JP6746199B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に切削装置に関し、特に、機構部に大きな温度変化が生じた際に再度セットアップの必要性を報知する切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）は、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

切削装置は、ウェーハ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ウェーハを切削する切削ブレードが装着されたスピンドルを回転可能に支持する切削手段と、切削手段をチャックテーブルに対して相対的に切り込み送り方向に移動させる切り込み送り手段と、を備えている。

切削装置は更に、ウェーハを保持したチャックテーブルを加工送り方向に移動する加工送り手段と、加工送り方向と直交する割り出し送り方向に切削手段を分割予定ラインのピッチずつ割り出し送りする割り出し送り手段とを備えている。

切削装置は、チャックテーブルの保持面と切削ブレードの下端位置とを同一高さ位置に設定するセットアップという作業を適宜実施する（例えば、特開２０１５−２１１２０号公報参照）。これにより、ウェーハ等の被加工物に対し所望の切り込み深さの切削溝を形成することができる。

また、被加工物の所望位置（分割予定ラインの中央等）に溝を形成するため、加工送り方向と直交し且つ保持面と平行な割り出し送り方向における切削ブレードの位置を設定するヘアライン合わせという設定作業も実施する。

切削装置は、例えば、休止（停止）状態から稼働状態に移ると、軸駆動用のモータや電装部品の発熱等により装置の各部位や装置内の温度が上昇するため、機構部の伸縮・膨張が発生する。また、切削液を供給しながら被加工物を切削すると、チャックテーブルや切削手段に飛散した切削液の気化熱によって温度変化の影響を受ける。

よって、セットアップを実施した時より温度が大きく変化していると、機構部の伸縮・膨張により設定した基準位置がずれている恐れがあった。そのため、従来は切削装置の稼働開始前等に定期的にセットアップ作業を実施していた。

特開２０１５−２１１１２０号公報

しかし、切削装置の稼働開始前等に定期的にセットアップ作業を実施していても、切削作業実施中に大きな温度変化があると、切り込み送り方向の基準位置及び／又は割り出し送り方向の基準位置がずれ、精密な切削加工を実施できない場合があるという問題があった。

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、温度変化に起因する切削装置の位置ずれを防止可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持した被加工物を切削ブレードで切削する切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを該保持面と直交する切り込み送り方向に相対移動させる切り込み送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを該保持面と平行方向に割り出し送りする割り出し送り手段と、該チャックテーブルに対する該切削ブレードの該切り込み送り方向又は該割り出し送り方向の基準位置を設定するセットアップ手段と、該チャックテーブルが取り付けられたＸ軸移動ブロックの温度を測定する第１の温度センサと、該切削手段が取り付けられたＺ軸移動ブロックの温度を測定する第２の温度センサとを有し、該チャックテーブル、該切削手段、該切り込み送り手段、該割り出し送り手段及び該セットアップ手段を含む切削装置の機構部の温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段で測定される温度と該セットアップ手段で該基準位置を設定した際に測定された温度との差の上限を閾値として設定する閾値設定部と、該温度測定手段で測定される温度が該閾値を超えた際に信号を発信する信号発信手段と、を備えたことを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、切削装置は、信号発信手段からの信号に基づき、セットアップ手段を制御して、基準位置の設定を再度自動的に設定する制御手段を更に備えている。また、好ましくは、該セットアップ手段は、該チャックテーブルに対する該切削ブレードの該切り込み送り方向及び該割り出し送り方向の基準位置を設定する。

本発明の切削装置は、機構部の温度とセットアップ作業時の温度との間で所定の閾値以上の差が発生した場合、そのことを報知してオペレータに知らせたり、或いは制御手段が自動的にセットアップ作業を再度実施するようにセットアップ手段を制御するため、温度変化に起因する切削位置の位置ずれの発生を防止できるという効果を奏する。

