JP2015205372A - 切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続的な切削加工の最中に生じる局所的な加工品質の悪化を防ぐこと。【解決手段】本発明の切削方法は、チャックテーブルの被加工物（Ｗ）を切削ブレード（４１）で切削すると共に、切削ブレードが支持されるスピンドル（４２）のモータ（４４）の負荷電流値を検出し、負荷電流値が所定の閾値を超えた場合に製品量産時の加工条件の切削送り速度よりも低速な切削送り速度から、製品量産時の加工条件の切削送り速度に近づくように速度を上昇させながら被加工物をプリカットするように構成した。【選択図】図４

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された被加工物を、切削ブレードによって切削する切削方法に関する。

従来、半導体ウェーハ等の被加工物を切削する切削方法では、高速回転された切削ブレードとチャックテーブルに保持された被加工物が相対的に往復移動されることで被加工物が切削される。切削ブレードは、ダイヤモンド砥粒等を電鋳ボンド等の結合剤で固めて成形されている。切削ブレードを用いた切削加工では、加工中に結合剤が消耗されて切削に寄与した砥粒が脱落し、新たな砥粒がブレードの表面から露呈（自生発刃）することで、切削加工が良好に続けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−０００５８８号公報

ところで、被加工物としては、分割予定ラインにＴＥＧ（Test Element Group）と呼ばれる金属パターンを部分的に配設したものも実用化されている。このようなＴＥＧ付きの被加工物を切削加工する場合等には、切削ブレードの加工面に局所的に目詰まりが生じてしまう可能性がある。このような切削ブレードで被加工物を切削した場合には、被加工物の加工品質が局所的に悪化してしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、連続的な切削加工の最中に生じる局所的な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を目的とする。

本発明の切削方法は、回転可能に支持されたスピンドルと、該スピンドルを回転駆動するモータと、該スピンドルの先端部に装着された切削ブレードとを有する切削手段で、被加工物に切削加工を施す切削方法であって、被加工物をチャックテーブルで保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該チャックテーブルに保持された被加工物に対して該切削ブレードを回転させつつ所定切り込み位置に位置付け、該チャックテーブルと該切削ブレードとを相対的に所定速度で切削送りさせて被加工物に切削加工を施す加工ステップと、該加工ステップを実施中に、該スピンドルの該モータの負荷電流値を検出する検出ステップと、を備え、該加工ステップでは、該モータの負荷電流値が所定の閾値を超えたら、該所定速度よりも低速な速度から該所定速度まで徐々に上昇させて被加工物を切削するプリカットを遂行するプリカットステップを途中で介在させること、を特徴とする。

この構成によれば、切削加工中のスピンドルのモータの負荷電流値によって、切削ブレードの目詰まり等によるスピンドルの負荷が監視される。このため、モータの負荷電流値が所定の閾値を超えると、被加工物の加工品質が悪化し始めると判断されてプリカットが実施される。プリカットでは、切削送りの速度が落とされるため、切削ブレードの水回りが改善されると共に、スピンドルの負荷が低減された状態で切削加工が続けられて自生発刃が促される。その後、切削送りの速度が徐々に上昇されて被加工物が所定速度まで上昇される。このように、切削加工の途中にプリカットが介在されることで、切削ブレードの目詰まり等が解消されて切削能力が回復されるため、被加工物の局所的な加工品質の悪化を防ぐことができる。また、スピンドルのモータの負荷電流値から被加工物の加工品質が監視されるため、カーフチェック等の作業を行うことなく切削加工を継続させることができる。

本発明によれば、スピンドルのモータの負荷電流値を監視して、切削加工中にプリカットを介在させるようにしたことで、連続的な切削加工の最中に生じる局所的な加工品質の悪化を防ぐことができる。

本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。 本実施の形態に係る切削加工と負荷電流値との関係を示す図である。 本実施の形態に係るプリカットモードの設定条件の一例を示す図である。 本実施の形態に係る切削方法の動作説明図である。

