JP7242129B2 - 切削装置及び切削ブレードのドレッシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を切削加工する切削装置、及びこの切削装置に適用される切削ブレードのドレッシング方法に関する。

半導体ウェーハに代表される円盤状の被加工物の外周部を部分的に除去するエッジトリミングと呼ばれる加工方法が知られている。エッジトリミングでは、ダイヤモンド等の砥粒を金属等の結合材で固定した環状の切削ブレードを回転させて、被加工物の外周部に切り込ませる。

この時、被加工物の外周部には、切削ブレードの一部（例えば、厚み方向で２／３程の部分）のみが接触する。そのため、エッジトリミングを進めるうちに、被加工物と接触する切削ブレードの一部が摩耗し、切削ブレードの外周面に微小な段差や傾斜が生じてしまう。

外周面の段差や傾斜は加工不良の原因になるので、これらが生じた場合には、切削ブレードをドレッシングして外周面を再び平坦にしなくてはならない。切削ブレードの外周面を平坦にするドレッシング方法として、近年では、鉛直に立てた状態のドレッシングボードに切削ブレードを切り込ませる方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－２０５８１０号公報

ところで、上述したドレッシング方法では、回転させた切削ブレードを、その回転軸に平行な方向に往復するように移動させて、ドレッシングボードに切り込ませる。具体的には、往路（又は復路）で切削ブレードをドレッシングボードに切り込ませ、復路（又は往路）で切削ブレードをドレッシングボードに切り込ませない。そのため、ドレッシングの完了までに長い時間を要することがあった。

本発明は、このような問題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、切削ブレードを効率良く短時間にドレッシングできる切削装置、及び切削ブレードのドレッシング方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、板状の被加工物を切削加工する切削装置であって、該被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、外周部に切り刃を持つ円盤状の切削ブレードが装着される回転軸を有し、該回転軸とともに該切削ブレードを回転させて該保持テーブルに保持された該被加工物を切削加工する切削ユニットと、該切削ユニットを該保持面に直交する方向に移動させる切り込み機構と、円盤状のドレッシングボードが装着される回転軸を有し、該回転軸とともに該ドレッシングボードを回転させて該切削ブレードをドレッシングするドレッシングユニットと、を備え、該ドレッシングユニットの該回転軸は加工送り方向に対して平行であり、該切削ユニットの該回転軸は割り出し送り方向に対して平行であり、回転させた該切削ブレードの外周面を回転させた該ドレッシングボードの外周面に接触させながら、該切り込み機構で該切削ユニットを該ドレッシングユニット側に移動させ該切削ブレードをドレッシングすることを特徴とする切削装置が提供される。

本発明の別の一態様によれば、板状の被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、外周部に切り刃を持つ円盤状の切削ブレードが装着される回転軸を有し、該回転軸とともに該切削ブレードを回転させて該保持テーブルに保持された該被加工物を切削加工する切削ユニットと、該切削ユニットを該保持面に直交する方向に移動させる切り込み機構と、円盤状のドレッシングボードが装着される回転軸を有し、該回転軸とともに該ドレッシングボードを回転させて該切削ブレードをドレッシングするドレッシングユニットと、を備え、該ドレッシングユニットの該回転軸が加工送り方向に対して平行で該切削ユニットの該回転軸が割り出し送り方向に対して平行な切削装置を使用して該切削ブレードの外周面をドレッシングする切削ブレードのドレッシング方法であって、該切削ブレードと該ドレッシングボードとをそれぞれ回転させる回転ステップと、該切り込み機構で該切削ユニットを該ドレッシングユニット側に移動させ該切削ブレードの外周面と該ドレッシングボードの外周面とを接触させる接触ステップと、回転させた該切削ブレードの外周面を回転させた該ドレッシングボードの外周面に接触させながら、該切り込み機構で該切削ユニットを該ドレッシングユニット側に更に移動させ該切削ブレードをドレッシングするドレッシングステップと、を備え、該ドレッシングステップでは、該切削ユニットの該ドレッシングユニット側への移動量に基づき該切削ブレードのドレッシング量が制御されることを特徴とする切削ブレードのドレッシング方法が提供される。

