JP5384193B2 - 被加工物の保持ユニット - Google Patents

Description

本発明は、保持テーブル上に吸引保持され、切削ブレードが厚み方向の途中まで切り込むことで切削溝が形成される被加工物を保持するための保持ユニットに関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数表面に形成された半導体ウエーハや、セラミックス、ガラス等の電子・光学部品基板が切削装置によって分割されることで個々のデバイスが製造される。分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

切削装置は被加工物を吸引保持する保持テーブル（チャックテーブル）と、保持テーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを有する切削手段とから少なくとも構成され、被加工物を高精度に分割可能である。

被加工物はハンドリングを容易にするために、切削前に予め粘着シート上に貼着され、粘着シートの外周縁が環状フレームに固定されることで粘着シートを介して環状フレームにより支持される。

切削ブレードは、ダイアモンドやＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の超砥粒を金属や樹脂等のボンド剤で固めて、例えば厚さ数十〜数百ミクロン程度の円盤状にしたものであり、切削ブレードが回転しつつ被加工物をフルカットし、更に粘着シートの厚み方向途中まで切り込むことで被加工物を個々のチップに分割する。

切削ブレードは切削に伴って磨耗し、磨耗して切削加工ができなくなった切削ブレードは新品の切削ブレードに交換される。交換した新品の切削ブレードには、被加工物の切削加工を行う前に、ブレードの真円出しや目立てと呼ばれる調整作業を施す必要がある。

なぜなら、切削ブレードをスピンドルに取り付ける際に数ミクロン程度の真円ずれが生じてしまい、加工品質を悪化させてしまう恐れがあるからである。また、新品の切削ブレードでは切削加工に寄与する超砥粒がボンド剤中に埋もれていることがある。

そこで、通常、真円ずれを解消するために、比較的粗い粒径の例えば酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）からなるホワイトアランダム（ＷＡ）等の一般砥粒を樹脂などで固めたドレスボードを切削ブレードで切削し、あえて切削ブレードを磨耗させて切削ブレードの真円を出す真円出し作業を実施する。

その後、超砥粒をボンド剤から突出させるとともに真円出し作業で粗削りされた切削ブレードの状態を整えるため、より細かい粒径の例えば炭化珪素（ＳｉＣ）からなるグリーンカーボランダム（ＧＣ）等の一般砥粒を樹脂などで固めたドレスボードを切削ブレードで切削する目立て作業を実施する。

特開２００６−２１８５７１号公報は、真円出し作業と目立て作業を一枚のドレスボードで行うことのできる真円出し用ドレスボードと目立て用ドレスボードとが一体化したドレスボードを開示している。

切削加工は切削ブレードの最外周点で遂行されるため、一般に真円出し作業や目立て作業はドレスボードを完全に切削する必要はなく、ドレスボードの厚み方向途中まで切削ブレードで切り込むことで遂行される。

これらのドレスボードもハンドリングを容易にするために、事前に粘着シートに貼着され、粘着シートの外周縁が環状フレームに貼着される。そして、全面が切削されたドレスボードは粘着シートとともに廃棄される。

特開２００６−２１８５７１号公報

ところが、このような粘着シートは高価であり、ドレスボード毎に新たな粘着シートを使用し、破棄するのは不経済であるという問題がある。また、ドレスボード以外にも、被加工物の厚み方向途中まで切削ブレードを切り込ませて切削溝を形成する所謂ハーフカット加工を施す場合にも、被加工物の切削が終了すると粘着シートを廃棄するのは不経済である。

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、被加工物のハンドリングを容易にするとともに繰り返し使用可能な被加工物の保持ユニットを提供することである。

本発明によると、被加工物を吸引保持する保持テーブルと、該保持テーブルに吸引保持された該被加工物に切削溝を形成する切削ブレードを有する切削手段とを備えた切削装置において使用される被加工物の保持ユニットであって、該被加工物が載置される載置領域と、該被加工物の位置ずれを防止する位置ずれ防止手段とを有するサブストレートと、該サブストレートに貼着された粘着シートと、該粘着シートの外周縁に貼着された環状フレームとを具備し、該サブストレートの前記載置領域及び該粘着シートには該サブストレートと該粘着シートとを貫通する複数の貫通孔が形成されており、該被加工物が該サブストレート上に載置され、該保持テーブル上で吸引保持されることで、該被加工物と該被加工物の保持ユニットとが一体化して該保持テーブルにより保持されることを特徴とする被加工物の保持ユニットが提供される。

