JP6192526B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削装置、レーザー加工装置等の加工装置に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）を加工する加工装置には、上述した切削装置、研削装置の他にレーザー加工装置がある。これらの各種加工装置では、カセットに収容されたウエーハをカセットから引き出して装置内で搬送し各種加工を施すようにしている。

例えば、ウエーハを分割予定ラインに沿ってフルカットしてウエーハを個々のデバイスチップに分割する場合には、ウエーハを外周部が環状フレームに装着されたダイシングテープに貼着してフレームユニットを形成し、フレームユニットの形態でカセット内に収容し、装置内で搬送してフレームユニットをチャックテーブルに保持した状態でウエーハに切削加工を施す。

しかし、先ダイシング法（Ｄｉｃｉｎｇ Ｂｅｆｏｒｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）等でウエーハをフルカットせずにハーフカットする場合には、ウエーハ単体をチャックテーブルで保持して加工を行う場合がある。

このような場合には、カセット内に収容された状態ではウエーハの向きはばらばらであるため、カセットからチャックテーブルにウエーハを搬送する際に、ウエーハの結晶方位を示す切り欠き（ノッチやオリエンテーションフラット）の位置検出及び調整を事前に行う必要があった。

また、ウエーハの中心をチャックテーブルの中心に位置付けてウエーハをチャックテーブル上に載置させるために、ウエーハの中心位置合わせ（センタリング）も行う必要があった。

この要求を満たすために、特開２００５−１１９１７号公報に開示された半導体ウエーハの加工装置では、カセット載置台の下方に、ノッチ検出部とセンタリング部を備えた位置検出機構を設け、カセットから搬出されたウエーハはいったん位置検出機構に送られて切り欠きの位置検出及びセンタリングが行われた後、再度搬送してチャックテーブルに載置するようにしている。

特開２００５−１１９１７号公報

ウエーハ単体でカセット内に複数のウエーハを収容し、ウエーハ単体で加工を行う場合には、特許文献１に開示されたような位置検出機構によりウエーハのノッチの検出及びセンタリングを行った後、搬送装置により再度搬送してチャックテーブル上に載置するため、フレームユニット形状のウエーハに比べて、工程数が増加する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、特別に位置検出機構を配設するためのスペースを用意することなく、簡単な構成でウエーハの切り欠きの検出や中心位置の検出を行うことのできる加工装置を提供することである。

本発明によると、結晶方位を示す切り欠きを外周に有するウエーハを保持面で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ウエーハを加工する加工手段と、該チャックテーブルを加工送り方向に移動させる加工送り手段と、複数のウエーハを収容するカセットを載置するカセット載置台と、該カセット載置台に載置された該カセットからウエーハを搬出する保持ハンドと、該保持ハンドからウエーハを引き取って保持し該チャックテーブルにウエーハを搬送する搬送手段と、を備えた加工装置であって、該カセットから搬出されたウエーハを該保持ハンドに保持された状態で撮像し、該切り欠きを含むウエーハの撮像画像を取得する撮像手段と、該撮像画像から該保持ハンドに保持されたウエーハの該切り欠きの所定方向からの角度を割り出す算出手段と、該保持面と直交する回転軸で回転する該チャックテーブルの回転角度を制御する制御手段と、を具備し、該制御手段は、該保持ハンドから該搬送手段を介して該チャックテーブルに保持されるウエーハの該切り欠きが前記所定方向を向くように、該ウエーハを保持した該チャックテーブルを適宜回転させることを特徴とする加工装置が提供される。

好ましくは、前記搬送手段は、ウエーハを保持する保持部と、該保持部を前記保持ハンドと前記チャックテーブルとの間で直進移動させる直動軸と、を有し、前記算出手段は、前記撮像画像のウエーハの外周の３点以上の座標から、前記保持ハンドに保持されたウエーハの中心位置を割り出す中心位置算出部を有し、前記制御手段は、該搬送手段が該保持ハンドから引き取って保持したウエーハを該チャックテーブルに搬送する際に、該チャックテーブルの中心に該ウエーハの中心が位置づけられるよう、該チャックテーブルの前記加工送り方向の移動距離と該直動軸に沿った該搬送手段の移動距離を制御する。

本発明の加工装置によると、保持ハンドでカセット内からウエーハを搬出して保持した状態でウエーハを撮像し、ウエーハの撮像画像から切り欠きの向きやウエーハの中心位置を検出することで、チャックテーブルの回転角度や搬送手段でのウエーハ搬送時の移動距離及びチャックテーブルの移動距離を調整することができるため、従来必要であった位置検出機構を省略することができる。

本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。 半導体ウエーハの表面側斜視図である。 本発明実施形態に係る切削装置の要部の作用を説明する一部断面側面図である。 切削装置の要部の作用を説明する平面図である。 ハンドに保持されたウエーハとウエーハの所定位置との関係を示す平面図である。 制御手段の調整方法（制御方法）を説明する模式図である。

