(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
板状物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状物を切削するための切れ刃を有する切削ブレードを備えた切削手段と、該保持テーブルと切削手段とを相対的に切削送り方向に切削送りする切削送り手段と、該保持テーブルと切削手段とを相対的に切削送り方向と直交する割り出し送り方向に割り出し送りする割り出し送り手段とを具備する切削装置において、
該切削手段又は該保持テーブルのいずれか一方に配設され該保持テーブルに保持された板状物を該切削ブレードにより切削する際に発生する弾性波を検出する弾性波検出センサと、少なくとも該切削送り手段及び該割り出し送り手段を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、該保持テーブルに保持されたドレッサーボードに該切削ブレードで切削してドレスする際に該切削ブレードが目立てされるにつれて変化する該弾性波検出センサの出力信号の目立てドレスが完了した時の値を閾値として予め記憶する記憶部を備え、
該閾値は、該切削ブレードの種類、該ドレッサーボードの種類及びドレスの加工条件に応じて求められ、
該保持手段で保持された該ドレッサーボードにおいて該切削ブレードをドレスする際に、該弾性波検出センサからの該出力信号が該記憶部に記憶された該閾値に到達したら、切削を停止しドレスを終了すること、を特徴とする切削装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態の切削装置について説明する。
図1は、本実施の形態の切削装置の斜視図である。なお、切削装置は、本実施の形態のようにドレスの際の弾性波を検出する構造を備えた構成であればよく、
図1に示す構成に限定されない。
図1においては、説明の便宜上、一部の部材については省略して記載しているが、切削装置が通常備える構成については備えているものとする。
【0011】
図1に示すように、本実施の形態の切削装置1は、切削手段40の切削ブレード42と被加工物Wを保持するチャックテーブル20とを相対移動させ、被加工物Wを切削するように構成されている。被加工物Wの表面は格子状の分割予定ラインLによって複数の領域に区画されており、分割予定ラインLに区画された各領域にはデバイスDが形成されている。また、被加工物Wは、リングフレームFの内側でダイシングテープTに貼着されており、ダイシングテープTを介してリングフレームFに支持された状態で切削装置1に搬入される。
【0012】
なお、被加工物Wは、切削装置1の切削対象となる部材であればよく、特に材質は限定されない。被加工物Wは、例えばシリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にIC、LSI等の半導体デバイスが形成された半導体ウエーハでもよいし、サファイア、炭化ケイ素等の無機材料基板にLED等の光デバイスが形成された光デバイスウエーハでもよい。さらに、被加工物Wは、CSP(Chip Size Package)基板等のパッケージ基板、プリント基板、金属基板等でもよいし、ウエーハの裏面に貼着されるDAF(Die Attach Film)等の粘着テープでもよい。
【0013】
切削装置1の基台10の上面には、X軸方向に延在するように開口が形成されており、この開口はチャックテーブル20と共に移動可能な移動板11及び蛇腹状の防水カバー12に覆われている。チャックテーブル20の表面には、多孔質のポーラス材によって被加工物Wを保持する保持面21が形成されている。保持面21はチャックテーブル20内の流路を通じて吸引源(不図示)に接続されており、保持面21に生じる負圧によって被加工物Wが吸引保持される。防水カバー12の下方には、チャックテーブル20をX軸方向に切削送りするボールねじ式の切削送り手段22が設けられている。この切削送り手段22によって、チャックテーブル20と切削手段40とを切削送り方向となるX軸方向に相対的に切削送り可能となる。
【0014】
