JP6648398B2

JP6648398B2 - ブレード診断方法、ブレード診断装置、ブレード先端形状算出方法及びブレード先端形状算出装置

Info

Publication number: JP6648398B2
Application number: JP2018168976A
Authority: JP
Inventors: 裕介金城
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: JP2018201043A

Description

本発明は、ブレードの先端形状を算出してブレードを診断する技術に関する。

スピンドルによって高速に回転されるブレードによってウェーハ等のワークを切削加工（ダイシング加工）するダイシング装置が知られている。このようなダイシング装置においては、光学系センサを用いてダイシング加工中のブレードの破損を検出することが行われている。

例えば、特許文献１には、切削ブレードの刃先を間に挟んで対向配置された発光素子および受光素子を有し、受光素子の受光量に基づいて切削ブレードの破損状態を検出するダイシング装置が開示されている。

特開２０１０−１１４２５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、ブレードの破損状態を検出することができるものの、異常摩耗等のブレードの異常については、検出できない。したがって、ブレードに異常が発生した場合には、製品を加工し、品質を確認することで、初めて異常が判明する。例えば、片摩耗や中摩耗の発生したブレードによってダイシングを行うと、ワークのチップの裏面側に欠けが発生する裏面チッピングと呼ばれる不良品が発生する。このように、ブレードの異常を発見したときには、すでに不良品が発生しているという問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ブレードの先端形状を算出してブレードを診断するダイシング装置、ブレード診断装置、ブレード診断方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るブレード診断方法は、円盤状のブレードを回転させてブレードの先端を平板状のワークに当接し、ワークに溝を形成する溝形成工程と、形成した溝の平面視の画像を取得する画像取得工程と、取得した画像から溝の寸法を測定する測定工程と、測定した寸法からブレードの先端形状を算出する算出工程と、算出した先端形状に関する情報を出力する出力工程と、を備えた。

本態様によれば、ブレードの先端で形成した溝の画像からブレードの先端形状を算出してブレードを診断することができる。

本発明の他の態様に係るブレード診断方法において、算出工程は、ブレードの半径に基づいてブレードの先端形状を算出することができる。これにより、ブレードの先端形状を適切に算出することができる。

本発明の他の態様に係るブレード診断方法において、算出工程は、溝の中心から幅方向に所定距離だけ離れた位置における溝の幅方向に直交する方向の長さに基づいて、ブレードの中心から厚み方向に所定距離だけ離れた位置におけるブレードの端部の位置を算出することができる。これにより、ブレードの先端形状を適切に算出することができる。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプログラムは、円盤状のブレードを回転させてブレードの先端を平板状のワークに当接し、ワークに溝を形成する溝形成工程と、形成した溝の平面視の画像を取得する画像取得工程と、取得した画像から溝の寸法を測定する測定工程と、測定した寸法からブレードの先端形状を算出する算出工程と、算出した先端形状に関する情報を出力する出力工程と、をコンピュータに実行させる。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るブレード診断装置は、円盤状のブレードを回転させてブレードの先端を平板状のワークに当接し、ワークに溝を形成する溝形成部と、形成した溝の平面視の画像を取得する画像取得部と、取得した画像から溝の寸法を測定する測定部と、測定した寸法からブレードの先端形状を算出する算出部と、算出した先端形状に関する情報を出力する出力部と、を備えた。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るダイシング装置は、円盤状のブレードと、ブレードによってワークをダイシング加工する制御部と、ブレード診断装置と、を備えた。

本態様によれば、ブレードで形成した溝の画像からブレードの先端形状を算出してブレードを診断することができる。

本発明によれば、ブレードの先端形状を算出してブレードを診断することができる。

ダイシング装置の外観を示す斜視図加工部の構成を示す斜視図ブレード診断装置に係るシステム構成を示すブロック図ブレード診断方法の処理を示すフローチャートチョップ加工の様子を示す概略図チョップ加工の様子を示す概略図ワークＷに形成されたカーフの平面視の画像の一例ワークＷに形成されたカーフの平面視の画像の他の例

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔ダイシング装置の構成〕
図１は、本実施形態に係るブレード診断装置を含むダイシング装置１の外観を示す斜視図である。ダイシング装置１は、互いに対向配置され、先端に円盤状のブレード２１とホイールカバー（不図示）が取り付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル２２、２２、ダイシング加工される平板状の半導体ウェーハＷ（ワークの一例）の表面を撮像するカメラ２３、ワークＷをＸＹ平面に平行な面に吸着保持するワークテーブル３１を有する加工部２、加工済みの半導体ウェーハＷをスピン洗浄する洗浄部５２、多数枚の半導体ウェーハＷを収納したカセットを載置するロードポート５１、半導体ウェーハＷを搬送する搬送手段５３、及びダイシング装置１の架台内部に組み込まれ、各部の動作を統括制御するコントローラ１０等から構成されている。

