(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックテーブル上に保持され切削加工される半導体ウエーハの表面と対向する対物レンズを備え、半導体ウエーハの表面を上方から撮像する切削装置の撮像機構において、該対物レンズの周囲を覆い下方が開口された密閉カバーと、該密閉カバーの開口を開閉するシャッター手段と、該密閉カバー内にエアーを供給するエアー供給手段と、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハの撮像領域にエアーを噴出するエアー噴出手段とを具備し、該シャッター手段を閉じた状態で密閉カバー内にエアーを供給し、密閉カバー内の気圧を外気圧より高くすることを特徴とする切削装置の撮像機構。
【請求項２】
該シャッター手段は、該密閉カバーの開口を塞ぐ閉位置と該密閉カバーの開口を開放する開位置との間を作動可能に構成された開閉蓋と、該開閉蓋を該閉位置と該開位置に選択的に位置付けるアクチュエータとを具備している、請求項１記載の切削装置の撮像機構。
【請求項３】
該密閉カバー内には該対物レンズの外周に沿って配設され半導体ウエーハの表面に光を照射するリング照明機構が配置されており、該シャッター手段は該リング照明機構の下方を開閉する、請求項１又は２記載の切削装置。
【請求項４】
該エアー供給手段は、該シャッター手段を開いた状態で密閉カバー内から撮像領域にエアーを噴出するようにした、請求項１から３のいずれかに記載の切削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削装置の撮像機構、更に詳しくは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ための切削装置の撮像機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体ウエーハ等を切削する切削装置には、半導体ウエーハ等の被加工物の切削すべき領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりするために顕微鏡とＣＣＤカメラ等を備えた撮像機構が装備されている。この撮像機構は、一般に切削領域に近接した位置に配設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
而して、切削装置は切削部に切削水を供給しつつ切削を遂行するため、切削によって発生する切削屑を含んだ切削水がコンタミとなって飛散し、この飛散したコンタミが撮像機構を構成する顕微鏡の対物レンズに付着する。この結果、対物レンズを通して撮像された切削すべき領域を誤検出したり、切削溝の状態を誤認識するという問題が発生する。
【０００４】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、切削時に飛散するコンタミが対物レンズに付着するのを防止することができる切削装置の撮像機構を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、チャックテーブル上に保持され切削加工される半導体ウエーハの表面と対向する対物レンズを備え、半導体ウエーハの表面を上方から撮像する切削装置の撮像機構において、該対物レンズの周囲を覆い下方が開口された密閉カバーと、該密閉カバーの開口を開閉するシャッター手段と、該密閉カバー内にエアーを供給するエアー供給手段と、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハの撮像領域にエアーを噴出するエアー噴出手段とを具備し、該シャッター手段を閉じた状態で密閉カバー内にエアーを供給し、密閉カバー内の気圧を外気圧より高くすることを特徴とする切削装置の撮像機構が提供される。
【０００６】
上記シャッター手段は、上記密閉カバーの開口を塞ぐ閉位置と密閉カバーの開口を開放する開位置との間を作動可能に構成された開閉蓋と、該開閉蓋を閉位置と開位置に選択的に位置付けるアクチュエータとを具備している。また、上記密閉カバー内には上記対物レンズの外周に沿って配設され半導体ウエーハの表面に光を照射するリング照明機構が配置されており、上記シャッター手段は該リング照明機構の下方を開閉する。上記エアー供給手段は、該シャッター手段を開いた状態で密閉カバー内から撮像領域にエアーを噴出するようにしていることが望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された切削装置の撮像機構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。
【０００８】
