JP5248341B2 - 切削ブレードの管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、環境条件が変化した場合にも所望の切り込み深さでウエーハを切削可能な切削ブレードの管理方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された領域にそれぞれ形成された半導体ウエーハは、切削ブレードが回転可能に装着された切削装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電子機器に広く利用されている。

ウエーハを個々のデバイスに分割する切削装置は、ウエーハを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切刃を外周に有する切削ブレードが装着された切削手段と、切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段と、切削ブレードの切刃の磨耗又は欠けを検出するブレード検出手段と、チャックテーブルの保持面に対して垂直方向における切削ブレードの切刃の基準位置を検出する基準位置検出手段とを備えていて、ウエーハを高精度に個々のデバイスに分割することができる（例えば、特開２００７−１５２５３１号公報参照）。

このような切削装置は基準位置検出手段とブレード検出手段とを備えていることから、基準位置検出手段で切削ブレードの切刃の基準位置を検出した後は、ブレード検出手段によって切削ブレードの切刃の磨耗状態を検出して基準位置との差を求め、切削ブレードの基準位置を補正しながらウエーハを所望の切り込み深さで切削することができる。

特開２００７−１５２５３１号公報

しかし、切削ブレードに供給する切削水の温度が変化したり、切削装置が設置された室内の温度が変化すると、切削装置を構成する部材に熱歪が生じて切削ブレードの基準位置を補正しようとしても狂いが生じ、所望の切り込み深さでウエーハを切削できなくなるという問題がある。

このような問題は切削装置がクリーンルーム内に設置され、室温及び切削水温度が一定の温度に管理されている場合には発生することはほとんどないが、国によっては切削装置を通常の工場内に設置し、切削作業を実施する場合がある。このような場合には、切削ブレードの基準位置を頻繁に検出する必要があり、作業効率が落ちるという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削装置が設置された室内の温度が変化しても所望の切り込み深さでウエーハを切削可能な切削ブレードの管理方法を提供することである。

本発明によると、 ウエーハを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切刃を外周に有する切削ブレードを備えた切削手段と、該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段と、切削水の温度を制御する温度コントローラと、該切削ブレードの切刃の磨耗を検出するブレード検出手段と、該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向における該切削ブレードの基準位置を検出する基準位置検出手段とを備えた切削装置における切削ブレードの管理方法であって、切削水の温度と切削装置が設置された室内の温度を検出する温度検出工程と、該基準位置検出手段によって該切削ブレードの切刃の基準位置を検出する基準位置検出工程と、該ブレード検出手段によって該切削ブレードの切刃の磨耗量を検出し、該基準位置検出工程で検出された切刃の基準位置との差を求め、切刃の基準位置を補正する基準位置補正工程と、切削水温度及び室温を検出する前記温度検出工程を常時実施し、該基準位置検出工程を実施した際の室温と異なる室温を検出した際に、予め室温と水温との関係が設定されたマップに基づいて該温度コントローラが切削水の温度を制御する温度制御工程と、を具備したことを特徴とする切削ブレードの管理方法が提供される。

本発明によると、切削装置が設置された室内の温度を常に検出して、室温の変化に応じて切削装置を構成する部材の熱歪の影響を相殺するように切削水の温度を制御するので、切削ブレードの切刃の基準位置を適正に補正することができる。

本発明の切削ブレードの管理方法を適用可能な切削装置の概略構成図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに保持された半導体ウエーハの斜視図である。 本発明の切削ブレードの管理方法を実施するための要部構成図である。 温度制御工程を説明するためのブロック図である。 切削装置を構成する部材の熱歪の影響を相殺する室温と水温との関係を示すグラフである。

以下、本発明実施形態に係る切削ブレードの管理方法を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の切削ブレードの管理方法が適用可能な切削装置２の概略構成図を示している。切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）２４を有している。チャックテーブル２０には図２に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランパ２６が配設されている。２５はチャックテーブル２０のカバーであり、後で詳細に説明する基準位置検出装置２７が搭載されている。

図２に示すように、切削装置２の加工対象である半導体ウエーハ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た領域に多数のデバイスＤが形成されている。

ウエーハＷは粘着テープ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を介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランパ２６により環状フレームＦをクランプすることにより、チャックテーブル２０上に支持固定される。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８は切削装置２のコントローラに接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。

Ｚ軸送り機構４４は、ガイドレール３８に沿ってＹ軸移動ブロック３０に配設されたスケール４３と、スケール４３のＺ座標値を読み取るＺ軸移動ブロック４０に配設された読み取りヘッド４５とを含んでいる。読み取りヘッド４５は切削装置２のコントローラに接続されている。

４６は切削ユニット（切削手段）であり、切削ユニット４６のスピンドルハウジング４８がＺ軸移動ブロック４０中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング４８中にはスピンドルが収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。スピンドルはスピンドルハウジング４８中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、スピンドルの先端部には切削ブレード５０が着脱可能に装着されている。

