JP2002198415A - ウエハアライメント装置及びウエハアライメント方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 オリフラ又はＶノッチを形成することなく半
導体ウエハの結晶方位を検出することができ、ウエハの
形状が楕円化しても正確な位置決めを行うことができる
ウエハアライメント装置及びウエハアライメント方法を
提供する。 【解決手段】 ウエハアライメント装置は、ウエハＷに
対して、回路が形成されないウエハＷ上の領域におい
て、チップを区画するダイシングライン２３とは別に、
ダイシングによる溝でウエハの結晶方位を示す結晶方位
ライン２５を形成しておき、これを検出する検出手段で
ウエハＷを撮像し、撮像された画像を処理して結晶方位
ライン２５を認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ状の電子部
品の製造工程において、半導体ウエハを所定の位置に位
置決めするウエハアライメント装置及びウエハアライメ
ント方法に関し、特に、チップ状に分割されたウエハ状
の電子部品の製造工程で用いられるウエハアライメント
装置及びウエハアライメント方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン等の半導体からなる電子部品
は、次のような工程を経て製造されていた。すなわち、
前工程において略円形状のウエハの表面側に回路パター
ンを形成する。ウエハ表面の回路パターン上に保護テー
プを貼着し、裏面側を所定の厚さまで研削して保護テー
プを剥離する。その後、ダイシング用の粘着テープを貼
付してウエハをリングフレームに固定し、個々の回路パ
ターンの境界（ダイシングライン）をダイシングブレー
ドによりチップに分割する。続いて、リードフレーム等
の基板にチップをボンディングし、結線し、モールドし
て電子部品としていた。

【０００３】ところが、このようなチップの製造方法で
は、極薄に研磨したウエハは極めて脆く、搬送の際に衝
撃で破損しないように取り扱わなければならず、３００
μｍ以下のウエハは歩留りが極めて低かった。一方、Ｉ
Ｃカードや携帯機器の普及とともに回路基板の集積技術
が向上し、これに使用される電子部品の厚さも、１００
μｍや５０μｍほどの極薄のものが要求されるようにな
ってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらのウ
エハには、製造の際、結晶の方向にあわせて回路が形成
できるようにオリエンテーションフラット（以下、オリ
フラという）やＶノッチのような一部切り欠きが周囲に
設けられ、ウエハの外形を観察することによりウエハを
所定の位置に位置決めするための目印とされてきた。

【０００５】図１４及び図１５は、チップに分割された
ウエハのチップの欠けを示す平面図であり、図１４はウ
エハ外周に結晶方位を示すノッチを有する半導体ウエハ
を示し、図１５はウエハ外周にオリフラを有する半導体
ウエハを示す。図１４において、６はＶノッチ７を有す
る半導体ウエハ、８は個々の半導体チップ、９はダイシ
ングラインである。図１５において、１０はオリフラ１
１を有する半導体ウエハ、８は半導体チップ、９はダイ
シングラインである。ウエハが粘着テープ上でチップに
分割されると、接着面積の小さな箇所は、分割の際に脱
落してしまうことがある。この場合、図１４に示す三角
形状の周辺チップの欠け１２は、Ｖノッチ７によく似て
おり、また図１５に示す列状のチップの欠け１３はオリ
フラ１１によく似ている。

【０００６】従来の製造方法では、チップに分割した後
は、リングフレームに設けられた目印により、次工程の
ためのアライメントが可能であった。しかし、後述する
「先ダイシング」による電子部品の製造方法では、個々
のチップに分割した後リングフレームに固定する工程が
あるため、ウエハの位置とリングフレームの位置を所定
の配置にする必要がある。しかし、オリフラやＶノッチ
の位置によるアライメントを行おうとすれば、チップの
欠けをオリフラやＶノッチと誤認識して見当違いの配置
にしてしまうおそれがあった。

【０００７】また、「先ダイシング」を行った場合、ウ
エハは多数のチップに分割され、柔軟なフィルムからな
る保護テープで固定されている状態にある。この保護テ
ープは、一方向に張力をかけてウエハに貼り付けられた
後、ウエハ形状にあわせてカットされたものであるた
め、ウエハの裏面を研削して個々のチップに分割された
段階で、ウエハＷの形状は、張力をかけた方向に縮み、
ウエハは後述する図１２に示すように楕円化する場合が
ある。従来のウエハのアライメント方法では、ウエハの
形状を真円として認識するため、楕円となったウエハに
対しては正確な中心あわせができなかった。本発明は、
オリフラ又はＶノッチに依存することなく結晶方位を検
出して、所定の位置に位置決めを行うことが可能なウエ
ハアライメント装置及びウエハアライメント方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るウエハアラ
イメント装置は、回路が形成されていない領域に、結晶
方位を示す結晶方位ラインがダイシングによる溝で形成
された半導体ウエハの該結晶方位ラインを検出する検出
手段と、前記検出手段により検出された結晶方位ライン
から前記半導体ウエハの結晶方位を認識する認識手段と
を備えることを特徴している。

【０００９】また、前記結晶方位ラインとこれに隣接す
るダイシングラインの間隔は、前記チップの縦及び横の
サイズとは異なる間隔を隔てて前記半導体ウエハ上に形
成されており、前記検出手段は、前記結晶方位ラインと
これに隣接するダイシングラインとの間隔が前記ダイシ
ングライン同士の間隔と異なることを利用して結晶方位
ラインを検出するものであってもよい。

【００１０】また、前記半導体ウエハ上に形成された結
晶方位ラインは、前記チップを区画するダイシングライ
ンのライン幅とは異なる溝幅により前記半導体ウエハ上
に形成されており、前記検出手段は、前記結晶方位ライ
ンの溝幅が前記ダイシングラインのライン幅と異なるこ
とを利用して結晶方位ラインを検出するものであっても
よい。

