JP2015038944A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる厚さのウェーハが混在する場合にも適切な加工を実現できる加工装置を提供する。
【解決手段】内部に複数のウェーハ（１１）を収容するカセット（１２）を載置するカセット載置台（１０）と、カセット載置台に載置されたカセットからウェーハを搬出し、チャックテーブル（１８）に搬送する搬送手段と、カセット載置台に載置されたカセットに収容されたウェーハの厚さを検出する厚さ検出手段と、を備え、厚さ検出手段は、カセット内部のウェーハの面方向と略平行な光線（Ｌ）を形成する一対の光学センサ（１４）と、一対の光学センサを、カセット内部でウェーハを挟んで対向する測定位置と、カセットから離間した待避位置とに位置付ける光学センサ位置付け手段（６０）と、光学センサとカセット載置台とをウェーハの厚さ方向に相対移動させる移動手段（６２）と、を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハを加工する加工装置に関する。

表面にＩＣ等のデバイスが形成されたウェーハは、例えば、ダイシング装置やレーザー加工装置で加工される。これらの加工装置は、切削ブレード、レーザー加工ヘッド等の加工ユニット（加工手段）と、加工の際にウェーハを吸引保持するチャックテーブルとを備えている（例えば、特許文献１参照）。

上述した加工装置では、加工ユニットとチャックテーブルとを水平方向に相対移動させ、加工ユニットの加工位置を変化させてウェーハを加工する。一方、加工ユニットの高さは、チャックテーブルの保持面を基準に予め設定されるウェーハの厚さ等の条件に基づいて制御される。

特開２００３−３２０４６６号公報

上述のように、加工ユニットの高さは、予め設定された条件に基づいて制御されるので、異なる厚さのウェーハが混在する場合等に、誤って設定と異なる厚さのウェーハを加工すると、加工ユニットの高さを適切に制御できず、加工不良等の問題が発生してしまう。

例えば、設定より厚いウェーハを加工する場合、加工ユニットは適切な高さより低い位置に位置付けられるので、加工ユニットとウェーハとの干渉によってデバイスを破損させる可能性が高くなる。すなわち、切削ブレードの切り刃を固定する中央の固定部や、レーザー加工ヘッドの下端部等がウェーハの表面に衝突し、デバイスを破損させてしまう恐れがある。

本発明はかかる問題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、異なる厚さのウェーハが混在する場合にも適切な加工を実現できる加工装置を提供することである。

本発明によれば、ウェーハ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ウェーハをウェーハの厚さに基づいて加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、一側面に搬出入開口部を有し、内部に複数のウェーハを収容するカセットを載置するカセット載置台と、該カセット載置台に載置された該カセットからウェーハを搬出し、該チャックテーブルに搬送する搬送手段と、該カセット載置台に載置された該カセットに収容されたウェーハの厚さを検出する厚さ検出手段と、を備え、該厚さ検出手段は、該カセット内部のウェーハの面方向と略平行な光線を形成する一対の光学センサと、一対の該光学センサを、該カセット内部でウェーハを挟んで対向する測定位置と、該カセットから離間した待避位置とに位置付ける光学センサ位置付け手段と、該光学センサと該カセット載置台とをウェーハの厚さ方向に相対移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする加工装置が提供される。

本発明において、前記加工手段は、前記厚さ検出手段で検出された厚さに応じた加工条件でウェーハを加工することが好ましい。

本発明において、前記搬送手段は、前記厚さ検出手段で検出された厚さが予め設定された範囲内のウェーハを前記カセットから搬出することが好ましい。

本発明において、前記カセットは、前記搬出入開口部を開閉するカセット蓋を備え、前記光学センサは、前記カセット載置台に載置された該カセットから該カセット蓋を着脱する蓋着脱手段と一体に形成されていることが好ましい。

本発明の加工装置は、光学センサと、ウェーハを挟んで対向する測定位置に光学センサを位置付ける光学センサ位置付け手段と、光学センサとカセット載置台とをウェーハの厚さ方向に相対移動させる移動手段と、を含む厚さ検出手段を備えている。

これにより、ウェーハを挟んで対向する測定位置に光学センサを位置付け、光学センサとカセット載置台とをウェーハの厚さ方向に相対移動させることで、カセットに収容されたウェーハの厚さを検出できる。

