JP6215666B2

JP6215666B2 - 加工装置

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Publication number: JP6215666B2
Application number: JP2013238955A
Authority: JP
Inventors: 内田　文雄; 文雄内田
Original assignee: Disco Corp
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Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: JP2015099844A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に切削加工やレーザー加工を施すための切削装置やレーザー加工装置等の加工装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に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が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイア基板や炭化珪素基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ３０μｍ程度に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

しかるに、切削ブレードは３０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが１mｍ×１mｍ程度のデバイスの場合には、分割予定ラインの占める面積比率が多くなり、生産性が悪いという問題がある。また、ウエーハを切削ブレードによって切断すると、切断面の下面側に欠けが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をウエーハの一方の面側から分割予定ラインに対応する内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを個々のデバイスに分割する技術で、分割予定ラインに幅を最小に抑えることが可能となる（例えば、特許文献２参照）。

また、分割予定ラインの幅を最小に抑えることが可能なウエーハ分割技術として本出願人は、ウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿って切削ブレードを位置付け、分割予定ラインに対応する領域に表面に至らない所定の厚みを残して切削溝を形成し、その後、切削溝が形成されたウエーハに外力を付与することによりウエーハを切削溝が形成された分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する技術を特願２０１２−１９８２１７号として提案した。

特開２００２−６６８６５号公報特許第３４０８８０５号公報

而して、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルの保持面には僅かなウネリがあり、ウエーハはウネリに倣って保持面に保持されることから、上述したウエーハ分割技術を実施すると次のような問題がある。
上記レーザー加工方法を用いたウエーハ分割技術においては、ウエーハの裏面からレーザー光線を照射してレーザー光線の集光点をウエーハの表面から所望の位置に位置付けたつもりでも、改質層の位置がウエーハの表面に近過ぎたり遠過ぎたりして不均一になり、ウエーハに外力を付与して分割する際に、割れ方が不均一になってデバイスの品質が安定しないという問題がある。
また、上記切削溝を形成するウエーハ分割技術においては、ウエーハの裏面から分割予定ラインに沿って切削する際に、切削ブレードをウエーハの表面から所望の位置（例えば１５μm）に位置付けたつもりでも、切削溝の底がウエーハの表面に近過ぎたり遠過ぎたりして不均一になり、ウエーハに外力を付与して分割する際に、割れ方が不均一になってデバイスの品質が安定しないという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、チャックテーブルに保持された被加工物の下面から所望の位置に均一な加工を施すことができる加工装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的にX軸方向に移動するX軸移動手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸移動手段と、該加工手段をX軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向に移動するZ軸移動手段と、該X軸移動手段による該チャックテーブル移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該Y軸移動手段による該チャックテーブル移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、Z軸移動手段による該加工手段のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段と、を具備する加工装置であって、
該加工手段に隣接して配設され該チャックテーブルの保持面のZ軸方向の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該高さ位置検出手段と該加工手段による加工部とのＸ軸方向およびY軸方向の間隔を格納する第１の記憶領域と、該高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルの保持面における各XY座標値に対するZ座標値を格納する第２の記憶領域を備えたメモリを具備する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、X軸方向位置検出手段およびY軸方向位置検出手段からの検出信号に基づいて該メモリの第２の記憶領域に格納されたXY座標値に該メモリの第１の記憶領域に格納された高さ位置検出手段と該加工手段による加工部とのＸ軸方向およびY軸方向の間隔を加算して該加工手段による加工部と対応したXY座標値に対するZ座標値に変換し、変換したXY座標値に対するZ座標値に基づいてZ軸移動手段を制御する、
ことを特徴とする加工装置。

