JP6465722B2 - 加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、板状の被加工物を加工する加工装置に関する。
半導体ウェーハやパッケージ基板等を複数のチップへと分割する際には、切削ブレードを備える切削装置やレーザー光線を照射するレーザー加工装置が使用される。これらの加工装置は、通常、被加工物を撮像するためのカメラを備えている。
このカメラで被加工物に形成された加工痕を撮像することにより、加工装置は、欠け、蛇行、加工した位置と加工すべき位置とのずれといった加工不良を自動で認識し(カーフチェック)、加工位置の補正、加工の中断、オペレータの呼び出し等の対策を実施する(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−298000号公報
ところで、被加工物に設定される複数の分割予定ライン(ストリート)の特性は、必ずしも同じでない。例えば、半導体ウェーハの分割予定ラインには、TEG(Test Elements Group)と呼ばれるテスト用の素子が任意に配置され得る。このTEGは、表面に電極パッドとなる金属膜を有しており、他の領域とは異なる光学特性を示す。
よって、カメラで撮像する領域にTEGが含まれる場合には、加工不良の認識精度が低下してしまうことがあった。加工不良の認識精度が低下すると、オペレータの呼び出し頻度が高くなり非効率である。
本発明はかかる問題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、加工不良の認識精度を高く維持できる加工装置を提供することである。
本発明によれば、分割予定ラインに素子が配置された被加工物を分割予定ラインに沿って加工する加工装置であって、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を加工して加工痕を形成する加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段とをX軸方向に相対的に移動させるX軸移動手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを該X軸方向に直交するY軸方向に相対的に移動させるY軸移動手段と、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、該加工痕が形成された該分割予定ラインの一部を該撮像手段で撮像する際の該分割予定ラインの特性に応じた撮像位置及び撮像条件並びに該分割予定ラインの一部を撮像して得られる画像を処理する際のカーフチェック範囲を含む画像処理条件を設定するための設定入力手段と、該分割予定ラインの位置、該撮像位置該撮像条件及び該カーフチェック範囲を含む該画像処理条件を記憶する記憶手段と、を備え、該チャックテーブルに保持された被加工物の該分割予定ラインを該撮像手段で検出するアライメントを実行し、該加工手段で被加工物を該分割予定ラインに沿って加工して該加工痕を形成した後に、該分割予定ラインに形成された加工痕を含む該分割予定ラインの一部該分割予定ラインの特性に応じてあらかじめ設定され該記憶手段に記憶された該撮像位置及び該撮像条件で撮像し、得られる画像を、あらかじめ該素子を除いた領域に設定され該記憶手段に記憶された該カーフチェック範囲を含む該画像処理条件で処理して該素子を除いた領域でカーフチェックを行うことを特徴とする加工装置が提供される。
本発明において、前記加工手段は、例えば、回転可能な切削ブレードを備えた切削手段であり、被加工物を切削加工することができる。
また、本発明において、前記撮像手段は、照明手段を備え、前記撮像条件は、該照明手段の光量条件を含むことが好ましい。また、本発明において、前記カーフチェックに適した前記画像が得られるように前記撮像位置が設定されることが好ましい。また、本発明において、前記撮像位置は前記素子の存在しない領域、又は該素子の存在する領域のいずれかである。
