JP2014223708A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の種類に対応した加工条件を確実に加工することができる加工装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段によって保持された被加工物を加工する加工手段と、該被加工物保持手段によって保持された被加工物を撮像する撮像手段とを具備する加工装置であって、撮像手段からの画像信号に基づいて加工条件を設定する制御手段を具備し、制御手段は、被加工物の種類に応じた複数の加工条件と被加工物の種類に対応した複数の特徴パターンを記憶するメモリを備え、撮像手段によって撮像された被加工物の特徴パターンの画像信号とメモリに記憶された複数の特徴パターンとを照合して、画像信号と同一性を有する特徴パターンを特定し、特定された特徴パターンと対応する被加工物の加工条件を加工すべき被加工物の加工条件として決定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を加工する切削装置やレーザー加工装置等の加工装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置等のダイシング装置によってダイシングすることにより個々の半導体デバイスを製造している。

ウエーハに形成されたストリートの間隔およびウエーハの大きさはデバイスの種類によって異なる。このような種々のウエーハを切削装置によりストリートに沿って切削する場合、切り込み深さ、切削水の流量、洗浄条件等の加工条件がウエーハの種類によって異なり、ウエーハの種類に応じて設定されており、加工開始時にオペレータによってウエーハの種類に対応した加工条件が切削装置の制御手段に入力される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１７７７６号公報

ウエーハの加工に際してオペレータは、ウエーハの品番、名称によってウエーハの種類を特定し、加工条件を設定している。しかるに、スキルに乏しいオペレータは、ウエーハの品番、名称によってウエーハの種類を特定することができず、誤った加工条件を設定してデバイスを損傷させるという問題がある。
このような問題は、切削装置に限らずレーザー加工装置等の他の加工装置全般に共通する問題である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物の種類に対応した加工条件を確実に加工することができる加工装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段によって保持された被加工物を加工する加工手段と、該被加工物保持手段によって保持された被加工物を撮像する撮像手段と、を具備する加工装置において、
該撮像手段からの画像信号に基づいて加工条件を設定する制御手段を具備し、
該制御手段は、被加工物の種類に応じた複数の加工条件と被加工物の種類に対応した複数の特徴パターンを記憶するメモリを備え、該撮像手段によって撮像された被加工物の特徴パターンの画像信号とメモリに記憶された複数の特徴パターンとを照合して、画像信号と同一性を有する特徴パターンを特定し、該特定された特徴パターンと対応する被加工物の加工条件を加工すべき被加工物の加工条件として決定する、
ことを特徴とする加工装置が提供される。

本発明による加工装置においては、制御手段は、被加工物の種類に応じた複数の加工条件と被加工物の種類に対応した複数の特徴パターンを記憶するメモリを備え、撮像手段によって撮像された被加工物の特徴パターンの画像信号とメモリに記憶された複数の特徴パターンとを照合して、画像信号と同一性を有する特徴パターンを特定し、該特定された特徴パターンと対応する被加工物の加工条件を加工すべき被加工物の加工条件として決定するので、スキルに乏しいオペレータであっても、ウエーハの品番や名称によってウエーハの種類を特定する必要がないため、誤って加工条件を設定することによりデバイスを損傷させるという問題が解消する。

本発明に従って構成された加工装置としての切削装置の斜視図。 図１に示す切削装置に装備される制御手段のブロック構成図。 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。 図３に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着した状態を示す斜視図。 ウエーハの種類と、各ウエーハの特徴パターンと、加工条件を設定された加工条件設定テーブル。 図1に示す切削装置に装備された撮像手段によって撮像された特徴パターンを示す説明図。

以下、本発明に従って構成された加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された加工装置としての切削装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における切削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、チャックテーブル本体３１と、該チャックテーブル本体３１上に装着された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の表面である保持面に被加工物である例えば円板形状のウエーハを図示しない吸引手段によって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。なお、チャックテーブル３には、被加工物として後述するウエーハをダイシングテープを介して支持する環状の支持フレームを固定するためのクランプ３３が配設されている。このように構成されたチャックテーブル３は、図示しない加工送り手段としての切削送り手段によって、矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるようになっている。

図示の実施形態における切削装置は、加工手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転駆動される回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２に装着された切削ブレード４３とを具備している。また、スピンドルユニット４は、純水の如き切削水を供給するための切削水供給手段４４も付設されている。

図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２の表面である保持面に保持されたウエーハの表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出するための撮像手段５を具備している。この撮像手段５は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。また、切削装置は、撮像手段５によって撮像された画像や後述する加工条件等を表示する表示手段６を具備している。

