JP2012054429A

JP2012054429A - 加工位置検出方法

Info

Publication number: JP2012054429A
Application number: JP2010196197A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kobayashi; 豊小林
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2030-09-01
Also published as: JP5602548B2

Abstract

【課題】分割予定ラインの位置を正確に認識可能な加工位置検出方法を提供する。
【解決手段】第一のパターンＰ１をターゲットパターンとし、第一のパターンＰ１と分割予定ラインＬ２との相対的位置関係と、第一のパターンＰ１と第二のパターンＰ２との相対的位置関係とを記憶し、ワークに形成された一方のパターンを画像認識し、ターゲットパターンとの類似度を算出し、撮像領域を移動させて他方のパターンを画像認識し、ターゲットパターンとの類似度を算出し、類似度を比較していずれのパターンが第一のパターンＰ１であるかを検出し、第一のパターンＰ１と分割予定ラインＬ２との相対的位置関係に基づいて分割予定ラインＬ２の位置を算出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワークの表面に形成されたパターンの位置に基づいてワークに形成された分割予定ラインを認識する加工位置検出方法に関するものである。

例えば、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ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域をストリートと称される所定の分割予定ラインに沿ってダイシング加工することにより個々の半導体チップを製造している。このように半導体ウエーハをダイシング加工する装置としては、一般に切削装置が用いられている。切削装置は、ワークを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ワークを切削する切削ブレードを備えた切削機構とを具備している（特許文献１参照）。この切削装置では、精度良くストリートに沿ってダイシング加工を行うために画像認識を用いた加工位置検出（アライメント）処理を行っている。

画像認識による加工位置検出では、格子状に配列されたストリートで区画された矩形のチップ領域の特徴点（たとえばチップ領域の中心位置を認識するために付されたパターン）をターゲットパターンとして設定し、分割すべき半導体ウエーハの表面を撮像手段によって撮像し走査しながら、画像処理によりターゲットパターンと同一パターンを検出し、検出したパターンと、予め記憶されているターゲットパターンとストリートとの位置関係とに基づいてストリートを認識している（特許文献２参照）。

特開２００１−３５８０９３号公報特開２００６−２５３４６６号公報

しかしながら、このような加工位置検出方法によれば、ターゲットパターンと該ターゲットパターンに類似するパターンとがストリートの延伸方向に直交する方向に等間隔で交互に形成されている場合、ターゲットパターンに類似するパターンがターゲットパターンであると誤って認識し、結果として、分割予定ラインの位置を誤って認識して誤った箇所をダイシング加工してしまう可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、分割予定ラインの位置を正確に認識可能な加工位置検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる加工位置検出方法は、パターンが等間隔に形成されているワークをダイシング加工するためにワークの分割予定ラインの位置を認識する加工位置検出方法であって、該パターンは、第一のパターンと、該第一のパターンに類似する第二のパターンとを含み、該第一のパターンと該第二のパターンとは該分割予定ラインの伸びる方向に直交する方向に等間隔に交互に形成され、隣り合う該分割予定ラインの間には該第一のパターンと該第二のパターンが一つずつ形成され、該第一のパターンをターゲットパターンとして予め記憶するターゲットパターン記憶工程と、該第一のパターンと該分割予定ラインとの相対的位置関係を第一の位置関係として予め記憶する第一の位置関係記憶工程と、該第一のパターンと該第二のパターンとの相対的位置関係を第二の位置関係として予め記憶する第二の位置関係記憶工程と、画像認識によって該第一のパターン又は該第二のパターンの何れかであるパターンを認識し、該ターゲットパターンとの形状の比較を行って第一の類似度を算出する第一の類似度算出工程と、該第二の位置関係に基づいて、該第一の類似度算出工程で認識したパターンと異なる該第一のパターン又は該第二のパターンを撮像する位置へ撮像領域を移動させる撮像領域移動工程と、画像認識によって該第一の類似度算出工程で認識したパターンと異なる該第一のパターン又は該第二のパターンの何れかであるパターンを認識し、該ターゲットパターンとの形状の比較を行って第二の類似度を算出する第二の類似度算出工程と、該第一の類似度と該第二の類似度とを比較することによって該第一の類似度算出工程又は該第二の類似度算出工程の何れかで認識したパターンが該第一のパターンであることを検出する第一のパターン検出工程と、該第一のパターン及び該第一の位置関係に基づいて該分割予定ラインの位置を算出する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、分割予定ラインの位置を正確に認識可能な加工位置検出方法を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる切削装置の全体構成を示す外観斜視図である。図２は、図１に示した切削手段周りの構成を抽出して示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態の対象とするワークの一例を示す拡大図である。図４は、本実施の形態にかかる加工位置検出処理のフローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明にかかる加工位置検出方法の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態にかかる加工位置検出方法が適用される切削装置の構成を示す外観斜視図であり、図２は切削手段周りの構成を抽出して示す斜視図である。図１および図２に示すように、本実施の形態に係る切削装置１０は、切削手段２０と、チャックテーブル１２と、撮像手段１３と、図示しない切削送り手段と、図示しない移動手段と、記憶手段１４と、制御手段Ｃとを含んで構成される。制御手段Ｃには、切削手段２０、撮像手段１３、切削送り手段、移動手段、記憶手段１４の各手段が接続される。制御手段Ｃは、ＣＰＵなどで実現され、記憶手段１４はハードディスク装置などで実現される。

