JP6076148B2

JP6076148B2 - 検出装置

Info

Publication number: JP6076148B2
Application number: JP2013049446A
Authority: JP
Inventors: 健太呂飯塚
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: JP2014175614A

Description

本発明は、チャックテーブル上面に付着した切削屑等のコンタミネーションを検出するための検出装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェーハ等のウェーハの表面に格子状にストリート（分割予定ライン）が形成され、ストリートにより区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路が形成される。そして、ウェーハは、切削装置やレーザー加工装置等のウェーハ処理装置において、チャックテーブル上に吸引保持された状態で、切削ブレードやレーザービームの照射によって、個々のデバイスに分割される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１０３５８８号公報

ところで、上記特許文献１に記載した切削装置等でウェーハを加工する場合、切削屑等のコンタミネーションが飛散することがある。そのため、飛散した切削屑等のコンタミネーションがチャックテーブルに付着した状態で、ウェーハをチャックテーブル上に吸引保持してしまうと、ウェーハとチャックテーブルとの間に挟み込まれたコンタミネーションによってウェーハの裏面に傷がついてしまう問題がある。特に、コンタミネーションの大きさが大きい場合には、ウェーハが破損してしまう恐れがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、チャックテーブル上にコンタミネーション等の異物の付着を確認することができると共に、ウェーハの破損を防止することができる検出装置を提供することを目的とする。

本発明の検出装置は、上面にウェーハを保持し回転可能な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ェーハに処理を施す処理手段とを備えたウェーハ処理装置において、該チャックテーブルの上面に付着したコンタミネーションを検出する検出装置であって、レーザー光線を照射する発光面を有するレーザー光線照射手段と、該発光面と該チャックテーブルを挟んで向かい合って配設されレーザー光線を受光する受光面を有する受光手段と、該受光手段が受光したレーザー光線の光量に基づいて該チャックテーブルの上面にコンタミネーションが付着しているかどうかを判定する判定手段とを備えており、該レーザー光線は、該チャックテーブルの回転中心を通り且つ該チャックテーブルの上面に平行で接するように光軸が位置付けられており、該発光面の下端部及び該受光面の下端部の各位置は、該チャックテーブルの上面位置に対して低くなるように設定されており、該判定手段は、該レーザー光線が照射した状態で該チャックテーブルが少なくとも１８０度回転する間に該受光手段の受光量が変化した場合に該チャックテーブル上にコンタミネーションが付着していると判断すること、を特徴とする。

この構成によれば、回転するチャックテーブル上のコンタミネーションは、発光面から受光面に向かって照射されるレーザー光線を通過する際に、レーザー光線を遮ることで、受光手段で受けるレーザー光線の受光量が変化（減少）される。従って、この受光量の変化に基づいてチャックテーブル上にコンタミネーションが付着していると判断され、チャックテーブル上にコンタミネーション等の異物の付着を確認することができると共に、報知等を行うことにより、ウェーハの破損を防止することができる。

本発明の検出装置において、該判定手段は、該チャックテーブルの上面にコンタミネーションが付着していない状態において該受光手段が受光する基準受光量を記憶する記憶部を有し、該受光手段が受光する受光量が該基準受光量から変化した場合に該チャックテーブル上にコンタミネーションが付着していると判断すること、を特徴とする。

この構成によれば、基準受光量と比較して受光手段における受光量が変化した場合には、チャックテーブル上にコンタミネーションが付着していると判断される。そのため、チャックテーブルの中心にコンタミネーションが付着しているような場合でも、チャックテーブル上にコンタミネーション等の異物の付着を確実に確認することができ、異物が付着している場合には報知等を行うことにより、ウェーハの破損を防止することができる。

