JP5828683B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に加工を施す切削装置、レーザ加工装置等の加工装置に関する。

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てその表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置（切削装置）又はレーザ加工装置によって分割予定ラインに沿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、パソコン等の電気機器に広く利用されている。

ダイシング装置又はレーザ加工装置等の加工装置は、半導体ウエーハ等の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加工を施す加工手段と、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、チャックテーブルと加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを少なくとも備えている。

撮像手段は、一般的に、被加工物を撮像するカメラとカメラで撮像された像を拡大する顕微鏡を含んでおり、加工すべき領域である分割予定ラインを検出して高精度に切削ブレード又はレーザ加工ヘッドを加工すべき分割予定ラインに位置付けることができる。

従来の加工装置では、撮像手段で加工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手段で切削すべき領域を撮像するようにしていたため、アライメントの遂行に比較的時間がかかり、生産性が悪いという問題がある。

そこで、本願の出願人は、光源にストロボ光を採用し、撮像手段のＣＣＤカメラがストロボ光の照射に同期してウエーハの撮像領域を撮像するようにした撮像手段を特開２０１０−７６０５３号公報で提案した。この撮像手段を具備した切削装置によると、ウエーハが未だ移動中であっても静止画像を取得することができる。

特開２０１０−７６０５３号公報

しかし、特許文献１に開示された撮像手段を有する切削装置では、ストロボ光源が発するストロボ光の光量を調整する手段が設けられていない。ストロボ光の光量を調整せずに撮像を行うと、適正な撮像画像を得られない場合があるという問題があった。特に、ストロボ光源としてキセノンフラッシュを採用した場合には、ストロボ撮像が殆ど不可能に近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、ストロボ光源の光量を調整可能な機構を有する撮像手段を備えた加工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に加工を施す加工手段と、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、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを備えた加工装置であって、該撮像手段は、被加工物を照明するキセノンフラッシュからなるストロボ光源と、照明された被加工物を該ストロボ光源の発光に同期して撮像するカメラと、該ストロボ光源からの光の一部を反射して被加工物に導くビームスプリッタと、該ストロボ光源と該ビームスプリッタとの間に配置され該ストロボ光源から照射される光の光量を調整する光量調整器とを含み、該光量調整器は、回転軸を有する回転板と、該光源から照射される光を透過する該回転板に形成された開口部と、該回転軸の回転角度に応じて該開口部を透過する光量を最大値と最小値の間で連続的に又は段階的に変化させる遮光板とを含むことを特徴とする加工装置が提供される。

本発明の加工装置は光源からの透過光量を変化させる遮光板を含む光量調整器を有する撮像手段を備えているので、光源からの光量を被加工物の撮像に適した光量に調整して被加工物の加工すべき領域を撮像することができる。特に、キセノンフラッシュの如く光の強さを調整できない光源を用いてストロボ撮像する場合には好都合である。

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支持された半導体ウエーハの斜視図である。 分割予定ライン検出時の本発明実施形態の撮像ユニットの構成及びその作用を説明する模式図である。 光量調整器の斜視図である。 切削溝の状態確認時の本発明実施形態の撮像ユニットの作用を説明する模式図である。

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５８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のカーフチェック時には、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はストロボ光源の一種であるキセノンフラッシュ７０を備えている。キセノンフラッシュ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モニタ７６上に表示される。

キセノンフラッシュ７０とビームスプリッタ７２との間には、キセノンフラッシュ７０から発せられた光の光量を調整する光量調整器８２が配設されている。光量調整器８２は、図４に示されるように、パルスモータ８４と、パルスモータ８４に連結された回転軸８６と、回転軸８６の先端に固定された回転板８８と、キセノンフラッシュ７０から照射される光を透過する回転板８８に形成された開口部９０と、回転軸８６の回転角度に応じて開口部９０を透過する光量を最大値と最小値の間で変化させる開口部９０に配設された遮光板９２とを含んでいる。

遮光板９２は、セグメント９２ａ〜９２ｊを有しており、各セグメント９２ａ〜９２ｊを透過する光量が最大値と最小値の間で段階的に小さくなるように構成されている。遮光板９２の他の実施形態として、遮光板９２を透過する光量が最大値と最小値の間で連続的に変化するように構成してもよい。

再び図３を参照すると、ＣＣＤカメラ７４はキセノンフラッシュ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の撮像領域を撮像し、撮像された画像はモニタ７６上に表示される。キセノンフラッシュ７０、ＣＣＤカメラ７４及びパルスモータ８４は制御手段８０に接続されており、制御手段８０により制御される。

