JP5405972B2

JP5405972B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5405972B2
Application number: JP2009232997A
Authority: JP
Inventors: 研悟奥鳴; 敏文松山
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-10-07
Also published as: JP2011079086A

Description

本発明は、切削装置等の加工装置の撮像装置に関し、特に、加工装置のチャックテーブルに保持された被加工物の表面を撮像する撮像装置に関する。

工業製品を製作する上で現在では様々な加工装置が存在するが、それらの加工装置は日々精密化が進み、加工対象物を確認する際は精密な撮像装置で撮像し、精密な加工位置合わせを行ったり、加工結果を逐次確認したりといった構成が一般的である。

その一例として、半導体デバイス製造工程や電子部品製造工程におけるダイシングソーのように、撮像装置が切削屑を含んだ雰囲気中に又は飛沫に晒されるといった加工装置がある。

ダイシングソーは半導体ウエーハ等をストリートと呼ばれる分割予定ラインに沿って切削して、ミクロン単位の精密さで個々のデバイスに分割する加工装置であるため、撮像装置による精密な加工位置割り出しは非常に重要な工程である。

しかしながら、ダイシングソーによる切削加工は切削屑を発生させながら遂行される加工であるため、切削屑が飛散して対物レンズやリング照明等に付着し、分割予定ラインを検出するための正確な撮像が行えないといった問題が生じ易い。

この問題を解決するために、特開２００２−１１６４１号公報では、中央部に形成された開口と開口を囲繞するリング照明を有し、対物レンズの周囲を覆う密閉カバーと、密閉カバーの開口を開閉するシャッター手段とを備えた切削装置の撮像機構を開示している。

特開２００２−１１６４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された撮像機構では、リング照明への切削屑付着防止対策がシャッター手段のみであり、シャッターが開いて撮像を実施している間は、リング照明が切削屑を含んだ雰囲気中に晒されるため、リング照明への切削屑付着を完全に防止することができないという問題がある。

また、光ファイバーを利用したリング照明の場合、光ファイバーは幾つかの配管につながっており、固着した汚れを確実に取り去る際、又はリング照明部品の交換が必要になった場合、それらの配管を外したり、若しくは配管も含めた部品全体を交換することになり易く、リング照明部品の着脱が容易でないという問題がある。

本発明はこのような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、撮像中もリング照明を切削屑を含んだ雰囲気から隔離することができ、リング照明の清掃や交換が容易な撮像装置を提供することである。

本発明によると、撮像対象物の表面に対向する対物レンズを収容したケーシングを備えた撮像装置であって、底面に形成された撮像開口と、該撮像開口を複数の発光体で囲繞して撮像対象物に斜め上方からの光をリング状に照射するリング照明と、該撮像開口に連通し該撮像開口からエアの噴出を許容して汚染物質の侵入を防止するエア導入路とを有し、前記ケーシングの先端部に取り付けられた密閉カバーアセンブリと、該密閉カバーアセンブリの下端に着脱可能に装着されたリング照明カバーとを具備し、該リング照明カバーは、環状の枠体と、該環状の枠体から立ち上がって延在し該密閉カバーアセンブリに該リング照明カバーを固定する装着部材と、該撮像開口からのエアの噴出を遮らない第１開口を中央部に有し周囲が該環状の枠体に保持された透明部材と、該密閉カバーアセンブリの底面及び該環状の枠体の上面に圧接して該透明部材の外周を囲繞する第１のＯリングとを含み、該装着部材は、ねじが挿入される穴を有するねじ固定部材と、先端に鉤状の係合部を有し板ばねから形成された仮止め部材とから構成されることを特徴とする撮像装置が提供される。

好ましくは、前記環状の枠体は、前記各発光体に対応して環状に配設された複数の照明開口と、該撮像開口からのエアの噴出を遮らないように中央部に形成された第２開口とを有し、前記リング照明カバーは、前記密閉カバーアセンブリの底面及び該環状の枠体の上面に圧接するように該第２開口の外周に装着された第２のＯリングを更に含んでいる。

本発明によると、透明部材に形成した開口によって密閉カバーアセンブリの撮像開口から噴出する対物レンズの汚れ防止用のエアを遮ることがないため、鮮明な画像を撮像できるとともに、透明部材の開口から噴出するエアと透明部材の外周に配設された第１のＯリングにより、リング照明と透明部材との間に切削屑等を含む雰囲気が入るのを防止することができる。

更に、リング照明を覆うリング照明カバーが密閉カバーアセンブリに着脱自在に装着されるので、リング照明の汚れを完全に防止することができ、リング照明カバーが汚れるなどして交換や清掃のために取り外す際も、リング照明カバーだけを簡単に取り外すことができるとともにリング照明カバーの装着も容易に行うことができる。

