JP6847512B2

JP6847512B2 - 切削装置及び切削方法

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Publication number: JP6847512B2
Application number: JP2016242234A
Authority: JP
Inventors: 聡花島
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: JP2018094682A

Description

本発明は、切削ブレードで被加工物を切削する切削方法及び切削装置に関する。

半導体ウェーハや樹脂パッケージ基板、セラミックスやガラス等の板状物を複数のチップに分割するのに、高速回転する切削ブレードを用いる切削装置がよく使用されている。切削装置の切削ユニットは、モータにより回転駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端部に取り付けられたマウントフランジと、このマウントフランジに装着された薄い切り刃を有する切削ブレードと、切削ブレードをマウントフランジに固定する固定ナットとを含んでいる。

切削ブレードは、固定ナットによってマウントフランジのフランジ部の環状端面（支持面）に押圧された状態で固定されるため、環状端面が平坦面でないと切削ブレードは斜めに固定されたり、がたついたりしてしまうため、正常な切削ができなくなる。

また、切削ブレードは固定ナットの締め付けにより円形基台がフランジ部の環状端面に圧接されるため、円形基台の金属粉がフランジ部の環状端面に付着して円形基台のマウントフランジのフランジ部に対する密着性が経時的に悪化する。

切削ブレードには、円形ハブを有する基台の外周に切り刃が固着されたハブブレードと、ブレード全体が切り刃（砥石）からなるワッシャー形状のワッシャーブレードとがあることがよく知られている。

ハブブレードでは基台がアルミニウム合金から形成されており、ハブブレードで被加工物の切削を継続すると、アルミニウムを含む異物がマウントフランジの環状端面に付着することがある。

異物の付着により環状端面が平坦でなくなると、スピンドル回転時に切削ブレードがばたつき精密な加工ができないという問題がある。そこで、従来は、適宜マウントフランジの端面修正を実施している。環状端面の平坦度の確認は、マウントフランジの環状端面にダイヤルゲージを当接させて確認していた。

特開２００９−２９７８５５号公報

然し、ダイヤルゲージの接触針がマウントフランジの環状端面に当接するようにセットし、環状端面の平坦度を測定するのは手間が掛かるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より容易に環状端面の平坦度を確認できると共に切削ブレードをばたつかせることなく被加工物を切削できる切削方法及び切削装置を提供することである。

請求項１記載の発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルと、該スピンドルの先端に固定されたマウントフランジと、該マウントフランジを介して該スピンドルの先端に装着され、中心に嵌合穴が形成されると共に少なくとも外周部に切り刃を有する切削ブレードと、該マウントフランジと共に該切削ブレードを挟持する固定ナットとを有し、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手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対移動させる移動手段と、少なくとも該スピンドルと該移動手段とを制御する制御手段と、を備え、該マウントフランジは、該スピンドルの先端に固定され、該切削ブレードの該嵌合穴と嵌合するボス部と、該ボス部の後端から径方向に突出して形成されると共に前面に環状端面を有し該環状端面の内周と該ボス部との間に環状凹部を画成するフランジ部と、一端が該環状凹部に開口し他端が吸引源に連通する吸引路と、を含み、該切削手段は、該環状端面と該切削ブレードからのエアのリーク有無を検出するリーク検出手段を備え、該制御手段は、該リーク検出手段でエアのリークが検出されない場合にのみ該スピンドルを稼働するスピンドル稼働制御部と、該リーク検出手段でエアのリークが検出された場合には該スピンドルの稼働を停止させるスピンドル停止部と、を含むことを特徴とする切削装置が提供される。

請求項３記載の発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルと、該スピンドルの先端に固定されたマウントフランジと、該マウントフランジを介して該スピンドルの先端に装着され、中心に嵌合穴が形成されると共に少なくとも外周部に切り刃を有する切削ブレードと、該マウントフランジと共に該切削ブレードを挟持する前フランジと、該前フランジを固定する固定ナットとを有し、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手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対移動させる移動手段と、少なくとも該スピンドルと該移動手段とを制御する制御手段と、を備え、該マウントフランジは、該スピンドルの先端に固定され、該切削ブレードの該嵌合穴と嵌合するボス部と、該ボス部の後端から径方向に突出して形成されると共に前面に環状端面を有し該環状端面の内周と該ボス部との間に環状凹部を画成するフランジ部と、一端が該環状凹部に開口し他端が吸引源に連通する吸引路と、を含み、該切削手段は、該環状端面と該切削ブレードからのエアのリーク有無を検出するリーク検出手段を備え、該制御手段は、該リーク検出手段でエアのリークが検出されない場合にのみ該スピンドルを稼働するスピンドル稼働制御部と、該リーク検出手段でエアのリークが検出された場合には該スピンドルの稼働を停止させるスピンドル停止部と、を含むことを特徴とする切削装置が提供される。

