JP5518587B2

JP5518587B2 - 切削工具の製造方法

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Publication number: JP5518587B2
Application number: JP2010138306A
Authority: JP
Inventors: 圭介寺田; 隆博石井
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-06-17
Also published as: JP2012000723A

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装備される切削工具の製造方法に関する。

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、サファイア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、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の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切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削工具および回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。切削工具は、円形基台と該円形基台の側面に装着されダイヤモンド砥粒をメッキで固定して形成した電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃とを具備し、該環状の切れ刃が該円形基台の外周縁より突出して構成されている。（例えば、特許文献１参照。）

特開２０００−１９０１５５公報

而して、切削工具は、円形基台の側面外周部にダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固定した電鋳砥粒層を形成した後、円形基台の外周部を水酸化ナトリウム等のエッチング液よってエッチングすることにより外周部を１mm前後除去し、円形基台の外周縁から電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃を突出して形成する。このようにして製造される切削工具は、上記エッチング時において円形基台の側面外周部に密着している電鋳砥粒層の裏面と、円形基台の外周縁から突出し環状の切れ刃となる電鋳砥粒層の表面との間に応力の差が生じ、円形基台の外周縁から突出し環状の切れ刃が表面側又は裏面側にわずかに湾曲するため、高精度な切削に支障をきたすという問題がある。
特に、サファイア基板、炭化珪素基板、アルチック基板等の難削材を切削する切削工具を製造する場合には、電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃の強度を高めるために、アルデヒド類、ニトリル類、アセチレン化合物等の光沢材を適宜選択または配合してスルファミン酸ニッケル等のメッキ液に混入し、このメッキ液中において円形基台の側面外周部にダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固定した電鋳砥粒層を形成する。このように光沢材が混入されたメッキ液中において円形基台の側面外周部に形成された電鋳砥粒層は、円形基台の外周部をエッチングすることにより１mm前後除去して円形基台の外周縁から環状の切れ刃を突出して形成すると、環状の切れ刃が表面側または裏面側に０．５〜２度の範囲で湾曲する。この環状の切れ刃が湾曲する方向および量は上記メッキ液に配合される光沢材の種類によって異なる。

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、円形基台の側面外周部に装着され外周縁から突出して形成された電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃を、円形基台の回転軸線に対して垂直に形成することができる切削工具の製造方法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、中心部に回転軸に装着する装着穴を備えた円形基台と該円形基台の一側面外周部に装着され砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃とを具備し、該環状の切れ刃が該円形基台の外周縁から突出して構成された切削工具の製造方法であって、
該円形基台の一側面外周部の電鋳砥粒層形成部における少なくとも該環状の切れ刃が形成される切れ刃領域を、該装着穴の軸線に垂直な面に対して該環状の切れ刃の表面および裏面の応力の差によって生ずる撓みを相殺する傾斜面に形成する傾斜面形成工程と、
該傾斜面形成工程が実施された円形基台の電鋳砥粒層形成部に砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層を形成する電鋳砥粒層形成工程と、
該電鋳砥粒層が形成された円形基台の該切れ刃領域をエッチングして除去し、該円形基台の外周縁より該電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃を突出せしめるエッチング工程と、を含む、
ことを特徴とする切削工具の製造方法が提供される。

本発明による切削工具の製造方法においては、円形基台の一側面外周部の電鋳砥粒層形成部における少なくとも環状の切れ刃が形成される切れ刃領域を、装着穴の軸線に垂直な面に対して環状の切れ刃の表面および裏面の応力の差によって生じる撓みを相殺する傾斜面に形成し、電鋳砥粒層形成部に砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層を形成した後、電鋳砥粒層が形成された円形基台の切れ刃領域をエッチングして除去し、円形基台の外周縁より電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃を突出せしめる。このように円形基台の外周縁より突出せしめられた環状の切れ刃は、円形基台の切れ刃領域が除去されることによって電鋳砥粒層を形成する際にメッキ液に混入される光沢材の種類によって表面側または裏面側に湾曲するが、少なくとも切れ刃領域は上述したように環状の切れ刃の表面および裏面の応力の差によって生じる撓みを相殺する傾斜面に形成されるので、円形基台の切れ刃領域が除去された状態で円形基台の装着穴の軸線に対して垂直となる。従って、切削工具が円形基台の装着穴を中心として回転しても環状の切れ刃にブレが生ずることがないため、難削材を含む被加工物を高精度に切削することができる。

