JP5636213B2 - 切削加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードを用いて各種の被加工物を切削する切削加工装置に関する。

例えば、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多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、回路が形成された領域を区画する所定のストリート（切断ライン）に沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このように半導体ウェーハをダイシングする装置としては、一般に切削加工装置が用いられている。半導体ウェーハをダイシングする切削加工装置は、ワークを負圧により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ワークを切削する切削ブレードを備えた切削機構とを具備している（例えば特許文献１参照）。

切削ブレードには、ワッシャーブレードと呼ばれる円環状に成形された砥石部のみからなるタイプのものと、ハブブレードと呼ばれる円盤状基台の外周に円環状の砥石が固着されたタイプのものがあり、ワッシャーブレードは、２つのフランジで挟持された状態でスピンドルの先端にナットで固定され、ハブブレードは、１つのフランジに対峙した状態でスピンドルの先端にナットで固定される。

このように、切削ブレードはフランジに接触した状態で固定されるため、フランジの切削ブレードに接触する面とスピンドルの回転中心線とがなす角度が９０度でないと、スピンドルの回転時にフランジの端面ブレが生じ、精密な加工ができなくなるという問題がある。このため、本出願人は、かかる問題を解決するために、フランジの端面を研削して修正するフランジ端面治具の発明についての特許出願をしている（例えば特許文献２参照）。

特許文献２記載のフランジ端面修正治具は、フランジの研削を行う研削ブロックを備えており、研削ブロック自体は、これを吸引保持する保持手段の保持面よりも下面の面積が小さいため、研削ブロックが板状部材に固定され、その板状部材が保持手段に保持される構成となっている。

特開平８−２５２０９号公報 特許第３４７２３９０号公報

特許文献２記載の発明によって汎用性の高い端面修正治具が提供された。しかし、近年の大型化したワークを保持する保持手段の保持面を覆う大きさの板状部材を使用すると部品が大型化し扱い難く、高い平坦精度をもって形成された保持手段の保持面を誤って傷つけてしまう場合もあった。一方、板状部材を保持手段の保持面よりも小さくすると端面修正時には個別に専用の端面修正保持手段を用意し、ワークを保持する保持テーブルと置き換えて作業をする必要があった。さらに、端面修正治具をワーク保持用の保持テーブルに置き換えた場合は、切削時の切り込み深さの基準となる保持テーブルの上面位置の測定なども必要となる。従来のフランジ端面修正治具には、このような問題があった。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、端面修正を行う際に上記の様な煩雑な作業を行う必要がなく、小型で扱いやすい端面修正治具を使用できる切削加工装置を提供することにある。

本発明は、ワークを保持する保持テーブルと保持テーブルを回転させる回転支持部と回転支持部を囲む支持部カバーとを有する保持手段と、保持テーブルに保持されたワークを切削加工する切削ブレードと切削ブレードを回転させるスピンドルとスピンドルの先端に切削ブレードを端面で挟持して固定するフランジとを有する切削手段とを有する切削加工装置に関するもので、保持テーブルに隣接して支持部カバーにサブテーブルが配設されていて、サブテーブルは、切削ブレードをドレスするドレスボードと、フランジの端面を研削する研削砥石と研削砥石を支持する砥石支持部材とを有する端面修正治具とを選択的に吸引保持し、サブテーブルに保持された端面修正治具により端面を研削した後に端面修正治具をドレスボードに置き換える。

本発明に係る切削加工装置は、ドレスボードと端面修正治具とを選択的に吸引保持するサブテーブルを備えたため、サブテーブルにおいてドレスボードまたは端面修正治具を保持することにより、ワーク保持用の保持手段においてワークを保持したまま、切削ブレードのドレッシングを行ったり、切削手段を構成するフランジの端面を研削したりすることができる。したがって、切削ブレードのドレス時やフランジの端面研削時にワーク保持用の保持手段から保持テーブルを取り外して端面修正治具に置き換え、切削ブレードのドレス終了後または端面研削終了後にドレスボードまたは端面修正治具を保持手段から取り外して保持テーブルに置き換えるといった煩雑な作業を行う必要がない。また、ワーク保持用の保持手段とは別にサブテーブルを設けたことにより、端面修正治具は、ワークの大型化にともなう保持手段の大型化の影響を受けることがないため、保持手段の吸着面を誤って傷つけるのを防ぐことができる。

