JP5220439B2 - 板状物の切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の板状物を切削する切削装置及び切削方法に関する。

シリコン基板にＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路が複数形成された半導体ウエーハや、電子部品に使用される各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板等の板状物はダイシング装置（切削装置）等により個々のチップに分割され、各種電子機器に広く利用されている。

ダイシング装置による板状物の切削加工では、一般的にヘアラインと呼ばれるカメラの基準線と切削予定ラインとを合わせることで加工位置の設定を行っている。その際、事前にカメラの基準線と切削ブレードの中心線を合わせる作業（ヘアライン合わせ）を実施する。

このヘアライン合わせ作業は、具体的には一度切削ブレードにて被加工物の表面に溝を加工し、その加工溝を撮像して画像処理を行って加工溝の中心を検出し、この溝の中心位置とカメラの基準線位置とのずれ量を算出し、このずれ量を座標位置に加減することにより、加工溝の中心位置とカメラの基準線位置とを合致させた原点位置を装置に記憶させることで行っている。

実際に切削加工する板状物をカメラの基準線と切削ブレードの中心線とが合っていない状態で切削加工すると、誤った位置を切削しかねないため、ヘアライン合わせには別途専用の被加工物を用意する必要がある。
特許公報第２８９２４５９号

一方、切削ブレードは切削ブレード毎に厚みばらつきがある上、切削ブレードはスピンドルに装着されたブレードマウントの固定フランジに取り付けられるが、その取付位置は毎回数十μｍ程度異なるため、切削ブレードを交換する都度ヘアライン合わせを実施する必要がある。

つまり、従来のダイシング装置では、ブレード交換毎にヘアライン合わせ用の被加工物が必要であり、更に被加工物の事前切削を行ってヘアライン合わせ作業を実施することが必要となる。

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、ヘアライン合わせ作業に伴う切削回数を低減可能な切削装置及び切削方法を提供することである。

本発明によると、板状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板状物を切削する切削ブレードが回転可能に装着され該切削ブレードを部分的に覆うブレードカバーを有する切削手段と、該切削ブレードの位置合わせ用基準線が形成された光学系を有し板状物の切削位置を検出するアライメント手段と、該ブレードカバーに該切削ブレードに対向して配設され、該切削ブレードまでの距離を検出するブレード検出手段と、該位置合わせ用基準線の位置及び該ブレード検出手段で検出した該切削ブレードまでの距離を記憶し、該切削ブレードの切削送りを制御する制御手段とを備えた切削装置を用いて板状物を切削する方法であって、第１の切削ブレードで板状物に加工溝を形成する溝形成工程と、該溝形成工程で形成された加工溝と切削ブレードの前記位置合わせ用基準線との距離Ｄを検出し、前記制御手段に記憶させるブレード誤差検出工程と、該ブレード誤差検出工程を実施した後、前記ブレード検出手段で第１の切削ブレードまでの距離ｙを検出して、検出値を該制御手段に記憶させる第１ブレード距離検出工程と、該第１ブレード距離検出工程を実施した後に、前記第１の切削ブレードを取り外し第２の切削ブレードを取り付けるブレード交換工程と、該ブレード交換工程後に、前記ブレード検出手段で前記第２の切削ブレードまでの距離ｙ´を検出する第２ブレード距離検出工程と、該第１ブレード距離検出工程で検出した第１の距離ｙと該第２ブレード距離検出工程で検出した第２の距離ｙ´との差分（ｙ−ｙ´）を算出し、該差分を該ブレード誤差検出工程で検出した距離Ｄに加算した値｛Ｄ＋（ｙ−ｙ´）｝を算出する補正値算出工程と、該補正値算出工程で算出した値｛Ｄ＋（ｙ−ｙ´）｝を切削送りピッチに加算して板状物の切削を行う切削工程と、を備えたことを特徴とする板状物の切削方法が提供される。

本発明によると、一度ヘアライン合わせ作業を実施した後は、切削ブレードを交換してもブレード検出手段によってブレード位置が特定できるため、ヘアライン合わせ作業のため再度切削を行う必要がなく、作業時間を短縮することが可能となる。

