JP2016152295A

JP2016152295A - 加工装置

Info

Publication number: JP2016152295A
Application number: JP2015028508A
Authority: JP
Inventors: 一貴寺田; Kazutaka Terada; 千紘平沼; Chihiro Hiranuma
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2016-08-22

Abstract

【課題】装置メーカーに検出センサの調整を依頼することなく、被加工物の外周縁を検出するセンサの感度調整を行うことを可能とし、正確に被加工物の中心位置を検出することができ加工装置を提供することである。【解決手段】加工装置は、第１の搬送手段に保持された被加工物の外周縁の位置を検出する外周縁検出手段を備えている。外周縁検出手段は、仮置きテーブル近傍の所定位置に配設され、Ｙ軸方向に沿った所定長さの測定光を出射する発光部と、発光部に対向して配設され測定光を受光する受光部と、発光部と受光部との間に被加工物の外周部が挿入可能な挿入部とを含む。制御手段は、第１の搬送手段を作動させ、カセットから搬出した被加工物の外周部を外周縁検出手段の挿入部に断続的に挿入し、被加工物が測定光を徐々に遮っていく際の被加工物のＹ軸方向の移動量と移動量毎の電気信号の値とを記憶部に記憶し、記憶部に記憶された移動量と移動量毎の電気信号の値とから一次関数を算出する。【選択図】図６

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の板状の被加工物を加工する切削装置、研削装置、レーザー加工装置等の加工装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体からなる円盤状のウエーハの表面にＩＣやＬＳＩ等の多数の電子回路を形成し、次いでウエーハの裏面を研削して所定の厚さに加工してから、電子回路が形成されたデバイス領域を分割予定ラインに沿って切断するダイシングを行い、１枚のウエーハから多数のデバイスチップを得ている。得られたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

ウエーハをダイシングする装置として、高速回転する切削ブレードをウエーハに切り込ませて切断する切削装置が知られている（例えば、特開２００２−３５９２１１号公報参照）。この切削装置は、多数のウエーハを収容したカセットが載置されるカセット載置領域と、カセットから搬出されたウエーハが一時的に載置される仮置きテーブルが配設された仮置き領域と、仮置き領域から搬送されたウエーハがチャックテーブルに載置される載置領域と、チャックテーブルに保持されたウエーハが切削手段によって切削される切削領域と、切削後のウエーハが洗浄される洗浄領域とから概ね構成される。各領域間のウエーハの移動には、ウエーハを吸着して保持する吸着パッドを備えた搬送手段が用いられている。

このような切削装置では、ウエーハを切断して個々のデバイスチップを得る切断加工の他に、円弧状に面取りされた外周縁を有するウエーハを研削装置によって薄化した際に、面取り部が鋭利なナイフエッジ形状となることを防ぐために円弧状の面取り部を除去するエッジトリミングや、ウエーハを完全に切断しないで切削溝を形成するハーフカット等も実施される。

ウエーハを完全切断するダイシング、ウエーハの円弧状の面取り部を除去するエッジトリミング、切削溝を形成するハーフカット加工においても、ウエーハをチャックテーブルの所定の位置に載置する必要があり、その際にはウエーハの中心位置を検出してチャックテーブルの中心とウエーハの中心とを一致させてウエーハがチャックテーブル上に載置される。

また、ウエーハを研削する研削装置においても、チャックテーブルに保持したウエーハを回転させながら所定の厚さに研削したり、デバイス領域に対応するウエーハの裏面を研削して外周部分に環状の補強部を形成する研削加工等を行うため、チャックテーブルの中心にウエーハの中心を一致させて載置することが必要となる（例えば、特許第４７５８２２２号公報参照）。

チャックテーブルにウエーハを載置する際に、チャックテーブルの中心とウエーハの中心とを一致させるために、仮置きテーブルにおいてウエーハの中心位置を検出することが従来から行われている。

中心位置の検出では、ウエーハを撮像手段によって撮像して得られた撮像画像から中心位置を求めたり、光学式の検出センサによってウエーハの外周縁の座標を複数算出し、外周縁の複数の座標から中心位置を算出する方法等が取られている。

特開２００２−３５９２１１号公報特許第４７５８２２２号公報

撮像手段によるウエーハの撮像にはある程度のスペースが必要となるため、スペースに余裕のない装置の場合には、光学式の検出センサを用いた中心検出が採用されている。この際に使用される光学式の検出センサは、使用を続けると発光面や受光面の汚れ等により経時的に感度が変化し、ウエーハの外周縁の位置を正確に検出できなくなる場合がある。

