JP2018130812A - 切削ブレード及び切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被加工物を切削する切削ブレードにおいて、加工効率を上げつつ、かつ、チッピングの発生等を抑制しながら被加工物を切削することができるようにする。【解決手段】超砥粒601aを含む切り刃601を備え、さらに、切り刃601にシリコーン系の有機材料からなるフィラー601bを含む電鋳切削ブレード60である。【選択図】図7

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削する切削ブレード及び切削装置に関する。
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成された半導体ウエーハ等の被加工物は、回転可能な切削ブレード(例えば、特許文献1参照)を備えた切削装置によって個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。このような切削装置においては、切削ブレードを高速で回転させつつ、切削ブレードをチャックテーブルで保持されている被加工物に切り込ませ、チャックテーブルを切削送りすることにより被加工物を分割予定ラインに沿って切断する。
特開2009−119559号公報
しかし、切削ブレードにより切削される被加工物が、例えばSiC(炭化ケイ素)やサファイア等の硬質脆性材料で構成されたウエーハである場合、切削ブレードの回転数や被加工物の切削送り速度を速める、すなわち被加工物の加工速度を上げて切削を行っていくと、分割し作製されたデバイスチップのエッジ等に許容値以上の大きさを有するチッピングが発生したり、切削ブレードが装着されたスピンドルの負荷電流値の上昇によるダイシングテープの焼けが発生したりするため、分割後のデバイスチップの加工品質が低下することを避けることができない。そこで、従来においては、被加工物の加工速度を抑えて加工を行っていく必要があり、その結果として、加工効率が悪くなるという問題があった。
よって、被加工物を切削する切削ブレードにおいては、加工効率を上げつつ、かつ、チッピングの発生等を抑制しながら被加工物を切削することができるようにするという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、超砥粒を含む切り刃を備える電鋳切削ブレードであって、該切り刃はシリコーン系の有機材料からなるフィラーを含む電鋳切削ブレードである。
前記シリコーン系の有機材料からなるフィラーの含有率が前記切り刃の全体に対して5vol%以上40vol%未満であると好ましい。
前記シリコーン系の有機材料からなるフィラーの粒径が1μm以上10μm以下であると好ましい。
また、上記課題を解決するための本発明は、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ブレードが回転可能に装着された切削手段と、を備えた切削装置であって、該切削ブレードが、前記電鋳切削ブレードである切削装置である。
本発明に係る電鋳切削ブレードにおいては、切り刃がシリコーン系の有機材料からなるフィラーを含むことから、電鋳切削ブレードで加工速度を上げて被加工物を切削しても、従来の切削ブレードに比べて、被加工物上にチッピングが発生してしまうことを抑制することができる。本発明に係る電鋳切削ブレードがこのような効果を生み出すことができる理由は、本願の発明者が発見した以下の要因によるものと考えられる。
被加工物上のチッピング発生の抑制に寄与する要因とは、シリコーン系の有機材料のフィラーが電鋳切削ブレードの切り刃に分散して含まれていることで、ブレード表面の切削水の保水力を上げることができ得るというものである。すなわち、切削加工中においては、電鋳切削ブレードと被加工物との接触部位に対して切削水を供給することで、接触部位の冷却及び発生する切削屑の除去を行うが、ブレード表面の切削水の保水力を上げ電鋳切削ブレードと被加工物との接触部位及びその周囲の水回りをよくすることで、切削屑が水膜状となった切削水と一体的に流れて排出されやすくなったり、接触部位により多くの切削水が流れながら入り込み切削ブレードをより効率よく冷却するようになったりする。
