JP2016178189A - マーキング装置、マーキング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】打点漏れ及び基板のダメージを回避した簡素な構成を有するマーキング装置とそのマーキング装置を用いたマーキング方法を提供する。
【解決手段】ステージ１２と、インクを格納するインカー２０と、インカー２０の位置、及びインカー２０によるインクの吐出しを制御する制御部２６と、インカー２０の位置を検知する位置検知部３０と、を備え、制御部２６は、位置検知部３０から得た情報に基づき、ステージ１２からインカー２０までの距離を予め定められた距離とし、インカー２０のインク吐出し方向は、ステージ１２に対して垂直にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば検査で不良と判定された半導体装置に対してマーキングを行うマーキング装置とそのマーキング装置を用いたマーキング方法に関する。

基板に形成された複数の半導体装置の電気的特性を検査し、不良と判断された半導体装置に対してマーキングを行うことがある。マーキングは良品と不良品を識別するために行われる。代表的なマーキングの方法としては、インカーを利用して半導体装置にインクを塗布し、そのインクを硬化させるものがある。特許文献１、２には、インカーを備えたマーキング装置が開示されている。

特開平１０−２４２２２３号公報 特開２０００−２６９２７４号公報

マーキングではインカーと基板の距離を適正に保つことが重要である。そのため、インカーの高さ調整（位置決め）が必要になる。高さ調整は目視で行うことが多く、インカーの先端を目視しやすいよう一般的にインカーはステージ表面に対して斜めに設置されている。

インカーを斜め設置した場合、インカーから出されたインクの鉛直方向長さが短くなり、インクの下端から基板までの距離が長くなる場合がある。そのため、インクが予定通りに塗布されない「打点漏れ」が生じやすい。打点漏れ回避のため、インカー下端から基板までの距離を短くすると、インカーと基板が接触し、基板に傷又は割れなどのダメージを及ぼす問題もある。

特許文献１に開示されるマーキング装置は、インカーの吐出し方向を基板に対して垂直としたので、インカー下端から基板までの距離を大きくとりやすい。しかし、特許文献１に開示のマーキング装置は、「インク着け用芯の先端部を、ウエハー面に垂直に立てて使用でき、かつインク壷と駆動部が、視野を妨げることのない構造」を採用するので、インカーそのものの基本構造の大幅な改造が必要である。具体的には、インクを押し出す芯をインク壺に通す構造から、通さない構造へ変更する必要がある。よって、特許文献１に開示のマーキング装置はコスト高であり、かつ汎用性が低い。

特許文献２に開示されるマーキング装置は、インク打点時のインカー先端と基板の接触圧を検知して一定の圧力でマーキングを行うものである。このマーキング装置は、ステージに圧力センサ等を追加する必要があるので、製造コストが大幅にアップする問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、打点漏れ及び基板のダメージを回避した簡素な構成を有するマーキング装置とそのマーキング装置を用いたマーキング方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係るマーキング装置は、ステージと、インクを格納するインカーと、該インカーの位置、及び該インカーによるインクの吐出しを制御する制御部と、該インカーの位置を検知する位置検知部と、を備え、該制御部は、該位置検知部から得た情報に基づき、該ステージから該インカーまでの距離を予め定められた距離とし、該インカーのインク吐出し方向は、該ステージに対して垂直であることを特徴とする。

本願の発明に係るマーキング方法は、制御部によってインカーの位置、及び該インカーによるインクの吐出しを制御し、ステージの上の基板の予め定められた場所にマーキングを行う工程を備え、該予め定められた場所にマーキングできなかった場合、又は該インカーが該基板に接した場合に、該制御部は、該ステージの側面に取り付けられ該インカーの位置を検知する複数の位置検知部のうち該インカーからの距離が最も近い位置検知部を、該インカーの直下に位置させ、該ステージと該インカーの距離を予め定められた距離にすることを特徴とする。

本発明によれば、位置検知部でインカーの位置を検知しステージとインカーの距離を予め定められた距離にするので、インカーをステージ表面に対して垂直に配置し、打点漏れ及び基板のダメージを回避したマーキングが可能となる。

