JP2009021317A - Alignment method of machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエーハ等ウエーハをレーザー加工したり切削加工する加工装置のアライメント方法に関する。 The present invention relates to an alignment method for a processing apparatus for laser processing or cutting a wafer such as a semiconductor wafer.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体基板の表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a semiconductor substrate having a substantially disk shape, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in these partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region where the device is formed to manufacture individual devices. In addition, optical device wafers in which light-receiving elements such as photodiodes and light-emitting elements such as laser diodes are stacked on the surface of the sapphire substrate are also divided into optical devices such as individual photodiodes and laser diodes by cutting along the streets. And widely used in electrical equipment.
上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、ウエーハ等の被加工物を保持する保持面を備えた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ための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を相対的に加工送り方向に移動せしめる加工送り送り手段と、切削手段をチャックテーブルの保持面に対して垂直方向に移動せしめる切り込み送り手段を具備している。このような切削装置においては、切削ブレードを20000〜40000rpmの回転速度で回転しつつ、切削ブレードを所定量切り込み送りした後、切削ブレードとチャックテーブルに保持された被加工物を相対的に切削送りする。 The above-described cutting along the wafer street is usually performed by a cutting device called a dicer. The cutting apparatus includes a chuck table having a holding surface for holding a workpiece such as a wafer, a cutting means having a cutting blade for cutting the workpiece held on the chuck table, a chuck table, A machining feed means for moving the cutting means in the machining feed direction and a cutting feed means for moving the cutting means in a direction perpendicular to the holding surface of the chuck table are provided. In such a cutting apparatus, the cutting blade is cut and fed by a predetermined amount while the cutting blade is rotated at a rotational speed of 20000 to 40000 rpm, and then the workpiece held on the cutting blade and the chuck table is relatively cut and fed. To do.
また、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。このようにレーザー加工溝を形成するレーザー加工装置は、ウエーハ等の被加工物を保持する保持面を備えた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にレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、チャックテーブルとレーザー光線照射手段とを相対的に加工送り方向に移動せしめる加工送り送り手段を具備している。 In addition, as a method of dividing a wafer such as a semiconductor wafer or an optical device wafer along a street, a laser processing groove is formed by irradiating a pulse laser beam along the street formed on the wafer, and along the laser processing groove. A method of breaking is proposed. A laser processing apparatus for forming a laser processing groove in this way includes a chuck table having a holding surface for holding a workpiece such as a wafer, and a condenser for irradiating the workpiece held on the chuck table with a laser beam. And a machining feed means for moving the chuck table and the laser beam irradiation means relative to each other in the machining feed direction.
上述した切削装置やレーザー加工装置等の加工装置によってチャックテーブルに保持されたウエーハをストリートに沿って加工するためには、チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されているストリートは加工送り送り方向と平行になるように位置付けるアライメント作業が実施される。このアライメント作業は、撮像手段によってウエーハを撮像し、各デバイスに形成されストリートと設計上所定の位置関係を有するキーパターンとのパターマッチングによって加工送り方向の2つのキーパターンを検出し、ストリートが加工送り方向と平行になっているが否かを確認し、ストリートが加工送り方向と平行になるようにチャックテーブルを回動調整する。(例えば、特許文献1参照。)
而して、ウエーハの中心を常にチャックテーブルの中心に位置付けることが不可能であるため、撮像手段が全てのウエーハに対して常に同じ位置のストリートに関する画像を検出するわけではない。即ち、ウエーハは環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着された状態でチャックテーブルに保持されるが、ウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着する際に、ウエーハを環状のフレームの中心に位置付けることは困難であるため許容の誤差範囲で貼着される。しかるに、上述したアライメント作業は、ウエーハの中心部を通るストリートに対して実施するが、ウエーハに形成されるデバイスの一辺が1mm以下と小さい場合には、上記のようにウエーハの中心がチャックテーブルの中心とズレてしまうと、検出すべきストリートと検出されたストリートが異なる。なお、ウエーハの中心とチャックテーブルの中心とのズレは、ウエーハを搬送手段によってチャックテーブル上に搬送する際にも発生する。 Thus, since it is impossible to always position the center of the wafer at the center of the chuck table, the imaging means does not always detect an image regarding the street at the same position for all the wafers. That is, the wafer is held on the chuck table in a state of being attached to the surface of the dicing tape attached to the annular frame, but when the wafer is attached to the surface of the dicing tape attached to the annular frame, Since it is difficult to position the wafer at the center of the annular frame, the wafer is attached within an allowable error range. However, the alignment operation described above is performed on the street passing through the center of the wafer. However, when one side of the device formed on the wafer is as small as 1 mm or less, the center of the wafer is the chuck table as described above. If it deviates from the center, the street to be detected differs from the detected street. The deviation between the center of the wafer and the center of the chuck table also occurs when the wafer is transported onto the chuck table by the transport means.
