JP2012146831A

JP2012146831A - 加工位置調製方法及び加工装置

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Publication number: JP2012146831A
Application number: JP2011004487A
Authority: JP
Inventors: Kimito Ando; 公人安藤
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-01-13
Also published as: JP5762005B2

Abstract

【課題】二つの加工手段を供えた加工装置のヘアライン合わせを迅速に達成可能な加工位置調整方法を提供することである。
【解決手段】第１加工手段と、第２加工手段と、第１加工手段に隣接して配設された撮像手段とを備えた加工装置において、第１及び第２加工手段の加工位置をそれぞれ調整する加工位置調整方法であって、撮像手段は撮像領域内に第１方向に伸長する第１基準線と、第１方向に直交する第２方向に伸長する第２基準線とを有している。よって、本発明の加工位置調整方法では、第１加工手段の加工位置を第１基準線に基づいて調整した後、被加工物を９０度回転させてから、第２加工手段の加工位置を第２基準線に基づいて調整する。
【選択図】図８

Description

本発明は、二つの加工手段を備えた加工装置により被加工物を加工する際に二つの加工手段の加工位置をそれぞれ調整する加工位置調製方法及び該加工位置調製方法を実現可能な加工装置に関する。

シリコン基板にＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路が複数形成された半導体ウエーハや、電子部品に使用される各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板等の板状の被加工物はダイシング装置（切削装置）又はレーザ加工装置等により個々のチップに分割され、分割されたチップは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ダイシング装置では、スピンドルの先端に装着された超砥粒を含む切削ブレードが高速回転しつつウエーハ等の被加工物へ切り込むことで切削加工を行う。近年、二つのスピンドルを備えたダイシング装置が提案され、２種の切削ブレードを装着して切削加工するステップカットと呼ばれる方法が、特に高精度、高品質が要求される半導体デバイス製造プロセスにおいて広く採用されている。

ダイシング装置では、装置に装着された撮像ユニットの顕微鏡が有する基準線をストリートと呼ばれるウエーハの切削予定ライン中央に位置づけることで切削を行っており、切削に際して予め装置のコントローラにウエーハ上のターゲットパターンと、ターゲットパターンからストリート中央までの距離と、一つのストリートから次のストリートまでの距離（インデックス値）等を登録しておく。

ダイシング装置は登録されたターゲットパターンを検出し、登録されたターゲットパターンからの距離をもとに切削予定ライン（ストリート）を検出し、登録されたインデックス値で切削ブレードをインデックス送りすることで自動的に切削を行う。

切削加工に際してはさらに、事前にダイシング装置に搭載された撮像ユニットの顕微鏡の基準線と切削ブレードの中心線を合わせる作業（ヘアライン合わせ）を実施する。このヘアライン合わせ作業は、具体的には一度切削ブレードにて被加工物の表面に溝を加工し、その加工溝を撮像して画像処理を行って加工溝の中心を検出し、この溝の中心位置と顕微鏡の基準線位置とのずれ量及びずれ方向を算出し、このずれ量及びずれ方向を座標位置に加減することにより、加工溝の中心位置と顕微鏡の基準線位置とを合致させた位置を原点位置として装置のコントローラに記憶させることで行っている。

二つの切削ブレードはそれぞれ異なるスピンドルに装着されているが、高速回転に伴って各スピンドルには熱膨張が生じる。切削開始時点では切削ブレードと基準線との位置合わせがなされた状態であっても、この熱膨張によって切削ブレードの位置にはずれが生じる。従って、必要に応じて、加工中に切削ブレードと顕微鏡の基準線との位置合わせが必要となる。

二つのスピンドルを有するダイシング装置では、通常顕微鏡を有する撮像ユニットは一方の切削手段（切削ユニット）の近傍に配設されており、切削ユニットと撮像ユニットとは連動するように構成されている。この構成は二つのレーザビーム照射ユニットを有するレーザ加工装置でも同様である。

特開２００１−３０８０３４号公報

二つのスピンドルを有するダイシング装置又は二つのレーザビーム照射ユニットを有するレーザ加工装置では、顕微鏡がどちらか一方の加工手段の近傍に配設されているため、ヘアライン合わせのための第１及び第２調整用加工溝をウエーハ外周の余剰部分にそれぞれ形成すると、第１及び第２調整用加工溝を撮像するためにウエーハの端から端まで撮像ユニットを移動する必要があり、時間がかかるという問題がある。