切削加工装置の一例を示す斜視図である。 ハブブレードがスピンドルに装着された状態を示す断面図である。 ワッシャーブレードがスピンドルに装着された状態を示す断面図である。 図１のＣ部を拡大して示すとともにドレスボード及び端面修正治具を示した斜視図である。 サブテーブルを示す斜視図である。 保持手段及びサブテーブルを略示的に示す断面図である。 端面修正治具の研削砥石を切削手段のフランジの端面に対面させた状態を略示的に示す断面図である。 研削砥石を切削手段のフランジの端面に接触させた状態を略示的に示す断面図である。 研削砥石を用いて切削手段のフランジの端面を研削する状態を示す説明図である。 切削ブレードをドレスする状態を示す説明図である。

図１に示す切削加工装置１は、Ｘ方向に移動可能な保持手段２に保持された被加工物（ワーク）に対して２つの切削手段３ａ、３ｂがＹ方向及びＺ方向に移動しながら切削加工を施す装置である。ここで、Ｘ方向は、保持手段２の移動方向であり、Ｙ方向は、Ｘ方向に対して水平な方向に直交する方向であり、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向である。

保持手段２は、ワークを保持する保持テーブル２０を備えている。保持テーブル２０には、図示しない吸引部と連通しワークを吸引する吸引面２１が形成されている。また、吸引面２１の周囲には、図１に示すようにワークＷがテープＴに貼着されテープＴの外周部分に貼着されたリング状のフレームＦと一体化される場合において、フレームＦを固定するクランプ部２２が配設されている。クランプ部２２は、水平方向の回転軸を中心として回転してフレームＦを押さえる押さえ部２２０を有している。保持テーブル２０は支持部カバー２３によって周囲から囲まれ、支持部カバー２３のＸ方向の両端には蛇腹２４が連結されており、保持手段２は、蛇腹２４の伸縮をともなってＸ方向に移動する構成となっている。

２つの切削手段３ａ、３ｂは同様に構成されるため、共通の符号を付して説明する。切削手段３ａ、３ｂは、Ｙ軸方向の回転軸を有するスピンドル３１に切削ブレード３０が装着され、スピンドル３１の回転により切削ブレード３０が回転する構成となっている。切削手段３ａ、３ｂには、保持テーブル２に保持された被加工物の切削すべき位置を検出するための撮像手段３８ａ、３８ｂが固定されている。切削手段３ａ、３ｂは、２つのＺ方向移動手段５ａ、５ｂによってそれぞれ駆動されてＺ方向に移動可能となっているとともに、２つのＹ方向移動手段６ａ、６ｂによってそれぞれ駆動されてＹ方向に移動可能となっている。

２つのＺ方向移動手段５ａ、５ｂは同様に構成されるため、共通の符号を付して説明する。Ｚ方向移動手段５は、鉛直方向の回転軸を有するボールスクリュー５０と、ボールスクリュー５０と平行に配設されたガイドレール５１と、ボールスクリュー５０の一端に連結されたパルスモータ５２と、側部がガイドレール５１に摺接するとともに内部の図示しないナットがボールスクリュー５０に螺合する昇降基台５３とを備えており、パルスモータ５２によって駆動されたボールスクリュー５０が回動することにより昇降基台５３がガイドレール５１にガイドされてＺ方向に移動し、昇降基台５３に固定された切削手段３ａ、３ｂをＺ方向に昇降させる構成となっている。