一方、加工を開始するストリート(最外側のストリート)は検出すべきストリートから所定距離の位置と定められているが、上記のように検出されたストリートが検出すべきストリートと異なると、検出されたストリートと加工を開始するストリートとの関係が不明となる。このため、上記誤差範囲の誤差を考慮して、最外側のストリートより外側に切削ブレードまたは集光器を位置付けて加工を開始している。従って、数ストリート分を無駄な加工をすることになり、生産性が低下するという問題がある。また、レーザー加工装置によりストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する場合、ダイシングテープにおけるウエーハが貼着されていない領域にレーザー光線が照射されるため、ダイシングテープを損傷させたりチャックテーブルを損傷させるという問題がある。 On the other hand, the street to start processing (outermost street) is determined to be a position at a predetermined distance from the street to be detected. If the street detected as described above is different from the street to be detected, it was detected. The relationship between the street and the street where processing starts is unclear. For this reason, in consideration of the error in the above error range, the cutting blade or the condenser is positioned outside the outermost street and processing is started. Therefore, there is a problem in that productivity is reduced due to wasteful processing for several streets. Also, when laser processing grooves are formed along the streets with a laser processing device, the laser beam is irradiated to the area of the dicing tape where the wafer is not attached, which may damage the dicing tape or the chuck table. There is.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されているストリートの加工開始位置を確認することができる加工装置のアライメント方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned fact, and the main technical problem thereof is an alignment method for a processing apparatus capable of confirming a processing start position of a street formed on a wafer held by a chuck table. Is to provide.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを回動する回動手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハに加工を施す加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段を加工送り方向(X軸方向)に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該加工手段を加工送り方向(X軸方向)と直交する割り出し送り方向(Y軸方向)に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルのX軸方向位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのY軸方向位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像する撮像手段と、表面に格子状に形成されたストリートを備えたウエーハの仕様を記憶するメモリを備えた制御手段と、を具備する加工装置のアライメント方法であって、
ウエーハの中心位置を基準として設定されたストリートおよびアライメントマークの設計上の座標を該制御手段の該メモリに記憶せしめるウエーハ仕様記憶工程と、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたアライメントマークを該撮像手段によって撮像し、撮像した画像信号に基いて該制御手段が該回動手段を作動し該チャックテーブルを回動してウエーハに形成されたストリートを加工送り方向(X軸方向)と平行に位置付けるウエーハ位置付け工程と、
該ウエーハ位置付け工程を実施した後に、該制御手段が該加工送り手段および該割り出し送り手段を作動して該チャックテーブルに保持されたウエーハの外周縁を該撮像手段によって撮像する位置に移動し、該X軸方向位置検出手段および該Y軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて、ウエーハの外周縁を該撮像手段によって撮像された3点の座標値を求め、該3点の座標値からウエーハの中心の座標値を求める中心座標検出工程と、
該制御手段が該中心座標検出工程によって求められた該チャックテーブルに保持されたウエーハの中心の座標値と該メモリに記憶されているウエーハの中心位置を基準として設定された設計上の座標に基いて該チャックテーブルに保持されたウエーハの加工開始位置の座標値を求める加工開始位置検出工程と、を含む、
ことを特徴とする加工装置のアライメント方法が提供される。
In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, a chuck table for holding a wafer, a rotating means for rotating the chuck table, and a processing means for processing the wafer held by the chuck table; , A machining feed means for moving the chuck table and the machining means relative to the machining feed direction (X-axis direction), and an index feed direction orthogonal to the machining feed direction (X-axis direction). Index feed means that moves relative to (Y-axis direction), X-axis direction position detection means that detects the X-axis direction position of the chuck table, and Y-axis direction position that detects the Y-axis position of the chuck table Stores specifications of a wafer having detection means, imaging means for imaging a wafer held on the chuck table, and streets formed in a lattice pattern on the surface. A processing unit alignment method comprising:
A wafer specification storing step of storing design coordinates of streets and alignment marks set with reference to the center position of the wafer in the memory of the control means;
An image of an alignment mark formed on the wafer held on the chuck table is picked up by the image pickup means, and the control means operates the turning means based on the picked-up image signal to turn the chuck table to the wafer. A wafer positioning step for positioning the formed street in parallel with the machining feed direction (X-axis direction);
After performing the wafer positioning step, the control means operates the processing feed means and the index feed means to move to a position where the outer peripheral edge of the wafer held by the chuck table is imaged by the imaging means, Based on detection signals from the X-axis direction position detection means and the Y-axis direction position detection means, three coordinate values obtained by imaging the outer peripheral edge of the wafer by the imaging means are obtained, and the wafer value is determined from the three point coordinate values. A center coordinate detection step for obtaining a coordinate value of the center of
The control means is based on design coordinates set on the basis of the coordinate value of the center of the wafer held in the chuck table obtained by the center coordinate detection step and the center position of the wafer stored in the memory. And a processing start position detecting step for obtaining a coordinate value of the processing start position of the wafer held on the chuck table.
An alignment method for a processing apparatus is provided.