本発明の一態様に係る切削装置は、円盤状の切削ブレードが装着される回転軸を有する切削ユニットと、円盤状のドレッシングボードが装着される回転軸を有するドレッシングユニットと、を備えるので、切削ブレードとドレッシングボードとを回転させて、切削ブレードの外周面をドレッシングボードの外周面に接触させながら、切削ユニットをドレッシングユニット側に移動させるだけで、切削ブレードをドレッシングできる。

つまり、本発明の一態様に係る切削装置では、切削ブレードをドレッシングする際に、ドレッシングボードに対して切削ブレードを相対的に往復するように移動させる必要がないので、切削ブレードを効率良く短時間にドレッシングできる。同様に、本発明の別の一態様に係る切削ブレードのドレッシング方法でも、切削ブレードをドレッシングする際に、ドレッシングボードに対して切削ブレードを相対的に往復するように移動させる必要がないので、切削ブレードを効率良く短時間にドレッシングできる。

切削装置の構成例を示す斜視図である。 切削ユニットとドレッシングユニットとの位置の関係を示す正面図である。 図３（Ａ）は、回転ステップ及び接触ステップを説明するための斜視図であり、図３（Ｂ）は、ドレッシングステップを説明するための斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る切削装置２を示す斜視図である。図１に示すように、切削装置２は、各構成要素を支持する基台４を備えている。基台４の上面には、Ｘ軸方向（前後方向、加工送り方向）に長い開口４ａが形成されている。

開口４ａ内には、ボールネジ式のＸ軸移動機構（加工送り機構）６が配置されている。Ｘ軸移動機構６は、Ｘ軸移動テーブル（不図示）を備えており、このＸ軸移動テーブルをＸ軸方向に移動させる。なお、Ｘ軸移動機構６及びＸ軸移動テーブルの上部は、テーブルカバー８及び蛇腹状カバー１０によって覆われている。

Ｘ軸移動テーブル上には、板状の被加工物１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）１２が、テーブルカバー８から露出する態様で配置されている。チャックテーブル１２は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向、切り込み送り方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１２は、上述したＸ軸移動機構６によってＸ軸方向に移動する（加工送り）。

被加工物１１は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハである。この被加工物１１の表面側は、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）で複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスが形成されている。

例えば、被加工物１１の裏面側には、この被加工物１１よりも径の大きい粘着テープ（ダイシングテープ）１３が貼付される。粘着テープ１３の外周部分は、環状のフレーム１５に固定されている。すなわち、被加工物１１は、粘着テープ１３を介してフレーム１５に支持されている。

なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハを被加工物１１としているが、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板等を被加工物１１として用いることもできる。同様に、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。被加工物１１には、デバイスが形成されていなくても良い。

チャックテーブル１２の上面側には、例えば、多孔質材でなる円盤状のプレートが配置されており、このプレートの上面が被加工物１１を保持する保持面１２ａになる。保持面１２ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向（左右方向、割り出し送り方向）に対して概ね平行であり、チャックテーブル１２の内部に形成された吸引路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。また、チャックテーブル１２の周囲には、フレーム１５を四方から固定する４個のクランプ１４が設けられている。

基台４の上方には、門型の支持構造１６が開口４ａを跨ぐように配置されている。支持構造１６の前面には、Ｙ軸Ｚ軸移動機構（割り出し送り機構、切り込み機構）１８が設けられている。Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８は、支持構造１６の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２０を備えている。Ｙ軸ガイドレール２０には、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８を構成するＹ軸移動プレート２２がスライド可能に取り付けられている。

Ｙ軸移動プレート２２の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２０に平行なＹ軸ボールネジ２４が回転可能な態様で連結されている。Ｙ軸ボールネジ２４の一端部には、Ｙ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。

