JP6458983B2 - ダイシング装置 - Google Patents

Description

本発明はダイシング装置に係り、特に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切削するダイシング装置に関する。

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、少なくともスピンドルによって高速に回転されるブレード（回転刃）と、ワークを保持するワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとの相対的位置を変化させるＸ、Ｙ、Ｚ、θの各移動軸とを備え、各移動軸の動作により切断や溝入れ加工がワークに施される。

このようなダイシング装置において、特許文献１には、ワークのアライメントに使用する第１の撮像装置とは別にブレードを撮像する第２の撮像装置を設け、その第２の撮像装置を用いて第１の撮像装置とブレードとの相対的な位置関係を検出してブレードとワークとの相対的位置関係（特に溝加工における溝ピッチ方向に関する位置関係）が適切となるように調整することが提案されている。これによれば、ワークに対するブレードの相対的な位置に関して、装置上で認識する位置と実際の位置との位置ずれを検出して補正することができ、第１の撮像装置で認識されるワークの切削予定ラインの位置に、ブレードの先端部（刃先）を精度良く一致させることができる。

国際公開第２００９／０８１７４６号

特許文献１の方法によれば、ダミーワークを実際に切削してその切削位置を測定することでブレードの位置ずれを検出するという従来のブレードの位置ずれ補正を行うことが不要となるため、ダミーワークの消費をなくし、加工費用を低減することができるという利点がある。

しかしながら、ブレードの位置ずれを検出するために、第２の撮像装置を第１の撮像装置の対向位置とブレードの対向位置とに移動させる必要がある。そのため、その移動による検出精度の低下が生じる。

また、ワークのアライメントや切削工程とは完全に独立した工程が必要となるため、加工時間の増加を招くという問題がある。特に、ブレードの位置は加工中の環境変化（水温、気温、ワークの加工位置、ブレードの摩耗）により変化するが、加工環境を常に一定に維持することが可能な装置を提供することはコストの増大を招く。したがって、加工環境に依存しない高精度な加工を実現するためには、ブレードの位置ずれ補正の実施頻度を多くすることが望まれるが、特許文献１の方法では位置ずれ補正の実施頻度を多くするほど、加工時間が増加してしまうという欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加工時間の大幅な増加を招くことなく、高精度なブレードの位置ずれ補正を行うことができるダイシング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るダイシング装置は、ワークを保持するワークテーブルと、ワークの加工を行う加工手段と、ワークと加工手段とを相対的に移動させる移動機構と、ワークと加工手段とを同時に撮像し、加工手段の画像とワークの画像とを合成した合成画像を取得する撮像装置と、合成画像に基づいてワークに対する加工手段の相対的な位置を制御する制御部と、を備えている。

本態様によれば、撮像装置を移動させることなくワークに対する加工手段の相対的な位置を合成画像から同時に検出することができるため、加工時間の大幅な増加を招くことなく、高精度なブレードの位置ずれ補正を行うことができる。

本発明の他の態様に係るダイシング装置において、加工手段は、スピンドルにより回転するブレードであり、移動機構は、ワークに対して少なくともブレードの回転軸に平行するＹ方向及び回転軸に直交するＸ方向に相対的に移動させ、撮像装置は、ワークの表面に対して直交するＺ方向に沿った光軸を有し、ワークの表面の像を結像するワーク用対物レンズと、Ｙ方向に直交する方向に沿った光軸を有し、ワークの表面の像と同一面上に、かつ、Ｙ方向が同一方向となるようにブレードの先端部の像を結像するブレード用対物レンズと、ワーク用対物レンズ及びブレード用対物レンズにより結像された像を撮像してワークの表面の画像とブレードの先端部の画像とを合成した合成画像を取得する撮像手段と、を備え、制御部は、合成画像におけるワークの表面の切削予定ラインのＹ方向の位置に対するブレードの先端部のＹ方向の位置の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに基づいて、移動機構により、ワークに対してブレードをＹ方向に相対的に移動させて切削予定ラインのＹ方向の位置とブレードの先端部のＹ方向の位置とを一致させる位置ずれ補正手段と、を備える態様とすることができる。

本態様によれば、ワークに対するブレードの相対的なＹ方向の位置に関して、ワークの表面の切削予定ラインの位置とブレードの先端部との位置ずれを補正することができ、高精度な加工が可能となる。

また、位置ずれを補正するために用いるワークの表面の画像及びブレードの先端部の画像は、ワーク用対物レンズ、ブレード用対物レンズ、及び撮像手段とからなる撮像装置をワーク及びブレードに対して移動させることなく合成画像として同時に取得することができるため、撮像装置を移動させることによる検出精度の低下が生じず、高精度な位置ずれ補正を行うことができる。

更に、ワークの切削予定ラインの切削を開始する直前の状態又は切削中においてもブレードの位置ずれを検出することが可能であるため、ブレードの位置ずれを検出するための特別な工程が不要となる。そのため、位置ずれを検出することによる加工時間の増加は生じない。そして、このことからブレードの位置ずれ補正を実施する頻度を多くすることができ、ブレードの位置ずれを生じさせないために加工環境を一定に維持する等のコストの増大を招く対応を図ることなく、加工環境に依存しない高精度な加工を実現することができる。

本発明の更に他の態様に係るダイシング装置において、ブレード用対物レンズは、ブレードの回転軸と交差する方向と異なる方向の光軸を有し、撮像装置により取得されるブレードの先端部の画像に基づいてブレードの摩耗量を検出するブレード摩耗検出手段を有する態様とすることができる。

