JP6521687B2 - 切削ブレードの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードの切り刃が選定された適正な粒径であるか否かを検査する切削ブレードの検査方法に関する。

複数の半導体デバイスが表面に形成された半導体ウェーハや光デバイスが形成された光デバイスウェーハ、ガラス、セラミックス、樹脂基板等を個々のチップへと分割する際には切削ブレードを備えた切削装置が使用される。

切削装置に用いられる切削ブレードの切り刃は、ダイヤモンド等の砥粒をメッキで固定するか或いは金属、樹脂等のボンド材によって固定して形成され、被加工物の切削によって自生発刃が促され、一定の切れ味を保ちながら、砥粒で被加工物を破砕しつつ切削していく。

チッピングは砥粒径との相関があるため、所定サイズ以下のチッピングで被加工物を切削加工するためには、平均粒径が所定サイズ以下の砥粒を用いた切削ブレードを選定する。切削ブレードは砥粒径及びボンド材によって種類が分けられているため、多種類な切削ブレードから求める加工結果に応じて切削ブレードが選定される。

μｍ単位の砥粒径で種類が分かれる切削ブレードは、見た目では砥粒径の違いを判別できない。そこで、オペレータは切削ブレードのメーカーが切削ブレードに配したマーク等を手掛かりに切削ブレードの種類を確認してスピンドルに装着する（例えば、特開２００９−８３０１６号公報参照）。

特開２００９−８３０１６号公報

しかし、切削ブレードのメーカーが砥粒径と一致しないマークを誤って切削ブレードに配した場合、又は不注意によって誤って異なる品種の切削ブレードを切削装置に装着してしまう場合がある。通常と異なる品種の切削ブレードで切削加工すると、チッピングのサイズが異なるため、カーフチェック時に切削ブレードの装着ミスが発覚することがある。

しかし、例えば、平均砥粒径が２μｍ前後の切削ブレードと４μm前後の切削ブレードの違いは、全体的にチッピングがやや大きい（又はやや小さい）という僅かな違いのため、熟練したオペレータでなければすぐに判断することは難しい。

しかしながら、僅かに異なる砥粒径の切削ブレードで被加工物を大量に切削加工すると、通常より規格外のチッピングを多く発生させてしまい、製品にできないチップを大量に生産してしまうこととなる。

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、基準となる切削ブレーに対して僅かに異なる平均砥粒径の切削ブレードを使用してしまっても、その違いを検出することが可能な切削ブレードの検査方法を提供することである。

本発明によると、選定された粒径の砥粒が適宜のボンド材によって結合された切り刃を有する切削ブレードの検査方法であって、被加工物をチャックテーブルで保持する保持ステップと、第１の方向に回転軸を有するスピンドルの先端に切削ブレードを装着する装着ステップと、該チャックテーブルと高速回転する該切削ブレードとを該第１の方向と直交する第２の方向に相対的に移動して、被加工物に複数の切削溝を形成する切削ステップと、被加工物に形成された該切削溝を撮像手段で撮像して該切削溝の状態を検査する検査ステップと、を備え、該検査ステップにおいて、単位長さ当たりの該切削溝の両側に形成された欠けの大きさ、欠けの数、欠けの面積の何れかの要素によって該選定された粒径が適正な粒径であるか否かを検査し、該検査ステップは、該切削ステップの途中の該被加工物の切削を開始してから１〜１０本目の該切削溝を形成する切り始めの間に実施することを特徴とする切削ブレードの検査方法が提供される。

好ましくは、該検査ステップでは、測定される該欠けの大きさと該欠けの数の分布を求め、判定基準となる標準偏差を閾値として該分布の標準偏差から該選定された粒径が適正な粒径であるか否かを判定する。

本発明の切削ブレードの検査方法によると、単位長さ当たりの切削溝の両側に形成された欠けの大きさ、欠けの数、欠けの面積の何れかの要素によって切削溝の状態を検査するため、基準となる切削ブレードに対して僅かに異なる砥粒径の切削ブレードを使用してしまってもその違いを検出することができる。

更に、従来最大チッピングサイズに閾値を設定し定期的に切削ブレードのチッピングを監視していたが、最大チッピングサイズの閾値を小さくすると、これまで問題なしと判定していた条件でも問題あり（エラー）となって装置が停止し、装置停止の解除にオペレータの工数を使って加工時間が無駄に長くなってしまうが、本発明の切削ブレードの検査方法ではそういった問題を発生させることもない。

本発明の切削ブレードの検査方法を実施するのに適した切削装置の斜視図である。 ウェーハユニットの斜視図である。 切削ブレードの装着ステップを説明する分解斜視図である。 切削ステップを示す一部断面側面図である。 検査ステップを説明する斜視図である。 図６（Ａ）は基本データの撮像画像を示す図、図６（Ｂ）は形成された切削溝の撮像画像を示す図である。 砥粒が適正な粒径の場合と適正でない粒径の場合のチッピングサイズとチッピング数の関係の一例を示す図である。