実施の形態１に係るマーキング装置を示す図である。 インカーの側面図である。 インカーの先端部分の断面図である。 インカーをステージに対して垂直に設けた場合と、インカーをステージに対して斜めに設けた場合を比較する図である。 制御部のハードウエア構成を示す図である。 実施の形態２に係るインク壷先端部等を示す図である。 実施の形態３に係るインク壷先端部を示す図である。 実施の形態４に係るマーキング装置のインク壷等を示す図である。 実施の形態５に係るマーキング装置のインク壷等を示す図である。 実施の形態６に係るマーキング装置を示す図である。 実施の形態６に係るマーキング方法のフローチャートである。

本発明の実施の形態に係るマーキング装置とマーキング方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るマーキング装置１０を示す図である。マーキング装置１０はステージ１２を備えている。ステージ１２は、基板１４に接触してこれを固定する台座である。ステージ１２の表面には吸着溝が設けられ、この吸着溝の一部の底面に設けられた吸着孔から吸気することで、基板１４を真空吸着する。基板１４を固定できるものであれば、真空吸着するタイプとは別のタイプのステージを採用してもよい。

このステージ１２の下部には移動機構１６が設けられている。移動機構１６は、ステージ１２をＸＹ平面の任意の場所に移動させる。ステージ１２から離れた場所にインカー２０が設けられている。インカー２０にはインクが格納されている。インカー２０は基板１４の予め定められた場所にインクを塗布（マーキング）するものである。インカー２０のインク吐出し方向は、ステージ１２に対して垂直である。つまり、インカー２０はｚ負方向にインクを出す。

インカー２０は位置調整機構２２に固定されている。位置調整機構２２はインカー２０のｚ方向位置を調整するものである。位置調整機構２２はインカー２０を移動させるアクチュエータを備える。位置調整機構２２はアーム２８に固定されている。

位置調整機構２２は、信号線２４により制御部２６に接続されている。位置調整機構２２は、制御部２６からの指示に基づきインカー２０のｚ方向位置を調整する。位置調整機構２２は、１００μｍ程度の精度でインカー２０のｚ方向位置を調整できるものであれば、自動機構でもよいし、手動の機構でもよい。手動の機構としては例えばネジ式の機構がある。

ステージ１２の側面にはインカー２０の位置を検知する位置検知部３０が設けられている。実施の形態１における位置検知部３０はインカーの先端を撮影するカメラである。位置検知部３０はインカー２０の高さを測定するセンサの役割を果たす。位置検知部３０で取得した情報は、信号線３２を介して制御部２６に送られる。

制御部２６は、インカー２０の位置、及びインカー２０によるインクの吐出しを制御する部分である。制御部２６は、位置検知部３０で取得したデータを受け取る入力部２６ａと、インカー２０の高さを設定する高さ制御部２６ｂと、高さ制御部２６ｂで設定されたインカー２０の高さを位置調整機構２２に出力する出力部２６ｃを備えている。制御部２６は、位置検知部３０から得た情報に基づき、例えば、ステージ１２の表面からインカー２０の先端までの距離を予め定められた距離とする。

図２は、インカー２０の側面図である。図１では簡略化したインカー２０を示したが、図２ではインカー２０の構成が比較的詳細に示されている。インカー２０は、インク壷先端部２０ａ、インク壷２０ｂ、インカーコイル２０ｃ、中芯２０ｄ、及びストローク調整機構２０ｅを備えている。インク壷先端部２０ａはインク壷２０ｂにつながる筒状の形状を有している。インク壷２０ｂはインクを溜めておく取り外し可能な容器である。磁力を発生するインカーコイル２０ｃにより中芯２０ｄが上下動するようになっている。ストローク調整機構２０ｅは、中芯２０ｄの上下移動の幅を調整するネジである。

インクの吐出しについて図３を参照して説明する。図３は、インカーの先端部分の断面図である。インカーコイルにより生じる力で中芯２０ｄを動かし、中芯２０ｄがインク壷２０ｂに溜められたインク２１をインク壷先端部２０ａを介して外部へ押し出す。インク壷２０ｂを先細の形状にし、かつインカー２０を鉛直方向に立てて設置する。これにより、インク壷２０ｂにあるインクが自重によりインク壷先端部２０ａに溜まりやすくなるので、打点漏れを低減できる。

