JP6189689B2

JP6189689B2 - 切削装置

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Publication number: JP6189689B2
Application number: JP2013195195A
Authority: JP
Inventors: 北野　孝之; 孝之北野
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: JP2015061020A

Description

本発明は、回転する切削ブレードによって板状ワークに切削ラインを切削する切削装置に関する。

半導体ウエーハ等の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チャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハの切削予定ラインを切削する切削ブレードを回転可能に支持した切削手段とを具備しており、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（特許文献１参照）。

切削手段は、例えばスピンドルを回転駆動するスピンドルユニットと、スピンドルの先端に取り付けられたブレードマウントと、このブレードマウントに装着された薄い切刃を有する切削ブレードと、切削ブレードをブレードマウントに固定する固定ナットとから構成される。

このような切削装置で、サファイアウエーハや、ガラスウエーハ、ＳｉＣウエーハ、水晶ウエーハ等の円板状の被加工物を切削ブレードで切削する際、特に、ウエーハの外周の切り始め部分において切削ブレードが蛇行したり、逃げたりすることがある。

そこで、特許文献１では、ウエーハの上面側から切削ブレードをウエーハに切り込ませ、この状態で切削ブレードとウエーハとを相対移動させてウエーハを切削ブレードによって切削して切削ラインを形成している。

特開２０１２−１２１１０６号公報

切削ラインの連続切削においては、切削ブレードの回転速度や切削送り速度等の条件によって、切削送りされる切削ブレードが蛇行したり、切り込んだ切削ブレードが曲がったりする場合がある。このような切削ブレードの状態では、ウエーハの厚み方向に対して切削ラインの側面（幅方向両側を形成する側面）が傾いて形成されることとなる。この傾いた切削ラインを検出できれば、切削ブレードによる切削を中断させたり、切削ブレードのドレッシングを行ったりすることで、切削ラインの傾きが解消するよう対処することが可能となる。従って、切削ブレードの蛇行等を検出し得るようにするため、切削ブレードで切削した切削ラインにおける傾きを認識可能とすることが望まれていた。

本発明の目的は、切削ラインが切削送り方向に対して蛇行したり、板状ワークの厚み方向に対して傾いたりした状態となっても、かかる状態を認識することができる切削装置を提供することである。

本発明の切削装置は、板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルで保持された板状ワークを切削する切削ブレードを回転可能に装着した切削手段と、該切削手段と該保持テーブルとを相対的に切削送りする切削送り手段と、該切削送り手段により切削送りされる該切削手段で板状ワークを切削した切削ラインを撮像する顕微鏡と、を備えた切削装置であって、該顕微鏡は、板状ワークの上方から板状ワークを透過する直線偏光の光を照射して撮像画を撮像する微分干渉顕微鏡を備え、該切削手段の回転する該切削ブレードを所定の切込み深さに位置付け、該切削送り手段で切削送りさせて板状ワークを該切削手段で切削した切削ラインを、該微分干渉顕微鏡で撮像する該撮像画によって該切削ラインの傾きを認識する認識部を、備えたことを特徴とする。

この構成によれば、切削ラインの側面が傾いた場合、微分干渉顕微鏡で撮像する撮像画において、切削ラインの傾きに応じてレリーフのような立体感を認識することができる。これにより、切削ラインの側面における傾きを認識して切削ラインにおける蛇行や傾きの有無を確認することができ、認識した結果に応じて切削ブレードの調整等を行うことができる。この結果、板状ワークにおける切削ラインの加工不良を最小限に防止することが可能となる。特に、光デバイスに使用する硬質で透明なウエーハを板状ワークとした場合には、微分干渉顕微鏡の画像によって切削ラインの傾きを良好に認識することが可能となる。