また、加工装置と被加工物のサイズによっては、被加工物の端から端まで撮像ユニットで撮像できず、ヘアライン合わせが実施できないという問題がある。それぞれの加工手段に撮像ユニットを配設すると、各加工手段と撮像ユニットの位置合わせに加えて、両方の撮像ユニット間の位置合わせが必要となり、調整・管理が煩雑となる。

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、短時間で二つの加工手段のヘアライン合わせを実施可能な加工位置調整方法及び該加工位置調整方法を実現可能な加工装置を提供することである。

請求項１記載の発明によると、第１方向に伸長する複数の第１加工予定ラインが設定された被加工物を該第１加工予定ラインに沿って加工する第１加工手段と、被加工物を該第１加工予定ラインに沿って加工する該第１加工手段に対向して配設された第２加工手段と、該第１加工手段に隣接して配置され撮像領域内に該第１方向に伸長する第１基準線と該第１基準線に直交する第２基準線とを有する被加工物を撮像する撮像手段と、を備えた加工装置で該第１加工手段と該第２加工手段の加工位置をそれぞれ調整する加工位置調整方法であって、該第１加工手段で被加工物を該第１方向に加工して第１調整用加工溝を形成するとともに、該第２加工手段で被加工物を該第１方向に加工して第２調整用加工溝を形成する調整用加工溝形成ステップと、該第１調整用加工溝を撮像手段で撮像して、該撮像手段の撮像領域内で該第１調整用加工溝の該第１基準線からの該第１方向に直交する第２方向における第１のずれ量とずれ方向を検出する第１の実加工位置ずれ検出ステップと、該第１の実加工位置ずれ検出ステップで検出した該第１調整用加工溝のずれ方向を打ち消す方向に前記第１のずれ量だけ移動させた位置を該第１加工手段の実加工位置として補正する第１加工位置補正ステップと、被加工物を９０度回転させる回転ステップと、該回転ステップを実施した後、該第２調整用加工溝を該撮像手段で撮像して、該撮像手段の撮像領域内で該第２調整用加工溝の該第２基準線からの該第１方向における第２のずれ量とずれ方向を検出する第２の実加工位置ずれ検出ステップと、該第２の実加工位置ずれ検出ステップで検出した該第２調整用加工溝のずれ方向を打ち消す方向に前記第２のずれ量だけ移動させた位置を該第２加工手段の実加工位置として補正する第２加工位置補正ステップと、を具備したことを特徴とする加工位置調整方法が提供される。

請求項２記載の発明によると、第１方向に伸長する複数の第１加工予定ラインが設定された被加工物を該第１加工予定ラインに沿って加工する第１加工手段と、被加工物を該第１加工予定ラインで沿って加工する該第１加工手段に対向して配設された第２加工手段と、被加工物を撮像する撮像手段とを備えた加工装置であって、該撮像手段は撮像領域内に該第１方向に直交する第２方向における該第１加工手段の加工位置を調整する第１基準線と、該第１方向における該第２加工手段の加工位置を調整する該第１基準線に直交する第２基準線とを有することを特徴とする加工装置が提供される。

本発明の加工装置の撮像手段は第１方向に伸長する第１基準線と、第１方向に直交する第２方向に伸長する第２基準線とを撮像領域内に備える。従って、本発明の加工位置調整方法によると、第１加工手段の加工位置を第１基準線で調整した後、被加工物を９０度回転させて第２加工手段の加工位置を第２基準線で調整できるため、二つの加工手段のヘアライン合わせを短時間で実施することが出来る。

本発明の加工位置調整方法を実施するのに適した切削装置の斜視図である。スピンドルと、スピンドルに固定されるべきブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。ブレードマウントと、ブレードマウントに装着されるべき切削ブレードとの関係を示す分解斜視図である。切削ブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。調整用加工溝形成ステップを示す平面図である。撮像手段で第１調整用加工溝を撮像している様子を示す平面図である。第１の実加工位置ずれ検出ステップを示す説明図である。ウエーハを９０度回転させた後、撮像手段で第２調整用加工溝を撮像している様子を示す平面図である。第２の実切削位置ずれ検出ステップを示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の加工位置調整方法を実施するのに適した切削装置（ダイシング装置）２の斜視図が示されている。

切削装置２は２スピンドルタイプの切削装置であり、チャックテーブル４において被加工物を吸引保持し、チャックテーブル４が切削送り方向（Ｘ軸方向）に往復移動しながら、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）及び切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動する第１の切削手段６及び第２の切削手段８の作用により被加工物が切削される構成となっている。

