JP2014069277A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレッシングの際に、被加工物をチャックテーブルから取り外す必要がなく、かつ、ドレッサーボードを移動させる必要のない切削装置を提供する。
【解決手段】チャックテーブル及びＸ軸移動手段と隣接し、スピンドルの直下でＹ軸移動手段による切削ブレードの移動経路上に設置されたドレス手段を備え、ドレス手段は、ドレッサーボードと、ドレッサーボードを保持するドレッサーボード保持面が回転可能に構成されたドレッサーボード保持手段と、を備え、被加工物をチャックテーブルに搬出入する搬出入領域内に、チャックテーブルがＸ軸移動手段によって移動されていても、ドレス手段を用いて切削ブレードのドレッシングが実施可能に構成される、切削装置とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された被加工物に対し、切削ブレードでダイシング加工を施す切削装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、シリコンや化合物半導体からなるウェーハの表面にストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインが形成される。そして、分割予定ラインによって区画された各領域にＩＣやＬＳＩ等のデバイスが形成される。これらのウェーハは裏面が研削及び／又は研磨されて所定の厚みへと薄化された後、切削装置でストリートに沿って切削され、個々のチップへと分割されることで半導体デバイスが製造される。

また、板状のセラミックスや硝子、半導体デバイス等が搭載された樹脂基板も、切削装置によって個々のチップへと分割され、各種部品として利用されている。

こうした切削装置では、ダイアモンドやＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等超砥粒を金属、樹脂等のボンド材で固めた切削ブレードを高速回転させる構成としている。そして、切削ブレードを高速回転させつつ、被加工物に切り込ませることで、被加工物について所定の切削加工が行われる。

切削ブレードはマウントやフランジと呼ばれる治具で挟持されてスピンドルに装着されている。通常、切削ブレードをスピンドルに装着した直後では、切削ブレードの中心とスピンドルの軸心（Ｙ軸方向）とは僅かにずれて装着されており、偏心している。

この偏心は、切削ブレードを装着したスピンドルを高速回転した際に、切削ブレードの切り込み方向（Ｚ軸方向）の振動を生じさせることになる。そして、切削ブレードが振動した状態でウェーハのストリートに沿ってウェーハを切削すると、切削溝の両側に比較的大きい欠け（チッビング）が発生し、デバイスの品質を低下させるという問題がある。

このため、切削ブレードをスピンドルに装着した後には、切削ブレードの中心とスピンドルの軸心とを一致させるために、ドレッサーボードを切削することで切削ブレードの外形を修正する真円出しドレッシングが実施される。

さらに、真円出しドレッシングで修正された切削ブレードの先端は、砥粒がボンド材に埋まっている所謂目潰れ状態になっているため、切削力を充分に発揮できない。そこで、砥粒をボンド材から突出させ、切削力を充分に発揮できるよう砥粒を適度に突出させるために、目立てドレッシングが実施される（特許文献１）。

他にも、切削加工を継続して実施すると切削ブレードの先端の角部が丸くなり先端形状がＵ字型になる。その後、再度角部を直角に近づけるためにドレッシングボードに切り込ませながらスピンドル軸芯方向へ前後させて強制的に先端を除去する形状整形のためのドレッシングもある（特許文献２）。

以上のように、切削ブレードの使用においては、ドレッシングという工程が必要不可欠なものである。このことから、ドレスボードをチャックテーブルの傍らに載置し、たとえ加工途中であったとしてもドレッシング等が必要になった場合には、直ぐにドレッシングを可能とする構成が知られている（特許文献３）。特許文献３では、被加工物とドレッシングボードを交換せずにドレッシングを実施可能とするドレッサーボード保持手段を、チャックテーブルに隣接して設置させた切削装置が提案されている。

