JP2010228048A

JP2010228048A - 切削装置

Info

Publication number: JP2010228048A
Application number: JP2009078152A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】切削ブレードに切削水がバランスよく供給されているか否かを確認可能な切削装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物を切削する切削ブレードを２８支持したスピンドル２６を有する切削手段２４と、該切削ブレード２８に切削水を供給する切削水供給手段とを備えた切削装置であって、該切削手段２４は、スピンドルハウジング２５と、該スピンドル２６と該スピンドルハウジング２５との間に形成されエアを介して支持するラジアルエアベアリング８２と、スピンドル２６と一体的に形成された環状スラストプレート７６と、該環状スラストプレート７６をエアを介して支持するスラストエアベアリング８４とを含み、該スラストエアベアリング８４は該環状スラストプレート７６と該スピンドルハウジング２５との間の軸方向の距離を計測する計測センサー８６，８８を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、切削ブレードが装着されるスピンドルをエアベアリングで支持する切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

切削装置は、ウエーハ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ウエーハを切削する切削ブレードを支持したスピンドルを有する切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に切削送りする切削送り手段と、切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段とを備えていて、ウエーハを高精度に個々のデバイスに分割することができる。

切削水供給手段は、切削ブレードの先端に向けて切削水を供給する先端ノズルと、切削ブレードの側面に切削水を供給する一対の側面ノズルと、先端ノズル及び側面ノズルに高圧の切削水を供給する切削水供給部（切削水源）とから構成される。

特開平１１−１１４９４９号公報

しかし、切削ブレードに供給する切削水が切削ブレードの前側（手前側）と後ろ側（奥側）とでバランスが取れていない場合は、回転される切削ブレードにぶれが生じて分割予定ラインに形成される切削溝の両側にチッピングが生じてデバイスの品質を低下させ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、切削ブレードに切削水がバランス良く供給されているか否かを確認可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、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ブレードを支持したスピンドルを有する切削手段と、該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段とを備えた切削装置であって、該切削手段は、該スピンドルを回転可能に収容するスピンドルハウジングと、該スピンドルと該スピンドルハウジングとの間に形成され該スピンドルの周囲をエアを介して支持するラジアルエアベアリングと、該スピンドルの外周にスピンドルと一体的に形成された環状スラストプレートと、該環状スラストプレートと該スピンドルハウジングとの間に形成され該環状スラストプレートをエアを介して支持するスラストエアベアリングとを含み、該スラストエアベアリングは該環状スラストプレートと該スピンドルハウジングとの間の軸方向の距離を計測する計測センサーを備えていることを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、切削水供給手段は、切削ブレードを挟むように配置された第１及び第２ノズルと、計測センサーの値が所定値となるように第１及び第２ノズルから供給される切削水の流量を調整する流量調整手段を備えている。

切削水供給手段は更に、切削ブレードの先端に向けて切削水を供給する先端ノズルと、計測センサーの値が所定値となるように先端ノズルの位置を調整する位置調整手段を備えている。

本発明によると、計測センサーで検出したスラストエアベアリングを構成する環状スラストプレートとスピンドルハウジングとの間の隙間が環状スラストプレートの両側において等しくない場合は、切削水がバランス良く供給されておらず回転する切削ブレードにぶれが生じてデバイスの品質を低下させる恐れがあることを確認できる。この場合には、切削水の流量を調整したり、先端ノズルの位置を調整したりして供給される切削水のバランスを良好にできる。

また、スラストエアベアリングのギャップが環状スラストプレートの軸方向両側において等しい場合は、バランス良く切削水が供給されており切削ブレードにぶれが生じることはない。

切削装置の外観斜視図である。ダイシングテープを介して環状フレームに支持されたウエーハの斜視図である。切削手段の縦断面図である。切削水を供給しながら環状フレームに支持されたウエーハを切削している様子を示す斜視図である。切削ブレードと先端ノズルとの関係を示す図である。先端ノズルの位置調整手段を示すブレードカバーの断面図である。

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は半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置２の外観斜視図を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷの裏面が粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置されている。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

