(57)【要約】【課題】  サファイアウエーハを高速回転する切削ブレードでチップに分割可能なサファイアウエーハの加工方法を提供することである。【解決手段】  サファイアウエーハを高速回転する切削ブレードで切削して分割するサファイアウエーハの加工方法であって、該サファイアウエーハをチャックテーブルの保持面に保持する保持ステップと、該保持ステップで保持された該サファイアウエーハに高速回転する該切削ブレードを切り込ませて該サファイアウエーハを分割する分割ステップと、を備え、該切削ブレードは、粒径が１０〜５０μｍ程度のダイアモンド砥粒が気孔率が３０〜７０％程度のビトリファイドボンドで結合された切削ブレードであることを特徴とする。【選択図】図５
2013219215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイアウエーハを高速回転する切削ブレードで切削して分割するサファイアウエーハの加工方法であって、
該サファイアウエーハをチャックテーブルの保持面に保持する保持ステップと、
該保持ステップで保持された該サファイアウエーハに高速回転する該切削ブレードを切り込ませて該サファイアウエーハを分割する分割ステップと、を備え、
該切削ブレードは、粒径が１０〜５０μｍ程度のダイアモンド砥粒が気孔率が３０〜７０％程度のビトリファイドボンドで結合された切削ブレードであることを特徴とするサファイアウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイアウエーハを高速回転する切削ブレードでチップに分割するサファイアウエーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶サファイアは、その優れた耐熱性・機械的安定性・化学的安定性・光透過性等の特徴から様々なデバイスに利用されている。しかしながら、非常にモース硬度が高いため、その加工が難しいという側面がある。
【０００３】
よって、サファイアウエーハ上にエピタキシャル層を積層し、このエピタキシャル層に複数のＬＥＤを形成したサファイアウエーハの場合、サファイアウエーハの分割にはダイアモンドバイトを利用したスクライビングと割断、レーザービームを利用した分割起点の形成及び分割起点に沿った割断がその加工方法として選択されている。
【０００４】
レーザービームを用いて複数のＬＥＤが形成されたサファイアウエーハを個々のＬＥＤに分割する方法として、以下に説明する第１及び第２の加工方法が知られている。第１の加工方法は、サファイアウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームを分割予定ラインに対応する領域に照射してアブレーション加工により分割の起点となる分割起点溝を形成し、その後外力を付与してサファイアウエーハを個々のＬＥＤに分割する方法である。
【０００５】
第２の加工方法は、サファイアウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームの集光点を分割予定ラインに対応するサファイアウエーハの内部に位置付けて、レーザービームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に変質層を形成し、その後外力を付与して変質層を分割起点としてサファイアウエーハを個々のＬＥＤに分割する方法である。
【０００６】
サファイアウエーハの利用方法として、ＬＥＤの基板として利用する他に、その特性を生かして活用されている光学部品の例としてプロジェクタの偏光フィルム保持板がある（例えば、特開２００９−００３２３２号公報参照）。
【０００７】
偏光フィルムの保持板はＬＥＤほどの大量生産品ではなく、１チップの大きさも比較的大きいため切断時に発生するチッピングの規格も大きいので、初期投資が高額なレーザー加工装置による加工ではなくダイシング装置での加工が適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３１９１９８号公報
【特許文献２】特開２００９−００３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、切削ブレードによるサファイアウエーハのダイシングでは、従来はレジンボンドやメタルボンドタイプの切削ブレードを用いて、１ラインを複数回切り込んでサファイアウエーハを個々のチップに分割していた。これは、サファイアウエーハのモース硬度が高いためであり、欠けを小さくして早い速度で切削するのは非常に困難なためである。
【００１０】
