JP2019042886A - 加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】難削材等で形成される被加工物を加工する場合において、加工砥石の摩耗を抑えるとともに円滑に加工できるようにする。【解決手段】被加工物Ｗを保持する保持面を有した保持テーブル３０で被加工物Ｗを保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、砥粒をビトリファイドで結合した加工砥石７４ａを含む加工手段で被加工物Ｗを加工する加工ステップと、を備え、加工ステップでは、被加工物Ｗに加工水を供給するとともに、所定波長の光を光照射手段９から加工砥石７４ａの加工面に照射する加工方法である。【選択図】図４

Description

本発明は、砥粒をビトリファイドで結合した加工砥石で被加工物を加工する加工方法に関する。
半導体ウエーハ等の板状の被加工物は、研削されて所定の厚みに薄化された後に、切削により分割されて個々のデバイスチップとなり、各種電子機器等に利用されている。そして、ウエーハが、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の難削材で形成されている場合には、砥粒をビトリファイドで結合した研削砥石を用いた研削方法（例えば、特許文献１参照）及び砥粒をビトリファイドで結合した切削砥石を用いた切削方法（例えば、特許文献２参照）が広く利用されている。
特開２０１４−１２４６９０号公報 特開２０１３−２１９２１５号公報
しかし、上記の方法のいずれにおいても、砥石の磨耗量が必要以上に激しく生産コストが嵩むという問題がある。また、難削材で形成される被加工物の加工時には砥石の加工能力が低下し、生産性が低下するという問題がある。また、砥石による加工位置に金属が含まれている被加工物を加工する場合も、金属の延性によって加工が困難となるという問題がある。
よって、難削材等で形成される被加工物を加工する場合においては、加工砥石の過度な摩耗を抑えるとともに円滑に安定した加工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、被加工物の加工方法であって、被加工物を保持する保持面を有した保持テーブルで被加工物を保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、砥粒をビトリファイドで結合した加工砥石を含む加工手段で被加工物を加工する加工ステップと、を備え、該加工ステップでは、被加工物に加工水を供給するとともに、所定波長の光を光照射手段から該加工砥石の加工面に照射する加工方法である。
上記課題を解決するための本発明は、前記加工手段は、前記加工砥石を備える切削ブレードを有し、前記加工ステップでは、該切削ブレードで被加工物を切削する加工方法である。
上記課題を解決するための本発明は、前記加工手段は、前記加工砥石を備える研削ホイールを有し、前記加工ステップでは、該研削ホイールで被加工物を研削する加工方法である。
本発明に係る被加工物の加工方法は、被加工物を保持する保持面を有した保持テーブルで被加工物を保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、砥粒をビトリファイドで結合した加工砥石を含む加工手段で被加工物を加工する加工ステップと、を備え、加工ステップでは、被加工物に加工水を供給するとともに、所定波長の光を光照射手段から加工砥石の加工面に照射することで、例えば加工砥石を親水化させ加工水による冷却効果を向上させて加工砥石の過度の磨耗を抑えるとともに、加工屑の排出性を向上させることが可能となる。更に、加工砥石の親水化等によって、加工砥石の加工領域に効果的に加工水が供給されるため、加工熱による加工品質の悪化を防止でき、被加工物が難削材で形成されたウエーハであっても円滑に安定した加工を施すことが可能となる。
研削装置の一例を示す斜視図である。 研削手段、保持テーブル、及び光照射手段の位置関係の一例を示す斜視図である。 保持テーブルに保持された被加工物を研削砥石で研削している状態を示す端面図である。 図４（Ａ）は、研削加工中における研削ホイールの回転軌跡と加工砥石による被加工物の加工領域と光照射手段との位置関係を上方から見た場合の説明図である。図４（Ｂ）は、加工面に光が照射された直後の加工砥石が被加工物に切り込んでいる状態を側方から見た場合の説明図である。 研削加工中に発光部上のカバーに洗浄水を供給している状態を部分的に示す端面図である。 実験１を実施して得た研削時における加工砥石の加工面に対する波長３６５ｎｍの紫外光照射の効果を示すプロット図である。 切削装置の一例を示す斜視図である。 被加工物を保持した保持テーブル及び切削手段を示す断面図である。 保持テーブルに保持された被加工物を切削手段で切削している状態を示す断面図である。
