数本の切削溝が形成される。

（完全切断工程 Ｓ６）
切削溝形成工程（Ｓ５）により全ての分割予定ラインＬに切削溝が形成された後、完全切断工程が遂行される（Ｓ６）。最初に、切削ブレード１２は、円盤形状の最下縁である切削縁１４を支持基板６の上面よりも下方の位置で、且つ片側縁１６に近接する位置Ａ３に位置づけられる（図３（ｃ））。切削縁１４を位置づける支持基板６の上面よりも下方の位置は、切削ブレード１２の厚さの半分以上の深さになるように、切削ブレード１２の厚み等により適宜設定される。その後、チャックテーブル１０が切削ブレード１２の方向へ、図３（ｃ）においては左に向かって切削送り手段により切削送りされる。即ち、切削ブレード１２の回転軸線に対して垂直で且つ支持基板に平行なＸ軸方向に相対的に、切削ブレード１２と被加工物４及び支持基板６とが相対的に移動される。切削ブレード４は切削溝形成工程で形成された切削溝に沿って支持基板６の片側縁２０に近接する位置Ａ３から支持基板６の他側縁２２から離間する位置Ｂ３に向けて事前に設定された切削ストロークＣ３に従って相対的に移動される。その結果、被加工物４は完全に切断されると共に支持基板６に切削溝が形成される（図３（ｄ））。その後チャックテーブル１０は９０度回転し、前記複数本の切削溝に直行させて被加工物４は完全に切断されると共に支持基板６に切削溝が形成される。このように、全ての分割予定ラインＬに沿って被加工物４は格子状に分割される（完全切断工程Ｓ６）。

上述した実施形態では完全切断工程Ｓ６において、支持基板６の片側縁２０に近接する位置Ａ３から支持基板６の他側縁２２から離間する位置Ｂ３まで切削したが、図５の平面図に示すように、支持基板６の片側縁２０に近接する位置Ａ３から被加工物４の他側縁１８から離間する位置Ｂ１までのＣ４としても良い。この場合、完全切断工程Ｓ６において切削時間を低減することができる。

上記実施形態においては、切削溝形成工程Ｓ５において、被加工物４の厚みの１／２の深さの切削溝を１回のみ形成する実施例を示したが、被加工物４の厚みの１／３の深さの切削溝を順次深く２回形成したり、複数回順次深い切削溝を形成するようにし最終的に完全切断工程で支持基板まで切り込むようにしても良い。さらに、上記実施形態においては、切削溝形成工程Ｓ５を全ての分割予定ラインＬに沿って遂行した後に完全切断工程Ｓ６を行っているが、各分割予定ラインＬ毎に切削溝形成工程Ｓ５と完全切断工程Ｓ６を続けて行っても良い。

４ 被加工物
６ 支持基板
８ 接着剤
１０ チャックテーブル
１２ 切削ブレード
Ｃ 切削ストローク
Ｅ 所定余裕幅
Ｌ 分割予定ライン
Ｓ１ 貼着工程
Ｓ２ 保持工程
Ｓ３ 形状認識工程
Ｓ４ アライメント工程
Ｓ５ 切削溝形成工程
Ｓ６ 完全切断工程

Claims (1)

1. 支持基板の上面に貼着された被加工物を回転切削ブレードにより１ラインに付き漸次回転切削ブレードを下降させて切削し該被加工物を分割する切削方法であって、
   該被加工物を該被加工物よりも大きい該支持基板の平坦な上面に、該被加工物の外周縁が該支持基板の外周縁を越えて延出することがないように位置付けて貼着する貼着工程と、
   該貼着工程の後に、該回転切削ブレードの回転中心軸線に対して垂直で且つ該支持基板の該上面に平行な方向に該回転切削ブレードに対して相対的に該被加工物及び該支持基板を移動させて、該被加工物に少なくとも１回切削溝を形成する切削溝形成工程と、
   該切削溝形成工程の後に、該回転切削ブレードを下降させて、該回転切削ブレードの回転中心軸線に対して垂直で且つ該支持基板の該上面に平行な方向に且つ該被加工物に形成された該切削溝に沿って該回転切削ブレードに対して相対的に該被加工物及び該支持基板を移動させて、該被加工物を完全に切断すると共に該支持基板に切削溝を形成する完全切断工程と、を含み、
   該切削溝形成工程においては、該被加工物の片側縁に近接する位置から該被加工物の他側縁から離隔する位置まで、該回転切削ブレードに対して相対的に該被加工物及び該支持基板を移動させて、該回転切削ブレードを該被加工物の片側縁から他側縁に向けて順次に作用させ、
   該完全切断工程においては、該支持基板の片側縁側に近接する位置から少なくとも該被加工物の該他側縁から離間する位置まで、該回転切削ブレードと該被加工物及び該支持基板とを相対的に移動させて、該回転切削ブレードを該支持基板の片側縁から他側縁に向けて順次に作用させる、
   ことを特徴とする切削方法。

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