JP5956111B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードを有する切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウェーハは、切削装置によって個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。

切削装置は、ウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハを切削する切り刃が円形基台の外周に形成された構造の切削ブレードがマウントによって着脱自在に支持されて構成される切削手段とを備え、チャックテーブルと切削手段とが相対的に切削送り方向（Ｘ軸方向）、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）、切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動する構成となっており、Ｙ軸方向の回転軸を有する切削ブレードを用いてウェーハの分割予定ラインに沿って高精度に切削を行うことにより、ウェーハを個々のデバイスに分割することができる（例えば特許文献１参照）。

ウェーハを所望の切り込み深さで切削するためには、切削ブレードの切り刃のＺ軸方向における位置を精密に制御する必要がある。そこで、切削装置に発光素子と受光素子とからなる検出手段を配設し、発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を移動させ、発光素子から発光された光が遮蔽された瞬間の切り刃の切り込み送り方向の位置を検出してその位置を基準位置とし、その基準位置を基準としてウェーハに対する切り刃の切り込み深さを制御することとしている（例えば特許文献２参照）。

切削ブレードとしては、円形基台の片面の外周に切り刃が形成されて構成されるハブブレードと呼ばれるものが知られている。ハブブレードは、スピンドルに装着されたマウントに対して当該片面側から挿入されてマウントの端面において支持され、マウントの凸部の先端に形成されている雄ねじにナットを螺着させて締結することにより、スピンドルに固定される（例えば特許文献３参照）。

特開２００１−２９８０００号公報 特開２００３−２１１３５４号公報 特開２００８−１０５１１４号公報

円形基台の片面の外周に切り刃が形成された構造の切削ブレードは、切り刃の回転軸方向（Ｙ軸方向）の位置がマウントの端面と一致しているため、切削ブレードのＹ軸方向の位置制御は、通常はマウントの端面を基準として行われている。したがって、当該端面をあらかじめ設定されたＹ軸方向の位置に位置づける制御を行うことにより、発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を挿入することとしている。

しかし、切り刃がマウントの端面から離れる方向に形成された切削ブレードについては、マウントの端面のＹ軸方向の位置と切り刃のＹ軸方向の位置とが一致しないため、マウントの端面を基準とする制御では、発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を挿入することができない。したがって、発光素子と受光素子との間に切り刃を挿入しようとすると、切り刃が発光素子や受光素子に接触し、発光素子または受光素子を傷つけてしまったり、切り刃が破損したりするという問題がある。

また、マウントの端面が研磨されるために端面のＹ軸方向の位置が変動する場合も、同様の問題が発生する。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、切削ブレードの切り刃の切り込み送り方向の位置を検出する検出手段を構成する発光素子と受光素子との間に、切削ブレードの切り刃を確実に挿入できるようにすることを課題としている。

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切り刃が円形基台の外周に形成された切削ブレードを着脱自在に支持するマウントを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とをＸ軸方向に相対的に切削送りする切削送り手段と、チャックテーブルと切削手段とをＹ軸方向に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、チャックテーブルと切削手段とをＺ軸方向に相対的に切り込み送りする切り込み送り手段とから少なくとも構成される切削装置に関するもので、発光素子と受光素子とがＹ軸方向に対峙して配設されＺ軸方向における切削ブレードの切り刃の位置を検出するＺ軸検出手段と、Ｙ軸方向における切削ブレードの切り刃の位置を検出するＹ軸検出手段とを備え、Ｙ軸検出手段によって切削ブレードの切り刃のＹ軸方向の位置を検出し、割り出し送り手段を作動させてＺ軸検出手段を構成する発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を位置づけるとともに切り込み送り手段を作動させてＺ軸検出手段を構成する発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を挿入する制御手段とから構成され、制御手段は、発光素子と受光素子との中間点のＹ軸方向の位置をあらかじめ記憶しており、該Ｙ軸検出手段により検出されるＹ軸検出手段と切り刃との距離と、Ｙ軸検出手段から発光素子と受光素子との中間点までの距離とが一致した時に、割り出し送り手段による切削手段のＹ軸方向の移動を停止させ、切り込み送り手段が該切削手段を降下させていく。