移動板11の上には、チャックテーブル20の近傍位置にサブチャックテーブル(保持テーブル)24が更に設置されている。サブチャックテーブル24には切削ブレード42の目立てドレスに使用される矩形状のドレッサーボード(板状物)25が吸引保持されている。
【0015】
基台10上において開口を挟んで、エレベータ手段15及びスピンナー洗浄機構16が設けられている。スピンナー洗浄機構16では、回転中のスピンナーテーブル16aに向けて洗浄水が噴射されて被加工物Wが洗浄された後、洗浄水の代わりに乾燥エアが吹き付けられて被加工物Wが乾燥される。
【0016】
基台10の上面に立設された門型の立壁部13には、切削手段40をY軸方向に移動する割り出し送り手段30が設けられている。割り出し送り手段30は、切削手段40をY軸方向に移動することで、切削手段40とチャックテーブル20とを相対的に割り出し送り可能となる。この割り出し送りの方向はY軸方向であり、切削送り方向(X軸方向)と直交する方向となる。割り出し送り手段30は、立壁部13の前面に配置されたY軸方向に平行な一対のガイドレール31と、一対のガイドレール31にスライド可能に設置されたY軸テーブル32とを有している。また、立壁部13には、各切削手段40をZ軸方向に切込み送りする切り込み送り手段35が更に設けられている。切り込み送り手段35は、Y軸テーブル32上に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール36と、一対のガイドレール36にスライド可能に設置されたZ軸テーブル37とを有している。
【0017】
Z軸テーブル37の下部には、被加工物Wを切削する切削手段40が設けられている。Y軸テーブル32およびZ軸テーブル37の背面側には、それぞれナット部が形成され、これらナット部にボールネジ33、38が螺合されている。Y軸テーブル32用のボールネジ33、Z軸テーブル37用のボールネジ38の一端部には、それぞれ駆動モータ34、39が連結されている。駆動モータ34、39により、それぞれのボールネジ33、38が回転駆動されることで、切削手段40がガイドレール31に沿ってY軸方向に移動されると共に、ガイドレール36に沿ってZ軸方向に移動される。駆動モータ34、39の制御は制御手段80によって行われる。制御手段80については後述する。
【0018】
なお、切削送り手段22、割り出し送り手段30及び切り込み送り手段35によって、切削手段40がチャックテーブル20に対しXYZ軸方向に相対的に移動可能となり、同様にしてサブチャックテーブル25に対しても切削手段40がXYZ軸方向に相対的に移動可能となる。
【0019】
切削手段40は、スピンドルハウジング41から突出したスピンドル(不図示)の先端に切削ブレード42を回転可能に装着して構成される。切削ブレード42は、ダイヤモンド等の砥粒をボンド剤で結合(焼結)して円板状に形成されている。切削手段40の詳細な構成については後述する。
【0020】
切削装置1は、制御手段80を更に備えている。制御手段80は、少なくとも切削送り手段22、割り出し送り手段30及び切り込み送り手段35を含む装置各部を統括制御する。制御手段80は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。
【0021】
次に、上記切削装置1による被加工物Wの切削加工方法について説明する。先ず、搬送手段(不図示)によって、ダイシングテープTを介してリングフレームFに固定された被加工物Wをユニットとしてチャックテーブル20に搬送し、吸引保持する。次いで、被加工物Wをアライメントしてから、チャックテーブル20をX軸方向に移動し、被加工物Wを切削手段40の下方に近付けて位置付ける。また、割り出し送り手段30では、被加工物Wの分割予定ラインに応じて切削手段40をY軸方向に移動して位置付ける。
【0022】