また、本発明によれば、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを回動する回動手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハに加工を施す加工手段と、該チャックテーブルと該加工手段を加工送り方向(X軸方向)に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該加工手段を加工送り方向(X軸方向)と直交する割り出し送り方向(Y軸方向)に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルのX軸方向位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのY軸方向位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像する撮像手段と、表面に格子状に形成されたストリートを備えたウエーハの仕様を記憶するメモリを備えた制御手段と、を具備する加工装置のアライメント方法であって、
ウエーハの結晶方位を表すオリエンテーションフラットを基準として設定されたストリートおよびアライメントマークの設計上の座標を該制御手段の該メモリに記憶せしめるウエーハ仕様記憶工程と、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたアライメントマークを該撮像手段によって撮像し、撮像した画像信号に基いて該回動手段を作動し該チャックテーブルを回動してウエーハに形成されたストリートを加工送り方向(X軸方向)と平行に位置付けるウエーハ位置付け工程と、
該ウエーハ位置付け工程を実施した後に、該制御手段が該加工送り手段および該割り出し送り手段を作動して該チャックテーブルに保持されたウエーハのオリエンテーションフラットを該撮像手段によって撮像する位置に移動し、該X軸方向位置検出手段および該Y軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて、該チャックテーブルに保持されたウエーハのオリエンテーションフラットの座標値を求めるオリエンテーションフラット座標検出工程と、
該制御手段が該オリエンテーションフラット座標検出工程によって求められた該チャックテーブルに保持されたウエーハの座標値と該メモリに記憶されているオリエンテーションフラットを基準として設定された設計上の座標に基いて該チャックテーブルに保持されたウエーハの加工開始位置の座標値を求める加工開始位置検出工程と、を含む、
ことを特徴とする加工装置のアライメント方法が提供される。
According to the present invention, the chuck table for holding the wafer, the rotating means for rotating the chuck table, the processing means for processing the wafer held by the chuck table, the chuck table and the processing Machining feed means for relatively moving the means in the machining feed direction (X-axis direction), and the chuck table and the machining means relative to the index feed direction (Y-axis direction) orthogonal to the machining feed direction (X-axis direction) Indexing feeding means for moving the X-axis, X-axis direction position detecting means for detecting the X-axis direction position of the chuck table, Y-axis direction position detecting means for detecting the Y-axis direction position of the chuck table, and the chuck table Image pickup means for picking up an image of the wafer held on the surface; An alignment method for a processing apparatus comprising:
A wafer specification storing step of storing in the memory of the control means the design coordinates of the street and the alignment mark set on the basis of the orientation flat representing the crystal orientation of the wafer;
Streets formed on the wafer by imaging the alignment mark formed on the wafer held on the chuck table by the imaging unit and operating the rotating unit based on the captured image signal to rotate the chuck table. A wafer positioning step for positioning the wafer parallel to the machining feed direction (X-axis direction),
After performing the wafer positioning step, the control means operates the processing feeding means and the indexing feeding means to move to a position where the orientation flat of the wafer held on the chuck table is imaged by the imaging means, An orientation flat coordinate detection step for obtaining a coordinate value of the orientation flat of the wafer held on the chuck table based on detection signals from the X axis direction position detection means and the Y axis direction position detection means;
The chuck is based on design coordinates set on the basis of the coordinate value of the wafer held in the chuck table obtained by the orientation flat coordinate detection step and the orientation flat stored in the memory. A processing start position detecting step for obtaining a coordinate value of the processing start position of the wafer held in the table,
An alignment method for a processing apparatus is provided.
本発明によるレーザー加工装置のアライメント方法においては、上記のようにチャックテーブルに保持されたウエーハの加工開始位置の座標値を求めることができるので、ウエーハの中心がチャックテーブルの中心とズレた位置に位置付けられていても、加工手段による加工位置にチャックテーブルに保持されたウエーハの加工開始位置を確実に位置付けることができる。従って、ウエーハの中心とチャックテーブルの中心とのズレを考慮して無駄な空加工をする必要がないため、生産性を向上することができる。 In the alignment method of the laser processing apparatus according to the present invention, since the coordinate value of the processing start position of the wafer held on the chuck table can be obtained as described above, the center of the wafer is shifted from the center of the chuck table. Even if positioned, the processing start position of the wafer held on the chuck table can be reliably positioned at the processing position by the processing means. Therefore, it is not necessary to perform wasteful blanking in consideration of the deviation between the center of the wafer and the center of the chuck table, and thus productivity can be improved.
