JP5769605B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を切削する切削装置に関する。

半導体装置製造工程や各種の電子部品製造工程においては、ダイシングソーと呼ばれる極薄の切削ブレードを高速回転させることで、被加工物を個々の製品やチップに分割する切削装置（ダイシング装置）が使用されている。

切削装置による切削加工では、切削ブレードの周囲に配設されたノズルから被加工物及び切削ブレードに対し切削水が掛けられる。切削水は、切削加工によって発生する切削屑が被加工物表面に付着しないように洗浄する目的や、加工によって発生する熱を冷却するという目的で用いられる。

他方、微細化・小型化が進む半導体ウェーハや電子部品については、切削加工において分割をする際に、切断位置を高精度に調整する必要がある。

このため、高倍率の顕微鏡を備え、加工領域に隣接する撮像領域において切断位置を撮像、検出する構成とする切削装置が知られており、このような切削装置について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１，２参照）。

実開平０４−１２２４４２号公報 特開２００２−０１１６４１号公報

ところで切削加工中には切削液が大量に使用されるため、加工領域に切削液を多く含んだ雰囲気が発生し、隣接する撮像領域にこの雰囲気が流れ込むことが想定される。

このようなことから、特許文献２に開示されるように、防塵・防滴を目的とする顕微鏡ボックス（密閉カバー）に顕微鏡を収容する形態が知られている。顕微鏡ボックスにはシャッター手段により開閉する開口が設けられ、撮像中以外は顕微鏡ボックスのシャッター手段にて開口を遮蔽することで雰囲気が流入するのを防ぐとともに、撮像が必要な際には、シャッター手段にて開口を開き、開口を通じて撮像する構成としている。

また、例えば、切削溝を確認するなどの目的で、被加工物を切削加工中に撮像する場合では、被加工物の上面には通常切削液が乗っていることになる。撮像箇所に切削液が乗っていると鮮明に撮像できないため、顕微鏡ボックス内に設けられたエアブロー手段からのエアーで切削液を吹き飛ばし、被加工物の上面から切削液を除去した後に撮像がなされる。

ところが、エアーで吹き飛ばされた切削液の水滴が開口を通って顕微鏡ボックス内に侵入してしまうことや、侵入した切削液により顕微鏡の対物レンズが曇ったり、開閉シャッター駆動部や、顕微鏡に接続されたＣＣＤカメラの故障の原因となるなどの不具合の発生が懸念される。このため、エアーを強力に吹き付けられないという問題があった。

また、顕微鏡ボックス内に設けられたエアブロー手段は、狭い顕微鏡ボックス内に顕微鏡と共に収容されるものであるが、開口を通って撮像領域へエアーを吹き付ける構成となっているため、エアブロー手段の角度や高さ等の調整幅が小さいものであった。このため、充分な切削液の除去能力が発揮できないという問題があった。

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、エアーの角度や高さ等の調整幅が大きく、且つ、エアーを強力に吹き付けて切削液を吹き飛ばすことを可能とする構成の切削装置を提供することである。

本発明では、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物に切削加工を施す切削ブレード及び切削ブレードに切削液を供給するノズルを有する加工手段と、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、を備えた切削装置であって、撮像手段は、チャックテーブルに保持された被加工物の表面と対向する対物レンズを備えた顕微鏡と、顕微鏡の周囲を覆い撮像用の開口を一部に備えた底部を有する顕微鏡ボックスと、遮蔽時と撮像時とで底部の開口を選択的に開閉するシャッターと、エアー供給源と連通しチャックテーブルに保持された被加工物の撮像領域にエアーを噴出し被加工物上に滞留する切削液を除去するエアー噴出手段とを具備し、エアー噴出手段は、顕微鏡ボックスの内部に配設されたエアー噴出口から開口を通過させてエアーを噴出する内部エアー噴出機構と、顕微鏡ボックスの外部に配設されたエアー噴出口からエアーを噴出する外部エアー噴出機構と、からなり、外部エアー噴出機構は、エアー噴出口の向き及び高さを調整する調整手段を備え、シャッターが開口を開放する前にエアーを噴出して予め被加工物上の切削液をおおよそ除去することで、開口を開放後に噴出される内部エアー噴出機構のエアー噴出によって切削液の水滴が飛散し、開口を通って顕微鏡の対物レンズに付着するのを防ぐことを特徴とする切削装置が提供される。

