JP4946668B2 - 基板位置検出装置及び基板位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は基板位置検出装置及び基板位置検出方法に関し、特に、ウェハシート上に固定された基板についての基板位置検出装置及び基板位置検出方法に関する。

半導体製造工程のうち、例えば検査工程においてはダイシング前のウェハに対して半導体チップ（以下、単に「チップ」ともいう。）の検査が行われ、良品／不良品が判定される。また、検査後の例えばダイボンダ、チップソータ及びマウンタ等の装置（以下、「取り出し装置」という。）においては、ダイシング後のウェハから検査工程で良品と判定されたチップがピックアップされる。

従来、ウェハ検査工程では、基板（ウェハ又はチップ）の位置を検出した上でチップの良／不良を判別し、不良品と判定されたチップに対しては、不良マークを付けた上でウェハを次工程に送っていた。そして、次工程において不良マーク付きのチップを判別して良品のみピックアップすることが行われていた。これらの位置検出及び判別は、例えば特許文献１に示すようにウェハの上方にカメラ及び照明を配置することにより撮像された基板の画像に基づいて行われていた。

しかしながら、近年においてはマーク打点工程の削減により生産性を上げるため、マーク打点を行わないいわゆるノーマーキングシステムが主流となりつつある。このノーマーキングシステムにおいては、検査工程で判別された良品及び不良品についての検査結果及びウェハ座標系におけるチップ座標等を電子データとして次工程に受け渡す。そして、ノーマーキングシステムに対応した取り出し装置は、受け取った電子データからチップの位置等の情報を取得し、その情報に基づきチップの基板への搭載等を行う。

上述したように、ウェハはダイシング前の状態で検査が行われるが、検査後のウェハは、ウェハシートに貼り付けられ、ダイシングによりチップが個片に分割された後にエキスパンド（拡張）された上で取り出し装置にセットされる。このため、ウェハ検査工程において良／不良の判定結果と共に保存されたチップの位置座標は、ダイシング及びエキスパンドによる影響分補正しなければならない。この補正においては、ウェハの中心位置等の正確な把握が重要な要素となる。

従来のノーマーキングシステムにおいては、ウェハは有効チップと区別するための基準チップと呼ばれるミラーチップ又は認識用パターンを有していた。また、ノーマーキングシステムに対応した装置では、基準チップ等が露光され、画像処理または作業者の目合わせにより位置を認識してウェハ位置を算出していた。しかし、ウェハ内の有効チップ数を増やす目的で、特殊な基準チップを設けず位置算出の基準に通常チップが用いられるようになってきている。一方、チップサイズは年々小型化してきている。これらのことから、チップサイズが小さいほど隣接チップとの識別が困難であるという問題点がある。このため、従来のノーマーキングシステムに対応した取り出し装置では約３ｍｍ×３ｍｍ以下のチップには対応が困難であった。

このチップの位置ずれの最も大きな原因はエキスパンドである。そこで、このエキスパンドによりウェハ半径が大きくなる比率（エキスパンド率）を測定し、エキスパンド率からチップ位置を補正する必要がある。このような補正を行うには、ウェハ最外形の少なくとも３点を認識してエキスパンド率を求める方法が考えられる。

特開平３−１４２９４７号公報

しかしながら、実際には次の理由により基板の位置を正確に検出することが困難であるという問題点がある。例えば、ウェハ最外形については、同軸落射によりウェハの外形を認識しようとすると、ウェハの外周付近では中途半端な露光によりランダムで複雑に入り組んだ曲線模様が現れる場合がある。また、ウェハ製膜工程においてレジスト液のキレを良くする為の工夫として、ウェハ端部のエッジを直角ではなく直線や曲線の傾斜を付けた形状とすることがある。これにより、ウェハ最外形の傾斜部に曲線模様が現れる場合もある。この曲線模様が現れた状態では、ウェハ最外形を画像処理等で識別するのは困難である。また、エッジ部が傾斜を有している場合には、同軸落射では正反射光が得られず、照明度を上げても、ウェハと周囲のウェハシートとの明暗比が十分に得られないため、ウェハの最外形の識別が困難である。更に、斜方落射照明を用いる場合でも、ウェハ外周部のエッジの角度が製品により異なり一定ではない。このため、ドーム型照明を使用する等、装置の大型化につながるだけでなく、製品毎の照明条件を複雑に設定しなければならないという問題点がある。なお、上記のウェハ最外形の認識についての問題点は、ダイシング及びエキスパンド後だけでなく、ダイシング前のウェハについても同様である。

