JP5777415B2 - 分割予定ライン検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、互いの間隔及び平行度が不揃いな分割予定ラインを有する被加工物の分割予定ライン検出方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成された半導体ウエーハは、ダイシング装置（切削装置）又はレーザ加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に広く利用されている。

また、複数のセラミックスチップコンデンサが分割予定ラインによって区画されて形成されたセラミックスチップコンデンサ基板はダイシング装置で個々のセラミックスチップコンデンサに分割され、分割されたセラミックスチップコンデンサは電気機器に広く利用されている。

半導体ウエーハに形成された分割予定ラインの間隔は高精度に等間隔で互いに平行に形成されており、基準となる分割予定ラインを検出して所定の間隔で割り出し送りすることにより全ての分割予定ラインを正確に切断できる。

しかし、セラミックスチップコンデンサ基板には歪があり、分割予定ラインの間隔は等間隔でないと共に平行でない場合が多く、全ての分割予定ラインを検出して位置情報を取得しなければ個々のセラミックスチップコンデンサに分割することができないという問題がある。

電極を備えた複数のデバイス搭載部が分割予定ラインによって区画された金属基板の各デバイス搭載部にデバイスの表面を位置付けて配設し、裏面を樹脂で封止したＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）基板等のパッケージ基板にも同様な問題がある。

特許第３６６６０６８号公報

上述したようなパッケージ基板における従来の分割予定ライン検出方法は、Ｘ軸方向に移動可能なチャックテーブルに保持された分割予定ラインの一端に形成された第一番目のアライメントマークを撮像手段の直下に位置付けて撮像して一端側の第一番目のアライメントマークを検出し、次いでチャックテーブルをＸ軸方向に移動して該分割予定ラインの他端に形成された第一番目のアライメントマークを撮像手段の直下に位置付けて撮像して他端側の第一番目のアライメントマークを検出し、一端側の第一番目のアライメントマークと他端側の第一番目のアライメントマークを結んだ直線を分割予定ラインとして検出する。

この操作を第二番目のアライメントマーク、第三番目のアライメントマークという具合に次々と繰り返して、全ての分割予定ラインを検出するようにしていた。

従来のアライメントマークの検出方法では、撮像手段を各々のアライメントマーク位置で停止してアライメントマークを撮像していたため、各アライメントマークの座標位置を取得するのに長時間を要するという問題があった。

本発明はこのような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、分割予定ラインの間隔が等間隔でないとともに平行でない被加工物の分割予定ラインを正確に迅速に検出可能な分割予定ライン検出方法を提供することである。

本発明によると、複数の第１分割予定ラインと該第１分割予定ラインに交差する複数の第２分割予定ラインとによって区画された各領域にデバイスが形成されるとともに、該複数の第１分割予定ラインの第１端部に該第１分割予定ラインに関連して形成された複数の第１アライメントマークと、該複数の第１分割予定ラインの該第１端部と反対側の第２端部に該第１分割予定ラインに関連して形成された複数の第２アライメントマークと、該第１アライメントマークと該第２アライメントマークとの間に形成された一本の該第１分割予定ラインにつき少なくとも１個の中間アライメントマークとを有する被加工物において、該第１アライメントマークと該中間アライメントマークと該第２アライメントマークとを撮像して、該第１分割予定ラインを検出する分割予定ライン検出方法であって、チャックテーブルで被加工物を保持する保持工程と、該チャックテーブルに保持された被加工物に撮像手段を位置付けて、該撮像手段を被加工物に対して選択された該第１分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら、予め格納されている該第１アライメントマークと、該中間アライメントマークと、該第２アライメントマークとの間隔に対応してストロボ光を照射して、該第１アライメントマーク、該中間アライメントマーク及び該第２アライメントマークを撮像して記憶する往路アライメントマーク撮像工程と、該撮像手段を被加工物に対して相対的に移動して選択された該第１分割予定ラインに隣接する第１分割予定ラインに位置付けた後に、該撮像手段を被加工物に対して隣接する該第１分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら、予め格納されている該第２アライメントマークと、該中間アライメントマークと、該第１アライメントマークとの間隔に対応してストロボ光を照射して、該第２アライメントマーク、該中間アライメントマーク及び該第１アライメントマークを撮像して記憶する復路アライメントマーク撮像工程と、該往路アライメントマーク撮像工程と該復路アライメントマーク撮像工程とを複数回繰り返して該複数の第１分割予定ラインに関するアライメント情報を取得した後、該第１アライメントマーク、該中間アライメントマーク、及び該第２アライメントマークの位置情報から最小二乗法により、該第１分割予定ラインを検出する分割予定ライン検出工程と、を具備し、該往路アライメントマーク撮像工程及び該復路アライメントマーク撮像工程では、該撮像手段の中心座標位置に対する該第１アライメントマーク、該中間アライメントマーク及び該第２アライメントマークのそれぞれの位置を、該第１アライメントマーク、該中間アライメントマーク及び該第２アライメントマークのそれぞれの座標位置として記憶することを特徴とする分割予定ライン検出方法が提供される。