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、サファイアウエーハを高速回転する切削ブレードでチップに分割可能なサファイアウエーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、サファイアウエーハを高速回転する切削ブレードで切削して分割するサファイアウエーハの加工方法であって、該サファイアウエーハをチャックテーブルの保持面に保持する保持ステップと、該保持ステップで保持された該サファイアウエーハに高速回転する該切削ブレードを切り込ませて該サファイアウエーハを分割する分割ステップと、を備え、該切削ブレードは、粒径が１０〜５０μｍ程度のダイアモンド砥粒が気孔率が３０〜７０％程度のビトリファイドボンドで結合された切削ブレードであることを特徴とするサファイアウエーハの加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のサファイアウエーハの加工方法は、粒径が１０〜５０μｍ程度のダイアモンド砥粒が気孔率が３０〜７０％程度のビトリファイドボンドで結合された切削ブレードを用いることで、レジンボンドやメタルボンドの切削ブレードを用いた切削に比較して、加工速度で約１．３〜２倍、チッピングサイズを１／２〜１／３程度に改善することが可能である。これは、適度な気孔による冷却効果とコンタミ排出効果及び砥粒の適度な保持力、適度な消耗によって得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の加工方法を実施するのに適した切削装置の斜視図である。
【図２】スピンドルの先端にブレードマウントを固定する様子を示す分解斜視図である。
【図３】ブレードマウントにワッシャーブレードを装着する様子を示す分解斜視図である。
【図４】分割ステップを示す一部断面側面図である。
【図５】図５（Ａ）は本発明に係るビトリファイドボンドの切削ブレードで切削した切削結果を示す写真、図５（Ｂ）は従来のレジンボンドの切削ブレードで切削した切削結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、本発明の加工方法を実施するのに適した切削装置２の斜視図が示されている。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ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ６が設けられている。
【００１５】
切削装置２の切削対象であるサファイアウエーハ１１は、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着された後、図１に示したウエーハカセット８中に複数枚収容される。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。
【００１６】
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１１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に搬入する搬出入ユニット１０が配設されている。
【００１７】
ウエーハカセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のサファイアウエーハ１１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、サファイアウエーハ１１を一定の位置に位置合わせする位置合わせ機構１４が配設されている。
【００１８】
仮置き領域１２の近傍には、サファイアウエーハ１１を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されて位置合わせされたサファイアウエーハ１１は、搬送ユニット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に吸引保持される。
【００１９】
チャックテーブル１８は、回転可能且つ図示しない加工送り機構により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、サファイアウエーハ１１の切削すべき領域を検出するアライメントユニット２２が配設されている。２０は環状フレームＦをクランプするクランプである。
【００２０】
アライメントユニット２２は、サファイアウエーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット２４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領域を検出することができる。撮像ユニット２４によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。
【００２１】
アライメントユニット２２の左側には、チャックテーブル１８に保持されたサファイアウエーハ１１に対して切削加工を施すスピンドルユニット（切削ユニット）２６が配設されている。スピンドルユニット２６はアライメントユニット２２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。
【００２２】
スピンドルユニット２６は、回転可能なスピンドル２８の先端に切削ブレード３０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３０は撮像ユニット２４のＸ軸方向の延長線上に位置している。スピンドルユニット２６のＹ軸方向の移動は図示しない割り出し送り機構により達成される。
【００２３】
３４は切削加工の終了したサファイアウエーハ１１を洗浄するスピンナ洗浄ユニットであり、切削加工の終了したサファイアウエーハ１１は搬送ユニット３２によりスピンナ洗浄ユニット３４まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット３４でスピン洗浄及びスピン乾燥される。
【００２４】