切削装置の一例を示す斜視図である。 マウントフランジをスピンドルに固定する様子を示す斜視図である。 電鋳切削ブレードをマウントフランジを介してスピンドルに固定する様子を示す斜視図である。 電鋳切削ブレードがマウントフランジを介してスピンドルに固定された状態を示す斜視図である。 電鋳切削ブレードを備える切削手段の分解斜視図である。 電鋳切削ブレードを備える切削手段の外観を示す斜視図である。 電鋳切削ブレード製造装置の概略を示す縦断面図である。 基台上に形成された電鋳切削ブレードの断面図である。 基台上から剥離された電鋳切削ブレードの断面図である。 実施例1及び比較例1の電鋳切削ブレードを使用した場合における、被加工物の切削送り速度と被加工物の表面に発生したチッピングの大きさの最大値との関係を示す折れ線グラフである。 実施例2及び比較例2の電鋳切削ブレードを使用した場合における、被加工物の切削送り速度と被加工物の表面に発生したチッピングの大きさの最大値との関係を示す折れ線グラフである。 実施例2の電鋳切削ブレードにより被加工物を分割予定ラインに沿って切削していった際の、電鋳切削ブレードの総切削距離と被加工物の表面に発生したチッピングの大きさの最大値との関係を示す折れ線グラフである。 実施例2の電鋳切削ブレードにより被加工物を分割予定ラインに沿って切削していった際の、電鋳切削ブレードの総切削距離と電鋳切削ブレードが装着されたスピンドルの負荷電流値との関係を示すグラフである。
図1に示す切削装置1は、チャックテーブル30に保持された被加工物Wに対して切削手段6によって切削加工を施す装置である。チャックテーブル30は図示しない切削送り手段によってX軸方向へ移動可能となっている。また、切削手段6は、図示しない割り出し送り手段によってY軸方向へ移動可能となっており、図示しない切り込み送り手段によってZ軸方向に移動可能となっている。
切削装置1の前面側(−Y方向側)には、Z軸方向に往復移動する昇降機構10上に設置されたウエーハカセット11が備えられている。ウエーハカセット11は、環状フレームFによって支持された被加工物Wを複数枚収容している。ウエーハカセット11の後方(+Y方向側)には、ウエーハカセット11から被加工物Wの搬出入を行う搬出入手段12が配設されている。ウエーハカセット11と搬出入手段12との間には、搬出入対象の被加工物Wが一時的に載置される仮置き領域13が設けられており、仮置き領域13には、被加工物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13の近傍には、チャックテーブル30と仮置き領域13との間で、被加工物Wを搬送する第一の搬送手段15aが配設されている。第一の搬送手段15aにより吸着された被加工物Wは、仮置き領域13からチャックテーブル30に搬送される。
第一の搬送手段15aの近傍には、切削加工後の被加工物Wを洗浄する洗浄手段16が配設されている。また、洗浄手段16の上方には、チャックテーブル30から洗浄手段16へと、切削加工後の被加工物Wを吸着し搬送する第二の搬送手段15bが配設されている。
図1に示すチャックテーブル30は、例えば、その外形が円形状であり、被加工物Wを吸着する吸着部300と、吸着部300を支持する枠体301とを備える。吸着部300は図示しない吸引源に連通し、吸着部300の露出面である保持面300a上で被加工物Wを吸引保持する。チャックテーブル30は、カバー31によって周囲から囲まれ、図示しない回転手段により回転可能に支持されている。また、チャックテーブル30の周囲には、環状フレームFを固定する固定クランプ32が例えば4つ均等に配設されている。
チャックテーブル30は、被加工物Wの着脱が行われる領域である着脱領域E1と、切削手段6による被加工物Wの切削が行われる領域である切削領域E2との間を、カバー31の下に配設された図示しない切削送り手段によりX軸方向に往復移動可能となっており、チャックテーブル30の移動経路の上方には被加工物Wの切削すべき分割予定ラインSを検出するアライメント手段17が配設されている。アライメント手段17は、被加工物Wの表面Waを撮像する撮像手段170を備えており、撮像手段170により取得した画像に基づき切削すべき分割予定ラインSを検出することができる。また、アライメント手段17の近傍には、切削領域E2内で、チャックテーブル30に保持された被加工物Wに対して切削加工を施す切削手段6が配設されている。切削手段6はアライメント手段17と一体となって構成されており、両者は連動してY軸方向及びZ軸方向へと移動する。また、アライメント手段17は、撮像手段170によって撮像された画像を表示する表示手段171を具備している。
図1に示す切削手段6は、例えば、電鋳切削ブレード60を回転可能に支持するスピンドル621を備えるスピンドルユニット62と、スピンドル621に装着される電鋳切削ブレード60と、電鋳切削ブレード60をカバーするブレードカバー64と、電鋳切削ブレード60に切削水を供給する切削水供給ノズル67と、を少なくとも備えている。