本発明の分割予定ライン検出方法によると、往路アライメントマーク撮像工程と復路アライメントマーク撮像工程とを複数回繰り返して第１分割予定ラインに関するアライメント情報を取得した後、第１アライメントマークと、中間アライメントマークと、第２アライメントマークの位置情報から最小二乗法により第１分割予定ラインを検出するので、アライメントマークを撮像する度にチャックテーブルを停止させる必要がなく、チャックテーブルの移動中に連続してアライメントマークを取得することができ生産性が向上する。

切削装置の概略構成図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持されたパッケージ基板の斜視図である。 分割予定ライン検出時の撮像ユニットの構成及びその作用を説明する模式図である。 本発明実施形態の分割予定ライン検出方法を説明するパッケージ基板の平面図である。 第１アライメントマーク検出時のカメラの撮像領域の模式図である。 切削溝の状態確認時の撮像ユニットの作用を説明する模式図である。

以下、本発明実施形態に係る切削装置２を図面を参照して詳細に説明する。図１は、切削装置２の概略構成図を示している。切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）２４を有している。チャックテーブル２０には図２に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランプ２６が配設されている。

図２に示すように、本発明の分割予定ライン検出方法が適用されるパッケージ基板１１は、矩形状の金属フレーム（金属基板）１３を有している。金属フレーム１３には互いに直交するように縦横に設けられた第１及び第２分割予定ライン１５ａ，１５ｂによって区画された複数のデバイス形成部１７が画成され、個々のデバイス形成部１７には図示しない複数の電極が形成されている。

更に、各デバイス形成部１７の裏面には図示しないデバイスが形成されており、各デバイスに形成された電極と金属基板１３に形成された電極とは接続されている。各デバイスの裏面は樹脂で封止されている。

パッケージ基板１１は粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、パッケージ基板１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランプ２６により環状フレームＦをクランプすることにより、チャックテーブル２０上に支持固定される。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８は切削装置２のコントローラに接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸送り機構３６は更に、ガイドレール２８に沿って静止基台４上に配設された図示しないスケールと、スケールのＹ座標値を読み取るＹ軸移動ブロック３０に配設された図示しない読み取りヘッドとを含んでいる。読み取りヘッドは切削装置２のコントローラに接続されている。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。

４６は切削ユニット（切削手段）であり、切削ユニット４６のスピンドルハウジング４８がＺ軸移動ブロック４０中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング４８中にはスピンドルが収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。スピンドルはスピンドルハウジング４８中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、スピンドルの先端部には切削ブレード５０が着脱可能に装着されている。

スピンドルハウジング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５２が搭載されている。アライメントユニット５２はチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷを撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４を有している。切削ブレード５０と撮像ユニット５４はＸ軸方向に整列して配置されている。

次に、図３を参照して、撮像ユニット５４の構成について詳細に説明する。撮像ユニット５４は撮像領域に対面する対物レンズ６８を収容する枠体５６を有しており、枠体５６の先端部近傍には光透過窓５９を有する隔壁５８が取り付けられている。

枠体５６の先端部と、隔壁５８と、チャックテーブル２０に保持されたパッケージ基板１１により仕切られた空間内に水充填室６０が画成される。枠体５６の先端５６ａとチャックテーブル２０に保持されたパッケージ基板１１との間の間隔は約０．５〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。パッケージ基板１１のカーフチェック時には、水充填室６０内には開閉弁６６及び水供給口６２を介して水源６４からの水が供給されて充填される。

本実施形態の撮像ユニット５４はストロボ光源の一種であるキセノンフラッシュ７０を備えている。キセノンフラッシュ７０から出射されたストロボ光の一部はビームスプリッタ７２により反射されて、対物レンズ６８及び光透過窓５９を介してチャックテーブル２０に保持されたパッケージ基板１１に照射される。

対物レンズ６８の光軸上にはストロボ光で照射されたパッケージ基板１１を撮像するＣＣＤカメラ７４が配設されている。ＣＣＤカメラ７４で撮像された画像はモニタ７６上に表示される。

