JPH10307004A - 被加工物認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ウェーハ等の被加工物の加工すべき領域
及び加工状況の認識を行うことができる被加工物認識装
置において、加工すべき領域及び加工状況を表面と裏面
の双方から認識できるようにする。 【解決手段】可視光及び赤外光を発光する発光体と、可
視光または赤外光のいずれか一方を透過する狭帯域フィ
ルタとを備えた被加工物認識装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ等
の被加工物を加工する際に、加工すべき領域を検出する
被加工物認識装置に関し、詳しくは、可視光、赤外光の
双方を認識することができる撮像手段を有し、可視光ま
たは赤外光のどちらかを適宜選択して撮像できるように
した被加工物認識装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種の加工装置においては、加工前に被
加工物の加工すべき領域が検出される。例えば、図８に
示すような半導体ウェーハ６０をダイシングするダイシ
ング装置においては、半導体ウェーハの切削位置を検出
し、切削位置と切削ブレードとの位置合わせを行うアラ
イメントが切削前に行われる。

【０００３】被加工物である半導体ウェーハ６０の表面
には、所定間隔を置いて格子状に配列された直線状領域
であるストリート６１が存在する。そして、ストリート
６１によって区画された多数の矩形領域６２には、回路
パターンが施されている。このような半導体ウェーハ６
０は、ストリート６１において切削（ダイシング）さ
れ、各矩形領域６２ごとに分離されてチップとなる。

【０００４】図９に示すダイシング装置７０において
は、保持テープ７１を介して表面側を上にしてウェーハ
７３をフレーム７２に保持させてチャックテーブル７４
に載置し、アライメントユニット１０において切削位置
のアライメントを行った後、切削ブレード７５よってウ
ェーハ７３の表面に形成されたストリート６１をダイシ
ングすることにより、チップが形成される。

【０００５】このとき、切削前のアライメントは、通常
はアライメントユニット１０に備えた撮像手段によって
撮像されたウェーハ７３の表面の画像に基づいて行われ
る。このアライメント時、撮像手段におけるウェーハ７
３の表面の撮像は、撮像手段内に備えた光源から発せら
れる可視光をウェーハ７３の表面に照射し、反射する光
を撮像することにより行われるが、切削の途中若しくは
切削後においても同様の撮像は可能であり、切削の途中
若しくは切削後に撮像手段によりウェーハ７３の表面が
撮像されると、図１０に示すように、切削後に生じる切
削溝３４がモニター７６に表示される。

【０００６】この切削溝３４は完全に直線状に形成され
ているとは限らず、両側にチッピング（細かな欠け）３
７が生じている場合がある。このチッピング３７は、切
削ブレード５５の切れ味の低下等に起因して発生するも
のである。

【０００７】従って、モニター７６に表示された表面の
チッピング３７の状態を観察すれば、切削ブレード７５
の切れ味等の状態をある程度予測することができる。具
体的には、チッピング３７の大きさや量、切削溝３４の
幅等について、予め許容値を設定しておき、これらが許
容値以内か否かを画像処理により判断し、許容値を超え
ている場合には自動的にダイシングを中止し、切削ブレ
ード７５をドレッシングしたり、新しい切削ブレードに
交換する等の対策を講じている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、極めて
薄型の半導体ウェーハ等においては、ダイシング前に遂
行される裏面研磨からダイシングまでの工程での半導体
ウェーハの破損を防止するために、保持テープの貼り替
えを行わないようにする必要がある。この場合には、研
磨した裏面側を上にしてそのままチャックテーブル５４
に載置しなければならない。従って、このときは、切削
位置であるストリートの形成された表面が下側になって
載置されており、下側の面（表面）を撮像してアライメ
ント、表面に生じるチッピングの検出を行う必要があ
る。