そのため、例えば、加工装置に設定された厚さとは異なる厚さのウェーハを検出して、加工対象から除外することができる。また、検出された厚さに応じて加工条件を変更することもできる。このように、本発明によれば、異なる厚さのウェーハが混在する場合にも適切な加工を実現できる。

本実施の形態に係るレーザー加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 ウェーハ及びカセットの構成例を模式的に示す斜視図である。 カセット蓋着脱機構の周辺構造を模式的に示す斜視図である。 カセット蓋取り外し工程を模式的に示す側面図である。 厚さ検出工程を模式的に示す側面図である。 厚さ検出工程におけるウェーハと光学センサとの位置関係を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の構成例を模式的に示す図である。なお、本実施の形態では、ウェーハをレーザー加工するレーザー加工装置について説明するが、本発明の加工装置は、例えば、ウェーハを切削するダイシング装置（切削装置）等であっても良い。

図１に示すように、レーザー加工装置（加工装置）２は、各構成を支持する基台４を備えている。基台４は、基部６と、基部６の後端において上方に延びる壁部８とを含む。基部６の前端の一方の角部には、上方に突設された突設部６ａが設けられている。

突設部６ａの内部には空間が形成されており、この空間には、カセット載置台１０が昇降可能に設置されている。カセット載置台１０の上面には、複数のウェーハ１１（図２参照）を収容するカセット１２が載置される。カセット１２は、収容空間を有する直方体状のカセット本体１２ａと、カセット本体１２ａに形成された搬出入開口部を閉じるカセット蓋１２ｂとで構成されている。

図２は、ウェーハ１１及びカセット１２の構成例を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、ウェーハ１１は、例えば、円盤状の半導体ウェーハであり、その表面側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられている。

デバイス領域は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）でさらに複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス１３が形成されている。デバイス１３が形成されたウェーハ１１の表面側には、ウェーハ１１と同等の外径を有する円盤状の保護部材２１が貼着されている。

カセット本体１２ａは、対向する一対の側板１２ｃと、側板１２ｃの上下に固定された上板１２ｄ及び下板１２ｅ（図６参照）と、背面側に固定された背板１２ｆとを備えている。これにより、カセット本体１２ａの正面側には、ウェーハ１１を搬出、搬入するための搬出入開口部１２ｇ（図６参照）が形成されている。この搬出入開口部１２ｇは、カセット蓋１２ｂにより開閉される。

各側板１２ｃの内側面には、水平方向に延びる複数の棚板１２ｈ（図６参照）が等間隔に配置されている。棚板１２ｈは、一対の側板１２ｃのそれぞれにおいて対応する高さに設けられており、この対応する高さの棚板１２ｈの組によって、１枚のウェーハ１１が支持される。

カセット載置台１０の後方には、光学センサ１４が配置されている。光学センサ１４は、後述するように、カセット１２に収容されたウェーハ１１の厚さを検出する厚さ検出機構（厚さ検出手段）を構成する。また、光学センサ１４は、カセット１２のカセット蓋１２ｂを着脱するカセット蓋着脱機構（蓋着脱手段）１６と一体に形成されている。

光学センサ１４及びカセット蓋着脱機構１６に近接して、ウェーハ１１を搬送する搬送機構（不図示）が配置されている。この搬送機構は、カセット蓋着脱機構１６によってカセット本体１２ａからカセット蓋１２ｂが取り外された後に、カセット本体１２ａに収容されたウェーハ１１を、基部６の上面に配置されたチャックテーブル１８へと搬送する。

チャックテーブル１８の下方には、チャックテーブル１８を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸移動機構（割り出し送り機構）２０が設けられている。Ｙ軸移動機構２０は、基部６の上面に固定されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２２を備える。

Ｙ軸ガイドレール２２には、Ｙ軸移動テーブル２４がスライド可能に設置されている。Ｙ軸移動テーブル２４の裏面側（下面側）には、ナット（不図示）が固定されており、このナットには、Ｙ軸ガイドレール２２と平行なＹ軸ボールネジ２６が螺合されている。

