JP6205231B2

JP6205231B2 - 切削装置

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Publication number: JP6205231B2
Application number: JP2013211301A
Authority: JP
Inventors: 進野宮; 木村　謙; 謙木村
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: JP2015076483A

Description

本発明は、ウエーハにおけるエッジ部の面取り加工がなされている部分の除去を行うための切削装置に関する。

外周縁が面取りされているウエーハの一方の面を研削すると、外周縁が鋭角に形成され、その部分を起点として割れや欠けが生じることがあるため、かかるウエーハについては、研削前に、ウエーハの外周に沿って面取り部を除去することが行われている。また、ウエーハを小径化する場合も、外周に沿って円形に切り落とすことが行われている。このようにウエーハの外周縁に沿って切削することは、エッジトリミングと呼ばれている。

ウエーハの外周に沿って円形に切削加工するエッジトリミングは、回転する切削ブレードをウエーハの外周に接触させ、ウエーハを保持した保持テーブルを回転させることにより行われている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１０−２４５１６７号公報特開２０１０−２４５２５４号公報

しかし、エッジトリミングにおいては、回転する切削ブレードの外周端側に、厚さ方向に不均一に磨耗する偏磨耗が生じたりすると、切削深さを均一にすることができないという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、切削ブレードの外周端側における偏摩耗等によって、ウエーハの外周縁に切削不良が生じることを防止することができる切削装置を提供することを目的とする。

本発明の切削装置は、円板状のウエ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を回転させる回転手段と、回転する該チャックテーブルに保持されるウエーハの外周縁に円板状の切削砥石からなる切削ブレードを接触させウエーハの外周縁の面取り部を除去する切削手段と、を備えた切削装置であって、該切削手段は、該切削ブレードを回転可能に装着するスピンドルと、該スピンドルを該チャックテーブルに接近及び離反させる方向に移動させる切込み送り手段と、該スピンドルを該スピンドルの軸方向に移動させる割り出し送り手段と、から少なくとも構成され、該切削ブレードの外周端の高さを測定する非接触測定部と、該非接触測定部の測定結果から該切削ブレードの幅方向における該外周端形状の良否を判断する判断部とを備え、該非接触測定部は、スポットレーザビームを用いたレーザ変位計であって、該スポットレーザビームを該スピンドルの軸に対し垂直方向で該切削ブレードの外周端に向かって投光部から投光させ、該切削ブレードの外周端で反射した反射光を受光する受光部によって、該切削ブレードの外周端の高さを測定可能とし、該投光部と該受光部とはスピンドルの軸方向に並んで設けられ、該割り出し送り手段でスピンドルの軸方向に移動される該切削ブレードの外周端を該非接触測定部で測定し、該切削ブレードの幅方向における該切削ブレードの外周端の高さを測定すること、を特徴とする。

この構成によれば、切削ブレードの外周端を非接触測定部で直接測定し、その測定結果から判定部で切削ブレードの幅方向における外周端形状の良否判定を行うので、外周端形状が正常範囲である場合にだけ切削を継続でき、ウエーハの外周縁に切削不良が発生することを回避することができる。また、切削ブレードの外周端の高さを測定するので、切削ブレードの外周端と該チャックテーブル上面との距離を算出することができる。これにより、切削ブレードの外周端がチャックテーブルの上面に接触する切込み送り手段の基準位置を算出でき、ウエーハの厚み方向の切削精度を高めることが可能となる。

上記切削装置において、該非接触測定部は、帯状レーザビームを用いたレーザ変位計であって、該帯状レーザビームの帯幅方向を該スピンドルの軸方向と平行に位置付け、該帯状レーザビームを該スピンドルの軸方向に対し垂直方向で該切削ブレードの外周端に向かって投光させ、該切削ブレードの外周端で反射した反射光を受光する受光部によって、該切削ブレードの幅方向における該切削ブレードの外周端の高さを測定可能とするようにしてもよい。

上記切削装置において、該非接触測定部は、該切削ブレードの接線方向から該切削ブレードの外周端の高さを測定することが好ましい。

本発明によれば、切削ブレードの外周端の高さを測定し、外周端形状の良否を判断するので、切削ブレードの外周端側における偏摩耗等によって、ウエーハの外周縁に切削不良が生じることを防止することができる。