外装カバーを取り去った状態の実施形態に係る切削装置の一部破断斜視図である。 切り込み送り方向のセットアップ手段の構成を示す一部断面側面図である。 ダイシングテープを介して環状フレームでウェーハを支持している状態の斜視図である。 割り出し送り方向のセットアップ方法を説明する一部断面側面図であり、図４（Ａ）は切削溝形成時の一部断面側面図、図４（Ｂ）は撮像ユニットで切削溝を撮像時の一部断面側面図である。

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１を参照すると、外装カバー（装置カバー）を取り外した状態の本発明実施形態に係る切削装置の一部破断斜視図が示されている。

切削装置２は、各機構部を内部に収容するフレーム（骨材）４を有しており、このフレーム４に図示を省略した外装カバーが装着される。チャックテーブル６はＸ軸移動ブロック８に取り付けられており、Ｘ軸移動機構１０によりＸ軸方向に移動される。

切削ユニット（切削手段）１２は、スピンドルハウジング１４中に回転可能に収容されたスピンドル（図２参照）１６と、スピンドル１６の先端に着脱可能に装着された切削ブレード１８とを備えている。

切削ユニット１２は、Ｙ軸移動機構２０及びＺ軸移動機構２８により、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動される。Ｙ軸移動機構２０及びＺ軸方向移動機構２８も共に、良く知られたボールねじとボールねじの一端に連結されたパルスモータとから構成される。Ｙ軸移動機構２０はコラム２２に固定された横方向部材２４に搭載されている。

Ｙ軸移動機構２０を駆動すると、Ｙ軸移動ブロック２６がＹ軸方向に移動し、Ｙ軸移動ブロック２６に取り付けられたＺ軸移動機構２８を駆動すると、Ｚ軸移動ブロック３０がＺ軸方向に移動する。

切削ユニット１２はＺ軸移動ブロック３０に取り付けられているため、Ｙ軸移動機構２０及びＺ軸方向移動機構２８を駆動することにより、切削ユニット１２はＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

本実施形態の切削装置２では、各機構部及び装置カバー（外装カバー）内の温度を測定する温度センサが複数配置されている。例えば、Ｘ軸移動ブロック８の温度を測定する温度センサＴ１、スピンドルハウジング１４の温度を測定する温度センサＴ２、コラム２２の温度を測定する温度センサＴ３、横方向部材２４の温度を測定する温度センサＴ４、Ｚ軸移動ブロック３０の温度を測定する温度センサＴ５が配設されている。

これらの温度センサＴ１〜Ｔ５は切削装置２のコントローラ（制御手段）３２に接続されており、コントローラ３２に各温度センサＴ１〜Ｔ５で測定された温度が入力される。温度センサＴ１〜Ｔ５の他にも、装置カバー内の温度を測定する温度センサが配置されており、全ての温度センサの測定値はコントローラ３２に入力される。

コントローラ３２は、温度センサＴ１〜Ｔ５で測定される温度と、チャックテーブルに対する切削ブレード１８の切り込み送り方向又は割り出し送り方向の基準位置を設定した際に測定された温度との差の上限を閾値として設定する閾値設定部３４と、測定される温度が閾値を超えた際に信号を発信する信号発信部（信号発信手段）３６とを含んでいる。

３８は切削装置２の稼働状況を示す信号ランプであり、コントローラ２の信号発信部３６が温度センサで測定される温度が閾値を超えたと判断した際には信号ランプ３８に信号が送信され、信号ランプ３８が例えば赤色で点滅する。

次に、図２を参照して、切り込み送り方向のセットアップについて説明する。チャックテーブル６はＳＵＳから形成された本体部（枠体）４０と、ポーラスセラミックス等の多孔性部材から形成された吸引保持部４２とから構成される。吸引保持部４２の保持面（表面）４２ａと本体部４０のセットアップ部である表面４０ａとは面一に形成されている。

切り込み送り方向のセットアップ時には、スイッチ４８を閉じてスピンドル１６とチャックテーブル６の枠体４０とを接続する閉回路４６を形成する。この閉回路４６には電源５０と電流計５２が直列に接続されている。