２つのＹ方向移動手段６ａ、６ｂは同様に構成されるため、共通の符号を付して説明する。Ｚ方向移動手段６は、Ｙ軸方向の回転軸を有するボールスクリュー６０と、ボールスクリュー６０と平行に配設されたガイドレール６１と、ボールスクリュー６０の一端に連結されたパルスモータ６２と、側部がガイドレール６１に摺接するとともに内部の図示しないナットがボールスクリュー６０に螺合する移動基台６３とを備えており、パルスモータ６２によって駆動されたボールスクリュー６０が回動することにより移動基台６３がガイドレール６１にガイドされてＹ軸方向に移動して切削手段３ａ、３ｂをＹ方向に移動させる構成となっている。

切削手段３ａ、３ｂの切削ブレード３０としては、例えば、図２に示すハブブレード３２と図３に示すワッシャーブレード３３という２種類のものがある。図２に示すハブブレード３２は、スピンドル３１に挿通させるための貫通孔が厚さ方向に形成されリング状に形成された基台３２０と、基台３２０の一面側の外周部に電着された切り刃３２１とから構成される。切り刃３２１は、例えば、ニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散して形成されている。一方、図３に示すワッシャーブレード３３は、例えば、ニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散し極薄のリング状に形成された切り刃のみからなるブレードである。

図２及び図３に示すように、切削手段３ａ、３ｂのスピンドル３１にはフランジ３４が装着される。フランジ３４は、Ｙ方向に突出するボス部３４０と、ボス部３４０から拡径する拡径部３４１とを備えている。ボス部３４０の先端部には雄ねじ３４０ａが形成されている。また、拡径部３４１の周縁部には、ハブブレード３２またはワッシャーブレード３３を側方から支持する端面３４１ａを有している。

図２に示すハブブレード３２は、切り刃３２１がフランジ３４の端面３４１ａに当接するように挿入される。そして、ナット３６がボス部３４０に形成された雄ねじ３４０ａに螺着されることにより、ハブブレード３２は、フランジ３４とナット３６とによって挟持される。フランジ３４とナット３６とによって挟持されたハブブレード３２は、スピンドル３１の先端部に形成された雌ねじ３１０にボルト３５が螺着されることによりスピンドル３１の先端に固定される。

図３に示すワッシャーブレード３３は、一方の面がフランジ３４の端面３４１ａに当接するように挿入される。そして、フランジ３４と同じ外径を有する着脱フランジ３７をボス部３４０に挿入し、ナット３６をボス部３４０に形成された雄ねじ３４０ａに螺着することにより、ワッシャーブレード３３は、フランジ３４と着脱フランジ３７とによって挟持され、フランジ３４及び着脱フランジ３７によって挟持されたワッシャーブレード３３は、スピンドル３１の先端部に形成された雌ねじ３１０にボルト３５が螺着されることによりスピンドル３１の先端に固定される。

図４に示すように、保持テーブル２０に隣接する位置には、サブテーブル４が配設されている。サブテーブル４は、平面状の載置面４０ａを有する載置部４０を備え、載置部４０には吸引溝４００が形成されている。吸引溝４００は、吸引部４１に連通しており、吸引溝４００に作用する負圧によって、ドレスボード７及び端面修正治具８を選択的に吸引保持することができる。

図４に示すドレスボード７は、グリーンカーボランダム、アランダム等からなる砥粒をレジンボンド等の結合剤によって板状に固めて成形したものであり、サブテーブル４の載置部４０の上に吸引溝４００がすべて覆われるようにして載置し、吸引溝４００に負圧を作用させることにより吸引保持される。このドレスボード７に対して図２、３に示したハブブレード３２の切り刃３２１、ワッシャーブレード３３を切り込ませることにより、ハブブレード３２の切り刃３２１及びワッシャーブレード３３の目立て、真円出し等の外形形状の修正、整形を行うことができる。