特開２００６−２１８５７１ 特開２０１０−２０１５８０ 特開２０００−４９１２０

しかしながら、例えば、特許文献３に開示されるように、チャックテーブルとドレッサーボードがともに同一のＸ軸移動手段によって移動される構成である場合には、チャックテーブルでの切削加工と、ドレッシングを並行して同時に実施できないことになる。つまり、例えば、いったん切削加工を中止して、ドレッサーボードをＸ軸方向に移動してドレッシングを行う必要があった。

このような構成において、特に、スピンドルを２つ備える切削装置の場合では、例えば一方のスピンドルで切削加工を行っている間に、もう一方のスピンドルのドレッシングを実施することができない、といったことになる。

以上のように、従来構成では、ドレッシングの実施中は、被加工物をチャックテーブルから取り外す必要は無くても、切削加工を停止せざるを得ないという課題があった。

本発明は、以上の問題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、ドレッシングの際にドレッサーボードを移動させる必要のない切削装置を提供することである。

請求項１に記載の発明によると、被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、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と切削ブレードを装着したスピンドルとからなる切削手段と、スピンドルをスピンドルの回転軸と平行なＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段と、スピンドルをチャックテーブルの保持面に接近及び離反させる方向のＺ軸方向に移動させるＺ軸移動手段と、Ｙ軸方向及びＺ軸方向と直交し切削送り方向であるＸ軸方向でチャックテーブルを移動させるＸ軸移動手段と、を備える切削装置であって、チャックテーブル及びＸ軸移動手段と隣接し、スピンドルの直下でＹ軸移動手段による切削ブレードの移動経路上に設置されたドレス手段を備え、ドレス手段は、ドレッサーボードと、ドレッサーボードを保持するドレッサーボード保持面が回転可能に構成されたドレッサーボード保持手段と、を備え、被加工物をチャックテーブルに搬出入する搬出入領域内に、チャックテーブルがＸ軸移動手段によって移動されていても、ドレス手段を用いて切削ブレードのドレッシングが実施可能に構成される、切削装置が提供される。

本発明によると、回転機構を備えたドレス手段をチャックテーブルを移動させるＸ軸移動手段とは独立してスピンドルの直下に設置したので、ドレッシングの際にドレッサーボードを移動させる必要がない。このため、チャックテーブルに被加工物を搬出入する作業や切削加工などと並行して、同時にドレッシングが実施できる。

特に、スピンドルを２つ備える切削装置の場合には、一方のスピンドルの切削ブレードで切削加工をしながら、もう一方のスピンドルの切削ブレードについてドレッシングを実施できるため、ドレッシングのために切削加工を停止する必要のない、高稼働率の切削装置を実現することができる。

本発明の実施に適した切削装置の斜視図である。 本発明の実施に適した切削装置の平面図である。 フラットドレスの一実施形態について示す斜視図である。 フラットドレスの他の実施形態について示す斜視図である。 チョッパードレスの一実施形態について示す斜視図である。

以下、本発明について図面を参照しつつ実施形態を用いて詳細に説明する。図１は、実施形態に係る切削装置１の構成例を示す斜視図であり、図２は、実施形態に係る切削装置１の構成例を示す平面図である。

図１及び図２に示すように、切削装置１は、切削ブレードを有する切削ユニット２０ａ，２０ｂ（切削手段）と被加工物となるウェーハＷを保持したチャックテーブル１０とを相対移動させることで、ウェーハＷを切削加工するものである。

切削装置１は、２つのスピンドルを有してなる、いわゆるフェイシングデュアルタイプのダイサーであり、制御装置９０によって加工が自動制御される構成としている。装置本体２上には門型の柱部３が設けられており、柱部３には、Ｙ軸方向に移動する２つのＹ軸移動装置３０ａ，３０ｂ（Ｙ軸移動手段）と、Ｙ軸移動装置３０ａ，３０ｂにそれぞれＸ軸方向に移動するＺ軸移動装置４０ａ，４０ｂ（Ｚ軸移動手段）と、が設けられ、各Ｚ軸移動装置４０ａ，４０ｂにそれぞれ切削ユニット２０ａ，２０ｂが設けられている。

