JP5459484B2 - ダイシング装置及びダイシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置や電子部品が形成されたウェーハ等のワークを個々のチップに分割するダイシング装置及びダイシング方法に関するものである。

半導体装置や電子部品が形成されたウェーハ等のワークに対して切断や溝入れ加工を施すダイシング装置は、スピンドルによって高速に回転されるブレードやワークを保持するワークテーブル、ダイシング後のワークを洗浄する洗浄手段、ブレードとワークとの相対的位置を変化させる各種移動軸等を備えている。

図１にダイシング装置の例を示す。ダイシング装置１０は、加工手段として互いに対向配置され先端にブレード２１とホイールカバー（不図示）が取付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル２２、２２と、ワークＷ表面を撮像する撮像手段２３と、ワークＷを吸着保持するワークテーブル３１とを有する加工部２０が設けられている。

ダイシング装置１０は、加工部の他に加工済みのワークＷをスピン洗浄する洗浄部５２と、フレームＦにマウントされたワークＷを多数枚収納したカセットを載置するロードポート５１と、ワークＷを搬送する搬送手段５３と、各部の動作を制御する不図示のコントローラ等とから構成されている。

加工部２０の構造は、図２に示すように、Ｘベース３６に設けられたＸガイド３４、３４でガイドされ、リニアモータ３５によって図のＸ−Ｘで示すＸ方向に駆動されるＸテーブル３３があり、Ｘテーブル３３にはθ方向に回転する回転テーブル３２を介してワークテーブル３１が設けられている。

一方、Ｙベース４４の側面には、Ｙガイド４２、４２でガイドされ、図示しないステッピングモータとボールスクリューによって図のＹ−Ｙで示すＹ方向に駆動されるＹテーブル４１、４１が設けられている。各Ｙテーブル４１には夫々図示しない駆動手段によって図のＺ−Ｚで示すＺ方向に駆動されるＺテーブル４３が設けられ、Ｚテーブル４３には先端にブレード２１が取付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル２２及び撮像手段２３（図２において不図示；図１参照）が固定されている。加工部２０の構造は以上のようになっているので、ブレード２１はＹ方向にインデックス送りされると共にＺ方向に切込み送りされ、ワークテーブル３１はＸ方向に切削送りされる。

スピンドル２２は、どちらも１，０００ｒｐｍ〜８０，０００ｒｐｍで高速回転され、近傍にはワークＷを切削液内に浸漬させるための切削液を供給する不図示の供給ノズルが設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

また、近年このようなブレード２１を用いる代わりに、ワークＷの内部に集光点を合わせたレーザー光をワークＷへ入射し、ワークＷ内部に多光子吸収による改質領域を複数形成した後、ワークＷをエキスパンドして個々のチップＴに分割するレーザーダイシング装置もワークＷの加工に用いられるようになってきている。

レーザーダイシング装置は、ダイシング装置１０と同様にロードポート、搬送手段、ワークテーブル等を備え、図３に示すように、加工部２０内にはスピンドル２２と同様に加工手段としてのレーザーヘッド６１が対向して設けられている。

レーザーヘッド６１は、レーザー発振器６１Ａ、コリメートレンズ６１Ｂ、ミラー６１Ｃ、コンデンスレンズ６１Ｄ等からなり、レーザー発振器６１Ａから発振されたレーザー光Ｌは、コリメートレンズ６１Ｂで水平方向に平行光線とされ、ミラー６１Ｃで垂直方向に反射され、コンデンスレンズ６１Ｄによって集光される（例えば、特許文献２参照。）。

レーザー光Ｌの集光点を、ワークテーブル３１に載置されたワークＷの厚さ方向内部に設定すると、図４（ａ）に示すように、ワークＷの表面を透過したレーザー光Ｌは集光点でエネルギーが集中され、ワーク内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域Ｐを形成する。

改質領域Ｐは、図４（ｂ）に示すように、ワークＷが水平方向に移動されることにより、ワークＷ内部に複数並んで形成される。この状態でワークＷは改質領域Ｐを起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって改質領域Ｐを起点として割断される。この場合、ワークＷは表面や裏面にはチッピングが発生せずに容易にチップに分割される。

このようなダイシング装置１０やレーザーダイシング装置では、ダイシングを行う前に撮像手段の撮像位置と加工手段による加工位置との相対距離の計測が行われ、必要に応じて調整が行われる。
特開２００２−２８０３２８号公報 特開２００２−１９２３６７号公報

