JP2020185624A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも２種類のサイズの被加工物に対応して加工を施すことができる加工装置において、被加工物を損傷させることを防止する加工装置を提供する。【解決手段】本発明は、被加工物のサイズに対応し同心円状に複数の領域に区分された吸引領域に、被加工物のサイズに応じて、２種類以上のサイズの被加工物を選択的に保持できるチャックテーブルと、被加工物に加工を施す加工手段と、制御手段と、を備えた加工装置であって、チャックテーブルの上方には、チャックテーブルを撮像する撮像手段８０が配設され、制御手段は、２流体供給源に連結された吸引領域から泡が噴出した状態の画像を被加工物のサイズに対応して記憶する画像記憶部１１０と、撮像手段８０が撮像した吸引領域から泡が噴出した状態の画像（Ｇ１、Ｇ２）と画像記憶部１１０に記憶された画像とを照合して、チャックテーブルが吸引対象とする被加工物のサイズを判断する。【選択図】図３

Description

本発明は、２種類以上のサイズの被加工物を選択的に保持でき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、を少なくとも備えた加工装置に関する。

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表面に形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され所定の厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置等によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

研削装置は、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研削する研削手段と、を含み構成されていて、チャックテーブルに保持されたウエーハを所望の厚みに加工することができる。

デバイスチップに分割されるウエーハは、直径が、例えば５インチ、６インチ、８インチ等と、異なったサイズが存在し、デバイスの種類、大きさ等によって、適宜そのサイズが選択される。これに対応すべく、例えば、研削装置を構成するチャックテーブルにおいては、同心円状に吸引領域を区画することによって、複数（例えば２つ）のウエーハのサイズに対応可能に構成する場合がある（例えば特許文献１を参照）。

特開２００５−１５３０９０号公報

上記した特許文献１に記載の技術によれば、２つの異なるサイズのウエーハを、１つのチャックテーブルで保持することができ、ウエーハのサイズの変更に応じて一々チャックテーブルを交換する必要がなく生産性が向上する。しかし、このようなチャックテーブルを備えた研削装置において、加工すべきウエーハのサイズが変更された際、チャックテーブル上で設定される吸引領域のサイズもそれに合わせて正しく選定される必要がある。特に、加工すべきウエーハのサイズが小さいサイズから大きなサイズに変更されたにも関わらず、チャックテーブルの吸引領域を小さいサイズの領域から大きいサイズの領域に変更をせずに加工を実施した場合、加工されるウエーハの外周領域がチャックテーブルに吸引保持されないまま加工が施されることになり、研削加工時にウエーハを損傷させるという問題が生じる。このような問題は、研削装置に限らず、研磨装置、ダイシング装置、レーザー加工装置にも生じ得る問題である。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、少なくとも２種類のサイズの被加工物に対応して加工を施すことができる加工装置において、被加工物を損傷させることを防止する加工装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物のサイズに対応し同心円状に複数の領域に区分された吸引領域に、被加工物のサイズに応じて該吸引源又は２流体供給源を選択的に連結する連結切り換え部を備え、２種類以上のサイズの被加工物を選択的に保持でき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、各作動部を制御する制御手段と、を少なくとも備えた加工装置であって、該チャックテーブルの上方には、該チャックテーブルを撮像する撮像手段が配設され、該制御手段は、該２流体供給源に連結された該吸引領域から泡が噴出した状態の画像を被加工物のサイズに対応して記憶する画像記憶部と、該撮像手段が撮像した該吸引領域から泡が噴出した状態の画像と該画像記憶部に記憶された画像とを照合して、該チャックテーブルが吸引対象とする被加工物のサイズを判断する判断部と、を備える加工装置が提供される。

該加工手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削砥石で研削する研削手段、又は該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨パッドで研磨する研磨手段であることが好ましい。

本発明の加工装置は、被加工物のサイズに対応し同心円状に複数の領域に区分された吸引領域に、被加工物のサイズに応じて該吸引源又は２流体供給源を選択的に連結する連結切り換え部を備え、２種類以上のサイズの被加工物を選択的に保持でき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、各作動部を制御する制御手段と、を少なくとも備え、該チャックテーブルの上方には、該チャックテーブルを撮像する撮像手段が配設され、該制御手段は、該２流体供給源に連結された該吸引領域から泡が噴出した状態の画像を被加工物のサイズに対応して記憶する画像記憶部と、該撮像手段が撮像した該吸引領域から泡が噴出した状態の画像と該画像記憶部に記憶された画像とを照合して、該チャックテーブルが吸引対象とする被加工物のサイズを判断する判断部と、を備えていることから、例えば、加工すべきウエーハのサイズが変わった際に、チャックテーブルの吸引領域の選定の変更を忘れても、加工対象となるウエーハサイズに対応した吸引領域が正しく選定されているかを容易に判断することができ、正しい吸引領域の選定を確実に実施することができる。これにより、チャックテーブルの吸引領域の選定を誤った状態でウエーハがチャックテーブルに載置され、ウエーハに加工手段により加工が施されて、ウエーハを損傷するといった問題が解消する。