【０００９】また、通常通り表面側を上にして半導体ウ
ェーハをチャックテーブル５４に載置してダイシングを
行った場合でも、裏面にも表面と同じようにチッピング
が生じる場合がある。この場合に、ダイシングを一度終
了させ、チャックテーブル５４から一度ウェーハ５３を
取り外して裏面のチッピング状態をチェックし、裏返し
てから再度チャックテーブル５４に載置していたのでは
作業効率が悪い。従って、この場合にも、下側の面を撮
像して認識する必要がある。

【００１０】その一方、撮像手段が下側の面の撮像機能
しかもたないとすれば、上側の面を撮像することができ
ない。また、上側の面の撮像用の撮像手段と、下側の面
の撮像用の撮像手段とを別個に設けたのでは、装置構成
が複雑となり、コストも増大する。

【００１１】従って、従来の被加工物認識装置において
は、簡便な手段によって、被加工物の上側の面を認識す
ると共に、下側の面をも認識できるようにすることに解
決しなければならない課題を有している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、加工装置に装着され、被
加工物を認識して加工すべき領域を検出する認識装置で
あって、被加工物に可視光及び赤外光を照射する照明手
段と、被加工物において反射した可視光域から赤外光域
までの光を拡大する光学手段と、可視光域から赤外光域
までの光を認識できる撮像手段と、可視光及び赤外光の
みを透過する狭帯域フィルタとを含み、該狭帯域フィル
タは、可視光または赤外光のいずれか一方を選択的に透
過するようにした被加工物認識装置を提供するものであ
る。

【００１３】上記のような装置構成とし、狭帯域フィル
タは、可視光または赤外光のいずれか一方を選択的に透
過するようにしたことにより、一つの装置で、被加工物
の表面及び裏面を認識することができる。

【００１４】また、本発明においては、狭帯域フィルタ
は、波長が０．４〜０．８μｍの可視光を透過する第一
の狭帯域フィルタと、波長が０．８〜１０μｍの赤外光
を透過する第二の狭帯域フィルタとからなること、狭帯
域フィルタは、照明手段、光学手段、撮像手段のいずれ
か一以上に配設されていること、被加工物は半導体ウェ
ーハであり、加工装置は半導体ウェーハをダイシングす
るダイシング装置であることを付加的要件として含んで
いる。

【００１５】狭帯域フィルタは、波長が０．４〜０．８
μｍの可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと、波長
が０．８〜１０μｍの赤外光を透過する第二の狭帯域フ
ィルタとからなることにより、２つの狭帯域フィルタの
いずれか一方を選択するのみで、被加工物の表面若しく
は裏面を選択的に認識することができる。

【００１６】また、狭帯域フィルタは、照明手段、光学
手段、撮像手段のいずれか一以上に配設されていること
により、複数の狭帯域フィルタを異なる箇所に配設する
こともでき、透過する光の制御をより柔軟に行うことが
できる。

【００１７】更に、被加工物は半導体ウェーハであり、
加工装置は半導体ウェーハをダイシングするダイシング
装置であることにより、半導体ウェーハの切削前のアラ
イメントを表面及び裏面から行うことができ、また、ダ
イシングの途中またはダイシング後に切削溝の表面及び
裏面の状態を認識することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態のいく
つかの例について図面を参照して説明する。なお、従来
例と共通する部分については、理解を容易とするため、
従来例と同一の符号を付して説明する。

【００１９】図１に示す第一の実施の形態における被加
工物認識装置１０は、例えば、従来例で示したダイシン
グ装置７０に装備されるもので、アライメントユニット
１０を兼ねており、照明手段１１と、光学手段１２と、
撮像手段１３とから構成されている。なお、被加工物認
識装置１０は、アライメントユニットとは別体として別
途設けてもよい。

【００２０】照明手段１１は、内部に発光体１４を備え
ており、この発光体１４は、調光器１５を介して電源
（図示せず）に接続され、可視光及び赤外光を発するこ
とができる。また、発光体１４の下方には熱線吸収フィ
ルタ１６が取り付けられている。

