JP5975767B2

JP5975767B2 - 加工装置

Info

Publication number: JP5975767B2
Application number: JP2012160034A
Authority: JP
Inventors: 敏文松山; 秀明大谷
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: JP2014022575A

Description

本発明は、フレームに固定された被加工物の裏面を観察できる加工装置に関する。

半導体デバイス等の製造工程では、半導体ウエーハの表面にストリートと呼ばれる分割予定ラインによって格子状に区画された複数の半導体デバイスが形成され、これを個々のデバイスに分割することで、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）といった半導体デバイスを製造している。この工程では、ダイシング装置によるダイシング加工（例えば、特許文献１参照）や、レーザーソーと呼ばれるレーザーによるグルービングまたは内部に改質層を形成して割段するレーザー加工が用いられている。これらの加工方法において最も重要となるのが、加工によって生じるチッピングと呼ばれる微細な欠けや切削位置の変動（蛇行等）が半導体デバイスに及んでいるか否かである。

特開平０６−１１２３１０号公報

例えば、ダイシング加工は破砕加工による切断であるため、チッピングが生じることを完全に抑制することは出来ない。そのため、多少のチッピングが発生することを考慮の上ストリートの幅やブレードの太さを調整しているが、ストリートや半導体デバイスが形成されていないウエーハの裏面側にも、表面側に発生するより更に大きな欠けが発生する。半導体デバイスが形成されていないとはいえ、大きなチッピングは大きな切削屑を発生させる一因となり、切削屑はダイシング後の工程で半導体デバイス上面に落下したりして、問題となる。また、チッピングの大きさや数が増えれば分割された半導体デバイスのチップの強度低下に直結する。そこで、裏面に発生する微細な欠けも出来るだけ小さく押さえたいという要求が常に存在する。

また、大量のウエーハを生産する過程では、一度決定された加工条件であっても、定期的に仕上がりをチェックし、安定した加工が続いているか、確認する必要がある。これはレーザーソーによる加工に於いても、何らかの不具合による加工位置の誤り等が発生する危険性があるため同様である。従来から加工中のウエーハの上面側の欠けを確認する方法が幾つか提案され、実際に稼動している。しかしながら、同一の装置内で加工したウエーハの裏面側の欠けを確認する装置は、実現に至っていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同一の装置内でウエーハの裏面側の欠けを確認することができる加工装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加工装置は、環状のフレームにダイシングテープを介して貼着された板状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該被加工物を加工する加工手段と、該フレームに貼着された該被加工物を収容するカセットを上面に載置する筐体状のカセット載置台と、該カセットと該チャックテーブルとの間で該被加工物を搬送する搬送手段と、を備える加工装置であって、該カセット載置台の内部には、該カセット載置台の内部に搬入される該被加工物が貼着された該フレームを支持するフレーム支持手段と、該フレーム支持手段に支持された該フレームに貼着された該被加工物を該ダイシングテープ越しに裏面から撮像する撮像手段と、が少なくとも配設されることを特徴とする。

また、上記加工装置において、前記撮像手段は、撮像素子を有するカメラと、前記フレーム支持手段に支持される前記フレームの開口面と平行方向に延在し該カメラを該ダイシングテープに対向させて搭載する回転アームと、該回転アームを該ダイシングテープと直交する軸で回転させる回転軸と、を含んで構成されることが好ましい。

本発明の加工装置は、従来からあるカセット載置台の内部にカメラなどを含んで構成された撮像手段を配設し、被加工物を加工直後に加工装置外に搬出することなく被加工物の裏面の状態を確認することができる。これにより、加工装置の専有床面積を変えることなく、従来からある空間を有効活用することで、加工後、加工装置から取り出して顕微鏡等で確認する必要があった裏面観察を加工装置内で確認することができる。また、加工装置内に撮像手段を設けたために、被加工物の裏面観察を動作として登録することで、加工から検査までの工程を自動的に行うことができるようになる。また、パターンマッチングなどの画像認識機能を利用して、自動的にチッピングを計測したり、画像を記憶しておくことで、被加工物の加工結果のトレーサビリティを実現することが可能となる。

図１は、実施形態に係る切削装置により切削加工が施される被加工物の斜視図である。図２は、実施形態に係る切削装置の構成例を示す斜視図である。図３は、実施形態に係る切削装置のカセット載置台の平面視の断面図である。図４は、実施形態に係る切削装置のカセット載置台の断面図である。図５は、実施形態に係る切削装置の変形例のカセット載置台の断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１（ａ）は、実施形態に係る切削装置により切削加工が施される前の被加工物の斜視図であり、図１（ｂ）は、実施形態に係る切削装置により切削加工が施される後の被加工物の斜視図である。図２は、実施形態に係る切削装置の構成例を示す斜視図である。図３は、実施形態に係る切削装置のカセット載置台の構成例の平面視を示す断面図である。図４は、実施形態に係る切削装置のカセット載置台の図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

