(57)【要約】【課題】切削ブレードと硬質材の加工点で発生する摩擦熱を低減できる切削ブレードおよび切削方法を提供すること。【解決手段】保持テーブルに保持された被加工物に高速回転させながら切り込み、被加工物を切削するための、砥粒４を結合材５で結合して円盤形状に形成された切削ブレード２１であって、該結合材の両表面５ａ，５ｂには少なくとも被加工物に切り込む深さＤ１以上の幅Ｗ１に、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質がコーティングされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持テーブルに保持された被加工物に高速回転させながら切り込み、被加工物を切削するための、砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成された切削ブレードであって、
該結合材の両表面には少なくとも被加工物に切り込む深さ以上の幅に、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質がコーティングされていることを特徴とする切削ブレード。
【請求項２】
保持テーブルに保持された、硬質材を材質とする被加工物を切削する切削方法であって、
砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成し、かつ該結合材の両表面に少なくとも該被加工物に切り込む深さ以上の幅に、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質をコーティングした切削ブレードを高速回転させながら該被加工物に切り込む工程を含むことを特徴とする切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に装着され、各種被加工物の切削に用いられる切削ブレードおよび切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成された半導体ウェーハは、回転可能な切削ブレードを備えた切削装置によって分割予定ラインが切削されて個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。また、複数のデバイスがパッケージングされた基板をデバイスごとに分割することにより構成されるパッケージデバイスも、回転可能な切削ブレードを備えた切削装置によって分割され、各種電子機器に利用されている。
【０００３】
切削ブレードには、ダイヤモンド砥粒等をニッケルめっきで固めて構成される電鋳ハブブレード、ダイヤモンド砥粒等をレジンボンドで固めて構成されるレジンボンドブレード、ダイヤモンド砥粒等をメタルボンドで固めて構成されるメタルボンドブレード、ダイヤモンド砥粒等をビトリファイドボンドで固めて構成されるビトリファイドボンドブレード等があり、被加工物の特性に応じてこれらのブレードの中から適宜選択して被加工物を適正に切削している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３６２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、サファイアや炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の硬質材を切削する際には、切削ブレードに切削液を供給しながら切削を行っているが、切削ブレードと硬質材との摩擦熱が除去できず、火花が発生したり、加工品質が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、切削ブレードと硬質材の加工点で発生する摩擦熱を低減できる切削ブレードおよび切削方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の切削ブレードは、保持テーブルに保持された被加工物に高速回転させながら切り込み、被加工物を切削するための、砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成された切削ブレードであって、該結合材の両表面には少なくとも被加工物に切り込む深さ以上の幅に、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質がコーティングされていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の切削方法は、保持テーブルに保持された、硬質材を材質とする被加工物を切削する切削方法であって、砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成し、かつ該結合材の両表面に少なくとも該被加工物に切り込む深さ以上の幅に、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質をコーティングした切削ブレードを高速回転させながら該被加工物に切り込む工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る切削ブレードは、硬質材を切削する際に切削ブレードと硬質材との摩擦が大きくなる切削ブレード側面を熱伝導率の高い（２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上）材質で被覆することで、摩擦熱の除去が円滑に行われ、火花の発生が極力防止され、加工品質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る切削装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、ハブブレードを有する加工手段を示す図である。
