JP2011066233A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像手段によって撮像された切削溝の状態を正確に判定することができる機能を備えた切削装置を提供する。
【解決手段】チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削ブレードを備えた切削手段と、光照射器によって切削溝に光を照射して切削溝を撮像する撮像手段と、撮像された切削溝の状態を判定する制御手段と、加工条件を入力する入力手段と、表示手段と、警報手段とを具備する切削装置であって、制御手段は、入力された加工条件および撮像された切削溝の状態に基づいて切削溝が適正か否かを判定する切削溝判定工程と、切削溝が適正でないと判定した場合には、光照射器の光量を所定範囲において調整しつつ適正であると判定したときに光量を修正光量として変更し、光照射器の光量を所定範囲において調整しても切削溝が適正でないと判定した場合には警報手段を作動するとともに表示手段にエラーメッセージを表示する光量学習工程を実行する
【選択図】図2

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削ブレードを用いて切削する切削装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。
上述した半導体ウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれる切削装置によって行われている。この切削装置は、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ための切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルを切削送りする切削送り手段とを具備し、切削ブレードを回転しつつチャックテーブルを切削送りすることにより、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する。
上述した切削装置に用いる切削ブレードは、使用により目詰まりや欠けが生じて切削能力が低下し、切削溝の両側に細かな欠け(チッピング)が発生したり溝幅が広がったりしてデバイスの品質を低下させるという問題がある。そこで、例えば10本のストリートに沿って切削したならば切削溝を撮像し、切削溝の状態を検出して切削ブレードをドレッシングまたは交換するか否かを判定している。(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−312979号公報
而して、ウエーハのストリートには、テスト用の金属パターン(TEG)が形成されていたり、絶縁膜が被覆されている場合があり、撮像手段によって撮像された切削溝の状態を判定する制御手段が撮像領域に照射される光の強さによってはTEGや絶縁膜を切削溝と誤認して実際には切削溝の状態が適正であるにも拘わらず警報したりエラーメッセージを発する場合がある。このため、実際には切削溝の状態が適正であるのに、その都度オペレータが対応しなければならず生産性を低下させるという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、撮像手段によって撮像された切削溝の状態を正確に判定することができる機能を備えた切削装置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、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ための切削ブレードを備えた切削手段と、該切削手段の切削ブレードによって切削された切削溝に光を照射する光照射器を備え該光照射器によって切削溝に光を照射して切削溝を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された切削溝の状態を判定する制御手段と、該制御手段に加工条件を入力する入力手段と、該撮像手段によって撮像された切削溝の状態等を表示する表示手段と、警報手段と、を具備する切削装置において、
該制御手段は、該入力手段によって入力された加工条件および該撮像手段によって撮像された切削溝の状態に基づいて切削溝が適正か否かを判定する切削溝判定工程と、
該切削溝判定工程において切削溝が適正でないと判定した場合には、該撮像手段の該光照射器の光量を所定範囲において調整しつつ切削溝が適正か否かを判定し切削溝が適正であると判定した場合には適正であると判定したときに撮像した光量を修正光量として変更し、該撮像手段の該光照射器の光量を所定範囲において調整しても切削溝が適正でないと判定した場合には該警報手段を作動するとともに該表示手段にエラーメッセージを表示する光量学習工程を実行する、
ことを特徴とする切削装置が提供される。
上記光量学習工程においては、適正であると判定した切削溝が複数存在する場合には、複数の切削溝と撮像した光量を該表示手段に表示するとともに該警報手段を作動する。
また、上記光量学習工程においては、撮像手段の光照射器の光量を所定範囲において調整しても切削溝が適正でないと判定した場合には、撮像手段の光照射器の光量を所定範囲を超えた範囲において調整しつつ切削溝が適正か否かを判定し、切削溝が適正であると判定した場合には適正であると判定したときに撮像した光量を修正光量として変更し、切削溝と撮像した光量を表示手段に表示するとともに該警報手段を作動する。