Ｙ軸移動装置３０ａは、Ｙ軸パルスモータ３２ａによってボールねじ３１ａを回転させることで、Ｙ軸移動基台６ａをＹ軸方向へと移動させるべく構成される。Ｚ軸移動装置４０ａは、Ｚ軸パルスモータ４２ａによって、切削ユニット２０ａの支持部材５ａをＺ軸方向へと移動させるべく構成される。この構成により、切削ユニット２０ａは、Ｙ軸パルスモータ３２ａの駆動によりＹ軸方向へ移動し、Ｚ軸パルスモータ４２ａの駆動によりＺ軸方向に移動する。

同様に、Ｙ軸移動装置３０ｂは、Ｙ軸パルスモータ３２ｂによってボールねじ３１ｂを回転させることで、Ｙ軸移動基台６ｂをＹ軸方向へと移動させるべく構成される。Ｚ軸移動装置４０ｂは、Ｚ軸パルスモータ４２ｂによって、切削ユニット２０ｂの支持部材５ｂをＺ軸方向へと移動させるべく構成される。この構成により、切削ユニット２０ｂは、Ｙ軸パルスモータ３２ｂの駆動によりＹ軸方向へ移動し、Ｚ軸パルスモータ４２ｂの駆動によりＺ軸方向に移動する。

二つの切削ユニット２０ａ，２０ｂは、Ｙ軸方向において対向するように配置され、平面視において切削ユニット２０ａ，２０ｂの間において、チャックテーブル１０がＸ軸方向に移動する位置関係としている。

切削装置１は、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動装置８（Ｘ軸移動手段）を有しており、カセットエレベータ６０内のウェーハカセットから仮置き機構７０に搬出されたウェーハＷは、図示せぬ搬送装置によってチャックテーブル１０に載置されてＸ軸方向に移動させることで切削加工がなされる。切削加工がなされたウェーハＷは、洗浄・乾燥手段８０によって洗浄・乾燥された後、再び、カセットエレベータ６０内のウェーハカセットへと搬出される。

切削装置１で加工されるウェーハＷは、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とするウェーハである。ウェーハＷは、デバイスが複数形成されているデバイス側の表面と反対側の裏面がダイシングテープＴに貼著され、ウェーハＷを貼着したダイシングテープＴが環状のフレームＦに貼着された状態で、図示せぬウェーハカセット内に収容される。なお、ウェーハのエッジトリミング加工がされる際には、ウェーハ単体やウェーハと同等の直径のガラスやシリコンからなるサブストレートにウェーハが接着された状態で加工・搬送される場合がある。

切削装置１には、２つのドレスユニット５０ａ，５０ｂ（ドレス手段）が設けられ、各ドレスユニット５０ａ，５０ｂによって、それぞれ切削ユニット２０ａ，２０ｂのドレッシングが行われるようになっている。

切削装置１の装置本体２の上面部２ａには、その上面部２ａよりも一段低く構成されるウォーターケース部２ｂが構成されている。このウォーターケース部２ｂは、Ｘ軸方向に伸びるように構成されており、ウォーターケース部２ｂ内でチャックテーブル１０が移動するように構成されている。そして、本実施形態では、このウォーターケース部２ｂ内の一部の空間によって、ウェーハＷをチャックテーブル２０に搬出入する搬出入領域Ｈが形成されている。

切削加工時においてウェーハＷにかけられる切削水は、ウォーターケース部２ｂによって形成される凹状の空間内に流れ、図示せぬ排出口を通って、外部に排出される。

ウォーターケース部２ｂの下方には、図２に示すように、Ｘ軸移動装置８が設けられている。Ｘ軸移動装置８は、パルスモータ８２ａによってボールねじ８４を回転することで、チャックテーブル１０のテーブルベース１０ａをＸ軸方向に移動させるべく構成される。テーブルベース１０ａのＸ軸方向の両側には、蛇腹１０ｂ，１０ｂが配置され、切削水が蛇腹１０ｂ，１０ｂの下方にあるＸ軸移動装置８へと降りかからないようになっている。

