JP2011003837A - アライメント装置およびアライメント方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】アライメント対象物の変形を抑制し、高精度のアライメントを行うアライメント技術を提供する。
【解決手段】アライメント対象物10を吸着して回転するスピンチャック110を備えたアライメント装置100であって、スピンチャック110が吸着している位置とは異なる位置において、回転するアライメント対象物10を支持する支持部130を備えているアライメント装置100を用いる。これにより、アライメント対象物10の自重による撓み等の変形を抑制して、高精度のアライメントを行うことができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、アライメント装置およびアライメント方法に関するものであり、より詳しくは、回転吸着手段を備えるアライメント装置、および回転吸着手段を用いたアライメント方法に関するものである。
基板等に精密な加工を行う際、加工前に加工対象の基板等のアライメント(位置の調整)をしておくことは有用である。例えば、特許文献1に記載のようなダイシングテープが貼付された基板について、ダイシング前にアライメントすることにより、首尾よくダイシングを行うことができる。
アライメントのためのアライメント装置にはいくつか種類がある。そのうちの一つとして、アライメント対象物(例えば、基板)を回転させ、回転中のアライメント対象物の位置を検出して、目的とする位置と検出した位置との差に基づいてアライメント対象物を移動させることにより、アライメントを行うアライメント装置がある。
上記アライメント装置について詳しく説明する。上記アライメント装置では、まず、基板(アライメント対象物)の中央付近をスピンチャックが吸着し、当該基板を回転させる。そして、上記基板に対して、基板の表面側から光を照射し、裏面側において光を検出することにより、光を照射した位置に基板が存在するか否かを判定する。上記基板は回転しているので、上述の光の照射および検出を継続して行うことにより、上記基板全体の位置を確認することができる。上記アライメント装置は、以上のように、上記基板の位置を検出して、目的とする位置と検出した位置との差に基づいてアライメント対象物を移動させることにより、アライメントを行う。
特開2006−135272号公報(平成18年5月25日公開)
しかしながら、上述したアライメント装置において、アライメントの精度が低下する場合がある。
すなわち、スピンチャックは、通常、アライメント対象物の中央付近のみを吸着するため、アライメント対象物の外周部分において自重による撓み等の変形が生じる場合がある。この場合には、上記変形に伴いアライメント対象物の端部の位置等がずれるため、上述したアライメント装置では上記基板の位置を正確に検出することができない。そのため、アライメントの精度が低下する。
特に、特許文献1に記載のような、ダイシングテープが貼付された基板は、ダイシングテープのみからなる部分が撓み易く、この問題が顕著となる。しかしながら、このような変形を抑制するための技術は、これまで一切報告されていない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、アライメント対象物の変形を抑制し、高精度のアライメントを行うアライメント技術を提供することを主たる目的とする。
本発明に係るアライメント装置は、アライメント対象物を吸着して回転する吸着回転手段を備えたアライメント装置であって、上記吸着回転手段が吸着している位置とは異なる位置において、回転する上記アライメント対象物を支持する支持手段を備えていることを特徴としている。
本発明に係るアライメント方法は、アライメント対象物を吸着回転手段に吸着させる吸着工程;上記吸着回転手段を回転させることにより、上記アライメント対象物を回転させる回転工程;回転する上記アライメント対象物の位置を検出する位置検出工程;および上記アライメント対象物を移動させる位置調整工程;を包含するアライメント方法であって、上記回転工程では、支持手段によって、上記吸着回転手段が吸着している位置とは異なる位置において上記アライメント対象物を支持することを特徴としている。
本発明によれば、回転するアライメント対象物における吸着回転手段によって吸着されていない部分を好適に支持して、その部分におけるアライメント対象物の自重による撓み等の変形を抑制する。これにより、アライメント対象物の変形を抑制し、高精度のアライメントを行うことができる。
