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技術 アライメント方法及びアライメント装置

出願人 株式会社ディスコ
発明者 神垣政圭
出願日 2000年7月14日 (21年1ヶ月経過) 出願番号 2000-214552
公開日 2002年1月31日 (19年7ヶ月経過) 公開番号 2002-033295
状態 特許登録済
技術分野 ダイシング
主要キーワード インデックス量 直線状領域 Y座標 分割済み X座標 軸パルスモータ 保持テープ 軸ボールネジ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

切削装置における被加工物切削すべきストリート切削ブレードとのアライメントにおいて、ストリート間の平行精度が低い場合や、ストリートが波打っている場合においても、これに対応したアライメントを行い、高精度かつ効率的な切削を行う。

解決手段

第一の方向のストリートまたは第二の方向のストリートと切削ブレードとの位置合わせを行うアライメント方法において、少なくとも1本のストリートを介在して離間した同一方向の第一のストリートS11と第二のストリートS12を認識するためのアライメントパターンA、B、C、D、E、F、G、Hの座標値を検出し、その座標値に基づき第一のストリートS11及び第二のストリートS12についての一次関数f(x)、g(x)をそれぞれ求め、その一次関数f(x)、g(x)の傾き及びY切片からストリートの補正角度割り出し送りインデックス量を求める。

概要

背景

例えば図7に示す半導体ウェーハWの表面には、所定間隔を置いて格子状に配列された複数の直線状領域である第一の方向のストリートWS1及び第二の方向のストリートWS2が存在し、第一の方向のストリートWS1と第二の方向のストリートWS2とによって区画された矩形の多数のチップ領域Cには回路パターンが施されている。そして、第一の方向のストリートWS1及び第二の方向のストリートWS2を切削することにより、各チップ領域Cが個々の半導体チップとなる。このようにして形成される半導体チップは、所定のパッケージに収容され、そのパッケージは各種の電子機器実装される。

また、電子機器の小型化、薄型化、軽量化を図るために近年多く利用されているCSP(Chip Size Package)チップは、ボール状の端子が裏面から突出した配線基板の表面に1または2以上の半導体チップを積層してボンディングし、更にボンディングされた半導体チップを樹脂によってモールドすることによって図8に示すような1枚のCSP基板100とし、これに格子状に形成された第一の方向のストリートS1及び第二の方向のストリートS2を切削することにより、半導体チップとほぼ同じサイズのパッケージとして形成されるものである。

図7に示した半導体ウェーハW、図8に示したCSP基板100のいずれを切削する場合も、通常は、切削すべきストリートと切削ブレードとの位置合わせであるアライメントを行ってから当該ストリートを切削し、その後はストリート間隔ずつ切削ブレードを割り出し送りしながら切削を行っていく。即ち、アライメントは最初に切削するストリートについてのみ行うこととしている。従って、すべてのストリートが高精度に平行に形成されていることを前提として切削が行われる。

概要

切削装置における被加工物の切削すべきストリートと切削ブレードとのアライメントにおいて、ストリート間の平行精度が低い場合や、ストリートが波打っている場合においても、これに対応したアライメントを行い、高精度かつ効率的な切削を行う。

第一の方向のストリートまたは第二の方向のストリートと切削ブレードとの位置合わせを行うアライメント方法において、少なくとも1本のストリートを介在して離間した同一方向の第一のストリートS11と第二のストリートS12を認識するためのアライメントパターンA、B、C、D、E、F、G、Hの座標値を検出し、その座標値に基づき第一のストリートS11及び第二のストリートS12についての一次関数f(x)、g(x)をそれぞれ求め、その一次関数f(x)、g(x)の傾き及びY切片からストリートの補正角度と割り出し送りのインデックス量を求める。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
4件

この技術が所属する分野

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請求項1

被加工物を保持して回転角度を調整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被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とが相対的に切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とが相対的に該切削方向に直交する割り出し送り方向に移動するよう割り出し送りする割り出し送り手段とから少なくとも構成される切削装置において、第一の方向のストリートと第二の方向のストリートとによって区画されて複数のチップ領域が形成され、該第一の方向のストリート及び該第二の方向のストリートとを認識するためのアライメントパターンが複数形成された被加工物を切削しようとする場合に該第一の方向のストリートまたは該第二の方向のストリートと該切削ブレードとの位置合わせを行うアライメント方法であって、該チャックテーブルに保持された被加工物の表面を撮像して、少なくとも1本のストリートを介在して離間した同一方向の第一のストリートと第二のストリートを認識するためのアライメントパターンを複数検出し、切削送り方向をX軸、割り出し送り方向をY軸とした場合、検出したアライメントパターンのX座標及びY座標座標値を各ストリートについて記憶する第1のステップと、検出されたアライメントパターンの座標値に基づいて、該第一のストリートと該第二のストリートとの角度差を求め、該角度差を該第一のストリートと該第二のストリートとの間におけるストリートの間隔数で等分割してストリート1本当たりの補正角度を求めて記憶する第2のステップと、該第一のストリート及び該第二のストリートをX軸方向に平行に位置付け、その際の該第一のストリート及び該第二のストリートのY座標値を求めて該第一のストリートと該第二のストリートとの離間間隔を算出し、該離間距離を該第一のストリートと該第二のストリートとの間におけるストリートの間隔数で等分割して割り出し送りのインデックス量を求めて記憶する第3のステップと、該補正角度と該インデックス量とに基づいて、該切削ブレードを相対的にY軸方向に割り出し送りすると共に、ストリートを切削ブレードに合致させる第4のステップとから少なくとも構成されるアライメント方法。

