JP5757831B2 - 切削ブレード先端形状検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削する円板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、所謂側面痩せ等の偏磨耗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先端が先細る図１（Ｃ）に示す先細りと呼ばれる形状や、切削ブレードの表裏面のうち一方面が多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等がある。

偏磨耗が発生する原因は種々考えられるが、例えば、切削ブレードの先端（径方向）の消耗が進まず、その結果先端の角部及び側面が発生する切削屑に研磨されるようにして先に磨耗してしまうことが原因としてあげられる。そうなると、形成される溝の幅が溝の上方と下方で異なってしまうため、切削して形成されたチップの側面壁には斜めの角度がついてしまう。

こうした斜め切りチップの角部は鋭角に形成されているため、小さな衝撃が加わるだけで簡単に欠けてしまう。よって、チップのハンドリング中に問題が発生することが多く、チップの形状変化を発生させないために、切削ブレードの先端形状が変化する前に切削ブレードの交換をすることが必要となる。

そこで、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たり（例えば、特開２００７−２９６６０４号公報参照）、或いは撮像手段の真下に溝を位置付けて、撮像手段の焦点位置を上下方向に移動させることで任意の切り込み深さの溝幅を検出（例えば、特開２００８−１６６５４６号公報参照）することにより、その先端形状を検出する方法が提案されている。

特開２００７−２９６６０４号公報 特開２００８−１６６５４６号公報

ところが、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。

また、特許文献２に記載されているような撮像手段の焦点位置を上下方向に移動させることで任意の切り込み深さの溝幅を検出する方法では、実際に作成される非常に細い溝の連続する側面の一転に焦点を合わせるという現実では非常に困難な画像認識技術が必要であ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、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する円板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、切り込み深さを複数回変化させて被加工物を切削し、深さの異なる複数の溝を形成する溝形成ステップと、該複数の溝をそれぞれ撮像手段の直下に位置付けて該複数の溝を撮像し、各溝の溝幅を測定する溝幅測定ステップと、該複数の溝の切り込み深さ及び該溝幅測定ステップで測定した該各溝幅に基づいて、該切削ブレードの先端形状を算出する形状算出ステップと、を具備し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。

好ましくは、切削ブレード先端形状検出方法は、前記複数の溝の切り込み深さ毎に許容可能な溝幅許容範囲を設定し、該溝幅許容範囲を記憶手段で記憶する溝幅記憶ステップと、前記溝幅測定ステップで測定した前記溝幅と該溝幅記憶ステップで設定された該溝幅許容範囲とを比較して、該切削ブレードの交換の要否を判別する溝幅判別ステップと、を更に具備している。

好ましくは、切削ブレード先端形状検出方法は、前記複数の溝の切り込み深さ毎に前記撮像手段の基準線に対して許容可能な溝幅の片寄り許容範囲を設定し、該片寄り許容範囲を記憶手段で記憶する片寄り記憶ステップと、前記溝幅測定ステップで測定した溝幅の片寄りを該片寄り記憶ステップで設定された該片寄り許容範囲とを比較して、前記切削ブレードの交換の要否を判別する片寄り溝幅判別ステップと、を更に具備している。

本発明の切削ブレード先端形状検出方法では、複数の異なる切り込み深さで検査用に溝を形成し、溝幅を画像認識で測定し、各溝幅から溝形状即ち切削ブレードの先端形状を算出するため、新たに検査片を回転させる等の機構を必要とせず、画像認識もダイシング装置でよく用いられている溝幅自動測定技術を転用することができるため、複雑な機構を必要とせずに実現性のある切削ブレード先端形状検出方法を提供することができる。

また、既存の技術であるチャックテーブル近傍にドレス用チャックテーブルを備えた装置を用いれば、溝幅の検出が容易なドレスボードを用いて溝幅検出を専門に実施できることから、製品となる被加工物の溝の画像認識の難易度を気にせずに溝形状の検出が可能となる。

更には、偏磨耗が発生していない切削ブレードが切削する溝の中心となる撮像手段中に設定した基準線を手がかりに溝の片寄りも検出できるため、切削ブレードの片面のみの偏磨耗（痩せ）も検出可能となるという効果を奏する。

