JP2011249571A

JP2011249571A - 切削ブレード外形形状検査方法

Info

Publication number: JP2011249571A
Application number: JP2010121494A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Miura; 靖博三浦; Makoto Kisanuki; 誠木佐貫
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-12-08

Abstract

【課題】切削ブレードの偏摩耗が切削加工結果に影響を与えない段階で効率的に偏摩耗を発見することができる切削ブレード外形形状検査方法を提供する。
【解決手段】新品で偏摩耗のない切削ブレードの外形形状が試料に転写された切削溝の画像を記録し（基準切削溝記録ステップ）、切削途中の切削ブレードの外形形状が試料に転写された切削溝の画像を取得し（検査用切削溝撮像ステップ）、両画像の類似度を算出して類似度としきい値との大小関係を判定し（判定ステップ）、類似度がしきい値を下回る場合には切削溝形状エラーを報知することにより（報知ステップ）、偏摩耗が進行する前に事前に外形形状を修正したりブレード交換を行う等の処置を施すことを可能とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、切削ブレードの外形形状を検査する方法に関する。

表面にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数形成された半導体ウェーハやサファイア、ガラス等のウェーハは裏面が研削されて所定の厚みへ加工された後、個々のチップへと分割され、分割されたチップは各種電気機器に広く利用されている。近年、電気機器の薄型化、小型化に伴い、ウェーハはより薄く、例えば１００μｍ以下に研削仕上げされることが要求されている。

また、従来より、ウェーハは製造工程中における割れや発塵防止のために、その外周に面取り加工が施されている。そのため、ウェーハを薄く研削すると、外周の面取り部分がナイフエッジ状（ひさし状）に形成される。ウェーハ外周の面取り部分がナイフエッジ状に形成されると、外周から欠けが生じてウェーハが破損してしまうという問題が生じる。

この問題を解決するために、特許文献１では、ウェーハ外周の面取り部分を予め除去した後、ウェーハの裏面の研削を行う方法が提案されている。特許文献１に記載された技術によると、切削ブレードでウェーハ周縁に切り込み、所望の環状領域を除去することで面取り部分を除去するため、その後、ウェーハの裏面が研削されても、ウェーハ外周がナイフエッジ状に形成されることがない。

特開２０００−１７３９６１号公報

ところが、例えばウェーハ外周部における所望の環状領域を切削ブレードによって切削して除去する加工を複数枚のウェーハに施すと、切削ブレードが左右不均一に磨耗するいわゆる偏磨耗が生じ、面取り部の除去を良好に行うことができなくなるという問題がある。また、その他の加工においても切削ブレードに偏摩耗が生じることがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削ブレードの偏摩耗が切削加工結果に影響を与えない段階で効率的に偏摩耗を発見することができる切削ブレード外形形状検査方法を提供することである。

本発明は、円環状の切削ブレードの外形形状を検査する切削ブレード外形形状検査方法に関するもので、新品切削ブレードに交換された直後に、新品切削ブレードを検査用試料又は被加工物の非デバイス部の表面から厚さ方向途中まで切り込み、表面に新品切削ブレードの外形形状を転写した切削溝を形成して基準切削溝とし、基準切削溝を含む領域を撮像して基準切削溝の画像情報を記録手段に記録する基準切削溝記録ステップと、切削ブレードによって検査用試料又は被加工物の非デバイス部の表面から厚さ方向途中まで切り込み、表面に切削途中の切削ブレードの外形形状を転写し検査用切削溝を形成し、検査用切削溝を含む領域を撮像する検査用切削溝撮像ステップと、検査用切削溝撮像ステップで撮像された検査用切削溝の画像情報と予め記録手段に記録されている基準切削溝の画像情報の類似度を算出し、類似度がしきい値を下回る場合に検査用切削溝の外形形状は適正で無いと判定する判定ステップと、検査用切削溝の外形形状が適正でないと判定された場合に、切削ブレードの調整を促すメッセージを報知する報知ステップとを備える。

本発明では、新品で偏摩耗のない切削ブレードの外形形状が転写された切削溝の画像と、被加工物の切削途中の切削ブレードの外形形状が転写された切削溝の画像との類似度を算出し、類似度がしきい値よりも下回る場合には、切削溝形状エラーを報知することとしたため、切削ブレードの外形形状を簡単に検査することができ、偏摩耗が進行する前に事前に外形形状を修正したりブレード交換を行う等の処置を施すことが可能となるため、切削品質を良好とすることができる。