Ｙ軸ボールネジ２６の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２８が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２８でＹ軸ボールネジ２６を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２４は、Ｙ軸ガイドレール２２に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動テーブル２４の表面側（上面側）には、チャックテーブル１８を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させるＸ軸移動機構（加工送り機構）３０が設けられている。Ｘ軸移動機構３０は、Ｙ軸移動テーブル２４の上面に固定されＸ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール３２を備える。

Ｘ軸ガイドレール３２には、Ｘ軸移動テーブル３４がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル３４の裏面側（下面側）には、ナット（不図示）が固定されており、このナットには、Ｘ軸ガイドレール３２と平行なＸ軸ボールネジ３６が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジ３６の一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジ３６を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル３４は、Ｘ軸ガイドレール３２に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル３４の表面側（上面側）には、支持台３８が設けられている。支持台３８の上部には、チャックテーブル１８が配置されている。チャックテーブル１８は、支持台３８の下方に設けられた回転機構（不図示）と連結されており、Ｚ軸の周りに回転する。

チャックテーブル１８の表面は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面１８ａとなっている。この保持面１８ａには、チャックテーブル１８の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、ウェーハ１１を吸引する吸引力が発生する。

壁部８の上部前面には、前方に向かって延びる支持アーム８ａが設けられており、この支持アーム８ａの先端部には、下方に向けてレーザー光線を照射するレーザー加工ヘッド（加工手段）４０が配置されている。

レーザー加工ヘッド４０は、レーザー発振器（不図示）で発振されるレーザー光線を、チャックテーブル１８に吸引保持されたウェーハ１１の内部に集光させる集光器（不図示）を備えている。

例えば、このレーザー加工ヘッド４０でレーザー光線を照射しながら、チャックテーブル１８を加工送り方向及び割り出し送り方向に移動させることで、ウェーハ１１のストリートに沿う改質層を形成できる。なお、レーザー加工ヘッド４０は、ウェーハ１１をアブレーション加工できるように構成されていても良い。

加工後のウェーハ１１は、搬送機構によって、光学センサ１４及びカセット蓋着脱機構１６の後方に配置された洗浄機構４２へと搬送される。洗浄機構４２は、基部６に形成された円筒状の空間においてウェーハ１１を吸引保持するスピンナテーブル４４を備えている。このスピンナテーブル４４の下方には、スピンナテーブル４４を所定の速度で回転させる回転機構（不図示）が設けられている。

スピンナテーブル４４の上方には、ウェーハ１１に向けて洗浄液を噴射する噴射ノズル４６が配置されている。ウェーハ１１を吸引保持したスピンナテーブル４４を回転させ、噴射ノズル４６から洗浄液を噴射することで、ウェーハ１１は洗浄される。この洗浄機構４２で洗浄されたウェーハ１１は、搬送機構で搬送され、カセット１２に収容される。

図３は、カセット蓋着脱機構１６の周辺構造を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、カセット蓋着脱機構１６は、基部６の上面に配置された移動機構４８を含んでいる。移動機構４８は、基部６に固定されたシリンダケース５０と、シリンダケース５０に挿通されたピストンロッド５２とを備える。

ピストンロッド５２の先端部には、移動テーブル５４が固定されている。この移動テーブル５４は、移動機構４８によって前後方向（Ｙ軸方向）に移動する。移動テーブル５４の前端部には、平板状の支持板５６が立設されており、支持板５６の前面５６ａには、カセット蓋１２ｂを吸引保持する２個の吸引パッド５８が配置されている。

また、支持板５６の上端部には、厚さ検出機構を構成する光学センサ１４が配置されている。光学センサ１４は、水平方向に離間されたロッド状の投光機構１４ａ及び受光機構１４ｂを備えている。

投光機構１４ａの先端側には、直進性の高いレーザー光線等の光を受光機構１４ｂに向けて放射する投光部が設けられている。一方、受光機構１４ｂの先端側には、投光部から放射された光を検出する受光部が設けられている。

光学センサ１４（すなわち、投光機構１４ａ及び受光機構１４ｂ）は、支持板５６に固定された光学センサ位置付け機構（光学センサ位置付け手段）６０によって、基端側を支持されている。この光学センサ位置付け機構６０は、光学センサ１４を、基端側に設けられ、Ｘ軸方向に平行な回動軸の周りに回動させる。