このような場合には、ウエーハの外周縁の位置に基づいて算出したウエーハの中心位置が不正確となり、加工を行う際にチャックテーブルの中心にウエーハの中心を一致させて載置することができないという問題が発生していた。

この問題を回避するためには、定期的に検出センサの感度調整を行う必要があるが、感度調整のためには装置メーカーから保守要員を派遣して貰って調整する必要があり、その費用がコストアップの一因となっていた。

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、装置メーカーに検出センサの調整を依頼することなく、被加工物の外周縁を検出するセンサの感度調整を行うことを可能とし、正確に被加工物の中心位置を検出することができる加工装置を提供することである。

本発明によると、被加工物に所定の加工を施す加工装置であって、被加工物を保持する保持面を有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加工する加工手段と、被加工物を複数収容するカセットと、該カセットが載置されるカセット載置台と、カセットに収容された被加工物を搬出する第１の方向に移動可能な第１の搬送手段と、被加工物よりも小さい直径を有し被加工物を保持する仮置きテーブルと、該仮置きテーブルを回転させる回転手段と、被加工物を該第１の搬送手段から受け取り該チャックテーブルへ搬送する該第１の方向及び該第１の方向に直交する上下方向に移動可能な第２の搬送手段と、該第１の搬送手段と該第２の搬送手段とを制御する制御手段と、該第１の搬送手段に保持された被加工物の外周縁の位置を検出する外周縁検出手段と、を備え、該外周縁検出手段は、該仮置きテーブル近傍の所定位置に配設され、該第１の方向に沿った所定長さの測定光を発光する発光部と、該発光部に対向して配設され該測定光を受光する受光部と、該発光部と該受光部との間に被加工物の外周部が挿入可能な挿入部とを含み、該受光部は受光した受光量を電気信号に変換して該制御手段に送る変換部を有し、該制御手段は、該第１の搬送手段を作動させ、該カセットから搬出した被加工物の外周部を該外周縁検出手段の該挿入部に断続的に挿入し、被加工物が該測定光を徐々に遮っていく際の被加工物の該第１の方向の移動量と該移動量毎の該電気信号の値とを記憶部に記憶し、該記憶部に記憶された該移動量と該移動量毎の該電気信号の値とから関数を算出する関数算出部を含み、該外周縁検出手段は、該関数と該受光部が受光した受光量に基づいて、該仮置きテーブル上に載置された被加工物の外周縁の該第１の方向の位置を検出することを特徴とする加工装置が提供される。

好ましくは、該関数は経時的に更新される。好ましくは、該関数算出部は、該記憶部に記憶された移動量と該移動量毎の電気信号の値とから最小二乗法を用いて関数を求める。

本発明の加工装置は、仮置きテーブル近傍の所定位置に配設され、仮置きテーブルの中心を通る第１の方向の直線に沿った所定の長さを有する測定光を出射する発光部と、該測定光を受光する受光部と、発光部と受光部との間に被加工物の外周部が挿入可能な挿入部と、を含む外周縁検出手段を備え、制御手段は第１の搬送手段を作動させて、カセットから搬出した被加工物の外周部を挿入部に断続的に挿入し、被加工物が測定光を徐々に遮っていく際の被加工物の移動量と移動量毎の電気信号との値を記憶部に記憶し、制御手段に含まれる関数算出部が記憶部に記憶された移動量と移動量毎の電気信号の値とから関数を算出しておく。

従って、被加工物の加工に際しては、第１の搬送手段でカセットから搬出した被加工物を仮置きテーブル上に載置し、外周縁検出手段は、該関数と受光部が受光した受光量に基づいて、仮置きテーブルの中心を通る第１の方向の被加工物の外周縁の位置を検出することができる。

本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。カセット及びカセット載置台内に収容された外周縁検出手段の縦断面図である。第１の搬送手段でカセットからウエーハを搬出する様子を示す斜視図である。第１の搬送手段でカセットからウエーハを搬出する様子を示す縦断面図である。第１の搬送手段でカセット載置台内に収容された外周縁検出手段の挿入部にウエーハを挿入する様子を示す縦断面図である。第１の搬送手段に保持されたウエーハの外周部が測定光を徐々に遮っていく様子を示す模式的側面図である。ウエーハの移動量と受光量との関係に基づいて算出される一次関数を示す図である。仮置きテーブルに保持されたウエーハと外周縁検出手段との関係を示す側面図である。