また、ダイシング後のチップについては、ピックアップの際に検査工程から受け取ったデータから概略のチップ位置が取得され、最終的なピックアップ位置の認識は通常パターンマッチングにより行われる。しかしながら、これについてもチップ表面の複雑な回路パターン、チェックトランジスタの有無依存、及びチップ表面のポリイミド膜厚のばらつき等の影響を受け、パターンマッチングの相関値が下がるため、チップの位置認識が困難な場合があるという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、効率的に且つ精度良く基板位置を取得することができる基板位置検出装置及び基板位置検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係る基板位置検出装置は、透光性を有し基板が固定されたシートに光を照射する照明手段と、前記基板及び前記シートを前記光の照射方向の反対方向から撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像を画像処理して前記基板の位置を検出する画像処理手段と、を有し、前記基板は複数個のチップを載置しエキスパンドされて前記シート上に固定されており、前記画像処理手段は、前記画像上における前記基板の輪郭の歪み又は切断部を補正する輪郭補正手段と、前記輪郭補正手段により補正された前記基板の前記輪郭に基づいて前記チップの位置を求めるチップ位置決定手段と、前記複数のチップの一部が前記基板からピックアップされた後に、次のピックアップ対象のチップの輪郭の画像から前記チップ位置決定手段による位置を補正する対象チップ位置補正手段と、を備える、ことを特徴とする。なお、本明細書において「基板の位置」は、基板の中心、外形（半径及び辺の長さ等）又は傾きを含むものをいう。

また、前記画像処理手段は、前記基板の外周部のうち互いに離隔した位置で撮像された４つの画像からオリエンテーションフラットを有する画像を判別する判別手段を含んでいてもよい。この場合に、前記判別手段は、前記外周部のうち互いに離隔した位置で撮像された４つの画像から３つを選択した４通りの組み合わせの夫々について、前記３つの画像の夫々につき基板最外形位置座標を各１点検出すると共にこれらの３点の前記基板最外形位置座標を通る仮の円弧の半径を算出し、前記４通り中２番目に大きい半径を有する組み合わせを構成する３つの画像を除いた１つの画像を、前記オリエンテーションフラットを有する画像と判別することとしてもよい。なお、「互いに離隔した位置」とは、例えば９０°ピッチで４箇所撮像する場合等、オリエンテーションフラットが複数の画像に現れない程度に離隔した撮像範囲の位置をいう。

更に、前記画像処理を、ダイシングにより前記基板に形成されたストリートを利用して行うこととしてもよい。

更にまた、予め取得された前記ダイシング前の前記基板位置及び前記画像処理手段により検出された前記ダイシング後の前記基板位置に基づいて、前記ダイシング前における前記基板上の任意の位置座標を補正する位置座標補正手段を有するように構成することができる。

更にまた、前記基板が固定された前記シートに向けて光を照射する落射照明手段を有することように構成することができる。

本発明に係る基板位置検出方法は、複数個のチップが配置された基板をエキスパンドして透光性を有するシート上に固定する工程と、前記シートに向けて光を照射する工程と、前記基板及び前記シートを前記光の照射方向の反対方向から撮像する工程と、撮像された画像を画像処理して前記基板の位置を検出する工程と、を有し、前記基板の位置を検出する工程は、前記画像上における前記基板の輪郭の歪み又は切断部を補正する輪郭補正工程と、前記輪郭補正工程により補正された前記基板の前記輪郭に基づいて前記チップの位置を求めるチップ位置決定工程と、前記複数のチップの一部が前記基板からピックアップされた後に、次のピックアップ対象のチップの輪郭の画像から前記チップ位置決定工程による位置を補正する対象チップ位置補正工程と、を備える、ことを特徴とする。

また、前記画像処理において、前記基板の外周部のうち互いに離隔した位置で撮像された４つの画像からオリエンテーションフラットを有する画像を判別することとしてもよい。この場合に、前記オリエンテーションフラットを有する画像の判別において、前記外周部のうち互いに離隔した位置で撮像された４つの画像から３つを選択した４通りの組み合わせの夫々について、前記３つの画像の夫々につき基板最外形位置座標を各１点検出すると共にこれらの３点の前記基板最外形位置座標を通る仮の円弧の半径を算出し、前記４通り中２番目に大きい半径を有する組み合わせを構成する３つの画像を除いた１つの画像を、前記オリエンテーションフラットを有する画像と判別することとしてもよい。

更に、前記画像処理を、ダイシングにより前記基板に形成されたストリートを利用して行うこととしてもよい。

更にまた、予め取得された前記ダイシング前の前記基板位置及び前記画像処理手段により検出された前記ダイシング後の前記基板位置に基づいて、前記ダイシング前における前記基板上の任意の位置座標を補正する工程を有していてもよい。

本発明によれば、効率的に且つ精度良く基板位置を取得することができる基板位置検出装置及び基板位置検出方法が得られる。

本発明においては、透光性を有し基板が固定されたシートの一方の側から光を照射し、他方の側から撮像する。これにより、取得された画像のうち基板の部分は陰影として、シートの部分はある程度の光を透過した明るい画像となる。即ち、基板とシートとがハイコントラストな画像として取得される。このため、同軸落射又は斜方落射の場合のように、例えば基板（ウェハ）縁部の表面に現れる曲線模様によってウェハ最外形の認識が阻害されるようなことはなく、正確に基板の輪郭を認識することができる。

