JP2013236018A - ダイシング装置及びダイシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークがＳｉＣのような難削材であっても、切削抵抗を充分に低減でき、ブレードが摩耗しにくい（ブレードライフ（寿命）が長い）ダイシング装置及びダイシング方法を提供する。
【解決手段】ワークテーブル１６上に弾性体を介して載置されたワークＷを、スピンドル１４により回転されるブレード１２により加工ラインに沿って切削するダイシング装置１０において、前記加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させるワーク振動手段２０を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のワークを切削し、個々のチップに分離するダイシング装置及びダイシング方法に関し、特に、超音波振動子を用いたダイシング装置及びダイシング方法に関する。

従来、半導体ウェーハ等のワークを切削し、個々のチップに分離するダイシング装置の分野においては、超音波振動子を用いたダイシング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のダイシング装置は、超音波振動子から伝達される超音波振動により径方向に超音波振動するブレードを用いてワークを切削するダイシング装置で、このダイシング装置によれば、超音波振動しないブレードを用いてワークを切削する一般的なダイシング装置と比べ、切削抵抗が低減する等の効果を奏する。

特開２００６−３１９２１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のダイシング装置には、次の課題がある。

第１に、特許文献１に記載のダイシング装置では、ワークの種類によっては、切削抵抗が充分に低減されず、ブレードが摩耗しやすい（ブレードライフ（寿命）が短い）という問題がある。このため、切削抵抗のさらなる低減が求められている。

第２に、特許文献１に記載のダイシング装置では、平均的な加工抵抗は減少するが、ブレードが径方向に超音波振動し、拡径、縮径を繰り返すため、ブレードの径が拡大する瞬間、ブレード及びワークに突発的な負荷が作用する(図１２参照)。また、特許文献１に記載のダイシング装置では、振幅方向に関し、加工面(円弧)に対して常に垂直な方向に力が作用するため、径方向の負荷がそれ以外の方向へ分散されず、ブレード及びワークに突発的な負荷が作用する（図１３参照）。このため、特許文献１に記載のダイシング装置においては、より脆い材料からなるワークやより薄いワークをダイシングの対象とすることが難しいという問題がある。なお、特許文献１に記載のダイシング装置において、ブレードが径方向に超音波振動し、拡径、縮径を繰り返す原理については、特許文献１の段落００４５〜００５０に詳細に記載されている。

第３に、特許文献１に記載のダイシング装置では、径方向の振幅が全周同じ振幅であるため、加工点での大きな振幅が加工品質に影響を与える場合がある。

第４に、特許文献１に記載のダイシング装置では、径方向に超音波振動させるために、専用のブレードが必要となる。このため、ブレード交換の際、専用のブレードと交換する必要があり、ランニングコストが増大するという問題がある。

第５に、特許文献１に記載のダイシング装置では、ブレードの磨耗状態によってブレードの径が変化し、それに伴ってブレードの振動状態も変化するため、振動状態を一定に保つのが難しいという問題がある。同一の振動状態を保つには、繊細な制御が求められる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、第１に、ワークが例えばＳｉＣのような難削材であっても、切削抵抗を充分に低減でき、ブレードが摩耗しにくい（ブレードライフ（寿命）が長い）ダイシング装置及びダイシング方法を提供することを目的とする。

第２に、ブレード及びワークに突発的な負荷が作用せず、より脆い材料からなるワークやより薄いワークをダイシングの対象とすることが可能なダイシング装置及びダイシング方法を提供することを目的とする。

第３に、加工点で大きな振幅が発生せず、加工品質に影響を与えるのを抑制することが可能なダイシング装置及びダイシング方法を提供することを目的とする。

第４に、専用のブレードと交換する必要がなく、ランニングコストを抑えることが可能なダイシング装置及びダイシング方法を提供することを目的とする。

第５に、ブレードの磨耗状態にかかわらず、振動状態を一定に保つことが可能な（振動状態の再現性に優れた）ダイシング装置及びダイシング方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ワークテーブル上に弾性体を介して載置されたワークを、スピンドルにより回転されるブレードにより加工ラインに沿って切削するダイシング装置において、前記加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させるワーク振動手段を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、ワーク振動手段の作用により加工ラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動する。これにより、加工進展部（加工ライン中の、ブレードが切削中の部分）へ応力が集中し、加工進展部のひずみエネルギが高い状態となる。これにより、加工進展部がわずかな衝撃で破壊に至る状態となる（ワークが脆性材料からなるため）。

その結果、加工ラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動しない従来技術（特許文献１）と比べ、切削抵抗（及びブレードへの負荷）が低減し、ワークが例えばＳｉＣのような難削材の場合であっても、ブレードが摩耗しにくくなる（ブレードライフ（寿命）が長くなる）。また、切削速度が向上し、ワークの加工品質が向上する。

また、請求項１に係る発明によれば、加工点の振動がスポット的な微小振動となるため、ブレード及びワークに突発的な負荷が作用せず、より脆い材料からなるワークやより薄いワークをダイシングの対象とすることが可能となる。また、請求項１に係る発明によれば、振幅が常に縦方向であるため、ブレード及びワークに作用する負荷がせん断方向(回転方向)と加工面に対し垂直方向へ分散されるため、ブレード及びワークに作用する負荷がより小さくなる。また、請求項１に係る発明によれば、加工点の振動がスポット的な微小振動となるため、加工点で大きな振幅が発生する従来技術（特許文献１）と比べ、加工品質に影響を与えるのを抑制することが可能となる。

