(57)【要約】【課題】製造効率の向上と製造コストの低減を図ると共に、溝形状の経年変化を直接的に正確に反映した測定データを得ることによって均一な完成品を歩留まり良く形成することが可能な溝形状測定方法を提供する。【解決手段】複数のＶ溝８が形成されたガイドローラ６の表面に塗布材１０を塗布する塗布工程と、ガイドローラに塗布した塗布材を所定の硬さに硬化させて、複数のＶ溝の形状を塗布材に転写する転写工程と、複数のＶ溝の形状が転写された塗布材をガイドローラから剥がし、その一部を複数のＶ溝を横断する方向に沿ってスライスして所望の寸法及び形状のスライス片１２を形成するスライス工程と、スライス片に存する各転写Ｖ溝８′に基づいて、ガイドローラの表面に形成された複数のＶ溝の形状を測定する測定工程とを有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の溝が形成された測定対象物の表面に塗布材を塗布する塗布工程と、
測定対象物に塗布した塗布材を所定の硬さに硬化させて、複数の溝の形状を塗布材に転写する転写工程と、
複数の溝の形状が転写された塗布材を測定対象物から剥がし、該塗布材に存する各転写溝に基づいて、測定対象物の表面に形成された複数の溝の形状を測定する測定工程とを有することを特徴とする溝形状測定方法。
【請求項２】
転写工程と測定工程との間に、
転写工程後に剥離された塗布材の一部をスライスして所望の寸法及び形状のスライス片を形成するスライス工程を取り入れたことを特徴とする請求項１に記載の溝形状測定方法。
【請求項３】
スライス工程は、転写工程後に剥離された塗布材の一部を複数の溝を横断する方向に沿ってスライスして所望の寸法及び形状のスライス片を形成するものであることを特徴とする請求項２に記載の溝形状測定方法。
【請求項４】
塗布工程において、塗布材は、硬化性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溝形状測定方法。
【請求項５】
スライス工程において、塗布材の１箇所又は複数箇所をスライスすることによって、所望のスライス片を形成することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の溝形状測定方法。
【請求項６】
測定工程において、顕微鏡観察を介して塗布材に存する各転写溝を実測することによって、測定対象物の表面に形成された複数の溝の形状を測定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載された溝形状測定方法。
【請求項７】
測定工程では、少なくとも塗布材に存する各転写溝の溝ピッチ、溝深さ、溝開き角度が実測されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の溝形状測定方法。
【請求項８】
測定対象物が、半導体ウェハ切断装置において、切断用ワイヤを巻回するガイドローラであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の溝形状測定方法。
【請求項９】
半導体ウェハ切断装置において、切断用ワイヤが巻回されたガイドローラに対して塗布材を塗布し、ガイドローラ表面の複数の溝と共に切断用ワイヤの形状を塗布材に転写することによって、該塗布材に存する各転写溝及び転写ワイヤの形状に基づいて、切断用ワイヤが巻回された状態のガイドローラのＶ溝及び切断用ワイヤの状態を直接的に反映した形状測定データを得ることが可能な請求項８に記載の溝形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物の表面に形成された溝の形状を測定するための溝形状測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すように、半導体インゴット、セラミックやガラス等の被加工物２を薄板状のウェハに切断する切断装置が知られている（以下、第１の従来技術という）。この第１の従来技術の切断装置には、複数本の切断用ワイヤ４と、これら切断用ワイヤ４を等間隔に保持可能な３個のガイドローラ６とが設けられており、各々のガイドローラ６には、その周面に複数のＶ溝８が長手軸方向に沿って等間隔に形成されている。複数本の切断用ワイヤ４を３個のガイドローラ６に保持させる場合、各ガイドローラ６のＶ溝８に切断用ワイヤ４を１本ずつ巻回することによって、複数本の切断用ワイヤ４を等間隔に配列保持させることができる。
