(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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する切削手段とを少なくとも含む切削装置であって、
該チャックテーブルの移動範囲には、被加工物の切削に先立って該チャックテーブルに保持された被加工物の表面の位置を検出する背圧式センサーが配設され、
該背圧センサーは、該チャックテーブルに保持された被加工物の表面に気体を吹き付ける検出ノズルと、該検出ノズルに圧縮気体を送り込む気体供給パイプと、該気体供給パイプに連結され圧縮気体を供給する圧縮気体供給源と、該圧縮気体供給源に供給され圧縮気体を大気に開放する気体開放パイプと、該気体供給パイプと該気体開放パイプとに連結され該気体供給パイプ内の圧力と該気体開放パイプ内の圧力との差を検出する微差圧力計と、該微差圧力計の計測結果を表示する計測結果表示部と、該計測結果に対応する該検出ノズルと該被加工物の表面との距離を予め記憶する記憶部と、被加工物の厚さを求める厚さ算出手段とから構成され、
該微差圧力計は、該気体供給パイプに連結する第一の気体室と、該気体開放パイプに連結する第二の気体室と、該第一の気体室と該第二の気体室とを仕切るダイヤフラムと、該ダイヤフラムの変位を検出する歪みゲージとから構成され、該被加工物の表面の位置は、該検出ノズルの先端が該被加工物の表面に接近した際の該微差圧力計の測定結果に基づいて検出され、
該微差圧力計の計測結果は、該歪みゲージの抵抗値に対応する電圧値であり、該電圧値と記憶部に記憶された情報とによって被加工物の表面の位置が検出され、
該チャックテーブルの表面と検出ノズルの先端とが接触する位置を原点とし、該検出ノズルは、該原点を基準とする自身の位置を認識しながら該チャックテーブルに対して接近及び離反する方向に移動可能に構成されており、
該検出ノズルの該原点を基準とする位置から、被加工物の表面と該検出ノズルの先端との間の距離を減算し、該原点を基準とする該被加工物の表面の位置を求め、
該切削手段は、被加工物を切削する回転ブレードを備え、チャックテーブルの表面と該回転ブレードとが接触する位置を原点として自身の位置を認識しながら該チャックテーブルに対して接近及び離反する方向に移動可能に構成されており、該回転ブレードの被加工物に対する切り込み深さは、該背圧式センサーによって検出された被加工物の表面の位置に基づいて制御される切削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を切削する切削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体ウェーハの切削時は、図６に示すように、切削しようとする半導体ウェーハＷは、保持テープＴを介してフレームＦと一体となり、この状態で図７に示すようにチャックテーブル７０に保持され、チャックテーブル７０がＸ軸方向に移動しながら、高速回転する回転ブレード７１が半導体ウェーハＷに形成されたストリートに切り込むことによって当該ストリートが切削され、更にすべてのストリートが縦横に切削されることにより個々のチップに分割される。従って、回転ブレード７１が深く切り込みすぎるとチャックテーブル７１の表面を損傷させてしまうことがあるため、切り込み深さは精密に制御する必要がある。
【０００３】
また、図８に示すように、切削に先立ち半導体ウェーハＷの表面にＶ溝７２を形成しておき、形成されたＶ溝７２を更に切削することにより、面取りされたチップ７３を形成する場合もあるが、この場合も、全てのチップ７３に同一の面取りを施すためには、切り込み深さが一定になるように制御する必要がある。
【０００４】
更に、図９に示すように、半導体ウェーハＷの表面に所定深さの切り溝７４を形成しておき、裏面を上にしてチャックテーブル７５に半導体ウェーハＷを載置し、裏面側からその切り溝が表出されるまで研削砥石７６を用いて研削して個々のチップに分割する場合には、裏面からの研削により全ての切り溝７４が裏面側に表出されるよう、切り溝７４の深さは一定でなければならない。