従来このような相対距離の測定は、加工手段により試験的にワークのダイシング加工を行い、ワークに形成された加工溝を撮像装置で実際に撮像することにより行われていた。このため、試験的に加工を行うダミーのワークを多数準備する必要があり、ブレードを使用するダイシング装置ではブレードを交換するたびに相対位置を計測するための加工作業が必要となるため装置の効率を下げる大きな原因となっていた。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、ダミーワークの加工をすることなく撮像手段と加工手段の相対位置を容易に計測することが可能なダイシング装置、及びダイシング方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の第一の態様に係るダイシング装置は、ワークを載置するワークテーブルと、前記ワークの加工を行う加工手段と、前記ワークテーブル上の前記ワークを撮像する撮像手段と、前記ワークテーブルと前記加工手段と前記撮像手段とを相対的に移動させる複数の移動手段と、前記撮像手段と対向するように前記ワークテーブルと同一の移動手段に設けられ、前記撮像手段の備えられた方向に向って撮像を行うアライメントカメラと、を備えたことを特徴としている。

また、本発明の第二の態様に係るダイシング装置は第一の態様において、前記アライメントカメラの視野中心または視野中心近傍には、前記アライメントカメラと前記撮像装置で撮像することが可能な基準マークが設けられていることを特徴としている。

更に、本発明の第三の態様に係るダイシング装置は第一又は第二の態様において、前記基準マークは、前記アライメントカメラの視野中心または視野中心近傍と視野外とに位置することが可能なように移動可能に設けられていることも特徴としている。

本発明のダイシング装置によれば、ワークが載置されたワークテーブルと、スピンドルにより回転するブレードやレーザー等の加工手段とが移動手段によりＸＹＺθの各方向に相対的に移動されてワークのダイシングが行われる。ワークはダイシングを行う前や加工中に撮像手段により撮像される。

ダイシング装置には、撮像手段と対向するようにワークテーブルと同一の移動手段に設けられ、撮像手段の備えられた方向に向って撮像を行うアライメントカメラが備えられている。アライメントカメラの視野中心または視野中心近傍には、アライメントカメラと撮像装置で撮像することが可能な基準マークが設けられ、基準マークはアライメントカメラの視野中心または視野中心近傍と視野外とに位置することが可能なように移動可能に設けられている。

本発明のダイシング方法ではこのようなダイシング装置において、基準マークをアライメントカメラと撮像手段とで同時に撮像することによりアライメントカメラに対する撮像手段の位置座標を取得し、その後にアライメントカメラにより加工手段であるブレード先端やレーザーヘッドなどを撮像してアライメントカメラに対する加工手段の位置座標を取得する。

このようにして得られたアライメントカメラに対する撮像手段の位置座標と、アライメントカメラに対する加工手段の位置座標とを比較することにより撮像手段と加工手段との相対位置が算出される。これにより、ダミーワークの加工をすることなく撮像手段と加工手段の相対位置が容易に計測され、算出された相対位置に基づきワークの加工が行われるのでダイシング装置の効率を下げることなく良好なダイシング加工を行うことが可能となる。

以上説明したように、本発明のダイシング装置及びダイシング方法によれば、ダミーワークの加工をすることなく撮像手段と加工手段の相対位置を容易に計測することが可能となり、ダイシング装置の効率を下げることなく良好なダイシング加工を行うことが可能となる。

図１は、従来のダイシング装置の外観を示す斜視図であり； 図２は、図１に示したダイシング装置の加工部の構造を示した斜視図であり； 図３は、レーザーによるダイシングを行うダイシング装置の構成を示した側面図であり； 図４は、レーザーダイシングの原理を示した側面断面図であり； 図５は、本発明の実施の形態に係るダイシング装置の外観を示す斜視図であり； 図６は、図５に示したダイシング装置の加工部の構造を示した斜視図であり； 図７は、アライメントカメラに対する撮像手段の位置座標を取得している状態を示した側面図であり； 図８は、アライメントカメラに対する加工手段の位置座標を取得している状態を示した側面図である。

符号の説明

１、１０…ダイシング装置，２…アライメントカメラ，３…加工部，４…カメラ本体，５撮像部，６…基準マーク，７…基準マーク駆動手段，２１…回転ブレード，２２…スピンドル，２３…撮像手段，３１…ワークテーブル，３２…回転テーブル，３３…Ｘテーブル，４１…Ｙテーブル，４３…Ｚテーブル，６１…レーザーヘッド，Ｗ…ワーク