本実施形態に係る切削装置１（加工装置に相当）は、切削ブレード２２を有する切削手段２０（加工手段に相当）と被加工物Ｗ（図１に示す）を保持したチャックテーブル１０とを相対移動させることで、被加工物Ｗを切削加工（加工に相当）するものである。図２に示すように、切削装置１は、２スピンドルのダイサ、いわゆるフェイシングデュアルダイサタイプの切削装置であり、前記チャックテーブル１０と、二つの前記切削手段２０と、カセット載置台３０と、制御手段（図示せず）を備えている。また、切削装置１は、チャックテーブル１０をＸ軸方向（加工送り方向に相当）に移動せしめるＸ軸移動手段（図示せず）と、切削手段２０をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動せしめるＹ軸移動手段（図示せず）と、切削手段２０をＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動せしめるＺ軸移動手段（図示せず）とを含んで構成されている。

ここで、被加工物Ｗは、切削装置１により加工される板状の加工対象であり、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、互いに直行する分割予定ラインＬによって区画されたデバイスＤを複数有した半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。被加工物Ｗは、切削装置１がチャックテーブル１０と切削ブレード２２を有する切削手段２０とを相対移動させて、図１（ｂ）に示すように、分割予定ラインＬに切削加工が施されることで、個々のデバイスＤに分割される。また、本実施形態では、被加工物Ｗは、デバイスＤが形成された表面ＷＳの反対側の裏面ＷＲにダイシングテープＴが貼着され、ダイシングテープＴに環状のフレームＦが貼着されて、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、環状のフレームＦにダイシングテープＴを介して貼着されている。なお、本発明では、被加工物Ｗは、分割予定ラインによって区画されたデバイスを複数有したパッケージ基板などであっても良い。

チャックテーブル１０は、被加工物Ｗを上面１０ａに保持するものである。チャックテーブル１０は、上面１０ａを構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、上面１０ａに載置された被加工物Ｗを吸引することで保持する。なお、チャックテーブル１０は、Ｘ軸移動手段によりＸ軸方向に移動自在に設けられている。

切削手段２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを切削加工するものである。切削手段２０は、装置本体２内に収容されているとともに、Ｙ軸移動手段によりＹ軸方向に移動自在に設けられかつＺ軸移動手段によりＺ軸方向に移動自在に設けられている。

各切削手段２０は、軸方向がそれぞれＹ軸方向（割り出し方向に相当）と一致し且つ互いに対向するスピンドル２１と、各スピンドル２１の先端に装着されかつ互いに対向する切削ブレード２２とを含んで構成されている。スピンドル２１は、円筒形状のハウジング２３にそれぞれ回転可能に支持されて、図示しないブレード駆動源にそれぞれ連結されている。切削ブレード２２は、略リング形状を有する極薄の切削砥石であり、スピンドル２１にそれぞれ着脱自在に装着される。切削ブレード２２は、ブレード駆動源により発生した回転力により回転駆動する。

カセット載置台３０は、図２に示すように、装置本体２の隅部上に設けられ、かつ環状のフレームＦに貼着された被加工物Ｗを収容するカセット６０を上面に載置する筐体状のものである。なお、カセット６０は、被加工物Ｗを１枚ずつ収納する収納部がＺ軸方向に複数形成されており、複数の被加工物Ｗを収納するものである。カセット載置台３０は、装置本体２の内部に形成された空間部をＺ軸方向に昇降自在に設けられている。

カセット載置台３０の筐体３１の内部には、図３、図４及び図５に示すように、フレーム支持手段としての一対のガイドレール３２と、撮像手段３３とが少なくとも配設されている。一対のガイドレール３２は、Ｙ軸方向と平行に設けられ、筐体３１のチャックテーブル１０側に設けられた開口３４（図３に示す）を通して、カセット載置台３０の内部に搬入される被加工物Ｗが貼着された環状のフレームＦを支持する。なお、カセット載置台３０の筐体３１の前記開口３４の反対側には、開閉扉３５（図２などに示す）が設けられている。