【０００５】
一方、半導体ウェーハの厚さは必ずしも一定ではないため、精密な切削を行うためには、個々の半導体ウェーハごとに予め厚さを測定し、その厚さに応じた切り込み深さの制御を行う必要がある。
【０００６】
そこで、半導体ウェーハの切削前には、例えばレーザー測定器を用いて半導体ウェーハＷの表面の位置を検出したり、顕微鏡のオートフォーカス機能によって半導体ウェーハの表面の位置を検出したり、触針式の測定器を用いて半導体ウェーハの表面の位置を検出したりすることにより、検出した表面の位置から一定の深さに回転ブレードを切り込ませる制御を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザー測定器または顕微鏡のオートフォーカス機能による表面の検出では、例えば半導体ウェーハの表面にガラス等の透明な膜が積層されている場合や被加工物自体が透明体である場合には、光が透過してしまうために表面の位置を正確に検出することができないという問題がある。
【０００８】
また、触針式の測定器による表面の検出では、上記のような問題は起こらないが、半導体ウェーハの表面に検出針を接触させるため、半導体ウェーハの表面に傷がついて品質を低下させるという問題がある。
【０００９】
従って、被加工物を切削する場合においては、被加工物の表面に透明な膜が形成されている場合や、被加工物自体が透明体である場合にも、被加工物の表面に傷をつけることなくその表面の位置を検出して所定深さの溝を形成することに課題を有している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削手段とを少なくとも含む切削装置であって、チャックテーブルの移動範囲には、被加工物の切削に先立ってチャックテーブルに保持された被加工物の表面の位置を検出する背圧式センサーが配設され、背圧センサーは、チャックテーブルに保持された被加工物の表面に気体を吹き付ける検出ノズルと、検出ノズルに圧縮気体を送り込む気体供給パイプと、気体供給パイプに連結され圧縮気体を供給する圧縮気体供給源と、圧縮気体供給源に供給され圧縮気体を大気に開放する気体開放パイプと、気体供給パイプと気体開放パイプとに連結され気体供給パイプ内の圧力と気体開放パイプ内の圧力との差を検出する微差圧力計と、微差圧力計の計測結果を表示する計測結果表示部と、計測結果に対応する検出ノズルと被加工物の表面との距離を予め記憶する記憶部と、被加工物の厚さを求める厚さ算出手段とから構成され、微差圧力計は、気体供給パイプに連結する第一の気体室と、気体開放パイプに連結する第二の気体室と、第一の気体室と第二の気体室とを仕切るダイヤフラムと、ダイヤフラムの変位を検出する歪みゲージとから構成され、被加工物の表面の位置は、検出ノズルの先端が被加工物の表面に接近した際の微差圧力計の測定結果に基づいて検出され、微差圧力計の計測結果は、歪みゲージの抵抗値に対応する電圧値であり、電圧値と記憶部に記憶された情報とによって被加工物の表面の位置が検出され、チャックテーブルの表面と検出ノズルの先端とが接触する位置を原点とし、検出ノズルは、原点を基準とする自身の位置を認識しながらチャックテーブルに対して接近及び離反する方向に移動可能に構成されており、検出ノズルの原点を基準とする位置から、被加工物の表面と検出ノズルの先端との間の距離を減算し、原点を基準とする該被加工物の表面の位置を求め、切削手段は、被加工物を切削する回転ブレードを備え、チャックテーブルの表面と回転ブレードとが接触する位置を原点として自身の位置を認識しながらチャックテーブルに対して接近及び離反する方向に移動可能に構成されており、回転ブレードの被加工物に対する切り込み深さは、背圧式センサーによって検出された被加工物の表面の位置に基づいて制御される切削装置を提供する。