本発明による切削工具の製造方法によって製造された切削工具を装備した切削装置の斜視図。本発明による切削工具の製造方法によって製造された切削工具の断面図。本発明による切削工具の製造方法によって製造される切削工具を構成する円形基台の断面図。本発明による切削工具の製造方法における傾斜面形成工程が実施された円形基台の要部拡大断面図。本発明による切削工具の製造方法におけるマスキング工程を実施した状態を示す円形基台の断面図。本発明による切削工具の製造方法における電鋳砥粒層形成工程の説明図。本発明による切削工具の製造方法における電鋳砥粒層形成工程を実施した状態を示す円形基台の断面図。本発明による切削工具の製造方法における電鋳砥粒層形成工程を実施した状態を示す円形基台の要部拡大断面図。本発明による切削工具の製造方法におけるマスキング用粘着樹脂部剥離工程を実施した状態を示す円形基台の断面図。本発明による切削工具の製造方法におけるエッチング工程を実施した状態を示す円形基台の断面図。本発明による切削工具の製造方法において製造された切削工具の要部拡大断面図。

以下、本発明による切削工具の製造方法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、本発明による切削工具の製造方法によって製造された切削工具を装備し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、チャックテーブル本体３１と、該チャックテーブル本体３１の上面に配設された吸着チャック３２とを具備しており、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は回転可能に構成されており、図示しない回転機構によって適宜回動せしめられるようになっている。なお、チャックテーブル本体３１には、被加工物として後述する光デバイス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機構３３が配設されている。

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矢印Ｘで示す切削送り方向と直交する方向である矢印Ｙで示す割り出し方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向（上下方向）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工具５とを具備している。なお、切削工具５については、後で詳細に説明する。

また、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上に保持された後述する被加工物としての光デバイスウエーハの表面を撮像し、上記切削工具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、被加工物を収容するカセット１４が載置される。カセット１４には、被加工物としての光デバイスウエーハ１０が収容される。光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板の表面に窒化物半導体からなる光デバイス層が形成され、この光デバイス層が格子状に形成された複数のストリートによって区画されており、この区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスが形成されている。このように形成された光デバイスウエーハ１０は、環状のフレームFに装着されたダイシングテープ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、上記カセット載置テーブル１３上に載置されたカセット１４に収容されている光デバイスウエーハ１０（環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態）を仮置きテーブル１５上に搬出する搬出・搬入手段１６と、仮置きテーブル１５上に搬出された光デバイスウエーハ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１７と、チャックテーブル３上において切削加工された光デバイスウエーハ１０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光デバイスウエーハ１０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光デバイスウエーハ１０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所定の搬出位置に位置付けられる。次に、搬出・搬入手段１６が進退作動して搬出位置に位置付けられた光デバイスウエーハ１０を仮置きテーブル１５上に搬出する。仮置きテーブル１５上に搬出された光デバイスウエーハ１０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。このようにしてチャックテーブル３上に光デバイスウエーハ１０が載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して光デバイスウエーハ１０をチャックテーブル３上に吸引保持する。また、光デバイスウエーハ１０をダイシングテープTを介して支持する環状のフレームFは、上記クランプ機構３３によって固定される。このようにして光デバイスウエーハ１０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によって光デバイスウエーハ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工具５との精密位置合わせ作業が行われる。

その後、切削工具５を矢印Ｚで示す切り込み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、光デバイスウエーハ１０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（切削工具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上に保持された光デバイスウエーハ１０は切削工具５により所定のストリートに沿って切断される。光デバイスウエーハ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、光デバイスウエーハ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、光デバイスウエーハ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作業を実行することにより、光デバイスウエーハ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光デバイスに分割される。なお、分割されたチップは、ダイシングテープTの作用によってバラバラにはならず、環状のフレームFに支持された光デバイスウエーハ１０の状態が維持されている。

上述したように光デバイスウエーハ１０のストリートに沿って切断作業が終了したら、光デバイスウエーハ１０を保持したチャックテーブル３は最初に光デバイスウエーハ１０を吸引保持した位置に戻される。そして、光デバイスウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、光デバイスウエーハ１０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に搬送された光デバイスウエーハ１０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光デバイスウエーハ１０は、第１の搬送手段１７によって仮置きテーブル１５上に搬出される。そして、光デバイスウエーハ１０は、搬出・搬入手段１６によってカセット１４の所定位置に収納される。上述した構成および作用は、切削工具を除いて本発明における新規な特徴を有するものではなく、従って従来周知の構成でよい。

次に、上記切削工具５を製造する切削工具の製造方法について説明する。
図２には、本発明による切削工具の製造方法によって製造された切削工具５の断面図が示されている。図２に示す切削工具５は、中心部に上記回転スピンドル４２に装着する装着穴５１１を備えた円形基台５１と、該円形基台５１の一側面（図２において右側面）の外周部に装着された環状の切れ刃５２とからなっている。環状の切れ刃５２は、粒径が０．５〜６μmのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固定して形成した電鋳砥粒層によって形成されており、アルミニウムからなる円形基台５１の外周縁より突出して構成されている。なお、環状の切れ刃５２は、厚さ（t）が２０〜４０μm、円形基台５１の外周縁からの突出量（h）が７６０〜１２００μmに設定されている。このように構成された切削工具５は、円形基台５１の一側面の外周部に装着された環状の切れ刃５２が装着穴５１１の軸線Pに対して垂直に形成されている。