例えば、半導体ウエーハ１１をダイシングする場合は、図１に示すように、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦに保持された半導体ウエーハ１１が、チャックテーブル４に載置されて吸引保持される。

チャックテーブル４は切削送り手段１０によってＸ軸方向に移動可能となっており、第１の切削手段６と一体に配設された撮像手段（撮像ユニット）１４を有するアライメント手段１２によって、チャックテーブル４に吸引保持されたウエーハ１１の切削すべき領域であるストリート（切削予定ライン）が検出され、そのストリートと切削ブレードとのＹ軸方向の位置合わせがなされた後に、切削が行われる。撮像手段１４はＣＣＤカメラと顕微鏡を有している。

切削送り手段１０は、Ｘ軸方向に配設された一対のＸ軸ガイドレール１６と、Ｘ軸ガイドレール１６に摺動可能に支持されたＸ軸移動基台１８と、Ｘ軸移動基台１８に形成されたナット部（図示せず）に螺合するＸ軸ボールねじ２０と、Ｘ軸ボールねじ２０を回転駆動するＸ軸パルスモータ２２とから構成される。

チャックテーブル４を回転可能に支持する支持基台２４はＸ軸移動基台１８に固定されており、Ｘ軸パルスモータ２２に駆動されてＸ軸ボールねじ２０が回転することによって、チャックテーブル４がＸ軸方向に移動される。

一方、第１切削手段６及び第２切削手段８は、ガイド手段２６によってＹ軸方向に割り出し送り可能に支持されている。ガイド手段２６は、チャックテーブル４の移動を妨げないようにＸ軸に直交するＹ軸方向に配設される垂直コラム２８と、垂直コラム２８の側面においてＹ軸方向に配設された一対のＹ軸ガイドレール３０と、Ｙ軸ガイドレール３０と平行に配設された第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４と、第１のボールねじ３２に連結された第１のＹ軸パルスモータ３６と、第２のボールねじ３４に連結された第２のＹ軸パルスモータ３８とから構成される。

Ｙ軸ガイドレール３０は、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２をＹ軸方向に摺動可能に支持しており、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２に備えたナット（図示せず）が第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４にそれぞれ螺合している。

第１のＹ軸パルスモータ３６および第２のＹ軸パルスモータ３８に駆動されて第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４がそれぞれ回転することにより、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２がそれぞれ独立してＹ軸方向に移動される。

第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２のＹ軸方向の位置はリニアスケール４４によって計測され、Ｙ軸方向の位置の精密制御に供される。なお、リニアスケールを各支持部材ごとに別個に設けることも可能ではあるが、一本のリニアスケール４４で第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２の双方の位置を計測するほうが、両者の間隔を精密に制御することができる。

第１の支持部材４０には、第１の切削手段６が取り付けられた第１の移動部材４６が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第１のＺ軸パルスモータ４８を駆動すると、第１の移動部材４６がＺ軸方向に移動される。

同様に、第２の支持部材４２には、第２の切削手段８が取り付けられた第２の移動部材５０が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第２のＺ軸パルスモータ５２を駆動することにより、第２の移動部材５０がＺ軸方向に移動される。

次に、図２乃至図４を参照して、第１切削手段６の構成について説明する。図２を参照すると、スピンドル５６と、スピンドル５６に装着されるブレードマウント６０との関係を示す分解斜視図が示されている。

第１切削手段６のスピンドルハウジング５４中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル５６が回転可能に収容されている。スピンドル５６はテーパ部５６ａ及び先端小径部５６ｂを有しており、先端小径部５６ｂには雄ねじ５８が形成されている。

６０はボス部（凸部）６２と、ボス部６２と一体的に形成された固定フランジ６４とから構成されるブレードマウントであり、ボス部６２には雄ねじ６６が形成されている。さらに、ブレードマウント６０は装着穴６７を有している。

ブレードマウント６０は、装着穴６７をスピンドル５６の先端小径部５６ｂ及びテーパ部５６ａに挿入して、ナット６８を雄ねじ５８に螺合して締め付けることにより、図３に示すようにスピンドル５６の先端部に取り付けられる。

図３はブレードマウント６０が固定されたスピンドル５６と、第１切削ブレード７０との装着関係を示す分解斜視図である。第１切削ブレード７０はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ７４を有する円形基台７２の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃７６が電着されて構成されている。

