JP2013086188A

JP2013086188A - 加工装置

Info

Publication number: JP2013086188A
Application number: JP2011225703A
Authority: JP
Inventors: Takeomi Fukuoka; 武臣福岡; Satoshi Takahashi; 聡高橋; Yutaka Kobayashi; 豊小林; Ryoji Narita; 亮治成田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-05-13

Abstract

【課題】チャックテーブルやウェーハの表面の高さを高精度で認識することを可能とする加工装置を提供する。
【解決手段】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を加工する加工手段と、被加工物の表面を撮像する撮像手段と、Ｚ軸方向に加工手段又は撮像手段を移動させチャックテーブルに向かって接近・離反させるＺ軸移動手段と、Ｚ軸移動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えた加工装置において、Ｚ軸移動手段は、加工手段又は撮像手段が固定された基台部と、基台部をＺ軸方向に移動させる駆動部を備え、基台部には、下端部に配設される当接部と、Ｚ軸の下降によってチャックテーブルの保持面又は保持面に保持された被加工物の表面に当接部が当接したことを電気信号で制御手段に出力する出力部と、を備えるタッチセンサーが搭載されていることを特徴とする加工装置とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、チャックテーブルと、チャックテーブル表面の保持面と直交するＺ軸を備えた加工装置であって、例えば半導体ウェーハ等を切削あるいは研磨する加工装置に関する。

半導体デバイスや光デバイスが表面に複数形成された半導体ウェーハや光デバイスウェーハは、ホイールと呼ばれる研削砥石を高速回転して研削する研削装置によって薄く研削されたのち、切削装置に搭載された切削ブレードやレーザービームによって個々の非常に小さなチップに分割されて利用され、電子機器や光部品の飛躍的な小型化に寄与している。

こうした加工装置においては、チャックテーブルに吸引保持されたウェーハに対し、上方から研削／研磨ホイール、切削ブレード、レーザービームといった加工手段により加工が施される仕組みになっており、チャックテーブル上面の高さや、ウェーハの厚さ（ウェーハ上面の高さ位置）は加工において重要な基準値となる。

例えば切削装置において、従来のチャックテーブルの高さを切削装置に認識させる方法として、チャックテーブル上面に導電性を備えた部位を形成し、そこにＺ軸方向（高さ方向）に移動するスピンドルの先端に装着された導電性のある切削ブレードを回転させながらわずかに接触させることで、電気回路に通電させてチャックテーブルの高さを認識させることが知られている（特許文献１の従来技術欄）。

また、別の形態として、背圧センサを用いる高さ検出方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−３４５７８７号公報特開２００５−１１１６３６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される方法では、チャックテーブルの上面を利用するため、その表面に切削ブレードの切削痕が形成されてしまうという課題があった。

また、特許文献２に開示されるような背圧センサを用いて高さ検出を行う方法では、装置の機構自体が複雑であり、装置が非常に高価になってしまうという課題があった。

そこで、本発明は、チャックテーブルやウェーハの表面の高さを高精度で認識することを可能とする新規な構造の加工装置を提供することを目的とする。

本発明では、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を加工する加工手段と、チャックテーブルに保持された被加工物の表面を撮像する撮像手段と、チャックテーブルの保持面と直交するＺ軸方向に加工手段又は撮像手段を移動させチャックテーブルに向かって接近・離反させるＺ軸移動手段と、Ｚ軸移動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えた加工装置において、Ｚ軸移動手段は、加工手段又は撮像手段が固定された基台部と、基台部をＺ軸方向に移動させる駆動部を備え、基台部には、下端部に配設される当接部と、Ｚ軸の下降によってチャックテーブルの保持面又は保持面に保持された被加工物の表面に当接部が当接したことを電気信号で制御手段に出力する出力部と、を備えるタッチセンサーが搭載されていることを特徴とする加工装置が提供される。

好ましくは、タッチセンサーは、位置づけ手段を介して基台部に搭載され、位置づけ手段によってタッチセンサーを、チャックテーブルの保持面又は保持面に保持された被加工物表面に当接部を当接させる作用位置と、加工手段又は撮像手段より保持面から離反した待避位置とに選択的に位置づける構成とする。

本発明によれば、高さ位置の検出は、タッチセンサーを直接接触させることで行われるため、高精度で検出することができる。また、タッチセンサーの当接は瞬時に捉えることが可能であるため、チャックテーブルの保持面や被加工物などの接触対象物の表面を傷付けることが防がれ、さらに、接触力が非常に小さいセンサーを採用することで接触対象物を傷付けることが確実に防がれる。また、タッチセンサーを用いる構成とすることで、装置構成を安価に実現することができる。