図２は、加工部２の構成を示す斜視図である。加工部２は、Ｘベース３６に設けられたＸガイド３４、３４でガイドされ、リニアモータ３５（ＸＹ方向駆動部の一例）によって図のＸ−Ｘで示すＸ方向に駆動されるＸテーブル３３を有し、Ｘテーブル３３にはθ方向に回転する回転テーブル３２を介してワークテーブル３１が設けられている。

一方、リニアモータ３５を跨ぐように設けられたＹベース４４の側面には、Ｙガイド４２、４２でガイドされ、図示しないステッピングモータとボールネジによって図２にＹ−Ｙで示すＹ方向に駆動されるＹテーブル４１、４１が設けられている。

また、Ｙテーブル４１、４１には各々図示しない駆動手段によってＺ方向に駆動されるＺテーブル４３、４３が設けられている。Ｚテーブル４３、４３の各々には、スピンドル２２、２２が対向した状態で固定され、スピンドル２２、２２の各々の先端（回転軸）にブレード２１、２１が取り付けられ、それらのブレード２１、２１が対向配置されている。

Ｚテーブル４３の各々には、図示しない高さ検出手段が設けられている。高さ検出手段は、ワークテーブル３１に吸着保持されたワークＷに対してチョップ加工を行い、スピンドル２２の振動等によりワークＷとブレード２１の刃先とが接触するＺ方向高さを検出する。

かかる加工部２の構造により、ブレード２１はＹ方向に平行な回転軸を中心にスピンドル２２によって６０００ｒｐｍ〜８００００ｒｐｍで高速回転される。このブレード２１は、Ｙ方向にインデックス送りされるとともにＺ方向に切込み送りされ、ワークテーブル３１はＸ方向に切削送りされる。即ち、スピンドル２２とワークテーブル３１とはＸＹ平面に平行な方向に相対的に移動し、スピンドル２２はＸＹ平面に垂直なＺ方向に移動する。このＸ、Ｙ、Ｚ方向の送り量は、リニアモータ３５、図示しないステッピングモータ及びサーボモータを図１に示したコントローラ１０（制御部の一例）によって制御することによって調整される。

Ｚテーブル４３に固定されたカメラ２３は、レンズ及び撮像素子を含み、ワークＷの表面を撮像する。カメラ２３によって撮像されたワークＷの表面の画像は、コントローラ１０に入力され、コントローラ１０において各種解析が行われる。

〔ブレード診断装置〕
図３は、ダイシング装置１のうちブレード診断装置に係るシステム構成を示すブロック図である。ダイシング装置１は、前述のブレード２１、スピンドル２２、カメラ２３、ワークテーブル３１、Ｚテーブル４３を含む加工部２、及びコントローラ１０等を備えている。

ブレード診断を行う際には、ワークＷをブレード２１においてチョップ加工する。このチョップ加工は、ワークＷの加工前に実施される高さ検出で行うチョップ加工と同様に、加工部２（溝形成部の一例）において、スピンドル２２によって回転させたブレード２１をＺテーブル４３によってＺ方向に下降させ、ブレード２１の刃先（先端）をワークＷに垂直に当接させて、ワークＷにワークＷを貫通しない所定深さの溝（カーフ）を形成した後、ブレード２１をＺテーブル４３によってＺ方向に上昇させる。この間、ワークテーブル３１のＸ方向送り及びＹ方向送りは行わない。

カメラ２３は、ワークＷに形成されたカーフを撮像し、撮像したカーフの画像をコントローラ１０に入力する。

コントローラ１０は、画像取得部１１、測定部１２、算出部１３、診断部１４、及び出力部１５等を備えている。

画像取得部１１は、カメラ２３が撮像したカーフの画像を取得する。測定部１２は、カーフの画像からカーフの寸法を測定する。算出部１３は、測定したカーフの寸法からブレード２１の先端形状を算出する。また、診断部１４は、算出したブレード２１の先端形状に基づいて、ブレード２１の異常の有無を診断する。出力部１５は、ディスプレイ等を含み、診断部１４の診断結果を出力する。これらの処理の詳細は、後述する。