切削装置の一例を示す斜視図である。チャックテーブル、サブチャックテーブル、セットアップ手段及びウェーハの一例を示す斜視図である。チャックテーブルに保持されたウェーハを示す正面図である。ウェーハの面取り部を除去する様子略示的に示す断面図である。面取り部の上部が除去されたウェーハを示す断面図である。刃先に偏摩耗が生じたウェーハの一部を示す正面図である。制御手段の構成を示すブロック図である。本発明の手順を示すフローチャートである。検査用試料に基準切削溝を形成する様子を示す断面図である。基準切削溝が形成された検査用試料を示す断面図である。基準切削溝の撮像により取得した画像情報を示す説明図である。検査用切削溝の撮像により取得した画像情報を示す説明図である。切削ブレードの刃先をフラットドレスする様子を示す斜視図である。ウェーハの非デバイス部に基準切削溝及び検査用切削溝を形成した状態を示す斜視図である。

図１に示す切削装置１は、被加工物を保持して回転可能かつＸ方向に移動可能なチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された被加工物を切削する切削手段３とを備えている。切削手段３は、Ｙ方向の回転軸を有するスピンドル３０先端に切削ブレード３１が装着され、全体としてＹ方向及びＺ方向に移動可能となっている。

被加工物は、装置前部側に備えたカセット４に収容される。カセット４の後方側にはカセット４からの被加工物の搬出及びカセット４への被加工物の搬入を行う搬出入手段５が配設されている。

カセット４の後方側には、カセット４から搬出された被加工物をチャックテーブル２に搬送する第一の搬送手段６ａが配設されている。また、チャックテーブル２の後方側には、切削後の被加工物を洗浄する洗浄手段７が配設されている。さらに、洗浄手段７の上方には、被加工物をチャックテーブル２から洗浄手段７へ搬送する第二の搬送手段６ｂが配設されている。

チャックテーブル２の移動経路の上方には、被加工物を撮像する撮像手段８が配設されている。撮像手段８によって取得された画像情報は、ＣＰＵ、メモリ等を有し装置の各部位を制御する制御手段９において読み取ることができる。また、撮像手段８が取得した画像情報は、モニタ８ａに表示させることができる。

カセット４に収容される被加工物としては、例えば図２に示すウェーハ１０がある。ウェーハ１０の表面には、ストリートＳによって区画されて複数のデバイスＤが形成されたデバイス部１００が形成されている。図３に示すように、デバイス部１００の周囲の側面には面取り部１０１が形成されている。

図２に示したように、このウェーハ１０は、保護テープＴに貼着される。保護テープＴの周縁部にはリング上の支持フレームＦが貼着されており、ウェーハ１０が保護テープＴを介して支持フレームＦによって支持された状態となっている。このようにして支持フレームＦによって支持されたウェーハ１０は、カセット４から搬出された後にチャックテーブル２に搬送され、図２に示すように、チャックテーブル２の上面２０において吸引保持される。

図２に示すように、チャックテーブル２を下方から回転可能に支持するベース２１には、検査用試料２２０を保持するサブチャックテーブル２２が固定されている。検査用試料２２０は、チャックテーブル２に保持される被加工物と同質の材料により形成される。被加工物がシリコンウェーハであれば、検査用試料２２０としては、シリコンの小片が使用される。切削ブレード３１が検査用試料２２０に切り込むことにより、形成された切削溝に切削ブレード３１の外形形状を転写することができ、その切削溝を撮像することによって、切削ブレード３１の外形形状の検査に利用することができる。

また、ベース２１には、図１に示した切削ブレード３１のＺ方向の原点位置設定のためのセットアップ手段２３が固定されている。セットアップ手段２３は、図２に示すように、切削ブレード３１の刃先を収容可能なスリット２３０を備えている。スリット２３０の両側部には、Ｙ方向の光軸を有する発光部２３１ａと受光部２３１ｂとが対面して配設されている。受光部２３１ｂは図１に示した制御手段９に接続されており、切削ブレード３１がスリット２３０内に入り、その刃先が発光部２３１ａから発光される光を遮断して受光部２３１ｂにおいて受光しなくなると、制御手段９は、そのときの切削ブレード３１のＺ方向の位置を原点として認識し、以降の切り込み制御に利用することができる。かかる原点の認識をセットアップという。発光部２３１ａから発光される光の高さとチャックテーブル２の上面２０の高さとの高低差は一定であるため、チャックテーブル２の上面２０のＺ方向の位置も、切削ブレード３１のＺ方向の原点を基準として制御手段９が把握し、ウェーハに対する切り込み深さを制御することができる。

