JP2012218102A - 加工液供給ノズルの品質管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工液供給ノズルの定量的な品質管理を可能とする加工液供給ノズルの品質管理方法を提供することである。
【解決手段】 被加工物に加工液を供給する加工液供給ノズルの品質管理方法であって、該加工液供給ノズルに加工液を供給して加工液噴出口から加工液を噴出させる噴出ステップと、該加工液噴出口から噴出した加工液を撮像手段で撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、該撮像ステップで形成した撮像画像を元に該加工液供給ノズルの良否を判定する判定ステップと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、切削装置、スピンナ洗浄装置等において、被加工物に切削液、洗浄液等の加工液を供給する加工液供給ノズルの品質管理方法に関する。

ＩＣや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、樹脂基板、各種セラミック基板、ガラス基板等の被加工物は切削装置によって個々のチップに分割され、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。

切削装置は、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を含む切削手段と、加工中の切削ブレードへ切削液（加工液）を供給する切削液供給ノズル（加工液供給ノズル）から構成され、被加工物を高精度に分割することができる。

被加工物を切削中に切削ブレードへ切削液を供給することは、切削加工中の加工熱を冷却する点と、切削によって発生する切削屑を被加工物上面から洗い流す点において非常に重要である。

一方、特開平１０−２７０４０７号公報で開示されるスピンナ洗浄装置では、スピンナテーブルで被加工物（被洗浄物）を保持して回転させながら洗浄液供給ノズルから洗浄液を被加工物（被洗浄物）へ供給することで被加工物（被洗浄物）を洗浄している。

切削装置の切削液供給ノズルや、スピンナ洗浄装置の洗浄液供給ノズル等の加工液供給ノズルは、被加工物の加工状態又は被洗浄物の洗浄状態に大きな影響を及ぼすことになり、良好な品質を保つことが重要である。

特開２００６−１８７８４９号公報 特開平１０−２７０４０７号公報

従来、これらの加工液供給ノズルの良否判定は、加工液噴出口の形状やバリの有無を作業者が目視で確認していた。しかし、加工液噴出口の形状やバリの有無を目視によって確認するだけでは、加工液が加工液供給ノズルから噴出した際の良否判定が難しかった。

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、加工液供給ノズルの良否判定を容易にする加工液供給ノズルの品質管理方法を提供することである。

本発明によると、被加工物に加工液を供給する加工液供給ノズルの品質管理方法であって、該加工液供給ノズルに加工液を供給して加工液噴出口から加工液を噴出させる噴出ステップと、該加工液噴出口から噴出した加工液を撮像手段で撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、該撮像ステップで形成した撮像画像を元に該加工液供給ノズルの良否を判定する判定ステップと、を具備したことを特徴とする加工液供給ノズルの品質管理方法が提供される。

好ましくは、加工液供給ノズルは固体を識別する個体識別マークを有しており、撮像画像は、加工液供給ノズルの固体を識別する個体識別表示を含んでいる。

好ましくは、加工液供給ノズルは切削ブレードを含む切削装置に配設されており、加工液供給ノズルは、加工液供給源から供給された加工液が流入する流入口と、流入口に連通して切削ブレードの表裏両面側に配設された一対のパイプと、切削ブレードに対面するように各パイプに形成された加工液噴出口とを有している。

そして、撮像ステップでは、複数の方向から加工液供給ノズルを撮像して複数の撮像画像を形成し、判定ステップでは、加工液噴出口から噴出した加工液の噴出角度及び噴出方向を検出して良否を判定する。

本発明の加工液供給ノズルの品質管理方法では、加工液供給ノズルに加工液を供給し、加工液噴出口から噴出する加工液を撮像し、撮像した画像に基づいて、加工液供給ノズルの良否を判定するようにしたため、容易に加工液供給ノズルの良否判定を行うことができる。

切削装置の外観斜視図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに固定されるべきマウントフランジとの関係を示す分解斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるべきハブブレードとの関係を示す分解斜視図である。 ハブブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるべきワッシャーブレードとの関係を示す分解斜視図である。 切削ブレードとホイールカバー部分の斜視図である。 切削ブレードを省略したホイールカバー部分の斜視図である。 切削ブレード及びホイールカバー部分の側面図である。 図８の矢印Ａ方向から撮像された撮像画像を示しており、図１０（Ａ）は冷却液噴出口から噴出する冷却液の角度を測定している状態を、図１０（Ｂ）は冷却液噴出口から噴出する冷却液が割れているか否かを確認している状態をそれぞれ示している。 図８の矢印Ｂ方向から撮像された撮像画像を示しており、冷却液噴出口から噴出する冷却液の振れ具合を検出するのに利用される。 図８の矢印Ｃ方向から撮像された撮像画像を示しており、冷却液噴出口から噴出する冷却液と冷却液供給ノズルとの角度をなす測定するのに利用される。

