JP5894384B2 - Processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物の形状を認識する機能を有する加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus having a function of recognizing the shape of a workpiece.
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表面に形成されたウェーハは、ダイシングされて個々のデバイスにダイシングされ、各種電子機器等に利用されている。半導体ウェーハのダイシングには、一般的に切削ブレードが用いられる。 A wafer formed by dividing a plurality of devices such as IC and LSI on a surface by dividing lines is diced into individual devices and used for various electronic devices. A cutting blade is generally used for dicing a semiconductor wafer.
一方、LED等の光デバイスが複数形成された光デバイスウェーハは、サファイアの如くモース硬度の高い基板の表面にエピタキシャル成長によってn型半導体、p型半導体が積層され、分割予定ラインによって区画された領域に光デバイスが形成される。このようにして形成された光デバイスウェーハは、切削ブレードによる切削が困難であることから、レーザー光の照射によって分割予定ラインが加工されて個々の光デバイスに分割され、照明機器、液晶テレビのバックライト等の各種電気機器に利用されている(例えば特許文献1参照)。 On the other hand, an optical device wafer in which a plurality of optical devices such as LEDs are formed has an n-type semiconductor and a p-type semiconductor layered by epitaxial growth on the surface of a substrate having a high Mohs hardness such as sapphire, and is divided into regions divided by planned dividing lines. An optical device is formed. Since the optical device wafer formed in this way is difficult to cut with a cutting blade, the line to be divided is processed by laser light irradiation to be divided into individual optical devices, and the back of lighting equipment and LCD televisions. It is used for various electric devices such as lights (see, for example, Patent Document 1).
ウェーハに対する切削やレーザー光の照射によりウェーハを分割する加工装置においては、加工すべき領域を検出したり、加工すべき領域を検出するにあたって対象領域を特定したりするために、ウェーハの形状を認識する形状認識手段を備えており、認識したウェーハの形状に基づき、加工位置の高精度なアライメントを実施し、適正な加工を行っている(例えば特許文献2参照)。 In a processing machine that divides a wafer by cutting the wafer or irradiating laser light, the shape of the wafer is recognized in order to detect the area to be processed or to identify the target area when detecting the area to be processed. A shape recognizing unit is provided, and a high-precision alignment of the processing position is performed based on the recognized shape of the wafer to perform appropriate processing (see, for example, Patent Document 2).
しかし、この形状認識手段は、ウェーハを保持した保持手段を停止させた状態で、CCDカメラを用いてウェーハ全体を撮像する構成であるため、形状認識のために多くの時間を要し、デバイスの生産効率が低いという問題がある。 However, since this shape recognition means is configured to image the entire wafer using a CCD camera with the holding means holding the wafer stopped, it takes a lot of time for shape recognition, There is a problem of low production efficiency.
また、ウェーハがシリコン等の不透明な材料で構成されている場合は、拡散反射光を利用したスキャニングによってウェーハの形状を認識することができるが、例えばサファイア基板のような透明な材料により形成されるウェーハの場合は、拡散反射光をとらえにくいため、ウェーハの形状を認識できないという問題がある。 In addition, when the wafer is made of an opaque material such as silicon, the shape of the wafer can be recognized by scanning using diffuse reflected light, but it is formed of a transparent material such as a sapphire substrate. In the case of a wafer, since it is difficult to catch diffuse reflection light, there is a problem that the shape of the wafer cannot be recognized.
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ウェーハの加工を行う加工装置において、ウェーハの形状を円滑に認識して生産効率を良好にするとともに、透明なウェーハについても形状を認識できるようにすることを課題とする。 The present invention has been considered in view of such problems, and in a processing apparatus for processing a wafer, the shape of the wafer can be smoothly recognized to improve production efficiency, and the shape can be recognized even for a transparent wafer. The challenge is to do so.
