JP2015188963A - 切削ブレード - Google Patents

Abstract

【課題】化合物半導体ウエーハ等を切削する場合であっても、所定の切削距離はチッピングおよびクラックを発生させることがない切削ブレードを提供する。【解決手段】切削ブレード２８は電着砥石からなる切刃５０を有しており、切刃５０は、天然または合成ダイヤモンド砥粒および立方晶窒化硼素砥粒からなる群から選ばれた超砥粒と、超砥粒を固めたニッケル電着層とから構成されており、切削ブレード２８の外周から中心に向かう５０μｍまでの切刃５０の先端領域５０ａの表面粗さが０．２５〜０．４８μｍの範囲内であり、先端領域５０ａにおいて、露出する超砥粒の平均粒径が１．７５〜１．７７μｍ、標準偏差が０．４５〜０．５５の範囲内であり、露出する超砥粒の数が１２２５〜１３００個の範囲内である。【選択図】図９

Description

本発明は、化合物半導体等の切削に適した切削ブレードに関する。

ダイシング装置（切削装置）は、スピンドルの先端にフランジを取り付け、この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またはＬＳＩ等が形成されたシリコン半導体ウエーハおよび化合物半導体ウエーハや、光導波路等が形成されたニオブ酸リチウム（ＬＮ）等のセラミック基板、樹脂基板およびガラス板等を切断し、個々のＬＳＩチップ、電子デバイスまたは光デバイスに分割する分野で使用されている。

ダイシング装置で使用される切削ブレードには大別して２種類が存在する。その一つはハブブレードと呼ばれ、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。他の一つはリング状ブレードまたはオールブレードと呼ばれ、円形基台の全面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。

いずれのタイプの切削ブレードも、ＩＣまたはＬＳＩ等が形成されたシリコン半導体ウエーハの切削には非常に適しており、特開２０１４−１７４３２号公報に開示されているウエーハの加工装置に組み込まれて使用される。

しかしながら、同一の装置条件で化合物半導体ウエーハを切削した場合に、使用する切削ブレードによっては切削距離が短いにもかかわらずウエーハにチッピングおよびクラックが発生するという問題があった。

特開２０１４−１７４３２号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、化合物半導体ウエーハ等を切削する場合であっても、所定の切削距離はチッピングおよびクラックを発生させることが少ない切削ブレードを提供することを目的とする。

本発明の切削ブレードは、被加工物を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被加工物を切削する切削手段とを備えた切削装置で使用する切削ブレードであって、前記切削ブレードは、電着砥石からなる切刃を有する円形状であり、前記切削手段に回転可能に支持されており、該切刃は、天然または合成ダイヤモンド砥粒および立方晶窒化硼素砥粒からなる群から選ばれた超砥粒と、フッ素系樹脂粒と、前記超砥粒と前記フッ素系樹脂粒を混在して固めたニッケル電着層とから構成されており、前記切削ブレードの外周から中心に向かう５０μｍまでの前記切刃の先端領域の表面粗さが０．２５〜０．４８μｍの範囲内であり、前記先端領域において、露出する前記超砥粒の平均粒径が１．７５〜１．７７μｍ、標準偏差が０．４５〜０．５５であり、露出する前記超砥粒の数が１２２５〜１３００個であることを特徴とする。

本発明の切削ブレードによれば、前記切削ブレードは電着砥石からなる切刃を有しており、該切刃は、天然または合成ダイヤモンド砥粒および立方晶窒化硼素砥粒からなる群から選ばれた超砥粒と、前記超砥粒を固めたニッケル電着層とから構成されており、前記切削ブレードの外周から中心に向かう５０μｍまでの前記切刃の先端領域の表面粗さが０．２５〜０．４８μｍの範囲内であり、前記先端領域において、露出する前記超砥粒の平均粒径が１．７５〜１．７７μｍ、標準偏差が０．４５〜０．５５の範囲内であり、露出する前記超砥粒の数が１２２５〜１３００個の範囲内である。よって、本発明の切削ブレードによれば、所定の切削距離はチッピングおよびクラックを発生させることが少ない切削ブレードを提供することができる。

本発明の切削ブレードの一実施形態が装着された切削装置の外観斜視図である。 フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに固定されるブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるハブブレードとの関係を示す分解斜視図である。 ハブブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるリング状切削ブレードとの関係を示す分解斜視図である。 切削手段の拡大斜視図である。 電着ブレード製造装置の概略断面図である。 電着ブレードの平面図である。