図１には、本発明に従って構成された撮像機構を装備した切削装置としてのダイシング装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態におけるダイシング装置は、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、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台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の表面である載置面上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって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。
【０００９】
図示の実施形態におけるダイシング装置は、切削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。
【００１０】
図示の実施形態におけるダイシング装置は、被加工物としての半導体ウエーハ５をストックするカセット６と、被加工物搬出手段７と、被加工物搬送手段８と、洗浄手段９、および洗浄搬送手段１０を具備している。なお、半導体ウエーハ５は、フレームＦにテープＴによって装着されており、フレーム５１に装着された状態で上記カセット６に収容される。また、カセット６は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル６１上に載置される。
【００１１】
図示の実施形態におけるダイシング装置は、上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２の表面に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりするための撮像機構２０を具備している。この撮像機構２０は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっている。なお、撮像機構２０については後で詳細に説明する。また、ダイシング装置は、撮像機構２０によって撮像された画像を表示する表示手段１１を具備している。
【００１２】
次に、上述したダイシング装置の加工処理動作について簡単に説明する。
カセット６の所定位置に収容されたフレーム５１に装着された状態の半導体ウエーハ５（以下、フレームＦに装着された状態の半導体ウエーハ５を単に半導体ウエーハ５という）は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル６１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７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５を被加工物載置領域１２に搬出する。被加工物載置領域１２に搬出された半導体ウエーハ５は、被加工物搬送手段８の旋回動作によって上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２の載置面に搬送され、該吸着チャック３２に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ５を吸引保持したチャックテーブル３は、撮像機構２０の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像機構２０の直下に位置付けられると、撮像機構２０によって半導体ウエーハ５に形成されている切断ライン（ストリート）が検出され、スピンドルユニット４の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。
【００１３】
その後、半導体ウエーハ５を吸引保持したチャックテーブル３を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向（切削ブレード４３の回転軸と直交する方向）に移動することにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウエーハ５は切削ブレード４３により所定の切断ライン（ストリート）に沿って切断される。即ち、切削ブレード４３は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て位置決めされたスピンドルユニット４に装着され、回転駆動されているので、チャックテーブル３を切削ブレード４３の下側に沿って切削送り方向に移動することにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウエーハ５は切削ブレード４３により所定の切断ライン（ストリート）に沿って切削される。この切削には、所定深さのＶ溝等の切削溝を形成する場合と、切断ライン（ストリート）に沿って切断する場合がある。切断ライン（ストリート）に沿って切断すると、半導体ウエーハ５は半導体チップに分割される。分割された半導体チップは、テープＴの作用によってバラバラにはならず、フレームＦに装着された半導体ウエーハ５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５の切断が終了した後、半導体ウエーハ５を保持したチャックテーブル３は、最初に半導体ウエーハ５を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ５の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ５は、洗浄搬送手段１０によって洗浄手段９に搬送され、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ５は、被加工物搬送手段８によって被加工物載置領域１２に搬出される。そして、半導体ウエーハ５は、被加工物搬出手段７によってカセット６の所定位置に収納される。
