JP2015100862A - 切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレードの性能低下による加工品質の悪化を防ぐことができる切削方法を提供する。
【解決手段】被加工物（１１）を切削ブレード（４６）で切削する切削方法であって、多結晶ダイヤモンドを円板状に焼結し外周縁に切り刃（４６ｂ）を画する複数のスリット（４６ａ）を形成した切削ブレードを回転させつつ所定の高さに位置付けるとともに、被加工物と切削ブレードとを相対移動させることで、切削ブレードを被加工物に切り込ませて切削ブレードで被加工物を切削する切削ステップを備え、切削ステップの実施中に、露出した切削ブレードにドレス材（７８）を当接させて切削ブレードのドレッシングを実施する構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウェーハに代表される板状の被加工物を切削する切削方法に関する。

表面側にデバイスが設けられた半導体ウェーハに代表される板状の被加工物は、例えば、円環状の切削ブレードを備える切削装置で切削されて複数のチップへと分割される。通常、この切削ブレードは、金属や樹脂等のボンド材（結合材）に、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を混合して形成される（例えば、特許文献１参照）。

高速に回転させた切削ブレードを被加工物に切り込ませると、切削ブレードの先端に露出した砥粒との摩擦で被加工物は徐々に脆性破壊される。よって、回転させた切削ブレードを被加工物に切り込ませた状態で切削ブレードと被加工物とを相対移動させれば、移動経路に沿って被加工物を切削できる。

ところで、砥粒をボンド材で結合した上述のような切削ブレードでは、露出した砥粒やボンド材が切削の進行に伴い摩耗して、古い砥粒が脱落するとともに新たな砥粒が表出する。切削ブレードの切削性能は、この作用（自生作用、自生発刃等と呼ばれる）で略一定に保たれている。

上述のような切削ブレードに対して、近年では、多結晶ダイヤモンドを円環状（円板状）に焼結した切削ブレードが実用化されている。この切削ブレードでは、外周縁を複数のスリットで区画し、各スリットで区画された領域に対応する複数の切り刃を形成することで、所望の切削性能を実現している。

特開平５−３４５２８１号公報

しかしながら、多結晶ダイヤモンドを焼結した切削ブレードは、ボンド材を用いずに形成されているので、切削時の摩耗で古い砥粒が脱落して新たな砥粒が表出することは殆どない。そもそも、多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレードの硬度は極めて高いので、従前の切削ブレードのように短時間では摩耗しない。

このように、多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレードには、自生作用による切削性能の維持が困難であるという問題があった。さらに、切削ブレードの切削性能は、切削屑をはじめとする異物の付着や切り刃の摩耗等でも低下してしまう。切削性能が低下した切削ブレードを使用すると、被加工物の加工品質は悪化する。

本発明はかかる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、多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレードの性能低下による加工品質の悪化を防ぐことができる切削方法を提供することである。

本発明によれば、被加工物を切削ブレードで切削する切削方法であって、多結晶ダイヤモンドを円板状に焼結し外周縁に切り刃を画する複数のスリットを形成した該切削ブレードを回転させつつ所定の高さに位置付けるとともに、被加工物と該切削ブレードとを相対移動させることで、該切削ブレードを被加工物に切り込ませて該切削ブレードで被加工物を切削する切削ステップを備え、該切削ステップの実施中に、露出した該切削ブレードにドレス材を当接させて該切削ブレードのドレッシングを実施することを特徴とする切削方法が提供される。

本発明において、前記ドレス材は、ダイヤモンド砥粒をボンド材で固定して形成されることが好ましい。

本発明の切削方法では、切削ステップの実施中に多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレードのドレッシングを実施するので、切削ブレードに付着した切削屑等の異物を切削中に除去できるとともに、切削ブレードの切り刃を切削中に研ぐことができる。そのため、多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレードの性能低下を抑制して加工品質の悪化を防ぐことができる。

本実施の形態の切削方法に用いる切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 切削ブレードの周辺構造を模式的に示す図である。 切削ステップを模式的に示す図である。 ドレッシングの様子を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。はじめに、本実施の形態に係る切削方法で使用される切削装置について説明する。図１は、切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、切削装置２は、各構成を支持する基台４を備えている。

基台４の上面には、半導体ウェーハやガラス基板等の被加工物１１（図３参照）を保持するチャックテーブル６が設けられている。チャックテーブル６の上方には、被加工物１１を切削するブレードユニット８が配置されている。

