JP6120710B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に切削装置に関して、特に、切削ブレードの原点位置（基準位置）を検出するセットアップ機構に関する。

半導体ウエーハ等の切断は、一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置によって実施される。切削装置は、回転する切削ブレードによって半導体ウエーハ等の被加工物を切削する。この切削ブレードは、使用によって磨耗しその直径が減少する。

このため切削装置は、切削ブレードの直径の減少に対応して切削ブレードの切り込み方向の基準位置を調整する必要があり、この基準位置を非接触で検出するブレード検出機構（非接触セットアップセンサー）を一般的に備えている。（例えば、特開平８−１７４４１６号公報参照）。

ところが、非接触セットアップセンサーを備えた切削装置であっても、チャックテーブルの保持面と非接触セットアップセンサーとの位置関係を検出するために、使用時には、チャックテーブルの保持面と面一の枠体の上面に切削ブレードを当接させ、切削ブレードの原点位置を検出する接触セットアップを実施していた（例えば特開昭６１−７１９６７号公報参照）。

特開平８−１７４４１６号公報 特開昭６１−７１９６７号公報

切削ブレードがチャックテーブルの枠体に当接すると、切削ブレードはチャックテーブルの枠体に僅かながら切り込む。一度切り込んだ部分には切削痕が形成されるため、再度同じ部分ではセットアップは実施できない。

そこで、その都度位置を変えながら接触セットアップを実施するが、セットアップを実施するスペースがなくなったチャックテーブルは交換しており、非常にコストが嵩むという問題があった。

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、チャックテーブルの交換頻度を従来より低減可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを有する切削手段と、を備えた切削装置であって、発光手段と、該発光手段に対面し該発光手段から出射された光を受光する受光手段と、該発光手段と該受光手段との間の光路の外側で該光路と同じ高さ位置の高さ検出面を含む高さ検出部と、を有し、該発光手段と該受光手段との間に該切削ブレードが位置づけられることで該切削ブレードの最下端の高さ位置を検出するブレード検出手段と、該保持手段の該保持面の高さ位置を検出するとともに該ブレード検出手段の該高さ検出面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該ブレード検出手段で検出された該切削ブレードの最下端位置に、該高さ位置検出手段で検出された該保持面の高さ位置と該高さ検出面の高さ位置との差を加算した位置を、該保持面に対する該切削ブレードの基準位置として算出する算出手段と、を備えたことを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、前記高さ位置検出手段は、前記保持手段に保持された被加工物の表面を撮像する撮像手段と、該撮像手段を鉛直方向に移動させる移動手段と、該撮像手段の高さ位置を検出する撮像手段高さ位置検出手段と、から構成される。

本発明の切削装置は、切削ブレードの最下端位置を検出するブレード検出手段と、保持手段の保持面の高さ位置とブレード検出手段の高さ検出面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、保持面に対する切削ブレードの基準位置を算出する算出手段を備えるため、接触セットアップを実施することなく高精度に切削ブレードを所定の高さ位置に位置付けることが可能となる。接触セットアップを実施して保持手段に切削ブレードが切り込む必要がないため、保持手段の交換頻度を従来より低減できる。

実施形態に係る切削装置の斜視図である。 図１に示した切削装置の一部断面側面図である。 ブレード検出手段（非接触セットアップセンサー）の斜視図である。 撮像ユニットに内蔵された顕微鏡のオートフォーカスを利用してチャックテーブルの保持面高さとブレード検出手段の高さ検出面の高さを検出する様子を示す模式図である。 ブレード検出手段で切削ブレードの最下端の位置を検出する様子を示す側面図である。

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を参照すると、本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。切削装置２の前面側には、オペレーター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パネル４が設けられている。装置上部には、オペレーターに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ―６が設けられている。

切削装置２の切削対象であるウエーハ１１は環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着された後、ウエーハカセット８中に複数枚収容される。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１１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に搬入する搬出ユニット１０が配設されている。

ウエーハカセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のウエーハ１１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１１をセンタリングする位置合わせ機構１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハ１１を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されてセンタリングされたウエーハ１１は、搬送ユニット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に吸引保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つ図示しない加工送り機構により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１１の切削すべき領域を検出するアライメントユニット２２が配設されている。２０は環状フレームＦをクランプするクランプである。チャックテーブル１８に隣接してブレード検出手段（非接触セットアップセンサ）３６が配設されている。

アライメントユニット２２は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット（撮像手段）２４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画像処理によって切削すべき領域を検出することができる。撮像ユニット２４によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。撮像ユニット２４はオートフォーカス機構を備えた顕微鏡とＣＣＤカメラを有している。