（実施形態１）
図１に示す研削装置１は、保持テーブル３０上に保持された被加工物Ｗを研削ホイール７４を備える加工手段７によって研削する装置である。研削装置１のベース１０上の前方側（−Ｙ方向側）は、保持テーブル３０に対して被加工物Ｗの着脱が行われる領域である着脱領域Ａとなっており、ベース１０上の後方は、加工手段７により被加工物Ｗの研削が行われる領域である加工領域Ｂとなっている。ベース１０上の前方側には、オペレータが研削装置１に対して加工条件等を入力するための入力手段１２が配設されている。
保持テーブル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。保持テーブル３０の保持面３００ａは、保持テーブル３０の回転中心を頂点とする極めて緩やか傾斜を備える円錐面に形成されている。保持テーブル３０は、カバー３１によって周囲から囲まれており、Ｚ軸方向の軸心周りに回転可能であると共に、カバー３１及びカバー３１に連結された蛇腹カバー３１ａの下方に配設された図示しないＹ軸方向送り手段によって、着脱領域Ａと加工領域Ｂとの間をＹ軸方向に往復移動可能となっている。
加工領域Ｂには、コラム１１が立設されており、コラム１１の側面には加工手段７をＺ軸方向に研削送りする研削送り手段５が配設されている。研削送り手段５は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３と、昇降板５３に連結され加工手段７を保持するホルダ５４とから構成され、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ５４に保持された加工手段７がＺ軸方向に研削送りされる。
加工手段７は、軸方向がＺ軸方向である回転軸７０と、回転軸７０を回転可能に支持するハウジング７１と、回転軸７０を回転駆動するモータ７２と、回転軸７０の先端に連結されたマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール７４とを備える。
研削ホイール７４は、環状のホイール基台７４ｂと、ホイール基台７４ｂの底面（自由端部）に環状に配設された複数の略直方体形状の加工砥石７４ａとから構成される。加工砥石７４ａは、ガラス質、セラミック質のボンド剤であるビトリファイドでダイヤモンド砥粒を結合したものである。ビトリファイドとしては、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を主成分とし、融点を制御するために微量の添加剤を加えてもよい。なお、加工砥石７４ａの形状は、一体の環状を形成しているものでもよい。
図１に示す回転軸７０の内部には、加工水供給手段８に連通し加工水の通り道となる流路７０ａが、回転軸７０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられており、流路７０ａを通過した加工水は、マウント７３を通り、ホイール基台７４ｂから加工砥石７４ａに向かって噴出できるようになっている。
図１に示す加工水供給手段８は、例えば、水（例えば、純水）を蓄えた加工水源８０と、加工水源８０に接続され流路７０ａに連通する配管８１と、配管８１上の任意の位置に配設され加工水の流量を調整する調整バルブ８２とを備える。
研削装置１は、図１、２に示すように、例えば保持テーブル３０に隣接して配設され、保持テーブル３０で保持された被加工物Ｗを研削する加工砥石７４ａの加工面（下面）に所定波長の光を照射する光照射手段９を備えている。図２に示すように、光照射手段９は、例えば、略円弧状の外形を備えた台部９０と、台部９０の上面に複数（図示の例においては４つ）並ぶように配設された発光部９１と、発光部９１に向かって洗浄水（例えば、純水）を供給する洗浄水供給部９２と、発光部９１に汚れが付着してしまうことを防ぐカバー９３とを備えている。
台部９０の上面に形成された窪みに埋設されている発光部９１は、例えば低圧水銀ランプやＵＶＬＥＤであり、所定波長の光を発光することができ、図示しないスイッチによってオン／オフを切り替えることができる。発光部９１は例えば２波長の光を発光でき、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の波長の光と２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長の光とを発光できると好ましい。また、発光部９１は、波長３６５ｎｍの光を発光できるとさらに好ましい。本実施形態における発光部９１は、２波長ＬＥＤ又は低圧水銀ランプであり、波長１８４．９ｎｍの紫外光と波長２５３．７ｎｍの紫外光とを同時に発光することができる。