このような構成において、各ガイドローラ６を駆動して複数本の切断用ワイヤ４を矢印Ｒ方向に走行させながら、被加工物２を矢印Ｍ方向に移動させると、複数本の切断用ワイヤ４によって被加工物２が等間隔に切断されるため、厚さ同一（均一）の薄板状ウェハを複数枚同時に形成することができる。
【０００３】
また、例えば特開平９−３２３３２０号公報には、上述したような切断装置において、ガイドローラのＶ溝の摩耗状態を測定するための方法が開示されている（以下、第２の従来技術という）。この第２の従来技術の測定方法では、まず切断装置からガイドローラを一旦取り外し、そのガイドローラを測定装置にセットする。ここで切断装置のワイヤとは別の測定用ワイヤを用意し、測定装置にセットされたガイドローラにこの測定用ワイヤを所定の張力で巻き掛ける。この場合、測定用ワイヤの直径及び張力は、切断装置のワイヤと同一に設定される。そして、この状態において、測定用ワイヤが巻き掛けられたガイドローラのＶ溝をカメラで撮像し、その撮像データ（Ｖ溝と測定用ワイヤとの輪郭データ）に基づいて、ガイドローラのＶ溝の摩耗状態を測定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第１の従来技術の切断装置によって切断される複数枚の薄板状ウェハは、互いに同一形状を成していること（厚さにバラツキがないこと）が要求され、そのためには、複数本の切断用ワイヤ４を等間隔に配列させる必要がある。そして、この要求を満足させるためには、図３（ｃ）に示すような各Ｖ溝８の溝ピッチＰ、溝深さＤ、溝開き角度（垂直中心軸Ｈに対する溝辺の開き角度θ１，θ２）等が互いに同一（均一）であることが条件となる。例えば、溝ピッチＰにバラツキがあると、そのバラツキ分だけ薄板状ウェハ相互の厚さが不均一になり、その結果、各ウェハ完成品に対する歩留まりが低下してしまう。また、溝深さＤについては、ある程度の深さを確保しないとＶ溝８から切断用ワイヤ４が脱落し易くなる。この場合、例えば切断処理中に切断用ワイヤ４がＶ溝８から脱落すると、意図しない箇所を切断してしまうことによって薄板状ウェハ相互の厚さが不均一になってしまう場合がある。更に、溝開き角度θ１，θ２については、左右の角度θ１，θ２に差があると、その分だけＶ溝８内における切断用ワイヤ４の保持位置にずれが生じてしまう。例えば角度θ１＞＞θ２となっている場合、切断用ワイヤ４は垂直中心軸Ｈに対して角度θ２側の溝辺に偏って保持されるため、その偏り分だけ薄板状ウェハ相互の厚さが不均一になってしまう。
【０００５】
しかしながら、従来では、各Ｖ溝８の溝ピッチＰ、溝深さＤ、溝開き角度θ１，θ２等について正確に測定されていなかったため、以下のような問題があった。
従来では、各ガイドローラ６の溝部全長Ｌに対するＶ溝８の溝個数の割合によって溝ピッチＰを算出し、即ち「溝部全長Ｌ÷溝個数＝溝ピッチＰ」なる計算によって溝ピッチＰを概算し、かかる溝ピッチＰに対応した均一の厚さで薄板状ウェハが切断されているものとみなしていた。この場合、複数のＶ溝８が部分的に異なる溝ピッチＰで形成されていても、上述の計算式によって溝ピッチＰが全て平均化されてしまうため、複数枚の薄板状ウェハを切断した後でなければ、各ウェハの厚さのバラツキを確認することができなかった。このため、確認作業に要する時間的な製造効率の低下や、不均一な薄板状ウェハが無駄に切断されることによる製造コストの上昇や歩留まりの低下といった問題があった。
【０００６】
また、第２の従来技術の測定方法では、測定の際に切断装置からガイドローラを取り外して測定装置に移動させなければならず、手間がかかると共に取り外しや移動の際の外的負荷によりＶ溝が損傷してしまう場合がある。また、第２の従来技術の測定方法では、測定用ワイヤの直径及び張力を切断装置のワイヤと同一に設定して測定を行っているが、この測定データは、切断装置のワイヤ及びガイドローラのＶ溝の摩耗状態を直接的に正確に反映したものではない。具体的に説明すると、切断装置の稼動時間や稼動状態によっては、ワイヤ及びＶ溝の摩耗量や、ワイヤの直径及び張力の変化量は不規則に経年変化するため、かかる経年変化状態を測定用ワイヤに正確に反映させることは物理的に困難である。即ち、測定用ワイヤの直径及び張力を切断装置のワイヤと同一に設定するためには、切断装置のワイヤ全体に亘って直径値及び張力値を緻密に測定する必要があるが、これは物理的に困難である。従って、第２の従来技術の測定方法では、測定用ワイヤの直径及び張力を切断装置のワイヤと同一であると仮定した場合の測定データ（推測データ又は推定データ）しか得られないことになる。これでは、ワイヤ及びガイドローラのＶ溝の寿命や耐用年数を正確に測定することはできない。
