JP2016015438A - アライメント方法 - Google Patents

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諭 宮田
高木 敦史
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Abstract

【課題】露出しているキーパターンが少ない被加工物でも高い精度でアライメントできるアライメント方法を提供する。【解決手段】第1の被加工物11aを保持テーブル10で保持し、第1の分割予定ライン15aの向きをX軸方向と平行に調整した後、第1のキーパターン19aの座標(X1,Y1)と第2のキーパターン19bの座標(X2,Y2)とを座標情報として制御手段に登録し、第1のキーパターンの座標と第2のキーパターンの座標との位置関係を求めて制御手段に登録し、第2の被加工物11bを保持テーブルで保持し、登録された座標情報に基づいて第2の被加工物の第1のキーパターン19cと第2のキーパターン19dとを検出し、保持テーブルを、第1のキーパターンの座標(X1?,Y1?)と第2のキーパターンの座標(X2?,Y2?)との位置関係と、位置関係登録ステップで登録された位置関係との差に相当する量回転させる構成とした。【選択図】図3

Description

本発明は、切削装置に対する被加工物の向き等を調整するアライメント方法に関する。
近年、ウェーハの状態でパッケージングまで行うWL−CSP(Wafer Level Chip Size Package)が注目されている。WL−CSPでは、ウェーハに形成されたデバイスの表面側に、再配線層及び電極を設けて樹脂等で封止し、封止後のウェーハ(WL−CSP基板)を切削等の方法で分割する。このWL−CSPは、分割されたチップの大きさがそのままパッケージの大きさになるので、パッケージの小型化に有用である。
ところで、ウェーハ等の被加工物を切削する際には、通常、デバイス内の特徴的なキーパターンを基準に、被加工物の向き等を調整するアライメントが実施される。一方、上述したWL−CSP基板では、デバイスの多くが樹脂等で覆われており、露出しているキーパターンは少ない。そのため、従来の方法では、WL−CSP基板のような被加工物を適切にアライメントできなかった。
この問題に対し、封止樹脂の上面に露出し電極として機能する半田ボール等をターゲットパターンに用いる方法(例えば、特許文献1参照)や、被加工物の外周部で露出した分割予定ラインと外周縁との交点を基準とする方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。これらの方法によれば、露出しているキーパターンが少ないWL−CSP基板のような被加工物でもアライメントできる。
特開2013−171990号公報 特開2013−74021号公報
しかしながら、上述した方法で用いられる半田ボールの形状、大きさ等には個体差があり、また、分割予定ラインと外周縁との交点は必ずしも明確でない。そのため、上述の方法では、精度の高いアライメントを容易に実現できないという問題があった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、露出しているキーパターンが少ない被加工物でも高い精度でアライメントできるアライメント方法を提供することである。
本発明によれば、被加工物を保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を切削ブレードで切削する切削手段と、該保持テーブルをX軸方向に加工送りする加工送り手段と、該切削手段をY軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段と、被加工物を許容誤差範囲内で該保持テーブルに搬送する搬送手段と、各構成要素を制御する制御手段と、を備える切削装置を用い、交差する複数の分割予定ラインで区画された表面側の各領域にデバイスが形成され、異なる分割予定ラインにそれぞれ対応し互いに離間する第1のキーパターンと第2のキーパターンとが表面側に露出した被加工物を、該第1のキーパターンと該第2のキーパターンとを用いてアライメントするアライメント方法であって、第1の被加工物を該保持テーブルで保持し、