JP2015150672A - 切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】延性材を含む被加工物を切削する場合にも加工品質を維持できる切削方法を提供する。
【解決手段】砥粒をボンド材で結合した切削ブレード（４４）で延性材を含む被加工物（１１）を切削する切削方法であって、回転する切削ブレードを被加工物に切り込ませるとともに被加工物を切削ブレードに対して相対移動させることで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、少なくとも切削ステップの実施中に、回転する該切削ブレードに対してコーティング材（７６）を接触させ、切削ブレードをコーティング材でコーティングすることで被加工物の切削ブレードに対する付着を防止する構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属等の延性材を含む被加工物を切削する切削方法に関する。

表面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）。

高速に回転する切削ブレードを被加工物と接触させると、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脆性破壊される。そのため、回転する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ることで、移動経路に沿って被加工物を切削できる。

ところで、金属等の延性材を含む被加工物を上述のような切削ブレードで切削すると、目詰まりによって切削ブレードの切削能力が低下し、加工品質の悪化を招きやすい。そこで、砥粒をボンド材で結合した切削ブレードに代えて、円環状の切削バイト工具で被加工物を切削する切削方法も検討されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−３４５２８１号公報 特開２０１２−２３０９５５号公報

しかしながら、上述した切削バイト工具では、砥粒をボンド材で結合した切削ブレードと異なり、古い砥粒が摩擦で脱落して新たな砥粒が表出するいわゆる自生発刃が起こらない。そのため、切削バイト工具の刃先が加工に伴い磨耗すると、切削能力は低下して被加工物の加工品質を維持できなくなってしまう。

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、延性材を含む被加工物を切削する場合にも加工品質を維持できる切削方法を提供することである。

本発明によれば、砥粒をボンド材で結合した切削ブレードで延性材を含む被加工物を切削する切削方法であって、回転する切削ブレードを被加工物に切り込ませるとともに被加工物を該切削ブレードに対して相対移動させることで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、少なくとも該切削ステップの実施中に、回転する該切削ブレードに対してコーティング材を接触させ、該切削ブレードを該コーティング材でコーティングすることで被加工物の該切削ブレードに対する付着を防止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、該切削ステップの実施中に加えて、該切削ステップを実施する前に、回転する該切削ブレードに対してコーティング材を接触させ、該切削ブレードを該コーティング材でコーティングすることが好ましい。

また、本発明において、前記コーティング材は、パラフィン、ワセリン、炭酸カルシウム、蝋のいずれかを含むことが好ましい。

本発明の切削方法では、回転する切削ブレードにコーティング材を接触させて切削ブレードをコーティングするので、延性材を含む被加工物を切削する場合にも切削ブレードへの延性材の付着を防ぐことができる。これにより、切削ブレードの目詰まりによる切削能力の低下を防いで加工品質を維持できる。

本実施の形態の切削方法で使用される切削装置の構成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。

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の構成を説明する。図１は、切削装置の構成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、金属等の延性材を含む被加工物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（不図示）が収容されている。スピンドルの一端側には、被加工物１１を切削する円環状の切削ブレード４４が装着されている。スピンドルの他端側にはモータ（不図示）が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード４４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４４を収容するブレードカバー４６が取り付けられている。切削ブレード４４の外周は、下部を除いてブレードカバー４６に覆われている。

図２は、切削ブレード４４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４４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円環状（円板状、円盤状）に形成された切り刃４４ａを含む。

切削ブレード４４を収容するブレードカバー４６の一方側（切削進行方向Ｄの後方側）には、切削ブレード４４の下部を挟む一対のブレードクーラーノズル４８が固定されている。ブレードクーラーノズル４８は、略Ｌ字状に形成されており、ブレードカバー４６の一方側上部に設けられた連結部５０、連結部５０と接続された配管５２、配管５２の上流側に設けられた電磁弁５４等を介して、切削水供給源５６と接続されている。

電磁弁５４は、制御装置５８と電気的に接続されており、制御装置５８の指示に基づき開閉する。ブレードクーラーノズル４８の先端側には、切削ブレード４４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４４の加工点近傍は冷却される。

ブレードカバー４６の他方側（切削進行方向Ｄの前方側）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６０が設けられている。このシャワーノズル６０は、ブレードカバー４６の他方側上部に設けられた連結部６２、連結部６２に接続された配管６４、配管６４の上流側に設けられた電磁弁５４等を介して、切削水供給源５６と接続されている。すなわち、配管５２と配管６４とは、上流側において接続されている。

シャワーノズル６０の先端部には、切削ブレード４４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６０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４４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４６の中央上部には、電動アクチュエータ６６が設けられている。電動アクチュエータ６６は、パルスモータ６８と、パルスモータ６８の回転力を変換するギアボックス７０と、ギアボックス７０に連結されたロッド７２とを備える。

パルスモータ６８は、制御装置５８と電気的に接続されており、制御装置５８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６８で発生した回転力は、ギアボックス７０においてロッド７２を昇降する鉛直方向（Ｚ軸方向）の力に変換される。

ロッド７２の下端部には、保持具７４が固定されている。保持具７４には、切削ブレード４４をコーティングするためのコーティング材７６が装着されている。コーティング材７６は、例えば、パラフィン、ワセリン、炭酸カルシウム、蝋等の材料を用いて略直方体状に形成されている。