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。４は切削装置２のベースであり、このベース４にチャックテーブル６が回転可能且つ図示しない加工送り機構によってＸ軸方向に往復動可能に配設されている。チャックテーブル６はウエーハ１１を吸引保持する保持面６ａを有している。８は加工送り機構をカバーする蛇腹である。

ベース４には、カセット載置台１０がカセットエレベーター（昇降手段）により鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に配設されている。カセット載置台１０上には図２に示すような複数の半導体ウエーハ１１を収容したカセット１２が載置される。

図２に示すように、半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面１１ａには複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって区画された各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

ウエーハ１１の外周にはウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ１７が形成されている。このノッチ１７に代わり、ウエーハ１１の外周部分を大きく直線状に切り欠いたオリエンテーションフラットが形成されているウエーハもある。本明細書及び特許請求の範囲では、ノッチ１７及びオリエンテーションフラットを総称して切り欠きと称することにする。１１ｂはウエーハ１１の裏面である。

再び図１を参照すると、ベース４の後方には門型形状の第１コラム１４が立設されており、この第１コラム１４に第１切削ユニット１６Ａ及び第２切削ユニット１６ＢがＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。

第１及び第２切削ユニット１６Ａ，１６Ｂは、回転駆動されるスピンドルの先端に装着された切削ブレード１８を含んでいる。ベース４の中間部分には門型形状の第２コラム２０が立設されている。第２コラム２０には３本のガイドレール（直動軸）２２，２４，２６が固定されている。

２８はカセット１２内に収容されたウエーハ１１を搬出したりカセット１２内にウエーハ１１を搬入したりする保持ハンドであり、支持部材３０を介してガイドレール２２に沿ってＹ軸方向に往復動可能に配設されている。保持ハンド２８の先端部表面には吸引孔２８ａが形成されている。吸引孔２８ａは電磁弁を介して吸引手段に接続されている。

３２は吸引保持部３４を有する第１保持手段（第１保持ユニット）であり、ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に往復動可能に配設されている。３６は吸引保持部３８を有する第２搬送手段（第２搬送ユニット）であり、ガイドレール２６に沿ってＹ軸方向に往復動可能に配設されている。

４０は切削加工後のウエーハ１１をスピン洗浄及びスピン乾燥するスピンナー洗浄ユニットであり、ウエーハを保持する回転可能なスピンナーテーブル４２を有している。保持ハンド２８がウエーハ１１をカセット１２に搬出入する搬送経路の上方には撮像手段（撮像ユニット）４４が配設されている。撮像手段４４は撮像領域を撮像するＣＣＤカメラ等のカメラを含んでいる。

次に、図３乃至図６を参照して、上述した切削装置２の要部の作用について説明する。図３に示すように、カセット１２の側壁内面には所定間隔離間して複数の棚１２ａが形成されており、ウエーハ１１はこれらの棚１２ａに支持されてカセット１２内に複数枚収容されている。カセット１２内に収容されたウエーハ１１のノッチ１７の方向は一定ではなくばらばらである。

カセット１２内に収容されたウエーハ１１をカセット１２から搬出する際には、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、保持ハンド２８をカセット１２内に挿入して保持ハンド２８の上面にウエーハ１１を吸引保持した後、保持ハンド２８を矢印Ｙ１方向に一定速度で移動する。図４で４５は撮像手段４４の撮像領域を示している。

保持ハンド２８でウエーハ１１をカセット１２内から搬出しながら撮像手段４４でウエーハ１１を複数回撮像する。例えば、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、ウエーハ１１を略半分引き出した状態で１回撮像し、次に図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示すように、ウエーハ１１をカセット１２から完全に引き出した状態で１回撮像する。撮像時には保持ハンド２８の移動を停止する必要なく、保持ハンド２８がＹ軸方向に移動しながら撮像手段４４で保持ハンド２８に保持されたウエーハ１１を撮像する。

撮像手段４４は制御手段４６に接続されている。特に図示しないが、保持手段４６はチャックテーブル６の回転及び移動を含む他の多くの機構部分の動作を制御する。制御手段４６は、撮像手段４４が撮像した複数の撮像画像を１つの撮像画像に合成し、この画像を例えば切削装置２の表示モニタ上に表示する。

図５を参照すると、表示モニタ上に表示された撮像画像の一例が示されている。図５で２点斜線で示すウエーハ１１は保持ハンド２８で吸引保持された所定位置のウエーハを示している。

このように所定位置で吸引保持されたウエーハ１１では、保持ハンド２８及び第１搬送手段３２の移動距離に何ら補正を加えることなく、ウエーハ１１の中心Ｃ０を原点位置に停止されたチャックテーブル６の中心に合わせてウエーハ１１をチャックテーブル６上に載置することができるように調整されている。

撮像手段４４で撮像されたウエーハ１１の画像が実線で示すような場合には、ウエーハ１１は所定位置からずれて保持ハンド２８により保持され、ノッチ１７は所定方向（例えばＹ軸方向）から所定角度（例えば２０°）回転して保持されていることになる。