以下添付図面に従って、本発明に係るダイシング装置及びダイシング方法の好ましい実施の形態について詳説する。

まず初めに、本発明に係るダイシング装置の構成について説明する。ダイシング装置１は、図５に示すように、互いに対向配置され先端にブレード２１とホイールカバー（不図示）とが取付けられた加工手段としてのスピンドル２２、２２と、ワークＷを載置するワークテーブル３１と、ワークテーブル３１上のワークＷを撮像する撮像手段２３と、撮像手段２３と対向するようにワークテーブル３１の近傍に設けられ撮像手段２３の備えられた方向に向って撮像を行うアライメントカメラ２と、を有する加工部３を備えている。ダイシング装置１は加工部２０の他に洗浄部５２、ロードポート５１、搬送手段５３、表示手段２４、及び不図示のコントローラ、記憶手段等より構成されている。

加工部３には、図６に示すように、ワークテーブル３１を図のＸ−Ｘ方向に切削送りさせる移動手段としてのＸテーブル３３があり、Ｘテーブル３３上にはワークテーブル３１をθ方向に回転させる移動手段としての回転テーブル３２と、アライメントカメラ２が備えられている。

さらに加工部３には、図のＹ−Ｙ方向に移動させる移動手段としてのＹテーブル４１、４１と、各Ｙテーブル４１、４１に設けられた図のＺ−Ｚ方向に移動させる移動手段としてのＺテーブル４３、４３が設けられ、Ｚテーブル４３、４３に取り付けられた加工手段としてのブレード２１、２１が取り付けられたスピンドル２２、２２及び顕微鏡等の撮像手段２３は、これらによりＺ方向に切り込み送りされるとともに、Ｙ方向にインデックス送りされる。

なお、Ｚテーブル４３、４３には、ブレード２１、２１が取り付けられたスピンドル２２、２２に代わり、加工手段として図３に示すレーザーヘッド６１がそれぞれ取り付けられていてもよい。

アライメントカメラ２は、カメラ本体４がＸテーブル３３に固定され、撮像を行うレンズを備えた撮像部５を撮像手段２３が備えられたＺ方向の上方に向けている。撮像部５は加工部３内で加工が行われている際には不図示のカバーにより保護され、撮像手段２３とブレード２１とのアライメントを行う際にカバーを開き上方の撮像を行う。

撮像部５の前方には、アライメントカメラ２の視野中心または視野中心近傍に位置するように基準マーク６が備えられている。基準マーク６は、カメラ本体４に設けられた基準マーク駆動手段７により、図６に示す矢印Ａ方向に回転移動する。これにより、基準マーク６はアライメントカメラ２の視野中心または視野中心近傍と視野外とに位置することが可能なる。

次に、本発明に係るダイシング方法について説明する。ダイシング装置１では、ワークテーブル３１上にワークＷを載置し、撮像手段２３によりワークＷ表面に形成されたパターンを撮像してワークＷの切断位置とブレード２１との位置を調整するアライメント動作が加工前段階として行われる。

アライメント動作においては、撮像手段２３により撮像される位置と、ブレード２１により加工される位置との相対位置に基づき行われる。相対位置はＸテーブル３３、Ｙテーブル４１、Ｚテーブル４３、及び回転テーブル３２によるＸ、Ｙ、Ｚ、θの方向の各座標軸により表され、座標の値は不図示のコントローラ、記憶手段等より処理される。

撮像手段２３と加工手段としてのブレード２１との相対位置の算出では、まず図７に示すようにアライメントカメラ２の視野中心または視野中心近傍に備えられた基準マーク６を撮像手段２３とアライメントカメラ２との双方で同時に撮像する。これにより、アライメントカメラ２に対する撮像手段２３の相対的な位置座標が算出される。

続いて、アライメントカメラ２がブレード２１の回転中心鉛直下方に位置するようにＸテーブル３３及びＹテーブル４１が移動し、基準マーク６が基準マーク駆動手段７によりアライメントカメラ２の視野外に移動する。この状態でアライメントカメラ２によりブレード２１を撮像することでアライメントカメラ２に対するブレード２１の相対的な位置座標が算出される。