板状のカバー９３は、例えば、発光部９１が生み出す光を透過させるガラス等の透明部材から構成されており、台部９０の上面に発光部９１を覆うように固定されている。例えば、台部９０は、図示しないＺ軸方向移動手段により上下動可能となっており、研削加工を実施する際にカバー９３の上面の高さ位置を加工砥石７４ａの研削送り位置を考慮した所望の高さ位置に設定することができる。
洗浄水供給部９２は、例えば、水（例えば、純水）を蓄えた図示しない洗浄水源と、洗浄水源に連通する洗浄水ノズル９２０とを備えている。洗浄水ノズル９２０は、例えば、台部９０の側面に台部９０に沿うように固定されており、洗浄水をカバー９３上面に向かって噴射可能な噴射口９２０ａが複数長手方向に整列して設けられている。噴射口９２０ａは、噴射した洗浄水をカバー９３の上面上で清流化できるように形状、サイズ、及び発光部９１に対する角度等が設定されている。噴射口９２０ａは、図２のように細幅のスリット状に形成されており、洗浄水ノズル９２０の側面等に複数整列して設けられていると好ましいが、これに限定されるものではない。例えば噴射口９２０ａは、丸穴状に形成され、洗浄水ノズル９２０の側面等に複数整列して設けられていてもよい。または、洗浄水ノズル９２０の側面等に一本の連続的に延びる細幅のスリット状に噴射口９２０ａは形成されていてもよい。
以下に、図１に示す研削装置１を用いて本発明に係る加工方法を実施する場合の、加工方法の各ステップ及び研削装置１の動作について説明していく。
図１に示す外形が円形板状の被加工物Ｗは、例えば、難削材のＳｉＣで形成される半導体ウエーハであり、図１において下側を向いている被加工物Ｗの表面Ｗａには、分割予定ラインによって区画された格子状の領域に多数のデバイスが形成されており、表面Ｗａを保護する保護テープＴが貼着されている。被加工物Ｗの裏面Ｗｂは研削ホイール７４で研削される被研削面となる。なお、被加工物Ｗの形状及び種類は特に限定されるものではなく、研削ホイール７４との関係で適宜変更可能であり、ＧａＡＳまたはＧａＮ等で形成されるウエーハや、金属で形成されたウエーハまたは金属電極が部分的にウエーハの裏面に露出したウエーハも含まれる。
（１）保持ステップ
まず、着脱領域Ａ内において、被加工物Ｗが、裏面Ｗｂが上側になるように保持テーブル３０の保持面３００ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面３００ａに伝達されることにより、保持テーブル３０が保持面３００ａ上で被加工物Ｗを吸引保持する。被加工物Ｗは、緩やかな円錐面である保持面３００ａにならって吸引保持された状態になる。
（２）加工ステップ
保持テーブル３０が、図示しないＹ軸方向送り手段によって加工手段７の下まで＋Ｙ方向へ移動して、研削ホイール７４と保持テーブル３０に保持された被加工物Ｗとの位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、研削ホイール７４の回転中心が被加工物Ｗの回転中心に対して所定の距離だけ＋Ｙ方向にずれ、加工砥石７４ａの回転軌跡が被加工物Ｗの回転中心を通るように行われる。また、緩やかな円錐面である保持面３００ａが、加工砥石７４ａの下面である加工面に対して平行になるように保持テーブル３０の傾きが調整されることで、被加工物Ｗの裏面Ｗｂが加工砥石７４ａの加工面に対して平行になる。
研削ホイール７４と被加工物Ｗとの位置合わせが行われた後、モータ７２により回転軸７０が回転駆動されるのに伴って、図３に示すように、研削ホイール７４が、＋Ｚ方向側からみて反時計周り方向に回転する。また、加工手段７が研削送り手段５により−Ｚ方向へと送られ、加工手段７に備える研削ホイール７４が−Ｚ方向へと降下していき、加工砥石７４ａが被加工物Ｗの裏面Ｗｂに当接することで研削加工が行われる。さらに、研削中は、保持テーブル３０が＋Ｚ方向側からみて反時計周り方向に回転するのに伴って被加工物Ｗも回転するので、加工砥石７４ａが被加工物Ｗの裏面Ｗｂの全面の研削加工を行う。
研削加工中においては、加工水供給手段８が加工水を回転軸７０中の流路７０ａに対して供給する。図３に示すように、流路７０ａに供給された加工水は、マウント７３の内部にマウント７３の周方向に一定の間隔をおいて形成された流路７３ｂを通り、さらにホイール基台７４ｂの噴射口７４ｄから加工砥石７４ａに向かって噴射される。
被加工物Ｗは保持テーブル３０の緩やかな円錐面である保持面３００ａ上に保持面３００ａにならって吸引保持されているため、図４（Ａ）に二点鎖線で示す研削ホイール７４の回転軌跡中の領域Ｅ（以下、加工領域Ｅとする。）において、加工砥石７４ａは被加工物Ｗに当接し研削を行う。
保持テーブル３０に隣接して配設される光照射手段９は、例えば、研削ホイール７４と保持テーブル３０との位置合わせがなされた状態において、図４（Ａ）に示すように保持テーブル３０及び研削ホイール７４の回転軌跡上において研削ホイール７４が保持テーブル３０で保持された被加工物Ｗに進入する直前、即ち、加工領域Ｅに加工砥石７４ａが進入する直前に配置される。