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、本発明の切削ブレードの検査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のベース４の凹部４ａには、チャックテーブル６が図示しない加工送り機構によりＸ軸方向に往復動可能に配設されている。

チャックテーブル６はＳＵＳ等の金属から形成された枠体８内にポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部１０が配設されて構成されている。チャックテーブル６の周囲には複数のクランプ１２及びウォーターカバー１４が配設されており、このウォーターカバー１４とベース４にわたり蛇腹１６が連結されている。

図２を参照すると、ウェーハユニット１７の斜視図が示されている。ウェーハユニット１７は、外周部が環状フレームＦに貼着されたダイシングテープＴに半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと称することがある）１１の裏面を貼着して構成されている。ウェーハ１１の表面には格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

図２に示したウェーハユニット１７では、被加工物として半導体ウェーハ１１を採用した例について示したが、被加工物は半導体ウェーハ１１に限定されるものではなく、表面に複数の光デバイスが形成された光デバイスウェーハ等の他のウェーハ、セラミックス基板、樹脂基板等の板状の被加工物を含むものである。

再び図１を参照すると、ウェーハユニット１７はカセット１８内に複数枚収容され、複数枚のウェーハユニット１７を収容したカセット１８は上下動可能なカセットエレベータ２０上に載置される。

ベース４の後方には門型形状のコラム２２が立設されている。コラム２２にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール２４が固定されている。コラム２２にはＹ軸移動ブロック２６が、ボールねじ２８と図示しないパルスモータとからなるＹ軸移動機構３２により、ガイドレール２４に案内されてＹ軸方向に移動可能に搭載されている。

Ｙ軸移動ブロック２６にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３６が固定されている。Ｙ軸移動ブロック２６上には、Ｚ軸移動ブロック３８がボールねじ４０とパルスモータ４２とからなるＺ軸移動機構４４により、ガイドレール３６に案内されてＺ軸方向に移動可能に搭載されている。

Ｚ軸移動ブロック３８には切削ユニット４６及び撮像ユニット４８が取り付けられている。撮像ユニット４８は、顕微鏡とＣＣＤ等の撮像素子を含み、撮像ユニット４８で撮像された撮像画像は図示しないモニターに表示される。

５０はスピンナーテーブル５２を有するスピンナー洗浄ユニットであり、チャックテーブル６に保持されて切削ユニット４６により切削加工の終了したウェーハ１１は、図示しない搬送ユニットによりスピンナー洗浄ユニット５０のスピンナーテーブル５２まで搬送され、スピンナーテーブル５２に保持された状態でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図３に示すように、切削ユニット４６は、スピンドルハウジング５４中に回転可能に収容されたスピンドル５６を有しており、スピンドルハウジング５４から突出したスピンドル先端部５６ａが先端にいくにつれて細くなるテーパー形状に形成されている。スピンドル先端部５６ａの端面にはねじ穴５８が形成されている。

６０はブレードマウントであり、円筒状ボス部６２と、円筒状ボス部６２と一体的に形成されたフランジ部（鍔部）６４とから構成される。円筒状ボス部６２の外周には雄ねじ６６が形成されていると共に、この内周には雌ねじ６８が形成されている。ブレードマウント６０は更に、スピンドル先端部５６ａのテーパー形状に対応したテーパー状の係合穴７０を有している。

ブレードマウント６０の係合穴７０をテーパー状のスピンドル先端部５６ａに挿入し、ねじ７２をブレードマウント６０の係合穴７０を通してねじ穴５８に螺合して締め付けることにより、ブレードマウント６０はテーパー状のスピンドル先端部５６ａに装着される。

切削ブレード７４はアルミニウム合金から形成された円形基台７６の外周にニッケルメッキにより電鋳された切り刃（電鋳砥石）７４ａを有するハブブレードである。７８は固定ナットであり、内周にブレードマウント６０の円筒状ボス部６２に形成された雄ねじ６６に螺合する雌ねじ８０が形成されている。

切削ブレード７４をスピンドル５６に装着するには、切削ブレード７４をブレードマウント６０の円筒状ボス部６２に挿入し、その外側から固定ナット７８の雌ねじ８０をブレードマウント６０の円筒状ボス部６２に形成された雄ねじ６６に螺合して締め付けることにより、切削ブレード７４はブレードマウント６０のフランジ部６４と固定ナット７８とで挟持されてスピンドル５６に装着される。

オペレータが切削ブレード７４をブレードマウント６０に装着するとき、切削ブレードのメーカーが切削ブレード７４に配したマーク等を手掛かりに切削ブレードの種類を確認してブレードマウント６中に装着する。

しかし、メーカーが砥粒径と一致しないマークを誤って切削ブレードに配してしまったような場合、又はオペレータが誤って異なる品種の切削ブレードを装着してしまったような場合、本発明の切削ブレードの検査方法を用いることにより、これらの誤りを早期に発見することができる。