請求項2

第1のステップにおいては、第一のストリートを認識するためのアライメントパターンを少なくとも3個検出してそれらの座標値をそれぞれ記憶し、第二のストリートを認識するためのアライメントパターンを少なくとも3個検出してそれらの座標値をそれぞれ記憶し、第2のステップにおいては、該第一のストリートを認識するために検出したアライメントパターンの座標値に基づいて最小二乗法を用いて該第一のストリートを表す第一の一次関数を求め、該第二のストリートを認識するために検出したアライメントパターンの座標値に基づいて最小二乗法を用いて該第二のストリートを表す第二の一次関数を求め、それぞれの一次関数の傾きから該第一のストリートと該第二のストリートのX軸方向に対する角度差を算出し、第3のステップにおいては、該第一のストリートをX軸方向に合致させるために該第一のストリートを表す第一の一次関数を回転させて傾きを0とし、その際の一次関数のY切片をもって該第一のストリートのY座標値とし、該第二のストリートをX軸方向に合致させるために該第二のストリートを表す第二の一次関数を回転させて傾きを0とし、その際の一次関数のY切片をもって該第二のストリートのY座標値とする請求項1に記載のアライメント方法。

請求項3

第一のストリートと第二のストリートは、被加工物に形成されたストリートのうち、最も外側のストリートである請求項1または2に記載のアライメント方法。

請求項4

被加工物はCSP基板である請求項1、2または3に記載のアライメント方法。

請求項5

被加工物を保持して回転角度を調整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被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とが相対的に切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とが相対的に該切削方向に直交する割り出し送り方向に移動するよう割り出し送りする割り出し送り手段とから少なくとも構成される切削装置に搭載され、第一の方向のストリートと第二の方向のストリートとによって区画されて複数のチップ領域が形成され、該第一の方向のストリート及び該第二の方向のストリートとを認識するためのアライメントパターンが複数形成された被加工物を切削しようとする場合に、該第一の方向のストリートまたは該第二の方向のストリートと該切削ブレードとの位置合わせを行うアライメント装置であって、該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手段と、少なくとも1本のストリートを介在して離間した同一方向の第一のストリートと第二のストリートを認識するためのアライメントパターンを複数検出し、切削送り方向をX軸、割り出し送り方向をY軸とした場合、検出したアライメントパターンのX座標及びY座標の座標値を各ストリートについて取り込む座標値取り込み手段と、該座標値取り込み手段に記憶されたアライメントパターンの座標値に基づき、該第一のストリートを表す第一の一次関数f(x)と該第二のストリートを表す第二の一次関数g(x)とを求める一次関数算出手段と、該第一の一次関数f(x)と該第二の一次関数g(x)との角度差を算出し、該角度差を該第一のストリートと該第二のストリートとの間におけるストリートの間隔数で等分割してストリート1本当たりの補正角度を求めて記憶する補正角度設定手段と、該第一の一次関数f(x)と該第二の一次関数g(x)とをX軸方向に平行に位置付け、その際の該f(x)及び該g(x)のY座標値を求めて該f(x)と該g(x)との離間間隔を算出し、該離間距離を該第一のストリートと該第二のストリートとの間におけるストリートの間隔数で等分割して割り出し送りのインデックス量を求めて記憶するインデックス量設定手段と、該補正角度設定手段に記憶されている該補正角度と該インデックス量設定手段に記憶されている該インデックス量とに基づいて、該切削ブレードを相対的にY軸方向に割り出し送りすると共に、ストリートをX軸方向に合致させる位置合わせ制御手段と、該座標値取り込み手段、該一次関数算出手段、該補正角度設定手段、該インデックス量設定手段、該位置合わせ制御手段と連結され、被加工物に関するアライメント情報を記憶し、該アライメント情報を適宜提供するアライメント情報記憶手段とから少なくとも構成されるアライメント装置。

