JP5717575B2 - 切削ブレードの外径サイズ検出方法 - Google Patents

Description

本発明は複数の切削ブレードを装着した切削ユニットを有する切削装置において各切削ブレードの外径サイズを検出する切削ブレードの外径サイズ検出方法に関する。

従来、１つのスピンドルに複数の切削ブレードが並設されたマルチブレードを備え、マルチブレードを高速回転させることで複数列の切削加工を行う構成とする切削装置が知られている。マルチブレードを構成する各切削ブレードの外径サイズ（直径）にはばらつきがある上、切削によって摩耗する量も個々の切削ブレード毎に異なる。

切削加工を実行する際には、マルチブレードを被加工物に対して好適な高さに位置決めする必要がある。マルチブレードを好適な高さに位置決めするためには各切削ブレードの先端位置を検出する必要があり、各切削ブレードの先端位置を検出するためにセットアップを行う（特許文献１）。

このセットアップを行うために、特許文献１では、発光部と受光部を対向配置してなる支持部を基台に回動可能に設けたセンサ手段を用い、センサ手段によってマルチブレードを構成する複数の切削ブレードの刃先位置を個別に測定可能とする技術を開示している。

特開２００５−０２８４７９号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、発光部と受光部を備えるセンサ手段が必要となるため、装置構成が複雑となってしまう。加えて、センサ手段によって、複数の切削ブレードの刃先位置を個別に測定するものであることから、測定回数が必然的に多くなり、作業が煩雑となるとともに、作業時間が長くなってしまう。

本発明は、マルチブレードを備える切削装置において、装置構成を複雑とすることなく、短時間でマルチブレードのＺ軸方向の位置決めを可能とするために、マルチブレードを構成する各切削ブレードの外径サイズを容易に検出するための新規な技術を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によると、スピンドルとスピンドルの軸心方向に並んで装着された複数の切削ブレードとを含む切削手段を少なくとも備えた切削装置において、複数の切削ブレードの外径サイズをそれぞれ検出する切削ブレードの外径サイズ検出方法であって、外径サイズ検出用被加工物の上方から切削手段を下降させて所定高さに位置付けることで外径サイズ検出用被加工物に複数の切削ブレードを切り込ませ、外径サイズ検出用被加工物に複数の切削痕を形成する切削痕形成ステップと、切削痕形成ステップを実施した後、複数の切削痕を撮像して各切削痕の長さを検出する長さ検出ステップと、長さ検出ステップを実施した後、長さ検出ステップで検出した各切削痕の長さとスピンドルの軸心高さ位置から外径サイズ検出用被加工物の上面高さ位置までの距離とから各切削ブレードの外径サイズをそれぞれ算出する外径サイズ算出ステップと、を備えたことを特徴とする切削ブレードの外径サイズ検出方法が提供される。

請求項２に記載の発明によると、外径サイズ検出用被加工物は、複数の交差する分割予定ラインで区画された複数のチップ領域を有し、切削痕形成ステップでは、チップ領域とは異なる領域に切削ブレードが切り込み、複数の切削痕を形成する、切削ブレードの外径サイズ検出方法が提供される。

請求項３に記載の発明によると、外径サイズ算出ステップで算出された各切削ブレードの外径サイズの差が所定値を超えるか否かを判定する判定ステップをさらに備える、切削ブレードの外径サイズ検出方法が提供される。

本発明によると、マルチブレードを備える切削装置において、装置構成を複雑とすることなく、複数の切削ブレードの外径サイズを同時に検出することができ、短時間でマルチブレードのＺ軸方向の位置決めが可能となる。

切削装置の外観について示す斜視図である。 フレームと一体化されたウェーハを示す斜視図である。 マルチブレードの構成について示す側面図である。 切削加工について説明する側面図である。 切削痕形成ステップについて説明する側面図である。 切削痕が形成された外径サイズ検出用被加工物の平面図である。 外径サイズ算出ステップについて説明する側面図である。 マルチブレードのＺ軸方向の位置決めの一例について説明する側面図である。 被加工物が外径サイズ検出用被加工物の機能を兼ね備える実施形態について説明する図である。