以下、本発明による加工装置のアライメント方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a processing apparatus alignment method according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、静止基台2に上記矢印Xで示す方向(X軸方向)と直角な矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構4と、該レーザー光線ユニット支持機構4に矢印Zで示す方向(Z軸方向)に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット5とを具備している。
FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus constructed according to the present invention. A laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a stationary base 2 and a
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上に矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に沿って平行に配設された一対の案内レール31、31と、該案内レール31、31上に矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動可能に配設された第一の滑動ブロック32と、該第1の滑動ブロック32上に矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動可能に配設された第2の滑動ブロック33と、該第2の滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持されたカバーテーブル35と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル36を具備している。このチャックテーブル36は多孔性材料から形成された吸着チャック361を具備しており、吸着チャック361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。このように構成されたチャックテーブル36は、円筒部材34内に配設されたパルスモータ363によって回転せしめられる。なお、チャックテーブル36には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ362が配設されている。
The
上記第1の滑動ブロック32は、その下面に上記一対の案内レール31、31と嵌合する一対の被案内溝321、321が設けられているとともに、その上面に矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に沿って平行に形成された一対の案内レール322、322が設けられている。このように構成された第1の滑動ブロック32は、被案内溝321、321が一対の案内レール31、31に嵌合することにより、一対の案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第1の滑動ブロック32を一対の案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動させるための加工送り手段37を具備している。加工送り手段37は、上記一対の案内レール31と31の間に平行に配設された雄ネジロッド371と、該雄ネジロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド371は、その一端が上記静止基台2に固定された軸受ブロック373に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ372の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド371は、第1の滑動ブロック32の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ372によって雄ネジロッド371を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック32は案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動せしめられる。
The first sliding
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル36の加工送り量即ちX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段374を備えている。X軸方向位置検出手段374は、案内レール31に沿って配設されたリニアスケール374aと、第1の滑動ブロック32に配設され第1の滑動ブロック32とともにリニアスケール374aに沿って移動する読み取りヘッド374bとからなっている。このX軸方向位置検出手段374の読み取りヘッド374bは、図示に実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量即ちX軸方向位置を検出する。なお、上記加工送り手段37の駆動源としてパルスモータ372を用いた場合には、パルスモータ372に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量即ちX軸方向位置を検出することもできる。また、上記加工送り手段37の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量即ちX軸方向位置を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes X-axis direction position detecting means 374 for detecting the processing feed amount of the chuck table 36, that is, the X-axis direction position. The X-axis direction position detecting means 374 is a
上記第2の滑動ブロック33は、その下面に上記第1の滑動ブロック32の上面に設けられた一対の案内レール322、322と嵌合する一対の被案内溝331、331が設けられており、この被案内溝331、331を一対の案内レール322、322に嵌合することにより、矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第2の滑動ブロック33を第1の滑動ブロック32に設けられた一対の案内レール322、322に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動させるための第1の割り出し送り手段38を具備している。第1の割り出し送り手段38は、上記一対の案内レール322と322の間に平行に配設された雄ネジロッド381と、該雄ネジロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド381は、その一端が上記第1の滑動ブロック32の上面に固定された軸受ブロック383に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ382の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド381は、第2の滑動ブロック33の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ382によって雄ネジロッド381を正転および逆転駆動することにより、第2の滑動ブロック33は案内レール322、322に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動せしめられる。
The second sliding
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第2の滑動ブロック33の割り出し加工送り量即ちY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段384を備えている。Y軸方向位置検出手段384は、案内レール322に沿って配設されたリニアスケール384aと、第2の滑動ブロック33に配設され第2の滑動ブロック33とともにリニアスケール384aに沿って移動する読み取りヘッド384bとからなっている。このY軸方向位置検出手段384の読み取りヘッド384bは、図示に実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出する。なお、上記割り出し送り手段38の駆動源としてパルスモータ382を用いた場合には、パルスモータ382に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出することもできる。また、上記第1の割り出し送り手段38の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes Y-axis direction position detecting means 384 for detecting the indexing processing feed amount of the second sliding
