KR101540136B1

KR101540136B1 - 다이싱 장치 및 다이싱 방법

Info

Publication number: KR101540136B1
Application number: KR1020107013930A
Authority: KR
Inventors: 요시타미 효조
Original assignee: 가부시키가이샤 토쿄 세이미쯔
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2015-07-28
Also published as: TWI451955B; KR20100118560A; TW200936340A; WO2009081746A1; JP5459484B2; US20100269650A1; JPWO2009081746A1; US9010225B2

Abstract

본 발명의 1의 태양에 관한 다이싱 장치는 워크를 재치하는 워크 테이블과, 상기 워크의 가공을 하는 가공수단과, 상기 워크 테이블 상의 상기 워크를 촬상하는 촬상수단과, 상기 워크 테이블과 상기 가공수단과 상기 촬상수단을 상대적으로 이동시키는 복수의 이동수단과, 상기 촬상수단과 대향 하도록 상기 워크 테이블과 동일한 이동수단에 설치되어 상기 촬상수단이 갖춘 방향으로 향하여 촬상을 하는 얼라인먼트 카메라를 구비한 것을 특징으로 한다. 이러한 다이싱 장치에 의하면, 더미 워크의 가공을 하는 일 없이 촬상수단과 가공수단의 상대위치를 용이하게 계측하는 것이 가능해지고, 다이싱 장치의 효율을 낮추는 일 없이 양호한 다이싱 가공을 하는 것이 가능해진다.

Description

다이싱 장치 및 다이싱 방법{DICING APPARATUS AND DICING METHOD}

본 발명은 반도체장치나 전자 부품이 형성된 웨이퍼 등의 워크를 각각의 칩으로 분할하는 다이싱 장치 및 다이싱 방법에 관한 것이다.

반도체장치나 전자 부품이 형성된 웨이퍼 등의 워크에 대하여 절단이나 홈을 파는 가공을 시행하는 다이싱 장치는 스핀들에 의해 고속으로 회전되는 블레이드나 워크를 보유하는 워크 테이블, 다이싱 후의 워크를 세정하는 세정수단, 블레이드와 워크의 상대적 위치를 변화시키는 각종 이동축 등을 구비하고 있다.

도 1에 다이싱 장치의 예를 나타냈다. 다이싱 장치(10)는 가공수단으로서 서로 대향 배치되어 선단에 블레이드(21)와 휠커버(미도시)가 장착된 고주파 모터 내장형의 스핀들(22, 22)과, 워크(W) 표면을 촬상하는 촬상수단(23)과, 워크(W)를 흡착 보유하는 워크 테이블(31)을 갖는 가공부(20)가 설치되어 있다.

다이싱 장치(10)는 가공부 외에 가공완료의 워크(W)를 스핀 세정하는 세정부 (52)와, 프레임(F)에 장착된 워크(W)를 다수매(多數枚) 수납한 카세트를 재치하는 로드 포트(51)와, 워크(W)를 반송하는 반송수단(53)과, 각부의 동작을 제어하는 미도시의 컨트롤러 등으로 구성되어 있다.

가공부(20)의 구조는 도 2에 나타낸 바와 같이 X 베이스(36)에 설치된 X 가이드(34, 34)로 가이드 되어 리니어 모터(35)에 의해 도면의 X-X 로 나타낸 X 방향으로 구동되는 X 테이블(33)이 있고, X 테이블(33)에는 θ방향으로 회전하는 회전 테이블(32)을 통해 워크 테이블(31)이 설치되어 있다.

한편, Y 베이스(44)의 측면에는 Y 가이드(42, 42)로 가이드 되어 도시하지 않은 스텝핑 모터와 볼 스크루에 의해 도면의 Y-Y 로 나타낸 Y 방향으로 구동되는 Y 테이블(41, 41)이 설치되어 있다. 각 Y 테이블(41)에는 각기 도시하지 않은 구동 수단에 의해 도면의 Z-Z 로 나타낸 Z 방향으로 구동되는 Z 테이블(43)이 설치되고, Z 테이블(43)에는 선단에 블레이드(21)가 장착된 고주파 모터 내장형의 스핀들(22) 및 촬상수단(23; 도 2에서 미도시; 도 1참조)이 고정되어 있다. 가공부(20)의 구조는 이상과 같이 되어 있으므로 블레이드(21)는 Y 방향으로 인덱스 보내짐과 동시에 Z 방향으로 추궁해 보내져 워크 테이블(31)은 X 방향으로 절삭 보내진다.

