(57)【要約】【課題】  切削ブレードの使用限界を正確に測定可能な切削装置を提供することである。【解決手段】  板状の被加工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相対的に加工送りする加工送り手段と、を備えた切削装置であって、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において３次元で被加工物を測定し形状情報を取得する３次元測定手段と、該３次元測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、該処理手段によって生成された画像を出力する出力手段と、を備え、該切削ブレードで切削された被加工物の切削溝を第３次元測定手段で測定し、該処理手段で処理した該画像情報は、該切削溝の断面形状情報を含むことを特徴とする。【選択図】図９
2015085398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被加工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相対的に加工送りする加工送り手段と、を備えた切削装置であって、
互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において３次元で被加工物を測定し形状情報を取得する３次元測定手段と、
該３次元測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、
該処理手段によって生成された画像を出力する出力手段と、を備え、
該切削ブレードで切削された被加工物の切削溝を該３次元測定手段で測定し、
該処理手段で処理した該画像情報は、該切削溝の断面形状情報を含むことを特徴とする切削装置。
【請求項２】
前記切削溝の断面形状の変化許容値を記憶する許容値記憶手段と、
被加工物を前記３次元測定手段で測定して得られた該切削溝の断面形状情報と該変化許容値とを比較して該切削ブレードの使用限界を判定する判定手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の切削装置。
【請求項３】
前記被加工物は、外周縁に表面から裏面にかけて円弧状の面取り部が形成されたウエーハから構成され、
前記切削手段は、前記チャックテーブルに保持されたウエーハの該面取り部を周方向に沿って切削する請求項１又は２記載の切削装置。
【請求項４】
前記切削溝は、形成された溝と被加工物表面とが交わるエッジ部、溝の側壁、底部を含む請求項１〜３の何れかに記載の切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の被加工物を切削する切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ，ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成された半導体ウエーハ等のウエーハは、切削装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
【０００３】
切削装置は先端に切り刃を有する切削ブレードを備えており、切削ブレードを用いてウエーハ等の被加工物の切削を実施すると、切削ブレードは切削を継続するにつれて磨耗し、切削ブレードの先端の切り刃の形状はＲ形状となり、径方向に短くなる。しかし、切削ブレードが磨耗することで発生する自生発刃という作用によって、常に切れ味を保ちつつ切削加工を継続できる。
【０００４】
また、切削ブレードの先端形状は基本的に切削溝の形状にそのまま転写される。切削溝の形状を維持することが重要な加工の場合、適宜切削ブレードの刃先の形状を確認し、刃先形状が許容値を超えて変化した場合は、切削ブレードを新たな切削ブレードに交換したり、ドレッシングによって形状を整えるという作業を行う（例えば、特開２０１３−０５９８３３号公報参照）。
【０００５】
半導体デバイスの製造に用いられるウエーハの外周縁には表面から裏面に至る円弧上の面取り部が形成されている。従って、ウエーハの裏面を研削してウエーハを薄化すると、円弧面と研削面とによって形成されたナイフエッジが残存して危険であるとともに、外周縁に欠けが生じてデバイスの品質を低下させてしまう。
【０００６】
そこで、ウエーハの裏面を研削する前に切削ブレードでウエーハの円弧状の面取り部を除去する外周加工方法、いわゆるエッジトリミング加工が開発され、デバイスの製造加工に用いられている（例えば、特開２０００−１７３９６１号公報参照）。
【０００７】
エッジトリミング加工では、刃先の側面の垂直部分をウエーハのデバイス面側に切り込ませ、デバイス面のエッジ部に垂直な側面を形成するため、Ｒ形状がエッジ部にかからないように調節する必要があり、そのため所定量の切削加工を実施して摩耗した切削ブレードには先端をフラットに形成するフラットドレスを実施している（例えば、特開２０１０−０００５８８号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−０５９８３３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７３９６１号公報