本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略構成を模式的に示す上面図である。 本発明の一実施形態に係るアライメント装置の接触部移動手段の概略動作を模式的に説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略機能を模式的に説明するブロック図である。
〔第1実施形態〕
本発明の一実施形態に係るアライメント装置について、図1〜4を参照して説明する。アライメント装置100は、アライメント対象物10のアライメント(位置合わせ)を行う装置である。図1は、アライメント装置100の概略構成を模式的に示す断面図である。図2は、アライメント装置100の概略構成を模式的に示す上面図であり、(a)は、アライメント対象物10から下方(スピンチャック110へ向かう方向)を観察したときの上面図を示し、(b)は、アライメント装置100をブリッジ102のさらに上方から観察したときの上面図を示す。
図1に示すように、アライメント装置100の筐体101は、アライメント対象物10を吸着して回転させるスピンチャック(吸着回転手段)110を備えている。
筐体101にはまた、投光部(光照射手段)120を支える構造体であるブリッジ102と、投光部120から照射された光を検出する受光部(光検出手段)121とが設けられている。投光部120および受光部121は、筐体101内に設けられた主制御部150(図示せず)の位置検出部(判断手段)156とともにアライメント対象物10の位置を検出する位置検出手段を構成している。位置検出部156は、投光部120および受光部121と信号のやりとりをして、アライメント対象物10の位置を検出する。
アライメント装置100はさらに、スピンチャック110が吸着している位置とは異なる位置において、回転するアライメント対象物10を支持する支持部(支持手段)130を備えている。アライメント装置100は、このような支持部130を備えているため、回転するアライメント対象物10におけるスピンチャック110によって吸着されていない部分を支持して、その部分におけるアライメント対象物10の自重による撓み等の変形を抑制することができる。これにより、アライメント装置100は、アライメント対象物10の変形に起因するアライメント対象物10の位置検出における精度の低下を回避し、高精度のアライメントを行うことができる。
特に、図1および図2に示すように、支持部130は、アライメント対象物10の外周部分(回転中心に対して、スピンチャック110が吸着している位置よりも遠い位置)において、アライメント対象物10を下から支持するようになっていることが好ましい。これにより、アライメント装置100は、撓みが起こり易いアライメント対象物10の外周部を支持して、当該外周部における変形を抑制し、高精度のアライメントを行うことができる。
(アライメント対象物)
本実施形態に係るアライメント対象物10は、基板11が、基板11よりも大きいダイシングテープ(フィルム)12に貼付された構成を有しており、ダイシングテープ12の中央部に基板11が貼付されている。また、ダイシングテープ12は、外枠であるダイシングフレーム13によって保持されている(以上、図1および図2(b)参照)。
また、アライメントにおいて回転角度を調整するため、基板11の外縁部の一箇所に、オリフラ(オリエンテーションフラット)またはノッチ(切り欠き)等の印が設けられていることが好ましい。
なお、アライメント装置100が処理するアライメント対象物10は、アライメントを行うべき対象物であれば上記に限定されるものではなく、例えば、金属もしくは非金属の基板、基板に貼付される金属もしくは非金属のサポートプレート、ダイシングテープまたは保護テープ等のフィルム、およびそれらが組み合わされた構成を有するものであってもよい。
(スピンチャック)
スピンチャック110は、真空ポンプ等の機構によりアライメント対象物10を真空吸着して、吸着された状態のアライメント対象物10を吸着面の面内方向に回転させることができるものであればよい。例えば、一般的な真空チャックおよびモータから構成されるスピンチャックを用いることができる。なお、本明細書において、用語「真空吸着」とは、被吸着物と接触する接触部を減圧状態にして、周囲との気圧差により、被吸着物を吸着することを意図しており、上記接触部(被吸着物と接触部とで形成される空間)は必ずしもいわゆる真空状態である必要はない。また、「真空吸着」は、「真空引き」とも記載することがある。
