JP2012256795A

JP2012256795A - 加工装置

Info

Publication number: JP2012256795A
Application number: JP2011130213A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tanaka; 田中　　誠; Keigo Yoshida; 圭吾吉田; Kiyoshi Yamada; 清山田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-12-27
Also published as: CN102814874B; CN102814874A

Abstract

【課題】オートフォーカスの時間を短縮可能な撮像ユニットを具備した加工装置を提供すること。
【解決手段】撮像手段は、被加工物Ｗを撮像するカメラ７４と、カメラ７４の撮像領域にストロボ光を照射するストロボ光源７０と、カメラ７４の合焦点を被加工物Ｗに接近及び離反させる合焦点移動部８２と、合焦点移動部８２を作動してカメラ７４の合焦点を被加工物Ｗに接近及び離反させながら所定の間隔でストロボ光を照射させ、ストロボ光の照射に同期して複数の画像を連続してカメラ７４に撮像させる制御部８４と、カメラ７４で撮像した複数の画像から画像を構成する複数の画素の微分値の総和を演算し、カメラ７４の高さ位置と微分値の総和とを関連付けたマップを作成して記憶するマップ作成記憶部８６と、マップ作成記憶部８６に記憶されたマップから微分値の最大値を選出して合焦点の位置を決定する合焦点決定部８８と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に加工を施す切削装置、レーザ加工装置等の加工装置に関する。

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てその表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置（切削装置）又はレーザ加工装置によって分割予定ラインに沿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、パソコン等の電気機器に広く利用されている。

ダイシング装置又はレーザ加工装置等の加工装置は、半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段と、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、チャックテーブルと加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを少なくとも備えている。

撮像手段は、一般的に、被加工物を撮像するカメラとカメラで撮像された像を拡大する顕微鏡を含んでおり、加工すべき領域である分割予定ラインを検出して高精度に切削ブレード又はレーザ加工ヘッドを加工すべき分割予定ラインに位置付けることができる。

また、撮像手段は、撮像手段の直下にウエーハを位置付けて撮像し、撮像手段を段階的に加工させながら複数の画像を取り込み、取り込んだ画像を微分処理して微分値の総和が最大となる位置を合焦点として撮像手段を位置付けるオートフォーカス機能を備えている
（特開昭６１−１９８２０４号公報参照）。

特開昭６１−１９８２０４号公報

しかし、特許文献１に開示されたオートフォーカス機構では、オートフォーカスを実施する際には撮像手段を例えば１μｍ間隔で段階的に下降して停止し、その位置で撮像して画像を取り込むことを繰り返していたため、オートフォーカスに比較的長時間を有し、生産性が悪いという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オートフォーカスの時間を短縮可能な加工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に加工を施す加工手段と、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、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを備えた加工装置であって、該撮像手段は、被加工物を撮像するカメラと、該カメラの撮像領域にストロボ光を照射するストロボ光源と、該カメラの合焦点を被加工物に接近及び離反させる合焦点移動部と、該合焦点移動部を作動して該カメラの合焦点を被加工物に接近及び離反させながら所定の間隔でストロボ光を照射させ、該ストロボ光の照射に同期して複数の画像を連続して該カメラに撮像させる制御部と、該カメラで撮像した複数の画像から画像を構成する複数の画素の微分値の総和を演算し、該カメラの高さ位置と微分値の総和とを関連付けたマップを作成して記憶するマップ作成記憶部と、該マップ作成記憶部に記憶されたマップから微分値の最大値を選出して合焦点の位置を決定する合焦点決定部と、を含む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オートフォーカス機構によると、カメラの合焦点を段階的に停止させることなく連続してカメラを移動しながら必要な間隔で画像を取り込んで合焦点位置を決定可能であるため、作業効率が向上するという効果を有している。

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支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及びその作用を説明する模式図である。カメラの高さ位置と撮像された画像の画素の微分値の総和との関係を示すマップの一例を示す図である。

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５８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のカーフチェック時には、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はストロボ光源の一種であるキセノンフラッシュ７０を備えている。キセノンフラッシュ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モニタ７６上に表示される。

ＣＣＤカメラ７４はキセノンフラッシュ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の撮像領域を撮像し、撮像された画像はモニタ７６上に表示される。キセノンフラッシュ７０及びＣＣＤカメラ７４は制御手段８０に接続されており、制御手段８０により制御される。

制御手段８０は、ＣＣＤカメラ７４の合焦点をウエーハＷに接近及び離反させる合焦点移動部８２と、合焦点移動部８２を作動してＣＣＤカメラ７４の合焦点をウエーハＷに接近及び離反させながら所定の間隔（例えばＣＣＤカメラ７４がＺ軸方向に１μｍ移動する毎）でキセノンフラッシュ７０を発光させ、キセノンフラッシュ７０の発光に同期してＣＣＤカメラ７４で連続してウエーハＷの撮像領域を撮像させる制御部８４を含んでいる。