好ましくは、前記位置ずれ防止手段は、前記サブストレートに形成された該被加工物が載置される凹部から構成され、該凹部の深さは、該被加工物の厚みから前記切削溝の深さを引いた切り残し厚みより浅く設定されている。

代替案として、前記位置ずれ防止手段は、該被加工物外周の少なくとも３点に接するように前記サブストレート上に配設された仮止め部材から構成され、該仮止め部材の高さは、該被加工物の厚みから前記切削溝の深さを引いた切り残し厚みより低く設定されている。

本発明によると、被加工物のハンドリングを容易にするとともに、繰り返し使用可能な被加工物の保持ユニットが提供される。被加工物は、粘着シートに形成された貫通孔及びサブストレートに形成された貫通孔を通じて、保持テーブル上で吸引された際に保持ユニットと一体化し、吸引が解除されると保持ユニットとは容易に分離可能となるため、保持ユニットの繰り返し使用が可能である。

切削装置の外観斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるべきリング状切削ブレードとの関係を示す分解斜視図である。 第１実施形態に係る被加工物の保持ユニットの分解斜視図である。 第１実施形態に係る被加工物の保持ユニットの斜視図である。 図４に示した被加工物の保持ユニットの縦断面図である。 保持ユニットで保持された被加工物を切削する様子を示す縦断面図である。 第２実施形態に係る被加工物の保持ユニットの斜視図である。 図７に示した被加工物の保持ユニットの縦断面図である。

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は半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置２の外観を示している。

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手段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手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット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。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハ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、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つ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、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段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処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段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。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード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は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

図２を参照すると、リング状またはワッシャー状の切削ブレード２８をスピンドル２６に装着する様子を示す分解斜視図が示されている。切削ブレード２８は例えばその全体が電鋳された電鋳砥石から構成されている。

スピンドルユニット３０のスピンドルハウジング３２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。スピンドル２６の先端部には、マウントフランジ３６が着脱可能に装着され、ナット４４で固定されている。マウントフランジ３６は、ボス部３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成され、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。

マウントフランジ３６のボス部３８に切削ブレード２８を挿入し、更に着脱フランジ４６をボス部３８に挿入して、固定ナット４８を雄ねじ４４に螺合して締め付けることにより、切削ブレード２８は固定フランジ４０と着脱フランジ４６とにより両側から挟まれてスピンドル２６に取り付けられる。

スピンドル２６に装着した新品の切削ブレード２８は、切削加工を行う前に、ブレードの真円出しや目立てと呼ばれる調整作業を施す必要がある。特に、ワッシャー状の切削ブレード２８の場合には、このような調整作業は必須である。

以下、切削ブレード２８の真円出しや目立て作業を行う際に利用するのに適した本発明実施形態の被加工物の保持ユニットについて図３乃至図８を参照して詳細に説明する。図３を参照すると、５０はサブストレート（基板）であり、例えば樹脂から形成されている。

サブストレート５０は外周領域５４で囲まれた所定深さの凹部５２を有しており、この凹部５２は被加工物であるドレスボード５８が載置される載置領域を構成する。サブストレート５０の凹部５２には多数の貫通孔５６が形成されている。

切削ブレード２８の真円出しを行う際のドレスボード５８は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）からなるホワイトアランダム（ＷＡ）砥粒をレジンボンドに混錬して厚さが１ｍｍ程度の矩形状に形成した後、焼成して形成される。

一方、切削ブレード２８の目立て作業を行う際のドレスボード５８は、炭化珪素（ＳｉＣ）からなるグリーンカーボランダム（ＧＣ）砥粒をレジンボンドに混錬して厚さが１ｍｍ程度の矩形状に形成した後、焼成して形成される。

