JP2008145345A - チップ間隔の測定装置とその測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ状に個片化された板状部材のそれぞれのチップの間隔を正確に測定でき、当該チップのピックアップ不良の低減等を図るのに好適なチップ間隔の測定装置とその測定方法を提供する。
【解決手段】保持手段Ａで移動可能に保持した測定対象物（切断によってチップ状に個片化されたウエハＷ）をカメラＢ１で撮影し、その撮影した画像からそれぞれのチップＣの間隔を測定する際に、照射手段Ｅから測定対象物のウエハＷに対して照射された光の反射光が前記カメラＢ１で撮影されないように、制御手段Ｄが前記保持手段Ａを移動制御するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、切断によってチップ状に個片化された板状部材、例えば、半導体ウエハを測定対象物とし、その各チップ間隔を測定する装置と方法に関する。

半導体チップの製造工程においては、電子回路形成済みの半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）をダイシングでの切断によりチップ状に個片化し、その各チップ間隔を拡張した後、当該チップをピックアップしリードフレームに固定する作業が行われている。

ところで、従来、前記のようにウエハのチップ間隔を拡張する装置としては、例えば特許文献１に記載されたエキスパンド装置が知られている。このエキスパンド装置は、第１フレーム（４）に第１ＵＶテープ（３）を介して支持されチップ状に個片化された板状部材のそれぞれのチップ、すなわちダイシング後のウエハ（１）の各チップを第２ＵＶテープ（９）に転写する前に、予め第１ＵＶテープ（３）を引き伸ばすことによって、そのチップ間隔を拡張している。

そして、上記の如くチップ間隔を拡張した後の各チップは、第１ＵＶテープ（３）から第２ＵＶテープ（９）に転写され、次工程のピックアップ装置でピックアップされる。なお、前記カッコ内の符号は特許文献１で用いられている符号である。

しかしながら、前記特許文献１のエキスパンド装置によると、拡張されたチップ間隔を測定していないため、エキスパンド量が不均一となってしまい、例えばエキスパンド後に行われるチップのピックアップ工程において、コレットのピッチ移動量とチップのピッチに狂いが生じていると、ピックアップ不良を多発してしまうおそれがある。

そこで、ダイシングソーでチップ状に個片化されたウエハをカメラで撮影し、その画像からチップ間隔を測定して正確にエキスパンドする方法が考えられる。しかしながら、図６（ａ）のようにダイシングソー５０で切断したウエハＷの各チップＣの切断面ＣＳは、フラットな面となっているわけではない。このため図６（ｂ）のように、撮影用の照明Ｌの光が乱反射しカメラＢ１に入射することによって、図６（ｃ）のようにチップＣの切断面ＣＳの画像が光り過ぎたり縞模様となり、チップＣの輪郭画像があいまいになることから、当該チップＣの画像認識ができず、チップ間隔Ｇの測定エラーが多発してしまうといった不都合を生じる。

特許第３０６４９７９号公報

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、チップ状に個片化された板状部材のそれぞれのチップの間隔を正確に測定でき、当該チップのピックアップ不良の低減等を図るのに好適なチップ間隔の測定装置とその測定方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係るチップ間隔の測定装置は、リングフレームの内側に接着シートを介して支持され、切断によってチップ状に個片化された板状部材を測定対象物とし、その各チップ間隔を測定する測定装置であって、前記測定装置は、前記測定対象物を移動可能に保持する保持手段と、前記測定対象物に光を照射する照射手段と、前記測定対象物を撮影する撮影手段を含み、その画像から前記チップ間隔を測定する画像処理手段と、前記保持手段の移動を制御する制御手段とからなり、前記制御手段は前記照射手段の光の反射光が前記撮影手段によって撮影されないように前記保持手段を移動制御することを特徴とする。

前記本発明に係るチップ間隔の測定装置において、前記測定装置は、前記接着シートを引き伸ばすことによって前記各チップ間隔を拡張するエキスパンド手段を有するように構成してもよい。

前記本発明に係るチップ間隔の測定装置において、前記制御手段は、照射手段の光の反射光が撮影手段で撮影されたと判断した場合に前記保持手段を移動制御するように構成してもよい。

前記本発明に係るチップ間隔の測定装置において、前記画像処理手段は、撮影した画像から各チップの近接しあう各辺部を認識してチップ間隔を測定するように構成してもよい。

本発明に係るチップ間隔の測定方法は、リングフレームの内側に接着シートを介して支持され、切断によってチップ状に個片化された板状部材を測定対象物とし、その各チップ間隔を測定する測定方法であって、前記測定方法は、保持手段によって前記測定対象物を移動可能に保持し、その測定対象物に光を照射した状態で、当該測定対象物を撮影し、その画像から前記チップ間隔を測定する際に、前記光の反射光が撮影されないように前記保持手段を移動制御することを特徴とする。