以下、図４乃至図６を参照して、本発明実施形態に係る切削ブレードの検査方法について詳細に説明する。まず、図４に示すように、切削装置２のチャックテーブル６でウェーハユニット１７のウェーハ１１を保持する保持ステップを実施する。ウェーハユニット１７の環状フレームＦはクランプ１２によりクランプして固定する。

次に、Ｙ軸方向に回転軸を有するスピンドル５６を高速（例えば３００００ｒｐｍ）で回転させながら切削ブレード７４でウェーハ１１の第１の方向に伸長する分割予定ライン１３をダイシングテープＴに達する深さまで切り込み、チャックテーブル６をＹ軸方向に直交するＸ軸方向に加工送りすることにより、切削溝１９を形成する切削ステップを実施する。

切削ユニット４６をＹ軸方向に分割予定ライン１３のピッチだけ割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝１９を形成する。次いで、チャックテーブル６を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝１９を形成して、ウェーハ１１を個々のデバイスチップに分割する。

本実施形態の切削ブレードの検査方法では、切削ステップの途中でウェーハ１１に形成された切削溝を撮像ユニット（撮像手段）４８で撮像して、切削溝１９の状態を検査する検査ステップを実施する。

好ましくは、この検査ステップは、ウェーハ１１の切削を開始してから１〜１０本目の切削溝１９を形成する切り始めの間に実施する。代替案として、検査ステップを定期的に実施するようにしても良い。

図６（Ｂ）を参照すると、検査ステップで撮像された撮像画像８２Ｂの一例が示されている。検査ステップにおいては、単位長さＬ当たりの切削溝１９の両側に形成された平均的な欠け（チッピング）の大きさ、欠けの数、欠けの面積の何れかの要素によって、切削ブレード７４の切り刃７４ａに選定された砥粒の粒径が適正な粒径であるか否かを検査する。

本実施形態の切削ブレードの検査方法では、好ましくは、適正な粒径の砥粒によって形成された切り刃を有する切削ブレードによってウェーハ１１を切削し、切削溝１９の状態を検査し、単位長さＬ当たりの切削溝１９の両側に形成された欠けの大きさ、欠けの数、欠けの面積の何れかの要素に基づく基本データを予め作成する基本データ作成ステップを含む。

図６（Ａ）を参照すると、基本データの撮像画像８２Ａの一例が示されている。検査ステップの好ましい実施形態においては、切削ステップで形成された切削溝１９を撮像した図６（Ｂ）に示す撮像画像８２Ｂと、図６（Ａ）に示す基本データ作成ステップで形成された切削溝１９を撮像した図６（Ａ）に示す撮像画像８２Ａと比較して、選定された砥粒の粒径が適正な粒径であるか否かを検査する。例えば、表１に示すような検査結果が得られたものとする。

サンプル１では、欠けの最大サイズ、平均サイズ、欠けの数及び欠けの面積の何れもがそれぞれの閾値を下回っているため、検査ステップにおいてサンプル１は適正であると判定する。

サンプル２については、欠けの最大サイズ及び欠けの数はそれぞれ閾値を下回っているが、欠けの平均サイズ及び欠けの面積が閾値を超えているため、検査ステップにおいて砥粒径が適正でないと判定する。

他に、統計的な手法、例えば図７に示されるように、測定されるチッピングサイズとチッピング数の分布を求め、Ａの曲線で示される適正な粒径の場合の判定基準となる標準偏差を閾値として判定しても良い。Ｂは適正でない粒径の場合の分布曲線を示しており、Ａで示す適正な場合の分布曲線に比較してサイズの大きなチッピングの数が多くなっているため、適正でないと判定する。

６ チャックテーブル
１１ 半導体ウェーハ
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１７ デバイスユニット
１９ 切削溝
２１ 欠け（チッピング）
４６ 切削ユニット
４８ 撮像ユニット
５６ スピンドル
７４ 切削ブレード
７４ａ 切り刃

Claims (2)

1. 選定された粒径の砥粒が適宜のボンド材によって結合された切り刃を有する切削ブレードの検査方法であって、
   被加工物をチャックテーブルで保持する保持ステップと、
   第１の方向に回転軸を有するスピンドルの先端に切削ブレードを装着する装着ステップと、
   該チャックテーブルと高速回転する該切削ブレードとを該第１の方向と直交する第２の方向に相対的に移動して、被加工物に複数の切削溝を形成する切削ステップと、
   被加工物に形成された該切削溝を撮像手段で撮像して該切削溝の状態を検査する検査ステップと、を備え、
   該検査ステップにおいて、単位長さ当たりの該切削溝の両側に形成された欠けの大きさ、欠けの数、欠けの面積の何れかの要素によって該選定された粒径が適正な粒径であるか否かを検査し、
   該検査ステップは、該切削ステップの途中の該被加工物の切削を開始してから１〜１０本目の該切削溝を形成する切り始めの間に実施することを特徴とする切削ブレードの検査方法。
2. 該検査ステップでは、測定される該欠けの大きさと該欠けの数の分布を求め、判定基準となる標準偏差を閾値として該分布の標準偏差から該選定された粒径が適正な粒径であるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の切削ブレードの検査方法。

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