切削ブレードの各種先端断面形状を示す図である。 切削装置の斜視図である。 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。 溝形成ステップを示す一部断面側面図である。 撮像ステップを示す一部断面側面図である。 溝幅測定ステップを示す説明図である。 形状算出ステップを示す断面図である。 図８（Ａ）は溝幅判別ステップを説明する断面図、図８（Ｂ）は片寄り溝幅判別ステップを説明する断面図である。 図８（Ｂ）に示す偏磨耗した切削ブレードによる溝を撮像した画像の説明図である。

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、本発明の切削ブレード先端形状検出方法を実施するのに適した切削装置２の斜視図が示されている。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ６が設けられている。

図３に示すように、ダイシング対象の半導体ウエーハ１１の表面においては、複数のストリート（分割予定ライン）１３が直交して形成されており、交差するストリート１３によって区画された各領域にデバイス１５がウエーハ１１上に形成されている。

半導体ウエーハ１１はその表面１１ａに、多数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を有している。このように構成されたウエーハ１１は、切削加工に際して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の外周部が環状フレームＦに貼着される。

これにより、ウエーハ１１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２に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハ１１を搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入機構１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入機構１０との間には、搬出入対象のウエーハ１１が一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハ１１を一定の位置に位置合わせする位置合わせ機構１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハ１１と一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送機構１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハ１１は、搬送機構１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、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、ウエーハ１１の切削すべきストリートを検出するアライメントユニット２０が配設されている。

アライメントユニット２０は、ウエーハ１１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ストリート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。

アライメントユニット２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハ１１に対して切削加工を施す切削手段（切削ユニット）２４が配設されている。切削ユニット２４はアライメントユニット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、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像ユニット２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

２５は切削が終了したウエーハ１１を洗浄装置２７まで搬送する搬送機構であり、洗浄装置２７では、ウエーハ１１を洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハ１１を乾燥する。

チャックテーブル１８に隣接して、ドレスボードを吸引保持するドレステーブル３０が配設されている。ドレステーブル３０にドレスボードを装着することにより、切削ブレード２８の使用前や使用途中、任意のタイミングで切削ブレード２８のドレッシング作業を行うことができる。

このような切削装置２では、切削加工に際して、事前に切削装置２に搭載された撮像ユニット２２のカメラの基準線と切削ブレード２８の中心線を合わせる作業（ヘアライン合わせ）を実施する。

このヘアライン合わせ作業は、具体的には一度切削ブレード２８にてウエーハ１１の上面に切削溝を形成し、その切削溝を撮像して画像処理を行って切削溝の中心を検出し、この溝の中心位置とカメラの基準線位置とのずれ量を算出し、このずれ量を座標位置に加減することにより、切削溝の中心位置とカメラの基準線位置とを合致させた原点位置を切削装置のコントローラに記憶させることで行っている。

本発明の切削ブレード先端形状検出方法では、まず切り込み深さを複数回変化させてウエーハ１１を切削し、深さの異なる複数の溝を形成する溝形成ステップを実施する。この溝形成ステップでは、図４（Ａ）に示すように、切削ブレード２８でウエーハ１１に第１の深さ切り込んで第１切削溝２１ａを形成し、次いで図４（Ｂ）に示すように、第１の深さより浅い第２の深さ切り込んで第２切削溝２１ｂを形成し、更に図４（Ｃ）に示すように、第２の深さより浅い第３の深さ切り込んで第３切削溝２１ｃを形成する。

そして、第１乃至第３切削溝２１ａ〜２１ｃ形成時の切削ブレード２８の最下端の高さ位置（Ｚ方向位置）の座標を切削装置２のコントローラ３２の記憶部３８に記憶する。

第１乃至第３切削溝２１ａ〜２１ｃの形成は、例えば半導体ウエーハ１１の未加工部分のストリート１３をハーフカットすることにより実施する。或いは、半導体ウエーハ１１の外周余剰領域１９をハーフカットすることにより実施してもよい。

尚、本実施形態では深さの深い第１切削溝２１ａから順々に深さの浅い第２切削溝２１ｂ、より浅い第３切削溝２１ｃを形成しているが、この順序は逆にしてもよいし、ランダムに溝の深さを変化させるようにしてもよい。

また、切削溝の本数は３本に限定されるものではなく、深さの異なる２本以上の切削溝を形成すれば良い。深さの異なる切削溝の本数が多いほど、切削ブレード２８の先端形状の検出の精度を上げることができる。