【００１１】また、前記検出手段は、前記半導体ウエハ
の面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像さ
れた画像を画像処理して結晶方位ラインを検出する処理
手段とを備えるものであってもよい。さらに、本発明に
係るウエハアライメント装置は、前記認識手段により認
識された結晶方位ラインに基づいて前記半導体ウエハを
所定位置に位置決めするように制御する制御手段を備え
るものであってもよい。

【００１２】また、本発明に係るウエハアライメント方
法は、回路が形成されていない領域に、結晶方位を示す
結晶方位ラインがダイシングによる溝で形成された半導
体ウエハの表面を撮像し、撮像された画像を処理して結
晶方位ラインを検出する工程と、検出された結晶方位ラ
インが所定方向に平行になるように前記半導体ウエハを
回転する工程と、前記所定方向及び該所定方向に直交す
る方向に前記半導体ウエハを移動させて、任意のウエハ
エッジの画像を撮像し、該画像からウエハエッジ位置を
求める工程と、前記工程で求められたエッジ位置と結晶
方位ラインによって特徴付けられる他のウエハエッジ位
置を求め、ウエハ中心を計算する工程と、前記工程で求
められたウエハ中心を所定の位置に一致するように位置
補正する工程とを有することを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は、半導体ウエハの先ダ
イシング工程を説明する工程断面図である。まず、図１
（ａ）（ｂ）に示すように、ウエハの回路が形成された
表面よりウエハ厚さ方向に所定深さまでダイシングし
て、賽の目状に有底の溝２８を形成する。次いで、図１
（ｃ）に示すように、ウエハ表面に柔軟なフィルムから
なる保護テープ２４を貼着する。次いで、図１（ｄ）に
示すように、ウエハ裏面を有底の溝２８の底部を越えて
研削し、所定の厚さにし、多数のチップに分割する。

【００１４】このように、ウエハの形状を保ったまま分
割された多数のチップが保護テープ２４で貼着された状
態となっているウエハを、以下本明細書ではウエハＷと
いう。保護テープ２４は、ウエハに貼着する際、貼着方
向に対し、張力がかかるため、図１（ｄ）のようにウエ
ハの裏面を研削してチップに分割された段階で、ウエハ
Ｗの形状は、円形から張力がかけられた方向が短軸とな
る楕円形に変形する場合がある。

【００１５】図２及び図３は、本発明の実施形態に係る
ウエハアライメント装置に用いるウエハＷの例を示す図
である。図２（ａ）は、ウエハＷの平面図を示し、図２
（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図を示す。図
３（ａ）（ｂ）は、本発明のアライメントの後の形態を
図示している。図３（ａ）は、前記ウエハＷが粘着シー
ト２６を介してリングフレーム２７で固定保持されてい
る。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図を示
す。図２において、ウエハＷは半導体チップの縦横のサ
イズａ，ｂの間隔で切断・分離されている。

【００１６】また、回路が形成されていないウエハＷ上
の領域において、ダイシングライン２３とは別に、ウエ
ハＷの結晶方位を決定する結晶方位ライン２５が形成さ
れている。この結晶方位ライン２５は、本実施形態で
は、チップの縦サイズａ及び横サイズｂ（それぞれＹ軸
方向、Ｘ軸方向の隣接するダイシングライン同士の間
隔）とは異なる間隔ｃにより形成される。例えば、チッ
プサイズａ又はｂが２〜３ｍｍ程度である場合、結晶方
位ライン２５とこれに隣接するダイシングラインとの間
隔ｃは１．５〜０．５ｍｍ程度に設定される。結晶方位
ライン２５は、先ダイシング工程におけるダイシング工
程（図１（ｂ））において、有底の溝２８を形成と同時
に行ってもよいし、別の段階で行ってもよい。また、結
晶方位ライン２３の深さは、有底の溝２８と同程度であ
ってもよいし、ウエハの表面にのみ薄く行ってもよい。

【００１７】図２（ｂ）に示すように、ウエハＷは、表
面に粘着剤層２４ａを有する保護テープ２４が貼着され
多数の半導体チップ２２が固定された状態となってい
る。図３において、２７はウエハＷを粘着剤層２６ａを
有する粘着テープ２６を用いて貼付け固定するリングフ
レームである。リングフレーム２７の外周には、それぞ
れ位置決め用の切り欠き２７ａ，２７ｂが形成されてい
る。ウエハＷ及びリングフレーム２７の裏面に粘着テー
プ２６が粘着されて、ウエハＷの外周にリングフレーム
２７が配置されている。この粘着テープ２６は、半導体
チップをボンディングする際のピックアップ用である。
保護テープ２４及び粘着テープ２６の粘着剤層２４ａ，
２６ａは、それぞれ紫外線硬化型であってもよい。本実
施形態では、回路が形成されないウエハＷ上の領域に結
晶方位ライン２５を形成することによって、従来、結晶
方位を示すために必要とされたノッチやオリフラの認識
を省略することができ、ウエハＷの有効利用を図ること
が可能になる。

【００１８】回路が形成されないウエハＷ上の領域に形
成される結晶方位ライン２５は、チップサイズａ又はｂ
とは異なる間隔ｃの結晶方位ライン２５以外にも、ダイ
シングライン２３に相関付けられ、かつ該ダイシングラ
イン２３と区別してウエハＷの結晶方位を決定できるラ
インであればよい。結晶方位ラインの他の例を図４によ
り説明する。

【００１９】図４は、本発明の実施形態に係るウエハア
ライメント装置に用いるウエハＷの他の例を示す図であ
る。図４（ａ）は、ダイシングライン２３のダイシング
溝幅と異なる溝幅ｅの結晶方位ライン２５’が形成され
たウエハＷの平面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）
のＡ−Ａ’矢視断面図を示す。図２と同一構成部分には
同一符号を付している。