【特許文献３】特開２０１０−０００５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来は、切削ブレードの先端形状が変化したことをいち早く認識するために、被加工物以外のダミーワークに切り込んで観察用の切削溝を形成し、ダミーワークを顕微鏡で側面から観察して、適宜先端形状をチェックしたり、先端形状が変化する加工量限界を予め確認しておき、加工量が加工量限界に到達した際には、実際に先端形状がそれほど変化していなくても切削ブレードを交換する等の対応をしている。
【００１０】
しかし、先端形状の変化前に加工量が加工量限界値に達した際に切削ブレードを交換すると、実際には先端形状が変化していない場合であっても切削ブレードを交換してしまうという不経済が発生する。
【００１１】
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、切削ブレードの加工量限界又は使用限界を正確に測定可能な切削装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、板状の被加工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相対的に加工送りする加工送り手段と、を備えた切削装置であって、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において３次元で被加工物を測定し形状情報を取得する３次元測定手段と、該３次元測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、該処理手段によって生成された画像を出力する出力手段と、を備え、該切削ブレードで切削された被加工物の切削溝を第３次元測定手段で測定し、該処理手段で処理した該画像情報は、該切削溝の断面形状情報を含むことを特徴とする切削装置が提供される。
【００１３】
好ましくは、切削装置は、前記切削溝の断面形状の変化許容値を記憶する許容値記憶手段と、被加工物を前記３次元測定手段で測定して得られた該切削溝の断面形状情報と該変化許容値とを比較して該切削ブレードの使用限界を判定する判定手段と、をさらに備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の切削装置は、３次元測定手段によって取得された情報を処理手段で処理して３次元画像を生成するため、切削溝の溝形状を切削装置内で確認することができ、別途ダミーワークを加工して別の観察装置で観察したりする必要がなく、正確に溝形状を把握でき、無駄にドレッシング等のブレードメンテナンス作業を必要しないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】３次元測定手段を具備した本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は３次元測定手段の分解斜視図、図２（Ｂ）はその斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は３次元測定手段の縦断面図、図３（Ｂ）は干渉対物レンズユニットの模式的説明図である。
【図４】圧電素子に印加する電圧と伸びとの関係を示すグラフである。
【図５】干渉対物レンズユニットで生成された強い光を捉えた撮像素子部の画素のＺ軸座標がＺ１〜Ｚ３位置におけるＸＹ座標を示す図である。
【図６】図６（Ａ）は干渉対物レンズユニットを備えた３次元測定ユニットで撮像した切削溝の溝底付近の撮像画像、図６（Ｂ）は溝の中間部分の撮像画像である。
【図７】３次元測定手段で測定した測定値を処理する処理手段のブロック図である。
【図８】図８（Ａ）は切削ブレード先端のＲ形状が小さい時のウエーハのエッジトリミング加工を示す一部断面側面図、図８（Ｂ）は切削ブレード先端のＲ形状が大きい時のウエーハのエッジトリミング加工を示す一部断面側面図である。
【図９】エッジトリミング加工が実施されたウエーハの上面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は切削ブレード先端のＲ形状が許容値内の切削ブレードで形成した切削溝断面図、図１０（Ｂ）は切削ブレード先端のＲ形状が許容値外の切削ブレードで形成した切削溝断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。４は切削装置２のベースであり、ベース４にはチャックテーブル６が回転可能且つ図示しない加工送り機構によってＸ軸方向に往復動可能に配設されている。
【００１７】
チャックテーブル６の周囲には複数のクランプ７及びウォーターカバー８が配設されている。このウォーターカバー８とベース４に渡り加工送り機構の軸を保護するために蛇腹１０が連結されている。
【００１８】
ベース４の後方には門型形状のコラム１２が立設されている。コラム１２にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール１４が固定されている。コラム１２には、Ｙ軸移動ブロック１６がボールねじ１８と図示しないパルスモータとからなる割り出し送り機構２０により、ガイドレール１４に沿ってＹ軸方向に移動可能に搭載されている。
【００１９】