スピンチャック110の排気量等は、アライメント対象物10のサイズ等に合わせて適宜選択すればよい。また、スピンチャック110における、アライメント対象物10に接する接面(吸着面)には、真空引きするための溝が設けられていてもよく、当該接面が多孔質物質からなっていてもよい。また、スピンチャック110の回転速度は、アライメントを首尾よく行うことができれば特に限定されないが、2rpm以上、50rpm以下の範囲とすることができ、例えば、10rpm程度とすることができる。
また、アライメント装置100は、スピンチャック110を上記吸着面の面内方向に移動させるスピンチャック位置調整部111を備えている。アライメント装置100は、後述する位置検出手段が検出したアライメント対象物10の位置に基づいて、スピンチャック位置調整部111にスピンチャック110を移動させることによって、アライメント対象物10を目的の位置へとアライメントする。
(支持部)
支持部130は、スピンチャック110が吸着している位置とは異なる位置において、回転するアライメント対象物10を支持するものである。本明細書において、「或る物体を或る位置において支持する」とは、上記或る物体の上記或る位置に対して、重力方向とは反対方向のベクトル成分を有する力を加えることを指す。
このような支持部130は、例えば、アライメント対象部10に上記異なる位置において接する接触部を備えており、当該接触部からアライメント対象物10へ向かう方向が重力方向とは反対方向であることが好ましい。このように、支持部130は、アライメント対象物10におけるスピンチャック110によって吸着されていない部分に対して、重力方向とは反対方向のベクトル成分を有する力を加えて、その部分におけるアライメント対象物10の自重による撓み等の変形を抑制することができる。
上記接触部の形状および素材は特に限定されないが、アライメント対象物10の回転を阻害しないものであることが好ましい。すなわち、上記接触部は、スピンチャック110によるアライメント対象物10の回転動作を補助する回転補助手段を備えていることが好ましい。本実施形態において、上記回転補助手段は、アライメント対象物10に接し、アライメント対象物10の回転に伴って自らも回転するローラー(回転体)131である。上記回転補助手段としては、他にも、例えば、アルミニウム、ステンレス、合成樹脂等の低摩擦材等を用いることができる。
ローラー131は、アライメント対象物10に接しながら、アライメント対象物10の回転に伴って自らも回転するため、アライメント対象物10を支持する一方、アライメント対象物10の回転を阻害する摩擦力を低減することができる。すなわち、支持部130は、ローラー131を備えることによって、アライメント対象物10の回転を阻害せずに、アライメント対象物10を支持することができる。
なお、ローラー131は、スピンチャック110の回転軸に直交する直線(例えば、図2(a)における一点差線)を回転軸として回転するようになっていることが好ましい。これにより、ローラー131は、アライメント対象物10の回転に伴って円滑に回転して、アライメント対象物10の回転を阻害することがない。
また、支持部130は、上記接触部を備えず、代わりに、アライメント対象物10と支持部130との間に気体を供給し、アライメント対象物10に対し、重力方向とは反対方向のベクトル成分を有する空気圧を加えるエアベアリング構造を備えていてもよい。このような構成であっても、支持部130は、アライメント対象物10におけるスピンチャック110によって吸着されていない部分に対して、重力方向とは反対方向のベクトル成分を有する力を加えることができるので、その部分におけるアライメント対象物10の自重による撓み等の変形を抑制することができる。
支持部130がアライメント対象部10を支持する位置は、スピンチャック110が吸着している位置とは異なる位置であれば特に限定されるものではないが、図2(b)に示すように、回転中心に対して、スピンチャック110が吸着している位置よりも遠い位置であることが好ましい。スピンチャック110は通常、アライメント対象物10の中央部に吸着しているため、アライメント対象物10の外周部、すなわち、回転中心に対してスピンチャック110が吸着している位置よりも遠い位置では、自重による変形等が起こり易い。そのため、アライメント対象部10を外周部において支持することにより、アライメント対象物10の変形を好適に抑制することができる。
特に、本実施形態のように、基板11が基板11よりも大きいダイシングテープ12に貼付された構成を有しているアライメント対象物10を支持する場合には、図2(b)に示すように、ダイシングテープ12における基板11が貼付されていない部分を少なくとも支持するようになっていることが好ましい。これにより、柔軟で変形の起こり易いダイシングテープ12を支持してアライメント対象物10の変形を首尾よく抑制することができる。