研削加工の開始に伴って、図４（Ｂ）に示すように、発光部９１がオン状態となり、発光部９１が例えば波長１８４．９ｎｍの紫外光と波長２５３．７ｎｍの紫外光とを＋Ｚ方向に向かって照射する。照射された光は、カバー９３を透過して加工領域Ｅに進入する直前の加工砥石７４ａの下面に照射される。
加工領域Ｅに進入する直前の加工砥石７４ａの下面に対して波長１８４．９ｎｍの紫外光が照射されることで、加工砥石７４ａの下面と発光部９１との間に存在する空気中の酸素分子が紫外光を吸収し、基底状態の酸素原子を生成する。生成された酸素原子は周囲の酸素分子と結合してオゾンを生成する。また、波長１８４．９ｎｍの紫外光は、加工砥石７４ａの加工面に付着した研削屑による有機汚濁等の分子間結合及び原子間結合を切断して励起状態にすることで、有機汚濁を分解していく。さらに、発生したオゾンが波長２５３．７ｎｍの紫外光を吸収することで、励起状態の活性酸素が生成される。活性酸素やオゾンは高い酸化力を有するため、加工砥石７４ａの加工面に生じた炭素や水素等と結合して、ヒドロキシル基、アルデヒド基、及びカルボキシル基等の極性の大きな親水基を加工砥石７４ａの加工面に形成していく。その結果、加工砥石７４ａが親水化して、加工砥石７４ａの加工面において加工水が水滴になりにくくなり、加工砥石７４ａの加工面全体に加工水が水膜状に広がりやすくなる。
親水化した加工砥石７４ａは、多くの加工水を伴って加工領域Ｅ内へと進入し被加工物Ｗの裏面Ｗｂを研削する。加工水が被加工物Ｗの裏面Ｗｂと加工砥石７４ａの加工面との接触部位により多く入り込むことで、接触部位に発生する摩擦熱の発生が抑制される。
図５に示すように、研削加工中においては、洗浄水供給部９２が洗浄水をカバー９３の上面に向かって供給する。すなわち、図示しない洗浄水源から洗浄水ノズル９２０へ洗浄水が供給され、この洗浄水が噴射口９２０ａからノズル外部に向かって噴出し、放物線を描くようにしてカバー９３上に到達する。そして、洗浄水が、流れが適度に整流化されつつカバー９３上に付着している研削屑等の汚れを除去することで、研削中において発光部９１が生み出す光が加工砥石７４ａの加工面に適切に照射される状態が維持される。
本発明に係る被加工物の加工方法は、被加工物Ｗを保持する保持面３００ａを有した保持テーブル３０で被加工物Ｗを保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、砥粒をビトリファイドで結合した加工砥石７４ａを含む加工手段７で被加工物Ｗを研削加工する加工ステップと、を備え、加工ステップでは、被加工物Ｗに加工水を供給するとともに、所定波長の光を光照射手段９から加工砥石７４ａの加工面に照射することで、被加工物Ｗの裏面Ｗｂと加工砥石７４ａの加工面との接触部位により多くの加工水を入り込ませて、接触部位に発生する摩擦熱の発生を抑制して加工砥石７４ａの磨耗（適切な自生発刃を促す磨耗を超える異常磨耗）を抑えることができる。また、被加工物Ｗの裏面Ｗｂと加工砥石７４ａの加工面との接触部位に生じる研削屑を、加工水により効率よく排除していくことができる。更に、加工砥石７４ａの親水化等によって、加工砥石７４ａが被加工物Ｗを研削する加工領域Ｅに効果的に加工水が供給されるため、加工熱の上昇によるウエーハ焼けの発生等の加工品質の悪化を防止でき、被加工物Ｗが難削材で形成されたウエーハであっても円滑に安定した研削を施すことが可能となる。
本発明の発明者は、本発明に係る加工方法の加工ステップにおける加工砥石の加工面に対する波長３６５ｎｍの光照射の効果を検証するため、下記の実験１を行った。実験１においては、円形板状の被加工物Ｗとして厚さ１０ｍｍのソーダガラス板を採用した。また、研削ホイール７４の加工砥石７４ａは、粒径♯１０００のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合したものを採用した。
実験１においては、保持ステップを実施した後、加工ステップを以下に示す加工条件で実施した。
研削ホイール７４の回転数（ｒｐｍ） ：２０００ｒｐｍ
保持テーブル３０の回転数（ｒｐｍ） ：３００ｒｐｍ
研削ホイール７４の研削送り速度（下降速度） ：０．５μｍ／秒
実験１では、加工ステップにおいて、図２に示す光照射手段９の発光部９１としてＬＥＤライトを用いて、波長３６５ｎｍの紫外光を研削ホイール７４の加工砥石７４ａの下面に照射しつつ被加工物Ｗを５０μｍ研削し、次いで、発光部９１からの加工砥石７４ａの下面に対する紫外光の照射を停止しつつ被加工物Ｗを５０μｍ研削し、このような紫外光の照射を伴う研削と紫外光の照射を伴わない研削とを繰り返し連続的に実施した。加工水の加工砥石７４ａの供給等は、先述した加工ステップと同様に行った。
