JP2016157870A

JP2016157870A - 加工装置

Info

Publication number: JP2016157870A
Application number: JP2015035688A
Authority: JP
Inventors: 勝彦赤瀬; Katsuhiko Akase; 健太郎寺師; Kentaro Terashi
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-09-01
Also published as: TW201642335A; KR20160103921A; CN105914174A

Abstract

【課題】アライメントの装置構成を簡略化した加工装置を提供する。
【解決手段】１つの光学系７１及び撮像手段７２を用いて撮像した画像を処理して低倍率画像Ｐ１及び高倍率画像Ｐ２を取得するものである。これにより、低倍率画像Ｐ１及び高倍率画像Ｐ２を取得する際に、高倍率用と低倍率用に光学系７１及び撮像手段７２を２つずつ配設する必要がないので、光学系７１及び撮像手段７２のコストを削減できると共に、光学系７１及び撮像手段７２のメンテナンス工数を減らすことができる。さらに、低倍率画像Ｐ１及び高倍率画像Ｐ２を取得する際に、光学系７１を位置付ける軸動作を１回で済ませることができ、軸動作を低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、加工装置に関し、特にアライメント手段に関する。

半導体ウェーハや光学デバイスが形成されたウェーハ、電子部品が形成されたパッケージ基板やセラミックス基板、ガラス基板など、各種板状の被加工物を分割する等の目的で切削装置やレーザー加工装置などの加工装置が用いられている。加工装置は、チャックテーブルに保持した被加工物の表面や裏面に形成されたキーパターンを撮像手段で撮像し、キーパターンを手がかりに加工すべき領域（分割予定ライン）を割り出す。キーパターンを撮像する撮像手段は、従来、低倍率のマクロ顕微鏡と高倍率のミクロ顕微鏡とを備えており、マクロ顕微鏡でキーパターンを検出し、ミクロ顕微鏡でキーパターンの位置を高精度に割り出していた（特許文献１）。また、１つの光学系（顕微鏡）に２つの撮像手段の光軸を合流させるアライメント装置も考案されている（特許文献２）。

特開２００５−８５９７３号公報特開２００５−１６６９９１号公報

しかしながら、２つの顕微鏡を搭載するためのコストがかかる他、それぞれの顕微鏡の初期設定（フォーカス位置を合わせる等の設定）やメンテナンスをする必要がある。また、所望の倍率の画像を得るためには、顕微鏡を撮像位置に位置付けるために軸を動かす必要があり、位置付けに時間がかかっていた。また、１つの光学系に２つの撮像装置の光軸を合流させるようなアライメント装置を用いても、撮像装置が２つであることに変わりはなかった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アライメントの装置構成を簡略化した加工装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加工装置は、被加工物を保持面で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被加工物を撮像して加工すべき領域を検出するアライメント手段と、を備える加工装置であって、該アライメント手段は、光学像を取得する光学系と、該光学系が取得した光学像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した画像を処理し、低倍率画像と高倍率画像を取得する画像処理手段と、処理後の画像を表示する表示手段と、を備え、該画像処理手段は、該低倍率画像から所定の領域を拡大処理し、該高倍率画像を取得することを特徴とする。

また、上記加工装置において、該画像処理手段は、撮像した画像データを圧縮処理して該低倍率画像とし、該画像データの圧縮処理をしない又は該低倍率画像より低い圧縮率の圧縮処理により該高倍率画像を取得することが好ましい。

本発明の加工装置は、光学系及び撮像手段をそれぞれ１つずつ用いて撮像した画像を処理して低倍率画像及び高倍率画像を取得することで、光学系及び撮像手段のコストを削減できると共に光学系及び撮像手段のメンテナンス工数を減らすことができ、さらに光学系を位置付ける軸動作を低減することができる。

図１は、実施形態１に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係るウェーハの撮像領域を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るアライメント手段の構成例を示すブロック図である。図４は、実施形態１に係るアライメント手段の動作例を示すフローチャートである。図５は、実施形態２に係るアライメント手段の構成例を示すブロック図である。図６は、実施形態２に係るアライメント手段の動作例を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
実施形態１に係る加工装置の構成例について説明する。図１は、実施形態１に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係るウェーハの撮像領域を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るアライメント手段の構成例を示すブロック図である。

加工装置１Ａは、ウェーハＷを切削するものである。加工装置１Ａは、チャックテーブル１０と、加工手段２０と、門型フレーム３０と、加工送り手段４０と、割り出し送り手段５０と、切り込み送り手段６０と、アライメント手段７０Ａと、制御手段８０とを備えている。