切削手段２０は、例えば、図２に示すように、切削ブレード２２と、スピンドル２３と、スピンドルハウジング２４とを有して構成される。切削ブレード２２は、例えば、リング形状を有する切削砥石である。この切削ブレード２２は、フランジ２１により両側より挟持された状態で、スピンドル２３に軸設される。また、スピンドル２３は、例えば、図示しないモータなどの回転駆動力を切削ブレード２２に伝達するための回転軸であり、装着された切削ブレード２２を高速回転させることができる。そして、スピンドルハウジング２４は、スピンドル２３を覆うようにして設けられ、内部に備えたベアリング機構などによりスピンドル２３を高速回転可能に支持することができる。かかる切削手段２０は、スピンドル２３の回転駆動力により切削ブレード２２を高速回転させて、切削ブレード２２を被加工物（ワーク）１１に切り込ませながら相対移動させることができる。

チャックテーブル１２は、例えば、ポーラス部材により形成されており、保持テープＴによりフレームＦに支持された状態の被加工物１１を、例えば真空吸着して保持する。

撮像手段１３は、例えばＣＣＤカメラを有して構成される。撮像手段１３は、例えば、図２に示すように、切削手段２０を構成するスピンドルハウジング２４の側部に固定されており、下方（図１におけるＺ軸の下方向）に向けて配設されている。また、撮像手段４０と切削ブレード２２とは、Ｘ軸方向に一直線上に並ぶように配設されている。この撮像手段１３により、チャックテーブル１２に載置されたワーク１１に付されているパターンを撮像する。

切削送り手段は、チャックテーブル１２と切削手段とを相対的に移動させるためのものである。この切削送り手段により、Ｘ軸移動テーブルを切削方向（すなわちＸ軸方向）に移動させることができる。また、移動手段は、切削手段２０とチャックテーブル１２とを相対的に移動させるものである。この移動手段により、切削手段２０をＹ軸方向に移動させることができる。なお、この切削送り手段と移動手段とを用いて、撮像手段１３のＸ軸方向／Ｙ軸方向の移動を自在に行なうことができる。