図６に示すプロット図Ｐ１は、実験１で得られた測定値をプロットしたものであり、プロット図Ｐ１において、横軸は被加工物Ｗを５０μｍ研削毎の研削ホイール７４の加工砥石７４ａの消耗量（μｍ）を示し、縦軸は研削ホイール７４が被加工物Ｗを５０μｍ研削中に受けた最大加工荷重（Ｎ）を示している。測定した紫外光を照射しつつ研削を行った際の加工砥石７４ａの消耗量値と研削ホイール７４が受けた最大加工荷重値とは、プロット図Ｐ１において丸点で示しており、破線で示すグラフＧ１によってその推移を把握しやすく示している。また、測定した紫外光を照射せずに研削を行った際の加工砥石７４ａの消耗量値と研削ホイール７４が受けた最大加工荷重値とは、プロット図Ｐ１において三角点で示しており、一点鎖線で示すグラフＧ２によってその推移を把握しやすく示している。
プロット図Ｐ１から読み取ることができるように、波長３６５ｎｍの紫外光を研削ホイール７４の加工砥石７４ａの下面に照射しつつ被加工物Ｗの研削加工を行った場合には、紫外光を照射していない場合に比べて、加工砥石７４ａの消耗量及び研削ホイール７４が研削時に受ける荷重を低く抑えることができた。研削ホイール７４が受ける加工荷重をこのように低く抑えることができると、図１に示す研削送り手段５のモータ５２が受ける負荷を減らせたり、加工負荷によってボールネジ５０にバックラッシュが発生してしまうことを防ぐことができたりする。なお、研削ホイール７４が受ける加工荷重を同荷重に合わせて比較した場合、波長３６５ｎｍの紫外光を研削ホイール７４の加工砥石７４ａの下面に照射しつつ研削した場合は紫外光を照射していない場合に比べて、加工砥石７４ａの消耗量を約２０％低く抑えることができた。
（実施形態２）
図７に示す切削装置２は、保持テーブル２０の保持面２００ａに保持された被加工物Ｗに対して、加工手段２１が備える切削ブレード２１０を回転させ切り込ませて切削加工を施す装置である。
切削装置２の基台２Ａ上には、切削送り方向（Ｘ軸方向）に保持テーブル２０を往復移動させる切削送り手段２２が配設されている。切削送り手段２２は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ２２０と、ボールネジ２２０と平行に配設された一対のガイドレール２２１と、ボールネジ２２０を回動させるモータ２２２と、内部のナットがボールネジ２２０に螺合し底部がガイドレール２２１に摺接する可動板２２３とから構成される。そして、モータ２２２がボールネジ２２０を回動させると、これに伴い可動板２２３がガイドレール２２１にガイドされてＸ軸方向に移動し、可動板２２３上に配設された保持テーブル２０もＸ軸方向に移動する。
可動板２２３上に配設された保持テーブル２０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材からなり被加工物Ｗを吸着する吸着部２００と、吸着部２００を支持する枠体２０１とを備える。吸着部２００は図示しない吸引源に連通し、吸着部２００の露出面である保持面２００ａ上で被加工物Ｗを吸引保持する。保持テーブル２０は、保持テーブル２０の底面側に配設された回転手段２０２により回転可能となっている。保持テーブル２０の周囲には、固定クランプ２０４が図示の例では４つ均等な間隔で配設されている。
基台２Ａ上の中央から後方側（＋Ｙ方向側）にかけては、Ｙ軸方向に加工手段２１を往復移動させる割り出し送り手段２３が配設されている。割り出し送り手段２３は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ２３０と、ボールネジ２３０と平行に配設された一対のガイドレール２３１と、ボールネジ２３０を回動させるモータ２３２と、内部のナットがボールネジ２３０に螺合し底部がガイドレール２３１に摺接する可動部２３３とから構成される。そして、モータ２３２がボールネジ２３０を回動させると、これに伴い可動部２３３がガイドレール２３１にガイドされてＹ軸方向に移動し、可動部２３３の移動に伴い加工手段２１がＹ軸方向に移動する。
可動部２３３上にはコラム２３４が一体的に立設されており、コラム２３４の−Ｘ方向側の側面には、Ｚ軸方向に加工手段２１を上下動させる切り込み送り手段２４が配設されている。切り込み送り手段２４は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ２４０と、ボールネジ２４０と平行に配設された一対のガイドレール２４１と、ボールネジ２４０を回動させるモータ２４２と、内部のナットがボールネジ２４０に螺合し側部がガイドレール２４１に摺接する支持部材２４３とから構成される。そして、モータ２４２がボールネジ２４０を回動させると、これに伴い支持部材２４３がガイドレール２４１にガイドされてＺ軸方向に移動し、支持部材２４３が支持する加工手段２１がＺ軸方向に切り込み送りされる。