本発明によれば、切削ラインが切削送り方向に対して蛇行したり、板状ワークの厚み方向に対して傾いたりした状態となっても、かかる状態を認識することができる。

本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。図２Ａは、本実施の形態に係る撮像手段の撮像画の一例を示す模式図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３Ａは、上記撮像手段の撮像画の他の一例を示す模式図であり、図３Ｂは、図３ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図４Ａは、上記撮像手段の撮像画の他の一例を示す模式図であり、図４Ｂは、図４ＡのＣ−Ｃ線に沿う断面図であり、図４Ｃは、図４ＡのＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る切削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の斜視図であり、図２Ａは、本実施の形態に係る撮像手段の撮像画の一例を示す模式図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１に示すように、切削装置１は、ハウジング２上の保持テーブル３に保持された円板状のウエーハＷを、保持テーブル３の上方に設けられた切削手段４により加工するように構成されている。

ここで、切削対象となるウエーハＷについて説明すると、円板状をなすウエーハＷの表面は、格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ、又は、ＬＥＤ等の各種デバイスＤが形成されている。また、ウエーハＷの裏面にはダイシングテープＴが貼着され、このダイシングテープＴを介して環状のフレームＦにウエーハＷが装着されている。ダイシングテープＴは、図２に示すように、テープ基台Ｔａに糊層Ｔｂが積層されて形成される。なお、本実施の形態において、板状ワークとしてのウエーハＷは、サファイアウエーハや、ガラスウエーハ、ＳｉＣウエーハ、水晶ウエーハを例示でき、後述する微分干渉顕微鏡１５で撮像されるので、透明な材質によってワークを構成することが好ましい。

図１に戻り、ハウジング２の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口部２ａが形成されており、この開口部２ａは、保持テーブル３と共に移動可能な移動板３１及び蛇腹状の防水カバー３２により被覆されている。防水カバー３２の下方には、保持テーブル３をＸ軸方向に移動させる研削送り手段（不図示）が設けられている。保持テーブル３の表面には、ポーラスセラミック材によりウエーハＷを裏面側から吸引保持する保持面３３が形成されている。保持面３３は、保持テーブル３内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されている。保持テーブル３は、円盤形状を有し、図示しない回転手段によって円盤中心を軸に回転可能に設けられている。

保持テーブル３は、装置中央の受け渡し位置と切削手段４に臨む加工位置との間で往復移動される。図１は、保持テーブル３が受け渡し位置に待機した状態を示している。ハウジング２において、この受け渡し位置に隣接した一の角部が一段下がっており、下がった箇所に載置テーブル６が昇降可能に設けられている。載置テーブル６には、ウエーハＷを収容したカセット５が載置される。カセット５が載置された状態で載置テーブル６が昇降することによって、高さ方向においてウエーハＷの引出位置及び押込位置が調整される。

載置テーブル６の図１中右上方には、Ｙ軸方向に平行な一対のガイドレール７と、一対のガイドレール７とカセット５との間でウエーハＷを搬送するプッシュプル機構８が設けられている。一対のガイドレール７により、プッシュプル機構８のウエーハＷの搬送がガイドされると共にウエーハＷのＸ軸方向が位置決めされる。プッシュプル機構８は、カセット５から一対のガイドレール７に加工前のウエーハＷを引き出す他、一対のガイドレール７からカセット５に加工済みのウエーハＷを押し込むように構成されている。プッシュプル機構８によりウエーハＷのＹ軸方向が位置決めされる。

一対のガイドレール７の近傍には、ガイドレール７と保持テーブル３との間でウエーハＷを搬送する第１の搬送アーム１１が設けられている。第１の搬送アーム１１の上面視Ｌ字状のアーム部１６が旋回することでウエーハＷが搬送される。また、受け渡し位置の保持テーブル３の図１中右側には、スピンナ式の洗浄機構１２が設けられている。洗浄機構１２では、回転中のスピンナテーブル１７に向けて洗浄水が噴射されてウエーハＷが洗浄された後、洗浄水の代わりに乾燥エアーが吹き付けられてウエーハＷが乾燥される。

ハウジング２上には、支持台２２が設けられ、支持台２２には、保持テーブル３の移動経路の上方を横切るようにして片持支持部２５が設けられている。片持支持部２５は、切削手段４及び顕微鏡１４を保持テーブル３の上方に位置付けるように支持している。切削手段４及び顕微鏡１４は、支持台２２及び片持支持部２５に組み込まれるボールネジ式の移動機構（不図示）によりＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