上記レーザー光線照射ユニット支持機構4は、静止基台2上に矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に沿って平行に配設された一対の案内レール41、41と、該案内レール41、41上に矢印Yで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台42を具備している。この可動支持基台42は、案内レール41、41上に移動可能に配設された移動支持部421と、該移動支持部421に取り付けられた装着部422とからなっている。装着部422は、一側面に矢印Zで示す方向(Z軸方向)に延びる一対の案内レール423、423が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構4は、可動支持基台42を一対の案内レール41、41に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動させるための第2の割り出し送り手段43を具備している。第2の割り出し送り手段43は、上記一対の案内レール41、41の間に平行に配設された雄ネジロッド431と、該雄ねじロッド431を回転駆動するためのパルスモータ432等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド431は、その一端が上記静止基台2に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ432の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド431は、可動支持基台42を構成する移動支持部421の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ432によって雄ネジロッド431を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台42は案内レール41、41に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動せしめられる。
The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51と、該ユニットホルダ51に取り付けられたレーザー光線照射手段52を具備している。ユニットホルダ51は、上記装着部422に設けられた一対の案内レール423、423に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝511、511が設けられており、この被案内溝511、511を上記案内レール423、423に嵌合することにより、矢印Zで示す方向(Z軸方向)に移動可能に支持される。
The laser
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51と、該ユニットホルダ51に取り付けられたレーザー光線照射手段52を具備している。ユニットホルダ51は、上記装着部422に設けられた一対の案内レール423、423に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝511、511が設けられており、この被案内溝511、511を上記案内レール423、423に嵌合することにより、矢印Zで示す方向に移動可能に支持される。
The laser
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51を一対の案内レール423、423に沿って矢印Zで示す方向(Z軸方向)に移動させるための移動手段53を具備している。移動手段53は、一対の案内レール423、423の間に配設された雄ネジロッド(図示せず)と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ532等の駆動源を含んでおり、パルスモータ532によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ51およびレーザビーム照射手段52を案内レール423、423に沿って矢印Zで示す方向(Z軸方向)に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ532を正転駆動することによりレーザー光線照射装置52を上方に移動し、パルスモータ532を逆転駆動することによりレーザー光線照射装置52を下方に移動するようになっている。
The laser
図示のレーザー光線照射手段52は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング521の先端に装着された集光器522からパルスレーザー光線を照射する。また、レーザー光線照射手段52を構成するケーシング521の前端部には、上記レーザー光線照射手段52によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段6が配設されている。この撮像手段6は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子(CCD)等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段10に送る。
The illustrated laser beam irradiation means 52 irradiates a pulsed laser beam from a
図示の実施形態におけるレーザー加工装置1は、制御手段10を具備している。制御手段10はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)101と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)102と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)103と、カウンター104と、入力インターフェース105、出力インターフェース106と、入力手段107を備えている。制御手段10の入力インターフェース105には、上記X軸方向位置検出手段374、Y軸方向位置検出手段384および撮像手段6等からの検出信号が入力される。そして、制御手段10の出力インターフェース106からは、上記パルスモータ363、パルスモータ372、パルスモータ382、パルスモータ432、パルスモータ532、パルスレーザー光線照射手段52、表示手段100等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ(RAM)203は、後述するウエーハの設計値のデータを記憶する第1の記憶領域203aや他の記憶領域を備えている。
The
図示のレーザー加工装置1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。
図2には、ウエーハとしての半導体ウエーハ20の斜視図が示されている。図2に示す半導体ウエー20は、厚さが例えば100μmのシリコンによって形成され外周に結晶方位を示すマークとしてのノッチ210を備えた基板21の表面21aに格子状に配列された複数のストリート22によって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイス23がそれぞれ形成されている。この各デバイス23は、全て同一の構成をしている。デバイス23の表面には回路の構成によって特徴を有する領域が存在し、その領域がアライメントマークとして機能し、図示の実施形態においてはアライメントマーク24として存在している。形成されている。このように形成された半導体ウエーハ20は、図3に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなるダイシングテープTの表面に裏面21b側を貼着する。従って、半導体ウエーハ20は、表面21aが上側となる。このように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着する半導体ウエーハ20は、その中心が環状のフレームFの中心に位置付けられるように設定されているが、許容の誤差範囲で貼着される。
The illustrated
FIG. 2 is a perspective view of a
次に、上記レーザー加工装置を用いて半導体ウエーハ20をストリート22に沿ってレーザー加工を施すに際し、チャックテーブル36に載置された半導体ウエーハ20の加工開始位置を検出するためのアライメント方法について説明する。
Next, an alignment method for detecting the processing start position of the
上述したように半導体ウエーハ20の仕様、即ち基板21の外周に形成されたノッチ210と基板21の表面21aに形成された複数のストリート22、ストリートの間隔、複数のデバイス23にそれぞれ見られる特徴的な領域であるアライメントマーク24、基板21の中心位置P1の座標および加工開始位置S1は、該中心位置P1を基準とした設計値が上記制御手段10の入力手段107から入力され、ランダムアクセスメモリ(RAM)103の第1の記憶領域203aに格納される(ウエーハ仕様記憶工程)。
As described above, the specifications of the
図3に示すように、環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持された半導体ウエーハ20は、図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上にダイシングテープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ20は、ダイシングテープTを介してチャックテーブル36上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、クランプ362によって固定される。
As shown in FIG. 3, the
上述したように半導体ウエーハ20を吸引保持したチャックテーブル36は、加工送り手段37によって撮像手段6の直下に位置付けられる。この場合、チャックテーブル36はその中心が撮像手段6を通過するように位置付けられる。そして、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20を所定の位置に位置付けるウエーハ位置付け工程を実行する。このウエーハ位置付け工程においては、図4に誇張して示すように撮像手段6によってX軸方向の2個のアライメントマーク24を撮像し、この撮像手段6が撮像した画像信号に基いて制御手段10は2個のアライメントマーク24を結ぶ直線Lが加工送り方向(X軸)と平行か否かを判定し、上記直線LがX軸と平行でない場合には、制御手段10はパルスモータ363を作動しチャックテーブル36を回動して直線Lが加工送り方向(X軸)と平行になるように調整する。なお、撮像手段6によって撮像された画像は、表示手段100に表示される。