図2に示すように、スピンドルユニット62のスピンドルハウジング620中には、Y軸方向の軸心を備え図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル621が回転可能に収容されている。スピンドル621は−Y方向側の先端に向かって縮径するテーパー部621a及び先端小径部621bを有しており、先端小径部621bの側面には雄ねじ621cが形成されている。
スピンドル621に着脱可能に装着される図2に示すマウントフランジ622は、固定フランジ部622aと、固定フランジ部622aよりも小径に形成され固定フランジ部622aから厚み方向(Y軸方向)に突出するボス部622bとを備えており、ボス部622bの側面には雄ねじ622cが形成されている。マウントフランジ622の中心には、装着孔622dが厚み方向に向かって貫通形成されている。マウントフランジ622の装着孔622dにスピンドル621をテーパー部621aまで挿入して、ボス部622b内から先端小径部621bを突出させ、ナット623を雄ねじ621cに螺合させて締め付けることにより、マウントフランジ622がスピンドル621の先端部に取り付けられた状態になる。
図3に示す電鋳切削ブレード60は、例えば、外形が環状のワッシャー型のハブレスブレードであり、中央に形成された装着孔600と、切り刃601とを備える。
図3に示すように、電鋳切削ブレード60の装着孔600にマウントフランジ622のボス部622bを挿入し、さらに着脱フランジ625をボス部622bに挿入して、次いで固定ナット624をボス部622bの雄ねじ622cに螺合させて締め付けることにより、図4に示すように、電鋳切削ブレード60が、着脱フランジ625とマウントフランジ622(図4には不図示)とによりY軸方向両側から挟まれてスピンドル621に装着される。そして、図示しないモータによりスピンドル621が回転駆動されることに伴って、電鋳切削ブレード60も高速回転する。
図5、6に示すように、電鋳切削ブレード60をカバーするブレードカバー64は、スピンドルユニット62のスピンドルハウジング620上に固定されるベース部640と、ベース部640に取り付けられるブレード検出ブロック641と、ベース部640に取り付けられる着脱カバー642とを備えている。ベース部640はスピンドルユニット62のスピンドルハウジング620上に固定されており、電鋳切削ブレード60を+Z方向から跨ぐようにカバーしている。また、図5に示すように、ブレード検出ブロック641は、ブレード検出ブロック641の上面に設けられた挿通孔穴641aにネジ641bを通してベース部640の上面に設けられたネジ穴640aに螺合させることにより、ベース部640に対して+Z方向から取り付けられる。ブレード検出ブロック641には、発光素子及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、調整ネジ641cによりブレードセンサのZ軸方向の位置を調整できる。そして、このブレードセンサにより電鋳切削ブレード60の切り刃601の状態を検出することができる。
着脱カバー642は、着脱カバー642の側面に設けられた挿通孔642aにネジ642bを通してベース部640のY軸方向側面に設けられたネジ穴640bに螺合させることにより、ベース部640に対して−Y方向から取り付けられる。
ブレードカバー64には、被加工物Wに対して電鋳切削ブレード60が接触する加工点に切削水を供給する切削水供給ノズル67が上下動可能に取り付けられている。例えば、L字型に形成された切削水供給ノズル67は、電鋳切削ブレード60をY軸方向両側から挟むように2本配設されており、電鋳切削ブレード60の側面に向く噴射口を備えており、図示しない切削水供給源に連通している。
電鋳切削ブレード60は、図7に示すような電鋳切削ブレード製造装置8を使用して製造することができる。電鋳切削ブレード製造装置8の液槽82内には、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、又はスルファミン酸ニッケル等の電解液(ニッケルメッキ液)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601aを混入させておく。また、シリコーン系の有機材料(ポリオルガノシルセスキオキサン)のフィラー601bを、所定の界面活性剤溶液中に混入し、この界面活性剤溶液中で分散させ、フィラー601bが分散した状態の界面活性剤溶液を液槽82内の電解液84中に混入し、電解液84を攪拌する。