以下、本発明の切削ブレードの実施の形態の例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の例は本発明の実施の形態を例示するものであって、本発明はこれらの実施の形態の例に限定されるものではない。

図１は本発明の切削ブレードの一実施形態が装着された切削装置（ダイシング装置）２の外観を示しており、この切削装置２は、セラミックウエーハ等の難切削材をダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することができる。

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ストリートＳ１と第２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軸方向および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軸方向および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２６と、スピンドル２６に装着されるブレードマウント３６との関係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および先端小径部２６ｂを有しており、先端小径部２６ｂには雄ねじ３４が形成されている。

ブレードマウント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とから構成されており、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。さらに、ブレードマウント３６は装着穴４３を有している。

ブレードマウント３６は、装着穴４３にスピンドル２６の先端小径部２６ｂおよびテーパ部２６ａを挿入して、ナット４４を雄ねじ３４に螺合して締め付けることにより、図４に示すようにスピンドル２６の先端部に取り付けられる。

図４はブレードマウント３６が固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図である。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およびフッ素系樹脂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の装着穴５２をブレードマウント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、図５に示すように切削ブレード２８がスピンドル２６に取り付けられる。

図６は、リング状またはワッシャー状の切削ブレード５６をスピンドル２６に装着する様子を示す分解斜視図が示されている。切削ブレード５６はその全体が電鋳された切刃（電着砥石）から構成されている。切削ブレード５６は、リング状基台の全面にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒およびフッ素系樹脂粒が分散された電鋳砥石が形成されている。

ブレードマウント３６のボス部３８に切削ブレード５６を挿入し、さらに着脱フランジ５８をボス部３８に挿入して、固定ナット５４を雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、切削ブレード５６は固定フランジ４０と着脱フランジ５８により両側から挟まれてスピンドル２６に取り付けられる。

図７は、切削ブレードとして第１実施形態のハブブレード２８を採用した切削手段２４の拡大斜視図が示されている。ブレードカバー６０は切削ブレード２８をカバーする機能を有し、このブレードカバー６０には切削ブレード２８の側面に沿って伸長する図示しない切削水ノズルが取り付けられている。切削水が、パイプ７２を介して図示しない切削水ノズルに供給される。

着脱カバー６２は、ねじ６４によりブレードカバー６０に取り付けられる。着脱カバー６２は、ブレードカバー６０に取り付けられた際、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル７０を有している。切削水は、パイプ７４を介して切削水ノズル７０に供給される。

ブレード検出ブロック６６は、ねじ６８によりブレードカバー６０に取り付けられる。ブレード検出ブロック６６には発光素子および受光素子からなる図示しないブレードセンサが取り付けられており、このブレードセンサにより切削ブレード２８の切刃５０の状態を検出する。

ブレードセンサにより切刃５０の欠け等を検出した場合には、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。ブレードセンサの位置を調整するための調整ねじ７６が設けられている。

次に、切削ブレード２８の製造方法について図８を参照して説明する。切削ブレード２８は図８に示すような電着ブレード製造装置８０を使用して製造される。電着槽８２内には硫酸ニッケルまたは硝酸ニッケル等の電解液８４が蓄えられており、この電解液８４中にダイヤモンド砥粒８６およびポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂粒８８が混入されている。フッ素系樹脂としては、フッ化黒鉛、テトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン等も採用可能である。

電解液８４中には電着面４７を上にして切削ブレード２８の基台４６およびニッケル等の電解金属９０が浸漬されている。ここで、基台４６の電着面４７には、電着面４７の外周部のみが露出するようにマスキングを施して、基台４６を、電着面４７を上にして電解液８４中に浸漬する。基台４６は電源９２の−端子に接続され、電解金属９０は電源９２の＋端子に接続されている。

このように構成される電着ブレード製造装置８０において、電源９２により基台４６と電解金属９０との間に所定の電圧を印加すると、電解液８４中に混入したダイヤモンド砥粒８６およびフッ素系樹脂粒８８が沈降して基台４６の電着面４７に堆積するとともに、電解金属によって電着面４７においてメッキされて電解金属中に固定されたダイヤモンド砥粒８６およびフッ素系樹脂８８を含んだ電着層（メッキ層）９４が成長していく。