本発明を実施するのに適した加工装置である切削装置の斜視図である。デバイスウェーハの斜視図である。（Ａ）はタッチセンサーが作用位置にセットされた状態について示す図。（Ｂ）はタッチセンサーが待避位置にセットされた状態について示す図。保持面の高さ位置の検出する方法について示すフローチャート。

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、本発明の加工装置を実施するのに適した切削装置２の斜視図が示されている。切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸張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引保持部２４を有しており、吸引保持部２４の上面にて保持面２４ａが形成される。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）のクランプ２６が配設されている。

図２において、環状フレームＦには、被加工物であるウェーハＷがダイシングテープＴを介して固定される。ウェーハＷの表面Ｗａには、互いに直交する分割予定ラインＳ１，Ｓ２にて区画される領域内にデバイスＤが形成されており、切削装置２においては、分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿った切削加工が行われる。

図１に示す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軸送り機構は、コントローラに接続されており、コントローラによるパルスモータ３４の制御によって、切削ユニット４６のＹ軸方向の位置制御がなされる。

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。Ｚ軸送り機構は、コントローラに接続されており、コントローラによるパルスモータ４２の制御によって、切削ユニット４６のＺ軸方向の位置制御がなされる。

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に保持されたウェーハ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。

以上の構成により、被加工物であるウェーハＷを保持するチャックテーブル２０と、チャックテーブル２０に保持されたウェーハＷを加工する切削ユニット（加工手段）４６と、チャックテーブル２０に保持されたウェーハＷの表面を撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４と、チャックテーブル２０の保持面２４ａと直交するＺ軸方向に切削ユニット４６又は撮像ユニット５４を移動させチャックテーブル２０に向かって接近・離反させるＺ軸送り機構４４（Ｚ軸移動手段）と、Ｚ軸送り機構４４の駆動を制御するコントローラ（制御手段）と、を備えた切削装置２（加工装置）が構成される。

次に、本発明の特徴であるタッチセンサー６０を備えた構成について説明する。図１に示すように、Ｚ軸送り機構４４は、切削ユニット４６及び撮像ユニット５４が固定されたＺ軸移動ブロック４０（基台部）と、Ｚ軸移動ブロック４０をＺ軸方向に移動させるパルスモータ４２（駆動部）を備えている。

そして、スピンドルハウジング４８に搭載されるアライメントユニット５２には、チャックテーブル２０の吸引保持部２４の上面に形成される保持面２４ａに接触させるためのタッチセンサー６０が設けられている。タッチセンサー６０は、アライメントユニット５２、及び、スピンドルハウジング４８を介してＺ軸移動ブロック４０（基台部）に搭載されることで、Ｚ軸方向に移動可能となっている。

図３（Ａ）（Ｂ）は、タッチセンサー６０の部位を拡大して示したものであり、タッチセンサー６０は、その下端部に物体との接触を検知するための当接部６１ａを有する検知部６１と、当接部６１ａが物体に当接したことを電気信号でコントローラに出力する出力部６２と、を備えている。このようなタッチセンサー６０としては、市販の安価なものを使用することができ、例えば、物体に軽く接触した際に生じる電圧値の変化等を検出する形態のものが考えられる。

さらに、タッチセンサー６０は、タッチセンサー６０のＺ軸方向の位置を変更可能なエアシリンダユニット（位置づけ手段）７０を介してアライメントユニット５２に搭載され、エアシリンダユニット７０を駆動させることにより、タッチセンサー６０をチャックテーブル２０の保持面２４ａ又は保持面２４ａに保持されたウェーハＷの表面（被加工物表面）Ｗａに当接部６１ａを当接させる作用位置（図３（Ａ））と、切削ユニット４６又は撮像ユニット５４よりも保持面２４ａ（あるいは、ウェーハＷの表面）から離反した待避位置（図３（Ｂ））とに選択的に位置づけることが可能となっている。なお、位置づけ手段としては、エアシリンダユニット７０にて構成するほか、電動機構なども用いることができ、特に限定されるものではない。

次に、図４のフローチャートを参照し、タッチセンサー６０を用いてチャックテーブル２０の保持面２４ａの高さ位置を検出する方法について説明する。まず、コントローラは、チャックテーブル２０のＸ軸方向の移動、アライメントユニット５２のＹ軸方向の移動を適宜実施することで、タッチセンサー６０の下方にチャックテーブル２０を位置づける（ステップＳ１１）。なお、この操作、及び、以降に説明する操作は、オペレータによるマニュアル操作によって行われてもよい。

次に、コントローラは、エアシリンダユニット７０によりタッチセンサー６０の当接部６１ａを下降させ、当接部６１ａを作用位置にセットさせる（ステップＳ１２）。

次に、コントローラは、パルスモータ４２を駆動してタッチセンサー６０（アライメントユニット５２）を下降させつづける（ステップＳ１３）。そして、当接部６１ａが保持面２４ａに当接した際に、出力部６２は、当接部６１ａが物体に当接したことを電気信号でコントローラに出力し、パルスモータ４２の駆動を瞬時に停止させる。