本実施形態では、図2(a)および(b)に示すように、ローラー131が、ダイシングフレーム13内の位置において、アライメント対象物10を均等に支持するように設けられている。これにより、好適にアライメント対象物10を支持することができる。
支持部130はまた、アライメント対象物10に接する接触部(本実施形態では、ローラー131)をアライメント対象物10に対して離接する方向に移動させる昇降ステージ(接触部移動手段)132を備えていることが好ましい。本実施形態において、ローラー131は、昇降ステージ132上に設けられているため、昇降ステージ132が上下に移動するのに伴って、上下方向、言い換えれば、アライメント対象物10に対して離接する方向に移動する。昇降ステージ132は、例えば、一般的な電動ステージ等によって構成することができる。
図3は、昇降ステージ132の動作を模式的に説明する断面図である。図3を用いて、昇降ステージ132の利点を説明する。
アライメント装置100に対するアライメント対象物10の搬送は、例えば、ロボットアーム50を用いて行われる。ロボットアーム50は、吸盤等によりアライメント対象物10の端のダイシングフレーム13部分を保持して、前工程の処理装置からアライメント装置100へとアライメント対象物10を搬送する。
このとき、図3(a)に示すように、スピンチャック110およびアライメント対象物10が接する位置と、支持部130およびアライメント対象物10が接する位置とが同一平面内にある(同じ高さである)と、アライメント対象物10(のダイシングテープ12)が自重により撓む等の変形が生じたとき、アライメント対象物10(の基板11が重なる部分)のスピンチャック110上への載置が円滑に行われない場合があり、その場合には、アライメント対象物10をスピンチャック110に首尾よく吸着させることができない。
一方、図3(b)に示すように、アライメント対象物10の搬送の前に、昇降ステージ132が、ローラー131をアライメント対象物10から離れる方向へ移動させておくことによって、アライメント対象物10(のダイシングテープ12)が自重により撓む等の変形が生じていても、アライメント対象物10(の基板11が重なる部分)をスピンチャック110上に円滑に載置することができ、アライメント対象物10をスピンチャック110に首尾よく吸着させることができる。
このように、昇降ステージ132が、ローラー131をアライメント対象物10に対して離接する方向に移動することにより、アライメント対象物10を、首尾よくアライメント装置100内に搬送することができる。
なお、アライメント対象物10がアライメント装置100内に搬送され、スピンチャック110がアライメント対象物10を吸着して回転されるときには、図1に示すように、スピンチャック110およびアライメント対象物10が接する位置と、支持部130およびアライメント対象物10が接する位置とが同一平面内にある(同じ高さである)ように、昇降ステージ132がローラー131を移動させることが好ましい。
(位置検出手段)
上述したように、アライメント対象物10の位置を検出する位置検出手段は、投光部120、受光部121および位置検出部156を含んで構成される。投光部120は、ブリッジ102に設けられており、アライメント対象物10に対して上方から光を照射する。受光部121は、筐体101上に設けられており、投光部120から照射された光を受光する。
本実施形態において、投光部120は、アライメント対象物10の基板11の端部を含む領域に光を照射する。これを受光部121が検出することにより、基板11の回転中心、すなわちアライメント対象物10の回転中心が、アライメント対象物10の中心または基板11の中心からどれだけずれているかを検出することができる。
例えば、図2(b)において、投光部120および受光部121が設けられた位置を基板11が通過する時間は、基板11の中心と、基板11の回転中心との距離の関数として表し得ることを当業者であれば容易に理解することができる。
また、他の実施形態において、アライメント対象物10の中心と回転中心とがずれている場合には、投光部120が照射した光を基板11が遮光する領域は回転に伴って変化するため、受光部121が受光する光の形状も変化する。位置検出部156は、受光部121が受光する光の形状の変化に基づいて、アライメント対象物10の中心と回転中心とのずれを算出して、アライメント対象物10の位置を検出してもよい。
また、受光部121は、上述したような基板11に設けられたオリフラ等の角度検出用の印を検出して、これによりアライメント対象物10の角度を検出することが好ましい。
