(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するチャックテーブルと、
回転駆動されるスピンドルの先端面に装着された切削ブレードを有する切削手段と、
該切削ブレードに超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
該切削手段と該チャックテーブルとを相対的に移動させる移動手段と、を備えた切削装置であって、
少なくとも該切削ブレードが装着される該スピンドルの先端面は、ビッカース硬度がＨｖ９００以上の酸化物から構成される耐腐食剤でコーティングされていることを特徴とする切削装置。
【請求項２】
該酸化物は酸化クロムであることを特徴とする請求項１記載の切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削ブレードに超音波振動を付与しつつ半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を切削する切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造プロセスにおいては、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ストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することにより個々の半導体チップを製造する。
【０００３】
また、サファイア基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）等の光デバイスに分割され、分割された光デバイスはデジタルカメラ等の電気機器に広く利用されている。
【０００４】
ウエーハのストリートに沿った切断は、通常ダイサーと称されている切削装置により行われる。この切削装置は、ウエーハ等の被加工物を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被加工物を切削する切削ブレードが装着された切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動する切削送り手段とを備えている。
【０００５】
このような切削装置においては、切削ブレードを３００００ｒｐｍ等の高速で回転しつつ、切削ブレードを被加工物に切り込ませ、チャックテーブルを切削送りすることにより被加工物を切断する。
【０００６】
しかし、光デバイスウエーハの基板となるサファイア、炭化珪素（ＳｉＣ）、ガラス、リチウムタンタレート等の硬質脆性材料を切削ブレードで切削すると、切削面に欠けが生じるという問題がある。また、サファイア等のモース硬度の高いウエーハは、切削ブレードによる切削が非常に困難である。
【０００７】
この問題を解消するために、切削ブレードが装着されたスピンドルに超音波振動子を配設し、超音波振動子に交流電圧を印加することにより、切削ブレードに超音波振動を付与しつつ被加工物を切削する切削装置が例えば特開２００８−８５２７１号公報で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−８５２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
スピンドルに超音波振動子を配設した従来の切削装置では、切削ブレードがスピンドルの先端面にねじにより締結される。被加工物の切削は切削水を供給しながら実施されるため、このタイプの従来の切削装置では切削水が切削ブレードとスピンドルの先端面との間に侵入し、先端面が腐食し易いという問題がある。
【００１０】
切削ブレードをスピンドルに装着するねじの締結力が十分でない場合は、この腐食の問題が顕著に発生する。このようにスピンドルの先端面に腐食による凹凸や傷がついてしまうと、スピンドルの超音波振動が切削ブレードに十分に伝達しないという問題がある。
【００１１】
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、スピンドル先端面の傷や腐食を防止して切削ブレードにスピンドルの超音波振動を適切に伝達可能な切削装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、回転駆動されるスピンドルの先端面に装着された切削ブレードを有する切削手段と、該切削ブレードに超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、該切削手段と該チャックテーブルとを相対的に移動させる移動手段と、を備えた切削装置であって、少なくとも該切削ブレードが装着される該スピンドルの先端面は、ビッカース硬度がＨｖ９００以上の酸化物から構成される耐腐食剤でコーティングされていることを特徴とする切削装置が提供される。
【００１３】
好ましくは、該酸化物は酸化クロムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の切削装置では、耐腐食剤が少なくともスピンドル先端面にコーティングされているため、このコーティングによりスピンドル先端面の傷つきや腐食が防止され、切削ブレードに超音波振動を適切に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。
【図２】切削手段（スピンドルユニット）の分解斜視図である。
【図３】スピンドルユニットの斜視図である。
【図４】スピンドルユニットの縦断面図である。
【図５】第１実施形態に係るスピンドル先端部の断面図である。
【図６】第２実施形態に係るスピンドル先端部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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を参照すると、サファイアウエーハ等の硬質ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割するのに適した本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。