そして、コントローラは、当接が検知されたことに基づいて、保持面２４ａのＺ軸方向の高さ位置を算出する。例えば、コントローラは、アライメントユニット５２を最も高い位置に設定した状態をＺ軸方向のゼロ点とし、ステップＳ２におけるアライメントユニット５２の移動量（下降量）をゼロ点に対する相対的な高さ位置（Ｚ軸位置）として認識（検出）することができる（ステップＳ１４）。アライメントユニット５２の移動量（下降量）は、例えば、パルスモータ４２のパルスをカウントすることで算出される。

あるいは、コントローラは、当接が検知された際のアライメントユニット５２（Ｚ軸移動ブロック４０（基台部））の高さを、基準位置（高さ方向原点位置、あるいは、Ｚ軸方向原点位置）として定義し、この基準位置をＺ軸方向の高さ位置の基準として用いることとしてもよい。

次いで、コントローラは、パルスモータ４２を停止させるとともに、エアシリンダユニット７０にてタッチセンサー６０を上昇させ（ステップＳ１５）、タッチセンサー６０を保持面２４ａから離れさせ、退避位置にセットする。この際、タッチセンサー６０（当接部６１ａ）は、切削ユニット４６又は撮像ユニット５４よりも保持面２４ａ（あるいは、ウェーハＷの表面）から離反した待避位置（図３（Ｂ））に位置づけられることで、高さ検出が行われない場合には、タッチセンサー６０がチャックテーブル２０やウェーハＷに接触することを防ぐことができる。

以上のようしてチャックテーブル２０の保持面２４ａの高さ位置を検出することができる。また、保持面２４ａにウェーハＷを保持した状態で上述の方法を実施することによれば、ウェーハＷの表面の高さ位置を検出することが可能となる。

チャックテーブル２０の保持面２４ａやウェーハＷの高さ位置の検出は、一箇所のみならず、複数箇所において実施してもよい。特に、例えば、光デバイスウェーハ等（サファイア基板等）に対しレーザービームを照射して溝加工を行う場合では、溝深さを±２μｍの範囲内に収めるという高い加工精度が要求される場合があり、この際、ウェーハに反りが発生している場合や、ウェーハの厚みにバラつきが存在すると、加工面の高さ位置にバラつきが生じることがある。このような場合には、例えば、複数点で高さ位置を測定し、高さ位置の平均値を求め、平均値を高さ位置として採用することが考えられる。

そして、以上に説明した方法による高さ位置の検出は、タッチセンサー６０を直接接触させることで行われるため、高精度で検出することができる。また、タッチセンサー６０の保持面２４ａへの当接は瞬時に捉えることが可能であるため、チャックテーブル２０の保持面２４ａやウェーハＷの表面に大きな荷重が作用することがなく、保持面２４ａやウェーハＷなどの接触対象物の当接した箇所を傷付けることが防がれ、さらに、接触力が非常に小さいセンサーを採用することで接触対象物を傷付けることが確実に防がれる。また、タッチセンサー６０を用いる構成とすることで、装置構成を安価に実現することができる。

本発明は、以上の実施形態で説明した切削装置について実施するほか、レーザービームをウェーハに照射して溝加工を行うレーザー加工装置、ウェーハの裏面を研削／研磨加工するための研削／研磨装置においても実施することができる。

２切削装置
２０チャックテーブル
２４ａ保持面
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タッチセンサー
６１検知部
６１ａ当接部
６２出力部
７０エアシリンダユニット
Ｗウェーハ

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該被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルに保持された該被加工物の表面を撮像する撮像手段と、該チャックテーブルの保持面と直交するＺ軸方向に該加工手段又は該撮像手段を移動させ該チャックテーブルに向かって接近・離反させるＺ軸移動手段と、該Ｚ軸移動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えた加工装置において、
該Ｚ軸移動手段は、該加工手段又は該撮像手段が固定された基台部と、該基台部を該Ｚ軸方向に移動させる駆動部を備え、
該基台部には、下端部に配設される当接部と、該Ｚ軸の下降によって該チャックテーブルの該保持面又は該保持面に保持された該被加工物の表面に該当接部が当接したことを電気信号で該制御手段に出力する出力部と、を備えるタッチセンサーが搭載されていることを特徴とする加工装置。
前記タッチセンサーは、位置づけ手段を介して前記基台部に搭載され、
該位置づけ手段によって該タッチセンサーを、前記チャックテーブルの前記保持面又は該保持面に保持された前記被加工物表面に前記当接部を当接させる作用位置と、前記加工手段又は前記撮像手段より該保持面から離反した待避位置とに選択的に位置づけることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。