JP2010076053A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カーフチェックを行っても生産性を低下させることのない切削装置を提供することである。
【解決手段】 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ブレードを回転可能に支持した切削手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像手段と、被加工物に対して該チャックテーブルをＸ軸方向に相対的に移動して該切削手段と該撮像手段とに該チャックテーブルを位置付けるとともに加工送りするＸ軸送り機構とを備えた切削装置であって、前記撮像手段は、撮像領域に対面する対物レンズと、該対物レンズの光軸上に配設された撮像カメラと、該撮像領域にストロボ光を照射するストロボ光源と、該撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理部とを含んでいることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物の切削溝の状態を確認可能な撮像ユニットを備えた切削装置に関する。

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た領域に形成された半導体ウエーハは、切削ブレードが回転可能に装着された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、パソコン等の電子機器に利用される。

切削装置は、ウエーハ等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する切削ブレードを回転可能に支持した切削ユニット（切削手段）と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像し切削すべき分割予定ラインを検出してアライメントを遂行する撮像ユニット（撮像手段）と、該チャックテーブルをＸ軸方向に被加工物に対して相対的に移動して該切削ユニットと撮像ユニットとに位置付けるとともに加工送りするＸ軸送り機構とを備えており、被加工物を高精度に個々のデバイスに分割することができる。

ところで、切削ブレードに目詰まりが生じると切削溝（カーフ）の両側に比較的大きい欠けが生じてデバイスの品質の低下を招くことから、切削中にウエーハ等の被加工物に形成された切削溝を撮像ユニットの直下に位置付けて切削溝の状態を確認することが行われている（特許第２６２８２５６号公報及び特開２００８−４８０６号公報参照）。
特許第２６２８２５６号公報 特開２００８−４８０６号公報

従来の切削装置では、撮像ユニットで切削すべき分割予定ラインを検出してアライメントを遂行するために、チャックテーブルを停止して撮像ユニットで撮像した画像を取り込むようにしていた。このため、アライメントの遂行に比較的時間が掛かり、生産性が悪いという問題がある。

また、切削溝の状態を確認するには切削作業を一旦中止してチャックテーブルを撮像ユニットの直下に位置付けて停止し、撮像ユニットで画像を取り込むようにしていたため生産性が悪いという問題がある。

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、撮像ユニットによる画像の取り込みを迅速に行うことが可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、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ブレードを回転可能に支持した切削手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像手段と、被加工物に対して該チャックテーブルをＸ軸方向に相対的に移動して該切削手段と該撮像手段とに該チャックテーブルを位置付けるとともに加工送りするＸ軸送り機構とを備えた切削装置であって、前記撮像手段は、撮像領域に対面する対物レンズと、該対物レンズの光軸上に配設された撮像カメラと、該撮像領域にストロボ光を照射するストロボ光源と、該撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理部とを含んでいることを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、Ｘ軸送り機構はＸ座標値を検出するＸ座標検出手段を含んでおり、Ｘ座標検出手段は、ストロボ光源のストロボ信号に同期してストロボ光が照射された撮像領域のＸ座標値を記憶する。

好ましくは、撮像手段は、撮像手段を収容する枠体と、該枠体の先端部近傍に設けられた光透過窓を有する隔壁等を含んでいる。切削装置は、枠体と、隔壁と、チャックテーブルに保持されたウエーハとで仕切られた空間内に水を供給する水供給手段を更に具備している。

本発明によると、撮像領域にストロボ光を照射して画像を取り込むように切削装置を構成したので、被加工物のアライメント時又は切削溝の確認時に、画像を取り込むためにチャックテーブルを停止させる必要がなく生産性の向上を図ることができる。

また、ストロボ光の照射に同期してチャックテーブルのＸ座標値を記憶するので、取り込んだ画像の位置を確認できる。更に、対物レンズと撮像領域との間に水を満たすように水供給手段を配設すると、切削水で濡れた被加工物であっても、水及び／又は切削屑の影響を受けることなく切削溝の画像を取り込むことができる。

以下、本発明実施形態に係る切削装置２を図面を参照して詳細に説明する。図１は、切削装置２の概略構成図を示している。切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）２４を有している。チャックテーブル２０には図２に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランパ２６が配設されている。