この場合には、撮像画像からウエーハ１１の外周の少なくとも３点をとり、２点同士を結んだ線分の垂直２等分線の交点として制御手段４６の中心検出部５０でウエーハ１１の中心Ｃ１を検出する。

制御手段４６の算出手段４８で、保持ハンド２８に保持されたウエーハ１１の中心Ｃ１と所定位置のウエーハ１１の中心Ｃ０との間のＸ軸方向の距離ａとＹ軸方向の距離ｂとを算出する。

算出手段４８ではさらに、保持ハンド２８に保持されたウエーハ１１のノッチ１７のＹ軸方向からの角度を割り出す。本実施形態では、この角度が２０°であったものとする。尚、算出手段４８は上述した中心位置検出部５０を有している。

このように制御手段４６の算出手段４８で保持ハンド２８に保持されたウエーハ１１の所定位置からのずれ量ａ，ｂ及びノッチ１７の角度を割り出した後、制御手段４６は以下のように制御する。

すなわち、制御手段４６は、第１搬送手段３２が保持ハンド２８から引き取って保持したウエーハ１１をチャックテーブル６に搬送する際に、チャックテーブル６の中心にウエーハ１１の中心Ｃ１が位置づけられるよう、第１搬送手段３２のガイドレール（直動軸）２２に沿った移動距離ｂと、チャックテーブル６の加工送り方向の移動距離ａとを制御する。

制御手段４６はさらに、このようにウエーハ１１の中心Ｃ１がチャックテーブル６の中心に合わされてウエーハ１１がチャックテーブル６上に載置された後、図６に示すように、チャックテーブル６を矢印Ａ方向に２０°回転して、ウエーハ１１のノッチ１７がＹ軸方向に一致するようにチャックテーブル６を回転制御する。

これにより、ウエーハ１１の中心Ｃ１がチャックテーブル６の中心に合わされ且つノッチ１７がＹ軸方向を向くようにウエーハ１１はチャックテーブル６に吸引保持されたことになる。この状態で、第１切削ユニット１６Ａ又は第２切削ユニット１６Ｂでチャックテーブル６に保持されたウエーハ１１に切削加工を施す。

上述した実施形態では、保持ハンド２８がウエーハ１１をカセット１２内から搬出する搬出経路上に撮像手段４４を配設して、撮像手段の撮像画像からノッチ１７の向きやウエーハ１１の中心Ｃ１を検出することで、チャックテーブル６の回転角度やウエーハ搬送時の移動距離及びチャックテーブル６の移動距離を適宜調整できるため、従来必要であった位置検出装置を省略することができる。

上述した実施形態では、本発明の要部を切削装置に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カセット内に単体のウエーハを収容して加工を施すレーザー加工装置、研削装置等の他の加工装置にも同様に適用することができる。

２ 切削装置
６ チャックテーブル
１１ 半導体ウエーハ
１２ カセット
１６Ａ 第１切削ユニット
１６Ｂ 第２切削ユニット
２８ 保持ハンド
３２ 第１搬送手段
３６ 第２搬送手段
４４ 撮像手段
４６ 制御手段

Claims (2)

1. 結晶方位を示す切り欠きを外周に有するウエーハを保持面で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ウエーハを加工する加工手段と、該チャックテーブルを加工送り方向に移動させる加工送り手段と、複数のウエーハを収容するカセットを載置するカセット載置台と、該カセット載置台に載置された該カセットからウエーハを搬出する保持ハンドと、該保持ハンドからウエーハを引き取って保持し該チャックテーブルにウエーハを搬送する搬送手段と、を備えた加工装置であって、
   該カセットから搬出されたウエーハを該保持ハンドに保持された状態で撮像し、該切り欠きを含むウエーハの撮像画像を取得する撮像手段と、
   該撮像画像から該保持ハンドに保持されたウエーハの該切り欠きの所定方向からの角度を割り出す算出手段と、
   該保持面と直交する回転軸で回転する該チャックテーブルの回転角度を制御する制御手段と、を具備し、
   該制御手段は、該保持ハンドから該搬送手段を介して該チャックテーブルに保持されるウエーハの該切り欠きが前記所定方向を向くように、該ウエーハを保持した該チャックテーブルを適宜回転させることを特徴とする加工装置。
2. 前記搬送手段は、ウエーハを保持する保持部と、該保持部を前記保持ハンドと前記チャックテーブルとの間で直進移動させる直動軸と、を有し、
   前記算出手段は、前記撮像画像のウエーハの外周の３点以上の座標から、前記保持ハンドに保持されたウエーハの中心位置を割り出す中心位置算出部を有し、
   前記制御手段は、該搬送手段が該保持ハンドから引き取って保持したウエーハを該チャックテーブルに搬送する際に、該チャックテーブルの中心に該ウエーハの中心が位置づけられるよう、該チャックテーブルの前記加工送り方向の移動距離と該直動軸に沿った該搬送手段の移動距離を制御することを特徴とする請求項１記載の加工装置。