本態様によれば、上述のブレードの位置ずれ補正に用いる撮像装置を用いて、位置ずれの検出と共に、又は、単独で、ブレードの摩耗量の検出を行うことができる。

本発明の更に他の態様に係るダイシング装置において、ワーク用対物レンズとブレード用対物レンズとを通過する光のうち、ワーク用対物レンズを通過するワークからの光を偏光する第１偏光板と、ブレード用対物レンズを通過するブレードからの光を偏光する第２偏光板であって、第１偏光板を通過したワークからの光の偏光方向に対して直交する方向に偏光する第２偏光板と、第１偏光板を通過したワークからの光と、第２偏光板を通過したブレードからの光とが通過する光路上において、光軸周りに回転可能に設けられた第３偏光板と、を備え、第３偏光板を光軸周りに回転させることによって、撮像装置により取得される合成画像におけるワークの表面の画像とブレードの先端部の画像との強度比を調整可能にした態様とすることができる。

本態様によれば、撮像装置が取得する合成画像において、ワークの表面の画像とブレードの先端部の画像との強度比を調整することが可能となり、処理内容等に応じて好適な強度比とすることができる。

本発明によれば、加工時間の大幅な増加を招くことなく、高精度なブレードの位置ずれ補正を行うことができ、高精度な加工を実現することができる。

本発明が適用されるダイシング装置を例示した全体構成図 加工部の構成を示した斜視図 撮像装置の光学系の構成図 撮像装置により撮像されるワーク画像を例示した図 撮像装置により撮像されるブレード画像を例示した図 撮像装置により撮像される合成画像を例示した図 制御部の構成を示したブロック図 撮像装置により撮像される合成画像を例示した図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明が適用されるダイシング装置を例示した全体構成図である。

ダイシング装置１は、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、ワークＷを加工する加工部２と、加工済みのワークＷをスピン洗浄する洗浄部５２と、ダイシング装置１の内部に配置され、各部の動作を制御する制御部７等とから構成されている。

ロードポート５１に載置されたカセットに収納された未加工のワークＷは、搬送手段５３により加工部２に搬送され、加工部２により個々のチップに分断するための切断や溝入れ加工等が施される。そして、加工部２により加工された加工済みのワークＷは搬送手段５３により洗浄部５２に搬送され、洗浄部５２により洗浄された後、搬送手段５３によりロードポート５１に搬送されてカセットに収納される。

加工部２は図２に示すように構成されており、加工部２は、互いに対向配置され先端にブレード２１とブレードカバー（不図示）が取り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の表面及びブレード２１の先端部を撮像する撮像装置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。

なお、同図では２つのスピンドル２２、２２のうちの一方（右側）のスピンドル２２の近傍に設けられた撮像装置２３のみが示されているが、撮像装置２３は両方のスピンドル２２、２２の近傍に設けられる。

加工部２には、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が設けられ、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が設けられる。

これによって、搬送手段５３によりロードポート５１から搬送されたワークＷは、ワークテーブル３１により吸着保持されてワークテーブル３１とともに移動し、アライメント時におけるθ方向の回転や切削時におけるＸ方向への切削送り等が行われる。

また、加工部２には門型のＹベース４４が設けられ、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が取り付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル２２及び撮像装置２３が固定される。また、スピンドル２２には不図示のブレードカバーが取り付けられ、そのブレードカバーによりブレード２１の周辺部が覆われるとともに、ブレード２１に切削液や冷却水を供給するための供給ノズルなどが配備される。

これによって、切削時においてブレード２１が、スピンドル２２により例えば１，０００ｒｐｍ〜８０，０００ｒｐｍで高速回転される。また、切削時において、ワークテーブル３１に吸着保持されたワークＷに対して、ブレード２１が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る。

なお、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は互いに直交しており、ブレード２１の回転軸はＹ方向に平行し、ワークＷの表面（ワークテーブル３１のワークＷの保持面）はＺ方向に直交する。

また、Ｙテーブル４１、Ｚテーブル４３、スピンドル２２、及び撮像装置２３は、左右に対向して２組設けられているが、同様の構成、作用を有するため、以下において一方（右側）のみに着目して説明する。

撮像装置２３は、スピンドル２２とともにＺテーブル４３に固定されることで、スピンドル２２（ブレード２１）に対する相対的な位置が固定された状態であり、かつ、Ｙテーブル４１及びＺテーブル４３の駆動によりスピンドル２２（ブレード２１）と共にＹ方向及びＺ方向に移動する。

また、撮像装置２３は、顕微鏡と撮像素子とを有し、ワークＷの表面（以下、ワーク表面という）と、ブレード２１の外周縁である円環状の先端部（刃先：以下、ブレード先端部という）とを各々に対応する光学系を介して同時に撮像する。そして、ワーク表面の画像とブレード先端部の画像とが重畳（合成）された合成画像を取得する。また、同時でなければ、ワーク表面のみの画像とブレード先端部のみの画像を撮像することもできる。

これによって、後述のワークＷのアライメントやブレード２１の位置ずれ補正などに使用される画像が撮像装置２３により取得される。

図３は、撮像装置２３の光学系の構成を示した構成図である。同図に示すように撮像装置２３は、鉛直方向であるＺ方向に沿った光路（「直線光路７０」という）を有し、その直線光路７０には、Ｚ方向に沿った光軸を有するワーク用対物レンズ７２と低倍結像レンズ７４と低倍ＣＣＤカメラ７６が配置される。

ワーク表面の画像を撮像する際には、ワーク用対物レンズ７２がワークＷの上方に配置され、ワーク表面からの光がワーク用対物レンズ７２及び低倍結像レンズ７４を通過して低倍ＣＣＤカメラ７６に入射する。これにより、ワーク表面の像がワーク用対物レンズ７２により拡大されて結像され、その結像された像が更に低倍結像レンズ７４により拡大されて低倍ＣＣＤカメラ７６により撮像される。そして、ワーク表面の像が電気信号（画像信号）として且つワーク画像として低倍ＣＣＤカメラ７６により取得される。ここで、ワーク画像とは、ワーク表面を撮像して得られる画像をいうものとする。

なお、低倍ＣＣＤカメラ７６には、撮像手段としての固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを備えるが、ＣＣＤイメージセンサに限らずＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなど、他の撮像手段を用いたものであってもよい。後述の高倍ＣＣＤカメラ８８についても同様である。