加工手段２１は、軸方向が保持テーブル２０の移動方向（Ｘ軸方向）に対し水平方向に直交する方向（Ｙ軸方向）であるスピンドル２１１と、スピンドル２１１を回転可能に支持するハウジング２１２と、ハウジング２１２内部に収容されスピンドル２１１を回転駆動する図示しないモータと、スピンドル２１１の−Ｙ方向側の先端部に装着された切削ブレード２１０とを備えており、モータがスピンドル２１１を回転駆動することに伴って、切削ブレード２１０も高速回転する。
ハウジング２１２の側面には、被加工物Ｗを撮像して切削ブレード２１０を切り込ませる位置を検出するためのアライメント手段２５が配設されている。アライメント手段２５は、被加工物Ｗの被切削面を撮像するアライメント用カメラ２５０を備えており、アライメント用カメラ２５０により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によって被加工物Ｗの切削すべき分割予定ラインＳを検出することができる。
図８に示す切削ブレード２１０は、例えば、中央に装着孔を備える外形が環状のワッシャー型のブレードであり、その全体が加工砥石となる。例えば、切削ブレード２１０は、ガラス質、セラミック質のボンド剤であるビトリファイドでダイヤモンド砥粒を結合したものであり、ビトリファイドとしては、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を主成分とし、長石等を微量混入したものを用いている。切削ブレード２１０は、着脱フランジ２１８と図示しないマウントフランジとによりＹ軸方向両側から挟まれており、固定ナット２１７による締め付けによってスピンドル２１１に装着されている。なお切削ブレード２１０は、アルミニウム等からなる基台に径方向外側に向かって加工砥石を突出するように備えるハブタイプの切削ブレードであってもよい。
図７、８に示すように、加工手段２１は、例えば、切削ブレード２１０をカバーするブレードカバー２１９を備えている。ブレードカバー２１９は、その略中央部に切削ブレード２１０を収容する開口を備えており、ハウジング２１２に装着されることで、開口に切削ブレード２１０を位置付け、切削ブレード２１０を上方から覆うことができる。
ブレードカバー２１９の−Ｘ方向側端には、支持ブロック２１３が調整ネジ２１３ａによりＺ軸方向に移動可能に締結されている。支持ブロック２１３には、一対の加工水ノズル２１４が固定されている。一対の加工水ノズル２１４には、支持ブロック２１３を通じて供給ホース２１３ｂから加工水が供給される。一対の加工水ノズル２１４は、切削ブレード２１０の下部を切削ブレード２１０の側面両側から挟むようにして＋Ｘ方向側に互いに平行に延びている。一対の加工水ノズル２１４の先端側の切削ブレード２１０に相対する位置には、スリットが複数Ｘ軸方向に整列して設けられており、複数のスリットによって側方から加工水が噴射されて、切削ブレード２１０と被加工物Ｗとの接触部位の冷却が行われる。また、支持ブロック２１３の下端には、噴射された加工水を−Ｘ方向側に導く一対の飛沫カバー２１３ｃが配設されている。
ブレードカバー２１９の＋Ｘ方向側端には、加工水ブロック２１５が、調整ネジ２１５ａによりＹ軸方向にスライド移動可能に締結されている。図８に示すように、加工水ブロック２１５には、切削ブレード２１０の外周方向から切削ブレード２１０に対し加工水を噴射する加工水ノズル２１６が配設されている。加工水ノズル２１６の上端には供給ホース２１５ｂが連通しており、加工水ノズル２１６の下端である加工水噴射口２１６ａは切削ブレード２１０の先端面（加工面）に向かって開口している。加工水ノズル２１６により外周方向から切削ブレード２１０に加工水が噴射されることで、回転する切削ブレード２１０に加工水が巻き込まれて、切削ブレード２１０と被加工物Ｗとの接触部位に生じる切削屑と共に−Ｘ方向側に押し出されることで、接触部位の洗浄及び冷却が行われる。
切削装置２は、切削ブレード２１０の加工面（ブレードの先端面）に所定波長の光を照射する光照射手段４を備えている。光照射手段４は、例えば、例えば低圧水銀ランプやＵＶＬＥＤからなる発光部４０と、発光部４０のオン／オフを切り替える電源４１とを備えている。
発光部４０は、例えば、切削ブレード２１０の加工面に径方向外側から向かい合うように加工水ブロック２１５に配設されており、加工水ノズル２１６の加工水噴射口２１６ａよりも高い位置に位置している。発光部４０は２波長の光を発光でき、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の波長の光と２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長の光とを発光できると好ましい。また、発光部４０は、波長３６５ｎｍの光を発光できるとさらに好ましい。本実施形態における発光部４０は２波長ＬＥＤ又は低圧水銀ランプであり、波長１８４．９ｎｍの紫外光と波長２５３．７ｎｍの紫外光とを同時に発光することができる。