次いで、電着により電鋳切削ブレードが形成される基台80とニッケル等の電解金属81とを電解液84に浸漬させる。基台80は、例えば、ステンレスやアルミニウム等の金属材料で円盤状に形成されており、その表面には、所望の電鋳切削ブレードの形状に対応したマスク80aが形成されている。なお、本実施形態では、図6に示す円環状のハブレスタイプの電鋳切削ブレード60を形成できるようなマスク80aが形成される。
基台80は、スイッチ85を介して直流電源86のマイナス端子(負極)に接続される。一方、電解金属81は、直流電源86のプラス端子(正極)に接続される。ただし、スイッチ85は、電解金属81と直流電源86との間に配置されても良い。
モータ等の回転駆動源87でファン88を回転させて電解液84を攪拌しながら、基台80を陰極、電解金属81を陽極としてスイッチ85を入れて電解液84に直流電流を流し、電解液84中に混在するダイヤモンド砥粒601a及びフィラー601bを沈降させ、マスク80aで覆われていない基台80の表面にダイヤモンド砥粒601a、フィラー601b及びメッキ層(電鋳層)を堆積させていく。これによって、図7において一部を拡大して示すように、ニッケルを含む電鋳層601c中にダイヤモンド砥粒601a及びフィラー601bが概ね均一に分散された切り刃601を形成できる。この切り刃601を所定の厚さに至るまで形成させた後、電解液84から図8に示すように基台80を取り出す。
次いで、図9に示すように、基台80から電鋳切削ブレード60を剥離させる。さらに、電鋳切削ブレード60の装着孔600の内径及び切り刃601の外径を、研削装置等で所望の正確な大きさとなるように加工することで、ワッシャータイプの図3、図9に示す電鋳切削ブレード60が完成する。
以下に、図1に示す被加工物Wを切削装置1に備えられた切削ブレード60により切削する場合の切削装置1の動作について説明する。
図1に示す切削装置1によって切削される被加工物Wは、例えば光デバイスウエーハであり、SiCからなる基板(例えば、厚みが250μm)によって構成されている。被加工物Wの表面Wa上には、分割予定ラインSによって区画された格子状の領域にLEDやLDとなる光デバイスDが形成されている。そして、被加工物Wの裏面WbはダイシングテープTの貼着面に貼着され、ダイシングテープTの外周部は環状フレームFに貼着されている。これにより、切削対象である被加工物WはダイシングテープTを介して環状フレームFに支持された状態になっており、環状フレームFを用いた被加工物Wのハンドリングが可能な状態になっている。
まず、搬出入手段12により、一枚の被加工物Wが、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、ウエーハカセット11から仮置き領域13に搬出される。そして、仮置き領域13において、位置合わせ手段14により被加工物Wが所定の位置に位置決めされた後、第一の搬送手段15aが被加工物Wを吸着して仮置き領域13からチャックテーブル30の保持面300aへと被加工物Wを移動させる。次いで、環状フレームFが固定クランプ32によって固定され、被加工物Wも保持面300a上で吸引されることで、チャックテーブル30により被加工物Wが保持される。
図示しない切削送り手段により、チャックテーブル30に保持された被加工物Wが−X方向に送られるとともに、撮像手段170によって被加工物Wの表面Waが撮像されて切削すべき分割予定ラインSの位置が検出される。分割予定ラインSが検出されるのに伴って、切削手段6が図示しない割り出し送り手段によってY軸方向に駆動され、切削すべき分割予定ラインSと電鋳切削ブレード60とのY軸方向における位置合わせがなされる。
電鋳切削ブレード60と検出した分割予定ラインSとのY軸方向の位置合わせが図示しない割り出し送り手段によって行われた後、図示しない切削送り手段が被加工物Wを保持するチャックテーブル30をさらに所定の切削送り速度で−X方向に送り出す。また、図示しない切り込み送り手段が切削手段6を−Z方向に降下させていき、電鋳切削ブレード60の最下端が被加工物Wを切り抜け、ダイシングテープTに例えば30μm切り込む高さ位置に到るように、電鋳切削ブレード60が位置付けられる。図示しないモータがスピンドル621を高速回転させ、スピンドル621に固定された電鋳切削ブレード60がスピンドル621の回転に伴って高速回転をしながら被加工物Wに切込み、分割予定ラインSを切削していく。また、切削加工中においては、電鋳切削ブレード60の切り刃601と被加工物Wの分割予定ラインSとの接触部位に対して、切削水供給ノズル67から切削水を供給して接触部位の冷却及び洗浄を行う。
