JP2021098241A - 隙間ゲージ - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗状態を容易に把握することができる隙間ゲージを提供する。【解決手段】本発明によれば、所望の厚みに形成されチャックテーブル６０に載置される底面５１ｂ〜５３ｂと研削砥石３７に接触する上面５１ａ〜５３ａとを備えた第一の領域５１〜５３と、第一の領域５１〜５３の上面５１ａ〜５３ａに形成された使用寿命を示す凹み５４〜５６と、を備える隙間ゲージ５０が提供される。【選択図】図３

Description

本発明は、研削装置で使用される隙間ゲージに関する。

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ウエーハは、研削装置によって裏面が研削され所定の厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々にデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

研削装置は、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に保持されたウエーハを研削する研削砥石を環状に配設した研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに接近及び離反させてる研削送り手段と、から概ね構成されていて、ウエーハを高精度に研削することができる（例えば特許文献１を参照）。

特開２００５−２４６４９１号公報

上記したような研削装置においては、ウエーハを研削する前に、隙間ゲージを用いてチャックテーブルの保持面と、研削砥石との隙間の間隔を精密に計測し、計測された隙間の間隔に基づいて研削手段の基準位置を特定し、研削送りする際の基準としている。しかし、研削砥石は、例えば、ダイヤモンド砥粒等をレジンボンドで固めた微細砥粒によって構成された硬い粗面で形成されており、このような研削砥石とチャックテーブルとの隙間に隙間ゲージを挿入し、該隙間の寸法が基準値となっているか否かを確認する作業を繰り返し行っていると、隙間ゲージの上面が徐々に摩耗し、摩耗量が許容範囲を超えると、その隙間ゲージでは、正確な隙間の寸法を計測できない状態となる。これに対し、研削装置を扱うオペレータは、その隙間ゲージを見ても、一見しただけでは許容量を超えて摩耗しているか否かの判断ができず、隙間ゲージが摩耗しているのか否かを確認するためには、別途の計測工具によって精密に計測する必要があり、煩に堪えないという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、摩耗状態を容易に把握することができる隙間ゲージを提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、所望の厚みに形成されチャックテーブルに載置される底面と該研削砥石に接触する上面とを備えたブロックと、該ブロックの上面に形成された使用寿命を示す凹みと、を備える隙間ゲージが提供される。

該ブロックには、厚みの異なる２以上の領域が形成され、各領域の上面に使用寿命を示す凹みが形成されていることが好ましい。また、該凹みは、溝、又はくぼみで形成することができる。さらに、該ブロックの側面には、各領域に対応する厚みが印字されていることが好ましい。

本発明の隙間ゲージは、所望の厚みに形成されチャックテーブルに載置される底面と該研削砥石に接触する上面とを備えたブロックと、該ブロックの上面に形成された使用寿命を示す凹みと、を備えていることから、計測できる許容値を超えて摩耗した場合に、隙間ゲージの寿命を知ることができ、オペレータが気付かない状態で正確な隙間を計測できなくなるという問題が解消する。

本実施形態の隙間ゲージが使用される研削装置の全体斜視図である。 図１に示す研削手段によって半導体ウエーハが研削される態様を示す斜視図である。 （ａ）新品状態の隙間ゲージの斜視図、（ｂ）上面が摩耗して寿命に達した隙間ゲージの斜視図である。 （ａ）隙間を計測する際に研削手段を下降させる態様を示す斜視図、（ｂ）隙間ゲージを隙間に挿入させる態様を示す斜視図である。 （ａ）隙間ゲージの第一の変形例、（ｂ）隙間ゲージの第二の変形例、（ｃ）隙間ゲージの第三の変形例である。

以下、本発明に基づいて構成される隙間ゲージに係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１には、本実施形態の隙間ゲージが使用される研削装置の一例を示す斜視図が示されている。研削装置１は、基台２に配設された被加工物に研削加工を施す加工手段としての研削手段３と、研削手段３を研削送りする研削送り手段４と、被加工物を保持するチャックテーブル機構６とを備えている。研削装置１によって加工が施される被加工物は、例えば、図中左方に示すように、複数のデバイス１２が、分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａ側に形成された半導体ウエーハ１０である。

研削手段３は、スピンドルユニット３０を備えている。スピンドルユニット３０は、スピンドルハウジング３１と、スピンドルハウジング３１に回転自在に配設された回転軸３２と、回転軸３２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ３３とを備えている。回転軸３２は、下方側の先端部がスピンドルハウジング３１の下端から突出するように配設され、該先端部には、円盤状のマウント３５が配設されている。マウント３５の下面には、研削ホイール３６が配設され、研削ホイール３６の下面には、複数の研削砥石３７が環状に配設されている。