【００１７】
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パネル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。
【００１８】
光デバイスウエーハ等のウエーハＷは外周部が環状フレームＦに貼着された粘着テープであるダイシングテープＴに貼着されて、切削装置２に投入される。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Ｗ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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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（スピンドルユニット）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。
【００２４】
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（ハブブレード）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。
【００２５】
２５は切削終了後のウエーハをスピンナ洗浄装置２７まで搬送する搬送手段であり、スピンナ洗浄装置２７に搬送された切削加工終了後のウエーハは、スピンナ洗浄装置２７で洗浄されるとともにスピン乾燥される。
【００２６】
図２を参照すると、切削手段（スピンドルユニット）２４の分解斜視図が示されている。図３はスピンドルユニット２４の斜視図である。２５はスピンドルハウジングであり、スピンドルハウジング２５中に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。切削ブレード２８は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイアモンド砥粒が分散されてなる切刃２８ａをその外周部に有している。
【００２７】
スピンドル２６の端部にねじ穴２９が形成されており、切削ブレード２８はねじ３１をこのねじ穴２９に螺合して締め付けることにより、スピンドル２６の先端面２６ａに装着される。
【００２８】
３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバー（ホイールカバー）であり、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水供給ノズル３２が取り付けられている。切削水が、パイプ３４を介して切削水ノズル３２に供給される。ブレードカバー３０はねじ穴３６，３８を有している。
【００２９】
４０は着脱カバーであり、ブレードカバー３０に取り付けられると、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル４２を有している。切削水は、パイプ４４を介して切削水ノズル４２に供給される。
【００３０】
ねじ４８を着脱カバー４０の丸穴４６に挿入してブレードカバー３０のねじ穴３６に螺合することにより、着脱カバー４０はブレードカバー３０に固定される。これにより、図３に示すように、切削ブレード２８の概略上半分がブレードカバー３０及び着脱カバー４０により覆われる。
【００３１】
５０は発光部及び受光部を有するフォトインターラプターにより切削ブレード２８の切刃２８ａの欠け又は磨耗を検出するブレード検出ブロックであり、ねじ５４を丸穴５２に挿入してブレードカバー３０のねじ穴３８に螺合することにより、ブレード検出ブロック５０がブレードカバー３０に取り付けられる。５５はフォトインターラプターの位置を調整する調整ねじである。
【００３２】
次に、図４に示す縦断面図を参照して、本発明実施形態のスピンドルユニット２４の全体構成について説明する。スピンドルユニット２４のスピンドルハウジング２５はボア５８を有しており、このボア５８中にスピンドル２６が回転可能に収容されている。
【００３３】
スピンドル２６は一体的に形成された環状スラストプレート５６を有している。スピンドル２６は、ラジアルエアベアリング６０及びスラストエアベアリング６２により、スピンドルハウジング２５のボア５８中に回転可能に支持されている。
【００３４】
スピンドル２６には切削ブレード２８に超音波振動を付与する超音波振動子６４が配設されている。超音波振動子６４は、スピンドル２６の軸方向に分極された環状の圧電素子６６と、該圧電素子６６の両側分極面に装着された環状の電極板６８，７０とから構成される。
【００３５】
圧電素子６６は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスから構成される。このように構成された超音波振動子６４は、環状電極板６８，７０に後述する電力供給手段によって所定周波数の交流電力が印加されると、スピンドル２６に超音波振動を発生させる。尚、超音波振動子６４は、スピンドル２６の軸方向に複数個配設するようにしてもよい。
【００３６】
スピンドルユニット２４は、スピンドル２６を回転駆動する電動モータ７２を備えている。電動モータ７２は例えば永久磁石式モータから構成される。電動モータ７２は、スピンドル２６の中間部に形成されたモータ装着部７４に装着された永久磁石からなるロータ７６と、ロータ７６の外周側においてスピンドルハウジング２５に配設されたステーターコイル７８とから構成される。
【００３７】
このように構成された電動モータ７２は、ステーターコイル７８に後述する電力供給手段によって交流電力を印加することによりロータ７６が回転し、これによりロータ７６が装着されたスピンドル２６が回転される。
【００３８】
スピンドルユニット２４は更に、超音波振動子６４に交流電力を印加するとともに電動モータ７２に交流電力を印加する電力供給手段８０を備えている。電力供給手段８０は、スピンドル２６の一端（右端）に配設されたロータリートランス８２を含んでいる。