以下に、本発明の一実施形態について説明する。まず、本実施形態にかかる切削装置２と、切削装置２において加工される被加工物の例について、図１及び図２を用いて説明する。

図１に示される切削装置２においては、例えば、図２に示されるウェーハＷについて切削加工が施される。加工対象の半導体ウェーハＷの表面においては、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ラインＳ２とが直交されて形成されており、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ライン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。

ウェーハ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の外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウェーハ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に示したウェーハカセット８中にウェーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウェーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置され、ウェーハＷは、自動的にチャックテーブル１８上へと搬送される。

チャックテーブル１８は、図１に示すように、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、ウェーハＷの切削すべき分割予定ラインを検出するアライメント機構２０が配設されている。

アライメント機構２０は、ウェーハＷの表面を撮像する撮像ユニット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処理によって切削すべき分割予定ラインを検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。

アライメント機構２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウェーハＷに対して切削加工を施す切削ユニット２４が配設されている。切削ユニット２４はアライメント機構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。

切削ユニット２４は、図３に示すように、回転可能なスピンドル２６の軸心方向に、複数の切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇを並べて装着してなるマルチブレード２５を有する構成としており、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。

マルチブレード２５の相隣接する切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの間には、例えば略円筒形状の部材にて構成されるスペーサ２９Ａ〜２９Ｆが配設されており、このスペーサ２９Ａ〜２９Ｆの幅によって、隣り合う切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの間隔が分割予定ラインの間隔（ストリートピッチ）と一致するように設定される。

スピンドル２６は図示せぬ電動モータにて高速回転されることで、スピンドル２６に装着された切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇが高速回転される。切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇは、例えば、略リング形状を有する極薄の切削砥石で構成され、各切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇが略平行に並ぶようにスピンドル２６に装着される。

スピンドル２６には、切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇ、及び、スペーサ２９Ａ〜２９Ｆを並べてなる仕組みを両側から挟みこむように固定するためのフランジ２６ａ，２６ｂが設けられている。このフランジ２６ａ，２６ｂにより切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇ、及び、スペーサ２９Ａ〜２９Ｆがスピンドル２６と一体化される。

このように構成された切削装置２において、ウェーハＷは、チャックテーブル１８により吸引保持され、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウェーハＷは撮像ユニット２２の直下に位置づけられる。

ここで、アライメント機構２０が切削すべき分割予定ラインを自動検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像（キーパターン）は、切削前に予め取得され切削装置２のコントローラ（制御装置）に記憶されており、チャックテーブル１８により吸引保持されたウェーハＷの分割予定ラインに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像ユニット２２により撮像されて取得された画像とのパターンマッチングがアライメント機構２０にて自動的に行なわれる。

このパターンマッチングをＸ軸方向に離れた２点で行ない、２点を結んだ直線がＸ軸方向に平行となるようにチャックテーブル１８を回転する。次いで、キーパターンのＹ軸方向の位置と、いずれかひとつの切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの位置を合わせるように切削ユニット２４をＹ軸方向に移動させ、その後、キーパターンと分割予定ラインの中心線との距離分だけ切削ユニット２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとする各分割予定ラインと各切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇとの位置合わせが行なわれる。

位置合わせが行われた状態において、図４に示すように、高速回転するマルチブレード２５を所定の位置に下降させてから、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させると、位置合わせされた複数の分割予定ラインＳ１について、所定の切削加工が同時になされる。

分割予定ラインＳ１において切削加工を行った後、更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから上記と同様の切削加工を行うことで、位置合わせされた複数の分割予定ラインＳ２について、所定の切削加工が同時になされる。