【００１１】
このように構成される切削装置によれば、背圧式センサーによって被加工物の表面の位置を個別に検出することができるため、被加工物の表面にガラス等の透明な膜が積層されている場合や被加工物自体が透明体である場合でも確実に被加工物の表面の位置を検出することができる。
【００１２】
また、背圧式ノズルが被加工物に接触することなく表面の位置を検出することができるため、被加工物の表面を傷つけることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、図１に示す切削装置１０を例に挙げて説明する。この切削装置１０を用いて半導体ウェーハの切削をする場合は、切削しようとする半導体ウェーハＷは、保持テープＴを介してフレームＦに保持された状態でカセット１１に複数収容される。そして、カセット１１から搬出入手段１２によって半導体ウェーハＷが１枚ずつ仮置き領域１３に搬出されてから搬送手段１４によってチャックテーブル１５に搬送される。
【００１４】
チャックテーブル１５はＸ軸方向に移動可能であり、半導体ウェーハＷを保持すると、＋Ｘ方向に移動することによって、まず半導体ウェーハＷを背圧式センサー１６の直下に位置付ける。
【００１５】
ここで、背圧式センサー１６は、チャックテーブル１５の移動範囲の上方に配設され、図１及び図２に示すように、下方にエアーを吹き付ける検出ノズル１７を備えている。この検出ノズル１７は支持部１８によって支持され、支持部１８に備えたナット（図示せず）は垂直方向（Ｚ軸方向）に配設されたボールネジ１９に螺合しており、更にボールネジ１９はパルスモータ２０に連結されていてパルスモータ２０の駆動により回転する。即ち、パルスモータ２０の駆動によりボールネジ１９が回転すると、支持部１８に支持された検出ノズル１７が昇降する構成となっている。
【００１６】
検出ノズル１７は、オリフィスである気体供給パイプ２１を介して圧縮気体供給源２２に連結されており、圧縮気体供給源２２から気体供給パイプ２１を通じて検出ノズル１７に圧縮気体が送り込まれる構成となっている。
【００１７】
また、圧縮気体供給源２２は、気体開放パイプ２３を介して大気に通じており、圧縮気体供給源２２からは、気体供給パイプ２１と気体開放パイプ２３とに等しい割合で圧縮気体が供給され、気体開放パイプ２３に供給された圧縮気体は大気に開放される構成となっている。
【００１８】
更に、気体供給パイプ２１と気体開放パイプ２３とは、気体供給パイプ２１を流通する圧縮気体と気体開放パイプ２３を流通する圧縮気体との間に生じる圧力差を測定する微差圧力計２４を介して連結されている。また、微差圧力計２４は、計測結果を表示する計測結果表示部の一例である電圧計２５に接続され、電圧計２５は、被加工物の厚さを算出するギャップ検出手段２６に接続され、ギャップ検出手段２６は、計測結果に対応する検出ノズル１７と被加工物の表面との距離を予め記憶する記憶部２７に接続されている。
【００１９】
図３に示すように、微差圧力計２４には気体供給パイプ２１に連通する第一の気体室２８と気体開放パイプ２３に連通する第二の気体室２９とを備えており、第一の気体室２８と第二の気体室２９とはダイヤフラム３０によって仕切られている。そして、ダイヤフラム３０には歪みゲージ３１が貼着され、第一の気体室２８の気圧と第二の気体室２９の気圧に差が生じてダイヤフラム３０に変位が生じた場合には、歪みゲージ３１の抵抗値が変化する構成となっている。
【００２０】
歪みゲージ３１は、図３に示した電源３２、固定抵抗３３と共に直列に接続されており、歪みゲージ３１における電圧降下を電圧計２５で測定することによって、ダイヤフラム３０の動き、即ち第一の気体室２８と第二の気体室２９との気圧のバランスの変化を検出することができる。
【００２１】