本発明に係る加工装置は、撮像手段で分割予定ラインを撮像する際の分割予定ラインの特性に応じた撮像位置及び撮像条件並びに分割予定ラインを撮像して得られる画像を処理する際の画像処理条件を設定するための設定入力手段と、分割予定ラインの位置、分割予定ラインに設定した撮像位置及び撮像条件並びに画像処理条件を記憶する記憶手段と、を備え、加工手段で被加工物を分割予定ラインに沿って加工した後に、分割予定ラインに形成された加工痕を分割予定ラインに対応した撮像位置及び撮像条件で撮像し、得られた画像を対応した画像処理条件で処理するので、分割予定ラインに形成された加工痕を分割予定ラインの特性に応じた適切な撮像位置及び撮像条件で撮像し、得られる画像を適切な画像処理条件で処理して、加工不良の認識精度を高く維持できる。
加工装置の構成を模式的に示す図である。 被加工物が切削加工される様子を模式的に示す斜視図である。 図3(A)及び図3(B)は、被加工物に形成された加工溝が撮像される様子を模式的に示す図である。 撮像位置の設定例を模式的に示す平面図である。 図5(A)、図5(B)及び図5(C)は、撮像条件及び画像処理条件の設定例を模式的に示す平面図である。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る加工装置の構成を模式的に示す図である。なお、本実施形態では、半導体ウェーハ等の被加工物を切削ブレードで切削加工する加工装置(切削装置)について説明するが、本発明に係る加工装置は、レーザー光線を照射して被加工物を加工するレーザー加工装置でも良い。
図1に示すように、加工装置(切削装置)2は、各構造を支持する基台4を備えている。基台4の前方の角部には、矩形の開口4aが形成されており、この開口4a内には、カセット支持台6が昇降可能に設置されている。カセット支持台6の上面には、複数の被加工物11を収容する直方体状のカセット8が載せられる。なお、図1では、説明の便宜上、カセット8の輪郭のみを示している。
被加工物11は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円形のウェーハであり、その表面11a(図2等参照)側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられている。デバイス領域は、格子状に配列された分割予定ライン(ストリート)13でさらに複数の領域に区画されており、各領域には、IC、LSI等のデバイス15が形成されている。
被加工物11の裏面11b側には、被加工物11より大径のダイシングテープ17が貼り付けられている。ダイシングテープ17の外周部分は、環状のフレーム19に固定されている。すなわち、被加工物11は、ダイシングテープ17を介してフレーム19に支持されている。
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円形のウェーハを被加工物11としているが、被加工物11の材質、形状等に制限はない。例えば、セラミック基板、樹脂基板、金属基板、パッケージ基板等の板状物を被加工物11として用いることもできる。
カセット支持台6の側方には、X軸方向(前後方向、加工送り方向)に長い矩形の開口4bが形成されている。この開口4b内には、X軸移動テーブル10、X軸移動テーブル10をX軸方向に移動させるX軸移動機構(X軸移動手段)(不図示)及びX軸移動機構を覆う防塵防滴カバー12が設けられている。
X軸移動機構は、X軸方向に平行な一対のX軸ガイドレール(不図示)を備えており、X軸ガイドレールには、X軸移動テーブル10がスライド可能に取り付けられている。X軸移動テーブル10の下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、X軸ガイドレールと平行なX軸ボールネジ(不図示)が螺合されている。
X軸ボールネジの一端部には、X軸パルスモータ(不図示)が連結されている。X軸パルスモータでX軸ボールネジを回転させることで、X軸移動テーブル10は、X軸ガイドレールに沿ってX軸方向に移動する。
X軸移動テーブル10の上方には、被加工物11を保持するチャックテーブル14が設けられている。チャックテーブル14の周囲には、被加工物11を支持する環状のフレーム19を四方から固定する4個のクランプ16が設置されている。
チャックテーブル14は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、Z軸方向(鉛直方向)に平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル14は、上述のX軸移動機構でX軸方向に加工送りされる。