本発明によれば、チャックテーブル上にコンタミネーション等の異物の付着を確認することができると共に、ウェーハの破損を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の外観斜視図である。本実施の形態に係る検出装置を説明するための模式図である。本実施の形態の変形例に係る検出装置を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係る検出装置について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１を参照して、本発明に係る検出装置を備えたレーザー加工装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。図２は、レーザー加工装置に備えられた検出装置を模式的に示した側面図である。なお、本実施の形態では、レーザー加工装置を例に挙げて説明するが、検出装置を備えた切削装置等の加工装置に適用することが可能である。

図１に示すように、レーザー加工装置１は、レーザービームを照射するレーザー加工手段２とウェーハＷを保持するチャックテーブル３とを相対移動させて、ウェーハＷにレーザー加工を施すように構成されている。ウェーハＷは、略円形状に形成されており、表面に格子状に配列された図示しない分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。分割予定ラインによって区画された各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。ウェーハＷは、貼着テープＴを介して環状フレームＦに支持され、レーザー加工装置１に搬入される。

なお、ウェーハＷとして、シリコンウェーハ（Si）、ガリウムヒ素（GaAs）、シリコンカーバイド（SiC）等の半導体ウェーハを用いることができるが、これらの構成に限定されるものではない。チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Al₂O₃）系の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電気部品やミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料等が含まれる。

レーザー加工装置１は、基台４と、基台４の後端部から上方に立設した支柱部５と、を備えている。支柱部５の前面５ａには、前方に突出したアーム部６が設けられ、アーム部６の先端側にはレーザー加工手段２の加工ヘッド７が設けられている。基台４の上面には、Ｙ軸方向に延在する一対のガイドレール８が設けられている。一対のガイドレール８には、Ｙ軸方向（加工送り方向）に移動可能に支持されたモーター駆動のＹ軸テーブル９が配置されている。

レーザー加工手段２は、アーム部６の先端に設けられ、ウェーハＷにレーザービームを照射する加工ヘッド７を有している。図示は省略するが、アーム部６内には、ウェーハＷに対してレーザービームを発振する発振器が設けられ、アーム部６内及び加工ヘッド７内には、レーザー光学系が設けられている。加工ヘッド７は、発振器から発振されたレーザービームを集光し、チャックテーブル３上に保持されたウェーハＷに照射する。

Ｙ軸テーブル９の上面には、Ｘ軸方向に延在する一対のガイドレール１０が設けられている。一対のガイドレール１０には、Ｘ軸方向（割出送り方向）に移動可能に支持されたモーター駆動のＸ軸テーブル１１が配置されている。Ｘ軸テーブル１１の上面には、チャックテーブル３と、検出装置１２と、が設けられている。検出装置１２は、チャックテーブル３を挟んで配置されたレーザー光線照射手段１３及び受光手段１４を備えている。図１に示すレーザー加工装置１では、チャックテーブル３の回転中心Ｏを挟むように、レーザー光線照射手段１３と受光手段１４とがＹ軸方向に対向して配置されている。Ｙ軸テーブル９及びＸ軸テーブル１１の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にそれぞれボールネジ１５、１６が螺合されている。ボールネジ１５、１６の一端部には、駆動モーター１７、１８がそれぞれ連結され、この駆動モーター１７、１８によりボールネジ１５、１６が回転駆動される。

チャックテーブル３は、Ｘ軸テーブル１１の上面においてＺ軸周りに回転可能なθテーブル１９と、θテーブル１９の上部に設けられ、ウェーハＷを吸着保持する保持部２０とを有している。保持部２０は、所定の厚みを有する円板状であり、保持部２０の上面２０ａ（図２参照）の中央部分にはポーラスセラミック材により吸着面２４（図２参照）が形成されている。吸着面２４は、負圧により貼着テープＴを介してウェーハＷを吸着する面であり、θテーブル１９の内部の配管を介して吸引源に接続されている。

