JP5384174B2 - 切削ブレード先端形状検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転しつつ被加工物に切り込むことで被加工物を切削する円盤状の切削ブレードの先端形状を検出する切削ブレード先端形状検出方法に関する。

半導体ウエーハや電子部品、光学部品に使用されるセラミック基板、樹脂基板、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。

これらの切削装置では、ダイアモンドやＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の超砥粒を金属や樹脂又はガラス等で固めた切削ブレードが回転しつつ被加工物に切り込むことで切削が遂行される。

被加工物を切削するにつれて切削ブレード先端の古くなった超砥粒は切削ブレードから抜け落ち、その結果、新しい超砥粒が突出する自生発刃作用によって切削ブレードは磨耗しながらも常に切れ味を落とすことなく切削を行うことができる。

一般に新品の切削ブレードの断面形状は図１（Ａ）に示すように矩形であるが、切削に伴って切削ブレードの先端は左右均等に磨耗してゆき、その断面形状は図１（Ｂ）に示すようにＲが刃厚の１／２となるＲ形状（円弧状）へと変化する。

ところが、切削ブレードの先端が左右均等に磨耗しない、又は左右均等に磨耗したとしても先端に刃厚の１／２以下のＲが形成されて先端が先細る、所謂偏磨耗と呼ばれる現象が発生することがある。

偏磨耗の形状には、例えば切削ブレードの表裏面のうち一方面が他方面に比べてより多く磨耗する図１（Ｄ）に示す片減りと呼ばれる形状や、切削ブレード先端の中央部が他の部分に比べて多く磨耗する図１（Ｃ）に示す中凹形状、又は先端が先細る図１（Ｅ）に示す先細りと呼ばれる形状がある。

偏磨耗が発生する原因は種々あるが、例えば、シリコンからなる半導体ウエーハ表面に形成された金属のＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）等、切削領域上の一部に異物が形成された被加工物を切削する場合に偏磨耗が発生することがある。切削ブレードの厚み方向における一部が常に金属を切削するため、金属を切削している一部分のみが切削ブレードの他の部分に比べて多く磨耗するためである。

切削ブレードに中凹形状の偏磨耗が発生すると、先細りした外側部が加工負荷に耐えられなくなり加工中に欠けることで被加工物に突発的なクラックを発生させてしまう。

一方、切削ブレードに片減りの偏磨耗が発生すると、加工中の切削ブレードは片減りしている側面に倒れ、片減りしている面が被加工物により押し付けられるため、更に偏磨耗が促進される。その結果、切削ブレードはより大きく倒れ、被加工物にクラックを発生させたり、ひいては切削ブレードや被加工物を破損させてしまう。

そこで、偏磨耗が発生した切削ブレードは加工品質を悪化させてしまう前に速やかに新たな切削ブレードに交換することが望まれる。従来は、例えば被加工物の切削が終了した後、切削ブレードで被加工物と同じ材料の検査用片をその厚み方向途中まで切削することで検査用溝を形成し、その溝底断面形状を顕微鏡で観察することによって、切削ブレードの先端形状を確認し、交換の要否を判断していた。

一方、切削ブレードの先端形状を検出する機構を備え、切削ブレードの交換の要否判断を自動で行う装置が特開２００７−２９６６０４号公報に開示されている。この先行技術では、検査用片を所定位置に配設し、切削ブレードが検査用片の厚み方向途中まで切り込んで検査用溝を形成した後、検査用片を横倒ししてその溝底断面形状を撮像することで、切削ブレードの先端形状を検出し、交換の要否を判断している。

特開２００７−２９６６０４号公報

ところが、従来の方法で切削ブレードの先端形状を検出し、切削ブレードの交換の要否を判断するには、切削溝を形成した検査用片を取り出し、顕微鏡へセットする等の作業が必要であり、非常に煩雑な工程を必要としていた。

また、特許文献１に記載されているような検査用溝の溝底断面形状から切削ブレードの先端形状を検出するには、検査用片を横倒しにする機構、若しくは検査用片の側方から切削溝を撮像する機構が必要となり、装置構造が複雑化、大型化す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、切削ブレードの先端形状を効率良く検出し、切削ブレードの交換の要否を判断可能な切削ブレード先端形状検出方法を提供することである。