また、請求項１に係る発明によれば、ブレードではなく、加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させる構成であるため、専用のブレードと交換する必要がなく、専用のブレードと交換する必要がある従来技術（特許文献１）と比べ、ランニングコストを抑えることが可能となる。

また、請求項１に係る発明によれば、ブレードではなく、加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させる構成であるため、ブレードの磨耗状態にかかわらず、振動状態を一定に保つことが可能となる（振動状態の再現性に優れている）。

また、請求項１に係る発明によれば、超音波振動を伝達するホーンは摩耗しないため、ランニングコストを抑えることが可能となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記加工ラインの両側に位置するワーク部分は、前記加工ライン中の切削済みラインの両側に位置するワーク部分であることを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、ワーク振動手段の作用により切削済みライン（加工ライン中の切削済みの部分）の両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動する。これにより、加工進展部（ブレードが切削中の加工ライン中の部分）へ応力が集中し、加工進展部のひずみエネルギが高い状態となる。これにより、加工進展部がわずかな衝撃で破壊に至る状態となる（ワークが脆性材料からなるため）。

その結果、切削済みラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動しない従来技術（特許文献１）と比べ、切削抵抗（及びブレードへの負荷）が低減し、ワークが例えばＳｉＣのような難削材の場合であっても、ブレードが摩耗しにくくなる（ブレードライフ（寿命）が長くなる）。また、切削速度が向上し、ワークの加工品質が向上する。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記ワーク振動手段は、前記スピンドルに固定された超音波振動子と、前記超音波振動子に固定された固定部と、前記ブレードを間に挟んで前記ブレードの両側に配置され、前記ワーク部分との間に隙間を形成する一対の水平部と、前記固定部と前記一対の水平部とを連結する連結部と、を含み、前記超音波振動子が発生する超音波により共振するホーンと、前記隙間へ、前記超音波振動子が発生する超音波振動により共振する前記ホーンの振動を前記ワーク部分へ伝達する媒体として機能する流体を供給する流体供給手段と、を備えていることを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、ホーン（及び一対の水平部とワーク部分との間に保持される流体）の作用により加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させることが可能となる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに係る発明において、前記流体供給手段は、加工点近傍へ研削水を噴射する研削水ノズルであることを特徴とする。

請求項４に係る発明によれば、研削水ノズルを流体供給手段として兼用することが可能となるため、流体供給手段の設置スペースを省略することが可能となる。

請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかに係る発明において、前記一対の水平部は、前記ブレードへ冷却水を噴射する冷却水ノズルを備えていることを特徴とする。

請求項５に係る発明によれば、ホーンを冷却水ノズルとして兼用することが可能となるため、冷却水ノズルの設置スペースを省略することが可能となる。

請求項６に係る発明は、ワークテーブル上に弾性体を介して載置されたワークを、スピンドルにより回転されるブレードにより加工ラインに沿って切削するダイシング方法において、前記加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させながら前記加工ラインを切削することを特徴とする。

請求項６に係る発明によれば、加工ラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動する。これにより、加工進展部（加工ライン中の、ブレードが切削中の部分）へ応力が集中し、加工進展部のひずみエネルギが高い状態となる。これにより、加工進展部がわずかな衝撃で破壊に至る状態となる（ワークが脆性材料からなるため）。

その結果、加工ラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動しない従来技術（特許文献１）と比べ、切削抵抗（及びブレードへの負荷）が低減し、ワークがＳｉＣのような難削材の場合であっても、ブレードが摩耗しにくくなる（ブレードライフ（寿命）が長くなる）。また、切削速度が向上し、ワークの加工品質が向上する。

また、請求項６に係る発明によれば、加工点の振動がスポット的な微小振動となるため、ブレード及びワークに突発的な負荷が作用せず、より脆い材料からなるワークやより薄いワークをダイシングの対象とすることが可能となる。また、請求項６に係る発明によれば、振幅が常に縦方向であるため、ブレード及びワークに作用する負荷がせん断方向(回転方向)と加工面に対し垂直方向へ分散されるため、ブレード及びワークに作用する負荷がより小さくなる。また、請求項６に係る発明によれば、加工点の振動がスポット的な微小振動となるため、加工点で大きな振幅が発生する従来技術（特許文献１）と比べ、加工品質に影響を与えるのを抑制することが可能となる。

また、請求項６に係る発明によれば、ブレードではなく、加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させる構成であるため、専用のブレードと交換する必要がなく、専用のブレードと交換する必要がある従来技術（特許文献１）と比べ、ランニングコストを抑えることが可能となる。

また、請求項６に係る発明によれば、ブレードではなく、加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させる構成であるため、ブレードの磨耗状態にかかわらず、振動状態を一定に保つことが可能となる（振動状態の再現性に優れている）。

また、請求項６に係る発明によれば、超音波振動を伝達するホーンは摩耗しないため、ランニングコストを抑えることが可能となる。

請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明において、前記加工ラインの両側に位置するワーク部分は、前記加工ライン中の切削済みラインの両側に位置するワーク部分であることを特徴とする。

請求項７に係る発明によれば、切削済みライン（加工ライン中の切削済みの部分）の両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動する。これにより、加工進展部（ブレードが切削中の加工ライン中の部分）へ応力が集中し、加工進展部のひずみエネルギが高い状態となる。これにより、加工進展部がわずかな衝撃で破壊に至る状態となる（ワークが脆性材料からなるため）。

その結果、切削済みラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動しない従来技術（特許文献１）と比べ、切削抵抗（及びブレードへの負荷）が低減し、ワークがＳｉＣのような難削材の場合であっても、ブレードが摩耗しにくくなる（ブレードライフ（寿命）が長くなる）。また、切削速度が向上し、ワークの加工品質が向上する。