本発明によれば、エアー噴出手段が顕微鏡ボックスの外部にも搭載されているため、顕微鏡ボックスの開口を開放する前に、強力なエアーで予め大まかに被加工物上の切削液を除去することができる。外部エアーが噴出される際には、切削液が飛散することになるが、開口がシャッターにより閉じられるため、飛散した水滴が顕微鏡ボックスに侵入する恐れがない。

さらに、顕微鏡ボックス外に設置する外部エアー噴出機構は顕微鏡ボックスという囲いによる規制もなく、外部エアーの経路に開口が配置されるという制限も無くなるため、エアー噴出口の角度（向き）や高さを調整する範囲が広くなり、オペレータによる外部エアーノズルへのアクセスも顕微鏡ボックス内にある場合に比べ容易であるため、調整作業がしやすいという効果も奏する。

本発明を実施するのに適した切削装置の外観斜視図である。 被加工物ユニットの構成について示す斜視図である。 切削ユニットの構成について示す斜視図である。 内部エアー噴出機構から内部エアーが噴出される様子について示す側面図である。 外部エアー噴出機構から内部エアーが噴出される様子について示す側面図である。 シャッターの構成について示す側面図。 外部エアー噴出機構の構成について示す右側面図である。 顕微鏡ボックスの内部構造について示す左側面図である。 外部エアー噴出機構の他の実施形態について示す右側面図である。 外部エアー噴出機構の他の実施形態における顕微鏡ボックスの内部構造について示す左側面図である。

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は本発明の一実施形態としての切削装置２の外観斜視図を示している。

図１に示すように、切削装置２は、切削装置２に向かって左側に配置される加工領域４と、向かって右側に配置される搬出入領域６を備えている。加工領域４の上方には、タッチパネル機能を備えた表示モニタ８が備えられる。

加工領域４と搬出入領域６は、板状の仕切壁部１１によって遮られている。仕切壁部１１の下部には、加工領域４と搬出入領域６とを連通させるゲート１１ａが形成されており、このゲート１１ａを通過してチャックテーブル１９を移動させることにより、チャックテーブル１９上に保持された半導体ウェーハＷなどの被加工物が、加工領域４と搬出入領域６の間で移動される。

搬出入領域６の内部には、撮像ユニット２２が設けられており、撮像ユニット２２によってチャックテーブル１９に保持されたウェーハＷを撮像することができるようになっている。撮像ユニット２２内には、後述するように顕微鏡６０（図４参照）が設けられている。

加工領域４は、その右側に配置される仕切壁部１１のほか、切削装置２に向かって切削ユニット２４の後ろ側に配置される板状の仕切壁部１２、さらには、上面仕切壁部１３ａ、左側仕切壁部１３ｂ、正面仕切壁部１３ｃを有する防護カバー１３によって取囲まれることで、閉じられた空間として区画形成される。好ましくは、防護カバー１３は、内部を視認可能とする透明体にて構成される。

図２は、被加工物となるウェーハＷについて示すものであり、ウェーハＷは粘着テープＴ（ダイシングテープ）に貼着され、粘着テープＴの外周縁部が環状フレームＦに貼着されて被加工物ユニットＵが形成される。被加工物ユニットＵでは、ウェーハＷは粘着テープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となる。

図２に示されるように、ウェーハＷの表面には、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ラインＳ２とが直交して形成されており、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ラインＳ２によって区画された各領域に半導体パッケージＤが形成されている。

図３では、切削ユニット２４によりフレームＦに支持されたウェーハＷを分割予定ライン（ストリート）に沿って切削する様子の斜視図が示されている。２５は切削ユニット２４のスピンドルハウジングであり、スピンドルハウジング２５中に図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。切削ブレード２８は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散されてなる切刃２８ａをその外周部に有している。

３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、図３において切削ブレード２８の裏側の側面に沿って伸長する図示しない切削水ノズル、及び、切削水を切削ブレード２８の切刃２８ａとウェーハＷとの接触領域に噴射する切削水噴射ノズル３５が取り付けられている。

切削水供給部３４からの切削水は、約０．３Ｍｐａに加圧されている。ブレードカバー３０に設けた図示しない切削水ノズルには、パイプ３２を介して切削水が供給される。同様に、ブレードカバー３０に設けた切削水噴射ノズル３５には、パイプ３７を介して切削水が供給される。切削水噴射ノズル３５からは毎分１．６〜２．０リットルの流量で噴射される。

