JP5442979B2

JP5442979B2 - 切削装置

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Publication number: JP5442979B2
Application number: JP2008284602A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: JP2010110849A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを切削する切削装置に関する。

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配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれる切削装置によって行われている。この切削装置は、下記特許文献に開示されているように、半導体ウエーハ等のウエーハ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ウエーハを切削するための切削ブレードを備えた切削手段と、切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段を具備し、該切削水供給手段によって切削水を回転する切削ブレードに供給することにより切削ブレードを冷却するとともに、切削ブレードによる切削加工部に切削水を供給しつつ切削作業を実施する。
実開平５−９０９５２号公報

而して、切削ブレードは２００００rpm以上の回転速度で回転するため、切刃の両側面には回転により巻き込まれる空気によって空気層が形成される。このため、切削ブレードの切刃による切削加工部に切削水を噴射しても切刃の両側面に沿って形成された空気層によってはじき飛ばされ、切削ブレードの切刃における切削加工部に十分な切削水を供給することができないという問題がある。

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、切削ブレードの切刃における切削加工部に十分な切削水を供給することができ切削水供給機構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ための環状の切刃を有する切削ブレードを備えた切削手段と、該切削ブレードの環状の切刃による切削加工部に切削水を供給する切削水供給機構と、を具備する切削装置において、
該切削水供給機構は、該切削ブレードの一方の側面側に配設された第１のノズルと、該切削ブレードの他方の側面側に配設された第２のノズルと、該第１のノズルと該第２のノズルに切削水を送給する切削水送給手段とを具備しており、
該第１のノズルおよび該第２のノズルは、それぞれ該切削ブレードの環状の切刃における切削加工部を含む領域に向けて切削水を噴射する第１の噴口と、切削加工部より該切削ブレードの回転方向上流側において該環状の切刃の一方の側面および他方の側面に向けてそれぞれ切削水を噴射する第２の噴口を備え、該第１のノズルに設けられた第１の噴口および第２の噴口と該第２のノズルに設けられた第１の噴口および第２の噴口は該環状の切刃を対称軸として線対称に形成されており、
該第１のノズルに設けられた第２の噴口および該第２のノズルに設けられた第２の噴口は、該切削ブレードの環状の切刃の一方の側面および他方の側面に垂直に切削水を噴射するように形成されている、
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装備された切削水供給機構は以上のように構成されているので、第１のノズルに設けられた第２の噴口および第２のノズルに設けられた第２の噴口から噴射された切削水は、切削ブレードの環状の切刃による切削加工部より切削ブレードの回転方向上流側において環状の切刃の一方の側面および他方の側面に向けて噴射される。この結果、環状の切刃の両側面に沿って形成された空気層は第１のノズルに設けられた第２の噴口および第２のノズルに設けられた第２の噴口から噴射された切削水によって破壊されるので、第１のノズルに設けられた第１の噴口および第２のノズルに設けられた第１の噴口から噴射される切削水は環状の切刃における切削加工部に確実に供給される。

以下、本発明によ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、本発明によって構成された切削装置の斜視図が示されている。図１に示す切削装置は、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（Ｘ軸方向）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ウエーハをダイシングテープを介して支持する環状の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（Ｘ軸方向）に移動せしめられるようになっている。

図１に示す切削装置は、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、切削送り方向（Ｘ軸方向）と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って配設されている。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割り出し送り方向（Y軸方向）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（Ｚ軸方向）に移動せしめられるようになっている。この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（Y軸方向）および切り込み方向（Ｚ軸方向）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４３とを具備している。切削ブレード４３は、例えば図２に示すようにアルミニウムによって形成された円盤状の基台４３１と、該基台４３１の外周部側面にダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めて厚さが１５〜３０μmに形成された環状の切刃４３２からなっている。