As described above, the chuck table 36 that sucks and holds the
なお、チャックテーブル36に吸引保持された半導体ウエーハ20は環状のフレームFの中心に位置付けられ、そして図示しないウエーハ搬送装置によって半導体ウエーハ20がチャックテーブル36上に正確に搬送されていれば、図5に示すように半導体ウエーハ20の中心P1がチャックテーブルの中心P2上に位置付けられる。しかるに、半導体ウエーハ20は上述したように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に許容の誤差範囲で貼着されており、図示しないウエーハ搬送装置による半導体ウエーハ20の搬送にも誤差が生ずるので、図6に示すように半導体ウエーハ20の中心P1がチャックテーブルの中心P2とズレた位置に位置付けられる場合がある。このため、半導体ウエーハ20に形成されたデバイス23の一辺が1mm以下と小さい場合には、上記ウエーハ位置付け工程で検出したアライメントマーク24がどの列のデバイス23のものか不明となる。従って、半導体ウエーハ20の中心P1を基準として設定された加工開始位置を集光器522の直下に位置付けることが不可能となる。
If the
そこで、本発明においては、上述したウエーハ位置付け工程を実施したならば、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の中心P1の座標値を検出する中心座標検出工程を実施する。
中心座標検出工程においては、制御手段10は加工送り手段37および第1の割り出し送り手段38を作動して、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の外周縁を撮像手段6によって撮像する位置に移動し、X軸方向位置検出手段374およびY軸方向位置検出手段384からの検出信号に基いて、図7に示すように半導体ウエーハ20の外周縁が撮像手段6によって撮像された3点(a1,a2,a3)の座標値を求める。このようにして、半導体ウエーハ20の外周縁の3点(a1,a2,a3)の座標値を求めたならば、制御手段10は、直線a1―a2およびa2―a3のそれぞれ中点における垂線b1とb2の交点を求めることにより、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の中心P1の座標値を求めることができる。なお、撮像手段6によって撮像された画像は、表示手段100に表示される。
Therefore, in the present invention, if the wafer positioning step described above is performed, a center coordinate detection step of detecting the coordinate value of the center P1 of the
In the center coordinate detection step, the control means 10 operates the processing feeding means 37 and the first indexing feeding means 38 so that the outer peripheral edge of the
上述した中心座標検出工程を実施することによりチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の中心P1の座標値を求めることにより、制御手段10はランダムアクセスメモリ(RAM)103の第1の記憶領域103aに格納されたデータからチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の加工開始位置S1(図7参照)の座標値を求める。
The control means 10 obtains the coordinate value of the center P1 of the
次に、図8に示すように半導体ウエーハ20の結晶方位を示すマークとしてオリエンテーションフラット211が形成された場合におけるアライメント方法の他の実施形態について説明する。このようにオリエンテーションフラット211が形成された半導体ウエーハ20は、オリエンテーションフラット211と平行にストリート22が形成されており、オリエンテーションフラット211に隣接するストリート22との間隔Bが上記ウエーハ仕様記憶工程においてランダムアクセスメモリ(RAM)103の第1の記憶領域103aに格納される。
Next, another embodiment of the alignment method when the orientation flat 211 is formed as a mark indicating the crystal orientation of the
この実施形態においても、上記ウエーハ仕様記憶工程を実施したならば、上述したウエーハ位置付け工程を実施する。次に、制御手段10は加工送り手段37および第1の割り出し送り手段38を作動して、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20のオリエンテーションフラット211を撮像手段6によって撮像する位置に移動し、X軸方向位置検出手段374およびY軸方向位置検出手段384からの検出信号に基いて、図8に示すように半導体ウエーハ20のオリエンテーションフラット211を撮像手段6によって撮像された位置の座標値を求めるオリエンテーションフラット座標検出工程を実施する。
Also in this embodiment, if the wafer specification storing step is performed, the above-described wafer positioning step is performed. Next, the control means 10 operates the processing feeding means 37 and the first index feeding means 38 to move the orientation flat 211 of the
このようにして、オリエンテーションフラット座標検出工程を実施することによりチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20のオリエンテーションフラット211の座標値を求めることにより、制御手段10はランダムアクセスメモリ(RAM)103の第1の記憶領域103aに格納されたデータに基いてオリエンテーションフラット211の座標値からY軸方向に間隔Bの位置が加工開始ストリートであることを求める。
In this way, the control means 10 obtains the coordinate value of the orientation flat 211 of the
上述したアライメント方法によってチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の加工開始位置を求めたならば、制御手段10は加工送り手段37および第1の割り出し送り手段38を作動してチャックテーブル36を移動し、図9の(a)で示すように半導体ウエーハ20の加工開始位置S1(図7に示す半導体ウエーハ20における最下位のストリート22の左端)をレーザー光線照射手段52の集光器522の直下に位置付ける。このとき、半導体ウエーハ20の中心P1がチャックテーブルの中心P2とズレた位置に位置付けられていても、上述したアライメント方法を実施することによってチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の加工開始位置の座標値が求められているので、加工開始位置をレーザー光線照射手段52の集光器522の直下に確実に位置付けることができる。
If the processing start position of the
次に、制御手段10は、レーザー光線照射手段52を制御して集光器522からシリコン基板に対して吸収性を有する例えば355nmの波長のパルスレーザー光線を照射しつつ加工送り手段37を作動してチャックテーブル36を図9の(a)において矢印X1で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図9の(b)で示すようにストリート22の右端が集光器522の直下に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル36の移動を停止する。この結果、図9の(b)で示すようにストリート22に沿ってレーザー加工溝200が形成される(レーザー加工工程)。このレーザー加工工程においては、パルスレーザー光線の集光点Pを半導体ウエーハ20の表面21a(上面)付近に合わせる。
Next, the control means 10 controls the laser beam irradiation means 52 to operate the processing feed means 37 while irradiating a pulsed laser beam having a wavelength of 355 nm, for example, having absorptivity with respect to the silicon substrate from the
なお、上記レーザー加工工程における加工条件は、図示の実施形態においては次のように設定されている。
光源 :YAGレーザー
波長 :355nm
平均出力 :5W
繰り返し周波数 :50kHz
集光スポット径 :φ5μm
加工送り速度 :200mm/秒
The processing conditions in the laser processing step are set as follows in the illustrated embodiment.