実施の形態１に係る切削装置の斜視図である。図２Ａは、実施の形態１に係る切削装置の正面模式図であり、図２Ｂは、図２Ａの一部の構成の側面図である。切削手段の一部の構成の分解正面図である。図４Ａは、非接触測定部で切削面を測定する状態を示す正面模式図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡ部拡大図である。実施の形態１に係るウエーハの加工方法のフローチャートである。エッジトリミング加工の説明図である。図７Ａ及び図７Ｂはウエーハに偏摩耗が生じた場合のエッジトリミング加工の説明図である。実施の形態２に係る非接触測定部の構成図であり、図８Ａは概略側面図、図８Ｂは概略正面図である。変形例に係る非接触測定部の説明図である。他の変形例に係る非接触測定部の説明図である。

（実施の形態１）
以下、添付図面を参照して、実施の形態１に係る切削装置ついて説明する。図１は、実施の形態１に係る切削装置の斜視図である。図２Ａは、上記切削装置の正面模式図であり、図２Ｂは、図２Ａの一部の構成の側面図である。ここでは、一対の切削ブレードを備えた切削装置を例示するが、この構成に限定されない。

図１及び図２に示すように、切削装置１は、チャックテーブル２上のウエーハＷの外周縁に沿って切削ブレード３３を接触して切り込ませ、エッジトリミングする切削手段３を備えている。ウエーハＷは円板状に形成されている。また、ウエーハＷの外周縁には、製造工程中における割れや発塵防止のために面取り部Ｗ１（図６参照）が施されている。

図３に示すように、切削手段３は、Ｙ軸方向の軸心を有する一対のスピンドル３１（図１参照、図３では一方を不図示）と、スピンドル３１にマウント３２を介して装着された切削ブレード３３とを備えている。マウント３２は、切削ブレード３３を面で支持するフランジ部３２０と、切削ブレード３３が挿入されるブレード挿入部３２１とを有している。ブレード挿入部３２１には、切削ブレード３３を固定するためのナットを螺着させる雄ねじ３２１ａが形成されている。

切削ブレード３３は、ブレード挿入部３２１に挿入するための貫通孔３４ａが中心部に形成された基台３４に保持されている。切削ブレード３３は、基台３４から外周側に突出した状態で固着された円板状の切削砥石により構成され、外周端を形成する面がウエーハＷを切削する研削面３３ａとして形成される。切削ブレード３３は、貫通孔３４ａにブレード挿入部３２１を挿入し、図示しないナットを雄ねじ３２１ａに螺着させると、フランジ部３２０の切削ブレード取り付け面３２０ａに密着して支持される。

図１に戻り、切削手段３は、基台１１上において、チャックテーブル２をＸ軸方向に切削送りする切削送り手段４を有している。また、基台１１上には、切削送り手段４を跨ぐように立設した門型の柱部１２が設けられている。切削手段３は、柱部１２に設けられてチャックテーブル２の上方で各切削ブレード３３をＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段５を備えている。また、切削手段３は、割り出し送り手段５に設けられて切削ブレード３３をＺ軸方向に昇降させる切込み送り手段６を備えている。

切削送り手段４は、基台１１の上面に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール４１と、一対のガイドレール４１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル４２とを有している。Ｘ軸テーブル４２上では、θテーブル（回転手段）４３にチャックテーブル２が回転可能に支持されている。Ｘ軸テーブル４２の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ４４が螺合されている。ボールネジ４４の一端部には、駆動モータ４５が連結されている。駆動モータ４５によりボールネジ４４が回転駆動され、チャックテーブル２がガイドレール４１に沿ってＸ軸方向に移動される。

チャックテーブル２は、Ｚ軸回りに回転可能なθテーブル４３上に設けられている。チャックテーブル２の表面には、ポーラスセラミック材によりウエーハＷを吸引保持する保持面２１が形成されている。保持面２１は、チャックテーブル２内の流路を通じて図示しない吸引源に接続されている。

割り出し送り手段５は、柱部１２の前面に対してＹ軸方向に平行な一対のガイドレール５１と、一対のガイドレール５１にスライド可能に設置されたモータ駆動の一対のＹ軸テーブル５２を有している。各Ｙ軸テーブル５２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ５５が螺合されている。ボールネジ５５の一端部には、駆動モータ５７が連結されている。駆動モータ５７によりボールネジ５５が回転駆動され、切削ブレード３３がガイドレール５１に沿ってＹ軸方向に移動される。

切込み送り手段６は、各Ｙ軸テーブル５２の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール６１と、各ガイドレール６１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル６２とを有している。各Ｚ軸テーブル６２の下部には、切削ブレード３３が設けられている。また、各Ｚ軸テーブル６２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ６３が螺合されている。ボールネジ６３の一端部には、それぞれ駆動モータ６４が連結されている。駆動モータ６４によりボールネジが回転駆動され、一対の切削ブレード３３がガイドレール６１に沿ってＺ軸方向に移動される。

