JP2006073603A - ウエハのアライメント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウエハの外周部分にテープ類がはみ出していても、ウエハの外周のみを認識でき、精度のよいアライメントを行うことができ、しかも、ウエハを破損させたりゴミを生じることなくアライメントできるウエハのアライメント方法を提供する。
【解決手段】 少なくとも表面に保護テープ２が貼り付けられたウエハ１を吸着回転テーブル２１で保持して回転させ、赤外線照射ユニット２２の赤外線発光素子２３とＣＣＤカメラ２４を用い、上記ウエハ１の外周部を赤外線によって非接触で検出してアライメントする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、半導体ウエハ等をアライメントする方法、更に詳しくは、半導体ウエハ等の外周にはみ出した保護テープ等に影響を受けずにウエハの外周部分のみを検出してアライメントする方法に関する。

半導体ウエハの処理工程には、半導体ウエハを薄型化するための裏面研削工程、裏面研削後のウエハをダイシングフレームにマウントし、ウエハをパターンに沿ってダイシングするダイシング工程等がある。

また、最近では、ウエハをダイシングフレームにマウントする前に、ウエハの裏面にダイボンドテープを貼り付けておき、ダイシング後のチップをリードフレームにダイボントしたり、複数のチップを重ね合わせて積層するスタックドパッケージ化も行われている。

上記ウエハに対して裏面研削工程を行う前には、ウエハの表面に形成された回路パターンを保護するために、ウエハ外径よりも広幅の保護テープをウエハに貼り付け、ウエハの外周に沿って保護テープをカッターでくり抜いて、表面に保護テープを形成するか、もしくは、予めウエハの形状より小さく切断された保護テープをウエハに貼り付けている。

図８は、ウエハ１とこれに貼り付けた保護テープ２及びダイボンドテープ３の外径の異なったパターンを示し、図８（ａ）は保護テープ２とダイボンドテープ３の外径が共にウエハ１よりも大径となり、図８（ｂ）は保護テープ２がウエハ１よりも小径でダイボンドテープ３の外径がウエハ１よりも大径となり、図８（ｃ）は保護テープ２とダイボンドテープ３の外径が共にウエハ１よりも小径となり、図８（ｄ）は保護テープ２がウエハ１よりも大径でダイボンドテープ３の外径がウエハ１よりも小径となっている。

上記したウエハ１の裏面にダイボンドテープ３を貼り付ける場合は、ウエハ１を吸着テーブル上で１２０℃前後の温度に加熱しながら、広幅のダイボンドテープ３を上向きの裏面に貼り付け、ウエハ１の外周に沿ってカッターで切り抜いた後、ウエハ１を１８０℃前後に本加熱してウエハ１の裏面にダイボンドテープ３を定着させ、収納容器に収納又は次のダイシングフレームへのマウント工程へ直接供給される。

上記のように、保護テープの貼り付けられたウエハをダイシングフレームへマウントする場合には、アライメントを行い、ウエハの位置決めを行う必要がある。

また、ウエハの裏面にダイボンドテープを貼り付ける場合にも、同様にウエハのアライメントを行う必要がある。

更に、このダイボンドテープが貼り付けられたウエハをダイシングフレームへマウントする場合にも、同様にアライメントを行う必要がある。

このウエハ１には、図９と図１０で示すように、結晶方位を示すオリフラもしくはノッチ４がインゴットの段階で形成されており、アライメント時にはこのオリフラもしくはノッチ４を可視光を用いた光学センサ又は物理的な方法で検出してアライメントを行うと共に、ウエハの外周端からウエハの中心を求めるアライメントがなされている（例えば、特許文献１と２参照）。