請求項6

座標値取り込み手段においては、第一のストリートを認識するためのアライメントパターンを少なくとも3個検出してそれらの座標値をそれぞれ記憶し、第二のストリートを認識するためのアライメントパターンを少なくとも3個検出してそれらの座標値をそれぞれ記憶し、一次関数算出手段においては、該第一のストリートを認識するために検出した3個のアライメントパターンの座標値に基づいて最小二乗法を用いて該第一のストリートを表す第一の一次関数f(x)を求め、該第二のストリートを認識するために検出した3個のアライメントパターンの座標値に基づいて最小二乗法を用いて該第二のストリートを表す第二の一次関数g(x)を求める請求項5に記載のアライメント装置。

技術分野

0001

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を精密に切削するために行うアライメントの方法及びこれに用いる装置に関する。

背景技術

0002

例えば図7に示す半導体ウェーハWの表面には、所定間隔を置いて格子状に配列された複数の直線状領域である第一の方向のストリートWS1及び第二の方向のストリートWS2が存在し、第一の方向のストリートWS1と第二の方向のストリートWS2とによって区画された矩形の多数のチップ領域Cには回路パターンが施されている。そして、第一の方向のストリートWS1及び第二の方向のストリートWS2を切削することにより、各チップ領域Cが個々の半導体チップとなる。このようにして形成される半導体チップは、所定のパッケージに収容され、そのパッケージは各種の電子機器実装される。

0003

また、電子機器の小型化、薄型化、軽量化を図るために近年多く利用されているCSP(Chip Size Package)チップは、ボール状の端子が裏面から突出した配線基板の表面に1または2以上の半導体チップを積層してボンディングし、更にボンディングされた半導体チップを樹脂によってモールドすることによって図8に示すような1枚のCSP基板100とし、これに格子状に形成された第一の方向のストリートS1及び第二の方向のストリートS2を切削することにより、半導体チップとほぼ同じサイズのパッケージとして形成されるものである。

0004

図7に示した半導体ウェーハW、図8に示したCSP基板100のいずれを切削する場合も、通常は、切削すべきストリートと切削ブレードとの位置合わせであるアライメントを行ってから当該ストリートを切削し、その後はストリート間隔ずつ切削ブレードを割り出し送りしながら切削を行っていく。即ち、アライメントは最初に切削するストリートについてのみ行うこととしている。従って、すべてのストリートが高精度に平行に形成されていることを前提として切削が行われる。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、実際にはストリートの角度にずれがある場合もあり、特にCSP基板の場合は樹脂のモールド時に配線基板に歪みが生じ、ストリートの平行精度が低下しやすい。このようにストリートが高精度に平行でない場合において、上記のようにすべてのストリートが平行に形成されていると想定して切削を行うと、ストリート以外の領域、例えば図7の例ではチップ領域Cを切削してしまい、半導体デバイスを損傷させてしまうという問題がある。

0006

かかる問題点は、例えば特開平9−52227号公報に開示された方法のように、すべてのストリートについてアライメントを行い、ストリート毎のアライメント情報を参照して各ストリートを切削するようにすれば回避することが可能であるが、このような方法ではかなりの時間を要するため、生産性を低下させ不経済である。

0007

従って、ストリートと切削ブレードとのアライメントにおいては、ストリート間の平行精度が低い場合、ストリートにゆがみがある場合においても、これに対応したアライメントを行い、高精度かつ効率的な切削を可能とすることに課題を有している。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、被加工物を保持して回転角度を調整可能なチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とが相対的に切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段と、チャックテーブルと切削手段とが相対的に切削方向に直交する割り出し送り方向に移動するよう割り出し送りする割り出し送り手段とから少なくとも構成される切削装置において、第一の方向のストリートと第二の方向のストリートとによって区画されて複数のチップ領域が形成され、第一の方向のストリート及び第二の方向のストリートとを認識するためのアライメントパターンが複数形成された被加工物を切削しようとする場合に、第一の方向のストリートまたは第二の方向のストリートと切削ブレードとの位置合わせを行うアライメント方法であって、チャックテーブルに保持された被加工物の表面を撮像して、少なくとも1本のストリートを介在して離間した同一方向の第一のストリートと第二のストリートを認識するためのアライメントパターンを複数検出し、切削送り方向をX軸、割り出し送り方向をY軸とした場合、検出したアライメントパターンのX座標及びY座標座標値を各ストリートについて記憶する第1のステップと、検出されたアライメントパターンの座標値に基づいて、第一のストリートと第二のストリートとの角度差を求め、角度差を第一のストリートと第二のストリートとの間におけるストリートの間隔数で等分割して方向のストリート1本当たりの補正角度を求めて記憶する第2のステップと、第一のストリート及び第二のストリートをX軸方向に平行に位置付け、その際の第一のストリート及び第二のストリートのY座標値を求めて第一のストリートと第二のストリートとの離間間隔を算出し、離間距離を第一のストリートと第二のストリートとの間におけるストリートの間隔数で等分割してインデックス量を求めて記憶する第3のステップと、補正角度とインデックス量とに基づいて、切削ブレードを相対的にY軸方向に割り出し送りすると共に、ストリートを切削ブレードに合致させる第4のステップとから少なくとも構成されるアライメント方法を提供する。