【図３】図３は、加工手段の要部断面図である。
【図４】図４は、切削ブレードの外周部の拡大断面図である。
【図５】図５は、実施形態の第１変形例に係る加工手段を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態に係る切削ブレードおよび切削方法につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１２】
［実施形態］
図１から図４を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、切削ブレードおよび切削方法に関する。図１は、実施形態に係る切削装置の構成例を示す図、図２は、ハブブレードを有する加工手段を示す図、図３は、加工手段の要部断面図、図４は、切削ブレードの外周部の拡大断面図である。
【００１３】
切削装置１は、被加工物Ｗに切削加工を行うものであり、図１に示すように、チャックテーブル１０と、加工手段２０と、図示しないＸ軸移動手段と、Ｙ軸移動手段３０と、Ｚ軸移動手段４０と、制御装置５０とを含んで構成されている。
【００１４】
チャックテーブル１０は、被加工物Ｗを保持する保持テーブルである。チャックテーブル１０は、表面に載置された被加工物Ｗを吸引することで、被加工物Ｗの表面を露出させた状態で保持するものである。なお、チャックテーブル１０は、テーブル移動基台２に着脱可能に固定されている。また、チャックテーブル１０の周囲には、クランプ部１１が設けられており、クランプ部１１がエアーアクチュエータにより駆動することで、ダイシングテープＴを介して被加工物Ｗが保持されているフレームＦを挟持する。
【００１５】
ここで、被加工物Ｗは、切削装置１により加工される加工対象であり、本実施形態ではシリコン、サファイア、ＳｉＣ、ガリウムなどを母材とする半導体ウェーハや、ＣＳＰ基板、ガラス、樹脂等からなる板状部材である。被加工物Ｗは、例えば、デバイスが複数形成されているデバイス側の表面と反対側の裏面がダイシングテープＴに貼着され、被加工物Ｗに貼着されたダイシングテープＴがフレームＦに貼着されることで、フレームＦに固定される。
【００１６】
加工手段２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗに対して切削加工を行うものである。加工手段２０は、切削ブレード２１と、回転スピンドル２２と、ブレードカバー装置２３と、ハウジング２４と、ノズル２５とを含んで構成されている。
【００１７】
また、図２に示すように、加工手段２０は、固定フランジ２６、固定ナット２７および固定ボルト２８を有する。切削ブレード２１は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗに高速回転させながら切り込み、被加工物Ｗを切削するためのものであり、砥粒を結合材で結合して円盤形状に形成されている。本実施形態の切削ブレード２１は、いわゆるハブブレードであり、ハブ２９の外周に切削ブレード２１が一体に固定されている。切削ブレード２１は、被加工物Ｗを切削加工する環状に形成されており、砥粒からなる研磨剤を結合材料に保持させた状態で構成されている。
【００１８】
ハブ２９の貫通孔２９ａに固定フランジ２６のボス部２６ａを挿入し、さらに固定フランジ２６の雄ねじ部２６ｂに固定ナット２７を螺合させることにより、固定フランジ２６と切削ブレード２１と固定ナット２７とが一体に固定される。また、固定ボルト２８を固定フランジ２６の貫通孔２６ｃに挿入し、回転スピンドル２２の雌ねじ部２２ａに螺合することにより、固定フランジ２６が回転スピンドル２２に対して固定される。このように、切削ブレード２１は、回転スピンドル２２に対して着脱自在に固定されている。
【００１９】
回転スピンドル２２は、筒形状のハウジング２４によって回転可能に支持され、かつハウジング２４に連結されている図示しない回転駆動源に連結されている。切削ブレード２１は、回転駆動源により発生した回転力により高速回転（数千〜数万ｒｐｍ）する。
【００２０】
図１のブレードカバー装置２３は、回転スピンドル２２の先端に装着された切削ブレード２１を覆うものである。ブレードカバー装置２３には、２本のノズル２５，２５が配置されている。ノズル２５，２５は、切削ブレード２１を挟んで回転スピンドル２２の軸方向において互いに対向している。各ノズル２５は、図示しない切削液供給源から供給される切削液を切削ブレード２１および被加工物Ｗに対して供給する。ノズル２５を介した切削液の供給は、制御装置５０によって制御される。また、ブレードカバー装置２３には、切削ブレード２１の外周と径方向において対向する図示しないノズルが設けられており、このノズルからも切削ブレード２１および被加工物Ｗに対して切削液が供給される。
【００２１】
Ｘ軸移動手段は、切削ブレード２１に対してチャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを切削装置１におけるＸ軸方向に相対移動させるものである。Ｘ軸移動手段は、図示しないＸ軸パルスモータにより発生した回転力により、テーブル移動基台２を図示しないＸ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体３に対してＸ軸方向に移動させる。ここで、テーブル移動基台２は、テーブル移動基台２の中心軸線を中心とする切削装置１におけるθ方向に回転自在に支持されている。テーブル移動基台２は、図示しない回転駆動源に連結されており、回転駆動源が発生した回転力により、θ方向に任意の角度、例えば９０度回転や連続回転することができる。制御装置５０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを切削ブレード２１に対してテーブル移動基台２の中心軸線を中心に任意の角度回転や連続回転などの回転駆動をさせることができる。