以下に、図７に示す切削装置２を用いて本発明に係る加工方法を実施する場合の、加工方法の各ステップ及び切削装置２の動作について説明していく。
図１に示す外形が円形板状の被加工物Ｗは、例えば、難削材のＳｉＣで形成される半導体ウエーハであり、図７においては上側を向いている被加工物Ｗの表面Ｗａ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多数のデバイスＤが形成されている。被加工物Ｗの裏面Ｗｂには、被加工物Ｗよりも大径のダイシングテープＴ１が貼着されている。ダイシングテープＴ１の粘着面の外周領域には円形の開口を備える環状フレームＦが貼着されており、被加工物Ｗは、ダイシングテープＴ１を介して環状フレームＦによって支持され、環状フレームＦを介したハンドリングが可能な状態になっている。なお、被加工物Ｗの形状及び種類は特に限定されるものではなく、切削ブレード２１０との関係で適宜変更可能であり、ＧａＡＳまたはＧａＮ等で形成されるウエーハや、金属で形成されたウエーハまたは金属電極が部分的にウエーハの裏面に露出したウエーハも含まれる。
（１）保持ステップ
被加工物Ｗが、ダイシングテープＴ１側を下にして保持テーブル２０の保持面２００ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面２００ａに伝達されることにより、被加工物Ｗが保持テーブル２０によって吸引保持された状態になる。また、各固定クランプ２０４によって環状フレームＦが固定される。
（２）加工ステップ
切削送り手段２２によって、保持テーブル２０に保持された被加工物Ｗが−Ｘ方向に送られ、切削ブレード２１０を切り込ませるべき分割予定ラインＳのＹ軸方向の座標位置が、アライメント手段２５により検出される。また、加工手段２１が割り出し送り手段２３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と切削ブレード２１０とのＹ軸方向における位置合わせが行われる。
切り込み送り手段２４が加工手段２１を−Ｚ方向に降下させていき、図９に示すように、例えば、切削ブレード２１０が被加工物Ｗの裏面Ｗｂを切り抜けダイシングテープＴ１に到る所定の高さ位置に加工手段２１が位置付けられる。また、図示しないモータがスピンドル２１１を回転駆動することに伴って、切削ブレード２１０が例えば−Ｙ方向側から見て時計回り方向に高速回転する。
被加工物Ｗを保持する保持テーブル２０が所定の切削送り速度でさらに−Ｘ方向に送り出されることで、高速回転する切削ブレード２１０が被加工物Ｗに切り込み、分割予定ラインＳに沿って被加工物Ｗを切断していく。また、切削加工中においては、加工水ノズル２１４によって切削ブレード２１０の側方から、切削ブレード２１０と被加工物Ｗとの接触部位に対して加工水の噴射が行われ、接触部位の冷却及び洗浄が行われる。
切削加工の開始に伴って電源４１によって発光部４０がＯＮ状態になり、発光部４０が例えば波長１８４．９ｎｍの紫外光と波長２５３．７ｎｍの紫外光とを切削ブレード２１０の外周方向から回転する切削ブレード２１０の加工面に照射する。
さらに、加工水ノズル２１６により切削ブレード２１０の外周方向から切削ブレード２１０の加工面に加工水が噴射されることで、光が照射された回転する切削ブレード２１０の加工面に加工水が巻き込まれて、切削ブレード２１０と被加工物Ｗとの接触部位に生じる加工屑等と共に−Ｘ方向側に押し出されることで、接触部位の冷却及び洗浄が行われる。
加工水ノズル２１６から加工水が噴射される直前の切削ブレード２１０の加工面に対して波長１８４．９ｎｍの紫外光が照射されることで、切削ブレード２１０の先端面と発光部４０との間に存在する空気中の酸素分子が紫外光を吸収し、基底状態の酸素原子を生成する。生成された酸素原子は周囲の酸素分子と結合してオゾンを生成する。また、波長１８４．９ｎｍの紫外光は、切削ブレード２１０の加工面に付着した切削屑による有機汚濁等の分子間結合及び原子間結合を切断して励起状態にすることで、有機汚濁を分解していく。さらに、発生したオゾンが波長２５３．７ｎｍの紫外光を吸収することで、励起状態の活性酸素が生成される。生成された活性酸素やオゾンは高い酸化力を有するため、切削ブレード２１０の加工面に生じた炭素や水素等と結合して、ヒドロキシル基、アルデヒド基、及びカルボキシル基等の極性の大きな親水基を切削ブレード２１０の加工面に形成していく。その結果、切削ブレード２１０が親水化して、切削ブレード２１０の加工面において加工水が水滴になりにくくなり、切削ブレード２１０の加工面に加工水が水膜状に広がりやすくなる。
親水化した切削ブレード２１０は、加工水ノズル２１６から噴射された加工水を多く伴って被加工物Ｗの裏面Ｗｂに切り込む。加工水が被加工物Ｗの裏面Ｗｂと切削ブレード２１０の加工面との接触部位により多く入り込むことで、接触部位に発生する摩擦熱の発生が抑制される。