本発明では、マウントフランジは環状凹部を有し、この環状凹部においてエアのリークがあった場合、即ち環状端面が平坦でない場合にはスピンドルを回転させず、エアのリークがない場合、即ち環状端面が平坦である場合にのみスピンドルを回転させて被加工物を切削する。

従って、環状端面の平坦度を確認するのにダイヤルゲージをセットする必要がないため、より容易に環状端面の平坦度を確認できる。マウントフランジの環状端面が平坦である場合にのみ、スピンドルを回転させて被加工物を切削するため、切削ブレードをばたつかせることなく被加工物を切削できる。

切削装置の外観斜視図である。ハブブレード装着構造を示す分解斜視図である。ワッシャーブレード装着構造を示す分解斜視図である。スピンドルの先端にマウントフランジを介してハブブレードを装着した状態の断面図である。切削ステップを示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明のリーク検出手段を具備した切削装置の斜視図が示されている。切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニター６が設けられている。

被加工物の一種である半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１は、図５に示すように、表面に複数の分割予定ライン１３が格子状に形成されていると共に、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

ウェーハ１１はその裏面が外周部が環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着され、ウェーハユニット１７の形態でウェーハカセット８中に複数枚収容される。ウェーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

カセットエレベータ９上に載置されたウェーハカセット８の後方には、ウェーハカセット８から切削前のウェーハユニット１７を搬出すると共に、切削後のウェーハユニット１７をウェーハカセット８に搬入する搬出入ユニット１０が配設されている。

ウェーハカセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のウェーハユニット１７が一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウェーハカセット１７の中心を位置合わせする一対のセンタリングバーからなる位置合わせ機構１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウェーハユニット１７を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に配設されて位置合わせされたウェーハユニット１７は、搬送ユニット１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、チャックテーブル１８に吸引保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つ図示しない加工送り機構によりＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウェーハ１１の切削すべき領域を検出するアライメントユニット２０が配設されている。

アライメントユニット２０は、ウェーハ１１の表面を撮像する顕微鏡及びカメラを含む撮像ユニット２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によって切削すべき領域を検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示モニター６に表示される。

アライメントユニット２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウェーハに対して切削加工を施す切削ユニット２４が配設されている。切削ユニット２４はアライメントユニット２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に外周に切り刃を有する切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像ユニット２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。切削ユニット２４のＹ軸方向の移動は、図示しない割り出し送り機構により達成される。

２７は切削加工の終了したウェーハ１１を洗浄するスピンナ洗浄ユニットであり、切削加工の終了したウェーハユニット１７は搬送ユニット２５によりスピンナ洗浄ユニット２７まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット２７でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図２を参照すると、ハブブレード２８をスピンドル２６の先端に装着する装着構造の分解斜視図が示されている。切削ユニット２４のスピンドルハウジング３０中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。図５に示すように、スピンドル２６はテーパー部２６ａ及び先端小径部２６ｂを有しており、先端小径部２６ｂには雄ねじが形成されている。

スピンドル２６のテーパー部２６ａにはマウントフランジ３２が装着されている。マウントフランジ３２は、切削ブレード２８の嵌合穴に嵌合するボス部３４と、ボス部３４の後端から径方向に突出して形成されると共に前面に環状端面３６ａを有するフランジ部３６とから構成される。

ボス部３４には雄ねじ３８が形成されている。マウントフランジ３２は、スピンドル２６のテーパー部２６ａに嵌合した後、ナット４０を先端小径部２６ｂの雄ねじに螺合して締め付けることにより、スピンドル２６のテーパー部２６ａに固定される。

切削ブレード２８はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ４４を有する円形基台４２の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切り刃４６が電着されて構成されている。円形基台４２はアルミニウム合金から形成されている。

切削ブレード２８の嵌合穴４８をマウントフランジ３２のボス部３４に挿入し、固定ナット５０をボス部３４の雄ねじ３８に螺合して締め付けることにより、切削ブレード２８の円形基台４２がマウントフランジ３２のボス部３６の環状端面３６ａに圧接して、切削ブレード２８がスピンドル２６に装着される。

切削ブレード２８が、スピンドル２６のテーパー部２６ａに装着された状態の断面図が図４に示されている。マウントフランジ３２がスピンドル２６のテーパー部２６ａに固定されると、環状端面３６ａの内周とボス部３４との間に環状凹部５８が画成され、この環状凹部５８は、マウントフランジ３２に形成された連通路６２及び環状連通路６２を介して、スピンドル２６に形成された吸引路６４に連通されている。