ところで、上記のように、ウエハの外周に沿ってテープ類をカッターでくり抜く場合には、ウエハの外周部分にテープ類がはみ出すことになる。

また、オリフラウエハでは、オリフラに沿ってテープ類も切断するが、この場合も同様にウエハの外周部分にテープ類がはみ出すことになる。

更に、ノッチ４付きウエハ１の場合には、図９と図１０に示すように、通常ノッチ４の部分のテープ類はノッチ形状に切り抜かず、ウエハ１の外周に沿ってのみ切り抜かれているために、ノッチ４の部分をテープ類が覆うことになる。

また、予めウエハ１の形状に切り抜かれたテープ類をウエハ１に貼り付ける場合もあるが、その場合においても、位置決め精度が悪いと、テープ類がウエハ１の外周にはみ出すことになる。

図１１と図１２は、従来のアライメント方法を示し、回転と水平移動可能な吸着回転テーブル５と、可視光照射ユニット６の可視光発光素子７、ＣＣＤカメラ８を用いた光学式検出機構９を使用し、図１１（ａ）のように、表面に保護テープ２が貼り付けられたウエハ１を吸着ハンド１０で吸引し、これを吸着回転テーブル５上に供給して吸着保持し、図１１（ｂ）のように、光学式検出機構９を前記ウエハ１の外周部に接近移動させ、図１１（ｃ）と図１２（ａ）のように、光学式検出機構９の可視光発光素子７から照射した可視光１１をＣＣＤカメラ８で受光し、回転させたウエハ１の外周を検出するようにしている。

また、上記光学式検出機構９として、図１２（ｂ）のように、可視光発光素子７と受光素子１２をフレーム１３の上下に対向して取付け、一体に移動するようにした機構を用いることもできる。
特開２０００−３３２０８４号公報（第３頁、第４頁、図１） 特開平１１−１２１５９２号公報（第１頁、第２頁、図１）

上記のように、ウエハ１の外周端もしくはノッチ４の部分に保護テープ２やダイボンドテープ３等のテープ類がはみ出していた場合、アライメントを行うのに従来の可視光を用いた光学式検出機構９を使用した場合には、テープ類が光を透過しないため、図１２のように、テープ類のエッジ部分をウエハ１の外周端と認識したり、ノッチ４付きウエハ１の場合には、図９と図１０のように、ノッチ４の部分のテープ類は通常切断されていないため、テープ類がノッチ４の部分を覆い、ノッチ４を検出できない場合がある。

また、特許文献２のように、ノッチ４の検出にノッチ押さえピンをノッチに押し当て、ウエハ１外周押さえピンとで挟み込んで位置決めする方法は、ウエハ外周と押さえピンが接触するため、ウエハが破損したりゴミが発生する場合があり、特に、最近の薄型ウエハ（１００μｍ以下）では、特に破損し易くなっている。

更に、図９や図１０で示されるウエハ１の表面に形成された回路パターン１４や、別途設けたアライメントマークを認識する方法も行われているが、パターンが変わるごとに認識パターンを変更しなければならないという煩雑さや、別途アライメントマークを形成するためにコストが高くなる等の問題があり、しかも、パターン面側からしか認識することができないという問題もある。

そこで、この発明の課題は、ウエハの外周部分にテープ類がはみ出していても、ウエハの外周のみを認識でき、精度のよいアライメントを行うことができ、しかも、ウエハを破損させたりゴミを生じることなく、かつ、アライメントマークを別途設置せずともアライメントでき、ウエハのパターンに依存することがないため、ウエハの何れの面からでもアライメントできるウエハのアライメント方法を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、少なくとも表面に保護テープが貼り付けられたウエハを保持して回転させ、このウエハの外周部を赤外線を用いて非接触で検出してアライメントする構成を採用したものである。

上記ウエハの外周部を、赤外線発光素子とＣＣＤカメラを用いて赤外線で検出したり、同じく上記ウエハの外周部を、赤外線発光素子と赤外線受光素子を用いて赤外線で検出するようにできる。

