JP5274960B2 - 切削装置 - Google Patents

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本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物の切削溝の状態を確認可能な撮像ユニットを備えた切削装置に関する。
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た領域に形成された半導体ウエーハは、切削ブレードが回転可能に装着された切削装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電子機器に利用される。
切削装置は、ウエーハ等の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被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持した切削ユニット(切削手段)と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像し切削すべき分割予定ラインを検出してアライメントを遂行する撮像ユニット(撮像手段)と、該チャックテーブルをX軸方向に被加工物に対して相対的に移動して該切削ユニットと撮像ユニットとに位置付けるとともに加工送りするX軸送り機構とを備えており、被加工物を高精度に個々のデバイスに分割することができる。
ところで、切削ブレードに目詰まりが生じると切削溝(カーフ)の両側に比較的大きい欠けが生じてデバイスの品質の低下を招くことから、切削中にウエーハ等の被加工物に形成された切削溝を撮像ユニットの直下に位置付けて切削溝の状態を確認することが行われている(特許第2628256号公報及び特開2008−4806号公報参照)。
特許第2628256号公報 特開2008−4806号公報
従来の切削装置では、撮像ユニットで切削すべき分割予定ラインを検出してアライメントを遂行するために、チャックテーブルを停止して撮像ユニットで撮像した画像を取り込むようにしていた。このため、アライメントの遂行に比較的時間が掛かり、生産性が悪いという問題がある。
また、切削溝の状態を確認するには切削作業を一旦中止してチャックテーブルを撮像ユニットの直下に位置付けて停止し、撮像ユニットで画像を取り込むようにしていたため生産性が悪いという問題がある。
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、撮像ユニットによる画像の取り込みを迅速に行うことが可能な切削装置を提供することである。
本発明によると、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被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持した切削手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像手段と、被加工物に対して該チャックテーブルをX軸方向に相対的に移動して該切削手段と該撮像手段とに該チャックテーブルを位置付けるとともに加工送りするX軸送り機構とを備えた切削装置であって、前記撮像手段は、撮像領域に対面する対物レンズと、該対物レンズの光軸上に配設された撮像カメラと、該撮像領域にストロボ光を照射するストロボ光源と、該撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理部と、該対物レンズを収容する枠体と、該枠体の先端部近傍に配置された光透過窓を有する隔壁とを含んでおり、該枠体と、該隔壁と、該チャックテーブルに保持された被加工物とで仕切られた空間内に水を供給する水供給手段を更に具備したことを特徴とする切削装置が提供される。
好ましくは、X軸送り機構はX座標値を検出するX座標検出手段を含んでおり、X座標検出手段は、ストロボ光源のストロボ信号に同期してストロボ光が照射された撮像領域のX座標値を記憶する。
本発明によると、撮像領域にストロボ光を照射して画像を取り込むように切削装置を構成したので、被加工物のアライメント時又は切削溝の確認時に、画像を取り込むためにチャックテーブルを停止させる必要がなく生産性の向上を図ることができる。
また、ストロボ光の照射に同期してチャックテーブルのX座標値を記憶するので、取り込んだ画像の位置を確認できる。更に、対物レンズと撮像領域との間に水を満たすように水供給手段を配設すると、切削水で濡れた被加工物であっても、水及び/又は切削屑の影響を受けることなく切削溝の画像を取り込むことができる。
以下、本発明実施形態に係る切削装置2を図面を参照して詳細に説明する。図1は、切削装置2の概略構成図を示している。切削装置2は、静止基台4上に搭載されたX軸方向に伸長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着部(吸着チャック)24を有している。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)のクランパ26が配設されている。
図2に示すように、切削装置2の加工対象である半導体ウエーハWの表面においては、第1のストリートS1と第2のストリートS2とが直交して形成されており、第1のストリートS1と第2のストリートS2とによって区画された領域に多数のデバイスDが形成されている。
ウエーハWは粘着テープであるダイシングテープTに貼着され、ダイシングテープTの外周部は環状フレームFに貼着されている。これにより、ウエーハWはダイシングテープTを介して環状フレームFに支持された状態となり、図1に示すクランパ26により環状フレームFをクランプすることにより、チャックテーブル20上に支持固定される。
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。
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に保持されたウエーハ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。
次に、図3を参照して、本発明実施形態に係る撮像ユニット54の構成について詳細に説明する。撮像ユニット54は撮像領域に対面する対物レンズ68を収容する枠体56を有しており、枠体56の先端部近傍には光透過窓59を有する隔壁58が取り付けられている。
枠体56の先端部と、隔壁59と、チャックテーブル20に保持されたウエーハWにより仕切られた空間内に水充填室60が画成される。枠体56の先端56aとチャックテーブル20に保持されたウエーハWとの間の間隔は約0.5〜1mm程度であるのが好ましい。ウエーハWの切削加工中には、水充填室60内には開閉弁66及び水供給口62を介して水源64からの水が供給されて充填される。
本実施形態の撮像ユニット54はストロボ光源70を備えている。ストロボ光源70から出射されたストロボ光の一部はビームスプリッタ72により反射されて、対物レンズ68及び光透過窓59を介してチャックテーブル20に保持されたウエーハWに照射される。