本発明の撮像装置が適用可能な切削装置の外観斜視図である。ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの表面側斜視図である。リング照明カバーが取り外された状態の撮像装置の分解斜視図である。リング照明カバーが取り付けられた状態の撮像装置の斜視図である。リング照明カバーが取り外された状態の撮像装置の底面図である。リング照明カバーが装着された状態の撮像装置の底面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で断面した第１実施形態に係る撮像装置の縦断面図である。図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で断面した第２実施形態に係る撮像装置の縦断面図である。第２実施形態に係る撮像装置の底面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の撮像装置を有し、チャックテーブルに吸引保持された半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置（ダイシングソー）２の外観を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数のクランプ１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像装置２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像装置２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード（ハブブレード）２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像装置２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

２５は切削が終了したウエーハＷを洗浄装置２７まで搬送する搬送手段であり、洗浄装置２７では、ウエーハＷを洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥する。

以下、図３乃至図７を参照して、本発明第１実施形態に係る撮像装置２２の構成について詳細に説明する。図３はリング照明カバー３６を取り外した状態の撮像装置２２の分解斜視図、図４はリング照明カバー３６を取り付けた状態の撮像装置２２の斜視図である。

また、図５はリング照明カバー３６を取り外した状態の撮像装置２２の底面図、図６はリング照明カバー３６を装着した状態の撮像装置２２の底面図である。以下、主に図７に示す縦断面図を参照して第１実施形態の撮像装置２２の構成について説明する。

撮像装置２２のケーシング３０内には、対物レンズ３２を有する図示しない顕微鏡及び顕微鏡で拡大した画像を撮影する図示しないＣＣＤカメラが収容されている。ケーシング３０の先端部（下端部）には対物レンズ３２を覆う密閉カバーアセンブリ３４が装着されている。密閉カバーアセンブリ３４の下端にはリング照明カバー３６が着脱可能に装着されている。

図３に示すように、リング照明カバー３６は、ＳＵＳ等の金属から形成された環状の枠体３８と、環状の枠体３８に周囲を保持され密閉カバーアセンブリ３４に形成された撮像開口からのエアの噴出を遮らない開口４２を中心部に有する環状の透明部材４０と、環状の透明部材４０の外周を囲繞する外周Ｏリング（第１のＯリング）４４を含んでいる。

環状の枠体３８には、環状の枠体３８から立ち上がって延在する先端に鉤状の係合部４８を有する板ばねから形成された仮止め部材４６と、同じく環状の枠体３８から立ち上がった３個の係合部材５０，５４，５６が一体的に形成されている。

仮止め部材４６に対向する係合部材５０にはねじ止め用の丸穴５２が形成されており、係合部材５０はリング照明カバー３６を密閉カバーアセンブリ３４に固定する固定部材として作用する。

リング照明カバー３６を密閉カバーアセンブリ３４の下端に装着するには、図４に示すように仮止め部材４８の鉤状の係合部４８を密閉カバーアセンブリ３４に係合して、リング照明カバー３６を密閉カバーアセンブリ３４に仮止めし、固定部材５０の丸穴５２にねじを挿入して固定部材５０を密閉カバーアセンブリ３４に締結する。

図３及び図４に示されている５８は複数本の光ファイバーが挿入される光ファイバー配管であり、６０は圧縮エアを密閉カバーアセンブリ３４の後述するエア導入路に導入するエア配管である。

図７を参照すると、密閉カバーアセンブリ３４は円筒状の側壁６２と、円筒状の側壁６２の上端に連結された上壁６４と、円筒状の側壁６２の下端に連結された底壁６６とを含んでいる。

密閉カバーアセンブリ３４は更に、内筒６８を有しており、側壁６２と内筒６８との間に光ファイバー導入路６９が画成され、内筒６８とケーシング３０の先端部との間にエア導入路８０が画成されている。光ファイバー導入路６９は光ファイバー配管５８に連通され、エア導入路８０はエア配管６０に連通されている。

内筒６８の下端部は環状テーパ部７０に連結されており、環状テーパ部７０は対物レンズ３２に整列した撮像開口７２をその下端部に有している。密閉カバーアセンブリ３４の底壁６６と環状テーパ部７０との間には環状のリング照明取り付け部材７４が配設されている。

リング照明取り付け部材７４は円周方向に等間隔で配列された複数の穴を有しており、これらの穴中に光ファイバー７６が挿入され、各光ファイバー７６の先端が発光体７６ａとして作用する。図５に示すように、環状に配列された複数の発光体７６ａでリング照明７８を構成する。