また、これらアライメント方法において、例えばベルヌーイ吸着パットを用いた非接触式ハンドにてウエハを吸着保持しながら行うこともできる。

この発明によると、ウエハの外周部を赤外線を用いて非接触で検出してアライメントするようにしたので、保護テープ等がウエハの外周部分にはみ出していても、赤外線が保護テープ等を透過することでウエハの外周のみを認識でき、精度のよいアライメントを行うことが可能になる。

また、保護テープ等による影響を受けないのでウエハの外周部分を連続的に検出することも可能になる。

また、ウエハの外周部を物理的な手段を用いずに赤外線を用いて非接触で検出してアライメントするようにしたので、ウエハを破損することなくアライメントでき、ゴミ等も発生することがない。

更に、ウエハのパターンに依存することがないため、パターン形成面側からでなくともアライメントでき、また、アライメントマークを別途設置せずともアライメントできるので、ウエハの製造コストを高くすることがない。

更にまた、ウエハの位置決めに非接触ハンドを採用し、この発明のアライメント方法と併用することでウエハに対して非接触でアライメントすることが可能となり、ウエハを汚染することがなくなる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１と図２に示す第１の実施形態のアライメント方法は、予め回路パターンを形成した表面に保護テープ２が貼り付けられたウエハ１を、このウエハ１よりも小径となる吸着回転テーブル２１で吸着保持して回転させ、このウエハ１の外周部を赤外線を用いて非接触で検出してアライメントするようにしたものである。

上記吸着回転テーブル２１はアライメントポジションに回転可能となるよう配置され、その上面で保護テープ２を下にしたウエハ１を吸着保持するようになっており、この吸着回転テーブル２１の周囲で外側位置に、赤外線照射ユニット２２が、吸着回転テーブル２１に対して接近又は離反動するように配置されている。

上記赤外線照射ユニット２２は、赤外線発光素子２３とＣＣＤカメラ２４の組み合わせからなり、赤外線発光素子２３から照射される赤外線２５をＣＣＤカメラ２４が検出するように上下に所定の間隔で対向状に配置されている。

ウエハ１のアライメントを行うには、図１（ａ）のように、ストック位置のウエハ１を吸着ハンド２６で取出して吸着回転テーブル２１上に供給し、次に、図１（ｂ）のように、ウエハ１を吸着保持した吸着回転テーブル２１に対して、赤外線照射ユニット２２を外周部に接近させ、図１（ｃ）と図２（ａ）のように、吸着回転テーブル２１を回転させると共に、ウエハ１の外周部に対して赤外線発光素子２３とＣＣＤカメラ２４を上下に位置させる。

この状態で、図２（ａ）のように、赤外線照射ユニット２２の赤外線発光素子２３からＣＣＤカメラ２４に向けて赤外線２５を発光すれば、赤外線２５はウエハ１によって遮断されると共に、ウエハ１の外周に突出する保護テープ２は透過するので、ＣＣＤカメラ２４の受光状態を見ることで、ウエハ１の外周端部を非接触で正確に検出してアライメントすることができる。

このようにしてウエハ１のアライメントが完了すると、吸着回転テーブル２１の回転を止めてウエハ１の吸着を解き、このウエハ１を吸着ハンド２６で取出して次のダイボンドテープ貼り付け部に移送する。

図２（ｂ）は、上記赤外線照射ユニット２２の他の例を示し、コ字状となるセンサフレーム２７の先端部上下に、赤外線発光素子２３と赤外線受光素子２８を対向するように配置したものであり、上述した赤外線発光素子２３とＣＣＤカメラ２４の場合と同様に、ウエハ１の外周端部を非接触で正確に検出してアライメントすることができる。

次に、図３に示す第２の実施形態のアライメント方法は、予め表面に保護テープ２が貼り付けられたウエハ１を、このウエハ１よりも小径となる非接触ハンド２９で保持して回転させ、このウエハ１の外周部を赤外線２５を用いて非接触で検出してアライメントするようにしたものである。