切削装置１０は、チャックテーブル１２上に載置され真空吸着され保持されたワーク１１を切削する。このとき、切削する前に、まず、切削すべきストリート（分割予定ライン）と切削ブレード２２とのＹ軸方向の位置合わせ（アライメント）を行う。この位置合わせの際に、後述する加工位置検出処理により分割予定ラインを認識し、切削送り手段により、チャックテーブル１２をＸ軸方向に移動させて行う。そして、１つの分割予定ラインについて切削が終了すると、次にＹ軸方向に隣接する切削ラインに切削ブレード２２を位置合わせして切削を行う。このように、切削ブレード２２の位置合わせとワーク１１の切削とを繰り返し行い、ワーク１１の一の方向に対する切削を行う。

制御手段Ｃは、後述するように、記憶手段１４にあらかじめ格納したターゲットパターン、ターゲットパターンと分割予定ラインとの第一の位置関係に関するデータ、ターゲットパターンとターゲットパターンに類似したパターンとの第二の位置関係に関するデータに基づいて、分割予定ラインを認識する加工位置検出処理を行なう。具体的には後述するように、制御手段Ｃは、ターゲットパターン記憶工程と、第一の位置関係記憶工程と、第二の位置関係記憶工程と、第一の類似度算出工程と、撮像領域移動工程と、第二の類似度算出工程と、第一のパターン検出工程と、分割予定ライン位置算出工程とを実行するように、接続されている各手段の制御を行なう。

ここで、図３および図４を参照して、加工位置検出処理手順について説明する。図３は本実施の形態にかかる加工位置検出処理の対象となるワーク１１の一部を拡大した模式図であり、図４は加工位置検出処理手順を示すフローチャートである。

本実施の形態では、図３に示すように、ワーク１１には、互いに類似した２つのパターン（第一のパターンＰ１と第二のパターンＰ２）がｘ軸方向に交互に等間隔で配置され、またｙ軸方向には同一パターンが等間隔に配置されている。そして、ｘ軸方向に伸びる分割予定ラインＬ１はｙ軸方向に配置されたパターン間に形成される。またｙ軸方向に伸びる分割予定ラインＬ２は第一のパターンＰ１の近傍に形成され、隣接する２本のｙ軸方向に延びる分割予定ラインＬ２の間には、第一のパターンＰ１の列と、第二のパターンＰ２の列の２列が配置されている。

本発明にかかる加工位置検出方法は、上記例のワーク１１におけるｙ軸方向に伸びる分割予定ラインＬ２を認識する際に適用するものである。すなわち、第二のパターンＰ２の近傍に分割予定ラインＬ３が形成されているものと誤って認識し、Ｌ３にて切削加工を施してしまうことを防止するものである。

なお、本手順の実施に先立って、切削方向に対する分割予定ラインの傾斜角度θを算出し、チャックテーブル１２を回転させて傾斜角度θを０度に合わせる処理（θ合わせ処理）を実施するものとする。

加工位置検出処理において、図４に示すように、まずターゲットパターン記憶工程、第一の位置関係記憶工程、第二の位置関係記憶工程として、あらかじめ記憶手段１４に、ターゲットパターンと、分割予定ラインＬ２と第一のパターンＰ１との第一の位置関係に関するデータと、第一のパターンＰ１と第二のパターンＰ２との第二の位置関係に関するデータとを記憶させる（ステップＳ１０１）。

本実施例においては、ターゲットパターンとして、第一のパターンＰ１の撮像画像を記憶させる。また、第一の位置関係に関するデータとして、分割予定ラインＬ２の中心線のｘ座標値と、当該分割予定ラインＬ２に最近接する第一のパターンＰ１の左端のｘ座標値との差分が記憶される。さらに、第二の位置関係に関するデータとして、第一のパターンＰ１の左端のｘ座標値と、当該第一のパターンＰ１に隣接する第二のパターンＰ２の左端のｘ座標値との差分を記憶させる。

つぎに、第一の類似度算出工程として、第一のパターンＰ１あるいは第二のパターンＰ２のいずれかを撮像してターゲットパターンとの類似度を算出する処理を行なう。まず、制御部手段Ｃは、適宜に撮像手段１３を第一のパターンＰ１あるいは第二のパターンＰ２のいずれかを撮像可能な位置に移動させて撮像する（ステップＳ１０２）。この際に撮像したパターンをパターン１とする。