第１切削ブレード７０の装着穴７８をブレードマウント６０のボス部６２に挿入し、固定ナット８０をボス部６２の雄ねじ６６に螺合して締め付けることにより、図４に示すように第１切削ブレード７０がスピンドル５６に取り付けられる。

第１切削ブレード７０は撮像手段１４とＸ軸方向に整列するようにスピンドル５６に装着される。第２切削手段８は、上述した第１切削手段６と概略同様に構成されており、重複を避けるためその説明を省略する。

次に、図５乃至図９を参照して、本発明実施形態にかかる加工位置調整方法について詳細に説明する。この加工位置調整方法は、新たな切削ブレードを第１切削手段６及び第２切削手段８に装着した場合、或いはウエーハ１１の切削を継続して熱膨張が発生し、この熱膨張によって切削ブレードの位置ずれが生じた場合に実施する。

図５に示すように、被加工物であるウエーハ１１の表面には、第１の方向に伸長する複数のストリート（切削予定ライン）１３と、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する複数のストリート（切削予定ライン）１５によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１７が形成されている。

本実施形態の加工位置調整方法では、まずウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブル４をＸ軸方向に加工送りしながら、第１切削手段６の第１切削ブレード７０でウエーハ１１の余剰領域にストリート１３と平行な第１方向に伸長する第１調整用加工溝８２を形成するとともに、第２切削手段８の第２切削ブレード７０ａでウエーハ１１の余剰領域にストリート１３と平行な第１方向に伸長する第２調整用加工溝８４を形成する調整用加工溝形成ステップを実施する。

次いで、図６に示すように、第１切削手段６に配設されている撮像手段１４で第１調整用加工溝８２を撮像する。これにより、撮像手段１４の顕微鏡の撮像領域８６内には、図７（Ａ）に示すような第１調整用加工溝８２が表示されたものとする。８２ａは第１調整用加工溝８２の中心である。図７（Ａ）で矢印９６は、第１調整用加工溝８２の第１基準線８８からのずれ量及びずれ方向を示している。

図７（Ａ）において、顕微鏡の撮像領域８６内には、第１基準線８８と、この第１基準線８８に直交する第２基準線９２が設定されている。第１基準線８８には、第１基準線８８に平行で且つ第１基準線から等距離の一対の補助線９０が配設されており、第２基準線９２には、第２基準線９２に平行で且つ第２基準線から等距離の一対の第２補助線９４が配設されている。

第１補助線９０は第１調整用加工溝８２の幅に合致するように第１基準線８８に対して移動可能であり、第２補助線９４は第２調整用加工溝８４の幅に合致するように第２基準線９２に対して移動可能に配設されている。

次いで、第１のＹ軸パルスモータ３６を駆動することにより、図７（Ｂ）に示すように、撮像手段１４をＹ軸方向に移動して、即ち顕微鏡の撮像領域８６をＹ軸方向に移動し、第１基準線８８を第１調整用加工溝８２の中心８２ａに一致させる。

このときの撮像手段１４の移動距離及び移動方向から、第１調整用加工溝８２の第１基準線８８からのずれ方向とずれ量９６を検出し、このずれ方向及びずれ量を切削装置２のコントローラのメモリに格納する。

よって、次の第１切削手段６の加工位置補正ステップで、検出した第１調整用加工溝８２のずれ方向を打ち消す方向に第１調整用加工溝８２のずれ量だけ移動させた位置を第１切削手段６の実加工位置として補正し、補正値を切削装置２のコントローラのメモリに格納する。

次いで、ウエーハ１１を９０度回転させる回転ステップを実施する。具体的には、ウエーハ１１を吸引保持しているチャックテーブル４を９０度回転する。これにより、図８に示すように、第２調整用加工溝８４が撮像手段１４の近くに位置づけられる。

よって、この状態で撮像手段１４により第２調整用加工溝８４を撮像する。チャックテーブル４を９０度回転して第２調整用加工溝８４を撮像手段１４の近くに位置づけたため、撮像手段１４及び／又はチャックテーブル４の移動量を最小にして第２調整用加工溝８４の撮像を行うことができる。

この撮像を実施することにより、図９（Ａ）に示すように、撮像手段１４の顕微鏡の撮像領域８６内に第２基準線９２から所定距離ずれて第２調整用加工溝８４が表示されたものとする。８４ａは第２調整用加工溝８４の中心である。また、矢印９８は、第２調整用加工溝８４のずれ量及びずれ方向を示している。