図３に示したウェーハ１０の裏面１０２（デバイス部１００が形成された面の裏側の面）を研削することによりウェーハ１０の周縁部が鋭利なナイフエッジ状に形成されるのを回避するために、図１に示した切削装置１を用いて面取り部１０１を予め除去する。

図２に示したように、ウェーハ１０は、保護テープＴを介して支持フレームＦと一体化された状態でチャックテーブル２において保持される。また、図４に示すように、面取り部１０１の幅とほぼ等しいか面取り部１０１の幅より若干大きい刃厚（例えば２〜３ｍｍ）を有する切削ブレード３１をスピンドル３０に装着する。

そして、切削ブレード３１を面取り部１０１の上方に位置付け、チャックテーブル２を回転させるとともに、切削手段３を降下させて回転する切削ブレード３１を面取り部１０１に切り込ませることにより、図５に示すように、面取り部１０１の上部を所定厚さ削り取る。

このようにして面取り部１０１を除去していくと、例えば図６に示すように、切削ブレード３１の刃先３１０のうちウェーハ１０と接触した片側３１０ａのみが摩耗する偏摩耗が生じることがある。このように偏摩耗が生じた状態では、面取り部１０１の除去を良好に行うことができないため、切削装置１では、切削ブレード３１の使用前と使用中とでそれぞれ刃先３１０に関する画像情報を取得しておき、両画像情報を比較し、その類似度が所定のしきい値を越えているかどうかを判定し、その判定結果に応じた処理を行う。

このような処理を行うために、図７に示すように、制御手段９には撮像手段８から取得した画像情報を記録するための記録手段９０を備えている。記録手段９０は、新品の切削ブレードの外形形状を表す画像情報を記録する基準切削溝記録部９００と、基準切削溝記録部９００に記録された画像情報と使用中の切削ブレードの外形を表す画像情報とを比較する場合における切削ブレードの良否判定の基準となるしきい値を記録する類似度しきい値記録部９０１とを備えている。また、制御手段９には、基準切削溝記録部９００に記録された画像情報と実際に撮像により取得された画像情報とを比較し切削ブレードの外形形状が適正か否かを判定する判定手段９１を備えている。さらに、制御手段９には、判定手段９１における判定結果をオペレータに対して報知する報知手段１１が接続されている。報知手段１１としては、図１に示したモニタ８ａや図示しない音声出力手段などを用いることができる。

以下では、切削ブレードの偏摩耗が許容範囲か否かを判定する方法として、図８に示すフローチャートを参照して２つの実施形態を説明する。

（１）第１の実施形態
切削ブレードが交換され新品の切削ブレードが切削手段３に装備されると、その交換の直後に、図９に示すように、検査用試料２２０の上方に新品切削ブレード３１ａを移動させ、新品切削ブレード３１ａを回転させながら降下させ、検査用試料２２０の表面から厚さ方向途中まで切り込ませ、再び上昇させる。そうすると、図１０に示すように、検査用試料２２０の表面に基準切削溝２２０ａが形成される。

（基準切削溝記録ステップ）
次に、図１に示した撮像手段８の直下に検査用試料２２０を移動させ、切削溝２２０ａを含む領域を撮像する。撮像手段８は、切削溝２２０ａが黒くその周囲が白くコントラストが明確に撮像されるように光量等が調整されている。かかる撮像により、例えば図１１に示す基準切削溝画像情報８０ａが取得される。この基準切削溝画像情報８０ａは、図７に示した基準切削溝記録部９００に記録される。図１１に示す基準切削溝画像情報８０ａにおいては、切削溝２２０ａが黒く映っており、その周囲とは明確に区別されており、制御手段９は、明確に切削溝２２０ａを認識することができる。新品切削ブレード３１ａの刃先３１０は左右対象の形状となっているため、基準切削溝画像情報８０ａにはその形状が転写されて現れている。