Ｙ軸パルスモータでＹ軸ボールネジ２４を回転させれば、Ｙ軸移動プレート２２は、Ｙ軸ガイドレール２０に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動プレート２２の表面（前面）には、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２６が設けられている。Ｚ軸ガイドレール２６には、Ｚ軸移動プレート２８がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート２８の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２６に平行なＺ軸ボールネジ３０が回転可能な態様で連結されている。Ｚ軸ボールネジ３０の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３２が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３２でＺ軸ボールネジ３０を回転させれば、Ｚ軸移動プレート２８は、Ｚ軸ガイドレール２６に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート２８の下部には、チャックテーブル１２に保持された被加工物１１を切削加工する切削ユニット３４が設けられている。切削ユニット３４は、Ｙ軸方向に概ね平行な回転軸となるスピンドル３６（図２参照）を備えている。スピンドル３６の一端側には、外周部に切り刃を持つ円盤状の切削ブレード３８が装着されている。スピンドル３６の他端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。

また、切削ユニット３４に隣接する位置には、被加工物１１等を撮像するためのカメラ（撮像ユニット）４０が設けられている。Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８でＹ軸移動プレート２２をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット３４及びカメラ４０は割り出し送りされ、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８でＺ軸移動プレート２８をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット３４及びカメラ４０は昇降する。すなわち、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８は、保持面１２ａに平行なＹ軸方向、及び保持面１２ａに直交するＺ軸方向に切削ユニット３４を移動させる。

Ｘ軸移動テーブル上には、切削ブレード３８の形状等を整えるためのドレッシングに使用されるドレッシングユニット４２が、テーブルカバー８から露出する態様で配置されている。すなわち、ドレッシングユニット４２は、Ｘ軸移動テーブル上でチャックテーブル１２に隣接する位置に配置されている。図２は、切削ユニット３４とドレッシングユニット４２との位置の関係を示す正面図である。

図２に示すように、ドレッシングユニット４２は、Ｘ軸方向に概ね平行な回転軸となるスピンドル４４を備えている。つまり、ドレッシングユニット４２のスピンドル４４は、切削ユニット３４のスピンドル３６に対して非平行に配置されている。スピンドル４４の一端側には、切削ブレード３８のドレッシングに使用される円盤状のドレッシングボード４６が装着されている。スピンドル４４の他端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。

Ｘ軸移動機構６、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８、切削ユニット３４、カメラ４０、ドレッシングユニット４２等の構成要素は、制御ユニット４８に接続されている。制御ユニット４８は、代表的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置や、フラッシュメモリ等の記憶装置を含むコンピュータによって構成され、被加工物１１の加工条件等に合わせて、上述した各構成要素を制御する。制御ユニット４８の機能は、例えば、記憶装置に記憶されたソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって実現される。

この切削装置２で被加工物１１を切削加工する際には、まず、被加工物１１に貼付されている粘着テープ１３をチャックテーブル１２の保持面１２ａに接触させる。そして、保持面１２ａに吸引源の負圧を作用させる。併せて、クランプ１４でフレーム１５を固定する。これにより、被加工物１１は、チャックテーブル１２及びクランプ１４によって保持される。

次に、チャックテーブル１２と切削ユニット３４との位置関係を調整し、回転させた切削ブレード３８を被加工物１１の所望の位置に切り込ませる。その後、加工の態様に応じて、チャックテーブル１２を移動又は回転させる。すなわち、被加工物１１に対して切削ブレード３８が切り込む位置を変化させる。例えば、エッジトリミングでは、被加工物１１の外周部に切削ブレード３８を切り込ませた上で、チャックテーブル１２を回転させれば良い。これにより、被加工物１１が切削加工される。

上述した切削装置２に適用される切削ブレードのドレッシング方法について説明する。本実施形態のドレッシング方法では、まず、切削ブレード３８とドレッシングボード４６とをそれぞれ回転させる回転ステップを行い、次に、切削ブレード３８の外周面３８ａとドレッシングボード４６の外周面４６ａとを接触させる接触ステップを行う。図３（Ａ）は、回転ステップ及び接触ステップを説明するための斜視図である。

回転ステップでは、切削ユニット３４の回転駆動源とドレッシングユニット４２の回転駆動源とを動作させて、スピンドル３６とスピンドル４４とを回転させる。これにより、図３（Ａ）に示すように、切削ブレード３８はスピンドル３６とともに回転し、ドレッシングボード４６はスピンドル４４とともに回転する。以降、切削ブレード３８のドレッシングが完了するまで、切削ブレード３８とドレッシングボード４６とを回転させ続ける。