検出ノズル１７から噴出される０．１２〜０．１５ＭＰａ程の圧縮気体は、その下方にある物体に反射し、検出ノズル１７とその下方に位置する物体との距離に応じて反射量も異なるため、これに対応して気体供給パイプ２１の内部の圧力も変化する。一方、気体開放パイプ２３の内部の圧力は常に一定に維持されている。従って、検出ノズル１７とその下方に位置する物体との距離に応じて第一の気体室２８と第二の気体室２９との間で圧力差が生じる。そして、この圧力差によってダイヤフラム３０が変位し、それに対応して歪みゲージ３１の抵抗値が変化し、その変化が電圧計２５の測定値として検出される。
【００２２】
切削しようとする半導体ウェーハの厚さは個々に若干異なるため、切り込み深さを精密に制御するためには、図２に示したように、半導体ウェーハＷが背圧式センサー１６の直下に位置付けられた際は、その都度その厚さを測定する必要がある。
【００２３】
ここで、半導体ウェーハＷの厚さを測定するにあたっては、その前の段階として、検出ノズル１７の下端をチャックテーブル１５の表面に接触させ、この位置を原点とし、所定の高さからパルスモータ２０の駆動によって検出ノズル１７を徐々に下降させ、チャックテーブル１５の表面と検出ノズル１７との間隔を狭めていき、その間隔ごとに電圧計２５における電圧値の変化を測定し、Ｚ2＝ｆ（Ｖ）の関数を求める。例えば、歪みがない状態における歪みゲージ３１の抵抗値が１Ωで、電源３２の電圧が１０Ｖ、固定抵抗３３の抵抗値が９９Ωであるとすると、第一の気体室２８の気圧と第二の気体室２９の気圧とが等しい場合において、歪みゲージ３１の抵抗値を１Ωとすると、電圧計２５で測定される電圧値は０．１Ｖとなる。
【００２４】
一方、第一の気体室２８の気圧と第二の気体室２９の気圧とが等しくない場合は、その差に応じてダイヤフラム３０が変位し、歪みゲージ３１の抵抗値も変化するため、これに対応して電圧計２５における電圧の測定値も変化する。このようにして検出ノズル１７の任意の位置における電圧値が求まる。
【００２５】
検出ノズル１７の原点を基準とするＺ軸方向の位置は、パルスモータ２０のパルス数によって認識することができるため、電圧計２５の測定値である電圧値と、検出ノズル１７とその下方に位置する物体との距離であるギャップＺ2との関係を求めたところ、表１に示したような結果となった。また、こうして求めた結果をグラフにプロットすると、図２に示すグラフとなり、この対応関係を記憶部２７に記憶させておく。図２からわかるように、Ｚ2が２００μｍ以上のときは電圧Ｖは０．１Ｖで一定となっており、Ｚ2が２００μｍより小さくなると、それにしたがって電圧は大きくなっている。
【００２６】
【表１】
0004675451.tif 000002
【００２７】
このような対応関係が記憶部２７に記憶されたら、検出ノズル１７の下端をチャックテーブル１５の表面に接触させ、それからパルスモータ２０の駆動により検出ノズル１７を上昇させていき、載置される半導体ウェーハの表面より上の一定位置において検出ノズル１７の上昇を停止させ、このときの検出ノズル１７の下端からチャックテーブル１５の表面（原点）までの距離Ｚ1をパルスモータ２０のパルス数から算出する。そして、算出されたＺ1の値をＺ1認識部３４に記憶させておく。
【００２８】
次に、チャックテーブル１５に保持された半導体ウェーハＷを検出ノズル１７の直下に位置付け、上記一定位置に位置付けた検出ノズル１７から半導体ウェーハＷにエアーを吹き付けて検出ノズル１７の下端から半導体ウェーハＷの表面までの距離であるギャップＺ2を測定する。このＺ2の値は、記憶部２７に記憶されたグラフに基づき、電圧計２５の計測値から求めることができる。
【００２９】
こうしてＺ1及びＺ2の値が求まると、厚さ算出手段３５において（Ｚ1−Ｚ2）の値を算出し、その結果を半導体ウェーハＷの厚さの値として図２に示す制御手段３６を構成する厚さ記憶部３７に記憶させる。
【００３０】
制御手段３６は、厚さ算出手段３５において求めた被加工物の厚さを記憶する厚さ記憶部３７と、図１に示した切削装置１０の全面側に設けたオペレーションパネル４０からオペレータによって入力された切り込み量Ｚ3を記憶した切り込み量記憶部３８と、後述する切削手段５６を昇降させるパルスモータの駆動を制御する切り込み量制御部３９とから構成される。