【００２０】図４に示すように、回路が形成されないウ
エハＷ上の領域に形成される結晶方位ライン２５’は、
ダイシングライン２３のダイシング溝幅ｄと異なる溝幅
ｅに形成されている。結晶方位ライン２５’の溝幅ｅ
は、ダイシング２３のダイシング溝幅２３ｄよりも太く
てもよいし、細くてもよい。

【００２１】図５は、本実施形態のウエハのアライメン
ト装置３０が組み込まれたテープマウンタ装置を示す平
面図である。図５のテープマウンタ装置は、前述した先
ダイシング方法によってされた表面に、保護テープ２４
が貼着され多数の半導体チップ２２が固定された状態の
ウエハＷを粘着テープ２６を介してリングフレーム２７
に固定し、保護テープ２４を剥離するための装置であ
り、特開２０００−６８２９３号公報にその詳細が記載
されている。

【００２２】ウエハＷは、テープマウンタ装置のウエハ
受け渡しテーブル４０に、その保護テープ２４側が下面
となるように移載される。受け渡しテーブル４０に移載
されたウエハＷは、ウエハ搬送ユニット５０にて、紫外
線（ＵＶ）照射ユニット６０へと搬送される。ウエハＷ
は、その保護テープ２４側を、紫外線照射ユニット６０
に向けて通過し、保護テープ２４に紫外線硬化型を使用
した場合、搬送される間に紫外線が照射されるようにな
っている。

【００２３】紫外線照射ユニット６０を通過する間に紫
外線が照射されたウエハＷは、アライメント装置３０へ
と搬送され、そのチップ側の面が下方に位置するように
位置決めテーブル１０１上に受け渡されて載置される。
アライメント装置３０の詳細な構成については図６及び
図７により後述する。アライメント装置３０で位置決め
がされたウエハＷは、チップ側の面が下方に位置するよ
うに粘着テープマウントユニット９０の粘着テープマウ
ントテーブル９１上に移載されるようになっている。

【００２４】粘着テープマウントユニット９０では、リ
ングフレーム２７がウエハＷの外周に配置され、粘着テ
ープ２６の先端部をプレスローラによって、リングフレ
ーム２７の端部に圧着する。さらに、粘着テープマウン
トテーブル９１が移動して、粘着テープ２６が、ウエハ
Ｗとその外周にリングフレーム２７に貼着して、ウエハ
Ｗとリングフレーム２７を一体化させる。

【００２５】粘着テープ２６でリングフレーム２７と一
体となったウエハＷは、剥離ユニット９２に搬送され、
剥離ユニット９２は、ウエハ表面の保護テープ２４を図
示しない剥離用の感熱接着テープにて、保護テープ２４
に接着しウエハ表面から剥離する。ウエハ表面より保護
テープ２４が剥離されたウエハＷは、移載してアンロー
ダユニット９４の収納カセット９５にウエハＷを収納す
る。

【００２６】図６は、前記アライメント装置３０の詳細
な構成を示す正面図であり、図７は、その右側面図であ
る。図５乃至図７において、アライメント装置３０は、
ウエハＷをリングフレーム２７に精度良く位置決めする
ためのものであり、アライメント装置３０の基台上に固
定された前後方向（Ｙ軸方向）に設けられたＹ軸方向レ
ール１０２と、このＹ軸方向レール１０２と直行するよ
うに左右方向（Ｘ軸方向）に設けられ、Ｙ軸方向レール
１０２上を前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に構成され
たＸ軸方向レール１０４とを備えている。このＸ軸方向
レール１０４上には、Ｘ軸方向レール１０４上を左右方
向（Ｘ軸方向）に移動可能に構成された位置決めテーブ
ル１０１を備えている。

【００２７】Ｙ軸方向レール１０２の前端側には、駆動
モータ１０６が備えられており、この駆動モータ１０６
の回転によって、駆動モータ１０６の駆動軸のプーリ１
０８とＹ軸方向レール１０２の後端側に設けられたプー
リ１１０との間に掛け渡された駆動ベルト１１２が前後
方向（Ｙ軸方向）に移動する。これに伴って、駆動ベル
ト１１２に固定されるとともにＸ軸方向レールに連結さ
れた案内部材（図示せず）を介して、Ｘ軸方向レール１
０４とその上に設けられた位置決めテーブル１０１が、
Ｙ軸方向に移動するように構成されている。

【００２８】一方、Ｘ軸方向レール１０４の左端側に
は、駆動モータ１１４が備えられており、この駆動モー
タ１１４の回転によって、駆動モータ１１４のプーリ１
１６とＸ軸方向レール１０４の右端側に設けられたプー
リ１１８との間に掛け渡された駆動ベルト１２０が左右
方向（Ｘ軸方向）に移動する。これに伴って、駆動ベル
ト１２０に固定されるとともに位置決めテーブル１０１
に連結された案内部材（図示せず）を介して、位置決め
テーブル１０１が、Ｘ軸方向に移動するように構成され
ている。

【００２９】また、位置決めテーブル１０１には、位置
決めテーブル本体１２２と、この位置決めテーブル本体
１２２に、ベアリング１２４によって回転軸１２６を中
心に回転可能に装着された位置決めテーブル台部１２８
とを備えている。位置決めテーブル本体１２２に設けら
れた駆動モータ１３０の回転が、駆動モータ１３０の駆
動軸のプーリ１３２と回転軸１２６に設けられたプーリ
１３４との間に掛け渡された駆動ベルト１３６を介し
て、位置決めテーブル台部１２８に伝達されて、回転軸
１２６を中心に位置決めテーブル台部１２８が回転する
ように構成されている。

【００３０】このように構成されるアライメント装置３
０では、紫外線照射ユニット６０を通過したウエハＷ
が、ウエハ搬送ユニット５０の吸着搬送部材５３の吸着
部（図示せず）に吸着保持された状態で、アライメント
装置３０へと搬送され、そのチップ側の面が下方に位置
するように位置決めテーブル１０１の位置決めテーブル
台部１２８のウエハ収容部１３８に上に受け渡されて載
置され、吸着保持される。