以上のように、上記位置検出手段は、アライメント対象物10の中心と、回転中心(すなわち、スピンチャック110の回転中心)とのずれ、および回転角度を検出することができるので、アライメント対象物の位置を検出することができる。
(アライメント装置の概略動作)
アライメント装置100の概略動作を以下に説明する。図4は、アライメント装置100の概略機能を模式的に説明するブロック図である。図4に示すように、アライメント装置100の主制御部150は、昇降ステージ制御部152、スピンチャック制御部154および位置検出部(判断手段)156を備えている。
まず、アライメント装置100に、アライメント対象物10が搬入される際、昇降ステージ制御部152が、図3(b)に示す位置に昇降ステージ132を移動させる。続いて、アライメント対象物10の搬送装置、例えば、ロボットアーム50が、スピンチャック110上に基板11が配置されるようにアライメント対象物10を搬送する。アライメント対象物10の搬送が完了すると、昇降ステージ制御部152は、スピンチャック110および支持部130がアライメント対象物10に同一平面内において接するように、昇降ステージ132を移動させる。
続いて、スピンチャック制御部154は、スピンチャック110にアライメント対象物10を吸着させ、回転させる。支持部130(のローラー131)は、アライメント対象物10の外周部を支持して、アライメント対象物10が変形することを防ぐ。
以降の動作は、一般的なアライメント装置と同様に行うことができる。すなわち、位置検出部156は、投光部120から光を照射させる。受光部121は、投光部120から照射され、基板11によって遮光されたかまたは遮光されていない光を検出する。位置検出部156は、受光部121の検出結果を取得して、当該検出結果に基づき、アライメント対象物10の位置を算出する。位置検出部156は、さらに、算出したアライメント対象物10の位置と、主制御部150にあらかじめ入力されたアライメントの目的の位置との差を算出して、当該差を示す情報をスピンチャック制御部154に送信する。スピンチャック制御部154は、受信した上記差が解消されるように、スピンチャック110およびスピンチャック位置調整部111を制御する。以上により、アライメント装置100は、アライメント対象物10のアライメントを行うことができる。
(変形例)
主制御部150に、アライメント対象物10の色(特に、光を透過させるダイシングテープ12の色)に係る情報が予め入力されている場合には、位置検出部156は、受光部121の光の検出結果と、上記予め入力されたアライメント対象物10の色に係る情報とからアライメント対象物10の位置を検出してもよい。
すなわち、受光部121における光の検出結果は、当該光が透過するダイシングテープ12の色の影響を受ける。本変形例における位置検出部156は、ダイシングテープ12の色を考慮してアライメント対象物10の位置を検出するため、より正確な位置を検出することができる。詳しく述べれば、例えば、位置検出部156は、受光部121の検出結果をダイシングテープ12の色に応じた補正係数を用いて補正したのち、補正後の受光部121の検出結果からアライメント対象物10の位置を算出してもよい。ダイシングテープ12の色に応じた補正係数は、例えば、実験的に最適な数値を求め、それらをダイシングテープ12がとり得る各色と関連付けて主制御部150にテーブルとして予め記憶しておき、位置検出部156が当該テーブルを参照すればよい。
また、位置検出部156は、上記予め入力されたアライメント対象物10の色に係る情報に応じて、投光部120が照射する光の波長を制御してもよい。これによって、位置検出部156は、アライメント対象物10のさらに正確な位置を検出することができる。投光部120が照射すべき光の波長は、例えば、実験的に最適な数値を求め、それらをダイシングテープ12がとり得る各色と関連付けて主制御部150にテーブルとして予め記憶しておき、位置検出部156が当該テーブルを参照すればよい。
アライメント装置100の主制御部150は、ハードウェアロジックによって構成すればよい。または、次のように、CPU(Central Processing Unit) を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
すなわち、主制御部150は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するMPUなどのCPU、このプログラムを格納したROM(Read Only Memory)、上記プログラムを実行可能な形式に展開するRAM(Random Access Memory)、および、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)を備えている。