具体的には、光学センサ位置付け機構６０は、光学センサ１４を回動させて、カセット１２の内部においてウェーハを挟むように対向する測定位置と、カセット１２から離間する待避位置とに位置付ける。測定位置において、光学センサ１４の長手方向は水平方向を向き、待避位置において、光学センサ１４の長手方向は鉛直方向を向く。

上述した光学センサ１４及び光学センサ位置付け機構６０は、カセット載置台１０を昇降させる昇降機構（移動手段）６２（図４及び図５参照）と共に、カセット１２に収容されたウェーハ１１の厚さを検出する厚さ検出機構を構成している。

昇降機構６２は、カセット載置台１０のねじ穴（不図示）に螺合されたボールネジ６４と、ボールネジ６４の一端に連結されたパルスモータ６６とを備える。パルスモータ６６でボールネジ６４を回転させることで、カセット載置台１０は昇降する。この昇降機構６２でカセット載置台１０を昇降させることにより、光学センサ１４とカセット載置台１０とをウェーハ１１の厚さ方向に相対移動させて、ウェーハ１１の厚さを検出できる。

次に、上述したレーザー加工装置２を用いて実施される厚さ検出方法について説明する。本実施の形態の厚さ検出方法は、カセット蓋取り外し工程、及び厚さ検出工程を含む。図４は、カセット蓋取り外し工程を模式的に示す側面図であり、図５は、厚さ検出工程を模式的に示す側面図である。なお、図４及び図５では、一部の構成が省略されている。

まず、カセット載置台１０に載置されたカセット１２からカセット蓋１２ｂを取り外すカセット蓋取り外し工程を実施する。カセット蓋取り外し工程においては、図４（Ａ）に示すように、移動テーブル５４及び支持板５６をカセット１２側に移動させて、吸引パッド５８をカセット蓋１２ｂに接触させる。

２個の吸引パッド５８がカセット蓋１２ｂに接触すると、移動機構４８を停止させて、吸引パッド５８に吸引源の負圧を作用させる。これにより、カセット蓋１２ｂは、吸引パッド５８で吸引保持される。その後、図４（Ｂ）に示すように、移動テーブル５４及び支持板５６をカセット１２から離れる方向に移動させると、カセット蓋１２ｂはカセット１２から取り外される。

カセット蓋取り外し工程の後には、厚さ検出工程を実施する。厚さ検出工程では、まず、図５（Ａ）に示すように、移動機構４８及び昇降機構６２で光学センサ１４及びカセット載置台１０の位置関係を調整すると共に、待避位置に位置付けられている光学センサ１４を回動させて測定位置に位置付け、光学センサ１４をカセット本体１２ａの内部においてウェーハ１１を挟むように対向させる。

図６は、厚さ検出工程におけるウェーハ１１と光学センサ１４との位置関係を模式的に示す図である。なお、図６においては、上板１２ｄが省略されている。図６に示すように、ウェーハ１１を側方から挟むように光学センサ１４の投光機構１４ａ及び受光機構１４ｂを対向させた後には、投光機構１４ａの投光部から受光機構１４ｂの受光部に向けて、光（光線）Ｌを水平方向に放射する。すなわち、ウェーハ１１の面方向と平行な光Ｌが形成される。

この状態で、例えば、図５（Ｂ）に示すように、カセット載置台１０を昇降機構６２で上昇（又は下降）させると、光学センサ１４とウェーハ１１との位置関係は変化し、投光機構１４ａから放射された光Ｌがウェーハ１１で遮られる。すなわち、投光機構１４ａから放射された光Ｌは、カセット載置台１０が移動する所定の区間において、受光機構１４ｂに到達しない。

この区間の距離は、ウェーハ１１の厚さに対応するので、受光機構１４ｂによる光Ｌの検出状況と、カセット載置台１０の移動距離とに基づいて、ウェーハ１１の厚さを検出できる。カセット１２に収容された全てのウェーハ１１の厚さを検出すると、厚さ検出工程は終了する。

厚さ検出工程の後には、検出されたウェーハ１１の厚さに基づいて各種処理を実施できる。例えば、検出されたウェーハ１１の厚さに応じた加工条件をレーザー加工装置２に設定することで、カセット１２に収容された全てのウェーハ１１をレーザー加工ヘッド４０で適切に加工できる。