直線光路７０には低倍結像レンズ７４とワーク用対物レンズ７２との間において第１ビームスプリッタ８０が配置され、第１ビームスプリッタ８０により直線光路７０から分岐される第１分岐光路８２が設けられる。これにより、ワーク用対物レンズ７２側から低倍結像レンズ７４側へと向かって直線光路７０を進行する光の一部は、第１ビームスプリッタ８０により第１分岐光路８２へと導かれる。

この第１分岐光路８２には、ミラー８４と高倍結像レンズ８６と高倍ＣＣＤカメラ８８が配置され、第１分岐光路８２へと導かれた光は、ミラー８４で反射して高倍結像レンズ８６を通過した後、高倍ＣＣＤカメラ８８に入射する。これにより、ワーク用対物レンズ７２により結像されたワーク表面の像が高倍結像レンズ８６によって拡大されて高倍ＣＣＤカメラ８８により撮像され、画像信号として且つワーク画像として高倍ＣＣＤカメラ８８により取得される。

ここで、低倍結像レンズ７４と高倍結像レンズ８６とは像の拡大倍率が相違し、低倍結像レンズ７４よりも高倍結像レンズ８６の方が拡大倍率が大きい。したがって、低倍ＣＣＤカメラ７６と高倍ＣＣＤカメラ８８とを比較すると、高倍ＣＣＤカメラ８８の方が狭い視野範囲（画角）の画像を取得し、低倍ＣＣＤカメラ７６の方が広い視野範囲（画角）の画像を取得する。これらの低倍ＣＣＤカメラ７６と高倍ＣＣＤカメラ８８とにより取得される画像は、ワーク表面に存在するパターン（ストリートやアライメントマークなど）の大きさや処理内容に応じて後述の制御部７において適切な倍率となる方の画像が適宜選択されて使用されるが、いずれの画像が使用されるかは特に明示しないものとする。また、低倍ＣＣＤカメラ７６と高倍ＣＣＤカメラ８８のいずれか一方のみのカメラを備えるものであってもよい。

図４は、撮像装置２３により取得されるワーク画像として低倍ＣＣＤカメラ７６又は高倍ＣＣＤカメラ８８により撮像されるワーク画像を例示した図である。同図のようにワーク画像にはワークに形成されたチップＴや、ブレード２１により切削する切削予定ラインとなるチップＴの間に形成されたストリートＳ等の拡大像が存在する。また、同図のワーク画像において横方向が実空間におけるＸ方向に対応し、同図のワーク画像において縦方向が実空間におけるＹ方向に対応しており、同図のワーク画像において横方向に延びるストリートＳの像領域が実空間においてＸ方向に平行する切削予定ラインの一部分に相当する。

なお、本明細書において切削予定ラインのＹ方向の位置とは、具体的には切削予定ライン（ストリートＳ）の中心線ＣＳのＹ方向の位置を示しており、ワーク画像上においてはその中心線ＣＳの縦方向の位置に相当する。

画像の縦横の方向と実空間の方向との対応関係は任意に設定、変更できる。

また、図３に示すように直線光路７０の第１ビームスプリッタ８０とワーク用対物レンズ７２との間には、第２ビームスプリッタ９０が配置され、第２ビームスプリッタ９０により直線光路７０から分岐されるＸ方向に沿った第２分岐光路９２が設けられる。

これにより、低倍結像レンズ７４側からワーク用対物レンズ７２側へと向かって直線光路７０を進行する光の一部は、第２ビームスプリッタ９０により第２分岐光路９２へと導かれ、第２分岐光路９２を第２ビームスプリッタ９０側に向かって進行する光は、第２ビームスプリッタ９０により直線光路７０に進入し、低倍結像レンズ７４側へと進行する。

この第２分岐光路９２には、Ｘ方向に沿った光軸を有するブレード用対物レンズ９４が配置される。ブレード用対物レンズ９４は、ブレード２１に対して固定された位置に配置され、ブレード２１の回転軸（スピンドル２２の中心軸）に対して直交する方向に沿って配置される。

また、ブレード２１の周辺部は、不図示のブレードカバーで覆われており、ブレードカバーには、ブレードカバーの外側からブレード先端部を撮像することができるように、ブレード用対物レンズ９４とブレード先端部として撮像する領域との間を空間として連通させる開口部が設けられる。

また、ブレードカバーには、その開口部を開閉するシャッター９６が設けられ、シャッター９６は制御部７により制御されるモータにより開閉動作するようになっている。撮像装置２３によりブレード先端部の撮像が行われるときにはシャッター９６が開状態に設定され、撮像が行われないときにはシャッター９６が閉状態に設定されて切削液等が開口部から飛散することが防止される。なお、シャッター９６の代わりに透明な板を開口部に設置してもよい。

したがって、シャッター９６によりブレードカバーの開口部が開状態に設定されると、ブレード先端部からの光は、ブレードカバーの開口部を通過してブレード用対物レンズ９４に入射する。そして、ブレード用対物レンズ９４に入射した光は、ブレード用対物レンズ９４を通過して第２ビームスプリッタ９０により直線光路７０へと導かれ、ブレード先端部の像がブレード用対物レンズ９４により拡大されて直線光路７０上で結像され、かつ、ワーク用対物レンズ７２により結像されたワーク表面の像と同一面上に結像される。

ワーク用対物レンズ７２により結像されたブレード先端部の像は、ワーク表面の像と同様に、直線光路７０の低倍結像レンズ７４及び第１分岐光路８２の高倍結像レンズ８６を介して低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８の各々により撮像され、画像信号として且つブレード画像として低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８の各々により取得される。ここで、ブレード画像とはブレード先端部を撮像して得られる画像をいうものとする。