【００３１】また、アライメント装置３０の上方には、
ウエハＷ上のチップ及びチップを形成するダイシングラ
インの形態を撮像する画像認識カメラ７１（撮像手段）
と、画像認識カメラ７１による撮像を鮮明にするための
照明７２が設置される。この状態で、アライメント装置
３０の上方に配置された画像認識カメラ７１を用いて、
ウエハＷの予めダイシングされチップ化されたウエハの
分割線（ダイシングライン）に沿って回転方向（θ方
向）及び縦横方向（ＸＹ方向）に位置調整してウエハＷ
の結晶方位ライン２５の位置を検出し、検出した結晶方
位ライン２５を基にウエハＷの中心を算出し、この結晶
方位ライン２５及びウエハＷ中心を基に位置決め制御に
より位置調整を行うようにする。

【００３２】すなわち、前記ウエハＷの結晶方位ライン
２５の位置検出では、まず位置決めテーブル１０１の台
部を回転させることによって、ウエハの回転方向（θ方
向）位置を決定し、次いでＸ軸方向レール１０４上を位
置決めテーブル１０１左右方向（Ｘ軸方向）に移動し
て、ウエハＷのＸ軸方向位置を決めるとともに、Ｙ軸方
向レール１０２上を前後方向（Ｙ軸方向）にＸ軸方向レ
ール１０４とその上に設けられた位置決めテーブル１０
１を移動して、ウエハのＹ軸方向位置を決定する。ま
た、前記アライメント装置３０の各部は、全体としてＸ
−Ｙ−θステージ８０を構成しており、Ｘ−Ｙ−θステ
ージ８０の作動を制御するために、アライメント装置３
０内には制御装置３１（制御手段）が組み込まれてい
る。

【００３３】制御装置３１は、装置全体の制御を行う制
御部であり、マイクロコンピュータ等により構成され、
記憶装置３５上のプログラムに従い、演算に使用するデ
ータを記憶したメモリを使用してアライメント処理等各
種処理を実行する。また、この制御装置３１によって、
画像認識カメラ７１の作動を含む装置各部の作動が制御
される。制御装置３１は、画像入力部３２、位置演算部
３３、及び位置制御部３４の各機能部から構成される。

【００３４】画像入力部３２は、画像認識カメラ７１に
より撮像されたウエハＷのダイシングライン２３、結晶
方位ライン２５及びウエハＷのエッジ部分の画像データ
を取り込み認識する。位置演算部３３は、前記認識結果
を基に、あらかじめデータとして記憶されているチップ
サイズａ又はｂと結晶方位ライン２５との間隔ｃとから
結晶方位ライン２５を検出する演算を行う。

【００３５】位置制御部３４は、前記Ｘ−Ｙ−θステー
ジ８０を駆動する各駆動モータ１０６，１１８，１３０
に制御信号を出力してＸ−Ｙ−θステージ８０を制御す
る。さらに、位置制御部３４は、ウエハ中心と結晶方位
が次工程の例えば粘着テープマウントテーブルの座標
上、所定の位置になるように所定の移載装置へ移動して
待機する。また、記憶装置３５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び
ＥＥＰＲＯＭ等のメモリからなり、制御装置３１のプロ
グラム、アライメントのための制御データなどを記憶す
る。

【００３６】次に、ウエハアライメントの手順につい
て、図８に示すフローチャートを参照して説明する。図
８は、アライメント装置３０のウエハアライメントの手
順を示すフローチャートであり、図中、Ｓはステップ番
号を示す。アライメント装置３０の作動開始がステップ
Ｓ１で指令されると、ステップＳ２でウエハＷが自動的
に位置決めテーブル１０１の上に供給される。ステップ
Ｓ３では、画像認識カメラ７１からの撮像データの入力
が行われる。具体的には、個々の半導体チップを区分け
するダイシングライン２３によって回路が形成されない
ウエハの外周部に結晶方位を示す結晶方位ライン２５が
形成されたウエハＷの表面（保護テープの貼付されてい
ない面）を下方から撮像し、撮像された画像を画像入力
部３２に取り込む。

【００３７】次いで、ステップＳ４でＸ−Ｙ−θステー
ジ８０をθ方向に回転移動し、ステップＳ５で位置演算
部３３がウエハＷのダイシングライン２３がＸ軸方向及
びＹ軸方向に揃ったか否かを判別し、ウエハＷのダイシ
ングライン２３がＸ軸方向及びＹ軸方向に揃っていなけ
ればステップＳ４に戻ってダイシングライン２３がＸ軸
方向及びＹ軸方向に揃うまでＸ−Ｙ−θステージ８０の
θ方向の回転移動を行う。また、Ｘ−Ｙ−θステージ８
０の回転移動の他の方法として、前記撮像された画像か
ら、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とダイシングライン２３との
なす角度を読み取り、オープン制御でＸ−Ｙ−θステー
ジ８０のθ方向の回転移動を行ってもよい。

【００３８】前記ダイシングライン２３がＸ軸方向及び
Ｙ軸方向に揃った場合には、ステップＳ６でウエハＷの
結晶方位ライン２５を検出する。結晶方位ライン２５の
具体的な検出処理例については図９乃至図１１により後
述する。次いで、ステップＳ７で検出された結晶方位ラ
イン２５を基にウエハＷを所定方向及び該所定方向に直
交する方向に移動させて、検出された結晶方位ラインが
所定方向に平行になるようにウエハＷを回転し、さら
に、所定方向及び該所定方向に直交する方向にウエハＷ
を移動させて、任意のウエハエッジの画像を撮像し、ス
テップＳ８で撮像した画像からウエハエッジ位置を求
め、求められたエッジ位置からウエハ中心を計算する。