切削手段４は、スピンドル（不図示）の先端に設けた切削ブレード４２を有している。切削ブレード４２はブレードカバー４３によって周囲が覆われており、ブレードカバー４３には切削部分に向けて切削水を噴射する噴射ノズル４４が設けられている。切削手段４では、切削ブレード４２を高速回転させ、噴射ノズル４４から切削水を噴射しつつウエーハＷを切削加工することで、切削ラインＬ（図２参照）が形成される。ここで、切削ラインＬの形成によって、その幅方向（図２中左右方向）両側に切削ラインＬのエッジとなる一対の側面が形成され、本実施の形態では、図２中左縁を第１側面Ｌ１、図２中右縁を第２側面Ｌ２とする。

顕微鏡１４は、微分干渉顕微鏡１５によって構成されている。微分干渉顕微鏡１５は、透明となるウエーハＷの位相情報を、偏光干渉により干渉色のコントラストを付けて可視化する微分干渉法によってウエーハＷを撮像可能とする構造が採用される。微分干渉法では、光源の光を直線偏光としてから、互いに直交した振動方向をもつ２つの直線偏光に分離し、この２つの光がウエーハＷの僅かに異なる２点を透過する。この異なる２点を通る光は、媒質の屈折率の違いや経路長の差異から位相差が生じ、波面の変形を受けた後、それらを結合してから振動方向を合致することで２つの波面のずれに対応した干渉が起こる。このとき、位相のずれ（透過波面の微分係数）に対応した干渉色のコントラストが付き、微分干渉による撮像画には、レリーフのような立体感を出すことができる。従って、図２Ａに示すように、切削ラインＬの形成位置を含むウエーハＷの表面領域を撮像すると、ウエーハＷ表面における切削ラインＬの形成縁だけでなく、切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２の傾きの方向及び形成位置を認識することができる。なお、図２Ａでは、レリーフのような立体感を複数の線によって模式的に表したが、実際の撮像画では、各側面Ｌ１，Ｌ２の傾きやウエーハＷの厚み方向に応じたグラデーション状に表れる（後述する図３Ａ及び図４Ａについても同様）。

支持台２２の側面２３には、保持テーブル３と洗浄機構１２との間でウエーハＷを搬送する第２の搬送アーム１３が設けられている。第２の搬送アーム１３のアーム部１８は斜め前方に延びており、このアーム部１８がＹ軸方向に移動することでウエーハＷが搬送される。

ハウジング２の最前部には、装置各部への指示を受け付ける入力手段２６が設けられている。また、支持台２２の上面にはモニタ２７が配置されている。モニタ２７には、ウエーハＷの加工条件、オペレータへの報知内容等が表示される。更に、ハウジング２内には、切削装置１の各部を統括制御する制御手段２８が設けられている。制御手段２８には入力手段２６から各種指示が入力され、各種指示に基づいて切削装置１の保持テーブル３や切削手段４等の構成要素の動作が制御される。制御手段２８は、切削装置１の各構成要素を動作させるプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。

制御手段２８は、認識部２８ａ、パターン判定部２８ｂを有している。認識部２８ａは、微分干渉顕微鏡１５の撮像画によって切削ラインＬにおける各側面Ｌ１，Ｌ２の傾きを認識する。パターン判定部２８ｂは、認識部２８ａで認識した切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２の傾きに基づいて、傾きを解消するために用意したオペレータへの数種類の指示パターンから、何れかを選択する。

次に、前述した切削装置１によるウエーハＷの切削加工方法について説明する。先ず、カセット５からダイシングテープＴを介してフレームＦに装着されたウエーハＷを取り出し、ウエーハＷの表面を上向き、ダイシングテープＴがウエーハＷの下側に位置する向きとして保持テーブル３上に搬送されて保持面３３に載置される。その後、保持面３３が吸引源（不図示）に連通し、ダイシングテープＴを介してフレームＦに装着されたウエーハＷが保持テーブル３に吸着保持される。