研削装置の全体斜視図である。 図１に記載の研削装置の一部を構成するチャックテーブル、吸引源、２流体供給源、及びチャックテーブルと吸引源及び２流体供給源とを接続する流路の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す研削装置の制御手段が実行する制御の一例を示すフローチャートである。 （ａ）６インチサイズに応じた吸引領域から泡が噴出する状態を撮像する態様を示す斜視図、（ｂ）８インチサイズに応じた吸引領域から泡が噴出する状態を撮像する態様を示す斜視図である。

以下、本発明に基づいて構成された実施形態に係る研削装置について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１には、本実施形態の研削装置１の全体斜視図が示されている。研削装置１は、加工手段として被加工物に研削加工を施す研削手段３と、被加工物を保持するチャックテーブル機構７と、研削手段３の直下に位置付けられたチャックテーブル機構７に研削手段３を接近及び離反させる研削送り手段４と、研削装置１を制御する制御手段１００と、を備えている。研削装置１によって加工が施される被加工物は、例えば、６インチのウエーハＷ１、又は８インチのウエーハＷ２である。

研削手段３は、移動基台３４と、移動基台３４に保持ブロック３４ａを介して装着されるスピンドルユニット３０を備えている。移動基台３４は、研削装置１の基台２上の後方端部から立ち上がる直立壁２ａの前面に配設された一対の案内レール４３、４３と摺動可能に係合するように構成されている。スピンドルユニット３０は、スピンドルハウジング３１と、スピンドルハウジング３１に回転自在に配設された回転軸２０と、回転軸２０を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ３３とを備えている。回転軸２０は、下方側の先端部がスピンドルハウジング３１の下端から突出するように配設され、該先端部には、研削工具３６を装着したマウント３５が配設されている。研削工具３６は、研削ホイール３６１と、研削ホイール３６１の下面側に環状に複数配設された研削砥石３６２とを含み、回転可能に支持される。

研削送り手段４は、直立壁２ａの前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド４１、及び雄ねじロッド４１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ４２を備え、移動基台３４の背面に備えられた図示しない雄ねじロッド４１に螺合する雌ねじから構成される。このパルスモータ４２が正転すると案内レール４３、４３に沿って、移動基台３４と共にスピンドルユニット３０が下降させられ、パルスモータ４２が逆転すると移動基台３４と共にスピンドルユニット３０が上昇させられる。

チャックテーブル機構７は、基台２上に配設されており、ウエーハを保持する保持手段としてのチャックテーブル７０と、チャックテーブル７０の周囲を覆う板状のカバー部材７５と、カバー部材７５の前後に配設された蛇腹手段７６、７７と、を備えている。チャックテーブル７０は、図示しない移動手段によって矢印Ｘで示す方向において所望の位置に移動させることができ、円板状のウエーハを搬入、搬出する図中手前側の搬出入領域と、スピンドルユニット３０の直下でチャックテーブル７０に保持されたウエーハに対して研削加工を施す図中奥側の加工領域とに位置付けられる。なお、図１では、チャックテーブル７０が搬出入領域に位置付けられている。

基台２上には、チャックテーブル７０が該搬出入領域に位置付けられた状態で、チャックテーブル７０の上方から撮像するための撮像手段８０が配設されている。撮像手段８０の先端部には、チャックテーブル７０が搬出入領域に位置付けられた状態で、チャックテーブル７０の中心直上に位置付けられるカメラ８２が配設されている。カメラ８２によって、チャックテーブル７０の上面の全領域が撮像可能になっている。

研削装置１には、制御手段１００が配設されている。制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、後述する画像の情報等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。制御手段１００には、基台２に配設される操作パネル９０、表示モニター９２、及び撮像手段８０が少なくとも接続され、更には、研削装置１に備えられる各作動部、及び各種センサが接続される。なお、図１では、説明の都合上、制御手段１００を研削装置１の外部に記載しているが、実際は、研削装置１の内部に収容されている。