ついで、制御手段Ｃは、記憶手段１４にアクセスしてターゲットパターンを読み出して、撮像したパターン１と対比させ、それらの類似度を算出する（ステップＳ１０３）。ここで算出した類似度を第一の類似度とする。

なお、類似度の算出方法としては、本実施の形態では、よく知られた正規化相関を適用して算出している。すなわち、まず、ターゲットパターンの範囲にウィンドウを設定し、そのパターンを濃淡画像データとしてあらかじめ記憶しておく。そして、撮像したパターン１の画像上でターゲットパターンのウィンドウと大きさ・形状が同じ領域で、同じ位置の画素の輝度値を対比させて周知の正規化相関を算出し、これに基づいて類似度を算出する。

正規化相関は−１から１までの値をとり、１に近いほど類似性が高いことを表す。正規化相関が１の場合は２つのパターンが完全同一であることを示し、本実施の形態では、この場合の類似度を１００％としている。一方、正規化相関が−１の場合は２つのパターンが完全不一致であることを示し、この場合の類似度を０％としている。

つぎに制御手段Ｃは、撮像領域移動工程として、パターン１とｘ軸方向に隣り合うパターンを撮像可能な位置に撮像手段１３を移動させる（ステップＳ１０４）。そのために、まず、記憶手段１４にアクセスして第二の位置関係に関するデータを読み出して、第二の位置関係、すなわち第一のパターンＰ１と第二のパターンＰ２との位置関係に基づいて、撮像手段１３を移動させる。

そして、制御手段Ｃは、第二の類似度算出工程として、先に撮像したパターン１と異なるパターン、すなわちｘ軸方向に隣り合うパターンを撮像する（ステップＳ１０５）。ここで撮像したパターンをパターン２とする。ついで、制御手段Ｃは、第一の類似度を算出した際の処理と同様にして、ターゲットパターンとパターン２との類似度を算出する処理を行なう（ステップＳ１０６）。ここで算出した類似度を第二の類似度する。

なお、撮像時の照明の影響などの周辺環境により算出される類似度は変化する。実際の加工の際のアライメント時においては、加工前と異なった環境下での撮像になるので、加工前にあらかじめ算出した類似度と加工の際のアライメント時に算出した類似度は変化する。したがって、加工前にあらかじめ２つのパターンの類似度を算出しておいて、２つの類似度の間になるように、ターゲットパターンと同一／不一致を判定するしきい値を設けても、２つの類似度が近い場合は、あらかじめ設けたしきい値を両方の類似度が上回ったり下回ったりして、どちらのパターンが第一のパターンＰ１か（ターゲットパターンと同一か）判定できない場合がある。したがって、２つのパターンを同じ環境下で撮像し、より類似度が大きい方のパターンをターゲットパターンと同一と判定する本発明が有効となる。

そこで制御手段Ｃは、第一のパターン検出工程として、パターン１とパターン２のどちらが第一のパターンＰ１であるかを検出する処理を行なう。まず制御手段Ｃは、ステップＳ１０３で算出した第一の類似度と、ステップＳ１０６で算出した第二の類似度とを比較する（ステップＳ１０７）。類似度の値が大きい方、すなわちターゲットパターンにより類似している方を、第一のパターンＰ１と判定する。その後、分割予定ライン位置算出工程として、検出した第一のパターンＰ１と第二の位置関係から分割予定ラインの位置を算出する処理を行なう。

本実施の形態では、第一の類似度が大きい場合、すなわちパターン１がよりターゲットパターンに類似している場合には（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、制御手段Ｃはパターン１を第一のパターンＰ１と判定する（ステップＳ１０８）。そして、制御手段Ｃは、記憶手段１４にアクセスして第一の位置関係、すなわち分割予定ラインＬ２と第一のパターンＰ１との位置関係に関するデータを読み出して、パターン１と第一の位置関係から分割予定ラインＬ２の位置を算出する（ステップＳ１０９）。