上記非接触ハンド２９は、図６と図７のように、円板３０の下面に多数のベルヌーイ吸着パッド３１と、外周部の複数箇所に弾性体からなるストッパー３２を設け、ベルヌーイ吸着パッド３１に設けられた孔からウエハ１に向けてエアを噴き付けることにより、円板３０の下面とウエハ１の上面との間のエアの流れで負圧を生じさせることでウエハ１を非接触ハンド２９側に引きつけて浮上させ、ウエハ１の上面がストッパー３２に当接する状態で保持することができる構造になっている。

このような非接触ハンド２９は、ウエハ１が円板３０の周囲に点在して設けた複数の軸状ストッパー３２に当接するだけであるので、実質的に略非接触の状態でウエハ１を保持することができ、ウエハ１を汚染することがないという利点がある。

上記非接触ハンド２９は、搬送用アーム３３の先端に水平状態で回転可能となるよう取り付けられ、搬送用アーム３３によって上下動と水平動とが可能となり、搬送用アーム３３に設けた回転モータ３４によって回転が付与されるようになっている。

アライメントポジションに位置する非接触ハンド２９の周囲で外側位置に、第１の実施の形態と同様の赤外線照射ユニット２２が固定配置されている。

ウエハ１のアライメントを行うには、図３（ａ）のように、ストック位置の保護テープ２を下にしたウエハ１を非接触ハンド２９で取出してアライメント位置に搬送し、ウエハ１が赤外線発光素子２３とＣＣＤカメラ２４間の高さになるよう位置調整し、次に、図３（ｂ）のように、非接触ハンド２９を水平移動させてウエハ１の外周部に赤外線照射ユニット２２を接近させ、ウエハ１の外周部を赤外線発光素子２３とＣＣＤカメラ２４の間に位置させ、図３（ｃ）のように、非接触ハンド２９を回転させる共に、赤外線照射ユニット２２の赤外線発光素子２３からＣＣＤカメラ２４に向けて赤外線２５を発光すれば、ウエハ１の外周端部を非接触で正確に検出してアライメントすることができる。

このようにしてウエハ１のアライメントが完了すると、非接触ハンド２９の回転を止め、搬送用アーム３３の作動によってウエハ１を次のダイボンドテープ貼り付け部に移送するものである。

なお、この時、非接触ハンド２９の回転モータ３４を使用してウエハ１の移送時にウエハ１をアライメントされた所定の方向に向けることができるようようになっている。

なお、何れの実施形態においても、赤外線照射ユニット２２の赤外線発光素子２３による赤外線の波長は、８５０ナノメータ〜９５０ナノメータの範囲のものを使用すれば、保護テープ２やダイボンドテープ３の材質に左右されることなく、ウエハ１のアライメントが確実に行えることになる。

図４と図５は、第２の実施形態のアライメント方法を適用したダイボンドテープ貼り付け装置の例を示し、基台３５の手前側で一端寄りに、貼り付け前ウエハの収納部３６と、他端側にダイボンドテープ貼り付け済みウエハ収納部３７を設け、基台３５の後方で貼り付け前ウエハの収納部３６と対向する位置にダイボンドテープ貼り付け部３８と、同じくダイボンドテープ貼り付け済みウエハ収納部３７と対向する位置に本加熱部３９を設け、更にダイボンドテープ貼り付け部３８と本加熱部３９の間にカバーシート剥離部４０が設けられている。

上記貼り付け前ウエハの収納部３６とダイボンドテープ貼り付け部３８の間の途中がアライメントポジション４１となり、貼り付け前ウエハの収納部３６とダイボンドテープ貼り付け部３８の外側にアライメント装置４２が設置され、基台３５の中央にはダイボンドテープ貼り付け部３８からダイボンドテープ貼り付け済みウエハ収納部３７の間に順次ウエハ１を移送する移送ロボット４３が設けられ、更に、貼り付け前ウエハの収納部３６とダイボンドテープ貼り付け済みウエハ収納部３７の間にスペーサ搬送機構４４が配置されている。