制御手段１００は、後述する画像記憶部１１０と、撮像手段８０が撮像した画像と画像記憶部１１０に記憶された画像とを照合して、チャックテーブル７０が吸引対象とする被加工物のサイズを判断する判断部１２０と、を少なくとも備える。さらに、本実施形態の制御手段１００は、画像記憶部１１０及び判断部１２０に加え、作業者が加工対象となるウエーハのサイズを選定して記憶するサイズ選定部１３０も備えている。

図２を参照しながら、本実施形態のチャックテーブル７０について、より具体的に説明する。チャックテーブル７０は、複数のウエーハのサイズに対応し同心円状に複数の領域に区分された吸引領域を備えている。該吸引領域は、外周基部７１によって囲繞される領域であり、円形状の中央吸引領域７２と、中央吸引領域７２の外側に中央吸引領域７２と同心円状に配設されるリング状の外周吸引領域７４とからなり、中央吸引領域７２と外周吸引領域７４とは、環状仕切り部７３により区分されている。本実施形態においては、中央吸引領域７２の外径は、６インチのウエーハＷ１に対応する大きさで設定されており、外周吸引領域７４の外径は、８インチのウエーハＷ２に対応する大きさで設定される。該吸引領域のうち、中央吸引領域７２と外周吸引領域７４とは、通気性を有するポーラスセラミックスから構成され、流路Ｐ１〜Ｐ４を介して吸引源Ｔ１及び２流体供給源Ｔ２に連結されている。吸引源Ｔ１は、例えば吸引ポンプからなり、２流体供給源Ｔ２は、図示しないエアー及び液体（純水）の供給源を備え、両者を混合して供給する機構を有する。

図２に示すように、吸引源Ｔ１から延びる流路Ｐ１上には、第一開閉弁Ｖ１が配設され、２流体供給源Ｔ２から延びる流路Ｐ２上には、第二開閉弁Ｖ２が配設される。第一開閉弁Ｖ１及び第二開閉弁Ｖ２の作用により、吸引領域に対して、吸引源Ｔ１、２流体供給源Ｔ２のいずれかを選択的に連結することができる。流路Ｐ１から分岐する流路Ｐ３、流路Ｐ４のうち、チャックテーブル７０の外周吸引領域７４に接続される流路Ｐ４上には、チャックテーブル７０上に保持される被加工物のサイズに応じて吸引源Ｔ１又は２流体供給源Ｔ２を選択的に連結する連結切り換え部として機能する第三開閉弁Ｖ３が配設される。なお、本実施形態では、チャックテーブル７０の中央吸引領域７２に接続される流路Ｐ３上には、開閉弁は配設されない。

上記した第一開閉弁Ｖ１、第二開閉弁Ｖ２、及び第三開閉弁Ｖ３は、制御手段１００によって制御され、チャックテーブル７０上にウエーハを吸引保持する場合は、第一開閉弁Ｖ１を開、第二開閉弁Ｖ２を閉とし、チャックテーブル７０に２流体（エアー＋液体）を供給する場合は、第一開閉弁Ｖ１を閉、第二開閉弁Ｖ２を開とする。また、吸引源Ｔ１からの負圧、又は２流体供給源Ｔ２から供給される２流体を中央吸引領域７２にのみ作用させる場合（加工対象のウエーハのサイズが６インチである場合）は、第三開閉弁Ｖ３を閉とする。さらに、吸引源Ｔ１からの負圧、又は２流体供給源Ｔ２からの２流体を中央吸引領域７２及び外周吸引領域７４に作用させる場合（加工対象のウエーハのサイズが８インチである場合）は、第三開閉弁Ｖ３を開とする。なお、第一開閉弁Ｖ１を閉とし、第二開閉弁Ｖ２を開として、２流体供給源Ｔ２を作動すると、エアーと液体が混合された該２流体が該チャックテーブル７０に供給され、第三開閉弁Ｖ３が閉の場合は中央吸引領域７２の表面のみから、第三開閉弁Ｖ３が開の場合は中央吸引領域７２及び外周吸引領域７４の双方の表面から、該２流体が泡の状態で噴出する。上記した実施形態では、チャックテーブル７０の吸引領域に吸引源Ｔ１、２流体供給源Ｔ２のいずれを連結するかは、第一開閉弁Ｖ１及び第二開閉弁Ｖ２を制御することにより切り換えられるが、本発明はこれに限定されず、電気的に制御可能な三方弁等を用いて実現することも可能である。