研削送り手段４は、上記したスピンドルハウジング３１を保持する保持ブロック４１ａを備えた移動基台４１と、研削装置１の基台２上の後方端部から立ち上がる直立壁２ａの前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド４２及び雄ねじロッド４２を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ４３とを備えている。移動基台４１は、直立壁２ａの前面に配設された一対の案内レール４４、４４と摺動可能に係合している。移動基台４１の背面には、図示しない雄ねじロッド４２の軸受部材が形成されている。このパルスモータ４３が正転すると案内レール４４、４４に沿って、移動基台４１と共にスピンドルユニット３０が上昇させられ、パルスモータ４２が逆転すると移動基台４１と共にスピンドルユニット３０が下降させられる。研削手段３のＺ軸方向（上下方向）の位置は、図示しない検出手段によって検出され、研削手段３は、研削送り手段４によって、所望の位置に位置付けられる。

チャックテーブル機構６は、基台２上に配設されており、被加工物である半導体ウエーハ１０を吸引保持する保持面６０ａを備えた保持手段としてのチャックテーブル６０と、チャックテーブル６０の周囲を覆う板状のカバー部材６２と、カバー部材６２の前後に配設された蛇腹手段６４、６５と、を備えている。チャックテーブル６０は、図示しない駆動手段によって矢印Ｘで示す方向において所望の位置に移動させることができ、半導体ウエーハ１０を搬入、搬出する図中手前側の搬出入領域と、スピンドルユニット３０の直下でチャックテーブル６０の保持面６０ａに保持された半導体ウエーハ１０に対して研削加工を施す加工領域とに位置付けられる。なお、図１では、チャックテーブル６０は搬出入領域に位置付けられている。

研削装置１には、図示しない制御手段が配設されている。該制御手段は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている。本実施形態における制御手段には、研削手段３、及び研削送り手段４が接続されており、該制御手段によって研削手段３を作動させると共に、研削送り手段４を作動させて、研削手段３の直下の加工領域に位置付けられたチャックテーブル６０に対して、研削手段３を接近、及び離反させる。

図１に示す研削装置１によって、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを研削する際には、図に示すように、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに保護テープＴを貼着して一体とし、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを上方に、保護テープＴを下方に向けて、チャックテーブル６０の保持面６０ａに載置して、図示しない吸引源を作動して吸引保持する。チャックテーブル６０に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、図２に示すように、チャックテーブル６０を駆動する図示しない回転駆動機構を作動して、チャックテーブル６０を矢印Ｒ１で示す方向に、例えば３００ｒｐｍの速度で回転させると共に、研削手段３のサーボモータ３３を駆動して、研削ホイール３６を矢印Ｒ２で示す方向に、例えば６０００ｒｐｍの速度で回転させる。

次いで、研削送り手段４のパルスモータ４３を駆動して、研削手段３を、チャックテーブル６０に保持された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂ側、矢印Ｒ３で示す方向に向けて、比較的早い第一の送り速度（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）で下降させて、研削ホイール３６に配設された研削砥石３７を半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂ上の所定の位置まで移動させる。該所定の位置は、例えば、チャックテーブル６０の保持面６０ａを基準として設定され、半導体ウエーハ１０及び保護テープＴの厚みを考慮して、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂから１００μｍ上方の位置になるように設定される。半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂ上の該所定の位置に研削砥石３７が達したならば、パルスモータ４３の駆動速度を低下させて、第二の送り速度（例えば１．０μｍ／秒）として、さらに研削手段３を下降させて、研削砥石３７を半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに第二の送り速度で接触させて、半導体ウエーハ１０の研削加工を実施する。なお、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂの研削を実施するに際しては、図示しない被加工物の厚み検出手段を作用させて、半導体ウエーハ１０の厚みを検出しながら研削加工を実施して、所望の厚みになるように研削加工を実施する。

上記した研削加工を実施するに際しては、加工効率を考慮して、研削砥石３７が半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂから離れた位置にある場合には、研削手段３を下降させる速度はできるだけ速い速度（第一の送り速度）に設定される。また、研削砥石３７が半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに接近して所定の位置に達した後は、研削砥石３７が半導体ウエーハ１０に当接した際に半導体ウエーハ１０が破損しないように、研削手段３を下降させる際の送り速度を第一の送り速度に対して遅い速度（第二の送り速度）に設定される。

