JP6139325B2 - 切削ブレードの摩耗検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードの偏摩耗を検査する切削ブレードの摩耗検査方法に関し、特にエッジトリミング加工で行われる切削ブレードの摩耗検査方法に関する。

半導体製造工程において、外周部分が面取りされているウェーハの一面が研削されると、面取りされたウェーハの外周部分がナイフエッジ状になり、外周側から欠けが生じてウェーハが破損するという問題があった。この問題を解決するために、ウェーハの薄化後にナイフエッジになりうる面取り部を、研削加工に先だってウェーハの外周部から除去（トリミング）する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。エッジトリミング加工は、ウェーハの外周部分を切削ブレードで切り込み、ウェーハを１回転させることで、ウェーハの外周部分が切削ブレードにより除去される。

しかし、エッジトリミング加工においては、切削ブレードの片面側だけが切削に寄与するため、切削ブレードの両面の摩耗量に差が生じて偏摩耗するという問題がある。このため、定期的に切削ブレードの摩耗状態を確認する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の方法では、新規の切削ブレードで検査用試料を切り込んだ切削溝を基準画像として撮像し、加工後の切削ブレードで検査用試料を切り込んだ切削溝の画像を基準画像と比較する。そして、画像処理によって両画像の類似点を算出することで、切削ブレードの摩耗を検査している。

特開２０１２−００９５５０号公報 特開２０１１−２４９５７１号公報

しかしながら、特許文献２に記載の方法では、新規の切削ブレードによる切削溝と加工後の切削ブレードによる切削溝に対して複雑な画像処理を施して類似点を算出するため、処理が複雑になって検査時間が長くなるという問題があった。また、特許文献２に記載の方法では、検査用試料を同じ深さだけ切り込んで検査用試料表面の切削溝の外縁を比較するものであるため、切削溝の深い部分でＲが付いている場合、すなわち、切削ブレードの先端に近い位置が摩耗している場合には摩耗を精度よく検査することができなかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、検査を簡略化することができ、さらに切削ブレードの摩耗を高精度に検査することができる切削ブレードの摩耗検査方法を提供することを目的とする。

本発明の切削ブレードの摩耗検査方法は、基準厚みを有する円環状の切削ブレードをウェーハの外周部分に表面側から所定切り込み量切り込ませるとともにウェーハを回転させてウェーハの外周部分を円形に切削加工した後に、ウェーハの裏面側から研削をして所定仕上げ厚みに薄化するウェーハの加工方法において使用する該切削ブレードの摩耗を検査する切削ブレードの摩耗検査方法であって、該切削ブレードを検査用試料に対して該所定切り込み量から該所定仕上げ厚みに相当する量を差し引いた切り込み量で切り込み、該検査用試料の表面に該切削ブレードの外形形状を転写した切削溝を形成して、該切削溝を含む領域を撮像手段で撮像し切削溝画像を取得する切削溝画像取得工程と、該切削溝画像取得工程の後に、該切削溝画像から画像処理により切削溝幅を測定する切削溝幅測定工程と、該切削溝幅測定工程において測定した該切削溝幅が切削ブレードの該基準厚みと同等であるか否かを判定する判定工程と、該判定工程において該切削溝幅が該切削ブレードの該基準厚みを下回った場合に同等でないと判定し、報知する報知工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、切削ブレードの外形形状が検査用試料の表面に切削溝として転写され、切削溝が撮像されて画像処理されることで切削溝画像の切削溝幅が測定される。そして、切削溝画像の切削溝幅と切削ブレードとの基準厚みとが比較されることで、切削ブレードの摩耗が検査される。この場合、切削溝画像から切削溝幅が測定されるだけなので、画像処理が複雑になることがなく検査時間を短くできる。また、ウェーハに対する切り込み量から最終的な仕上げ厚みを差し引いた切り込み量で検査用試料が切り込まれて切削溝が形成される。このため、検査用試料の表面の切削溝幅を測定することで、ウェーハの仕上げ厚みの裏面側での切削溝幅が測定される。切削ブレードの先端に近い位置で摩耗が検査されるため、摩耗が進行する前に切削ブレードを整形できる。よって、切削ブレードでウェーハの外周部分を円形に切削した場合に、ウェーハの外周部分にＲが付き難くなり、仕上げ厚みまで薄化されたウェーハの外周面の傾きが抑えられる。