ウォーターケース部２ｂにおいて、チャックテーブル１０が通過する範囲の両側方には、Ｙ軸方向において対向するように、ドレスユニット５０ａ，５０ｂが配置されている。ドレスユニット５０ａは、切削ユニット２０ａの下方となる位置に配置され、ドレスユニット５０ｂは切削ユニット２０ｂの下方となる位置に配置される。なお、ドレスユニット５０ｂについては、ウォーターケース部２ｂに通じる延設凹部２ｃに配置されることとしている。また、ドレスユニット５０ａは第一実施形態としてウォーターケース部２ｂに、ドレスユニット５０ｂは第二実施形態としてウォーターケース部２ｂに通じる延設凹部２ｃに配される。

図３に示すように、ドレスユニット５０ａは、ドレッサーボード５ｌａと、ドレッサーボード保持ユニット５２ａ（ドレッサーボード保持手段）とを有して構成される。なお、もう一方のドレスユニット５０ｂの構成や、ドレスユニット５０ｂと切削ユニット２０ｂの関係については、ドレスユニット５０ａにおけるものと同様であるため、説明を省略する。

図３に示すドレッサーボード５ｌａは、水平面である研磨面５３ａを有している。研磨面５３ａはリング状に形成され、中央部に開口部５４ａが形成されている。ドレッサーボード５ｌａは、例えば、砥粒径が切削ブレード２ｌａの砥粒径よりも小さいホワイトアランダム、グリーンカーボン等の砥粒が樹脂等で結合された結合材料により形成される。

ドレッサーボード保持ユニット５２ａは、研磨面５３ａがドレッサーボード保持ユニット５２ａと対向する側と反対側に配設されるように、ドレッサーボード５ｌａを保持するものである。ドレッサーボード保持ユニット５２ａは、研磨面５３ａと反対側の裏面からドレッサーボード５１ａを吸引保持すべく構成される。

ドレッサーボード保持ユニット５２ａの表面（ドレッサーボード５１ａと対向する面）を構成する部分は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。

ドレッサーボード保持ユニット５２ａは、Ｚ軸と平行な中心軸線Ｂを中心に回転可能にそれぞれ支持されている。ドレッサーボード保持ユニット５２ａは、装置本体２に収納されている図示しない回転駆動源（回転機構）に連結されており、ドレッサーボード５ｌａを中心軸線Ｂを中心に任意の角度に設定することができるように構成される。なお、中心軸線Ｂは、Ｚ軸と平行であって、Ｘ軸、及び、Ｙ軸と互いに直交する関係にある。

また、ドレッサーボード５１ａの研磨面５３ａは、チャックテーブル１０の保持面１０ｃ（図２）の高さ位置以下に配置されるように設けられる。これにより、切削ブレード２ｌａがチャックテーブル１０に向かってＹ軸方向に移動しても、切削ブレード２ｌａがドレッサーボード保持ユニット５２ａの研磨面５３ａに接触することがなく、ドレスユニット５０ａをチャックテーブル１０の近傍に配設することが可能となっている。

また、これにより、チャックテーブル１０からドレスユニット５０ａまでのＹ軸方向における移動量を少なくすることができ、切削加工後フラットドレスを行い再び切削加工に移行するために要する時間、つまりは、ドレッシングに要する時間（以下、単に「ドレス時間」と称する）を短縮することができる。