ここで、該所定の位置が半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに近すぎると、研削手段３の送り速度を第一の送り速度から減速して第二の送り速度とする際に、その慣性力による各部材の撓みに起因して研削ホイール３６に配設された研削砥石３７が半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに当接して、半導体ウエーハ１０を損傷させるおそれがあることから、該所定の位置はそのような問題が起きない安全な位置に設定される。しかし、該所定の位置を上方に設定しすぎると、第二の送り速度に送り速度を低下させてから、実際に研削砥石３７が半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに当接して研削加工が開始されるまでに時間がかかり、加工効率が低下する。また、研削加工を繰り返し実施することにより、研削手段３の研削砥石３７の研削面（下端面）が摩耗することから、研削手段３のＺ軸方向の位置を図示しない検出手段によって検出していたとしても、研削砥石３７とチャックテーブル６０の保持面６０ａとの位置関係、すなわち、研削砥石３７の下端面と半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂとの位置関係は次第に変化する。よって、上記したように半導体ウエーハ６０を損傷させることなく、且つ適切な加工効率を確保すべく、研削手段３の送り速度を変化させる位置を適切に管理するためには、チャックテーブル６０の保持面６０ａと研削砥石３７との距離を適切に管理することが必要である。

そこで、本実施形態においては、図３に示す隙間ゲージ５０を使用して、半導体ウエーハ１０を保持するチャックテーブル６０の保持面６０ａと、研削手段３の研削砥石３７との隙間を定期的に計測して、研削送り手段４によって研削手段３の移動を制御する際の基準位置（原点）を記憶する作業を実施する。

図３（ａ）を参照しながら、本実施形態の隙間ゲージ５０について説明する。なお、図３（ａ）に示す隙間ゲージ５０は、隙間ゲージとして使用される前の新品状態を示している。隙間ゲージ５０は、金属製（例えばステンレススチール）のブロックであり、後述する設定厚みに精密に加工された例えば３つの領域、第一の領域５１、第二の領域５２、第三の領域５３から構成されている。第一の領域５１は、上面５１ａと、底面５１ｂと、側面５８ａとを備え、側面５８ａには、第一の領域５１の設定厚みを示す数値（５．０５［ｍｍ］）が印字されている。第二の領域５２は、上面５２ａと、底面５２ｂと、側面５８ｂとを備え、側面５８ｂには、第二の領域５２の設定厚みを示す数値（５．０２［ｍｍ］）が印字されている。さらに、第三の領域５３は、上面５３ａと、底面５３ｂと、側面５８ｃとを備え、側面５８ｃには、第三の領域５３の設定厚みを示す数値（５．００［ｍｍ］）が印字されている。第一の領域５１の上面５１ａと第二の領域５２の上面５２ａとの間には、第一の領域５１と第二の領域５２とを区分するくびれ部５７ａが形成され、第二の領域５２の上面５２ａと第三の領域５３の上面５３ａとの間には、第二の領域５２と第三の領域５３とを区分するくびれ部５７ｂが形成されている。各領域の底面５１ｂ〜５３ｂは同一平面内で形成され、底面５１ｂ〜５３ｂに対して上面５１ａ、上面５２ａ、上面５３ａの高さがぞれぞれ異なるように形成されている。なお、本実施形態の隙間ゲージ５０はステンレススチールで形成されるが、例えば、真鍮で形成されてもよく、特に材質には限定されない。

さらに、隙間ゲージ５０の第一の領域５１の上面５１ａには、隙間ゲージ５０の使用寿命を示す凹みとして機能する溝５４が形成されている。同様に、第二の領域５２の上面５２ａ、第三の領域５３の上面５３ａにも、使用寿命を示す凹みとして機能する溝５５、溝５６が形成されている。各溝は、例えば、ダイシング装置を使用して、円盤状のダイシングブレードを使用して形成される。本実施形態の溝５４〜溝５６の深さは、いずれも、５μｍに設定されている。各溝の深さは、各領域の設定厚みに対して誤差として許容される許容値に基づいて設定され、例えば、３μｍ〜１０μｍの範囲、又は各領域の設定厚みに対して０．１〜０．２％の範囲で設定されることが好ましい。

図１、図３、及び図４を参照しながら、本実施形態の隙間ゲージ５０を使用して研削手段３の基準位置を学習して記憶する手順について説明する。チャックテーブル６０の保持面６０ａに半導体ウエーハ１０を載置して裏面１０ｂを研削する前に、研削送り手段４を作動して、図４（ａ）に示すように、研削手段３を矢印Ｒ３で示す方向に下降させる。この際、研削手段３を下降させる際の目標位置は、研削砥石３７の下面と、チャックテーブル６０の保持面６０ａとの間隔が５．００ｍｍとなる位置であり、図示しない検出手段によって研削手段３のＺ軸方向（上下方向）の位置を検出しながら下降させる。