４０は着脱カバーであり、ねじ４２によりブレードカバー３０に着脱可能に取り付けられている。着脱カバー４０は切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル４４を有している。切削水ノズル４４には、パイプ４６を介して切削水が供給される。

以上のように、本実施形態の切削装置２では、被加工物としてのウェーハＷを保持するチャックテーブル１９と、チャックテーブル１９に保持されたウェーハＷに切削加工を施す切削ブレード２８及び切削ブレード２８に切削液を供給するノズル（図３の切削水噴射ノズル３５，切削水ノズル４４）を有する加工手段である切削ユニット２４と、チャックテーブル１９に保持されたウェーハＷを撮像する撮像手段としての撮像ユニット２２と、を備える構成としている。

次に、本発明において特徴的な構成である撮像ユニット２２（撮像手段）の構成について説明する。図４乃至図８に示すように、撮像ユニット２２は、チャックテーブル１９に保持されたウェーハＷの表面と対向する対物レンズ６１を備えた顕微鏡６０と、顕微鏡６０の周囲を覆い撮像用の開口６４ａを一部に備えた底部６４ｂを有する顕微鏡ボックス６４と、遮蔽時と撮像時とで底部６４ｂの開口６４ａを選択的に開閉するシャッター６６と、図示せぬエアー供給源と連通しチャックテーブル１９に保持されたウェーハＷの撮像領域にエアーを噴出しウェーハＷ上に滞留する切削液を除去する内部エアー噴出機構７１と外部エアー噴出機構７３を有するエアー噴出手段とを具備している。

以下詳細に説明すると、撮像ユニット２２は、箱状の顕微鏡ボックス６４内に顕微鏡６０を収容してなるものであり、顕微鏡６０によって、適宜ウェーハＷの表面を撮像し、ウェーハＷにおける切断位置の検出をすべく構成される。

顕微鏡ボックス６４は、顕微鏡６０の防塵・防滴を目的として設けられるものであって、底部６４ｂに形設される開口６４ａを除き、顕微鏡ボックス６４内が密閉されるように構成されている。

開口６４ａは、シャッター６６により開閉されるべく構成されており、シャッター６６により開口６４ａが閉じられることで顕微鏡ボックス６４内が密閉される。これにより、ウェーハＷに供給される切削液や、ウェーハＷから吹き飛ばされる切削液が、顕微鏡ボックス６４内へと侵入することが防がれる。

一方で、顕微鏡６０によりウェーハＷの表面の撮像が必要な際には、シャッター６６が開かれて開口６４ａが開放され、対物レンズ６１がウェーハＷの表面に対向し、ウェーハＷの表面の撮像が可能となっている。開口６４ａは、対物レンズ６１の直下に配置される。

シャッター６６は、図６に示すように、開口６４ａを上から塞ぐのに十分な面積を有する板状部材（遮蔽板）にて構成され、顕微鏡ボックス６４内において底部６４ｂ上に設置されるアクチュエータ６７のロッド６７ａに接続されている。

このような構成により、アクチュエータ６７の駆動によるロッド６７ａの伸縮に連動してシャッター６６が移動し、ロッド６７ａが伸長された際には開口６４ａがシャッター６６にて閉鎖され、ロッド６７ａが縮長された際にはシャッター６６が移動して開口６４ａが開放される。

図４に示すように、顕微鏡ボックス６４の内部には、内部エアー噴出機構７１が配設される。内部エアー噴出機構７１は、顕微鏡６０の外装部６０ａに固定される固定ブロック７１ａと、固定ブロック７１ａから開口６４ａに向かって突出し、開口６４ａを通じてウェーハＷの表面へと内部エアー７１Ａを噴出させる内部エアーノズル７１ｂと、を有している。内部エアーノズル７１ｂは、エアー供給管７１ｃを通じて図示せぬエアー供給源に接続されている。

内部エアー噴出機構７１の内部エアーノズル７１ｂの先端部には、エアー噴出口７１ｈが形成されており、エアー噴出口７１ｈから内部エアー７１Ａが噴出される。なお、図４においては、シャッター６６が開かれて開口６４ａが開放された状態が示されており、シャッター６６を仮想線で示している。