また、ブレード先端部として撮像装置２３により撮像する領域（撮像対象領域）は、そのＺ方向の位置（高さ）が、ブレード２１の回転軸の位置（高さ）と相違しており、ブレード２１の回転軸の位置（高さ）に対してＺ方向にずらした位置となっている。即ち、ブレード用対物レンズ９４の光軸はブレード２１の回転軸に交差する方向と異なる方向を向いており、撮像装置２３によるブレード２１の撮影方向（撮影視野の中心の方向）は、ブレード２１の回転軸の方向に対してブレード２１の外周側に所定角度ずらした方向となっている。本実施の形態では、ブレード２１の回転軸よりもＺ方向に上側となる範囲を撮像対象領域としている。

これにより、円環状のブレード先端部のうちの撮像対象領域において、Ｚ方向の位置が上側になるほどブレード用対物レンズ９４に対する距離が増加する。焦点が合う距離は、摩耗が生じていないブレード先端部に対して、撮像対象領域のうちのブレード画像上で中央付近に写り込むに部分に設定されており、ブレード先端部６０の像として、焦点が合う部分が最も細く、その部分から離れるほどピンぼけにより太くなる画像が取得される。このような画像を取得することで、後述のようにブレード先端部の摩耗状況を確認することが可能となる。

なお、本実施の形態のようなブレード先端部の摩耗状況の確認機能は備えないものとしてもよく、その場合には、ブレード２１の回転軸とＺ方向の位置が一致するブレード先端部の位置周辺部を撮像対象領域としてもよいし、それ以外のブレード先端部の領域を撮像対象領域としてもよい。

図５は、撮像装置２３により取得されるブレード画像として低倍ＣＣＤカメラ７６又は高倍ＣＣＤカメラ８８により撮像されるブレード画像を例示した図である。同図に示すようにブレード画像には円環状のブレード先端部の一部分をブレード２１の回転軸に対して直交する方向から観察したときのブレード先端部６０の拡大像が存在する。また、同図のブレード画像において横方向が実空間におけるＺ方向に対応し、同図のブレード画像において縦方向が実空間におけるＹ方向に対応しており、実空間においてＹ方向に直交する平面に沿ったブレード先端部は、同図のブレード画像において横方向に延びる帯状の像として写る。また、同図に示すように焦点が合わせられている中央部分が最も細く写り、左右の端に行くほどぼやけて太く写る。

なお、本明細書においてブレード先端部（又はブレード２１）のＹ方向の位置とは、具体的にはブレード先端部の厚み方向の中心のＹ方向の位置を示し、ブレード画像上においては横方向に延びる帯状の像の中心線Ｃ６０の位置であって、その中心線Ｃ６０の縦方向の位置に相当する。

また、低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８により撮像される画像は、実際には、図４に示したようなワーク画像と図５に示したようなブレード画像とを所定の強度比（輝度比）重畳（合成）した図６に示したような合成画像となる。

合成画像では、ワーク表面のＹ方向とブレード先端部のＹ方向とが一致し、ワーク表面のＸ方向とブレード先端部のＺ方向とが一致するようにワーク画像とブレード画像とが重ね合わされる。そして、実空間においてワーク表面のＸ方向に平行する切削予定ラインのＹ方向の位置とブレード先端部のＹ方向の位置とが一致している場合には、合成画像上においても同図のようにそれらの切削予定ライン（ストリートＳ）とブレード先端部６０の各々の中心線ＣＳ、Ｃ６０の縦方向の位置が一致する。

即ち、合成画像は、ワーク表面の画像上において、実空間におけるブレード先端部のＹ方向の位置に対応する位置にブレード先端部の画像を重ねて示したものであり、合成画像における切削予定ライン（ストリートＳ）の中心線ＣＳの縦方向の位置とブレード先端部６０の中心線Ｃ６０の縦方向の位置との位置ずれの大きさは実空間における切削予定ラインとブレード先端部とのＹ方向の位置ずれの大きさを示す。

なお、撮像装置２３は、後述のように合成画像以外にも、図４のようなワーク画像のみの画像や図５のようなブレード画像のみの画像を選択的に取得することも可能である。

また、図３に示すように、直線光路７０の第１ビームスプリッタ８０と第２ビームスプリッタ９０との間には、第３ビームスプリッタ１００が配置され、第３ビームスプリッタ１００により直線光路７０から分岐される第３分岐光路１０２が設けられる。これにより、第３分岐光路１０２を第３ビームスプリッタ１００側に向かって進行する光は、直線光路７０に進入し、ワーク用対物レンズ７２側へと進行する。

この第３分岐光路１０２には、ケーラー照明用光学系１０４と白色のＬＥＤ光源１０６が配置される。

したがって、ＬＥＤ光源１０６から出射された白色の照明光はケーラー照明用光学系１０４及び第３ビームスプリッタ１００を介して直線光路７０に進入し、ワーク用対物レンズ７２側へと進行する。そして、その照明光は、第２ビームスプリッタ９０により直線光路７０と第２分岐光路９２の各々を進行する照明光として分割された後、直線光路７０を進行する照明光はワーク用対物レンズ７２を介してワーク表面に照射され、ワーク表面を照明する。また、第２分岐光路９２を進行する照明光はブレード用対物レンズ９４を介してブレード先端部に照射され、ブレード先端部を照明する。

また、これらの照明光は、第３分岐光路１０２のケーラー照明用光学系１０４を介しているため、輝度ムラの少ない均一な照明光としてワーク表面及びブレード先端部に照射される。

そして、このようにワーク表面及びブレード先端部に照射された照明光が反射して、ワーク表面からの光として直線光路７０のワーク用対物レンズ７２に入射し、また、ブレード先端部からの光として第２分岐光路９２のブレード用対物レンズ９４に入射することで、上述のように各々の像が合成画像として取得される。

なお、ＬＥＤ光源１０６は、ＬＥＤ以外の光源であってもよく、また、ブレード先端部に水（切削液等）が付着していることを考慮すると、照明光の波長としては水による吸収の少ない波長であることが望ましい。

