JP2011173221A - 切削ブレード - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転時の蛇行の発生を抑え、被加工物や切削ブレード自身を破損させることのない切削ブレードを提供することである。
【解決手段】一面側に円形ハブが一体的に形成された円形基台４６と、該円形基台の前記円形ハブと反対側の他面側外周部に形成された切刃５０とから少なくとも構成され、切削装置のスピンドルの先端部に装着される切削ブレードであって、該円形基台は、該スピンドルの先端部に装着されて高速回転されるとき、該一面側と該一面側の反対面である該他面側とで遠心力がつりあうように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、切削装置のスピンドルに装着されて、被加工物を切削する切削ブレードに関する。

一般的にダイサーと呼ばれる切削装置は、スピンドルの先端にマウントフランジを取り付け、このマウントフランジに薄い切刃を有する切削ブレードを装着してナットで固定し、ＩＣ又はＬＳＩ等が形成されたシリコンウエーハや、光導波路等が形成されたリオブ酸リチウム（ＬＮ）等のセラミック基板、樹脂基板、ガラス板等を切断し、個々のＬＳＩチップや、電子デバイス、又は光デバイスに分割する分野で使用されている。

切削装置で使用される切削ブレードにハブブレードと呼ばれるものがある。このハブブレードは、ハンドリングを容易にするために形成された円形ハブを有する円形基台の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散されてなる切刃を電着して構成されている。

このような切削ブレードは、スピンドルに装着されてスピンドルと共に２００００〜６００００ｒｐｍ程度で回転されてウエーハ等の被加工物を切削し、個々のデバイス等に分割する。

切削ブレードによる切削は微細な脆性破壊によって遂行されるため、切削された被加工物の外周にはチッピングと呼ばれるミクロン単位の微細な欠けが発生する。このような欠けは被加工物の特性や抗折強度等を低下させる恐れがあるため、出来得る限り小さく抑えることが望まれる。一般に、切削ブレードを高速で回転させると、１砥粒当たりの仕事量が減るため、発生する欠けの大きさは抑えられる。

特開２００９−２０６３６２号公報

一方、切削ブレードは高速回転させると遠心力によって切削ブレードの外周方向に伸長する。ところが、ハブブレードの切刃は円形基台の一側面外周部に環状に形成されており、ハブブレードの形状は円形ハブ側と切刃側とで非対称になっている。

よって、ハブブレードを高速で回転させると円形ハブを有する基台部分の伸長量に比べて切刃部分の伸長量が大きくなり、その結果、切刃が基台側に倒れるという現象が発生する。このような現象は切削ブレードの種類にもよるが、６００００ｒｐｍ以上の高速回転で特に顕著に見受けられる。

切刃が基台側に倒れた状態で切削が行われると、加工負荷の偏りによるチッピングの増大や切削ブレードの蛇行等が発生し、ひいては切削ブレードや被加工物を破損させてしまうという問題が生じる。

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、切削時の蛇行の発生を押さえ、被加工物や切削ブレード自身を破損させることのない切削ブレードを提供することである。

本発明によると、一面側に円形ハブが一体的に形成された円形基台と、該円形基台の前記円形ハブと反対側の他面側外周部に形成された切刃とから少なくとも構成され、切削装置のスピンドルの先端部に装着される切削ブレードであって、該円形基台は、該スピンドルの先端部に装着されて高速回転されるとき、該一面側と該一面側の反対面である該他面側とで遠心力が釣合うように形成されていることを特徴とする切削ブレードが提供される。

本発明の切削ブレードによると、切削ブレードの高速回転時に、円形基台が、円形ハブが形成された一面側とこの一面側の反対面である他面側とで遠心力が釣合うように形成されているため、蛇行の発生を抑制して高速回転での切削加工が可能となり、切削時のチッピングの発生を抑えることができるとともに切削ブレード自身の破損を防止することができる。

切削装置の概略斜視図である。 ダイシングテープを介して環状フレームで支持された半導体ウエーハを示す図である。 切削ブレードをスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。 マウントフランジ取り付け構造の他の実施形態を示す分解斜視図である。 従来の切削ブレードの縦断面図である。 本発明第１実施形態の縦断面図である。 本発明第２実施形態の縦断面図である。

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本発明実施形態に係る切削装置２の外観を示している。

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は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の外周縁部は環状フレーム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、スピンドルに切削ブレードを装着する様子を示す分解斜視図が示されている。スピンドルユニット３０のスピンドルハウジング３２中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。スピンドル２６はテーパ部２６ａ及び先端小径部２６ｂを有しており、先端にはねじ穴３４が形成されている。ねじ穴３４は底部を有する盲状となっている。
３６はボス部（凸部）３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成されるマウントフランジであり、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。更に、ブレードマウント３６は装着穴４３を有している。

マウントフランジ３６は、装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂを介してテーパ部２６ａまで挿入し、ねじ４４をねじ穴３４に螺合して締め付けることにより、スピンドル２６のテーパ部２６ａに取り付けられる。

切削ブレード２８はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃５０が電着されて構成されている。

切削ブレード２８をスピンドル２６に取り付けるには、切削ブレード２８の装着穴５２をマウントフランジ３６のボス部３８に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、切削ブレード２８がスピンドル２６に取り付けられる。

図４を参照すると、マウントフランジ３６の取付構造の他の実施形態が示されている。本実施形態では、スピンドル２６の先端小径部２６ｂに雄ねじ３４´が形成されている。更に、スピンドル２６の先端に中心盲穴３３が形成されている。