本発明による切削装置は以上のように構成されているので、切削溝判定工程において切削溝が不適切であると判定した場合には、撮像手段の光照射器の光量を調整して撮像した切削溝の状態に基づいて適正な光量を検出する光量学習工程を実施するので、切削ブレードによって切削された切削溝が適正であるにも拘らず光量がマッチせずに不適正と判定することにより頻繁に警報することが防止でき、生産性を向上することができる。
本発明によって構成された切削装置の斜視図。 図1に示す切削装置に装備される撮像手段および制御手段を示すブロック構成図。 図2に示す制御手段のランダムアクセスメモリに格納される被加工物の種類に対応して設定された撮像手段の光照射器に印可する標準電圧を規定した電圧テーブル。 図2に示す制御手段のランダムアクセスメモリに格納される切削ブレードに厚みと切削溝の適否を判定する幅の判定基準との関係を示す切削溝適否判定テーブル。 図1に示す切削装置に装備される表示手段に表示される切削溝の状態を示す説明図。 図1に示す切削装置に装備される表示手段に表示される切削溝と修正電圧を示す説明図。 図1に示す切削装置に装備される表示手段に表示される複数の切削溝と修正電圧を示す説明図。 図1に示す切削装置に装備される表示手段に表示される切削溝と修正電圧を示す他の説明図。
以下、本発明によって構成された切削装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図1には、本発明によって構成された切削装置の斜視図が示されている。図1に示す切削装置は、略直方体状の装置ハウジング2を具備している。この装置ハウジング2内には、被加工物を保持するチャックテーブル3が矢印Xで示す切削送り方向(X軸方向)に移動可能に配設されている。チャックテーブル3は、チャックテーブル本体31と、該チャックテーブル本体31の上面に配設された吸着チャック32を具備しており、該吸着チャック32の上面である保持面上に被加工物であるウエーハを図示しない吸引手段を作動することによって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル3は、図示しない回転機構によって回転可能に構成されている。なお、チャックテーブル本体31には、後述するウエーハをダイシングテープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ33が配設されている。このように構成されたチャックテーブル3は、図示しない切削送り手段によって、X軸方向に移動せしめられるようになっている。
図示の実施形態における切削装置は、切削手段としてのスピンドルユニット4を具備している。スピンドルユニット4は、図示しない割り出し送り手段によって図1において矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動せしめられるとともに、図示しない切り込み送り手段によって図1において矢印Zで示す切り込み送り方向(Z軸方向)に移動せしめられるようになっている。このスピンドルユニット4は、図示しない移動基台に装着されY軸方向およびZ軸方向に移動調整されるスピンドルハウジング41と、該スピンドルハウジング41に回転自在に支持され図示しないサーボモータによって回転駆動される回転スピンドル42と、該回転スピンドル42の前端部に装着された切削ブレード43とを具備している。この切削ブレード43の両側には切削水供給ノズル44が配設されている。この切削水供給ノズル44は図示しない切削水供給手段に接続されている。
図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル3上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード43によって切削すべき領域を検出したり切削ブレード43によって切削された切削溝を撮像するための撮像手段5を具備している。また、切削装置は、撮像手段5によって撮像された画像等を表示する表示手段6を具備している。なお、撮像手段5および表示手段6については、後で詳細に説明する。
上記装置ハウジング2におけるカセット載置領域8aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル8が配設されている。このカセット載置テーブル8は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル8上には、被加工物としての半導体ウエーハ10を収容するカセット9が載置される。カセット9に収容される半導体ウエーハ10は、シリコン基板の表面に格子状のストリートが形成されており、この格子状のストリートによって区画された複数の矩形領域にデバイスが形成されている。このように形成された半導体ウエーハ10は、環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に裏面が貼着された状態でカセット9に収容される。
また、図示の実施形態における切削装置は、カセット載置テーブル8上に載置されたカセット9に収容されている半導体ウエーハ10(環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態)を仮置きテーブル11に搬出する搬出・搬入手段12と、仮置きテーブル11に搬出された半導体ウエーハ10を上記チャックテーブル3上に搬送する第1の搬送手段13と、チャックテーブル3上で切削加工された半導体ウエーハ10を洗浄する洗浄手段14と、チャックテーブル3上で切削加工された半導体ウエーハ10を洗浄手段14へ搬送する第2の搬送手段15を具備している。