스핀들(22)은 어느쪽도 1,000rpm ∼ 80,000rpm으로 고속 회전되어 근방에는 워크(W)를 절삭액 내에 침지시키기 위한 절삭액을 공급하는 미도시의 공급노즐이 설치되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1참조.).

또한, 최근 이러한 블레이드(21)를 이용하는 대신에 워크(W)의 내부에 집광점을 맞춘 레이저광을 워크(W)로 입사하여 워크(W) 내부에 다광자흡수(多光子吸收)에 의한 개질영역을 복수 형성한 후, 워크(W)를 익스팬드(expand) 해서 각각의 팁(T)으로 분할하는 레이저 다이싱 장치도 워크(W)의 가공에 이용할 수 있도록 되어 오고 있다.

레이저 다이싱 장치는 다이싱 장치(10)와 마찬가지로 로드 포트, 반송수단, 워크 테이블 등을 구비하고, 도 3에 나타낸 바와 같이 가공부(20) 내에는 스핀들(22)과 동일하게 가공수단으로서의 레이저 헤드(61)가 대향해서 설치되어 있다.

레이저 헤드(61)는 레이저 발진기(61A), 콜리메이트 렌즈(61B; collimating lens), 미러(61C), 콘덴스 렌즈(61D; condensing lens) 등으로 이루어지고, 레이저 발진기(61A)에서 발진된 레이저광(L)은 콜리메이트 렌즈(61B; collimating lens)로 수평방향에 평행 광선으로 되어 미러(61C)에서 수직방향으로 반사되어 콘덴스 렌즈 (61D; condensing lens)에 의해 집광된다(예를 들면, 특허문헌 2 참조.).

레이저광(L)의 집광점을 워크 테이블(31)에 재치된 워크(W)의 두께 방향 내부에 설정하면, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 워크(W)의 표면을 투과한 레이저광(L)은 집광점에 에너지가 집중되어 워크 내부의 집광점 근방에 다광자흡수(多光子吸收)에 의한 크랙영역, 용융영역, 굴절율 변화영역 등의 개질영역(P)을 형성한다.

개질영역(P)은 도 4(b)에 나타낸 바와 같이 워크(W)가 수평방향으로 이동됨으로써 워크(W) 내부에 복수 늘어서서 형성된다. 이 상태로 워크(W)는 개질영역(P)를 기점으로 하여 자연스럽게 분할 절단되거나, 혹은 얼마 안되는 외력을 가함으로써 개질영역(P)을 기점으로 하여 분할 절단된다. 이 경우 워크(W)는 표면이나 이면에 칩핑(chipping)이 발생하지 않고 용이하게 칩으로 분할된다.

이러한 다이싱 장치(10)나 레이저 다이싱 장치에서는 다이싱을 하기 전에 촬상수단의 촬상위치와 가공수단에 의한 가공위치의 상대거리의 계측이 행하여져 필요에 따라 조정이 행하여진다.

특허문헌 1 : 특허공개 2002-280328호 공보

특허문헌 2 : 특허공개 2002-192367호 공보

종래 이러한 상대거리의 측정은 가공수단에 의해 시험적으로 워크의 다이싱 가공을 하고, 워크에 형성된 가공홈을 촬상장치로 실제 촬상함으로써 행하여지고 있었다. 이 때문에 시험적으로 가공을 하는 더미의 워크를 다수 준비할 필요가 있고, 블레이드를 사용하는 다이싱 장치에서는 블레이드를 교환할 때마다 상대위치를 계측하기 위한 가공작업이 필요하기 때문에 장치의 효율을 낮추는 큰 원인이 되고 있었다.

