JP5096052B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削するための切削装置に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域をストリートに沿って分割することにより個々のデバイスを製造している。半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般に切削装置が用いられている。この切削装置は、下記特許文献１に開示されているように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を備えた切削手段を具備し、切削ブレードを回転しつつチャックテーブルを相対的に切削送りさせることにより切削する。
特開平４−２５２０４８号公報

切削手段は、図４に示すように回転スピンドル１００と、該回転スピンドル１００の端部に装着され外周部側面に挟持面１１１aを備えたフランジ部１１１と該フランジ部１１１の中心部から側方に突出して形成された円筒状の装着部１１２とを有するブレードマウント１１０と、該ブレードマウント１１０の該円筒状の装着部１１２に装着され外周部にブレード装着部１２１aを備えた円盤状の基台１２１と該基台１２１のブレード装着部１２１aの側面に装着された砥石ブレード１２２とを有する切削ブレード１２０と、上記ブレードマウント１１０における円筒状の装着部１１２に形成された雄ネジ１１２aに螺合して装着され切削ブレード１２０の基台１２１を挟持する挟持面１３０aを備えた挟持ナット１３０とからなっている。

上述した切削装置は回転スピンドル１００を通常２００００〜３００００rpmの回転速度で回転しつつ切削作業を実施している。しかるに、切削効率を向上させるために回転スピンドル１００の回転速度を６００００rpm以上にすると、切削ブレード１２０が図４において２点鎖線で示すように反りが発生する。このように切削ブレード１２０に反りが生ずると、所定のストリートに沿って切削することができず、デバイスを損傷するとともに、チッピングが発生するという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、切削ブレードを高速で回転しても反りの発生を抑制することができる切削手段を備えた切削装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、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を備えた切削手段とを含み、該切削手段が回転スピンドルと、該回転スピンドルの端部に装着され側面に挟持面を備えたフランジ部と該フランジ部の中心部から側方に突出して形成された円筒状の装着部とを有するブレードマウントと、該ブレードマウントの該円筒状の装着部に装着された円盤状の基台本体および該基台本体の径方向外側に形成され断面が外周縁に向けて先細りとなる三角形状に形成されたブレード装着部を備えた基台と該基台の該ブレード装着部に装着された砥石ブレードとを有する切削ブレードと、該ブレードマウントにおける該円筒状の装着部に形成された雄ネジに螺合し該切削ブレードの該基台を挟持する挟持面を備えた挟持ナットとからなっている、切削装置において、
該ブレードマウントの該フランジ部は、該切削ブレードを構成する該基台の該基台本体の一方の面における最外周部に当接する第１の挟持面と、該第１の挟持面より内周側に間隔を置いて形成され該基台本体の一方の面に当接する第２の挟持面とを備えており、
該挟持ナットは、該切削ブレードを構成する該基台の該基台本体の他方の面における該第１の挟持面が当接する位置と対応する領域に当接する第３の挟持面を備えている、
ことを特徴とする切削装置が提供される。

本発明による切削装置においてはブレードマウントのフランジ部と挟持ナットによって挟持される切削ブレードは、基台本体の一方の面の最外周部と内周側部がブレードマウントを構成するフランジ部の第１の挟持面と第２の挟持面によって支持されるとともに、基台本体の他方の面における第１の挟持面が当接する位置と対応する領域が挟持ナットの第３の挟持面によって支持されるので、高速回転しても反りの発生が抑制される。

以下、本発明に従って構成された切削装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された切削装置の斜視図が示されている。図示の実施形態における切削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持するチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に配設された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の上面である保持面上に被加工物を図示しない吸引手段を作動することによって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回転可能に構成されている。なお、チャックテーブル３１には、被加工物として後述する半導体ウエーハを保護テープを介して支持する支持フレームを固定するためのクランプ３３が配設されている。このように構成されたチャックテーブル３は、図示しない切削送り手段によって、矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるようになっている。

図示の実施形態における切削装置は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２の前端部に装着された切削ブレード５とを具備している。この切削ブレード５およびその取付け構造について、図２および図３を参照して説明する。図２および図３に示す切削ブレード５は、円盤状の基台本体５１１と該基台本体５１１の外周側に形成されたブレード装着部５１２を備えた基台５１と、該基台５１のブレード装着部５１２の一方の側面（図３において右側側面）に装着された砥石ブレード５２とからなっている。基台本体５１１の中央部には、後述するブレードマウントの装着部に嵌合する嵌合穴５１１aが形成されている。ブレード装着部５１２は、図３に示すように断面が外周縁に向けて先細りとなる三角形状に形成されており、図３において右側側面が砥石ブレード装着面５１２aとなっている。このように構成された基台５１は、図示の実施形態においてはアルミニウムによって形成されている。

砥石ブレード５２は、ダイヤモンド等からなる砥粒を結合剤で結合して円環状に形成され、上記基台５１を構成するブレード装着部５１２の砥石ブレード装着面５１２aに装着される。なお、この砥石ブレード５２としては、砥粒をレジンボンド材に混錬し環状に成型して焼成したレジノイドブレードや、砥粒を金属ボンド材に混錬し環状に成型して焼成したメタルブレードや、上記ブレード装着部５１２の砥石ブレード装着面５１２aに砥粒をニッケル等の金属メッキで結合した電鋳ブレード等が用いられる。