Light source: YAG laser Wavelength: 355nm
Average output: 5W
Repetition frequency: 50 kHz
Condensing spot diameter: φ5μm
Processing feed rate: 200 mm / sec
上述したレーザー加工工程をランダムアクセスメモリ(RAM)103の第1の記憶領域103aに格納されているデータに基いて、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20に形成されている全てのストリートに沿って実施する。
Based on the data stored in the
以上のように、図示の実施形態においては、上述したアライメント方法を実施することによってチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の加工開始位置の座標値が求められているので、ウエーハの中心がチャックテーブルの中心とズレた位置に位置付けられていても、加工開始位置をレーザー光線照射手段52の集光器522の直下に確実に位置付けることができる。従って、半導体ウエーハ20の中心とチャックテーブル36の中心とのズレを考慮して無駄な加工をする必要がないため、生産性を向上することができるとともに、ダイシングテープTにおける半導体ウエーハ20が貼着されていない領域にレーザー光線が照射してダイシングテープTを損傷させたりチャックテーブル36を損傷させるという問題を未然に防止することができる。
As described above, in the illustrated embodiment, the coordinate value of the processing start position of the
以上、本発明をレーザー加工装置のアライメント方法に適用した例を示したが、本発明はウエーハをストリートに沿って切断する切削装置等の加工装置に適用しても同様の作用効果を奏する。 As mentioned above, although the example which applied this invention to the alignment method of a laser processing apparatus was shown, even if it applies this invention to processing apparatuses, such as a cutting device which cut | disconnects a wafer along a street, there exists the same effect.
1:レーザー加工装置
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
36:チャックテーブル
363:回動動手段
37:加工送り手段
38:第1の割り出し送り手段
4:レーザー光線照射ユニット支持機構
42:可動支持基台
43:第2の割り出し送り手段
5:レーザー光線照射ユニット
51:ユニットホルダ
52:レーザー光線照射手段
522:集光器
6:撮像手段
10:制御手段
20:半導体ウエーハ
21:半導体ウエーハの基板
22:ストリート
23:デバイス
24:アライメントマーク
F:環状のフレーム
T:保護テープ
1: Laser processing device 2: Stationary base 3: Chuck table mechanism 36: Chuck table 363: Rotating movement means 37: Processing feed means 38: First indexing feed means 4: Laser beam irradiation unit support mechanism 42: Movable support base Table 43: Second index feed means 5: Laser beam irradiation unit 51: Unit holder 52: Laser beam irradiation means 522: Condenser 6: Imaging means 10: Control means 20: Semiconductor wafer 21: Semiconductor wafer substrate 22: Street 23 : Device 24: Alignment mark
F: Ring frame
T: Protective tape
Claims (2)
ウエーハの中心位置を基準として設定されたストリートおよびアライメントマークの設計上の座標を該制御手段の該メモリに記憶せしめるウエーハ仕様記憶工程と、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたアライメントマークを該撮像手段によって撮像し、撮像した画像信号に基いて該制御手段が該回動手段を作動し該チャックテーブルを回動してウエーハに形成されたストリートを加工送り方向(X軸方向)と平行に位置付けるウエーハ位置付け工程と、
該ウエーハ位置付け工程を実施した後に、該制御手段が該加工送り手段および該割り出し送り手段を作動して該チャックテーブルに保持されたウエーハの外周縁を該撮像手段によって撮像する位置に移動し、該X軸方向位置検出手段および該Y軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて、ウエーハの外周縁を該撮像手段によって撮像された3点の座標値を求め、該3点の座標値からウエーハの中心の座標値を求める中心座標検出工程と、
該制御手段が該中心座標検出工程によって求められた該チャックテーブルに保持されたウエーハの中心の座標値と該メモリに記憶されているウエーハの中心位置を基準として設定された設計上の座標に基いて該チャックテーブルに保持されたウエーハの加工開始位置の座標値を求める加工開始位置検出工程と、を含む、
ことを特徴とする加工装置のアライメント方法。 A chuck table for holding the wafer, a rotating means for rotating the chuck table, a processing means for processing the wafer held by the chuck table, and the chuck table and the processing means in the processing feed direction (X-axis) Machining feed means that moves relative to the machining direction, and index feed means that moves the chuck table and machining means relative to the index feed direction (Y-axis direction) perpendicular to the machining feed direction (X-axis direction). X-axis direction position detecting means for detecting the position of the chuck table in the X-axis direction, Y-axis direction position detecting means for detecting the Y-axis direction position of the chuck table, and a wafer held on the chuck table An image processing apparatus comprising: an imaging unit; and a control unit including a memory that stores a specification of a wafer having streets formed in a lattice pattern on the surface. A lining method,
A wafer specification storing step of storing design coordinates of streets and alignment marks set with reference to the center position of the wafer in the memory of the control means;
An image of an alignment mark formed on the wafer held on the chuck table is picked up by the image pickup means, and the control means operates the turning means based on the picked-up image signal to turn the chuck table to the wafer. A wafer positioning step for positioning the formed street in parallel with the machining feed direction (X-axis direction);
