JP2021068777A - ワークのストリート位置の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キーパターンの誤検出によりストリート以外を加工してデバイスを破損させるおそれを低減するためのワークのストリート位置の検出方法を提供する。【解決手段】ワークのストリート位置の検出方法は、第一のワークを撮像し、ストリートに対応したキーパターンＴ１とターゲットからストリートまでの距離を記憶させるターゲット設定ステップと、ストリートの撮像画像をストリートターゲットＴ２として記憶させるストリートターゲット設定ステップと、第二のワークを撮像し第一撮像画像とし、第一撮像画像とキーパターンをパターンマッチングしてキーパターンを検出するキーパターン検出ステップと、キーパターンの位置から記憶したターゲットからストリートまでの距離を移動した特定位置で第二のワークを撮像し第二撮像画像を形成し、ストリートターゲットと一致するキーパターンをパターンマッチングにより検出するストリート確認ステップを含む。【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウェーハに形成されたデバイスのキーパターンやストリートを検出する方法に関するものである。

従来、ワークとしての半導体ウェーハを加工するレーザー加工装置や切削装置等の加工装置において、同じ種類のワークを複数加工する場合には、半導体ウェーハに形成されたデバイスの特徴的な領域であるキーパターンを利用して、ワークの角度調整などのアライメントが行われる。

より具体的には、オペレータによる操作により、半導体ウェーハに形成されたデバイスの特徴的な領域であるパターンがキーパターンとして選定され、当該キーパターンがターゲットとして加工装置のコントローラに予め記憶される。また、ターゲットから所定距離の位置に形成されたストリートと当該ターゲットとの「位置関係」もコントローラに記憶される。ストリートは、各デバイス間に位置する分割予定ラインであり、当該ストリートに沿って分割起点を形成することで、チップに個片化されるものである。

以上のように記憶された情報を利用し、加工装置では順次加工対象となるワークについて、ストリートの自動検出を行う。まず、加工装置は、加工するワークを撮像カメラで撮像し、デバイスを含む画像を取得する。次いで、画像内からパターンマッチングによりターゲットと一致する領域を見つけ、当該領域から上記「位置関係」を参照しストリートの位置を求めることで、ストリートが自動検出される。

このように自動検出されたストリートの位置に沿ってレーザービームを集光させて分割起点を形成することや、ストリートの位置に沿って切削ブレードによる切削加工が行われるものである。

特開昭６０−２４４８０３号公報 特開昭６０−１７７６４７号公報

しかし、例えば予め記憶されたターゲットに類似したパターンが、加工対象となるワークのキーパターンの周囲に存在する場合には、本来のキーパターンとは異なる位置をキーパターンとして誤検出してしまうおそれがある。

そして、誤検出したキーパターンに基づいて、上記「位置関係」を参照しストリートの位置を確定してしまうと、ストリートではない位置を加工することになり、デバイスを破損させてしまうおそれがある。

以上に鑑み、本発明は、キーパターンの誤検出によりストリートではない位置を加工してデバイスを破損させてしまうおそれを低減するための新規な技術を提案するものである。

本発明の一態様によれば、
複数のストリートを有したワークを保持する保持テーブルと、
該保持テーブルで保持された該ワークに対して該ストリートに沿って加工を施す加工ユニットと、
少なくとも該保持テーブルと該加工ユニットとを制御するコントローラと、
を備える加工装置における、該ワークの該ストリート位置の検出検出方法であって、
該保持テーブルで保持した第一のワークを撮像カメラで撮像し、該ストリートに対応したキーパターンをターゲットとして該コントローラに記憶させるとともに該ターゲットから該ストリートまでの距離を該コントローラに記憶させるターゲット設定ステップと、
該保持テーブルで保持した第一のワークを該撮像カメラで撮像し、該ストリートの撮像画像をストリートターゲットとして該コントローラに記憶させるストリートターゲット設定ステップと、
該ターゲット設定ステップと該ストリートターゲット設定ステップとを実施した後、該保持テーブルで保持した第二のワークを該撮像カメラで撮像し第一撮像画像を形成するとともに該第一撮像画像と該ターゲットとをパターンマッチングして該第二のワーク上で該キーパターンを検出するキーパターン検出ステップと、
該キーパターン検出ステップで検出した該キーパターンの位置から該コントローラで記憶していた該ターゲットから該ストリートまでの該距離を移動した特定位置で該第二のワークを該撮像カメラで撮像し第二撮像画像を形成するとともに該第二撮像画像の中から該ストリートターゲットと一致するパターンをパターンマッチングにより検出するストリート確認ステップと、
を含むワークのストリート位置の検出方法とする。