図２に示すように、切削装置２の加工対象である半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランパ２６により環状フレームＦをクランプすることにより、チャックテーブル２０上に支持固定される。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８は切削装置２のコントローラに接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。

４６は切削ユニット（切削手段）であり、切削ユニット４６のスピンドルハウジング４８がＺ軸移動ブロック４０中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング４８中にはスピンドルが収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。スピンドルはスピンドルハウジング４８中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、スピンドルの先端部には切削ブレード５０が着脱可能に装着されている。

スピンドルハウジング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５２が搭載されている。アライメントユニット５２はチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷを撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４を有している。切削ブレード５０と撮像ユニット５４はＸ軸方向に整列して配置されている。

次に、図３を参照して、本発明実施形態に係る撮像ユニット５４の構成について詳細に説明する。撮像ユニット５４は撮像領域に対面する対物レンズ６８を収容する枠体５６を有しており、枠体５６の先端部近傍には光透過窓５９を有する隔壁５８が取り付けられている。

枠体５６の先端部と、隔壁５９と、チャックテーブル２０に保持されたウエーハＷにより仕切られた空間内に水充填室６０が画成される。枠体５６の先端５６ａとチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷとの間の間隔は約０．５〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。ウエーハＷの切削加工中には、水充填室６０内には開閉弁６６及び水供給口６２を介して水源６４からの水が供給されて充填される。

本実施形態の撮像ユニット５４はストロボ光源７０を備えている。ストロボ光源７０から出射されたストロボ光の一部はビームスプリッタ７２により反射されて、対物レンズ６８及び光透過窓５９を介してチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷに照射される。

対物レンズ６８の光軸上にはストロボ光で照射されたウエーハＷを撮像するＣＣＤカメラ７４が配設されている。ＣＣＤカメラ７４で撮像された画像は画像処理部７６に入力されて画像処理され、画像処理部７６で画像処理された画像は画像記憶部７８で記憶される。

ＣＣＤカメラ７４の出力はＬＣＤ等のモニタ８２にも同時に入力され、オペレータはモニタ８２上に表示された切削溝（カーフ）８４の状態を確認することができる。８６は切削溝８４に形成されたチッピングである。

ＣＣＤカメラ７４はストロボ光源７０の発光に同期してチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷの撮像領域を撮像する。更に、ストロボ光源７０の発光に同期して読み取りヘッド１８がスケール１６のＸ座標値を読み取り、この読み取られたＸ座標値はＸ座標記憶部８０に記憶される。

上述のように構成された撮像ユニット５４の作用について以下に説明する。まず、切削加工の対象となるウエーハＷをチャックテーブル２０により吸引保持し、Ｘ軸送り機構１４を駆動して撮像ユニット５４の直下にウエーハＷを位置付ける。

本実施形態の撮像ユニット５４では、ＣＣＤカメラ７４がストロボ光の照射に同期してウエーハＷの撮像領域を撮像するため、ウエーハＷが未だ移動中であっても明瞭な静止画像を取得することができる。

切削すべきウエーハＷのアライメントでは、画像処理部７６に予め記憶されている画像とＣＣＤカメラ７４で取得された画像とのターゲットパターンに基づくパターンマッチングを、チャックテーブル２０をθ回転させながら同一のストリートＳ１又はＳ２に沿った少なくとも２点で実施する。

次いで、ターゲットパターンとストリートＳ１又はＳ２の中心線との距離分だけ切削ユニット４６をＹ軸方向に移動することにより、切削ブレード５０を切削すべきストリートＳ１又はＳ２に整列させるアライメントが達成される。

アライメント遂行時には、チャックテーブル２０に保持されたウエーハＷには切削水又は切削屑等が付着していないので、水充填室６０内に水を供給する必要はない。本実施形態の撮像ユニット５４でのアライメント時の撮像には、ストロボ光源７０からのストロボ光の照射に同期してＣＣＤカメラ７４で撮像されるため、チャックテーブル２０に保持されたウエーハＷが撮像ユニット５４の下を移動中にも静止画像を撮像することができる。その結果、迅速にウエーハＷの撮像を行うことができ、アライメントにかかる時間を短縮することができる。

アライメントが終了すると、チャックテーブル２０をＸ軸送り機構１４でＸ軸方向に加工送りしながら高速回転する切削ブレード５０を、ウエーハＷを通してダイシングテープＴまで所定量切り込ませることによりストリートＳ１を切削する。