基台１１の上面上であってチャックテーブル２をＹ軸方向で挟む位置には、ドレッサボード７及び非接触測定部８がそれぞれ設けられている。ドレッサボード７は、切削ブレード３３の切削面３３ａにおいて、Ｙ軸方向に偏摩耗が生じても、回転する切削ブレード３３を切り込ませることで、切削面３３ａの形状がＹ軸方向に平行になるように修正される。

図４Ａは、非接触測定部で切削面を測定する状態を示す正面模式図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡ部拡大図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、非接触測定部８は、投光部８１及び受光部８２を有しており、スポットレーザビームを用いたレーザ変位計により構成されている。投光部８１は、スポットレーザビームとなる測定光Ｂを上方に位置する切削ブレード３３の外周端を形成する切削面３３ａに向けて投光する。投光部８１による測定光Ｂの投光方向は、スピンドル３１の軸方向（Ｙ軸方向）に対し垂直となるＺ軸方向と平行に設定されている。受光部８２は、切削面３３ａで反射された測定光Ｂを受光する。受光部８２は、ＣＣＤを備えており、ＣＣＤが受光する測定光Ｂの位置に応じて切削面３３ａの高さ（Ｚ軸方向の位置）を測定する。

図１に戻り、非接触測定部８は、制御手段９に接続されており、切削面３３ａの高さ位置情報となる測定結果を制御手段９に出力する。制御手段９は、各種処理を実行するプロセッサや、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などの記憶媒体を含んで構成される。制御手段９は、たとえば、非接触測定部８による切削面３３ａの測定結果に応じ、切込み送り手段６等の駆動する方向や駆動量を制御する。制御手段９の判断部９１において、非接触測定部８の測定結果から切削ブレード３３の幅方向（Ｙ軸方向）における切削面３３ａの良否、すなわち、測定後に切削を継続して良いか否かを判断する。

次に、図５を参照して、上記切削装置１によるウエーハの加工方法の一連の流れについて詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係るウエーハの加工方法のフローチャートである。また、以下のフローチャートは一例に過ぎず、適宜変更することが可能である。

図６は、エッジトリミング加工の説明図である。図２、図５及び図６に示すように、最初に、エッジトリミング加工が実施される（ステップＳ０１）。エッジトリミング加工では、ウエーハＷの外周縁の面取り部Ｗ１を除去するように切削を行う。エッジトリミング加工は、搬送手段（不図示）を介して、チャックテーブル２の保持面２１上にウエーハＷが保持される。ウエーハＷは、デバイスが形成された表面を上に向け、ウエーハＷの中心がθテーブル４３の回転軸（Ｚ軸）に一致するように保持される。切削ブレード３３は、ウエーハＷの面取り部Ｗ１を除去するように、ウエーハＷの外周部分に位置付けられる。このとき、切削ブレード３３の回転軸（Ｙ軸）がウエーハＷの中心線と一致するように位置合わせされる。そして、噴射ノズル（不図示）から切削水が噴射されると共に切削ブレード３３が高速回転され、切削ブレード３３によってウエーハＷの面取り部Ｗ１が切削される。

続いて、チャックテーブル２が回転することで、ウエーハＷの表面側の面取り部Ｗ１が平面視円形に切削加工され、ウエーハＷの外周に沿った段状溝Ｗ２（図６参照）が形成される。段状溝Ｗ２は、切削装置１とは別の装置で行われる研削加工での仕上げ厚みｔ１よりも深く切り込まれている。このため、ウエーハＷの外周部分には、研削後のウエーハＷの外周部分がナイフエッジ状に残ることがなく、ウエーハＷの外周部分におけるクラックの発生が防止されている。

図７Ａ及び図７Ｂはウエーハに偏摩耗が生じた場合のエッジトリミング加工の説明図である。エッジトリミング加工では、切削ブレード３３の片面側（図６中左面側）だけが切削に寄与するため、図７Ａ及び図７Ｂに示すように切削ブレード３３が偏摩耗する。このため、本実施の形態では、エッジトリミング加工を所定のタイミング（例えば、数枚のウエーハＷに対してエッジトリミング加工を実施する毎）で一時停止し、切削ブレード３３の切削面３３ａの高さ測定（ステップＳ０２）が行われる。