ここで、上記撮像手段5について図2を参照して説明する。撮像手段5は、光照射器51と、光学系52と、撮像素子(CCD)53とからなっている。光照射器51は、ハロゲン光源からなっており、その光量が電圧調整器510によって調整されるようになっている。この光照射器51から発せられた光は、光ファイバー511を介して光学系52に伝送される。光学系52は、ケース521と、該ケース521内に配設され光照射器51から光ファイバーを介して伝送された光を図において下方に向けて方向変換するハーフミラー522と、該ハーフミラー522の図において下側に配設された対物レンズ523とからなっている。上記撮像素子(CCD)53は、光照射器51からの光がハーフミラー522および対物レンズ523を介して照明された被写体をハーフミラー522を通して撮像し、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
図2を参照して説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、制御手段20を具備している。制御手段20はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)201と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)202と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)203と、入力インターフェース204および出力インターフェース205とを備えている。このように構成された制御手段20の入力インターフェース205には、上記撮像手段5の撮像素子(CCD)53等からの検出信号が入力されるとともに、入力手段21から加工条件等が入力される。また、出力インターフェース205からは上記表示手段6、上記撮像手段5の光照射器51に印可する電圧を調整する電圧調整器510、警報ブザー等の警報手段22に制御信号を出力する。なお、ランダムアクセスメモリ(RAM)203には、図3に示す被加工物の種類に対応して設定された光照射器51に印可する標準電圧を規定した電圧テーブルが格納されているとともに、図4に示すように切削ブレード43に厚みと切削溝の適否を判定する幅の判定基準との関係を示す切削溝適否判定テーブルが格納されている。このように構成された制御手段20は、切削装置の各機構を作動する制御手段と兼用してもよい。
図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下半導体ウエーハ10を所定のストリートに沿って切断する切削作業について説明する。
カセット載置テーブル8上に載置されたカセット9の所定位置に収容されている半導体ウエーハ10を(環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態)は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル8が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出・搬入手段12が進退作動して搬出位置に位置付けられたウエーハ10を仮置きテーブル11上に搬出する。仮置きテーブル11に搬出された半導体ウエーハ10は、第1の搬送手段13の旋回動作によって上記チャックテーブル3上に搬送される。チャックテーブル3上に半導体ウエーハ10が載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して半導体ウエーハ10をチャックテーブル3上に吸引保持する。また、半導体ウエーハ10をダイシングテープTを介して支持する支持フレームFは、上記クランプ33によって固定される。このようにして半導体ウエーハ10を保持したチャックテーブル3は、撮像手段5の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル3が撮像手段5の直下に位置付けられると、撮像手段5によって半導体ウエーハ10に形成されているストリートが検出され、スピンドルユニット4を割り出し方向である矢印Y方向に移動調節してストリートと切削ブレード43との精密位置合わせ作業が行われる(アライメント工程)。このとき、撮像手段5は光照射器51からの所定の光量の光を半導体ウエーハ10の表面に照射して撮像領域を撮像する。
上述したアライメント工程を実施したならば、チャックテーブル3を切削領域に移動し、切削ブレード43をZ軸方向に所定量切り込み送りするとともに所定の方向に回転させつつ、半導体ウエーハ10を吸引保持したチャックテーブル3を切削送り方向であるX軸方向(切削ブレード43の回転軸と直交する方向)に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル3上に保持された半導体ウエーハ10は切削ブレード43により所定のストリートに沿って切断される(切削工程)。この切削工程においては、切削水供給ノズル44から切削水が切削ブレード43の側面に向けて噴射される。このようにして、半導体ウエーハ10を所定のストリートに沿って切断したら、チャックテーブル3をY軸方向にストリートの間隔だけ割り出し送りし、上記切削工程を実施する。そして、半導体ウエーハ10の所定方向に形成されたストリートの全てに沿って切削工程を実施したならば、チャックテーブル3を90度回転させて、半導体ウエーハ10の所定方向と直交する方向に形成されたストリートに沿って切削工程を実行することにより、半導体ウエーハ10は格子状に形成された全てのストリートに沿って切削されて個々のデバイスに分割される。なお、分割された個々のデバイスは、ダイシングテープTの作用によってバラバラにはならず、環状のフレームFに支持されたウエーハの状態が維持されている。