（検査用切削溝撮像ステップ）
その後、新品切削ブレード３１ａを用いて図４に示したように面取り部１０１の除去を行っていくと、図６に示したような偏摩耗が生じるため、適宜のサンプリングタイミング、例えば切削ブレード３１ａの一定時間の使用後に、切削ブレード３１ａによって検査用試料２２０の表面から厚さ方向途中まで切り込み、基準切削溝２２０ａと重ならない位置に検査用切削溝を形成する。そして、撮像手段８によってその検査用切削溝を含む領域を撮像すると、図６に示したような偏摩耗があると、図１２に示すように、偏摩耗のある外形形状が転写された検査用切削溝２２０ｂを含む検査用切削溝画像情報８０ｂが撮像される。検査用試料２２０はサブチャックテーブル２２に保持されているため、チャックテーブル２に保持されているウェーハ１０を取りはずすことなく、また、ウェーハ１０の切削途中においても、検査用切削溝２２０ｂを形成することができる。

（判定ステップ）
次に、制御手段９は、基準切削溝記録部９００に記録された基準切削溝画像情報８０ａを読み出し、その基準切削溝画像情報８０ａと、検査用切削溝撮像ステップにおいて取得した検査用切削溝画像情報８０ｂとの類似度を算出する。

類似度の算出は、例えば、基準切削溝画像情報８０ａをテンプレートとし、このテンプレートと検査用切削溝画像情報８０ｂとをパターンマッチングすることにより算出することができる。例えば基準切削溝画像情報８０ａ中における座標（ｉ，ｊ）の輝度値をＴ（ｉ，ｊ）、検査用切削溝画像情報８０ｂ中における座標（ｉ，ｊ）の輝度値をＩ（ｉ，ｊ）とし、正規化相互相関法を用いることによって、数値化した類似度を算出することができる。

こうして類似度が求まると、図７に示した判定手段９１は、その類似度と、類似度しきい値記録部９０１に記録された所定のしきい値とを比較する。そして、求めた類似度がしきい値を下回る場合は、検査用切削溝の外形形状が適正でないと判定する。一方、求めた類似度がしきい値以上である場合は、検査用切削溝の外形形状が適正であると判定する。

（報知ステップ）
判定ステップにおいて、検査用切削溝の外形形状が適正でないと判定された場合は、制御手段９から報知手段１１に対してその旨の情報が通知され、報知手段１１は、切削ブレードの調整を促すメッセージをオペレータに対して報知する。また、報知手段１１は、切削ブレードの調整を促す旨の情報を制御手段９に通知することもできる。

切削ブレード３１ａの調整が必要と判定されると、オペレータによる操作により切削ブレードを交換してもよいし、オペレータによる操作または制御手段９による制御の下で、切削ブレード３１ａの外形のフラットドレスを行ってもよい。フラットドレスとは、切削ブレードの刃先の外形、すなわち図１２に示した検査用切削溝画像情報８０ｂにおいて段差ができている部分を水平状の面に変形させるためのドレッシングである。

切削ブレード３１ａのフラットドレスは、例えば図１３に示すように、サブチャックテーブル２２においてドレスボード２２１を保持し、ドレスボード２２１を切削ブレード３１ａによって切削することにより行う。ドレスボード２２１としては、例えば、切削ブレード３１ａを構成するボンド剤よりも硬質のボンド剤によって切削ブレード３１ａに含まれる砥粒よりも粒径の大きい砥粒が固められて構成されるものを用いる。

フラットドレスは、切削ブレード３１ａを回転させながら切削ブレード３１ａの外周部をドレスボード２２１に接触させ、その状態で切削手段３をＹ方向に移動させることにより行う。そうすると、ドレスボード２２１においてＹ方向にドレス痕２２１ａが形成される。ドレスボード２２１に対する切り込みが深すぎると、切削ブレード３１ａに対してＹ方向にかかる負荷によって切削ブレード３１ａが破損するおそれがあるため、ドレスボード２２１に対する切り込み深さは１〜１０[μｍ」とすることが望ましい。

（２）第２の実施形態
図１４に示すように、図２に示したサブチャックテーブル２２を備えていない切削装置のチャックテーブル２ａでは、チャックテーブル２ａにおいて保持したウェーハ１０のデバイス部１００の外周側の領域である非デバイス部１０３を切削することにより、基準切削溝及び検査用切削溝を形成する。

例えば、図１４に示すように、非デバイス部１０３の１箇所を表面から厚さ方向途中まで切削ブレード３１ａにより切削して基準切削溝１０３ａを形成し、その基準切削溝１０３ａを撮像することにより取得した基準切削溝画像情報を図７に示した基準切削溝記録部９００に記録する（基準切削溝記録ステップ）。