切削ユニット１２をＺ軸方向に移動する切り込み送り機構２８を駆動して、矢印Ｒ方向に高速回転している切削ブレード１８を矢印Ｚ１方向に下降してチャックテーブル６のセットアップ部４０ａに接触させる。これにより、切削ブレード１８、スピンドル１６及びチャックテーブル６の本体部４０を接続する閉回路４６が形成される。

この閉回路４６には電源５０及び電流計５２が直列に接続されているため、オペレータは電流計５２で閉回路４６に電流が流れることを観察することにより、切削ブレード１８とチャックテーブル６との電気的導通が取られたことを確認することができる。電気的導通が取られた時の切削ブレード１８の高さ位置をＺ軸方向の基準位置（原点位置）として検出し、この基準位置を切削装置２のコントローラ３２のメモリに記憶する。

切削ブレード１８のチャックテーブル６に対するセットアップ手段４４は、切削ブレード１８をチャックテーブル６のセットアップ部４０ａに接触させて形成される閉回路４６により構成される。

切削装置２の加工対象であるウェーハ１１は、図３に示すように、外周部が環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴにその裏面が貼着された状態で切削装置２に投入される。ウェーハ１１の表面には複数の分割予定ライン１３が格子状に形成されており、分割予定ライン１３で区画された各領域にはＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

次に、図４を参照して、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）のセットアップについて説明する。図４（Ａ）に示すように、切削ユニット１２のスピンドルハウジング１４には撮像ユニット５６が取り付けられている。撮像ユニット５６は、基準線を有する顕微鏡と、顕微鏡の拡大画像を撮像するカメラとを含んでいる。

図４（Ａ）において、ウェーハ１１はダイシングテープＴを介してチャックテーブル６の吸引保持部４２で吸引保持され、環状フレームＦはクランプ５８によりクランプされて固定されている。

割り出し送り方向のセットアップは、撮像ユニット５６の顕微鏡の基準線と切削ブレード１８の中心線を合わせる作業であり、通常ヘアライン合わせと称される。このヘアライン合わせ作業は、具体的には、図４（Ａ）に示すように、切削ブレード１８でウェーハ１１を切削して切削溝１７を形成する。

次いで、図４（Ｂ）に示すように、切削ユニット１２をＹ軸方向に距離Ｙ１だけ移動して、撮像ユニット５６で矢印Ａに示すように切削溝１７を撮像する。撮像画像を画像処理して切削溝１７の中心を検出し、切削溝１７の中心位置と顕微鏡の基準線位置とのずれ量を算出し、このずれ量をＹ軸方向の座標位置に加減することにより、切削溝１７の中心位置と顕微鏡の基準線位置とを合致させたＹ軸方向の基準位置を切削装置２のコントローラ３２のメモリに記憶させる。

このヘアライン合わせを実施することにより、切削溝１７の中心位置と顕微鏡の基準線位置とを合致させることができ、メモリに記憶した基準位置を基に分割予定ライン１３を検出するアライメントを実施して、切削すべき分割予定ライン１３の中心に切削ブレード１８を一致させる。

通常、停止状態から切削装置２を稼働する際には、Ｚ軸方向のセットアップ及びＹ軸方向のセットアップ（ヘアライン合わせ）を実施してから、ウェーハ１１の切削を開始する。ところで、ウェーハ１１の切削を継続すると、軸駆動用のモータや電装部品の発熱等により装置の各部位や装置内の温度が上昇するため、機構部の伸縮・膨張が発生する。

また、ウェーハ１１の切削は通常切削液を供給しながら実施するため、チャックテーブル６や切削ユニット１２に飛散した切削液の気化熱によっても装置内の温度が変化し、Ｚ軸方向の基準位置及び／又はＹ軸方向の基準位置がずれる恐れがある。

本実施形態では、切削装置２の各機構部に配設した温度センサＴ１〜Ｔ５により機構部の温度を測定し、測定された温度をコントローラ３２に入力する。コントローラ３２は、温度センサＴ１〜Ｔ５で測定する温度と基準位置を設定した際に測定された温度との差の上限を閾値として設定する閾値設定部３４を含んでいる。