図４に示す端面修正治具８は、平板状の板部材８０と、板部材８０の上面に固定された砥石支持部材８１と、砥石支持部材８１によって支持された砥石支持部材８１から水平方向に突出するチップ状の研削砥石８２とから構成されており、サブテーブル４の載置部４０の上に吸引溝４００がすべて覆われるようにして載置し、吸引溝４００に負圧を作用させることにより吸引保持される。この端面修正治具８は、図２、３に示したフランジ３４の端面３４１ａに研削砥石８２を接触させて研削することにより端面３４１ａの面の角度を修正することができる。

図４に示すように、サブテーブル４の一端部には、ドレスボード７又は端面修正治具８を固定するとともに、ドレスボード７の反りを押さえる反り押さえ部４２が配設されている。図５に示すように、反り押さえ部４２は第一の押さえ部４３と第二の押さえ部４４とで構成され、それぞれは板バネによって構成されている。第一の押さえ部４３及び第二の押さえ部４４は、屈曲部４３０、４４０において屈曲した形状に形成されている。屈曲部４３０、４４０から垂下する被固定部４３１、４４１は、ボルト４３２、４４２によってそれぞれがサブテーブル４の側面４５に固定されている。屈曲部４３０、４４０から若干下降しながらほぼ水平方向にのびる押さえ部材４３３、４４３は、湾曲部４３４、４４４において先端が上方に向けて湾曲した形状となっている。

図６に示すように、保持テーブル２０は、回転支持部２５に連結され、回転支持部２５が図示しないモータによって回転駆動されることにより保持テーブル２０も回転する構成となっている。回転支持部２５の内部には、吸引部２６に連通する吸引路２５０が形成され、吸引路２５０は吸引面２１に連通している。回転支持部２５は、その周囲を回転支持部２５とは連結も接触もしない別部材である支持部カバー２３によって囲まれている。サブテーブル４は、支持部カバー２３に固定された状態で配設されており、保持テーブル２０及び回転支持部２４には連結されていない。反り押さえ部４２の上端部は、吸引面２１より低い位置にあり、切削ブレード３０が反り押さえ部４２に接触しにくくなっている。なお、図６では図１及び図４に示したクランプ部２２は図示していない。

このように構成される切削加工装置１においては、図２及び図３に示したフランジ３４の端面３４１ａとスピンドル３１の回転軸線とがなす角度を９０度として精密な切削を行うために、端面３４１ａを研削する。かかる研削には、図４に示した端面修正治具８を用いる。

フランジ３４の端面３４１ａを研削するにあたっては、まず、図４及び図５に示したサブテーブル４の載置部４０に端面修正治具８を載置し、図７に示すように、載置面４０ａに負圧を作用させることにより端面修正治具８を吸引保持する。また、反り押さえ部４２を構成する第一の押さえ部４３及び第二の押さえ部４４によって端面修正治具８の板部材８０を押さえる。そして、例えば切削手段３ａを構成するフランジ３４の端面３４１ａを研削してその端面形状を修正する場合は、切削手段３ａに切削ブレードが装着されていない状態で、保持テーブル２０及びサブテーブル４をＸ方向に移動させるとともに、図１に示したＺ方向移動手段５ａにより切削手段３ａをＺ方向に移動させ、図７に示すように、フランジ３４１の端面３４１ａの下端と研削砥石８２とのＸ方向及びＺ方向の位置合わせを行う。

こうしてフランジ３４１の端面３４１ａと研削砥石７３とのＸ方向及びＺ方向の位置合わせが行われた後、切削手段３ａをＹ方向に移動させて端面３４１ａを研削砥石８２に近づけ、図８に示すように、フランジ３４１の端面３４１ａの下端と研削砥石８２とを当接させる。