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。本発明の加工液供給ノズルの品質管理方法は、例えば切削装置の冷却液供給ノズルや切削液供給ノズルの品質管理に利用される。

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。

図２に示すように、ダイシング対象の半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷは粘着シート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、複数のクランプ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画像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３を参照すると、スピンドルと、スピンドルに装着されるブレードマウントとの関係を示す分解斜視図が示されている。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はテーパ部２６ａ及び先端小径部２６ｂを有しており、先端小径部２６ｂには雄ねじ３４が形成されている。

３６はボス部（凸部）３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成されるマウントフランジであり、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。さらに、マウントフランジ３６は装着穴４３を有している。

マウントフランジ３６は、装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂ及びテーパ部２６ａに挿入して、ナット４４を雄ねじ３４に螺合して締め付けることにより、図４に示すようにスピンドル２６の先端部に取り付けられる。

図４はマウントフランジ３６が固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図である。切削ブレード２８はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃５０が電着されて構成されている。

切削ブレード２８の装着穴５２をマウントフランジ３６のボス部３８に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、図５に示すように切削ブレード２８がスピンドル２６に取り付けられる。

図６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５６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５６はその全体が電鋳された切刃（電鋳砥石）から構成されている。

マウントフランジ３６のボス部３８に切削ブレード５６を挿入し、さらに着脱フランジ５８をボス部３８に挿入して、固定ナット５４を雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、切削ブレード５６は固定フランジ４０と着脱フランジ５８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。

図７を参照すると、スピンドルに装着された切削ブレードをホイールカバー（ブレードカバー）６０で包囲した状態の斜視図が示されている。図８は切削ブレードを省略した状態のホイールカバー部分の斜視図である。ホイールカバー６０にはブレード破損検出器６２が取り付けられている。

ブレード破損検出器６２は、図９に示すように光ファイバー６６に接続された発光部６４の先端と、同じく光ファイバーに接続された受光部の先端とが切削ブレード２８の切刃５０を挟んで対向するように位置付けられて構成されている。

６８はブレード破損検出器６２の位置を調整する調整ねじであり、７０は調整された位置でブレード破損検出器６２を固定する固定ねじである。発光部６４の先端にはマーカー７２が形成されている。

図７を参照すると、スピンドルに装着された切削ブレード２８をホイールカバー（ブレードカバー）６０で包囲した状態の斜視図が示されている。図８は切削ブレード２８を省略したホイールカバー６０の斜視図である。

ホイールカバー６０内には図示しないエアシリンダが収容されており、エアシリンダのピストンロッドの先端に図示しない取り付けプレートが固定されている。この取り付けプレートに冷却液ノズルアセンブリ７６がねじ８６により締結されている。

図８に最もよく示されるように、冷却液ノズルアセンブリ７６は、それぞれホース８２ａ，８２ｂが接続される一対の接続パイプ７８ａ，７８ｂと、接続パイプ７８ａ，７８ｂに接続されて切削ブレード２８の表裏両面側に伸長するそれぞれパイプから構成された一対の冷却液供給ノズル（加工液供給ノズル）８０ａ，８０ｂを含んでいる。冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂは固体を識別する個体識別マークをそれぞれ有している。

８１は切削ブレード２８に対面するように各冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂに形成された冷却液噴出口（加工液噴出口）である。各冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂは冷却液が流入する流入口を接続パイプ７８ａ，７８ｂの接続部分に有している。各冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂの外側には飛沫カバー８４が設けられている。本実施形態では、冷却液として純水中に炭酸ガスを混入した冷却液を使用している。

８８は切削液ブロック（ノズルブロック）であり、ねじ９０によりホイールカバー６０に締結されている。切削液ブロック８８は、ホース９６に接続される接続パイプ９２と、接続パイプ９２に接続された切削液ノズル９４（図９参照）とを含んでいる。

切削液ノズル９４の先端（切削液供給口）は切削ブレード２８の切刃５０に向かって開口している。図８に示すように、冷却液ノズルアセンブリ７６は矢印Ｚ方向に調整可能であり、切削液ブロック８８は矢印Ｙ方向に調整可能である。

本発明の加工液供給ノズルの品質管理方法では、まず、冷却液供給源に接続されたホース８２ａ，８２ｂを介して冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂに冷却液を供給して、冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂの冷却液噴出口８１から冷却液を噴出させる噴出ステップを実施する。

