JP4970188B2 - ハブブレード - Google Patents

Description

本発明は、切削装置で使用される円形ハブを有するハブブレードに関する。

ダイシング装置等は、スピンドルの先端にフランジンを取り付け、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又はＬＳＩ等が形成されたシリコンウエーハや、樹脂基板、ガラス板等を切断し、個々のＬＳＩチップや電子デバイスに分割する分野で使用されている。

現在、ダイシング装置で最も多く使用されている切削ブレード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。

これは、２０〜３０μｍ程度の厚さしかない非常に脆い切削ブレードを直接手で持つと、簡単に切削ブレードが破損してしまう恐れがあるため、持ち手となる円形ハブを有する基台に切刃を電着して構成したものである。

従来、ハブブレードをダイシング装置のスピンドルに固定して切削を行うダイシング工程によってＩＣチップに分割加工されるシリコンウエーハは、その厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度のタイプが主流であり、ウエーハ自体にも剛性があったため加工が容易であった。

しかし、近年では、電気機器の軽薄短小化が顕著であり、それに伴い、電気機器の重要部品であるシリコンウエーハからダイシングされるＩＣチップもより薄く、より小さくなってきている。

そのため、シリコンウエーハのサイズも厚さ０．１ｍｍ以下のものが多くなり、ダイシング加工も困難となってきた。これは、シリコンウエーハの剛性が低くなっているため、ダイシング加工中の僅かな振動でもチップの欠けにつながるためである。

その対策としてフランジンの外径を大きくし、ハブブレードの切刃（電着砥石）の根元部分（最内周部分）をフランジン端面で固定することで、ブレードの振動を抑制するという技術が、実開平５−９０９５２号公報で提案されている。
実開平５−９０９５２号公報

然しながら、特許文献１で提案されたハブブレードで実際に加工を行ってみると、ブレードの振動を完全には押さえ切れない場合があることが判明した。その原因を調査したところ、ハブブレードによっては電着砥石根元部分が厚く隆起した形状になっているものがあるため、フランジン端面に電着砥石（切刃）が完全に密着していないことが判明した。

電着砥石は円形基台の外周部に電着により形成されるが、電着層の端部、即ちハブブレードの電着砥石の半径方向両端は、電荷が集中しやすい傾向があるため、端部部分は他の部分に比べて電着層の形成が早くなり、結果として端部に向かって厚く隆起した形状になりやすく、ブレードの種類によっては、その傾向が顕著である。

電着砥石外周部の隆起は、基台外周から所定長さの切刃を突出させるエッチング工程に先立って、基台を所定の直径に研削加工を行うが、この研削加工時に切除される。しかし、内周部分の隆起は研削されないため、残ったままである。

よって、その対策として、電着砥石根元部の隆起のみを削り取るという研削加工も検討されたが、電着砥石自体が非常に脆いことと、高い研削精度が要求されるため、量産には不適であり、現実性に乏しいという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削時にブレードの振れを小さく抑制することのできるハブブレードを提供することである。

本発明によると、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ハブブレードを回転可能に支持するフランジンを有する切削手段とを備えた切削装置で使用するハブブレードであって、円形ハブを有する円形基台と、該円形基台の外周部に電着された切刃とから構成され、前記切刃の最内周部が位置する前記円形基台に環状の溝が形成され、該溝内に前記切刃の最内周部が落ち込んでいることを特徴とするハブブレードが提供される。

好ましくは、環状溝は、Ｖ形状又はＵ形状の断面形状を有している。好ましくは、環状溝の深さは、０．３〜２ｍｍであり、より好ましくは０．４〜０．６ｍｍである。

本発明のハブブレードは、電着砥石根元部（最内周部）が位置する基台部分に環状の溝を形成し、この溝内に電着砥石根元部が落ち込むように構成したので、電着砥石根元部に隆起が形成されることがなく、電着砥石のフランジ当接面がフラットとなる。よって、ハブブレードをフランジンに固定する際に、フランジン端面に電着砥石が完全に密着することになり、切削時のハブブレードの振れを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のハブブレードをスピンドルに装着し、半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置２の外観を示している。

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のストリート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のストリートＳ１と第２のストリート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軸方向及び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軸方向及び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。