本発明による加工装置は、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルの保持面に保持された被加工物を加工する加工手段に隣接して配設されチャックテーブルの保持面のZ軸方向の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、高さ位置検出手段と加工手段による加工部とのＸ軸方向およびY軸方向の間隔を格納する第１の記憶領域と、高さ位置検出手段によって検出されたチャックテーブルの保持面における各XY座標値に対するZ座標値を格納する第２の記憶領域を備えたメモリを具備する制御手段とを具備し、制御手段は、X軸方向位置検出手段およびY軸方向位置検出手段からの検出信号に基づいてメモリの第２の記憶領域に格納されたXY座標値にメモリの第１の記憶領域に格納された高さ位置検出手段と加工手段による加工部とのＸ軸方向およびY軸方向の間隔を加算して該加工手段による加工部と対応したXY座標値に対するZ座標値に変換し、変換したXY座標値に対するZ座標値に基づいてZ軸移動手段を制御するので、チャックテーブルの上面である保持面に僅かなウネリがあり、被加工物がウネリに倣って保持面に保持されても、被加工物の下面から所望の位置に加工を施すことができる。
従って、本発明をウエーハを切削する切削装置に適用すると、チャックテーブルの上面である保持面に僅かなウネリがあり、ウエーハの表面がウネリに倣って保持面に保持されても、ウエーハの裏面から切削する加工手段としての切削ブレードをウエーハの表面から所望の位置に位置付けることが可能となり、切削溝の底の位置が表面に近づき過ぎたり遠過ぎたりすることがない。このため、次工程であるウエーハ分割工程において、ウエーハに外力を付与して切削溝に沿って分割する際に、各切削溝に沿った分割が均一となりデバイスの品質が安定する。
また、本発明をレーザー加工装置に適用することにより、チャックテーブルの上面である保持面に僅かなウネリがあり、ウエーハの表面がウネリに倣って保持面に保持されても、ウエーハの裏面側からレーザー光線を照射する際にレーザー光線の集光点をウエーハの表面から所望の位置に位置付けて改質層を形成することが可能となり、改質層の位置が表面に近づき過ぎたり遠過ぎたりすることがない。従って、次工程であるウエーハ分割工程において、ウエーハに外力を付与して改質層に沿って分割する際に、各改質層に沿った分割が均一となりデバイスの品質が安定する。

本発明に従って構成された加工装置としての切削装置の斜視図。図１に示す切削装置に装備される制御手段のブロック図。図１に示す切削装置に装備されるチャックテーブル所定位置に位置付けられた状態における座標位置との関係を示す説明図。被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。図４に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着された状態を示す斜視図。図１に示す切削装置によって実施する切削溝形成工程の説明図。

以下、本発明に従って構成された加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された加工装置としての切削装置の斜視図が示されている。
図１に示された切削装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示すX軸方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２にX軸方向と直交する矢印Ｙで示すY軸方向に移動可能に配設されたスピンドル支持機構４と、該スピンドル支持機構４にX軸方向およびY軸方向と直交する矢印Ｚで示すZ軸方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動可能に配設された加工手段である切削手段としてのスピンドルユニット５が配設されている。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にX軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にY軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設されたパルスモータ３４０によって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動させるためのX軸移動手段３７を具備している。X軸移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を具備している。X軸方向位置検出手段３７４は、上記案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための第１のY軸移動手段３８を具備している。第１のY軸移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３8１と、該雄ネジロッド３8１を回転駆動するためのパルスモータ３8２)等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３8１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３8２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３8１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３8２によって雄ネジロッド３8１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、上記第２の滑動ブロック３３(チャックテーブル３６)のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

上記スピンドル支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示すY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上にY軸方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面にチャックテーブル３６の被加工物保持面に対して垂直な矢印Ｚで示す切り込み送り方向であるZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるスピンドル支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動させるための第２のY軸移動手段４３を具備している。第２のY軸移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態のおけるスピンドルユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたスピンドルハウジング５２と、該スピンドルハウジング５２に回転可能に支持された回転スピンドル５３を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、チャックテーブル３６の保持面に対して垂直な切り込み送り方向であるZ軸方向に移動可能に支持される。上記回転スピンドル５３はスピンドルハウジング５２の先端から突出して配設されており、この回転スピンドル５３の先端部に切削ブレード６が装着されている。なお、切削ブレード６を装着した回転スピンドル５３は、サーボモータ５４等の駆動源によって回転駆動せしめられる。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット５は、ホルダ５１を２本の案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動させるためのZ軸移動手段５５を具備している。Z軸移動手段５５は、上記X軸移動手段３７や第１のY軸移動手段３８および第２のY軸移動手段４３と同様に案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５５２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５５２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１とスピンドルハウジング５２および回転スピンドル５３を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット５は、切削ブレード６のZ軸方向位置（切り込み送り位置）を検出するためのZ軸方向位置検出手段５６を具備している。Z軸方向位置検出手段５６は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５６aと、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５６aに沿って移動する読み取りヘッド５６bとからなっている。このZ軸方向位置検出手段５６の読み取りヘッド５６bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