次に、端面３４１ａの下端と研削砥石８２とが当接した状態から、切削手段３ａをＺ方向に上昇させた後、図９に示すように、スピンドル３１をＡ方向に回転させながらサブテーブル４をＸ方向に複数回往復移動させることにより、フランジ３４１の端面３４１ａを研削する。また、フランジ３４１をＹ方向に所定距離ずつインデックス送りし、同様の研削を行う。そうすると、切削手段３ａを構成するフランジ３４の端面３４１ａが平坦化されるとともに、スピンドル３１の軸線と端面３４１ａとが直角となる。切削手段３ｂを構成するフランジ３４の端面３４１ａを研削する場合は、端面修正治具６を、図７及び図８に示した向きとは逆向きに、すなわち、研削砥石８２の先端部が切削手段３ｂ側に向くようにしてサブテーブル４に載置し、上記と同様の研削を行う。

このようにして切削手段３ａ、３ｂの端面３４１ａの形状が修正されると、図２に示したハブブレード３２または図３に示したワッシャーブレード３３を切削手段３ａ、３ｂの切削ブレード３０としてスピンドル３１に装着する。図１を参照して説明すると、保持テーブル２においては、テープＴを介してフレームＦに支持されたワークＷを保持する。このワークＷの表面には、ストリートＳによって区画されて複数のデバイスＤが形成されている。なお、ワークは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素、シリコンカーバイド等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミックス、ガラス、サファイア（Al₂O₃）系の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。

ワークＷが保持テーブル２０において保持されると、保持テーブル２０のＸ方向の移動及び切削手段３ａ、３ｂのＹ方向及びＺ方向の移動により、撮像手段３８ａ、３８ｂをワークＷの上方に位置させ、ワークＷを撮像して切削すべきストリートＳをそれぞれ検出する。そして、切削手段３ａ、３ｂの切削ブレード３０を、位置を検出したストリートＳにそれぞれ位置合わせた後、切削ブレード３０を高速回転させながら降下させ、保持テーブル２をＸ方向に移動させることによりワークＷに切削ブレード３０を切り込ませてストリートＳの切削を２本ずつ行う。ワークＷに対する切削ブレード３０のＺ方向の切り込み量は、保持テーブル２０の上面を基準としてＺ方向移動手段５ａ、５ｂによって制御される。このような切削は、切削手段３ａ、３ｂをＹ方向にインデックス送りしながら他のストリートについても同様に行う。さらに、保持テーブル２を９０度回転させてから同様の切削を行うと、すべてのストリートＳが切削されて個々のデバイスＤに分割される。

このようにして行う切削の過程、具体的には１枚のワークの切削の途中、又は、ワークの切削終了後次のワークを切削するまでの間に、切削ブレード３ａ、３ｂの切削ブレード３０に目詰まりが生じることがある。そこで、例えば所定距離切削した後、ストリートＳを所定数切削した後など、適宜のタイミングで切削ブレード３０（図２に示したハブブレード３２のおける切り刃３２１または図３に示したワッシャーブレード３３）のドレスを行う。切削ブレード３０のドレスを行うには、サブテーブル４から端面修正治具８を取り外し、ドレスボード７をサブテーブル４に載置し吸引保持する。また、図１０に示すように、反り押さえ部４２を構成する第一の押さえ部４３及び第二の押さえ部４４によってドレスボード７を押さえる。なお、サブテーブル４においては、フランジ３４の端面修正が終了した直後にドレスボード７に置き換えておいてもよい。また、ワークＷについては、たとえ切削途中であっても、保持テーブル２０に保持されたままとしておく。

次に、図１０に示すように、ドレス対象の切削ブレード３０の切り刃３２１（３３）をドレスボード７のＸ方向の延長線上に位置させ、切削ブレード３０をＢ方向に回転させるとともにサブテーブル４をＸ方向に移動させ、切削ブレード３０とドレスボード７とをＸ方向に相対移動させて切り刃３２１（３３）をドレスボード７に切り込ませることにより、切り刃の目立てや真円出し等の形状修正を行う。かかるドレスの後は、再びワークの切削を行う。切削再開にあたっては、ワークを保持する保持テーブル２０とドレスボード７との置き換えが不要であることで、保持テーブル２０の上面位置が当初から変わらないため、保持テーブル２０の上面位置の測定は不要である。