チャックテーブル14の上面は、被加工物11を保持する保持面14aとなっている。この保持面14aは、チャックテーブル14の内部に形成された流路(不図示)を通じて吸引源(不図示)と接続されている。
開口4bと近接する位置には、上述した被加工物11をチャックテーブル14へと搬送する搬送機構(不図示)が設けられている。搬送機構で搬送された被加工物11は、例えば、表面側11aが上方に露出するようにチャックテーブル14に載せられる。
基台4の上面には、2組の切削ユニット(切削手段)18を支持する門型の支持構造20が、開口4bを跨ぐように配置されている。支持構造20の前面上部には、各切削ユニット18をY軸方向(左右方向、割り出し送り方向)及びZ軸方向に移動させる2組の切削ユニット移動機構(Y軸移動手段)22が設けられている。
各切削ユニット移動機構22は、支持構造20の前面に配置されY軸方向に平行な一対のY軸ガイドレール24を共通に備えている。Y軸ガイドレール24には、各切削ユニット移動機構22を構成するY軸移動プレート26がスライド可能に取り付けられている。
各Y軸移動プレート26の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール24と平行なY軸ボールネジ28がそれぞれ螺合されている。各Y軸ボールネジ28の一端部には、Y軸パルスモータ30が連結されている。Y軸パルスモータ30でY軸ボールネジ28を回転させれば、Y軸移動プレート26は、Y軸ガイドレール24に沿ってY軸方向に移動する。
各Y軸移動プレート26の表面(前面)には、Z軸方向に平行な一対のZ軸ガイドレール32が設けられている。Z軸ガイドレール32には、Z軸移動プレート34がスライド可能に取り付けられている。
各Z軸移動プレート34の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール32と平行なZ軸ボールネジ36がそれぞれ螺合されている。各Z軸ボールネジ36の一端部には、Z軸パルスモータ38が連結されている。Z軸パルスモータ38でZ軸ボールネジ36を回転させれば、Z軸移動プレート34は、Z軸ガイドレール32に沿ってZ軸方向に移動する。
各Z軸移動プレート34の下部には、切削ユニット(加工手段)18が設けられている。この切削ユニット18は、被加工物11を切削加工する切削ブレード40を備えている。また、切削ユニット18と隣接する位置には、被加工物11を撮像するカメラ(撮像手段)44が設置されている。
各切削ユニット移動機構22でY軸移動プレート26をY軸方向に移動させれば、切削ユニット18及びカメラ44は、X軸方向に直交するY軸方向に割り出し送りされる。また、各切削ユニット移動機構22でZ軸移動プレート34をZ軸方向に移動させれば、切削ユニット18及びカメラ44は、昇降する。
開口4bに対して開口4aと反対側の位置には、円形の開口4cが形成されている。開口4c内には、切削加工後の被加工物11を洗浄する洗浄機構46が設けられている。X軸移動機構、チャックテーブル14、切削ユニット18、切削ユニット移動機構22、カメラ44、洗浄機構46等の構成要素は、制御装置48に接続されている。
制御装置48は、各部を制御するためのソフトウェア、切削加工の条件、後述するカーフチェックの条件(撮像位置、撮像条件、画像処理条件)、分割予定ライン13の位置等を記憶するための記憶部(記憶手段)48aを備えており、被加工物11を適切に切削加工できるように各部の動作を制御する。また、この制御装置48には、切削加工の条件やカーフチェックの条件を設定するための入力装置(設定入力手段)50が接続されている。
図2は、被加工物11が切削加工される様子を模式的に示す斜視図である。加工装置2で被加工物11を切削加工する際には、まず、チャックテーブル14に保持された被加工物11をカメラ44で撮像し、得られる画像に基づいて分割予定ライン13の位置、向き等を検出する(アライメント)。分割予定ライン13の位置、向き等に関する情報は、記憶部48aに記憶される。
次に、チャックテーブル14と切削ユニット18とを相対的に移動、回転させて、加工対象となる分割予定ライン13の延長線上に切削ブレード40の位置を合わせる。その後、切削ブレード40を被加工物11に接触可能な高さまで下降させつつ回転させ、チャックテーブル14と切削ユニット18とを加工対象の分割予定ライン13に平行な方向に相対的に移動させる。