ウエーハＷが吸着保持された後、切削手段４をＹ軸方向に移動し、ウエーハＷの分割予定ラインと、切削ブレード４２とのＹ軸方向の位置が一致するように位置付ける。次に、切削手段４をＺ軸方向に移動し、切削ラインＬの深さがダイシングテープＴの厚さ方向途中まで達するように切削ブレード４２のＺ軸方向の位置付けが行われる。その後、高速回転された切削ブレード４２に対して保持テーブル３がＸ軸方向に相対的に切削送りされることで、Ｘ軸と平行なウエーハＷの分割予定ラインに沿って切削ラインＬが形成される。そして、切削ラインＬを１本形成する毎に、分割予定ラインのＹ軸方向のピッチ間隔分、切削手段４がウエーハＷのＹ軸方向に移動され、同様の動作を繰り返すことで、切削ラインＬが順次形成される。ウエーハＷにおいて、Ｘ軸と平行な分割予定ライン全てに切削ラインＬが形成された後、保持テーブル３が９０°回転される。この状態から前述と同様にＸ軸と平行な分割予定ライン全てに切削ラインＬを形成することで、格子状の分割予定ライン全てにおいて切削ラインＬが形成される。

このように、切削ラインＬの切削作業を継続すると、切り込んだ切削ブレード４２が曲がったり、切削ラインＬがＸ軸方向に対して蛇行したりする場合がある。このような場合には、切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２がウエーハの厚み方向（Ｚ軸方向）に対して傾くこととなる。各側面Ｌ１，Ｌ２における傾きを認識するため、微分干渉顕微鏡１５によって切削ラインＬが撮像される。かかる撮像を実行するタイミングは、数枚のウエーハＷを切削する毎や、数本の切削ラインＬを切削する毎に行う等、定期的とすることが例示できる。また、切削ラインＬを切削する任意のタイミングで、切削手段４のＸ軸方向の移動を延長し、各切削ラインＬの切削直後に撮像を行ってもよい。以下、切削ラインＬの撮像方法と撮像画の処理方法について説明する。

切削ラインＬの撮像においては、切削ラインＬの切削作業を一時停止した後、微分干渉顕微鏡１５の視野に切削ラインＬが入るよう、微分干渉顕微鏡１５の直下に切削ラインＬを位置付ける。そして、微分干渉顕微鏡１５において、切削ラインＬと、その周辺となるウエーハＷの表面領域とが、例えば、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａに示すような撮像画として撮像される。微分干渉顕微鏡１５で撮像された撮像画は、制御手段２８の認識部２８ａに入力される。認識部２８ａでは、入力された撮像画を解析し、切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２における傾きの有無が確認される。認識部２８ａにおいて、各側面Ｌ１，Ｌ２に傾きがないと認識されれば、切削ラインＬの切削作業が再開される。

一方、認識部２８ａにおいて、切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２に傾きがあると認定された場合、微分干渉顕微鏡１５の撮像画から、第１側面Ｌ１及び第２側面Ｌ２それぞれの傾き方向及び傾きが形成された箇所の位置が認識される。これを図面にて説明すると、図２Ａの撮像画では、切削ラインＬの延在方向略全域に亘って、第１側面Ｌ１及び第２側面Ｌ２が両方とも、ダイシングテープＴ側に向かって図２Ｂ中右方向に傾く斜面が認識される。図３Ａの撮像画では、切削ラインＬの延在方向略全域に亘って、第１側面Ｌ１及び第２側面Ｌ２が、ダイシングテープＴ側に向かって次第に離れる方向に傾く斜面（図３Ｂ参照）が認識される。図４Ａの撮像画では、切削ラインＬが蛇行する方向に延びている。従って、第１側面Ｌ１及び第２側面Ｌ２が両方とも、ダイシングテープＴ側に向かって図４Ｂのように右方向に傾く斜面と、図４Ｃのように左方向に傾く斜面とが切削ラインＬの延在方向において交互に認識される。