図２を参照すると、スピンドル２８の先端にブレードマウント４０を装着する様子を示す分解斜視図が示されている。スピンドルユニット２６のスピンドルハウジング３６中には、図示しない電動モータにより回転駆動されるスピンドル２８が回転可能に収容されている。スピンドル２８はテーパ部２８ａ及び先端小径部２８ｂを有しており、先端小径部２８ｂには雄ねじ３８が形成されている。
【００２５】
４０はボス部４２と、ボス部４２と一体的に形成された固定フランジ４４とから構成されるブレードマウントであり、ボス部４２には雄ねじ４６が形成されている。更に、ブレードマウント４０は装着穴４７を有している。
【００２６】
ブレードマウント４０は、装着穴４７をスピンドル２８の先端小径部２８ｂ及びテーパ部２８ａに挿入して、ナット４８を雄ねじ４６に螺合して締め付けることにより、図３に示すようにスピンドル２８の先端小径部２８ｂに取り付けられる。
【００２７】
図３を参照すると、ワッシャー状の切削ブレード３０をスピンドル２８の先端に固定されたブレードマウント４０に装着する様子を示す分解斜視図が示されている。ワッシャー状の切削ブレード３０は、粒径が１０〜５０μｍ程度のダイアモンド砥粒が気孔率が３０〜７０％程度のビトリファイドボンドで結合されて構成されている。
【００２８】
このようなビトリファイドボンドの切削ブレード３０は、例えば特公平６−２４７００号公報に記載されているように、セラミック又はガラス質の砥粒と有機物の砥粒とダイアモンド砥粒とを混合し、所定温度で焼成して製造する。
【００２９】
ブレードマウント４０のボス部４２に切削ブレード３０を挿入し、更に着脱フランジ５０をボス部４２に挿入して、固定ナット５２を雄ねじ４８に螺合して締め付けることにより、切削ブレード３０は固定フランジ４４と着脱フランジ５０とにより両側から挟まれてスピンドル２８に取り付けられる。
【００３０】
図４を参照すると、ビトリファイドボンドの切削ブレード３０でサファイアウエーハ１１を個々のチップに分割する様子を示す一部断面側面図が示されている。この分割ステップを実施する前に、撮像ユニット２４でサファイアウエーハ１１の表面を撮像し、第１の方向に伸長する分割予定ラインを検出するアライメントを実施する。
【００３１】
第１の方向のアライメント実施後、チャックテーブル１８を９０度回転して、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する分割予定ラインを検出するアライメントを同様に実施する。
【００３２】
アライメント実施後、切削ブレードを高速でＡ方向に回転させながらサファイアウエーハ１１に切り込み、チャックテーブル１８をＸ軸方向に例えば３ｍｍ／ｓの加工送り速度で加工送りしながらサファイアウエーハ１１を完全切断し切削溝１３を形成する。Ｙ軸方向に割り出し送りしながら第１の方向に伸長する分割予定ラインを次々と切削する。
【００３３】
次いで、チャックテーブル１８を９０度回転して、第２の方向に伸長する分割予定ラインをＹ軸方向に割り出し送りしながら次々と切削して、サファイアウエーハ１１を個々のチップに分割する。
【００３４】
本実施形態のサファイアウエーハの加工方法では、ワッシャー状の切削ブレード３０として、粒径が１０〜５０μｍ程度のダイアモンド砥粒が気孔率が３０〜７０％程度のビトリファイドボンドで結合されたビトリファイドボンドブレードを採用したことにより、加工速度で約１．３〜２倍程度改善でき、チッピングサイズを１／〜１／３程度に改善することが可能である。
【００３５】
図５を参照すると、本発明のビトリファイドボンドブレードでの切削加工結果と、従来のレンジボンドブレードでの切削加工結果の比較が示されている。図５（Ａ）は、本発明のビトリファイドボンドブレードでの切削加工結果の写真、図５（Ｂ）は従来のレジンボンドブレードでの切削加工結果の写真をそれぞれ示している。
【００３６】
ビトリファイドボンドブレードでは、♯４００メッシュのダイアモンド砥粒を使用し、加工送り速度３ｍｍ／ｓで加工送りして厚さ０．７ｍｍのサファイアウエーハを切断した結果であり、レジンボンドブレードでは、♯２４０メッシュのダイアモンド砥粒を使用し、加工送り速度２ｍｍ／ｓで厚さ０．７ｍｍのサファイアウエーハを切断した結果である。
【００３７】
ここで、レジンボンドブレードでは♯２４０メッシュのダイアモンド砥粒を採用しているが、これは♯４００メッシュのような細かい砥粒ではサファイアウエーハを加工できないからである。
【００３８】
図５（Ｂ）に示す従来例では、符号１５で示すような大きな欠けが発生している。これに対して、図５（Ａ）に示すビトリファイドボンドブレードを使用した本発明の加工方法では、欠けが殆ど発生しないことが見て取とれる。
【符号の説明】
【００３９】
１１    サファイアウエーハ
１３    切削溝
１５    欠け
１８    チャックテーブル
２４    撮像ユニット
２６    スピンドルユニット（切削ユニット）
２８    スピンドル
３０    切削ブレード
４０    ブレードマウント
５０    着脱フランジ
【図１】
2013219215.tif 000003
【図２】
2013219215.tif 000004
【図３】
2013219215.tif 000005
【図４】
2013219215.tif 000006
【図５】
2013219215.tif 000007