これにより、被加工物11を切削加工して加工対象の分割予定ライン13に沿う加工溝(加工痕)21を形成できる。なお、加工溝21は、被加工物11を完全に切断する深さに形成されても良いし(フルカット)、被加工物11を完全には切断しない深さに形成されても良い(ハーフカット)。
任意の分割予定ライン13に沿って加工溝21を形成した後には、この加工溝21をカメラ44で撮像し、得られる画像に基づいて加工不良を判定するカーフチェックが実行される。図3(A)及び図3(B)は、被加工物11に形成された加工溝21が撮像される様子を模式的に示す図である。
図3(B)に示すように、カメラ44は、筐体52、顕微鏡ユニット54及び斜光照明ユニット56を含む。筐体52の内部には、入射した光の一部を反射するハーフミラー58が設けられている。このハーフミラー58は、光源(照明手段)60から放射された光の一部を反射して下方に導く。
ハーフミラー58で反射され下方に導かれた光(落射光)L1は、顕微鏡ユニット54の内部に配置された対物レンズ62で集光され、被加工物11の表面11aに照射される。被加工物11の表面11aで反射、散乱された光L1の一部は、対物レンズ62、ハーフミラー58を通じて筐体52内の撮像素子64に入射される。
また、斜光照明56の下面には、LED等でなる複数の光源(照明手段)66が環状に配置されている。光源66から放射された光(斜光)L2の一部は、被加工物11の表面11aで反射、散乱され、対物レンズ62、ハーフミラー58を通じて撮像素子64に入射される。
撮像素子64は、制御装置48に接続されており、入射する光に基づいて生成した画像を制御装置48に送る。この撮像素子64としては、例えば、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等を用いることができる。なお、光源60,66も制御装置48に接続されており、光L1,L2の光量は、制御装置48によって制御される。
加工溝21を撮像する際には、チャックテーブル14とカメラ44とを相対的に移動、回転させて、加工溝21の撮像領域(撮像位置)にカメラ44を合わせる。これにより、加工溝21を撮像して画像を得ることができる。加工溝21を撮像した画像は、記憶部48aに記憶される。
次に、制御装置48aは、加工溝21を撮像した画像を処理して、欠け、蛇行、ずれといった加工不良を自動で認識する(カーフチェック)。また、制御装置48aは、加工不良の認識結果に基づいて、加工位置の補正、加工の中断、オペレータの呼び出し等の対策を実施する。
ところで、被加工物11に設定される複数の分割予定ライン13の特性は、必ずしも同じでない。そのため、対象となる全ての分割予定ライン13に対して同等の条件でカーフチェックを実行すると、加工不良の認識精度が低下することがあった。そこで、本実施形態に係る加工装置2では、各分割予定ライン13の特性に応じた撮像位置、撮像条件、画像処理条件でカーフチェックを実行できるようにしている。
図4は、撮像位置の設定例を模式的に示す平面図である。図4の被加工物11では、X軸方向に平行な分割予定ライン13a,13b,13cに沿って、それぞれ、TEG(Test Elements Group)と呼ばれるテスト用の素子23が配置されている。このテスト用の素子23は、表面に電極パッドとなる金属膜を有しているので、素子23の有無によって、反射、散乱等の光学特性は大きく相違してしまう。
そこで、このような分割予定ライン13a,13b,13cに形成された加工溝21のカーフチェックを実行する場合には、例えば、素子23の存在しない領域A,B,Cを撮像位置に設定すると良い。これにより、素子23の影響を排除して、カーフチェックに適した画像を容易に得ることができる。なお、素子23の存在しない領域を撮像位置として設定できない場合等には、素子23の存在する領域を撮像位置として設定して良い。
図5(A)は、素子23の存在しない領域を撮像位置に設定する場合の撮像条件及び画像処理条件の設定例を模式的に示す平面図である。なお、本実施形態では、撮像条件として光源60,66の光量条件を設定し、画像処理条件としてカーフチェックの対象であるカーフチェック範囲を設定する場合について説明する。
図5(A)に示すように、素子23の存在しない領域D1を撮像位置として設定する場合には、例えば、被加工物11に対して落射光である光L1と斜光である光L2とが共に照射されるように光源60,66の光量条件を設定すると良い。これにより、加工溝21の輪郭(エッジ)を鮮明に撮像できる。