본 발명은 이러한 문제에 대하여 이루어진 것이며, 더미 워크의 가공을 하는 일 없이 촬상수단과 가공수단의 상대위치를 용이하게 계측하는 것이 가능한 다이 싱 장치 및 다이싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1의 태양에 관한 다이싱 장치는 워크를 재치하는 워크 테이블과, 상기 워크의 가공을 하는 가공수단과, 상기 워크 테이블 상의 상기 워크를 촬상하는 촬상수단과, 상기 워크 테이블과 상기 가공수단과 상기 촬상수단을 상대적으로 이동시키는 복수의 이동 수단과, 상기 촬상수단과 대향하도록 상기 워크 테이블과 동일한 이동 수단에 설치되어 상기 촬상수단이 갖춘 방향으로 향하여 촬상을 하는 얼라인먼트 카메라를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제2의 태양에 관한 다이싱 장치는 제 1의 태양에 있어서, 상기 얼라인먼트 카메라의 시야 중심 또는 시야 중심 근방에는 상기 얼라인먼트 카메라와 상기 촬상장치로 촬상하는 것이 가능한 기준 마크가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

게다가, 본 발명의 제3의 태양에 관한 다이싱 장치는 제 1 또는 제 2의 태양에 있어서, 상기 기준 마크는 상기 얼라인먼트 카메라의 시야 중심 또는 시야 중심 근방과 시야 외에 위치하는 것이 가능하도록 이동 가능하게 설치되어 있는 것도 특징으로 하고 있다.

본 발명의 다이싱 장치에 의하면, 워크가 재치된 워크 테이블과, 스핀들에 의해 회전하는 블레이드나 레이저 등의 가공 수단이 이동수단에 의해 XYZθ의 각방향으로 상대적으로 이동되어 워크의 다이싱이 행하여진다. 워크는 다이싱을 하기 전이나 가공중에 촬상수단에 의해 촬상된다.

다이싱 장치에는 촬상수단과 대향하도록 워크 테이블과 동일한 이동 수단에 설치되어 촬상수단이 갖춘 방향으로 향하여 촬상을 하는 얼라인먼트 카메라가 구비되어 있다. 얼라인먼트 카메라의 시야 중심 또는 시야 중심 근방에는 얼라인먼트 카메라와 촬상장치로 촬상하는 것이 가능한 기준 마크가 형성되어 기준 마크는 얼라인먼트 카메라의 시야 중심 또는 시야 중심 근방과 시야 외에 위치하는 것이 가능하도록 이동가능하게 설치되어 있다.

본 발명의 다이싱 방법에서는 이러한 다이싱 장치에 있어서, 기준 마크를 얼라인먼트 카메라와 촬상수단으로 동시에 촬상함으로써 얼라인먼트 카메라에 대한 촬상수단의 위치 좌표를 취득하고, 그 후에 얼라인먼트 카메라에 의해 가공수단인 블레이드 선단이나 레이저 헤드 등을 촬상하여 얼라인먼트 카메라에 대한 가공수단의 위치 좌표를 취득한다.

이와 같이 하여 얻어진 얼라인먼트 카메라에 대한 촬상수단의 위치 좌표와, 얼라인먼트 카메라에 대한 가공 수단의 위치 좌표를 비교함으로써 촬상수단과 가공 수단의 상대위치가 산출된다. 그에 따라 더미 워크의 가공을 하는 일 없이 촬상수단과 가공수단의 상대위치가 용이하게 계측되어 산출된 상대위치에 근거해 워크의 가공이 행하여지므로 다이싱 장치의 효율을 낮추는 일 없이 양호한 다이싱 가공을 하는 것이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다이싱 장치 및 다이싱 방법에 의하면, 더미 워크의 가공을 하는 일 없이 촬상수단과 가공수단의 상대위치를 용이하게 계측하는 것이 가능하게 되어 다이싱 장치의 효율을 낮추는 일 없이 양호한 다이싱 가공을 하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 종래의 다이싱 장치의 외관을 나타낸 사시도,
도 2는 도 1에 나타낸 다이싱 장치의 가공부의 구조를 나타낸 사시도,
도 3은 레이저에 의한 다이싱을 하는 다이싱 장치의 구성을 나타낸 측면도,
도 4는 레이저 다이싱의 원리를 나타낸 측면 단면도,
도 5는 본 발명의 실시의 형태에 관한 다이싱 장치의 외관을 나타낸 사시도,
도 6은 도 5에 나타낸 다이싱 장치의 가공부의 구조를 나타낸 사시도,
도 7은 얼라인먼트 카메라에 대한 촬상수단의 위치 좌표를 취득하고 있는 상태를 나타낸 측면도,
도 8은 얼라인먼트 카메라에 대한 가공수단의 위치 좌표를 취득하고 있는 상태를 나타낸 측면도이다.