オペレーターが該保持テーブルを所定量回転させて該分割予定ラインの向きを該X軸方向と平行に調整した後、該第1のキーパターンの座標(X1,Y1)と該第2のキーパターンの座標(X2,Y2)とを座標情報として該制御手段に登録するとともに、該第1のキーパターンの座標と該第2のキーパターンの座標との位置関係(X2−X1,Y2−Y1)を求めて該制御手段に登録する位置関係登録ステップと、該位置関係登録ステップの後に、該搬送手段で第2の被加工物を該保持テーブルまで搬送して該保持テーブルで保持し、該位置関係登録ステップで登録された該座標情報に基づいて第2の被加工物の該第1のキーパターンと該第2のキーパターンとを検出し、該保持テーブルを、該第1のキーパターンの座標(X1´,Y1´)と該第2のキーパターンの座標(X2´,Y2´)との位置関係(X2´−X1´,Y2´−Y1´)と、該位置関係登録ステップで登録された位置関係(X2−X1,Y2−Y1)と、の差に相当する量回転させて、該分割予定ラインの向きを該X軸方向と平行に調整する自動θ合わせステップと、を備えることを特徴とするアライメント方法が提供される。
本発明において、前記被加工物は、前記デバイス内に前記キーパターンとなる特徴領域を備え、表面の外周部を除いた領域が樹脂で封止されており、該樹脂で封止された領域外において露出した該キーパターンを用いてアライメントすることが好ましい。
本発明に係るアライメント方法では、異なる分割予定ラインにそれぞれ対応し互いに離間する第1のキーパターンと第2のキーパターンとを用いてアライメントするので、少なくとも、この2個のキーパターンが被加工物の表面側に露出していれば、高い精度でアライメントできる。つまり、本発明によれば、露出しているキーパターンが少ない被加工物でも高い精度でアライメントできるアライメント方法を提供できる。
本実施形態のアライメント方法が実施される切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図2(A)は、保持テーブルに吸引保持された状態の被加工物を模式的に示す平面図であり、図2(B)は、保持テーブルに吸引保持された状態の被加工物を模式的に示す一部断面側面図である。 図3(A)は、位置関係登録ステップを模式的に示す平面図であり、図3(B)及び図3(C)は、自動θ合わせステップを模式的に示す平面図である。 本実施形態のアライメント方法が適用される被加工物の別の構成例を模式的に示す平面図である。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るアライメント方法は、位置関係登録ステップ(図3(A)参照)、及び自動θ合わせステップ(図3(B)及び図3(C)参照)を含む。
位置関係登録ステップでは、保持テーブルで保持した登録用の被加工物(第1の被加工物)を適切な向きに調整した後、被加工物の表面側で露出した2個のキーパターンの座標をそれぞれ座標情報として登録する。また、2個のキーパターンの座標の位置関係を求め、位置関係情報として登録する。
自動θ合わせステップでは、位置関係登録ステップで登録された座標情報に基づいて、保持テーブルで保持した別の被加工物(第2の被加工物)の2個のキーパターンを検出し、保持テーブルを、検出された2個のキーパターンの座標の位置関係と位置関係登録ステップで登録された位置関係情報との差に相当する量回転させる。以下、本実施形態に係るアライメント方法について詳述する。
まず、本実施形態のアライメント方法が実施される切削装置について説明する。図1は、本実施形態のアライメント方法が実施される切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図1に示すように、切削装置2は、各構造を支持する基台4を備えている。
基台4の上面には、X軸方向(前後方向、加工送り方向)に長い矩形状の開口4aが形成されている。この開口4a内には、X軸移動テーブル6、X軸移動テーブル6をX軸方向に移動させるX軸移動機構(加工送り手段)(不図示)、及びX軸移動機構を覆う防塵防滴カバー8が設けられている。