Ｙ軸移動ブロック１６にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール２２が固定されている。Ｙ軸移動ブロック１６上には、Ｚ軸移動ブロック２４がボールねじ２４とパルスモータ２８とからなるＺ軸移動機構３０により、ガイドレール２２に案内されてＺ軸方向に移動可能に搭載されている。
【００２０】
Ｚ軸移動ブロック２４には切削ユニット３２が取り付けられている。切削ユニット３２のスピンドルハウジング３４中には図示しないスピンドルが回転可能に収容されており、スピンドルの先端部には切削ブレード３６が着脱可能に装着されている。切削ユニット３２のスピンドルハウジング３４には３次元測定ユニット（３次元測定手段）４８が装着されている。
【００２１】
スピンドルハウジング３４には図２に示す支持ブロック４０が固定されている。支持ブロック４０の凹部４２に３次元測定ユニット４８の嵌合部５０が嵌合し、嵌合部５０に形成された貫通穴５２内にボールねじ４４が貫通し、ボールねじ４４が嵌合部５０に内蔵されたナットに螺合している。
【００２２】
３次元測定ユニット４８のハウジング８０には、干渉対物レンズユニット５４、撮像素子部（カメラ）５６及び白色ＬＥＤからなる光照射部５８が配設されている。更に、図３（Ａ）に示すように、ハウジング８０内にはハーフミラー８２が配設されている。
【００２３】
パルスモータ４６を駆動するとボールねじ４４が回転し、ボールねじ４４に螺合しているナットを介して３次元測定ユニット４８が上下方向に移動される。従って、３次元測定ユニット４８で加工領域の測定を行いたい場合には、パルスモータ４６を駆動して３次元測定ユニット４８を測定領域上方の測定開始位置に位置付ける。
【００２４】
図３（Ａ）を再び参照すると、８４は圧電素子であり、電源８６から供給される可変電圧に応じて例えば図４に示すようにその長さが変位（伸長）する。従って、圧電素子８４の変位量に応じて、干渉対物レンズユニット５４の高さ位置（Ｚ座標）が変化する。
【００２５】
図３（Ｂ）を参照すると、干渉対物レンズユニット５４の模式図が示されている。干渉対物レンズユニット５４は、対物レンズ８８と、ガラス板９０に配設された参照ミラー９４と、ハーフミラー９２とを有している。
【００２６】
ハーフミラー９２に対して、対物レンズ８８の焦点位置と対称位置に参照ミラー９４を配設する。このように構成された干渉対物レンズユニット５４にはミラウ（ミロー）型、マイケルソン型、リニク型等がある。
【００２７】
白色光源５８から出射された白色光は、ハーフミラー８２で反射されて干渉対物レンズユニット５４を介して被加工物表面に照射される。被加工物表面からの反射光と参照ミラー９４から反射した光が干渉すると、対物レンズ８８の焦点が合っている位置では両方が重なり合って干渉光（干渉信号）が発生し、鮮明な干渉縞が生じる。
【００２８】
従って、パルスモータ４６を駆動して３次元測定ユニット４８を被加工物上方の測定開始位置に位置付け、圧電素子８４に印加する電圧を変化させて、干渉対物レンズユニット５４を通して被加工物表面を撮像素子部５６で撮像する。
【００２９】
その結果、図５に示すように、測定対象物の焦点が合った位置で光が強く干渉するためドット１１として検出できる。干渉対物レンズユニット５４の高さを図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すようにＺ１〜Ｚ３に変化させて、撮像素子部５６で複数の画像を撮像する。Ｚ１は切削溝の底部近辺、Ｚ２は中程、Ｚ３は表面近辺の干渉光のドット１１を示している。
【００３０】
図６を参照すると、干渉対物レンズユニット５４を備えた３次元測定ユニット４８で撮像した切削溝の撮像画像（写真）が示されている。図６（Ａ）は図５（Ａ）に概略対応し、図６（Ｂ）は図５（Ｂ）に概略対応する。
【００３１】
３次元測定ユニット４８で生成された干渉光を捉えた撮像素子部５６の画素のＸ座標及びＹ座標を、図７に示すように、ＸＹ座標記憶部９６で記憶する。これと同時に、干渉光を捉えた画素のＸ座標及びＹ座標に対応して図４に示すグラフから圧電素子８４の変位量を求め、この変位量から干渉対物レンズユニット５４のＺ座標を求め、このＺ座標をＺ座標記憶部９８で記憶する。
【００３２】
画像情報生成部１００では、ＸＹ座標記憶部９６に記憶されている画素のＸＹ座標と、Ｚ座標記憶部９８に記憶されている当該画素取得時のＺ座標を立体的に組み立てて３次元画像情報を生成する。
【００３３】
算出部１０２では、画像情報生成部１００で生成された３次元の画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する。測定対象としては、加工手段（本実施形態では切削ブレード３６）によって被加工物に形成された加工溝の幅、深さ、形状、位置、加工角度、底面の加工粗さ及び蛇行と、加工溝付近に堆積したデブリの幅、高さ、体積及び形状と、加工溝のエッジ部の欠けの幅、深さ、形状のいずれかを含む。
【００３４】
基準測定値記憶部１０６には、測定値の判定基準となる基準値が記憶されている。この基準値は、加工手段により適正な加工が施された被加工物の加工領域の測定値である。基準測定値記憶部１０６は、切削ブレード３６で形成した切削溝の断面形状の変化許容値を記憶する許容値記憶部１０７を有している。
【００３５】
算出部１０２は、基準測定値記憶部１０６に記憶された基準測定値と、加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値とからなる比較データを生成する比較データ生成部１０４を有している。