【００１４】
次に、上記撮像機構２０について、図２乃至図５を参照して説明する。
図示の実施形態における撮像機構２０は、マクロ用撮像機構２０ａとミクロ用撮像機構２０ｂとからなっている。マクロ用撮像機構２０ａは，下端に対物レンズ２１１ａを備え移動基台２３に装着された顕微鏡２１ａと、該顕微鏡２１ａと連結されたＣＣＤカメラ２２ａを具備している。また、ミクロ用撮像機構２０ｂも、下端に対物レンズ２１１ｂを備え移動基台２３に装着された顕微鏡２１ｂと、該顕微鏡２１ｂと連結されたＣＣＤカメラ２２ｂを具備している。上記移動基台２３は、静止支持板２４に図示しない案内レールに沿って上下方向に移動可能装着されている。図示の形態における撮像機構２０は、移動基台２３を静止支持板２４の図示しない案内レールに沿って上下方向に移動させ上記対物レンズ２１１ａおよび２１１ｂの焦点を調整するための送り機構２５を具備している。送り機構２５は、周知のねじロッド式作動機構からなり、パルスモータ２５１を正転および逆転駆動することにより、移動基台２３を上下方向に移動せしめる。
【００１５】
上記対物レンズ２１１ａおよび２１１ｂには、それぞれその周囲を覆う密閉カバー３０ａおよび３０ｂが装着されている。なお、密閉カバー３０ａおよび３０ｂは実質的に同一の構成であり、以下お主に図４および図５を参照して説明する。密閉カバー３０ａおよび３０ｂは、筒状の側壁３１と、該側壁３１の上端に装着された上壁３２と、側壁３１の下端に装着された下壁３３と、側壁３１の内側に配設された内筒３４を具備している。上壁３２の中央部には上記対物レンズ２１１ａおよび２１１ｂの外径と対応する嵌合穴３２１が設けられている。この嵌合穴３２１は穴径が対物レンズ２１１ａおよび２１１ｂの外径より僅かに小さく形成されており、従って、嵌合穴３２１は対物レンズ２１１ａおよび２１１ｂの外周に圧入嵌合される。下壁３３には開口３３１が設けられており、その開口縁には上側に傾斜し後述するリング照明機構を支持するテーパー状の支持面３３２が形成されている。上記内筒３４は、上部を構成する円筒部３４１と下部を構成し漸次縮径されて形成された縮径部３４２とからなっており、その下端部が上記下壁３３に形成された開口３３１に達している。内筒３４を構成する縮径部３４２の外周面は上記テーパー状の支持面３３２に対応するテーパー面によって形成されている。このように形成された内筒３４は、その下部を構成する縮径部３４２の下方が開口３４３されており、この開口３４３を通して対物レンズ２１１ａおよび２１１ｂに光を取り入れるようになっている。
【００１６】
図示の実施形態における密閉カバー３０ａおよび３０ｂは、上記側壁３１と内筒３４との間に対物レンズ２１１ａおよび２１１ｂの外周に沿って配設されるリング照明機構４０を備えている。リング照明機構４０は、複数個の嵌合穴４１１を備えた環状の光ファイバー支持部材４１と、この光ファイバー支持部材４１に形成された複数個の嵌合穴４１１に先端部を嵌合した複数本の光ファイバー４２とからなっており、光ファイバー支持部材４１が上記下壁３３に形成されたテーパー状の支持面３３２と内筒３４を構成する縮径部３４２の外周面（テーパー面）との間に挟持され保持されている。複数本の光ファイバー４２の基端部は、側壁３１に装着された光ファイバー挿通管４３（図２及び図３参照）を通して図示しない光源に対向して配置されている。このように構成されたリング照明機構４０は、下壁３３に形成された３３１を通してチャックテーブル３に保持された被加工物としての半導体ウエーハ５の撮像領域３００を照射する。
【００１７】
図２および図３に示すように図示の実施形態における撮像機構２０は、上記密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４を構成する縮径部３４２に設けられた開口３４３および下壁３３に形成された開口３３１を開閉するシャッター手段５０を具備している。図示の実施形態におけるシャッター手段５０は、図３に示すように蓋支持部材５１と開閉蓋５２と該開閉蓋５２を作動するロータリーアクチュエーター５３とからなっている。蓋支持部材５１は、支持部５１１と装着部５１２を備えている。支持部５１１は、水平部５１１ａと該水平部５１１ａの前端から上方に折り曲げ形成された垂直部５１１ｂとからなっている。装着部５１２は支持部５１１の後端部から立設して形成されており、取付け用の長穴５１２ａ、長穴５１２ａを備えている。このように構成された蓋支持部材５１は、装着部５１２に設けられた取付け用の長穴５１２ａ、長穴５１２ａにボルト５３１、５３１を挿通し、このボルト５３１、５３１を上記移動基台２３の端部に設けられたねじ穴２３１、２３１に螺合することによって移動基台２３に装着される。