X軸移動機構は、X軸方向に平行な一対のX軸ガイドレール(不図示)を備えており、X軸ガイドレールには、X軸移動テーブル6がスライド可能に設置されている。X軸移動テーブル6の下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、X軸ガイドレールと平行なX軸ボールネジ(不図示)が螺合されている。
X軸ボールネジの一端部には、X軸パルスモータ(不図示)が連結されている。X軸パルスモータでX軸ボールネジを回転させることで、X軸移動テーブル6はX軸ガイドレールに沿ってX軸方向に移動する。
X軸移動テーブル6上には、被加工物を吸引保持する保持テーブル10が設けられている。保持テーブル10は、モータ等の回転駆動源(不図示)と連結されており、Z軸方向(鉛直方向)に平行な回転軸の周りに回転する。また、保持テーブル10は、上述のX軸移動機構でX軸方向に加工送りされる。
保持テーブル10の表面(上面)は、被加工物を吸引保持する保持面10aとなっている。この保持面10aは、保持テーブル10の内部に形成された流路(不図示)を通じて吸引源(不図示)と接続されている。
図2(A)は、保持テーブル10に吸引保持された状態の被加工物を模式的に示す平面図であり、図2(B)は、保持テーブル10に吸引保持された状態の被加工物を模式的に示す一部断面側面図である。
図2(A)及び図2(B)に示すように、被加工物11は、例えば、WL−CSP(Wafer Level Chip Size Package)基板であり、シリコン等の材料でなる円盤状のウェーハ13を含む。ウェーハ13の表面13aは、格子状に配列された分割予定ライン(ストリート)15で複数の領域に区画されており、各領域にはIC等のデバイス17が形成されている。
分割予定ライン15は、第1の方向に伸びる複数の第1の分割予定ライン15aと、第1の方向と交差する第2の方向に伸びる複数の第2の分割予定ライン15bとを含む。隣接する2本の第1の分割予定ライン15aの間隔d1、及び隣接する2本の第2の分割予定ライン15bの間隔d2は、それぞれ略一定である。
デバイス17には、特徴的な形状のキーパターン19が含まれている。ウェーハ13の表面13aにおいて、外周部を除く領域(中央部)は、樹脂21で封止されており、デバイス17及びキーパターン19が露出していない。これに対して、表面13aの外周部は樹脂21で覆われておらず、デバイス17及びキーパターン19の一部が露出している。
図2(B)に示すように、ウェーハ13の裏面13b側には、保護部材23が貼着されている。保護部材23としては、例えば、ウェーハ13と略同径の円盤状に形成された粘着テープ、樹脂基板等を用いることができる。
切削装置2において、開口4aと近接する位置には、上述した被加工物11を保持テーブル10へと搬送する搬送機構(搬送手段)(不図示)が設けられている。搬送機構で搬送された被加工物11は、樹脂21で封止された表面13a側が上方に露出するように保持テーブル10に載置される。この搬送機構は、被加工物11を所定の許容誤差範囲内の位置及び向きで保持テーブル10に載置できる。
基台4の上面には、被加工物11を切削する切削ユニット(切削手段)12を支持する門型の支持構造14が、開口4aを跨ぐように配置されている。支持構造14の前面上部には、切削ユニット12をY軸方向(割り出し送り方向)及びZ軸方向(鉛直方向)に移動させる切削ユニット移動機構(割り出し送り手段)16が設けられている。
切削ユニット移動機構16は、支持構造14の前面に配置されY軸方向に平行な一対のY軸ガイドレール18を備えている。Y軸ガイドレール18には、切削ユニット移動機構16を構成するY軸移動プレート20がスライド可能に設置されている。
Y軸移動プレート20の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール18と平行なY軸ボールネジ22が螺合されている。Y軸ボールネジ22の一端部には、Y軸パルスモータ(不図示)が連結されている。Y軸パルスモータでY軸ボールネジ22を回転させれば、Y軸移動プレート20は、Y軸ガイドレール18に沿ってY軸方向に移動する。
Y軸移動プレート20の表面(前面)には、Z軸方向に平行な一対のZ軸ガイドレール24が設けられている。Z軸ガイドレール24には、Z軸移動プレート26がスライド可能に設置されている。