〔ブレード診断方法〕
次に、ダイシング装置１に用いるブレード２１の異常を検出するためのブレード診断方法について説明する。図４は、ブレード診断方法の処理を示すフローチャートである。

最初に、ステップＳ１（溝形成工程の一例）において、ダイシング装置１の加工部２にワークＷをセットし、ブレード２１を用いてワークＷをチョップ加工する。

図５は、チョップ加工の様子を示す概略図であり、ＸＺ平面における断面図である。ここでは、ブレード２１の半径はＲであり、ワークＷに切り込み深さＤ０のカーフ１００を形成している。チョップ加工の切り込み深さ（カーフ１００の深さ）は、図示しない高さ検出手段の検出結果とＺテーブル４３のＺ方向の駆動量から制御することができる。すなわち、切り込み深さＤ０は、ワークＷにブレード２１の刃先（先端）が触れた位置から、さらにスピンドル２２をＺ方向に下降させた量に等しい。

また、図６は、チョップ加工の様子を示す概略図であり、ブレード２１の先端付近のＹＺ平面における断面図である。ここでは、ブレード２１の厚み方向（図６においてＹ方向）の中心Ｙ_Ｃから厚み方向にＹ１（所定距離の一例）だけ離れた位置におけるカーフ１００の深さ、すなわちワークＷの上面からブレード２１の端部までの距離をＤ１、ブレード２１の厚み方向の中心から厚み方向にＹ２だけ離れた位置におけるワークＷの上面からブレード２１の端部までの距離をＤ２とする。なお、図５に示したブレード２１の半径Ｒは、ブレード２１の厚み方向の中心Ｙ_Ｃにおける設計値であるが、中心Ｙ_Ｃにおける半径を公知の方法により測定した値を用いてもよい。

次に、ステップＳ２（画像取得工程の一例）において、カメラ２３に対してワークＷの上面を対向させて配置し、ステップＳ１で形成したカーフの平面視の画像を撮像する。図７は、ワークＷに形成されたカーフ１００の平面視の画像の一例である。撮像された画像は、コントローラ１０に入力される。

続いて、ステップＳ３（測定工程の一例）において、コントローラ１０は、取得したワークＷの画像から、カーフ１００の寸法を測定する。

ここでは、ブレード２１の幅方向に相当する方向（図７においてＹ方向、以下カーフ１００の幅方向という）におけるカーフ１００の中心をＹ_Ｃ、ブレード２１の幅方向に直交する回転方向に相当する方向（図７においてＸ方向、以下カーフ１００の長さ方向という）の中心をＸ_Ｃとし、中心Ｙ_Ｃに対してＹ方向に距離Ｙ１だけ離れた位置における中心Ｘ_Ｃとカーフ１００の端部までの距離（長さ）をＬ１とする。同様に、中心Ｙ_Ｃに対してＹ方向に距離Ｙ２だけ離れた位置における中心Ｘ_Ｃとカーフ１００の端部までの距離をＬ２とする。

なお、カメラ２３における撮像倍率は予めわかっており、上記の距離Ｙ１、Ｙ２、Ｌ１、Ｌ２は、画像上の寸法を実際のカーフの寸法に換算した値である。

次に、ステップＳ４（算出工程の一例）において、ステップＳ３で測定した寸法からブレード２１の先端形状を算出する。ここで、カーフ１００の形状からブレード２１のあるＹ位置におけるＺ位置が算出できれば、ブレード２１の先端形状を決定することができる。すなわち、以下の式が成り立つ。

また、カーフ１００の幅方向の中心Ｙ_ＣからＹだけ離れた位置におけるカーフ１００の長さ方向の中心Ｘ_Ｃとカーフ１００の端部までの距離（長さ）をＬｎ、ブレード２１の厚み方向の中心から厚み方向にＹだけ離れた位置におけるカーフ１００の深さをＤｎとし、式１、式２を一般化すると、以下の式を導くことができる。

したがって、ステップＳ３において任意の数だけカーフ１００をＹ方向に分割し、分割した数だけＸ方向の距離を算出することで、分割した数だけカーフ１００の深さＤｎ、すなわちブレード２１の端部の位置を算出することができる。そして、各端部の位置を外挿及び内挿することで、ブレード２１の先端形状を算出することができる。