切削面３３ａの高さ測定は、図４Ａに示すように、切削ブレード３３を非接触測定部８の上方に位置付けた後、切削ブレード３３を回転しつつ、切削面３３ａに対し、投光部８１から測定光Ｂを投光する。そして、割り出し送り手段５を駆動して切削ブレード３３をスピンドル３１の軸方向（Ｙ軸方向）に移動し、図４Ｂに示すように、測定光Ｂの照射位置を切削面３３ａのＹ軸方向一端から他端に向かって相対変位させる。この変位の最中に、受光部８２では切削面３３ａで反射する測定光Ｂを受光し、切削ブレード３３の幅方向となるＹ軸方向複数箇所で切削面３３ａの高さ位置（Ｚ軸方向位置）が測定される。

切削面３３ａの高さ測定を終えた後、判断部９１での良否判断（ステップＳ０３）の処理が行われる。良否判断では、先ず、切削面３３ａの測定結果のうち、図７Ｂに示すように、Ｚ軸方向に最も高い位置となる最大値と、最も低い位置となる最小値との差分値ｄを求める。そして、差分値ｄと、予め記憶された規定値ａとを比較する。ここで、規定値ａは、例えば、切削面３３ａの偏摩耗によって、段状溝Ｗ２の底部の形状に凹凸が生じても、後工程となる研削工程等において、段状溝Ｗ２の底部が平滑で均一又は均一に近い高さとして取り扱い可能な正常範囲とされる。

差分値ｄが規定値ａより小さい場合、判断部９１において、切削面３３ａの偏摩耗がウエーハＷの切削を許容し得る程度として「良」判定がなされ（ステップＳ０３：「良」）、上記のエッジトリミング加工（ステップＳ０１）が再開される。一方、差分値ｄが規定値ａ以上となる場合、判断部９１において、切削面３３ａの偏摩耗がウエーハＷの切削を継続困難な程度として「否」判定がなされる（ステップＳ０３：「否」）。

判断部９１で「否」判定がなされると、切削ブレード３３のドレッシング加工（ステップＳ０４）が行われる。ドレッシング加工では、回転する切削ブレード３３をドレッサボード７の上面に接触させることで、切削面３３ａをＹ軸と平行になるようにドレッシングを行う。

ドレッシング加工の後、切削ブレード３３の切削面３３ａの高さ測定（ステップＳ０５）が行われる。この高さ測定は、上記ステップＳ０２と同様に行われるので、ここでは、説明を省略する。

次いで、制御手段９において、切削ブレード３３のサイズ確認（ステップＳ０６）が行われる。この確認は、ステップＳ０５における切削面３３ａの高さ位置の測定結果と、予め記憶されたスピンドル３１のＺ軸方向位置とから、切削ブレード３３の径寸法を算出する。そして、切削ブレード３３の径寸法が所定値より小さい場合、切削ブレード３３の摩耗量が多くて切削続行不能となる「ＮＧ」判定がなされ（ステップＳ０６：「ＮＧ」）、切削装置１の駆動が停止される。なお、この場合、作業者に対し、切削ブレード３３の交換を行うように報知手段等（不図示）によって報知してもよい。

一方、切削ブレード３３の径寸法が所定値以上となる場合、切削ブレード３３の摩耗量が少なくウエーハＷの切削続行が許容される「ＯＫ」判定がなされる（ステップＳ０６：「ＯＫ」）。「ＯＫ」判定がなされると、制御手段９において、予め記憶しておいた保持面２１（図２参照）の位置と、測定された切削面３３ａの高さ位置とから、それらのＺ軸方向の距離を算出する。そして、保持面２１に切削面３３ａが接触するＺ軸方向の位置を切込み送り手段６の基準位置として算出し、算出された基準位置に応じ、切込み送り手段６を駆動制御して切削ブレード３３の高さ位置が調整される（ステップＳ０７）。これにより、ドレッシング加工において、切削ブレード３３の径寸法が変化した分、切削ブレード３３のＺ軸方向の位置が補正され、段状溝Ｗ２のＺ軸方向の形成位置が均一化される。そして、切削ブレード３３の高さ位置を調整した後、上記のエッジトリミング加工（ステップＳ０１）が再開される。

