JP5975723B2

JP5975723B2 - 切削装置

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Publication number: JP5975723B2
Application number: JP2012107973A
Authority: JP
Inventors: 高木　敦史; 敦史高木
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: JP2013235988A

Description

本発明は、板状の被加工物を個々のデバイスチップに分割する切削装置に関する。

半導体装置製造工程や各種の電子部品製造工程において、ダイシングソーと呼ばれる極薄ブレードを高速回転して被加工物を個々の製品やチップに分割する切削装置は欠かすことが出来ない。この装置では、ボンド材とボンド材中に多量に含まれる微小の砥粒（ダイヤモンドやＳｉＣ等）で構成される刃先の厚さ２０〜３００μｍの切削ブレードを高速に回転して、被加工物（半導体ウエーハやガラス、セラミックス等）の分割予定ラインをミクロンレベルで粉砕除去し、個々の製品やチップに分割される。また、切削ブレードを回転させる回転スピンドルが２本対向して配置された装置の場合、チャックテーブルが１回加工送りされる際に、２ラインを同時に加工することができる利点から、こうした装置が多く販売されている。

被加工物が載置される回転可能なチャックテーブルは縦横比が同じで有る場合が多く、格子状に形成されたストリートを縦横切削するにあたり、所定の装置サイズの中でできるだけ大きな被加工物が載置できるようになっている。よって、半導体ウエーハのように円板形状であればいいが、ＣＳＰやＢＧＡ基板などに見られるような長尺のパッケージ基板の場合、２枚の基板を並べて環状フレームにダイシングテープで固定し、それをチャックテーブルに載置して加工する（例えば、特許文献１参照）。

ＣＳＰやＢＧＡ基板は、ダイシングテープを使用せず直接チャックテーブルに被加工物を載置し、加工後のチップは搬送されて洗浄され、その後チップケースに収容されるシンギュレーション装置によって加工される場合も多い（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１９６３２８号公報特許第４３１２３０４号公報

しかしながら、２本のスピンドルが対向して配置された切削装置の場合、１つのチャックテーブルに２枚の基板が並んで固定されると、２枚の基板が完全に平行に固定されている場合を除いて、基板の長手方向を加工する際に、２本のスピンドルで同時に加工できる本数が限られる場合が多い。２枚の基板が完全に平行に固定されている場合を除く、多くの場合、基板の長手方向を加工する際に、２本のスピンドル１本ずつ加工を行う必要が生じ、加工に係る時間が長くなる傾向であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、極力、２本のスピンドルで同時に加工することを可能として、加工に掛かる時間を短縮することを可能とする切削装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る切削装置は、被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を切削加工する加工手段と、該チャックテーブルを加工送り方向に移動せしめる加工送り手段と、該加工手段を加工送り方向に直交する割り出し送り方向に移動せしめる割り出し送り手段と、該加工手段を該加工送り方向及び該割り出し送り方向に直交する深さ方向に移動せしめる切り込み送り手段と、該チャックテーブルに保持された該被加工物の切削すべき領域を撮像する撮像手段と、制御手段とを少なくとも含んで構成される切削装置であって、該加工手段は、軸方向がそれぞれ割り出し送り方向と一致し且つ互いに対向する２本のスピンドルと、各スピンドルの先端に装着され互いに対向する切削ブレードと、を含んで構成され、該チャックテーブルは、第一の保持面を有した第一の保持テーブルと、該第一の保持面と同一平面を備えた第二の保持面を有した第二の保持テーブルと、該第一の保持テーブルと該第二の保持テーブルとを支持し、該保持面と直交する中心軸線回りに回転可能な回転テーブルと、を含んで構成され、少なくとも２つの該保持テーブルのうちどちらかは該保持面と直交する軸線回りに回転する微調整用回転駆動部を有し、該保持テーブルの該微調整用回転駆動部と、該回転テーブルを回転させる回転駆動部とは個別に制御可能であり、該制御手段は、該第一の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインと、該第二の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインとが該加工送り方向と平行になるように、該回転駆動部を駆動させ、該第一の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインと、該第二の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインとが互いに平行になるように、該微調整用回転駆動部を駆動させることを特徴とする。

また、上記切削装置において、前記保持テーブルの前記微調整用回転駆動部は、回転可能範囲が３０度以下であり、前記回転テーブルを回転させる前記回転駆動部は、回転可能範囲が９０度以上であることが好ましい。
また、該制御手段は、該２本のスピンドルで、該第一の保持テーブルに保持された被加工物と、該第二の保持テーブルに保持された被加工物を同時に加工させることが好ましい。