上述したように構成された切削ブレード５は、図２および図３に示すように切削装置のスピンドルハウジング４１に回転自在に支持された回転スピンドル４２に取付けられるブレードマウント６に装着される。そして、ブレードマウント６と挟持ナット７によって挟持され固定される。

回転スピンドル４２に取付けられるブレードマウント６は、図２および図３に示すように円環状のフランジ部６１と、該フランジ部６１の中心部から側方に突出して形成された円筒状の装着部６２とからなっている。フランジ部６１における装着部６２側の側面には、上記切削ブレード５を構成する基台５１の基台本体５１１の一方の面（図３において右側側面）における最外周部（ブレード装着部５１２と連続する外周部）に当接する第１の挟持面６１１と、該第１の挟持面６１１より内周側に間隔を置いて形成され基台本体５１１の一方の面（図３において右側側面）に当接する第２の挟持面６１２とを備えている。装着部６２は、切削ブレード５を構成する基台５１を支持する支持部６２１が基台本体５１１に形成された嵌合穴５１１aと対応する径に形成されており、その先端部の外周面に雄ネジ６２２が形成されている。このように構成されたブレードマウント６は、中心部に回転スピンドル４２のテーパー部４２１に装着するためのテーパー状の装着穴６３１および回転スピンドル４２の先端部に形成された雌ネジ４２２に螺合する締め付けボルト８が挿通する挿通穴６３２が形成されている。このように構成されたブレードマウント６は、図３に示すように回転スピンドル４２のテーパー部４２１にテーパー状の装着穴６３１を嵌合し、上記挿通穴６３２を挿通して配設された締め付けボルト８を回転スピンドル４２の先端部に形成された雌ネジ４２２に螺合することにより、回転スピンドル４２に取付けられる。

上述したように回転スピンドル４２に取付けられたブレードマウント６の装着部６に上記切削ブレード５を構成する基台５１の基台本体５１１が装着される。即ち、ブレードマウント６の装着部６２の支持部６２１に基台本体５１１に形成された嵌合穴５１１aを嵌合し、基台本体５１１を挟持ナット７によって挟持して固定する。

挟持ナット７は、上記切削ブレード５を構成する基台５１の基台本体５１１の他方の面（図３において左側側面）に当接する第３の挟持面７１を備えている。この第３の挟持面７１は、基台本体５１１の他方の面（図３において左側側面）における第１の挟持面６１１が当接する位置と対応する領域に当接するように設定されている。このように構成された挟持ナット７は、雌ネジ部７２を上記ブレードマウント６を構成する装着部６２の先端部に形成された雄ネジ６２２に螺合することにより、切削ブレード５を構成する基台５１の基台本体５１１をブレードマウント６のフランジ部６１とによって挟持して固定する。このようブレードマウント６のフランジ部６１と挟持ナット７によって挟持される切削ブレード５は、基台本体５１１の一方の面（図３において右側側面）の最外周部と内周側部がブレードマウント６を構成するフランジ部６１の第１の挟持面６１１と第２の挟持面６１２によって支持されるとともに、基台本体５１１の他方の面（図３において左側側面）における第１の挟持面６１１が当接する位置と対応する領域が挟持ナット７の第３の挟持面７１によって支持されるので、高速回転しても反りの発生が抑制される。

以上のように構成された切削手段としてのスピンドルユニット４は、図示しない割り出し送り手段によって図１において矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない切り込み送り手段によって図１において矢印Ｚで示す切り込み送り方向に移動せしめられるようになっている。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル３上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード５によって切削すべき領域を検出するためのアライメント手段１１を具備している。このアライメント手段１１は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなる撮像手段を具備している。また、切削装置は、アライメント手段１１によって撮像された画像を表示する表示手段１２を具備している。

上記装置ハウジング２におけるカセット載置領域１３aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル１３が配設されている。このカセット載置テーブル１３は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル１３上には、被加工物Wを収容するカセット１４が載置される。カセット１４に収容される被加工物Wは、ウエーハの表面に格子状のストリートが形成されており、この格子状のストリートによって区画された複数の矩形領域にコンデンサーやLEDや回路等のデバイスが形成されている。このように形成された被加工物Wは、環状の支持フレームFに装着された保護テープTの表面に裏面が貼着された状態でカセット１４に収容される。

また、図示の実施形態における切削装置は、カセット載置テーブル１３上に載置されたカセット１４に収容されている被加工物W（環状のフレームFに保護テープTを介して支持されている状態）を仮置きテーブル１５に搬出する搬出手段１６と、仮置きテーブル１５に搬出された被加工物Wを上記チャックテーブル３上に搬送する第１の搬送手段１７と、チャックテーブル３上で切削加工された被加工物Wを洗浄する洗浄手段１８と、チャックテーブル３上で切削加工された被加工物Wを洗浄手段１８へ搬送する第２の搬送手段１９を具備している。