0009

そしてこのアライメント方法は、第1のステップにおいては、第一のストリートを認識するためのアライメントパターンを少なくとも3個検出してそれらの座標値をそれぞれ記憶し、第二のストリートを認識するためのアライメントパターンを少なくとも3個検出してそれらの座標値をそれぞれ記憶し、第2のステップにおいては、第一のストリートを認識するために検出したアライメントパターンの座標値に基づいて最小二乗法を用いて第一のストリートを表す第一の一次関数を求め、第二のストリートを認識するために検出したアライメントパターンの座標値に基づいて最小二乗法を用いて第二のストリートを表す第二の一次関数を求め、それぞれの一次関数の傾きから第一のストリートと第二のストリートのX軸方向に対する角度差を算出し、第3のステップにおいては、第一のストリートをX軸方向に合致させるために第一のストリートを表す第一の一次関数を回転させて傾きを0とし、その際の一次関数のY切片をもって第一のストリートのY座標値とし、第二のストリートをX軸方向に合致させるために第二のストリートを表す第二の一次関数を回転させて傾きを0とし、その際の一次関数のY切片をもって第二のストリートのY座標値とすること、第一のストリートと第二のストリートは、被加工物に形成されたストリートのうち、最も外側のストリートであること、被加工物はCSP基板であることを付加的な要件とする。

0010

また本発明は、被加工物を保持して回転角度を調整可能なチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とが相対的に切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段と、チャックテーブルと切削手段とが相対的に切削方向に直交する割り出し送り方向に移動するよう割り出し送りする割り出し送り手段とから少なくとも構成される切削装置に搭載され、第一の方向のストリートと第二の方向のストリートとによって区画されて複数のチップ領域が形成され、第一の方向のストリート及び第二の方向のストリートとを認識するためのアライメントパターンが複数形成された被加工物を切削しようとする場合に、第一の方向のストリートまたは第二の方向のストリートと切削ブレードとの位置合わせを行うアライメント装置であって、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手段と、少なくとも1本のストリートを介在して離間した同一方向の第一のストリートと第二のストリートを認識するためのアライメントパターンを複数検出し、切削送り方向をX軸、割り出し送り方向をY軸とした場合、検出したアライメントパターンのX座標及びY座標の座標値を各ストリートについて取り込む座標値取り込み手段と、座標値取り込み手段に記憶されたアライメントパターンの座標値に基づき、第一のストリートを表す第一の一次関数f(x)と第二のストリートを表す第二の一次関数g(x)とを求める一次関数算出手段と、第一の一次関数f(x)と第二の一次関数g(x)との角度差を算出し、角度差を第一のストリートと第二のストリートとの間におけるストリートの間隔数で等分割してストリート1本当たりの補正角度を求めて記憶する補正角度設定手段と、第一の一次関数f(x)と第二の一次関数g(x)とをX軸方向に平行に位置付け、その際のf(x)及びg(x)のY座標値を求めてf(x)とg(x)との離間間隔を算出し、離間距離を第一のストリートと第二のストリートとの間におけるストリートの間隔数で等分割してインデックス量を求めて記憶するインデックス量設定手段と、補正角度設定手段に記憶されている補正角度とインデックス量設定手段に記憶されているインデックス量とに基づいて、切削ブレードを相対的にY軸方向に割り出し送りすると共に、ストリートをX軸方向に合致させる位置合わせ制御手段と、座標値取り込み手段、一次関数算出手段、補正角度設定手段、インデックス量設定手段、位置合わせ制御手段と連結され、被加工物に関するアライメント情報を記憶し、アライメント情報を適宜提供するアライメント情報記憶手段とから少なくとも構成されるアライメント装置を提供する。

0011

そしてこのアライメント装置は、座標値取り込み手段においては、第一のストリートを認識するためのアライメントパターンを少なくとも3個検出してそれらの座標値をそれぞれ記憶し、第二のストリートを認識するためのアライメントパターンを少なくとも3個検出してそれらの座標値をそれぞれ記憶し、一次関数算出手段においては、第一のストリートを認識するために検出した3個のアライメントパターンの座標値に基づいて最小二乗法を用いて第一のストリートを表す第一の一次関数f(x)を求め、第二のストリートを認識するために検出した3個のアライメントパターンの座標値に基づいて最小二乗法を用いて第二のストリートを表す第二の一次関数g(x)を求めることを付加的な要件とする。