本発明に係る切削装置は、Ｙ軸検出手段によって切削ブレードの切り刃のＹ軸方向の位置を検出し、割り出し送り手段を作動させてＺ軸検出手段を構成する発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を位置づけるとともに切り込み送り手段を作動させてＺ軸検出手段を構成する発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を挿入するため、切り刃を発光素子や受光素子に接触させることなく発光素子と受光素子との間に挿入することができる。したがって、発光素子または受光素子を傷つけたり、切り刃が破損したりするのを防止することができる。

切削装置の一例を示す斜視図である。 切削手段の要部を示す分解斜視図である。 切削ブレードをマウントに装着する状態を示す側面図である。 切削手段の要部を示す斜視図である。 切削手段並びにＺ軸検出手段及びＹ軸検出手段を示す斜視図である。 Ｙ軸検出手段が切削ブレードの切り刃にレーザー光を出射し反射光を受光する状態を示す平面図である。 切削ブレードの切り刃が発光素子と受光素子の間の上方に位置した状態を示す側面図である。 切削ブレードの切り刃が発光素子と受光素子の間に挿入された状態を示す側面図である。 切り刃の両側に基台が形成された切削ブレード及びマウントを示す側面図である。

図１に示す切削装置１は、チャックテーブル２に保持された被加工物を切削手段３によって切削加工する装置である。チャックテーブル２は、切削送り手段４によって切削方向（図１におけるＸ軸方向）に駆動される。一方、切削手段３は、割り出し送り手段５によって割り出し送り方向（図１におけるＹ軸方向）に駆動されるとともに、切り込み送り手段６によって切り込み送り方向（図１におけるＺ軸方向）に駆動される構成となっている。なお、切削送り手段４、割り出し送り手段５及び切り込み送り手段６は、チャックテーブル２と切削手段３とを相対的にそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させることができればよく、図１の構成には限定されない。したがって、例えば、切削送り手段が切削手段３をＸ軸方向に移動させ、割り出し送り手段がチャックテーブル２をＹ軸方向に移動させ、切り込み送り手段がチャックテーブル２をＺ軸方向に移動させる構成としてもよい。

チャックテーブル２は、被加工物であるワークＷを吸着する保持部２０を備えている。また、図１に示すように、被加工物ＷがテープＴを介してリング状のフレームＦに支持される場合において、フレームＦを固定する固定部２１が保持部２０の周囲に配設されている。保持部２０は、保持部２０を回転させるモータ２２に連結されているとともに、支持板２３によって回転可能に支持されている。

切削送り手段４は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたサーボモータ４２と、ボールネジ４０に螺合する図示しないナットを内部に有するとともに下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３とから構成され、サーボモータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動し、これに伴いチャックテーブル２もＸ軸方向に移動する構成となっている。

割り出し送り手段５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に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の一端に連結されたサーボモータ５２と、ボールネジ５０に螺合する図示しないナットを内部に有するとともに下部がガイドレール５１に摺接するスライド部５３とから構成され、サーボモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、スライド部５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い切削手段３もＹ軸方向に移動する構成となっている。

切り込み送り手段６は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ６０と、ボールネジ６０に平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールネジ６０の一端に連結されたサーボモータ６２と、ボールネジ６０に螺合する図示しない内部のナットを有するとともに側部がガイドレール６１に摺接し切削手段３を支持する昇降部６３とから構成され、サーボモータ６２に駆動されてボールネジ６０が回動するのに伴い支持部６３がガイドレール６１にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い切削手段３もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

