JP2013149822A - エッジトリミング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エッジトリミング加工において、厚さが不均一となっている部分がある場合は、その部分を認識するとともに再加工を行い、所望の切削深さに加工する。
【解決手段】回転する切削ブレード３３を円形の被加工物Ｗの上方から下降させて被加工物Ｗの外周縁Ｗ１に所定深さ切り込ませつつ、被加工物Ｗを回転させて外周縁Ｗ１を切削加工し、切削により外周縁Ｗ１に形成される切削痕１００ｅを撮像して被加工物Ｗの回転角度ごとに切削痕の深さを記憶し、切削痕１００ｅの深さが所定の深さに達しているか否かを回転角度ごとに判断し、切削痕１００ｅが所定の深さに達していないと判断した部分に再度切削加工を施す。
【選択図】図７

Description

本発明は、円形の被加工物の外周縁に沿って切削加工を行うエッジトリミング方法に関する。

外周縁が面取りされているウェーハの一方の面を研削すると、外周縁が鋭角に形成され、その部分を起点として割れや欠けが生じることがあるため、かかるウェーハについては、研削前に、ウェーハの外周に沿って面取り部を除去することが行われている。また、ウェーハを小径化する場合も、外周に沿って円形に切り落とすことが行われている。このようにウェーハの外周縁に沿って切削することは、エッジトリミングと呼ばれている。

ウェーハの外周に沿って円形に切削加工するエッジトリミングは、回転する切削ブレードをウェーハの外周に接触させ、ウェーハを保持した保持テーブルを回転させることにより行われている（例えば特許文献１、２参照）。

特開２０１０−２４５１６７号公報 特開２０１０−２４５２５４号公報

しかし、エッジトリミングにおいては、切削ブレードの切り刃の先端に、磨耗が生じた
り、厚さ方向に不均一に磨耗する偏磨耗が生じたりすると、切削深さを均一にすることができないという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、エッジトリミング加工において、厚さが不均一となっている部分がある場合は、その部分を認識するとともに、再加工を行うことにより、所望の切削深さに加工することを目的とする。

本発明は、円形の被加工物を保持して回転可能な保持手段と、保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを有する切削手段と、保持手段に保持された被加工物の外周縁を撮像する撮像手段と、から少なくとも構成される切削装置を用いて被加工物の外周縁を切削するエッジトリミング方法に関するもので、以下の各工程によって構成される。
（１）回転する切削ブレードを被加工物の上方から切り込み送り方向に下降させて保持手段に保持された被加工物の外周縁に所定深さ切り込ませつつ、保持手段を回転させて被加工物の外周縁を切削加工する切削工程、
（２）切削により被加工物の外周縁に形成される切削痕を撮像手段で撮像して保持手段の回転角度ごとに切削痕の深さを記憶する記憶工程、
（３）記憶工程で記憶した切削痕の深さが所定の深さに達しているか否かを保持手段の回転角度ごとに判断する判断工程、
（４）判断工程で切削痕が所定の深さに達していないと判断した部分に、再度切削ブレードを当接させるとともに保持手段を回転させて切削を行う再切削工程。

上記エッジトリミング方法において、円形の被加工物の外周縁上に撮像手段を配設し、切削手段による被加工物の外周縁の切削加工と並行して外周縁に形成される切削痕を撮像可能とすることが望ましい。

本発明では、回転する被加工物の外周縁を切削加工し、その外周縁を撮像して切削痕の深さが所定の深さに達しているか否かを回転角度ごとに判断し、切削痕が所定の深さに達していない部分には再度切削加工を施すようにしたため、加工不良を防止することができる。また、必要な部分だけを再加工することができるため、再加工に要する時間の短縮が可能となる。

また、円形の被加工物の外周縁上に撮像手段を配設すると、被加工物の外周縁の切削加工と並行して外周縁に形成される切削痕を撮像することができ、切削加工と切削痕の撮像に基づく切削痕の深さの認識とを並行して進めることができるため、効率を高めることができる。