【００２１】光学手段１２には、対物レンズ１７と、ハ
ーフミラー１８と、狭帯域フィルタ１９とを備えてい
る。対物レンズ１７は、ウェーハ３０と対峙する位置に
配設され、その上方に配設されたハーフミラー１８はグ
ラスファイバー２０を介して照明手段１１と接続されて
いる。

【００２２】また、ハーフミラー１８の上方には狭帯域
フィルタ１９が配設されており、この狭帯域フィルタ１
９には、０．４〜０．８μｍの波長の可視光を透過する
第一の狭帯域フィルタ２１及び０．８〜１０μｍの波長
の赤外光を透過する第二の狭帯域フィルタ２２を備えて
いる。両者は水平方向に移動することにより、切り替え
可能となっており、可視光のみを透過させるときは第一
の狭帯域フィルタ２１を、赤外光のみを透過させるとき
は第二の狭帯域フィルタ２２を、それぞれ光軸が一致す
るように位置させる。

【００２３】撮像手段１３は、例えば、光域が広く可視
光から赤外光までを認識可能なＣＣＤカメラ等からな
り、光学手段１２に対して光軸が一致するよう配設され
ており、撮像した画像はモニター７６に表示される。

【００２４】ダイシングされるウェーハ３０は、保持テ
ープ３１を介して表面側を上にして（裏面を保持テープ
３１に貼着して）フレーム３２に保持されて、従来例で
示したダイシング装置７０のチャックテーブル７４に吸
引保持されている。

【００２５】ウェーハ３０をダイシングする際は、ウェ
ーハ３０の表面３０ａに形成されたストリート３３を検
出し、切削ブレード７５との位置合わせ、即ち、アライ
メントが行われるが、本実施の形態においては、被加工
物認識装置１０がアライメントユニットを兼ねているた
め、被加工物認識装置１０によって前記アライメントが
行われる。

【００２６】アライメントの後、図２に示すように、ス
トリート３３は切削ブレード７５によって切削される。
そして、切削された位置には切削溝３４が形成される。

【００２７】撮像時、ウェーハ３０には、照明手段１１
の発光体１４から発せられる光がグラスファイバー２
０、ハーフミラー１８を介して照射されている。ここで
照射される光には、可視光成分と赤外光成分の双方の成
分が含まれている。

【００２８】そして、図３に示すように、ウェーハ３０
に照射される光のうち、可視光３５は、ウェーハ３０の
表面３０ａにおいて反射する。また、図４に示すよう
に、赤外光３６は、ウェーハ３０を透過し、ウェーハ３
０の裏面３０ｂにおいて反射する。そして、それぞれ反
射した可視光３５及び赤外光３６は、対物レンズ１７に
よって捕らえられ、狭帯域フィルタ１９に供給される。

【００２９】ここで、狭帯域フィルタ１９を左方向にス
ライドさせておくと、光軸位置には、狭帯域フィルタ１
９の右部分にある第一の狭帯域フィルタ２１が位置し、
右方向にスライドさせておくと、光軸位置には、狭帯域
フィルタ１９の左部分にある第二の狭帯域フィルタ２２
が位置することになる。従って、狭帯域フィルタ１９を
左方向にスライドさせれば、第一の狭帯域フィルタ２１
によって、赤外光３６は遮断され、ウェーハ３０の表面
３０ａにおいて反射した可視光３５のみが透過されて撮
像手段１３に供給される。一方、狭帯域フィルタ１９を
右方向にスライドさせれば、第二の狭帯域フィルタ２２
によって、可視光３５は遮断され、ウェーハ３０の裏面
３０ｂにおいて反射した赤外光３６のみが透過されて撮
像手段１３に供給される。

【００３０】そして、撮像手段１３は、ウェーハ３０の
表面３０ａの状態を表示させたいときは、表面３０ａに
焦点を合わせることにより、また、ウェーハ３０の裏面
３０ｂの状態を表示させたいときは、裏面３０ｂに焦点
を合わせて撮像することにより、どちらか片方のみの画
像をモニター７６に表示させることができる。