チャックテーブル６の下方には、チャックテーブル６を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させるＸ軸移動機構（加工送り機構）１０が設けられている。Ｘ軸移動機構１０は、基台４の上面に固定されＸ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１２を備える。

Ｘ軸ガイドレール１２には、Ｘ軸移動テーブル１４がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル１４の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１２と平行なＸ軸ボールネジ１６が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジ１６の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１８が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１８でＸ軸ボールネジ１６を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル１４は、Ｘ軸ガイドレール１２に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル１４の表面側（上面側）には、支持台２０が設けられている。支持台２０の中央には、チャックテーブル６が配置されている。チャックテーブル６の周囲には、被加工物１１を保持する環状のフレーム（不図示）を四方から挟持固定する４個のクランプ２２が設けられている。

チャックテーブル６は、支持台２０の下方に設けられた回転機構（不図示）と連結されており、Ｚ軸と平行な回転軸（鉛直軸）の周りに回転する。チャックテーブル６の表面は、被加工物１１を吸引保持する保持面６ａとなっている。この保持面６ａには、チャックテーブル６の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、被加工物１１を吸引する吸引力が発生する。

Ｘ軸移動機構１０に隣接して、ブレードユニット８を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸移動機構（割り出し送り機構）２４が設けられている。Ｙ軸移動機構２４は、基台４の上面に固定されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２６を備える。

Ｙ軸ガイドレール２６には、Ｙ軸移動テーブル２８がスライド可能に設置されている。Ｙ軸移動テーブル２８は、Ｙ軸ガイドレール２６に接する基部２８ａと、基部２８ａに対して立設された壁部２８ｂとを備えている。

Ｙ軸移動テーブル２８の基部２８ａの裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２６と平行なＹ軸ボールネジ３０が螺合されている。

Ｙ軸ボールネジ３０の一端部には、Ｙ軸パルスモータ３２が連結されている。Ｙ軸パルスモータ３２でＹ軸ボールネジ３０を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２８は、Ｙ軸ガイドレール２６に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動テーブル２８の壁部２８ｂには、ブレードユニット８を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ軸移動機構３４が設けられている。Ｚ軸移動機構３４は、壁部２８ｂの側面に固定されＺ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３６を備える。

Ｚ軸ガイドレール３６には、Ｚ軸移動テーブル３８がスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル３８の裏面側（壁部２８ｂ側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３６と平行なＺ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。

Ｚ軸ボールネジの一端部には、Ｚ軸パルスモータ４０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ４０でＺ軸ボールネジを回転させれば、Ｚ軸移動テーブル３８は、Ｚ軸ガイドレール３６に沿ってＺ軸方向に移動する。このＺ軸移動テーブル３８には、被加工物１１を切削するブレードユニット８のスピンドルハウジング４２が支持されている。

スピンドルハウジング４２の内部には、Ｙ軸の周りに回転するスピンドル４４（図４参照）が収容されている。このスピンドル４４の一端側には、被加工物１１を切削する円環状の切削ブレード４６が装着されている。スピンドル４４の他端側にはモータ（不図示）が連結されており、スピンドル４４に装着された切削ブレード４６を回転させる。

このように構成されたブレードユニット８には、切削ブレード４６を収容するブレードカバー４８が取り付けられている。切削ブレード４６の外周は、下部を除いてブレードカバー４８に覆われている。

図２は、切削ブレード４６の周辺構造を模式的に示す図である。なお、図２では、構成の一部を省略、又は簡略化して示している。本実施の形態の切削ブレード４６は、多結晶ダイヤモンドを焼結して円環状（円板状、円盤状）に形成されており、その外周縁には複数のスリット４６ａが形成されている。

各スリット４６ａは、切削ブレード４６の外周縁に沿って略等間隔に配置されている。これら複数のスリット４６ａで切削ブレード４６の外周縁を区画することによって、各スリット４６ａで区画された領域に対応する複数の切り刃４６ｂが形成されている。切削ブレード４６では、このような複数の切り刃４６ｂにより、所望の切削性能を実現している。

切削ブレード４６を収容するブレードカバー４８の一方側（切削進行方向Ｄに対して後方側）には、切削ブレード４６の下部を挟む一対のブレードクーラーノズル５０が固定されている。

ブレードクーラーノズル５０は、略Ｌ字状に形成されており、ブレードカバー４８の一方側上部に設けられた連結部５２、連結部５２と接続された配管５４、配管５４の上流側に設けられた電磁弁５６等を介して、切削水供給源５８と接続されている。電磁弁５６は、制御装置６０と電気的に接続されており、制御装置６０の指示に基づいて開閉される。