切削装置の一例を示す斜視図である。 切削手段の一例を示す分解側面図である。 被加工物の外周縁の上方に切削ブレードが位置する状態を示す正面図である。 被加工物の外周縁に切削ブレードを切り込ませた状態を示す正面図である。 外周縁を切削した被加工物を示す平面図である。 被加工物の切削した外周縁を撮像する状態を示す正面図である。 被加工物の外周縁に形成された切削痕と切削痕を撮像した撮像領域との関係を被加工物の回転角度ごとに模式的に示す第１の例の平面図である。 第１の例における被加工物の回転角度と切削痕の切削深さとの関係を示すグラフである。 被加工物の外周縁に形成された切削痕と切削痕を撮像した撮像領域との関係を被加工物の回転角度ごとに模式的に示す第２の例の平面図である。 第２の例における被加工物の回転角度と切削痕の切削深さとの関係を示すグラフである。

図１に示す切削装置１は、保持手段２に保持された被加工物に対して２つの切削手段３ａ、３ｂによって切削加工を施す装置であり、これらは互いに相対的に切削送り方向（Ｘ軸方向）、切削送り方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）、及び、切削送り方向及び割り出し送り方向に直交する切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動可能となっている。図１の例では、保持手段２が切削送り手段４によって駆動されてＸ軸方向に移動し、切削手段３ａ、３ｂが割り出し送り手段５及び切り込み送り手段６によって駆動されてＹ軸方向およびＺ軸方向に移動する構成としているが、この構成には限定されない。

保持手段２は、例えば多孔質部材によって形成され円形の被加工物を保持する保持部材２０を備えている。保持部材２０は、回転駆動部２１によって駆動されて回転可能であるとともに、図示しない吸引源に連通している。

図２に示すように、切削手段３ａ、３ｂは、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドル３１の先端にマウント３２が装着され、マウント３２に切削ブレード３３が装着されて構成されている。マウント３２は、切削ブレード３３を面で支持するフランジ部３２０と、切削ブレード３３が挿入されるブレード挿入部３２１とから構成され、ブレード挿入部３２１には、切削ブレード３３を固定するためのナットを螺着させる雄ねじ３２１ａが形成されている。

切削ブレード３３は、ブレード挿入部３２１に挿入するための貫通孔３３０ａが中心部に形成された基台３３０と、基台３３０から外周側に突出した状態で固着された切り刃３３１とから構成され、切削ブレード３３をブレード挿入孔３２１に挿入し、図示しないナットを雄ねじ３２１ａに螺着させると、切り刃３３１が、フランジ部３２０の切削ブレード取り付け面３２０ａに密着して支持される。ブレード取り付け面３２０ａは、Ｘ軸方向に対して平行となっている。

図１に示すように、切削送り手段４は、Ｘ軸方向に延びるボールスクリュー４０と、ボールスクリュー４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールスクリュー４０の一端に連結されたモータ４２と、ボールスクリュー４０に螺合するナットを内部に有するとともに下部がガイドレール４１に摺接する移動基台４３とから構成され、モータ４２に駆動されてボールスクリュー４０が回動するのにともない、ガイドレール４１にガイドされて移動基台４３がＸ軸方向に移動する構成となっている。また、移動基台４３の上には保持手段２が設けられており、移動基台４３の移動によって保持手段２も同方向に移動する。

割り出し送り手段５は、Ｙ軸方向に延びるボールスクリュー５０と、ボールスクリュー５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールスクリュー５０の一端に連結されたモータ５２と、ボールスクリュー５０に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール５１に摺接する移動基台５３とから構成され、モータ５２に駆動されてボールスクリュー５０が回動するのにともない、ガイドレール５１にガイドされて移動基台５３がＸ軸方向に移動する構成となっている。また、移動基台５３には、切り込み送り手段６を介して切削手段３ａ、３ｂが設けられており、移動基台５３の移動によって切削手段３も同方向に移動する。