【００３１】
図４を参照して説明を続けると、チャックテーブル１５は、Ｘ軸移動テーブル５０によって回転可能に支持され、Ｘ軸移動テーブル５０はＸ軸スライダー５１によってＸ軸方向に移動可能に支持されている。
【００３２】
ここで、Ｘ軸スライダー５１は、切削方向であるＸ軸方向に配設されたＸ軸ガイドレール５２と、Ｘ軸ガイドレール５２に摺動可能に支持されたＸ軸移動基台５３と、Ｘ軸移動基台５３に形成されたナット部（図示せず）に螺合するＸ軸ボールネジ５４と、Ｘ軸ボールネジ５４を回転駆動するＸ軸パルスモータ５５とから構成されており、チャックテーブル１５を回転可能に支持するＸ軸移動テーブル５０はＸ軸移動基台５３に固定されている。
【００３３】
一方、チャックテーブル１５に保持された被加工物に切削を施す切削手段５６は、回転ブレード５７を回転可能に支持するスピンドルユニット５８と、スピンドルユニット５８を割り出し方向であるＹ軸方向に移動可能に支持するＹ軸スライダー５９と、スピンドルユニット５８を切り込み方向であるＺ軸方向に移動可能に支持するＺ軸スライダー６０とから構成される。
【００３４】
ここで、Ｙ軸スライダー５９は、Ｙ軸方向に配設されたＹ軸ガイドレール６１と、Ｙ軸ガイドレール６１に摺動可能に支持されたＹ軸移動基台６２と、Ｙ軸移動基台６２に形成されたナット部（図示せず）に螺合するＹ軸ボールネジ６３と、Ｙ軸ボールネジ６３を回転駆動するＹ軸パルスモータ６４とから構成される。
【００３５】
一方、Ｚ軸スライダー６０は、壁部６５の側面においてＺ軸方向に配設されたＺ軸ガイドレール６６と、スピンドルユニット５８を支持すると共にＺ軸ガイドレール６６に摺動可能に支持された昇降部６７と、Ｚ軸方向に配設されて昇降部６７に形成されたナット部（図示せず）に螺合するＺ軸ボールネジ（図示せず）と、Ｚ軸ボールネジを回転駆動するＺ軸パルスモータ６８とから構成される。
【００３６】
チャックテーブル１５に保持された半導体ウェーハＷを切削する際は、Ｘ軸パルスモータ５５に駆動されてＸ軸ボールネジ５４が回動することによってチャックテーブル１５が＋Ｘ方向に移動すると共に、Ｙ軸パルスモータ６４に駆動されてＹ軸ボールネジ６３が回動することによってスピンドルユニット５８がＹ軸方向に移動して回転ブレード５７が適宜の位置に位置付けられ、更にＺ軸パルスモータ６４に駆動されてＺ軸ボールネジが回動することによってスピンドルユニット５８が下降して高速回転する回転ブレード５７が半導体ウェーハＷの所定の位置に切り込んでいく。
【００３７】
即ち、制御手段３６によるＺ軸パルスモータ６４の駆動制御によって半導体ウェーハＷに対する切り込み量が制御される。そして、図２に示した制御手段３６の厚さ記憶部３７には、半導体ウェーハＷの厚さが記憶されているため、切り込み量制御部３９においては、この厚さに応じた制御を行うことによって所望の深さの切削溝を形成することができる。
【００３８】
具体的には、図５に示すように、厚さ記憶部３７に記憶されている半導体ウェーハＷの厚さである（Ｚ1−Ｚ2）の値から、切り込み量記憶部３８に記憶された値であるＺ3を減算し、即ち、（Ｚ1−Ｚ2）−Ｚ3を計算することにより、この計算によって求まった値は、形成しようとする切削溝６９の最下部の位置Ｚaとなる。この位置Ｚaは、原点Ｏを基準とする位置として求まる。
【００３９】
即ち、このようにして求めた位置は、半導体ウェーハＷの厚さに対応した切り溝の最下部の位置を表すため、半導体ウェーハＷの厚さにバラツキがあってもそれに対応した所定深さ（Ｚ3）の切削溝６９を形成することができる。
【００４０】
また、表面に透明な層が形成されている場合や被加工物自体が透明体である場合においても、透明な層または透明体の厚さを考慮して計測が行われるため、透明な層の厚さを考慮した切削を行うことができる。
【００４１】