上記スピンドルハウジング４１の前端部には、切削ブレード４３の上半部を覆うブレードカバー４４が取り付けられている。ブレードカバー４４は、図示の実施形態においてはスピンドルハウジング４１に装着された第１のカバー部材４４１と、該第１のカバー部材４４１に装着される第２のカバー部材４４２とからなっている。第１のカバー部材４４１の側面には雌ネジ穴４４１aと２個の位置決めピン４４１bが設けられており、第２のカバー部材４４２には上記雌ネジ穴４４１aと対応する位置に挿通穴４４２aが設けられている。また、第２のカバー部材４４２の第１のカバー部材４４１と対向する面には、上記２個の位置決めピン４４１bが嵌合する図示しない２個の凹部が形成されている。このように構成された第１のカバー部材４４１と第２のカバー部材４４２は、第２のカバー部材４４２に形成された図示しない２個の凹部を第１のカバー部材４４１に設けられた２個の位置決めピン４４１bに嵌合することによって位置決めする。そして、締結ボルト４４３を第２のカバー部材４４２の挿通穴４４２aに挿通し、第１のカバー部材４４１に設けられた雌ネジ穴４４１aと螺合することにより、第２のカバー部材４４２を第１のカバー部材４４１に装着する。

図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、上記切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部に切削水を供給する切削水供給機構５を具備している。この切削水供給機構５は、上記ブレードカバー４４を構成する第１のカバー部材４４１および第２のカバー部材４４２に配設された第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２と、該第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２に切削水を送給する切削水送給手段５２と、上記第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２にそれぞれ接続された第１のノズル５３１および第２のノズル５３２を具備している。

第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２は、それぞれ上記ブレードカバー４４を構成する第１のカバー部材４４１および第２のカバー部材４４２に配設されており、その上端が切削水送給手段５２に接続され、その下端にはそれぞれ第１のノズル５３１および第２のノズル５３２が接続される。上記切削水送給手段５２は、切削水供給源５２１と、該切削水供給源５２１と上記切削水供給管５１１、５１２とを接続する切削水送給管５２２と、該切削水送給管５２２に配設された電磁開閉弁５２３とからなっている。このように構成された切削水送給手段５２は、電磁開閉弁５２３が除勢(OFF)され閉路している状態では切削水供給源５２１と第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２との連通が遮断されており、電磁開閉弁５２３が附勢(ON)され開路すると切削水供給源５２１と第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２が切削水送給管５２２を介して連通せしめられる。

上記第１のノズル５３１および第２のノズル５３２は、パイプ材によって形成され、図３および図４に示すように切削ブレード４３の環状の切刃４３２の両側に切削送り方向（Ｘ軸方向）に沿って配設されている。このパイプ材からなる第１のノズル５３１および第２のノズル５３２は、それぞれ先端が閉塞されており、基端がそれぞれ上記第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２の下端に接続されている。第１のノズル５３１には、図４の(a)、図５および図６に示すように切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部Aを含む領域に向けて切削水を噴射する複数の第１の噴口５３１aが設けられているとともに、切削加工部Aより切削ブレード４３の図４の(a)において矢印４３０で示す回転方向上流側において環状の切刃４３２の一方の側面４３２aに向けて切削水を噴射する第２の噴口５３１bが設けられている。なお、第２の噴口５３１bは、環状切刃４３２の一方の側面４３２aに垂直に切削水を噴射させるように形成されている。また、第２のノズル５３２には、図４の(b)、図５および図６に示すように切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部Aを含む領域に向けて切削水を噴射する複数の第１の噴口５３２aが設けられているとともに、切削加工部Aより切削ブレード４３の図４の(b)において矢印４３０で示す回転方向上流側において環状の切刃４３２の他方の側面４３２bに向けて切削水を噴射する第２の噴口５３２bが設けられている。なお、第２の噴口５３２bは、環状の切刃４３２の一方の側面４３２bに垂直に切削水を噴射するように形成されている。このように第１のノズル５３１に設けられた第１の噴口５３１aおよび第２の噴口５３１bと第２のノズル５３２に設けられた第１の噴口５３２aおよび第２の噴口５３２bは、環状の切刃４３２を対称軸として線対称に形成されている。