また、上述のように基板とシートとのハイコントラストな画像が取得されることから、基板の位置検出を種々の画像処理方法による単純な画像処理として効率的に求めることができる。本発明は、例えば、基板上のチップ表面に検査結果によるマーキングが行われないノーマーキングシステムに対応した基板位置検出装置において特に好適である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施形態に係る基板位置検出装置における構成を示す図である。なお、図１に示す構成物は、図示しない例えばダイボンダ、チップソータ及びマウンタ等の取り出し装置に設けられているものとする。

図１に示すように、ウェハシート１０４上にチップ１０３が搭載されている。図１において、ウェハシート１０４上に固定されたウェハは、ダイシングによりストリート１０６を挟んで個々のチップ１０３に分割され、エキスパンドされた状態として表されている。なお、ウェハシート１０４はある程度の透光性を有している。ウェハシート１０４の下方には、照明１０５が設置され、チップ１０３の上方にはカメラ１０１及びレンズ１０２が設置されている。照明１０５はカメラ１０１及びレンズ１０２で決定するカメラ視野に対して十分な範囲を所定の光量にて照射し、ウェハシート１０４の下方から光を照射して、チップ１０３が搭載されているウェハシート１０４の透過画像を撮像するものである。なお、カメラ１０１は、図示しない画像処理装置に接続されている。

実際には、取り出し装置は、ウェハシート１０４の下方にチップ１０３をウェハシート１０４から引き剥がす機構（例えば突上ユニット）を有している場合がある。この場合、例えば照明１０５を突上ユニットの下方に配置し、透光性の部材で構成された突上ユニットの天板を通してウェハシート１０４に光を照射するように構成することができる。また、突上ユニットの近傍に照明１０５を配置し、撮像時に照明１０５の位置を照射に適した位置にずらして撮像するように構成することもできる。

次に、本実施形態の動作について説明する。本実施形態においては、取り出し装置でピックアップすべきチップ１０３の位置を効率よく正確に取得するため、２段階のステップでチップ位置の取得を行う。

第１ステップでは、ウェハ位置を特定してウェハ中心，ウェハθ，エキスパンド率を算出する事を目的とし、チップピックアップ時のチップ位置認識の際に移動先の認識位置の補正を行う。前工程である検査工程では、ウェハに形成されたチップの検査を行い良品／不良品の判定やチップ規格判定を行うが、チップのパッド（電極）上に精確にプロービングするため、ウェハとチップの位置関係情報を有している。ノーマーキングシステムに対応した取り出し装置では、検査工程の良品／不良品判定とウェハに対するチップ位置を受け取り、次に取り出すチップの概略位置を把握して、ピックアップ位置の特定を行うためのチップ位置決めに使用する。しかし、取り出し装置においては上述のようにウェハがダイシング及びエキスパンドされるため、これらに伴い検査工程から受け取ったウェハに対するチップ位置は、主にダイシングとエキスパンドに起因する位置ズレを起こしており、ウェハ外周部に近いほどズレが大きくなるため、小チップの場合はチップサイズより累積したズレ量の方が大きくなり、チップを間違える可能性があるため、特に小チップにおいては、検査工程から得られたチップ位置を補正する必要がある。以下、チップ位置の補正方法について順を追って説明する。

先ず、ウェハの中心，θ，エキスパンド率を求めるためウェハ最外形の検出を行う。上述したように、ウェハはウェハシート１０４に固定後ダイシング及びエキスパンドされる。このエキスパンドされた状態となるようにチップ位置を補正するために、エキスパンド後のウェハに対してウェハ中心，ウェハ半径（またはウェハ直径）及びウェハθ（チップ配列の傾き、または、オリフラの傾き）を求める必要がある。ウェハの中心とエキスパンド率は、ウェハ最外形上の任意の３点を認識し、その３点を通る円として幾何学的に求めることが出来る。取り出し装置にウェハがセットされた状態で、予め設定されたウェハサイズによってウェハ外周付近の撮像を行う事ができるが、その一例として、図２および図３を用いて説明する。

図２はウェハの撮像位置関係を示す図であり、０度時撮影部２０１，９０度時撮影部２０２，１８０度時撮影部２０３，２７０度時撮影部２０４の夫々に示した四角はカメラ視野を表している。図３は、照明１０５によりウェハシート１０４の下方から光を照射した状態で、図２における１８０度時撮影部２０３にてチップ１０３及びウェハシート１０４を上方から撮像した画像を模式的に示す図である。任意のウェハ外形検出位置において、照明１０５により適切な光量の光を照射すると、図３に示すようなウェハおよびチップの陰影の画像が得られる。こうして得られた画像からウェハ最外形３０１の任意の点であるウェハ最外形検出点３０５を求めればよい。ウェハ最外形検出点３０５の検出方法は、例えば、ストリート３０３およびウェハシート３０４に黒点が残らないように画像処理として一般的な膨張処理及び収縮処理やフィルタ処理等によるノイズ除去を行った後、二値化して図３の左側から右側に向かって順次縦方向に黒点サーチを行い最初に見つかった黒点をウェハ最外形検出点３０５とする方法や、前記処理において二値化せず所定閾値による方法や、エッジ処理を行いウェハ最外形３０１の点の集合を検出し、近似曲線を求めてＸの最小点を算出する方法などがある。更にウェハ最外形検出点３０５はウェハ最外形３０１上の任意の点であるため前記近似曲線のＹ座標に所定の数値を代入して算出しても良い。ウェハ最外形検出点３０５は、前述のどの方法を用いても良く、取り出し装置として求められる処理時間により決定すればよい。