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がキセノンフラッシュ７０からの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。

撮像ユニット５４でウエーハＷの撮像領域を撮像する場合には、まず光量調整器８２のパルスモータ８４を駆動して回転板８８に装着された遮光板９２を回転し、キセノンフラッシュ７０からのストロボ光の光量が最適位置となる遮光板９２のセグメント９２ａ〜９２ｊを選択し、選択されたセグメントがキセノンフラッシュ７０から発せられたストロボ光の光路を遮る位置でパルスモータ８４の駆動を停止する。

遮光板９２のセグメント９２ａ〜９２ｊの選択は、パルスモータ８４により遮光板９２を回転させながらＣＣＤカメラ７４でウエーハＷを撮像し、その撮像画像をモニタ７６で観察することにより決定する。

遮光板９２の最適セグメント９２ａ〜９２ｊを選択した後、アライメント工程を実施する。本実施形態のアライメント工程では、Ｘ軸送り機構１４でチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷをＸ軸方向に移動させながら、ウエーハＷのある点（これをＡ点とする）が撮像ユニット５４の直下にきた時点でキセノンフラッシュ７０を発光させてウエーハＷの撮像領域を照明する。

キセノンフラッシュ７０の発光と同期してＣＣＤカメラ７４でＡ点でのデバイスＤを撮像し、アライメントユニット５２に予め記憶されているターゲットパターンの画像と一致するターゲットパターンを検出し、Ａ点でのターゲットパターンの座標値をアライメントユニット５２のメモリに格納する。

次いで、チャックテーブル２０を移動してＡ点から離れたＢ点でＡ点で撮像したストリートＳ１と同一のストリートＳ１に隣接するデバイスＤを撮像し、同様な操作によりターゲットパターンを検出して、Ｂ点でのターゲットパターンの座標値をアライメントユニット５２のメモリに格納する。

次いで、Ａ点でのターゲットパターンの座標値とＢ点でのターゲットパターンの座標値を結んだ直線が、Ｘ軸方向と平行となる様にチャックテーブル２０を回転する。次いで、ターゲットパターンとストリートＳ１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に整列させるアライメントが達成される。

第１のストリートＳ１のアライメント実施後、チャックテーブル２４を９０度回転してから、ストリートＳ２についても同様な操作を実行して、第２のストリートＳ２のアライメントを遂行する。

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では、キセノンフラッシュ７０からの照射に同期してＣＣＤカメラ７４でウエーハＷの切削すべき領域が撮像されるため、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第１のストリート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第１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度回転させて第１のストリートＳ１に直交する第２のストリート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。

図５に示すように、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キセノンフラッシュ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。

キセノンフラッシュ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の出力はモニタ７６に入力され、モニタ７６上には撮像した切削溝９４が表示される。オペレータはモニタ７６上の画像を見ながら切削溝９４に発生するチッピング９６等を観察することができ、切削溝９４の状態を確認可能である。

切削溝９４の両側に形成されたチッピング９６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。

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では、キセノンフラッシュ７０からのストロボ光の照射に同期してＣＣＤカメラ７４で適切な光量で照射された切削すべき領域を撮像するため、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。

また、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キセノンフラッシュ７０の発光に同期してＣＣＤカメラ７４で適切な光量で照射された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。

上述した実施形態では、本発明の撮像ユニット５４を切削装置２に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の切削ユニット５４はレーザ加工装置等の他の加工装置にも同様に適用することができる。

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 キセノンフラッシュ
７４ ＣＣＤカメラ
７６ モニタ
８２ 光量調整器
８４ パルスモータ
９２ 遮光板

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に加工を施す加工手段と、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、該チャックテーブルと該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを備えた加工装置であって、
   該撮像手段は、被加工物を照明するキセノンフラッシュからなるストロボ光源と、照明された被加工物を該ストロボ光源の発光に同期して撮像するカメラと、該ストロボ光源からの光の一部を反射して被加工物に導くビームスプリッタと、該ストロボ光源と該ビームスプリッタとの間に配置され該ストロボ光源から照射される光の光量を調整する光量調整器とを含み、
   該光量調整器は、回転軸を有する回転板と、該光源から照射される光を透過する該回転板に形成された開口部と、該回転軸の回転角度に応じて該開口部を透過する光量を最大値と最小値の間で連続的に又は段階的に変化させる遮光板とを含むことを特徴とする加工装置。
2. 該光量調整器は、該回転軸に連結されたパルスモータを更に含む請求項１に記載の加工装置。

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