【００１８】
蓋支持部材５１を構成する支持部５１１の下側に開閉蓋５２が配置され、支持部５１１の上側に開閉蓋５２を作動するロータリーアクチュエーター５３が配置される。開閉蓋５２の一端部上面には軸連結部材５２１が装着されており、この軸連結部材５２１と支持部５１１の上面に載置されたロータリーアクチュエーター５３のローター軸が連結するように構成されている。なお、ロータリーアクチュエーター５３は、圧縮空気作動式、電動モータ式、ロータリーソレノイド式等種々の方式のアクチュエーターを用いることができる。
【００１９】
図示の実施形態におけるシャッター手段５０は、上記蓋支持部材５１を構成する支持部５１１の垂直部５１１ｂの前面に装着される前カバー５４を備えている。前カバー５４は、一端部には長穴５４１、長穴５４１は設けられており、この長穴５４１、長穴５４１にボルト５３２、５３２を挿通し、このボルト５３２、５３２を上記支持部５１１の垂直部５１１ｂに設けられたねじ穴５１１ｃ、５１１ｃに螺合することによって垂直部５１１ｂに装着される。前カバー５４の下端には後方に折り曲げ形成された水平部５４２を備えており、この水平部５４２は上記開閉蓋５２より僅かに下側に位置付けられている。なお、前カバー５４の他端部には、上記光ファイバー挿通管４３が貫挿するための切欠部５４３が設けられている。以上のように構成されたシャッター手段５０は、ロータリーアクチュエーター５３を作動することによって開閉蓋５２が軸連結部材５２１を中心として回動せしめられ、上記密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４を構成する縮径部３４２、３４２に設けられた開口３４３、３４３および下壁３３、３３に形成された開口３３１、３３１を塞ぐ閉位置（図４において２点鎖線で示す位置）と該開口３４３、３４３および開口３３１、３３１を開放する開位置（図４において実戦で示す位置）とに選択的に位置付けられる。
【００２０】
図２および図３に基づいて説明を続けると、上記前カバー５４の前面には、エアー供給管６１およびエアー噴出ノズル６２がそれぞれ取り付けられた管支持部材６３ａ、６３ｂが装着されている。管支持部材６３ａおよび６３ｂに取り付けられたエアー供給管６１および６１は、上記前カバー５４に設けられた貫通穴５４４および５４４、上記密閉カバー３０ａおよび３０ｂの側壁３１および３１に設けられた貫通穴３１２および３１２、密閉カバー３０ａおよび３０ｂの内筒３４および３４に設けられた貫通穴３４３および３４３（図４参照）を貫通して配設されている。このエアー供給管６１および６１は図示しないエアー供給源に接続されており、従って、エアー供給管６１およ６１および図示しないエアー供給源は上記密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４、３４と対物レンズ２１１ａ、２１１ｂとの間に形成された空間にエアーを供給するエアー供給手段として機能する。一方、エアー噴出ノズル６２、６２は、その先端がチャックテーブル３に保持された被加工物としての半導体ウエーハ５の撮像領域３００に向けて配設されている。このエアー噴出ノズル６２、６２は図示しないエアー供給源に接続されており、従って、エアー噴出ノズル６２、６２および図示しないエアー供給源は、チャックテーブル３に保持された被加工物の撮像領域３００にエアーを噴出し、水滴等の異物を吹き飛ばして撮像領域を清掃するエアー噴出手段として機能する。
【００２１】
図の実施形態における撮像機構２０は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
切削時においては開閉蓋５２が密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４を構成する縮径部３４２、３４２に設けられた開口３４３、３４３および下壁３３、３３に形成された開口３３１、３３１を塞ぐ閉位置（図４において２点鎖線で示す位置）に位置付けられるとともに、エアー供給管６１、６１を通して密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４、３４と対物レンズ２１１ａ、２１１ｂとの間に形成された空間にエアーが供給される。このように対物レンズ２１１ａ、２１１ｂは、その周囲が密閉カバー３０ａ、３０ｂによって覆われているとともに、密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４を構成する縮径部３４２、３４２に設けられた開口３４３、３４３が開閉蓋５２によって塞がれるので、切削時にコンタミを含んだ切削水は飛散しても対物レンズ２１１ａ、２１１ｂに付着することはない。