0012

このように構成されるアライメント方法、アライメント装置によれば、アライメントパターンのずれに対応してアライメントを行うことができ、しかもすべてのストリートを撮像することによってアライメントマーク座標を検出してアライメントを遂行するのではなく、少なくとも2本のストリートについてアライメントを行い、それ以外のストリートについては、撮像及び座標の検出をすることなくアライメントを遂行することとしたため、ストリートの平行精度が低い被加工物であっても、短時間で生産性を低下させることなく、適正にアライメントを行うことができる。

0013

また、1本のストリートにおいて3個以上のアライメントパターンを検出し、当該3個以上のアライメントパターンの座標値から最小二乗法を用いて切削すべきストリートを一次関数として近似し、補正角度及びインデックス量を求めることとしたので、ストリートがわずかにゆがんでいる場合でも、アライメントパターンが集中している領域を切削することができる。従って、半導体デバイスを損傷させることなく分割を行うことができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明の実施の形態の一例として、図1に示す切削装置10に搭載されるアライメント装置及びそれを用いた切削ブレードとストリートとのアライメント方法について説明する。

0015

図1の切削装置10においては、切削しようとする被加工物、例えばCSP基板100は、保持テープTを介してフレームFと一体となった状態でカセット11に収容され、搬出入手段12によって仮置き領域13に搬出されてから第一の搬送手段14aによってチャックテーブル15に搬送され、保持される。

0016

図2に示すように、チャックテーブル15はX軸移動テーブル16に対して回転可能に支持され、X軸移動テーブル16は切削送り手段17によって切削方向(図示の例ではX軸方向)に移動可能となっている。

0017

ここで、切削送り手段17は、切削方向であるX軸方向に配設されたX軸ガイドレール18と、X軸ガイドレール18に摺動可能に支持されたX軸移動基台19と、X軸移動基台19に形成されたナット部(図示せず)に螺合するX軸ボールネジ20と、X軸ボールネジ20を回転駆動するX軸パルスモータ21とから構成されており、チャックテーブル15を回転可能に支持するX軸移動テーブル16はX軸移動基台19に固定されている。

0018

図2に示すように、チャックテーブル15に保持されたCSP基板100に切削を施す切削手段22は、スピンドルハウジング23によって回転可能に支持されたスピンドル24に切削ブレード25が装着された構成となっており、スピンドルハウジング23の側部にはアライメント装置26が固定されている。アライメント装置26には、下方に向けて撮像手段27が配設されており、撮像手段27と切削ブレード25とはX軸方向に一直線上に配設されている。

0019

切削手段22は、切り込み送り手段28によって切り込み送り方向(図示の例ではZ軸方向)に移動可能に支持されている。切り込み送り手段28は、起立した壁部29の側面においてZ軸方向に配設されたZ軸ガイドレール30と、切削手段22を支持すると共にZ軸ガイドレール30に摺動可能に支持された昇降部31と、Z軸方向に配設されて昇降部31に形成されたナット部(図示せず)に螺合するZ軸ボールネジ(図示せず)と、Z軸ボールネジを回転駆動するZ軸パルスモータ32とから構成され、Z軸パルスモータ32による駆動の下で切削手段22のZ軸方向の位置が制御される。

0020

また、切り込み送り手段28は、割り出し送り手段33によって切削方向に直行する方向である割り出し方向(図示の例ではY軸方向)に移動可能に支持されている。割り出し送り手段33は、Y軸方向に配設されたY軸ガイドレール34と、Y軸ガイドレール34に摺動可能に支持され壁部29と一体形成されたY軸移動基台35と、Y軸移動基台35に形成されたナット部(図示せず)に螺合するY軸ボールネジ36と、Y軸ボールネジ36を回転駆動するY軸パルスモータ37とから構成される。

0021

チャックテーブル15に保持されたCSP基板100を切削しようとする場合は、まず最初に切削すべきストリートと切削ブレード25とのY軸方向の位置合わせを行う必要があるため、まず、切削送り手段17によってチャックテーブル15をX軸方向に移動させると共に、割り出し送り手段33によって撮像手段27をY軸方向に移動させることによって、CSP基板100を撮像手段27の直下に位置付け、CSP基板100の表面を撮像する。

0022

ここで、CSP基板100の表面には、図3に示すように、格子状にストリートが形成されており、ストリートは、第一の方向のストリートS1とこれに直交する第二の方向のストリートS2とからなり、第一の方向のストリートS1と第二の方向のストリートS2とによって区画される個々の領域がCSPチップとなるCSP領域101である。

0023

また、図3において拡大して示すように、第一の方向のストリートS1と第二の方向のストリートS2とが交差する領域の中心部には、アライメントパターン102が形成されており、図示の例のようにストリートS1、S2の中心にアライメントパターン102が形成されている場合は、アライメントパターン102の座標値をもってストリートの座標値とすることができる。