【００３１】即ち、ウェーハ３０の表面３０ａにおいて
反射し、第一の狭帯域フィルタ２１を透過した可視光が
撮像手段１３によって撮像されると、表面１３ａを撮っ
た画像がモニター７６に表示される。一方、裏面１３ｂ
において反射し、第二の狭帯域フィルタ２２を透過した
赤外光が撮像手段１３によって撮像されると、裏面３０
ｂを撮った画像がモニター７６に表示される。

【００３２】切削途中若しくは切削後のウェーハ３０の
表面３０ａにできた切削溝３４を撮った画像は、従来と
同様に図１０のようにモニター７６に表示される。図１
０に示す画像においては、切削溝３４の両側に細かな欠
け（チッピング）３７が存在する。

【００３３】一方、図５は、切削途中若しくは切削後の
ウェーハ３０の裏面３０ｂにできた切削溝３４を撮った
画像の一例であり、裏面３０ｂにおいても同じように切
削溝３４の両側にチッピング３８が発生している。

【００３４】図６は、半導体ウェーハの材料として用い
られるシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、
インジウム燐（ＩｎＰ）等の結晶の光透過率を示すグラ
フであり、いずれの材料においても、波長が０．８μｍ
〜１０μｍの赤外線領域で高い透過率が見られた。従っ
て、第二の狭帯域フィルタ２２が、０．８μｍ〜１０μ
ｍの赤外線のみを透過させる狭帯域フィルタであれば、
ウェーハ３０を透過して裏面を認識できることがわか
る。

【００３５】但し、解像度を高くするためには、０．８
μｍ〜２．０μｍの赤外線を透過する狭帯域フィルタを
用いることが望ましい。従って、狭帯域フィルタ１９と
は別に、更に０．８〜２．０μｍの赤外光のみを透過す
る狭帯域フィルタを狭帯域フィルタ１９の上部や、撮像
手段１３内等に設ければ、更に解像度を高めることが可
能となる。

【００３６】従来は、可視光によって表面３０ａを撮像
し、表面３０ａのみのチッピングの状態を検出してダイ
シングを続行すべきか否かを判断することがあり、この
場合は裏面に発生したチッピングを検出することができ
ないため、不良チップが形成されてしまうのを完全に回
避することは困難であった。

【００３７】また、裏面３０ｂのチッピングの状態を検
出する場合もあったが、その場合には、ダイシングを一
度終了させてチャックテーブル７４からウェーハ３０を
取り外し、裏返してから再度チャックテーブル７４に載
置して撮像するという煩雑な作業を必要としていた。

【００３８】しかしながら、本発明では、図４において
示したように、赤外光を照射し、赤外光の透過性によっ
てウェーハ３０を裏返すことなく裏面３０ｂを撮像する
ことができるため、裏面のチッピング３８の状態を容易
に検出することができる。しかも、狭帯域フィルタ１９
を左右にスライドさせて切り替えるのみで、表面３０ａ
及び裏面３０ｂの撮像を自在に切り替えて表面及び裏面
のチッピングの状態を検出することができるのである。

【００３９】従って、撮像した画像に基づき、画像処
理、例えば、反射した可視光または赤外光の多値デジタ
ル信号への変換等を行い、変換後のデータに基づいて表
面３０ａ及び裏面３０ｂのチッピング３５の大きさや
量、切削溝３４の幅等を算出し、算出した値が予め設定
した許容値を超えている場合には、切削ブレード７５に
切れ味の低下等の何らかの問題があると判断することが
できる。そして、切削ブレード７５のドレッシング、新
しい切削ブレードへの交換等の策を講ずることにより、
チッピングによる不良チップが大量に発生してしまうの
を未然に防止することができるのである。

【００４０】次に、図７に示す第二の実施の形態におけ
る被加工物認識装置４０について説明する。この被加工
物認識装置４０は、照明手段４１、光学手段４２、撮像
手段４３とから構成される点で第一の実施の形態におけ
る被加工物認識装置１０と同様であるが、照明手段４１
及び光学手段４２の構成、照明手段４１と光学手段４２
とが接続されていない点において、被加工物認識装置１
０とは異なっている。