上記したように、研削手段３を下降させたならば、チャックテーブル６０の保持面６０ａ上に、隙間ゲージ５０の底面５１ｂ〜５３ｂ側を載置して、チャックテーブル６０の保持面６０ａと研削砥石３７との隙間に対して隙間ゲージ５０をゆっくりと挿入する。この際、隙間ゲージ５０を構成す領域のうち、最も厚みが小さい第三の領域５３側から該隙間に挿入する。ここで、研削送り手段４の調整誤差や、研削砥石３７の摩耗等により、チャックテーブル６０の保持面６０ａと研削砥石３７との隙間が５．００ｍｍでない場合がある。例えば、該間隔が５．００ｍｍよりも小さい場合は、第三の領域５３は該隙間に入らない。その場合は、オペレータの指示によって、研削送り手段４を作動して、研削手段３を僅かに上昇させる。その上昇量はオペレータによって適宜設定されるが、例えば０．０５ｍｍ（５０μｍ）である。

研削手段３を０．０５ｍｍ上昇させたならば、再び該隙間に隙間ゲージ５０を挿入する。そして、例えば、第三の領域５３のみならず、第二の領域５２も挿入され、且つ第一の領域５１が入らなかった場合は、該隙間が５．０２ｍｍ〜５．０４ｍｍであると見込まれるため、オペレータの指示により研削送り手段４を作動して、研削手段３を、例えば、０．０３ｍｍ低下させて、再度、隙間ゲージ５０を該隙間に挿入する。ここで、隙間ゲージ５０の第三の領域５３の上面５３ａが、研削砥石３７と擦れるように当接しながら該隙間に挿入され、且つ第二の領域５２が挿入されない状態となった場合、研削手段３の研削砥石３７と、チャックテーブル６０の保持面６０ａとの隙間がちょうど５．００ｍｍになったことが計測される。このとき該検出手段によって検出される研削手段３の位置を、チャックテーブル６０の保持面６０ａと研削砥石３７との距離が５．００ｍｍである基準位置として、上記した制御手段に記憶する。そして、半導体ウエーハ１０に対して研削加工を実施する際には、この基準位置に基づいて、研削送り手段４を作動する。これにより、第一の送り速度から第二の送り速度に変化させる際の所定の位置が適切に管理され、研削手段３を適切に移動させることが可能になる。

また、研削砥石３７の摩耗が進行した場合、研削砥石３７が摩耗する前に計測して記憶した基準位置に基づいて研削送り手段４を作動して、研削砥石３７の下面と、チャックテーブル６０の保持面６０ａとの間隔が５．００ｍｍとなるように制御しても、研削砥石３７の下面と、チャックテーブル６０の保持面６０ａとの間隔が５．０５ｍｍより大きくなる場合がある。その場合は、チャックテーブル６０の保持面６０ａと研削砥石３７との隙間に対して隙間ゲージ５０を挿入した場合、第三の領域５３、第二の領域５２、第一の領域５１のすべてが該隙間に入り込んでしまうことから、オペレータの指示により、研削送り手段４を作動して、研削手段３を少しずつ下降させて、隙間ゲージ５０を使用して、チャックテーブル６０の保持面６０ａと研削砥石３７との間隔を５．００ｍｍになるように調整して、その際の研削手段３の位置を基準位置として学習して、該制御手段に記憶する。なお、チャックテーブル６０の保持面６０ａと研削砥石３７との間隔を５．００ｍｍ以外の間隔に調整する場合は、第二の領域５２、第三の領域５３を基準とするか、その他の設定厚みで構成された別の隙間ゲージを使用する。

ところで、上記したように隙間ゲージ５０を繰り返し使用すると、隙間ゲージ５０の各領域の上面５１ａ〜５３ａが、研削砥石３７と当接して擦れることにより摩耗する。このように摩耗した隙間ゲージ５０’を図３（ｂ）に示す。摩耗が進行して、各領域の設定厚みに対して実際の厚みが減少すると、新品状態の隙間ゲージ５０の各領域の上面５１ａ〜５３ａに、深さ５μｍで形成されていた溝５４〜溝５６が、図に示すように、浅い溝５４’、溝５５’、溝５６’となる。特に、摩耗量が５μｍに達すると、図３（ｂ）の第二の領域５２の溝５５’のように、その溝の一部が消滅した状態となる。このような溝の変化（消滅）は、オペレータの目視によって確認することができ、第二の領域５２の上面５２ａの摩耗が、隙間ゲージ５０によって計測できる隙間寸法の誤差の許容値を超える５μｍ進行し、隙間ゲージとしての寿命に達したことが容易に把握される。そして、このような隙間ゲージ５０は、研削手段３の基準位置を精密に計測するための隙間ゲージとしては不適格であり、使用が禁じられる。