ところで、スピンドル２６に設けられる切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズ（直径）にはばらつきがある上、切削によって摩耗する量も個々の切削ブレード毎に異なるため、ブレードによって過度に切り込んだり、切り込みが不十分でアンカット領域を形成したりしないためにも、マルチブレードを被加工物に対して好適な高さに位置決めする必要がある。マルチブレードを被加工物に対して好適な高さに位置決めするには、各ブレードの先端位置を検出する必要がある。

以下に説明する本実施例では、スピンドル２６とスピンドル２６の軸心方向に並んで装着された複数の切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇとを含む切削ユニット２４とを少なくとも備えた切削装置２において複数の切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズをそれぞれ検出する切削ブレードの外径サイズ検出方法において、装置構成を複雑とすることなく、複数の切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズを同時に検出し、短時間でマルチブレードのＺ軸方向の位置決めを可能とする。

まず、図５に示すように、外径サイズ検出用被加工物５１の上方から切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇを回転させつつ切削ユニット２４を下降させて所定高さに位置付けることで外径サイズ検出用被加工物５１に複数の切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇを切り込ませ、図６に示すように、外径サイズ検出用被加工物５１に複数の切削痕５２Ａ〜５２Ｇを形成する切削痕形成ステップが実施される。

具体的には、本実施形態の外径サイズ検出用被加工物５１は、スピンドル２６の軸方向を長手方向とする板状部材にて構成され、図１に示されるように、切削装置２のチャックテーブル１８の横に配置される。外径サイズ検出用被加工物５１は、Ｘ軸方向に往復動可能に構成されるテーブル５５上に配置され、撮像ユニット２２、及び、切削ユニット２４の下方に移動され得るようになっている。

そして、切削痕５２Ａ〜５２Ｇを形成する際には、まず、切削ユニット２４の下方の位置に外径サイズ検出用被加工物５１を移動させた状態とする。次に、切削ユニット２４を下降させて所定高さに位置付けることで、外径サイズ検出用被加工物５１の表面５１ａに対し、各切削痕５２Ａ〜５２Ｇを切り込ませる。

ここで、切削ユニット２４を加工させた際の「所定高さ」は、図６に示すように、「後の長さ検出ステップにおいて長さＤａ〜Ｄｇが十分に検出可能となるように切削痕５２Ａ〜５２Ｇを形成させる高さ」であって、且つ「外径サイズ検出用被加工物５１を完全切断して切削ブレードの先端がテーブル５５の上面に切り込まない高さ」である。このため、例えば、「所定高さ」は、未使用の切削ブレードの半径と同等の長さの長さＤａ〜Ｄｇが形成され得る高さとすることができる。

加えて、外径サイズ検出用被加工物５１の厚みにはばらつきが生じることが懸念されるため、「所定高さ」に切削ユニット２４を位置づけた場合でも、切削痕５２Ａ〜５２Ｇの長さにばらつき生じることが懸念される。

このため、外径サイズ検出用被加工物５１の上面高さ位置を、例えば、図示せぬ背圧センサ等の非接触式高さ位置検出器や、接触式高さ位置検出器にて検出し、外径サイズ検出用被加工物５１の上面高さ位置からスピンドル２６の軸心高さ位置までの相対距離が規定値になるように、スピンドル２６のＺ軸方向位置をセットした上で、切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇによる切削痕５２Ａ〜５２Ｇの形成をすることが好ましい。

切削痕形成ステップを実施した後、複数の切削痕５２Ａ〜５２Ｇを撮像して各切削痕５２Ａ〜５２Ｇの長さを検出する長さ検出ステップが実施される。

具体的には、まず、テーブル５５を移動させ外径サイズ検出用被加工物５１を撮像ユニット２２の下方に配置させる。次に、撮像ユニット２２にて外径サイズ検出用被加工物５１の表面５１ａが撮像される。そして、切削装置２のコントローラは撮像された各切削痕５２Ａ〜５２Ｇの長さＤａ〜Ｄｇを演算により求め、記憶する。