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、製造効率の向上と製造コストの低減を図ると共に、溝形状の経年変化を直接的に正確に反映した測定データを得ることによって均一な完成品を歩留まり良く形成することが可能な溝形状測定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明がなした技術的手段は、本発明の溝形状測定方法は、表面に複数の溝が形成された測定対象物の表面に塗布材を塗布する塗布工程と、測定対象物に塗布した塗布材を所定の硬さに硬化させて、複数の溝の形状を塗布材に転写する転写工程と、複数の溝の形状が転写された塗布材を測定対象物から剥がし、該塗布材に存する各転写溝に基づいて、測定対象物の表面に形成された複数の溝の形状を測定する測定工程とを有することである。上記転写工程と測定工程との間に、転写工程後に剥離された塗布材の一部をスライスして所望の寸法及び形状のスライス片を形成するスライス工程を取り入れることもできる。このスライス工程は、転写工程後に剥離された塗布材の一部を複数の溝を横断する方向に沿ってスライスして所望の寸法及び形状のスライス片を形成するものである。
塗布工程において、塗布材は、例えば硬化性を有する材料で構成されている。
スライス工程において、塗布材の１箇所又は複数箇所をスライスすることによって、所望のスライス片を形成することができる。
測定工程において、顕微鏡観察を介して塗布材に存する各転写溝を実測することによって、測定対象物の表面に形成された複数の溝の形状を測定する。
測定工程では、少なくとも塗布材に存する各転写溝の溝ピッチ、溝深さ、溝開き角度が実測される。
測定対象物は、例えば、半導体ウェハ切断装置において、切断用ワイヤを巻回するガイドローラが代表例として挙げられる。
この場合、半導体ウェハ切断装置において、切断用ワイヤが巻回されたガイドローラに対して塗布材を塗布し、ガイドローラ表面の複数の溝と共に切断用ワイヤの形状を塗布材に転写することによって、該塗布材に存する各転写溝及び転写ワイヤの形状に基づいて、切断用ワイヤが巻回された状態のガイドローラのＶ溝及び切断用ワイヤの状態を直接的に反映した形状測定データを得ることが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る溝形状測定方法について、図１を参照して説明する。
本実施の形態の溝形状測定方法では、測定対象物の一例として図３に示した半導体ウェハ切断装置の各ガイドローラ６を適用する。この場合、溝形状測定方法は、複数のＶ溝８が形成されたガイドローラ６（図１（ａ））の表面に塗布材１０を塗布する塗布工程（同図（ｂ））と、ガイドローラ６に塗布した塗布材１０を所定の硬さに硬化させて、複数のＶ溝８の形状を塗布材１０に転写する転写工程（同図（ｂ））と、複数のＶ溝８の形状が転写された塗布材１０をガイドローラ６から剥がし、その一部を複数のＶ溝８を横断する方向に沿ってスライスして所望の寸法及び形状のスライス片１２を形成するスライス工程（同図（ｃ），（ｄ））と、スライス片１２に存する各転写Ｖ溝８′に基づいて、ガイドローラ６の表面に形成された複数のＶ溝８の形状を測定する測定工程（同図（ｅ））とを有する。なお、実施の形態によっては、転写工程後にガイドローラ６から剥離した塗布材１０を、上述のスライス工程を経ることなく、そのまま測定工程に移すことも本発明の範囲内で可能である。
【０００９】
塗布工程において、塗布材１０は、硬化性を有する材料で構成されており、特にシリコン樹脂で構成することが好ましい。また、市販されている光硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、常温硬化樹脂などを適用することも可能である。なお、塗布材１０の材料については、上述したものに限定されることは無く、ガイドローラ６の表面に形成されたＶ溝８形状を精度良く転写できるような材料であれば任意の材料を適用することができる。