本発明によれば、第１に、ワークがＳｉＣのような難削材であっても、切削抵抗を充分に低減でき、ブレードが摩耗しにくい（ブレードライフ（寿命）が長い）ダイシング装置及びダイシング方法を提供することが可能となる。

第２に、ブレード及びワークに突発的な負荷が作用せず、より脆い材料からなるワークやより薄いワークをダイシングの対象とすることが可能なダイシング装置及びダイシング方法を提供することが可能となる。

第３に、加工点で大きな振幅が発生せず、加工品質に影響を与えるのを抑制することが可能なダイシング装置及びダイシング方法を提供することが可能となる。

第４に、専用のブレードと交換する必要がなく、ランニングコストを抑えることが可能なダイシング装置及びダイシング方法を提供することが可能となる。

第５に、ブレードの磨耗状態にかかわらず、振動状態を一定に保つことが可能な（振動状態の再現性に優れた）ダイシング装置及びダイシング方法を提供することが可能となる。

ダイシング装置１０の斜視図である。 ワークＷの斜視図である。 超音波振動子１８とホーン２０との結合関係等を説明するための側断面図である。 ホーン２０の斜視図である。 ホーン２０の変形例の斜視図である。 ホーン２０の変形例の斜視図である。 （ａ）ワークＷを保持したワークテーブル１６がＸ方向へ研削送りされ、ブレード１２が加工開始点Ｐ１からワークＷに切り込む直前の様子を表す側面図、（ｂ）ワークＷを保持したワークテーブル１６がＸ方向へ研削送りされ、ブレード１２が加工開始点Ｐ１からワークＷに切り込んで加工ラインＬａ中の加工点Ｐ２を切削中の様子を表す側面図である。 加工開始時、加工開始点Ｐ１でワークＷにせん断方向の力が作用する様子を表す図である。 （ａ）切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２が局所的に縦方向に振動している様子を表す斜視図、（ｂ）縦軸がワークＷの振幅、横軸が加工ラインＬａの座標系に、ワークＷの振動波形を書き込んだ図である。 ホーン２０Ａ（ホーン２０の変形例）の斜視図である。 ホーン２０Ａが適用される従来のダイシング装置９０の側面図である。 従来のダイシング装置の問題点を指摘するための図である。 従来のダイシング装置の問題点を指摘するための図である。 ブレード１２及びワークＷに作用する負荷がより小さくなることを説明するための図である。

以下、添付図面に従って本発明に係るダイシング装置及びダイシング方法の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、ダイシング装置１０の斜視図である。

ダイシング装置１０は、ワークＷを切削し、個々のチップに分離する装置で、図１に示すように、一般的なダイシング装置と同様、ブレード１２、スピンドル１４、ワークテーブル１６、これらをＸＹＺθ方向へ駆動する駆動機構（図示せず）、アライメント装置（図示せず）等を備えている他、さらに、超音波振動子１８、ホーン２０等を備えている。また、ダイシング装置１０は、スピンドル１４、駆動機構、アライメント装置、超音波振動子１８等を制御する制御装置（図示せず）を備えている。

ブレード１２は、例えば、ダイヤモンドの微細砥粒を表面に保持した円盤形状の薄いブレード（ダイシングブレードとも称される）で、高周波モータ内蔵型のエアーベアリング式スピンドル１４のスピンドル軸（図示せず）に装着され、最高８０，０００ｒｐｍの高速で回転される。

ブレード１２は、下部以外の外周がスピンドル１４に固定されたフランジカバー２８で覆われている。フランジカバー２８内部には、ブレード１２の両側面へ冷却水を噴射する冷却水ノズル（図示せず）が固定されている。また、フランジカバー２８には、ブレード１２の加工点近傍（例えば、加工点の上方）へ研削水を噴射する研削水ノズル２２がブロック２４を介して固定されている。研削水ノズル２２は、ブレード１２を含む鉛直面内に配置されている。

ブレード１２（及びこれが装着されたスピンドル１４）は、公知の駆動機構（図示せず）により、スピンドル軸の軸方向（図１中矢印Ｙ方向）へインデックス送りされ、鉛直方向（図１中矢印Ｚ方向）へ切込み送りされる。

図２は、ワークＷの斜視図である。

ワークＷは、例えば、多数の集積回路が形成された半導体ウェーハで、図２に示すように、リング状のフレームＦに取り付けられた弾性体であるダイシングテープＳ上に裏面が貼り付けられた状態でマウントされ、ワークテーブル１６上に真空吸着されてこれに保持される。

ワークテーブル１６（及びこれに保持されたワークＷ）は、公知の駆動機構（図示せず）により、Ｘ方向（Ｙ軸及びＺ軸を含む平面に直交する方向。図１中矢印Ｘ方向）へ研削送りされるとともに、鉛直軸（θ軸）を中心にθ回転される。

図３は、超音波振動子１８とホーン２０との結合関係等を説明するための側断面図である。

図３に示すように、超音波振動子１８は、例えば、ボルト締めランジュバン型振動子で、上下に配置された金属製ブロック１８ａ、１８ｂ、金属製ブロック１８ａ、１８ｂ間に配置されたＰＺＴからなる圧電素子１８ｃ、これらを締結するボルト１８ｄ等を備えている。超音波振動子１８（下側の金属製ブロック１８ｂ）は、ブロック２６及びフランジカバー２８を介してスピンドル１４に固定されている。