図示の実施形態における切削装置は、上記スピンドルハウジング５２の前端部に配設された撮像手段７を備えている。この撮像手段７は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。このように構成された撮像手段７は、撮像領域の中心が上記切削ブレード６とＸ軸方向の同一線上に配設されている。

また、上記スピンドルハウジング５２の前端部には、上記切削ブレード６および撮像手段７とＸ軸方向の同一線上に配設されチャックテーブル３６の保持面のZ軸方向の高さ位置を検出する高さ位置検出手段８を具備している。この高さ位置検出手段８は、切削ブレード６による加工部とＸ軸方向およびY軸方向にそれぞれ所定の間隔(図示の実施形態においてはX軸方向に２００ｍｍ、Y軸方向に０mm)をもって配設されている。このように配設された高さ位置検出手段８は、検出した高さ位置信号を後述する制御手段に送る。なお、高さ位置検出手段８としては、背圧センサー、干渉式センサー、音波センサー、レーザーセンサー等を用いることができる。

図示の実施形態における切削装置は、図２に示すように制御手段９を具備している。制御手段９はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３と、入力インターフェース９４および出力インターフェース９５とを備えている。このように構成された制御手段９の入力インターフェース９４には、図２に示すX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４b、Y軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４b、Z軸方向位置検出手段５６の読み取りヘッド５６b、撮像手段７、高さ位置検出手段８等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース９５からは上記チャックテーブル３６を回転するパルスモータ３４０、X軸移動手段３７のパルスモータ３７２、第１のY軸移動手段３８のパルスモータ３８２、第２のY軸移動手段４３のパルスモータ４３２、Z軸移動手段５５のパルスモータ５５２等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３は、高さ位置検出手段８と切削ブレード６による加工部とのＸ軸方向およびY軸方向の間隔(図示の実施形態においてはX軸方向に２００ｍｍ、Y軸方向に０mm)を格納する第１の記憶領域９３aと、高さ位置検出手段８によって検出されたチャックテーブル３６の保持面における各XY座標値に対するZ座標値を格納する第２の記憶領域９３bと、その他の記憶領域を備えている。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上述した切削装置が組み立てられた際またはチャックテーブル３６が交換された際に、チャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の上面である保持面のZ軸方向の高さ位置を検出する高さ位置検出工程を実施する。
高さ位置検出工程は、先ずX軸移動手段３７および第１のY軸移動手段３８を作動してチャックテーブル３６を高さ位置検出手段８による検出領域に位置付ける。図３は、チャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１が所定の位置に位置付けられた状態を示している。なお、チャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の外周のXY座標値は、吸着チャック３６１の設計値の値がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納されている。即ち、図示の実施形態においては、Y軸方向の検出位置が１ｍｍ間隔で設定されており、図３の状態における吸着チャック３６１の外周おける検出開始位置座標値(A1,A2,A3・・・An)と検出終了位置座標値(B1,B2,B3・・・Bn)は、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納されている。

次に制御手段９は、X軸移動手段３７および第１のY軸移動手段３８を作動して吸着チャック３６１の検出開始位置座標値(A1)を高さ位置検出手段８の直下に位置付ける。そして制御手段９は、高さ位置検出手段８を作動するとともにX軸移動手段３７を作動してチャックテーブル３６を検出終了位置座標値(B1)まで移動する（高さ位置検出工程）。この高さ位置検出工程においては、X軸方向位置検出手段３７４からの信号に基づいて１mm毎に吸着チャック３６１のXY座標値におけるZ軸方向の高さ位置を検出する。高さ位置検出手段８は検出したZ軸方向の高さ位置を制御手段９に送り、制御手段９は高さ位置検出手段８から送られたZ軸方向の高さ位置を吸着チャック３６１の検出開始位置座標値(A1)から検出終了位置座標値(B1)までのX軸方向に１mm毎のXY座標値におけるZ軸方向の高さ位置としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３の第２の記憶領域９３bに格納する。以後、チャックテーブル３６の吸着チャック３６１における検出開始位置座標値(A2,A3・・・An)から検出終了位置座標値(B2,B3・・・Bn)までのそれぞれについて上記高さ位置検出工程を実施し、各XY座標値におけるZ軸方向の高さ位置をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３の第２の記憶領域９３bに格納する。そして、次にチャックテーブル３６を９０度回転して前記と同様にX軸方向およびY軸方向にそれぞれ１mm毎のXY座標値におけるZ軸方向の高さ位置を検出し、この検出したXY座標値におけるZ軸方向の高さ位置をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３の第２の記憶領域９３bに格納する。このようにして、すべての検出開始位置座標値(A1,A2,A3・・・An)から検出終了位置座標値(B1,B2,B3・・・Bn)までの各XY座標値におけるZ軸方向の高さ位置、およびチャックテーブル３６を９０度回転した状態におけるXY座標値におけるZ軸方向の高さ位置を検出することにより、チャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の上面である保持面のウネリの状態を求めることができる。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図４には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図４に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚みが１５０μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａには格子状に形成された複数の分割予定ライン１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、図５に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる例えば厚みが１００μmの保護テープTに表面１０ａ側を貼着する（ウエーハ貼着工程）。従って、保護テープTに貼着された半導体ウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。