そして、電着層９４が所望の厚さまで形成された後、基台４６を電解液８４から取り出
すと、マスキングされていない電着面４７の外周部のみ所定量の電着層９４が形成される。この電着層９４が切刃５０となる。

このようにして製造された切削ブレード２８は、ドレッシングボード等を利用して被加工物を研削加工する前に切刃５０のドレッシングを行なう。ドレッシングボードの材質、ドレッシング時の切削ブレード２８の回転数、切刃５０のドレッシングボードへの切り込み深さ等のドレッシング条件によって切刃５０の状態が異なる。

切刃５０の切削ブレード２８の外周から中心に向かう５０μｍまでの先端領域５０ａの表面粗さが０．２５〜０．４８μｍの範囲内であり、先端領域５０ａにおいて、露出するダイヤモンド砥粒８６の平均粒径が１．７５〜１．７７μｍ、標準偏差が０．４５〜０．５５の範囲内であり、露出するダイヤモンド砥粒８６の数が１２００〜１３２５個の範囲内であることが好ましい。これらの範囲外であれば化合物半導体ウエーハにチッピングまたはクラックが発生するためである。

ドレッシング条件を異ならせることによって表１に示すような切刃の状態を有する切削ブレードを用意した。表１に示すのは切刃の切削ブレードの外周から中心に向かう５０μｍまでの先端領域の状態である。

算術平均粗さ（Ｒａ）は、接触式、非接触式の表面粗さ計を用いることができる。算術表面粗さを単に表面粗さということもある。本例では、ＫＥＹＥＮＣＥ製のレーザーマイクロスコープＶ−ＫＸ１００を用いて、レンズ倍率１０００倍、ＡＩスキャンモードのＲａ複数線粗さモードで測定した。

上記レーザーマイクロスコープを用いて観察した画像を、画像解析ソフト「ＷｉｎＲｏｏｆ」によって露出した砥粒の粒径、数などを測定した。測定領域は、切刃の切削ブレードの外周から中心に向かって５０μｍ、切削ブレードの外周に沿って１００μｍの５０００μｍ^２の領域である。

作製した切削ブレードを用いて、化合物半導体であるＧａＡｓウエーハのダイシングを行なった結果を表１に示す。

切削距離が１２５０ｍを超えるまでチッピングおよびクラックが発生しなかったものは評価結果を○、１２５０ｍ未満でチッピングおよびクラックが発生したものは評価結果を×とした。

チッピングおよびクラックが発生しないとは、切削した面に沿った長さが３μｍ以上のチッピングおよびクラックの無い状態のことである。

所定の切削距離である１２５０ｍを越えるまでチッピングおよびクラックが発生しなかった切削ブレードの先端領域の状態は、表面粗さが０．２５〜０．４８μｍの範囲内であ
り、露出した砥粒の平均粒径は１．７５μｍ〜１．７７μｍの範囲内であり、標準偏差は０．４５〜０．５５の範囲内であり、数は１２２１〜１３０３個の範囲内であった。

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 切削ブレード
３０ スピンドルユニット
３６ ブレードマウント
４０ 固定ブラケット
４４ 固定ナット
５０ 切刃
５０ａ 先端領域
５６ リング状切削ブレード
５８ 着脱フランジ
８０ 電着ブレード製造装置
８２ 電着槽
８４ 電解液
８６ ダイヤモンド砥粒（超砥粒）
８８ フッ素系樹脂粒
９０ 電解金属
９２ 電源
９４ 電着層

Claims (1)

1. 被加工物を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被加工物を切削する切削手段とを備えた切削装置で使用する切削ブレードであって、
   前記切削ブレードは、電着砥石からなる切刃を有する円形状であり、前記切削手段に回転可能に支持されており、
   該切刃は、天然または合成ダイヤモンド砥粒および立方晶窒化硼素砥粒からなる群から選ばれた超砥粒と、フッ素系樹脂粒と、前記超砥粒と前記フッ素系樹脂粒を混在して固めたニッケル電着層とから構成されており、
   前記切削ブレードの外周から中心に向かう５０μｍまでの前記切刃の先端領域の表面粗さが０．２５〜０．４８μｍの範囲内であり、
   前記先端領域において、露出する前記超砥粒の平均粒径が１．７５〜１．７７μｍ、標準偏差が０．４５〜０．５５であり、露出する前記超砥粒の数が１２２５〜１３００個であることを特徴とする切削ブレード。

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