本実施形態においては、ウェハシートがある程度の透光性を有する素材を使用している事を利用し、撮像方向と反対側から照明を照射することで、シート部分とウェハ部の境界をハイコントラストに撮像することができる。より具体的には、チップ３０２、ウェハ外周部の変形チップ及びパターンが印刷されていない非成形チップを含むウェハ部は黒く、ストリート３０３及びウェハシート３０４は白く、明暗差がはっきりした画像を取得することができる。このように、チップ３０２を陰影として撮像することにより、ウェハのエッジ形状、ウェハ最外形３０１近傍の複雑な曲線模様及びウェハ材料のポリイミドの膜厚等に依存することなく、ウェハ最外形３０１を認識し易くすることができる。

ここで、ウェハ外周部にはオリエンテーションフラット（オリフラ）と呼ばれる直線部分（図２に示すオリフラ２０６）が存在する。前述したようにエキスパンド後のウェハ中心は、任意のウェハ最外形３０１の位置を３点以上取得して、その３点以上を通る円の中心を算出することにより求めることができる。従って、ウェハ最外形３０１を取得する際には、オリフラ部をウェハ最外形３０１と認識しないようにする必要があり、図２に示す２７０度時撮影部２０４においてウェハがカメラ視野外の場合はウェハ最外形検出点３０５を検出できないことからオリフラを有すると識別しても良いが、カメラ視野が１０ｍｍ程度の視野の場合、オリフラが視野に入ってしまう。この場合、予めオリフラのある位置をパラメータとして予め認識しておくか、後述する方法によりオリフラ位置を判定しなければならない。

ウェハ最外形３０１は、１つの画像で得られた３点を用いることもできる。しかし、３点が近い場合は誤差が大きく、３点がお互いに離れた点を用いて算出する事で精度が向上するため、１２０度離れた点を検出すると良いが、オリフラの代わりにノッチと呼ばれる凹型の凹みがある場合があり、これを除去しなければならない。画像処理を用いた場合、ノッチ部分の除去に関しては膨張処理及び収縮処理により可能ではあるが円弧に歪が生じ誤差を生む。また、ウェハ最外形の近似曲線の乖離からノッチ部分を除去する方法も考えられるが、完全にノッチ部分を除去することは困難であり、ウェハ最外形の近似曲線を正確に求める場合計算に時間が掛かる事から、図２に示した方法により、オリフラを除く比較的離れた３点を用いる。先ず、図２に示すように、予め設定されたウェハサイズから、０度時撮影部２０１，９０度時撮影部２０２，１８０度時撮影部２０３，２７０度時撮影部２０４に相当する外周点４点を算出して撮像する。この時、ウェハシートにウェハを貼り付ける際の精度やエキスパンド率によってはカメラ視野範囲からウェハ最外形がはみ出す可能性があるが、エキスパンド率に関しては予め設定するウェハサイズをエキスパンド率の概算値を掛けたり、エキスパンド率が固定の場合は装置の固定パラメータとして与えられたエキスパンド率をウェハサイズに乗じて算出すればよく、貼り付け精度に関しては、一般的に貼り付け精度に比べて十分広い視野範囲を持つため考慮する必要はない。次に、上記の方法により得られた４枚の画像からオリフラを含む画像を判別し、オリフラ以外の３枚の画像から夫々ウェハ最外形３０１を１点ずつ、計３点のウェハ最外形３０１を取得する。オリフラは、例えば、画像のエッジ処理等によりウェハ最外形３０１を点の集合として近似曲線を算出し、その直線性を調べることで判別することができる。

なお、上記のエッジ処理される画像においては、ストリート３０３によりウェハ最外形３０１が分割されている。ここで、チップサイズは小さい場合でも１ｍｍ×１ｍｍ弱程度の大きさを有している。これに対して、ストリートの幅は５０μｍ程度の事が多く、チップと比較して非常に小さいため、ストリート３０３は無視しても良い。また、ストリート３０３の幅が十数画素程度以下であれば、画像処理として一般的な膨張処理及び収縮処理を行うことによりストリートをなくした画像とすることもできる。