内部エアー７１Ａの風圧は、切削液８０が吹き飛ばされて開口６４ａを通じて顕微鏡ボックス６４内に侵入することがないように、開口６４ａの下方となる位置においてウェーハＷの表面に残された僅かな切削液８０を取り除く程度の風圧に設定される。

図５に示すように、顕微鏡ボックス６４の外部には、外部エアー噴出機構７３が配設される。外部エアー噴出機構７３は、顕微鏡ボックス６４の側壁部６４ｃに固定される固定ブロック７３ａと、固定ブロック７３ａからウェーハＷの表面に向かって突出し、ウェーハＷの表面へと外部エアー７３Ａを噴出させる外部エアーノズル７３ｂと、を有している。外部エアーノズル７３ｂは、エアー供給管７３ｃを通じて図示せぬエアー供給源に接続されている。

外部エアーノズル７３ｂの外部エアーノズル７３ｂの先端部には、エアー噴出口７３ｈが形成されており、エアー噴出口７３ｈから外部エアー７３Ａが噴出される。なお、図５においては、シャッター６６が閉じられて開口６４ａが閉鎖された状態が示されている。

外部エアー７３Ａの風圧は、ウェーハＷの表面に乗っている切削液８０を十分に吹き飛ばすことができるように、強力に設定されることが好ましい。

図７に示すように、固定ブロック７３ａは、ボルト７３ｍ，７３ｎによって顕微鏡ボックス６４の側壁部６４ｃに固定される。固定ブロック７３ａには、上下方向に貫通する縦孔部７３ｄが形設されており、下側の開放部から外部エアーノズル７３ｂが挿入されている。

固定ブロック７３ａには、縦孔部７３ｄと連通する横ネジ孔７３ｅが設けられており、横ネジ孔７３ｅに調整ボルト７３ｆを螺挿し、調整ボルト７３ｆの先端部を外部エアーノズル７３ｂの周面に当接させることで、外部エアーノズル７３ｂが縦孔部７３ｄから抜け落ちないように、固定ブロック７３ａに固定される。

図５に示すように、外部エアーノズル７３ｂにおいて、固定ブロック７３ａから下方に突出される部位は斜め方向に屈曲されており、顕微鏡ボックス６４の開口６４ａの直下にあるウェーハＷの表面の部位に向けて外部エアー７３Ａを吹き付けることができるように、指向性を有する構成としている。

そして、この外部エアーノズル７３ｂから噴出される外部エアー７３Ａの向きは、調整ボルト７３ｆを緩めて外部エアーノズル７３ｂの固定を解除し、外部エアーノズル７３ｂの上下位置変更、角度位置変更を行うことで、調整できる。調整後は、再び調整ボルト７３ｆを締結することで、外部エアーノズル７３ｂを固定できる。

この外部エアーノズル７３ｂの調整作業は、調整ボルト７３ｆが顕微鏡ボックス６４の外部に配置されているため、容易に行える。また、外部エアーノズル７３ｂは顕微鏡ボックス６４の外部に配置されているため、その調整可能な範囲を広く確保できることになり、図８に示すように、外部エアーノズル７３ｂのエアー噴出口７３ｈの上下位置、角度位置（向き）の設定について自由度の広い構成が実現される。

なお、図９及び図１０に示す外部エアー噴出機構７５の実施形態のように、２本の外部エアーノズル７５ｂ，７５ｂを設けることとしてもよい。この構成では、固定ブロック７５ａに対し、外部エアーノズル７５ｂ，７５ｂがそれぞれ調整ボルト７５ｆ，７５ｆにて個別に調整可能に固定されることで、２本の外部エアーノズル７５ｂ，７５ｂから噴出されるエアーの組み合わせによる外部エアーを実現できる。

例えば、２本の外部エアーノズル７５ｂ，７５ｂからの外部エアーを一箇所に集中させることで、より強力な風圧で切削液８０を吹き飛ばす（除去する）ことや、広範囲に向けて外部エアーが放出されるよう２本の外部エアーノズル７５ｂ，７５ｂの角度を設定し、より広範囲で切削液８０を吹き飛ばすことなどが考えられる。

以上のように、エアー噴出手段は、顕微鏡ボックス６４の内部に配設されたエアー噴出口７１ｈから開口６４ａを通過させて内部エアー７１Ａを噴出する内部エアー噴出機構７１と、顕微鏡ボックス６４の外部に配設されたエアー噴出口７３ｈから外部エアー７３Ａを噴出する外部エアー噴出機構７３と、からなっている。