図２に示すように、レーザー光線照射手段１３は、受光手段１４の受光面２２に対向する位置に、レーザー光線Ｒを照射する発光面２１が設けられている。また、レーザー光線照射手段１３は、昇降機構２５により昇降可能に構成されている。これにより、チャックテーブル３の上面位置に対して発光面２１のＺ軸方向における位置（レーザー光線Ｒの照射位置）を調整することができる。

受光手段１４は、レーザー光線照射手段１３の発光面２１に対向する位置に、レーザー光線Ｒを受光する受光面２２が形成されている。受光面２２は、発光面２１から照射されるレーザー光線Ｒを確実に受光するように、少なくとも発光面２１と同じ大きさで構成されている。この受光手段１４も、レーザー光線照射手段１３と同様に、昇降機構２６により昇降可能に構成されている。これにより、発光面２１のＺ軸方向における位置に合わせ、チャックテーブル３の上面位置に対して受光面２２のＺ軸方向における位置（レーザー光線Ｒの受光位置）を調整することができる。また、受光手段１４は、判定手段２３に接続されている。

このように構成されたレーザー光線照射手段１３及び受光手段１４は、発光面２１及び受光面２２が対向する位置になるように、チャックテーブル３の回転中心Ｏ（図１参照）を挟んで配置されている。また、レーザー光線照射手段１３及び受光手段１４は昇降手段２５及び２６により昇降可能に構成されているため、発光面２１及び受光面２２の高さ位置をそれぞれ調整可能である。そのため、発光面２１から照射されるレーザー光線Ｒは、チャックテーブル３の回転中心Ｏを通って受光面２２で受光され、かつ、チャックテーブル３の上面に平行で接するように、その光軸が位置付けられている。また、発光面２１の下端部２１ａ及び受光面２２の下端部２２ａの各位置は、チャックテーブル３の上面位置に対して低くなるように設定されている。従って、チャックテーブル３の上面２０ａとレーザー光線Ｒとの間に隙間が無い状態となる。そのため、回転するチャックテーブル３上にコンタミネーションＣが付着している場合には、発光面２１から受光面２２に向かって所定幅で照射されるレーザー光線Ｒの光束内にコンタミネーションＣを確実に通過させることができる。ここで、コンタミネーションＣとは、切削加工に伴う切削（加工）屑、粉塵、チップのかけ等の異物を指す。なお、レーザー光線Ｒには、チャックテーブル３が加工されない程度の任意のレーザー光線を用いることが可能である。

判定手段２３は、レーザー光線Ｒが照射された状態で、チャックテーブル３が少なくとも１８０度回転する間の受光手段１４におけるレーザー光線Ｒの受光量の変化に基づいて、チャックテーブル３上のコンタミネーションＣの付着の有無を判断する。この判定手段２３は、レーザー加工装置１内に組み込まれたＣＰＵ(Central Processing Unit)がＲＯＭ（Read Only Memory）内の各種プログラムに従ってＲＡＭ（Random Access Memory）内のデータを演算して、レーザー光線Ｒの受光量の変化によるコンタミネーションＣの検出制御を実行するように構成されている。

次に、レーザー加工装置１の検出装置２の検出動作について説明する。検出装置２の検出動作の開始前には、レーザー光線照射手段１３の発光面２１の下端部２１ａ及び受光手段１４の受光面２２の下端部２２ａの高さ位置を、チャックテーブル３の上面位置に対して低くすると共に、レーザー光線Ｒの光軸がチャックテーブル３の回転中心Ｏを通るように設定し、チャックテーブル３（保持部２０及び吸着面２４）の上面２０ａとレーザー光線Ｒとの間に隙間が無い状態にする。次に、レーザー光線照射手段１３の発光面２１からレーザー光線Ｒを照射させ、受光手段１４の受光面２２で受光させる。そして、チャックテーブル３を、回転軸Ａ周りに少なくとも１８０度回転させる。