長さ検出ステップが実施を実施した後、図７に示されるように、長さ検出ステップで検出した切削痕５２Ａの長さＤａとスピンドル２６の軸心高さ位置Ｈ１から外径サイズ検出用被加工物５１の上面高さ位置Ｈ２までの距離Ｚ１とから切削ブレード２８Ａの外径サイズを算出する外径サイズ算出ステップが実施される。

具体的には、切削装置２のコントローラは、スピンドル２６の軸心高さ位置Ｈ１を、スピンドル２６の軸心のＺ軸座標位置情報に基づいて取得する。また、切削装置２のコントローラは、外径サイズ検出用被加工物５１の上面高さ位置Ｈ２を、例えば、図示せぬ背圧センサ等の非接触式高さ位置検出器や、接触式高さ位置検出器にて検出したものを取得する。そして、切削装置２のコントローラは、軸心高さ位置Ｈ１と上面高さ位置Ｈ２の間の距離Ｚ１を演算により求める。加えて、切削装置２のコントローラは、長さ検出ステップにおいて記憶された切削ブレード２８Ａの切削痕５２Ａの長さＤａを取得する。

次に、切削装置２のコントローラは、次の計算式により、切削ブレード２８Ａの外径サイズ２ｒａを算出する。なお、切削ブレード２８Ａの半径長さｒａを二倍にしたものが外径サイズ２ｒａとなるものである。
ｒａ^２＝（１／２×Ｄａ）^２＋Ｚ１^２ ・・・・・・・・・（式１）
２ｒａ＝２（１／４×Ｄａ^２＋Ｚ１^２）^１／２ ・・・・・・（式２）

以上のようにして、切削ブレード２８Ａについての外形サイズ２ｒａを算出することができ、同様に、他の切削ブレード２８Ｂ〜２８Ｇについても、各切削痕５２Ｂ〜５２Ｇについて検出された切削痕５２Ｂ〜５２Ｇの長さＤｂ〜Ｄｇに基づいて、外形サイズ２ｒｂ〜２ｒｇが算出され、すべての切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇが記憶される状態とする。

以上の説明から明らかなように、外径サイズ検出用被加工物５１について一度だけ切削痕５２Ａ〜５２Ｇを形成し、その後は、撮像、演算により各切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇを検出することができるため、マルチブレードを備える切削装置において、装置構成を複雑とすることなく、短時間で各切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇを検出することが可能となる。

そして、検出された各切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの各外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇをもとに、ウェーハＷなどの被加工物に対して好適な高さにスピンドル２６の軸心高さ位置Ｈ１（図７参照）を調整する。

例えば、検出された外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇのうち、最小の外径サイズを有する切削ブレードが被加工物を完全に切断するように、切削ユニット２４のＺ軸方向位置を設定するものである。具体的には、仮に図７に示される厚さＺ２の外径サイズ検出用被加工物５１を被加工物として完全に切断する場合で想定すると、次式のように、軸心高さ位置Ｈ１と上面高さ位置Ｈ２の間の距離Ｚ１と、外径サイズ検出用被加工物５１の厚み寸法Ｚ２の合計寸法Ｚ３が、半径ｒａよりも小さくなるように、スピンドル２６の軸心高さ位置Ｈ１を設定する。
Ｚ３＜ｒａ ・・・・（式３）

上述の外径サイズ算出ステップに加え、外径サイズ算出ステップで算出された各切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇの差が所定値を超えるか否かを判定する判定ステップ実施してもよい。

具体的には、検出された外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇのうち、例えば、図８の例のように、もっとも大きい外径サイズ２ｒａと、もっとも小さい外径サイズ２ｒｂを抽出し、両者の差分Ｍを算出し、この差分Ｍが所定値よりも大きい場合には、もっとも大きい外径サイズを呈する切削ブレードを交換する、或いは、もっとも小さい外径サイズを呈する切削ブレードを交換する、という判断を行うものである。この所定値は、例えば、切削ブレード２８Ａについて許容される最大深さＮをもとに設定することができる。仮に差分Ｍが最大深さＮよりも大きい場合には、もっとも小さい外径サイズ２ｒｂの切削ブレード２８Ｂは加工面Ｋに到達できないことになる。