【００２２】
Ｙ軸移動手段３０は、図１に示すように、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗに対して切削ブレード２１を切削装置１におけるＹ軸方向に相対移動させるものである。Ｙ軸移動手段３０は、図示しないＹ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段２０を図示しないＹ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体３に対してＹ軸方向に移動させる。
【００２３】
Ｚ軸移動手段４０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗに対して切削ブレード２１を切削装置１におけるＺ軸方向に相対移動させるものである。Ｚ軸移動手段４０は、図示しないＺ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段２０を図示しないＺ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体３に対してＺ軸方向に移動させる。
【００２４】
制御装置５０は、制御手段であり、切削装置１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置５０は、切削ブレード２１を高速回転させ、チャックテーブル１０と切削ブレード２１とをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θ方向において相対移動させることで、被加工物Ｗを切削する加工を加工手段２０に行わせるものである。制御装置５０によって実行される切削方法は、切削ブレード２１を高速回転させながら、チャックテーブル１０と切削ブレード２１とを相対移動させ、被加工物Ｗに切り込む工程を含む。なお、制御装置５０は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されている。
【００２５】
ここで、切削加工時には切削ブレード２１および被加工物Ｗに対して切削液を供給して冷却しているものの、切削ブレード２１と被加工物Ｗとの摩擦熱が十分に除去できずに、火花が発生したり、加工品質が低下してしまうという問題がある。こうした問題は、サファイアあるいはＳｉＣ等の硬質材を材質とする被加工物Ｗを切削する場合に生じやすい。
【００２６】
本実施形態に係る切削ブレード２１は、結合材の両表面に高い熱伝導率を有する材質がコーティングされている。これにより、切削ブレード２１と被加工物Ｗとの加工点で発生する摩擦熱を低減することができる。なお、加工点で発生する摩擦熱を低減することには、発生する摩擦熱を伝熱や放熱等により逃がすことで切削ブレード２１と被加工物Ｗとの加工点の温度上昇を抑制することが含まれる。
【００２７】
図４には、図３の要部Ｃ１を拡大した断面図が示されている。本実施形態の切削ブレード２１は、ダイヤモンド砥粒４を結合材５で結合して円盤形状に形成したものである。本実施形態の結合材５は、レジンボンドである。結合材５の表面（側面）５ａ，５ｂからは、ダイヤモンド砥粒４の一部が突出している。
【００２８】
結合材５の両表面５ａ，５ｂには、被覆膜６が形成されている。本実施形態の被覆膜６は、円盤形状をなしている。被覆膜６は、少なくとも被加工物Ｗに切り込む深さＤ１以上の幅に、コーティングされている。被覆膜６は、両表面５ａ，５ｂに対して切削ブレード２１の最外周から径方向内側に向けて所定の幅Ｗ１で形成されている。所定の幅Ｗ１は、切削ブレード２１が被加工物Ｗに切り込む深さＤ１以上であり、好ましくは、当該深さＤ１よりも大きい。なお、所定の幅Ｗ１は、切削ブレード２１の摩耗量が許容される範囲で最大となった場合であっても被加工物Ｗに切り込む深さＤ１以上であるように定められている。言い換えると、未使用時における所定の幅Ｗ１は、被加工物Ｗに切り込む深さＤ１と、径方向における切削ブレード２１の許容最大摩耗幅との和以上である。
【００２９】
被覆膜６の材質は、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質である。被覆膜６の材質は、例えば、アルミ、金、銀等であるが、これに限定されるものではない。高い熱伝導率を有する被覆膜６が結合材５の表面５ａ，５ｂに形成されていることで、切削ブレード２１と硬質材からなる被加工物Ｗの加工点で発生する摩擦熱を低減することができる。被覆膜６は、例えば、接触する切削液や空気に対する熱の放出を促進することにより、切削ブレード２１内に熱が蓄積することを抑制できる。また、被覆膜６は、加工点で発生した熱を径方向の内側に逃がし、切削ブレード２１の外周部、すなわち被加工物Ｗと接触する部分の温度上昇を抑制することができる。
【００３０】
表１は、各種材料の熱伝導率と、その材料で被覆膜６を形成した場合の切削加工時の火花発生状況を示すものである。レジンブレードである切削ブレード２１の側面にメッキ又は蒸着によりそれぞれニッケル膜、アルミ膜（蒸着のみ）、金膜、銀膜が形成される。被覆膜６の膜厚は０．１〜２μｍである。この膜厚は、結合材５の表面５ａ，５ｂからのダイヤモンド砥粒４の突出量Ｐ１（図４参照）よりも薄い。なお、突出量Ｐ１は、例えば、ダイヤモンド砥粒４の平均突出量とすることができる。ダイヤモンド砥粒４が突出するように被覆膜６の膜厚が定められていることにより、自生発刃が円滑に行われ、側面の目詰まりの発生が抑制される。
【００３１】
【表１】
2014003185.tif 000003
【００３２】