0024

なお、図4に示すCSP基板110のように、CSP領域111の内部にアライメントパターン112が形成されている場合もあり、この場合はアライメントパターン112と第一の方向のストリート113及び第二の方向のストリート114の中心線との距離Lを予め求めておき、アライメントパターン112の座標値から距離Lを引くことによってストリートの中心の座標を算出することになる。

0025

図2において示すように、アライメント装置26は、チャックテーブル15に保持された被加工物の表面を撮像する撮像手段27と、撮像によって取得した画像からアライメントパターンの座標値を取り込む座標値取り込み手段39と、座標値に基づきストリートについての一次関数を求める一次関数算出手段40と、一次関数に基づきストリートの補正角度を求めて記憶する補正角度設定手段41と、一次関数に基づきインデックス量を求めて記憶するインデックス量設定手段42と、チャックテーブル15の回転及び割り出し送り手段33を制御することにより、切削すべきストリートと切削ブレード25との位置合わせを行う位置合わせ制御手段43と、これら各手段に対してアライメント情報を適宜提供するアライメント情報提供手段44とから構成される。

0026

次に、図3に示したCSP基板100において、第一の方向のストリートS1をすべて切削してから、チャックテーブル15を90度回転させて第二の方向のストリートS2をすべて切削することにより個々のCSPに分割する場合における、ストリートと切削ブレード25とのアライメントの方法について説明する。

0027

なお、情報記憶手段44には、予め、第一の方向のストリートと第二の方向のストリートのそれぞれについて、アライメントを行うにあたって必要な以下に示すアライメント情報が記憶されている。
・ストリートの本数h
・ストリート間隔
・アライメントパターンの形状
・アライメントパターンとストリートの中心との距離L
・両端のストリートの大まかな座標値
・チャックテーブル15の回転中心Sの座標値(x0、y0)

0028

最初に、図5に示すように、第一の方向のストリートのうちの最も外側にある第一のストリートS11のX軸方向に対する角度を調べるために、第一のストリートS11に形成された4つのアライメントパターンA(x1、y1)、B(x2、y2)、C(x3、y3)、D(x4、y4)のX座標及びY座標を求める。なお、検出するアライメントパターンの数はここでは4つとしているが、4つには限られず、少なくとも3つあればよい。

0029

図2を参照して説明すると、撮像手段27を用いてCSP基板100の第一のストリートS11を撮像し、取得した画像は、必要に応じてモニター38に表示されると共に、画素情報に基づいてアライメントパターンA、B、C、DのX座標及びY座標が求められてその座標値が座標値取り込み手段39に備えたメモリに記憶される。

0030

また、第一のストリートS11から最も離れた外側の第二のストリートS12についても同様に、撮像手段27を用いて撮像し、取得した画像は、必要に応じてモニター38に表示されると共に、アライメントパターンE、F、G、HのX座標及びY座標が求められてその座標値が座標値取り込み手段39に備えたメモリに記憶される(第1のステップ)。なお、ここで検出するアライメントパターンは、必ずしも最も外側の2本のストリートに関するものである必要はなく、少なくとも1本以上のストリートを介在して離間したストリートであればよい。

0031

そして次に、一次関数算出手段40において、アライメントパターンA〜Hの座標値に基づき、第一のストリートS11と第二のストリートS12について、それぞれX軸方向を基準とする角度を求める。具体的には、図5に示す原点O(0,0)を座標原点とし、アライメントパターンA、B、C、Dのすべての点の最も近くを通る直線を第一の一次関数f(x)として求める。同様に、原点O(0,0)を座標原点とし、アライメントパターンE、F、G、Hのすべての点の最も近くを通る直線を第二の一次関数g(x)として求める。f(x)、g(x)を求めるための方法を以下に示す。

0032

一般に、X−Y座標上の直線は、
y=mx+b ・・・(1)
と表すことができる。ここで、mは直線の傾き、bは直線とY軸との交点のY座標(Y切片)を示している。

0033

また、X−Y座標上において、ほぼ一直線上に位置する複数の点がn個ある場合には、これらのすべての点の最も近くを通る直線についても、最小二乗法を用いることによって式(1)の傾きmとY切片bとを求めることができる。この場合のm及びbは、以下に示す式(2)、式(3)によって求めることができる。

0034

0035

この方法を用いて、図5に示したアライメントパターンA〜Dのすべての最も近くを通る直線f(x)、アライメントパターンE〜Hのすべての最も近くを通る直線g(x)をそれぞれ求める。ここで、
f(x)=Mx+B ・・・(4)
g(x)=M’x+C ・・・(5)
とすると、M、B、M’、Cは、式(2)及び式(3)より、それぞれ以下に示す式(6)〜(9)によって求めることができる。

0036

0037

こうして求めた2つの一次関数に基づき、まず、両関数の傾きからX軸方向に対する角度を求める。図6にf(x)及びg(x)の一例を示す。ここでは理解を容易とするために両直線の傾斜角度誇張して示す。