【００３９】次いで、ステップＳ５０で求めた座標と所
定位置の座標からウエハの所定の移載位置に対する移動
量（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）を計算し、ステップＳ５１で計
算した移動量（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）に従ってＸ−Ｙ−θ
ステージ８０によりウエハＷを所定の移載位置へ移動す
る。ステップＳ５２では、移載を待ち、ステップＳ５３
で移載が完了したか否かを判別する。移載が完了したと
きは本フローを終了し、移載が完了していなければステ
ップＳ５２に戻って移載が完了するまで待つ。なお、上
記ステップＳ８におけるウエハ中心の具体的な算出方法
については図１２により後述する。このようにして求め
られた結晶方位ライン２５に従ってウエハアライメント
が行われ、ウエハＷとリングフレーム２７との相対位置
が補正される。

【００４０】図９は、結晶方位ライン２５の検出処理の
一例を示すフローチャートであり、図８のステップＳ６
の処理に対応する。まず、ステップＳ１１でＸ軸方向に
平行な向きにＸ−Ｙ−θステージ８０を移動し、ステッ
プＳ１２でＸ軸方向のチップサイズ（チップサイズｂ）
と異なる間隔が検出されたか否かを判別する。例えば、
ａ＝３ｍｍ、ｂ＝２ｍｍであれば、ｃ＝１．５ｍｍ等に
設定されているので、ダイシングライン同士の間隔を検
出していく。チップサイズｂと異なる間隔ｃが検出され
たときは、ステップＳ１３でこの時得られたダイシング
ラインを結晶方位ライン２５として認識させこれを制御
データとしてメモリに格納して本サブルーチンを終え、
図８のステップＳ６に戻る。チップサイズｂと異なる間
隔ｃが検出されないときは、Ｘ−Ｙ−θステージ８０を
所定量Ｙ軸方向に移動し、ステップＳ１１に戻って上記
処理を繰り返す（ステップＳ１４）。

【００４１】前記ステップＳ１４でＹ軸方向のダイシン
グライン２３の一端から他端までＸ−Ｙ−θステージ８
０を移動して間隔ｃが検出されないときは、結晶方位ラ
イン２５がＹ軸方向に平行な位置に存在しなかった場合
であるからステップＳ１５に進み、ステップＳ１５でＹ
軸方向に平行な向きにＸ−Ｙ−θステージ８０を移動
し、ステップＳ１６でＹ軸方向のチップサイズ（チップ
サイズａ）と異なる間隔が検出されたか否かを判別す
る。前述の通り、ａ＝３ｍｍ、ｃ＝１．５ｍｍなので、
チップサイズａと異なる間隔ｃが検出されたときは、ス
テップＳ１７でこの時得られたダイシングラインを結晶
方位ライン２５として認識させこれを制御データとして
メモリに格納して本サブルーチンを終え、図８のステッ
プＳ６に戻る。チップサイズａと異なる間隔ｃが検出さ
れないときは、Ｘ−Ｙ−θステージ８０を所定量Ｘ軸方
向に移動し、ステップＳ１５に戻って上記処理を繰り返
す（ステップＳ１８）。

【００４２】前記ステップＳ１８でＸ軸方向のダイシン
グライン２３の一端から他端までＸ−Ｙ−θステージ８
０を移動して間隔ｃが得られないときは、Ｙ軸方向及び
Ｘ軸方向のいずれの方向においても結晶方位ライン２５
が検出されなかった場合であるからステップＳ１９で結
晶方位ライン２５検出エラーを出力して本サブルーチン
を終えて、外部からの指令又は操作を待つ。あるいは、
再トライをするように設定してもよいし、マニュアル操
作に切り替えられるようにして目視検出作業が行えるよ
うにしてもよい。

【００４３】前記検出エラーが出力された場合には、以
下のような対応をとることができる。結晶方位ライン２
５が検出できない要因として、(1)ウエハＷが位置決め
テーブル１０１に適正に供給されていない、(2)ウエハ
Ｗのダイシングライン２３がＹ軸方向又はＸ軸方向に平
行に揃えられていない、(3)ウエハＷのダイシングライ
ン２３が画像認識できない、(4)Ｘ−Ｙ−θステージ８
０移動の際の撮像された画像データが十分でない等が考
えられる。そこで、前記検出エラーが出力された場合に
は、例えば図８のステップＳ３に戻って、再び画像認識
カメラ７１を用いた撮像データの入力から処理を行う、
あるいは、ステップＳ４に戻ってＸ−Ｙ−θステージ８
０をθ方向の回転移動を再び行って以降の処理に進む、
等の再処理を行う。このような再処理を行っても、前記
検出エラーが再度出力された場合には、その旨を制御装
置３１の表示部に表示したり、音による警告を行って操
作者に報知する。また、上述した再処理を行わずに、直
ちに報知するようにしてもよい。

【００４４】図１０は、結晶方位ライン２５の検出処理
の他の例を示すフローチャートであり、図８のステップ
Ｓ６の処理に対応する。図９の処理フローと同一処理を
行うステップには同一符号を付している。まず、画像認
識カメラ７１がウエハＷの略中心に位置するようＸ−Ｙ
−θステージ８０を移動する。続いて、ステップＳ２１
でＸ軸方向のウエハＷの一端に向かってＸ−Ｙ−θステ
ージ８０を移動し、ステップＳ２２でチップサイズｂと
異なる間隔が検出されたか否かを判別する。例えば、ａ
＝３ｍｍ、ｂ＝２ｍｍであれば、ｃ＝１．５ｍｍ等に設
定されているので、チップサイズｂと異なる間隔ｃが検
出されたときは、ステップＳ１３でこの時得られたダイ
シングラインを結晶方位ライン２５として認識させ本サ
ブルーチンを終え、図８のステップＳ６に戻る。