上述したように、レーザー光線Ｒは、チャックテーブル３の回転中心Ｏを通過すると共に、チャックテーブル３の上面２０ａに平行で接するように照射されている。また、発光面２１の下端部２１ａ及び受光面２２の下端部２２ａの位置は、チャックテーブル３の上面位置に対して低くなっているため、チャックテーブル３の上面２０ａとレーザー光線Ｒとの間に隙間が無い状態である。そのため、回転するチャックテーブル３の上面２０ａに付着するコンタミネーションＣがレーザー光線Ｒの光束を通過する際には、チャックテーブル３の上面２０ａを通るレーザー光線Ｒが遮られて、受光面２２で受光するレーザー光線Ｒの受光量が変化（減少）する。レーザー光線Ｒの受光量が変化している場合には、判定手段２３で、チャックテーブル３の上面２０ａにコンタミネーションＣが付着していると判断される。これにより、チャックテーブル３上にコンタミネーションＣ等の異物の付着を確実に見つけることができるので、報知等を行うことによりウェーハＷの破損を防止することができる。

次に、本実施の形態に係る検出装置の有効性を確認するために行った実験について説明する。本実験では、直径３００ｍｍのチャックテーブル上に、疑似的な塵（水溶性保護膜の材料となる粉末状物（２００μｍ程度））を載せ、各センサにおける塵が無い状態における受光量と塵が有る状態における受光量とを測定した。

本実験では、本実施の形態に係る検出装置であるレーザーセンサを用いた場合（実施例）、及びビーム径の異なる４種類のファイバーセンサを用いた場合（比較例１〜４）について、受光量の変化を測定し、判定手段による判定が可能かどうか検証を行った。実施例及び比較例１〜４のそれぞれの発光面及び受光面間距離は、４２０ｍｍとした。

具体的には、実施例では、ビーム径（φ）が１〜２．５ｍｍのレーザーセンサを用いた。比較例１では、ビーム径（φ）が１．１３ｍｍのファイバーセンサを用いた。比較例２及び３では、ビーム径（φ）が１．５ｍｍのファイバーセンサを用いた。比較例４では、ビーム径（φ）が１ｍｍのファイバーセンサを用いた。

実施例では、塵が無い状態の受光量に比べて、塵が有る状態の受光量が判定手段により判定することが可能な範囲で減少することが確認できた。一方、比較例２及び４では、水溶性保護膜の粉末状物が有る状態でも、受光量が変化しなかった。また、比較例３では、水溶性保護膜の粉末状物が有る状態でも、受光量がわずかに減少する程度であった。比較例２乃至４では、判定手段が安定して判定可能な範囲の受光量の減少は確認できなかった。このように、ファイバーセンサを用いた比較例１〜４に比べて、レーザーセンサを用いた実施例の方が、チャックテーブル上の塵等のコンタミネーションの有無を検知する上で有効であることが確認できた。

このように、本実施の形態によれば、回転するチャックテーブル３上のコンタミネーションＣは、発光面２１から受光面２２に向かって照射されるレーザー光線Ｒを通過する際に、レーザー光線Ｒを遮ることで、受光手段１４で受けるレーザー光線Ｒの受光量が変化（減少）される。従って、この受光量の変化に基づいてチャックテーブル３上にコンタミネーションＣが付着していると判断され、チャックテーブル３上にコンタミネーションＣ等の異物の付着を確認することができると共に、報知等を行うことにより、ウェーハＷの破損を防止することができる。