また、図２及び図３に示すように、ドレスユニット５０ａは、切削ブレード２１ａがＹ軸移動装置３０ａ（Ｙ軸移動手段）（図１参照）によって移動する経路であるブレード移動経路上に配設されている。本実施形態では、ドレスユニット５０ａは、スピンドル２２ａの回転軸線Ａ（図３）上に中心軸線Ｂが位置する、すなわち回転軸線Ａと中心軸線Ｂが交差するように配置されている。なお、回転軸線Ａは、Ｙ軸と平行であって、Ｘ軸、及び、Ｚ軸と互いに直交する関係にある。

これにより、切削ユニット２０ａをドレスユニット５０ａに対してＺ軸方向において近づける方向に移動させると、切削ブレード２ｌａの外周のうち、中心軸線Ｂ（回転軸線Ａ）のＸ軸座標位置において、切削ブレード２１ａがドレッサーボード５１ａに接触するように構成される。このようにして、スピンドル２２ａの直下にドレスユニット５０ａが配置される位置関係となる。

次に、以上の構成とする切削装置１によるドレッシングについて説明する。図３は、切削ブレード２１ａの外周端面２１ｍを平坦にし、エッジ２１ｅを直角にするための、いわゆる「フラットドレス」を行う場合について示すものである。

このフラットドレスでは、回転する切削ブレード２１ａをドレッサーボード５１ａの研磨面５３ａに突き当てるとともに、切削ブレード２１ａをＹ軸方向へと移動させることで、切削ブレード２１ａの外周端面２１ｍを平坦にしてエッジ２１ｅを直角にすることが行われる。このようなフラットドレスは、例えば、ウェーハの裏面研削による薄化の際に、ウェーハの外周にエッジを生じさせないためのエッジトリミング加工を行うための切削ブレードについて、好適に実施される。

また、図４に示す形態によって、フラットドレスを行うことも可能である。この図４の例では、ドレッサーボード５１ａの外周縁部５１ｇに対し、回転する切削ブレード２１ａをＺ軸方向において上方から下方へと切り込ませることで、フラットドレスが行われるようにしている。

この図４に示すフラットドレスは、特に、図３に示すフラットドレスにおいて切削ブレード２１ａの外周端面２１ｍを平坦にした場合において、図４に示すように切削ブレード２１ａのエッジ２１ｅに膨出部分２１ｈが形成されてしまった際に、この膨出部分２１ｈを除去する工程として、好適に実施される。

図５は、切削ブレード２１ａにおいて樹脂等のボンド剤２１ｆで固められたダイアモンド等の砥粒２１ｇを突出させるための、いわゆる「チョッパードレス」を行う場合について示すものである。

このチョッパードレスでは、Ｚ軸方向において上方から下方へと切削ユニット２０ａを移動させ、切削ブレード２１ａを研磨面５３ａに切り込ませることで、ボンド剤２１ｆが削り取られて砥粒２１ｇを突出させることが行われる。このようなチョッパードレスは、例えば、切削加工を繰り返すことで切削ブレード２１ａが磨耗した際に、新たな砥粒２１ｇを突出させる際に、好適に実施される。

以上に説明したように、図１及び図２に示される構成において、図３乃至図５に示される各種ドレッシングが行われることが想定される。そして、このドレッシングに関し、本発明は以下の点を特徴としている。