従って、この温度差が閾値を超えたと閾値設定部３４が判断すると、信号発信部３６が閾値を超えたとの信号を信号ランプ３８に送信し、信号ランプ３８が例えば赤色で点滅する。よって、オペレータは信号ランプ３８を観察することにより、基準位置の再設定が必要だと判断することができ、切り込み送り方向又は割り出し送り方向の基準位置を再設定する。

閾値設定部３４は、温度センサＴ１〜Ｔ５で測定した温度が１つでも閾値を超えた際に信号発信部３６から信号を発信するように設定するか、又は温度センサＴ１〜Ｔ５で測定した温度の平均が閾値を超えた際に信号発信部３６から信号を発信するように設定することができる。或いは、温度センサＴ１〜Ｔ５で測定する温度に優先順位をつけ、優先順位の高い温度センサで測定した温度が閾値を超えた際に、信号発信部３６から信号を発信するように設定することもできる。

信号発信部３６の他の実施形態では、信号発信部３６からＺ軸送り機構（切り込み送り機構）２８及び／又はＹ軸送り機構（割り出し送り機構）２０に信号を送って、Ｚ軸送り機構２８及び／又はＹ軸送り機構２０を駆動して、切り込み送り方向のセットアップ及び／又は割り出し送り方向のセットアップを自動的に実施するように制御することもできる。

上述した実施形態によると、温度センサＴ１〜Ｔ５で各機構部の温度を測定しながら切削作業を実施し、温度センサＴ１〜Ｔ５で測定した温度がセットアップ動作時の温度から所定の閾値以上の差が発生した場合、そのことを信号ランプ３８で報知したり、セットアップ作業を自動的に再度実施したりするため、温度変化に起因する位置ずれの発生を未然に防止できるという効果を奏する。

２ 切削装置
６ チャックテーブル
１０ Ｘ軸移動機構
１２ 切削ユニット
１７ 切削溝
１８ 切削ブレード
２０ Ｙ軸移動機構
２８ Ｚ軸移動機構
３２ コントローラ
３４ 閾値設定部
３６ 信号発信部
３８ 信号ランプ
４４ セットアップ手段
４６ 閉回路
４８ スイッチ
５０ 電源
５２ 電流計
５６ 撮像ユニット
Ｔ１〜Ｔ５ 温度センサ

Claims (3)

1. 被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルで保持した被加工物を切削ブレードで切削する切削手段と、
   該チャックテーブルと該切削手段とを該保持面と直交する切り込み送り方向に相対移動させる切り込み送り手段と、
   該チャックテーブルと該切削手段とを該保持面と平行方向に割り出し送りする割り出し送り手段と、
   該チャックテーブルに対する該切削ブレードの該切り込み送り方向又は該割り出し送り方向の基準位置を設定するセットアップ手段と、
   該チャックテーブルが取り付けられたＸ軸移動ブロックの温度を測定する第１の温度センサと、該切削手段が取り付けられたＺ軸移動ブロックの温度を測定する第２の温度センサとを有し、該チャックテーブル、該切削手段、該切り込み送り手段、該割り出し送り手段及び該セットアップ手段を含む切削装置の機構部の温度を測定する温度測定手段と、
   該温度測定手段で測定される温度と該セットアップ手段で該基準位置を設定した際に測定された温度との差の上限を閾値として設定する閾値設定部と、
   該温度測定手段で測定される温度が該閾値を超えた際に信号を発信する信号発信手段と、を備えたことを特徴とする切削装置。
2. 該信号発信手段からの信号に基づき、該セットアップ手段を制御して、該基準位置を再度設定する制御手段を更に備えた請求項１記載の切削装置。
3. 該セットアップ手段は、該チャックテーブルに対する該切削ブレードの該切り込み送り方向及び該割り出し送り方向の基準位置を設定する請求項１又は２記載の切削装置。