上記装置ハウジング２におけるカセット載置領域7aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル７が配設されている。このカセット載置テーブル７は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル７上には、被加工物としての後述する半導体ウエーハを収容するカセット８が載置される。

図示の実施形態における切削装置は、カセット８に収容された被加工物としての後述する半導体ウエーハを仮置き手段１１に搬出する被加工物搬出手段１２と、該被加工物搬出手段１２によって仮置き手段１１に搬出された半導体ウエーハを上記チャックテーブル３上に搬送する第１の搬送手段１３と、チャックテーブル３上において切削加工された半導体ウエーハを洗浄する洗浄手段１４と、チャックテーブル３上において切削加工された半導体ウエーハを洗浄手段１４へ搬送する第２の搬送手段１５を具備している。

図示の実施形態における切削装置は、上記加工手段としてのスピンドルユニット４を含む各手段による加工作業を制御するための図２に示す制御手段１０を具備している。制御手段１０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、後述する被加工物の種類に応じた複数の加工条件と被加工物の種類に対応した複数の特徴パターンや演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記撮像手段５等からの信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０５からは、上記表示手段６に表示信号が出力されるとともに、上記加工手段としてのスピンドルユニット４を含む各手段に制御信号が出力される。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作動について説明する。
図３には、上述した切削装置によって切削加工される被加工物としての半導体ウエーハ９の斜視図が示されている。図３に示す半導体ウエーハ９は、シリコンウエーハからなっており、表面９ａに複数のストリート９１が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート９１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９２が形成されている。

上述した半導体ウエーハ９をストリート９１に沿って分割するために、先ず、半導体ウエーハ９の裏面９bに合成樹脂からなるダイシングテープの表面を貼着するとともにダイシングテープの外周部を環状のフレームによって支持するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図４に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に半導体ウエーハ９の裏面９bを貼着する。なお、ダイシングテープFは、図示の実施形態においては塩化ビニール(ＰＶＣ)シートによって形成されている。このようにウエーハ支持工程が実施された半導体ウエーハ９は、環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に裏面９bが貼着された状態で上記カセット８に収容される。

上述した半導体ウエーハ９は、大きさ（ウエーハサイズ）やストリート９１の間隔がウエーハの種類によって異なる。そして、種々の半導体ウエーハ９を上記切削装置によりストリート９１に沿って切削する場合、切り込み深さ、切削水の流量等の加工条件がウエーハの種類によって異なる。従って、ウエーハの種類を特定し、特定されたウエーハに対応する加工条件を設定する必要がある。
一方、半導体ウエーハ９のデバイス９２は、デバイス独特の特徴パターンを備えており、加工領域を検出するアライメント作業において利用されている。

本発明は、ウエーハの種類を特定するための上記特徴パターンを利用するもので、ウエーハの種類と、各ウエーハの特徴パターンと、加工条件（ウエーハサイズ、ストリート間隔、切り込み深さ、切削水流量）が設定された図５に示す加工条件設定テーブルを作成し、上記制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納しておく。このようにして、加工条件設定テーブルを制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納することにより、切削装置によって切削加工するための準備作業が完了する。

上述した切削装置による加工作業を実施するには、半導体ウエーハ９が収容されたカセット８をカセット載置テーブル７上に載置する。そして、図示しない作業開始スイッチをONすることによって作業を開始する。即ち、カセット載置テーブル７上に載置されたカセット８の所定位置に収容されている環状の支持フレームFにダイシングテープTを介して支持された半導体ウエーハ９は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル７が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段１２が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ９をダイシングテープTを介して支持している環状の支持フレームFを把持して仮置き手段１１に搬出する。仮置き手段１１に搬出された環状の支持フレームFにダイシングテープTを介して支持された半導体ウエーハ９は、第１の搬送手段１３によってチャックテーブル３を構成する吸着チャック３２の保持面上に搬送される。チャックテーブル３の吸着チャック３２上に搬送された半導体ウエーハ９は、図示しない吸引手段を作動することによりダイシングテープTを介して吸着チャック３２に吸引保持される。そして、環状の支持フレームFがクランプ３３によって固定される。このようにして半導体ウエーハ９を吸引保持したチャックテーブル３は、撮像手段５の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像手段５の直下に位置付けられると、撮像手段５によって半導体ウエーハ９に形成されているストリートが検出され、スピンドルユニット４を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節して精密位置合わせ作業が行われる（アライメント工程）。このアライメント工程は、撮像手段５によって半導体ウエーハ９のデバイス９２に形成されている特徴パターンを撮像して座標値を求め、この座標値から設計上において設定された所定距離を隔てた位置にストリートが位置しているものとして実施する。