本発明に係るチップ間隔の測定装置とその測定方法にあっては、保持手段で移動可能に保持した測定対象物（切断によってチップ状に個片化された板状部材）を撮影し、その画像からそれぞれのチップ間隔を測定する際に、照射手段から測定対象物に対して照射された光の反射光が撮影されないように前記保持手段を移動制御する構成を採用した。このため、そのような反射光によってチップの切断面の画像が光り過ぎたり縞模様となるようなことはなく、チップの輪郭画像が明瞭に撮影可能となるから、チップ間隔を正確に測定でき、チップのピックアップ不良の低減等を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態であるチップ間隔の測定装置の説明図、図２は図１中のエキスパンド装置の平面図、図３は図１中の制御手段の処理フローチャート図、図４はチップ間隔の計測位置の説明図である。

本実施形態の測定装置Ｍは、例えば図６（ａ）のようにダイシングソー５０での切断によって、チップ状に個片化されたウエハＷのチップ間隔Ｇ（図６（ｃ）参照）をエキスパンド装置Ａ１で拡張する際に当該チップ間隔Ｇを測定する装置であり、測定対象物であるウエハＷを回転させることによって移動可能に保持する保持手段Ａと、チップ間隔Ｇを測定する画像処理手段Ｂと、測定対象物（ウエハＷ）に光を照射する照射手段Ｅと、保持手段Ａを移動制御する制御手段Ｆとを含んで構成される。

保持手段Ａは、ウエハＷのチップ間隔を拡張するエキスパンド手段としてのエキスパンド装置Ａ１と、ウエハＷをＺ軸と平行な軸線回りに所定の速度で回転させる回転装置Ａ２とから構成されている。

前記エキスパンド装置Ａ１は、フレーム２上に固定されたエキスパンドテーブル３を有し、エキスパンドテーブル３の両側に配置された一対のリングフレーム保持手段４が昇降手段としてのボールネジ機構５を介して上下動する構造になっている。ボールネジ機構５は、フレーム２を上下方向に貫通するように配置されたネジ軸６と、フレーム２の下面に回転可能に取り付けられたプーリ９Ａの回転によりネジ軸６を昇降可能に支持する軸受部７とで構成され、そのネジ軸６の先端部に前記リングフレーム保持手段４を取り付けた構造になっている。また、プーリ９Ａは、エンドレスベルト１０によってパルスモータ８の出力軸に固定された駆動用プーリ９Ｂに掛け回され、パルスモータ８の回転によってネジ軸６とリングフレーム保持手段４とが一緒に上下動する。

エキスパンドテーブル３の上面に置かれるウエハＷは、第１のリングフレーム１２の内側に第１の接着シート１３を介して支持され、ダイシングソーでの切断によってチップ状に個片化されている。第１のリングフレーム１２は、図２のように、その両縁部１２ａ、１２ａがリングフレーム保持手段４の保持溝１４、１４に挿入される形態で、エキスパンドテーブル３の上面にセットされる。また、第１の接着シート１３は、紫外線硬化型の接着剤層（図示省略）を備えた接着シートからなり、その接着剤層の粘着力は紫外線の照射により低下している。

回転装置Ａ２は、エキスパンド装置Ａ１のフレーム２下部に取り付けた回転軸１５と、該回転軸１５を回転可能に支持するベース１６上の軸受部１７と、同ベース１６上に固定されたパルスモータ２０により構成され、パルスモータ２０の出力軸２０Ａに取り付けられたプーリ１８Ｂと、回転軸１５に固定されたプーリ１８Ａとが、エンドレスベルト１９を介して連結され、パルスモータ２０の回転によってエキスパンド装置Ａ１が回転する構造になっている。

画像処理手段Ｂは、エキスパンドテーブル３の上方に設置された撮影手段としてのカメラＢ１を含んで構成され、エキスパンドテーブル３上に置かれた第１の接着シート１３上のウエハＷをカメラＢ１で撮影し、撮影した画像から各チップＣの近接しあう各辺部を認識してチップ間隔Ｇ（図４参照）を測定し、測定データＤを制御手段Ｆへ出力する。また、画像処理手段Ｂは、撮影画像の所定位置における画像の明暗認識を行って、画像の中に光り過ぎている部分や、縞模様になっている部分が含まれているかどうかの判断（反射光が撮影されているかどうかの判断）を行う機能も有する。