本発明は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工手段と、保持手段に保持された被加工物を撮像し加工すべき領域を検出するアライメント手段とを少なくとも備え、被加工物が加工手段による作用を受ける領域である作用領域と被加工物の保持手段に対する着脱が行われる領域である着脱領域との間で保持手段が移動可能に構成された加工装置に関し、着脱領域から作用領域までの被加工物の移動経路に配設されたスキャナと、スキャナからの情報により保持手段に保持された被加工物の形状を認識する形状認識手段とを備え、アライメント手段は、被加工物の着脱領域から作用領域への移動経路におけるスキャナよりも下流側に、スキャナに隣接して配設され、スキャナは、ライン照明と、ライン照明の反射光をとらえるラインセンサとを備え、ライン照明から照射される光の入射角は、被加工物の上面で全反射する角度に設定され、全反射した光の経路にラインセンサが配置され、被加工物が着脱領域から作用領域へ移動している間に形状認識手段によって被加工物の形状を認識し、その後、被加工物の加工すべき領域を検出する。 The present invention provides a holding means for holding a workpiece, a processing means for processing the workpiece held by the holding means, and an image of the workpiece held by the holding means to detect a region to be processed. An alignment means, and the holding means can be moved between an action area where the workpiece is subjected to an action by the machining means and an attachment / detachment area where the workpiece is attached to and detached from the holding means. And a shape recognition means for recognizing the shape of the work piece held by the holding means based on information from the scanner. comprising a, alignment means on the downstream side of the scanner in the moving path of the working area from the removable region of the workpiece, is arranged adjacent to the scanner, the scanner includes a line illumination, Rye And a line sensor to capture the reflected light of the illumination, the incident angle of light emitted from the line illumination is set to an angle of total reflection at the top surface of the workpiece, the line sensor is disposed totally reflected light path The shape recognition means recognizes the shape of the workpiece while the workpiece is moving from the attachment / detachment region to the action region, and then detects the region of the workpiece to be processed .
加工手段としては、レーザー光線を発振するレーザー発振器と、レーザー発振器が発振したレーザー光線を保持手段に保持された被加工物に集光する集光器とを少なくとも備えたレーザー加工手段が一例として挙げられる。 Examples of the processing means include laser processing means including at least a laser oscillator that oscillates a laser beam and a condenser that condenses the laser beam oscillated by the laser oscillator onto a workpiece held by the holding means.
本発明では、着脱領域から作用領域までの被加工物の移動経路にスキャナを配設したため、保持手段に保持された被加工物が着脱領域から作用領域まで移動している間にスキャナ及び形状認識手段によって被加工物の形状が認識される。したがって、被加工物の形状認識のために保持手段の動きを停止させる必要がないため、デバイスの生産性を向上させることができる。 In the present invention, since the scanner is disposed in the movement path of the workpiece from the attachment / detachment region to the action region, the scanner and the shape recognition are performed while the workpiece held by the holding unit is moving from the attachment / detachment region to the action region. The shape of the workpiece is recognized by the means. Therefore, it is not necessary to stop the movement of the holding means for recognizing the shape of the workpiece, so that the productivity of the device can be improved.
また、ライン照明から照射される光の入射角は、被加工物の上面で全反射する角度に設定され、全反射した光の経路にラインセンサが配置されるため、例えばサファイアのような透明なウェーハについても、確実に形状を認識することができる。 In addition, the incident angle of the light emitted from the line illumination is set to an angle that totally reflects on the upper surface of the workpiece, and the line sensor is disposed in the path of the totally reflected light. The shape of the wafer can be recognized with certainty.
図1に示すレーザー加工装置1は、本発明の加工装置の一種であり、保持手段2に保持された被加工物に対して加工手段3によってレーザー加工が施されるように構成されている。