本発明の切削装置は、単独で回転を制御できる２つの保持テーブルを１つの回転テーブル上に設けているので、各保持テーブルに被加工物を１枚ずつ載置させ、回転テーブルで大まかに角度を合わせた後、少なくとも一方の保持テーブルの角度を微調整して、例えば、第一の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインと第二の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインとを平行にする事ができる。したがって、極力、２本のスピンドルで同時に加工することが可能となり、加工に掛かる時間を短縮することが可能となる。

図１は、実施形態に係る切削装置の構成例を示す図である。図２は、実施形態に係る切削装置のチャックテーブルの構成例を示す図である。図３は、実施形態に係る切削装置の加工手段により第一の保持テーブルに保持された被加工物に切削加工を施す状態の平面視を示す図である。図４は、実施形態に係る切削装置の加工手段により第二の保持テーブルに保持された被加工物に切削加工を施す状態の平面視を示す図である。図５は、実施形態に係る切削装置の加工手段により第一の保持テーブル及び第二の保持テーブルの双方に保持された被加工物に切削加工を施す状態の平面視を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

本実施形態に係る切削装置１は、切削ブレード２２を有する加工手段２０と被加工物Ｗを保持したチャックテーブル１０とを相対移動させることで、被加工物Ｗを切削加工するものである。図１に示すように、切削装置１は、２スピンドルのダイサ、いわゆるフェイシングデュアルダイサタイプの切削装置であり、被加工物Ｗを保持面１１ａ，１２ａで保持するチャックテーブル１０と、加工手段２０と、撮像手段３０と、制御手段９０とを含んで構成されている。また、切削装置１は、チャックテーブル１０をＸ軸方向（加工送り方向に相当）に移動せしめる図示しないＸ軸移動手段（加工送り手段に相当）と、加工手段２０をＸ軸方向に直交するＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動せしめる２つのＹ軸移動手段４０ａ，４０ｂ（割り出し送り手段に相当）と、加工手段２０をＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向（深さ方向）に移動せしめる２つのＺ軸移動手段５０ａ，５０ｂ（切り込み送り手段に相当）とを少なくとも含んで構成されている。なお、切削装置１は、装置本体２上に門型の柱部３が設けられている。

ここで、被加工物Ｗは、切削装置１により加工される加工対象であり、本実施形態では、互いに直行する分割予定ラインＬによって区画されかつ所定の電極等を有して樹脂により封止されたデバイスを複数有したパッケージ基板である。被加工物Ｗとしてのパッケージ基板は、切削装置１がチャックテーブル１０と切削ブレード２２を有する加工手段２０とを相対移動させて、分割予定ラインＬに切削加工が施されることで、個々のデバイスに分割される。

加工手段２０は、チャックテーブル１０で保持された被加工物Ｗを切削加工するものである。加工手段２０は、２つの切削手段２０ａ，２０ｂを含んで構成されている。一方の切削手段２０ａは、Ｙ軸移動手段４０ａ、Ｚ軸移動手段５０ａなどを介して柱部３の一方に設けられて、Ｙ軸移動手段４０ａによりＹ軸方向に移動自在に設けられかつＺ軸移動手段５０ａによりＺ軸方向に移動自在に設けられている。他方の切削手段２０ｂは、Ｙ軸移動手段４０ｂ、Ｚ軸移動手段５０ｂなどを介して柱部３の他方に設けられ、Ｙ軸移動手段４０ｂによりＹ軸方向に移動自在に設けられ、かつ、Ｚ軸移動手段５０ｂによりＺ軸方向に移動自在に設けられている。２つの切削手段２０ａ，２０ｂは、チャックテーブル１０を挟んで対向して設けられている。

各切削手段２０ａ，２０ｂは、軸方向がそれぞれＹ軸方向（割り出し方向に相当）と一致し且つ互いに対向するスピンドル２１と、各スピンドル２１の先端に装着されかつ互いに対向する切削ブレード２２とを含んで構成されている。このために、加工手段２０は、２本のスピンドル２１を含んで構成されている。スピンドル２１は、円筒形状のハウジング２３にそれぞれ回転可能に支持され、ハウジング２３にそれぞれ収納されている図示しないブレード駆動源にそれぞれ連結されている。切削ブレード２２は、略リング形状を有する極薄の切削砥石であり、スピンドル２１にそれぞれ着脱自在に装着される。切削ブレード２２は、ブレード駆動源により発生した回転力により回転駆動する。