以上のように構成された切削装置の作動について、簡単に説明する。
カセット載置テーブル１３上に載置されたカセット１４の所定位置に収容されている被加工物Wは、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル１３が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出手段１６が進退作動して搬出位置に位置付けられた被加工物Wを仮置きテーブル１５上に搬出する。仮置きテーブル１５に搬出された被加工物Wは、第１の搬送手段１７の旋回動作によって上記チャックテーブル３上に搬送される。チャックテーブル３上に被加工物Wが載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して被加工物Wをチャックテーブル３上に吸引保持する。また、被加工物Wを保護テープTを介して支持する支持フレームFは、上記クランプ３３によって固定される。このようにして被加工物Wを保持したチャックテーブル３は、アライメント手段１１の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３がアライメント手段１１の直下に位置付けられると、アライメント手段１１によって被加工物Wに形成されているストリートが検出され、スピンドルユニット４を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節してストリートと切削ブレード５との精密位置合わせ作業が行われる。

その後、切削ブレード５を矢印Ｚで示す方向に所定量切り込み送りし所定の方向に回転させつつ、被加工物Wを吸引保持したチャックテーブル３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（切削ブレード５の回転軸と直交する方向）に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル３上に保持された被加工物Wは切削ブレード５により所定のストリートに沿って切断される（切削工程）。この切削工程おいては、切削ブレード５を例えば６００００rpm以上の高速で回転しても上述したように切削ブレード５が反ることがないので、被加工物Wをストリートに沿って正確にかつ効率よく切断することができる。このようにして、被加工物Wを所定のストリートに沿って切断したら、チャックテーブル３を矢印Ｙで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し送りし、上記切断作業を実施する。そして、被加工物Wの所定方向に延在するストリートの全てに沿って切断作業を実施したならば、チャックテーブル３を９０度回転させて、被加工物Wの所定方向と直交する方向に延在するストリートに沿って切削作業を実行することにより、被加工物Wに格子状に形成された全てのストリートが切削されて個々のチップに分割される。なお、分割されたチップは、保護テープTの作用によってバラバラにはならず、フレームFに支持されたウエーハの状態が維持されている。

上述したように被加工物Wのストリートに沿って切断作業が終了したら、被加工物Wを保持したチャックテーブル３は最初に被加工物Wを吸引保持した位置に戻される。そして、被加工物Wの吸引保持を解除する。次に、被加工物Wは第２の搬送手段１９によって洗浄手段１８に搬送される。洗浄手段１８に搬送された被加工物Wは、ここで洗浄および乾燥される。このようにして洗浄および乾燥された被加工物Wは、第１の搬送手段１７によって仮置きテーブル１５に搬出される。そして、被加工物Wは、搬出手段１６によってカセット１４の所定位置に収納される。従って、搬出手段１６は、加工後の被加工物Wをカセット１４に搬入する搬入手段としての機能も備えている。

本発明に従って構成された切削装置の斜視図。 図１に示す切削装置に装備されるスピンドルユニットの分解斜視図。 図１に示す切削装置に装備されるスピンドルユニットの断面図。 従来の切削装置におけるスピンドルユニットの断面図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：チャックテーブ
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
５：切削ブレード
５１：切削ブレードの基台
５１１：円盤状の基台本体
５１２：ブレード装着部
５２：砥石ブレード
６：ブレードマウント
６１：フランジ部
６１１：第１の挟持面
６１２：第２の挟持面
６２：装着部
７：挟持ナット
７１：第３の挟持面
８：締め付けボルト
１１：アライメント手段
１２：表示手段
１３：カセット載置テーブル
１４：カセット
１５：仮置きテーブル
１６：搬出手段
１７：第１の搬送手段
１８：洗浄手段
１９：第２の搬送手段
W：被加工物
F：環状の支持フレーム
T：保護テープ

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ブレードを備えた切削手段とを含み、該切削手段が回転スピンドルと、該回転スピンドルの端部に装着され側面に挟持面を備えたフランジ部と該フランジ部の中心部から側方に突出して形成された円筒状の装着部とを有するブレードマウントと、該ブレードマウントの該円筒状の装着部に装着された円盤状の基台本体および該基台本体の径方向外側に形成され断面が外周縁に向けて先細りとなる三角形状に形成されたブレード装着部を備えた基台と該基台の該ブレード装着部に装着された砥石ブレードとを有する切削ブレードと、該ブレードマウントにおける該円筒状の装着部に形成された雄ネジに螺合し該切削ブレードの該基台を挟持する挟持面を備えた挟持ナットとからなっている、切削装置において、
   該ブレードマウントの該フランジ部は、該切削ブレードを構成する該基台の該基台本体の一方の面における最外周部に当接する第１の挟持面と、該第１の挟持面より内周側に間隔を置いて形成され該基台本体の一方の面に当接する第２の挟持面とを備えており、
   該挟持ナットは、該切削ブレードを構成する該基台の該基台本体の他方の面における該第１の挟持面が当接する位置と対応する領域に当接する第３の挟持面を備えている、
   ことを特徴とする切削装置。

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