Ｙ軸送り機構３６を駆動して切削ブレード５０を割り出し送りしながら同一方向の全てのストリートＳ１を切削する。次いで、チャックテーブル２０を９０度回転させてストリートＳ１に直行するストリートＳ２を切削する。

ウエーハＷの切削途中で切削溝の状態を確認したい場合、即ちカーフチェックを行いたい場合には、Ｘ軸送り機構１４を駆動してチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷを撮像ユニット５４の直下に位置付ける。

開閉弁６６を開いて水充填室６０内に水を供給して、ウエーハＷに付着している切削屑及び／又は切削水を綺麗な水で洗い流す。水充填室６０内に常に水を供給しながらストロボ光源７０を発光してウエーハＷの撮像領域をストロボ光で照明する。

ストロボ光源７０の発光に同期してＣＣＤカメラ７４で撮像されるため、チャックテーブル２０が未だ移動中であってもＣＣＤカメラ７４で綺麗な静止画像を撮像することができる。ＣＣＤカメラ７４で取り込まれた画像は画像処理部７４で画像処理されて、この画像処理された画像は画像記憶部７８で記憶される。

ＣＣＤカメラ７４の出力はモニタ８２にも同時に入力されるため、モニタ８２上には撮像した切削溝８４が表示される。オペレータはモニタ８２上の画像を見ながら切削溝８４に発生するチッピング８６等を観察することができ、切削溝８４の状態を確認可能である。

切削溝８４の両側に形成されたチッピング８６の発生割合が多くなった場合には、切削ブレード５０に目詰まり等が生じていると判断し、オペレータは切削ブレード５０を新たな切削ブレードに交換する等の処置を実施する。

ストロボ光源７０の発光に同期して読み取りヘッド１８がスケール１６のＸ座標値を読み取りＸ座標記憶部８０に記憶するため、ＣＣＤカメラ７４で撮像した撮像領域のＸ軸座標値を必要なときに確認することができる。

本実施形態の撮像ユニット５４で切削溝の状態を確認する場合、即ちカーフチェックを行う場合には、水充填室６０内に水を供給しながらストロボ光に同期してＣＣＤカメラ７４で撮像領域を撮像するため、チャックテーブル２０が未だ移動中であってもＣＣＤカメラ７４で静止画像を撮像することができる。よって、カーフチェックを迅速に行うことができ、カーフチェックを行っても生産性を低下させることが抑制される。

本発明実施形態の切削装置の概略構成図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに保持された半導体ウエーハの斜視図である。 本発明実施形態の撮像ユニットの構成図である。

符号の説明

２ 切削装置
１４ Ｘ軸送り機構
２０ チャックテーブル
３６ Ｙ軸送り機構
４４ Ｚ軸送り機構
４６ 切削ユニット
５０ 切削ブレード
５２ アライメントユニット
５４ 撮像ユニット
６０ 水充填室
６８ 対物レンズ
７０ ストロボ光源
７４ ＣＣＤカメラ
７６ 画像処理部
８２ モニタ

Claims (3)

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ブレードを回転可能に支持した切削手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像手段と、被加工物に対して該チャックテーブルをＸ軸方向に相対的に移動して該切削手段と該撮像手段とに該チャックテーブルを位置付けるとともに加工送りするＸ軸送り機構とを備えた切削装置であって、
   前記撮像手段は、撮像領域に対面する対物レンズと、該対物レンズの光軸上に配設された撮像カメラと、該撮像領域にストロボ光を照射するストロボ光源と、該撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理部とを含んでいることを特徴とする切削装置。
2. 前記Ｘ軸送り機構はＸ座標値を検出するＸ座標検出手段を含んでおり、
   該Ｘ座標検出手段は、前記ストロボ光源のストロボ信号に同期してストロボ光が照射された撮像領域のＸ座標値を記憶する請求項１記載の切削装置。
3. 前記撮像手段は、該対物レンズを収容する枠体と、該枠体の先端部近傍に配置された光透過窓を有する隔壁とを含んでおり、
   該枠体と、該隔壁と、該チャックテーブルに保持された被加工物とで仕切られた空間内に水を供給する水供給手段を更に具備した請求項１又は２記載の切削装置。

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