JP2011151162A - スクライブ加工装置及びスクライブ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業性がよく経済的なスクライブ加工装置及びスクライブ加工方法を提供することである。
【解決手段】 スクライブ加工装置であって、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物にスクライブ加工を施す、ダイアモンドチップが先端に配設されたスクライバシャンクを含むスクライブ手段と、該保持手段と該スクライブ手段とを相対移動させる移動手段と、被加工物と該ダイアモンドチップとが当接する加工点へ冷却ジェットを噴射する冷却ジェット噴射ノズルを含む冷却ジェット噴射ユニットと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、スクライブ加工装置及び該スクライブ加工装置を使用したスクライブ加工方法に関する。

ＬＥＤ等の発光デバイスが表面に形成されたサファイア基板や、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスが表面に形成された半導体ウエーハ等の被加工物を個々のチップに分割する一つの方法として、スクライブ加工装置によって被加工物上に罫書き線を形成し（スクライブ加工）、その後罫書き線を起点に被加工物を割断する技術がある。

スクライブ加工装置は、棒状のシャンクの先端にダイアモンドチップを取り付けたスクライブ手段（スクライバ）と、被加工物を保持する保持テーブルとを備え、被加工物に対してダイアモンドチップを所定荷重で押し付けた状態で、保持テーブルとスクライブ手段とをスクライブ方向に相対移動させることでスクライブ加工を実施する。

スクライブ手段は、シャンクの先端に１／１０〜１／１５０カラット程度の単結晶ダイアモンドを取り付け、所定形状のダイアモンドチップに成形研磨したもので、先端のダイアモンドチップの形状としては、頂面が平面である三角錐台、四角錐台等の角錐台形状や、円錐台形状のもの等がある。

ダイアモンドチップを被加工物の表面に当接させ、一定の荷重をかけてスクライブ手段を移動させることで、被加工物表面にスクライブ線（罫書き線）が形成される。被加工物に当接させることができるエッジ部の数によって、例えば２ポイントタイプ、４ポイントタイプ等のスクライバがある。

スクライブ加工に伴ってダイアモンドチップは摩滅（磨耗）してゆく。ダイアモンドチップが摩滅するとエッジ部は丸くなり、このようなエッジ部で形成された罫書き線では被加工物の分割性が悪化する。そこで、適宜シャンクを回転し、新たな尖っているエッジ部を被加工物の表面に当接するようにするか、或いは別のシャンクへ交換することが必要となる。

特開２００５−２８９７０３号公報

特に被加工物がサファイアやＳｉＣ等の硬質材である場合には、ダイアモンドチップのエッジ部の摩滅が早く、シャンクの向きの変更やシャンクの交換頻度は非常に高くなり、作業性が悪い上非経済的であ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、作業性がよく経済的なスクライブ加工装置及びスクライブ加工方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、スクライブ加工装置であって、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物にスクライブ加工を施す、ダイアモンドチップが先端に配設されたスクライバシャンクを含むスクライブ手段と、該保持手段と該スクライブ手段とを相対移動させる移動手段と、被加工物と該ダイアモンドチップとが当接する加工点へ冷却ジェットを噴射する冷却ジェット噴射ノズルを含む冷却ジェット噴射ユニットと、を具備したことを特徴とするスクライブ加工装置が提供される。

請求項２記載の発明によると、請求項１記載のスクライブ加工装置を用いたスクライブ加工方法であって、前記保持手段で被加工物を保持する保持ステップと、被加工物に前記スクライブ手段を所定の荷重で当接させる当接ステップと、被加工物と該スクライブ手段とを相対移動させて被加工物にスクライブ加工を施すスクライブステップとを具備し、該スクライブステップでは、被加工物と該スクライブ手段の前記ダイアモンドチップとが当接する加工点へ前記冷却ジェット噴射ユニットで前記冷却ジェットを噴射しつつスクライブ加工を施すことを特徴とするスクライブ加工方法が提供される。

本発明によると、スクライブ加工点が冷却ジェットにより冷却されるため、加工熱によるダイアモンドチップの摩滅が防止される。従って、ダイアモンドチップの寿命が延び、シャンクの向きの変更や交換頻度が低減され、作業性が向上し経済的である。

スクライブ加工装置の全体構成図である。 実施形態に係るスクライブ手段の斜視図である。 図２のＩＩＩ方向矢視図である。 ４ポイントタイプスクライバの先端部拡大斜視図である。 実施形態に係るスクライブ加工動作を説明する斜視図である。