【００４５】この時チップサイズｂと異なる間隔ｃが検
出されないときは、ステップＳ２３でＸ軸方向にウエハ
Ｗの他端に向かってＸ−Ｙ−θステージ８０を移動し、
ステップＳ２４でチップサイズｂと異なる間隔ｃが検出
されたか否かを判別する。チップサイズｂと異なる間隔
ｃが検出されたときは、ステップＳ１３に進む。

【００４６】チップサイズｂと異なる間隔ｃが検出され
ないときは、結晶方位ライン２５がＹ軸方向に平行な位
置に存在しなかった場合である。Ｘ−Ｙ−θステージ８
０を元の通り画像認識カメラ７１がウエハＷの再び略中
心に位置するように移動し、ステップＳ２６でＹ軸方向
のウエハＷの一端に向かってＸ−Ｙ−θステージ８０を
移動し、ステップＳ２７でチップサイズａと異なる間隔
ｃが検出されたか否かを判別する。前述の通り、ａ＝３
ｍｍ、ｃ＝１．５ｍｍなので、チップサイズａと異なる
間隔ｃが検出されたときは、ステップＳ１７で得られた
ダイシングラインを結晶方位ライン２５として認識させ
て本サブルーチンを終え、図８のステップＳ６に戻る。

【００４７】この時チップサイズａと異なる間隔ｃが検
出されないときは、ステップＳ２７でＸ軸方向にウエハ
Ｗの他端に向かってＸ−Ｙ−θステージ８０を移動し、
ステップＳ２８でチップサイズａと異なる間隔ｃが検出
されたか否かを判別する。チップサイズａと異なる間隔
ｃが検出されたときは、ステップＳ１７に進む。

【００４８】前記ステップＳ２８でチップサイズａと異
なる間隔ｃが検出されないときは、Ｙ軸方向及びＸ軸方
向のいずれの方向においてもウエハＷ外周部の結晶方位
ライン２５が検出されなかった場合であるからステップ
Ｓ１９で結晶方位ライン２５検出エラーを出力して本サ
ブルーチンを終える。

【００４９】前記検出エラーが出力された場合には、例
えば図８のステップＳ３に戻って、再び画像認識カメラ
７１からの撮像データの入力から処理を行う、あるい
は、ステップＳ４に戻ってＸ−Ｙ−θステージ８０をθ
方向の回転移動を再び行って以降の処理に進む、等の再
処理を行う。また、図９で述べたサブルーチン処理を行
うようにしてもよい。このような再処理を行っても、前
記検出エラーが出力された場合には、その旨を制御装置
３１の表示部に表示したり、音による警告を行って操作
者に報知する。この結晶方位ライン２５の検出処理で
は、図９の検出処理に比べＸ−Ｙ−θステージ８０の移
動に要する時間を短縮することができる。

【００５０】図１１は、図４に示す結晶方位ライン２
５’の検出処理の一例を示すフローチャートであり、図
８のステップＳ６の処理に対応する。図９の処理フロー
と同一処理を行うステップには同一符号を付している。
まず、ステップＳ１１でＸ軸方向にＸ−Ｙ−θステージ
８０を移動し、ステップＳ１２でダイシングライン２３
のダイシング溝幅と異なる溝幅が検出されたか否かを判
別する。例えば、図４に示したように、回路が形成され
ないウエハＷ上の領域に形成される結晶方位ライン２
５’は、ダイシングライン２３のダイシング溝幅ｄと異
なる溝幅ｅに形成されている。

【００５１】ダイシングライン２３のダイシング溝幅ｄ
と異なる溝幅ｅが検出されたときは、ステップＳ１３で
この時得られたダイシングラインを結晶方位ライン２
５’として認識させこれを制御データとしてメモリに格
納して本サブルーチンを終え、図８のステップＳ６に戻
る。ダイシングライン２３のダイシング溝幅ｄと異なる
溝幅ｅが検出されないときは、Ｘ−Ｙ−θステージ８０
を所定量Ｙ軸方向に移動し、ステップＳ１１に戻って上
記処理を繰り返す（ステップＳ１４）。

【００５２】前記ステップＳ１４でＹ軸方向のダイシン
グライン２３の一端から他端までＸ−Ｙ−θステージ８
０を移動して間隔ｃが検出されなかった場合は、結晶方
位ライン２５’がＹ軸方向と平行な位置に存在しなかっ
た場合であるからステップＳ１５に進み、ステップＳ１
５でＹ軸方向に平行な向きにＸ−Ｙ−θステージ８０を
移動し、ステップＳ３２でダイシングライン２３のダイ
シング溝幅ｄと異なる溝幅ｅが検出されたか否かを判別
する。

【００５３】ダイシングライン２３のダイシング溝幅ｄ
と異なる溝幅ｅが検出されたときは、ステップＳ１７で
この時得られたダイシングラインを結晶方位ライン２
５’として認識させこれを制御データとしてメモリに格
納して本サブルーチンを終え、図８のステップＳ６に戻
る。ダイシングライン２３のダイシング溝幅ｄと異なる
溝幅ｅが検出されないときは、Ｘ−Ｙ−θステージ８０
を所定量Ｘ軸方向に移動し、ステップＳ１５に戻って上
記処理を繰り返す（ステップＳ１８）。

【００５４】前記ステップＳ１８でＸ軸方向のダイシン
グライン２３の一端から他端までＸ−Ｙ−θステージ８
０を移動して間隔ｃが検出されなかった場合は、Ｙ軸方
向及びＸ軸方向のいずれの方向においても結晶方位ライ
ン２５’が検出されなかった場合であるからステップＳ
１９で結晶方位ライン検出エラーを出力して本サブルー
チンを終える。