そして、本発明の目的は、主制御部150のプログラムメモリに固定的に担持されている場合に限らず、上記プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、または、ソースプログラム)を記録した記録媒体を装置に供給し、装置が上記記録媒体に記録されている上記プログラムコードを読み出して実行することによっても、達成可能である。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、例えば、基板の加工機械の製造分野等において利用することができる。
10 アライメント対象物
11 基板
12 ダイシングテープ(フィルム)
13 ダイシングフレーム
50 ロボットアーム
100 アライメント装置
101 筐体
102 ブリッジ
110 スピンチャック(吸着回転手段)
111 スピンチャック位置調整部
120 投光部(光照射手段)
121 受光部(光検出手段)
130 支持部(支持手段)
131 ローラー(回転補助手段)
132 昇降ステージ(接触部移動手段)
150 主制御部
152 昇降ステージ制御部
154 スピンチャック制御部
156 位置検出部(判断手段)

Claims (10)

  1. アライメント対象物を吸着して回転する吸着回転手段を備えたアライメント装置であって、
    上記吸着回転手段が吸着している位置とは異なる位置において、回転する上記アライメント対象物を支持する支持手段を備えていることを特徴とするアライメント装置。
  2. 上記支持手段は、上記吸着回転手段が吸着している位置よりも上記アライメント対象物の回転中心から遠い位置において、上記アライメント対象物を支持するようになっていることを特徴とする請求項1に記載のアライメント装置。
  3. 上記支持手段は、回転する上記アライメント対象物に接する接触部と、上記接触部を上記アライメント対象物に対して離接する方向に移動させる接触部移動手段とを備えていることを特徴とする請求項1または2に記載のアライメント装置。
  4. 上記接触部は、上記吸着回転手段の回転に伴う上記アライメント対象物の回転動作を補助する回転補助手段を備えていることを特徴とする請求項3に記載のアライメント装置。
  5. 上記回転補助手段は、上記アライメント対象物に接し、当該対象物の回転に伴って自らも回転する回転体であることを特徴とする請求項4に記載のアライメント装置。
  6. 上記回転体は、上記吸着回転手段の回転軸に直交する回転軸を中心に回転するようになっていることを特徴とする請求項5に記載のアライメント装置。
  7. 上記アライメント対象物は基板が当該基板よりも大きいフィルムに貼付された構成を有しており、
    上記支持手段は、上記フィルムにおける基板が貼付されていない部分を少なくとも支持するようになっていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のアライメント装置。
  8. 上記アライメント対象物の位置を検出する位置検出手段を備えていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のアライメント装置。
  9. アライメント対象物を吸着回転手段に吸着させる吸着工程;
    上記吸着回転手段を回転させることにより、上記アライメント対象物を回転させる回転工程;
    回転する上記アライメント対象物の位置を検出する位置検出工程;および
    上記アライメント対象物を移動させる位置調整工程;を包含するアライメント方法であって、
    上記回転工程では、支持手段によって、上記吸着回転手段が吸着している位置とは異なる位置において上記アライメント対象物を支持することを特徴とするアライメント方法。
  10. アライメント対象物を吸着して回転する吸着回転手段と、
    上記アライメント対象物の位置を検出する位置検出手段とを備えたアライメント装置であって、
    上記位置検出手段は、上記アライメント対象物に光を照射する光照射手段、アライメント対象物を透過した光を検出する光検出手段、および、当該光検出手段の検出結果と、予め入力されたアライメント対象物の色を示す情報とから上記アライメント対象物の位置を判断する判断手段とを備えていることを特徴とするアライメント装置。
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