また、高倍率のカメラを用いて撮像した場合、ウェハサイズが大きいと、ウェハ最外形の近似曲線の直線性を判別する際、直線か円弧かの判断がしにくい場合がある。また、直線性の判別を行う計算に時間が掛かるような場合もある。これらの場合には、撮像範囲がオリフラの長さより十分短いという条件の下に、上記の４点の画像のうち３点を用いた４通りの組み合わせに対してそれぞれのウェハ中心と半径を算出する。算出された半径が最長となった組み合わせがオリフラとその両側を含む組み合わせであることが幾何学的に証明できるため、これを利用してオリフラを判別することができる。具体的には、図２の例の場合、２７０度時撮影部２０４にオリフラがあるので、両側の０度時撮影部２０１と１８０度時撮影部２０３の組み合わせから算出されたウェハ半径が４通りの組み合わせのうち最長となる。また、上記以外のオリフラを含む２つの組み合わせ（０度時撮影部２０１，９０度時撮影部２０２，２７０度時撮影部２０４の組み合わせと、９０度時撮影部２０２，１８０度時撮影部２０３，２７０度時撮影部２０４の組み合わせ）では、半径が短く算出されることが幾何学的に証明できる。このことから、２番目に半径が長く算出された組み合わせ（０度時撮影部２０１，９０度時撮影部２０２，１８０度時撮影部２０３の組み合わせ）がオリフラを除く３点の組み合わせであるから２７０度時撮影部２０４にオリフラがあると判別できる。

また、ウェハ中心等を求めるには、上記の３点のウェハ最外形を検出する他に、例えば画像処理でウェハ最外形を円弧として認識しウェハ中心を求めることもできる。いずれの場合においても、ウェハシート３０４の透過光によりチップ３０２を陰影として撮像することでハイコントラストな画像を取得することができる。但し、ウェハシート３０４の材質及び表面状態等によりウェハ下方より照射された光が乱反射する場合も考えられる。例えば、ウェハシート３０４はウェハを固定するための粘着材が使用されているため厚さが均等ではなく、表面の凹凸により光が乱反射する可能性がある。また、製品種類によりウェハシート３０４の材質及び色が異なることにより受光量が変化する可能性もある。これらの事から、実際のウェハ最外形３０１より大きく（又は小さく）画像上のウェハ最外形３０１が認識される場合がある。この場合、目的とするウェハ位置検出精度及び搭載精度に影響しなければ無視してもよく、ストリート部分を無視したウェハ外周部を点の集合として以下に示すような方法で補正することとしてもよい。

この補正に関しては、乱反射又は受光量の変化の仕方に依存していくつかの補正方法が考えられる。例えば、（１）近似曲線を算出することにより補間する方法、（２）移動平均により平滑化する方法、（３）隣接する数点の統計値を算出し、それぞれの統計値を結ぶ直線の集合としたり、統計値を近似曲線として補間したりする方法等が考えられる。ここで、統計値とは、トレンドラインなどの隣接する数点を小集合とした直線を含む近似曲線補間としてもよく、単純に平均値、ピーク点又はボトム点としてもよい。これは、シート材質及び表面状態に依存して乱反射の仕組みにより最適な補正方法が変わるためである。例えば、乱反射により、補正前のウェハ最外形より実際のウェハ最外形が小さくなる傾向の場合は（３）の統計値をピークとし、逆に大きくなる傾向の場合は（３）の統計値をボトムとして近似曲線を算出すればよい。また、上記の大小の傾向がランダムに現れる場合は、（１）、（２）及び（３）の平均値を用いることもでき、最も効果の高い方法を選択すればよい。

このように算出されたウェハ中心及びウェハ半径が、すなわちエキスパンド後のウェハ中心座標およびウェハ半径であり、ダイシング・エキスパンド前後のウェハについてウェハ半径の比率を求めることでエキスパンド率を算出することができる。

次に、チップ配列の傾きを表すウェハθを算出する。ここでは、チップ部分に着目し、チップサイズが大きい場合はチップの辺又はストリートの走り（傾き）を画像処理により求めることでウェハθを補正する事が可能である。チップサイズが小さい場合は、複数チップが撮像した視野内に並んでいるため、視野内のチップ中心座標を画像処理により算出してその並びからウェハθを算出してもよく、大きいチップと同様にストリートの走りからウェハθを算出してもよい。ここで、ストリートの走り（傾き）を求めるには、ストリートが１画素の光学系を用いている場合は、エッジ処理によりストリート部の点集合を得て、直線近似して傾きを求めれば良く、ストリート幅が複数画素の光学系を用いている場合は、エッジ処理により１本のストリートに対して２本の点集合が得られるが、この２本のどちらか一方もしくは平均値を用いて直線近似により傾きを求める方法や、二値化処理により幅のある線として抽出される点集合に対してＹ方向（あるいはＸ方向）の平均値や中心値や最小値や最大値を決めて直線近似して傾きを求めれば良い。更にチップサイズが小さい場合のチップ中心座標を求めるには、チップが陰影となっているためパターンマッチングによる位置決めや、二値化後ラベリング処理を行い重心を求める方法によりチップ中心座標を求めて、視野内の複数チップの中心座標から直線近似により傾きを求める方法やＹ方向またはＸ方向の両端のチップ中心座標を結ぶ直線の傾きを求める方法によりウェハθを算出することができる。