切削送り手段４、割り出し送り手段５及び切り込み送り手段６を構成する各サーボモータ４２，５２，６２は、制御手段７に接続されており、制御手段７は、切削送り手段４、割り出し送り手段５及び切り込み送り手段６を制御することにより、保持手段２と切削手段３とのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の相対移動を制御することができる。

図２に示すように、切削手段３は、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１とを備えている。スピンドル３０にはマウント３２が装着される。マウント３２は、径方向に突出するフランジ部３２０と、回転軸方向に突出する軸部３２１とから構成され、軸部３２１には雄ねじ部３２１ａが形成されている。

マウント３２は、切削ブレード３３を着脱自在に支持する。切削ブレード３３は、中心部に貫通孔３３０ａが形成された円形基台３３０と、円形基台の外周に電着などにより固定されて形成され被加工物を切削する切り刃３３１とから構成される。切り刃３３１の厚みは数十μｍ程度である。

図３に示すように、切削ブレード３３をマウント３２に装着する際は、切り刃３３１側から貫通孔３３０ａをマウント３２の軸部３２１に挿入し、円形基台３３０の切り刃３３１側をフランジ部３２０の端面３２０ａに押し当てる。そして、図４に示すように、ナット３４を雄ねじ部３２１ａに螺着させて締結することにより、切削ブレード３３がマウント３２に固定される。

図１に示したように、スピンドル３０はモータ３５に連結されており、モータ３５によって駆動されてスピンドル３０が回転することにより、切削ブレード３３も回転する構成となっている。切削ブレード３３は、ブレードカバー３６によって上方から覆われており、ブレードカバー３６の下部には、切削ブレード３３を表面側及び裏面側から挟むようにして一対の切削水ノズル３７が配設されている。なお、図２以降では、ブレードカバー３６及び切削水ノズル３７の図示は省略している。

図１及び図５に示すように、支持板２３上には、Ｚ軸方向における切削ブレード３３の切り刃３３１の位置を検出するＺ軸検出手段８と、Ｙ軸方向における切削ブレード３３の切り刃３３１の位置を検出するＹ軸検出手段９とが配設されている。Ｚ軸検出手段８及びＹ軸検出手段９は、支持板２３に固定された基台１０に固定されている。

図５に示すように、基台１０には、上方に突出する３つの凸部１００，１０１，１０２が形成されている。Ｚ軸検出手段８は、凸部１００の側面に固定された発光素子８０と凸部１０１の側面に固定された受光素子８１とを備えている。発光素子８０と受光素子８１とは、Ｙ軸方向に対峙しており、発光素子８０から発光される光を受光素子８１において受光できるか否かによって、発光素子８０と受光素子８１との間に遮蔽物があるかどうかを制御手段７において判断することができる。

Ｙ軸検出手段９は、例えばレーザー式の測長器であり、凸部１０２の側面に固定された出射部９０と入射部９１とを備えている。出射部９０及び入射部９１は、その先端がＺ軸検出手段８の方向に向いた状態で配設されている。出射部９０は、切削ブレード３３の切り刃３３１に向けてレーザー光を放出し、入射部９１は、切り刃３３１におけるレーザー光の反射光を受光する。出射部９０及び入射部９１は制御手段７に接続されており、制御手段７では、出射部９０においてレーザー光が出射されてから入射部９１において反射光が受光されるまでの時間に基づき、出射部９０及び入射部９１から切り刃３３１までの距離を求め、これによって切り刃３３１のＹ軸方向の位置を認識することができる。なお、Ｙ軸検出手段９は、切り刃３３１までの距離を求める機能があれば、図示の例には限定されない。

図１に示した切削装置１において実際の切削を行うにあたっては、チャックテーブル２に保持されたワークＷに対する切削ブレード３３の切り刃３３１の切り込み深さを正確に制御するために、切り刃３３１のＺ軸方向の基準位置を制御手段７があらかじめ正確に認識しておく必要がある。