インカー２０のインク吐出し方向をステージ１２（基板１４）に対して垂直とすることの効果を図４を参照して説明する。図４には、インカーのインク吐出し方向がステージ表面に対して垂直な場合（左側）と、インカーの吐出し方向がステージ表面に対して斜めになっている場合（右側）が示されている。マーキングの際には中芯２０ｄが外部に突出する。インカーが垂直な場合もインカーが斜めな場合も中芯２０ｄからステージ１２の距離は同じである。そうすると、インカーが垂直な場合のインク先端は基板１４に接するが、インカーが斜めな場合のインク先端は基板１４に接しない。

打点漏れを防ぐためには、インク先端と基板１４の距離を小さくしなければならない。しかし、図４の右側の例（インカーが斜めな場合）のインク先端と基板１４との間の距離Ｂを小さくするために、インカーと基板１４の距離を小さくすると、中芯が基板１４に接触するおそれがある。中芯２０ｄが基板に接触すると基板がダメージを受ける。

そこで、図４の左側に示すように、インカーを基板１４に対して垂直とすることで、インカー（中芯）から基板１４までの距離を十分確保でき、しかもインク先端と基板１４の距離を小さくすることができる。したがって、打点漏れ及び基板のダメージを回避できる。

次に、実施の形態１に係るマーキング装置１０の動作について説明する。マーキングを開始する前に、複数の半導体装置が作り込まれた基板１４を検査し、不良品を特定する。そして不良とされた半導体装置の座標を制御部２６に記憶させておく。マーキング処理は、基板１４をステージ１２の上に設置することから開始する。その後、ステージ１２で基板１４を真空吸着する。

次いで、ストローク調整機構２０ｅを調整して中芯２０ｄの上下移動の幅を調整する。次いで、インカー２０の高さ（鉛直方向の位置）調整を行う。インカー２０の高さ調整は以下の手順で行う。まず、制御部２６が移動機構１６を駆使してステージ１２を移動させ、インカー２０の直下に位置検知部３０を位置させる。そして、位置検知部３０（カメラ）がインカー２０の真下からインク壷先端部２０ａの先端を撮影し、そこにピントを合わせる。そして、制御部２６は、ステージ１２からインカー２０（インク壷先端部２０ａ）までの距離の情報を、位置検知部３０から取得する。

次いで、制御部２６は、位置検知部３０から得た情報に基づき、位置調整機構２２に固定されたインカー２０の高さを調整し、ステージ１２からインカー２０までの距離を予め定められた距離とする。ここで、「予め定められた距離」は、インク先端が基板１４に接する程度とすることが好ましい。

インカーの高さ調整後、検査で不良と判定された半導体装置にインクを塗布する。具体的には、制御部２６が、移動機構１６を駆使して不良と判定された半導体装置をインカーの直下に位置させる。そして、制御部２６はインカー２０にインクを吐出させて、不良と判定された半導体装置にインクを塗布する。全ての不良品に対するマーキングを終えると、基板１４をステージ１２から取り外し、マーキングを終了する。

インカーの高さ調整は、マーキング装置の立ち上げ直後に実施してもよいし、ロット処理後、ウエハ処理後などに実施してもよい。インクの大きさのバラツキ又は打点漏れが発生した場合には、その都度インカーの高さ調整を行うことが望ましい。

図５は、制御部２６のハードウエア構成を示す図である。入力部は受信装置２６Ａであり、出力部は送信装置２６Ｄである。高さ制御部は、メモリ２６Ｃに記憶されたプログラムをプロセッサ２６Ｂで実行することにより実現される。制御部２６では、ＣＰＵ又はシステムＬＳＩを用いてもよいし、複数の処理回路が連携して上記機能を実現してもよい。

実施の形態１に係るマーキング装置は、インカー２０をステージ１２表面に対して垂直に設け、ステージ１２側面に位置検知部３０を取り付けた点以外は、装置構成に関しては、従来のマーキング装置と同じである。よって、既存のマーキング装置である、インクを押し出す中芯をインク壺に通す構造を利用して、本発明の実施の形態１に係るマーキング装置を構成することができる。