なお、コーティング材７６の下面には、切削ブレード４４の切り刃４４ａに対応する溝（不図示）が形成されていても良い。回転する切り刃４４ａをこの溝に係合させて、切り刃４４ａとコーティング材７６とを接触させることで、切り刃４４ａをコーティング材で容易にコーティングできる。ただし、コーティング材７６の形状等はこれに限定されない。

ブレードカバー４６の中央上部には、ブレードカバー４６を上下に貫通する開口４６ａが形成されている。この開口４６ａ内には、上述したロッド７２、保持具７４、及びコーティング材７６が挿通されている。コーティング材７６の下面は、切り刃４４ａの外周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６８の回転力は、ギアボックス７０においてロッド７２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７４を介してロッド７２に装着されたコーティング材７６は、切り刃４４ａから上方に離れた退避位置と、切り刃４４ａの外周に接触する接触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、環状のフレームに張られたダイシングテープ（不図示）を被加工物１１の裏面１１ｂ側に貼着し、この被加工物１１の裏面１１ｂ側をチャックテーブル６に吸引保持させる（図３参照）。

その後、被加工物１１を切削する切削ステップを実施する。図３は、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４４とを相対移動させて、被加工物１１のストリート（切削予定ライン）（不図示）を含む直線上に切削ブレード４４を位置付ける。

次に、回転させた切削ブレード４４（切り刃４４ａ）の下端を被加工物１１の表面１１ａより低い位置に位置付けて、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。

また、図３に示すように、電磁弁５４を開いて、ブレードクーラーノズル４８及びシャワーノズル６０から切削ブレード４４に切削水を供給する。この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、金属等の延性材を含む被加工物１１を切削ブレード４４で切削すると、切り刃４４ａに延性材の切り屑が付着して切削ブレード４４の切削能力は低下する。切削ブレード４４の切削能力が低下すると、被加工物１１の加工品質を良好な状態に維持できなくなる。

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４４の切り刃４４ａにコーティング材７６を接触させて、切削ブレード４４の切り刃４４ａをコーティング材でコーティングする。具体的には、退避位置に位置付けられたコーティング材７６を電動アクチュエータ６６で下降させて、回転する切削ブレード４４の切り刃４４ａと接触する接触位置に位置付ける。

このように、回転する切削ブレード４４の切り刃４４ａにコーティング材７６を接触させることで、切削ブレード４４の切り刃４４ａをコーティング材でコーティングできる。このコーティング材は、切削ブレード４４（切り刃４４ａ）への延性材の付着を防ぐと共に、切削ブレード４４の自生発刃作用を阻害しないパラフィン、ワセリン、炭酸カルシウム、蝋等の材料で構成されている。

よって、切削ブレード４４の切り刃４４ａを上述したコーティング材でコーティングすることで、金属等の延性材を含む被加工物１１を切削する場合にも切削能力の低下を防ぐことができる。

なお、上述したコーティ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コーティ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コーティングを実施しても良い。もちろん、被加工物１１に切削ブレード４４を切り込ませるタイミングで常にコーティングを実施するようにしても良い。

また、上述のコーティングは、切削ステップの前に実施することもできる。この場合、コーティング材でコーティングされた状態の切削ブレード４４（切り刃４４ａ）を用いて被加工物１１を切削できるので、延性材の付着による切削ブレード４４の目詰まりをより確実に防ぐことができる。

以上のように、本実施の形態に係る切削方法では、回転する切削ブレード４４にコーティング材７６を接触させて切削ブレード４４をコーティングするので、延性材を含む被加工物１１を切削する場合にも切削ブレード４４への延性材の付着を防ぐことができる。これにより、切削ブレード４４の目詰まりに起因する切削能力の低下を防いで加工品質を維持できる。

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、パラフィン、ワセリン、炭酸カルシウム、蝋等の材料を含むコーティング材７６を用いているが、本発明のコーティング材は、その他の材料で構成されていても良い。少なくとも、切削ブレード４４への延性材の付着を防ぐことができると共に、切削ブレード４４の自生発刃作用を阻害しない材料であれば、コーティング材７６に用いることができる。

また、上記実施の形態では、コーティング材７６を昇降させる昇降機構として電動アクチュエータ６６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 切削ブレード
４６ ブレードカバー
４６ａ 開口
４８ ブレードクーラーノズル
５０ 連結部
５２ 配管
５４ 電磁弁
５６ 切削水供給源
５８ 制御装置
６０ シャワーノズル
６２ 連結部
６４ 配管
６６ 電動アクチュエータ
６８ パルスモータ
７０ ギアボックス
７２ ロッド
７４ 保持具
７６ コーティング材
１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
Ｄ 切削進行方向

Claims (3)

1. 砥粒をボンド材で結合した切削ブレードで延性材を含む被加工物を切削する切削方法であって、
   回転する切削ブレードを被加工物に切り込ませるとともに被加工物を該切削ブレードに対して相対移動させることで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、
   少なくとも該切削ステップの実施中に、回転する該切削ブレードに対してコーティング材を接触させ、該切削ブレードを該コーティング材でコーティングすることで被加工物の該切削ブレードに対する付着を防止することを特徴とする切削方法。
2. 該切削ステップの実施中に加えて、該切削ステップを実施する前に、回転する該切削ブレードに対してコーティング材を接触させ、該切削ブレードを該コーティング材でコーティングすることを特徴とする請求項１に記載の切削方法。
3. 前記コーティング材は、パラフィン、ワセリン、炭酸カルシウム、蝋のいずれかを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切削方法。

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