図３を参照すると、切削手段２４の縦断面図が示されている。スピンドルハウジング２５の壁内には、軸方向に伸長する環状エア供給路８０が形成されており、環状エア供給路８０からは軸方向及び円周方向に所定の間隔を開けて複数の第１分岐路８０ａがそれぞれ中心方向に向けて放射状に形成され、スピンドル２６の外周に形成したラジアルエアベアリング８２に連通している。

図示しないエア供給源からの高圧の圧縮エアがスピンドルハウジング２５に形成されたエア供給口７８を介して環状エア供給路８０に供給される。スピンドル２６は一体的に形成された環状スラストプレート７６を有している。

環状エア供給路８０の前方部（図３で左端部）には、環状スラストプレート７６の両面に対向させて円周方向に所定の間隔を空けて複数の第２分岐路８０ｂがそれぞれ設けられ、環状スラストプレート７６の両側面に形成されたスラストエアベアリング８４に連通している。

従って、エア供給源からの圧縮エアが環状エア供給路８０、第１及び第２分岐路８０ａ，８０ｂを介してラジアルエアベアリング８２、スラストエアベアリング８４に供給され、高速回転するスピンドル２６を微小なぶれを発生させることなく安定して支持する。

環状スラストプレート７６の両側のスラストエアベアリング８４に臨むように、スラストエアベアリング８４を画成するスピンドルハウジング２５の壁部から環状スラストプレート７６までの距離を計測する一対の計測センサー８６，８８が配設されている。

各計測センサー８６，８８は図示しない配線を介して切削装置２のコントローラに接続されており、計測センサー８６，８８で計測したスラストエアベアリング８４のギャップは表示手段６上に表示される。計測センサー８６，８８は、例えば静電センサー、レーザ干渉センサー等から構成される。

７６はステーター７２及びロータ７４からなるサーボモータであり、スピンドル２５を回転駆動する。スピンドル２５の先端（図３で左端）にはマウントフランジ６４がねじ６６で取り付けられており、このマウントフランジ６４に対して切削ブレード２８を装着して固定ナット６８で固定する。

図４を参照すると、切削手段２４により環状フレームＦに支持されたウエーハＷをストリートに沿って切削する様子の斜視図が示されている。切削ブレード２８は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイアモンド砥粒が分散されて成る切刃２８ａをその外周部に有している。

３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する側面ノズル４３（図３参照）及び切削水を切削ブレード２８の切刃２８ａに向かって噴射する先端ノズル３６が取り付けられている。

切削水源５６からの切削水が開閉弁５８及びパイプ３２を介して側面ノズル４３に供給され、開閉弁６２及びパイプ３８を介して先端ノズル３６に供給される。切削水は切削水源５６で約０．３ＭＰａに加圧されており、開閉弁６２を調整することにより先端ノズル３６からは毎分１．６〜２．０リットルの流量で切削水が噴射される。

４０は着脱カバーであり、ねじ４２によりブレードカバー３０に着脱可能に取り付けられている。着脱カバー４０は切削ブレード２８の側面に沿って伸長する側面ノズル４４を有しており、切削水源５６からの切削水は開閉弁６０及びパイプ４６を介して側面ノズル４４に供給される。

５０は切削ブレード２８の切刃２８ａの欠け又は磨耗を検出するブレードセンサを内蔵したブレード検出ブロックであり、ねじ５２によりブレードカバー５０に着脱可能に取り付けられている。ブレード検出ブロック５０は、ブレードセンサの位置を調整する調整ねじ５４を有している。

図５を参照すると、切削ブレード２８と先端ノズル３６との位置関係が示されている。図６は図５の左方向から見たパイプ３８及びパイプ３８に一体的に接続された先端ノズル３６の位置を調整する位置調整手段９５の部分を示すブレードカバー３０の断面図である。

パイプ３８には蛇腹９２が一体的に形成されており、これによりパイプ３８の先端に取り付けられた先端ノズル３６の高さ位置が調整可能となっている。パイプ３８の伸長方向と直交するように部材９４がパイプ３８と一体的に形成されている。

ブレードカバー３０にはパイプ３８及び部材９４を収容する十字形状の収容穴９０が形成されており、図６で部材９４の左端部とブレードカバー３０の壁部との間に介装されたコイルばね９６と、部材９４の右端部に当接する調整ねじ９８とで先端ノズル３６の位置を調整する位置調整手段９５を構成する。部材９４の右端には調整ねじ９８の先端が当接するディンプル９４ａが形成されている。