また、この場合、加工溝21を含む任意の領域D2をカーフチェックの対象であるカーフチェック範囲に設定すると良い。図5(A)に示すように、領域D2は素子23等を含まないので、制御装置48は、領域D2内の加工溝21の輪郭等から加工不良を適切に認識できる。もちろん、撮像に係る領域D1全体をカーフチェック範囲に設定しても良い。
上述のような撮像位置、撮像条件、画像処理条件等は、入力装置50を通じて制御装置48に設定され、分割予定ライン13の位置等の情報と共に記憶部48aに記憶される。これにより、加工装置2は、カーフチェックの対象となる加工溝21に対し、分割予定ライン13の特性に応じてあらかじめ設定される撮像位置、撮像条件、画像処理条件等の条件でカーフチェックを実行できる。
図5(B)は、素子23の存在する領域を撮像位置に設定する場合の撮像条件及び画像処理条件の設定例を模式的に示す平面図である。図5(B)に示すように、素子23の存在する領域E1を撮像位置として設定する場合には、例えば、落射光である光L1のみが照射されるように光源60,66の光量条件を設定すると良い。これにより、素子23が存在する場合でも、加工溝21の輪郭を鮮明に撮像できる。
また、この場合には、光L1が図5(A)の場合より明るくなるように光源60の光量条件を設定すると良い。これにより、デバイス15を加工溝21より十分に明るく撮像して、デバイス15と加工溝21とを容易に区別できるので、デバイス15の輪郭を誤って加工溝21の輪郭と認識してしまうことがない。なお、この場合も、加工溝21を含む任意の領域E2をカーフチェック範囲に設定すると良い。
図5(C)は、デバイス15の配線や素子23等が存在する領域を撮像位置に設定する場合の撮像条件及び画像処理条件の設定例を模式的に示す平面図である。図5(C)に示すように、デバイス15の配線15aや素子23等が存在する領域F1を撮像位置として設定する場合には、例えば、図5(B)の場合と同様に、落射光である光L1のみが照射されるように光源60,66の光量条件を設定すると良い。
また、この場合、カーフチェック範囲を狭く設定して、デバイス15の配線15aや素子23の影響を排除しても良い。図5(C)では、デバイス15の配線15a及び素子23を除く領域F2をカーフチェック範囲に設定している。これにより、デバイス15の配線15aや素子23等が存在する領域を撮像位置に設定した場合でも、カーフチェックを適切に実行できる。
以上のように、本実施形態に係る加工装置(切削装置)2は、カメラ(撮像手段)44で分割予定ライン13を撮像する際の分割予定ライン13の特性に応じた撮像位置及び撮像条件並びに分割予定ライン13を撮像して得られる画像を処理する際の画像処理条件を設定するための入力装置(設定入力手段)50と、分割予定ライン13の位置、分割予定ライン13に設定した撮像位置及び撮像条件並びに画像処理条件を記憶する記憶部(記憶手段)48aと、を備え、切削ユニット(加工手段)18で被加工物11を分割予定ライン13に沿って加工した後に、分割予定ライン13に形成された加工溝(加工痕)21を分割予定ライン13に対応した撮像位置及び撮像条件で撮像し、得られた画像を対応した画像処理条件で処理するので、分割予定ライン13に形成された加工溝21を分割予定ライン13の特性に応じた適切な撮像位置及び撮像条件で撮像し、得られる画像を適切な画像処理条件で処理して、加工不良の認識精度を高く維持できる。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、画像処理条件として、カーフチェック範囲を設定しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像処理条件として、画像処理のアルゴリズム等を設定することもできる。
画像処理のアルゴリズムとしては、例えば、特開2009−246015号公報に開示されるアルゴリズム等を適用できる。このアルゴリズムでは、まず、撮像した画像から、加工溝(加工痕)の理想的な輪郭より外側に位置する暗部撮像領域を抽出する。この暗部撮像領域は、加工溝に発生する被加工物の欠け(チッピング)やテスト用の素子(TEG)の剥がれ等に起因して暗く撮像された領域である。