そこで、切削ブレード３３の切り込み送り方向の原点を制御手段７に設定するセットアップと称される作業を行う。セットアップでは、図６に示すように、Ｙ軸検出手段９の出射部９０から切り刃３３１に向けてレーザー光を照射するとともにその反射光を入射部９１に入射させる。制御手段７では、出射時から入射時までの時間及びレーザー光の速度から、Ｙ軸検出手段９と切り刃３３１との距離Ｄ１を算出する。Ｙ軸検出手段９の位置は固定されており、制御手段７ではＹ軸検出手段９の位置を記憶しているため、その記憶されている位置情報と、算出した距離Ｄ１から、切り刃３３１のＹ軸方向の現在位置を求めることができる。

次に、制御手段７による制御の下で割り出し送り手段５を作動させ、切削手段３をＹ軸方向に移動させることにより、図７に示すように、切削ブレード３３の切り刃３３１をＺ軸検出手段８の発光素子８０と受光素子８１との間の上方に位置づける。切削手段３がＹ軸方向に移動する間も、制御手段７が出射部９０及び入射部９１と切り刃３３１との距離Ｄ１を算出しつづける。

図７に示すように、出射部９０及び入射部９１から発光素子８０と受光素子８１との中間点までの距離Ｄ２は、制御手段７にあらかじめ記憶されており、制御手段７は、発光素子８０と受光素子８１との中間点のＹ軸方向の位置を認識している。したがって、制御手段７は、図６に示した出射部９０及び入射部９１と切り刃３３１との距離Ｄ１の測定及びその値に基づく切り刃３３１のＹ軸方向の位置の現在位置の認識を行い、Ｄ１とＤ２とが一致した時、すなわち、切り刃３３１が発光素子８０と受光素子８１との中間点の直上に位置した時に、割り出し送り手段５による切削手段３の割り出し送り方向の移動を停止させる。

図７に示したように、切り刃３３１が発光素子８０と受光素子８１との中間点の直上に位置すると、次に、制御手段７による制御の下で切り込み送り手段６を作動させ、切削手段３を徐々に降下させていく。そして、図８に示すように、切り刃３３１が発光素子８０と受光素子８１との間の位置に挿入されると、やがて切り刃３３１が光路８２を遮る。制御手段７は、切り刃３３１が光路８２を遮ることにより受光素子１が受光を行わなくなった時点の切削手段３のＺ軸方向の位置を、切り込み送りの原点として認識する。

例えば図９に示すように、基台３８０が切り刃３８１からフランジ部３２０側にも突出して形成されている特殊な形状の切削ブレード３８では、フランジ部３２０に切削ブレード３８を装着してナットによって固定しても、フランジ部３２０の端面３２０ａと切り刃３８１とのＹ軸方向の位置が一致しない。したがって、従来のように、切り刃３８１のＹ軸方向の位置がフランジ部３２０の端面３２０ａのＹ軸方向の位置と一致することを前提としてセットアップを行うと、切り刃３８１が降下する際に、切り刃３８１が発光素子８０や受光素子８１に接触して損傷させたり、切り刃３８１が破損したりする。また、図２〜８に示した通常の切削ブレード３３を使用した場合であっても、セットアップ後にフランジ部３２０の端面３２０ａを研磨すると、端面３２０ａのＹ軸方向の位置がずれるため、再度セットアップをしようとすると、切り刃３３１が発光素子８０や受光素子８１に接触して損傷させたり、切り刃３３１が破損したりするという問題が生じる。

しかし、Ｙ軸検出手段９によって切り刃３３１のＹ軸方向の位置を検出し、切り刃３３１が発光素子８０と受光素子８１との中間点の上方に位置した状態となってから、切削手段３を降下させていくと、切り刃３３１が確実に発光素子８０と受光素子８１との間に導かれる。したがって、フランジ部３２０の端面３２０ａのＹ軸方向の位置にかかわらず、切り刃３３１が発光素子８０や受光素子８１に接触することがないため、発光素子８０または受光素子８１を傷つけたり、切り刃３３１が破損したりするのを防止することができる。