【００１０】
スライス工程において、塗布材１０の１箇所又は複数箇所をスライスすることによって、所望のスライス片１２を形成する。
複数箇所をスライスする例としては、測定対象物が比較的大型の場合が想定される。この場合には、例えば図１（ｃ）に示すように直線状に沿って任意の３箇所を矩形状にスライスし、３個のスライス片１２を形成する。更に、任意にスライスした３箇所の間の部分の溝形状も測定したい場合には、例えば図１（ｄ）に示すように３箇所の間を矩形状にスライスし、更に２個のスライス片１２を形成すれば良い。
１箇所で足りる例としては、測定対象物が比較的小型の場合が想定される。この場合には、塗布材１０の全体に亘って１箇所スライスして１個のスライス片１２を形成するか、測定対象物の完成度が良ければ、その全体の溝形状を測定する必要もないので、部分的に１箇所スライスすれば良い。
このように塗布材１０に対するスライス方法は、測定対象物の種類や寸法、測定目的に応じて任意に選択することができる。
【００１１】
測定工程において、顕微鏡観察を介してスライス片１２に転写された各転写Ｖ溝８′を実測することによって、測定対象物即ちガイドローラ６の表面に形成された複数のＶ溝８の形状を測定する。この測定工程では、少なくともスライス片１２に存する各転写Ｖ溝８′の溝ピッチＰ′、溝深さＤ′、溝開き角度θ１′，θ２′が実測される。
転写工程（同図（ｂ））において、ガイドローラ６の複数のＶ溝８が塗布材１０に転写されたとき、塗布材１０には、複数のＶ溝８が反転した状態で転写される。即ち、各Ｖ溝８の山と谷が反転した状態で転写される。その結果、スライス片１２に存する各転写Ｖ溝８′の隣り合う山相互の間隔が実際のＶ溝８相互の溝ピッチＰに該当し、山の高さが実際の溝深さＤに該当し、そして、垂直中心軸Ｈに対する山の傾斜角が実際の溝開き角度θ１，θ２に該当する。
従って、スライス片１２に存する各転写Ｖ溝８′の実測では、各転写Ｖ溝８′の山の顕微鏡観察が行われることになる。顕微鏡観察に用いる器具としては、既存の測定システム（例えば光学顕微鏡や電子顕微鏡などの各種顕微鏡）を適用することが可能である。一般的に各種顕微鏡にはスケール等の計測機構が備えられているため、これを利用することによって、各転写Ｖ溝８′の実測を簡単且つ正確に行うことができる。
【００１２】
このように本実施の形態の溝形状測定方法によれば、ガイドローラ６（測定対象物）の各Ｖ溝８が正確に転写されたスライス片１２から各Ｖ溝８形状を実測することができるため、被加工物２（図２（ａ）参照）を切断する前に、予め、各Ｖ溝８の溝ピッチＰ、溝深さＤ、溝開き角度θ１，θ２等が互いに同一（均一）か否かを測定することができる。この結果、各Ｖ溝８が均一なガイドローラ６のみを確実に提供することが可能となり、かかるガイドローラ６を組み込んだ切断装置（図２（ａ），（ｂ）参照）からは、常に厚さ同一（均一）の薄板状ウェハを複数枚同時に形成することができる。従って、切断された各ウェハの厚さ確認が不要となるため、従来に比べて製造効率を大幅に向上させることができるだけで無く、不均一な薄板状ウェハを無駄に切断することが無くなるため、従来に比べて製造コストの上昇及び歩留まりの向上を図ることができる。
【００１３】
また、本実施の形態の溝形状測定方法によれば、測定対象物（ガイドローラ６）の各Ｖ溝８形状を直接的に測定することが無いため、各Ｖ溝８表面の損傷や変形などの事態を回避することが可能である。例えば計測機器を用いて各Ｖ溝８表面をダイレクトに走査しながら測定を行う場合、その走査力によっては各Ｖ溝８表面を傷つけてしまう場合も考えられる。しかしながら、本実施の形態では、スライス片１２から各Ｖ溝８形状を実測することができるため、常に測定対象物（ガイドローラ６）の安全を確保しながらの溝形状測定を行うことができる。
【００１４】
更に、本実施の形態の溝形状測定方法によれば、半導体ウェハ切断装置の各ガイドローラ６に切断用ワイヤ４が巻回された状態において、例えば図２（ａ）に示すように塗布材１０を塗布した後、上述した各工程（図１（ｃ），（ｄ）参照）を介して所望のスライス片１２を形成することによって、スライス片１２に存する各転写溝８′及び転写ワイヤ４′の形状（図２（ｂ）参照）に基づいて、切断用ワイヤ４が巻回されたガイドローラ６のＶ溝８（図１参照）及び切断用ワイヤ４の状態（摩耗状態や変形状態など）を直接的に正確に反映した形状測定データを得ることができる。なお、転写ワイヤ４′は、Ｖ溝８に巻回された切断用ワイヤ４の形状が転写されたものである。また、他の構成は、既に説明した図３の切断装置と同一であるため、その説明は省略する。