ウェーハＷは、半導体デバイスや光デバイスが形成された半導体ウェーハや光デバイスウェーハ、無機材料基板、延性樹脂材料基板、セラミックス基板やガラス基板等、各種被加工物である。ウェーハＷは、図２に示すように、円板状に形成され、その表面ＷＳに格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスＤが格子状に形成されている。ウェーハＷは、粘着テープＴを介して環状フレームＦに支持されている。例えば、環状フレームＦには、Ｘ，Ｙ軸方向に切欠き部Ｆａが形成されており、格子状に形成されたデイバスＤの配列方向が切欠き部Ｆａと平行になるようにウェーハＷが環状フレームＦに支持されている。

ここで、Ｘ軸方向は、チャックテーブル１０に保持されたウェーハＷを加工送りする方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向に同一水平面上で直交し、チャックテーブル１０に保持されたウェーハＷに対して、割り出し送り手段５０を割り出し送りする方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向、本実施形態では鉛直方向である。

チャックテーブル１０は、装置本体２の上面にＸ軸方向に設けられた開口部２ａに沿って移動可能に配設されている。チャックテーブル１０は、保持面１１と、複数の保持部１２とを備えている。チャックテーブル１０は、円板状に形成され、図示しない回転手段により保持面１１の中心に直交する回転軸で回転される。保持面１１は、チャックテーブル１０の鉛直方向の上端面であり、水平面に対して平坦に形成されている。保持面１１は、例えばポーラスセラミック等で構成されており、図示しない真空吸引源の負圧により、ウェーハＷを吸引保持する。複数の保持部１２は、保持面１１の周囲に４箇所配設され、環状フレームＦの切欠き部Ｆａを挟持して固定する。

加工手段２０は、チャックテーブル１０に保持されたウェーハＷを加工するものである。加工手段２０は、装置本体２の上面に設けられた開口部２ａをＹ軸方向に跨ぐように装置本体２に立設された門型フレーム３０に、割り出し送り手段５０及び切り込み送り手段６０を介して固定されている。加工手段２０は、切削ブレード２１と、スピンドル２２と、ハウジング２３とを備えている。切削ブレード２１は、極薄の円板状かつ環状に形成された切削砥石である。スピンドル２２は、その先端に切削ブレード２１を着脱可能に装着する。ハウジング２３は、図示しないモータ等の駆動源を有しており、Ｙ軸方向の回転軸周りに回転自在にスピンドル２２を支持する。スピンドル２２を高速回転させて切削ブレード２１によりウェーハＷを切削する。

加工送り手段４０は、チャックテーブル１０と加工手段２０とをＸ軸方向に相対移動させるものである。例えば、加工送り手段４０は、Ｘ軸方向に延在される図示しないボールネジやパルスモータ等の駆動源を有しており、チャックテーブル１０を支持する図示しないＸ軸移動基台をＸ軸方向に移動させる。なお、開口部２ａには、Ｘ軸移動基台を覆うカバー部材４１と、カバー部材４１の前後にＸ軸方向に延在する蛇腹部材４２とが配設されている。

割り出し送り手段５０は、チャックテーブル１０と切削手段２０とをＹ軸方向に相対移動させるものである。例えば、割り出し送り手段５０は、Ｙ軸方向に延在された一対のガイドレール５１と、ガイドレール５１と平行に配設されたボールネジ５２と、ボールネジ５２に螺合された図示しないナットに固定され、ガイドレール５１にスライド自在に配設されたＹ軸移動基台５３と、ボールネジ５２を回転させる図示しないパルスモータとを備えている。割り出し送り手段５０は、パルスモータによりボールネジ５２を回転させることにより、切り込み送り手段６０を支持するＹ軸移動基台５３をＹ軸方向に移動させる。

切り込み送り手段６０は、チャックテーブル１０の保持面１１と直交するＺ軸方向に切削手段２０を移動させるものである。例えば、切り込み送り手段６０は、Ｚ軸方向に延在され、Ｙ軸移動基台５３に固定された一対のガイドレール６１と、ガイドレール６１と平行に配設されたボールネジ６２と、ボールネジ６２に螺合された図示しないナットに固定され、ガイドレール６１にスライド自在に配設されたＺ軸移動基台６３と、ボールネジ６２を回転させるパルスモータ６４とを備えている。切り込み送り手段６０は、パルスモータ６４によりボールネジ６２を回転させることにより、切削手段２０を支持するＺ軸移動基台６３をＺ軸方向に移動させる。

