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

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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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