A laser processing apparatus 1 shown in FIG. 1 is a kind of processing apparatus according to the present invention, and is configured such that laser processing is performed by the processing means 3 on the workpiece held by the
保持手段2は、被加工物を吸着する吸着部20を備えている。吸着部20は、例えばポーラスセラミックス等の多孔質部材により形成され、上面が平坦に形成されている。また、吸着部20の外周側には、図1のように被加工物WがテープTに貼着されるとともにテープTの周縁部にリング状のフレームFが貼着される場合において、フレームFを固定するための固定部21が配設されている。
The holding means 2 includes an
レーザー加工装置1は、保持手段2に対する被加工物の着脱が行われる領域である着脱領域Aと、被加工物が加工手段3による作用を受ける領域である作用領域Bとで構成され、保持手段2は、着脱領域Aと作用領域Bとの間をX軸方向に移動可能に構成されている。
The laser processing apparatus 1 includes an attachment / detachment area A that is an area where the workpiece is attached to and detached from the
着脱領域Aには、被加工物を複数収容するカセット4と、カセット4からの被加工物の搬出及びカセット4への被加工物の搬入を行う搬出入手段5とを備えている。カセット4の後方には、カセット4から搬出した被加工物及びカセット4に搬入する被加工物が一時的に載置される領域である仮置き領域6が位置しており、仮置き領域6の近傍には、保持手段2と仮置き領域6との間で被加工物を搬送する第一の搬送手段7aを備えている。
The attachment / detachment area A includes a cassette 4 for storing a plurality of workpieces, and a loading / unloading means 5 for carrying out the workpieces from the cassette 4 and loading the workpieces into the cassette 4. Behind the cassette 4, a
着脱領域Aの後方側には、加工後の被加工物を洗浄する洗浄手段8が配設されている。また、洗浄手段8の上方には、保持手段2と洗浄手段8との間で被加工物を搬送する第二の搬送手段7bが配設されている。
On the rear side of the attachment / detachment region A, a cleaning means 8 for cleaning the processed workpiece is disposed. Above the cleaning means 8, a second transport means 7b for transporting the workpiece between the
作用領域Bには加工手段3が配設されている。加工手段3は、レーザー光線を下方に出射する照射ヘッド30を備えており、照射ヘッド30の下端には集光器31を備えている。加工手段3には、レーザー光線を発振するレーザー発振器32を備えており、レーザー発振器32において発振されたレーザー光線が照射ヘッド30に送られ、そのレーザー光線が集光器31によって被加工物に集光される構成となっている。加工手段3は、Y軸方向に移動可能となっている。
A processing means 3 is disposed in the action area B. The processing means 3 includes an
保持手段2の着脱領域Aから作用領域Bまでの移動経路の上方には、保持手段2に保持された被加工物を撮像して加工すべき領域を検出するアライメント手段9が配設されている。アライメント手段9は、撮像部90を備えている。
Above the movement path from the attaching / detaching area A to the action area B of the
保持手段2の着脱領域Aから作用領域Bまでの移動経路の上方であって、撮像部90よりも着脱領域Aに近い側には、スキャナ10が配設されている。スキャナ10には、スキャナ10から出力される情報を読み込み保持手段2に保持された被加工物の形状を認識する形状認識手段11が電気的に接続されている。形状認識手段11には、CPU、メモリ等を備えている。また、スキャナ10から取り込んだ画像や、撮像部90が取得した画像は、ディスプレイ12に表示させることができる。
The
図2に示すように、スキャナ10は、LED等の照明機器がY軸方向に整列して構成され保持手段2に保持された被加工物に対してライン状に光を照射するライン照明100と、撮像素子がライン照明100と平行に整列して構成され被加工物における反射光をとらえるラインセンサ101とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
ラインセンサ101は、ライン照明100のX軸方向の延長上に位置している。ライン照明100から出射される入射光102aの入射角α及び被加工物において反射するその反射光102bの反射角βは、可変となっており、ラインセンサ101は、ライン照明100から照射された光の被加工物における反射光をとらえることができる位置に配設される。
The
図3に示すウェーハWは、レーザー加工装置1を使用して加工される被加工物の一例であり、透明なサファイア基板の表面W1に縦横に形成された分割予定ラインLによって区画された領域に光デバイスDが形成された光デバイスウェーハである。このウェーハWの裏面W2にはテープTが貼着される。テープTの周縁部にはリング状のフレームFが貼着され、ウェーハWがテープTを介してフレームFに支持された状態となる。ウェーハWは、ほぼ円形に形成され、外周の一部にはノッチNが形成されている。 The wafer W shown in FIG. 3 is an example of a workpiece to be processed using the laser processing apparatus 1, and is in a region partitioned by division planned lines L formed vertically and horizontally on the surface W1 of the transparent sapphire substrate. An optical device wafer on which an optical device D is formed. A tape T is attached to the back surface W2 of the wafer W. A ring-shaped frame F is attached to the peripheral edge of the tape T, and the wafer W is supported by the frame F via the tape T. The wafer W is formed in a substantially circular shape, and a notch N is formed in a part of the outer periphery.