切り込み送り手段６は、Ｚ軸方向に延びるボールスクリュー６０と、ボールスクリュー６０と平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールスクリュー６０の一端に連結されたモータ６２と、ボールスクリュー６０に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール６１に摺接する移動基台６３とから構成され、モータ６２に駆動されてボールスクリュー６０が回動するのにともない、ガイドレール６１にガイドされて移動基台６３がＸ軸方向に移動する構成となっている。また、移動基台６３の下端では切削手段３ａ、３ｂをそれぞれ支持しており、移動基台６３の昇降によって切削手段３ａ、３ｂもそれぞれ同方向に昇降する。

切削手段３ａ、３ｂの側部には、下方を撮像する撮像手段７ａ、７ｂがそれぞれ固定されている。撮像手段７ａ、７ｂは、保持手段２に保持された被加工物の切削位置である外周縁を撮像するもので、制御手段８に接続されており、撮像により取得した画像情報を制御手段８に転送し、制御手段８では、画像情報の内容に応じた処理をすることができる。

以下では、図１に示した切削装置１を用い、円形の被加工物のエッジトリミング加工を行う手順について説明する。

（１）切削工程
まず、図３に示すように、保持手段２において円形の被加工物Ｗを保持する。この被加工物Ｗは、外周縁Ｗ１が半円状に面取りされており、表面Ｗａを上方に向けた状態で保持される。

そして、いずれか一方の切削手段、例えば切削手段３ａを構成する切削ブレード３３を回転させ、その切削手段３ａを被加工物Ｗの上方から切り込み送り方向に下降させていき、図４に示すように、被加工物Ｗの外周縁Ｗ１に所定深さ切り込ませつつ、保持手段２を回転させることにより、図５に示すように、被加工物Ｗの外周縁Ｗ１に沿って周回する切削痕１００ｅを形成する。切削ブレード３３としては、切り刃３３１が厚いタイプのものを使用し、その先端面３３１ａを外周縁Ｗ１に接触させることにより、切り刃３３１の厚さを利用して切削を行う。

なお、被加工物Ｗは、後に被加工物Ｗの裏面Ｗｂを研削することにより薄化されるため、図４に示したように、外周縁Ｗ１のうち表面Ｗａ側のみを除去しておけば、最終的には面取りされた部分をすべて除去することができる。

（２）記憶工程
図５に示したように、切削工程の実行中は、図１に示した撮像手段７ａ、７ｂのうち未使用の切削手段３ｂに固定されている撮像手段７ｂを、外周縁Ｗ１の上方に位置させておく。そして、撮像手段７ｂは、図６に示すように、切削により外周縁Ｗ１に形成される切削痕１００ｅを上方から撮像する。

切削痕の撮像は、切削ブレード３３による切削加工を追うようにして行う。具体的には、例えば図７（ａ）に示すように、切削ブレード３３と撮像手段７ｂとが被加工物Ｗの直径方向の両端に位置し対向している状態とし、切削ブレード３３の切り刃３３１を外周縁Ｗ１に接触させ、図７（ｂ）に示すように、保持手段２に保持された被加工物Ｗを時計回り（矢印Ａ方向）に９０度回転させることにより、切削痕１００ｂが形成される。この時、撮像手段７ｂの下方には切削痕１００ｂが存在しないため、切削痕を撮像することはできない。

図７（ｃ）に示すように、被加工物Ｗがさらに９０度回転して半円状の切削痕１００ｃが形成されると、切削痕１００ｃの先頭が撮像手段７ｂの下方に達し、切削痕１００ｃを撮像可能な状態となる。そして、図７（ｄ）、（ｅ）に示すように、被加工物Ｗがさらに２７０度、３６０度と回転していくと、外周縁Ｗ１に沿って円弧状の切削痕１００ｄ、１００ｅが形成され、切削を終了する。