本実施形態の場合、前記チップ間隔Ｇの測定は、図４（ａ）中矢印で示したように複数箇所で行い、複数箇所の測定データの平均値と設定値とを対比する。この際、平均値の信頼性を高めるため、チップＣの欠損部Ｃ１やチップＣの脱落部Ｃ２に係る測定データ（図４中Ｄ１〜Ｄ９）は制御手段Ｆにおいて不採用とする選別処理がなされる（図４（ｂ）参照）。尚、前記「設定値」とはエキスパンド装置Ａ１でこれから実際に拡張しようとする所望のチップ間隔Ｇのことであり、設定値は必要に応じて適宜変更することができる。

照射手段Ｅは、例えばＬＥＤを利用した照明器具から構成され、チップ間隔Ｇの測定時に、その測定対象物、すなわちエキスパンドテーブル３上に置かれたウエハＷに光を照射する。なお、照射手段Ｅとしては、ＬＥＤに限定されることなく、蛍光灯、レーザ、ハロゲンランプ等の光を発光するものであれば他のものも使用できる。

制御手段Ｆは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭや、信号出力部Ｆ１等の各種ハードウエア資源を備えたコンピュータから構成され、図３のフローチャートに示す処理を実行する。

次に、以上の構成からなる本測定装置Ｍの動作について図１、図３、図５を基に説明する。

なお、以下の動作説明では、チップ間隔Ｇの測定データの平均値が設定値の許容範囲内に入ったことを所定量に達したと表現することとし、その許容範囲は適宜変更できるものとする。

本測定装置Ｍによると、図１のように第１のリングフレーム１２に第１の接着シート１３を介して支持されたウエハＷがエキスパンドテーブル３上に置かれたことを図示しないセンサが検知し、その検知信号が制御手段Ｆに入力されると、制御手段Ｆの信号出力部Ｆ１からパルスモータ８に対して第１のパルス信号Ｓ１を出力する。これによりボールネジ機構５を介してリングフレーム保持手段４と第１のリングフレーム１２が第１の速度Ｖ１で下降し、その速度で第１のシート１３は図５の所定位置Ｐ１まで引き伸ばされる（Ｓｔ１）。

第１の速度Ｖ１による引き伸ばしが完了すると（Ｓｔ２）、画像処理手段Ｂが、カメラＢ１によるウエハＷの撮影を開始し（Ｓｔ３）、その撮影画像の所定位置における画像の明暗認識を行い（Ｓｔ４）、所定の明るさよりも明るいと判断した場合は、画像処理手段Ｂから制御手段Ｆの信号出力部Ｆ１を介してパルスモータ２０へ回転指示を出力する（Ｓｔ５のＹｅｓ、Ｓｔ６）。そして、パルスモータ２０の回転によって測定対象物のウエハＷが所定量回転すると再び、明暗認識を行い（Ｓｔ５）、所定の明るさ以内であると判断すると、画像処理手段Ｂから制御手段Ｆの信号出力部Ｆ１を介してパルスモータ８へ第２のパルス信号Ｓ２を出力する。これにより、リングフレーム保持手段４と第１のリングフレーム１２とが第２の速度で下降し、その速度で第１のシート１３の引き伸ばし動作が始まる（Ｓｔ７）。

第２の速度Ｖ２による引き伸ばし動作が始まると、引き伸ばし動作を行いながらチップ間隔Ｇを測定するために、画像処理手段ＢがそのカメラＢ１で測定対象のウエハＷを撮影し、撮影した画像からチップ間隔Ｇを測定し（Ｓｔ８）、その測定データが画像処理手段Ｂから制御手段Ｆへ出力され、制御手段Ｆが測定データを選別し、選別の結果採用された測定データからチップ間隔Ｇが所定量に達したかどうかを判定する（Ｓｔ９）。

そして、チップ間隔Ｇが所定量に達していないと判定したときは、第２の速度Ｖ２での引き伸ばし動作を継続しながら、再度チップ間隔Ｇの測定、測定データの選別および、チップ間隔Ｇが所定量に達したかどうかの判定を行い（Ｓｔ９のＮｏ、Ｓｔ８）、所定量に達したと判定したときは、チップ間隔Ｇを所定量とする目的は達成されたから、第２の速度Ｖ２での引き伸ばし動作を終了する（Ｓｔ９のＹｅｓ、Ｓｔ１０）（図５のＰ２位置）。

第２の速度Ｖ２での引き伸ばし動作が終了した後は、図５の２点鎖線で示すように第１のリングフレーム１２の上方から、紫外線硬化型の接着剤層を備えた第２の接着シート２２を貼り付けた第２のリングフレーム２３が降下し、チップ間隔所定量拡張済みウエハＷのチップＣに第２の接着シート２２を接着した後、第１のシート１３を剥離することによって当該チップＣは第２の接着シート２２側に転写される。この転写されたチップＣは次工程のピックアップ装置でピックアップされる。