また、直線光路７０における第２ビームスプリッタ９０とワーク用対物レンズ７２との間、第２分岐光路９２における第２ビームスプリッタ９０とブレード用対物レンズ９４との間、直線光路７０における第１ビームスプリッタ８０と第３ビームスプリッタ１００との間の各々には、透過軸の方向に偏光した光のみを通過させる第１偏光板１１０、第２偏光板１１２、及び第３偏光板１１４が配置される。

第１偏光板１１０と第２偏光板１１２の透過軸は、第１偏光板１１０と第２偏光板１１２の各々を通過して第２ビームスプリッタ９０で合流し、第３偏光板１１４へと入射する各々の光が互いに直交する方向に偏光した光となるような向きに配置される。例えば、第１偏光板１１０の透過軸が図３の紙面に平行するＸ方向の向きに配置される場合には、第２偏光板１１２の透過軸は図３の紙面に直交するＹ方向の向きに配置される。

第３偏光板１１４は光軸周りに回転可能に設けられており、透過軸の方向が変更可能となっている。第３偏光板１１４の回転は制御部７により制御されるモータの駆動により行われる。

これらの第１偏光板１１０〜第３偏光板１１４によれば、ＬＥＤ光源１０６から出射された照明光は、第１偏光板１１０及び第２偏光板１１２において各々の透過軸の方向に応じた偏光方向に偏光した照明光として、ワーク表面及びブレード先端部に照射される。そして、ワーク表面からワーク用対物レンズ７２に入射し、第１偏光板１１０に到達した光のうち、第１偏光板１１０の透過軸の方向に偏光した光、即ち、主としてワーク表面に照射された偏光した照明光の反射光が、第１偏光板１１０を通過して直線光路７０の第３偏光板１１４へと進行する。また、ブレード先端部からブレード用対物レンズ９４に入射し、第２偏光板１１２に到達した光のうち、第２偏光板１１２の透過軸の方向に偏光した光、即ち、主としてブレード先端部に照射された偏光した照明光の反射光が、第２偏光板１１２を透過して直線光路７０の第３偏光板１１４へと進行する。

第３偏光板１１４へと進行するこれらのワーク表面からの光とブレード先端部からの光は互いに直交する方向を偏光方向として偏光しており、第３偏光板１１４の透過軸の方向とのなす角に応じた透過率で第３偏光板１１４を透過する。

したがって、第３偏光板１１４を回転させて透過軸の方向を調整することで、第３偏光板１１４を透過するワーク表面からの光とブレード先端部からの光の各々の透過率を変更することができる。これによって、低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８の各々により得られる合成画像において、ワーク画像とブレード画像との強度比を調整することができる。

例えば、上述の例のように、第１偏光板１１０の透過軸がＸ方向の向きに配置され、第２偏光板１１２の透過軸がＹ方向の向きに配置されているとする。このとき、第３偏光板１１４の透過軸の方向をＸ方向に一致させると、低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８により取得される画像はブレード画像が重畳されないワーク画像のみの画像となる。そして、第３偏光板１１４の透過軸の方向をＸ方向からＹ方向へと回転させて徐々に変化させていくと、低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８により取得される画像は、ワーク画像にブレード画像が重畳された合成画像となり、ワーク画像に対してブレード画像の強度が徐々に強くなる。第３偏光板１１４の透過軸の方向をＹ方向に一致させたときには、低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８により取得される画像はワーク画像が重畳されないブレード画像のみの画像となる。

制御部７は、撮像装置２３により取得した画像に基づいて行う処理内容等に応じて第３偏光板１１４の回転位置を変更することで、ワーク画像とブレード画像とが適切な強度比となる合成画像、ワーク画像のみの画像、又は、ブレード画像のみの画像を取得する。

なお、図３に示すように、第２分岐光路９２の第２偏光板１１２とブレード用対物レンズ９４との間には、フィルタ１１６が配置される。フィルタ１１６は、合成画像におけるワーク画像に対してブレード画像の波長を選択するために配置される。即ち、ＬＥＤ光源１０６は、ワーク表面の観察に適した白色の照明光（波長帯の広い光）を出射するものであるのに対して、ブレード２１の観察のためには水に対して透過性がある波長の光（例えば、約４００〜約６００ｎｍの波長の光）が望ましい。更に、シリコン屑による散乱の小さな波長の光（例えば、６００ｎｍ周辺の波長の光）がより望ましい。そこで、フィルタ１１６が配置される。フィルタ１１６としては、例えばＬＰＦ（ロングウェーブパスフィルタ）、ＳＰＦ（ショートウェーブパスフィルタ）等が望ましい。

図３に示した撮像装置２３においては、ワーク表面の像を結像させる光路を直線光路７０としたが、ブレード先端部の像を結像させる光路を直線光路としてもよく、光学系の構成は適宜変更可能である。

次に、上述の撮像装置２３を用いた制御部７の各種処理について説明する。

図７は、制御部７の構成を示したブロック図である。同図に示すように制御部７は、駆動手段２００、アライメント手段２０２、切削制御手段２０４、位置ずれ検出手段２０６、位置ずれ補正手段２０８、ブレード摩耗検出手段２１０等を有する。

駆動手段２００は、図２の加工部２においてワークテーブル３１をθ方向及びＸ方向に移動させる移動機構のモータ、及び、スピンドル２２をＹ方向及びＺ方向に移動させる移動機構のモータを適宜制御してワークＷ又はブレード２１を所期の方向又は位置に移動させ、ワークＷとブレード２１とを相対的に移動させる。また、移動機構には各動作部の位置を検出する位置検出手段が設けられており、各位置検出手段からの位置情報に基づいてワークＷのＸ方向及びθ方向の位置やブレード２１のＹ方向及びＺ方向の位置等を検出する。

また、駆動手段２００は、撮像装置２３における第３偏光板１１４を回転させるモータを制御し、撮像装置２３により取得される合成画像におけるワーク画像とブレード画像の強度比を変更する。その他、ダイシング装置１における各動作部の動作を制御する。