マウントフランジ３６をスピンドル２６に装着するには、マウントフランジ３６の装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂを介してテーパ部２６ａまで挿入して、ナット４４ａを雄ねじ３４´に螺合して締め付けることにより、マウントフランジ３６はスピンドル２６の先端部に取り付けられる。

このように構成された切削装置２において、ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。

次いで、搬送手段１６によってフレームＦは吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷはアライメント手段２０の直下に位置づけられる。

アライメント手段２０が切削すべきストリートを検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像は、切削前に予め取得しておく必要がある。そこで、ウエーハＷがアライメント手段２０の直下に位置づけられると、撮像手段２２がウエーハＷの表面を撮像し、撮像した画像を表示手段６に表示させる。

切削装置２のオペレータは、操作手段４を操作することにより、撮像手段２２をゆっくりと移動させながら、必要に応じてチャックテーブル１８も移動させて、パターンマッチングのターゲットとなるパターンを探索する。

オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置２のコントローラに備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離を座標値等によって求め、その値もメモリに記憶させておく。

更に、撮像手段２２を移動させることにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもコントローラのメモリに記憶させておく。

ウエーハＷのストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像手段２２により撮像されて取得した画像とのパターンマッチングをアライメント手段２０にて行う。

そして、パターンがマッチングしたときは、キーパターンとストリートの中心線との距離分だけ切削手段２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせを行う。

切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。

メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。

切削が終了したウエーハＷはチャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されて洗浄装置２７まで搬送される。洗浄装置２７では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。

洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながら、エアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷが戻される。

次に、図５乃至図７を参照して、本発明実施形態に係る切削ブレードについて詳細に説明する。図５を参照すると、ハブブレードと呼ばれる従来の切削ブレード２８の縦断面図が示されている。切削ブレード２８は、一面側に円形ハブ４８を有する円形基台４６の他面側の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃５０が電着されて構成されている。

切削ブレード２８は更に、装着穴５２と、円形基台４６の両側に形成された浅い座繰り部５６，５８と、円形基台４６の外周と円形ハブ４８の基部とを接続する環状テーパ部６０を有している。

座繰り部５６，５８は、切削ブレード２８をマウントフランジ３６に装着する時に、当接面積を減少させてスピンドル２６に対する装着精度を高めるために設けられている。図５（Ａ）を参照すると明らかなように、切削ブレード２８の形状は円形ハブ４８側と切刃５０側とで左右非対称に形成されている。

切削ブレード２８を例えば６００００ｒｐｍ以上の高速で回転させると、遠心力によって切削ブレード２８は外周方向に僅かに伸長する。ところが、切削ブレード２８は左右非対称に形成されているため、高速で回転させると円形ハブ４８側の伸長量と比べて切刃５０側の伸長量が大きくなり、その結果、図５（Ｂ）の矢印６２で示すように切刃５０が基台側に倒れるという現象が生じる。このように切刃が倒れた状態で切削を遂行すると蛇行が発生する。

本発明は、このような切刃５０の倒れを防止して切削時に蛇行の発生することのない切削ブレードを提供せんとするものであり、以下、本発明の実施形態を図６及び図７を参照して詳細に説明する。

図６を参照すると、本発明第１実施形態の切削ブレード２８Ａの縦断面図が示されている。本実施形態の切削ブレード２８Ａは、図５に示した切削ブレード２８と同様に、一面側４６ａに円形ハブ４８を有する円形基台４６の他面側４６ｂの外周に、ニッケル母材中にダイアモンド砥粒が分散された切刃５０が電着されて構成されている。更に、円形基台４６の他面側４６ｂに深さの深い（例えば３ｍｍ〜５ｍｍ）環状座繰り部６４が形成されている。

このように円形基台４６の切刃５０が形成された他面側４６ｂに深さの深い環状座繰り部６４を形成したことにより、切削ブレード２８Ａの高速回転時に基台４６側と切刃５０側とにかかる遠心力が概略同等となり、高速回転時に切刃５０の基台４６側への倒れを防止することができ、蛇行の発生を抑制することができる。従って、切削ブレード２８Ａを使用した高速回転での切削加工が可能となり、切削時のチッピングの発生を抑えることができる。

図７を参照すると、本発明第２実施形態の切削ブレード２８Ｂの縦断面図が示されている。本実施形態の切削ブレード２８Ｂでは、図６に示した第１実施形態の切削ブレード２８Ａの環状座繰り部６４に替わって、円形基台４６の他面側４６ｂに円形座繰り部６６が形成されている。

このように、円形基台４６の切刃５０が形成されている他面側４６ｂに円形座繰り部６６を形成した場合にも、切削ブレード２８Ｂの高速回転時の基台４６側と切刃５０側とにかかる遠心力を概略同等とすることができ、切刃５０の倒れを防止することができ、蛇行の発生を抑制することができる。

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２４ 切削手段
２６ スピンドル
２８，２８Ａ，２８Ｂ 切削ブレード
４６ 円形基台
４８ 円形ハブ
５０ 切刃
６４ 環状座繰り部
６６ 円形座繰り部

Claims (2)

1. 一面側に円形ハブが一体的に形成された円形基台と、該円形基台の前記円形ハブと反対側の他面側外周部に形成された切刃とから少なくとも構成され、切削装置のスピンドルの先端部に装着される切削ブレードであって、
   該円形基台は、該スピンドルの先端部に装着されて高速回転されるとき、該一面側と該一面側の反対面である該他面側とで遠心力が釣合うように形成されていることを特徴とする切削ブレード。
2. 前記円形基台には、前記他面側に円形又は環状の座繰りが形成されていることを特徴とする請求項１記載の切削ブレード。

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