その後、切削手段40を下降し、被加工物Wの切り込み深さに応じてZ軸方向に位置付ける。この位置付け後、高速回転された切削ブレード42に対してチャックテーブル20をX軸方向に相対移動し、被加工物Wの分割予定ラインLに沿って切削溝を形成する。そして、切削溝を1本形成する毎に、分割予定ラインLのY方向のピッチ間隔分、切削手段40をY方向に移動し、同様の動作を繰り返すことで、切削溝が順次形成される。X軸と平行な分割予定ライン全てに切削溝を形成後、θテーブル(不図示)を介してチャックテーブル20を90°回転し、上記と同様の切削を行うと、すべての分割予定ラインLに切削溝が形成されて被加工物Wが縦横に切削される。
【0023】
このように切削加工が繰り返されると、切削により生じた切削屑等が切削ブレードの先端に付着して目詰まりを起こし、切削加工能力が低下する。このため、切削装置1では、定期的に切削ブレード42をドレスする。ドレスする際には、サブチャックテーブル24でドレッサーボード25を保持する。そして、被加工物Wを切削する場合と同様に、サブチャックテーブル24に対して切削手段40を相対的に移動し、切削ブレード42によってドレッサーボード25を所定深さ切り込む。これにより、切削ブレード42の切れ刃58(
図3参照)が目立てされ、切れ刃58のエッジ部分に砥粒が表出して新たな切り刃が形成される。
【0024】
続いて、
図2及び
図3を参照して、本実施の形態の切削手段について説明する。
図2は、本実施の形態の切削手段の分解斜視図である。
図3は、本実施の形態の切削手段の断面等を模式的に示す図である。なお、
図2及び
図3では、説明の便宜上、切削ブレードの外周を覆うホイールカバーを省略して記載している。また、切削手段は、本実施の形態の切削ブレードが装着される構成であればよく、
図2及び
図3に示す構成に限定されない。
【0025】
図2及び
図3に示すように、切削手段40は、Z軸テーブル37(
図1参照)の下部に固定されたスピンドルハウジング41を備えている。スピンドルハウジング41は、ハウジング本体44と、ハウジング本体44の一端側に装着される円筒状のハウジングカバー45とを備えている。
【0026】
ハウジング本体44の内部には、Y軸の周りに回転するスピンドル46が収容されている。スピンドル46は、例えばエアスピンドルであり、圧縮エア層を介してハウジング本体44に対して浮動状態で支持されている。ハウジング本体44からはスピンドル46の先端部分46aが突出している。
【0027】
ハウジングカバー45の中央には、円形の開口45aが形成されている。また、ハウジングカバー45のハウジング本体44側には、孔45bが形成された係止部45cが設けられている。スピンドル46の一端側を開口45aに挿通し、係止部45cのネジ孔45bを通じてハウジング本体44のネジ孔44aにネジ48(
図2では不図示、
図3参照)を締め込めば、ハウジングカバー45をハウジング本体44に固定できる。
【0028】
スピンドル46の先端面にはネジ穴46bが形成されている。また、スピンドル46の先端部分46aには、固定フランジ50が取り付けられる。固定フランジ50は、円筒形状のボス部51と、ボス部51の周面から径方向外側に広がるフランジ形状の装着部52とを有している。
【0029】
固定フランジ50の中央には、ボス部51を貫通する開口50aが形成されている。開口50aには、裏面側(スピンドルハウジング45側)からスピンドル46の先端部分46aが嵌め込まれる。この状態で、開口50a内にワッシャー54を位置付け、当該ワッシャー54を通じて固定用のボルト55をネジ穴46bにねじ込むことで、固定フランジ部材50はスピンドル46に固定される。
【0030】
切削ブレード42は、略円板状のハブ基台57の外周に環状の切れ刃58が取り付けられたハブブレードであり、ハブ基台57の中央には固定フランジ50のボス部51に挿入される挿入孔59が形成されている。切れ刃58は、金属や樹脂等のボンド材(結合材)に、ダイヤモンドやCBN(Cubic Boron Nitride)等の砥粒を混合して所定厚みに形成されている。なお、切削ブレード42として、切れ刃のみで構成されたワッシャブレードを用いてもよい。
【0031】
ハブ基台57の挿入孔59がボス部51に押し込まれると、ハブ基台57からボス部51が突出される。ボス部51の突出部分の外周面には雄ネジ51aが形成されており、この雄ネジ51aに環状の固定ナット61が締め付けられて固定フランジ50に切削ブレード42が固定される。このようにして、スピンドル46の先端に固定フランジ50が装着され、さらに固定フランジ50に切削ブレード42が装着されている。