アライメント手段７０Ａは、図３に示すように、チャックテーブル１０に保持されたウェーハＷを撮像し、加工すべき領域、すなわち、分割予定ラインＬを検出するものである。デバイスＤには、分割予定ラインＬを検出するためのキーパターンＫＰが形成されている。キーパターンＫＰは、例えば十字形状を成しており、デバイスＤの所定位置に１個設定されている。アライメント手段７０Ａは、光学系７１と、撮像手段７２と、画像処理手段７３と、表示手段７４とを備えている。

光学系７１は、チャックテーブル１０に保持されたウェーハＷの表面ＷＳの光学像を取得するものである。光学系７１は、撮像手段７２と一体に構成され、割り出し送り手段５０及び切り込み送り手段６０を介して門型フレーム３０に固定されている。光学系７１は、ウェーハＷに対して所定位置に設定され、入射された光を結像して撮像手段７２に光学像を形成する。例えば、光学像の倍率は、１倍程度である。

撮像手段７２は、光学系７１が取得したウェーハＷの光学像を撮像するものであり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを用いたカメラ等である。撮像手段７２は、光学像を光電変換して画像データを画像処理手段７３に出力する。

画像処理手段７３は、撮像手段７２から画像データが入力されて画像処理をするものである。画像処理手段７３は、入力された画像データに基づいて、低倍率画像Ｐ１から所定の領域を拡大処理して高倍率画像Ｐ２を取得する。画像処理手段７３は、図示しない画像処理エンジンと、低倍率画像取得手段７３１と、高倍率画像取得手段７３２と、記憶手段７３３とを備えている。画像処理エンジンは、撮像手段７２から出力された画像データに対して、明るさ調整やコントラスト調整等の画像処理を行う。

低倍率画像取得手段７３１は、低倍率画像Ｐ１を取得するものである。低倍率画像取得手段７３１は、画像処理エンジンから出力された画像データ（低倍率画像データ）を取得する。低倍率画像データは、例えば、倍率の変更を伴わない画像データである。

高倍率画像取得手段７３２は、拡大手段７３２ａを備え、高倍率画像Ｐ２を取得するものである。拡大手段７３２ａは、低倍率画像取得手段７３１から出力された低倍率画像データにおける所定領域の解像度を高くする。例えば、拡大手段７３２ａは、低倍率画像データにおいてキーパターンＫＰが含まれる狭小領域Ｇを取得し、狭小領域Ｇに対してサブピクセル処理を行う。例えば、拡大手段７３２ａは、１画素を１／１０に分解して０．１画素単位の高解像度の画像データ（高倍率画像データ）を取得する。

記憶手段７３３は、低倍率画像データ及び高倍率画像データを記憶するものである。また、記憶手段７３３は、パターンマッチング用のキーパターンの画像データ等を記憶している。

表示手段７４は、例えばタッチパネルであり、装置本体２の所定位置に配設されている。表示手段７４は、画像処理手段７３により処理された画像を表示したり、オペレータが加工条件等を入力したりするものである。例えば、表示手段７４は、その表示画面Ｖに表示領域Ｖ１，Ｖ２を有している。表示領域Ｖ１は、低倍率画像Ｐ１を表示する領域であり、表示画面Ｖの左半分程度を占めている。表示領域Ｖ２は、高倍率画像Ｐ２を表示する領域であり、表示画面Ｖの右半分程度を占めている。

制御手段８０は、加工装置１Ａの各構成要素を制御するものである。例えば、制御手段８０は、加工送り手段４０、割り出し送り手段５０及び切り込み送り手段６０のパルスモータを駆動する図示しない駆動回路に接続され、駆動回路を制御してチャックテーブル１０のＸ軸方向の位置や、加工手段２０のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を決定する。制御手段８０は、上述した画像処理手段７３を含んで構成されている。

次に、アライメント手段７０Ａの動作例について説明する。図４は、実施形態１に係るアライメント手段の動作例を示すフローチャートである。この例では、チャックテーブル１０の保持部１２により環状フレームＦの切欠き部Ｆａが保持され、ウェーハＷは、デイバスＤの配列方向がＸ，Ｙ軸方向に設定されていることを前提として説明する。