이하 첨부 도면에 따라서 본 발명에 관한 다이싱 장치 및 다이싱 방법의 바람직한 실시의 형태에 대해서 상세하게 설명한다.

우선 처음에 본 발명에 관한 다이싱 장치의 구성에 대하여 설명한다. 다이싱 장치(1)는 도 5에 나타낸 바와 같이 서로 대향 배치되어 선단에 블레이드(21)와 휠커버(미도시)가 장착된 가공수단으로서의 스핀들(22, 22)과, 워크(W)를 재치하는 워크 테이블(31)과, 워크 테이블(31) 상의 워크(W)를 촬상하는 촬상수단(23)과, 촬상수단(23)과 대향 하도록 워크 테이블(31)의 근방에 설치되어 촬상수단(23)이 갖춘 방향으로 향하여 촬상을 하는 얼라인먼트 카메라(2)를 갖는 가공부(3)을 구비하고 있다. 다이싱 장치(1)는 가공부(20) 이외에 세정부(52), 로드 포트(51), 반송수단(53), 표시수단(24) 및 미도시의 컨트롤러, 기억수단 등으로 구성되어 있다.

가공부(3)에는 도 6에 나타낸 바와 같이 워크 테이블(31)을 도면의 X-X 방향으로 컷팅 피드(cutting feed)하는 이동수단으로서의 X 테이블(33)이 있고, X 테이블(33) 상에는 워크 테이블(31)을 θ 방향으로 회전시키는 이동 수단으로서의 회전 테이블(32)과, 얼라인먼트 카메라(2)가 갖추어져 있다.

더구나 가공부(3)에는 도면의 Y-Y 방향으로 이동시키는 이동수단으로서의 Y테이블(41, 41)과, 각 Y 테이블(41, 41)에 설치된 도면의 Z-Z 방향으로 이동시키는 이동수단으로서의 Z 테이블(43, 43)이 설치되어 Z 테이블(43, 43)에 장착된 가공 수단으로서의 블레이드(21, 21)가 설치된 스핀들(22, 22) 및 현미경 등의 촬상수단 (23)은 이들에 의해 Z 방향으로 컷팅 피드(cutting feed)되는 동시에 Y 방향으로 인덱스 피드(index feed) 된다.

또한, Z 테이블(43, 43)에는 블레이드(21, 21)가 설치된 스핀들(22, 22)을 대해 가공수단으로서 도 3에 나타낸 레이저 헤드(61)가 각각 설치되어도 된다.

얼라인먼트 카메라(2)는 카메라 본체(4)가 X 테이블(33)에 고정되어 촬상을 하는 렌즈를 구비한 촬상부(5)을 촬상수단(23)이 구비된 Z 방향의 윗쪽으로 향하고 있다. 촬상부(5)는 가공부(3) 내에서 가공이 행하여지고 있는 때에는 미도시의 커버에 의해 보호되어 촬상수단(23)과 블레이드(21)의 얼라인먼트를 할 때에 커버를 열어 윗쪽의 촬상을 한다.

촬상부(5)의 전방에는 얼라인먼트 카메라(2)의 시야 중심 또는 시야 중심 근방에 위치하도록 기준 마크(6)이 구비되어 있다. 기준 마크(6)는 카메라 본체(4)에 설치된 기준 마크 구동수단(7)에 의해 도 6에 나타낸 화살표(A) 방향으로 회전 이동한다. 그에 따라 기준 마크(6)는 얼라인먼트 카메라(2)의 시야 중심 또는 시야 중심 근방과 시야 외에 위치하는 것이 가능하게 된다.