アライメント手段２０２は、未加工のワークＷをワークテーブル３１に吸着保持させた直後の加工開始前のワークＷのアライメント時において、駆動手段２００を通じて撮像装置２３の第３偏光板１１４の回転位置を制御し、低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８によりワーク画像のみの画像が得られる回転位置に第３偏光板１１４を設定する。

これにより、低倍ＣＣＤカメラ７６又は高倍ＣＣＤカメラ８８から図４に示したようなワーク画像のみの画像を取得し、取得したワーク画像に基づいてワーク表面の予め登録されたパターン（ストリートやアライメントマークなど）を検出する。なお、本処理は、低倍ＣＣＤカメラ７６又は高倍ＣＣＤカメラ８８からワーク画像のみの画像ではなく合成画像を取得して合成画像に基づいて行うことも可能である。

そして、駆動手段２００を通じてワークＷをθ方向に回転させ、切削予定ラインをＸ方向に対して平行に配置し、ワークＷをＸ方向の予め決められた位置に配置する。これにより、ワークＷのアライメントを実施する。

なお、ワークＷの行列状に配列された複数の矩形のチップを個々のチップに分断する場合、切削予定ラインは、互いに直行する２方向の各々の方向に沿って所定間隔おきの複数の切削予定ラインが存在する。そして、一方向の切削予定ラインの切削が全て終了した後、ワークＷをθ方向に９０°回転させて他方向の切削予定ラインの切削を行うが、ワーク画像に基づくワークＷのアライメントは、ワークＷのそれらの２方向の切削予定ラインのうち、最初に切削を行う方向の切削予定ラインの切削開始前のみに行うものであってもよいし、両方向の切削予定ラインの切削開始前の両方において行うものであってもよい。

切削制御手段２０４は、ワークＷのアライメント終了後、そのワークＷにおいて最初に切削する切削予定ライン（第１切削予定ライン）の切削開始前において、駆動手段２００を通じてブレード２１をＹ方向に移動させてブレード先端部のＹ方向の位置（Ｙ座標値）を第１切削予定ラインのＹ方向の位置（Ｙ座標値）に一致させる。

そして、ブレード２１をＺ方向に移動させ、ワークＷに対して所定の切込み量となる位置までブレード２１を切込み送りした後、ワークＷをＸ方向に移動させる。これによって、ワークＷの第１切削予定ラインの位置をブレード２１で切削する。

この後、ブレード２１をＺ方向にワークＷから離間させた後、ブレード２１をＹ方向にインデックス送りし、ブレード先端部のＹ方向の位置を次に切削する切削予定ラインのＹ方向の位置に一致させる。そして、第１切削予定ラインの切削時と同様の制御を行う。このような制御をワークＷの全ての切削予定ラインに対して繰り返し実施することにより、ワークＷの切削を終了する。

位置ずれ検出手段２０６は、例えば、切削制御手段２０４によりブレード先端部のＹ方向の位置（Ｙ座標値）が第１切削予定ラインのＹ方向の位置に一致された後の第１切削予定ラインの切削開始前において、駆動手段２００を通じて撮像装置２３の第３偏光板１１４の回転位置を制御し、低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８によりワーク画像とブレード画像とが適度な強度比となる合成画像が得られる回転位置に第３偏光板１１４を設定する。

これにより、撮像装置２３から図６に示したような合成画像を取得する。そして、その合成画像に基づいてワークＷの切削予定ラインに対するブレード先端部のＹ方向の位置ずれを検出する。

ここで、切削予定ラインに対してブレード先端部のＹ方向の位置ずれが生じていない場合、即ち、切削予定ラインのＹ方向の位置とブレード先端部のＹ方向の位置とが一致している場合には、図６に示したように合成画像上において切削予定ライン（ストリートＳ）の中心線ＣＳの縦方向の位置と、ブレード先端部６０の中心線ＣＳの縦方向の位置とが一致する。

一方、位置ずれが生じている場合には、図８に示すように合成画像上において切削予定ライン（ストリートＳ）の中心線ＣＳの縦方向の位置と、ブレード先端部６０の中心線ＣＳの縦方向の位置とにずれが生じる。

したがって、位置ずれ検出手段２０６は撮像装置２３から取得した合成画像上において、切削予定ライン（ストリートＳ）の中心線ＣＳの縦方向の位置と、ブレード先端部６０の中心線ＣＳの縦方向の位置とが一致しているか否かを検出することで、位置ずれが生じているか否かを判断する。また、位置ずれが生じている場合に、合成画像上における中心線ＣＳの縦方向の位置とブレード先端部６０の中心線ＣＳの縦方向の位置とのずれの大きさを検出することで、実空間におけるワークＷの切削予定ラインに対するブレード先端部のＹ方向の位置ずれの大きさ（ずれ量）を検出することもできる。

位置ずれ補正手段２０８は、位置ずれ検出手段２０６によりブレード先端部の位置ずれが検出された場合、駆動手段２００を通じてＹ方向の正又は負の向きにブレード２１を移動させ、ブレード先端部のＹ方向の位置を第１切削予定ラインのＹ方向の位置に一致させて位置ずれを補正する。

例えば、位置ずれ補正の第１の方法として、ブレード２１がスピンドル２２の本体から離れる方向を正の向きとした場合に、第１切削予定ラインに対するブレード先端部のＹ方向の位置ずれが正の向きに生じていた場合には、ブレード２１を負の向きに移動させ、位置ずれが負の向きに生じていた場合には、ブレード２１を正の向きに移動させる。

そして、このようにブレード２１をＹ方向に移動させている際に、位置ずれ検出手段２０６が撮像装置２３から合成画像を連続的に取得し、各時点で取得されるワーク画像とブレード画像とに基づいて位置ずれを検出する。位置ずれ補正手段２０８は位置ずれ検出手段２０６が位置ずれを検出しなくなったときにブレード２１の移動を停止させる。これによって、ブレード２１のＹ方向の位置を第１切削予定ラインのＹ方向の位置に一致させることができる。