セットアップの終了後、図１に示した切削装置１において、チャックテーブル２に保持されたワークＷを切削加工する際には、ワークに形成された分割予定ラインのＸ軸方向の延長線上に切削ブレード３３の切り刃３３１が位置するように、割り出し送り手段５が、切削しようとする分割予定ラインと切削ブレード３３の切り刃３３１とのＹ軸方向の位置を合わせる。

そして、切削送り手段４によってチャックテーブル２をＸ軸方向に切削送りするとともに、切削ブレード３３を高速回転させながら切り込み送り手段６が切削手段３を降下させ、切削ブレード３３の切り刃３３１を分割予定ラインに切り込ませて切削を行う。ワークＷに対する切り刃３３１の切り込み深さは、制御手段７及び切り込み送り手段６によって、セットアップにより設定された基準位置を基準として正確に制御される。

１本の分割予定ラインの切削が終了すると、割り出し送り手段５が、順次切削手段３をＹ軸方向に移動させて次に切削しようとする分割予定ラインと切削ブレード３３の切り刃３３１とのＹ軸方向の位置を合わせ、同様に切削を行っていく。

同方向の分割予定ラインをすべて切削した後は、チャックテーブル２を９０度回転させてから同様の切削を行うことにより、ワークＷが個々のチップに分割される。

１：切削装置
２：チャックテーブル
２０：保持部 ２１：固定部 ２２：モータ ２３：支持板
３：切削手段
３０：スピンドル ３１：スピンドルハウジング
３２：マウント ３２０：フランジ部 ３２０ａ：端面
３２１：軸部 ３２１ａ：雄ねじ部
３３：切削ブレード ３３０：円形基台 ３３０ａ：貫通孔 ３３１：切り刃
３４：ナット ３５：モータ ３６：ブレードカバー ３７：切削水ノズル
４：切削送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：サーボモータ ４３：スライド部
５：割り出し送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：サーボモータ ５３：スライド部
６：切り込み送り手段
６０：ボールネジ ６１：ガイドレール ６２：サーボモータ ６３：昇降部
７：制御手段
８：Ｚ軸検出手段 ８０：発光素子 ８１：受光素子 ８２：光路
９：Ｙ軸検出手段 ９０：出射部 ９１：入射部
１０：基台 １００，１０１，１０２：凸部

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り刃が円形基台の外周に形成された切削ブレードを着脱自在に支持するマウントを備えた切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをＸ軸方向に相対的に切削送りする切削送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをＹ軸方向に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とをＺ軸方向に相対的に切り込み送りする切り込み送り手段とから少なくとも構成される切削装置であって、
   発光素子と受光素子とがＹ軸方向に対峙して配設されＺ軸方向における切削ブレードの切り刃の位置を検出するＺ軸検出手段と、
   Ｙ軸方向における切削ブレードの切り刃の位置を検出するＹ軸検出手段と、
   該Ｙ軸検出手段によって切削ブレードの切り刃のＹ軸方向の位置を検出し、該割り出し送り手段を作動させて該Ｚ軸検出手段を構成する発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を位置づけるとともに該切り込み送り手段を作動させて該Ｚ軸検出手段を構成する発光素子と受光素子との間に切削ブレードの切り刃を挿入する制御手段と
   から構成され、
   該制御手段は、該発光素子と該受光素子との中間点のＹ軸方向の位置をあらかじめ記憶しており、該Ｙ軸検出手段により検出される該Ｙ軸検出手段と該切り刃との距離と、該Ｙ軸検出手段から該発光素子と該受光素子との中間点までの距離とが一致した時に、該割り出し送り手段による該切削手段のＹ軸方向の移動を停止させ、該切り込み送り手段が該切削手段を降下させていく切削装置。

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