電鋳切削ブレード60が一本目の分割予定ラインSを切削し終えるX軸方向の所定の位置まで被加工物Wが−X方向に進行すると、図示しない切削送り手段による被加工物Wの切削送りを一度停止させ、図示しない切込み送り手段が電鋳切削ブレード60を被加工物Wから離間させ、次いで、図示しない切削送り手段がチャックテーブル30を+X方向へ送り出して元の位置に戻す。そして、隣り合う分割予定ラインSの間隔ずつ電鋳切削ブレード60をY軸方向に割り出し送りしながら順次同様の切削を行うことにより、同方向の全ての分割予定ラインSを切削する。さらに、チャックテーブル30を図示しない回転手段によって90度回転させてから同様の切削を行うと、全ての分割予定ラインSが縦横に全てカットされる。
(電鋳切削ブレードの実施例1)
図6に示す切り刃601として、図7に示す超砥粒である粒径♯1700のダイヤモンド砥粒601a及びシリコーン系の有機材料(ポリオルガノシルセスキオキサン)のフィラー601b(平均粒径は5μm)をニッケルメッキの電鋳層601cで固定し、フィラー601bの切り刃601の全体に対する含有率を35vol%とし、ダイヤモンド砥粒601aの切り刃601の全体に対する含有率を7.5vol%とした電鋳切削ブレード(以下、「実施例1の電鋳切削ブレード」という。)を製造した。
実施例1の電鋳切削ブレードを用い、一本の分割予定ラインSを切削するごとにチャックテーブル30の切削送り速度を1mm/秒ずつ速めていき、切削水を実施例1の電鋳切削ブレードと被加工物Wとの接触部位に供給しながら、被加工物Wに対する切削加工を行った。なお、実施例1の電鋳切削ブレードの切り刃を加工途中のドレスをせずに切削加工を行い、実施例1の電鋳切削ブレードの被加工物Wに対する切込み深さは、実施例1の電鋳切削ブレードの切り刃の最下端が被加工物Wを切り抜け、ダイシングテープTに30μm切り込む深さとした。実施例1の電鋳切削ブレードの回転速度は、約14000rpmとし、また、一本目の分割予定ラインSを切削する際のチャックテーブル30の切削送り速度は1mm/秒とした。図10において丸点及び実線で示している折れ線グラフQ1aは、実施例1の電鋳切削ブレードによる切削加工における被加工物Wの切削送り速度と被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)との関係を示す。折れ線グラフQ1aは、実施例1の電鋳切削ブレードによって10本目の分割予定ラインSを切削し被加工物Wを切断した時点、すなわち、チャックテーブル30の切削送り速度を10mm/秒とした時点までを示している。
グラフQ1aが示すように、被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)は、概ね約5μm〜約7μmの範囲に留まっている。すなわち、実施例1の電鋳切削ブレードは、チャックテーブル30の切削送り速度を速めて被加工物Wに対する加工速度を上げて切削加工を行っても、許容値以上の大きさを有するチッピングを被加工物Wの表面Waに発生させることがないことが確認された。
(電鋳切削ブレードの比較例1)
比較例として、切り刃中にシリコーン系の有機材料からなるフィラーが含まれていないが、それ以外の構成は実施例1の電鋳切削ブレードと同様のもの(以下、「比較例1の電鋳切削ブレード」という。)を使用し、実施例1の電鋳切削ブレードによる切削加工と同様の条件にて切削加工を行った。図10において、四角点及び破線で示している折れ線グラフQ1bは、比較例1の電鋳切削ブレードを用いて被加工物Wを切削加工した場合における切削送り速度と被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)との関係を示す。比較例1の電鋳切削ブレードを用いて切削加工を行った場合においては、被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)が、切削送り速度の上昇に伴って上昇しており、実施例1の電鋳切削ブレードを用いた場合よりも大きな許容できない大きさを有するチッピングを被加工物Wの表面Waに発生させたことが確認された。
(電鋳切削ブレードの実施例2)
切り刃601として、図7に示す超砥粒である粒径♯1700のダイヤモンド砥粒601a及びシリコーン系の有機材料(ポリオルガノシルセスキオキサン)のフィラー601b(平均粒径は5μm)をニッケルメッキの電鋳層601cで固定し、フィラー601bの切り刃601の全体に対する含有率を23vol%とし、ダイヤモンド砥粒601aの切り刃601の全体に対する含有率を15vol%とした電鋳切削ブレード(以下、「実施例2の電鋳切削ブレード」という。)を製造した。