【００１５】
具体的な測定方法を説明すると、まずスライス片１２の基準面Ｔを設定する。この基準面Ｔは、ガイドローラ６の中で状態変化の最も少ない部分（例えばガイドローラ６の側端部）から転写された部分を適用することが好ましい。そして、半導体ウェハ切断装置の稼動時間や稼動状態によって経年変化する切断用ワイヤ４及びＶ溝８の摩耗量や切断用ワイヤ４の直径及び張力の変化量を、基準面Ｔに対する摩耗量及び変化量として測定すれば良い。例えば参照符号４ａで示す転写ワイヤの形状測定データによれば、この転写ワイヤ４ａの基準面Ｔからの状態変化量が他の転写ワイヤ４′よりも大きくなっていることが一見して正確に測定することができる。この結果、転写ワイヤ４ａの転写元である切断用ワイヤ４が他の切断用ワイヤ４に比べて大きく摩耗して小径化していると共に、張力変化によって大きく位置ズレしていることが分かる。また例えば参照符号４ｂで示す転写ワイヤ及び参照符号８ａで示す転写Ｖ溝によれば、Ｖ溝８ａの垂直中心軸Ｈに対する溝辺の開き角度θ１，θ２が左右対称では無く、特に向って右側の溝変の開き角度θ２が大きくなっていると共に、転写ワイヤ４ｂの基準面Ｔからの状態変化量が他の転写ワイヤ４′よりも大きくなっていることが一見して正確に測定することができる。この結果、Ｖ溝８ａの転写元であるガイドローラ６のＶ溝８が他のＶ溝８に比べて大きく摩耗及び変形していることが分かると同時に、転写ワイヤ４ｂの転写元である切断用ワイヤ４が他の切断用ワイヤ４に比べて大きく摩耗して小径化していることが分かる。
【００１６】
このような溝形状測定方法によれば、測定の際に半導体ウェハ切断装置からガイドローラ６を取り外す必要がないため、短時間のうちに簡単にしかも安全に形状測定を行うことができる。また、実際に稼動させている半導体ウェハ切断装置の切断用ワイヤ４及びガイドローラ６に直接塗布材１０を塗布して、その形状測定を行うことができるため、得られる形状測定データは、切断用ワイヤ４及びガイドローラ６の状態変化を直接的に正確に反映した実測値となる。この結果、切断用ワイヤ４及びガイドローラ６の寿命や耐用年数を正確に把握することができる。更に、切断用ワイヤ４及びガイドローラ６の状態変化は、そのときの状態を反映したスライス片１２としてサンプル化して保存していくことができるため、経年変化の履歴データとして管理し易くなる。
【００１７】
なお、上述の実施の形態では、測定対象物として複数のＶ溝８が形成されたガイドローラ６を適用したが、これに限定されることは無く、本発明の技術は、任意の溝形状（例えば矩形溝や丸溝）を有する測定対象物（例えばネジやボルト）に適用することができる。測定対象物の大きさや種類も問わない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、製造効率の向上と製造コストの低減を図ると共に、溝形状の経年変化を直接的に正確に反映した測定データを得ることによって均一な完成品を歩留まり良く形成することが可能な溝形状測定方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る溝形状測定方法を説明するための図であって、（ａ）は、測定対象物であるガイドローラの側面図、（ｂ）は、塗布工程及び転写工程を示す図、（ｃ）は、スライス工程を示す図、（ｄ）は、他のスライス工程を示す図、（ｅ）は、測定工程を示す図。
【図２】（ａ）は、半導体ウェハ切断装置において、切断用ワイヤが巻回された各ガイドローラに塗布材を塗布した状態を示す斜視図、（ｂ）は、各転写溝及び転写ワイヤが転写されたスライス片の断面図。
【図３】（ａ）は、従来から知られている切断装置を例示した斜視図、（ｂ）は、切断装置に設けられたガイドローラの側面図、（ｃ）は、ガイドローラの周面に形成された複数のＶ溝の形状を示す図。
【符号の説明】
６：ガイドローラ
８：Ｖ溝
８′：スライス片に存する転写Ｖ溝
１０：塗布材
１２：スライス片
【図１】
2004160605.tif 000003
【図２】
2004160605.tif 000004
【図３】
2004160605.tif 000005