切削ブレード２１０が分割予定ライン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、−Ｘ方向への被加工物Ｗの切削送りを一度停止させ、切削ブレード２１０を被加工物Ｗから離間させ、保持テーブル２０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の間隔ずつ切削ブレード２１０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、保持テーブル２０を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が縦横に全てフルカットされる。
本発明に係る被加工物の加工方法は、被加工物Ｗを保持する保持面２００ａを有した保持テーブル２０で被加工物Ｗを保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、砥粒をビトリファイドで結合した加工砥石、即ち切削ブレード２１０を含む加工手段２１で被加工物Ｗを加工する加工ステップと、を備え、加工ステップでは、被加工物Ｗに加工水を供給するとともに、所定波長の光を光照射手段４から切削ブレード２１０の加工面に照射することで、切削ブレード２１０の親水化等により被加工物Ｗの裏面Ｗｂと切削ブレード２１０の加工面との接触部位により多くの加工水を入り込ませて、接触部位に発生する摩擦熱の発生を抑制して切削ブレード２１０の必要以上の磨耗を抑えることができ、また、加工熱の上昇によるウエーハ焼けの発生等の加工品質の悪化を防止でき、被加工物Ｗが難削材で形成されたウエーハであっても円滑に切削することが可能となる。さらに、被加工物Ｗの裏面Ｗｂと切削ブレード２１０の加工面との接触部位に生じる切削屑を、加工水により効率よく排除していくことができる。
１：研削装置 １０：ベース １１：コラム １２：入力手段
３０：保持テーブル ３００：吸着部 ３００ａ：保持面 ３０１：枠体
３１：カバー ３１ａ：蛇腹カバー
５：研削送り手段 ５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：昇降板 ５４：ホルダ
７：加工手段 ７０：回転軸 ７０ａ：流路 ７１：ハウジング ７２：モータ ７３：マウント ７４：研削ホイール ７４ａ：加工砥石 ７４ｂ：ホイール基台
８：加工水供給手段 ８０：加工水源 ８１：配管 ８２：調整バルブ
９：光照射手段 ９０：台部 ９１：発光部 ９２：洗浄水供給部 ９２０：洗浄水ノズル ９２０ａ：噴射口 ９３：カバー
Ｗ：被加工物 Ｗａ：被加工物の表面 Ｗｂ：被加工物の裏面 Ｔ：保護テープ
Ａ：着脱領域 Ｂ：研削領域
Ｐ１：プロット図
２：切削装置 ２Ａ：基台
２０：保持テーブル ２００：吸着部 ２００ａ：保持面 ２０１：枠体 ２０２：回転手段 ２０４：固定クランプ
２１：加工手段 ２１０：切削ブレード ２１１：スピンドル ２１２：ハウジング ２１８：着脱フランジ ２１７：固定ナット
２１９：ブレードカバー ２１３：支持ブロック ２１３ａ：調整ネジ ２１３ｂ：供給ホース ２１３ｃ：飛沫カバー ２１４：加工水ノズル ２１５：加工水ブロック ２１５ａ：調整ネジ ２１６：加工水ノズル ２１６ａ：加工水噴射口
２５：アライメント手段 ２５０：アライメント用カメラ
２２：切削送り手段 ２２０：ボールネジ ２２１：ガイドレール ２２２：モータ ２２３：可動板
２３：割り出し送り手段 ２３０：ボールネジ ２３１：ガイドレール ２３２：モータ
２３３：可動部 ２３４：コラム
２４：切り込み送り手段 ２４０：ボールネジ ２４１：ガイドレール ２４２：モータ ２４３：支持部材
４：光照射手段 ４０：発光部 ４１：電源
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 Ｔ１：ダイシングテープ Ｆ：環状フレーム

Claims (3)

  1. 被加工物の加工方法であって、
    被加工物を保持する保持面を有した保持テーブルで被加工物を保持する保持ステップと、
    該保持ステップを実施した後、砥粒をビトリファイドで結合した加工砥石を含む加工手段で被加工物を加工する加工ステップと、を備え、
    該加工ステップでは、被加工物に加工水を供給するとともに、所定波長の光を光照射手段から該加工砥石の加工面に照射する加工方法。
  2. 前記加工手段は、前記加工砥石を備える切削ブレードを有し、
    前記加工ステップでは、該切削ブレードで被加工物を切削する請求項１に記載の加工方法。
  3. 前記加工手段は、前記加工砥石を備える研削ホイールを有し、
    前記加工ステップでは、該研削ホイールで被加工物を研削する請求項１に記載の加工方法。
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