一方、図７（ｄ）に示すように、被加工物Ｗが２７０度回転した時点では、切削痕１００ｄのうち撮像手段７ｂによる撮像が行われたのは、先頭から９０度分に相当する撮像領域２００ｄのみである。また、図７（ｅ）に示すように、被加工物Ｗが３６０度回転した時点では、切削痕１００ｅのうち撮像手段７ｂによる撮像が行われたのは、先頭から１８０度分に相当する撮像領域２００ｅのみである。したがって、図７（ｆ）、（ｇ）に示すように、被加工物Ｗをさらに４５０度、５４０度と回転させて撮像領域２００ｆ、２００ｇを撮像し、図７（ａ）に示した回転前の状態から５４０度回転した時点で、３６０度周回する切削痕１００ｅの撮像を終了する。図７（ｇ）に示すように、３６０度周回する撮像領域２００ｇの撮像を終了すると、切削痕１００ｅと撮像領域２００ｇとが一致する。

撮像手段７ｂによる切削痕の撮像時には、図１に示した切り込み送り手段６の駆動により撮像手段７ｂを昇降させることにより、図６に示した切削痕１００ｅの底面１００ｓに焦点を合わせる。そして、その焦点があった時の切り込み送り手段６が認識した高さ位置に基づいて切削痕１００ｅの深さＤを求め、回転角度ごとに（例えば５度おきに）、求めた深さＤの値を、図１に示した制御手段８に備えた記憶素子に記憶させていく。

このように、円形の被加工物Ｗの外周縁Ｗ１上に撮像手段７ｂを配設することで、切削手段３ａによる被加工物Ｗの外周縁Ｗ１の切削加工と並行して外周縁Ｗ１に形成される切削痕を撮像し、切削痕の深さを認識することができる。

（３）判断工程
このようにして回転角度ごとに切削痕の深さ分布を求めていくと、例えば図８に示すグラフが得られる。制御手段８には、切削痕１００ｅの所定の深さＤ１が記憶されており、制御手段８は、その値をしきい値として、その深さＤ１に達しているか否かを、各回転角度ごとに判断する。図８の例では、回転角度が４５０〜５４０度の範囲において、切削ブレード３３の先端面３３１ａの磨耗のために、切削痕の深さが足りないと判断する。

（４）再切削工程
次に、判断工程で切削痕が所定の深さＤ１に達していないと判断した部分に、再度切削ブレード３３の先端面３３１ａを当接させるとともに、保持手段２を回転させて被加工物Ｗの外周縁Ｗ１の切削痕を再度切削する。再度の切削により、確実に面取り部分を除去することができる。

かかる切削の際は、現状の切削痕１００ｅのうち回転角度が４５０〜５４０度の範囲において指定の深さＤにどのくらい足りないかを考慮し、切り刃３３１の磨耗を考慮し、切削工程よりも切り刃３３１を下方に切り込ませる。再切削は、回転角度が４５０〜５４０度の範囲においてのみ行うことで効率を高める。

なお、撮像手段７ｂを切削ブレード３３の近傍に配設した場合、例えば図９（ａ）に示すように、被加工物Ｗの外周縁Ｗ１の上方であって、保持手段２の回転中心を基準として切削ブレード３３の回転中心から時計回り（矢印Ａ方向）に４５度回転させた位置に撮像手段７ｂを位置させた場合は、図７に示したように切削ブレード３３と撮像手段７ｂとが被加工物Ｗの直径方向の両端に位置し対向している場合よりも、効率良く切削痕の撮像を行うことができる。

図９（ａ）に示す状態から被加工物Ｗの外周縁Ｗ１に切り刃３３１を接触させ、図９（ｂ）に示すように、保持手段２に保持された被加工物Ｗを矢印Ａ方向に９０度回転させると、９０度分の切削痕１０１ｂが形成される。そして、かかる９０度の回転の過程において、４５度回転時から、撮像手段７ｂが撮像領域２０１ｂを撮像し、撮像した部分において切削痕１０１ｂの深さを回転角度ごとに認識して制御手段８に記憶させていく。