吸引路６４の前端（一端）は、スピンドル２６の先端小径部２６ｂに形成されたプラグ穴に挿入されたプラグ６６により閉鎖されており、吸引路６４の他端は流量計６８及び電磁切替弁７０を介して吸引源７２に選択的に接続されている。

図３を参照すると、切削ブレードの一種であるワッシャーブレード５２をスピンドル２６に装着する装着構造の分解斜視図が示されている。マウントフランジ３２の装着構造は図２に示したハブブレード２８の装着構造と同様なので省略する。

ワッシャーブレード５２をマウントフランジ３２のボス部３４に装着した後、前フランジ（着脱フランジ）５４をボス部に挿入して、固定ナット５０をボス部３４の雄ねじ３４に螺合して締め付けることにより、ワッシャーブレード５２はマウントフランジ３２のフランジ部３６と前フランジ５４とに挟持されてスピンドル２６に装着される。

次に、主に図４を参照して、本発明実施形態の切削方法について説明する。被加工物の切削を開始する前に、スピンドル２６の回転を停止した状態で電磁切替弁７０を図４に示す連通位置に切り換えて吸引源７２でエアを吸引する。吸引路６４の先端はプラグ６６で閉鎖され、マウントフランジ３２はスピンドル２６のテーパー部２６ａに嵌合されているため、これらの箇所からのエア漏れは皆無である。

マウントフランジ３２のフランジ部３６の環状端面３６ａが十分な平坦度を有している場合には、切削ブレード２８の円形基台４２が環状端面３６ａに圧接するため、環状凹部５８は十分な気密性を保たれている。よって、リーク検出手段である流量計６８を流れるエアは発生しないため、流量計６８の読みは０となる（リーク検出ステップ）。

従って、リーク検出ステップでリークが確認されない場合には、スピンドル２６を回転させ（スピンドル回転ステップ）、スピンドル回転ステップを実施した後、ウェーハ１１を切削ブレード２８で切削する（切削ステップ）。

一方、流量計６８で許容値以上のエアの流れを検出した場合には、マウントフランジ３２の環状凹部５８からエアのリークがあると検出する。環状凹部５８からのエアのリークがあると検出すると、異物が環状端面３６ａに固着しており環状端面３６ａの平坦度が十分出ていないと判定する。

この場合には、切削ブレード２８及びマウントフランジ３２をスピンドル２６のテーパー部２６ａから取り外して、マウントフランジ３２のフランジ部３６の環状端面３６ａの平坦度を出す従来公知の端面修正を適宜実施する。

図１には特に図示していないが、切削装置２は装置の各機構部を制御するコントローラ（切削手段）を具備しており、切削手段は、リーク検出手段（流量計）６８でエアのリークが検出されない場合にのみスピンドル２６を稼働させるスピンドル稼働制御部と、リーク検出手段でエアのリークが検出された場合にスピンドル２６の稼働を停止させるスピンドル停止部とを備えている。

次に、図５を参照して、リーク検出手段でエアのリークが検出されない場合に、スピンドル２６を回転させた後ウェーハ１１を切削ブレード２８で切削する切削ステップについて概略説明する。

切削ステップを実施する前に、チャックテーブル１８でウェーハユニット１７を吸引保持した後、アライメントユニット２０の撮像ユニット２２でウェーハ１１の表面を撮像し、画像処理によりウェーハ１１の第１の方向に伸びる分割予定ライン１３と切削ブレード２８を矢印Ｘ１で示す加工送り方向に整列させるアライメントを実施する。第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３についても同様なアライメントを実施する。

アライメント実施後、矢印Ａ方向に高速回転する切削ブレード２８を第１の方向に伸長する所定の分割予定ライン１３にダイシングテープＴまで切り込ませ、チャックテーブル１８を矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、ウェーハ１１を完全切断する分割溝２１を形成する。

切削ユニット２４を図１で示すＸ軸方向に直交するＹ軸方向に分割予定ライン１３のピッチずつ割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝２１を形成する。

次いで、チャックテーブル１８を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝２１を形成してウェーハ１１を個々のデバイスチップに分割する。

上述した実施形態では、マウントフランジ３２に形成した環状凹部５８はスピンドル２６に形成した吸引路６４に連通されている。更に、吸引路６４の後端は流量計６８、電磁切替弁７０を介して吸引源７２に選択的に接続されている。

リーク検出ステップで、流量計６８でエアのリークを検出した場合、このエアのリークはマウントフランジ３２の環状端面３６ａが十分平坦ではなく環状端面３６ａと切削ブレード２８の接触点でエアのリークが発生しているものと判断する。

従って、流量計６８の読みでエアのリークを検出した場合には、環状端面３６ａが十分平坦ではないと判断し、スピンドル２６は回転させずに、マウントフランジ３２をスピンドル２６から取り外して環状端面３６ａを端面修正する。