実施例2の電鋳切削ブレードにより、一本の分割予定ラインSを切削するごとにチャックテーブル30の切削送り速度を1mm/秒ずつ速めていき、切削水を実施例2の電鋳切削ブレードと被加工物Wとの接触部位に供給しながら、被加工物Wに対する切削加工を行った。なお、実施例2の電鋳切削ブレードの切り刃を加工途中のドレスをせずに切削加工を行っており、実施例2の電鋳切削ブレードの被加工物Wに対する切込み深さは、実施例2の電鋳切削ブレードの切り刃の最下端が被加工物Wを切り抜け、ダイシングテープTに30μm切り込む深さとした。実施例2の電鋳切削ブレードの回転速度は、約14000rpmとし、また、一本目の分割予定ラインSを切削する際のチャックテーブル30の切削送り速度は1mm/秒とした。図11において丸点及び実線で示している折れ線グラフQ2aは、実施例2の電鋳切削ブレードによる切削加工における、被加工物Wの切削送り速度と被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)との関係を示す。折れ線グラフQ2aは、実施例2の電鋳切削ブレードによって10本目の分割予定ラインSを切削し被加工物Wを切断した時点、すなわち、チャックテーブル30の切削送り速度を10mm/秒とした時点までを示している。
グラフQ2aが示すように、被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)は、約7μm〜約10μmの範囲で緩やかに推移した。すなわち、実施例2の電鋳切削ブレードは、被加工物Wに対する加工速度を上げて切削加工を行っても、許容値以上の大きさを有するチッピングを被加工物Wの表面Waに発生させることがないことが確認された。
(電鋳切削ブレードの比較例2)
比較例として、切り刃中にシリコーン系の有機材料からなるフィラーが含まれていないが、それ以外の構成は実施例2の電鋳切削ブレードと同様のもの(以下、「比較例2の電鋳切削ブレード」という。)を使用し、実施例2の電鋳切削ブレードによる切削加工と同様の条件にて切削加工を行った。図11において四角点及び点線で示している折れ線グラフQ2bは、比較例2の電鋳切削ブレードを用いて切削加工を行った場合における被加工物Wの切削送り速度と被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)との関係を示す。
グラフQ2bが示すように、被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)は、切削送り速度の上昇に伴って約10.0μmから約20.0μmの間で大きく変化し安定せず、実施例2の電鋳切削ブレードを用いた場合よりも大きな許容できない大きさを有するチッピングが被加工物Wの表面Waに発生したことが確認された。
(実施例2の電鋳切削ブレードを用いて切削加工を行った場合における総切削距離とチッピングの大きさとの関係)
また、被加工物Wの各分割予定ラインSを切削する際のチャックテーブル30の切削送り速度は一定とし、実施例2の電鋳切削ブレードの被加工物Wに対する切込み深さは、実施例2の電鋳切削ブレードの切り刃の最下端が被加工物Wを切り抜け、ダイシングテープTに30μm切り込む深さとして、実施例2の電鋳切削ブレードによる切削加工を行った。実施例2の電鋳切削ブレードの回転速度は、約14000rpmとした。図12のひし形点及び点線で示している折れ線グラフQ3は、実施例2の電鋳切削ブレードにより被加工物Wを分割予定ラインSに沿って切削していった際における、総切削距離(単位はmmであり、図12における横軸)と被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(単位はμmであり、図12における縦軸)との関係を示す。また、図13のひし形点及び点線で示している折れ線グラフQ4は、実施例2の電鋳切削ブレードにより、被加工物Wを分割予定ラインSに沿って切削していった際における、総切削距離(単位はmmであり、図13における横軸)と実施例2の電鋳切削ブレードが装着されたスピンドル621の負荷電流値(単位はAであり、図13における縦軸)との関係を示す。
図12の折れ線グラフQ3が示すように、隣り合う分割予定ラインSを順次同様に切削をしていき、実施例2の電鋳切削ブレードにより切削し切断した分割予定ラインSの本数が増加する、すなわち、実施例2の電鋳切削ブレードにより被加工物Wを切削した総切削距離が増加していっても、被加工物Wの表面Waに発生したチッピングの大きさの最大値(μm)は、約7μm〜約12μmの範囲内で緩やかに推移した。すなわち、実施例2の電鋳切削ブレードは、被加工物Wに対する総切削距離が増加しても、許容値以上の大きさを有するチッピングを被加工物Wの表面Waに発生させることがないことが確認された。