また、本発明の一態様によれば、
該ストリート確認ステップで該第二撮像画像と該ストリートターゲットをパターンマッチングして所定の閾値を超える相関値が得られなかった場合に該特定位置が該ストリートでないとして警告を発する警告発信ステップを更に含む、こととする。

本発明の構成によれば、ストリート確認ステップにより、キーパターン検出ステップにおいて検出されたパターンが予め設定されたターゲットと一致するキーパターンであるか否かを判定することが可能であり、キーパターンの誤検出を防止することができ、ストリートではない位置を加工してデバイスを破損させてしまうおそれを低減できる。

本発明を実施する加工装置の例について示す斜視図である。 被加工物の一例である半導体ウェーハのワークについて説明する図である。 撮像画像の一例について説明する図である。 相対位置情報について説明する図である。 ターゲット設定ステップにおいて撮像カメラにて撮像する様子について説明する図である。 （Ａ）はキーパターン検出ステップについて説明する図である。（Ｂ）はストリート確認ステップについて説明する図である。 キーパターンの検出の手順について示すフローチャート図である。 一つの撮像画像によりキーパターン検出ステップとストリート確認ステップを実施する例について説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明を実施する加工装置の例について示す斜視図である。加工装置２はベース４を有しており、ベース４上には保持テーブル８が図示しない切削送り機構（Ｘ軸移動機構）によりＸ軸方向に往復動可能に配設されている。

ベース４の上面には、図示せぬ被加工物を収容するカセット５を載置するカセット載置部５ａと、切削加工後の被加工物を洗浄するための洗浄装置６が設けられている。図示せぬ搬送装置によりカセット５から被加工物が保持テーブル８上に搬入されて切削加工された後、洗浄装置６へ搬送されて洗浄され、洗浄後はカセット５へと搬出される一連のプロセスが実行可能に構成される。

保持テーブル８の周囲は、ウォーターカバー１０で囲まれており、このウォーターカバー１０には、下部空間を遮蔽するための蛇腹１２が連結されている。

保持テーブル８のＸ軸方向の移動経路において、保持テーブル８よりも上方となる位置には、カセット５から搬入される被加工物を仮置するための一対のガイドレール９，９が配設されている。ガイドレール９，９に仮置された被加工物は、図示せぬ搬送装置によって、保持テーブル８上に搬送されるものである。

ベース４には門型形状のコラム１４が立設され、コラム１４の側面にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール１５と、ボールねじ１７ａとパルスモータ１７ｂとからなるＹ軸移動機構１８と、Ｙ軸移動ブロック１６と、が設けられ、Ｙ軸移動機構１８を駆動することで、Ｙ軸移動ブロック１６がガイドレール１５に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動ブロック１６にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール１９と、ボールねじ３１ａとパルスモータ３１ｂとからなるＺ軸移動機構３２と、Ｚ軸移動ブロック３０とが設けられ、Ｚ軸移動機構３２を駆動することで、Ｚ軸移動ブロック３０がガイドレール１９に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動ブロック３０には加工ユニットとして切削ユニット３４が取り付けられており、切削ユニット３４のスピンドルハウジング３６内に図示せぬスピンドルが回転可能に収容されており、スピンドルの先端部に切削ブレード３８が装着されている。切削ブレード３８の略上半分はブレードカバー４０により覆われている。切削ユニット３４のスピンドルハウジング３６には撮像カメラ７が取り付けられている。

撮像カメラ７により撮像された被加工物の画像は、加工装置２のコントローラ３により記憶されるとともに、加工装置２のハウジングに設けた表示モニター１００に表示される。

なお、本発明が適用される加工装置２は、加工ユニットとして切削ユニット３４を備えるものとする他、加工ユニットとしてレーザー加工ユニットを備えるものであって、レーザービームを照射して被加工物に分割起点を形成させるものであってもよい。

図２は、被加工物の一例である半導体ウェーハのワーク２０について示すものである。ワーク２０は、円盤状の半導体ウェーハであり、表面２０ａには、デバイス２１が配列されている。各デバイス２１の間には、加工位置となるストリート２２（分割予定ライン）が画成されており、このストリート２２に沿って切削ブレード３８（図１）による切削加工が施されるものである。

各デバイス２１には、撮像カメラ７（図１）の撮像画像７０に示すようにパターンが形成されている。撮像画像７０は、表示モニター１００（図１）に表示される。そして、図３に示すように、オペレータによるマニュアル操作により、撮像画像７０の中に現れるパターンの中から特徴的な部分（キーパターン）がターゲットＴ１として登録され、ストリート２２の特徴的な部分（キーストリート）もストリートターゲットＴ２として登録される。ターゲットＴ１や、ストリートターゲットＴ２の画像は、コントローラ３（図１）に記憶される。