上記構成の超音波振動子１８は、端子１８ｅを介して圧電素子１８ｃへ交流電圧が印加されると、圧電素子１８ｃの厚みが交流の周波数に同期して変化して鉛直方向に振動し、超音波振動を発生する（以下、この鉛直方向の振動を縦方向の振動と称する）。なお、超音波振動子１８は、縦方向の超音波振動を発生するものであればよく、ボルト締めランジュバン型振動子に限られず、その他構造の振動子であってもよい。

ホーン２０（本発明のワーク振動手段に相当）は、超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）する金属製の棒状部材で、図３に示すように、基端部（固定部２０ａ）が超音波振動子１８の下端面にネジ止めされて、片持ち梁状に支持されている。

図４はホーン２０の斜視図、図５及び図６はホーン２０Ａ（ホーン２０の変形例）の斜視図である。

図３、図４に示すように、ホーン２０は、超音波振動子１８にネジ止め固定される固定部２０ａ、一対の水平部２０ｂ、２０ｂ、固定部２０ａと一対の水平部２０ｂ、２０ｂとを連結する連結部２０ｃ等を含んでおり、超音波振動子１８が発生する超音波振動による振動（共振）が最大となるように、そのサイズや形状等が設定されている。

なお、一対の水平部２０ｂ、２０ｂの先端部は、互いに連結されていなくてもよいし（図４参照）、互いに連結されていてもよい（図５、図６参照）。一対の水平部２０ｂ、２０ｂの先端部が互いに連結されていると、剛性が高くなるため、一対の水平部２０ｂ、２０ｂをＸ方向へ延長しても共振させることが可能になるという利点がある。

一対の水平部２０ｂ、２０ｂは、左右対称の形状で、固定部２０ａが超音波振動子１８にネジ止め固定された状態で、ブレード１２を間に挟んでブレード１２の両側に配置され、ブレード１２の側面に対して平行かつＸ方向へ延びている（図１参照）。一対の水平部２０ｂ、２０ｂのＸ方向長さは長い方が望ましいが、長くすると周囲部分に干渉する等の弊害を生ずる。そのため、本実施形態では、一対の水平部２０ｂ、２０ｂのＸ方向長さは、２０ｍｍ程度とされている。

一対の水平部２０ｂ、２０ｂは、Ｘ方向に延びかつワークＷの上面に対して平行な平面形状の下面２０ｂ３、２０ｂ３を含んでいる（図７（ａ）参照）。ブレード１２の下部は、図７（ａ）に示すように、一対の水平部２０ｂ、２０ｂの下面２０ｂ３、２０ｂ３から下方へ所定量突出している。この突出量は、ブレード１２がＺ方向へ切込み送りされ、予め定められた切り込み位置（例えば、フルカット位置又はハーフカット位置）へ位置決めされた状態で（図７（ａ）参照）、一対の水平部２０ｂ、２０ｂ（の下面２０ｂ３、２０ｂ３）とワークＷ（の上面）との間に、予め定められた隙間（例えば、１〜３ｍｍ）が形成される長さとされている。

なお、フルカット位置とは、ワークＷ厚より深い深さで切り込んで切削する位置（切り残し無し）のことで、ハーフカット位置とは、ワークＷ厚より浅い深さで切り込んで切削する位置のことである（切り残し有り）。

一対の水平部２０ｂ、２０ｂは、図７（ａ）に示すように、第１水平部２０ｂ１及び第２水平部２０ｂ２を含んでいる。

第１水平部２０ｂ１（の下面２０ｂ３）は、加工開始点Ｐ１から、固定部２０ａとは反対側へ延びた部分で（図７（ａ）中符号Ｌ１参照）、ブレード１２が加工開始点Ｐ１からワークＷに切り込む直前、ワークＷ（未切削の加工ラインＬａの両側に位置するワーク部分Ｗ１、Ｗ１）の上方に配置される（図７（ａ）参照）。これにより、第１水平部２０ｂ１、２０ｂ１（の下面２０ｂ３、２０ｂ３）とワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）との間に隙間Ｈ１（例えば、１〜３ｍｍ）が形成される。

隙間Ｈ１には流体（主に研削水ノズル２２から噴射される研削水）が供給され、当該隙間Ｈ１はこれを保持する。隙間Ｈ１に保持された流体は、超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）するホーン２０の振動（超音波振動）をワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）へ伝達する媒体として機能する。

なお、加工ラインＬａとは、切削が予定されているラインのことで、ワークＷが半導体ウェーハの場合、ワークＷに形成されたチップ（集積回路）を区画するストリート（又はスクライブラインとも称される）のことである。

第２水平部２０ｂ２（の下面２０ｂ３）は、加工開始点Ｐ１から、固定部２０ａ側へ延びた部分（図７（ａ）中符号Ｌ２参照）で、ブレード１２が加工開始点Ｐ１からワークＷに切り込んで加工ラインＬａ中の加工点Ｐ２を切削中、切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２の上方に配置される（図７（ｂ）参照）。これにより、第２水平部２０ｂ２、２０ｂ２（の下面２０ｂ３、２０ｂ３）とワーク部分Ｗ２、Ｗ２との間に隙間Ｈ２（例えば、１〜３ｍｍ）が形成される。

隙間Ｈ２には流体（主に研削水ノズル２２から噴射される研削水）が供給され、当該隙間Ｈ２はこれを保持する。隙間Ｈ２に保持された流体は、超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）するホーン２０の振動（超音波振動）をワークＷ（ワーク部分Ｗ２、Ｗ２）へ伝達する媒体として機能する。