図９（ｃ）に示すように、被加工物Ｗがさらに９０度回転して半円状の切削痕１０１ｃが形成されると、切削痕１０１ｃのうち先頭から１３５度分の撮像領域２０１ｃが撮像されて切削痕１０１ｃの深さが回転角度ごとに認識される。そして、さらに被加工物Ｗが回転していき、図９（ｄ）、（ｅ）に示すように、２７０度、３６０度と回転していくと、切削痕１０１ｄ、１０１ｅが形成され、回転角度が３６０度に達すると、切削を終了する。切削痕１０１ｄ、１０１ｅが形成された時点では、それぞれ先頭から先頭から２２５度、３３５度分の撮像領域２０１ｄ、２０１ｅがそれぞれ撮像されて切削痕の深さが回転角度ごとに認識される。

図９（ｅ）に示すように、被加工物Ｗが３６０度回転した時点では、撮像手段７ｂによる切削痕の撮像は３３５度分の撮像領域２０１ｅしかなされていないため、図９（ｆ）に示すように、さらに４５度回転させ、図９（ａ）に示した回転前の状態から４０５度回転した時点で、３６０度周回する切削痕１０１ｅの撮像領域２０１ｆの撮像を終了する。図１０の例では、回転角度が３１５〜４０５度の範囲において、切削ブレード３３の先端面３３１ａの磨耗のために、切削痕の深さが足りないと判断し、再切削を行う。

このように、図９に示した例では、保持手段２の回転中心を基準として切削ブレード３３の回転中心から時計回りに４５度回転させた位置に撮像手段７ｂを位置させたため、総回転角度が図７の例よりも１３５度小さくなり、切削痕の撮像による深さの認識をより効率化を図ることができる。なお、撮像手段７ｂの位置は、外周縁Ｗ１を撮像できる位置であれば、とくに限定されない。

また、本実施形態では、２つの切削手段３ａ、３ｂを有する切削装置１を使用した場合について説明したが、切削手段が１つの切削装置を使用してもよい。さらに、撮像手段は、切削手段とは独立して別個に配設されていてもよい。

１：切削装置
２：保持手段 ２０：保持手段
３ａ、３ｂ：切削手段
３１：スピンドル
３２：マウント
３２０：フランジ部 ３２０ａ：切削ブレード取り付け面
３２１：ブレード挿入部 ３２１ａ：雄ねじ
３３：切削ブレード ３３０：基台 ３３０ａ：貫通孔 ３３１：切り刃
４：切削送り手段
４０：ボールスクリュー ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：移動基台
５：割り出し送り手段
５０：ボールスクリュー ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：移動基台
６：切り込み送り手段
６０：ボールスクリュー ６１：ガイドレール ６２：モータ ６３：移動基台
７ａ、７ｂ：撮像手段
８：制御手段
Ｗ：被加工物 Ｗ１：外周縁
Ｗａ：表面 Ｗｂ：裏面
１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ：切削痕
１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ：切削痕
２００ｄ，２００ｅ，２００ｆ，２００ｇ：撮像領域
２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ，２０１ｆ：撮像領域

Claims (2)

1. 円形の被加工物を保持して回転可能な保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを有する切削手段と、該保持手段に保持された被加工物の外周縁を撮像する撮像手段と、から少なくとも構成される切削装置を用いて被加工物の外周縁を切削するエッジトリミング方法であって、
   回転する該切削ブレードを被加工物の上方から切り込み送り方向に下降させて該保持手段に保持された被加工物の外周縁に所定深さ切り込ませつつ、該保持手段を回転させて被加工物の外周縁を切削加工する切削工程と、
   切削により被加工物の外周縁に形成される切削痕を該撮像手段で撮像して該保持手段の回転角度ごとに該切削痕の深さを記憶する記憶工程と、
   該記憶工程で記憶した該切削痕の深さが所定の深さに達しているか否かを該保持手段の回転角度ごとに判断する判断工程と、
   該判断工程で該切削痕が所定の深さに達していないと判断した部分に、再度該切削ブレードを当接させるとともに該保持手段を回転させて切削を行う再切削工程と
   を少なくとも備えたエッジトリミング方法。
2. 前記円形の被加工物の外周縁上に撮像手段を配設し、前記切削手段による該被加工物の外周縁の切削加工と並行して該外周縁に形成される切削痕を撮像可能とする
   請求項１に記載のエッジトリミング方法。

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