次に、上記のように構成された切削工具５の製造方法について、図３乃至図１１を参照して説明する。
切削工具５を構成する円形基台５１は、図３に示すようにアルミニウムによって円形状に形成され、中心部に上記回転スピンドル４２に装着するための装着穴５１１が設けられている。円形基台５１の一方の面５１２（図３において右側の面）における外周部の環状の電鋳砥粒層形成部５１２a以外は装着穴５１１の軸線Pに対して垂直な平面に形成され、他方の面５１３（図３において左側に面）はテーパー状に形成されている。このように形成された円形基台５１の一方の面５１２における環状の電鋳砥粒層形成部５１２aは、幅（H）が例えば５mｍに設定されている。

次に、上述した環状の電鋳砥粒層形成部５１２aの構成について、図４の(a)(b)(c)(d)を参照して説明する。
図４の(a)に示す実施形態は、環状の電鋳砥粒層形成部５１２aが円形基台５１の装着穴５１１の軸線P（図３参照）に垂直な平面Sに対して他方の面５１３側に傾斜する傾斜角αを有する傾斜面に形成される（傾斜面形成工程）。

図４の(b)に示す実施形態は、環状の電鋳砥粒層形成部５１２aにおける外周側の環状の切れ刃が形成される環状の切れ刃領域５１２bだけが円形基台５１の装着穴５１１の軸線P（図３参照）に垂直な平面Sに対して他方の面５１３側に傾斜する傾斜角αを有する傾斜面に形成される（傾斜面形成工程）。

図４の(c)に示す実施形態は、環状の電鋳砥粒層形成部５１２aが円形基台５１の装着穴５１１の軸線P（図３参照）に垂直な平面Sに対して他方の面５１３側と反対側に傾斜する傾斜角βを有する傾斜面に形成される（傾斜面形成工程）。

図４の(d)に示す実施形態は、環状の電鋳砥粒層形成部５１２aにおける外周側の環状の切れ刃が形成される環状の切れ刃領域５１２bだけが円形基台５１の装着穴５１１の軸線P（図３参照）に垂直な平面Sに対して他方の面５１３側と反対側に傾斜する傾斜角βを有する傾斜面に形成される（傾斜面形成工程）。

上記環状の電鋳砥粒層形成部５１２aないし環状の切れ刃領域５１２bの傾斜方向および量は、環状の電鋳砥粒層形成部５１２aに電鋳砥粒層を形成するための後述するメッキ液に混入する光沢材の種類によって設定される。即ち、環状の電鋳砥粒層形成部５１２aないし切れ刃領域５１２bに形成される傾斜面は、後述する環状の切れ刃の表面および裏面の応力の差によって生ずる撓みを相殺する角度に形成される。この環状の電鋳砥粒層形成部５１２aないし環状の切れ刃領域５１２bの傾斜方向および傾斜角αまたはβは、実験に基づいて０．５〜２度に設定される。なお、上述した環状の電鋳砥粒層形成部５１２aないし環状の切れ刃領域５１２bに形成される傾斜面は、適宜の機械加工によって形成される。

上述したように傾斜面形成工程を実施したならば、図５に示すように円形基台５１には、一方の面５１２における環状の電鋳砥粒層形成部５１２a以外の表面にマスキング用粘着樹脂６によってマスキングする（マスキング工程）。なお、環状の電鋳砥粒層形成部５１２aの幅（H）は、上述したように例えば５mｍに設定されている。

次に、マスキング工程が実施された円形基台５１の一側面外周部である環状の電鋳砥粒層形成部５１２aに、砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層を形成する電鋳砥粒層形成工程を実施する。この電鋳砥粒層形成工程は、図６に示すようにメッキ槽７に収容されたスルファミン酸ニッケルメッキ液７０にマスキング工程が実施された円形基台５１を浸漬した状態で、ニッケルバー７１との間に直流電源７２により直流電圧を印加することによって実施する。なお、スルファミン酸ニッケルメッキ液７０には、粒径が０．５〜６μmのダイヤモンド砥粒およびアルデヒド類、ニトリル類、アセチレン化合物等の光沢材を適宜選択して配合する。この結果、図７に示すように円形基台５１の上記マスキングをしていない一方の面５１２における環状の電鋳砥粒層形成部５１２aには、ダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固定した環状の電鋳砥粒層５２０が形成される。上述したニッケルメッキは、環状の電鋳砥粒層の厚さが２０〜４０μmになるまで実施する。なお、上記電鋳砥粒層形成工程においては、砥粒が均一に積層するようにメッキ槽７内の砥粒が混入されたメッキ液は図示しない攪拌手段によって攪拌される。図８の(a)(b)(c)(d)は、上記図４の(a)(b)(c)(d)に示された環状の電鋳砥粒層形成部５１２aにそれぞれ電鋳砥粒層５２０が形成され状態を示している。