ブレードクーラーノズル５０の先端側には、切削ブレード４６と対向するように複数の噴射スリット（不図示）が形成されている。複数の噴射スリットを通じて噴射される切削水によって、切削ブレード４６の加工点近傍は冷却される。

ブレードカバー４８の他方側（切削進行方向Ｄに対して前方側）には、切削ブレード４６に切削水を供給するためのシャワーノズル６２が設けられている。このシャワーノズル６２は、ブレードカバー４８の他方側上部に設けられた連結部６４、連結部６４に接続された配管６６、配管６６の上流側に設けられた電磁弁５６等を介して、切削水供給源５８と接続されている。すなわち、配管５４と配管６６とは、上流側において接続されている。

シャワーノズル６２の先端部には、切削ブレード４６に切削水を噴射する噴射口が形成されている。シャワーノズル６２を通じて噴射口から噴射される切削水によって、切削ブレード４６が冷却されるとともに、被加工物１１を良好に切削できようになる。

また、ブレードカバー４８の中央上部には、電動アクチュエータ６８が設けられている。電動アクチュエータ６８は、パルスモータ７０と、パルスモータ７０の回転力を変換するギアボックス７２と、ギアボックス７２に挿通されたロッド７４とを備える。

パルスモータ７０は、制御装置６０と電気的に接続されており、制御装置６０の指示に基づいて所定の回転力を発生させる。パルスモータ７０で発生した回転力は、ギアボックス７２においてロッド７４を昇降する鉛直方向（Ｚ軸方向）の力に変換される。

ロッド７４の下端部には、保持具７６が固定されている。保持具７６には、切削ブレード４６の切り刃４６ｂをドレッシングするためのドレス材７８が装着されている。ドレス材７８は、例えば、ダイヤモンド砥粒をボンド材で固定したものであり、多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレード４６をドレッシングできるように構成されている。

また、ドレス材７８の下面には、切削ブレード４６の形状に対応する溝７８ａ（図４参照）が形成されている。切削ブレード４６をこの溝７８ａに嵌合させるように接触させることで、切削ブレード４６をドレッシングできる。ただし、ドレス材７８の構成はこれに限定されない。

ブレードカバー４８の中央上部には、ブレードカバー４８を上下に貫通する開口４８ａが形成されている。この開口４８ａ内には、上述したロッド７４、保持具７６、及びドレス材７８が挿通されている。ドレス材７８の下面は、切削ブレード４６と対面する位置に位置付けられている。

上述のように、パルスモータ７０の回転力は、ギアボックス７２においてロッド７４を昇降する鉛直方向の力に変換される。これにより、保持具７６を介してロッド７４に装着されたドレス材７８は、切削ブレード４６から離れた退避位置と、切削ブレード４６の切り刃４６ｂに当接する当接位置とに位置付けられる。

次に、上述した切削装置２を使用する切削方法について説明する。本実施の形態の切削方法では、まず、被加工物１１をチャックテーブル６に吸引保持させる。具体的には、例えば、被加工物１１の裏面１１ｂ側にチャックテーブル６の負圧を作用させて、被加工物１１をチャックテーブル６に吸引保持させる（図３参照）。

次に、被加工物１１を切削ブレード４６で切削する切削ステップを実施する。図３は、本実施の形態に係る切削方法の切削ステップを模式的に示す図である。切削ステップでは、まず、Ｘ軸移動機構１０及びＹ軸移動機構２４でチャックテーブル６と切削ブレード４６とを相対移動させて、ストリート（切削予定ライン）（不図示）の上方に切削ブレード４６を位置付ける。

次に、回転させた切削ブレード４６を所定の高さに位置付けて、Ｘ軸移動機構１０でチャックテーブル６をＸ軸方向に移動（加工送り）させる。ここで、所定の高さとは、被加工物１１と切削ブレード４６とをＸ軸方向に相対移動させることで、切削ブレード４６を被加工物１１の表面１１ａ側に切り込ませることができる高さをいう。

また、この切削ステップでは、図３に示すように、電磁弁５６を開いて、ブレードクーラーノズル５０及びシャワーノズル６２から切削ブレード４６に切削水を供給しておく。このような切削ステップにより、被加工物１１はストリートに沿って切削される。