以下、添付の図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る切削方法で用いられる切削装置は、図１に示す構成に限定されない。本実施の形態に係る切削方法で用いられる切削装置は、切削加工の途中にプリカットを介在可能な構成であればよく、例えば、一対の切削ブレードを備えた切削装置でもよい。

図１に示すように、切削装置１は、チャックテーブル３上の被加工物Ｗに対して切削手段４の切削ブレード４１を相対移動させることで、被加工物Ｗを個々のチップに分割するように構成されている。被加工物Ｗの表面７１には格子状の分割予定ライン７２（図２参照）が設けられており、分割予定ライン７２によって区画された各領域に各種デバイスＤが形成されている。被加工物Ｗの裏面にはダイシングテープＴが貼着されており、このダイシングテープＴの外周には環状フレームＦが貼着されている。被加工物Ｗは、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態で切削装置１に搬入される。

なお、被加工物Ｗは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア系の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。

切削装置１の基台２上には、チャックテーブル３をＸ軸方向に移動するチャックテーブル移動機構５が設けられている。チャックテーブル移動機構５は、基台２上に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール５１と、一対のガイドレール５１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル５２とを有している。Ｘ軸テーブル５２の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ５３が螺合されている。そして、ボールネジ５３の一端部に連結された駆動モータ５４が回転駆動されることで、チャックテーブル３がガイドレール５１に沿ってＸ軸方向に移動される。

Ｘ軸テーブル５２の上部には、θテーブル５５を介してチャックテーブル３が回転可能に設けられている。チャックテーブル３の上面には、ポーラスセラミックス材により保持面３１が形成されている。保持面３１は、チャックテーブル３内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されており、保持面３１上に生じる負圧によって被加工物Ｗが吸着保持される。チャックテーブル３の周囲には、一対の支持アームを介して４つのクランプ部３２が設けられている。各クランプ部３２がエアアクチュエータ（不図示）により駆動されることで、被加工物Ｗの周囲の環状フレームＦが四方から挟持固定される。

切削装置１の基台２上には、切削手段４をチャックテーブル３の上方でＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する切削手段移動機構６が設けられている。切削手段移動機構６は、基台２上に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール６１と、一対のガイドレール６１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル６２とを有している。Ｙ軸テーブル６２は上面視矩形状に形成されており、このＹ軸テーブル６２のＸ軸方向における一端部には側壁部６５が立設されている。

また、切削手段移動機構６は、側壁部６５の壁面に設置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール６６（１つのみ図示）と、一対のガイドレール６６にスライド可能に設置されたＺ軸テーブル６７とを有している。Ｙ軸テーブル６２、Ｚ軸テーブル６７の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ６３、６８が螺合されている。そして、ボールネジ６３、６８の一端部に連結された駆動モータ６４、６９が回転駆動されることで、切削手段４がガイドレール６１、６６に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

Ｚ軸テーブル６７には、スピンドル４２の先端に切削ブレード４１を装着した切削手段４が設けられている。スピンドル４２は、Ｚ軸テーブル６７からＹ軸方向に延在するスピンドルケース４３内に回転可能に支持されており、スピンドルケース４３の内のモータ４４によって回転駆動される。切削ブレード４１としては、例えば、ダイヤモンド砥粒を電鋳ボンドで固めて円形にした電鋳ブレードが選択される。切削ブレード４１はブレードカバー４５によって周囲が覆われており、ブレードカバー４５には切削部分に向けて切削水を噴射する噴射ノズル４６が設けられている。

スピンドルケース４３には、チャックテーブル３に保持された被加工物Ｗの表面７１を撮像するアライメント用の撮像手段７が設けられており、撮像手段７の撮像画像に基づいて分割予定ライン７２（図２参照）に対して切削ブレード４１がアライメントされる。切削手段４では、複数の噴射ノズル４６から切削部分に切削水が噴射されながら、高速回転された切削ブレード４１によって被加工物Ｗが分割予定ライン７２に沿って切削される。切削手段４には、スピンドル４２のモータ４４に電力を供給する電力供給源４７と、モータ４４の負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段４８とが接続されている。