図４に示すように、撮像画像７０の平面座標軸Ｘａ，Ｙａにおいて、ターゲットＴ１の指定枠Ｗ１の縦横寸法ｘ１，ｙ１と、ストリートターゲットＴ２の指定枠Ｗ２の縦横寸法ｘ２，ｙ２は、それぞれ規定の値に設定されており、各指定枠Ｗ１，Ｗ２の中心Ｃ１，Ｃ２の相対位置ΔＸ，ΔＹがコントローラ３（図１）により自動計算される。

次に、キーパターンの誤検出防止に関する内容について説明する。以下では適宜図７に示すフローチャートが参照される。
まず、キーパターンの自動検出をするための事前準備として、ターゲット設定ステップＳ１、ストリートターゲット設定ステップＳ２、特定位置情報登録ステップＳ３が実行される。

＜ターゲット設定ステップ：Ｓ１＞
図５に示すように、ワーク２０は、裏面がテープ２４に貼着されて環状フレーム２６と一体化されてハンドリングされるものであり、環状フレーム２６が保持テーブル８のクランプ８ａにより保持される。そして、撮像カメラ７の下方にワーク２０を位置付けるように保持テーブル８を移動させた後、撮像カメラ７にてワーク２０の表面を撮像し、図３に示す撮像画像７０が取得される。

ここで保持テーブル８にて保持させるワーク２０は、一枚目に加工されるワーク２０であり、当該ワーク２０により取得されるターゲットＴ１等（図３）の情報は、二枚目以降のワークを加工する際のストリートの自動検出において利用されるものである。

図２に示すように、オペレータは、表示モニター１００（図１）を参照し、撮像画像７０に現れるパターンの中で特徴的な部分をキーパターンとして決める。そして、表示モニター１００（図１）を操作して指定枠Ｗ１内にキーパターンを収めた状態で確定操作をすることで、指定枠Ｗ１内の画像をターゲットＴ１としてコントローラ３（図１）に記憶させる。また、この際、指定枠Ｗ１の位置（中心Ｃ１）も同時にコントローラ３（図１）に記憶される。なお、オペレータの操作に関し、表示モニター１００（図１）が例えばタッチパネル式で構成され、入力手段としても機能する構成（表示手段と入力手段の兼用）とする他、表示モニターとは別途設けられる入力手段により操作がされる構成としてもよい。

＜ストリートターゲット設定ステップ：Ｓ２＞
同様に、図２に示すように、オペレータは、表示モニター１００（図１）において、撮像画像７０に現れるストリート２２の中で特徴的な部分をキーストリートとして決める。そして、表示モニター１００（図１）を操作して指定枠Ｗ２内にキーストリートを収めた状態で確定操作をすることで、指定枠Ｗ２内の画像をストリートターゲットＴ２としてコントローラ３（図１）に記憶させる。また、この際、指定枠Ｗ２の位置（中心Ｃ２）も同時にコントローラ３（図１）に記憶される。

＜特定位置情報登録ステップ：：Ｓ３＞
図４に示すように、コントローラ３は、指定枠Ｗ１，Ｗ２の位置関係、つまり、中心Ｃ１，Ｃ２の位置関係から、相対位置ΔＸ，ΔＹを算出し、これを特定位置を定義するための特定位置情報として記憶する。これにより、例えば、「ターゲットＴ１からΔＸ，ΔＹ移動した位置にストリートターゲットＴ２が存在する」、あるいは、「ターゲットＴ１とストリートターゲットＴ２はΔＸ，ΔＹだけ離れている」、という情報がコントローラ３で登録され、後の自動検出において当該情報を参照することが可能となる。

上記の３つステップを実施した上で、後のワークにおいてキーパターンの誤検出を防ぐことが可能となる。以下、キーパターンの自動検出に関する内容について説明する。

＜キーパターン検出ステップ：Ｓ４＞
まず、ストリートを自動検出するためのワーク２０（例えば、二枚目以降のワーク）を、図５に示すように保持テーブル８で保持するとともに、撮像カメラ７により撮像して図６（Ａ）に示す第一撮像画像８１を取得する。そして、撮像画像８１の中から、ターゲットＴ１（図３）と一致するパターンＫ１がパターンマッチングにより検出された場合には（ステップＳ５）、次のストリート確認ステップＳ６に移行する。なお、パターンＫ１の枠の大きさは、指定枠Ｗ１（図３，図４）と同一である。このパターンマッチングでは、相関値が所定の閾値を超えた場合に、パターンＫ１がターゲットＴ１と一致するものと認定される。