次に、算出されたエキスパンド率、ウェハ中心及びウェハθにより、ダイシング前のウェハ検査時のチップ座標からエキスパンド後のチップ座標への補正を行う。本実施形態においては、取得した画像からストリートを用いてウェハθを算出して検査工程より得られたチップ位置情報を補正することにより、高精度にチップ位置を算出する事ができるため、より小さなチップに対してノーマーキングシステムを適用することが可能となる。

次に、第２ステップについて説明する。第２ステップにおいては、第１ステップで補正したチップ位置に基づき、取り出し装置においてピックアップする対象のチップ（以下、「対象チップ」という。）を含む領域の画像を撮像する。なお、第１ステップによりチップ位置を補正することで、チップの位置決め精度を向上させることができるが、ピックアップの際にはピックアップ済み部分のエキスパンド状態が変わり位置がズレてしまう事や更に高精度な位置決めを必要とするため、本第２ステップにより対象チップについての位置認識を行う。第２ステップにおいては、先ず、対象チップについて第１ステップで補正したチップ座標に基づいて、図１に示す照明１０５によって対象チップを含む領域に適切な光量となるように、ウェハシート１０４に光を照射する。図４は、本発明の実施形態において撮像された対象チップを含む領域の画像を模式的に示す図である。図４に示すように、対象チップ４０４を含むチップ４０１は、チップの回路パターン等に影響されることなく、ストリート４０２に囲まれた陰影としてはっきりと画像として認識することができる。なお、図中の破線で囲まれた領域は、既にチップ４０１がピックアップされた跡を示す。

次に、対象チップ４０４を含む領域の画像から、画像処理により対象チップ４０４の中心等の座標を求める。画像処理方法については、陰影の単純な画像であるため従来と同じパターンマッチングの場合でもテンプレートが単純になる事から従来方法と比べ高速処理が可能である。更に処理時間を短縮するための方法も種々用いることができる。一例として、チップのエッジを抽出し最小自乗近似等によりチップの辺を認識して四角形を識別する。この場合、その四角形の頂点の対角線の交点が中心であり、四角形の傾き（辺の傾き）をチップθとすることができる。また、他の例として、単純にラベリング処理により重心を求める方法なども用いることができる。本発明では、画像処理方法は問わず、所望の搭載精度及び処理時間を満たす画像処理方法を選択することができる。

第２ステップにおいても、チップ４０１が固定されたウェハシート４０３の透過画像を撮像することにより、以下に示すような効果が得られる。図４に示すように、チップ４０１及び対象チップ４０４は、チップの回路パターン及びポリイミド膜等に依存せず影の画像となり、ストリート４０２（及びウェハシート４０３）は、照明１０５から照射された光をある程度透過することにより明るい画像となる。このため、チップ４０１及び対象チップ４０４とストリート４０２との明暗差を大きくとらえることができ、画像処理により対象チップ４０４の中心位置を正確に識別することが可能となる。また、画像の明暗差が大きいことにより、単純な画像処理を適用することができる。このため、パターンマッチング等によりチップの位置認識を行っていた従来の方法に比べ、高速に画像処理を行うことができる。

ここで、ある対象チップ４０４をピックアップした残りのチップ４０１の位置について説明する。ウェハサイズは寸法精度が高いため、第１ステップにおいて求めたエキスパンド率により補正を行うことで、ウェハ検査時のチップ座標を高精度に算出することができる。しかし、エキスパンドの際、チップが貼り付けられている部分はエキスパンドされず、ストリート部分だけエキスパンドされる。これにより、第２ステップにおいてある対象チップをピックアップすると、この対象チップ４０４が貼り付けられていた部分のウェハシートはエキスパンドされ、結果として残ったチップの位置がずれることとなる。