本発明によると、回転しつつ被加工物に切り込むことで被加工物を切削する円盤状の切削ブレードの先端形状を検出する切削ブレード先端形状検出方法であって、切削ブレードで被加工物の一部を切削して、少なくとも一端が行き止まりの検出用溝を形成する検出用溝形成ステップと、該検出用溝の前記一端を撮像手段で撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、該撮像画像から該切削ブレードの先端形状を検出する検出ステップと、正常に磨耗した状態の切削ブレードの先端形状を記憶手段で記憶する記憶ステップと、前記検出ステップで検出された切削ブレードの先端形状と、該記憶ステップで記憶された切削ブレードの先端形状とを比較して切削ブレードの交換の要否を判別する判別ステップと、を備えたことを特徴とする切削ブレード先端形状検出方法が提供される。

本発明によると、検査用溝の上方から検査用溝の一端を撮像することで切削ブレードの先端形状を検出するため、従来のように検査用溝の断面を撮像する必要が無く、複雑な機構を必要とせずに切削ブレードの先端形状を検出することができる。

また、被加工物の端材領域（外周余剰領域）に検査用溝を形成することが可能となるため、従来のような検査用片を必要としない上、被加工物を加工中に切削ブレードの先端形状を確認することも可能となる。

切削ブレードの各種先端断面形状を示す図である。 本発明実施形態のフローチャートである。 ダイシングテープを介してフレームに支持された半導体ウエーハを示す斜視図である。 切削ステップ終了後の斜視図である。 検出用溝形成ステップの説明図である。 検査用溝の形成位置及び撮像された検査用溝の撮像画像を示す図である。 検査用溝を外周余剰領域に形成したウエーハの斜視図である。 図８（Ａ）は検査用溝形成ステップの他の実施形態を示す図、図８（Ｂ）は検査用溝を撮像した撮像画像を示す図である。

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２を参照すると、本発明実施形態のフローチャートが示されている。まず、ステップＳ１０で図１（Ｂ）に示すような正常に磨耗した切削ブレード２の先端形状をＲＯＭ等の記憶手段で記憶する。磨耗の段階に応じて正常磨耗状態の複数種類の先端形状を記憶するようにしてもよい。

図３を参照すると、被加工物の一例である半導体ウエーハの斜視図が示されている。半導体ウエーハ４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、半導体ウエーハ４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、この状態で例えば特許文献１等により良く知られた切削装置のチャックテーブルに吸引保持される。

切削対象のウエーハ４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６がウエーハ４上に形成されている。

各デバイス６には、アライメント時の目標パターンとなるターゲットパターン８が形成されている。ウエーハ４は多数のデバイス６が形成されたデバイス領域１０と、デバイス領域１０を囲繞する外周余剰領域（端材領域）１２を有している。

再び図２を参照すると、ステップＳ１０の記憶ステップを実施後、ステップＳ１１で切削ブレード２でウエーハ４をストリートＳ１，Ｓ２に沿って切削してデバイス６に分割する切削ステップを実施する。

切削ステップ実施後の状態が図４に示されている。１４は切削溝であり、これらの切削溝１４はウエーハ４を完全切断しダイシングテープＴに浅く切り込まれるように形成されている。

切削ステップ終了後又はウエーハ４の切削中にウエーハ４の一部を切削して、少なくとも一端が行き止まりの検出用溝を形成する検出用溝形成ステップを実施する（ステップＳ１２）。

この検出用溝形成ステップの第１実施形態は、図５に示すように矢印Ａ方向に回転する所定の高さに位置づけられた切削ブレード２に対して、チャックテーブル１６に裏面側が吸引保持されたウエーハ４を相対的に矢印Ｘで示す水平方向に移動させることで、切削ブレード２がウエーハ４の外周から切り込むことにより形成される。