ところで、多結晶ダイヤモンドを焼結した切削ブレード４６は、ボンド材を用いずに形成されているので、切削時の摩耗で古い砥粒が脱落して新たな砥粒が表出することは殆どない。そのため、切削ブレード４６には、自生作用による切削性能の維持が難しいという問題がある。

さらに、切削ブレード４６の切削性能は、切削屑をはじめとする異物の付着や切り刃の摩耗等でも低下してしまう。切削性能が低下した切削ブレード４６を使用すると、被加工物１１の加工品質は悪化する。

そこで、本実施の形態の切削方法では、切削ステップ中の任意のタイミングで、回転する切削ブレード４６にドレス材７８を当接させて、切削ブレード４６のドレッシングを行う。

図４は、ドレッシングの様子を模式的に示す図である。図４（Ａ）に示すように、ドレッシングを実施していない状態で、ドレス材７８は、切削ブレード４６から上方に離れた退避位置に位置付けられている。

図４（Ｂ）に示すように、パルスモータ７０を所定の回転力で回転させることで、ロッド７４は下降する。その結果、ドレス材７８は、回転する切削ブレード４６の切り刃４６ｂと当接する当接位置に位置付けられる。

このように、回転する切削ブレード４６の切り刃４６ｂに、ドレス材７８の下面を当接させることで、切削ブレード４６はドレッシングされる。このドレッシングにより、切削ブレード４６に付着した切削屑等の異物を除去するとともに、切削ブレード４６の切り刃４６ｂを研いで切削性能を回復できる。

なお、上述したドレッシングのタイミングは特に限定されない。例えば、切削ステップ中において所定の時間間隔でドレッシングを実施することができる。また、所定本数のストリートを切削した後にドレッシングを実施するようにしても良い。

以上のように、本実施の形態に係る切削方法では、切削ステップの実施中に多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレード４６のドレッシングを実施することができるので、切削ブレード４６に付着した切削屑等の異物を切削中に除去できるとともに、切削ブレード４６の切り刃４６ｂを切削中に研ぐことができる。そのため、多結晶ダイヤモンドでなる切削ブレード４６の性能低下を抑制して加工品質の悪化を防ぐことができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、ドレス材７８を昇降させる昇降機構として電動アクチュエータ６８を用いているが、エアシリンダ、油圧シリンダ等の他の昇降機構を用いても良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 切削装置
４ 基台
６ チャックテーブル
６ａ 保持面
８ ブレードユニット
１０ Ｘ軸移動機構（加工送り機構）
１２ Ｘ軸ガイドレール
１４ Ｘ軸移動テーブル
１６ Ｘ軸ボールネジ
１８ Ｘ軸パルスモータ
２０ 支持台
２２ クランプ
２４ Ｙ軸移動機構（割り出し送り機構）
２６ Ｙ軸ガイドレール
２８ Ｙ軸移動テーブル
２８ａ 基部
２８ｂ 壁部
３０ Ｙ軸ボールネジ
３２ Ｙ軸パルスモータ
３４ Ｚ軸移動機構
３６ Ｚ軸ガイドレール
３８ Ｚ軸移動テーブル
４０ Ｚ軸パルスモータ
４２ スピンドルハウジング
４４ スピンドル
４６ 切削ブレード
４６ａ スリット
４６ｂ 切り刃
４８ ブレードカバー
４８ａ 開口
５０ ブレードクーラーノズル
５２ 連結部
５４ 配管
５６ 電磁弁
５８ 切削水供給源
６０ 制御装置
６２ シャワーノズル
６４ 連結部
６６ 配管
６８ 電動アクチュエータ
７０ パルスモータ
７２ ギアボックス
７４ ロッド
７６ 保持具
７８ ドレス材
７８ａ 溝
１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
Ｄ 切削進行方向

Claims (2)

1. 被加工物を切削ブレードで切削する切削方法であって、
   多結晶ダイヤモンドを円板状に焼結し外周縁に切り刃を画する複数のスリットを形成した該切削ブレードを回転させつつ所定の高さに位置付けるとともに、被加工物と該切削ブレードとを相対移動させることで、該切削ブレードを被加工物に切り込ませて該切削ブレードで被加工物を切削する切削ステップを備え、
   該切削ステップの実施中に、露出した該切削ブレードにドレス材を当接させて該切削ブレードのドレッシングを実施することを特徴とする切削方法。
2. 前記ドレス材は、ダイヤモンド砥粒をボンド材で固定して形成されることを特徴とする請求項１に記載の切削方法。
   

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