即ち、図１及び図２に示すように、
被加工物としてのウェーハＷを保持面１０ｃで保持するチャックテーブル１０と、
チャックテーブル１０に保持されたウェーハＷを切削する切削ブレード２１ａ，２１ｂと切削ブレード２１ａ，２１ｂを装着したスピンドル２２ａ，２２ｂとからなる切削ユニット２０ａ，２０ｂ（切削手段）と、
スピンドル２２ａ，２２ｂをスピンドル２２ａ，２２ｂの回転軸と平行なＹ軸方向に移動させるＹ軸移動装置３０ａ（Ｙ軸移動手段）と、
スピンドル２２ａ，２２ｂをチャックテーブル１０の保持面１０ｃに接近及び離反させる方向のＺ軸方向に移動させるＺ軸移動装置４０ａ（Ｚ軸移動手段）と、
Ｙ軸方向及びＺ軸方向と直交し切削送り方向であるＸ軸方向でチャックテーブル１０を移動させるＸ軸移動装置８（Ｘ軸移動手段）と、を備える切削装置１であって、
チャックテーブル１０及びＸ軸移動装置８と隣接し、スピンドル２２ａ，２２ｂの直下でＹ軸移動装置３０ａ，３０ｂによる切削ブレード２１ａ，２２ａの移動経路上に設置されたドレスユニット５０ａ，５０ｂ（ドレス手段）を備え、
ドレスユニット５０ａ，５０ｂは、
ドレッサーボード５１ａ，５１ｂと、
ドレッサーボード５１ａ，５１ｂを保持するドレッサーボード保持面が回転可能に構成されたドレッサーボード保持ユニット５２ａ（ドレッサーボード保持手段）と、を備え、
ウェーハＷをチャックテーブル２０に搬出入する搬出入領域Ｈ（ウォーターケース部２ｂ）内に、チャックテーブル２０がＸ軸移動手段８によって移動されていても、
ドレスユニット５０ａ，５０ｂを用いて切削ブレード２１ａ，２１ｂのドレッシングが実施可能に構成される、こととしている。

これにより、回転機構を備えたドレスユニット５０ａ，５０ｂをチャックテーブル２０を移動させるＸ軸移動装置８とは独立してスピンドル２２ａ，２２ｂの直下に設置したので、ドレッシングの際にドレッサーボード５１ａ，５１ｂを移動させる必要がない。このため、チャックテーブル２０にウェーハＷを搬出入する作業や切削加工などと並行して、同時にドレッシングが実施できる。

また、被加工物の切削加工と並行してドレッシングを実施でき、特に、本実施形態のようにスピンドル２２ａ，２２ｂを２つ備える切削装置の場合には、一方のスピンドル２２ａで切削加工をしながら、もう一方のスピンドル２２ｂについてドレッシングを実施できるため、ドレッシングのために切削加工を停止する必要のない、高稼働率の切削装置を実現することができる。

１ 切削装置
２ 装置本体
２ａ 上面部
２ｂ ウォーターケース部
２ｃ 延設凹部
８ Ｘ軸移動機構
１０ チャックテーブル
２０ａ 切削ユニット
２１ａ 切削ブレード
２２ａ スピンドル
５０ａ ドレスユニット
５０ｂ ドレスユニット
５１ａ ドレッサーボード
５２ａ ドレッサーボード保持ユニット
５３ａ 研磨面
Ａ 回転軸線
Ｂ 中心軸線

Claims (1)

1. 被加工物を保持面で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該被加工物を切削する切削ブレードと該切削ブレードを装着したスピンドルとからなる切削手段と、
   該スピンドルを該スピンドルの回転軸と平行なＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段と、
   該スピンドルを該チャックテーブルの保持面に接近及び離反させる方向のＺ軸方向に移動させるＺ軸移動手段と、
   該Ｙ軸方向及び該Ｚ軸方向と直交し切削送り方向であるＸ軸方向で該チャックテーブルを移動させるＸ軸移動手段と、を備える切削装置であって、
   該チャックテーブル及び該Ｘ軸移動手段と隣接し、該スピンドルの直下で該Ｙ軸移動手段による該切削ブレードの移動経路上に設置されたドレス手段を備え、
   該ドレス手段は、
   ドレッサーボードと、
   該ドレッサーボードを保持するドレッサーボード保持面が回転可能に構成されたドレッサーボード保持手段と、を備え、
   該被加工物を該チャックテーブルに搬出入する搬出入領域内に、該チャックテーブルがＸ軸移動手段によって移動されていても、
   該ドレス手段を用いて該切削ブレードのドレッシングが実施可能に構成される、
   切削装置。
   

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