対物レンズ68の光軸上にはストロボ光で照射されたウエーハWを撮像するCCDカメラ74が配設されている。CCDカメラ74で撮像された画像は画像処理部76に入力されて画像処理され、画像処理部76で画像処理された画像は画像記憶部78で記憶される。
CCDカメラ74の出力はLCD等のモニタ82にも同時に入力され、オペレータはモニタ82上に表示された切削溝(カーフ)84の状態を確認することができる。86は切削溝84に形成されたチッピングである。
CCDカメラ74はストロボ光源70の発光に同期してチャックテーブル20に保持されたウエーハWの撮像領域を撮像する。更に、ストロボ光源70の発光に同期して読み取りヘッド18がスケール16のX座標値を読み取り、この読み取られたX座標値はX座標記憶部80に記憶される。
上述のように構成された撮像ユニット54の作用について以下に説明する。まず、切削加工の対象となるウエーハWをチャックテーブル20により吸引保持し、X軸送り機構14を駆動して撮像ユニット54の直下にウエーハWを位置付ける。
本実施形態の撮像ユニット54では、CCDカメラ74がストロボ光の照射に同期してウエーハWの撮像領域を撮像するため、ウエーハWが未だ移動中であっても明瞭な静止画像を取得することができる。
切削すべきウエーハWのアライメントでは、画像処理部76に予め記憶されている画像とCCDカメラ74で取得された画像とのターゲットパターンに基づくパターンマッチングを、チャックテーブル20をθ回転させながら同一のストリートS1又はS2に沿った少なくとも2点で実施する。
次いで、ターゲットパターンとストリートS1又はS2の中心線との距離分だけ切削ユニット46をY軸方向に移動することにより、切削ブレード50を切削すべきストリートS1又はS2に整列させるアライメントが達成される。
アライメント遂行時には、チャックテーブル20に保持されたウエーハWには切削水又は切削屑等が付着していないので、水充填室60内に水を供給する必要はない。本実施形態の撮像ユニット54でのアライメント時の撮像には、ストロボ光源70からのストロボ光の照射に同期してCCDカメラ74で撮像されるため、チャックテーブル20に保持されたウエーハWが撮像ユニット54の下を移動中にも静止画像を撮像することができる。その結果、迅速にウエーハWの撮像を行うことができ、アライメントにかかる時間を短縮することができる。
アライメントが終了すると、チャックテーブル20をX軸送り機構14でX軸方向に加工送りしながら高速回転する切削ブレード50を、ウエーハWを通してダイシングテープTまで所定量切り込ませることによりストリートS1を切削する。
Y軸送り機構36を駆動して切削ブレード50を割り出し送りしながら同一方向の全てのストリートS1を切削する。次いで、チャックテーブル20を90度回転させてストリートS1に直するストリートS2を切削する。
ウエーハWの切削途中で切削溝の状態を確認したい場合、即ちカーフチェックを行いたい場合には、X軸送り機構14を駆動してチャックテーブル20に保持されたウエーハWを撮像ユニット54の直下に位置付ける。
開閉弁66を開いて水充填室60内に水を供給して、ウエーハWに付着している切削屑及び/又は切削水を綺麗な水で洗い流す。水充填室60内に常に水を供給しながらストロボ光源70を発光してウエーハWの撮像領域をストロボ光で照明する。
ストロボ光源70の発光に同期してCCDカメラ74で撮像されるため、チャックテーブル20が未だ移動中であってもCCDカメラ74で綺麗な静止画像を撮像することができる。CCDカメラ74で取り込まれた画像は画像処理部74で画像処理されて、この画像処理された画像は画像記憶部78で記憶される。
CCDカメラ74の出力はモニタ82にも同時に入力されるため、モニタ82上には撮像した切削溝84が表示される。オペレータはモニタ82上の画像を見ながら切削溝84に発生するチッピング86等を観察することができ、切削溝84の状態を確認可能である。
切削溝84の両側に形成されたチッピング86の発生割合が多くなった場合には、切削ブレード50に目詰まり等が生じていると判断し、オペレータは切削ブレード50を新たな切削ブレードに交換する等の処置を実施する。
ストロボ光源70の発光に同期して読み取りヘッド18がスケール16のX座標値を読み取りX座標記憶部80に記憶するため、CCDカメラ74で撮像した撮像領域のX軸座標値を必要なときに確認することができる。
本実施形態の撮像ユニット54で切削溝の状態を確認する場合、即ちカーフチェックを行う場合には、水充填室60内に水を供給しながらストロボ光に同期してCCDカメラ74で撮像領域を撮像するため、チャックテーブル20が未だ移動中であってもCCDカメラ74で静止画像を撮像することができる。よって、カーフチェックを迅速に行うことができ、カーフチェックを行っても生産性を低下させることが抑制される。
本発明実施形態の切削装置の概略構成図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに保持された半導体ウエーハの斜視図である。 本発明実施形態の撮像ユニットの構成図である。
符号の説明
2 切削装置
14 X軸送り機構
20 チャックテーブル
36 Y軸送り機構
44 Z軸送り機構
46 切削ユニット
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 水充填室
68 対物レンズ
70 ストロボ光源
74 CCDカメラ
76 画像処理部
82 モニタ

Claims (2)

  1. 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被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持した切削手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像手段と、被加工物に対して該チャックテーブルをX軸方向に相対的に移動して該切削手段と該撮像手段とに該チャックテーブルを位置付けるとともに加工送りするX軸送り機構とを備えた切削装置であって、
    前記撮像手段は、撮像領域に対面する対物レンズと、該対物レンズの光軸上に配設された撮像カメラと、該撮像領域にストロボ光を照射するストロボ光源と、該撮像カメラで撮像された画像を処理する画像処理部と、該対物レンズを収容する枠体と、該枠体の先端部近傍に配置された光透過窓を有する隔壁とを含んでおり、
    該枠体と、該隔壁と、該チャックテーブルに保持された被加工物とで仕切られた空間内に水を供給する水供給手段を更に具備したことを特徴とする切削装置。
  2. 前記X軸送り機構はX座標値を検出するX座標検出手段を含んでおり、
    該X座標検出手段は、前記ストロボ光源のストロボ信号に同期してストロボ光が照射された撮像領域のX座標値を記憶する請求項1記載の切削装置。
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