そして、冷却液噴出口８１から噴出する冷却液を図８の矢印Ａ方向、Ｂ方向及びＣ方向から撮像する撮像ステップを実施する。次いで、撮像画像をもとに冷却液供給ノズルの良否を判定する判定ステップを実施するが、判定ステップを実施する前に撮像画像を画像処理することが好ましい。

画像処理された撮像画像は表示画面上に表示される。画像処理を実行する画像処理システムとしては、例えばＫＥＹＥＮＣＥ社製の超高速フレキシブル画像処理システムＸＧ−７０００Ｓｅｒｉｅｓを使用することができる。

好ましくは、撮像した撮像画像及び撮像画像から画像処理したデータは記憶装置に保管しておき、例えばトラブルが発生した際に画像及びデータを参照してトラブルの解決に利用する。また、必要に応じて撮像画像を加工して、コンピュータシュミレーションにかけるようにしてもよい。

撮像ステップは矢印Ａ方向、Ｂ方向及びＣ方向から実施するが、複数のカメラを用いて撮像してもよいし、一台の可動式カメラで冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂをＡ，Ｂ，Ｃの３方向から撮像するようにしてもよい。或いは、カメラを固定し、冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂを移動するようにしてもよい。続いて、撮像画像をもとに冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂの良否（合格・不合格）を判定する判定ステップを実施する。

撮像ステップは、切削装置にホイールカバー６０を装着した状態で実施してもよいし、或いは専用の検査装置に冷却ノズルアセンブリを載置して実施するようにしてもよい。

図１０（Ａ）を参照すると、図８の矢印Ａ方向から撮像された撮像画像を表示した撮像画面１００Ａが示されている。撮像画像は画像処理によって鮮明化され、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出する冷却液のエッジが検出される。

この撮像画面１００Ａでは、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出された冷却液８３の開き角度θを測定し、この開き角度θが所定の許容範囲内にある場合には合格と判定し、許容範囲を外れる場合には不合格と判定する。

同様に、冷却液供給ノズル８０ｂの冷却液噴出口８１からも冷却液を噴出させ、この冷却液の開き角度を測定し、開き角度が所定の許容範囲内にある場合には合格と判定し、許容範囲を外れる場合には不合格と判定する。

そして、撮像画面１００Ａには左ノズル（Ｌノズル）８０ａの開き角度：△を表示し、右ノズル（Ｒノズル）８０ｂの開き角度：□を表示する。更に、撮像画面１００Ａ上には冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂの固体を識別する個体識別番号を表示する。

ここで、冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂに表示されている識別マークと、撮像画面１００Ａ上の固体識別表示は異なっていてもよい。例えば、冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂに二次元バーコードを付与し、撮像画面１００Ａには固体識別表示として製造番号を表示するようにしてもよい。

図１０（Ｂ）を参照すると、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出した冷却液８３が割れているか否かを確認する撮像画像を表示した撮像画面１００Ｂが示されている。撮像画像は画像処理によって先鋭化され、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出する冷却液の割れの有無が検出される。撮像画面１００Ｂで８５は空間であり、冷却液噴出口８１から噴出された冷却液８３は二つに割れている。

よって、この場合には、（Ｌノズル）割れ：ＮＧと表示する。同様に、Ｒノズル８０ｂの冷却液噴出口８１から噴出された冷却液８３についても割れがあるか否かを確認し、割れがなかった場合には、（Ｒノズル）割れ：ＯＫと表示する。

図１１を参照すると、図８の矢印Ｂ方向から撮像された撮像画像を表示する撮像画面１００Ｃが示されている。撮像画像は画像処理によって先鋭化され、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出する冷却液８３のうねりの有無が検出される。

この撮像画面１００Ｃでは、冷却液供給ノズル８０ａの３個の冷却液噴出口８１から噴出された冷却液８３を図８の矢印Ｂ方向から撮像し、噴出した冷却液の振れ具合（うねりの有る無し）を検出する。うねりがない場合、或いはうねりが所定範囲内の場合には、（Ｌノズル）うねり：ＯＫと表示する。

同様に、冷却液噴出ノズル８０ｂの冷却液噴出口８１から噴出された冷却液を図８の矢印Ｂ方向と反対側から撮像し、噴出された冷却液の振れ具合（うねりの有る無し）を検出する。うねりがない場合、或いはうねりが所定範囲内の場合には、（Ｒノズル）うねり：ＯＫと表示する。

図１２を参照すると、図８の矢印Ｃ方向から撮像された撮像画像を表示する撮像画面１００Ｄが示されている。撮像画像は画像処理によって先鋭化され、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出する冷却液８３の噴出角度が検出される。