実施の形態１に係るマーキング装置は、位置検知部３０で検知したインカー２０の位置（高さ）に基づき、ステージ１２（基板１４）とインカー２０の距離を調整し、ステージ表面に対して垂直に設けられたインカー２０でマーキングを行うものである。この特徴を失わない範囲で様々な変形をなし得る。例えば、移動機構でインカー２０をＸＹ方向に移動させ、ステージ１２は固定してもよい。位置検知部３０からの出力に応じて、手動でインカー２０の高さを調整してもよい。その場合、ねじ等を回すことでインカーの高さ調整ができるようにしておく。手動でインカー２０の高さ調整を行う場合は、位置調整機構２２のアクチュエータを省略できる。位置調整機構を移動機構１６に設け、ステージ１２をＺ方向に動かすことで、インカー２０の高さを調整しても良い。

これらの変形は以下の実施の形態に係るマーキング装置及びマーキング方法に適宜応用できる。なお、以下の実施の形態に係るマーキング装置及びマーキング方法は実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係るインク壷先端部２０ａ等を示す図である。インカー２０（インク壷先端部２０ａ）の先端部２０ｆは、ステージ１２の表面に対し斜めカットされている。すなわち、インク壷先端部２０ａは下に凸となる凸部を有している。例えば、インカーに切削加工を施すことで、インカーの先端部を斜めカットすることができる。

ステージ表面に平行な先端を有するインク壷先端部の場合、筒状に形成されたインク壷先端部の先端のエッジ部分にカメラのピントを合わせることになる。当該エッジ部分は、カメラによって特定しづらく、インカーの高さ調整が不十分となる場合があった。

本発明の実施の形態２に係るマーキング装置では、インカー２０の先端部２０ｆをステージ１２の表面に対し斜めカットすることで、ピント合わせの位置が一点に特定される。先端部２０ｆ（インカーの先端の尖った部分）にピントを合わせることで、インカーの高さ調整の精度を向上させることができる。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係るインク壷先端部２０ａを示す図である。インカーの先端部には、複数の凸部２０ｇが設けられている。インク壷先端部２０ａに１つの凸部を設けた場合、インクの種類又は周囲温度によりインクの粘度が増加し、インクが当該凸部に残留することがある。インクの残留があると、その後のマーキングにおいてインク吐出量がばらつき、マーキングサイズ及びマーキング位置が変動してしまう。そこで、インカーの先端部（インク壷先端部）に複数の凸部２０ｇを設けることで、ピント合わせの位置を当該凸部に限定でき、しかもインクの残留を抑制できる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る位置検知部は光学式の距離センサである。距離センサは発光部と受光部を有する。図８は、実施の形態４に係るマーキング装置のインク壷２０ｂ等を示す図である。このインカーは、距離センサの光源からの光を反射する反射部５０を備えている。反射部５０は、平面視で環状に形成されている。

インカーの高さ調整は、距離センサを反射部５０の真下に移動させた上で行う。インカーを位置調整機構２２に取り付ける際にインカーが回転しインカーの設置位置にずれが生じても、反射部５０を環状に設けたため距離センサの光が反射部５０から外れることを回避できる。なお、インカーの位置検知精度の誤差を１０μｍ程度以内とするためには、反射部の面積として少なくとも数ｍｍ^２程度を確保することが望ましい。

実施の形態５．
図９は、実施の形態５に係るマーキング装置のインク壷２０ｂ等を示す図である。インカーの側面の一部に、反射部５２が設けられている。そして実施の形態４と同様、距離測定の精度を安定させるために、反射部５２のステージ１２に対向する部分の面積は数ｍｍ^２程度を確保することが望ましい。

実施の形態４の反射部５０はインカーの外周に沿って環状に設けられるので、インク壷２０ｂをある程度小さくせざるを得ない。しかし、実施の形態５では反射部５２をインカーの側面の一部に設けたので、インク壷の大きさを著しく小さくする必要はない。この場合、インカーを位置調整機構に取り付ける際に取り付け位置がずれないように注意すべきである。

実施の形態６．
図１０は、実施の形態６に係るマーキング装置を示す図である。ステージ１２の側面には２つの位置検知部３０、３１が設けられている。

図１１は、実施の形態６に係るマーキング方法のフローチャートである。このフローチャートに沿って、実施の形態６に係るマーキング方法を説明する。まず、基板１４をステージ１２に吸着固定する（ステップＳ１）。次いで、インカー２０の高さ調整を行う（ステップＳ２）。この工程では、位置検知部３０、３１のいずれかを用いて、ステージ１２からインカー２０までの距離を測定し、制御部２６によってインカー２０の位置（高さ）を調整する。