なお、切削済みラインＬｂとは、加工ラインＬａ中の切削済みの部分、すなわち、加工ラインＬａ中の加工開始点Ｐ１と加工点Ｐ２との間の部分のことである。

次に、上記構成のダイシング装置１０の作用について説明する。

まず、図２に示すように、ワークＷが、リング状のフレームＦに取り付けられた弾性体であるダイシングテープＳ上に裏面が貼り付けられた状態でマウントされ、ワークテーブル１６上に真空吸着されてこれに保持される。

次に、アライメント装置（図示せず）を用いて、加工ラインとＸ方向（ブレード１２の切削方向）とを一致させるアライメンが実施される。

次に、ブレード１２がスピンドル１４により高速回転されるとともに、研削水ノズル２２と冷却水ノズル（図示せず）から研削水と冷却水がブレード１２へ噴射される。

次に、ブレード１２（及びこれが装着されたスピンドル１４）が、Ｙ方向へインデックス送りされ、最初の加工ラインＬａへ位置決めされるとともに、Ｚ方向へ切込み送りされ、予め定められた切込み位置（例えば、フルカット位置又はハーフカット位置）へ位置決めされる。

次に、ワークＷを保持したワークテーブル１６がＸ方向へ研削送りされ、上記位置決めされたブレード１２がワークテーブル１６上に保持されたワークＷを、最初の加工ラインＬａに沿って切削する。最初の加工ラインＬａの切削が完了すると、ブレード１２（及びこれが装着されたスピンドル１４）は、Ｙ方向へインデックス送りされ、次の加工ラインＬａへ位置決めされる。この位置決めされたブレード１２は、上記と同様、Ｘ方向へ研削送りされるワークテーブル１６上に保持されたワークＷを、次の加工ラインＬａに沿って切削する。以上を繰り返し、全ての加工ラインＬａの切削を完了する。

次に、ワークテーブル１６が、９０度回転される（θ回転）。そして、上記と同様、ブレード１２は、Ｘ方向へ研削送りされるワークテーブル１６上に保持されたワークＷを、切削済み加工ラインＬａと直交する加工ラインＬａに沿って切削する。以上により、ワークＷは、個々のチップＴに分離される（図２参照）。

次に、上記切削中のホーン２０等の作用について説明する。

以下の説明においては、超音波振動子１８が超音波振動を発生し、ホーン２０が超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）しているものとする。

まず、加工開始時のホーン２０等の作用について説明する。

図７（ａ）は、ワークＷを保持したワークテーブル１６がＸ方向へ研削送りされ、ブレード１２が加工開始点Ｐ１からワークＷに切り込む直前の様子を表している。

図７（ａ）に示すように、一対の水平部２０ｂ、２０ｂ（第１水平部２０ｂ１、２０ｂ１）は、ブレード１２が加工開始点Ｐ１からワークＷに切り込む直前、ワークＷ（未切削の加工ラインＬａの両側に位置するワーク部分Ｗ１、Ｗ１）の上方に配置される。これにより、第１水平部２０ｂ１、２０ｂ１（の下面２０ｂ３、２０ｂ３）とワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１の上面）との間に隙間Ｈ１（例えば、１〜３ｍｍ）が形成される。

隙間Ｈ１には高速回転するブレード１２により巻き込まれる流体（主に研削水ノズル２２から噴射される研削水）が供給され、当該隙間Ｈ１はこれを保持する。隙間Ｈ１に保持された流体は、超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）するホーン２０の振動（超音波振動）をワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）へ伝達する媒体として機能する。

超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）するホーン２０の振動（超音波振動）は、隙間Ｈ１に保持された流体の密度変動により当該隙間Ｈ１に保持された流体を介してワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）へ伝達され、ワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）を局所的に縦方向に振動（超音波振動）させる。ワークＷは弾性体であるダイシングテープＳ上にマウントされているため、超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）するホーン２０の振動（超音波振動）は、ワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）へ良好に伝達される。

ワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）へ伝達される振動は、縦方向の振動（超音波振動）となる。その理由は、隙間Ｈ１に保持された流体の上下方向は、ホーン２０（第１水平部２０ｂ１、２０ｂ１）とワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）とで挟まれており、縦方向の振動（超音波振動）が流体の密度変動により伝達されるが、水平方向が開放されているため、水平方向の振動（超音波振動）が伝達されないためである（図７（ａ）参照）。

仮に、ワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）へ水平方向の振動（超音波振動）が伝達されると、ワークＷが水平方向の振動でスピンドル軸方向等へ振動し、カットラインの位置、加工溝幅がバラツク等の品質に対する悪影響を及ぼす場合があるが、本実施形態では、上記のように、水平方向の振動（超音波振動）が伝達されないため、当該悪影響を抑制することが可能となる。

以上のように、本実施形態のダイシング装置１０においては、加工開始時、未切削の加工ラインＬａの両側に位置するワーク部分Ｗ１、Ｗ１が局所的に縦方向に振動（超音波振動）する。これにより、次の利点を生ずる。

第１に、ワークＷ（ワーク部分Ｗ１、Ｗ１）へ伝達される振動が局所的な縦方向の振動（超音波振動）であるため、加工開始点Ｐ１でワークＷにせん断方向の力が作用する(図８参照)。図８は、加工開始時、加工開始点Ｐ１でワークＷにせん断方向の力が作用する様子を表している。

これにより、加工ラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動しない従来技術（特許文献１）と比べ、切削抵抗（及びブレード１２への負荷）が低減し、ワークＷが例えばＳｉＣのような難削材の場合であっても、ブレード１２が摩耗しにくくなる（ブレードライフ（寿命）が長くなる）。また、切削速度が向上し、ワークの加工品質が向上する。