上述したウエーハ貼着工程を実施したならば、図１に示す切削装置のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の保護テープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープTを介して半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０は、裏面１００bが上側となる。また、環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。

上述したように半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、X軸移動手段３７によって撮像手段の直下に位置付けられる。このようにしてチャックテーブル３６が撮像手段の直下に位置付けられると、撮像手段および制御手段９によって半導体ウエーハ１０の切削加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段７および制御手段９は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１と、該分割予定ライン１０１に沿って切削加工する切削ブレード６との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、切削加工位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ１０に形成されている上記分割予定ライン１０１に対して直交する方向に延びる分割予定ライン１０１に対しても、同様に切削加工位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１１０が形成されている表面１０aは下側に位置しているが、撮像手段７が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、半導体ウエーハ１０の裏面１０bから透かして分割予定ライン１０１を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ１０の切削領域を検出するアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル５１を切削作業領域に移動し、図６の(a)に示すように所定の分割予定ライン１０１の一端を切削ブレード６の直下より図６の(a)において僅かに右側に位置付ける。次に、切削ブレード６を矢印６aで示す方向に回転するとともに、Z軸移動手段５５を作動して切削ブレード６を２点鎖線で示す退避位置から矢印Ｚ１で示す方向に所定量切り込み送りする。この切り込み送り位置は、切削ブレード６の外周縁が半導体ウエーハ１０の表面１０a（下面）から例えば１０〜１５μm上側の位置に設定されている。なお、図示の実施形態においては半導体ウエーハ２は厚みが１００μmの保護テープTを介してチャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の上面である保持面に保持されているので、切り込み送り位置は吸着チャック３６１の上面から１１０〜１１５μm上側の位置となる。このようにして、切削ブレード６の切り込み送りを実施したならば切削ブレード６を矢印６aで示す方向に回転しつつチャックテーブル３６を図６の(a)において矢印Ｘ1で示す方向に所定の切削送り速度（例えば５０mm／秒）で移動し、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の他端が図６の(b)に示すように切削ブレード６の直下より僅かに左側に達したら、チャックテーブル３６の移動を停止するとともに、切削ブレード６を矢印Ｚ２で示す方向に２点鎖線で示す退避位置まで上昇せしめる。この結果、半導体ウエーハ１０は図６の(c)に示すように所定の分割予定ライン１０１に沿って表面１０aに至らない所定の厚みt（図示の実施形態においては１０〜１５μm）を残して切削溝１１０が形成される（切削溝形成工程）。