６０は粘着シートであり、その外周縁が環状フレーム６２に貼着されている。粘着シート６０には、サブストレート５０の凹部（載置領域）５２に対応する領域に多数の貫通孔６４が形成されている。サブストレート５０の各貫通孔５６及び粘着シート６０の各貫通孔６４は同一ピッチで且つ同一直径を有するように形成されている。

図４を参照すると、ドレスボード５８をサブストレート５０の凹部５２上に搭載し、サブストレート５０を粘着シート６０に貼着した状態の斜視図が示されている。サブストレート５０の貫通孔５６と粘着シート６０の貫通孔６４は連通させる必要があるため、２本の位置決めピンをサブストレート５０の貫通孔５６及び粘着シート６０の貫通孔６４に挿入して、サブストレート５０の各貫通孔５６を粘着シート６０の各貫通孔６４に整列させながら、サブストレート５０を粘着シート６０に貼着するのが好ましい。

環状フレーム６２と、環状フレーム６２にその外周縁が貼着された粘着シート６０と、粘着シート６０上に貼着されたサブストレート５０とにより本発明第１実施形態の保持ユニット６６を構成する。図４は保持ユニット６６によりドレスボード５８を保持した状態を示している。

図５を参照すると、保持ユニット６６でドレスボード５８を保持した状態の縦断面図が示されている。図５から明らかなように、サブストレート５０の各貫通孔５６と粘着シート６０の各貫通孔６４は整列している。

６８は切削ブレード２８でドレスボード５８を切削して切削ブレード２８の真円出しを行う際に形成された切削溝である。Ｔ１はサブストレート５０の切り残し厚みであり、サブストレート５０の凹部５２の深さは、ドレスボード５８の厚みから切削溝６８の深さを引いた切り残し厚みＴ１より浅く設定することが好ましい。凹部５２の深さをこのように設定することにより、切削ブレード２８でサブストレート５０の外周部５４を切削することが防止される。

切削ブレード２８の真円出し作業又は目立て作業を行う際には、図６に示すようにチャックテーブル１８でドレスボード５８が搭載されたサブストレート５０を粘着シート６０を介して吸引保持する。チャックテーブル１８の吸引路７０は図示しない真空吸引手段に接続されている。

切削ブレード２８を矢印Ａ方向に例えば２００００ｒｐｍで回転させながら所定の切り込み深さに位置付け、チャックテーブル１８を矢印Ｘ１で示す切削送り方向に例えば１ｍｍ／秒の送り速度で移動して、切削ブレード２８でドレスボード５８を切削することにより、切削ブレード２８のドレッシングが遂行される。ドレスボード５８の種類に応じて、このドレッシングにより切削ブレード２８の真円出し又は目立て作業を行うことができる。

本実施形態のサブストレート５０においては、凹部５２が位置ずれ防止手段を構成する。即ち、チャックテーブル１８の吸引を解除して、保持ユニット６６でドレスボード５８を搬送する際に、ドレスボード５８がサブストレート５０の凹部５２中に載置されているため、ドレスボード５８の位置ずれを防止することができる。

本実施形態の保持ユニット６６では、チャックテーブル１８の吸引が解除されるとドレスボード５８は保持ユニット６６とは容易に分離可能となるため、新たなドレスボード５８を保持する際に保持ユニット６６の繰り返し使用が可能である。これにより、ドレッシング終了後、ドレスボード５８とともに粘着シート６０を廃棄する必要がなく、経済的である。

次に、図７及び図８を参照して、本発明第２実施形態の被加工物の保持ユニット６６Ａについて説明する。図７は被加工物であるドレスボード５８を保持した状態の保持ユニット６６Ａの斜視図、図８はその縦断面図である。

本実施形態のサブストレート７２は円形形状をしており、ドレスボード５８の四辺に接するように位置ずれ防止手段としての４個の仮止め部材７４（２個のみ図示）がサブストレート７２上に形成されている。

仮止め部材７４は、摩擦係数の高い例えばシリコーンやゴム等から構成されるのが好ましい。サブストレート７２は例えば樹脂から形成されている。仮止め部材７４は３個でもよく、例えばドレスボード５８の二辺に接するようにそれぞれ仮止め部材７４を配置するとともに、その二辺に対向する頂点に仮止め部材７４を配置する。