本発明によれば、ウェーハに対する切り込み量から最終的な仕上げ厚みを差し引いた切り込み量で検査用試料を切り込んで切削溝を形成し、切削溝の切削溝画像から画像処理によって切削溝幅を測定することで、検査を簡略化することができ、さらに切削ブレードの摩耗を高精度に検査することができる。

本実施の形態に係るエッジトリミング加工の一例を示す図である。 本実施の形態に係る切削溝画像取得工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る切削溝幅測定工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る判定工程及び報知工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る研削加工の一例を示す図である。

以下、本実施の形態に係る切削ブレードの摩耗検査方法について説明する。本実施の形態に係る切削ブレードの摩耗検査方法は、円環状の切削ブレードでウェーハの外周部分を表面側から切り込んでエッジトリミングした後にウェーハを裏面側から研削して所定の仕上げ厚みまで薄化する加工において実施される。まず、図１を参照してエッジトリミング加工について簡単に説明する。図１は、本実施の形態に係るエッジトリミング加工の一例を示す図である。

図１に示すように、エッジトリミング加工では、切削装置（不図示）のチャックテーブル１上にウェーハＷが保持される。ウェーハＷは、表面３１を上に向けてウェーハＷの中心がチャックテーブル１の回転軸（Ｚ軸）に一致するように保持されている。切削ブレード２は、ウェーハＷの面取り部３３を除去するように、ウェーハＷの外周部分に位置付けられている。このとき、切削ブレード２の回転軸（Ｙ軸）がウェーハＷの中心線と一致するように位置合わせされている。そして、噴射ノズル（不図示）から切削水が噴射されると共に切削ブレード２が高速回転され、切削ブレード２によってウェーハＷの面取り部３３が切り込まれる。

続いて、チャックテーブル１が回転することで、ウェーハＷの表面３１側の面取り部３３が円形に切削加工されて、ウェーハＷの外周に沿った段状溝３４が形成される。この場合、切削ブレード２によって、後工程である研削加工での仕上げ厚みｔ１（図２Ｂ参照）よりも深く切り込まれている。このため、ウェーハＷの外周部分には、研削後のウェーハＷの外周部分がナイフエッジ状に残ることがなく、ウェーハＷの外周部分におけるクラックの発生が防止されている。なお、本実施の形態では、ウェーハＷとして、シリコンウェーハを使用するが、ガリウム砒素等の半導体ウェーハを使用してもよいし、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）系の無機材料基板等を使用してもよい。

ところでエッジトリミングでは、切削ブレード２の片面側だけが切削に寄与するため、切削ブレード２が偏摩耗する。このため、偏摩耗が進行しない所定のタイミングで、切削ブレード２の摩耗が検査される。本実施の形態に係る切削ブレード２の摩耗検査方法では、切削溝画像取得工程、切削溝幅測定工程、判定工程、報知工程を経て切削ブレード２の摩耗が検査される。切削溝画像取得工程では、エッジトリミング時におけるウェーハＷに対する切り込み量ｄ１から最終的な仕上げ厚みｔ１を差し引いた切り込み量ｄ２で検査用試料Ｓが切り込まれ、撮像手段３によって切削溝１２が撮像される（図２参照）。

切削溝幅測定工程では、画像処理によって切削溝画像１６から切削溝幅Ｌ１が測定される（図３参照）。判定工程では、切削溝幅Ｌ１が切削ブレード２の基準厚みＬ２と同等か否かが判定される（図４参照）。報知工程では、切削溝幅Ｌ１が切削ブレード２の基準厚みＬ２を下回った場合に、切削ブレード２が摩耗していることが報知される（図４参照）。このような一連の工程により、切削ブレード２の摩耗が高精度に検査され、切削ブレード２に対するフラットドレスのタイミングが適切に報知される。これにより、切削ブレード２に対するフラットドレスが必要最小限に抑えられて生産性が低下することがない。

以下、図２から図４を参照して、本実施の形態に係る切削ブレードの摩耗検査方法について詳細に説明する。図２は切削溝画像取得工程、図３は切削溝幅測定工程、図４は判定工程及び報知工程のそれぞれ一例を示す図である。