上述したように電鋳砥粒層形成工程を実施したならば、図９に示すように円形基台５１をマスキングしたマスキング用粘着樹脂６の一部、即ち円形基台５１の環状の切れ刃領域５１２bに対応する外周部を剥離する（マスキング用粘着樹脂部剥離工程）。この剥離するマスキング用粘着樹脂６の幅（B）は、７６０〜１２００μmに設定されている。

次に、電鋳砥粒層５２０が形成された円形基台５１の環状の切れ刃領域５１２bをエッチングして除去し、円形基台５１の外周縁より電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃を突出せしめるエッチング工程を実施する。即ち、上記マスキング用粘着樹脂部剥離工程が実施された円形基台５１の外周部をアルミニウムは溶解するがニッケルは溶解しない水酸化ナトリウム等のエッチング溶液で溶解除去する。この結果、図１０に示すように円形基台５１の外周部の環状の電鋳砥粒層形成部５１２aにおける環状の切れ刃領域５１２b、即ちマスキング用粘着樹脂７が剥離された部分の円形基台５１がエッチングされて除去され、環状の電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃５２が円形基台５１の外周縁より７６０〜１２００μm突出せしめられる。

上述したエッチング工程を実施したならば、円基台板５１をマスキングしたマスキング用粘着樹脂６を除去するマスキング除去工程を実施することにより、上述した図２に示す切削工具５が得られる。
図１１の(a)(b)(c)(d)は、上記図８の(a)(b)(c)(d)に示された電鋳砥粒層形成部５１２aに電鋳砥粒層５２０が形成され円形基台５１に上記エッチング工程が実施された後にマスキング除去工程が実施された状態が示されている。円形基台５１の外周部の環状の電鋳砥粒層形成部５１２aにおける環状の切れ刃領域５１２bが除去されると、円形基台５１の外周縁から突出せしめられた環状の切れ刃５２における環状の切れ刃領域５１２bに密着していた裏面と、表面との間に応力の差が生じ、環状の切れ刃５２は上記メッキ液に混入する光沢材の種類によって表面側または裏面側に湾曲する。しかるに、円形基台５１の外周部の電鋳砥粒層形成部５１２aないし切れ刃領域５１２bは円形基台５１の外周縁から突出せしめられた環状の切れ刃５２の表面および裏面の応力の差によって生じる撓みを相殺する傾斜面に形成されるので、円形基台５１の外周縁から突出せしめられた環状の切れ刃５２は図１１の(a)(b)(c)(d)に示すようにそれぞれ円形基台５１の装着穴５１１の軸線Pに対して垂直な面Sに平行となる。従って、切削工具５が円形基台５１の装着穴５１１を中心として回転しても環状の切れ刃５２にブレが生ずることがないため、難削材を含む被加工物を高精度に切削することができる。

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
５：切削工具
５１：円形基台
５１１：装着穴
５１２a：電鋳砥粒層形成部
５１２b：切れ刃領域
６：マスキング用粘着樹脂
７：メッキ槽
７０：スルファミン酸ニッケルメッキ液
１０：光デバイスウエーハ
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・搬入手段
１７：第１の搬送手段
１８：洗浄手段
１９：第２の搬送手段

Claims

中心部に回転軸に装着する装着穴を備えた円形基台と該円形基台の一側面外周部に装着され砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃とを具備し、該環状の切れ刃が該円形基台の外周縁から突出して構成された切削工具の製造方法であって、
該円形基台の一側面外周部の電鋳砥粒層形成部における少なくとも該環状の切れ刃が形成される切れ刃領域を、該装着穴の軸線に垂直な面に対して該環状の切れ刃の表面および裏面の応力の差によって生ずる撓みを相殺する傾斜面に形成する傾斜面形成工程と、
該傾斜面形成工程が実施された円形基台の電鋳砥粒層形成部に砥粒をメッキで固定した電鋳砥粒層を形成する電鋳砥粒層形成工程と、
該電鋳砥粒層が形成された円形基台の該切れ刃領域をエッチングして除去し、該円形基台の外周縁より該電鋳砥粒層からなる環状の切れ刃を突出せしめるエッチング工程と、を含む、
ことを特徴とする切削工具の製造方法。