このように構成された切削装置２において、ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。

次いで、搬送手段１６によってフレームＦは吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷはアライメント手段２０の直下に位置づけられる。

アライメント手段２０が切削すべきストリートを検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像は、切削前に予め取得しておく必要がある。そこで、ウエーハＷがアライメント手段２０の直下に位置づけられると、撮像手段２２がウエーハＷの表面を撮像し、撮像した画像を表示手段６に表示させる。

切削装置２のオペレータは、操作手段４を操作することにより、撮像手段２２をゆっくりと移動させながら、必要に応じてチャックテーブル１８も移動させて、パターンマッチングのターゲットとなるパターンを探索する。

オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置２のアライメント手段２０に備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離を座標値等によって求め、その値もメモリに記憶させておく。

更に、撮像手段２２を移動させることにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもアライメント手段２０のメモリに記憶させておく。

ウエーハＷのストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像手段２２により撮像されて取得した画像とのパターンマッチングをアライメント手段２０にて行う。

そして、パターンがマッチングしたときは、キーパターンとストリートの中心線との距離分だけ切削手段２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせを行う。

切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。

メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。

切削が終了したウエーハＷはチャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されて洗浄装置２７まで搬送される。洗浄装置２７では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。

洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷが戻される。

最近になり、電気機器の軽薄短小化が顕著であり、それに伴い、ダイシングすべき半導体ウエーハの厚さも薄くなり、半導体ウエーハの剛性が低くなっているため、加工中の僅かな切削ブレード２８の振動でもチップの欠けにつながるという問題が発生してきている。本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、以下本発明の実施形態について詳細に説明する。

図３は本発明実施形態にかかるスピンドル２６と、切削ブレードとしてのハブブレード２８との装着関係を示した分解斜視図である。本明細書及び特許請求の範囲で使用する「ハブブレード」という用語は円形ハブを有した切削ブレードを意味している。図４はハブブレード２８をスピンドル２６に装着した状態の断面図を示している。

図３に示すように、ハブブレード２８は、円形ハブ３６を有する円形基台３４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電着された切刃（電着砥石）４０を有している。円形基台３４はフランジン３０のボス部３２が挿入される装着穴３８を有している。

図４に最も良く示されるように、スピンドル２６の先端部２６ａは先端に向かって細くなるテーパー形状に形成されている。ハブブレード２８をスピンドル２６に装着するには、まずフランジン３０をスピンドル２６の先端テーパー部２６ａに挿入する。

フランジ３０のボス部３２の外周には雄ねじ３１が形成されているとともに、その先端にはねじ穴３３が形成されている。ねじ４４をフランジ３０のねじ穴３３に締め付けることにより、フランジン３０をスピンドル２６に固定する。このように固定されたフランジ３０をブレードマウントと呼ぶことがある。

次いで、ハブブレード２８をフランジン３０のボス部３２に挿入し、ナット４２をボス部３２の雄ねじ３１に螺合して締め付けると、ハブブレード２８がスピンドル２６に装着される。

次に、本発明実施形態にかかるハブブレード２８について図５を参照して説明する。図５（Ａ）はハブブレード２８の平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線断面図である。

ハブブレード２８は、円形ハブ３６を有する円形基台３４と、円形基台３４の外周部に電着された切刃（電着砥石）４０とから構成される。切刃４０は、ニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散されてなり、円形基台３４の外周に電着されている。

切刃４０の根元部（最内周部）が位置する円形基台３４には環状溝４６が形成されており、この環状溝４６内に落ち込むように切刃４０の最内周部が電着されている。好ましくは、環状溝４６はＶ形状又はＵ形状の断面形状を有している。環状溝４６の深さＤ１は、好ましくは０．３〜２ｍｍであり、より好ましくは０．４〜０．６ｍｍである。環状溝４６の幅Ｗ１は、好ましくは０．６〜４ｍｍである。

本実施形態のハブブレード２８では、円形基台３４の外周部に電着された切刃（電着砥石）４０の最内周部４０ａが環状溝４６中に落ち込むように電着されているため、切刃４０のフランジ当接面は隆起部を有しないフラットな形状となる。