図２Ａに示すように、まず切削溝画像取得工程が実施される。切削溝画像取得工程では、例えば数枚のウェーハＷに対してエッジトリミングが実施された後に切削ブレード２が検査用試料Ｓの上方に位置付けられ、切削ブレード２が下降してエッジトリミング時の同じ回転数で検査用試料Ｓが切り込まれる。切削ブレード２の切り込みによって、検査用試料Ｓの表面１１に切削ブレード２の外形形状が切削溝１２の外縁として転写される。この場合、切削ブレード２の先端形状は、一側面２１側だけが切削に寄与しているため、一側面２１側の角部だけが摩耗している。この切削ブレード２の摩耗は検査用試料Ｓの切削溝１２の外縁に反映される。

また、図２Ｂに示すように、検査用試料Ｓに対する切削ブレード２の切り込み量は、エッジトリミング時の切削ブレード２の切り込み量ｄ１から仕上げ厚みｔ２を差し引いた量ｄ２に調整されている。このため、切削溝画像取得工程においては、ウェーハＷの仕上げ厚みｔ１での裏面３５が検査用試料Ｓの表面１１に対応し、切削ブレード２の先端に近い位置の外形形状が検査用試料Ｓの表面１１に切削溝１２の外縁として転写される。なお、図２Ｂでは説明の便宜上、ウェーハＷの仕上げ厚みｔ１での裏面３５と検査用試料Ｓの表面１１とが同一平面上になるように配置しているが、この構成に限定されない。検査用試料Ｓが、切削ブレード２の切り込み量ｄ１から仕上げ厚みｔ２を差し引いた量ｄ２だけ切り込まれる構成であればよい。

そして、図２Ｃに示すように、撮像手段３が切削溝１２の上方に位置付けられ、切削溝１２を含む領域が撮像手段３によって撮像される。検査用試料Ｓ上の切削溝１２の外縁が切削溝画像１６（図３参照）として取得される。このように、切削溝画像取得工程では、ウェーハＷの仕上げ厚みｔ１の裏面３５側における切削溝画像１６が取得される。エッジトリミング時には切削ブレード２の先端側から摩耗していくので、ウェーハＷの仕上げ厚みｔ１の裏面３５側の切削溝画像１６の取得によって、切削ブレード２の先端側での摩耗を切削溝画像１６に適切に反映させることができる。

なお、検査用試料Ｓとして、ウェーハＷの非デバイス部分と同じ材質のものが使用される。例えば、本実施の形態では、ウェーハＷとしてシリコンウェーハが用いられるため、検査用試料ＳとしてウェーハＷと同じ材質のシリコンの小片が用いられている。なお、検査用試料Ｓは、切削ブレード２の外形形状を転写可能な材質であれば、ウェーハＷの非デバイス部分と同じ材質なものに限定されるものではない。

図３に示すように、切削溝画像取得工程の後には切削溝幅測定工程が実施される。切削溝幅測定工程では、切削溝画像１６に簡単な画像処理が施されて切削溝幅Ｌ１が測定される。具体的には、切削溝画像１６にエッジ強調処理が施されて、切削溝１２の外縁の濃度勾配が急峻にされた後に切削溝幅Ｌ１が測定される。図３図示左側に示すように、比較的摩耗が進行していない切削ブレード２で検査用試料Ｓを切り込んだ場合、切削溝１２の外縁形状が上面視略矩形状となり、切削ブレード２の摩耗量が切削溝幅Ｌ１に反映されない。すなわち、切削溝幅Ｌ１は切削ブレード２の初期状態の基準厚みＬ２と略同一になる。

一方、図３図示右側に示すように、比較的摩耗が進行した切削ブレード２で検査用試料Ｓを切り込んだ場合、切削溝１２の外縁形状が切削ブレード２の一側面２１で丸みを持った形状となると共に、切削ブレード２の摩耗量が切削溝幅Ｌ１に反映される。このように、切削ブレード２の摩耗によって切削溝１２の外縁形状が変化するだけでなく、切削ブレード２の摩耗量に応じて切削溝幅Ｌ１も変化する。本件出願人はこの点に着目して、切削溝画像１６から切削溝１２の外縁全体の座標を取得するのではなく、切削溝１２から切削溝幅Ｌ１だけを測定することで切削溝画像１６に施される画像処理を簡略化している。