【００４１】照明手段４１は、内部に可視光及び赤外光
を発することができる発光体４４を備えており、この発
光体４４は、調光器４５を介して電源（図示せず）に接
続されている。そして、発光体４４の下方には更に、ス
ライド式に配設した照射側の第一の狭帯域フィルタ４
６、開閉式に配設した照射側の第二の狭帯域フィルタ４
７を備えている。

【００４２】照射側の第一の狭帯域フィルタ４６は、可
視光のみを透過する狭帯域フィルタであり、図７に示し
たように左方向にスライドさせたときには光軸に位置し
て可視光のみを透過し、右方向にスライドさせたときに
は、光軸から外れて発光体４４から発せられる光をその
まま通過させる。

【００４３】一方、照射側の第二の狭帯域フィルタ４７
は、赤外光のみを透過する狭帯域フィルタであり、閉め
たときには赤外光のみを透過し、開いたときには光をそ
のまま通過させてウェーハ３０に照射する。

【００４４】従って、照射側の第一の狭帯域フィルタ４
６を左方向にスライドさせると共に照射側の第二の狭帯
域フィルタ４７を開ければ、可視光のみが照射され、照
射側の第一の狭帯域フィルタ４６を右方向にスライドさ
せると共に照射側の第二の狭帯域フィルタ４７を閉めれ
ば、赤外光のみが照射される。

【００４５】このようにして照射された可視光または赤
外光は、ウェーハ３０において反射し、光学手段４２の
狭帯域フィルタ４８を透過する。このとき、可視光が照
射される場合は、狭帯域フィルタ４８を左方向にスライ
ドさせておけば、反射側の第一の狭帯域フィルタ４９が
可視光をそのまま透過し、赤外光が照射される場合は、
狭帯域フィルタ４８を右方向にスライドさせておけば、
反射側の第二の狭帯域フィルタ５０によって赤外光がそ
のまま透過される。

【００４６】即ち、狭帯域フィルタを二重に設けること
で、余分な成分が入らないようにし、ウェーハ３０の表
面３０ａ若しくは裏面３０ｂの認識をより正確に行うこ
とができるのである。

【００４７】なお、表面の認識はダイシング装置が置か
れる部屋の光だけで行うことも可能であるが、部屋の光
だけでは光量が少なく、表面を認識できない場合には、
可視光だけを照射できるという点でも照射側の第一の狭
帯域フィルタ４６は有効である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る被加
工物認識装置は、被加工物に可視光及び赤外光を照射す
る照明手段と、被加工物において反射した可視光域から
赤外光域までの光を拡大する光学手段と、可視光域から
赤外光域までの光を認識できる撮像手段と、可視光及び
赤外光のみを透過する狭帯域フィルタとを含み、狭帯域
フィルタは、可視光または赤外光のいずれか一方を選択
的に透過するようにしたことにより、一つの装置で、被
加工物の表面及び裏面を認識することができるため、表
面認識用の装置と裏面認識用の装置とを別個に設ける必
要がなく、加工装置の構成が簡略化される。

【００４９】狭帯域フィルタは、波長が０．４〜０．８
μｍの可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと、波長
が０．８〜１０μｍの赤外光を透過する第二の狭帯域フ
ィルタとからなることにより、２つの狭帯域フィルタの
いずれか一方を選択するのみで、被加工物の表面若しく
は裏面を選択的に認識することができるため、表面と裏
面との認識の切り替えを容易かつ迅速に行うことができ
る。

【００５０】また、狭帯域フィルタは、照明手段、光学
手段、撮像手段のいずれか一以上に配設されていること
により、複数の狭帯域フィルタを異なる箇所に配設する
こともでき、透過する光の制御をより柔軟に行うことが
できる。例えば、照明手段及び光学手段に二重に狭帯域
フィルタを設けることにより、被加工物の表面または裏
面の認識をより正確に行うことができ、認識の信頼性が
増す。