以上のように、本実施の形態によれば、非接触測定部８で切削面３３ａの高さ位置を測定し、この測定結果から切削面３３ａの良否を判断するので、切削面３３ａが偏摩耗しても、切削面３３ａをドレッシングして偏摩耗を解消することができる。これにより、ウエーハＷに段状溝Ｗ２の切削深さを精度良く均一に切削することができ、切削不良となることを防止することができる。また、ドレッシング後にも切削面３３ａの高さ位置を測定し、この測定の結果から切削面３３ａの高さ位置が補正されるので、これによっても、段状溝Ｗ２の形成位置の精度向上に寄与することができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２について説明する。なお、実施の形態２において、実施の形態１と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その図示、説明を省略する。図８は、実施の形態２に係る非接触測定部の構成図であり、図８Ａは概略側面図、図８Ｂは概略正面図である。図８に示すように、実施の形態２の非接触測定部８ａは、投光部８１ａ及び受光部８２ｂを有しており、帯状レーザビームを用いたレーザ変位計により構成されている。投光部８１ａは、帯状レーザビームとなる測定光Ｂを、上方に位置する切削ブレード３３の切削面３３ａに向けて投光する。投光部８１ａによる測定光Ｂの帯幅方向は、スピンドル３１の軸方向（Ｙ軸方向）と平行に位置付けており、切削面３３ａに接近するに従って帯幅が広がるように投光される。投光部８１ａによる測定光Ｂの投光方向は、スピンドル３１の軸方向（Ｙ軸方向）に対し垂直となるＺ軸方向と平行に設定されている。受光部８２ａは、切削面３３ａで反射された測定光Ｂを受光する。受光部８２ａは、ＣＣＤを備えており、ＣＣＤが受光する帯状の測定光Ｂによって切削面３３ａの形状を認識し、切削面３３ａにおけるＹ軸方向任意の複数位置で切削面３３ａの高さ（Ｚ軸方向の位置）を測定する。

以上のように、本実施の形態によれば、割り出し送り手段５を駆動せずに切削面３３ａのＹ軸方向一端から他端まで測定でき、切削面３３ａの高さ測定時における駆動制御の簡略化を図ることができる。

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、非接触測定部は、上記各実施の形態と同様に切削面３３ａの高さを測定できる限りにおいて変更してもよく、具体例としては、図９及び図１０に示す変形例に係る非接触測定部の構成が挙げられる。図９に示す非接触測定部８ｂは、ＣＣＤカメラにより構成され、円板状の切削ブレード３３の接線方向（Ｘ軸方向）から切削面３３ａを撮像し、その撮像結果を画像処理することで切削面３３ａの高さ（Ｚ軸方向の位置）を測定する。

また、図１０に示す非接触測定部８ｃは、投光部８１ｃ及び受光部８２ｃを有する投影寸法測定器により構成されている。投光部８１ｃは、切削ブレード３３の接線方向（Ｘ軸方向）から切削面３３ａに投光する。受光部８２ｃでは、投光部８１ｃの投光による切削面の影が映し出された状態で受光する。受光部８２ｃは、受光した結果を画像処理することで切削面３３ａのＹ軸方向の形状を認識して切削面３３ａの高さ（Ｚ軸方向の位置）を測定する。

また、判断部９１での良否判断は、上述のように、切削面３３ａの最も高い位置となる最大値と、最も低い位置となる最小値との差分値ｄを算出して規定値ａと比較する判定方法に限られず、切削面３３ａの高さを測定して偏摩耗を認識できる限りにおいて変更してもよい。

以上説明したように、本発明は、切削ブレードの偏摩耗による切削不良の発生を抑制し、ウエーハの外周縁を精度良く良好に切削できるという効果を有する。

１切削装置
２チャックテーブル
３切削手段
４３ θテーブル（回転手段）
５割り出し送り手段
６切込み送り手段
８，８ａ，８ｂ，８ｃ非接触測定部
３１スピンドル
３３切削ブレード
Ｗウエーハ
Ｗ１面取り部

Claims

円板状のウエ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を回転させる回転手段と、回転する該チャックテーブルに保持されるウエーハの外周縁に円板状の切削砥石からなる切削ブレードを接触させウエーハの外周縁の面取り部を除去する切削手段と、を備えた切削装置であって、
該切削手段は、該切削ブレードを回転可能に装着するスピンドルと、該スピンドルを該チャックテーブルに接近及び離反させる方向に移動させる切込み送り手段と、該スピンドルを該スピンドルの軸方向に移動させる割り出し送り手段と、から少なくとも構成され、
該切削ブレードの外周端の高さを測定する非接触測定部と、該非接触測定部の測定結果から該切削ブレードの幅方向における該外周端形状の良否を判断する判断部とを備え、
該非接触測定部は、スポットレーザビームを用いたレーザ変位計であって、
該スポットレーザビームを該スピンドルの軸に対し垂直方向で該切削ブレードの外周端に向かって投光部から投光させ、該切削ブレードの外周端で反射した反射光を受光する受光部によって、該切削ブレードの外周端の高さを測定可能とし、
該投光部と該受光部とはスピンドルの軸方向に並んで設けられ、
該割り出し送り手段でスピンドルの軸方向に移動される該切削ブレードの外周端を該非接触測定部で測定し、該切削ブレードの幅方向における該切削ブレードの外周端の高さを測定することを特徴とする切削装置。