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、本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。切削装置２はウエーハをダイシングする切削装置ではなく、ハーフカット用又はエッジトリミング用の切削装置である。４は切削装置２のベースであり、ベース４に隣接してカセット載置台６が上下動可能に配設されている。

図２に最も良く示されるように、カセット載置台６は開口７を有する箱形状に形成されており、支持部１４と一体的に形成された係合部１４ａ内に内蔵されたナットがボールねじ８に螺合している。ボールねじ８とボールねじ８の一端に連結されたパルスモータ１０とでカセット載置台移動機構１２を構成する。

カセット載置台６上には複数の載置棚１７を有するカセット１６が載置されている。特に図示しないがカセット１６内には複数のウエーハ１１が載置棚１７で両側を支持されて収容されている。

カセット載置台６は、底壁６ａと、上壁６ｂと、後壁６ｃと、前側の開口７を有しており、カセット載置台６の底壁６ａ上には回転可能な仮置きテーブル２０が取り付けられている。カセット載置台６の後壁６ｃ側の底壁６ａには、支持部２１を介して外周縁検出ユニット（外周縁検出手段）１８が配設されている。

外周縁検出ユニット１８は、概略コの字形状の取り付け部材２２と、取り付け部材２２の上部下面に取り付けられた発光部２４と、取り付け部材２２の下部の上面に発光部２４に対向するように取り付けられた受光部２６とを含んでいる。発光部２４と受光部２６との間には、ウエーハ１１の外周部が挿入可能な挿入部２３が画成されている。

外周縁検出ユニット１８は、仮置きテープ２０の中心を通るＹ軸方向（第１の方向）の延長線上に配設されている。発光部２４は図示しない光ファイバーに接続され、光ファイバーの他端はＬＥＤに接続されている。

発光部２４では、光ファイバーから出射された光を横に長い長方形のスリットを通し、このスリットの透過光をコリメートレンズを通して平行光に変換し、発光部２４からはＹ軸方向の長さが約１１ｍｍの測定光を出射している。受光部２６は、発光部２４のＹ軸方向の長さに対応するラインセンサから構成され、ラインセンサの出力は図６に示す変換部７０を介して制御手段６８に入力される。

再び図１を参照すると、２８は第１の搬送ユニット（第１の搬送手段）であり、表面に複数の吸引孔３２を有するハンド３０と、ハンド３０を支持するＬ形状の支持部材３４と、支持部材３４の下端部に連結されたＹ軸移動ブロック３６を含んでいる。

Ｙ軸移動ブロック３６内にはナットが内蔵されており、このナットがＹ軸方向に伸長するようにベース４に回転可能に取り付けられたボールねじ３８に螺合している。ボールねじ３８と、ボールねじ３８の一端に連結されたパルスモータ４０とで第１の搬送ユニット２８の移動機構４２を構成する。パルスモータ４０を駆動するとボールねじ３８が回転し、第１の搬送ユニット２８がＹ軸方向に移動される。

ベース４上には第１の門型フレーム４４が立設されている。この第１の門型フレーム４４の前面にはＹ軸方向に伸長する２本のガイドレール４６，４８が配設されている。５０は第２の搬送ユニット（第２の搬送手段）であり、ガイドレール４６に案内されてＹ軸方向に移動するとともに、上下方向（Ｚ軸方向）にも移動可能なように配設されている。

５２は第３の搬送ユニット（第３の搬送手段）であり、ガイドレール４８に案内されてＹ軸方向に移動可能に配設されるとともに、上下方向（Ｚ軸方向）にも移動可能に配設されている。

ベース４の概略中央部には被加工物１３を吸引保持するチャックテーブル５４が回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に配設されている。第１の門型フレーム４４の背面側には第２の門型フレーム５６がベース４上に立設されている。第２の門型フレーム５６には第１Ｙ軸移動ブロック５８ａと第２Ｙ軸移動ブロック５８ｂがそれぞれ独立してＹ軸方向に移動可能なように配設されている。

第１Ｙ軸移動ブロック５８ａには、第１Ｚ軸移動ブロック６０ａが第１Ｚ軸移動機構６２ａによりＺ軸方向に移動可能なように取り付けられており、第２Ｙ軸移動ブロック５８ｂには、第２Ｚ軸移動ブロック６０ｂが第２Ｚ軸移動機構６２ｂによりＺ軸方向に移動可能なように取り付けられている。