そして、図５に示すように、外部エアー噴出機構７５は、エアー噴出口７３ｈの向き及び高さを調整するための調整ボルト７３ｆからなる調整手段を備えることとし、顕微鏡６０によるウェーハＷの撮像がされる際には、シャッター６６が開口６４ａを開放する前に外部エアー７３Ａを噴出し予めウェーハＷ上の切削液８０をおおよそ除去する。

このように、エアー噴出手段が顕微鏡ボックス６４の外部にも搭載されているため、顕微鏡ボックス６４の開口６４ａを開放する前に、強力な外部エアー７３Ａで予め大まかにウェーハＷ上の切削液８０を除去することができる。

そして、外部エアー７３Ａが噴出される際には、切削液８０が飛散することになるが、開口６４ａがシャッター６６により閉じられるため、飛散した水滴が顕微鏡ボックスに侵入する恐れがない。

さらに、顕微鏡ボックス６４外に設置する外部エアー噴出機構７３は顕微鏡ボックス６４という囲いによる規制もなく、外部エアー７３Ａの経路（通り道）に開口６４ａが配置されるという制限も無くなるため、エアー噴出口７３ｈの角度（向き）や高さの調整可能範囲が広くなり、オペレータによる外部エアーノズル７３ｂへのアクセスも顕微鏡ボックス６４内にある場合に比べ容易であるため、調整作業がしやすいという効果も奏する。

そして、外部エアー噴出機構７３によりウェーハＷ上の切削液８０をおおよそ除去した後、図４に示すように、シャッター６６が開かれて開口６４ａが開放され、内部エアー７１ＡがウェーハＷに対して噴出される。これにより、開口６４ａの下方となる位置においてウェーハＷの表面に残された僅かな切削液８０が除去され、ウェーハＷの表面を露出させることができ、顕微鏡６０によるウェーハＷ表面の鮮明な撮像が可能となる。

この内部エアー７１Ａが噴出される際には、予め、外部エアー７３Ａによっておおよその切削液８０がウェーハＷから除去されているため、開口６４ａを開放後に噴出される内部エアー噴出機構７１の内部エアー７１Ａ噴出によって切削液８０の水滴が飛散し、開口６４ａを通って顕微鏡６０の対物レンズ６１に付着するのを防ぐことが可能となる。

６０ 顕微鏡
６１ 対物レンズ
６４ 顕微鏡ボックス
６４ａ 開口
６４ｂ 底部
６６ シャッター
７１ 内部エアー噴出機構
７１Ａ 内部エアー
７１ｂ 内部エアーノズル
７１ｈ エアー噴出口
７３ 外部エアー噴出機構
７３Ａ 外部エアー
７３ｂ 外部エアーノズル
７３ｈ エアー噴出口
８０ 切削液
Ｗ ウェーハ

Claims (1)

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該被加工物に切削加工を施す切削ブレード及び該切削ブレードに切削液を供給するノズルを有する加工手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像手段と、を備えた切削装置であって、
   該撮像手段は、該チャックテーブルに保持された該被加工物の表面と対向する対物レンズを備えた顕微鏡と、該顕微鏡の周囲を覆い撮像用の開口を一部に備えた底部を有する顕微鏡ボックスと、遮蔽時と撮像時とで該底部の該開口を選択的に開閉するシャッターと、エアー供給源と連通し該チャックテーブルに保持された該被加工物の撮像領域にエアーを噴出し該被加工物上に滞留する該切削液を除去するエアー噴出手段とを具備し、
   該エアー噴出手段は、該顕微鏡ボックスの内部に配設されたエアー噴出口から該開口を通過させてエアーを噴出する内部エアー噴出機構と、該顕微鏡ボックスの外部に配設されたエアー噴出口からエアーを噴出する外部エアー噴出機構と、からなり、
   該外部エアー噴出機構は、該エアー噴出口の向き及び高さを調整する調整手段を備え、該シャッターが該開口を開放する前にエアーを噴出して予め該被加工物上の該切削液をおおよそ除去することで、該開口を開放後に噴出される該内部エアー噴出機構のエアー噴出によって該切削液の水滴が飛散し、該開口を通って該顕微鏡の対物レンズに付着するのを防ぐことを特徴とする切削装置。

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