撮像手段３３は、一対のガイドレール３２に支持された環状のフレームＦに貼着された被加工物Ｗの下方に配置されて、該被加工物ＷをダイシングテープＴ越しに裏面ＷＲから撮像するものである。撮像手段３３は、図３及び図４に示すように、回転アーム３６と、複数のカメラ３７と、回転軸３８などを含んで構成されている。回転アーム３６は、図４に示すように、一対のガイドレール３２に支持される環状のフレームＦの内側の開口面Ｆａと平行に延在し、カメラ３７を一対のガイドレール３２に支持される環状のフレームＦに貼着されたダイシングテープＴに対向させて搭載する。回転アーム３６は、水平方向と平行に設けられている。カメラ３７は、撮像素子を有するＣＣＤカメラであって、本実施形態では、回転アーム３６の長手方向に間隔をあけて二つ搭載されている。カメラ３７は、被加工物ＷをダイシングテープＴ越しに裏面ＷＲから撮像し、撮像して得た画像を制御手段に出力する。なお、本実施形態では、回転アーム３６のカメラ３７間には、発光手段３９が設けられている。回転軸３８は、カセット載置台３０の中央に軸心回りに回転自在に設けられている。回転軸３８は、ダイシングテープＴと直交しかつＺ軸方向と平行な軸であって、回転アーム３６の一端に連なって、軸心回りに回転することで、回転アーム３６をダイシングテープＴと直交する軸で回転させる。

また、カセット載置台３０の筐体３１の内部には、図４及び図５に示すように、回転アーム３６を回転軸３８の軸心回りに回転させる回転駆動機構４０が配設されている。回転駆動機構４０は、筐体３１などに固定され出力軸にプーリ（図示せず）が取り付けられたモータ４１と、回転軸３８に取り付けられたプーリ（図示せず）と、プーリ間に掛け渡された無端ベルト４２などを含んで構成されて、モータ４１の回転駆動力をプーリ、無端ベルト４２、プーリを介して回転軸３８に伝えることで、回転軸３８を軸心回りに回転させる。

また、切削装置１は、カセット６０から出し入れされる被加工物Ｗを一時的に載置する仮置き部７０と、切削加工後の被加工物Ｗを洗浄する洗浄手段８０と、複数の搬送手段５０などを更に備えている。仮置き部７０は、被加工物Ｗをチャックテーブル１０上に位置決めする一対のレール７１を備えている。洗浄手段８０は、切削加工後の被加工物Ｗを保持してＺ軸回りに回転するスピンナーテーブル８１と、スピンナーテーブル８１に保持された被加工物Ｗに洗浄液を噴射する噴射ノズルなどを備えて、切削加工後の被加工物Ｗを洗浄する。

複数の搬送手段５０は、カセット６０に切削加工前後の被加工物Ｗを出し入れして、カセット６０とチャックテーブル１０との間で被加工物Ｗを搬送したり、切削加工後の被加工物Ｗをチャックテーブル１０から洗浄手段８０のスピンナーテーブル８１まで搬送したり、洗浄手段８０により洗浄後の被加工物Ｗをスピンナーテーブル８１からレール７１上まで搬送するものである。

制御手段は、切削装置１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物Ｗに対する加工動作を切削装置１に行わせるものである。なお、制御手段は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、加工動作やカメラ３７が撮像して得た画像などを表示する表示手段９０や、作業者が加工内容情報などを登録する際に用いる操作手段、ランプやブザーなどの報知手段と接続されている。

次に、本実施形態に係る切削装置１の加工動作について説明する。まず、オペレータが加工内容情報を登録し、加工動作の開始指示があった場合に、加工動作を開始する。被加工物Ｗは、カセット６０内に収容されて、カセット載置台３０に載置される。加工動作において、制御手段は、カセット６０内の一枚の被加工物Ｗを搬送手段５０により一対のレール７１上に載置し、一対のレール７１により位置決めした後、チャックテーブル１０の上面１０ａに載置、保持する。制御手段は、被加工物Ｗを保持したチャックテーブル１０を、加工開始位置までＸ軸方向に移動する。

そして、制御手段は、加工内容情報に基いて、Ｘ軸移動手段、Ｙ軸移動手段、Ｚ軸移動手段及び各切削手段２０のスピンドル２１などを適宜駆動して、分割予定ラインＬに沿って切削し、被加工物Ｗを複数のデバイスＤに分割する。

全ての分割予定ラインＬに切削加工が施されると、制御手段は、チャックテーブル１０上から切削加工後の被加工物Ｗを搬送手段５０により洗浄手段８０に搬送し、洗浄手段８０により洗浄した後、搬送手段５０により一対のレール７１に搬送する。そして、制御手段は、一対のレール７１で位置決めした後、搬送手段５０により被加工物Ｗをカセット載置台３０内に搬入する。カセット載置台３０内に搬入された被加工物Ｗは、当該被加工物Ｗが貼着された環状のフレームＦが一対のガイドレール３２に支持されて、カセット載置台３０内で位置決めされる。