以上のように、切削加工装置１には、切削ブレード３０をドレスするドレスボード７と、切削手段３ａ、３ｂのフランジ３４の端面３４１ａを研削する端面修正治具８とを選択的に吸引保持することができるサブテーブル４を設けたため、ワークを保持する保持テーブル２０において端面修正治具８を保持する必要がない。したがって、保持手段２においてワークを保持する保持テーブル２０と端面修正治具８との置き換えの必要がなく、端面修正前後の煩雑な作業が不要となる。ワークを保持する保持テーブル２０と端面修正治具８との置き換えが不要であることで、端面修正後に保持テーブル２０の上面位置の測定は不要である。また、ワーク保持用の保持手段２とは別にサブテーブル４を設けたことにより、端面修正治具８は、ワークの大型化にともなう保持手段２の大型化の影響を受けることがないため、吸着面２１を誤って傷つけるのを防ぐことができる。

また、図６に示したように、サブテーブル４は支持部カバー２３に固定され、保持テーブル２０及び回転支持部２４には連結されていないため、端面修正やドレスの際に端面修正治具８やドレスボード７に対して強い力がかかっても、端面修正治具８やドレスボード７がブレることがなく、安定的に支持された状態で切削ブレードのドレスや端面の研削を行うことができる。

１：切削加工装置
２：保持手段
２０：保持テーブル ２１：吸引面
２２：クランプ部 ２２０：押さえ部 ２３：支持部カバー ２４：蛇腹
２５：回転支持部 ２５０：吸引路 ２６：吸引部
３ａ、３ｂ：切削手段 ３０：切削ブレード ３１：スピンドル ３１０：雌ねじ
３２：ハブブレード ３２０：基台 ３２１：切り刃
３３：ワッシャーブレード
３４：フランジ ３４０：ボス部 ３４０ａ：雄ねじ ３４１：拡径部 ３４１ａ：端面
３５：ボルト ３６：ナット ３７：着脱フランジ
４：サブテーブル
４０：載置部 ４０ａ：載置面 ４００：吸引溝
４１：吸引部
４２：反り押さえ部
４３：第一の押さえ部 ４４：第二の押さえ部
４３０、４４０：屈曲部 ４３１、４４１：被固定部 ４３２：４４２：ボルト
４３３、４４３：押さえ部材 ４３４、４４４：湾曲部
４５：側面
３８ａ、３８ｂ：撮像手段
５ａ、５ｂ：Ｚ方向移動手段
５０：ボールスクリュー ５１：ガイドレール ５２：パルスモータ ５３：昇降基台
６ａ、６ｂ：Ｙ方向移動手段
６０：ボールスクリュー ６１：ガイドレール ６２：パルスモータ ６３：移動基台
７：ドレスボード
８：端面修正治具 ８０：板部材 ８１：砥石支持部材 ８２：研削砥石

Claims (1)

1. ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルを回転させる回転支持部と、該回転支持部を囲む支持部カバーと、を有する保持手段と、
   該保持テーブルに保持されたワークを切削加工する切削ブレードと、該切削ブレードを回転させるスピンドルと、該スピンドルの先端に該切削ブレードを端面で挟持して固定するフランジと、を有する切削手段と、
   を有する切削加工装置であって、
   該保持テーブルに隣接して該支持部カバーにサブテーブルが配設されていて、
   該サブテーブルは、
   該切削ブレードをドレスするドレスボードと、該フランジの該端面を研削する研削砥石と該研削砥石を支持する砥石支持部材とを有する端面修正治具とを選択的に吸引保持し、該サブテーブルに保持された該端面修正治具により該端面を研削した後に該端面修正治具を該ドレスボードに置き換える切削加工装置。

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