また、位置ずれ補正の第２の方法として、位置ずれ検出手段２０６は、第１切削予定ラインに対するブレード先端部のＹ方向の位置ずれを検出した場合に、その大きさ（ずれ量）も検出するものとする。位置ずれ補正手段２０８は、その位置ずれ検出手段２０６からそのずれ量を取得し、駆動手段２００を通じてブレード２１をその位置ずれが減少する向きにずれ量分だけ移動させる。これによって、ブレード２１のＹ方向の位置を第１切削予定ラインのＹ方向の位置に一致させることができる。

以上のような位置ずれ補正の処理は、各ワークＷの切削開始前に１回のみ行うだけでもよいし、各切削予定ラインの切削開始前において行うようにしてもよいし、複数本の切削予定ラインごとに行うようにしてもよい。また、各切削予定ラインの切削中においても位置ずれ検出手段２０６により位置ずれの検出を行うことは可能であり、これによって位置ずれが検出された場合、切削制御手段２０４による切削を中断させて位置ずれ補正を行った後、切削を再開するようにしてもよいし、位置ずれが検出されたときの切削予定ラインの切削終了後、次の切削予定ラインへのブレード先端部のインデックス送りの際に、検出した位置ずれのずれ量を反映させた送り量として位置ずれ補正を行ってもよい。

また、位置ずれ補正手段２０８は、位置ずれ検出手段２０６により位置ずれが検出された場合に、そのずれ量に基づいて、駆動手段２００が認識しているブレード２１のＹ方向の位置（認識位置）を補正するようにしてもよい。

例えば、駆動手段２００は位置検出手段により実測される例えばＹテーブル４１のＹ方向の位置に基づいてブレード先端部のＹ方向の位置を認識しており、その認識位置をＹＢ（座標値ＹＢ）とする。そして、Ｙ方向の正の向きにブレード先端部の位置ずれが生じている場合のずれ量を正の値、負の向きに位置ずれが生じている場合のずれ量を負の値として、上記のように検出されたずれ量がＤＹであったとする。

このとき、位置ずれ補正手段２０８は、駆動手段２００が位置検出手段により認識するブレード先端部の認識位置をＹＢからＹＢ＋ＤＹとなるように補正する。これにより、認識位置の補正後において、環境変化などのよるブレード２１の位置変化が生じなければ、駆動手段２００が認識するブレード先端部のＹ方向の認識位置と実際に設定されるＹ方向の位置との位置ずれを無くすことができ、ブレード先端部を切削予定ラインの位置に精度良く一致させることができる。

ここで、位置ずれ補正の第１の方法では、位置ずれ補正前に合成画像に基づいてずれ量ＤＹを検出することは必ずしも必要ではなく、合成画像に基づくずれ量ＤＹを検出しない場合には、位置ずれ補正のために要したブレード２１のＹ方向への移動量ＤＭを検出してずれ量ＤＹ＝−ＤＭとすることで認識位置の補正を行うことができる。

また、位置ずれ補正の第２の方法では、合成画像に基づいて検出したずれ量ＤＹにより直接的にブレード２１を移動させるのではなく、認識位置を補正することによって、補正前と同一の認識位置にブレード２１が移動して結果的にずれ量分の移動が行われるようにしてもよい。

ブレード摩耗検出手段２１０は、駆動手段２００を通じて撮像装置２３の第３偏光板１１４の回転位置を制御し、低倍ＣＣＤカメラ７６及び高倍ＣＣＤカメラ８８によりブレード画像のみの画像が得られる回転位置に第３偏光板１１４を設定する。これにより、低倍ＣＣＤカメラ７６又は高倍ＣＣＤカメラ８８から図５に示したようなブレード画像のみの画像を取得する。

ここで、上述のようにブレード画像において、ブレード先端部の像は焦点が合う部分が最も細くなる。

一方、ブレード先端部の撮像対象領域の焦点が合う部分は、ブレード２１の直径によって変化し、ブレード先端部に摩耗が生じると、ブレード画像上において最も細く写る部分の位置も変化する。即ち、図５に示したようなブレード画像上において最も細く写る部分がブレード先端部の摩耗と共に右側（実空間におけるＺ方向の下側に相当）に移動する。

そこで、ブレード摩耗検出手段２１０は、撮像装置２３から取得したブレード画像においてブレード先端部が最も細く写る位置を検出し、検出した位置に基づいてブレード先端部（刃先）の摩耗の大きさ（摩耗量）を検出する。具体的には、図５のブレード画像上においてブレード先端部が最も細く写る位置の横方向の位置を検出する。そして、検出した横方向の位置が、摩耗が全く生じていないときの位置に対して画像上でどの程度移動したかを検出することでブレード先端部の摩耗量を検出する。

そして、その結果、摩耗量が事前に決められた閾値を超えた場合には、不図示のモニタ等にブレード２１の交換を促す警告表示等を行う。

なお、本処理は、低倍ＣＣＤカメラ７６又は高倍ＣＣＤカメラ８８からブレード画像のみの画像ではなく合成画像を取得して行うことも可能であり、位置ずれ補正時などにおいて合成画像を取得している際に、位置ずれ補正の処理などの他の処理と併せて行うことも可能である。

以上、上記実施の形態では、加工手段としてスピンドル２２により回転するブレード２１を使用したダイシング装置に本発明を適用した場合について説明したが、加工手段としてレーザ光をワークＷに照射するレーザ照射手段などの他の手段を用いたダイシング装置においても同様に本発明を適用することができる。その場合において、ブレード先端部の位置に相当する加工手段における加工位置を直接撮像することができない場合には、その加工位置に対応して設けられたマークなどの特定部分を撮像するようにしてもよい。