図４に示すように、切削溝幅測定工程の後には判定工程が実施される。判定工程では、切削溝幅Ｌ１と切削ブレード２の基準厚みＬ２とが同等か否かが判定される。切削ブレード２の基準厚みＬ２は、エッジトリミングが開始される前に測定されている。具体的には、図４図示左側に示すように、検査用試料Ｓに対して切削ブレード２がエッジトリミング時と同じ回転数で深めに切り込まれ、切削溝画像取得工程及び切削溝幅測定工程と同様にして切削ブレード２が摩耗していない状態の切削溝幅Ｌ１が測定される。この切削溝幅Ｌ１が切削ブレード２の基準厚みＬ２として取得され、図４図示右側に示すように、エッジトリミング後の切削ブレード２による切削溝幅Ｌ１と比較される。

切削溝測定工程で測定された切削溝幅Ｌ１が切削ブレード２の基準厚みＬ２に一致する場合には、切削ブレード２の摩耗が進行していないと判定される。切削溝幅測定工程で測定された切削溝幅Ｌ１が切削ブレード２の基準厚みＬ２を下回った場合には、切削ブレード２の摩耗が進行していると判定される。なお、本実施の形態においては、エッジトリミングの開始前に切削ブレード２で検査用試料Ｓを実際に切り込むことで切削ブレード２の基準厚みＬ２を取得する構成としたが、この構成に限定されない。切削ブレード２が高精度に作られている場合には、切削ブレード２の基準厚みＬ２として設計値を用いてもよい。

判定工程において切削溝幅Ｌ１が切削ブレード２の基準厚みＬ２を下回ったと判定された場合には報知工程が実施される。報知工程では、オペレータに対して切削ブレード２が摩耗していることが報知され、切削ブレード２に対するフラットドレスを促している。なお、報知工程では、オペレータに切削ブレード２のフラットドレスを促すことができればよく、例えば、音声報知、発光報知、表示報知のいずれで報知されてもよい。また、判定工程において切削溝幅Ｌ１が切削ブレード２の基準厚みＬ２と同等な場合には、切削ブレード２の検査が終了され、ウェーハＷのエッジトリミングが再開される。

このエッジトリミング後のウェーハＷについては、研削加工が施されて所定の仕上げ厚みｔ１まで薄化される。ここで図５を参照して、研削加工について簡単に説明する。図５は、本実施の形態に係る研削加工の一例を示す図である。

図５Ａに示すように、研削加工では、裏面３２を上に向けた状態でウェーハＷがチャックテーブル４に保持され、ウェーハＷの上方に研削手段５が位置付けられる。そして、研削手段５の研削ホイール６がＺ軸回りに回転しながらチャックテーブル４に近づけられ、研削ホイール６とウェーハＷの裏面３２とが回転接触することでウェーハＷが裏面３２側から研削される。そして、ウェーハＷが仕上げ厚みｔ１に近付くように研削手段５の送り量が制御され、ウェーハＷが仕上げ厚みまで研削されると、研削手段５による研削加工が停止される。

このとき、ウェーハＷの表面３１側の面取り部３３（図１参照）がエッジトリミングによって事前に除去されているため、ウェーハＷの外周部分に面取り部３３が残ってナイフエッジ状に形成されることがない。よって、薄化されたウェーハＷの外周部分に欠けが生じ難くなっている。上記した切削ブレード２の摩耗検査方法では、ウェーハＷの仕上げ厚みｔ１の裏面３５に相当する部分で切削ブレード２の摩耗量が検査されている。よって、切削ブレード２の先端側の摩耗が進行する前に、切削ブレード２の先端形状が整形されるため、図５Ｂに示すようにウェーハＷの外周面３６に傾きが生じることがない。