このズレ量は、エキスパンド率とチップサイズにより異なり、チップをピックアップする度にズレが発生し、次にピックアップするチップの位置認識位置へ移動する際、検査工程からのチップ位置情報を元に第一ステップで求めたエキスパンド率とウェハ中心およびθを用いて移動先の位置を算出する場合に目的とするチップからずれる可能性がある。エキスパンド量は通常１０ｍｍ以下で、最近は１ｍｍ以下で殆どエキスパンドしない方法が採用されており、エキスパンド量がチップサイズより小さい場合はズレ量を無視することができる。逆にエキスパンド量がチップサイズより大きい場合について考えると、ウェハシートはウェハよりも大きく、ウェハより外側でエキスパンドを行うためストリート以外にもエキスパンドされる部分があるため、この面積がズレ量の影響を緩和するため実際にはエキスパンド量とチップサイズの単純比較ではなく、ピックアップ毎に累積したズレ量がチップサイズより大きくなると目的とするチップの隣のチップを目的チップと間違う可能性があり、ズレ量を考慮する必要がある。そこで、このズレ量を解決するための２つの方法があり、以下に示す。１つ目は、累積ズレ量を０に戻すため、再度第一ステップによるエキスパンド率とウェハ中心位置を求める方法であり、ピックアップ前に検査工程からのチップ位置情報を第一ステップによる補正を用いてチップ位置認識位置を算出し、チップの位置認識の撮像を行うと、ピックアップ毎の累積ズレ量によるカメラ中心からチップ中心のズレを算出でき、これがチップサイズの半分以上になった場合とか１／４以上になったと言った様に、ある程度累積ズレ量が累積した後に第一ステップの手順を行う方法がある。ただし、エキスパンドしたばかりのウェハは第一ステップにより真円に近い状態で認識されるのに対して、チップをピックアップするたびにチップ面積がエキスパンド対象となるためエキスパンド率が小さくなる方向に歪な円となってしまうが、歪率は小さく第一ステップによる補正を行い、円とみなすことで十分補正でき、更に同心円状にピックアップすることで、歪率を小さくすることも可能である。しかし、途中で第一ステップを行わなければならず、装置に求められるタクトを満たさない可能性がある。そこで、２つ目の方法として、ピックアップピッチによる補正方法がある。この方法は、エキスパンド率を補正する方法とピッチ移動による方法がある。例えばウェハを奥（９０度の位置）から横方向にピックアップして１行終わるごとに手前（２７０度の位置）に移動してピックアップするような場合、エキスパンド率を補正する方法としては、ピックアップ毎の位置を記録し、１チップ目と２チップ目の、Ｘ方向の１チップ分のピックアップピッチを算出して基準ピッチとして、横方向移動によるピックアップを行うｎチップ目とｎ＋１チップ目の１チップ分のピッチを求めて現在ピッチとすると、現在ピッチ／基準ピッチが横方向の歪率に相当するため、ｎ＋２チップ目のチップ位置認識位置算出の際、エキスパンド率に現在ピッチ／基準ピッチを乗じた値をエキスパンド率として補正する。次にピッチ移動による方法としては、ｎ＋２チップ目のチップ位置認識位置算出において現在ピッチ分＊移動チップ数（良品チップをピックアップする場合必ずしも次のチップは隣のチップとは限らないため）だけ移動することで目的とするチップの認識を行うことが出来る。以上の手法により本実施形態によれば数百μｍ以上のチップにおいてノーマーキングシステムに対応することが可能である。

以上説明したように、本実施形態においては、ウェハシートの基板（ウェハ又はチップ）が固定されていない側から光を照射し、基板が固定されている側から撮像する。これにより、取得された画像のうち基板の部分は陰影として、ウェハシートの部分はある程度の光を透過した明るい画像となる。即ち、基板とウェハシートとがハイコントラストな画像として取得される。このため、同軸落射又は斜方落射の場合のように、例えば基板（ウェハ）縁部の表面に現れる曲線模様によってウェハ最外形の認識が阻害されるようなことはなく、正確に基板の輪郭を認識することができる。

また、上述のように基板とウェハシートとのハイコントラストな画像が取得されることから、基板の位置検出を種々の画像処理方法による単純な画像処理として効率的に求めることができる。本実施形態においては、第１ステップにおけるダイシング・エキスパンドに伴うウェハ最外形の認識及びチップ座標の補正、並びに、第２ステップにおける対象チップの位置認識が該当する。その結果、例えばノーマーキングシステムに対応したチップ位置検出において、特別な基準チップを設けることなく高精度且つ高速にチップ位置を算出することができる。また、チップ位置を正確に算出できることから、従来に比べてより小さなチップをノーマーキングシステムに対応させることができる。

なお、上述した本実施形態においては、図１に示すようにウェハシートの下方から照明を照射し、ウェハ上方のカメラにて撮像を行うこととしている。これは、一般的な従来の取り出し装置ではウェハ上方にカメラが設置されていることから、こうした従来装置への改造レベルでの対応を考慮したためである。ノーマーキングシステム導入以前のウェハについては、ウェハ検査工程において不良チップにマークを打点し、取り出し装置におけるチップ位置認識の際に、ウェハ上方のカメラにより打点されたマークを撮像し良品／不良品を識別していた。このようなノーマーキングシステム対応／未対応のウェハが混在して生産される状況においては、カメラはウェハ上方に配置し、ノーマーキングシステム対応／未対応の両方について兼用とすることが好適である。つまり、完全にノーマーキングシステム対応のウェハのみを対象とするような装置の場合、ウェハ上方から照明を照射し、ウェハ下方からカメラにて撮像する方法でもよい。

また、上述した本実施形態においては、ダイシング後のウェハからチップをピックアップする取り出し装置に搭載された基板位置検出装置について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明によればウェハ最外形の認識を効率的且つ正確に行うことができるため、例えば、ダイシング前のウェハについての検査装置に対して本発明を適用することとしてもよい。