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４３によって切削すべき領域を検出するための撮像手段６を具備している。この撮像手段６は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっている。また、切削装置は、撮像手段６によって撮像された画像を表示する表示手段７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８a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８が配設されている。このカセット載置テーブル８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８上には、被加工物としての半導体ウエーハ１０を収容するカセット９が載置される。カセット９に収容される半導体ウエーハ１０は、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ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、環状の支持フレーム１１に装着されたダイシングテープ１２の表面に裏面が貼着された状態でカセット９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８上に載置されたカセット９に収容されている半導体ウエーハ１０（環状のフレーム１１にダイシングテープ１２を介して支持されている状態）を仮置きテーブル１３に搬出する搬出・搬入手段１４と、仮置きテーブル１３に搬出された半導体ウエーハ１０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１５と、チャックテーブル３上で切削加工された半導体ウエーハ１０を洗浄する洗浄手段１６と、チャックテーブル３上で切削加工された半導体ウエーハ１０を洗浄手段１６へ搬送する第２の搬送手段１７を具備している。

次に、上述した切削装置を用いて半導体ウエーハ１０を所定のストリートに沿って切断する切削作業について説明する。
カセット載置テーブル８上に載置されたカセット９の所定位置に収容されている半導体ウエーハ１０（環状のフレーム１１にダイシングテープ１２を介して支持されている状態）は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル８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・搬入手段１４が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ１０を仮置きテーブル１３上に搬出する。仮置きテーブル１３に搬出された半導体ウエーハ１０は、第１の搬送手段１５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上に半導体ウエーハ１０が載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３上に吸引保持する。また、半導体ウエーハ１０をダイシングテープ１２を介して支持する環状のフレーム１１は、上記クランプ３３によって固定される。このようにして半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３は、撮像手段６の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６によって半導体ウエーハ１０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４３との精密位置合わせ作業が行われる（アライメント工程）。

上述したようにアライメント工程が実施されたならば、チャックテーブル３を切削ブレード４３の下方である切削加工領域に移動し、図７に示すようにブレード４３を矢印４３０で示す方向に回転せしめるとともに、矢印Z1で示す方向に所定量切り込み送りし、切削ブレード４３の最下端がダイシングテープ１２に達する位置に位置付ける。そして、半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３を矢印X1で示す方向に所定の切削送り速度で移動する。この結果、チャックテーブル３上に保持された半導体ウエーハ１０は、切削ブレード４３により所定のストリートに沿って切断される（切削工程）。

上述した切削工程を実施する際には、上記切削水供給機構５を構成する切削水送給手段５２の電磁開閉弁５２３が附勢(ON)される。従って、上述したように電磁開閉弁５２３が開路して、切削水供給源５２１と第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２が切削水送給管５２２を介して連通せしめられるので、切削水供給源５２１の切削水が切削水送給管５２２と第１の切削水供給管５１１および第２の切削水供給管５１２を介して第１のノズル５３１に設けられた第１の噴口５３１aおよび第２の噴口５３１bと第２のノズル５３２に設けられた第１の噴口５３２aおよび第２の噴口５３２bから噴射される。

ここで、第１のノズル５３１に設けられた第１の噴口５３１aおよび第２の噴口５３１bと第２のノズル５３２に設けられた第１の噴口５３２aおよび第２の噴口５３２bから噴射される切削水の作用について説明する。第１のノズル５３１に設けられた第１の噴口５３１aおよび第２のノズル５３２に設けられた第１の噴口５３２aから噴射される切削水は、図５に示すように切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部Aに向けて噴射される。しかるに、切削ブレード４３は２００００rpm以上の回転速度で回転するため、環状の切刃４３２の両側面には回転により巻き込まれる空気によって空気層が形成される。このため、切削ブレード４３の環状の切刃４３２による切削加工部Aに切削水を噴射しても環状の切刃４３２の両側面に沿って形成される空気層によってはじき飛ばされ、環状の切刃４３２における切削加工部に十分な切削水を供給することができない。一方、第１のノズル５３１に設けられた第２の噴口５３１bおよび第２のノズル５３２に設けられた第２の噴口５３２bから噴射された切削水は、図６に示すように切削加工部Aより切削ブレード４３の回転方向上流側（図４の(a)および図４の(b)参照）において環状の切刃４３２の一方の側面４３２aおよび他方の側面４３２bに向けて噴射される。この結果、環状の切刃４３２の両側面に沿って形成された空気層は第１のノズル５３１に設けられた第２の噴口５３１bおよび第２のノズル５３２に設けられた第２の噴口５３２bから噴射された切削水によって破壊されるので、第１のノズル５３１に設けられた第１の噴口５３１aおよび第２のノズル５３２に設けられた第１の噴口５３２aから噴射される切削水は環状の切刃４３２における切削加工部に確実に供給される。