切削ブレード５０の両側には切削水ノズル５２（一本のみ図示）が配設されており、切削水ノズル５２は管路５４を介して切削水供給源５６に接続されている。切削水の温度は水温計により常時検出され、切削装置２のコントローラに入力される。

スピンドルハウジング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５８が搭載されている。アライメントユニット５８はチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷを撮像する撮像ユニット（撮像手段）６０を有している。切削ブレード５０と撮像ユニット６０はＸ軸方向に整列して配置されている。

次に図３を参照して、基準位置検出機構及びブレード検出機構を利用した本発明実施形態の切削ブレードの管理方法について説明する。切削ブレード５０の切刃５０ａのＺ軸方向の基準位置を検出する基準位置検出機構２７は、凹部６２ａを有するブロック６２と、ブロック６２の凹部６２ａ内で対向するように取り付けられた発光素子６４及び受光素子６６を含んでいる。

符号６８は切削ブレード５０の切刃５０ａの磨耗量又は欠けを検出するブレード検出機構であり、切削ブレード５０を包囲するブレードカバー５５（図１参照）に取り付けられている。ブレード検出機構６８は発光装置７０と、顕微鏡８０と、顕微鏡８０に装着されたＣＣＤカメラ９０とを含んでいる。

発光装置７０は、ＬＥＤ等の光源７２と、集光レンズ７４と、反射プリズム７６とを含んでおり、光源７２からの出射光は集光レンズ７４で集光され、更に反射プリズム７６で反射されて透明カバー７８を介して切削ブレード５０の切刃５０ａ方向に進行する。

顕微鏡８０は反射プリズム８４と、一対の凸レンズ８６，８８を含んでいる。発光装置６８の反射プリズム７６で反射された反射光は切削ブレード５０の切刃５０ａを横切り、顕微鏡８０の透明カバー８２を介して反射プリズム８４で直角方向に反射され、一対の凸レンズ８６，８８により拡大された像がＣＣＤカメラ９０に結像され、ＣＣＤカメラ９０により電気信号に変換される。

ＣＣＤカメラ９０は画像処理部９２に接続されており、ＣＣＤカメラ９０から画像処理部９２に転送された画像情報には、画像処理部９２において２値化処理等の画像処理が施される。画像処理部９２の出力はＬＣＤ等の表示装置９４に入力され、画像処理部９２で画像処理された画像が表示装置９６上に表示される。

９６は高圧エア噴射装置であり、その基端側が高圧エア源に接続されて、噴射口９７から切削ブレード５０の切刃５０ａに向かって高圧エアを噴射する。これにより、切刃５０ａから切削水及び切削屑を吹き飛ばし、切刃５０ａを綺麗な状態に維持する。

次に、上述した基準位置検出機構２７及びブレード検出機構６８を使用した本発明実施形態の切削ブレードの管理方法について以下に説明する。切削装置２が設置された部屋の温度は温度計により常に検出されており、更に切削水の温度も水温計により常に検出されている。

また一般的に、切削領域はパーティションで囲われており、このパーティション内の温度は切削装置２が設置された室内の温度とは異なる場合があるため、望ましくはパーティション内の温度も室内の温度とは独立して検出する。

通常は切削装置２はクリーンルーム内に設置されており、クリーンルーム内の室温は例えば約２３度に保たれ、切削水の温度は例えば約２２度に保たれるように制御される。従って、通常の切削条件では、室温及び水温の変化も問題視する程大きくはない。

しかし、一部の国では、切削装置２がクリーンルーム内に設置されずに、環境変化の大きいオープンスペースの工場内に設置される場合がある。このような場合には、切削作業する時間に応じて室温及び水温も大きく変化する。

本発明の切削ブレードの管理方法では、まず基準位置検出機構２７を使用して切削ブレード５０の切刃５０ａの基準位置を検出する。即ち、Ｘ軸送り機構１４、Ｙ軸送り機構３６及びＺ軸送り機構４４を駆動して、図３に示すように切削ブレード５０の切刃５０ａを基準位置検出機構２７の凹部６２ａ中に挿入し、受光素子６６の受光量が所定値の時に基準位置と判断し、この時のスケール４３の値Ｚ０を読み取りヘッド４５で読み取り、コントローラのメモリに記憶する。

尚、この基準位置Ｚ０は切削ブレード５０の切刃５０ａの先端がチャックテーブル２０の保持面（吸着部２４）に丁度接触した位置であり、切削ブレード５０の切り込み深さを決定する基準となる位置である。

この時、ブレード検出機構６８では、切削ブレード５０の切刃５０ａの最上位位置Ａを検出し、この値をコントローラのメモリに記憶する。切削を続行すると切刃５０ａは徐々に磨耗する。本発明方法では、切削を遂行している間、定期的に又は常時切刃５０ａの最上位位置Ｂを検出し、この値をコントローラのメモリに記憶する。