こうしてフレームFと一体化されたウェーハWは、図1に示したカセット4に複数収容される。そして、搬出入手段5によってフレームFが引き出されることによりウェーハWが仮置き領域6に載置され、その後、第一の搬送手段7aによって、着脱領域Aに位置する保持手段2に搬送され、ウェーハWが吸着部20に吸引保持されるとともに、フレームFが固定部21によって固定される。
A plurality of wafers W integrated with the frame F are accommodated in the cassette 4 shown in FIG. Then, the frame F is pulled out by the loading / unloading means 5 to place the wafer W on the
次に、図4に示すように、保持手段2が作用領域B側に(矢印C方向に)移動し、ウェーハWをスキャナ10の下方に位置づけてゆっくりと通過させる。図5に示すように、スキャナ10を構成するライン照明100からは、半導体ウェーハWの表面W1に向けて入射光102aが照射される。このとき、入射角αは、ウェーハWの材質に固有の屈折率に応じ、入射光102aがウェーハWの表面W1において全反射するように設定される。そして、全反射した反射光102bの経路にラインセンサ101が配置される。
Next, as shown in FIG. 4, the holding means 2 moves to the action region B side (in the direction of arrow C), and the wafer W is positioned below the
このようにして、ウェーハWをX軸方向に移動させながら、ライン照明100からの入射光102aをウェーハWの表面W1において全反射させ、ラインセンサ101が順次反射光102bをとらえて走査を行うと、Y軸方向のラインごとにその画素情報が形状認識手段11に転送される。形状認識手段11では、ラインごとに画素の色を認識することにより、ウェーハWと保持手段2との境界部分の座標を求め、その座標情報に基づきウェーハWの形状を明確に認識することができる。例えば図5において、ラインセンサ101のX座標がX1の時の走査においては、ウェーハWの輪郭のY座標はY4とY16であることが認識される。同様に、保持手段2をX軸方向に移動させながら順次ウェーハWの輪郭の座標情報を取得していくことにより、ウェーハWの形状を形状認識手段11が認識することができる。
In this way, when the wafer W is moved in the X-axis direction, the incident light 102a from the
図5の例では、ウェーハWのX軸方向の一方の端部のX座標がX0、他方の端部のX座標がXnであり、ウェーハWのY軸方向の一方の端部のY座標がY0、他方の端部のY座標がYnである。したがって、ウェーハWは、X座標がX0〜Xn、Y座標が0〜Ynの範囲に存在するものであることが認識される。また、ウェーハWの輪郭を構成する各座標から、ウェーハWがほぼ円形に形成され、ノッチNが形成されている位置も認識される。 In the example of FIG. 5, the X coordinate of one end of the wafer W in the X axis direction is X0, the X coordinate of the other end is Xn, and the Y coordinate of one end of the wafer W in the Y axis direction is Y0 and the Y coordinate of the other end are Yn. Therefore, it is recognized that the wafer W exists in the range where the X coordinate is X0 to Xn and the Y coordinate is 0 to Yn. Further, from each coordinate constituting the outline of the wafer W, the position where the wafer W is formed in a substantially circular shape and the notch N is formed is also recognized.
このように、レーザー加工装置1は、着脱領域Aから作用領域Bまでの被加工物の移動経路にスキャナ10を配設したため、保持手段2に保持されたウェーハWが着脱領域Aから作用領域Bに移動している間にウェーハWの形状を認識することができる。したがって、形状認識のために保持手段2の動きを停止させる必要がないため、生産性を向上させることができる。
As described above, since the laser processing apparatus 1 has the
また、スキャナ10は、ライン照明100から出射された光をウェーハWの表面W1で全反射させ、反射光をラインセンサ101によってとらえられるように構成したため、例えばサファイアやガラスといった透明な材料によって形成されたウェーハについても、確実に形状を認識することができる。
Further, since the
ウェーハWの形状が認識されると、ウェーハWを保持した保持手段2は、そのまま停止することなくX軸方向に移動し、図1に示した撮像部90の直下にウェーハWが位置づけされる。そして、形状認識手段11によって存在する領域が明確となったウェーハWは、撮像部90によって撮像され、パターンマッチング等の画像処理を経てアライメント手段9によって加工すべき分割予定ラインL(図3参照)が検出される。撮像部90は、スキャナ10よりもウェーハWの移動方向下流側に配設されており、形状認識手段11によってウェーハWが存在する領域が予め認識されているため、分割予定ラインLの検出を円滑に行うことができる。
When the shape of the wafer W is recognized, the holding means 2 holding the wafer W moves in the X-axis direction without stopping as it is, and the wafer W is positioned immediately below the
そして、検出された分割予定ラインLのX軸方向の延長線上に集光器31が位置づけされ、その状態でウェーハWを保持した保持手段2がさらにX軸方向に移動するとともに、集光器31からレーザー光線が照射され、例えばウェーハWの内部にレーザー光線が集光され、当該内部に改質層が形成される。
Then, the
また、保持手段2をX軸方向に往復移動させながら、隣り合う分割予定ラインLの間隔ずつ加工手段3をY軸方向に割り出し送りして分割予定ラインLに順次レーザー照射を行うと、同方向のすべての分割予定ラインLに沿って改質層が形成される。さらに、保持手段2を90度回転させてから同様にレーザー照射を行うと、すべての分割予定ラインLに沿って縦横に改質層が形成される。なお、ウェーハWの表面W1に溝を形成するアブレーション加工を行う場合は、表面W1にレーザー光線を集光する。 Further, when the holding means 2 is reciprocated in the X-axis direction, the processing means 3 is indexed and fed in the Y-axis direction at intervals of the adjacent planned division lines L, and the planned division lines L are sequentially irradiated with laser. The modified layer is formed along all the planned dividing lines L. Further, when the laser irradiation is performed in the same manner after the holding means 2 is rotated 90 degrees, the modified layers are formed vertically and horizontally along all the division lines L. In addition, when performing the ablation process which forms a groove | channel on the surface W1 of the wafer W, a laser beam is condensed on the surface W1.