【００５５】前記検出エラーが出力された場合には、例
えば図７のステップＳ３に戻って、再び画像認識カメラ
７１からの撮像データの入力から処理を行う、あるい
は、ステップＳ４に戻ってＸ−Ｙ−θステージ８０をθ
方向の回転移動を再び行って以降の処理に進む、等の再
処理を行う。このような再処理を行っても、前記検出エ
ラーが出力された場合には、その旨を制御装置３１の表
示部に表示したり、音による警告を行って操作者に報知
する。

【００５６】なお、上記の方法において、画像認識カメ
ラ７１に対するＸ−Ｙ−θステージ８０の移動をウエハ
の中心付近を通るように設定すると、結晶方位ライン２
５，２５’やこれに隣接するダイシングラインと交差が
可能なので、アライメントに要する時間が短縮でき好ま
しい。

【００５７】次に、ウエハ中心の算出方法について説明
する。図１２は、ウエハ中心の算出方法を説明するため
の図である。ウエハＷの位置決ユニット７０で問題とな
るのは、保護テープ２４に保持されたダイシング済みウ
エハＷの形状の楕円化に伴う計算誤差により正確な位置
決めができなくなることである。例えば、図１２に示す
ように、ウエハＷが楕円形に変形している場合について
正確なウエハＷの中心位置を求める。

【００５８】まず、検出された結晶方位ライン２５が所
定方向に平行になるように、ウエハＷをθ軸によって回
転させる。結晶方位ライン２５のずれがなくなったこと
が検出されると、この結晶方位ライン２５の軸線上にお
いてウエハＷを移動させる。図１２では、結晶方位ライ
ン２５の軸線と任意の平行な線を、仮想線ｆとして示し
ている。Ｘ−Ｙ−θステージ８０により結晶方位ライン
２５の軸線方向にウエハＷを上を移動させ、図１２に示
すように、仮想線ｆがウエハＷのエッジに交差するｆ
１，ｆ２を２箇所探し、この２箇所ｆ１，ｆ２のウエハ
エッジの距離を２等分する位置から結晶方位ライン２５
の軸線に直交する線を算出する。

【００５９】次に、結晶方位ライン２５の軸線に直交す
る任意の補助直交線ｇを設定し、補助直交線ｇの方向に
ウエハＷを移動させて、少なくともウエハエッジの２箇
所の交点ｇ１，ｇ２の画像を撮像し、各画像からウエハ
エッジ位置を探す。この２箇所ｇ１，ｇ２のウエハエッ
ジの距離を２等分する位置から結晶方位ライン２５の軸
線に平行する線を算出する。前記２つの等分線の交点が
ウエハＷの中心Ｇとなる。ウエハＷは、保護テープ２４
の伸縮により変形する場合は、その変形は楕円である場
合が殆どであり、結晶方位ライン２５の軸線が正確に求
められていれば前記方法で極めて精度よくウエハ中心を
計算することができる。したがって、図７に示すよう
に、ステージ中心とウエハ仮想中心のずれ（Ｓ）がある
状態でも適切にウエハアライメントを行ってウエハＷと
リングフレーム２７とを固定することができる。ウエハ
中心の算出方法の他の例を図１３により説明する。

【００６０】図１３は、ウエハ中心の算出方法を説明す
るための図であり、図１２と同一部分には同一符号を付
している。図１３において、ウエハＷのエッジに任意の
点ｈ１を求め、点ｈ１と交差し結晶方位ライン２５に平
行な仮想線ｆ’を設定する。仮想線ｆ’とウエハＷのエ
ッジと交差するもう一方の交点ｈ２を検出し、交点ｈ２
から結晶方位ライン２５の軸線に直交する補助直交線
ｇ’を設定し、補助直交線ｇ’の方向にウエハＷを移動
させて、ウエハエッジの交点ｈ３の画像を検出し、この
３箇所ｈ１，ｈ２，ｈ３のウエハエッジ位置から前記と
同様にしてウエハＷの中心Ｇを求める。

【００６１】以上説明したように、本実施形態に係るウ
エハアライメント装置は、ウエハＷに対して、回路が形
成されないウエハＷ上の領域において、チップを区画す
るダイシングライン２３とは別に、ダイシングによる溝
でウエハの結晶方位を示す結晶方位ライン２５を形成し
ておき、これを検出する検出手段でウエハＷを撮像し、
撮像された画像を処理して結晶方位ライン２５を認識し
ているので、ウエハの外形にかかわらず結晶方位を認識
してウエハをアライメントすることができる。

【００６２】例えば、ウエハＷの外周部に存在するチッ
プ２２が欠落しても、欠落チップ２２をＶノッチ２１と
判断して誤認識して結晶方位が分らなくなることはな
い。すなわち、ダイシングラインの間隔ａ，ｂ，ｃが存
在している限り結晶方位を確実に認識することができ、
結晶方位を確実に認識した上で所定の加工を施すことが
できる。また、図４に示すように、回路が形成されない
ウエハＷ上の領域に形成される結晶方位ライン２５’
を、ダイシングライン２３のダイシング溝幅ｄと異なる
溝幅ｅに形成する場合にも、同様の効果を得ることがで
きる。

【００６３】さらに、ウエハＷの外周の任意の点と、得
られた結晶方位ラインによって特徴付けられる他のウエ
ハエッジの位置を求めることによりウエハＷの中心を算
出することができる。この方法によれば、ウエハＷが楕
円化しても確実にウエハＷの中心を推定でき、ウエハＷ
の変形による位置ずれが生じない。

【００６４】このような優れた特長を有するアライメン
ト装置３０を、半導体製造装置のアライメント装置３０
に適用すれば、製造工程の効率化及びコスト低減を図る
ことができる。なお、本実施形態では、先ダイシング工
程におけるテープのマウントを行うテープマウンタに適
用した例であるが、ダイボンダ等のプリアライメントに
用いるウエハ位置決めユニットに対しても適用可能であ
る。