流量計６８の読みが実質上０でエアのリークを検出しない場合には、環状端面３６ａが十分平坦で切削ブレード２８に十分圧接しているものと判断し、スピンドル２６を回転させてウェーハ１１を切削する。

上述した実施形態の切削方法及び切削装置では、マウントフランジ３２にハブブレード２８を装着する例について説明したが、ハブブレード２８に替わって全体が切り刃（砥石）からなるワッシャーブレードをマウントフランジ３２に装着するようにしてもよい。

この場合には、ワッシャーブレードの前側を着脱フランジで押さえ、固定ナット５０をマウントフランジ３２のボス部３４の雄ねじ３８に螺合して締め付けることにより、ワッシャーブレードはマウントフランジ３２と着脱フランジとで挟持されて固定される。

２切削装置
１８チャックテーブル
２４切削ユニット
２６スピンドル
２８切削ブレード
３２マウントフランジ
３４ボス部
３６フランジ部
３６ａ環状端面
４２円形基台
４６切り刃
５２ワッシャーブレード
５８環状凹部
６０連通路
６２環状連通路
６４吸引路
６８流量計
７２吸引源

Claims

被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルと、該スピンドルの先端に固定されたマウントフランジと、該マウントフランジを介して該スピンドルの先端に装着され、中心に嵌合穴が形成されると共に少なくとも外周部に切り刃を有する切削ブレードと、該マウントフランジと共に該切削ブレードを挟持する固定ナットとを有し、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手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対移動させる移動手段と、少なくとも該スピンドルと該移動手段とを制御する制御手段と、を備え、
該マウントフランジは、該スピンドルの先端に固定され、該切削ブレードの該嵌合穴と嵌合するボス部と、該ボス部の後端から径方向に突出して形成されると共に前面に環状端面を有し該環状端面の内周と該ボス部との間に環状凹部を画成するフランジ部と、一端が該環状凹部に開口し他端が吸引源に連通する吸引路と、を含み、
該切削手段は、該環状端面と該切削ブレードからのエアのリーク有無を検出するリーク検出手段を備え、
該制御手段は、該リーク検出手段でエアのリークが検出されない場合にのみ該スピンドルを稼働するスピンドル稼働制御部と、
該リーク検出手段でエアのリークが検出された場合には該スピンドルの稼働を停止させるスピンドル停止部と、を含むことを特徴とする切削装置。
該切削ブレードは、基台と該基台の外周に配設された切り刃とを有する請求項１記載の切削装置。
被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルと、該スピンドルの先端に固定されたマウントフランジと、該マウントフランジを介して該スピンドルの先端に装着され、中心に嵌合穴が形成されると共に少なくとも外周部に切り刃を有する切削ブレードと、該マウントフランジと共に該切削ブレードを挟持する前フランジと、該前フランジを固定する固定ナットとを有し、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手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対移動させる移動手段と、少なくとも該スピンドルと該移動手段とを制御する制御手段と、を備え、
該マウントフランジは、該スピンドルの先端に固定され、該切削ブレードの該嵌合穴と嵌合するボス部と、該ボス部の後端から径方向に突出して形成されると共に前面に環状端面を有し該環状端面の内周と該ボス部との間に環状凹部を画成するフランジ部と、一端が該環状凹部に開口し他端が吸引源に連通する吸引路と、を含み、
該切削手段は、該環状端面と該切削ブレードからのエアのリーク有無を検出するリーク検出手段を備え、
該制御手段は、該リーク検出手段でエアのリークが検出されない場合にのみ該スピンドルを稼働するスピンドル稼働制御部と、
該リーク検出手段でエアのリークが検出された場合には該スピンドルの稼働を停止させるスピンドル停止部と、を含むことを特徴とする切削装置。
該切削ブレードは、中心に嵌合穴が形成された切り刃から構成されている請求項３記載の切削装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の切削装置で被加工物を切削する切削方法であって、
該スピンドルの先端に固定された該マウントフランジの該ボス部に該切削ブレードの該嵌合穴を嵌合させると共に該環状端面に該切削ブレードを当接させた状態で該切削ブレードを該スピンドルに装着する切削ブレード装着ステップと、
該切削ブレード装着ステップを実施した後、該環状凹部を吸引源に接続してエアを吸引する吸引ステップと、
該吸引ステップ実施中に、該環状凹部からのエアのリークの有無を検出するリーク検出ステップと、
該リーク検出ステップでエアのリークが検出されない場合に、該スピンドルを回転させるスピンドル回転ステップと、
該スピンドル回転ステップを実施した後、被加工物を該切削ブレードで切削する切削ステップと、
を備えたことを特徴とする切削方法。