撮像手段３０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗの切削すべき領域を撮像するものである。撮像手段３０は、加工手段２０の一方の切削手段２０ａなどに取り付けられて、該一方の切削手段２０ａと一体にＹ軸移動手段４０ａ及びＺ軸移動手段５０ａによりＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

チャックテーブル１０は、図２に示すように、第一の保持面１１ａ（保持面に相当）を有した第一の保持テーブル１１と、該第一の保持面１１ａと同一平面を備えた第二の保持面１２ａ（保持面に相当）を有した第二の保持テーブル１２と、回転テーブル１３とを含んで構成されている。

第一の保持テーブル１１及び第二の保持テーブル１２は、それぞれ、保持面１１ａ，１２ａ上に被加工物Ｗを載置し、保持面１１ａ，１２ａに設けられた図示しない吸引孔を通して吸引することで、負圧により被加工物Ｗを吸引保持するものである。第一の保持テーブル１１及び第二の保持テーブル１２は、それぞれ、保持面１１ａ，１２ａを上面に設けた矩形状の吸引部１４と、吸引部１４を保持面１１ａ，１２ａと直交する軸線Ｐ１（図２中に一点鎖線で示し、Ｚ軸と平行）回りに回転する微調整用回転駆動部１５とを有している。なお、保持テーブル１１，１２の微調整用回転駆動部１５は、回転可能範囲が３０度以下であり、切削加工に必要とされる角度以上である。また、保持面１１ａ，１２ａには、分割予定ラインＬに切り込んだ切削ブレード２２との接触を回避するための図示しない逃げ溝が複数形成され、水平方向（即ちＸ軸方向及びＹ軸方向）と平行に設けられている。

回転テーブル１３は、円盤状に形成され、第一の保持テーブル１１と第二の保持テーブル１２を支持し、保持面１１ａ，１２ａと直交する中心軸線Ｐ（図２中に一点鎖線で示し、Ｚ軸方向と平行）回りに回転可能なものである。回転テーブル１３は、上面に保持テーブル１１，１２の微調整用回転駆動部１５が設けられている。また、回転テーブル１３は、Ｘ軸移動手段によりＸ軸方向に移動されるテーブル移動基台４に着脱自在とされている。ここで、テーブル移動基台４には、中心軸線Ｐ回りに回転テーブル１３を回転させる回転駆動部４ａが設けられている。テーブル移動基台４は、回転駆動部４ａにより発生した回転力により任意の角度、例えば９０度回転や連続回転することができ、保持テーブル１１，１２を切削ブレード２２に対して中心軸線Ｐを中心に任意の角度回転や連続回転などの回転駆動させることができる。なお、回転テーブル１３を回転させる回転駆動部４ａは、回転可能範囲が９０度以上となっており、切削加工に必要とされる角度以下となっている。

また、保持テーブル１１，１２の微調整用回転駆動部１５と、回転テーブル１３の回転駆動部４ａとは、制御手段９０により個別に制御可能である。

制御手段９０は、切削装置１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。制御手段９０は、被加工物Ｗに対する加工動作を切削装置１に行わせるものである。なお、制御手段９０は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、加工動作の状態を表示する表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる操作手段と接続されている。

次に、本実施形態に係る切削装置１の加工動作について説明する。まず、オペレータが加工内容情報を登録し、加工動作の開始指示があった場合に、加工動作を開始する。加工動作において、被加工物Ｗは、チャックテーブル１０の各保持テーブル１１，１２の保持面１１ａ，１２ａ上に載置された後、各保持テーブル１１，１２に保持される。被加工物Ｗを保持したチャックテーブル１０は、加工開始位置までＸ軸方向に移動し、撮像手段３０は、チャックテーブル１０に保持された２つの被加工物Ｗを撮像し、撮像して得た画像を制御手段９０に出力する。制御手段９０は、第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗの分割予定ラインＬと、第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗの分割予定ラインＬとを抽出し、これらが概ねＸ軸と平行になるように、回転駆動部４ａを駆動させる。