上述した切削溝形成工程においては、チャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の上面である保持面のウネリがあると、吸着チャック３６１上に保護テープTを介して吸引保持された半導体ウエーハ１０はウネリに倣って保持されることから、切削ブレード６を半導体ウエーハ１０の表面１０a（下面）から所望の位置（図示の実施形態においては１０〜１５μm）に位置付けたつもりでも、切削溝１１０の底が半導体ウエーハ１０の表面１０aに近過ぎたり遠過ぎたりして不均一となる。しかるに、図示の実施形態における切削装置においては、上述したようにチャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の上面である保持面のXY座標値におけるZ軸方向の高さ位置がX軸方向およびY軸方向にそれぞれ１mm間隔で検出され、検出された各XY座標値におけるZ軸方向の高さ位置がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３の第２の記憶領域９３bに格納されているので、このXY座標値におけるZ軸方向の高さ位置に対応してZ軸移動手段５５を作動し、切削ブレード６をZ軸方向に移動せしめる。即ち、制御手段９は、X軸方向位置検出手段３７４およびY軸方向位置検出手段３８４からの検出信号に基づいてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３の第２の記憶領域９３bに格納されたXY座標値に、図示の実施形態においてはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３の第１の記憶領域９３aに格納された高さ位置検出手段８と切削ブレード６による加工部とのＸ軸方向およびY軸方向の間隔(図示の実施形態においてはX軸方向に２００ｍｍ、Y軸方向に０mm)を加算して切削ブレード６による加工部と対応したXY座標値に対するZ座標値に変換する。そして、制御手段９は、変換したXY座標値に対するZ座標値に基づいてZ軸移動手段５５を作動して切削ブレード６をZ軸方向に移動せしめる。この結果、半導体ウエーハ１０には、分割予定ライン１０１に沿って表面１０aに至らない所定の厚みt（図示の実施形態においては１０〜１５μm）を均一に残して切削溝１１０が形成される。

上述した切削溝形成工程を半導体ウエーハ１０の所定方向に形成された全ての分割予定ライン１０１に沿って実施したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割予定ライン１０１に対して直交する方向に延びる分割予定ライン１０１に沿って上記切削溝形成工程を実行する。

以上のようにして半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０１に沿って上述した切削溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ１０には全ての分割予定ライン１０１に沿って表面１０aに至らない所定の厚みt（図示の実施形態においては１０〜１５μm）を均一に残して切削溝１１０が形成される。従って、次工程であるウエーハ分割工程において、半導体ウエーハ１０に外力を付与して切削溝１１０に沿って分割する際に、各切削溝１１０に沿った分割が均一となりデバイスの品質が安定する。

以上、本発明を切削装置に実施した例を示したが、本発明はレーザー加工装置のようにウエーハを保持するチャックテーブルの上面である保持面の高さ位置を検出して加工する加工装置に適用することができる。レーザー加工装置に本発明を適用することにより、チャックテーブルの上面である保持面に僅かなウネリがあり、ウエーハの表面がウネリに倣って保持面に保持されても、ウエーハの裏面側からレーザー光線を照射する際にレーザー光線の集光点をウエーハの表面から所望の位置に位置付けて改質層を形成することが可能となり、改質層の位置が表面に近づき過ぎたり遠過ぎたりすることがない。従って、次工程であるウエーハ分割工程において、ウエーハに外力を付与して改質層に沿って分割する際に、各改質層に沿った分割が均一となりデバイスの品質が安定する。

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３２：第１の滑動ブロック
３３：第２の滑動ブロック
３６：チャックテーブル
３７：X軸移動手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８：第１のY軸移動手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：スピンドル支持機構
４３：第２のY軸移動手段
５：スピンドルユニット
５１：ユニットホルダ
５２：スピンドルハウジング
５３：回転スピンドル
５５：Z軸移動手段
５６：Z軸方向位置検出手段
６：切削ブレード
７：撮像手段
８：高さ位置検出手段
９：制御手段
１０：半導体ウエーハ

Claims

被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的にX軸方向に移動するX軸移動手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸移動手段と、該加工手段をX軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向に移動するZ軸移動手段と、該X軸移動手段による該チャックテーブル移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該Y軸移動手段による該チャックテーブル移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、Z軸移動手段による該加工手段のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段と、を具備する加工装置であって、
該加工手段に隣接して配設され該チャックテーブルの保持面のZ軸方向の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該高さ位置検出手段と該加工手段による加工部とのＸ軸方向およびY軸方向の間隔を格納する第１の記憶領域と、該高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルの保持面における各XY座標値に対するZ座標値を格納する第２の記憶領域を備えたメモリを具備する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、X軸方向位置検出手段およびY軸方向位置検出手段からの検出信号に基づいて該メモリの第２の記憶領域に格納されたXY座標値に該メモリの第１の記憶領域に格納された高さ位置検出手段と該加工手段による加工部とのＸ軸方向およびY軸方向の間隔を加算して該加工手段による加工部と対応したXY座標値に対するZ座標値に変換し、変換したXY座標値に対するZ座標値に基づいてZ軸移動手段を制御する、
ことを特徴とする加工装置。