以下、本発明実施形態に係るスクライブ加工装置及びスクライブ加工方法を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態に係るスクライブ加工装置２の概略構成図を示している。スクライブ加工装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）２４を有している。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８はスクライブ加工装置２のコントローラに接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。

Ｚ軸移動ブロック４０には円筒部材４６が固定されており、円筒部材４６の先端部（左端部）にスクライバ（スクライブ手段）４８が装着されている。即ち、円筒部材４６の左端部にスクライバ４８のブロック４９が固定されており、図２に最も良く示されるように、このブロック４９にＬ形状部材５０がねじ５１で取り付け角度を調整可能に取り付けられている。

図２のＩＩＩ方向矢視図である図３に示すように、Ｌ形状部材５０にはねじ５３で第１シャンクホルダー５２が固定されている。第１シャンクホルダー５２は半円形状の挿入溝５２ａを有している。第２シャンクホルダー５４も半円形状の挿入溝５４ａを有している。

図３に示すように、第１シャンクホルダー５２に第２シャンクホルダー５４を当接し、二つの半円形の挿入溝５２ａ，５４ａから形成される丸穴５５中にスクライバ４８のスクライバシャンク５６を挿入し、ねじ６０を締結することにより、図２に示すようにシャンク５６が第１及び第２シャンクホルダー５２，５４で保持される。

図１を再び参照すると、円筒部材４６にはアライメントユニット（アライメント手段）６６が搭載されている。アライメントユニット６６はチャックテーブル２０に保持されたＬＥＤウエーハ等の光デバイスウエーハを撮像する撮像ユニット（撮像手段）６８を有している。スクライバ４８のシャンク５６と撮像ユニット６８はＸ軸方向に整列して配置されている。

図４に示すように、シャンク５６の先端には例えば四角錐台形状のダイアモンドチップ５８が銅付け等により固定されている。このダイアモンドチップ５８は４つのエッジ部５９を有するので、４ポイントタイプのスクライバを構成する。

ダイアモンドチップ５８は、四角形の頂面５８ａと４つの側面５８ｂとを有し、側面５８ｂ同士が交わる箇所に４つの稜線５８ｃが形成されており、また頂面５８ａと側面５８ｂとが交わる箇所に４つの頂面５８ａの辺５８ｄが形成されている。そして、頂面５８ａの角には４つの三角錐のエッジ部５９が形成されている。

本実施形態では、シャンク５６の先端部に４ポイントタイプのダイアモンドチップ５８が固定されているが、ダイアモンドチップは四角錐台形状に限定されるものではなく、２ポイントタイプ、３ポイントタイプ、８ポイントタイプ等のダイアモンドチップも採用可能である。

図１に示すように、スクライバ４８に隣接して冷却ジェット供給源６４に接続された冷却ジェット噴射ノズル６２が配設されている。冷却ジェット噴射ノズル６２と冷却ジェット供給源６４とで冷却ジェット噴射ユニットを構成する。冷却ジェット供給源６４は、ＨＦＣ−１５２ａガスを主成分としたガス又はＨＦＣ−１３４ａガスを主成分としたガスを収容している。

これらのガスは沸点がマイナス２０数度であり、冷却ジェット噴射ノズル６２からこれらのガスが大気中に噴射されると、気化熱で−３０〜−５０℃程度に噴射領域を冷却できる。

次に、図５を参照して、本発明のスクライブ加工方法について説明する。スクライブ加工装置２のチャックテーブル２０でサファイア基板上に複数のＬＥＤが形成されたＬＥＤウエーハ７０を吸引保持し、ＬＥＤウエーハ７０の分割予定ラインにスクライバ４８のダイアモンドチップ５８のエッジ部５９を所定の荷重で当接させる。

この時、ダイアモンドチップ５８の稜線５８ｃがＬＥＤウエーハ７０の分割予定ラインと整列するようにシャンク５６を丸穴５５中で回転して固定する。ダイアモンドチップ５８とＬＥＤウエーハ７０との当接角度は所定角度、例えば６０度に調整されてＬ形状部材５０がブロック４９に固定されている。

矢印Ａで示す加工方向の先頭側に設けた冷却ジェット噴射ノズル６２から冷却ジェット６３を加工点７２に噴射しながらスクライブ加工を実施する。即ち、チャックテーブル２０を矢印Ａと反対方向に加工送りして、冷却ジェット噴射ノズル６２から冷却ジェット６３を加工点７２に噴射しながらＬＥＤウエーハ７０のスクライブ加工を実施する。７４はスクライブ溝（罫書き線）である。