また、一度ヘアライン合わせ作業を実施した後は、ヘアライン合わせ用の被加工物が不要となり、経済的である。

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は半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる本発明実施形態に係る切削装置２の外観を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像するＣＣＤカメラ等の撮像手段（光学系）２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２の位置合わせ用基準線（ヘアライン）のＸ軸方向の延長線上に概略位置している。

図３を参照すると、スピンドルと、スピンドルに装着されるブレードマウントとの関係を示す分解斜視図が示されている。スピンドルユニット３０のスピンドルハウジング３２中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。スピンドル２６はテーパ部２６ａ及び先端小径部２６ｂを有しており、先端小径部２６ｂには雄ねじ３４が形成されている。

３６はボス部（凸部）３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成されるブレードマウントであり、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。さらに、ブレードマウント３６は装着穴４３を有している。

ブレードマウント３６は、装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂ及びテーパ部２６ａに挿入して、ナット４４を雄ねじ３４に螺合して締め付けることにより、図４に示すようにスピンドル２６の先端部に取り付けられる。

図４はブレードマウント３６が固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図である。切削ブレード２８はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃５０が電着されて構成されている。

切削ブレード２８の装着穴５２をブレードマウント３６のボス部３８に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、図５に示すように切削ブレード２８がスピンドル２６に取り付けられる。

図６を参照すると、切削ブレード２８が装着された切削手段２４の拡大斜視図が示されている。６０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、このブレードカバー６０には切削ブレード２８の側面に沿って伸長する図示しない切削水ノズルが取り付けられている。切削水が、パイプ７２を介して図示しない切削水ノズルに供給される。

６２は着脱カバーであり、ねじ６４によりブレードカバー６０に取り付けられる。着脱カバー６２は、ブレードカバー６０に取り付けられた際、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル７０を有している。切削水は、パイプ７４を介して切削水ノズル７０に供給される。

６６はブレード検出ブロックであり、ねじ６８によりブレードカバー６０に取り付けられる。ブレード検出ブロック６６には図７に示すように、切削ブレード２８の回転軸方向の一方側に位置するように、切削ブレード２８までの距離を検出するブレード検出手段８０が取り付けられている。

ブレード検出手段８０としては、例えば静電容量センサ、渦電流計、レーザ干渉計等を採用可能である。ブレード検出ブロック６６はスピンドルハウジング３２に固定されたブレードカバー６０に取り付けられており、ＣＣＤカメラ等の撮像手段２２はスピンドルハウジング３２に固定されているため、撮像手段２２とブレード検出手段８０との位置関係は常に一定である。

次に図８を参照して、ヘアライン合わせ工程を含む本発明実施形態の切削方法について説明する。まず、第１の切削ブレード２８Ａをスピンドル２６のブレードマウント３６に装着して、この第１の切削ブレード２８Ａを使用してヘアライン合わせ用被加工物８１に加工溝８６を形成する。この加工溝８６を撮像手段２２で撮像し、画像処理を行って加工溝８６の中心を検出する。８２は撮像手段２２の視野である。

次いで、加工溝８６の中心と撮像手段２２の位置合わせ用基準線８４との距離Ｄを検出し、この距離Ｄを切削装置２の図示しない制御手段のメモリに記憶させる。次いで、切削ブレード検出手段８０で第１の切削ブレード２８Ａまでの距離ｙを検出して、この距離ｙを制御手段のメモリに記憶させる。

これにより、第１の切削ブレード２８Ａの原点位置の調整が完了したことになり、アライメント手段２０によるアライメント実行の際に、撮像手段２２により撮像された画像にこの距離Ｄの補正を常にかけて、切削しようとするストリートと切削ブレード２８Ａとの位置合わせを行う。

ウエーハＷの切削を続行して切削ブレード２８Ａの切刃５０が磨耗した場合、或いは切削ブレード２８Ａの切刃５０に欠けを検出した場合には、切削ブレード２８Ａを新たな切削ブレード２８Ｂに交換する。

切削ブレードを交換する際には、図６の着脱カバー６２を取り外し、更に固定ナット５４を取り外して切削ブレード２８Ａを取り外し、新たな切削ブレード２８Ｂをブレードマウント３６に装着して固定ナット５４で締め付ける。