制御手段８０は更に、ＣＣＤカメラ７４で撮像した複数の画像をそれぞれ複数の画素に分割し、各画素の微分値の総和とＣＣＤカメラ７４のＺ軸方向位置（高さ位置）とが関連付けられた例えば図４に示すようなマップ８５を作成して記憶するマップ作成記憶部８６と、マップ作成記憶部８６に記憶されたマップ８５から微分値の最大値を選出し合焦点の位置を決定する合焦点決定部８８を有している。

図４に示したようなマップ８５の作成は、例えば特開昭６１−１９８２０４号公報に開示されたオートフォーカス方法を利用する。このオートフォーカス方法では、ＣＣＤカメラ７４で撮像された画像を例えば２５６×２５６の画素に分割し、これらの画素から３×３の画素を一ブロックとして取り出して微分処理をし、微分値の総和をＣＣＤカメラ７４の高さ位置（Ｚ位置）と関連付ける。

この処理をＣＣＤカメラ７４が１μｍ下降する毎に実施し、図４に示すようなＣＣＤカメラ７４の高さ位置（Ｚ位置）と撮像された画像の画素の微分値の総和とを関連付けたマップ８５を作成する。

ＣＣＤカメラ７４が合焦点で撮像すると、はっきりと明瞭に撮像できるため、画素の微分値の総和は最大となる。尚、オートフォーカス方法の詳細については、特開昭６１−１９８２０４号公報に開示された内容を本明細書中に取り込むものとする。

上述のように構成された撮像ユニット５４のオートフォーカス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３４の直下にウエーハＷを位置付ける。

制御手段８０の合焦点移動部８２から駆動パルス信号ＤＲをＺ軸送り機構４４のパルスモータ４２に出力してパルスモータ４２を駆動する。パルスモータ４２により撮像ユニット５４を連続的に下降させながら、高さ位置が例えば１μｍ下降する毎に制御部８４からキセノンフラッシュ７０に駆動信号を出力し、キセノンフラッシュ７０を発光させる。

この発光に同期して、制御部８４からＣＣＤカメラ７４に制御信号を出力して、ＣＣＤカメラ７４でキセノンフラッシュ７０からのストロボ光により照明されたウエーハＷの撮像領域を撮像する。

撮像された画像はモニタ７６上に表示されるとともに、制御手段８０内に取り込まれ、制御手段８０のマップ作成記憶部８６で２５６×２５６の画素に分割するとともに、３×３の画素を一塊として微分処理し、微分処理された全ての画素の和を演算する。この操作を撮像ユニット５４を停止させずに撮像ユニット５４が１μｍ下降する毎に繰り返し、図４に示すようなマップ８５を作成して記憶する。

合焦点決定部８８では、マップ作成記憶部８６で記憶されているマップ８５中から画素の微分値が最大となるＣＣＤカメラ７４のＺ位置（高さ位置）を選択し、その位置がＣＣＤカメラ７４の合焦点位置であると決定する。図４ではＺ３位置が合焦点位置であると決定する。

連続して下降されるＣＣＤカメラ７４が合焦点位置を通り過ぎてオーバーシュートした場合には、パルスモータ４２を逆方向に回転してＣＣＤカメラ７４を上昇させながら合焦点位置を探索する。

本実施形態のオートフォーカス方法では、ＣＣＤカメラ７４を連続的に下降させながらキセノンフラッシュ７０を所定間隔で発光させて、この発光に同期してＣＣＤカメラ７４で撮像領域を撮像してオートフォーカスを実行するため、従来のようにＣＣＤカメラ７４を段階的に停止させることなく、連続して必要な間隔で画像を取り込むことができるため、効率的にオートフォーカスを実施できる。

上述した実施形態では、本発明の撮像ユニット５４のオートフォーカス機構を切削装置２に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばレーザ加工装置等の他の加工装置に搭載された撮像ユニットのオートフォーカスにも同様に適用することができる。

２切削装置
１４Ｘ軸送り機構
２０チャックテーブル
３６Ｙ軸送り機構
４２パルスモータ
４４Ｚ軸送り機構
４６切削ユニット
５０切削ブレード
５４撮像ユニット
６８対物レンズ
７０キセノンフラッシュ
７４ＣＣＤカメラ
７６モニタ
８２合焦点移動部
８４制御部
８６マップ作成記憶部
８８合焦点決定部

Claims

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に加工を施す加工手段と、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、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを備えた加工装置であって、
該撮像手段は、被加工物を撮像するカメラと、
該カメラの撮像領域にストロボ光を照射するストロボ光源と、
該カメラの合焦点を被加工物に接近及び離反させる合焦点移動部と、
該合焦点移動部を作動して該カメラの合焦点を被加工物に接近及び離反させながら所定の間隔でストロボ光を照射させ、該ストロボ光の照射に同期して複数の画像を連続して該カメラに撮像させる制御部と、
該カメラで撮像した複数の画像から画像を構成する複数の画素の微分値の総和を演算し、該カメラの高さ位置と微分値の総和とを関連付けたマップを作成して記憶するマップ作成記憶部と、
該マップ作成記憶部に記憶されたマップから微分値の最大値を選出して合焦点の位置を決定する合焦点決定部と、
を含むことを特徴とする加工装置。