一方、図４に示したように面取り部を除去する切削を進めた後の所定のタイミングで、非デバイス部１０３において基準切削溝１０３ａと重ならない位置を表面から厚さ方向途中まで切削ブレード３１ａにより切削して検査用切削溝１０３ｂを形成する。そして、その検査用切削溝１０３ｂを撮像することにより検査用切削溝画像情報を取得する（検査用切削溝撮像ステップ）。

そして、基準切削溝画像情報及び検査用切削溝画像情報に関して第１の実施形態と同様に判定ステップを実行し、判定結果に応じて報知ステップを実行する。報知ステップ後に切削ブレード３１ａのフラットドレスを行う場合は、チャックテーブル２からウェーハ１０を取り外し、ドレスボードを新たにチャックテーブル２に載置してからフラットドレスを行う。

上記２つの実施の形態では、ウェーハ１０の面取り部１０１の除去を行う前後における切削ブレードの外形形状の類似度を判定することとしたが、切削加工の種類は、面取り部の除去には限定されない。例えば、ウェーハ１０をダイシングして個々のデバイスＤに分割する加工において切削ブレードの周縁に偏摩耗が生じる場合においても、上記と同様に切削基準溝記録ステップ、検査用切削溝撮像ステップ、判定ステップ、及び報知ステップを実行することにより、切削品質を良好とすることができる。

以上説明したように、新品で偏摩耗のない切削ブレードの外形形状が転写された切削溝の画像と、被加工物の切削途中の切削ブレードの外形形状が転写された切削溝の画像との類似度を算出し、類似度がしきい値よりも下回る場合には、切削溝形状エラーを報知することとしたため、切削ブレードの外形形状を簡単に検査することができ、偏摩耗が進行する前に事前に外形形状を修正したりブレード交換を行う等の処置を施すことができるため、切削品質を良好とすることができる。

１：切削装置
２：チャックテーブル２０：上面
２１：ベース
２２：サブチャックテーブル２２０：検査用試料
２２０ａ：基準切削溝２２０ｂ：検査用切削溝
２２１：ドレスボード
２３：セットアップ手段２３０：スリット２３１ａ：発光部２３１ｂ：受光部
３：切削手段３０：スピンドル３１、３１ａ：切削ブレード３１０：刃先
４：カセット５：搬出入手段６ａ：第一の搬送手段６ｂ：第二の搬送手段
７：洗浄手段
８：撮像手段８ａ：モニタ
８０ａ：基準切削溝画像情報８０ｂ：検査用切削溝画像情報
９：制御手段
９０：記録手段９００：基準切削溝記録部９０１：類似度しきい値記録部
９１：判定手段
１０：ウェーハ
１００：デバイス部Ｓ：ストリートＤ：デバイス
１０１：面取り部１０２：裏面
１０３：非デバイス部１０３ａ：基準切削溝１０３ｂ：検査用切削溝
１１：報知手段
Ｔ：保護テープＦ：支持フレーム

Claims

円環状の切削ブレードの外形形状を検査する切削ブレード外形形状検査方法であって、
新品切削ブレードに交換された直後に、該新品切削ブレードを検査用試料又は該被加工物の非デバイス部の表面から厚さ方向途中まで切り込み、該表面に該新品切削ブレードの外形形状を転写した切削溝を形成して基準切削溝とし、該基準切削溝を含む領域を撮像して該基準切削溝の画像情報を記録手段に記録する基準切削溝記録ステップと、
該切削ブレードによって該検査用試料又は該被加工物の非デバイス部の該表面から厚さ方向途中まで切り込み、該表面に切削途中の該切削ブレードの外形形状を転写し検査用切削溝を形成し、該検査用切削溝を含む領域を撮像する検査用切削溝撮像ステップと、
該検査用切削溝撮像ステップで撮像された該検査用切削溝の画像情報と予め該記録手段に記録されている該基準切削溝の画像情報の類似度を算出し、該類似度がしきい値を下回る場合に該検査用切削溝の外形形状は適正で無いと判定する判定ステップと、
該検査用切削溝の外形形状が適正でないと判定された場合に、該切削ブレードの調整を促すメッセージを報知する報知ステップと、
を備えることを特徴とする切削ブレード外形形状検査方法。