このように新たな切削ブレード２８Ｂを装着後、ブレード検出手段８０で新たな切削ブレード２８Ｂまでの距離ｙ´を検出する。次いで、制御手段が記憶している距離ｙと新たに検出した距離ｙ´との差分（ｙ−ｙ´）を算出し、この差分（ｙ−ｙ´）を前に検出した距離Ｄに加算した値｛Ｄ＋（ｙ−ｙ´）｝を算出し、これを補正値とする。

この切削ブレード２８ＢによりウエーハＷの切削を行う際には、アライメント手段２０でアライメントを実施して切削しようとするストリートＳと切削ブレード２８Ｂとの位置合わせを行うときに、補正値｛Ｄ＋（ｙ−ｙ´）｝を切削送りピッチ（ストリートピッチ）に加算して切削を行う。

尚、ブレード検出手段８０を切削ブレード２８の切刃５０に対向させて配置することにより、切刃５０の欠けを検出することができる。

このように、本実施形態の切削方法によると、一度ヘアライン合わせ作業を実施した後は、切削ブレード２８を交換してもブレード検出手段８０によってブレード位置が特定できるため、ヘアライン合わせ作業のために切削を行う必要がなく、作業時間を短縮することが可能となる。また、一度ヘアライン合わせ作業を実施した後は、ヘアライン合わせ用の被加工物が不要となる。

本発明実施形態に係る切削装置の外観斜視図である。 フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに固定されるべきブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるべき切削ブレードとの関係を示す分解斜視図である。 切削ブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。 切削手段の拡大斜視図である。 切削ブレードとブレード検出手段の位置関係を示す図である。 本発明の切削方法を説明するための説明図である。

符号の説明

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２４ 切削手段
２６ スピンドル
２８，２８Ａ，２８Ｂ 切削ブレード
３０ スピンドルユニット
３６ ブレードマウント
４０ 固定ブラケット
５４ 固定ナット
６６ ブレード検出ブロック
８０ ブレード検出手段
８２ ヘアライン合わせ用被加工物
８４ 位置合わせ用基準線（ヘアライン）
８６ 加工溝

Claims (1)

1. 板状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板状物を切削する切削ブレードが回転可能に装着され該切削ブレードを部分的に覆うブレードカバーを有する切削手段と、該切削ブレードの位置合わせ用基準線が形成された光学系を有し板状物の切削位置を検出するアライメント手段と、該ブレードカバーに該切削ブレードに対向して配設され、該切削ブレードまでの距離を検出するブレード検出手段と、該位置合わせ用基準線の位置及び該ブレード検出手段で検出した該切削ブレードまでの距離を記憶し、該切削ブレードの切削送りを制御する制御手段とを備えた切削装置を用いて板状物を切削する方法であって、
   第１の切削ブレードで板状物に加工溝を形成する溝形成工程と、
   該溝形成工程で形成された加工溝と切削ブレードの前記位置合わせ用基準線との距離Ｄを検出し、前記制御手段に記憶させるブレード誤差検出工程と、
   該ブレード誤差検出工程を実施した後、前記ブレード検出手段で第１の切削ブレードまでの距離ｙを検出して、検出値を該制御手段に記憶させる第１ブレード距離検出工程と、
   該第１ブレード距離検出工程を実施した後に、前記第１の切削ブレードを取り外し第２の切削ブレードを取り付けるブレード交換工程と、
   該ブレード交換工程後に、前記ブレード検出手段で前記第２の切削ブレードまでの距離ｙ´を検出する第２ブレード距離検出工程と、
   該第１ブレード距離検出工程で検出した第１の距離ｙと該第２ブレード距離検出工程で検出した第２の距離ｙ´との差分（ｙ−ｙ´）を算出し、該差分を該ブレード誤差検出工程で検出した距離Ｄに加算した値｛Ｄ＋（ｙ−ｙ´）｝を算出する補正値算出工程と、
   該補正値算出工程で算出した値｛Ｄ＋（ｙ−ｙ´）｝を切削送りピッチに加算して板状物の切削を行う切削工程と、
   を備えたことを特徴とする板状物の切削方法。

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