他方、撮像画像８１の中から、ターゲットＴ１（図３）と一致するパターンＫ１がパターンマッチングにより検出されなかった場合には（ステップＳ５）、撮像カメラによる撮像位置を変更してキーパターン検出ステップＳ４を所定回数実施し（ステップＳ６）、なおも検出がされなかった場合には、後述するように、警告発信ステップＳ１１を実行する。

＜ストリート確認ステップ：Ｓ７＞
次いで、コントローラ３（図１）で記憶していたターゲットＴ１とストリートターゲットＴ２の相対位置ΔＸ，ΔＹを参照し、撮像カメラ７をキーパターン検出ステップで検出したパターンＫ１の位置からΔＸ，ΔＹだけ移動した特定位置に移動させ、図６（Ｂ）に示す第二撮像画像８２を取得する。そして、第二撮像画像８２の中からストリートターゲットＴ２と一致するパターンＫ２をパターンマッチングにより検出する。なお、パターンＫ２の枠の大きさは、指定枠Ｗ２（図３，図４）と同一である。このパターンマッチングでは、相関値が所定の閾値を超えた場合に、パターンＫ２がストリートターゲットＴ２と一致するものと認定される。

パターンＫ２と、ストリートターゲットＴ２が一致する場合には（ステップＳ８）、コントローラ３（図１）は、図６（Ａ）において自動検出したパターンＫ１は、ターゲットＴ１と正確に一致するものであるとして、誤検出されていないものと判定し、ストリート確認ステップを完了する（S1０）。つまり、パターンＫ１とターゲットＴ１が一致することに加え、パターンＫ２とストリートターゲットＴ２が一致した際に、初めて、パターンＫ１がターゲットＴ１として認定されるものである。換言すれば、パターンＫ１とターゲットＴ１のパターンマッチングを、パターンＫ２とストリートターゲットＴ２のパターンマッチングにより保障するものである。

なお、このストリート確認ステップでのパターンマッチングで設定される相関値の閾値は、キーパターン検出ステップでのパターンマッチングで設定される相関値の閾値よりも高く設定されることが好ましい。これによれば、ストリート確認ステップによるキーパターン検出ステップの保障をより確実なものとすることができる。

パターンＫ２と、ストリートターゲットＴ２が一致しない場合には、パターンＫ２とストリートターゲットＴ２が一致すると判定されるまで、キーパターン検出ステップ及びストリート確認ステップが所定回数実施される（ステップＳ９）。

＜警告発信ステップ：Ｓ１１＞
以上のキーパターン検出ステップのストリート確認ステップは所定回数実施（リトライ）され、なおもパターンＫ２とストリートターゲットＴ２が一致しない場合には、「ターゲットＴ１と一致するパターンＫ１が検出できない」、あるいは、「ストリートターゲットＴ２と一致するパターンＫ２が検出できない」、として、警告が発信される。この警告は、表示モニター１００に表示する他、表示灯５０の発光、ブザー音の発報などにより行うことができる。

なお、「ストリートターゲットＴ２と一致するパターンＫ２が検出できない場合」とは、以下の２つの状況である。
（１）キーパターン検出ステップにおいてパターンＫ１がターゲットＴ１と一致するとしてキーパターンを誤検出してしまった場合
（２）ストリートにＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）などが配置され、パターンＫ２がストリートターゲットＴ２と一致しない場合。

上記の（２）の場合には、仮に、キーパターン（パターンＫ１）が正確に検出されていたとしても、パターンＫ２とストリートターゲットＴ２のパターンは一致しないことになるため、ストリート確認ステップを完了できないことになる。

したがって、上記の（２）の状況が生じることを考慮し、再検索、及び、再検索後のストリート確認ステップを所定回数実施（リトライ）してもなおストリート確認ステップが完了できない場合には（ステップＳ９）、警告発信することとするものである（ステップＳ１１）。

以上に説明した実施例では、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、撮像カメラ７を移動して第一、第二撮像画像８１，８２を取得してパターンマッチングを行うこととしたが、図８に示すように、一つの撮像画像８３において、キーパターン検出ステップとストリート確認ステップを実施することとしてもよい。

この場合、キーパターン検出ステップで検出したパターンＫ１の位置からΔＸ，ΔＹだけ移動した特定位置におけるパターンＫ２と、ストリートターゲットＴ２とをパターンマッチングし、一致するか否かを確認すればよい。