また、切削装置１には、装置各部を統括制御する制御手段９が設けられている。制御手段９は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。メモリには、切削装置１の製品量産時の加工条件だけでなく、プリカット時の加工条件等も記憶されている。なお、プリカットとは、切削加工の加工品質が安定するまでの間、製品量産時よりも遅い送り速度から加工を開始して、量産時の送り速度まで送り速度を段階的に上げながら加工する方法である。

通常、切削装置１では、カーフチェックによってチッピングの大きさ等の切削溝の状態が定期的にチェックされることで、切削加工の加工品質の悪化が防がれている。しかしながら、定期的なカーフチェックでは、カーフチェックのタイミングでしか切削加工の加工品質の悪化を認識することができない。そこで、本実施の形態では、切削加工中に加工品質が悪化する際にはスピンドル４２のモータ４４の負荷電流値が高くなることに着目して、モータ４４の負荷電流値が所定の閾値を超えた時点で、プリカットモードに移行させるようにしている。

以下、図２及び図３を参照してプリカットモードについて説明する。図２は、本実施の形態に係る切削加工と負荷電流値との関係を示す図である。図３は、本実施の形態に係るプリカットモードの設定条件の一例を示す図である。

図２に示すように、切削加工中には電力供給源４７からスピンドル４２のモータ４４に電力が供給されており、被加工物Ｗの切削加工中のモータ４４で生じる負荷電流値が負荷電流値検出手段４８で検出されている。この場合、目詰まり等によってスピンドル４２（モータ４４）に作用する負荷が大きくなった場合でも、一定電圧下でスピンドル４２を一定トルクで回転させるように負荷電流値が変動するため、この負荷電流値を監視することで切削ブレード４１の切削能力の低下が検出される。制御手段９では、負荷電流値と所定閾値とが比較されており、負荷電流値が所定の閾値を超えた時点でプリカットモードに移行され、チャックテーブル３（図１参照）の駆動モータ５４による送り速度を落とすように制御される。

例えば、図２に示す切削加工では、紙面下側から被加工物Ｗの２列目の分割予定ライン７２の途中の位置Ｐで切削ブレード４１に目詰まり等が生じて、切削加工の途中で負荷電流値が所定の閾値を超えるように上昇する。その後、モータ４４の負荷電流値が閾値付近の高いレベルで変動するため、次の３列目の分割予定ライン７２からプリカットモードで被加工物Ｗの切削加工が実施される。これにより、通常の切削送りの速度（例えば、７０［ｍｍ／ｓ］）から速度が落とされて低速な切削送りの速度（例えば、１０［ｍｍ／ｓ］）で切削加工が続けられ、モータ４４の負荷電流値が所定の閾値以下に低下する。

図３に示すように、プリカットモードは切削送りの速度が６段階に設定されており、１段目から６段目まで１段ずつ段階を上げながら切削加工が行われる。各段階で切削送りの速度と切削加工のライン数（分割予定ライン７２の加工数）が対応付けられており、１段目は１０［ｍｍ／ｓ］で２０ライン、２段目は２０［ｍｍ／ｓ］で１０ライン、３段目は３０［ｍｍ／ｓ］で１０ライン、４段目は４０［ｍｍ／ｓ］で２０ライン、５段目は５０［ｍｍ／ｓ］で２０ライン、６段目は６０［ｍｍ／ｓ］で２０ラインに設定されている。６段目の加工条件で切削加工が終了すると、製品量産時の加工条件に戻されて、通常の７０［ｍｍ／ｓ］の切削送り速度で加工が継続される。

このように、プリカットモードに移行されて切削送りの速度が落とされることで、切削ブレード４１の水回りが良くなって目詰まりが解消され、スピンドル４２（切削ブレード４１）の負荷も軽減される。この状態で切削加工が続けられることで、切削ブレード４１の自生発刃が促されて切削能力が回復される。また、スピンドル４２のモータ４４の負荷電流値が監視されているため、カーフチェックのタイミングだけでなく、切削加工の最中の加工品質の悪化が認識されて切削加工中にプリカットが実施される。このため、連続的な切削加工の最中に生じる局所的な加工品質の悪化が防がれている。