第２に、ワークＷの加工溝内へ超音波が付与された流体（例えば、研削水ノズル２２から噴射される研削水）が供給されるため、ワークＷの加工溝内でキャビテーションを生じる。これにより、ブレード１２の目詰まり防止、切削屑のワークＷ上への沈殿抑制、コンタミ軽減等が可能となる。これにより、加工品質が向上する。

第３に、一対の水平部２０ｂ、２０ｂが、左右対称の形状で、ブレード１２の両側に配置されているため、未切削の加工ラインＬａの両側に位置するワーク部分Ｗ１、Ｗ１を均等に振動させることが可能となる。これにより、ブレード１２で切断されたワークＷの切断面が左右で同様となり、個々のチップＴの品質が向上する。

なお、加工開始時、超音波振動子１８（及びホーン２０）がワークＷに接触しないため（図７（ａ）参照）、ワークＷの品質に物理的ダメージを与えない。

次に、一本の加工ラインＬａの加工開始後加工完了前（すなわち一本の加工ラインＬａを切削中）のホーン２０等の作用について説明する。

図７（ｂ）は、ワークＷを保持したワークテーブル１６がＸ方向へ研削送りされ、ブレード１２が加工開始点Ｐ１からワークＷに切り込んで加工ラインＬａ中の加工点Ｐ２を切削中の様子を表している。

図７（ｂ）に示すように、一対の水平部２０ｂ、２０ｂ（第２水平部２０ｂ２、２０ｂ２）は、ブレード１２が加工開始点Ｐ１からワークＷに切り込んで加工ラインＬａ中の加工点Ｐ２を切削中、切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２の上方に配置される。これにより、第２水平部２０ｂ２、２０ｂ２（の下面２０ｂ３、２０ｂ３）とワーク部分Ｗ２、Ｗ２（の上面）との間に隙間Ｈ２（例えば、１〜３ｍｍ）が形成される。

隙間Ｈ２には高速回転するブレード１２により巻き込まれる流体（主に研削水ノズル２２から噴射される研削水）が供給され、当該隙間Ｈ２はこれを保持する。隙間Ｈ２に保持された流体は、超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）するホーン２０の振動（超音波振動）をワークＷ（ワーク部分Ｗ２、Ｗ２）へ伝達する媒体として機能する。

超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）するホーン２０の振動（超音波振動）は、隙間Ｈ２に保持された流体の密度変動により当該隙間Ｈ２に保持された流体を介してワークＷ（ワーク部分Ｗ２、Ｗ２）へ伝達され、ワークＷ（ワーク部分Ｗ２、Ｗ２）を局所的に縦方向に振動（超音波振動）させる。ワークＷは弾性体であるダイシングテープＳ上にマウントされているため、超音波振動子１８が発生する超音波振動により振動（共振）するホーン２０の振動（超音波振動）は、ワークＷ（ワーク部分Ｗ２、Ｗ２）へ良好に伝達される。

ワークＷ（ワーク部分Ｗ２、Ｗ２）へ伝達される振動は、縦方向の振動（超音波振動）となる。その理由は、隙間Ｈ２に保持された流体の上下方向は、ホーン２０（第２水平部２０ｂ２、２０ｂ２）とワークＷ（ワーク部分Ｗ２、Ｗ２）とで挟まれており、縦方向の振動（超音波振動）が流体の密度変動により伝達されるが、水平方向が開放されているため、水平方向の振動（超音波振動）が伝達されないためであるである（図７（ｂ）参照）。

仮に、ワークＷ（ワーク部分Ｗ２、Ｗ２）へ水平方向の振動（超音波振動）が伝達されると、ワークＷが水平方向の振動でスピンドル軸方向等へ振動し、カットラインの位置、加工溝幅がバラツク等の品質に対する悪影響を及ぼす場合があるが、本実施形態では、上記のように、水平方向の振動（超音波振動）が伝達されないため、当該悪影響を抑制することが可能となる。

以上のように、本実施形態のダイシング装置１０においては、一本の加工ラインＬａの加工開始後加工完了前（すなわち一本の加工ラインＬａを切削中）、切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２が局所的に縦方向に振動（超音波振動）する。これにより、次の利点を生ずる。

第１に、加工進展部がわずかな衝撃で破壊に至る状態となる。なお、加工進展部とは、加工ラインＬａ中の、ブレード１２が切削中の部分、すなわち、切削済みラインＬｂの先端部のことである。

以下、加工進展部がわずかな衝撃で破壊に至る状態となる理由について説明する。

図９（ａ）は、加工ラインＬａ中の切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２が局所的に縦方向に振動（超音波振動）している様子を表している。図９（ａ）中の矢印は応力（ひずみエネルギ）の分布を表し、矢印の長さは応力（ひずみエネルギ）の大きさを表している。

ワークＷの剛性は、切削済みラインＬｂの加工開始点Ｐ１側と加工点Ｐ２側とで異なる（加工点Ｐ２から加工開始点Ｐ１に向かうに従って剛性が低くなる）。切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２が局所的に縦方向に振動（超音波振動）すると、等分布荷重が付加された片持ち梁と同様、加工進展部３０へ応力が集中し、加工進展部３０のひずみエネルギが高い状態となる（図９（ａ）中最長の矢印参照）。ワークＷは脆性材料からなるため、応力が集中し、ひずみエネルギが高い状態となった加工進展部３０は、わずかな衝撃で破壊に至る状態となる。