以上説明したように、本測定装置Ｍによると、保持手段Ａで回転することによって移動可能に保持した測定対象物（切断によってチップ状に個片化されたウエハＷ）をカメラＢ１で撮影し、その撮影した画像からそれぞれのチップＣの間隔を測定する際に、照射手段Ｅから測定対象物のウエハＷに対して照射された光の反射光がカメラＢ１で撮影されないように保持手段Ａを移動制御する構成を採用したため、そのような反射光によってチップＣの切断面の画像が光り過ぎたり縞模様となるようなことはなく、チップＣの輪郭画像が明瞭に撮影可能となることから、チップ間隔Ｇを正確に測定でき、当該チップＣのピックアップ不良の低減等を図ることができる。

前記実施形態においては、撮影した画像の中に所定の明るさよりも明るい部分があることを条件として、保持手段Ａを移動制御するように構成したが、その撮影した画像の中に縞模様になっている部分が含まれていることを条件として、保持手段Ａを移動制御するように構成する、又は、その２つの条件のうちいずれか一つの条件が満たされた場合に、保持手段Ａを移動制御するように構成してもよい。更に、本実施形態では回転によって保持手段Ａを移動制御するようにしたが、これに限定されることなく、直線的に動作するように移動制御してもよい。

前記実施形態においては、反射の判断結果に基づいて保持手段Ａを移動制御する構成を採用したが、そのような判断を行う前に予め保持手段Ａを所定量移動させることによって、光の反射光が撮影されないように構成してもよい。

前記実施形態の制御手段Ｆでは、第１の速度Ｖ１での引き伸ばし動作が完了した後は、第２の速度Ｖ２での連続的な引き伸ばし動作に移行するようにしたが、これに代えて、間欠的な引き伸ばし動作に移行するように構成してもよい。この場合は、間欠的な引き伸ばし動作の停止中に画像処理手段ＢによってウエハＷの画像を取り込み、その画像からチップ間隔を測定してチップ間隔を所定量拡張するものとしてよい。

また前記実施形態では、板状部材がシリコーンに代表される半導体ウエハＷである場合を例示したが、この種の板状部材としては、例えば発光ダイオードを形成する窒化ガリウム（ＧａＮ）で代表される化合物半導体ウエハや、セラミックス、硝子、金属等のウエハであってもよい。

本発明の一実施形態であるチップ間隔の測定装置の正面図。 図１中のエキスパンド装置の平面図。 制御装置の処理フローチャート図。 （ａ）はチップ間隔の計測位置の説明図。（ｂ）は平均計算のためのデータ採用を模式した図。 図１の測定装置の動作説明図。 （ａ）はダイシング直後のウエハの状態の説明図。（ｂ）は反射の説明図。（ｃ）はウエハをカメラで撮影したときの説明図。

符号の説明

１２ 第１のリングフレーム
１３ 接着シート
Ａ 保持手段
Ａ１ エキスパンド装置（エキスパンド手段）
Ｂ 画像処理手段
Ｂ１ カメラ（撮影手段）
Ｃ チップ
Ｆ 制御手段
Ｅ 照射手段
Ｇ チップ間隔
Ｍ 測定装置
Ｗ ウエハ（板状部材）

Claims (5)

1. リングフレームの内側に接着シートを介して支持され、切断によってチップ状に個片化された板状部材を測定対象物とし、その各チップ間隔を測定する測定装置であって、
   前記測定装置は、
   前記測定対象物を移動可能に保持する保持手段と、
   前記測定対象物に光を照射する照射手段と、
   前記測定対象物を撮影する撮影手段を含み、その画像から前記チップ間隔を測定する画像処理手段と、
   前記保持手段の移動を制御する制御手段とからなり、
   前記制御手段は前記照射手段の光の反射光が前記撮影手段によって撮影されないように前記保持手段を移動制御すること
   を特徴とするチップ間隔の測定装置。
2. 前記測定装置は、前記接着シートを引き伸ばすことによって前記各チップ間隔を拡張するエキスパンド手段を有すること
   を特徴とする請求項１に記載のチップ間隔の測定装置。
3. 前記制御手段は、照射手段の光の反射光が撮影手段で撮影されたと判断した場合に前記保持手段を移動制御すること
   を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のチップ間隔の測定装置。
4. 前記画像処理手段は、撮影した画像から各チップの近接しあう各辺部を認識してチップ間隔を測定すること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のチップ間隔の測定装置。
5. リングフレームの内側に接着シートを介して支持され、切断によってチップ状に個片化された板状部材を測定対象物とし、その各チップ間隔を測定する測定方法であって、
   前記測定方法は、
   保持手段によって前記測定対象物を移動可能に保持し、その測定対象物に光を照射した状態で、当該測定対象物を撮影し、この画像から前記チップ間隔を測定する際に、前記光の反射光が撮影されないように前記保持手段を移動制御すること
   を特徴とするチップ間隔の測定方法。

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