上記貼り付け前ウエハの収納部３６は、予め表面に保護テープ２を貼り付けた多数のウエハ１を、保護テープ２が下になるよう、ウエハ収納容器４５内にスペーサ４６を介して積み重ね状に収納し、また、ダイボンドテープ貼り付け済みウエハ収納部３７は、ダイボンドテープ貼り付け済みのウエハ１を、ウエハ収納容器４７内にスペーサ４６を介して積み重ね状に収納する。

上記スペーサ搬送機構４４は、レール４８に沿った横移動と昇降シリンダ４９による昇降動が可能となる移動部材５０の下面に吸着テーブル５１を設け、貼り付け前ウエハの収納部３６からウエハ１が取出されると、この貼り付け前ウエハの収納部３６内のスペーサ４６を吸着し、これをダイボンドテープ貼り付け済みウエハ収納部３７のダイボンドテープ貼り付け済みのウエハ１上に搬送する動作を行うようになっている。

上記ダイボンドテープ貼り付け部３８は、アライメント後に供給されたウエハ１に吸着加熱テーブル上で、広幅のダイボンドテープ３から離型紙を剥離しながら上向きの裏面に１２０℃前後の温度に吸着加熱テーブルを加熱して貼り付け、ウエハ１の外周に沿ってカッターで切り抜くことで、ウエハ１の裏面にダイボンドテープ３を貼り付けるものである。

上記カバーシート剥離部４０は、図示省略したが、ダイボンドテープ３に積層されているカバーシートをダイボンドテープ３から剥離する部分であり、また、本加熱部３９は、ダイボンドテープ３が貼り付けられたウエハ１を吸着加熱テーブル上に吸着して１８０℃前後に加熱することでウエハ１の裏面にダイボンドテープ３を定着させる部分である。

上記アライメント装置４２は、レール５２に沿って適宜な駆動機構（図示せず）で移動するスライダ５３の固定枠５４に昇降シリンダ５５で上下動する屈伸可能な搬送用アーム３３を設け、この搬送用アーム３３の先端下部に上記非接触ハンド２９を回転モータ３４で回転するように取り付け、アライメントポジション４１に赤外線照射ユニット２２が固定配置した構造になっており、貼り付け前ウエハの収納部３６にあるウエハ１を非接触ハンド２９で保持し、これをアライメントポジション４１に搬送し、非接触ハンド２９の回転と赤外線照射ユニット２２の作用でウエハ１のアライメントを行い、アライメント後のウエハ１をダイボンドテープ貼り付け部３８に供給することになる。

また、移送ロボット４３は、屈伸と旋回及び昇降動が可能となるロボットアーム５６の先端に、上記アライメント装置４２の非接触ハンド２９と同じ機構の非接触ハンド５７を設けて形成され、ウエハ１をダイボンドテープ貼り付け部３８から、カバーシート剥離部４０、本加熱部３９、ダイボンドテープ貼り付け済みウエハ収納部３７に順次搬送するものである。

上記ダイボンドテープ貼り付け装置は、ウエハ１に対するダイボンドテープ貼り付けのための移送を非接触ハンド２９によって行い、かつ、ウエハ１をダイボンドテープ貼り付け部３８に供給するときのアライメントを、赤外線照射ユニット２２によって非接触で行うことにより、ウエハ１を汚染することがなく、物理的な手段を用いないため、ウエハ１を破損することなくアライメントでき、ゴミ等も発生することがないと共に、ウエハ１のパターンに依存することがないため、パターン形成面側からでなくともアライメントでき、また、アライメントマークを別途設置せずともアライメントできるので、ウエハ１の製造コストを高くすることがない。