ＣＣＤカメラ７４はキセノンフラッシュ７０の発光に同期してチャックテーブル２０に保持されたパッケージ基板１１の撮像領域を撮像し、撮像された画像はモニタ７６上に表示される。キセノンフラッシュ７０及びＣＣＤカメラ７４は制御手段８０に接続されており、制御手段８０により制御される。

以下、図４を参照して、本発明実施形態の分割予定ライン検出方法について説明する。パッケージ基板１１は、金属フレーム（金属基板）１３上に複数のデバイス搭載部１７が形成されて構成されている。

各デバイス搭載部１７の裏面にはデバイスが搭載され、各デバイスの裏面は樹脂で封止されている。デバイス搭載部１７は、第１方向に伸長する複数の第１分割予定ライン１５ａと、第１方向と直交する第２方向に伸長する複数の第２分割予定ライン１５ｂとによって区画された領域に形成されている。

パッケージ基板１１は矩形状に形成されており、第一端１１ａと、第一端１１ａに対向する第二端１１ｂと、第三端１１ｃと、第三端１１ｃに対向する第四端１１ｄとを有している。

複数の第１分割予定ライン１５ａの第一端１１ａ側には、第１分割予定ライン１５ａと関連した複数の第１アライメントマークＰ１〜Ｐ５が形成されている。第２端１１ｂ側には、第１分割予定ライン１５ａと関連した複数の第２アライメントマークＱ１〜Ｑ５が形成されている。

更に、図４で一番上方の第１分割予定ライン１５ａには、第１アライメントマークＰ１と第２アライメントマークＱ１との間に、三つの中間アライメントマークＲ１１，Ｒ１２，Ｒ１３が形成されている。

同様に、上から２番目の第１分割予定ライン１５ａには、第１アライメントマークＰ２と第２アライメントマークＱ２の間に、三つの中間アライメントマークＲ２１，Ｒ２２，Ｒ２３が形成されている。

以下同様に、各第１分割予定ライン１５ａについて三つの中間アライメントマークが形成されている。尚、中間アライメントマークは、第１アライメントマークと第２アライメントマークとの間に少なくとも一つ形成されていればよい。

本発明の分割予定ライン検出方法では、まず、回転可能且つＸ軸方向に移動可能なチャックテーブル２０でダイシングテープＴに貼着されたパッケージ基板１１を吸引保持し、Ｘ軸送り機構１４を駆動して撮像ユニット５４の直下にパッケージ基板１１の第一端１１ａ側を位置付ける。

そして、撮像ユニット５４をチャックテーブル２０に保持されたパッケージ基板１１に対して一番上方の、即ちライン１の第１分割予定ライン１５ａに沿って相対的に移動して、予めメモリに格納されている第１アライメントマークＰ１、三つの中間アライメントマークＲ１１，Ｒ１２，Ｒ１３、第２アライメントマークＱ１との間隔に対応して、即ちこれらのアライメントマークのＸ座標値に応じて、キセノンフラッシュ７０からストロボ光を照射して、照射された第１アライメントマークＰ１、中間アライメントマークＲ１１，Ｒ１２，Ｒ１３及び第２アライメントマークＱ１を撮像してメモリに記憶する往路アライメントマーク撮像工程を実施する。

次いで、撮像ユニット５４をパッケージ基板１１に対して相対的にＹ軸方向に移動して、上から２番目の第１分割予定ライン１５ａの第２端部１１ｂに撮像ユニット５４を位置付ける。

このように撮像ユニット５４を位置付けた後、撮像ユニット５４をチャックテーブル２０に保持されたパッケージ基板１１に対して相対的にＸ軸方向に移動して、予めメモリに格納された第２アライメントマークＱ２、三つの中間アライメントマークＲ２３，Ｒ２２，Ｒ２１、第１アライメントマークＰ２の間隔に対応して、即ちこれらのアライメントマークのＸ座標値に応じて、キセノンフラッシュ７０からストロボ光を照射して、照射された第２アライメントマークＱ２、三つの中間アライメントマークＲ２３，Ｒ２２，Ｒ２１及び第１アライメントマークＰ２を撮像してメモリに記憶する復路アライメントマーク撮像工程を実施する。