また、予め設定された加工条件に適合する厚さのウェーハ１１のみを搬送機構によって搬送することで、加工条件に適合しない厚さのウェーハ１１を加工対象から除外できる。なお、厚さ検出工程の後の各種処理は自動化されても良い。

以上のように本実施の形態に係るレーザー加工装置（加工装置）２は、光学センサ１４と、ウェーハ１１を挟んで対向する測定位置に光学センサ１４を位置付ける光学センサ位置付け機構（光学センサ位置付け手段）６０と、光学センサ１４とカセット載置台１０とをウェーハ１１の厚さ方向に相対移動させる昇降機構（移動手段）６２と、を含む厚さ検出機構（厚さ検出手段）を備えている。

これにより、ウェーハ１１を挟んで対向する測定位置に光学センサ１４を位置付け、光学センサ１４とカセット載置台１０とをウェーハ１１の厚さ方向に相対移動させることで、カセット１２に収容されたウェーハ１１の厚さを検出できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、レーザー加工装置２について説明しているが、本発明の加工装置は、例えば、ウェーハ１１を切削する切削ブレード（加工手段）を備えるダイシング装置（切削装置）等でも良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ レーザー加工装置（加工装置）
４ 基台
６ 基部
６ａ 突設部
８ 壁部
８ａ 支持アーム
１０ カセット載置台
１２ カセット
１２ａ カセット本体
１２ｂ カセット蓋
１２ｃ 側板
１２ｄ 上板
１２ｅ 下板
１２ｆ 背板
１２ｇ 搬出入開口部
１２ｈ 棚板
１４ 光学センサ
１４ａ 投光機構
１４ｂ 受光機構
１６ カセット蓋着脱機構（蓋着脱手段）
１８ チャックテーブル
１８ａ 保持面
２０ Ｙ軸移動機構（割り出し送り手段）
２２ Ｙ軸ガイドレール
２４ Ｙ軸移動テーブル
２６ Ｙ軸ボールネジ
２８ Ｙ軸パルスモータ
３０ Ｘ軸移動機構（加工送り手段）
３２ Ｘ軸ガイドレール
３４ Ｘ軸移動テーブル
３６ Ｘ軸ボールネジ
３８ 支持台
４０ レーザー加工ヘッド（加工手段）
４２ 洗浄機構
４４ スピンナテーブル
４６ 噴射ノズル
４８ 移動機構
５０ シリンダケース
５２ ピストンロッド
５４ 移動テーブル
５６ 支持板
５８ 吸引パッド
６０ 光学センサ位置付け機構（光学センサ位置付け手段）
６２ 昇降機構（移動手段）
６４ ボールネジ
６６ パルスモータ
１１ ウェーハ
１３ デバイス
２１ 保護部材
Ｌ 光（光線）

Claims (4)

1. ウェーハ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ウェーハをウェーハの厚さに基づいて加工する加工手段と、を備えた加工装置であって、
   一側面に搬出入開口部を有し、内部に複数のウェーハを収容するカセットを載置するカセット載置台と、
   該カセット載置台に載置された該カセットからウェーハを搬出し、該チャックテーブルに搬送する搬送手段と、
   該カセット載置台に載置された該カセットに収容されたウェーハの厚さを検出する厚さ検出手段と、を備え、
   該厚さ検出手段は、該カセット内部のウェーハの面方向と略平行な光線を形成する一対の光学センサと、一対の該光学センサを、該カセット内部でウェーハを挟んで対向する測定位置と、該カセットから離間した待避位置とに位置付ける光学センサ位置付け手段と、該光学センサと該カセット載置台とをウェーハの厚さ方向に相対移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする加工装置。
2. 前記加工手段は、前記厚さ検出手段で検出された厚さに応じた加工条件でウェーハを加工することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
3. 前記搬送手段は、前記厚さ検出手段で検出された厚さが予め設定された範囲内のウェーハを前記カセットから搬出することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
4. 前記カセットは、前記搬出入開口部を開閉するカセット蓋を備え、
   前記光学センサは、前記カセット載置台に載置された該カセットから該カセット蓋を着脱する蓋着脱手段と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の加工装置。

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