表１の結果を得た実験では、切削ブレード２１の砥粒径は２〜６μｍであり、刃厚３０μｍの２インチサイズのレジンブレードに対して膜厚１μｍのメッキ（アルミについては蒸着）により被覆膜６が形成された。切削対象の被加工物Ｗは、２インチ×１００μｍのサファイア基板であり、この被加工物Ｗに対して３０μｍ程度切り込み切削を行い、火花の発生状況を確認した。加工条件は、スピンドル回転数１５，０００ｒｐｍ、送り速度（Ｃ／Ｔ）は、１０ｍｍ／ｓであり、１０μｍの切り込みを３回行って被加工物Ｗに深さ３０μｍの溝を作成した。
【００３３】
実験において被覆膜６の材質とした材料は、ニッケル、アルミ、金、銀の４種類である。表１に示すように、ニッケルの被覆膜６が形成された切削ブレード２１では火花が発生したが、アルミ、金、銀の被覆膜６が形成された切削ブレード２１ではいずれも火花の発生が見られなかった。つまり、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質を切削ブレード２１にコーティングした場合、硬質材を切削加工するときに加工点で発生する摩擦熱が低減され、火花の発生が抑制される。被覆膜６の材質は、例えば、アルミの熱伝導率以上の熱伝導率を有するものとされてもよい。本実施形態の切削ブレード２１は、被覆膜６が形成されていることで、高い強度を有する。
【００３４】
本実施形態に係る切削方法は、チャックテーブル１０に保持された、硬質材を材質とする被加工物Ｗを切削する切削方法であって、砥粒を結合材５で結合して円盤形状に形成し、かつ結合材５の両表面に少なくとも被加工物Ｗに切り込む深さＤ１以上の幅Ｗ１に、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質をコーティングした切削ブレード２１を高速回転させながら被加工物Ｗに切り込む工程を含んでいる。硬質材は、例えば、サファイアあるいはＳｉＣの少なくともいずれか一方を含むものである。被加工物Ｗは、例えば、サファイア基板やＳｉＣ基板である。
【００３５】
熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する材質がコーティングされた切削ブレード２１によって切り込む切削方法により、硬質材を材質とする被加工物Ｗを切削加工する場合の摩擦熱が低減され、火花の発生が抑制される。
【００３６】
なお、本実施形態では結合材５がレジンボンドであったが、これには限定されない。結合材５は、メタルボンドやビトリファイドボンド、ニッケル等であってもよい。また、被覆膜６の材質は、例示したものには限定されない。上記の条件の熱伝導率を有する他の材質によって切削ブレード２１の表面がコーティングされてもよい。また、砥粒はダイヤモンドには限定されない。
【００３７】
［実施形態の第１変形例］
実施形態の第１変形例について説明する。図５は、実施形態の第１変形例に係る加工手段を示す図である。加工手段２０の切削ブレード２１は、図５に示すようにワッシャーブレードであってもよい。本変形例の加工手段２０は、回転スピンドル２２、固定フランジ２６、切削ブレード２１、フランジ３１、固定ナット２７および固定ボルト２８を含んで構成されている。切削ブレード２１は、被加工物Ｗを切削加工する環状に形成されており、砥粒からなる研磨剤を結合材料に保持させた状態で構成されている。
【００３８】
切削ブレード２１の孔部および環状のフランジ３１の孔部に固定フランジ２６のボス部２６ａを挿入し、更に固定フランジ２６の雄ねじ部２６ｂに固定ナット２７を螺合させることにより、固定フランジ２６と切削ブレード２１とフランジ３１と固定ナット２７とが一体に固定される。また、固定ボルト２８を固定フランジ２６の貫通孔２６ｃに挿入し、回転スピンドル２２の雌ねじ部２２ａに螺合することにより、固定フランジ２６が回転スピンドル２２に対して固定される。
【００３９】
このようなワッシャーブレード式の切削ブレード２１に対しても、上記実施形態と同様に熱伝導率の高い（例えば２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上）材質で被覆膜６を形成することにより、切削ブレード２１と硬質材の加工点で発生する摩擦熱を低減することができる。また、両面に被覆膜６が形成された切削ブレード２１を高速回転させながら被加工物Ｗに切り込む切削方法により、硬質材を材質とする被加工物の切削加工において加工点で発生する摩擦熱を低減することができる。
【００４０】
［実施形態の第２変形例］
上記実施形態および第１変形例では、切削ブレード２１の両面に所定の幅Ｗ１の被覆膜６が形成されたが、被覆膜６は、例えば、切削ブレード２１の両面の全面に形成されてもよい。また、被覆膜６は、固定フランジ２６やハブ２９、フランジ３１等の部材、すなわち切削ブレード２１を回転スピンドル２２に取り付ける取付部材と接触するように形成されていてもよい。また、これとは逆に、被覆膜６は、切削ブレード２１を回転スピンドル２２に取り付ける取付部材とは接触しないように形成されていてもよい。
【００４１】
また、被覆膜６は、周方向や径方向において複数の領域に分割されていてもよい。例えば、被覆膜６は、径方向の異なる位置に配置された複数の円盤状の領域を有していてもよい。また、被覆膜６は、周方向の異なる位置に配置された複数の扇形の領域を有していてもよい。
【００４２】
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  切削装置
４  ダイヤモンド砥粒
５  結合材
５ａ，５ｂ  表面
６  被覆膜
１０  チャックテーブル（保持テーブル）
２０  加工手段
２１  切削ブレード
２２  回転スピンドル
５０  制御装置
Ｄ１  切り込む深さ
Ｐ１  突出量
Ｗ  被加工物
Ｗ１  所定の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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