【００５１】更に、被加工物は半導体ウェーハであり、
加工装置は半導体ウェーハをダイシングするダイシング
装置であることにより、半導体ウェーハの切削前のアラ
イメントを表面及び裏面から行うことができ、また、ダ
イシングの途中またはダイシング後に切削溝の表面及び
裏面の状態を認識することができるため、裏面からアラ
イメントやチッピングの認識を行う際にも、半導体ウェ
ーハを裏返す必要がなくなり、作業工程が簡略化され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る被加工物認識装置の第一の実施の
形態を示す説明図である。

【図２】切削されるウェーハを示す説明図である。

【図３】本発明に係る被加工物認識装置によるウェーハ
表面の認識方法を示す説明図である。

【図４】同被加工物認識装置によるウェーハ裏面の認識
方法を示す説明図である。

【図５】同被加工物認識装置により撮像したウェーハの
裏面の状態を示す説明図である。

【図６】同被加工物認識装置によって認識されるウェー
ハの材料となるシリコン等の光透過率を示すグラフであ
る。

【図７】同被加工物認識装置の第二の実施の形態を示す
説明図である。

【図８】切削前のウェーハの表面を示す説明図である。

【図９】従来の、及び、本発明に係る被加工物認識装置
が装備されるダイシング装置を示す斜視図である。

【図１０】従来の、及び、本発明に係る被加工物認識装
置により認識した、ウェーハの切削途中または切削後の
表面の状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０：被加工物認識装置 １１：照明手段 １２：光学
手段 １３：撮像手段 １４：発光体 １５：調光器 １６：熱線吸収フィルタ
１７：対物レンズ １８：ハーフミラー １９：狭帯域フィルタ ２０：グ
ラスファイバー ２１：第一の狭帯域フィルタ ２２：第二の狭帯域フィ
ルタ ３０：ウェーハ ３０ａ：表面 ３０ｂ：裏面 ３１：
保持テープ ３２：フレーム ３３：ストリート ３４：切削溝 ３５：可視光 ３６：赤外光 ３７：表面のチッピング ３８：裏面のチッピング ４０：被加工物認識装置 ４１：照明手段 ４２：光学
手段 ４３：撮像手段 ４４：発光体 ４５：調光器 ４６：照射側の第一の狭帯域フィルタ ４７：照射側の
第二の狭帯域フィルタ ４８：狭帯域フィルタ ４９：反射側の第一の狭帯域フィルタ ５０：反射側の
第二の狭帯域フィルタ ６０：半導体ウェーハ ６１：ストリート ６２：矩形
領域 ７０：ダイシング装置 ７１：保持テープ ７２：フレ
ーム ７３：ウェーハ ７４：チャックテーブル ７５：切削ブレード ７６：
モニター

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工装置に装着され、被加工物を認識して
   加工すべき領域を検出する認識装置であって、被加工物
   に可視光及び赤外光を照射する照明手段と、被加工物に
   おいて反射した可視光域から赤外光域までの光を拡大す
   る光学手段と、可視光域から赤外光域までの光を認識で
   きる撮像手段と、可視光及び赤外光のみを透過する狭帯
   域フィルタとを含み、該狭帯域フィルタは、可視光また
   は赤外光のいずれか一方を選択的に透過するようにした
   被加工物認識装置。
2. 【請求項２】狭帯域フィルタは、波長が０．４〜０．８
   μｍの可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと、波長
   が０．８〜１０μｍの赤外光を透過する第二の狭帯域フ
   ィルタとからなる請求項１に記載の被加工物認識装置。
3. 【請求項３】狭帯域フィルタは、照明手段、光学手段、
   撮像手段のいずれか一以上に配設されている請求項１ま
   たは２に記載の被加工物認識装置。
4. 【請求項４】被加工物は半導体ウェーハであり、加工装
   置は半導体ウェーハをダイシングするダイシング装置で
   ある請求項１、２、または３に記載の被加工物認識装
   置。