その結果、切削済みラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動しない従来技術（特許文献１）と比べ、切削抵抗（及びブレード１２への負荷）が低減し、ワークＷが例えばＳｉＣのような難削材の場合であっても、ブレード１２が摩耗しにくくなる（ブレードライフ（寿命）が長くなる。）。また、切削速度が向上し、ワークの加工品質が向上する。

第２に、ワークＷの振幅は、切削済みラインＬｂの加工開始点Ｐ１側と加工点Ｐ２側とで異なる（加工開始点Ｐ１から加工点Ｐ２に向かうに従って振幅が小さくなる。図９（ｂ）参照）。すなわち、ワークＷの加工点Ｐ２の振動がスポット的な微小振動となるため（図９（ｂ）参照）、加工点Ｐ２がばたつかず、加工点で大きな振幅が発生する従来技術（特許文献１）と比べ、加工品質に影響を与えるのを抑制することが可能となる。これにより、（特に、ブレード１２への負荷が大きい加工開始点Ｐ１で）ブレード１２への負荷を軽減することが可能となる。

第３に、ワークＷの加工溝内へ超音波が付与された流体（例えば、研削水ノズル２２から噴射される研削水）が供給されるため、ワークＷの加工溝内でキャビテーションを生じる。これにより、ブレード１２の目詰まり防止、切削屑のワークＷ上への沈殿抑制、コンタミ軽減等が可能となる。これにより、加工品質が向上する。

第４に、一対の水平部２０ｂ、２０ｂが、左右対称の形状で、ブレード１２の両側に配置されているため、切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２を均等に振動させることが可能となる。これにより、ブレード１２で切断されたワークＷの切断面が左右で同様となり、個々のチップＴの品質が向上する。

なお、一本の加工ラインＬａの加工開始後加工完了前（すなわち一本の加工ラインＬａを切削中）、超音波振動子１８（及びホーン２０）がワークＷに接触しないため（図７（ｂ）参照）、ワークＷの品質に物理的ダメージを与えない。

また、従来の一般的なダイシング装置（例えば、図１１参照）に対して、超音波振動子１８やホーン２０を後付けするだけで（大がかりな設備や消耗品等を用いることなく、ブレードの制約を受けることなく）、極めて安価に、上記効果を奏するダイシング装置１０を構成することが可能となる。

次に、ホーン２０の変形例について説明する。

図１０はホーン２０Ａ（ホーン２０の変形例）の斜視図、図１１はホーン２０Ａが適用される従来のダイシング装置９０の側面図である。

本変形例のホーン２０Ａは、上記実施形態のホーン２０と比べ、一対の水平部２０ｂ、２０ｂがブレード１２の側面へ冷却水を噴射する冷却水ノズル２０ｄを備えている（内蔵している）点が相違する。それ以外、ホーン２０と同様の構成である。

本変形例のホーン２０Ａによれば、ブレード９２を間に挟んでブレード９２の両側に配置された冷却水ノズル９４を備えた従来の一般的なダイシング装置９０（図１１参照）に対して、超音波振動子１８を後付けし、冷却水ノズル９４をホーン２０Ａに交換するだけで、極めて安価に、上記効果を奏するダイシング装置１０を構成することが可能となる。また、ホーン２０Ａを冷却水ノズル２０ｄとして兼用することが可能となるため、冷却水ノズル２０ｄの設置スペースを省略することが可能となる。

また、上記実施形態では、本発明の流体供給手段として、加工点近傍へ研削水を噴射する研削水ノズル２２を兼用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、研削水ノズル２２とは別に、専用の流体供給ノズルを設けてもよい。また、流体供給手段が供給する流体は、水、純水等の他、添加剤等が含まれた加工水であってもよい。

次に、本実施形態のダイシング装置１０の利点について、特許文献１（特開２００６−３１９２１４号公報）に記載のダイシング装置と対比して説明する。

特許文献１に記載のダイシング装置は、超音波振動子から伝達される超音波振動により径方向に超音波振動するブレードを用いてワークを切削するダイシング装置で、このダイシング装置によれば、超音波振動しないブレードを用いてワークを切削する一般的なダイシング装置と比べ、切削抵抗が低減する等の効果を奏する。

本実施形態のダイシング装置１０と特許文献１に記載のダイシング装置とを対比すると、両者は、超音波振動子を用いている点で一致するが、以下の点で本質的に相違する。

第１に、特許文献１に記載のダイシング装置では、ワークの種類によっては、切削抵抗が充分に低減されず、ブレードが摩耗しやすい（ブレードライフ（寿命）が短い）という問題がある。このため、切削抵抗のさらなる低減が求められている。

これに対して、本実施形態のダイシング装置１０によれば、ホーン２０を備えており、ホーン２０の作用により切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２が局所的に縦方向に超音波振動する。これにより、加工進展部３０へ応力が集中し、加工進展部３０のひずみエネルギが高い状態となる（図９（ａ）参照）。これにより、加工進展部３０がわずかな衝撃で破壊に至る状態となる（ワークＷが脆性材料からなるため）。

その結果、切削済みラインの両側に位置するワーク部分が局所的に縦方向に超音波振動しない従来技術（特許文献１）と比べ、切削抵抗（及びブレード１２への負荷）が低減し、ワークＷが例えばＳｉＣのような難削材の場合であっても、ブレード１２が摩耗しにくくなる（ブレードライフ（寿命）が長くなる）。また、切削速度が向上し、ワークＷの加工品質が向上する。