なお、プリカット時の加工条件、負荷電流値の所定の閾値は、適宜設定することが可能であり、製品毎（ＩＤＮｏ毎）、切削ブレード毎に設定してもよい。また、プリカット時の加工条件として切削送りの速度が６段階に設定される構成にしたが、５段階以下に設定されてもよいし、７段階以上に設定されてもよい。

図４を参照して、本実施の形態に係る切削方法の動作について説明する。図４は、本実施の形態に係る切削方法の動作説明図である。なお、図４Ａが保持ステップ、図４Ｂが加工ステップ及び検出ステップ、図４Ｃがプリカットステップをそれぞれ示している。なお、図４では、被加工物に対する切削加工の途中で切削ブレードの加工負荷が高くなる一例を示している。

図４Ａに示すように、保持ステップでは、被加工物ＷがダイシングテープＴを介してチャックテーブル３（図１参照）の保持面３１上に保持される。そして、チャックテーブル３上の被加工物Ｗが切削ブレード４１の下方に位置付けられる。

図４Ｂに示すように、保持ステップが実施された後に加工ステップが実施される。加工ステップでは、切削ブレード４１が被加工物Ｗの外周縁の外側に位置付けられた状態で分割予定ライン７２に対して位置合わせされる。噴射ノズル４６（図１参照）から切削水が噴射されながら、切削ブレード４１が回転されつつ、被加工物Ｗの外側の所定の切り込み位置に切削ブレード４１が降ろされてダイシングテープＴが切り込まれる。切削ブレード４１によってダイシングテープＴが所定深さまで切り込まれると、切削ブレード４１に対してチャックテーブル３（図１参照）がＸ軸方向に相対的に切削送りされる。これにより、被加工物Ｗは切削ブレード４１によって分割予定ライン７２に沿って切削加工される。このとき、切削加工時の加工条件としては製品量産時の加工条件が設定されており、切削ブレード４１の切削送りの速度が所定速度（例えば、７０［ｍｍ／ｓ］）に設定されている。

また、加工ステップの実施中には検出ステップが実施されている。検出ステップでは、負荷電流値検出手段４８によってスピンドル４２のモータ４４の負荷電流値が検出される。負荷電流値検出手段４８の検出結果は制御手段９に出力され、制御手段９においてモータ４４の負荷電流値と所定の閾値とが比較されている。加工ステップにおいてスピンドル４２のモータ４４の負荷電流値が所定の閾値を超えたら、切削ブレード４１の切削能力が低下したと判断されて、加工ステップの途中でプリカットステップが実施される。なお、モータ４４の負荷電流値が所定の閾値を超えるまでは加工ステップが継続される。

図４Ｃに示すように、プリカットステップでは、切削ブレード４１の切削送りの所定速度から、所定速度よりも低速な切削送りの速度（例えば、１０［ｍｍ／ｓ］）に設定変更される。そして、次の分割予定ライン７２から設定変更後の低速の切削送り速度でプリカットが開始される。これにより、切削ブレード４１における加工負荷が低減されて負荷電流値検出手段４８で検出される負荷電流値が所定の閾値以下に低下する。このとき、切削ブレード４１の水回りが改善されて、切削ブレード４１の加工面の目詰まりが切削屑の排出作用によって改善されると共に被加工物Ｗの切削箇所での冷却効果が高められる。この状態で切削加工が継続されることで切削ブレード４１の自生発刃が促進されて、切削ブレード４１が正常なコンディションに近づけられる。