第１Ｚ軸移動ブロック６０ａには先端に切削ブレードを有する第１切削ユニット６４ａが配設されており、第２Ｚ軸６０ｂには先端に切削ブレードを有する第２切削ユニット６４ｂが配設されている。

６６はスピンナ洗浄ユニットであり、第１切削ユニット６４ａ及び／又は第２切削ユニット６４ｂで切削加工の完了した被加工物は第３の搬送ユニット５２によりスピンナ洗浄ユニット６６まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット６６でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図３を参照すると、第１の搬送ユニット２８のハンド３０でカセット１６内のウエーハ１１を搬出しようとしている状態の斜視図が示されている。図４は、第１の搬送ユニット２８のハンド３０でカセット１６内のウエーハ１１を吸引保持して矢印Ｙ１方向に搬出しようとしている状態の縦断面図である。

ハンド３０の高さは不変であるが、カセット載置台移動機構１２のパルスモータ１０を駆動することにより、カセット載置台６を上下方向に移動して、複数の載置棚１７に載置されているウエーハ１１を搬出することができる。

第１の搬送ユニット２８のハンド３０でウエーハ１１を吸引保持してカセット１６内から搬出した後、図５に示すように、カセット載置台移動機構１２のパルスモータ１０を駆動して、カセット載置台６を上昇位置に移動する。

次いで、第１の搬送ユニット２８のハンド３０を矢印Ｙ２方向に移動して、カセット載置台６の開口７を介してハンド３０に保持されたウエーハ１１をカセット載置台６内に挿入する。

この上昇位置では、第１の搬送ユニット２８のハンド３０は仮置きテーブル２０と上下方向に離間しているため、ハンド３０の挿入が仮置きテーブル２０により妨げられることはない。

次に、図６を参照して本発明実施形態に係る外周縁検出ユニット１８の作用について説明する。図６（Ａ）に示す状態は、図５に示した状態と同様であり、第１の搬送ユニット２８のハンド３０に保持されたウエーハ１１がカセット載置台６内に挿入された状態である。

外周縁検出ユニット１８の受光部２６は、受光した受光量を電圧等の電気信号に変換する変換部７０を介して制御手段６８に接続されている。受光部２６に変換部７０が組み込まれている構成であってもよい。

図６（Ｂ）に示すように、第１の搬送ユニット２８のハンド３０を矢印Ｙ２方向に移動して、ハンド３０に保持されたウエーハ１１の外周部が発光部２４から出射された測定光２５を遮ると、受光部２６で受光する受光量が減少する。

図６（Ｃ）に示すように、第１の搬送ユニット２８のハンド３０を矢印Ｙ２方向に更に移動して、ウエーハ１１の外周部を挿入部２３に断続的に挿入し、ウエーハ１１が測定光２５を徐々に遮っていく際のウエーハ１１の移動量と移動量毎の変換部７０が出力する電気信号との値を図７に示すようにプロットし、この関係を制御手段６８の記憶部に記憶する。

制御手段６８は関数算出部を有しており、この関数算出部で記憶部に記憶されたウエーハ１１の移動量と移動量毎の変換部７０が出力する電気信号の値とから最小二乗法を用いて、図７に示すような、関数７２を算出する。

ウエーハ１１が矢印Ｙ２方向に移動されて測定光２５を断続的に遮ると、受光部２６が受光する受光量はリニアに減少する。従って、関数算出部で算出した関数７２は一般的に一次関数となる。

ウエーハ１１の移動量と移動量毎の変換部７０が出力する電気信号の値に基づいて、関数７２を算出することを、ここではキャリブレーションを実施すると称することにする。

キャリブレーションを実施後、カセット１６内に収容されているウエーハ１１に加工を施す場合には、第１の搬送ユニット２８のハンド３０でカセット１６中のウエーハ１１を吸引保持して搬出し、図８に示すように、仮置きテーブル２０上にウエーハ１１を載置して、仮置きテーブル２０でウエーハ１１を吸引保持する。

この状態で、ウエーハ１１の外周部が外周縁検出ユニット１８の挿入部２３中に部分的に挿入されて、発光部２４から出射された測定光２５をウエーハ１１が部分的に遮るように、仮置きテーブル２０と外周縁検出ユニット１８との距離が設定されている。