(実施例2の電鋳切削ブレードを用いて切削加工を行った場合における総切削距離とスピンドルの負荷電流との関係)
図13の折れ線グラフQ4が示すように、隣り合う分割予定ラインSを順次同様に切削をしていき、実施例2の電鋳切削ブレードにより切削し切断した分割予定ラインSの本数が増加する、すなわち、実施例2の電鋳切削ブレードにより被加工物Wを切削した総切削距離が増加していっても、スピンドル621の負荷電流値は、約0.36Aから約0.41Aの間で緩やかに上昇及び下降するグラフを描いており、スピンドル621の負荷電流値が許容値を超えて上昇し続けることがないことが確認された。
実施例1の電鋳切削ブレード及び実施例2の電鋳切削ブレードにおいては、切り刃がシリコーン系の有機材料からなるフィラー601bを含むことから、加工速度を上げて被加工物Wを切削しても、図10の各グラフ又は図11の各グラフに示すように、比較例1の電鋳切削ブレードや比較例2の電鋳切削ブレードに比べて、被加工物W上に許容値以上のチッピングを発生させてしまうことを抑制することができる。また、図12の折れ線グラフQ3が示すように、実施例2の電鋳切削ブレードは、被加工物Wに対する切削距離が積算されていっても、許容値以上の大きさを有するチッピングを被加工物Wの表面Waに発生させることがない。実施例1の電鋳切削ブレード及び実施例2の電鋳切削ブレードがこのような効果を生み出すことができる理由は、本願の発明者が発見した以下の要因によるものと考えられる。
考えられる要因とは、シリコーン系の有機材料のフィラー601bが実施例1及び2の電鋳切削ブレードの切り刃に分散して含まれていることで、ブレード表面の切削水の保水力を上げることができるというものである。すなわち、ブレード表面の切削水の保水力が上がり、電鋳切削ブレードと被加工物Wとの接触部位及びその周囲の水回りがよくなることで、切削屑が水膜状となった切削水と一体的に流れて効率よく排出され、また、接触部位により多くの切削水が流れながら入り込み電鋳切削ブレードを効率よく冷却したと考えられる。その結果、例えば、図10のグラフQ1aに示すように、被加工物W上のチッピング発生の抑制に寄与したものと考えられる。
また、図13の折れ線グラフQ4に示すように、実施例2の電鋳切削ブレードは、被加工物Wに対する切削距離が積算されて増加していっても、スピンドル621の負荷電流値が許容値を超えて上昇し続けることがないため、実施例2の電鋳切削ブレードがスピンドル621の負荷電流値の異常上昇により破損したり、実施例2の電鋳切削ブレードと被加工物Wとの間に生じた火花により被加工物Wの損傷が発生したりする等の切削加工の不安定化を抑制することができる。
電鋳切削ブレードの切り刃に含まれるフィラー601bの切り刃の全体に対する含有率については、実施例1の電鋳切削ブレードや実施例2の電鋳切削ブレードのように5vol%以上40vol%未満であると好ましく、10vol%以上30vol%以下であるとより好ましい。フィラー601bの切り刃の全体に対する含有率が高すぎる(例えば、50vol%)と、切削加工により古いダイヤモンド砥粒601aが脱粒して新たなダイヤモンド砥粒601aがブレード表面に表出する自生発刃とは無関係の脱粒が起きてしまい、その結果、電鋳切削ブレードの切削力が低下してしまうが、フィラー601bの切り刃の全体に対する含有率が5vol%以上40vol%未満であれば、このような事態が生じにくくなる。
また、本発明に係る切削装置1は、切削手段6が、切り刃601にフィラー601bが分散して含まれる電鋳切削ブレードを備えていることから、被加工物W上に許容値以上のチッピングを発生させず、かつ、スピンドル621の負荷電流値の上昇による切削加工の不安定化も招かず、複数枚の被加工物Wに対して切削加工を施していくことができる。
なお、本発明に係る電鋳切削ブレードは上記実施例1の電鋳切削ブレード及び実施例2の電鋳切削ブレードに限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている切削装置1の構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
例えば、被加工物Wの形状は特に限定されるものではなく、また、被加工物Wの種類はSiCで構成される光デバイスウエーハに限定されるものではない。被加工物Wは、Si半導体ウエーハであってもよく、また、低誘電率絶縁体と銅やアルミニウム等の金属箔とが絡みあうように積層されたLow−k膜が被加工物Wの表面Waに積層されているウエーハ等であってもよい。