このように算出されたアライメントカメラ２に対する撮像手段２３の相対的な位置座標と、アライメントカメラ２に対するブレード２１の相対的な位置座標とは記憶手段に記憶されコントローラにより処理され、それぞれの位置座標から撮像手段２３とブレード２１との相対位置が算出される。ワークＷのアライメント動作は算出された相対位置に基づき行われ、ワークＷの切断位置とブレード２１との位置が調整される。

これにより、ブレード２１による切断位置を知るためにダミーワークの加工をすることなく撮像手段２３とブレード２１との相対位置を容易に計測することが可能となり、ダイシング装置１の効率を下げることなく良好なダイシング加工を行うことが可能となる。

また、ダイシング装置１では、ブレード２１をアライメントカメラ２で撮像することにより、Ｚテーブル４３の位置座標と撮像する際のアライメントカメラ２の焦点距離とからブレード２１の外径形状を知ることが可能となる。これにより、セットアップ動作またはブレード２１の磨耗量の計測等がブレード２１をワークテーブル３１に接触させることなく行うことが可能となる。

なお、加工手段として図３に示すレーザーヘッド６１を用いる場合は、アライメントカメラ２によりレーザーヘッド６１の基準となるいずれかの場所またはレーザー光Ｌの焦点をアライメントカメラ２の撮像部５上に合わせることによりアライメントカメラ２に対するレーザーヘッド６１の相対的な位置座標が算出される。

なお上記実施の形態において、ワークテーブル３１、回転テーブル３２、Ｘテーブル３３、及びアライメントカメラ２のセットは複数あってもよい。

以上説明したように、本発明に係るダイシング装置及びダイシング方法によれば、アライメントカメラにより撮像手段と加工手段をそれぞれ撮像することでダミーワークの加工をすることなく撮像手段と加工手段の相対位置を容易に計測することが可能となり、ダイシング装置の効率を下げることなく良好なダイシング加工を行うことが可能となる。

Claims (4)

1. ワークを載置するワークテーブルと、
   前記ワークの加工を行う加工手段と、
   前記ワークテーブル上の前記ワークを撮像する撮像手段と、
   前記ワークテーブルと前記加工手段と前記撮像手段とを相対的に移動させる複数の移動手段と、
   前記撮像手段と対向するように前記ワークテーブルと同一の移動手段に設けられ、前記撮像手段の備えられた方向に向って撮像を行うアライメントカメラと、
   前記アライメントカメラが第１の位置にあるときの前記アライメントカメラに対する前記撮像手段の相対位置と、前記アライメントカメラが前記第１の位置とは異なる位置にあるときの前記アライメントカメラに対する前記加工手段の相対位置とを用いて、前記撮像手段と前記加工手段との相対位置を計算するコントローラと、
   を備えたことを特徴とするダイシング装置。
2. 前記アライメントカメラの視野中心または視野中心近傍には、前記アライメントカメラと前記撮像手段で撮像することが可能な基準マークが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のダイシング装置。
3. 前記基準マークは、前記アライメントカメラの視野中心または視野中心近傍と視野外とに位置することが可能なように移動可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のダイシング装置。
4. ワークを載置するワークテーブルと、前記ワークの加工を行う加工手段と、前記ワークテーブル上の前記ワークを撮像する撮像手段と、前記ワークテーブルと前記加工手段と前記撮像手段とを相対的に移動させる複数の移動手段と、を備えたダイシング装置で用いるダイシング方法において、
   前記撮像手段の備えられた方向に向って撮像を行うアライメントカメラを前記撮像手段と対向するように前記ワークテーブルと同一の移動手段に設け、
   前記アライメントカメラの視野中心または視野中心近傍に移動可能に設けられた基準マークを前記アライメントカメラと前記撮像手段とで同時に撮像することにより前記アライメントカメラに対する前記撮像手段の位置座標を取得し、
   前記アライメントカメラに対する前記撮像手段の位置座標を取得した後に、前記アライメントカメラにより前記加工手段を撮像して前記アライメントカメラに対する前記加工手段の位置座標を取得し、
   前記アライメントカメラに対する前記撮像手段の位置座標と、前記アライメントカメラに対する前記加工手段の位置座標とを比較することにより前記撮像手段と前記加工手段との相対位置を算出し、
   算出された相対位置に基づき前記ワークを加工することを特徴とするダイシング方法。

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