다음에 본 발명에 관한 다이싱 방법에 대하여 설명한다. 다이싱 장치(1)에서는 워크 테이블(31) 상에 워크(W)를 재치해 촬상수단(23)에 의해 워크(W) 표면에 형성된 패턴을 촬상하여 워크(W)의 절단위치와 블레이드(21)의 위치를 조정하는 얼라인먼트 동작이 가공전 단계로서 행하여진다.

얼라인먼트 동작에 있어서는 촬상수단(23)에 의해 촬상되는 위치와, 블레이드(21)에 의해 가공되는 위치의 상대위치에 근거해 행하여진다. 상대위치는 X 테이블(33), Y 테이블(41), Z 테이블(43) 및 회전테이블(32)에 의한 X, Y, Z, θ 방향의 각 좌표축에 의해 표시되고, 좌표의 값은 미도시의 컨트롤러, 기억수단 등으로 처리된다.

촬상수단(23)과 가공수단으로서의 블레이드(21)의 상대위치의 산출에서는 우선 도 7에 나타낸 바와 같이 얼라인먼트 카메라(2)의 시야 중심 또는 시야 중심 근방에 구비된 기준 마크(6)를 촬상수단(23)과 얼라인먼트 카메라(2)의 쌍방으로 동시에 촬상한다. 그에 따라 얼라인먼트 카메라(2)에 대한 촬상수단(23)의 상대적인 위치좌표가 산출된다.

계속해서 얼라인먼트 카메라(2)가 블레이드(21)의 회전중심 연직 아래쪽으로 위치하도록 X 테이블(33) 및 Y 테이블(41)이 이동하고, 기준 마크(6)가 기준 마크 구동수단(7)에 의해 얼라인먼트 카메라(2)의 시야 외로 이동한다. 이 상태에서 얼라인먼트 카메라(2)에 의해 블레이드(21)를 촬상함으로써 얼라인먼트 카메라(2)에 대한 블레이드(21)의 상대적인 위치좌표가 산출된다.

이렇게 산출된 얼라인먼트 카메라(2)에 대한 촬상수단(23)의 상대적인 위치 좌표와, 얼라인먼트 카메라(2)에 대한 블레이드(21)이 상대적인 위치좌표는 기억 수단에 기억되어 컨트롤러에 의해 처리되고, 각각의 위치좌표로부터 촬상수단(23)과 블레이드(21)의 상대위치가 산출된다. 워크(W)의 얼라인먼트 동작은 산출된 상대위치에 근거해 행하여져 워크(W)의 절단위치와 블레이드(21)의 위치가 조정된다.

그에 따라 블레이드(21)에 의한 절단위치를 알기 위해 더미 워크의 가공을 하는 일 없이 촬상수단(23)과 블레이드(21)의 상대위치를 용이하게 계측하는 것이 가능해지고, 다이싱 장치(1)의 효율을 낮추는 일 없이 양호한 다이싱 가공을 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 다이싱 장치(1)에서는 블레이드(21)을 얼라인먼트 카메라(2)로 촬상함으로써 Z 테이블(43)의 위치좌표와 촬상할 때의 얼라인먼트 카메라(2)의 촛점거리로부터 블레이드(21)의 외경 형상을 아는 것이 가능해진다. 그에 따라 셋업(set up) 동작 또는 블레이드(21)의 마모량의 계측 등이 블레이드(21)를 워크 테이블( 31)에 접촉시킬 일 없이 하는 것이 가능해진다.

또한, 가공수단으로서 도 3에 나타낸 레이저 헤드(61)를 이용할 경우는 얼라인먼트 카메라(2)에 의해 레이저 헤드(61)의 기준으로 되는 어느 쪽인가의 장소 또는 레이저광(L)의 초점을 얼라인먼트 카메라(2)의 촬상부(5) 상에 맞추는 것에 의해 얼라인먼트 카메라(2)에 대한 레이저 헤드(61)의 상대적인 위치좌표가 산출된다.