0038

図6を参照して説明すると、点S(x0、y0)は、アライメント情報記憶手段44に記憶されているチャックテーブル15の回転中心の座標値である。まず、点Sを中心としてf(x)を時計回りに回転させ、X軸と平行になったとき、この直線をf’(x)とする。このときの回転角度をθとすると、θは、ストリート11とX軸方向とがなす角度であり、
θ=tan-1M
として求めることができる。

0039

次に、点Sと直線f(x)との距離をR1とすると、チャックテーブル15を回転させてもR1の長さ(正の値)は常に一定であるから、f(x)がX軸と平行になったとき、即ちM=0のときの一次関数f’(x)は、
f’(x)=R1+y0 ・・・(10)
となる。従って、f’(x)のY切片B’は、
B’=R1+y0 ・・・(11)
である。

0040

ここでB’を求めるために、式(4)に次の値を代入する。
M=sinθ/cosθ ・・・(12)
x=x0−R1sinθ ・・・(13)
f(x)=y0+R1cosθ ・・・(14)
すると、
R1=x0sinθ+Bcosθ−y0cosθ ・・・(15)
となり、更に式(15)を式(11)に代入すると、
B’=x0sinθ+Bcosθ+y0(1−cosθ) ・・・(16)
となり、Y切片B’が求められる。

0041

g(x)についても同様に、点Sを中心としてX軸と平行になるまで時計回りに回転させ、そのときの直線をg’(x)とする。このときの回転角度をβとすると、βは、第二のストリートS12とX軸方向とがなす角度であり、
β=tan-1M’
として求めることができる。

0042

点Sと直線g(x)との距離をR2とすると、チャックテーブル15を回転させてもR2の長さ(負の値)は常に一定であるから、g(x)がX軸と平行になったとき、即ちM’=0のときの一次関数g’(x)は、
g’(x)=R2+y0 ・・・(17)
となる。従って、g’(x)のY切片C’は、
C’=R2+y0 ・・・(18)
である。

0043

ここでC’を求めるために式(5)に次の値を代入する。
M’=sinβ/cosβ ・・・(19)
x=x0−R2sinβ ・・・(20)
g(x)=y0+R2cosβ ・・・(21)
すると、
R2=x0sinβ+Bcosβ−y0cosβ ・・・(22)
となり、式(22)を式(18)に代入すると、
C’=x0sinβ+Bcosβ+y0(1−cosβ) ・・・(23)
となり、Y切片C’が求められる。

0044

このようにしてB’及びC’が求まると、f(x)とg(x)とがX軸に平行に位置付けられた際の離間距離、即ち第一のストリートS11と第二のストリートS12とがX軸に平行に位置付けられた際の離間距離は、(B’−C’)となる。

0045

以上のようにして、第一のストリートS11、第二のストリートS12がX−Y座標上の一次関数として求まり、第一のストリートS11、12とX軸方向とがなす角θ、β、座標原点からのY軸方向の距離B’、C’が求まると、これらの値に基づいてアライメントを行う。

0046

まず、上記のようにして求めたθとβの値から、補正角度設定手段41において、第一のストリートS11と第二のストリートS12との角度差である(θ−β)を求める。ここで、第一のストリートS11から第二のストリートS12までの第一の方向の総ストリート数hをアライメント情報記憶手段44から読み出し、求めた角度差(θ−β)を、第一のストリートS11と第二のストリートS12との間にあるストリートの間隔数(h−1)で割ることによって、(θ−β)/(h−1)を求めてその値を補正角度設定手段41に備えたメモリに記憶する。ここで記憶した値は、1本のストリートを切削する際の角度の補正量(補正角度)となる(第2のステップ)。

0047

また、インデックス量設定手段においては、第一のストリートS11と第二のストリートS12との離間距離(B’−C’)をストリートの間隔数(h−1)で割って(B’−C’)/(h−1)を求め、求めた値をインデックス量設定手段42に備えたメモリに記憶する。ここで記憶した値は、1回の割り出し送りの際の割り出し送り量(インデックス量)となる(第3のステップ)。

0048

最初に切削するストリートが図5に示した第二のストリートS12である場合、図2に示した割り出し送り手段33によって切削手段22をY軸方向に移動させることによって、切削ブレード25のY座標とY座標値C’とを一致させる(第4のステップ)。

0049

次に、チャックテーブル15を角度βだけ回転させてg(x)をg’(x)と一致させる。即ち、第二のストリートS12をX軸方向と平行にする。そして、その状態でチャックテーブル15が−X方向に移動すると共に切削手段22が下降して高速回転する切削ブレード25が−X方向に移動するCSP基板100の第二のストリートS12に切り込み、当該ストリートが切削される。なお、割り出し送り手段33による切削手段22のY軸方向の移動及びチャックテーブル15の回転は、CPU等を備えた位置合わせ制御手段43による制御の下で行われる。