回転ステップの後には、接触ステップを行う。接触ステップでは、まず、Ｘ軸移動機構６とＹ軸Ｚ軸移動機構１８とを用いて切削ユニット３４とドレッシングユニット４２との位置関係を調整し、ドレッシングユニット４２の直上に切削ユニット３４を位置付ける。そして、図３（Ａ）に示すように、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８で切削ユニット３４を下降させる。

すなわち、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８で切削ユニット３４をドレッシングユニット４２側へと移動させる。これにより、切削ブレード３８の外周面３８ａとドレッシングボード４６の外周面４６ａとを接触させることができる。切削ブレード３８の外周面３８ａとドレッシングボード４６の外周面４６ａとが接触すると、接触ステップは終了する。なお、本実施形態では、回転ステップの後に接触ステップを実施しているが、接触ステップの後に回転ステップを実施しても良い。

回転ステップ及び接触ステップの後には、切削ブレード３８をドレッシングするドレッシングステップを行う。図３（Ｂ）は、ドレッシングステップを説明するための斜視図である。このドレッシングステップでは、図３（Ｂ）に示すように、回転させた切削ブレード３８の外周面３８ａを、回転させたドレッシングボード４６の外周面４６ａに接触させながら、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８で切削ユニット３４を更に下降させる。

すなわち、ドレッシングボード４６の外周面４６ａに対して、切削ブレード３８の外周面３８ａを押し当てるように、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８で切削ユニット３４をドレッシングユニット４２側へと更に移動させる。これにより、切削ブレード３８をドレッシングボード４６に押し当てて摩耗させ、その外周面３８ａを平坦にできる。外周面３８ａが平坦になった後には、Ｙ軸Ｚ軸移動機構１８による切削ユニット３４の下降を停止させ、ドレッシングステップを終了する。

なお、このドレッシングステップでは、切削ユニット３４のドレッシングユニット４２側への移動量に基づき、切削ブレード３８のドレッシング量（摩耗量）が制御される。例えば、外周面３８ａの段差や傾斜が大きい場合のように、ドレッシング量を大きくする必要がある場合には、切削ユニット３４の移動量も大きく設定される。外周面３８ａの段差や傾斜が小さい場合のように、ドレッシング量が小さくて良い場合には、切削ユニット３４の移動量も小さく設定される。

例えば、厚さが１ｍｍの切削ブレード３８は、次の条件で適切にドレッシングされる。
切削ブレードの回転数：３００００ｒｐｍ
切削ユニットの移動速度（下降速度）：０．０５ｍｍ／ｓ～０．１ｍｍ／ｓ
切削ユニットの移動量（下降量）：１２μｍ
ドレッシングボードのサイズ：厚さ３ｍｍ、直径１００ｍｍ
ドレッシングボードの回転数：１００ｒｐｍ～３００ｒｐｍ

以上のように、本実施形態に係る切削装置２は、円盤状の切削ブレード３８が装着される回転軸（スピンドル３６）を有する切削ユニット３４と、円盤状のドレッシングボード４６が装着される回転軸（スピンドル４４）を有するドレッシングユニット４２と、を備えるので、切削ブレード３８とドレッシングボード４６とを回転させて、切削ブレード３８の外周面３８ａをドレッシングボード４６の外周面４６ａに接触させながら、切削ユニット３４をドレッシングユニット４２側に移動させるだけで、切削ブレード３８をドレッシングできる。

つまり、本実施形態に係る切削装置２、及びこれを用いる切削ブレードのドレッシング方法では、切削ブレード３８をドレッシングする際に、ドレッシングボード４６に対して切削ブレード３８を相対的に往復するように移動させる必要がないので、切削ブレード３８を効率良く短時間にドレッシングできる。

なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上述した実施形態では、切削ユニット３４の回転軸がＹ軸方向に概ね平行で、ドレッシングユニット４２の回転軸がＸ軸方向に概ね平行な切削装置２を例示したが、ドレッシングユニット４２の回転軸は、切削ユニット３４の回転軸に対して非平行であれば良い。