上記のように認定部２８ａで認定されたデータはパターン判定部２８ｂに出力される。パターン判定部２８ｂは、認識部２８ａで認識した切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２の傾きに基づいて、モニタ２７によるオペレータへの表示内容を選択する。図２Ａの撮像画に対しては、切削ブレード４２の交換を促す報知内容を選択する。図３Ａの撮像画に対しては、切削ブレード４２のドレッシングを促す報知内容を選択する。図４Ａの撮像画に対しては、切削ブレード４２の切削送り速度を遅くすることを促す報知内容を選択する。パターン判定部２８ｂで選択された報知内容は、モニタ２７によって表示される。モニタ２７を確認したオペレータは、モニタ２７に表示された報知内容に応じて、切削ブレード４２の交換や各種の調整が行われる。なお、上記の報知内容は、一例であり、これに限られるものでない。

以上のように、本実施の形態によれば、微分干渉顕微鏡１５によって切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２を撮像するので、各側面Ｌ１，Ｌ２における傾きの方向等を認識することができる。そして、認識した結果から、各側面Ｌ１，Ｌ２の傾きを修正して正常な切削ラインＬが切削できるよう切削ブレード４２の調整等が可能となり、切削ラインＬの切削不良が発生することを防止することができる。

また、従来の顕微鏡で切削ラインＬを撮像する場合、例えば、ウエーハＷの厚さ方向で焦点が合う範囲が極めて小さくなり、例えば、ウエーハＷの上面に顕微鏡の焦点を合わせると、上面より低い位置では焦点が合わなくなる。従って、切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２の傾きを認識するためには、ウエーハＷの上面から下面に向かって複数箇所で検出が行う必要がある。このため、切削ラインＬの検出が複数回となるだけでなく、焦点合わせも複数回行う必要があり、切削ラインＬの各側面Ｌ１，Ｌ２の傾きを認識する時間が長くなる、という不都合がある。この点、本実施の形態では、焦点合わせを複数回行う必要がないので、切削ラインＬの撮像に要する時間を短縮して効率化を図ることができる。しかも、微分干渉顕微鏡１５では、切削ラインＬの傾きに応じてレリーフのような立体感を認識できるので、従来の顕微鏡での撮像に比べ、傾きの角度や形成領域を精度良く認識することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、制御手段２８におけるパターン判定部２８ｂを省略し、モニタ２７に微分干渉顕微鏡１５で撮像された撮像画を表示するようにしてもよい。この場合、モニタ２７によって認識部が構成され、モニタ２７の撮像画を見たオペレータによって、切削ブレード４２の交換等の対応を選択することができる。

また、上記実施の形態では、研削送り手段（不図示）によって保持テーブル３を移動する構成としたが、これに代えて、研削手段４だけを移動したり、研削手段４と保持テーブル３との両方を移動する構成にし、研削手段４及び保持テーブル３が相対的に移動するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、板状ワークを切削して形成される切削ラインの蛇行や傾きを認識することができるという効果を有し、特に、回転する切削ブレードによって切削ラインを切削する切削装置に有用である。

１切削装置
３保持テーブル
４切削手段
１４顕微鏡
１５微分干渉顕微鏡
２８ａ認識部
４２切削ブレード
Ｌ切削ライン
Ｗウエーハ（板状ワーク）

Claims

板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルで保持された板状ワークを切削する切削ブレードを回転可能に装着した切削手段と、該切削手段と該保持テーブルとを相対的に切削送りする切削送り手段と、該切削送り手段により切削送りされる該切削手段で板状ワークを切削した切削ラインを撮像する顕微鏡と、を備えた切削装置であって、
該顕微鏡は、板状ワークの上方から板状ワークを透過する直線偏光の光を照射して撮像画を撮像する微分干渉顕微鏡を備え、
該切削手段の回転する該切削ブレードを所定の切込み深さに位置付け、該切削送り手段で切削送りさせて板状ワークを該切削手段で切削した切削ラインを、該微分干渉顕微鏡で撮像する該撮像画によって該切削ラインの傾きを認識する認識部を、備えた切削装置。