Z軸移動プレート26の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール24と平行なZ軸ボールネジ28が螺合されている。Z軸ボールネジ28の一端部には、Z軸パルスモータ30が連結されている。Z軸パルスモータ30でZ軸ボールネジ28を回転させれば、Z軸移動プレート26は、Z軸ガイドレール24に沿ってZ軸方向に移動する。
Z軸移動プレート26の下部には、被加工物11を切削する切削ユニット12が設けられている。また、切削ユニット12と隣接する位置には、被加工物11の上面側(表面13a側)を撮像するカメラ32が設置されている。切削ユニット移動機構16で、Y軸移動プレート20をY軸方向に移動させれば、切削ユニット12及びカメラ32は割り出し送りされ、Z軸移動プレート26をZ軸方向に移動させれば、切削ユニット12及びカメラ32は昇降する。
切削ユニット12は、Y軸方向に平行な回転軸を構成するスピンドル(不図示)の一端側に装着された円環状の切削ブレード34を備えている。スピンドルの他端側にはモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード34を回転させる。
X軸移動機構、保持テーブル10、搬送機構、切削ユニット12、切削ユニット移動機構16等の構成要素は、それぞれ、制御装置(制御手段)36に接続されている。この制御装置36は、被加工物11の切削に必要な一連の工程に合わせて、上述した各構成要素を制御する。
次に、上述した切削装置2で実施される本実施形態のアライメント方法を説明する。本実施形態のアライメント方法では、はじめに、アライメントに必要な座標情報及び位置関係情報を切削装置2に登録する位置関係登録ステップを実施する。この位置関係登録ステップは、被加工物11を加工する前の準備ステップに相当する。図3(A)は、位置関係登録ステップを模式的に示す平面図である。
位置関係登録ステップでは、まず、登録用の被加工物(第1の被加工物)11aを搬送機構で搬送し、樹脂21側(表面13a側)が上方に露出するように保持テーブル10に載置する。次に、吸引源の負圧を作用させて、被加工物11aを保持テーブル10に吸引保持させる。
被加工物11aを保持テーブル10に吸引保持させた後には、カメラ32で被加工物11aの上面側(表面13a側)を撮像する。次に、形成された撮像画像に基づいて、例えば、第1の方向に伸びる第1の分割予定ライン15aがX軸方向と平行になるように保持テーブル10を回転させ、被加工物11aの向きを調整する。ここで、保持テーブル10の回転角度(回転量)は、オペレーターによって調節される。
被加工物11aの向きを調整した後には、被加工物11aの外周部において、異なる2本の分割予定ラインに対応する露出した2個のキーパターン19を選び出す。図3(A)に示すように、本実施形態では、第1の分割予定ライン15a−1に対応する第1のキーパターン19aと、第1の分割予定ライン15a−2に対応する第2のキーパターン19bとを選び出している。
そして、第1のキーパターン19aの座標(X1,Y1)と、第2のキーパターン19bの座標(X2,Y2)と、を座標情報として制御装置36に登録する。また、第1のキーパターン19aの座標(X1,Y1)と、第2のキーパターン19bの座標(X2,Y2)と、の位置関係(ΔX(=X2−X1),ΔY(=Y2−Y1))を算出し、位置関係情報として制御装置36に登録する。
なお、第1の分割予定ライン15a−1から第1のキーパターン19aまでの距離と、第1の分割予定ライン15a−2から第2のキーパターン19bまでの距離とは、ともにd3である。以上により、アライメントに必要な座標情報及び位置関係情報を切削装置2に登録できる。
この位置関係登録ステップでは、第1のキーパターン19a及び第2のキーパターン19bとして、第1の分割予定ライン15aの延在するX軸方向において十分に離れた2個のキーパターン19を選び出すことが好ましい。このように、離間した2個のキーパターン19を選択することで、保持テーブル10の回転方向における被加工物11のずれが明確になるので、アライメントの精度を高め易くなる。
位置関係登録ステップを実施した後には、自動θ合わせステップを実施する。この自動θ合わせステップは、被加工物11を加工する際に実施されるアライメントステップの一部に相当する。図3(B)及び図3(C)は、自動θ合わせステップを模式的に示す平面図である。