또한, 상기 실시의 형태에 있어서, 워크 테이블(31), 회전 테이블(32), X 테이블(33) 및 얼라인먼트 카메라(2)의 세트는 복수 있어도 좋다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 다이싱 장치 및 다이싱 방법에 의하면, 얼라인먼트 카메라에 의해 촬상수단과 가공수단을 각각 촬상함으로써 더미 워크의 가공을 하는 일 없이 촬상수단과 가공수단의 상대위치를 용이하게 계측하는 것이 가능해지고, 다이싱 장치의 효율을 낮추는 일 없이 양호한 다이싱 가공을 하는 것이 가능해진다.

1, 10 : 다이싱 장치 2 : 얼라인먼트 카메라
3 : 가공부 4 : 카메라 본체
5 : 촬상부 6 : 기준 마크
7 : 기준 마크 구동수단 21 : 회전 블레이드
22 : 스핀들 23 : 촬상수단
31 : 워크 테이블 32 : 회전 테이블
33 : X 테이블 41 : Y 테이블
43 : Z 테이블 61 : 레이저 헤드
W : 워크

Claims

워크를 재치하는 워크 테이블과,
상기 워크의 가공을 하는 가공수단과,
상기 워크 테이블 상의 상기 워크를 촬상하는 촬상수단과,
상기 워크 테이블과 상기 가공수단과 상기 촬상수단을 상대적으로 이동시키는 복수의 이동 수단과,
상기 촬상수단과 대향하도록 상기 워크 테이블과 동일한 이동 수단에 설치되어 상기 촬상수단이 갖춘 방향으로 향하여 촬상을 하는 얼라인먼트 카메라와,
상기 얼라인먼트 카메라가 제1의 위치에 있을 때의 상기 얼라인먼트 카메라에 대한 상기 촬상 수단의 상대위치와, 상기 얼라인먼트 카메라가 상기 제1의 위치와는 다른 위치에 있을 때의 상기 얼라인먼트 카메라에 대한 상기 가공 수단의 상대위치를 이용해 상기 촬상수단과 상기 가공 수단과의 상대위치를 계산하는 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 다이싱 장치.
제 1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 카메라의 시야 중심 또는 시야 중심 근방에는 상기 얼라인먼트 카메라와 상기 촬상수단으로 촬상하는 것이 가능한 기준 마크가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다이싱 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기준 마크는 상기 얼라인먼트 카메라의 시야 중심 또는 시야 중심 근방과 시야 외에 위치하는 것이 가능하도록 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다이싱 장치.
워크를 재치하는 워크 테이블과, 상기 워크의 가공을 하는 가공수단과, 상기 워크 테이블 상의 상기 워크를 촬상하는 촬상 수단과, 상기 워크 테이블과 상기 가공수단과 상기 촬상수단을 상대적으로 이동시키는 복수의 이동수단을 구비한 다이 싱 장치에서 이용하는 다이싱 방법에 있어서,
상기 촬상수단이 갖춘 방향으로 향하여 촬상을 하는 얼라인먼트 카메라를 상기 촬상수단과 대향하도록 상기 워크 테이블과 동일한 이동 수단에 설치하고,
상기 얼라인먼트 카메라의 시야 중심 또는 시야 중심 근방에 이동 가능하게 설치된 기준 마크를 상기 얼라인먼트 카메라와 전기 촬상수단으로 동시에 촬상함으로써 상기 얼라인먼트 카메라에 대한 상기 촬상수단의 위치좌표를 취득하며,
상기 얼라인먼트 카메라에 대한 상기 촬상수단의 위치좌표를 취득한 후에, 상기 얼라인먼트 카메라에 의해 상기 가공수단을 촬상하여 상기 얼라인먼트 카메라에 대한 상기 가공수단의 위치좌표를 취득하고,
상기 얼라인먼트 카메라에 대한 상기 촬상수단의 위치좌표와, 상기 얼라인먼트 카메라에 대한 상기 가공수단의 위치좌표를 비교함으로써 상기 촬상수단과 상기 가공수단의 상대위치를 산출하며,
산출된 상대위치에 근거해 상기 워크를 가공하는 것을 특징으로 하는 다이 싱 방법.