アライメントユニット２２の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハ１１に対して切削加工を施す切削ユニット２６が配設されている。切削ユニット２６はアライメントユニット２２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。

切削ユニット２６は、回転可能なスピンドル２８の先端に外周に切刃を有する切削ブレード３０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。切削ユニット２６のＹ軸方向の移動は図示しない割り出し送り機構により達成される。

３４は切削加工の終了したウエーハ１１を洗浄するスピンナ洗浄ユニットであり、切削加工の終了したウエーハ１１は搬送ユニット３２によりスピンナ洗浄ユニット３４まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット３４でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図２を参照すると、切削装置２の一部断面側面図が示されている。チャックテーブル１８はボールねじとパルスモータとから構成される加工送り機構（Ｘ軸送り機構）３８により図１でＸ軸方向に移動される。

切削ユニット２６は、スピンドルハウジング２７中に回転可能に収容されたスピンドル２８と、スピンドル２８を回転するモーター２５と、スピンドル２８の先端部に装着された切削ブレード３０とを含んでいる。図２では、撮像ユニット２４の取り付け位置は模式的に記されており、撮像ユニット２４は切削ユニット２６とともにＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に搭載されている。

即ち、切削ユニット２６は、ボールねじ４０とパルスモータ４２とから構成される割
出し送り機構（Ｙ軸移動機構）４４によりＹ軸方向に移動される。撮像ユニット２６のＹ軸方向の位置は、読み取りヘッド４８によりリニアスケール４６の目盛を読み取ることにより検出され、検出値は切削装置２のコントローラのメモリに格納される。

切削ユニット２６は、ボールねじ５０とパルスモータ５２とから構成される切り込み送り機構（Ｚ軸移動機構）５４によりＺ軸方向に移動される。Ｚ軸方向の位置は、読み取りヘッド５８でリニアスケール５６の目盛を読み取ることにより検出され、検出値はコントローラのメモリに格納される。

図３を参照すると、ブレード検出手段（非接触セットアップセンサ）３６の斜視図が示されている。ブレード検出手段３６は、水平部３７ａと垂直部３７ｂを有する取り付け部材３７を含んでおり、取り付け部材３７がチャックテーブル１８に隣接して配設されている。

取り付け部材３７の垂直部３７ｂの先端はブレード侵入部３９を画成するＵ形状に形成されており、このブレード侵入部３９を挟んで発光手段の発光部６０と発光部６０から出射された光を受光する受光手段の受光部６２が配設されている。

６３は発光部６０から出射された光の光路を示している。例えば、発光部６０は光ファイバーを介して光源に接続されており、受光部６２は光ファイバーを介してフォトディテクター等の光電変換部に接続されている。

本実施形態のブレード検出手段３６は、光路６３の外側に光路６３と同一高さの高さ検出面６４を含む高さ検出部を有している。取り付け部材３７の水平部３７ａには、発光部６０及び受光部６２の端面に恒温調整された洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル６６ａ，６６ｂと、発光部６０及び受光部６２の端面にエアを供給するエア供給ノズル６８ａ，６８ｂが配設されている。

本実施形態では、図４に模式的に示すように、チャックテーブル１８の保持面１８ａの高さを検出するとともに、ブレード検出手段３６の高さ検出面６４の高さ位置を検出するのに撮像ユニット２４の顕微鏡のオートフォーカス機構を利用する。

チャックテーブル１８の保持面１８ａの高さ位置を検出するとともにブレード検出手段３６の高さ検出面６４の高さ位置を検出する高さ位置検出手段は、撮像ユニット２４と、撮像ユニット２４を鉛直方向に移動させるＺ軸移動機構５４と、撮像ユニット２４の高さ位置を検出するリニアスケール５６と読み取りヘッド５８とから構成される撮像ユニット位置検出手段と、を含んでいる。
チャックテーブル１８の保持面１８ａの高さ位置を検出するには、Ｚ軸移動機構５４のパルスモータ５２を駆動して、撮像ユニット２４をチャックテーブル１８の保持面１８ａに徐々に近づけ、撮像ユニット２４に内蔵された顕微鏡のオートフォーカス機構を利用して、顕微鏡のフォーカスが保持面１８ａに合った所で、パルスモータ５２の駆動を停止し、その時のＺ方向位置（高さ位置）をリニアスケール５６で読み取り、読み取った高さ位置をコントローラのメモリに格納する。

次いで、Ｘ軸移動機構３８及びＹ軸移動機構４４を駆動して、撮像ユニット２４をブレード検出手段３６の高さ検出面６４の上方に位置付ける。そして、Ｚ軸移動機構５４のパルスモータ５２を駆動して、撮像ユニット２４をブレード検出手段３６の高さ検出面６４に徐々に近づけ、顕微鏡のフォーカスが合った所でパルスモータ５２の駆動を停止し、この時のＺ方向位置をリニアスケール５６で読み取り、読み取った高さ位置をコントローラのメモリに格納する。