第２に、特許文献１に記載のダイシング装置では、平均的な加工抵抗は減少するが、ブレードが径方向に超音波振動し、拡径、縮径を繰り返すため、ブレードの径が拡大する瞬間、ブレード及びワークに突発的な負荷が作用する(図１２参照)。また、特許文献１に記載のダイシング装置では、振幅方向に関し、加工面(円弧)に対して常に垂直な方向に力が作用するため、径方向の負荷がそれ以外の方向へ分散されず、ブレード９６及びワークＷに突発的な負荷が作用する（図１３参照）。このため、特許文献１に記載のダイシング装置においては、より脆い材料からなるワークやより薄いワークをダイシングの対象とすることが難しいという問題がある。

これに対して、本実施形態のダイシング装置１０によれば、加工点Ｐ２の振動がスポット的な微小振動となるため（図９（ｂ）参照）、ブレード１２及びワークＷに突発的な負荷が作用せず、より脆い材料からなるワークＷやより薄いワークＷをダイシングの対象とすることが可能となる。

また、本実施形態のダイシング装置１０によれば、振幅が常に縦方向であるため、ブレード１２及びワークＷに作用する負荷がせん断方向(回転方向)と加工面に対し垂直方向へ分散されるため（図１４参照）、ブレード１２及びワークＷに作用する負荷がより小さくなる。

第３に、特許文献１に記載のダイシング装置では、径方向の振幅が全周同じ振幅であるため、加工点での大きな振幅が加工品質に影響を与える場合がある。

これに対して、本実施形態のダイシング装置１０によれば、加工点Ｐ２の振動がスポット的な微小振動となるため（図９（ｂ）参照）、加工点で大きな振幅が発生する従来技術（特許文献１）と比べ、加工品質に影響を与えるのを抑制することが可能となる。

第４に、特許文献１に記載のダイシング装置では、径方向に超音波振動させるために、専用のブレードが必要となる。このため、ブレード交換の際、専用のブレードと交換する必要があり、ランニングコストが増大するという問題がある。

これに対して、本実施形態のダイシング装置１０によれば、ブレード１２ではなく、切削済みラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２を局所的に縦方向に超音波振動させる構成であるため、専用のブレードと交換する必要がなく、専用のブレードと交換する必要がある従来技術（特許文献１）と比べ、ランニングコストを抑えることが可能となる。

第５に、特許文献１に記載のダイシング装置では、ブレードの磨耗状態によってブレードの径が変化し、それに伴ってブレードの振動状態も変化するため、振動状態を一定に保つのが難しいという問題がある。同一の振動状態を保つには、繊細な制御が求められる。

これに対して、本実施形態のダイシング装置１０によれば、ブレード１２ではなく、加工ラインＬｂの両側に位置するワーク部分Ｗ２、Ｗ２を局所的に縦方向に超音波振動させる構成であるため、ブレード１２の磨耗状態にかかわらず、振動状態を一定に保つことが可能となる（振動状態の再現性に優れている）。また、本実施形態のダイシング装置１０によれば、超音波振動を伝達するホーン２０は摩耗しないため、ランニングコストを抑えることが可能となる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０…ダイシング装置、１２…ブレード、１４…スピンドル、１６…ワークテーブル、１８…超音波振動子、１８ａ、１８ｂ…金属製ブロック、１８ｃ…圧電素子、１８ｄ…ボルト、１８ｅ…端子、２０、２０Ａ…ホーン、２０ａ…固定部、２０ｂ…一対の水平部、２０ｂ１…第１水平部、２０ｂ２…第２水平部、２０ｂ３…下面、２０ｃ…連結部、２２…研削水ノズル、２４…ブロック、２６…ブロック、２８…フランジカバー、３０…加工進展部、Ｌａ…加工ライン、Ｌｂ…切削済みライン、Ｐ１…加工開始点、Ｐ２…加工点、Ｓ…ダイシングテープ、Ｗ…ワーク、Ｗ１…ワーク部分、Ｗ２…ワーク部分

Claims (7)

1. ワークテーブル上に弾性体を介して載置されたワークを、スピンドルにより回転されるブレードにより加工ラインに沿って切削するダイシング装置において、
   前記加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させるワーク振動手段を備えることを特徴とするダイシング装置。
2. 前記加工ラインの両側に位置するワーク部分は、前記加工ライン中の切削済みラインの両側に位置するワーク部分であることを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
3. 前記ワーク振動手段は、
   前記スピンドルに固定された超音波振動子と、
   前記超音波振動子に固定された固定部と、前記ブレードを間に挟んで前記ブレードの両側に配置され、前記ワーク部分との間に隙間を形成する一対の水平部と、前記固定部と前記一対の水平部とを連結する連結部と、を含み、前記超音波振動子が発生する超音波により共振するホーンと、
   前記隙間へ、前記超音波振動子が発生する超音波振動により共振する前記ホーンの振動を前記ワーク部分へ伝達する媒体として機能する流体を供給する流体供給手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイシング装置。
4. 前記流体供給手段は、加工点近傍へ研削水を噴射する研削水ノズルであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイシング装置。
5. 前記一対の水平部は、前記ブレードへ冷却水を噴射する冷却水ノズルを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のダイシング装置。
6. ワークテーブル上に弾性体を介して載置されたワークを、スピンドルにより回転されるブレードにより加工ラインに沿って切削するダイシング方法において、
   前記加工ラインの両側に位置するワーク部分を局所的に縦方向に超音波振動させながら前記加工ラインを切削することを特徴とするダイシング方法。
7. 前記加工ラインの両側に位置するワーク部分は、前記加工ライン中の切削済みラインの両側に位置するワーク部分であることを特徴とする請求項６に記載のダイシング方法。

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