なお、この発明のアライメント方法は、上記のようなウエハ１の裏面にダイボンドテープ３を貼り付ける場合以外に、保護テープ２の貼り付けられたウエハ１をダイシングフレームへマウントする場合や、ダイボンドテープ３が貼り付けられたウエハ１をダイシングフレームへマウントする場合のアライメントに使用することができる。

（ａ）乃至（ｃ）は、ウエハのアライメント方法を実施する第１の実施の形態のアライメント工程を順番に示す縦断面図 （ａ）図１の赤外線照射ユニットの拡大した縦断面図、（ｂ）は赤外線照射ユニットの他の例を示す縦断面図 （ａ）乃至（ｃ）は、ウエハのアライメント方法を実施する第２の実施の形態のアライメント工程を順番に示す縦断面図 第２の実施の形態のアライメント方法を適用したダイボンドテープ貼り付け装置の平面図 図４の矢印Ｖ−Ｖ方向の縦断面図 非接触ハンドの底面図 非接触ハンドの正面図 （ａ）乃至（ｄ）は、ウエハとこれに貼り付けた保護テープ及びダイボンドテープの外径の異なったパターンを示す縦断した説明図 （ａ）は保護テープが外周にはみ出したノッチウエハの平面図、（ｂ）は同縦断面図、（ｃ）はノッチ部分の拡大した平面図 （ａ）は保護テープが内周に貼り付けられたノッチウエハの平面図、（ｂ）は同縦断面図、（ｃ）はノッチ部分の拡大した平面図 （ａ）乃至（ｃ）は、従来のアライメント方法のアライメント工程を順番に示す縦断面図 （ａ）は図１１の光学式検出機構の拡大した縦断面図、（ｂ）は光学式検出機構の他の例を示す縦断面図

符号の説明

１ ウエハ
２ 保護テープ
３ ダイボンドテープ
４ ノッチ
５ 吸着回転テーブル
６ 可視光照射ユニット
７ 可視光発光素子
８ ＣＣＤカメラ
９ 光学式検出機構
１０ 吸着ハンド
１１ 可視光
１２ 受光素子
１３ フレーム
１４ 回路パターン
２１ 吸着回転テーブル
２２ 赤外線照射ユニット
２３ 赤外線発光素子
２４ ＣＣＤカメラ
２５ 赤外線
２６ 吸着ハンド
２７ センサーフレーム
２８ 赤外線受光素子
２９ 非接触ハンド
３０ 円板
３１ ベルヌーイ吸着パッド
３２ ストッパー
３３ 搬送用アーム
３４ 回転モータ
３５ 基台
３６ 貼り付け前ウエハの収納部
３７ ダイボンドテープ貼り付け済みウエハ収納部
３８ ダイボンドテープ貼り付け部
３９ 本加熱部
４０ カバーシート剥離部
４１ アライメントポジション
４２ アライメント装置
４３ 移送ロボット
４４ スペーサ搬送機構
４５ ウエハ収納容器
４６ スペーサ
４７ ウエハ収納容器
４８ レール
４９ 昇降シリンダ
５０ 移動部材
５１ 吸着テーブル
５２ レール
５３ スライダ
５４ 固定枠
５５ 昇降シリンダ
５６ ロボットアーム
５７ 非接触ハンド

Claims (4)

1. 少なくとも表面に保護テープが貼り付けられたウエハを保持して回転させ、このウエハの外周部を赤外線を用いて非接触で検出してアライメントするウエハのアライメント方法。
2. 上記ウエハの外周部を、赤外線発光素子とＣＣＤカメラを用いて赤外線で検出する請求項１に記載のウエハのアライメント方法。
3. 上記ウエハの外周部を、赤外線発光素子と赤外線受光素子を用いて赤外線で検出する請求項１に記載のウエハのアライメント方法。
4. ウエハを非接触式ハンドにて吸着保持しながらアライメントを行う請求項１乃至３の何れかの項に記載のウエハのアライメント方法。

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