その後、制御手段は、発光手段３９を発光させて、一対のガイドレール３２に支持された環状のフレームＦに貼着された被加工物Ｗの裏面ＷＲを照らし、回転駆動機構４０により回転アーム３６を回転させながら、被加工物Ｗの裏面ＷＲ全面をカメラ３７に撮像させる。そして、制御手段は、撮像して得た画像にパターンマッチングなどを施すことなどにより、被加工物Ｗの裏面ＷＲにチッピングなどの欠けが生じているか否かを判断する。制御手段は、チッピングなどの欠けが生じていると判断すると、チッピングなどの欠けが生じていることを表示手段９０に表示したり、図示しない報知手段によりオペレータに報知する。制御手段は、チッピングなどの欠けが生じていないと判断すると、搬送手段５０により、カセット載置台３０内から被加工物Ｗを一対のレール７１に引き出した後、再度、カセット６０内に収容する。そして、制御手段は、カセット６０内の他の被加工物Ｗに切削加工を施す。なお、カセット６０内の他の被加工物Ｗに切削加工を施す際には、カセット載置台３０に一旦収容して、裏面ＷＲ側にチッピングなどの欠けの有無を検査しても良く、検査しなくても良い。

以上のように、本実施形態に係る切削装置１は、従来からあるカセット載置台３０の内部にカメラ３７などを含んで構成された撮像手段３３を配設し、被加工物Ｗを加工直後に切削装置１外に搬出することなく被加工物Ｗの裏面ＷＲの状態を確認することができる。これにより、切削装置１の専有床面積を変えることなく、従来からある空間を有効活用することで、加工後、切削装置１から取り出して顕微鏡等で確認する必要があった裏面ＷＲの観察を切削装置１内で確認することができる。また、切削装置１内に撮像手段３３を設けたために、被加工物Ｗの裏面ＷＲの観察を動作として登録することで、加工から検査までの工程を自動的に行うことができるようになる。また、パターンマッチングなどの画像認識機能を利用して、自動的にチッピングを計測したり、画像を記憶しておくことで、被加工物Ｗの加工結果のトレーサビリティを実現することが可能となる。

前述した実施形態では、撮像手段３３のカメラ３７は、ダイシングテープＴ越しに被加工物Ｗの裏面ＷＲを撮像しているが、本発明では、図５に示すように、フレーム支持手段として、一対のガイドレール３２に加えて一対のガイドレール３２間に設けられて被加工物Ｗに貼着されたダイシングテープＴが載置される支持部材４３を含んで構成されても良い。支持部材４３は、平板状に構成され、透明な材料で構成されている。なお、図５は、実施形態に係る切削装置の変形例のカセット載置台の断面図である。図５において、前述した実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この図５に示された場合では、前述した実施形態の効果に加えて、支持部材４３上にダイシングテープＴが載置されるために、このダイシングテープＴに弛みなどが生じても、撮像手段３３のカメラ３７の焦点位置に被加工物Ｗの裏面ＷＲを確実に位置付けることができ、被加工物Ｗの裏面ＷＲを確実に撮像することができる。

なお、前述した実施形態では、被加工物Ｗに加工としての切削加工を施す切削装置１を示している。しかしながら、本発明では、例えば、被加工物Ｗに加工としてのレーザー光線を照射して、アブレーション加工や内部に改質層を形成するレーザー加工を施すレーザー加工装置に適用しても良い。要するに、本発明は、被加工物Ｗに種々の加工を施す種々の加工装置に適用しても良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１切削装置（加工装置）
１０チャックテーブル
２０切削手段（加工手段）
３０カセット載置台
３２ガイドレール（フレーム支持手段）
３３撮像手段
３６回転アーム
３７カメラ
３８回転軸
４３支持部材（フレーム支持手段）
５０搬送手段
６０カセット
Ｆ環状のフレーム
Ｆａ開口面
Ｔダイシングテープ
Ｗ被加工物
ＷＲ裏面

Claims

環状のフレームにダイシングテープを介して貼着された板状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該被加工物を加工する加工手段と、該フレームに貼着された該被加工物を収容するカセットを上面に載置する筐体状のカセット載置台と、
該カセットと該チャックテーブルとの間で該被加工物を搬送する搬送手段と、を備える加工装置であって、
該カセット載置台の内部には、該カセット載置台の内部に搬入される該被加工物が貼着された該フレームを支持するフレーム支持手段と、該フレーム支持手段に支持された該フレームに貼着された該被加工物を該ダイシングテープ越しに裏面から撮像する撮像手段と、が少なくとも配設される加工装置。
前記撮像手段は、
撮像素子を有するカメラと、前記フレーム支持手段に支持される前記フレームの開口面と平行方向に延在し該カメラを該ダイシングテープに対向させて搭載する回転アームと、該回転アームを該ダイシングテープと直交する軸で回転させる回転軸と、を含んで構成される、請求項１記載の加工装置。