先ず、ウェーハＷの所定領域を撮像する（ステップＳ１）。例えば、制御手段８０は、加工送り手段４０、割り出し送り手段５０及び切り込み送り手段６０を制御し、光学系７１をウェーハＷの撮像領域Ｅ１，Ｅ２上の所定位置に設定する。ここで、撮像領域Ｅ１と撮像領域Ｅ２は、Ｘ軸方向における同一直線上に位置している。撮像手段７２は、光学系７１により結像された光学像を光電変換して撮像領域Ｅ１，Ｅ２の画像データを画像処理エンジンに出力する。

次に、低倍率画像Ｐ１を取得する（ステップＳ２）。例えば、画像処理エンジンは、撮像領域Ｅ１，Ｅ２の画像データに対して明るさ調整やコントラスト調整等の画像処理を行って低倍率画像取得手段７３１に画像データを出力する。低倍率画像取得手段７３１は、画像処理エンジンから出力された画像データを低倍率画像データとして取得する。低倍率画像取得手段７３１は、低倍率画像データを高倍率画像取得手段７３２に出力すると共に記憶手段７３３に記憶する。

次に、高倍率画像Ｐ２を取得する（ステップＳ３）。例えば、高倍率画像取得手段７３２は、撮像領域Ｅ１，Ｅ２の低倍率画像データが入力され、撮像領域Ｅ１，Ｅ２においてキーパターンＫＰが含まれる狭小領域Ｇの低倍率画像データを取得する。例えば、高倍率画像取得手段７３２は、記憶手段７３３を参照し、パターンマッチング用のキーパターンの画像データに基づいて、撮像領域Ｅ１，Ｅ２の低倍率画像データに含まれるキーパターンＫＰをパターンマッチングにより検出し、検出されたキーパターンＫＰから所定の範囲を狭小領域Ｇとする。例えば、高倍率画像取得手段７３２は、キーパターンＫＰの中心位置ＫＰｃからＸ軸方向及びＹ軸方向に所定の長さで規定される矩形の範囲を狭小領域Ｇとする。高倍率画像取得手段７３２は、拡大手段７３２ａにより、低倍率画像データの狭小領域Ｇに対してサブピクセル処理を行って高解像度の画像データ（高倍率画像データ）を取得して記憶手段７３３に記憶する。

次に、ウェーハＷの角度調整を行う（ステップＳ４）。例えば、制御手段８０は、記憶手段７３３を参照し、撮像領域Ｅ１，Ｅ２の狭小領域Ｇにおける高倍率画像データを取得する。そして、制御手段８０は、撮像領域Ｅ１のキーパターンＫＰのＹ座標と、撮像領域Ｅ２のキーパターンＫＰのＹ座標とが一致するように、チャックテーブル１０を回転させて角度調整を行う。例えば、制御手段８０は、撮像領域Ｅ１，Ｅ２のキーパターンＫＰにおける所定の角部のＹ座標同士が一致するように、チャックテーブル１０を回転させて角度調整を行う。また、制御手段８０は、記憶手段７３３を参照し、撮像領域Ｅ１，Ｅ２の低倍率画像データを取得し、表示領域Ｖ１に撮像領域Ｅ１又はＥ２の低倍率画像Ｐ１を表示させ、低倍率画像Ｐ１のキーパターンＫＰが含まれる狭小領域Ｇを拡大して高倍率画像Ｐ２を表示領域Ｖ２に表示させる。

次に、ウェーハＷの分割予定ラインＬを検出する（ステップＳ５）。例えば、制御手段８０は、高倍率画像データのキーパターンＫＰに基づいて分割予定ラインＬを検出する。例えば、キーパターンＫＰと分割予定ラインＬの中心線との距離は、予めオペレータにより設定されている。制御手段８０は、オペレータにより設定された距離だけキーパターンＫＰからＹ軸方向に離間した位置を分割予定ラインＬと決定する。

以上のように、実施形態１に係る加工装置１Ａによれば、光学系７１及び撮像手段７２をそれぞれ１つずつ用いて撮像した画像を処理し、低倍率画像Ｐ１及び高倍率画像Ｐ２を取得するものである。これにより、低倍率画像Ｐ１及び高倍率画像Ｐ２を取得する際に、高倍率用と低倍率用に光学系７１及び撮像手段７２をそれぞれ２つずつ配設する必要がないので、光学系７１及び撮像手段７２のコストを削減できると共に、光学系７１及び撮像手段７２のメンテナンス工数を減らすことができる。さらに、低倍率画像Ｐ１及び高倍率画像Ｐ２を取得する際に、光学系７１を位置付ける軸動作を１回で済ませることができ、軸動作を低減することができる。