次いで、制御部２６は、インカー２０によるインクの吐出しを制御しステージ１２の上の基板１４の予め定められた場所にマーキングを行う（ステップＳ３）。次いで、打点漏れ（マーキング漏れ）、又はインカー２０と基板１４の接触などの不具合が無いか確認する（ステップＳ４）。いずれかの不具合があった場合は、インカーの高さが妥当でなかったと考えられるので、インカーの高さを再調整する（ステップＳ５）。このとき、制御部２６は、インカー２０から最短の位置にある位置検知部をインカーの直下に移動させて、インカー高さを再調整する。インカー高さの再調整後、再びマーキングを行う（ステップＳ３）。

他方、ステップＳ４で不具合が無かった場合、予定されていた全てのマーキングを終了したか判定する（ステップＳ６）。全てのマーキングが終了していれば処理を終了し、全てのマーキングが終了していなければマーキングを再開する。

本発明の実施の形態６に係るマーキング方法は、予め定められた場所にマーキングできなかった場合、又はインカーが基板に接した場合に、制御部は、複数の位置検知部のうちインカーからの距離が最も近い位置検知部を、インカー直下に移動させ、ステージとインカーの距離を予め定められた距離にするものである。

マーキング中に打点漏れ等の不具合が生じた場合、位置検知部が１つだけであると、その位置検知部とインカーの距離が大きく離れていたとしても、その位置検知部を用いなければならない。つまり、位置検知部又はインカーは長い距離を移動しなければならないので、時間がかかってしまう。

しかし、本発明の実施の形態６では位置検知部を複数設けたので、インカーの高さを再調整する際に、複数の位置検知部のうち最もインカーに近い位置検知部を利用することができる。つまり、位置検知部又はインカーが移動する距離を小さくできるので、時間を節約できる。

位置検知部の数は複数であればよく、２つに限定されない。なお、ここまでで説明した各実施の形態の特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１０ マーキング装置、 １２ ステージ、 １４ 基板、 １６ 移動機構、 ２０ インカー、 ２０ａ インク壷先端部、 ２０ｂ インク壷、 ２０ｄ 中芯、 ２０ｅ ストローク調整機構、 ２０ｆ 先端部、 ２０ｇ 凸部、 ２１ インク、 ２２ 位置調整機構、 ２６ 制御部、 ３０ 位置検知部、 ５０,５２ 反射部

Claims (9)

1. ステージと、
   インクを格納するインカーと、
   前記インカーの位置、及び前記インカーによるインクの吐出しを制御する制御部と、
   前記インカーの位置を検知する位置検知部と、を備え、
   前記制御部は、前記位置検知部から得た情報に基づき、前記ステージから前記インカーまでの距離を予め定められた距離とし、
   前記インカーのインク吐出し方向は、前記ステージに対して垂直であることを特徴とするマーキング装置。
2. 前記位置検知部は前記インカーの先端を撮影するカメラであることを特徴とする請求項１に記載のマーキング装置。
3. 前記インカーの先端部は、前記ステージの表面に対し斜めカットされたことを特徴とする請求項２に記載のマーキング装置。
4. 前記インカーの先端部には、複数の凸部が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のマーキング装置。
5. 前記位置検知部は光学式の距離センサであり、
   前記インカーは、前記距離センサの光源からの光を反射する反射部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のマーキング装置。
6. 前記反射部は、環状に形成されたことを特徴とする請求項５に記載のマーキング装置。
7. 前記反射部は、インカーの側面の一部に設けられたことを特徴とする請求項５に記載のマーキング装置。
8. 前記位置検知部は、前記ステージの側面に複数取り付けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマーキング装置。
9. 制御部によってインカーの位置、及び前記インカーによるインクの吐出しを制御し、ステージの上の基板の予め定められた場所にマーキングを行う工程を備え、
   前記予め定められた場所にマーキングできなかった場合、又は前記インカーが前記基板に接した場合に、前記制御部は、前記ステージの側面に取り付けられ前記インカーの位置を検知する複数の位置検知部のうち前記インカーからの距離が最も近い位置検知部を、前記インカーの直下に位置させ、前記ステージと前記インカーの距離を予め定められた距離にすることを特徴とするマーキング方法。

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