溝形成ステップ実施後、各切削溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃを撮像する撮像ステップを実施する。この撮像ステップでは、図５に示すように、撮像ユニット２２をＹ方向に移動して第１切削溝２１ａを撮像ユニット２２の直下に位置付けて第１切削溝２１ａを撮像する。

次いで、撮像ユニット２２をＹ方向に移動して第２切削溝２１ｂを撮像ユニット２２の直下に位置付けて第２切削溝２１ｂを撮像する。更に、撮像ユニット２２をＹ方向に移動して第３切削溝２１ｃを撮像ユニット２２の直下に位置付けて第３切削溝２１ｃを撮像する。

図６を参照すると、第１切削溝２１ａを撮像した撮像ユニット２２の撮像画像４２が示されている。この撮像画像では、第１切削溝２１ａの中心は撮像ユニット２２のカメラの基準線４２ａに一致しており、２３は第１切削溝２１ａの縁である。また、符号２５はチッピングを示している。

この撮像画像４２をコントローラ３２の画像処理部３４で画像処理して、第１切削溝２１ａの溝幅Ｗ１を容易に検出することができる。同様に、第２切削溝２１ｂ、及び第３切削溝２１ｃを撮像した撮像画像を画像処理部３４で画像処理して、第２切削溝２１ｂ及び第３切削溝２３ｃの溝幅も容易に検出することができる。検出した溝幅は記憶部３８に記憶する。

溝幅測定ステップ実施後、複数の溝２１ａ〜２１ｃの切り込み深さ及び溝幅測定ステップで測定した各溝幅に基づいて、切削ブレード２８の先端形状をコントローラ３２の形状算出部３６で算出する。

この形状算出ステップを、図７を参照して説明する。記憶部３８に記憶されている第１切削溝２１ａの切り込み深さ（切削ブレード２８の最下端の高さ位置）及び溝幅測定ステップで測定した第１切削溝２１ｃの溝幅Ｗ１に基づいて、図７（Ｂ）における切削ブレード２８の２８ａ部分の幅をＷ１と算出することができる。

更に、第２切削溝２１ｂの切り込み深さ及び溝幅測定ステップで測定した溝幅に基づいて、切削ブレード２８の２８ｂ部分の幅を算出することができ、第３切削溝２１ｃの切り込み深さ及び溝幅測定ステップで測定した溝幅に基づいて、切削ブレード２８の２８ｃ部分の幅を算出することができる。形状算出部３６では、このようにして算出した３点２８ａ〜２８ｃの幅に基づいて、補間法により切削ブレード２８の先端形状を検出することができる。

次に、図８（Ａ）を参照して、先端先細り形状の切削ブレード２８ａの先端形状検出方法について説明する。図７（Ａ）と同様に、切り込み深さの異なる３つの切削溝を形成したものとする。これらの切削溝を撮像ユニット２２で撮像して、撮像画像を画像処理部３４で画像処理することにより、それぞれの切削溝の溝幅を検出する。

切り込み深さの一番深い切削溝の溝幅は切削ブレード２８Ａの２８ａ部分の幅に相当し、切り込み深さが中間の切削溝の溝幅は２８ｂ部分の切削ブレードの幅に相当し、切り込み深さが一番浅い切削溝の溝幅は２８ｃ部分の切削ブレードの幅に相当する。よって、形状算出部３６でこれら３点２８ａ〜２８ｃの切削ブレードの幅に基づいて、補間法により切削ブレード２８Ａの先端形状を検出する。

本実施形態では、複数の溝の切り込み深さ毎に許容可能な溝幅許容範囲を設定し、この溝幅許容範囲をコントローラ３２の記憶部３８で記憶する。そして、溝幅測定ステップで測定した溝幅と記憶部３８に記憶している溝幅許容範囲とを比較して、判別部４０で切削ブレード２８Ａの交換の要否を判別する。

即ち、切削ブレード２８Ａの先細り形状が溝幅許容範囲を超えて先細りとなっていると判別部４０で判別したならば、切削ブレード２８Ａの交換が必要と判別し、例えば表示モニタ６上に切削ブレードの交換を促す表示をする。

次に、図８（Ｂ）及び図９を参照して、切削ブレード２８Ｂの片寄り溝幅判別ステップについて説明する。図７（Ａ）と同様に、切削ブレード２８Ｂで切り込み深さを替えて３つの切削溝を形成し、撮像ユニット２２でこれらの切削溝を撮像して撮像画像を画像処理部３４で画像処理することによりそれぞれの切削溝の溝幅を検出する。