この撮像画面１００Ｄでは、冷却液供給ノズル８０ａの３個の冷却液噴出口８１から噴出された冷却液８３と冷却液供給ノズル８０ａとのなす角度（噴出角度）を測定し、この噴出角度をそれぞれの冷却液噴出口８１について表示する。

同様に、冷却液供給ノズル８０ｂに冷却液を供給して、冷却液供給ノズル８０ｂの３個の冷却液噴出口８１から噴出された冷却液８３と冷却液供給ノズル８０ｂとのなす角度（噴出角度）を測定し、それぞれの噴出角度を撮像画面１００Ｄ上に表示する。測定した噴出角度が許容範囲内にある場合には合格と判定し、噴出角度が許容範囲を外れる場合には不合格と判定する。

上述した実施形態では、矢印Ａ，Ｂ，Ｃ方向から撮像した三つの撮像画像をもとに冷却液噴出口８１から噴出される冷却液８３の開き角度、割れの有無、うねりの有無、噴出角度の４項目をチェックし、何れか一つの項目でもＮＧがあると不良と判定する判定ステップを実施する。しかし、撮像画像の枚数やチェック項目は上述した数に限定されるものではない。

上述した実施形態では、本発明の加工液供給ノズルの品質管理方法を、切削装置の冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂに適用した例について説明したが、切削液ノズル９４から噴出される切削液を複数の方向から撮像し、切削液ノズル９４の良否を判定するようにしてもよい。更に、研削装置やスピンナ洗浄装置の加工液供給ノズルに適用するようにしてもよい。

上述した実施形態の冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂの品質管理方法では、冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂに冷却液を供給し、冷却液噴出口８１から噴出する冷却液を撮像し、撮像画像に基づいて冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂの良否を判定するようにしたため、作業者による良否判定のばらつきが生じることがなく、冷却液供給ノズル８０ａ，８０ｂの定量的な管理が可能となる。

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２４ 切削手段
２６ スピンドル
２８ 切削ブレード
６０ ホイールカバー（ブレードカバー）
８０ａ，８０ｂ 冷却液供給ノズル
８１ 冷却液噴出口
８３ 冷却液

図１０（Ｂ）を参照すると、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出した冷却液８３が割れているか否かを確認する撮像画像を表示した撮像画面１００Ｂが示されている。撮像画像は画像処理によって鮮明化され、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出する冷却液の割れの有無が検出される。撮像画面１００Ｂで８５は空間であり、冷却液噴出口８１から噴出された冷却液８３は二つに割れている。

図１１を参照すると、図８の矢印Ｂ方向から撮像された撮像画像を表示する撮像画面１００Ｃが示されている。撮像画像は画像処理によって鮮明化され、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出する冷却液８３のうねりの有無が検出される。

図１２を参照すると、図８の矢印Ｃ方向から撮像された撮像画像を表示する撮像画面１００Ｄが示されている。撮像画像は画像処理によって鮮明化され、冷却液供給ノズル８０ａの冷却液噴出口８１から噴出する冷却液８３の噴出角度が検出される。

Claims (4)

1. 被加工物に加工液を供給する加工液供給ノズルの品質管理方法であって、
   該加工液供給ノズルに加工液を供給して加工液噴出口から加工液を噴出させる噴出ステップと、
   該加工液噴出口から噴出した加工液を撮像手段で撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、
   該撮像ステップで形成した撮像画像を元に該加工液供給ノズルの良否を判定する判定ステップと、
   を具備したことを特徴とする加工液供給ノズルの品質管理方法。
2. 前記加工液供給ノズルは固体を識別する個体識別マークを有しており、
   前記撮像画像は、該加工液供給ノズルの固体を識別する個体識別表示を含んでいる請求項１記載の加工液供給ノズルの品質管理方法。
3. 前記加工液供給ノズルは、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された被加工物を切削する切削ブレードを含む切削手段とを備えた切削装置に配設され、
   該チャックテーブルで保持された被加工物に加工液を供給する請求項１又は２記載の加工液供給ノズルの品質管理方法。
4. 前記加工液供給ノズルは、加工液供給源から供給された加工液が流入する流入口と、該流入口に連通して前記切削ブレードの表裏両面側に配設された一対のパイプと、該切削ブレードに対面するように該各パイプに形成された前記加工液噴出口とを有しており、
   前記撮像ステップでは、複数の方向から該加工液供給ノズルを撮像して複数の撮像画像を形成し、
   前記判定ステップでは、該加工液噴出口から噴出した加工液の噴出角度及び噴出方向を検出して該加工液供給ノズルの良否を判定する請求項３記載の加工液供給ノズルの品質管理方法。

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