なお、上記した実施の形態では、判定手段２３が受光手段１４におけるレーザー光線Ｒの受光量の変化に基づいてチャックテーブル３上のコンタミネーションＣの有無を判断する構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、チャックテーブル３上にコンタミネーションＣが付着されていない状態における受光手段１４のレーザー光線Ｒの受光量と比較して、コンタミネーションＣの有無を判断する構成にしてもよい。図３は、本実施の形態の変形例に係る検出装置を模式的に示した側面図である。図３に示す検出装置３０では、判定手段３１に記憶部３２が設けられている。記憶部３２には、チャックテーブル３の上面２０ａにコンタミネーションＣが付着されていない状態における受光手段１４のレーザー光線Ｒの基準受光量が記憶されている。判定手段３１では、記憶部３２に記憶された基準受光量に対する受光手段１４のレーザー光線Ｒの受光量の変化が判定される。記憶部３２に記憶された基準受光量に比べて、検出動作時における受光手段１４のレーザー光線Ｒの受光量の変化（減少）している場合には、判定手段３１では、チャックテーブル３の上面２０ａにコンタミネーションＣが付着していると判断される。図３に示すように、チャックテーブル３の回転軸Ａが通過する回転中心Ｏ（図１参照）近傍にコンタミネーションＣが付着している場合、チャックテーブル３の回転に伴ってコンタミネーションＣの付着位置が変わらないため、受光手段１４におけるレーザー光線Ｒの受光量は変化しない。しかしながら、検出装置３０の判定手段３１では、記憶部３２に記憶された基準受光量に基づいて、受光手段１４におけるレーザー光線Ｒの受光量の変化の有無を判断するので、チャックテーブル３の回転中心Ｏ近傍にコンタミネーションＣが付着している場合でも、チャックテーブル３上にコンタミネーションＣが付着していることを見つけることができる。

また、上記した実施の形態では、レーザー光線照射手段１３及び受光手段１４を、チャックテーブル３を挟んでＹ軸方向に対向するようにＸ軸テーブル１１上に設ける構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、レーザー光線Ｒが、チャックテーブル３の回転中心Ｏを通ると共にチャックテーブル３の上面２０ａに平行で接するように光軸が位置付けられ、レーザー加工手段２の加工を妨げない位置であれば、レーザー光線照射手段１３及び受光手段１４を任意の位置に設けてもよい。

また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

以上説明したように、本発明は、チャックテーブル上にコンタミネーション等の異物の付着を確認することができると共に、ウェーハの破損を防止するという効果を有し、特に、ウェーハに対して、切削加工を行う切削装置やレーザー加工を行うレーザー加工装置等の加工装置に有用である。

１レーザー加工装置（ウェーハ処理装置）
２レーザー加工手段（処理手段）
３チャックテーブル
１２検出装置
１３レーザー光線照射手段
１４受光手段
２０ａ上面
２１発光面
２２受光面
２３、３１判定手段
３２記憶部
Ｏ回転中心
Ｗウェーハ

Claims

上面にウェーハを保持し回転可能な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ェーハに処理を施す処理手段とを備えたウェーハ処理装置において、
該チャックテーブルの上面に付着したコンタミネーションを検出する検出装置であって、レーザー光線を照射する発光面を有するレーザー光線照射手段と、該発光面と該チャックテーブルを挟んで向かい合って配設されレーザー光線を受光する受光面を有する受光手段と、
該受光手段が受光したレーザー光線の光量に基づいて該チャックテーブルの上面にコンタミネーションが付着しているかどうかを判定する判定手段とを備えており、
該レーザー光線は、該チャックテーブルの回転中心を通り且つ該チャックテーブルの上面に平行で接するように光軸が位置付けられており、
該発光面の下端部及び該受光面の下端部の各位置は、該チャックテーブルの上面位置に対して低くなるように設定されており、
該判定手段は、該レーザー光線が照射した状態で該チャックテーブルが少なくとも１８０度回転する間に該受光手段の受光量が変化した場合に該チャックテーブル上にコンタミネーションが付着していると判断すること、
を特徴とする検出装置。
該判定手段は、該チャックテーブルの上面にコンタミネーションが付着していない状態において該受光手段が受光する基準受光量を記憶する記憶部を有し、
該受光手段が受光する受光量が該基準受光量から変化した場合に該チャックテーブル上にコンタミネーションが付着していると判断すること、
を特徴とする請求項１記載の検出装置。