After performing the wafer positioning step, the control means operates the processing feed means and the index feed means to move to a position where the outer peripheral edge of the wafer held by the chuck table is imaged by the imaging means, Based on detection signals from the X-axis direction position detection means and the Y-axis direction position detection means, three coordinate values obtained by imaging the outer peripheral edge of the wafer by the imaging means are obtained, and the wafer value is determined from the three point coordinate values. A center coordinate detection step for obtaining a coordinate value of the center of
The control means is based on design coordinates set on the basis of the coordinate value of the center of the wafer held in the chuck table obtained by the center coordinate detection step and the center position of the wafer stored in the memory. And a processing start position detecting step for obtaining a coordinate value of the processing start position of the wafer held on the chuck table.
An alignment method for a processing apparatus.
ウエーハの結晶方位を表すオリエンテーションフラットを基準として設定されたストリートおよびアライメントマークの設計上の座標を該制御手段の該メモリに記憶せしめるウエーハ仕様記憶工程と、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたアライメントマークを該撮像手段によって撮像し、撮像した画像信号に基いて該回動手段を作動し該チャックテーブルを回動してウエーハに形成されたストリートを加工送り方向(X軸方向)と平行に位置付けるウエーハ位置付け工程と、
該ウエーハ位置付け工程を実施した後に、該制御手段が該加工送り手段および該割り出し送り手段を作動して該チャックテーブルに保持されたウエーハのオリエンテーションフラットを該撮像手段によって撮像する位置に移動し、該X軸方向位置検出手段および該Y軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて、該チャックテーブルに保持されたウエーハのオリエンテーションフラットの座標値を求めるオリエンテーションフラット座標検出工程と、
該制御手段が該オリエンテーションフラット座標検出工程によって求められた該チャックテーブルに保持されたウエーハの座標値と該メモリに記憶されているオリエンテーションフラットを基準として設定された設計上の座標に基いて該チャックテーブルに保持されたウエーハの加工開始位置の座標値を求める加工開始位置検出工程と、を含む、
ことを特徴とする加工装置のアライメント方法。 A chuck table for holding the wafer, a rotating means for rotating the chuck table, a processing means for processing the wafer held by the chuck table, and the chuck table and the processing means in the processing feed direction (X-axis) Machining feed means that moves relative to the machining direction, and index feed means that moves the chuck table and machining means relative to the index feed direction (Y-axis direction) perpendicular to the machining feed direction (X-axis direction). X-axis direction position detecting means for detecting the position of the chuck table in the X-axis direction, Y-axis direction position detecting means for detecting the Y-axis direction position of the chuck table, and a wafer held on the chuck table An image processing apparatus comprising: an imaging unit; and a control unit including a memory that stores a specification of a wafer having streets formed in a lattice pattern on the surface. A lining method,
A wafer specification storing step of storing in the memory of the control means the design coordinates of the street and the alignment mark set on the basis of the orientation flat representing the crystal orientation of the wafer;
Streets formed on the wafer by imaging the alignment mark formed on the wafer held on the chuck table by the imaging unit and operating the rotating unit based on the captured image signal to rotate the chuck table. A wafer positioning step for positioning the wafer parallel to the machining feed direction (X-axis direction),
After performing the wafer positioning step, the control means operates the processing feeding means and the indexing feeding means to move to a position where the orientation flat of the wafer held on the chuck table is imaged by the imaging means, An orientation flat coordinate detection step for obtaining a coordinate value of the orientation flat of the wafer held on the chuck table based on detection signals from the X axis direction position detection means and the Y axis direction position detection means;
The chuck is based on design coordinates set on the basis of the coordinate value of the wafer held in the chuck table obtained by the orientation flat coordinate detection step and the orientation flat stored in the memory. A processing start position detecting step for obtaining a coordinate value of the processing start position of the wafer held in the table,
An alignment method for a processing apparatus.
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