上述したようにして半導体ウエーハ10に形成された全てのストリートに沿って切削工程を実施したならば、半導体ウエーハ10を保持したチャックテーブル3は最初に半導体ウエーハ10を吸引保持した位置に戻される。そして、半導体ウエーハ10の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ10(環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている)は第2の搬送手段15によって洗浄手段14に搬送される。洗浄手段14に搬送された半導体ウエーハ10は、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ10は、乾燥後に第1の搬送手段13によって仮置きテーブル11に搬送される。そして、半導体ウエーハ10は、搬出・搬入手段12によってカセット9の所定位置に収納される。
上述した切削工程を実施することにより切削ブレード43は目詰まりや欠けが生じて切削能力が低下し、切削溝の両側に細かな欠け(チッピング)が発生したり溝幅が広がったりしてデバイスの品質を低下させるという問題がある。そこで、例えば10本のストリートに沿って切削したならば切削溝を撮像し、切削溝の状態を検出して切削ブレード43をドレッシングまたは交換する必要があるか否かを判定する。以下、切削ブレード43によって切削された切削溝の判定方法について説明する。なお、制御手段20には、入力手段21から被加工物の種類(図示の実施形態においては、図3に示す電圧テーブルにおける被加工物Bとする)が入力されているとともに、切削ブレード43の厚み(図示の実施形態においては、20μmとする)が入力されている。このようにして入力手段21から加工条件が入力されたならば、制御手段20は入力された加工条件を表示手段6に表示する。
上述した切削工程を半導体ウエーハ10に形成された10本のストリートに沿って実施したならば、半導体ウエーハ10を保持したチャックテーブル3を撮像手段5の直下まで移動せしめ、最後に切削された切削溝を撮像領域に位置付ける。そして、制御手段20は、入力手段21から入力された被加工物の種類(図示の実施形態においては、被加工物B)に対応した標準電圧(例えば、7.5V)を撮像手段5の光照射器51に印可するように電圧調整器510を制御する。このようにして光照射器51に7.5Vの電圧が印可されると、光照射器51は印可された電圧に対応する光量の光を発する。光照射器51から発せられた光は、光ファイバー511、ハーフミラー522および対物レンズ523を介して半導体ウエーハ10に形成された最後に切削された切削溝に照射する。このようにして最後に切削された切削溝に光を照射した状態で、制御手段20は撮像素子(CCD)53を作動して切削溝を撮像し、その画像信号を入力する。
上述したように撮像素子(CCD)53によって撮像された画像信号を入力した制御手段20は、図5に示すように撮像された切削溝110の状態を表示手段6に表示する。なお、表示手段6には、切削溝110の長さLが5mmの範囲で表示されている。そして、制御手段20は、表示手段6に表示された切削溝110の状態に基づいて切削溝が適正か否かを判定する切削溝判定工程を実行する。先ず制御手段20は、表示手段6に表示された切削溝110の幅Hを上記図4に示す切削溝適否判定テーブルに基づいて判定する。即ち、制御手段20は、厚みが20μmの切削ブレード43で切削された切削溝の場合には、切削溝110の幅Hが30μm未満であれば適正と判定し、切削溝110の幅Hが30μm以上の場合は不適正と判定する。次に、制御手段20は、表示手段6に表示された切削溝110に両側に生じているチッピング(欠け)111の数を判定する。即ち、制御手段20は、表示手段6に表示された切削溝110の範囲(長さ5mm)において両側に生じているチッピング(欠け)111の数が10個未満であれば適性と判定し、切削溝110の両側に生じているチッピング(欠け)111の数が10個以上の場合には不適正と判定する。
以上のようにして切削溝判定工程を実行し、切削溝110の状態が適正であると判定した場合には、制御手段20は上述した切削工程を引き続き実行する。一方、切削溝110は不適正であると判定した場合には、制御手段20は撮像手段5の光照射器51の光量を所定範囲において調整しつつ切削溝110が適正か否かを判定する。即ち、制御手段20は、電圧調整器510を制御して光照射器51に印可する電圧を例えば7.5V±5%の範囲で調整しつつ切削溝110を撮像し、図6に示すように切削溝110が適正であると判定したときの印可電圧(図示の実施形態においては、7.8V)を適正光量として表示手段6に表示する(光量学習工程)。そして、制御手段20は上述した切削工程を引き続き実行する。このようにして、切削溝110が適正であると判定したときの印可電圧(修正電圧:7.8V)を修正光量として表示手段6に表示するとともに、以降の切削溝判定工程において光照射器51に印可する電圧を修正電圧に変更する。
一方、上述した光量学習工程を実施しても切削溝110が不適正であると判定した場合には、制御手段20は表示手段6にエラーメッセージを出力するとともに警報手段22を作動して警報する。この警報に基づいてオペレータは表示手段6に表示されたエラーメッセージを確認し、切削ブレードのドレッシングまたは交換作業を実施する。