よって、図４に示すように、ナット４２をフランジ３０の雄ねじ３１に螺合して、ハブブレード２８をフランジ３０に取り付けると、フランジン３０の外周部分３０ａが切刃（電着砥石）４０に完全に密着することになり、ハブブレード２８が安定してフランジ３０に取り付けられることになる。よって、スピンドル２６を高速回転してウエーハＷを切削する場合に、ハブブレード２８の振れ（振動）を最小限に抑制することができる。

本実施形態のハブブレード２８は、図６に示すような電着ブレード製造装置５０を使用して製造される。電着槽５２内には硫酸ニッケル又は硝酸ニッケル等の電解液５４が蓄えられており、この電解液５４中にダイヤモンド砥粒５６が混入されている。

電解液５４中には電着面３５を上にしてハブブレードの基台３４及びニッケル等の電解金属５８が浸積されている。ここで、基台３４の電着面３５には、電着面３５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３４を電着面３５を上にして電解液５４中に浸積する。基台３４は電源６０の−端子に接続され、電解金属５８は電源６０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５０において、電源６０により基台３４と電解金属５８との間に所定の電圧を印加すると、電解液５４中に混入したダイヤモンド砥粒５６が沈降して基台３４の電着面３５に堆積するとともに、電解金属によって電着面３５においてメッキされてダイヤモンド砥粒５６と電解金属とからなる電着層６２が成長していく。

そして、電着層６２が所望の厚さまで形成された後、基台３４を電解液５４から取り出すと、マスキングが施されていない電着面３５の外周部のみ所定量の電着層６２が形成される。

このようにして、基台３４の電着面３５の外周部にのみ電着層６２を形成させると、図５（Ｂ）に示すように、電着砥石４０の最内周部４０ａは環状溝４６中に落ち込んで電着されることになる。

電着層６２の最外周部には、電着時の電荷の集中に起因する隆起部分が形成されるが、基台３４を所定の直径に研削加工を行うことにより、この隆起部分は除去される。次いで、基台３４に所定のマスキングを施して、基台３４を水酸化ナトリウム溶液中に浸積して基台３４をエッチングし、基台３４外周から所定長さの切刃（電着砥石）４０を突出させる。

図７は図５（Ｂ）のＷ２の幅に渡ってプロットした本発明実施形態の電着砥石根元部形状と、従来技術での電着砥石根元部の形状を示している。従来技術では、０．１ｍｍ程度の隆起部分が観察されるが、本発明実施形態では、電着砥石根元部分４０ａが環状溝４６中に電着されているため、電着砥石根元部分（切刃最内周部）４０ａが約０．４ｍｍ程度の深さ落ち込んでいることが観察される。

本発明のハブブレードを有する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。 スピンドルと、装着されるべきハブブレードとの関係を示す分解斜視図である。 スピンドルに装着されたハブブレードの断面図である。 図５（Ａ）は本発明実施形態のハブブレードの平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線断面図である。 電着ブレード製造装置の概略断面図である。 本発明実施形態のハブブレードの電着砥石根元部形状と、従来技術の電着砥石根元部形状を示す図である。

符号の説明

２４ 切削手段
２６ スピンドル
２８ ハブブレード
３０ フランジン
３４ 円形基台
３６ 円形ハブ
４０ 切刃（電着砥石）
４２ ナット
４６ 環状溝
５０ 電着ブレード製造装置
５２ 電着槽
５４ 電解液
５６ ダイヤモンド砥粒
５８ 電解金属
６０ 電源

Claims (3)

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ハブブレードを回転可能に支持するフランジンを有する切削手段とを備えた切削装置で使用するハブブレードであって、
   円形ハブを有する円形基台と、該円形基台の外周部に電着された切刃とから構成され、
   前記切刃の最内周部が位置する前記円形基台に環状の溝が形成され、該溝内に前記切刃の最内周部が落ち込んでいることを特徴とするハブブレード。
2. 前記環状溝は、Ｖ形状又はＵ形状の断面形状を有していることを特徴とする請求項１記載のハブブレード。
3. 前記環状溝は、０．３〜２ｍｍの深さを有していることを特徴とする請求項１又は２記載のハブブレード。

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