図６に示す実施形態では、切削ブレード２がウエーハ４のストリートＳ１をウエーハ４の外周から途中まで切り込むことにより検出用溝１８を形成している。一方、図７に示す実施形態では、切削ブレード２がウエーハ４の外周余剰領域１２を外周から途中まで切り込むことにより検査用溝２０を形成している。

図２を再び参照すると、ステップＳ１２で検出用溝を形成後、ステップＳ１３で検出用溝１８，２０の行き止まりの一端を切削装置に配設されているＣＣＤカメラ等の撮像装置で上方から撮像して、図６にＰ１で示す撮像画像をＲＡＭ等のメモリに読み込む撮像ステップを実施する。図６に示す撮像画像Ｐ１では、中凹形状の一端１８ａを有する検出用溝１８が示されている。

次いで、ステップＳ１４で撮像画像Ｐ１に示された検出用溝１８の端部１８ａの形状から切削ブレード２の先端形状を検出する。この場合、ブレード２の切り込み深さに応じて、検出用溝１８の形状は実際のブレード形状に対して引き伸ばされるため、撮像画像Ｐ１に画像処理を行い、検出用溝１８の形状を実際のブレード形状に変換することが望ましい。

図８（Ａ）を参照すると、ステップＳ１２の検出用溝形成ステップの第２実施形態が示されている。この実施形態では、スピンドル２２の先端に装着された切削ブレード２を回転させつつチャックテーブル１６に吸引保持されたウエーハ４に対して矢印Ｚで示す垂直方向に降下させ、切削ブレード２がウエーハ４の表面に切り込むことで検出用溝２４を形成する。

図８（Ｂ）にこのように形成した検出用溝２４の撮像画像Ｐ２が示されている。このように、切削ブレード２でウエーハ４を上方から切り込むことにより検出用溝２４を形成する場合には、検出用溝２４の両端２４ａ，２４ｂに切削ブレード２の先端断面形状が転写される。

再び図２のフローチャートを参照すると、ステップＳ１４で撮像画像から切削ブレードの先端形状を検出後、ステップＳ１５に進んで検出ステップで検出された切削ブレードの先端形状と、記憶ステップで記憶された正常に磨耗した切削ブレードの先端形状とを比較し、切削ブレードの交換の要否を判別する。

この判別ステップでは、例えば両画像によるパターンマッチングにより、正常に磨耗した切削ブレードの先端形状と検出ステップで検出された切削ブレードの先端形状とを比較し、パターンが予め定めた類似度の閾値よりも非類似であれば、切削ブレードの交換要と判別する。

２ 切削ブレード
４ 半導体ウエーハ
６ デバイス
１２ 外周余剰領域
１４ 切削溝
１６ チャックテーブル
１８，２０，２４ 検出用溝

Claims (3)

1. 回転しつつ被加工物に切り込むことで被加工物を切削する円盤状の切削ブレードの先端形状を検出する切削ブレード先端形状検出方法であって、
   切削ブレードで被加工物の一部を切削して、少なくとも一端が行き止まりの検出用溝を形成する検出用溝形成ステップと、
   該検出用溝の前記一端を撮像手段で撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、
   該撮像画像から該切削ブレードの先端形状を検出する検出ステップと、
   正常に磨耗した状態の切削ブレードの先端形状を記憶手段で記憶する記憶ステップと、
   前記検出ステップで検出された切削ブレードの先端形状と、該記憶ステップで記憶された切削ブレードの先端形状とを比較して切削ブレードの交換の要否を判別する判別ステップと、
   を備えたことを特徴とする切削ブレード先端形状検出方法。
2. 前記検出用溝は、所定の高さに位置づけられた前記切削ブレードに対して被加工物を相対的に水平方向に移動させることで、該切削ブレードが被加工物の外周から切り込むことで形成される請求項１記載の切削ブレード先端形状検出方法。
3. 前記検出用溝は、前記切削ブレードと被加工物とを垂直方向において互いに近づく方向に相対的に移動させることで、該切削ブレードが被加工物の被加工面に切り込むことで形成される請求項１又は２に記載の切削ブレード先端形状検出方法。

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