次に、対象の分割予定ライン内の暗部撮像領域のサイズの標準偏差/平均値の値を任意の閾値と比較して、対象の分割予定ラインがテスト用の素子を含むか否かを判定する。また、暗部撮像領域のサイズ等から、テスト用の素子が配置された素子領域を抽出し、この素子領域を除く領域において欠けの有無等を判定する。このようなアルゴリズムを設定することで、加工不良の認識精度をさらに高く維持できる。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
2 加工装置(切削装置)
4 基台
4a,4b,4c 開口
6 カセット支持台
8 カセット
10 X軸移動テーブル
12 防塵防滴カバー
14 チャックテーブル
14a 保持面
16 クランプ
18 切削ユニット(加工手段)
20 支持構造
22 切削ユニット移動機構(Y軸移動手段)
24 Y軸ガイドレール
26 Y軸移動プレート
28 Y軸ボールネジ
30 Y軸パルスモータ
32 Z軸ガイドレール
34 Z軸移動プレート
36 Z軸ボールネジ
38 Z軸パルスモータ
40 切削ブレード
44 カメラ(撮像手段)
46 洗浄機構
48 制御装置
48a 記憶部(記憶手段)
50 入力装置(設定入力手段)
52 筐体
54 顕微鏡ユニット
56 斜光照明ユニット
58 ハーフミラー
60,66 光源(照明手段)
62 対物レンズ
64 撮像素子
11 被加工物
11a 表面
11b 裏面
13,13a,13b,13c 分割予定ライン(ストリート)
15 デバイス
15a 配線
17 ダイシングテープ
19 フレーム
21 加工溝(加工痕)
L1,L2 光
A,B,C,D1,D2,E1,E2,F1,F2 領域

Claims (5)

  1. 分割予定ラインに素子が配置された被加工物を分割予定ラインに沿って加工する加工装置であって、
    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を加工して加工痕を形成する加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段とをX軸方向に相対的に移動させるX軸移動手段と、該チャックテーブルと該加工手段とを該X軸方向に直交するY軸方向に相対的に移動させるY軸移動手段と、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、該加工痕が形成された該分割予定ラインの一部を該撮像手段で撮像する際の該分割予定ラインの特性に応じた撮像位置及び撮像条件並びに該分割予定ラインの一部を撮像して得られる画像を処理する際のカーフチェック範囲を含む画像処理条件を設定するための設定入力手段と、該分割予定ラインの位置、該撮像位置該撮像条件及び該カーフチェック範囲を含む該画像処理条件を記憶する記憶手段と、を備え、
    該チャックテーブルに保持された被加工物の該分割予定ラインを該撮像手段で検出するアライメントを実行し、該加工手段で被加工物を該分割予定ラインに沿って加工して該加工痕を形成した後に、該分割予定ラインに形成された加工痕を含む該分割予定ラインの一部該分割予定ラインの特性に応じてあらかじめ設定され該記憶手段に記憶された該撮像位置及び該撮像条件で撮像し、得られる画像を、あらかじめ該素子を除いた領域に設定され該記憶手段に記憶された該カーフチェック範囲を含む該画像処理条件で処理して該素子を除いた領域でカーフチェックを行うことを特徴とする加工装置。
  2. 前記加工手段は、回転可能な切削ブレードを備えた切削手段であり、被加工物を切削加工することを特徴とする請求項1記載の加工装置。
  3. 前記撮像手段は、照明手段を備え、
    前記撮像条件は、該照明手段の光量条件を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の加工装置。
  4. 前記カーフチェックに適した前記画像が得られるように前記撮像位置が設定されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の加工装置。
  5. 前記撮像位置は前記素子の存在しない領域、又は該素子の存在する領域であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の加工装置。
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