【００３６】
判定部１０８では、基準測定値記憶部１０６で記憶されている基準測定値と、算出部１０２で算出された加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値とを比較し、加工手段による加工を中止するか又は加工条件を変更するかを判定する。
【００３７】
判定部１０８はさらに、算出部１０２で算出された切削ブレード３６により被加工物に形成された切削溝の測定値と許容値記憶部１０７に記憶されている変化許容値とを比較して、切削ブレード３６の使用限界を判定する。
【００３８】
加工条件設定部１１０は、加工条件記憶部１１２と、適正画像情報記憶部１１４と、加工条件調整部１１６とを含んでいる。判定部１０８で加工条件を変更すべきと判定した場合には、加工条件調整部１１６で加工条件を最適な値に調整し、制御手段６４を介して加工条件を該最適値に制御する。
【００３９】
一方、被加工物の加工領域の測定値が基準測定値から大きくはずれており、加工条件を変更しただけでは最適な加工ができないと判断した場合には、制御手段６４が加工手段による加工を中止させる。
【００４０】
本実施形態では、ＸＹ座標記憶部９６、Ｚ座標記憶部９８、画像情報生成部１００、算出部１０２、基準測定値記憶部１０６及び判定部１０８で図１に示す処理手段６０を構成する。
【００４１】
次に、図８乃至図１０を参照して、本実施形態の切削装置２によりウエーハ１１にエッジトリミング加工を施して、切削ブレード３６の使用限界を判定する実施形態について説明する。図８（Ａ）は、先端のＲ形状が小さい切削ブレード３６でウエーハ１１にエッジトリミング加工を施している状態の一部断面側面図を示している。
【００４２】
ウエーハ１１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に貼着されている。切削装置のチャックテーブル６でウエーハ１１をダイシングテープＴを介して吸引保持し、環状フレームＦをクランプ７でクランプして固定する。
【００４３】
切削ブレード３６を高速（例えば３００００ｒｐｍ）で矢印Ｂ方向に回転させながらウエーハ１１の外周縁の面取り部１１ｅに切り込ませ、チャックテーブル６を矢印Ａ方向に少なくとも１回転ゆっくりと回転させて、ウエーハ１１のエッジトリミング加工を実施する。その結果、図９に示すように、ウエーハ１１の外周縁にはエッジトリミング加工により切削溝６８が形成される。
【００４４】
切削ブレード３６の先端のＲ形状が小さい場合、即ち切削ブレード３６が余り摩耗していない場合には、エッジトリミング加工により形成される切削溝６８は、図１０（Ａ）に示すように、ウエーハ１１の表面（デバイス面）のエッジ部に垂直な側面が形成される。
【００４５】
しかし、図８（Ｂ）に示すように、先端のＲ形状が許容値外の切削ブレード３６を使用してウエーハ１１にエッジトリミング加工を実施すると、図１０（Ｂ）に示すように、ウエーハ１１のエッジ部がＲ形状となるような切削溝６８ａが形成される。これは、切削ブレード３６の先端形状が切削溝６８ａに転写されるためである。
【００４６】
図１０（Ｂ）で、Ｒ１は許容値記憶部１０７に記憶されている高さ許容値であり、Ｒ２は切削ブレード３６で形成した切削溝６８ａのＲ（曲面）が開始される高さである。よって、本実施形態では、画像情報生成部１００で生成した３次元画像から算出部１０２で算出値Ｒ２を算出し、判定部１０８で許容値記憶部１０７に記憶されている変化許容値Ｒ１とＲ２とを比較して切削ブレード３６の使用限界を判定する。この例では、算出値Ｒ２が変化許容値Ｒ１より大きいので、判定部１０８では切削ブレード３６の使用限界が来ていると判定する。
【００４７】
処理手段６０で処理された図１０に示すよう３次元画像及び測定値は、出力手段としての表示モニタ６２上に表示される。従って、切削装置２のオペレータは表示モニタ６２を観察することにより切削溝６８の形状、ひいては切削ブレード３６の先端形状を直ちに確認することができる。
【００４８】
判定部１０８で切削ブレード３６の使用限界が来ていると判定した場合には、切削ブレード３６にドレッシングを実施するか、或いは切削ブレード３６を新たな切削ブレードに交換する。
【符号の説明】
【００４９】
２    切削装置
６    チャックテーブル
１１    ウエーハ
１１ｅ    面取り部
３２    切削ユニット
３６    切削ブレード
４８    ３次元測定ユニット
５４    干渉対物レンズユニット
５６    撮像素子部（カメラ）
５８    光照射部
６８，６８ａ    切削溝
８４    圧電素子
８８    対物レンズ
９２    ハーフミラー
９４    参照ミラー
９６    ＸＹ座標記憶部
９８    Ｚ座標記憶部
１００    画像情報生成部
１０２    算出部
１０７    許容値記憶部
１０８    判定部
【図１】
2015085398.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015085398.tif 000009
【図８】
2015085398.tif 000010
【図９】
2015085398.tif 000011
【図１０】
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