本実施形態の隙間ゲージ５０によれば、所定の厚みを計測できる許容値を超えて摩耗した場合に、隙間ゲージとしての寿命が来たことを容易に知ることができ、オペレータが気付かないまま正確な隙間が計測できなくなるという問題が解消する。また本実施形態においては、各第一の領域５１〜５３の側面に厚みが印字されており、隙間ゲージ５０によって計測している隙間の寸法が容易に把握される。また、本実施形態の隙間ゲージ５０には、厚みの異なる複数の領域が形成されており、異なる隙間寸法を計測することが可能である。

本発明は、上記した実施形態に限定されない。上記した実施形態の隙間ゲージ５０は、厚みの異なる３つの領域が形成されていたが、本発明はこれに限定されず、１つの領域で形成されていてもよいし、２つ、さらには、４つ以上の領域で構成されていてもよい。

また、上記した実施形態では、隙間ゲージ５０の使用寿命を示す凹みとして、研削砥石３７とチャックテーブル６０の保持面６０ａとの隙間に挿入する方向に沿うように溝５４〜５６を形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５（ａ）に示す第一の変形例の隙間ゲージ５０Ａのように、上面５１ａ〜５３ａに対して、研削砥石３７とチャックテーブル６０の保持面６０ａとの隙間に挿入する方向（図中矢印Ｒ４で示す）に対して直角をなす方向に溝５４Ａ〜５６Ａを形成してもよく、また、図５（ｂ）に示す第二の変形例の隙間ゲージ５０Ｂのように、研削砥石３７とチャックテーブル６０の保持面６０ａとの隙間に挿入する方向Ｒ４に対して斜めとなる方向に溝５４Ｂ〜５６Ｂを形成してもよい。さらに、使用寿命を示す凹みとしては、上記した溝形状に限定されず、例えば、図５（ｃ）に示す第三の変形例のように、上面５１ａ〜５３ａに対して、ドリル加工等によりくぼみ５４Ｃ〜５６Ｃを形成してもよい。このような各領域に形成されるくぼみ５４Ｃ〜５６Ｃの数は任意であり、一つ、又は３つ以上であってもよい。上記した第一〜第三の変形例に示された溝５４Ａ〜５６Ａ、溝５４Ｂ〜５６Ｂ、くぼみ５４Ｃ〜５６Ｃによっても、その深さを適切に設定（例えば５μｍ〜１０μｍ）することにより、オペレータは、各隙間ゲージの上面５１ａ〜５３ａが摩耗して隙間ゲージとしての使用寿命に達したことを容易に把握することができる。

１：研削装置
２：基台
３：研削手段
３０：スピンドルユニット
３２：回転軸
３３：サーボモータ
３６：研削ホイール
３７：研削砥石
４：研削送り手段
４１：移動基台
４１ａ保持ブロック
４３：パルスモータ
６：チャックテーブル機構
６０：チャックテーブル
１０：半導体ウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
５０：隙間ゲージ
５０Ａ：隙間ゲージ（第一の変形例）
５０Ｂ：隙間ゲージ（第二の変形例）
５０Ｃ：隙間ゲージ（第三の変形例）
５１：第一の領域
５１ａ、５２ａ、５３ａ：上面
５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ：底面
５２：第二の領域
５３：第三の領域
５４、５５、５６：溝
５４Ａ、５５Ａ、５６Ａ：溝
５４Ｂ、５５Ｂ、５６Ｂ：溝
５４Ｃ、５５Ｃ、５６Ｃ：くぼみ
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ：側面
Ｔ：保護テープ

Claims (5)

1. 被加工物を保持する保持面を有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研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに接近及び離反させる研削送り手段と、を少なくとも備えた研削装置で使用される隙間ゲージであって、
   所望の厚みに形成されチャックテーブルに載置される底面と該研削砥石に接触する上面とを備えたブロックと、該ブロックの上面に形成された使用寿命を示す凹みと、を備える隙間ゲージ。
2. 該ブロックには、厚みの異なる２以上の領域が形成され、各領域の上面に使用寿命を示す凹みが形成されている請求項１に記載の隙間ゲージ。
3. 該凹みは、溝である請求項１、又は２に記載の隙間ゲージ。
4. 該凹みは、くぼみである請求項１、又は２に記載の隙間ゲージ。
5. 該ブロックの側面に各領域に対応する厚みが印字されている請求項１乃至４のいずれかに記載の隙間ゲージ。

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