【0032】
切削手段40においては、サブチャックテーブル24に保持されたドレッサーボード25(何れも
図1参照)を切削ブレード42により切削する際に発生する弾性波を検出する弾性波検出センサ64が設けられている。
【0033】
弾性波検出センサ64は、例えば弾性波を検出する機能を備えたAEセンサ(アコースティック・エミッションセンサ)により構成される。具体的には、弾性波検出センサ64は、固定フランジ50の内部に固定された超音波振動子66を備えている。この超音波振動子66は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO
3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zi,Ti)O
3)、リチウムナイオベート(LiNbO
3)、リチウムタンタレート(LiTaO
3)等の材料で形成されており、切削ブレード42の振動を電圧(振動信号)に変換する。超音波振動子66は、所定の周波数の振動に対して共振し、その共振周波数に応じて、弾性波検出センサ64として検出できる振動の周波数が決まるようにしてもよい。この場合、複数の固定フランジ50に共振周波数の異なる超音波振動子66を設けておき、それら固定フランジ50の何れかを加工条件等に応じて適宜選択して用いるようにしてもよい。
【0034】
弾性波検出センサ64は、固定フランジ50に設けられて超音波振動子66に接続される第1のコイル手段67と、ハウジングカバー45に設けられて第1のコイル手段67に対向する第2のコイル手段68とを含む。第1のコイル手段67及び第2のコイル手段68としては、導線が巻回された円環状のコイルを例示できる。
【0035】
第1のコイル手段67及び第2のコイル手段68は、磁気的に結合されており、超音波振動子66で発生した電圧は、第1のコイル手段67と第2のコイル手段68との相互誘導によって、第2のコイル手段68側に伝送される。
【0036】
図3に示すように、第2のコイル手段68には、信号処理部81を介して制御手段80が接続されている。信号処理部81は、弾性波検出センサ64が検出した出力信号を出力電圧に変換するアンプ等を備えている。従って、弾性波検出センサ64が検出した出力信号は、信号処理部81によって変換された出力信号(出力電圧等)として制御手段80に入力される。
【0037】
制御手段80は、上述したメモリによって構成されて弾性波検出センサ64からの出力信号と比較するための閾値を予め記憶する記憶部80aを含む。また、制御手段80は、比較部80b及び停止制御部80cを有している。比較部80bは、ドレスの最中に、記憶部80aが記憶した閾値と、弾性波検出センサ64からの出力信号とを比較し、かかる出力信号が閾値に到達したか否かを判断する。そして、比較部80bの判断結果に応じ、停止制御部80cによって各送り手段22、30、35の動作を停止或いは所定動作後にその動作を停止し、切削ブレード42のドレスを終了するよう制御する。
【0038】
ここで、ドレッサーボード25(
図1参照)において切削ブレード42をドレスする際、ドレッサーボード25の上面が回転する切削ブレード42の切れ刃58に接触すると、切削ブレード42で弾性波が発生する。弾性波の発生は、切れ刃58にドレッサーボード25が当接して切削送りする際の切れ刃58の表面粗さに応じたものとなる。弾性波は、切削ブレード42の近傍に位置する弾性波検出センサ64に伝播し、弾性波検出センサ64は伝播した弾性波を検出して出力信号となるAE値を出力する。ドレスが進行されるにつれて、切れ刃58の表面粗さは減少し、この減少に応じて弾性波検出センサ64のAE値も変化する。
【0039】
図4は、弾性波検出センサの検出結果を示すグラフである。
図4のグラフにおいて、縦軸は弾性波検出センサ64が出力するAE値、横軸は時間であり、目詰まりを起こした状態からドレスが完了するまでを出した結果である。