また、上記実施形態のドレッシングステップでは、切削ユニット３４をＺ軸方向以外の方向には移動させていないが、切削ユニット３４の他の方向への移動を組み合わせても良い。例えば、ドレッシングステップが終了する直前に切削ユニット３４をＹ軸方向に移動させることで、切削ブレード３８の平坦性を更に高めることが可能である。具体的な切削ユニット３４の移動方向、移動距離等の条件は、ドレッシングボード４６の回転方向や切削ブレード３８の厚み等に合わせて設定される。

その他、上述した実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 切削装置
４ 基台
４ａ 開口
６ Ｘ軸移動機構（加工送り機構）
８ テーブルカバー
１０ 蛇腹状カバー
１２ チャックテーブル（保持テーブル）
１２ａ 保持面
１４ クランプ
１６ 支持構造
１８ Ｙ軸Ｚ軸移動機構（割り出し送り機構、切り込み機構）
２０ Ｙ軸ガイドレール
２２ Ｙ軸移動プレート
２４ Ｙ軸ボールネジ
２６ Ｚ軸ガイドレール
２８ Ｚ軸移動プレート
３０ Ｚ軸ボールネジ
３２ Ｚ軸パルスモータ
３４ 切削ユニット
３６ スピンドル
３８ 切削ブレード
３８ａ 外周面
４０ カメラ（撮像ユニット）
４２ ドレッシングユニット
４４ スピンドル
４６ ドレッシングボード
４６ａ 外周面
１１ 被加工物
１３ 粘着テープ（ダイシングテープ）
１５ フレーム

Claims (2)

1. 板状の被加工物を切削加工する切削装置であって、
   該被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、
   外周部に切り刃を持つ円盤状の切削ブレードが装着される回転軸を有し、該回転軸とともに該切削ブレードを回転させて該保持テーブルに保持された該被加工物を切削加工する切削ユニットと、
   該切削ユニットを該保持面に直交する方向に移動させる切り込み機構と、
   円盤状のドレッシングボードが装着される回転軸を有し、該回転軸とともに該ドレッシングボードを回転させて該切削ブレードをドレッシングするドレッシングユニットと、を備え、
   該ドレッシングユニットの該回転軸は加工送り方向に対して平行であり、該切削ユニットの該回転軸は割り出し送り方向に対して平行であり、
   回転させた該切削ブレードの外周面を回転させた該ドレッシングボードの外周面に接触させながら、該切り込み機構で該切削ユニットを該ドレッシングユニット側に移動させ該切削ブレードをドレッシングすることを特徴とする切削装置。
2. 板状の被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、
   外周部に切り刃を持つ円盤状の切削ブレードが装着される回転軸を有し、該回転軸とともに該切削ブレードを回転させて該保持テーブルに保持された該被加工物を切削加工する切削ユニットと、
   該切削ユニットを該保持面に直交する方向に移動させる切り込み機構と、
   円盤状のドレッシングボードが装着される回転軸を有し、該回転軸とともに該ドレッシングボードを回転させて該切削ブレードをドレッシングするドレッシングユニットと、を備え、
   該ドレッシングユニットの該回転軸が加工送り方向に対して平行で該切削ユニットの該回転軸が割り出し送り方向に対して平行な切削装置を使用して該切削ブレードの外周面をドレッシングする切削ブレードのドレッシング方法であって、
   該切削ブレードと該ドレッシングボードとをそれぞれ回転させる回転ステップと、
   該切り込み機構で該切削ユニットを該ドレッシングユニット側に移動させ該切削ブレードの外周面と該ドレッシングボードの外周面とを接触させる接触ステップと、
   回転させた該切削ブレードの外周面を回転させた該ドレッシングボードの外周面に接触させながら、該切り込み機構で該切削ユニットを該ドレッシングユニット側に更に移動させ該切削ブレードをドレッシングするドレッシングステップと、を備え、
   該ドレッシングステップでは、該切削ユニットの該ドレッシングユニット側への移動量に基づき該切削ブレードのドレッシング量が制御されることを特徴とする切削ブレードのドレッシング方法。

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