その後、制御手段９０は、第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗの分割予定ラインＬと、第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗの分割予定ラインＬとが、Ｘ軸と平行になりかつ互いに平行になるように、保持テーブル１１，１２の少なくとも一方の微調整用回転駆動部１５を駆動させる。このとき、第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗと、第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗとは平行となり、制御手段９０は、第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗの長手方向と、第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗの長手方向とが互いに平行でかつＸ軸方向と平行になるように、保持テーブル１１，１２の少なくとも一方の微調整用回転駆動部１５を駆動させる。

そして、制御手段９０は、加工内容情報に基いて、各移動手段４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂ、加工手段２０のスピンドル２１及び回転駆動部４ａなどを適宜駆動して、被加工物Ｗを分割予定ラインＬに沿って切削し、複数のデバイスに分割する。なお、本実施形態では、制御手段９０は、加工手段２０により被加工物Ｗを複数のデバイスに分割する際には、微調整用回転駆動部１５を駆動させることなく、保持テーブル１１，１２を軸線Ｐ１回りに回転させることがない。また、このとき、制御手段９０は、図３に示すように、２つの切削手段２０ａ，２０ｂの双方が第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗに切削加工を施したり、図４に示すように、２つの切削手段２０ａ，２０ｂの双方が第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗに切削加工を施したり、図５に示すように、一方の切削手段２０ａが第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗに切削加工を施し他方の切削手段２０ｂが第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗに切削加工を施す。

図３及び図４は、被加工物Ｗの短手（幅）方向と平行な分割予定ラインＬに切削加工を施し、図５は、被加工物Ｗの長手方向と平行な分割予定ラインＬに切削加工を施す場合を示している。また、図３及び図４に示された場合では、制御手段９０は、回転駆動部４ａを駆動して、被加工物Ｗの短手（幅）方向をＸ軸と平行にする。そして、制御手段９０は、Ｙ軸移動手段４０ａ，４０ｂを駆動して、２つの切削手段２０ａ，２０ｂの切削ブレード２２間の間隔を、切削する分割予定ラインＬの間隔をｎとすると、設定可能な最短の切削ブレード２２間距離より長い範囲で最も短距離となるｎ×Ｘ（Ｘは自然数）とする。制御手段９０は、Ｘ軸移動手段にチャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させ、２つの切削手段２０ａ，２０ｂを一体に順にＹ軸方向に移動させて、第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗに切削加工を施す。なお、図３及び図４では、範囲Ａの分割予定ラインＬに一方の切削手段２０ａの切削ブレード２２が切削加工を施し、範囲Ｂの分割予定ラインＬに他方の切削手段２０ｂの切削ブレード２２が切削加工を施す例を示している。

図５に示された場合では、制御手段９０は、回転駆動部４ａを駆動して、被加工物Ｗの長手方向をＸ軸と平行にする。そして、制御手段９０は、Ｙ軸移動手段４０ａ，４０ｂを駆動して、２つの切削手段２０ａ，２０ｂの切削ブレード２２間の間隔を、第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗの端部の分割予定ラインＬと、第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗの端部の分割予定ラインＬとの間隔とする。制御手段９０は、Ｘ軸移動手段にチャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させ、２つの切削手段２０ａ，２０ｂを一体に順にＹ軸方向に移動させて、第一の保持テーブル１１及び第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗに切削加工を施す。

全ての分割予定ラインＬに切削加工が施されると、制御手段９０は、Ｘ軸移動手段に加工開始位置からチャックテーブル１０を退避させる。切削加工が施された被加工物Ｗが保持テーブル１１，１２から取り外される。制御手段９０は、チャックテーブル１０の保持テーブル１１，１２に切削加工前の被加工物Ｗが載置されると、先ほどの工程と同様に被加工物Ｗに切削加工を施す。

以上のように、本実施形態に係る切削装置１は、単独で回転を制御できる２つの保持テーブル１１，１２を１つの回転テーブル１３上に設けているので、各保持テーブル１１，１２に被加工物Ｗを１枚ずつ載置させ、回転テーブル１３で大まかに角度を合わせた後、少なくとも一方の保持テーブル１１，１２の角度を微調整して、例えば、第一の保持テーブル１１に保持された被加工物Ｗの分割予定ラインＬと第二の保持テーブル１２に保持された被加工物Ｗの分割予定ラインＬとを平行にする事ができる。したがって、極力、２本の切削手段２０ａ，２０ｂのスピンドル２１で同時に加工することが可能となり、加工に掛かる時間を短縮することが可能となる。