自動θ合わせステップでは、まず、加工対象の被加工物(第2の被加工物)11bを搬送機構で搬送し、樹脂21側(表面13a側)が上方に露出するように保持テーブル10に載置する。次に、吸引源の負圧を作用させて、被加工物11bを保持テーブル10に吸引保持させる。
被加工物11bを保持テーブル10に吸引保持させた後には、カメラ32で被加工物11bの上面側(表面13a側)を撮像する。次に、形成された撮像画像及び制御装置36の座標情報に基づいて、図3(B)に示すように、被加工物11bの外周部で露出している第1のキーパターン19cと第2のキーパターン19dとを検出する。
なお、被加工物11bは搬送機構により所定の許容誤差範囲内の位置及び向きで保持テーブル10に載置されるので、あらかじめ制御装置36に登録されている座標情報に基づいて、被加工物11bの第1のキーパターン19c及び第2のキーパターン19dを検出できる。
次に、検出された第1のキーパターン19cの座標(X1´,Y1´)と、第2のキーパターン19dの座標(X2´,Y2´)と、の位置関係(ΔX´(=X2´−X1´),ΔY´(=Y2´−Y1´))を算出し、登録されている位置関係情報と比較する。その後、制御装置36は、位置関係(ΔX´,ΔY´)と位置関係(ΔX,ΔY)との差に対応する回転角度θを設定し、図3(C)に示すように保持テーブル10を回転させる。
これにより、第1のキーパターン19cは、座標(X1´,Y1´)から座標(X1,Y1)へと移動し、第2のキーパターン19dは、座標(X2´,Y2´)から座標(X2,Y2)へと移動する。つまり、被加工物11bの向きは、第1の方向に伸びる第1の分割予定ライン15aがX軸方向と平行になるように調整される。なお、この自動θ合わせステップは、制御装置36の制御に基づき自動で実施される。
以上のように、本実施形態に係るアライメント方法では、異なる2本の第1の分割予定ライン15aにそれぞれ対応し互いに離間する第1のキーパターン19a,19cと第2のキーパターン19b,19dとを用いてアライメントするので、少なくとも、2個のキーパターンが被加工物11の上面側(表面側)に露出していれば、高い精度でアライメントできる。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、第1の方向に伸びる第1の分割予定ライン15aをX軸方向と平行に調整しているが、同様の方法で、第1の方向に伸びる第1の分割予定ライン15aをY軸方向と平行に調整することもできる。もちろん、第2の方向に伸びる第2の分割予定ライン15bをX軸方向と平行に調整しても良いし、第2の方向に伸びる第2の分割予定ライン15bをY軸方向と平行に調整しても良い。
また、上記実施形態では、ウェーハ13の表面13a側を樹脂21で覆ったWL−CSP基板を被加工物11として用いたが、本発明のアライメント方法は、より一般的な被加工物に対しても適用できる。
図4は、本実施形態のアライメント方法が適用される被加工物の別の構成例を模式的に示す平面図である。図4に示すように、被加工物31は、例えば、矩形状の基板であり、格子状に配列された分割予定ライン(ストリート)35で複数の領域に区画されている。各領域には、IC等のデバイス37が形成されている。
この被加工物31の外周部には、第1の方向に伸びる第1の分割予定ライン35aに対応する第1のキーパターン39a及び第2のキーパターン39bが形成されている。また、第2の方向に伸びる第2の分割予定ライン35bに対応する第1のキーパターン39c及び第2のキーパターン39dが形成されている。
この被加工物31を加工する場合にも、第1の分割予定ライン35aに対応する第1のキーパターン39a及び第2のキーパターン39b、又は第2の分割予定ライン35bに対応する第1のキーパターン39c及び第2のキーパターン39dを利用して、同様にアライメントできる。
また、本発明のアライメント方法では、被加工物11毎に基準点の異なる座標軸を用いてキーパターン19の座標を表現しても良い。すなわち、登録用の被加工物(第1の被加工物)と、加工対象の被加工物(第2の被加工物)とで、キーパターン19を表す座標軸の基準点が一致している必要はない。