このように、冷却ジェット６３を加工点７２に噴射しながらスクライブ加工を実施すると、加工点７２が冷却ジェット６３によって冷却されるため、加工熱によるダイアモンドチップ５８の摩滅が防止される。従って、ダイアモンドチップ５８の寿命を延ばすことができる。

スクライブ加工を継続して一つのエッジ部５９が摩滅すると、シャンク５６を９０度回転して他のエッジ部５９をＬＥＤウエーハ７０に当接し、このエッジ部５９を使用して冷却ジェット６３を噴射しながらスクライブ加工を継続する。

本実施形態のスクライブ加工方法では、冷却ジェット噴射ノズル６２から冷却ジェット６３を加工点７２に噴射しながらスクライブ加工を実施するため、加工点７２が冷却ジェット６３によって冷却される。

その結果、加工熱によるダイアモンドチップ５８の摩滅が防止され、ダイアモンドチップ５８の寿命が延び、シャンク５６の向きの変更や交換頻度が低減され、作業性が向上されるとともに経済的である。

図５に示した実施形態では、冷却ジェット６３を加工方向先頭側（前側）から噴射しているが、冷却ジェットは加工方向後側から噴射するようにしてもよい。更に、加工点７２の前側及び後側から噴射するようにすると、冷却効率をより向上できる。

直径２インチ、厚さ３８０μｍのサファイア基板上に複数のＬＥＤが形成されたＬＥＤウエーハ７０を、チャックテーブル２０で吸引保持した。ダイアモンドチップ５８とＬＥＤウエーハ７０との当接角度を６０度に設定し、荷重１８グラムでダイアモンドチップ５８を押圧しながらＬＥＤウエーハ７０に４０μｍ切り込み、チャックテーブル２０の送り速度３０ｍｍ／ｓで冷却ジェット６３を噴射しながらスクライブ加工を実施した。

ＬＥＤウエーハ７０の全ての分割予定ラインにスクライブ溝７４を形成した後、ＬＥＤウエーハ７０を分割装置にセットし、ＬＥＤウエーハ７０をスクライブ溝７４に沿ってＬＥＤチップに分割したところ、スクライブ溝７４を１３．５ｍ形成した後であっても、チップに分割することができた。

（比較例）
冷却ジェット６３を噴射せずに、他の条件は実施例１と同じ条件でＬＥＤウエーハ７０にスクライブ加工を施したところ、ダイアモンドチップ５８でスクライブ溝７４を２．８ｍ形成した後には、十分深いスクライブ溝７４を形成することはできず、ＬＥＤウエーハ７０を個々のチップに分割することが困難であった。

２ スクライブ加工装置
２０ チャックテーブル
４８ スクライバ（スクライブ手段）
５０ Ｌ形状部材
５２ 第１シャンクホルダー
５４ 第２シャンクホルダー
５６ スクライバシャンク（シャンク）
５８ ダイアモンドチップ
５９ エッジ部
６２ 冷却ジェット噴射ノズル
６３ 冷却ジェット
７０ ＬＥＤウエーハ
７４ スクライブ溝

Claims (2)

1. スクライブ加工装置であって、
   被加工物を保持する保持手段と、
   該保持手段で保持された被加工物にスクライブ加工を施す、ダイアモンドチップが先端に配設されたスクライバシャンクを含むスクライブ手段と、
   該保持手段と該スクライブ手段とを相対移動させる移動手段と、
   被加工物と該ダイアモンドチップとが当接する加工点へ冷却ジェットを噴射する冷却ジェット噴射ノズルを含む冷却ジェット噴射ユニットと、
   を具備したことを特徴とするスクライブ加工装置。
2. 請求項１記載のスクライブ加工装置を用いたスクライブ加工方法であって、
   前記保持手段で被加工物を保持する保持ステップと、
   被加工物に前記スクライブ手段を所定の荷重で当接させる当接ステップと、
   被加工物と該スクライブ手段とを相対移動させて被加工物にスクライブ加工を施すスクライブステップとを具備し、
   該スクライブステップでは、被加工物と該スクライブ手段の前記ダイアモンドチップとが当接する加工点へ、前記冷却ジェット噴射ユニットで前記冷却ジェットを噴射しつつスクライブ加工を施すことを特徴とするスクライブ加工方法。

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