このようにして分割予定ラインLに沿って内部に改質層が形成されたウェーハWに対し、面方向に拡張させる外力を加えると、分割予定ラインLが破断され、個々の光デバイスに分割される。 When an external force is applied to the wafer W in which the modified layer is formed along the planned dividing line L in this way, the dividing planned line L is broken and divided into individual optical devices. The
上記実施形態では、被加工物の例として透明なサファイアウェーハを挙げたが、透明でない被加工物の加工にも本発明を利用することができる。 In the said embodiment, although the transparent sapphire wafer was mentioned as an example of a workpiece, this invention can be utilized also for the processing of the workpiece which is not transparent.
また、加工装置としてレーザー加工装置を例に挙げて説明したが、これには限定されない。例えば、他の加工装置としては、高速回転する切削ブレードを被加工物に切り込ませて切削を行う切削装置などもある。 Moreover, although the laser processing apparatus was mentioned as an example as a processing apparatus, it is not limited to this. For example, as another processing apparatus, there is a cutting apparatus that performs cutting by cutting a high-speed rotating cutting blade into a workpiece.
W:ウェーハ
W1:表面 L:分割予定ライン D:デバイス
W2:裏面
T:テープ F:フレーム
1:レーザー加工装置
A:着脱領域 B:作用領域
2:保持手段 20:吸着部 21:固定部
3:加工手段
30:照射ヘッド 31:集光器 32:レーザー発振器
4:カセット 5:搬出入手段 6:仮置き領域
7a:第一の搬送手段 7b:第二の搬送手段
8:洗浄手段
9:アライメント手段 90:撮像部
10:スキャナ 100:ライン照明 101:ラインセンサ
102a:入射光 102b:反射光
11:形状認識手段
W: Wafer W1: Front surface L: Planned division line D: Device W2: Back surface T: Tape F: Frame 1: Laser processing apparatus A: Removable area B: Action area 2: Holding means 20: Suction part 21: Fixed part 3: Processing means 30: Irradiation head 31: Condenser 32: Laser oscillator 4: Cassette 5: Carry-in / out means 6:
Claims (2)
該着脱領域から該作用領域までの被加工物の移動経路に配設されたスキャナと、該スキャナからの情報により該保持手段に保持された被加工物の形状を認識する形状認識手段と、を備え、
該アライメント手段は、被加工物の該着脱領域から該作用領域への移動経路における該スキャナよりも下流側に、該スキャナに隣接して配設され、
該スキャナは、ライン照明と、該ライン照明の反射光をとらえるラインセンサとを備え、該ライン照明から照射される光の入射角は、被加工物の上面で全反射する角度に設定され、該全反射した光の経路に該ラインセンサが配置され、
被加工物が該着脱領域から該作用領域へ移動している間に該形状認識手段によって被加工物の形状を認識し、その後、該アライメント手段によって被加工物の加工すべき領域を検出する加工装置。 Holding means for holding the workpiece, processing means for processing the workpiece held by the holding means, and alignment means for imaging the workpiece held by the holding means and detecting a region to be processed The holding means is movable between an action area where the workpiece is acted on by the machining means and an attachment / detachment area where the workpiece is attached to and detached from the holding means. A configured processing device comprising:
A scanner disposed in a movement path of the workpiece from the attachment / detachment region to the action region, and a shape recognition unit that recognizes the shape of the workpiece held by the holding unit based on information from the scanner; Prepared,
The alignment means is disposed on the downstream side of the scanner in the movement path from the attachment / detachment region to the working region of the workpiece, adjacent to the scanner,
The scanner includes a line illumination and a line sensor that captures reflected light of the line illumination, and an incident angle of light emitted from the line illumination is set to an angle at which the light is totally reflected on the upper surface of the workpiece, The line sensor is arranged in the path of the totally reflected light ,
Processing in which the shape recognition means recognizes the shape of the work piece while the work piece is moving from the attachment / detachment area to the action area, and then the alignment means detects the work area of the work piece. apparatus.
を少なくとも備えたレーザー加工手段である
請求項1に記載の加工装置。 The processing means includes a laser oscillator that oscillates a laser beam, a condenser that condenses the laser beam oscillated by the laser oscillator onto a workpiece held by the holding means,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the processing apparatus includes at least a laser processing unit.
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