以上のようにして、半導体ウエーハ１０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を図１において矢印Ｙで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し送りし、上記切削工程を実施する。そして、半導体ウエーハ１０の所定方向に延在するストリートの全てに沿って切削工程を実施したならば、チャックテーブル３を９０度回転させて、半導体ウエーハ１０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工程を実行することにより、半導体ウエーハ１０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デバイスに分割される。なお、分割された個々のデバイスは、ダイシングテープ１２の作用によってバラバラにはならず、環状のフレーム１１に支持されたウエーハの状態が維持されている。

上述したように半導体ウエーハ１０のストリートに沿って切削工程が終了したら、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３は最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻される。そして、半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ１０は第２の搬送手段１７によって洗浄手段１６に搬送される。洗浄手段１６に搬送された半導体ウエーハ１０は、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ１０は、乾燥後に第１の搬送手段１５によって仮置きテーブル１３に搬送される。そして、半導体ウエーハ１０は、搬出・搬入手段１４によってカセット９の所定位置に収納される。

本発明によ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切削水供給機構の要部を分解して示す斜視図。図１に示す切削装置に装備される切削ブレードと切削水供給機構の第１のノズルおよび第２のノズルとの位置関係を示す正面。図１に示す切削装置に装備される切削ブレードと切削水供給機構の第１のノズルおよび第２のノズルとの位置関係を示す側面図。図１に示す切削装置に装備される切削水供給機構の第１のノズルによって切削水が噴射された状態を示す説明図。図１に示す切削装置に装備される切削水供給機構の第２のノズルによって切削水が噴射された状態を示す説明図。図１に示す切削装置によって実施される切削工程の説明図。

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
４３：切削ブレード
４３２：環状の切刃
４４：ブレードカバー
５：切削水供給機構
５１１：第１の切削水供給管
５１２：第２の切削水供給管
５２：切削水送給手段
５３１：第１のノズル
５３２：第２のノズル
６：撮像手段
７：表示手段
９：カセット
１０：半導体ウエーハ
１１：環状の支持フレーム
１２：ダイシングテープ
１３：仮置きテーブル
１４：搬出・搬入手段
１５：第１の搬送手段
１６：洗浄手段
１７：第２の搬送手段

Claims

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ための環状の切刃を有する切削ブレードを備えた切削手段と、該切削ブレードの環状の切刃による切削加工部に切削水を供給する切削水供給機構と、を具備する切削装置において、
該切削水供給機構は、該切削ブレードの一方の側面側に配設された第１のノズルと、該切削ブレードの他方の側面側に配設された第２のノズルと、該第１のノズルと該第２のノズルに切削水を送給する切削水送給手段とを具備しており、
該第１のノズルおよび該第２のノズルは、それぞれ該切削ブレードの環状の切刃における切削加工部を含む領域に向けて切削水を噴射する第１の噴口と、切削加工部より該切削ブレードの回転方向上流側において該環状の切刃の一方の側面および他方の側面に向けてそれぞれ切削水を噴射する第２の噴口を備え、該第１のノズルに設けられた第１の噴口および第２の噴口と該第２のノズルに設けられた第１の噴口および第２の噴口は該環状の切刃を対称軸として線対称に形成されており、
該第１のノズルに設けられた第２の噴口および該第２のノズルに設けられた第２の噴口は、該切削ブレードの環状の切刃の一方の側面および他方の側面に垂直に切削水を噴射するように形成されている、
ことを特徴とする切削装置。