コントローラのメモリには、チャックテーブル１８の保持面１８ａの高さ位置とブレード検出手段３６の高さ検出面６４の高さ位置が格納されているため、コントローラは保持面１８ａと高さ検出面６４との高さの差を容易に算出することができ、算出された高さ位置の差をメモリに格納する。高さの差は一端検出されると、チャックテーブル１８を新たなチャックテーブルに交換しない限り一定である。

次いで、ブレード検出手段３６による切削ブレード２８の最下端の位置（刃先の切り込み方向の位置）を検出するブレード最下端位置検出ステップを実施する。このブレード最下端位置検出ステップでは、図５に示すように、Ｚ軸送り機構５４のパルスモータ５２を駆動して、切削ブレード２８をブレード検出手段３６のブレード侵入部３９に上方から侵入させていく。

この時、切削ブレード２８が発光部６０と受光部６２との間を全く遮っていない場合は、受光部６２が受光する光量は最大である。切削ブレ―ド２８がブレード侵入部３９に侵入されるのに従って、切削ブレード２８が発光部６０から出射される光ビームを遮る量は徐々に増加するので、受光部６２が受光する光量は徐々に減少する。

そして、切削ブレード２８が発光部６０と受光部６２の中心を結ぶ位置に達した時、受光部６２に接続されたフォトディテクター等の光電変換部からの出力電圧が基準電圧になるように設定されている。

従って、光電変換部の出力電圧が基準電圧になったとき、Ｚ軸移動機構５４のパルスモータ５２の駆動を停止し、この時のＺ方向位置をリニアスケール５６で読み取り、コントローラのメモリに格納する。

そして、ブレード検出手段３６で検出された切削ブレード２８の最下端位置に、高さ位置検出手段で検出された保持面１８ａの高さ位置と高さ検出面６４の高さ位置との差を加算した位置を、チャックテーブル１８の保持面１８ａに対する切削ブレード２８の基準位置とする。

この基準位置の算出はコントローラの算出手段、すなわち演算部で実施する。切削ブレード２８の基準位置は、切削ブレード２８がチャックテーブル１８の保持面１８ａに接触する位置であり、この基準位置に基づいて切削ブレード３０の切り込み方向の位置を制御する。

上述した実施形態では、撮像ユニット２４の顕微鏡のオートフォーカス機構を利用して、チャックテーブル１８の保持面１８ａの高さ位置及びブレード検出手段（非接触セットアップセンサ）３６の高さ検出面６４の高さ位置を検出するため、接触セットアップを実施することなく高精度に切削ブレード３０を所定の高さ位置に位置付けることができる。接触セットアップを実施してチャックテーブル１８に切削ブレード３０が切り込む必要がないため、チャックテーブル１８の交換頻度を従来に比較して低減することができる。

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
１８ａ 保持面
２６ 切削ユニット
３０ 切削ブレード
３８ 加工送り機構（Ｘ軸移動機構）
４４ 割出し送り機構（Ｙ軸送り機構）
４６，５６ リニアスケール
４８，５８ 読み取りヘッド
５４ 切り込み送り機構（Ｚ軸移動機構）
３６ ブレード検出手段（非接触セットアップセンサ）
６０ 発光部
６２ 受光部
６４ 高さ検出面

Claims (2)

1. 被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを有する切削手段と、を備えた切削装置であって、
   発光手段と、該発光手段に対面し該発光手段から出射された光を受光する受光手段と、該発光手段と該受光手段との間の光路の外側で該光路と同じ高さ位置の高さ検出面を含む高さ検出部と、を有し、該発光手段と該受光手段との間に該切削ブレードが位置づけられることで該切削ブレードの最下端の高さ位置を検出するブレード検出手段と、
   該保持手段の該保持面の高さ位置を検出するとともに該ブレード検出手段の該高さ検出面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
   該ブレード検出手段で検出された該切削ブレードの最下端位置に、該高さ位置検出手段で検出された該保持面の高さ位置と該高さ検出面の高さ位置との差を加算した位置を、該保持面に対する該切削ブレードの基準位置として算出する算出手段と、
   を備えたことを特徴とする切削装置。
2. 前記高さ位置検出手段は、前記保持手段に保持された被加工物の表面を撮像する撮像手段と、該撮像手段を鉛直方向に移動させる移動手段と、該撮像手段の高さ位置を検出する撮像手段高さ位置検出手段と、から構成される請求項１記載の切削装置。

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