更に、触針式の測定器のように表面に傷をつけることもないため、被加工物の品質を低下させることもない。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、背圧式センサー１６を構成するパルスモータ２０と切削手段５６を構成するＺ軸パルスモータ６４とは個別に存在しているが、両パルスモータを兼用する構成とすることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る切削装置は、背圧式センサーによって被加工物の表面の位置を個別に検出するよう構成したことにより、被加工物の表面にガラス等の透明な膜が積層されている場合や被加工物自体が透明体である場合でも確実に被加工物の表面の位置を検出することができるため、被加工物の厚さにバラツキがあっても検出した表面の位置から所定深さの切削溝を形成することができる。
【００４４】
また、背圧式ノズルが被加工物に接触することなく表面の位置を検出することで、被加工物の表面を傷つけることがないため、品質の低下を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る切削装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】同切削装置を構成する背圧センサー及び制御手段の構成を示す説明図である。
【図３】同背圧センサーを構成する微差圧力計の構成を示す説明図である。
【図４】同背圧センサーによる検出結果に基づき制御される切削手段の構成を示す斜視図である。
【図５】同背圧センサーによる検出結果に基づき形成される切り溝の位置を示す説明図である。
【図６】保持テープを介してフレームと一体となった半導体ウェーハを示す斜視図である。
【図７】半導体ウェーハを切削する様子を示す説明図である。
【図８】表面にＶ溝を形成した半導体ウェーハを示す正面図である。
【図９】表面に切り溝を形成した半導体ウェーハの裏面を研削する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…切削装置 １１…カセット １２…搬出入手段
１３…仮置き領域 １４…搬送手段
１５…チャックテーブル １６…背圧センサー
１７…検出ノズル １８…支持部 １９…ボールネジ
２０…パルスモータ ２１…気体供給パイプ
２２…圧縮気体供給源 ２３…気体開放パイプ
２４…微差圧力計 ２５…電圧計
２６…ギャップ検出手段 ２７…記憶部
２８…第一の気体室 ２９…第二の気体室
３０…ダイヤフラム ３１…歪みゲージ ３２…電源
３３…固定抵抗 ３４…Ｚ1認識部
３５…厚さ算出手段 ３６…制御手段
３７…厚さ記憶部 ３８…切り込み量記憶部
３９…切り込み量制御部 ４０…オペレーションパネル
５０…Ｘ軸移動テーブル ５１…Ｘ軸スライダー
５２…Ｘ軸ガイドレール ５３…Ｘ軸移動基台
５４…Ｘ軸ボールネジ ５５…Ｘ軸パルスモータ
５６…切削手段 ５７…回転ブレード
５８…スピンドルユニット ５９…Ｙ軸スライダー
６０…Ｚ軸スライダー ６１…Ｙ軸ガイドレール
６２…Ｙ軸移動基台 ６３…Ｙ軸ボールネジ
６４…Ｙ軸パルスモータ ６５…壁部
６６…Ｚ軸ガイドレール ６７…昇降部
６８…Ｚ軸パルスモータ ６９…切削溝
７０…チャックテーブル ７１…回転ブレード
７２…Ｖ溝 ７３…チップ ７４…切り溝
７５…チャックテーブル ７６…研削砥石
【図１】
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【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】
0004675451.tif 000009
【図８】
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【図９】
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