例えば、本発明に係る電鋳切削ブレードは、実施例1の基台を備えない環状のワッシャー型(ハブレスタイプ)の電鋳切削ブレードに限定されるものではなく、アルミニウム等からなる基台から径方向外側に向かって切り刃が突出するように形成されたハブタイプの電鋳切削ブレードであってもよい。
例えば、本発明に係る電鋳切削ブレードの切り刃に含まれるダイヤモンド砥粒の粒径は、実施例1の電鋳切削ブレードや実施例2の電鋳切削ブレードのように、♯360〜♯4000の範囲内であると好ましい。また、電鋳切削ブレードに含まれる超砥粒はダイヤモンド砥粒ではなく、超砥粒であるCBN砥粒(Cubic Boron Nitride)であってもよい。また、ダイヤモンド砥粒の含有率は、切り刃の全体に対して3.75vol%以上22.5vol%以下であると好ましく、7.5vol%以上22.5vol%以下であるとより好ましい。すなわち、実施例1,2の電鋳切削ブレードのように、ダイヤモンド砥粒601aの含有率が、切り刃601の全体に対して7.5vol%以上22.5vol%以下であると、電鋳切削ブレードの切削力を十分に保つことができる。
例えば、本発明に係る電鋳切削ブレードのフィラー601bの粒径は、実施例1の電鋳切削ブレードや実施例2の電鋳切削ブレードのように5μmに限定されるものではなく、1μm以上10μm以下であればよい。また、ポリオルガノシルセスキオキサンのフィラー601bの代わりに、例えば、シリコーン系の有機材料であるポリジメチルシロキサン(ジメチコン)、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリシラザン、ポリカルボシラン、メチルビニルシリコーンゴム、ビニルフェニルシリコーンゴム、メチルビニルフェニルシリコーンゴムをフィラーとして用いてもよい。
例えば、本発明に係る電鋳切削ブレードの電鋳層601cの硬度(HV)は、例えば、450HV以上であると好ましい。電鋳切削ブレード60の電鋳層601cの硬度が450HV以上であれば、電鋳切削ブレードが切削加工中に曲がってしまう可能性が低くなるため、切削加工中に電鋳切削ブレードが被加工物W上を蛇行することを防止することができる。
1:切削装置 10:昇降機構 11:ウエーハカセット 12:搬出入手段
13:仮置き領域 14:位置合わせ手段 15a:第一の搬送手段
15b:第二の搬送手段 16:洗浄手段
17:アライメント手段 170:撮像手段 171:表示手段
30:チャックテーブル 300:吸着部 300a:保持面 301:枠体
31:カバー 32:固定クランプ
E1:着脱領域 E2:切削領域
6:切削手段
60:電鋳切削ブレード 600:装着孔 601:切り刃
601a:ダイヤモンド砥粒
601b:シリコーン系の有機材料からなるフィラー 601c:電鋳層
62:スピンドルユニット
620:スピンドルハウジング 621:スピンドル 621a:テーパー部
621b:先端小径部 621c:雄ねじ
622:マウントフランジ 622a:固定フランジ部 622b:ボス部
622c:雄ねじ 622d:装着孔 623:ナット 624:固定ナット 625:着脱フランジ
64:ブレードカバー
640:ベース部 640a、640b:ネジ穴
641:ブレード検出ブロック 641a:挿通孔 641b:ネジ
641c:調整ネジ
642:着脱カバー 642a:挿通孔 642b:ネジ
67:切削水供給ノズル
8:電鋳切削ブレード製造装置 80:基台 80a:マスク 81:電解金属 82:液槽 84:電解液 85:スイッチ 86:直流電源 87:回転駆動源 88:ファン
W:被加工物 Wa:被加工物の表面 Wb:被加工物の裏面 S:分割予定ライン D:デバイス F:環状フレーム T:ダイシングテープ

Claims (4)

  1. 超砥粒を含む切り刃を備える電鋳切削ブレードであって、
    該切り刃はシリコーン系の有機材料からなるフィラーを含む電鋳切削ブレード。
  2. 前記シリコーン系の有機材料からなるフィラーの含有率が前記切り刃の全体に対して5vol%以上40vol%未満である請求項1に記載の電鋳切削ブレード。
  3. 前記シリコーン系の有機材料からなるフィラーの粒径が1μm以上10μm以下である請求項1又は2のいずれか1項に記載の電鋳切削ブレード。
  4. 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ブレードが回転可能に装着された切削手段と、を備えた切削装置であって、
    該切削ブレードが、請求項1、2又は3のいずれか1項に記載の電鋳切削ブレードである切削装置。
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