【００３９】
ロータリートランス８２は、スピンドル２６の右端に配設された受電手段８４と、受電手段８４と対向して配設された給電手段８６を具備している。受電手段８４は、スピンドル２６に装着されたロータリーコア８８と、ロータリーコア８８に巻回された受電コイル９０とから構成される。
【００４０】
このように構成された受電手段８４の受電コイル９０の一端には導電線を介して圧電素子６６の電極板６８が接続され、受電コイル９０の他端には導電線を介して圧電素子６６の電極板７０が接続されている。
【００４１】
給電手段８６は、受電手段８４の外周側に配設されたステーターコア９２と、ステーターコア９２に配設された給電コイル９４とから構成される。このように構成された給電手段８６の給電コイル９４には、電気配線９６を介して交流電力が供給される。
【００４２】
電力供給手段８０は、交流電源９８と、交流電源９８とロータリートランス８２の給電コイル９４との間に挿入された電圧調整手段１００と、給電手段８６に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段１０２と、電圧調整手段１００及び周波数調整手段１０２を制御する制御手段１０４と、制御手段１０４に切削ブレード２８に付与する超音波振動の振幅等を入力する入力手段１０６を具備している。
【００４３】
交流電源９８は、制御回路１１０及び電気配線１０８を介して電動モータ７２のステーターコイル７８に交流電力を供給する。周波数調整手段１０２としては、株式会社エヌエフ回路設計ブロックが提供するデジタルファンクションジェラレータ、商品名「ＤＦ−１９０５」を使用することができる。ＤＦ−１９０５によると、周波数を１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲内で適宜調整することができる。
【００４４】
図５を参照すると、本発明第１実施形態に係るスピンドル２６の先端部の断面図が示されている。本実施形態によると、スピンドル２６の先端面２６ａに酸化膜コーティング１１２が施されている。
【００４５】
この酸化物コーティング１１２は低温でコーティングできる例えば金属酸化物の酸化クロムが好ましく、ビッカース硬度は約Ｈｖ９００以上が好ましい。酸化クロムはプラズマ溶射によってコーティングすることができ、１５０℃程度の加熱でコーティングできる。
【００４６】
スピンドル２６の先端面２６ａの腐食を防止するために、硬質クロムメッキ、ニッケルメッキ等の金属メッキを施すことも考えられるが、メッキでは先端面２６ａに発生する腐食を防止できないことが本発明者の実験で確認された。
【００４７】
本発明実施形態の切削装置２では、酸化物コーティング１１２が施されたスピンドル２６の先端面２６ａと切削ブレード２８との間に合成樹脂製のスペーサー１１３を介装し、更に切削ブレード２８とねじ３１との間に合成樹脂製のスペーサー１１５を介装して、ねじ３１をねじ穴２９に螺合して締め付けることにより、切削ブレード２８がスピンドル２６に装着される。
【００４８】
以下、本発明実施形態のスピンドルユニット２４の作用について説明する。電力供給手段８０から電動モータ７２のステーターコイル７８に交流電力を供給する。その結果、電動モータ７２が回転してスピンドル２６が回転し、スピンドル２６の先端面２６ａに酸化物コーティング１１２を介して取り付けられた切削ブレード２８が回転される。
【００４９】
一方、電力供給手段８０は、制御手段１０４によって電圧供給手段１００及び周波数調整手段１０２を制御し、交流電力を所定の電圧値に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数に調整して、ロータリートランス８２を構成する給電手段８６の給電コイル９４に所定周波数の交流電力を供給する。
【００５０】
このように所定周波数の交流電力が給電コイル９４に供給されると、回転する受電手段８４の受電コイル９０を介して超音波振動子６４の電極板６８と電極板７０との間に所定周波数の交流電力が印加される。
【００５１】
その結果、超音波振動子６４は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、スピンドル２６を介して切削ブレード２８に伝達され、切削ブレード２８が径方向に超音波振動する。
【００５２】
本実施形態の切削装置２では、このように超音波振動子６４で切削ブレード２８を径方向に振動させながら、サファイアウエーハ等の難切削材を切削する。切削は切削水を供給しながら実施されるが、切削ブレード２８の締め付けが不十分で切削水が切削ブレード２８とスピンドル２６の先端面２６ａの間に侵入しても、先端面２６ａに耐腐食剤である酸化物コーティング１１２が施されているため、スピンドル２６の先端面２６ａの腐食及び傷つきが防止されて、切削ブレード２８に超音波振動子６４による超音波振動を適切に伝達することができる。
【００５３】
図６を参照すると、本発明第２実施形態のスピンドル先端部分の断面図が示されている。本実施形態は、スピンドル２６の先端面２６ａの酸化物コーティング１１２に加えて、スピンドルハウジング２５から突出したスピンドル２６の外周部にも酸化物コーティング１１４を施したものである。好ましくは、酸化物コーティング１１４は、酸化物コーティング１１２と同様に、プラズマ溶射によってコーティングされた酸化クロムコーティングから構成される。
【符号の説明】
【００５４】
２４    切削手段（スピンドルユニット）
２５    スピンドルハウジング
２６    スピンドル
２６ａ    スピンドル先端面
２８    切削ブレード
６４    超音波振動子
６６    圧電素子
６８，７０    電極板
８０    電力供給手段
１１２，１１４    酸化物コーティング
【図１】
0005864882.tif 000002
【図２】
0005864882.tif 000003
【図３】
0005864882.tif 000004
【図４】
0005864882.tif 000005
【図５】
0005864882.tif 000006
【図６】
0005864882.tif 000007