図９を参照すると、切り込み深さが中間の深さである第２切削溝２１ｂの撮像画像４２が示されている。４２ａは撮像ユニット２２のカメラの基準線であり、２３は切削溝２１ｂの縁を示している。Ｄ１及びＤ２は基準線４２ａから縁２３までの距離であり、Ｄ３は片磨耗する前の縁２３までの距離であり、Ｄ１に等しい。

図９の撮像画像から、切削ブレード２８Ｂが片磨耗していると検出することができ、距離Ｄ１及びＤ２より図８（Ｂ）に示した２８ｂ部分の切削ブレード２８Ｂの形状を検出することができる。

２８ａ及び２８ｃ部分の切削ブレード２８Ｂの形状も同様に検出することができ、これら３点２８ａ〜２８ｃの形状に基づいて形状算出部３６で補間法により切削ブレード２８Ｂの先端形状を検出することができる。

本実施形態では、複数の溝の切り込み深さ毎に撮像ユニット２２の基準線４２ａに対して許容可能な溝幅の片寄り許容範囲を設定し、この片寄り許容範囲をコントローラ３２の記憶部３８に記憶させておく。そして、溝幅測定ステップで測定した溝幅の片寄りを記憶部３８で記憶している片寄り許容範囲とを比較して、判別部４０で切削ブレードの交換の要否を判別する。

即ち、切削ブレード２８Ｂの片磨耗の程度が、記憶部３８に記憶されている片寄り許容範囲を超えた場合には、切削ブレード２８Ｂの交換が必要と判別し、例えば表示モニタ６上に切削ブレードの交換の必要性を表示する。

上述した実施形態では、ウエーハ１１上に深さの異なる複数の溝２１ａ〜２１ｃを形成しているが、切削装置２はドレスボードを吸引保持するドレステーブル３０を具備しているので、ドレステーブル３０にドレスボードを装着し、ドレスボードに切れ込み深さの異なる複数の溝を形成し、画像処理により溝幅を検出するようにしてもよい。ドレスボードに形成された切削溝の溝幅は画像処理により検出が容易である。

また、図８（Ｂ）及び図９を参照して説明した片寄り溝幅判別ステップでは、溝の中心から縁までの距離を予め規定して、それを基準に切削ブレードの交換の要否を判別するようにしてもよい。

１１ 半導体ウエーハ
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ デバイス
１８ チャックテーブル
２１ａ〜２１ｃ 切削溝
２２ 撮像ユニット
２８，２８Ａ，２８Ｂ 切削ブレード
３２ コントローラ
３４ 画像処理部
３６ 形状算出部
３８ 記憶部
４０ 判別部
４２ 撮像画像
４２ａ 基準線

Claims (3)

1. チャックテーブルに保持された被加工物を切削する円板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、
   切り込み深さを複数回変化させて被加工物を切削し、深さの異なる複数の溝を形成する溝形成ステップと、
   該複数の溝をそれぞれ撮像手段の直下に位置付けて該複数の溝を撮像し、各溝の溝幅を測定する溝幅測定ステップと、
   該複数の溝の切り込み深さ及び該溝幅測定ステップで測定した該各溝幅に基づいて、該切削ブレードの先端形状を算出する形状算出ステップと、
   を具備したことを特徴とする切削ブレード先端形状検出方法。
2. 前記複数の溝の切り込み深さ毎に許容可能な溝幅許容範囲を設定し、該溝幅許容範囲を記憶手段で記憶する溝幅記憶ステップと、
   前記溝幅測定ステップで測定した前記溝幅と該溝幅記憶ステップで設定された該溝幅許容範囲とを比較して、該切削ブレードの交換の要否を判別する溝幅判別ステップと、
   を更に具備したことを特徴とする請求項１記載の切削ブレード先端形状検出方法。
3. 前記複数の溝の切り込み深さ毎に前記撮像手段の基準線に対して許容可能な溝幅の片寄り許容範囲を設定し、該片寄り許容範囲を記憶手段で記憶する片寄り記憶ステップと、
   前記溝幅測定ステップで測定した溝幅の片寄りを該片寄り記憶ステップで設定された該片寄り許容範囲とを比較して、前記切削ブレードの交換の要否を判別する片寄り溝幅判別ステップと、
   を更に具備したことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の切削ブレード先端形状検出方法。

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