図4に示すように、ドレスが完了した状態に比べ、目詰まりを起こして荒れた状態では、切れ刃58が回転しながらドレッサーボード25に接触する際の衝突エネルギーの変化が大きくなり、弾性波の出力信号となるAE値も大きくなる。従って、ドレスする際に切削ブレード42が目立てされるにつれて弾性波検出センサ64からのAE値が相対的に小さくなるよう変化する。制御手段80の記憶部80aでは、ドレスが完了した状態の弾性波検出センサ64からのAE値を閾値として予め記憶する。この閾値は、切削ブレード42の種類やドレッサーボード25の種類、加工条件等に応じて予めドレスを行い、このドレスが完了した時に弾性波検出センサ64で実際に弾性波を検出して求めることができる。なお、閾値は、切削加工での仕上げにて許容できる範囲にて、上述のように求めた閾値に所定係数を乗じたレンジとしてもよい。
【0040】
切削ブレード42のドレス時において、制御手段80の比較部80bでは、記憶部80aが記憶した閾値と、弾性波検出センサ64から出力されて信号処理部81を経たAE値とを比較する。この比較によって、弾性波検出センサ64のAE値が閾値に到達したか、つまり、AE値が閾値より小さくなっているかを比較判断する。そして、比較部80bにて、AE値が閾値より小さいと判断した場合、停止制御部80cによって各送り手段22、30、35の動作を停止或いは所定動作後にその動作を停止し、切削ブレード42による切削を停止してドレスを終了するよう制御する。このドレスが終了すると、被加工物Wに対する切削加工が開始若しくは再開される。
【0041】
ここで、従来のドレス方法にあっては、本実施の形態のように弾性波の検出結果に応じてドレスを停止せずに、経験的に予め設定した回数のドレスが実施されていた。従って、ドレスによる切削ブレードの除去量もドレスの回数に応じて予め決まったものとなっていた。
【0042】
これに対し、本実施の形態の切削装置1では、切削ブレード42の切れ刃58をドレスする際に発生する弾性波を検出し、その検出結果と、ドレス完了時に検出した弾性波に基づく閾値とを比較している。従って、弾性波が閾値に到達したら、切れ刃58の目詰まりが解消し、切れ刃58の面粗さが良好になっていることを判断することができる。これにより、従来方法のように予め設定した回数のドレスを実施せずに、従来方法より少なく回数にて終了でき、ドレスによる切れ刃58の無駄な除去をなくすことができる。この結果、ドレスの精度向上と、ドレス工程の短時間化とを同時に達成できる上、同じ切削ブレード42を長期に亘って使用することができる。
【0043】
なお、弾性波検出センサ64の設置位置は、切削手段40の他の位置としてもよく、切削ブレード42の外周を覆うホイールカバー40a(
図1参照)や、切削水を供給するノズル(シリコンノズル)40b(
図1参照)等に設けることが例示できる。
【0044】
また、弾性波検出センサ64の設置位置は、切削手段40及びサブチャックテーブル24のいずれか一方に配設されていればよく、例えば、
図5の変形例に示すように、サブチャックテーブル24の内部に埋め込むように弾性波検出センサ64を設置することが例示できる。この場合、弾性波検出センサ64は、上面視で環状に配設したり、ドレッサーボード25の周方向に所定角度毎に分散して配設したりしてもよい。上記のように例示した弾性波検出センサ64の配設位置では、実施の形態におけるコイル手段67、68を省略することができる。
【0045】
また、制御手段80において、弾性波検出センサ64からの出力電圧の波形をフーリエ変換し、切削ブレード42から発せられる弾性波を主要な周波数成分に分けて検出してもよい。これにより、切れ刃58に目詰まりがある状態での波形には、目詰まりが解消された波形には見られない周波数での振動モード(振動成分)を認識でき、切れ刃58の面粗さが良好か否かを解析することができる。
【0046】
また、本実施の形態では、被加工物Wの分割用の切削装置1を例示したが、切削装置1は分割だけでなく、被加工物Wのエッジトリミングに使用されてもよい。
【0047】
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。