さらに、外径サイズ算出ステップを実施した後においても、検出した各切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇを、例えば、第一の外径サイズ情報として記憶しておくとともに、後に外径サイズ算出ステップをした際に検出される外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇを、第二の外径サイズ情報とし、この第二の外径サイズ情報と第一の外径サイズ情報と寸法差を算出することで、各切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの摩耗量を算出することができる。

そして、この摩耗量を元にして切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの交換スケジュールを設定することが可能となる。

以上の実施形態では、図１に示すように、被加工物となるウェーハＷとは別に、外径サイズ検出用被加工物５１を用いて切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇの外径サイズ２ｒａ〜２ｒｇを求めることとしたが、このほかにも、例えば、図９に示すように、切削装置２の加工対象となる被加工物を外径サイズ検出用被加工物５４とし、この外径サイズ検出用被加工物５４に切削痕５３Ａ〜５３Ｇを形成することとしてもよい。

即ち、外径サイズ検出用被加工物５４は、複数の交差する分割予定ラインＳ１，Ｓ２で区画された複数のチップ領域（デバイスＤ）を有し、切削痕形成ステップでは、チップ領域とは異なる領域に切削ブレード２８Ａ〜２８Ｇが切り込み、複数の切削痕５２Ａ〜５２Ｇを形成するものである。

この実施形態によれば、図１に示される実施形態のように別途外径サイズ検出用被加工物５１を設けずに、通常の切削加工の対象となる被加工物（外径サイズ検出用被加工物５４）を利用して、マルチブレードに設けられる各切削ブレードの外径サイズを測定することができる。つまりは、被加工物が外径サイズ検出用被加工物の機能を兼ね備えることとするものである。

この場合、チップ領域（デバイスＤ）を避けるように切削痕５２Ａ〜５２Ｇを形成すればよく、例えば、図９のように分割予定ラインＳ１を利用して切削痕５２Ａ〜５２Ｇを形成するほか、チップ領域が形成されない外周余剰領域１７に切削痕を形成することとしてもよい。

２４ 切削ユニット
２５ マルチブレード２５
２６ スピンドル
２６ａ フランジ
２８Ａ 切削ブレード
５１ 外径サイズ検出用被加工物
５２Ａ 切削痕

Claims (3)

1. スピンドルと該スピンドルの軸心方向に並んで装着された複数の切削ブレードとを含む切削手段を少なくとも備えた切削装置において、複数の切削ブレードの外径サイズをそれぞれ検出する切削ブレードの外径サイズ検出方法であって、
   外径サイズ検出用被加工物の上方から該切削手段を下降させて所定高さに位置付けることで該外径サイズ検出用被加工物に複数の該切削ブレードを切り込ませ、該外径サイズ検出用被加工物に複数の切削痕を形成する切削痕形成ステップと、
   該切削痕形成ステップを実施した後、複数の該切削痕を撮像して該各切削痕の長さを検出する長さ検出ステップと、
   該長さ検出ステップを実施した後、該長さ検出ステップで検出した該各切削痕の長さと該スピンドルの軸心高さ位置から該外径サイズ検出用被加工物の上面高さ位置までの距離とから該各切削ブレードの外径サイズをそれぞれ算出する外径サイズ算出ステップと、
   を備えたことを特徴とする切削ブレードの外径サイズ検出方法。
2. 前記外径サイズ検出用被加工物は、複数の交差する分割予定ラインで区画された複数のチップ領域を有し、
   前記切削痕形成ステップでは、該チップ領域とは異なる領域に前記切削ブレードが切り込み、複数の前記切削痕を形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の切削ブレードの外径サイズ検出方法。
3. 前記外径サイズ算出ステップで算出された前記各切削ブレードの外径サイズの差が所定値を超えるか否かを判定する判定ステップをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切削ブレードの外径サイズ検出方法。

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