本発明は、例えばダイボンダ、チップソータ及びマウンタ等、ダイシング後のウェハからチップをピックアップする半導体装置に好適に利用することができる。

本発明の実施形態に係る基板位置検出装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板位置認識における認識位置を示す図である。 本発明の実施形態において撮像されたウェハ最外形部を含む領域の画像を模式的に示す図である。 本発明の実施形態において撮像された対象チップを含む領域の画像を模式的に示す図である。

符号の説明

１０１；カメラ
１０２；レンズ
１０３、３０２、４０１；チップ
１０４、３０４、４０３；ウェハシート
１０５；照明
１０６、３０３、４０２；ストリート
２０１；０度時撮影部
２０２；９０度時撮影部
２０３；１８０度時撮影部
２０４；２７０度時撮影部
２０５；ウェハ
２０６；オリフラ
３０１；ウェハ最外形
４０４；対象チップ

Claims (11)

1. 透光性を有し基板が固定されたシートに光を照射する照明手段と、前記基板及び前記シートを前記光の照射方向の反対方向から撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像を画像処理して前記基板の位置を検出する画像処理手段と、を有し、前記基板は複数個のチップを載置しエキスパンドされて前記シート上に固定されており、前記画像処理手段は、前記画像上における前記基板の輪郭の歪み又は切断部を補正する輪郭補正手段と、前記輪郭補正手段により補正された前記基板の前記輪郭に基づいて前記チップの位置を求めるチップ位置決定手段と、前記複数のチップの一部が前記基板からピックアップされた後に、次のピックアップ対象のチップの輪郭の画像から前記チップ位置決定手段による位置を補正する対象チップ位置補正手段と、を備える、ことを特徴とする基板位置検出装置。
2. 前記画像処理手段は、前記基板の外周部のうち互いに離隔した位置で撮像された４つの画像からオリエンテーションフラットを有する画像を判別する判別手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出装置。
3. 前記判別手段は、前記外周部のうち互いに離隔した位置で撮像された４つの画像から３つを選択した４通りの組み合わせの夫々について、前記３つの画像の夫々につき基板最外形位置座標を各１点検出すると共にこれらの３点の前記基板最外形位置座標を通る円弧の半径を算出し、前記４通り中２番目に大きい半径を有する組み合わせを構成する３つの画像を除いた１つの画像を、前記オリエンテーションフラットを有する画像と判別することを特徴とする請求項２に記載の基板位置検出装置。
4. 前記画像処理を、ダイシングにより前記基板に形成されたストリートを利用して行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板位置検出装置。
5. 更に、予め取得された前記ダイシング前の前記基板位置及び前記画像処理手段により検出された前記ダイシング後の前記基板位置に基づいて、前記ダイシング前における前記基板上の任意の位置座標を補正する位置座標補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板位置検出装置。
6. 更に、前記基板が固定された前記シートに向けて光を照射する落射照明手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板位置検出装置。
7. 複数個のチップが配置された基板をエキスパンドして透光性を有するシート上に固定する工程と、前記シートに向けて光を照射する工程と、前記基板及び前記シートを前記光の照射方向の反対方向から撮像する工程と、撮像された画像を画像処理して前記基板の位置を検出する工程と、を有し、前記基板の位置を検出する工程は、前記画像上における前記基板の輪郭の歪み又は切断部を補正する輪郭補正工程と、前記輪郭補正工程により補正された前記基板の前記輪郭に基づいて前記チップの位置を求めるチップ位置決定工程と、前記複数のチップの一部が前記基板からピックアップされた後に、次のピックアップ対象のチップの輪郭の画像から前記チップ位置決定工程による位置を補正する対象チップ位置補正工程と、を備える、ことを特徴とする基板位置検出方法。
8. 前記画像処理において、前記基板の外周部のうち互いに離隔した位置で撮像された４つの画像からオリエンテーションフラットを有する画像を判別することを特徴とする請求項７に記載の基板位置検出方法。
9. 前記オリエンテーションフラットを有する画像の判別において、前記外周部のうち互いに離隔した位置で撮像された４つの画像から３つを選択した４通りの組み合わせの夫々について、前記３つの画像の夫々につき基板最外形位置座標を各１点検出すると共にこれらの３点の前記基板最外形位置座標を通る円弧の半径を算出し、前記４通り中２番目に大きい半径を有する組み合わせを構成する３つの画像を除いた１つの画像を、前記オリエンテーションフラットを有する画像と判別することを特徴とする請求項８に記載の基板位置検出方法。
10. 前記画像処理を、ダイシングにより前記基板に形成されたストリートを利用して行うことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の基板位置検出方法。
11. 更に、予め取得された前記ダイシング前の前記基板位置及び前記画像処理手段により検出された前記ダイシング後の前記基板位置に基づいて、前記ダイシング前における前記基板上の任意の位置座標を補正する工程を有することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の基板位置検出方法。

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