制御手段１００の画像記憶部１１０には、上記した２流体供給源Ｔ２から２流体が供給され中央吸引領域７２のみから泡が噴出した状態の画像が中央吸引領域７２に対応するウエーハのサイズ、すなわち６インチに対応して記憶され、さらに、２流体供給源Ｔ２から２流体が供給され中央吸引領域７２及び外周吸引領域７４から泡が噴出した状態の画像が外周吸引領域７４に対応するウエーハのサイズ、すなわち８インチに対応して記憶されている。

本実施形態の研削装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、研削装置１の作用について、以下に説明する。

図３は、制御手段１００のＲＯＭに格納された制御プログラムによって実施される制御の一例を示すフローチャート１４０である。

ウエーハＷ１、又はウエーハＷ２に対して研削加工を施すに際しては、予め加工対象となるウエーハのサイズが作業者によって選定され、制御手段１００のサイズ選定部１３０に設定される。図示の実施形態では、加工対象となるウエーハが６インチサイズであることが選定されているものとする。このようにサイズ選定部１３０が設定されていることにより、制御手段１００によって、少なくとも第三開閉弁Ｖ３は閉じた状態で維持される。

研削加工を実施するに際し、研削装置１を操作する作業者は、チャックテーブル７０の吸引領域から泡を噴出させる泡噴出モードを実施（ステップＳ１）すべく、操作パネル９０の所定の泡噴出モードスイッチＳＷを操作し（表示モニター９２がタッチセンサ機能を有する場合は表示モニター９２の操作でもよい。）、２流体供給源Ｔ２の作動を指示する。この際、連結切り換え部Ｖの第一開閉弁Ｖ１は閉じられ、第二開閉弁Ｖ２は開とされる。

上記したように、ステップＳ１を実施したならば、図４（ａ）に示すように、チャックテーブル７０の吸引領域から泡Ｌが噴出する状態を、チャックテーブル７０の上方からカメラ８２によって撮像する（ステップＳ２）。本実施形態では、第三開閉弁Ｖ３が閉となっていることから、撮像手段８０によって中央吸引領域７２からのみ泡Ｌが噴出している状態を撮像することになり、図３の左方に示す画像例のうち、画像Ｇ１が得られて、該画像Ｇ１の情報を制御手段１００のＲＡＭに記憶する。なお、吸引領域を構成する中央吸引領域７２の表面から泡Ｌが噴出すると、泡Ｌが噴出することにより発せられる特徴的な色調や、撮像する際に照射される照明光の乱反射等により、泡Ｌが噴出している中央外周領域７３と、泡Ｌが噴出していない外周吸引領域７４とを明確に区別することができる。

次いで、ステップＳ３に進み、制御手段１００に配設された判断部１２０の作用により、撮像手段８０によって撮像されＲＡＭに記憶された画像Ｇ１と、図３の右方に示す画像記憶部１１０に記憶された被加工物のサイズに応じて記憶された各画像とを照合する。上記したように、画像記憶部１１０には、２流体供給源Ｔ２から２流体が供給され６インチサイズに応じた中央吸引領域７２のみから泡が噴出した状態の画像と、２流体供給源Ｔ２から２流体が供給され８インチサイズに応じた中央吸引領域７２及び外周吸引領域７４から泡が噴出した状態の画像とが記憶されている。ここで、判断部１２０が、該画像Ｇ１と、画像記憶部１１０に記憶されている各画像とを、パターンマッチング等の周知の手法を用いて泡Ｌが噴出している領域の一致度を照合することによって、該画像Ｇ１が、画像記憶部１１０に６インチサイズに応じて記憶されている画像と一致することが結果として得られる。よって、チャックテーブル７０が吸引対象とするウエーハのサイズが、６インチであると判断される。この判断結果は、制御手段１００の適宜のＲＡＭに記憶される。

上記したように、ステップＳ３が実施されたならば、ステップＳ４に進み、上記判断部１２０の作用により得られたチャックテーブル７０が吸引対象とする被加工物のサイズ（＝６インチ）を、表示モニター９２に表示し、チャックテーブル７０が吸引対象とする被加工物のサイズを、作業者が確認することを促す。なお、本発明においては、該サイズを表示モニター９２に表示することは任意であり、必須の要件ではない。このようにしてステップＳ４を実施したならば、該フローチャート１４０は終了（ＥＮＤ）する。

上記した実施形態では、チャックテーブル７０の中央吸引領域７２からのみ泡Ｌが噴出する場合について説明したが、制御手段１００のサイズ選定部１３０に、加工対象となるウエーハが８インチサイズのウエーハＷ２であることが選定されている場合は、第三開閉弁Ｖ３が開となることから、図３に示すフローチャート１４０のステップＳ１において泡噴出モードが実施された場合、図４（ｂ）に示すように、中央吸引領域７２及び外周吸引領域７４の両方から泡Ｌが噴出する。この状態が、撮像手段８０によって撮像され、ステップＳ２で画像Ｇ２が得られることで、フローチャート１４０のステップＳ３では、判断部１２０の作用によりチャックテーブル７０が吸引対象とするウエーハのサイズが８インチであると判断される。