〔実施形態２〕
次に、実施形態２に係る加工装置について説明する。図５は、実施形態２に係るアライメント手段の構成例を示すブロック図である。図５に示すアライメント手段７０Ｂは、低倍率画像取得手段７３１が画像圧縮手段７３１ａを備える点で、実施形態１に係るアライメント手段７０Ａと異なる。

画像圧縮手段７３１ａは、低倍率画像データを圧縮するものであり、例えばＪＰＥＧ(Joint Photograph Experts Group）やＧＩＦ(Graphics Interchange Format）等の方法を用いて低倍率画像データを数分の１程度に圧縮する。

アライメント手段７０Ｂの動作例について説明する。図６は、実施形態２に係るアライメント手段の動作例を示すフローチャートである。この例では、チャックテーブル１０の保持部１２により環状フレームＦの切欠き部Ｆａが保持され、ウェーハＷは、デイバスＤの配列方向がＸ，Ｙ軸方向に設定されていることを前提として説明する。

先ず、ウェーハＷの所定領域、例えば、撮像領域Ｅ１，Ｅ２を撮像する（ステップＳ１１）。次に、低倍率画像Ｐ１を圧縮する（ステップＳ１２）。例えば、画像圧縮手段７３１ａは、画像処理エンジンから出力された画像データを数分の１程度に圧縮して第１の低倍率画像データを取得して記憶手段７３３に記憶する。また、画像圧縮手段７３１ａは、第１の低倍率画像データよりも低い圧縮率で圧縮された第２の低倍率画像データ、又は、圧縮していない低倍率画像データを取得し、取得した第２の低倍率画像データ、又は、圧縮していない低倍率画像データを高倍率画像取得手段７３２に出力する。

高倍率画像取得手段７３２は、第２の低倍率画像データ、又は、圧縮していない低倍率画像データに基づき、高倍率画像データを取得して記憶手段７３３に記憶する（ステップＳ１３）。制御手段８０は、高倍率画像データのキーパターンＫＰに基づいてウェーハＷの角度調整を行う（ステップＳ１４）。角度調整後、制御手段８０は、高倍率画像データのキーパターンＫＰに基づいてウェーハＷの分割予定ラインＬを検出する（ステップＳ１５）。

以上のように、実施形態２に係る加工装置１Ｂによれば、実施形態１の効果を有すると共に、画像圧縮手段７３１ａにより低倍率画像データを圧縮するので、記憶手段７３３の記憶容量を削減できる。また、低い圧縮率又は圧縮前の低倍率画像データを用いて高倍率画像データを取得するので、高倍率画像データの画質が低下することを抑制できる。

〔変形例〕
高倍率画像データを取得する際に、サブピクセル処理を行う例を説明したが、これに限定されない。例えば、最近傍法、バイリニア補間、バイキュービック補間などを用いて高倍率画像データを取得してもよい。

１Ａ，１Ｂ加工装置
１０チャックテーブル
２０加工手段
４０加工送り手段
５０割り出し送り手段
６０切り込み送り手段
７０Ａ，７０Ｂアライメント手段
７１光学系
７２撮像手段
Ｅ１，Ｅ２撮像領域
ＫＰキーパターン
Ｌ分割予定ライン
Ｐ１低倍率画像
Ｐ２高倍率画像
Ｖ表示画面
Ｖ１，Ｖ２表示領域
Ｗウェーハ
ＷＳ表面

Claims

被加工物を保持面で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被加工物を撮像して加工すべき領域を検出するアライメント手段と、を備える加工装置であって、
該アライメント手段は、
光学像を取得する光学系と、
該光学系が取得した光学像を撮像する撮像手段と、
該撮像手段で撮像した画像を処理し、低倍率画像と高倍率画像を取得する画像処理手段と、
処理後の画像を表示する表示手段と、を備え、
該画像処理手段は、
該低倍率画像から所定の領域を拡大処理し、該高倍率画像を取得することを特徴とする加工装置。
該画像処理手段は、
撮像した画像データを圧縮処理して該低倍率画像とし、
該画像データの圧縮処理をしない又は該低倍率画像より低い圧縮率の圧縮処理により該高倍率画像を取得することを特徴とする請求項１記載の加工装置。