なお、本発明では、加工手段２０の２つの切削手段２０ａ，２０ｂの切削ブレード２２間の間隔を前述した実施形態に示された間隔に限定されることはない。要するに、本発明では、被加工物Ｗの長手方向を互いに平行にして、被加工物Ｗに応じて、極力、２つの切削手段２０ａ，２０ｂの双方が切削加工を施すように、Ｙ軸移動手段４０ａ，４０ｂにより加工手段２０の２つの切削手段２０ａ，２０ｂの切削ブレード２２間の間隔を適宜変更しても良い。また、本発明では、各切削手段２０ａ，２０ｂの切削ブレード２２が、少なくとも１本以上の分割予定ラインＬに切削加工を施す毎に、撮像手段３０が被加工物Ｗを撮像し、制御手段９０が２つの被加工物Ｗが互いに平行になるように、少なくとも一方の微調整用回転駆動部１５を駆動しても良い。

さらに、前述した実施形態では、チャックテーブル１０に第一の保持テーブル１１と第二の保持テーブル１２を設けたが、本発明では、チャックテーブル１０に３つ以上の保持テーブル１１，１２を設けても良い。また、本発明では、チャックテーブル１０に第一の保持テーブル１１と第二の保持テーブル１２を設けた場合には、少なくとも２つの保持テーブル１１，１２のうちどちらかは微調整用回転駆動部１５を有していれば良く、チャックテーブル１０に３つ以上の保持テーブル１１，１２を設けた場合には、全ての保持テーブル１１，１２に保持された被加工物Ｗの長手方向を平行にできるように、微調整用回転駆動部１５を有していれば良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１切削装置
４ａ回転駆動部
１０チャックテーブル
１１第一の保持テーブル
１１ａ第一の保持面（保持面）
１２第二の保持テーブル
１２ａ第二の保持面（保持面）
１３回転テーブル
１５微調整用回転駆動部
２０加工手段
２１スピンドル
２２切削ブレード
３０撮像手段
４０ａ、４０ｂＹ軸移動手段（割り出し送り手段）
５０ａ、５０ｂＺ軸移動手段（切り込み送り手段）
Ｐ中心軸線
Ｐ１軸線
Ｘ加工送り方向
Ｙ割り出し送り方向
Ｚ切り込み送り方向
Ｗ被加工物

Claims

被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を切削加工する加工手段と、該チャックテーブルを加工送り方向に移動せしめる加工送り手段と、該加工手段を加工送り方向に直交する割り出し送り方向に移動せしめる割り出し送り手段と、該加工手段を該加工送り方向及び該割り出し送り方向に直交する深さ方向に移動せしめる切り込み送り手段と、該チャックテーブルに保持された該被加工物の切削すべき領域を撮像する撮像手段と、制御手段とを少なくとも含んで構成される切削装置であって、
該加工手段は、軸方向がそれぞれ割り出し送り方向と一致し且つ互いに対向する２本のスピンドルと、各スピンドルの先端に装着され互いに対向する切削ブレードと、を含んで構成され、
該チャックテーブルは、第一の保持面を有した第一の保持テーブルと、該第一の保持面と同一平面を備えた第二の保持面を有した第二の保持テーブルと、該第一の保持テーブルと該第二の保持テーブルとを支持し、該保持面と直交する中心軸線回りに回転可能な回転テーブルと、を含んで構成され、少なくとも２つの該保持テーブルのうちどちらかは該保持面と直交する軸線回りに回転する微調整用回転駆動部を有し、
該保持テーブルの該微調整用回転駆動部と、該回転テーブルを回転させる回転駆動部とは個別に制御可能であり、
該制御手段は、該第一の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインと、該第二の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインとが該加工送り方向と平行になるように、該回転駆動部を駆動させ、
該第一の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインと、該第二の保持テーブルに保持された被加工物の分割予定ラインとが互いに平行になるように、該微調整用回転駆動部を駆動させる切削装置。
前記保持テーブルの前記微調整用回転駆動部は、回転可能範囲が３０度以下であり、
前記回転テーブルを回転させる前記回転駆動部は、回転可能範囲が９０度以上である、請求項１記載の切削装置。
該制御手段は、該２本のスピンドルで、該第一の保持テーブルに保持された被加工物と、該第二の保持テーブルに保持された被加工物を同時に加工させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の切削装置。