以上のように、本実施の形態に係る切削ブレード２の摩耗検査方法によれば、切削ブレード２の外形形状が検査用試料Ｓの表面３１に切削溝１２として転写され、切削溝１２が撮像されて画像処理されることで切削溝画像１６の切削溝幅Ｌ１が測定される。切削溝画像１６の切削溝幅Ｌ１と切削ブレード２との基準厚みＬ２とが比較されることで、切削ブレード２の摩耗が検査される。この場合、切削溝画像１６から切削溝幅Ｌ１が測定されるだけなので、画像処理が複雑になることがなく検査時間を短くできる。また、ウェーハＷに対する切り込み量から最終的な仕上げ厚みｔ１を差し引いた切り込み量ｄ２で検査用試料Ｓが切り込まれて切削溝１２が形成される。このため、検査用試料Ｓの表面３１の切削溝幅Ｌ１を測定することで、ウェーハＷの仕上げ厚みｔ１での裏面３２側での切削溝幅が測定される。切削ブレード２の先端に近い位置で摩耗が検査されるため、摩耗が進行する前に切削ブレード２を整形できる。よって、切削ブレード２でウェーハＷの外周部分を円形に切削した場合に、ウェーハＷの外周部分にＲが付き難くなり、仕上げ厚みｔ１まで薄化されたウェーハＷの外周面３６の傾きが抑えられる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態において、切削溝画像取得工程では、検査用試料ＳがウェーハＷの厚みから仕上げ厚みｔ１を差し引いた厚みを有する構成としたが、この構成に限定されない。切削溝画像取得工程では、検査用試料Ｓに対してウェーハＷに対する切り込み量ｄ１から仕上げ厚みｔ１に相当する量ｔ１を差し引いた量ｄ２を切り込む構成であればよく、検査用試料Ｓの厚みは特に限定されない。

また、上記実施の形態において、切削溝幅測定工程では切削溝画像に対してエッジ強調処理を施した後に切削溝幅Ｌ１を測定する構成としたが、この構成に限定されない。切削溝幅測定工程では、切削溝画像１６から切削溝幅Ｌ１を測定可能な画像処理であれば、どのような画像処理であってもよい。

また、上記実施の形態において、判定工程では切削溝幅Ｌ１と切削ブレード２の基準厚みＬ２とが同等か否かが判定されたが、切削溝幅Ｌ１と切削ブレード２の基準厚みＬ２とが完全に一致しているか否かに限られない。切削溝幅Ｌ１と切削ブレード２の基準厚みＬ２とが、所定の誤差を持たせた範囲で一致しているか否かが判定されればよい。この場合、所定の誤差は、切削ブレード２の摩耗として影響がない程度に設定される。

以上説明したように、本発明は、検査を簡略化することができ、さらに切削ブレードの摩耗を高精度に検査することができるという効果を有し、特に、エッジトリミング加工で行われる切削ブレードの摩耗検査方法に有用である。

２ 切削ブレード
３ 撮像手段
１１ 検査用試料の表面
１２ 切削溝
１６ 切削溝画像
３１ ウェーハの表面
３２ ウェーハの裏面
３３ 面取り部
３５ 仕上げ厚みの裏面
３６ ウェーハの外周面
ｄ１ 切り込み量
ｄ２ 差し引いた量
Ｌ１ 切削溝幅
Ｌ２ 基準厚み
Ｓ 検査用試料
ｔ１ 仕上げ厚み
Ｗ ウェーハ

Claims (1)

1. 基準厚みを有する円環状の切削ブレードをウェーハの外周部分に表面側から所定切り込み量切り込ませるとともにウェーハを回転させてウェーハの外周部分を円形に切削加工した後に、ウェーハの裏面側から研削をして所定仕上げ厚みに薄化するウェーハの加工方法において使用する該切削ブレードの摩耗を検査する切削ブレードの摩耗検査方法であって、
   該切削ブレードを検査用試料に対して該所定切り込み量から該所定仕上げ厚みに相当する量を差し引いた切り込み量で切り込み、該検査用試料の表面に該切削ブレードの外形形状を転写した切削溝を形成して、該切削溝を含む領域を撮像手段で撮像し切削溝画像を取得する切削溝画像取得工程と、
   該切削溝画像取得工程の後に、該切削溝画像から画像処理により切削溝幅を測定する切削溝幅測定工程と、
   該切削溝幅測定工程において測定した該切削溝幅が切削ブレードの該基準厚みと同等であるか否かを判定する判定工程と、
   該判定工程において該切削溝幅が該切削ブレードの該基準厚みを下回った場合に同等でないと判定し、報知する報知工程と、
   を備えることを特徴とする切削ブレードの摩耗検査方法。

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