0050

こうして第二のストリートS12が切削されたら、次のような方法で順次ストリートを切削していく。
第2のステップにおいて求めた補正角度(θ−β)/(h−1)だけチャックテーブル15を回転させることによって、次に切削する隣のストリートをX軸に平行にする(第4のステップ)。
切削手段22を、第三のステップにおいて求めたインデックス量(B’−C’)/(h−1)だけ+Y方向に割り出し送りする(第4のステップ)。
その状態でチャックテーブル15を+X方向に移動させると共に切削手段22を下降させることにより、高速回転する切削ブレード25がX軸方向に移動するCSP基板100のストリートに切り込み、当該ストリートが切削される。

0051

上記〜のステップを、第一の方向のストリートが切削されるまで繰り返すことによって、第一の方向のストリートがすべて切削される。また、第二の方向のストリートについても上記と同様の方法によってアライメント及び切削を行うと、すべてのストリートが縦横に切削され、個々のCSPチップに分割される。

0052

なお、図4に示したように、アライメントパターンがストリートの中央部に形成されていない場合は、式(16)で求めたB’、式(23)で求めたC’に対して、アライメントパターンとストリートの中央部との距離(図4の例においてはL)の分だけ加算または減算を施すことによって、切削ブレード25の位置をストリートに合致させる必要がある。

0053

以上のようにしてアライメントを行うことにより、ストリートに誤差がある場合は、その誤差に対応して切削することができるため、CSP領域を切削してしまうことがなくなる。特に、最小二乗法を用いてアライメントパターンの座標値に基づき一次関数を求めることで、すべてのアライメントパターンに最も近い直線を求めることができる。更に、ストリートが多少ゆがんでいたとしても、最小二乗法を用いることで、アライメントパターンが最も集中している領域を通過する一次関数となるため、アライメントの精度が向上し、切削の精度が向上する。

0054

以上のようにして切削された分割済みのCSP基板100は、図1に示す第二の搬送手段14bによって洗浄領域14cに搬送され、ここで洗浄及び乾燥が行われてから再びカセット11に収容される。

発明の効果

0055

以上説明したように、本発明に係るアライメント方法によれば、ストリートが平行でないことに起因してアライメントパターンがずれていてもずれを補正してアライメントを行うことができ、しかもすべてのストリートを撮像することによってアライメントマークの座標を検出してアライメントを遂行するのではなく、少なくとも2本のストリートについてアライメントを行い、それ以外のストリートについては、撮像及び座標の検出をすることなくアライメントを遂行することとしたため、ストリートの平行精度が低い被加工物であっても、短時間で生産性を低下させることなく、適正にアライメントを行うことができる。

0056

また、1本のストリートにおいて3個以上のアライメントパターンを検出し、当該3個以上のアライメントパターンの座標値から最小二乗法を用いて切削すべきストリートを一次関数として求め、補正角度及びインデックス量を求めることとしたので、ストリートがわずかにゆがんでいる場合においてもアライメントパターンが集中している領域に沿って切削することができる。従って、半導体デバイスを損傷させることなく分割を行うことができる。

図面の簡単な説明

0057

図1本発明に係るアライメント方法が適用される切削装置の一例を示す斜視図である。
図2同アライメント方法が適用される切削装置の内部構造を示す説明図である。
図3同アライメント方法の対象となるCSP基板の第一の例を示す平面図である。
図4同CSP基板の第二の例を示す拡大平面図である。
図5同CSP基板において検出の対象となるアライメントパターン及びストリートを示す斜視図である。
図6アライメントするストリートを一次関数として示した説明図である。
図7半導体ウェーハを示す平面図である。
図8CSP基板を示す平面図である。

--

0058

10…切削装置11…カセット12…搬出入手段
13…仮置き領域 14a…第一の搬送手段
14b…第二の搬送手段 14c…洗浄領域
15…チャックテーブル16…X軸移動テーブル
17…切削送り手段 18…X軸ガイドレール
19…X軸移動基台20…X軸ボールネジ
21…X軸パルスモータ22…切削手段
23…スピンドルハウジング24…スピンドル
25…切削ブレード26…アライメント装置
27…撮像手段 28…切り込み送り手段 29…壁部
30…Z軸ガイドレール 31…昇降部
32…Z軸パルスモータ 33…割り出し送り手段
34…Y軸ガイドレール 35…Y軸移動基台
36…Y軸ボールネジ 37…Y軸パルスモータ
38…モニター39…座標値取り込み手段
40…一次関数算出手段 41…補正角度設定手段
42…インデックス量設定手段
43…位置合わせ制御手段
44…アライメント情報記憶手段
100…CSP基板101…CSP領域
102…アライメントパターン110…CSP基板
111…CSP領域 112…アライメントパターン
113…第一の方向のストリート114…第二の方向のストリート

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