そして、プリカット時の低速な速度から製品量産時の所定速度まで徐々に上昇されながら、残りの分割予定ライン７２についても切削加工される。上記したように、６段階の切削送りの速度で分割予定ライン７２を所定数加工する度に１段ずつ（例えば、１０［ｍｍ／ｓ］単位で）速度が上げられる。切削送りの速度が製品量産時の所定速度に戻る前に被加工物Ｗの分割予定ライン７２が全て切削加工された場合には、新たな被加工物Ｗに対してプリカットが継続される。一方、切削送りの速度が製品量産時の所定速度になると、切削ブレード４１の切削能力が回復された状態でプリカットステップから加工ステップに戻されて切削加工が継続される。

なお、本実施の形態では、負荷電流値が所定の閾値を超えた場合に、次の分割予定ライン７２からプリカットステップを開始する構成にしたが、この構成に限定されない。負荷電流値が所定の閾値を超えた直後からプリカットステップを開始してもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、切削加工中のスピンドル４２のモータ４４の負荷電流値によって、切削ブレード４１の目詰まり等によるスピンドル４２の負荷が監視される。このため、モータ４４の負荷電流値が所定の閾値を超えると、被加工物Ｗの加工品質が悪化し始めると判断されてプリカットが実施される。プリカットでは、切削送りの速度が落とされるため、切削ブレード４１の水回りが改善されると共に、スピンドル４２の負荷が低減した状態で切削加工が続けられて自生発刃が促される。その後、切削送りの速度が徐々に上昇されて被加工物Ｗが所定速度まで上昇される。このように、切削加工の途中にプリカットが介在されることで、切削ブレード４１の目詰まり等が解消されて切削能力が回復され、被加工物Ｗの局所的な加工品質の悪化が防がれる。また、スピンドル４２のモータ４４の負荷電流値から被加工物Ｗの加工品質が監視されるため、カーフチェック等の作業を行うことなく切削加工を継続させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。

例えば、上記した本実施の形態では、切削ブレード４１に対してチャックテーブル３を移動させて切削送りする構成にしたが、この構成に限定されない。チャックテーブル３と切削ブレード４１とを相対的に移動させて切削送りする構成であればよく、例えば、チャックテーブル３に対して切削ブレード４１を移動させて切削送りする構成にしてもよい。

また、上記した本実施の形態では、加工ステップの実施中に検出ステップが実施される構成にしたが、加工ステップの実施中に常に検出ステップが実施されている構成に限定されない。加工ステップの実施中に定期的に検出ステップが実施されてもよい。

また、上記した本実施の形態では、スピンドル４２のモータ４４の負荷電流値が所定の閾値を超えた場合に、６段階の切削送りの速度のうち一番低速な速度から徐々に速度を上昇させてプリカットする構成にしたが、この構成に限定されない。プリカットの初期速度は、被加工物Ｗの材質等に応じて適宜変更が可能である。

以上説明したように、本発明は、連続的な切削加工の最中に生じる局所的な加工品質の悪化を防ぐことができるという効果を有し、特に、ＴＥＧ付きの被加工物の切削加工する切削方法に有用である。

１ 切削装置
３ チャックテーブル
４ 切削手段
９ 制御手段
４１ 切削ブレード
４２ スピンドル
４４ モータ
４７ 電力供給源
４８ 負荷電流値検出手段
Ｗ 被加工物

Claims (1)

1. 回転可能に支持されたスピンドルと、該スピンドルを回転駆動するモータと、該スピンドルの先端部に装着された切削ブレードとを有する切削手段で、被加工物に切削加工を施す切削方法であって、
   被加工物をチャックテーブルで保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、該チャックテーブルに保持された被加工物に対して該切削ブレードを回転させつつ所定切り込み位置に位置付け、該チャックテーブルと該切削ブレードとを相対的に所定速度で切削送りさせて被加工物に切削加工を施す加工ステップと、
   該加工ステップを実施中に、該スピンドルの該モータの負荷電流値を検出する検出ステップと、を備え、
   該加工ステップでは、該モータの負荷電流値が所定の閾値を超えたら、該所定速度よりも低速な速度から該所定速度まで徐々に上昇させて被加工物を切削するプリカットを遂行するプリカットステップを途中で介在させること、を特徴とする切削方法。

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