本実施形態は、上記した構成を備えていることにより、例えば、加工すべきウエーハのサイズが変わった際に、チャックテーブル７０の吸引領域の選定の変更を忘れても、加工対象となるウエーハサイズに対応した吸引領域が正しく選定されているかを容易に判断することができ、正しい吸引領域の選定を確実に実施することができる。これにより、チャックテーブル７０の吸引領域の選定を誤った状態でウエーハがチャックテーブル７０に載置され、ウエーハに加工手段（研削手段３）により加工が施されて、ウエーハを損傷するといった問題が解消する。さらに、仮に、被加工物のサイズに応じてチャックテーブル７０の吸引領域が正しく選定されていた場合であっても、第三開閉弁Ｖ３の誤動作、故障等によって、正しく吸引領域が設定されない場合は、上記したフローチャート１４０の制御を実施することによって、チャックテーブル７０が実際に吸引対象とするウエーハのサイズを正しく判断することが可能になり、吸引領域が不適切なまま研削加工が実施されることが防止される。

上記した実施形態では、チャックテーブル７０が２種類のウエーハサイズに対応する吸引領域（中央吸引領域７２、外周吸引領域７４）に区分されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。チャックテーブルの吸引領域を３種類、又はそれ以上の種類のウエーハサイズに対応するチャックテーブルであってもよい。その際は、画像記憶部１１０に対し、各ウエーハサイズに応じた画像を予め記憶しておくことになる。

また、上記した実施形態では、フローチャート１４０に沿って制御を実施する際に、作業者が所定の泡噴出モードスイッチＳＷを操作して、チャックテーブル７０の吸引領域に２流体を供給することにより泡を噴出させるようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば、研削装置１の図示しないカセット載置領域に複数のウエーハを収容したウエーハカセットを載置した際に、自動的にフローチャート１４０を実施して、チャックテーブル７０の吸引領域から泡Ｌを噴出させるようにしてもよい。

また、上記した実施形態では、本発明を研削装置１に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、チャックテーブル７０に保持された被加工物を研磨パッドで研磨する研磨手段を備えた研磨装置、チャックテーブル７０に保持された被加工物を切削ブレードで切削するダイシング装置、チャックテーブル７０に保持された被加工物をレーザー光線照射手段によってレーザー光線を照射して加工するレーザー加工装置等に適用してもよい。

１：研削装置
２：基台
２ａ：直立壁
３：研削手段（加工手段）
３０：スピンドルユニット
３４：移動基台
３５：マウント
３６：研削工具
３６１：研削ホイール
３６２：研削砥石
４：研削送り手段
７：チャックテーブル機構
７０：チャックテーブル
７１:外周基部
７２：中央吸引領域
７３：環状仕切り部
７４：外周吸引領域
８０：撮像手段
８２：カメラ
９０：操作パネル
９２：表示モニター
１００：制御手段
１１０：画像記憶部
１２０：判断部
１３０：サイズ選定部
１４０：フローチャート
Ｗ１：ウエーハ（６インチ）
Ｗ２：ウエーハ（８インチ）
Ｖ１：第一開閉弁
Ｖ２：第二開閉弁
Ｖ３：第三開閉弁（連結切り換え部）

Claims (2)

1. 被加工物のサイズに対応して同心円状に複数の領域に区分された吸引領域に、被加工物のサイズに応じて該吸引源又は２流体供給源を選択的に連結する連結切り換え部を備え、２種類以上のサイズの被加工物を選択的に保持でき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、各作動部を制御する制御手段と、を少なくとも備えた加工装置であって、
   該チャックテーブルの上方には、該チャックテーブルを撮像する撮像手段が配設され、
   該制御手段は、該２流体供給源に連結された該吸引領域から泡が噴出した状態の画像を被加工物のサイズに対応して記憶する画像記憶部と、該撮像手段が撮像した該吸引領域から泡が噴出した状態の画像と該画像記憶部に記憶された画像とを照合して、該チャックテーブルが吸引対象とする被加工物のサイズを判断する判断部と、を備える加工装置。
2. 該加工手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削砥石で研削する研削手段、又は該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨パッドで研磨する研磨手段である請求項１に記載の加工装置。