次に、ステップＳ５において、診断部１４は、ステップＳ４で算出したブレード２１の先端形状に基づいてブレード２１の異常の有無を診断する。

最後に、ステップＳ６（出力工程の一例）において、出力部１５は、この診断結果（先端形状に関する情報の一例）をディスプレイに表示し、診断処理を終了する。

なお、ステップＳ４で算出したブレード２１の先端形状に基づいて、ブレード診断装置の使用者がブレード２１の異常の有無を診断してもよい。この場合は、算出部１３が算出したブレード２１の先端形状や寸法（先端形状に関する情報の一例）を、出力部１５から出力すればよい。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれワークＷに形成されたカーフ１０２、１０４，１０６の平面視の画像の例を示す図である。算出部１３は、これらの画像からブレード２１の片摩耗の量や中摩耗の量を算出することができる。すなわち、カーフ１０２を形成したブレード２１は正常であり、カーフ１０４を形成したブレード２１は片摩耗しており、カーフ１０６を形成したブレード２１は中摩耗していることがわかる。したがって、診断部１４においてブレード２１の異常状態を検出することができる。

このように、ブレード２１の半径Ｒとカーフ１００の切り込み深さＤ０に基づいてブレードの先端形状を算出することで、不良原因となるブレード２１の状態を事前に検出することができ、裏面チッピングの発生等を防止することができる。カーフ１００の深さＤｎの演算は、ブレード２１の半径Ｒではなく、半径Ｒと相関のあるブレード２１の直径や円周を用いてもよい。

なお、本実施形態では、カーフ１００の切り込み深さＤ０を、図示しない高さ検出手段の検出結果とＺテーブル４３のＺ方向の駆動量から制御したが、カーフ１００の平面視の画像を用いて算出してもよい。例えば、図７に示すように、カーフ１００の幅方向の中心Ｙ_Ｃにおける長さ方向の中心Ｘ_Ｃとカーフ１００の端部までの距離Ｌ０を求めれば、切り込み深さＤ０は、以下の式で算出することができる。

また、本実施形態では、ブレード診断装置がダイシング装置１に組み込まれていたが、複数の装置からブレード診断装置を構成してもよい。例えば、ダイシング装置１に取り付けられたブレード２１によってワークＷにカーフ１００を形成し、ダイシング装置１とは異なるカメラ２３によってカーフ１００の画像を撮像し、ダイシング装置１及びカメラ２３とは異なる画像処理装置によってブレード２１の先端形状を算出し、ブレード２１の異常を診断してもよい。

本実施形態に係るブレード診断方法は、コンピュータに上記の各工程を実行せるためのプログラムとして構成し、当該プログラムを記憶したＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）等の非一時的な記録媒体を構成することも可能である。

本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。

１…ダイシング装置、２…加工部、１０…コントローラ、２１…ブレード、２２…スピンドル、３１…ワークテーブル、３２…回転テーブル、３３…Ｘテーブル、３５…リニアモータ、３６…Ｘベース、４１…Ｙテーブル、４２…Ｙガイド、４３…Ｚテーブル、４４…Ｙベース、５１…ロードポート、５２…洗浄部、５３…搬送手段、Ｗ…ワーク

Claims

ブレードでワークに形成された溝の中心から幅方向に所定距離だけ離れた位置における前記溝の幅方向に直交する方向の長さに基づいて、前記ブレードの中心から厚み方向に前記所定距離だけ離れた位置における前記ブレードの端部の位置を算出して前記ブレードの先端形状を算出する算出工程と、
前記ブレードの先端形状に基づいて前記ブレードの異常の有無を診断する診断工程と、
を有する、ブレード診断方法。
ブレードでワークに形成された溝の中心から幅方向に所定距離だけ離れた位置における前記溝の幅方向に直交する方向の長さに基づいて、前記ブレードの中心から厚み方向に前記所定距離だけ離れた位置における前記ブレードの端部の位置を算出して前記ブレードの先端形状を算出する算出部と、
前記ブレードの先端形状に基づいて前記ブレードの異常の有無を診断する診断部と、
を有する、ブレード診断装置。
ブレードでワークに形成された溝の中心から幅方向に所定距離だけ離れた位置における前記溝の幅方向に直交する方向の長さに基づいて、前記ブレードの中心から厚み方向に前記所定距離だけ離れた位置における前記ブレードの端部の位置を算出して前記ブレードの先端形状を算出する算出工程を有する、
ブレード先端形状算出方法。
ブレードでワークに形成された溝の中心から幅方向に所定距離だけ離れた位置における前記溝の幅方向に直交する方向の長さに基づいて、前記ブレードの中心から厚み方向に前記所定距離だけ離れた位置における前記ブレードの端部の位置を算出して前記ブレードの先端形状を算出する算出部を有する、
ブレード先端形状算出装置。