図７を参照すると明らかなように、リング照明カバー３６が密閉カバーアセンブリ３４に取り付けられた状態では、外周Ｏリング（第１のＯリング）４４は環状の透明部材４０の外周に配設されて密閉カバーアセンブリ３４の底面及び環状の枠体３８の上面に圧接している。

また、エア配管６０からエア導入路８０に導入された圧縮エアは、矢印で示すように密閉カバーアセンブリ３４の撮像開口７２及び環状の透明部材４０の開口４２を介して外部に噴出される。

よって、外周Ｏリング４４による密封性及び撮像開口７２及び開口４２から噴出されるエアの噴出圧と相まって、リング照明７８と環状の透明部材４０との間に切削屑等を含む雰囲気が侵入するのを有効に防止することができる。

また、透明部材４０に形成された開口４２によって、密閉カバーアセンブリ３４の撮像開口７２から噴出する対物レンズの汚れ防止用のエアの流れを遮ることがないため、撮像対象物の鮮明な画像を撮像することができる。

更に、リング照明７８を覆うリング照明カバー３６は密閉カバーアセンブリ３４に着脱自在に装着されるので、リング照明７８の汚れを完全に防止することができ、リング照明カバー３６が汚れるなどして交換や清掃のために取り外す際も、リング照明カバー３６だけを簡単に取り外すことができ、装着する際も板ばねから形成された仮止め部材４６によって密閉カバーアセンブリ３４に引っ掛けて仮止めした後、容易にねじ止め固定することができる。

図８を参照すると、本発明第２実施形態のリング照明カバー３６Ａが密閉カバーアセンブリ３４に装着された状態の縦断面図が示されている。図９は図８の底面図である。本実施形態のリング照明カバー３６Ａでは、環状の枠体３８Ａに各発光体７６ａに対応して環状に配設された複数の照明開口８２が環状に形成され、更に撮像開口７２からのエアの噴出を遮らないように中央部に開口８４が形成されている。

更に、環状の透明部材４０Ａは直径の大きな開口４２Ａを中央部に有しており、この開口４２Ａの外周に内周Ｏリング（第２のＯリング）８６が密閉カバーアセンブリ３４の底面と環状の枠体３８Ａの上面に圧接するように配設されている。

本実施形態によると、図７に示した外周Ｏリング４４に加えて、内周Ｏリング８６を備えているので、複数の発光体７６ａから形成されるリング照明７８を切削屑等を含む雰囲気から完全に切り離すことができる。本実施形態の他の効果は、上述した第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

以上の説明では、本発明の撮像装置を切削装置に適用した例について説明したが、本発明の応用は切削装置に限定されるものではなく、加工領域を撮像する必要のある加工装置一般に適用可能である。

２切削装置
１８チャックテーブル
２２撮像装置
２４切削ユニット
２８切削ブレード
３０ケーシング
３４密閉カバーアセンブリ
３６リング照明カバー
３８環状の枠体
４０環状透明部材
４２開口
４４外周Ｏリング
４６仮止め部材
５０固定部材（係合部材）
６２円筒状側壁
６８内筒
７０環状テーパ部
７２撮像開口
７４リング照明取り付け部材
７６光ファイバー
７６ａ発光体
７８リング照明
８０エア導入路
８６内周Ｏリング

Claims

撮像対象物の表面に対向する対物レンズを収容したケーシングを備えた撮像装置であって、
底面に形成された撮像開口と、該撮像開口を複数の発光体で囲繞して撮像対象物に斜め上方からの光をリング状に照射するリング照明と、該撮像開口に連通し該撮像開口からエアの噴出を許容して汚染物質の侵入を防止するエア導入路とを有し、前記ケーシングの先端部に取り付けられた密閉カバーアセンブリと、
該密閉カバーアセンブリの下端に着脱可能に装着されたリング照明カバーとを具備し、
該リング照明カバーは、環状の枠体と、該環状の枠体から立ち上がって延在し該密閉カバーアセンブリに該リング照明カバーを固定する装着部材と、該撮像開口からのエアの噴出を遮らない第１開口を中央部に有し周囲が該環状の枠体に保持された透明部材と、該密閉カバーアセンブリの底面及び該環状の枠体の上面に圧接して該透明部材の外周を囲繞する第１のＯリングとを含み、
該装着部材は、ねじが挿入される穴を有するねじ固定部材と、先端に鉤状の係合部を有し板ばねから形成された仮止め部材とから構成されることを特徴とする撮像装置。
前記環状の枠体は、前記各発光体に対応して環状に配設された複数の照明開口と、該撮像開口からのエアの噴出を遮らないように中央部に形成された第２開口とを有し、
前記リング照明カバーは、前記密閉カバーアセンブリの底面及び該環状の枠体の上面に圧接するように該第２開口の外周に装着された第２のＯリングを更に含んでいることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。