コントローラでは、Ａ−Ｂ＝Ｃを演算し、Ｃを補正値として基準位置Ｚ０から差し引いて新たな基準位置Ｚ１を定め、スケール４３の読みがこの新たな基準位置Ｚ１となるようにＺ軸送り機構４４を制御する。

即ち、定期的に又は常時ブレード検出機構６８によって切削ブレード５０の切刃５０ａの磨耗量を検出し、基準位置検出工程で検出した切刃５０ａの基準位置との差を求め、切刃５０ａの基準位置を補正する基準位置補正工程を実行する。

クリーンルーム内で室温及び水温が管理されていれば、この基準位置検出工程を一度実施すれば、後は基準位置補正工程により切刃５０ａの基準位置を常に補正できるため、基準位置検出機構２７を使用した切刃５０ａの基準位置を検出する基準位置検出工程は再実施する必要はない。

しかし、切削装置２がクリーンルーム内に設置されておらずに環境変化が大きい工場内等に設置されている場合には、切削装置２を構成する部材に熱歪が生じて切削ブレード５０の切刃５０ａの基準位置を補正しようとしても狂いが生じて、所望の切り込み深さでウエーハＷを切削できなくなる。

そこで、切削装置２を設置している室内の温度が変化した場合には、本発明では切削装置２を構成する部材の熱歪の影響を相殺するように切削水の温度を調整する。即ち、室内の温度が変化した場合に、温度変化による切削装置２を構成する部材の熱歪の影響を相殺するような切削水の温度を予め実験により求めて、図５に示すようなグラフを作成する。

そして、図４に示すように、室温計１００で検出した室温及び水温計１０２で検出した切削水温度を温度コントローラ１０４に入力し、室温計１００で検出した室温に応じて温度コントローラ１０４で切削水の温度を調整する。

温度コントローラ１０４は切削水供給源５６と切削水ノズル５２との間に配設されており、切削水供給源５６からの切削水を冷却又は加熱して所望の値に調整する。温度コントローラ１０４の構成は特に限定されないが、例えば切削水収容溜め中に熱交換器を配設した構成が考えられる。

このように室温の変化に応じた切削装置２を構成する部材の熱歪の影響を切削水ノズル５２から噴射される切削水の温度を調整して相殺するため、基準位置検出機構２７を使用した切削ブレード５０の切刃５０ａの基準位置の検出を一度行えば、後は基準位置補正工程を実施することにより切削ブレード５０の切刃５０ａの基準位置を常に適正な位置に維持することができる。

尚、切削領域がパーティションで囲われている場合には、このパーティション内の温度も室温とは独立して検出し、室温及びパーティション内の温度に応じて切削水の温度を調整するようにしてもよい。

このように本発明の切削ブレードの管理方法では、室内の温度に応じて又は室温及びパーティション内の温度に応じて、熱歪の影響を相殺するように切削水の温度を制御するので、切削装置を構成する部材に熱歪が生じても切削ブレード５０の切刃５０ａの基準位置を適正に補正することができる。

２ 切削装置
１４ Ｘ軸送り機構
２０ チャックテーブル
２７ 基準位置検出機構
３６ Ｙ軸送り機構
４３ スケール
４４ Ｚ軸送り機構
４５ 読み取りヘッド
４６ 切削ユニット
５０ 切削ブレード
５０ａ 切刃
５６ 切削水供給源
６８ ブレード検出機構
７０ 発光装置
８０ 顕微鏡
９０ ＣＣＤカメラ
１００ 室温計
１０２ 水温計
１０４ 温度コントローラ

Claims (1)

1. ウエーハを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切刃を外周に有する切削ブレードを備えた切削手段と、該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段と、切削水の温度を制御する温度コントローラと、該切削ブレードの切刃の磨耗を検出するブレード検出手段と、該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向における該切削ブレードの基準位置を検出する基準位置検出手段とを備えた切削装置における切削ブレードの管理方法であって、
   切削水の温度と切削装置が設置された室内の温度を検出する温度検出工程と、
   該基準位置検出手段によって該切削ブレードの切刃の基準位置を検出する基準位置検出工程と、
   該ブレード検出手段によって該切削ブレードの切刃の磨耗量を検出し、該基準位置検出工程で検出された切刃の基準位置との差を求め、切刃の基準位置を補正する基準位置補正工程と、
   切削水温度及び室温を検出する前記温度検出工程を常時実施し、該基準位置検出工程を実施した際の室温と異なる室温を検出した際に、予め室温と水温との関係が設定されたマップに基づいて該温度コントローラが切削水の温度を制御する温度制御工程と、
   を具備したことを特徴とする切削ブレードの管理方法。

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