従って、被加工物の表面を対物レンズ２１１ａ、２１１ｂを通して常に正確に撮像することができ、パターンマッチング等の画像処理を誤認識することなく円滑に遂行できる。また、切削時にはエアー供給管６１、６１を通して密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４、３４と対物レンズ２１１ａ、２１１ｂとの間に形成された空間にエアーが供給されるので、密閉カバー３０ａ、３０ｂ内の気圧が外気圧より高くなるため、開閉蓋５２と密閉カバー３０ａ、３０ｂとの隙間から密閉カバー３０ａ、３０ｂ内にコンタミが侵入することはない。また、図示の実施形態においては、リング照明機構４０の下方、即ち密閉カバー３０ａ、３０ｂの下壁３３、３３に形成された開口３３１、３３１が開閉蓋５２によって塞がれるので、切削時にコンタミを含んだ切削水は飛散してもリング照明機構４０に付着することはない。
【００２２】
一方、撮像機構２０によって被加工物の表面を撮像する際には、開閉蓋５２を密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４を構成する縮径部３４２、３４２に設けられた開口３４３、３４３および下壁３３、３３に形成された開口３３１、３３１を開放する開位置（図４において実線で示す位置）に位置付けるとともに、エアー噴出ノズル６２、６２を通してチャックテーブル３に保持された被加工物の撮像領域３００にエアーを噴出する。このとき、エアー供給管６１、６１を通して密閉カバー３０ａ、３０ｂの内筒３４、３４と対物レンズ２１１ａ、２１１ｂとの間に形成された空間にエアーを供給し、このエアーを開口３４３、３４３を通して被加工物の撮像領域３００に噴出することが望ましい。このように撮像機構２０によって被加工物の表面を撮像する際には、被加工物の撮像領域３００にエアーを噴出するので、被加工物の撮像領域に付着している切削水等を排除することができ、従って、撮像された例えば切削溝の状態等を正確に認識することができる。
【００２３】
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い。例えば、実施形態においてはマクロ用撮像機構２０ａとミクロ用撮像機構２０ｂの２つの撮像機構によって撮像機構２０を構成した例を示したが、撮像機構は一つでもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明による切削装置の撮像機構は以上のように構成されているので、次の作用効果を奏する。
【００２５】
即ち、本発明による切削装置の撮像機構は、対物レンズの周囲を覆い下方が開口された密閉カバーと、該密閉カバーの開口を開閉するシャッター手段とを具備しているので、切削時に対物レンズはその周囲が密閉カバーによって覆われているとともに、密閉カバーの下側開口が開閉蓋によって塞がれる。従って、切削時にコンタミを含んだ切削水が飛散しても対物レンズに付着することはない。この結果、被加工物の表面を対物レンズを通して常に正確に撮像することができ、パターンマッチング等の画像処理を誤認識することなく円滑に遂行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された撮像装置を装備した切削装置であるダイシング装置の斜視図。
【図２】本発明に従って構成された撮像装置の斜視図。
【図３】図２に示す撮像装置の構成部材を分解して示す斜視図。
【図４】図２に示す撮像装置の要部を破断して示す断面図。
【図５】図２に示す撮像装置を構成する密閉カバーの底面図。
【符号の説明】
２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
３１：吸着チャック支持台
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：半導体ウエーハ
６：カセット
７：被加工物搬出手段
８：被加工物搬送手段
９：洗浄手段
１０：洗浄搬送手段
１１：表示手段
２０：撮像機構
２０ａ：マクロ用撮像機構
２０ｂ：ミクロ用撮像機構
２１ａ、２１ｂ：顕微鏡
２１１ａ、２１１ｂ：対物レンズ
２２ａ、２２ｂ：ＣＣＤカメラ
２３：移動基台
２４：静止支持板
２５：送り機構
２５１：パルスモータ
３０ａ、３０ｂ：密閉カバー
３１：密閉カバーの側壁
３２：密閉カバーの上壁
３３：密閉カバーの下壁
３３１：開口
３４：密閉カバーの内筒
４０：リング照明機構
４１：リング照明機構の光ファイバー支持部材
４２：リング照明機構の光ファイバー
５０：シャッター手段
５１：シャッター手段の蓋支持部材
５２：シャッター手段の開閉蓋
５３：シャッター手段のロータリーアクチュエーター
５４：シャッター手段の前カバー
６１：エアー供給管
６２：エアー噴出ノズル
６３ａ、６３ｂ：管支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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