従って、受光部２６が受光した受光量と関数７２とに基づいて、ウエーハ１１のＹ軸方向の移動量、即ちＹ軸方向の位置を求めることができる。次いで、仮置きテーブル２０を１８０°回転して、１８０°反対側のウエーハ１１のＹ軸方向の位置を求める。これにより、仮置きテーブル２０に保持されたウエーハ１１の仮置きテーブル２０の中心に対するＹ軸方向の偏心量を求めることができる。

次いで、仮置きテーブル２０を９０°回転して、ウエーハ１１の外周縁のＹ軸方向の位置を求め、更に、仮置きテーブル２０を１８０°回転して反対側のウエーハ１１の外周縁のＹ軸方向の位置を求める。次いで、仮置きテーブル２０を９０°回転して元の状態に戻すと、ウエーハ１１の仮置きテーブル２０の中心に対するＸ軸方向の偏心量を求めることができる。

従って、第１の搬送ユニット２８のハンド３０に保持されているウエーハ１１を第２の搬送ユニット５０で保持する際に、Ｙ軸方向の偏心量を補正するように、第２の搬送ユニット５０をＹ軸方向に移動してウエーハ１１を吸引保持し、更に、チャックテーブル５４上にウエーハ１１を載置する際に、ウエーハ１１のＸ軸方向の偏心量を補正するように、チャックテーブル５４をＸ軸方向に移動して、ウエーハ１１をチャックテーブル５４上に載置すると、ウエーハ１１の中心をチャックテーブル５４の回転中心に合致させて載置することができる。

切削装置２によるウエーハ１１の切削加工をある程度長時間続行すると、発光部２４及び／又は受光部２６の汚れ等に起因して、受光部２６の感度が変化することがある。このような場合には、上述したキャリブレーションを再度実施するのが好ましい。即ち、キャリブレーションを再度実施して、関数７２を経時的に更新するのが好ましい。汚れがひどい場合には、発光部２４及び／又は受光部２６を清掃するのが好ましい。

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、本発明の外周縁検出ユニット１８は研削装置、レーザー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。

２切削装置
６カセット載置台
１１半導体ウエーハ（ウエーハ）
１２カセット載置台移動機構
１６カセット
１８外周縁検出ユニット（外周縁検出手段）
２０仮置きテーブル
２３挿入部
２４発光部
２５測定光
２６受光部
２８第１の搬送ユニット（第１の搬送手段）
３０ハンド
５０第２の搬送ユニット（第２の搬送手段）
６４ａ第１切削ユニット
６４ｂ第２切削ユニット
６８制御手段
７０変換部

Claims

被加工物に所定の加工を施す加工装置であって、
被加工物を保持する保持面を有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加工する加工手段と、
被加工物を複数収容するカセットと、
該カセットが載置されるカセット載置台と、
カセットに収容された被加工物を搬出する第１の方向に移動可能な第１の搬送手段と、
被加工物よりも小さい直径を有し被加工物を保持する仮置きテーブルと、
該仮置きテーブルを回転させる回転手段と、
被加工物を該第１の搬送手段から受け取り該チャックテーブルへ搬送する該第１の方向及び該第１の方向に直交する上下方向に移動可能な第２の搬送手段と、
該第１の搬送手段と該第２の搬送手段とを制御する制御手段と、
該第１の搬送手段に保持された被加工物の外周縁の位置を検出する外周縁検出手段と、を備え、
該外周縁検出手段は、該仮置きテーブル近傍の所定位置に配設され、該第１の方向に沿った所定長さの測定光を出射する発光部と、該発光部に対向して配設され該測定光を受光する受光部と、該発光部と該受光部との間に被加工物の外周部が挿入可能な挿入部とを含み、該受光部は受光した受光量を電気信号に変換して該制御手段に送る変換部を有し、
該制御手段は、該第１の搬送手段を作動させ、該カセットから搬出した被加工物の外周部を該外周縁検出手段の該挿入部に断続的に挿入し、被加工物が該測定光を徐々に遮っていく際の被加工物の該第１の方向の移動量と該移動量毎の該電気信号の値とを記憶部に記憶し、該記憶部に記憶された該移動量と該移動量毎の該電気信号の値とから関数を算出する関数算出部を含み、
該外周縁検出手段は、該関数と該受光部が受光した受光量に基づいて、該仮置きテーブル上に載置された被加工物の外周縁の該第１の方向の位置を検出することを特徴とする加工装置。
該関数は経時的に更新されることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
該関数算出部は、該記憶部に記憶された該移動量と該移動量毎の該電気信号の値とから最小二乗法を用いて該関数を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の加工装置。