以下、計測センサー８６，８８を使用した切削ブレード２８に切削水がバランス良く供給されているか否かを確認する方法について説明する。この確認方法は、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する度に行うのが好ましい。

新たな切削ブレード２８をマウントフランジ６４に装着すると、切削ブレード２８の公差及び固定ナット６８の締め付けの程度に応じて、装着された切削ブレード２８の取り付け状態が古い切削ブレードの取り付け状態と異なることがある。

よって、本発明の確認方法では、ラジアルエアベアリング８０及びスラストエアベアリング８４に圧縮エアを供給しながらモータ７０を駆動してスピンドル２６を高速回転（例えば３００００ｒｐｍ）させる。

次いで、開閉弁５８及び６０を閉じ、開閉弁６２のみを開けて、先端ノズル３６に切削水を供給し、先端ノズル３６から毎分１．６〜２．０リットルの流量で切削水が噴射されるように開閉弁６２の開度を調整する。

計測センサー８６，８８で計測したスラストエアベアリング８４の環状スラストプレート７６両側のギャップを表示手段６上に表示し、両方のギャップが等しくなるように調整ねじ９８で先端ノズル３６の位置を調整する。

先端ノズル３６から噴射された切削水が切刃２８ａの中心に向かって噴射されるように先端ノズル３６の位置を調整すると、環状スラストプレート７６の両側のギャップは等しくなる。

このように先端ノズル３６の位置を調整してから、開閉弁５８，６０を開いて側面ノズル４３，４４からも切削水を切削ブレード２８に向かって噴射させる。表示手段６上で計測センサー８６，８８が計測したギャップを観察し、両方のギャップが等しくなるように開閉弁５８及び６０の開度を調整する。

例えば、計測センサー８６，８８で計測した環状スラストプレート７６の両側のギャップがそれぞれ９μｍ、１１μｍだとすると、両方のギャップが１０μｍとなるように調整ねじ９８で先端ノズル３６の位置を調整する。

スラストエアベアリング８４のギャップの調整が一旦終了した後は、一般的には装着された切削ブレード２８での切削加工中にはスラストエアベアリング８４のギャップの調整は再度行う必要はないが、必要に応じて確認の為に行うようにしてもよい。新たな切削ブレード２８を装着した場合には、上述したスラストエアベアリング８４のギャップの確認及び調整を必ず行うようにするのが望ましい。

スラストエアベアリング８４の環状スラストプレート７６両側のギャップが軸方向において等しい場合には、バランスよく切削水が供給されており切削ブレード２８にぶれが生じることがない。よって、ウエーハＷから分割されたデバイスＤの品質を確保することができる。

２切削装置
１８チャックテーブル
２４切削手段
２５スピンドルハウジング
２６スピンドル
２８切削ブレード
２８ａ切刃
３６先端ノズル
４３，４４側面ノズル
７６環状スラストプレート
８２ラジアルエアベアリング
８４スラストエアベアリング
８６，８８計測センサー
９８調整ねじ

Claims

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ブレードを支持したスピンドルを有する切削手段と、該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段とを備えた切削装置であって、
該切削手段は、該スピンドルを回転可能に収容するスピンドルハウジングと、該スピンドルと該スピンドルハウジングとの間に形成され該スピンドルの周囲をエアを介して支持するラジアルエアベアリングと、該スピンドルの外周にスピンドルと一体的に形成された環状スラストプレートと、該環状スラストプレートと該スピンドルハウジングとの間に形成され該環状スラストプレートをエアを介して支持するスラストエアベアリングとを含み、
該スラストエアベアリングは該環状スラストプレートと該スピンドルハウジングとの間の軸方向の距離を計測する計測センサーを備えていることを特徴とする切削装置。
該切削水供給手段は、該切削ブレードを挟むように配設された第１及び第２ノズルと、該計測センサーの値が所定値となるように切削水の流量を調整する流量調整手段を備えている請求項１記載の切削装置。
該切削水供給手段は、該切削ブレードの先端に向けて切削水を供給する先端ノズルと、該計測センサーの値が所定値となるように該先端ノズルの位置を調整する位置調整手段を備えている請求項１又は２記載の切削装置。