よって、本実施形態の加工位置調整方法では、次のステップとして、第１のＹ軸パルスモータ３６を駆動して、撮像手段１４をＹ軸方向に移動し、第２基準線９２を第２調整用加工溝８４の中心８４ａに合致させる。

このときの撮像手段１４の移動距離及び移動方向から第２調整用加工溝８４のずれ量とずれ方向を検出し、検出したずれ量及びずれ方向を切削装置２のコントローラのメモリに格納する。

よって、次の第２切削手段８の加工位置補正ステップで、検出した第２調整用加工溝８４のずれ方向を打ち消す方向にメモリに格納されている第２調整用加工溝８４のずれ量だけ移動させた位置を第２切削手段８の実加工位置として補正し、補正値をコントローラのメモリに格納する。

上述した実施形態によると、切削装置２の撮像手段１４は顕微鏡を有しており、顕微鏡の視野内に第１方向に伸長する第１基準線８８と、第１方向に直交する第２方向に伸長する第２基準線９２とを備えている。

従って、第１切削手段６の加工位置を第１基準線８８に基づいて調整した後、ウエーハ１１を９０度回転させてから、第２切削手段８の加工位置を第２基準線９２に基づいて調整できるため、二つのスピンドルを備えたフェイシングデュアル式の切削装置において、第１切削手段６及び第２切削手段８のヘアライン合わせを迅速に行うことができる。

上述した実施形態では、本発明を切削装置に適用した例について説明したが、本発明の加工位置調整方法は二つのレーザビーム照射ユニットを有するレーザ加工装置等の他の加工装置にも同様に適用することができる。

４チャックテーブル
６第１切削手段
８第２切削手段
１１半導体ウエーハ
１２アライメント手段
１３，１５ストリート（切削予定ライン）
１４撮像手段
７０第１切削ブレード
７０ａ第２切削ブレード
８２第１調整用加工溝
８４第２調整用加工溝
８６撮像領域
８８第１基準線
９０第１補助線
９２第２基準線
９４第２補助線

Claims

第１方向に伸長する複数の第１加工予定ラインが設定された被加工物を該第１加工予定ラインに沿って加工する第１加工手段と、被加工物を該第１加工予定ラインに沿って加工する該第１加工手段に対向して配設された第２加工手段と、該第１加工手段に隣接して配置され撮像領域内に該第１方向に伸長する第１基準線と該第１基準線に直交する第２基準線とを有する被加工物を撮像する撮像手段と、を備えた加工装置で該第１加工手段と該第２加工手段の加工位置をそれぞれ調整する加工位置調整方法であって、
該第１加工手段で被加工物を該第１方向に加工して第１調整用加工溝を形成するとともに、該第２加工手段で被加工物を該第１方向に加工して第２調整用加工溝を形成する調整用加工溝形成ステップと、
該第１調整用加工溝を撮像手段で撮像して、該撮像手段の撮像領域内で該第１調整用加工溝の該第１基準線からの該第１方向に直交する第２方向における第１のずれ量とずれ方向を検出する第１の実加工位置ずれ検出ステップと、
該第１の実加工位置ずれ検出ステップで検出した該第１調整用加工溝のずれ方向を打ち消す方向に前記第１のずれ量だけ移動させた位置を該第１加工手段の実加工位置として補正する第１加工位置補正ステップと、
被加工物を９０度回転させる回転ステップと、
該回転ステップを実施した後、該第２調整用加工溝を該撮像手段で撮像して、該撮像手段の撮像領域内で該第２調整用加工溝の該第２基準線からの該第１方向における第２のずれ量とずれ方向を検出する第２の実加工位置ずれ検出ステップと、
該第２の実加工位置ずれ検出ステップで検出した該第２調整用加工溝のずれ方向を打ち消す方向に前記第２のずれ量だけ移動させた位置を該第２加工手段の実加工位置として補正する第２加工位置補正ステップと、
を具備したことを特徴とする加工位置調整方法。
第１方向に伸長する複数の第１加工予定ラインが設定された被加工物を該第１加工予定ラインに沿って加工する第１加工手段と、被加工物を該第１加工予定ラインで沿って加工する該第１加工手段に対向して配設された第２加工手段と、被加工物を撮像する撮像手段とを備えた加工装置であって、
該撮像手段は撮像領域内に該第１方向に直交する第２方向における該第１加工手段の加工位置を調整する第１基準線と、該第１方向における該第２加工手段の加工位置を調整する該第１基準線に直交する第２基準線とを有することを特徴とする加工装置。