図８において、７３はドレスボード５８を載置するサブストレート７２の載置領域を示しており、６８は切削溝である。サブストレート７２の載置領域７３には多数の貫通孔５６が形成されており、各貫通孔５６が粘着シート６０の貫通孔６４に整列するようにサブストレート７２が粘着シート６０に貼着される。

貫通孔５６と貫通孔６４の整列の仕方は、第１実施形態の保持ユニット６６に関連して説明した２本のピンを立てて整列させる方法に加えて、貫通孔を有しないサブストレート７２を貫通孔６４を有しない粘着シート６０に装着してから、例えば非常に直径の小さい錐等を使用して、貫通孔５６及び６４を同時に穿孔するようにしてもよい。

他の実施形態としては、サブストレート７２には予め貫通孔５６を複数形成しておき、貫通孔を有しない粘着シート６０にサブストレート７２を貼着してから、サブストレート７２の貫通孔５６に対応する粘着シート６６の位置に錐又はピン等を使用して貫通孔６４を形成するようにしてもよい。

仮止め部材７４の高さは、ドレスボード５８の厚みから切削溝６８の深さを引いた切り残し厚みＴ２より低いのが好ましい。仮止め部材７４の高さをこのように設定するのは、切削ブレード２８でドレスボード５８を切削する際、切削ブレード２８が仮止め部材７４を切削しないようにするためである。

本実施形態でサブストレート７２上に仮止め部材７４を４個配置しているのは、チャックテーブル１８の吸引を解除して、保持ユニット６６Ａ上に搭載されたドレスボード５８を搬送する際、ドレスボード５８の位置ずれを防止するためである。

本実施形態の保持ユニット６６Ａでも、上述した第１実施形態の保持ユニット６６と同様に、チャックテーブル１８の吸引を解除すると保持ユニット６６Ａとドレスボード５８とは容易に分離可能となるため、保持ユニット６６Ａの繰り返し使用が可能である。

以上説明した各実施形態では、被加工物としてドレスボード５８を採用した例について説明したが、被加工物はドレスボードに限定されるものではなく、例えば被加工物の厚み方向途中まで切削ブレード２８を切り込ませて切削溝を形成する所謂ハーフカットする場合には、半導体ウエーハ又は光デバイスウエーハ等の被加工物にも本発明の保持ユニット６６，６６Ａは適用可能である。

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２８ 切削ブレード
５０ サブストレート
５２ 凹部
５６，６４ 貫通孔
５８ ドレスボード
６０ 粘着シート
６２ 環状フレーム
６６，６６Ａ 保持ユニット
６８ 切削溝
７２ サブストレート
７４ 仮止め部材

Claims (4)

1. 被加工物を吸引保持する保持テーブルと、該保持テーブルに吸引保持された該被加工物に切削溝を形成する切削ブレードを有する切削手段とを備えた切削装置において使用される被加工物の保持ユニットであって、
   該被加工物が載置される載置領域と、該被加工物の位置ずれを防止する位置ずれ防止手段とを有するサブストレートと、
   該サブストレートに貼着された粘着シートと、
   該粘着シートの外周縁に貼着された環状フレームとを具備し、
   該サブストレートの前記載置領域及び該粘着シートには該サブストレートと該粘着シートとを貫通する複数の貫通孔が形成されており、
   該被加工物が該サブストレート上に載置され、該保持テーブル上で吸引保持されることで、該被加工物と該被加工物の保持ユニットとが一体化して該保持テーブルにより保持されることを特徴とする被加工物の保持ユニット。
2. 前記位置ずれ防止手段は、前記サブストレートに形成された該被加工物が載置される凹部から構成され、
   該凹部の深さは、該被加工物の厚みから前記切削溝の深さを引いた切り残し厚みより浅い請求項１記載の被加工物の保持ユニット。
3. 前記位置ずれ防止手段は、該被加工物外周の少なくとも３点に接するように前記サブストレート上に配設された仮止め部材から構成され、
   該仮止め部材の高さは、該被加工物の厚みから前記切削溝の深さを引いた切り残し厚みより低い請求項１記載の被加工物の保持ユニット。
4. 前記被加工物はドレスボードから構成される請求項１〜３の何れかに記載の被加工物の保持ユニット。

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