上述した実施形態においては、切削溝判定工程において切削溝110は不適切であると判定した場合には、撮像手段5の光照射器51から照射する光の光量を調整して撮像した切削溝110の状態に基づいて適正な光量を検出する光量学習工程を実施するので、切削ブレードによって切削された切削溝が適正であるにも拘らず光量がマッチせずに不適正と判定することにより頻繁に警報することが防止でき、生産性を向上することができる。
次に、上述した光量学習工程の他の実施形態について説明する。
制御手段20は、電圧調整器510を制御して光照射器51に印可する電圧を例えば7.5V±5%の範囲で例えば1%毎に調整しつつ撮像した切削溝110が適正であるか否かを判定する。そして、適正であると判定した切削溝110の状態が複数ある場合には、制御手段20は図7に示すように適正であると判定した切削溝110の状態と印可電圧を適正光量として表示手段6に表示するとともに、警報手段22を作動する。この警報手段22の作動に基づいてオペレータが表示手段6に表示された画像(適正であると判定した切削溝110の状態と印可電圧)を確認し、より適正であると判断した1つを画面上で選択することにより、制御手段20は以降の光照射器51に印可する電圧(修正電圧:修正光量)を修正する。なお、オペレータは、上記修正電圧を入力手段21から入力してもよい。このようにしてより適正であると判断した印可電圧(修正電圧)を選択することにより、以降の切削溝判定工程おいて頻繁に警報を発することなく、適正な判定が円滑に実行される。
次に、上述した光量学習工程の更に他の実施形態について説明する。
上述したように電圧調整器510を制御して光照射器51に印可する電圧を例えば7.5V±5%の範囲で調整しつつ撮像した切削溝110が不適正と判定した場合には、制御手段20は光照射器51に印可する電圧を上記所定範囲(7.5V±5%)を超えた範囲で光量学習工程を実施する。即ち、制御手段20は、光照射器51に印可する電圧を例えば上記図3に示す電圧テーブルの被加工物A,C,Dに対応する標準電圧±5%、即ち6.5V±5%、8.5V±5%、9.5V±5%の範囲で調整しつつ撮像した切削溝110が適正であるか否かを判定する。そして、図8に示すように適正であると判定したときの切削溝110の状態と印可電圧(図示の実施形態においては、9.5V)を適正光量として表示手段6に表示するとともに、警報手段22を作動する。この警報手段22の作動に基づいてオペレータが表示手段6に表示された画像(適正であると判定した切削溝110の状態と印可電圧)を確認し、適正であれば画面上のOKボタンをクリックすることにより、制御手段20はその印可電圧を以降の光照射器51に印可する電圧として修正する。なお、オペレータは、画面に表示された印可電圧を入力手段21から入力してもよい。
このように、最初の光量学習工程を実施しても光照射器51に印可する適正電圧が検出されない場合には、最初の光量学習工程における所定範囲を超えた範囲で光量学習工程を実施するので、入力手段21から入力された被加工物の種類の入力ミスにも対応することができる。
2:装置ハウジング
3:チャックテーブル
4:スピンドルユニット
40:ハウジングカバー
41:スピンドルハウジング
42:回転スピンドル
43:切削ブレード
5:撮像手段
51:光照射器
52:光学系
53:撮像素子(CCD)
6:表示手段
8:カセット載置テーブル
9:カセット
10:半導体ウエーハ
11:仮置きテーブル
12:搬出・搬入手段
13:第1の搬送手段
14:洗浄手段
15:第2の搬送手段

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ための切削ブレードを備えた切削手段と、該切削手段の切削ブレードによって切削された切削溝に光を照射する光照射器を備え該光照射器によって切削溝に光を照射して切削溝を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された切削溝の状態を判定する制御手段と、該制御手段に加工条件を入力する入力手段と、該撮像手段によって撮像された切削溝の状態等を表示する表示手段と、警報手段と、を具備する切削装置において、
    該制御手段は、該入力手段によって入力された加工条件および該撮像手段によって撮像された切削溝の状態に基づいて切削溝が適正か否かを判定する切削溝判定工程と、
    該切削溝判定工程において切削溝が適正でないと判定した場合には、該撮像手段の該光照射器の光量を所定範囲において調整しつつ切削溝が適正か否かを判定し切削溝が適正であると判定した場合には適正であると判定したときに撮像した光量を修正光量として変更し、該撮像手段の該光照射器の光量を所定範囲において調整しても切削溝が適正でないと判定した場合には該警報手段を作動するとともに該表示手段にエラーメッセージを表示する光量学習工程を実行する、
    ことを特徴とする切削装置。
  2. 該光量学習工程においては、適正であると判定した切削溝が複数存在する場合には、該複数の切削溝と撮像した光量を該表示手段に表示するとともに該警報手段を作動する、請求項1記載の切削装置。
  3. 該光量学習工程においては、該撮像手段の該光照射器の光量を所定範囲において調整しても切削溝が適正でないと判定した場合には、該撮像手段の該光照射器の光量を該所定範囲を超えた範囲において調整しつつ切削溝が適正か否かを判定し、切削溝が適正であると判定した場合には適正であると判定したときに撮像した光量を修正光量として変更し、該切削溝と撮像した光量を該表示手段に表示するとともに該警報手段を作動する、請求項1記載の切削装置。
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