以上のようにして本発明を実現することができる。
即ち、図１乃至図６に示すように、
複数のストリート２２を有したワークを保持する保持テーブル８と、
保持テーブル８で保持されたワークに対してストリート２２に沿って加工を施す加工ユニット（切削ユニット３４）と、
少なくとも保持テーブル８と加工ユニットとを制御するコントローラ３と、
を備える加工装置における、ワークのストリート位置の検出方法であって、
保持テーブル８で保持した第一のワークを撮像カメラ７で撮像し、ストリート２２に対応したキーパターンをターゲットＴ１としてコントローラ３に記憶させるとともにターゲットＴ１からストリート２２までの距離をコントローラ３に記憶させるターゲット設定ステップと、
保持テーブル８で保持した第一のワークを撮像カメラ７で撮像し、ストリート２２の撮像画像をストリートターゲットＴ２としてコントローラ３に記憶させるストリートターゲット設定ステップと、
ターゲット設定ステップとストリートターゲット設定ステップとを実施した後、保持テーブル８で保持した第二のワークを撮像カメラ７で撮像し第一撮像画像８１を形成するとともに第一撮像画像８１とターゲットＴ１とをパターンマッチングして第二のワーク上でキーパターン（パターンＫ１）を検出するキーパターン検出ステップと、
キーパターン検出ステップで検出したキーパターン（パターンＫ１）の位置からコントローラ３で記憶していたターゲットＴ１からストリート２２までの距離を移動した特定位置で第二のワークを撮像カメラ７で撮像し第二撮像画像８２を形成するとともに第二撮像画像８２の中からストリートターゲットＴ２と一致するパターンＫ２をパターンマッチングにより検出するストリート確認ステップと、ワークのストリート位置の検出方法とするものである。

以上の検出方法によれば、ストリート確認ステップにより、キーパターン検出ステップにおいて検出されたパターンが予め設定されたターゲットと一致するキーパターンであるか否かを判定することが可能であり、キーパターンの誤検出を防止することができ、ストリートではない位置を加工してデバイスを破損させてしまうおそれを低減できる。

また、ストリート確認ステップで第二撮像画像８２とストリートターゲットＴ２をパターンマッチングして所定の閾値を超える相関値が得られなかった場合に、特定位置がストリート２２でないとして警告を発する警告発信ステップを更に含む、こととするものである。

これにより、ストリートにＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）などが配置される場合において、ストリート確認ステップが完了できない場合に警告発信をすることができる。

２ 加工装置
３ コントローラ
７ 撮像カメラ
２０ ワーク
２０ａ 表面
２１ デバイス
２２ ストリート
５０ 表示灯
７０ 撮像画像
８１ 第一撮像画像
８２ 第二撮像画像
１００ 表示モニター
Ｋ１ パターン
Ｋ２ パターン
Ｔ１ ターゲット
Ｔ２ ストリートターゲット
Ｗ１ 指定枠
Ｗ２ 指定枠

Claims (2)

1. 複数のストリートを有したワークを保持する保持テーブルと、
   該保持テーブルで保持された該ワークに対して該ストリートに沿って加工を施す加工ユニットと、
   少なくとも該保持テーブルと該加工ユニットとを制御するコントローラと、
   を備える加工装置における、該ワークの該ストリート位置の検出検出方法であって、
   該保持テーブルで保持した第一のワークを撮像カメラで撮像し、該ストリートに対応したキーパターンをターゲットとして該コントローラに記憶させるとともに該ターゲットから該ストリートまでの距離を該コントローラに記憶させるターゲット設定ステップと、
   該保持テーブルで保持した第一のワークを該撮像カメラで撮像し、該ストリートの撮像画像をストリートターゲットとして該コントローラに記憶させるストリートターゲット設定ステップと、
   該ターゲット設定ステップと該ストリートターゲット設定ステップとを実施した後、該保持テーブルで保持した第二のワークを該撮像カメラで撮像し第一撮像画像を形成するとともに該第一撮像画像と該ターゲットとをパターンマッチングして該第二のワーク上で該キーパターンを検出するキーパターン検出ステップと、
   該キーパターン検出ステップで検出した該キーパターンの位置から該コントローラで記憶していた該ターゲットから該ストリートまでの該距離を移動した特定位置で該第二のワークを該撮像カメラで撮像し第二撮像画像を形成するとともに該第二撮像画像の中から該ストリートターゲットと一致するパターンをパターンマッチングにより検出するストリート確認ステップと、
   を含むワークのストリート位置の検出方法。
2. 該ストリート確認ステップで該第二撮像画像と該ストリートターゲットをパターンマッチングして所定の閾値を超える相関値が得られなかった場合に該特定位置が該ストリートでないとして警告を発する警告発信ステップを更に含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワークのストリート位置の検出方法。

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