このように、基準点の異なる座標軸を用いることができるのは、各被加工物11中の2個のキーパターンの位置関係(ΔX,ΔY),(ΔX´,ΔY´)が、座標軸の基準点によらず、2個のキーパターンの相対的な位置のみによって決定されるためである。
この場合、例えば、登録用の被加工物(第1の被加工物)の座標(A,B)と、加工対象の被加工物(第2の被加工物)の座標(A,B)とは、保持テーブル10の回転軸を基準点(0,0)とする座標軸において、異なる位置を示すことがある。いずれにしても、各被加工物11のキーパターン19の座標は、位置関係(ΔX,ΔY),(ΔX´,ΔY´)を算出するために使用できれば良い。
その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
11,35 被加工物
11a 被加工物(第1の被加工物)
11b 被加工物(第2の被加工物)
13 ウェーハ
13a 表面
13b 裏面
15,35 分割予定ライン(ストリート)
15a,15a−1,15a−2,35a 第1の分割予定ライン
15b,35b 第2の分割予定ライン
17,37 デバイス
19 キーパターン
19a,19c,39a,39c 第1のキーパターン
19b,19d,39b,39d 第2のキーパターン
21 樹脂
23 保護部材
2 切削装置
4 基台
4a 開口
6 X軸移動テーブル
8 防塵防滴カバー
10 保持テーブル
10a 保持面
12 切削ユニット(切削手段)
14 支持構造
16 切削ユニット移動機構(割り出し送り手段)
18 Y軸ガイドレール
20 Y軸移動プレート
22 Y軸ボールネジ
24 Z軸ガイドレール
26 Z軸移動プレート
28 Z軸ボールネジ
30 Z軸パルスモータ
32 カメラ
34 切削ブレード
36 制御装置(制御手段)

Claims (2)

  1. 被加工物を保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を切削ブレードで切削する切削手段と、該保持テーブルをX軸方向に加工送りする加工送り手段と、該切削手段をY軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段と、被加工物を許容誤差範囲内で該保持テーブルに搬送する搬送手段と、各構成要素を制御する制御手段と、を備える切削装置を用い、
    交差する複数の分割予定ラインで区画された表面側の各領域にデバイスが形成され、異なる分割予定ラインにそれぞれ対応し互いに離間する第1のキーパターンと第2のキーパターンとが表面側に露出した被加工物を、該第1のキーパターンと該第2のキーパターンとを用いてアライメントするアライメント方法であって、
    第1の被加工物を該保持テーブルで保持し、オペレーターが該保持テーブルを所定量回転させて該分割予定ラインの向きを該X軸方向と平行に調整した後、該第1のキーパターンの座標(X1,Y1)と該第2のキーパターンの座標(X2,Y2)とを座標情報として該制御手段に登録するとともに、該第1のキーパターンの座標と該第2のキーパターンの座標との位置関係(X2−X1,Y2−Y1)を求めて該制御手段に登録する位置関係登録ステップと、
    該位置関係登録ステップの後に、該搬送手段で第2の被加工物を該保持テーブルまで搬送して該保持テーブルで保持し、該位置関係登録ステップで登録された該座標情報に基づいて第2の被加工物の該第1のキーパターンと該第2のキーパターンとを検出し、該保持テーブルを、該第1のキーパターンの座標(X1´,Y1´)と該第2のキーパターンの座標(X2´,Y2´)との位置関係(X2´−X1´,Y2´−Y1´)と、該位置関係登録ステップで登録された位置関係(X2−X1,Y2−Y1)と、の差に相当する量回転させて、該分割予定ラインの向きを該X軸方向と平行に調整する自動θ合わせステップと、を備えることを特徴とするアライメント方法。
  2. 前記被加工物は、前記デバイス内に前記キーパターンとなる特徴領域を備え、表面の外周部を除いた領域が樹脂で封止されており、
    該樹脂で封止された領域外において露出した該キーパターンを用いてアライメントすることを特徴とする請求項1記載のアライメント方法。
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