Ｓ…ストリート、Ｔ…チップ、Ｗ…ワーク、１…ダイシング装置、２…加工部、７…制御部、２１…ブレード、２２…スピンドル、２３…撮像装置、３１…ワークテーブル、３２…回転テーブル、３３…Ｘテーブル、３４…Ｘガイド、３５…リニアモータ、３６…Ｘベース、４１…Ｙテーブル、４２…Ｙガイド、４３…Ｚテーブル、４４…Ｙベース、５１…ロードポート、５２…洗浄部、５３…搬送手段、６０…ブレード先端部、７０…直線光路、７２…ワーク用対物レンズ、７４…低倍結像レンズ、７６…低倍ＣＣＤカメラ、８０…第１ビームスプリッタ、８４…ミラー、８６…高倍結像レンズ、８８…高倍ＣＣＤカメラ、９０…第２ビームスプリッタ、９４…ブレード用対物レンズ、９６…シャッター、１００…第３ビームスプリッタ、１０４…ケーラー照明用光学系、１０６…ＬＥＤ光源、１１０…第１偏光板、１１２…第２偏光板、１１４…第３偏光板、１１６…フィルタ、２００…加工手段、２０２…アライメント手段、２０４…切削制御手段、２０６…位置ずれ検出手段、２０８…位置ずれ補正手段、２１０…ブレード摩耗検出手段

Claims (3)

1. ワークを保持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、
   前記ワークと前記加工手段とを相対的に移動させる移動機構と、
   前記ワークと前記加工手段とを同時に撮像し、前記加工手段の画像と前記ワークの画像とを合成した合成画像を取得する撮像装置と、
   前記合成画像に基づいて前記ワークに対する前記加工手段の相対的な位置を制御する制御部と、
   を備えたダイシング装置であって、
   前記加工手段は、スピンドルにより回転するブレードであり、
   前記移動機構は、前記ワークに対して少なくとも前記ブレードの回転軸に平行するＹ方向及び該回転軸に直交するＸ方向に相対的に移動させ、
   前記撮像装置は、
   前記ワークの表面に対して直交するＺ方向に沿った光軸を有し、前記ワークの表面の像を結像するワーク用対物レンズと、
   Ｙ方向に直交する方向に沿った光軸を有し、前記ワークの表面の像と同一面上に、かつ、Ｙ方向が同一方向となるように前記ブレードの先端部の像を結像するブレード用対物レンズと、
   前記ワーク用対物レンズ及び前記ブレード用対物レンズにより結像された像を撮像して前記ワークの表面の画像と前記ブレードの先端部の画像とを合成した合成画像を取得する撮像手段と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記合成画像における前記ワークの表面の切削予定ラインのＹ方向の位置に対する前記ブレードの先端部のＹ方向の位置の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
   前記位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに基づいて、前記移動機構により、前記ワークに対して前記ブレードをＹ方向に相対的に移動させて前記切削予定ラインのＹ方向の位置と前記ブレードの先端部のＹ方向の位置とを一致させる位置ずれ補正手段と、
   を備え、
   前記ブレード用対物レンズは、前記ブレードの回転軸と交差する方向と異なる方向の光軸を有し、前記撮像装置により取得される前記ブレードの先端部の画像に基づいて前記ブレードの摩耗量を検出するブレード摩耗検出手段を有するダイシング装置。
2. ワークを保持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、
   前記ワークと前記加工手段とを相対的に移動させる移動機構と、
   前記ワークと前記加工手段とを同時に撮像し、前記加工手段の画像と前記ワークの画像とを合成した合成画像を取得する撮像装置と、
   前記合成画像に基づいて前記ワークに対する前記加工手段の相対的な位置を制御する制御部と、
   を備えたダイシング装置であって、
   前記加工手段は、スピンドルにより回転するブレードであり、
   前記移動機構は、前記ワークに対して少なくとも前記ブレードの回転軸に平行するＹ方向及び該回転軸に直交するＸ方向に相対的に移動させ、
   前記撮像装置は、
   前記ワークの表面に対して直交するＺ方向に沿った光軸を有し、前記ワークの表面の像を結像するワーク用対物レンズと、
   Ｙ方向に直交する方向に沿った光軸を有し、前記ワークの表面の像と同一面上に、かつ、Ｙ方向が同一方向となるように前記ブレードの先端部の像を結像するブレード用対物レンズと、
   前記ワーク用対物レンズ及び前記ブレード用対物レンズにより結像された像を撮像して前記ワークの表面の画像と前記ブレードの先端部の画像とを合成した合成画像を取得する撮像手段と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記合成画像における前記ワークの表面の切削予定ラインのＹ方向の位置に対する前記ブレードの先端部のＹ方向の位置の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
   前記位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに基づいて、前記移動機構により、前記ワークに対して前記ブレードをＹ方向に相対的に移動させて前記切削予定ラインのＹ方向の位置と前記ブレードの先端部のＹ方向の位置とを一致させる位置ずれ補正手段と、
   を備え、
   前記ワーク用対物レンズと前記ブレード用対物レンズとを通過する光のうち、前記ワーク用対物レンズを通過する前記ワークからの光を偏光する第１偏光板と、
   前記ブレード用対物レンズを通過する前記ブレードからの光を偏光する第２偏光板であって、前記第１偏光板を通過した前記ワークからの光の偏光方向に対して直交する方向に偏光する第２偏光板と、
   前記第１偏光板を通過した前記ワークからの光と、前記第２偏光板を通過した前記ブレードからの光とが通過する光路上において、光軸周りに回転可能に設けられた第３偏光板と、
   を備え、
   前記第３偏光板を光軸周りに回転させることによって、前記撮像装置により取得される合成画像における前記ワークの表面の画像と前記ブレードの先端部の画像との強度比を調整可能にしたダイシング装置。
3. 前記ブレード用対物レンズは、前記ブレードの回転軸と交差する方向と異なる方向の光軸を有し、前記撮像装置により取得される前記ブレードの先端部の画像に基づいて前記ブレードの摩耗量を検出するブレード摩耗検出手段を有する請求項２に記載のダイシング装置。
   

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