一方、第二の類似度が大きい場合、すなわちパターン２がよりターゲットパターンに類似している場合には（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、制御手段Ｃはパターン２を第一のパターンＰ１と判定する（ステップＳ１１０）。そして、制御手段Ｃは記憶手段１４にアクセスして第一の位置関係、すなわち分割予定ラインＬ２と第一のパターンＰ１との位置関係に関するデータを読み出して、パターン２と第一の位置関係から分割予定ラインＬ２の位置を算出する（ステップＳ１１１）。

以上のように、第一のパターンＰ１を正しく認識してから第一のパターンＰ１との位置関係に基づいて分割予定ラインＬ２を認識するため、第一のパターンＰ１と、これに類似する第二のパターンＰ２が交互に等間隔で配置されている場合に、第一のパターンＰ１に類似する第二のパターンＰ２を第一のパターンＰ１と誤認識することがなく、結果として分割予定ラインＬ２を誤認識することなく正確に加工位置を検出できるので、精度よいアライメントが可能となる。

なお、本実施の形態にかかる加工位置検出方法は、分割予定ラインＬ２での切削に際する初期位置あわせとして、切削処理の開始前に１度だけ行なうものとしてもよいが、分割予定ラインの数本ごとに行なってもよいし、切削するごとに毎回行なってもよい。加工位置検出を複数回行なうことにより、ウエーハの歪みや切削送り手段の移動幅のずれなどがあった場合にも正確に加工位置を検出できる。

また、上記実施の形態の切削装置はブレードダイサーであるが、本発明はレーザーダイサーにも同様に適用可能である。

１０切削装置
１１被加工物（ワーク）
１２チャックテーブル
１３撮像手段
１４記憶手段
２０切削手段
２２切削ブレード
Ｃ制御手段
Ｐ１第一のパターン
Ｐ２第二のパターン
Ｌ１，Ｌ２分割予定ライン

Claims

パターンが等間隔に形成されているワークをダイシング加工するためにワークの分割予定ラインの位置を認識する加工位置検出方法であって、
該パターンは、
第一のパターンと、
該第一のパターンに類似する第二のパターンとを含み、
該第一のパターンと該第二のパターンとは該分割予定ラインの伸びる方向に直交する方向に等間隔に交互に形成され、
隣り合う該分割予定ラインの間には該第一のパターンと該第二のパターンが一つずつ形成され、
該第一のパターンをターゲットパターンとして予め記憶するターゲットパターン記憶工程と、
該第一のパターンと該分割予定ラインとの相対的位置関係を第一の位置関係として予め記憶する第一の位置関係記憶工程と、
該第一のパターンと該第二のパターンとの相対的位置関係を第二の位置関係として予め記憶する第二の位置関係記憶工程と、
画像認識によって該第一のパターン又は該第二のパターンの何れかであるパターンを認識し、該ターゲットパターンとの形状の比較を行って第一の類似度を算出する第一の類似度算出工程と、
該第二の位置関係に基づいて、該第一の類似度算出工程で認識したパターンと異なる該第一のパターン又は該第二のパターンを撮像する位置へ撮像領域を移動させる撮像領域移動工程と、
画像認識によって該第一の類似度算出工程で認識したパターンと異なる該第一のパターン又は該第二のパターンの何れかであるパターンを認識し、該ターゲットパターンとの形状の比較を行って第二の類似度を算出する第二の類似度算出工程と、
該第一の類似度と該第二の類似度とを比較することによって該第一の類似度算出工程又は該第二の類似度算出工程の何れかで認識したパターンが該第一のパターンであることを検出する第一のパターン検出工程と、
該第一のパターン及び該第一の位置関係に基づいて該分割予定ラインの位置を算出する工程と、を含む加工位置検出方法。