【００６５】また、本実施形態では、ウエハＷ又は画像
認識カメラ７１を移動させる例について説明したが、あ
らかじめウエハＷの２箇所の外周を検出できる位置に２
箇所以上のカメラを設置しておくようにしてもよい。こ
のようにすれば、ステージ又はカメラの移動に要する時
間を短縮することができる。また、チップサイズａ，結
晶方位ライン２５との間隔ｃの検出を、制御装置３１に
よる画像処理によって検出するものでもよい。また、前
記アライメント装置３０を構成するステージ、制御装置
３１、記憶装置３５等の種類などは上述した実施形態に
限られない。

【００６６】

【発明の効果】本発明に係るウエハアライメント装置で
は、オリフラ又はＶノッチを認識することなく半導体ウ
エハの結晶方位を検出することができ、ウエハの形状が
楕円化しても正確な位置決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハアライメント方法の前工程で行
われる先ダイシング工程を説明する工程断面図である。

【図２】本実施形態に係るウエハアライメント装置に用
いるウエハを示す平面図である。

【図３】本実施形態に係るウエハアライメント装置に用
いるウエハを示す平面図である。

【図４】本実施形態に係るウエハアライメント装置に用
いる他のウエハを示す平面図である。

【図５】本実施形態のウエハアライメント装置が組み込
まれたテープマウンタ装置を示す平面図である。

【図６】図５の正面図である。

【図７】図５の右側面図である。

【図８】本実施形態に係るウエハアライメント装置のウ
エハアライメントの手順を示すフローチャートである。

【図９】本実施形態に係るウエハアライメント装置の結
晶方位ラインの検出処理の一例を示すフローチャートで
ある。

【図１０】本実施形態に係るウエハアライメント装置の
結晶方位ラインの検出処理の一例を示すフローチャート
である。

【図１１】本実施形態に係るウエハアライメント装置の
結晶方位ラインの検出処理の一例を示すフローチャート
である。

【図１２】本実施形態に係るウエハアライメント装置の
ウエハ中心の算出方法を説明するための図である。

【図１３】本実施形態に係るウエハアライメント装置の
ウエハ中心の算出方法を説明するための図である。

【図１４】チップに分割されたウエハのチップの欠けを
示す平面図である。

【図１５】他のチップの欠けを示す平面図である。

【符号の説明】

２０ ウエハＷ ２１ Ｖノッチ ２２ 半導体チップ ２３ ダイシングライン ２４ 保護テープ ２４ａ 保護テープの粘着剤層 ２５，２５’ 結晶方位ライン ２６ 粘着シート ２６ａ 粘着剤層 ２７ リングフレーム ２７ａ，２７ｂ 切り欠き ３０ ウエハアライメント装置 ３１ 制御装置（制御手段） ３２ 画像入力部 ３３ 位置演算部 ３４ 位置制御部 ３５ 記憶装置 ７１ カメラ（撮像手段） ７２ 照明 ８０ Ｘ−Ｙ−θステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA13 DA15 FA03 FA07 HA13 HA53 HA78 JA04 JA13 JA14 JA17 JA37 JA39 JA40 JA50 KA06 KA08 KA11 KA12 LA13 MA37 MA38 MA39

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路が形成されていない領域に、結晶方
   位を示す結晶方位ラインがダイシングによる溝で形成さ
   れた半導体ウエハの該結晶方位ラインを検出する検出手
   段と、 前記検出手段により検出された結晶方位ラインから前記
   半導体ウエハの結晶方位を認識する認識手段とを備える
   ことを特徴とするウエハアライメント装置。
2. 【請求項２】 前記結晶方位ラインとこれに隣接するダ
   イシングラインの間隔は、前記チップの縦及び横のサイ
   ズとは異なる間隔を隔てて前記半導体ウエハ上に形成さ
   れており、 前記検出手段は、前記結晶方位ラインとこれに隣接する
   ダイシングラインとの間隔が前記ダイシングライン同士
   の間隔と異なることを利用して結晶方位ラインを検出す
   ることを特徴とする請求項１記載のウエハアライメント
   装置。
3. 【請求項３】 前記半導体ウエハ上に形成された結晶方
   位ラインは、 前記チップを区画するダイシングラインのライン幅とは
   異なる溝幅により前記半導体ウエハ上に形成されてお
   り、 前記検出手段は、前記結晶方位ラインの溝幅が前記ダイ
   シングラインのライン幅と異なることを利用して結晶方
   位ラインを検出することを特徴とする請求項１記載のウ
   エハアライメント装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段は、前記半導体ウエハの面
   を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段により撮像された画像を画像処理して結晶
   方位ラインを検出する処理手段とを備えることを特徴と
   する請求項１記載のウエハアライメント装置。
5. 【請求項５】 前記認識手段により認識された結晶方位
   ラインに基づいて前記半導体ウエハを所定位置に位置決
   めするように制御する制御手段をさらに備えることを特
   徴とする請求項１記載のウエハアライメント装置。
6. 【請求項６】 回路が形成されていない領域に、結晶方
   位を示す結晶方位ラインがダイシングによる溝で形成さ
   れた半導体ウエハの表面を撮像し、撮像された画像を処
   理して結晶方位ラインを検出する工程と、 検出された結晶方位ラインが所定方向に平行になるよう
   に前記半導体ウエハを回転する工程と、 前記所定方向及び該所定方向に直交する方向に前記半導
   体ウエハを移動させて、任意のウエハエッジの画像を撮
   像し、該画像からウエハエッジ位置を求める工程と、 前記工程で求められたエッジ位置と結晶方位ラインによ
   って特徴付けられる他のウエハエッジ位置を求め、ウエ
   ハ中心を計算する工程と、 前記工程で求められたウエハ中心を所定の位置に一致す
   るように位置補正する工程とを有することを特徴とする
   ウエハアライメント方法。