本発明においては、上記アライメント工程において撮像手段５によって撮像された半導体ウエーハ９のデバイス９２に形成されている特徴パターンに基づいて半導体ウエーハ９の種類を特定する。即ち、制御手段１０は、撮像手段５によって撮像された半導体ウエーハ９のデバイス９２に形成されている特徴パターンの画像信号とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納された図５に示す加工条件設定テーブルに設定されている複数の特徴パターンとを照合して、画像信号と同一性を有する特徴パターンを特定する。例えば、撮像手段５から送られた画像信号が図６に示す特徴パターンを示すものである場合、制御手段１０は図５に示す加工条件設定テーブルに設定されている複数の特徴パターンと照合してウエーハBであると特定する。そして、制御手段１０は、ウエーハBの加工条件（ウエーハサイズ：１００mm、ストリート間隔：5mm、切り込み深さ：テープを５μmまで切り込む、切削水流量：１Ｌ／分）が撮像手段５によって撮像された加工すべき半導体ウエーハ９の加工条件であると決定する（加工条件決定工程）。このようにして決定された加工条件は、確認のため上記表示手段６に表示される。

上述した加工条件決定工程を実施したならば、制御手段１０は図示しない加工送り手段を作動して半導体ウエーハ９を吸引保持した半導体ウエーハ９を切削ブレード４３による切削領域に位置付ける。そして、制御手段１０は、上述したように決定した加工条件に基づいて上記加工手段としてのスピンドルユニット４および図示しない加工送り手段等を制御して、半導体ウエーハ９をストリート９１に沿って切断する（切削工程）。この結果、半導体ウエーハ９は、個々のデバイス９２に分割される。分割されたデバイス９２は、ダイシングテープTの作用によってバラバラにはならず、環状の支持フレームFに支持された半導体ウエーハ９の状態が維持されている。このようにして半導体ウエーハ９の切削が終了した後、半導体ウエーハ９を保持したチャックテーブル３は、最初に環状の支持フレームFに支持された半導体ウエーハ９を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ９の吸引保持を解除する。チャックテーブル３上において吸引保持が解除された個々のデバイス９２に分割されている半導体ウエーハ９は、第２の搬送手段１５によって洗浄手段１４に搬送される。洗浄手段１４に搬送された個々のデバイスに分割された半導体ウエーハWは、洗浄手段１４によって上記切削時に生成されたコンタミが洗浄除去される。洗浄手段１４によって洗浄された半導体ウエーハ９は、上記第１の搬送手段１３によって上記仮置き手段１１に搬送される。仮置き手段１１に搬送された半導体ウエーハ９は、被加工物搬出手段１２によってカセット８の所定位置に収納される。

以上のように、図示の実施形態における切削装置は、撮像手段５によって撮像された半導体ウエーハ９のデバイス９２に形成されている特徴パターンの画像信号とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納された図５に示す加工条件設定テーブルに設定されている複数の特徴パターンとを照合して、画像信号と同一性を有する特徴パターンを特定し、特定した特徴パターンのウエーハの種類を特定して、特定したウエーハの加工条件を撮像手段５によって撮像された加工すべき半導体ウエーハ９の加工条件であると決定するので、スキルに乏しいオペレータであっても、ウエーハの品番や名称によってウエーハの種類を特定する必要がないため、誤って加工条件を設定することによりデバイスを損傷させるという問題が解消する。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、図示の実施形態においては本発明を切削装置に適用した例を示したが、本発明はウエーハの種類を特定してレーザー光線の出力等の加工条件を設定するレーザー加工装置や他の加工装置に適用することができる。

２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
３１：チャックテーブル本体
３２：吸着チャック
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：切削ブレード
５：撮像機構
６：表示手段
７：カセットテーブル
８：カセット
９：半導体ウエーハ
１０：制御手段
１１：仮置き手段
１２：被加工物搬出手段
１３：第１の搬送手段
１４：洗浄手段
１５：第２の搬送手段
F：環状の支持フレーム
T：ダイシングテープ

Claims (1)

1. 被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段によって保持された被加工物を加工する加工手段と、該被加工物保持手段によって保持された被加工物を撮像する撮像手段と、を具備する加工装置において、
   該撮像手段からの画像信号に基づいて加工条件を設定する制御手段を具備し、
   該制御手段は、被加工物の種類に応じた複数の加工条件と被加工物の種類に対応した複数の特徴パターンを記憶するメモリを備え、該撮像手段によって撮像された被加工物の特徴パターンの画像信号とメモリに記憶された複数の特徴パターンとを照合して、画像信号と同一性を有する特徴パターンを特定し、該特定された特徴パターンと対応する被加工物の加工条件を加工すべき被加工物の加工条件として決定する、
   ことを特徴とする加工装置。

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