図５を参照すると、第１アライメントマークＰ２検出時の撮像ユニット５４のカメラの撮像領域５５の模式図が示されている。撮像領域５５はＸ軸方向に伸長する線分５７ａとＹ軸方向に伸長する線分５７ｂとから形成された十字マーク５９を有しており、例えば第１アライメントマークＰ２を撮像すると、カメラの撮像領域５５内に十字マーク５９の中心５９ａからＸ軸方向に＋８μｍ、Ｙ軸方向に−１０μｍ離れた位置に検出されたとする。

この場合、第１アライメントマークＰ２の座標位置は、撮像ユニット５４の中心座標位置からＸ軸方向に＋８μｍ、Ｙ軸方向に−１０μｍ離れた位置にあると検出される。よって、この座標位置を第１アライメントマークＰ２の座標位置として制御手段８０のメモリに格納する。

この往路アライメントマーク撮像工程と復路アライメントマーク撮像工程とを複数回繰り返して、複数の第１分割予定ライン１５ａに関するアライメント情報を取得する。

即ち、ライン１の往路アライメントマーク撮像工程、ライン２の復路アライメントマーク撮像工程、ライン３の往路アライメントマーク撮像工程、ライン４の復路アライメントマーク撮像工程、及びライン５の復路アライメントマーク撮像工程を実施して、全ての第１分割予定ライン１５ａについてのアライメント情報を取得する。

そして、ライン１の分割予定ライン１５ａについては、第１アライメントマークＰ１、三つの中間アライメントマークＲ１１，Ｒ１２，Ｒ１３及び第２アライメントマークＱ１の位置情報から最小二乗法により、ライン１の第１分割予定ライン１５ａを検出する。

この最小二乗法による検出方法を、ライン２の第１分割予定ライン１５ａ、ライン３の第１分割予定ライン１５ａ、ライン４の第１分割予定ライン１５ａ及びライン５の第１分割予定ライン１５ａに次々と実施して、全ての第１分割予定ライン１５ａを検出する。

最小二乗法による分割予定ラインの検出は一次関数（直線）として検出されるため、この直線がＸ軸方向と平行となるようにチャックテーブル２０を回転し、このときの回転角度を制御手段８０のメモリに格納する。

このチャックテーブル２０の回転は、全ての第１分割予定ライン１５ａについてそれぞれ実施し、その時のチャックテーブル２０の回転角度を制御手段８０のメモリに格納する。これにより、全ての第１分割予定ライン１５ａについてもアライメントが終了する。

第１分割予定ライン１５ａの検出及びアライメント終了後、チャックテーブル２０を９０度回転してから、第２分割予定ライン１５ｂについても同様な操作を実行して、第２分割予定ライン１５ｂの検出及びアライメントを実施する。

アライメントが終了すると、チャックテーブル２０をＸ軸送り機構１４でＸ軸方向に加工送りしながら高速回転する切削ブレード５０を、パッケージ基板１１を通してダイシングテープＴまで所定量切り込ませることにより第１分割予定ライン１５ａを切削する。

Ｙ軸送り機構３６をメモリに格納されたアライメントデータに基づいて駆動して、切削ブレード５０で全ての第１分割予定ライン１５ａを切削する。次いで、チャックテーブル２０を９０度回転させてから、Ｙ軸送り機構３６をメモリに格納されたアライメントデータに基づいて駆動し、全ての第２分割予定ライン１５ｂを切削して、パッケージ基板１１をＣＳＰに分割する。

パッケージ基板１１の切削途中で切削溝の状態を確認したい場合、即ちカーフチェックを行いたい場合には、Ｘ軸送り機構１４を駆動してチャックテーブル２０に保持されたパッケージ基板１１を撮像ユニット５４の直下に位置付ける。

図６に示すように、開閉弁６６を開いて水充填室６０内に水を供給して、パッケージ基板１１に付着している切削屑及び／又は切削水を綺麗な水で洗い流す。水充填室６０内に常に水を供給しながらキセノンフラッシュ７０を発光してパッケージ基板１１の撮像領域をストロボ光で照明する。

キセノンフラッシュ７０の発光に同期してＣＣＤカメラ７４で撮像されるため、チャックテーブル２０が未だ移動中であってもＣＣＤカメラ７４で綺麗な静止画像を撮像することができる。

ＣＣＤカメラ７４の出力はモニタ７６に入力され、モニタ７６上には撮像した切削溝９４が表示される。オペレータはモニタ７６上の画像を見ながら切削溝９４に発生するチッピング９６等を観察することができ、切削溝９４の状態を確認可能である。

切削溝９４の両側に形成されたチッピング９６の発生割合が多くなった場合には、切削ブレード５０に目詰まり等が生じていると判断し、オペレータは切削ブレード５０を新たな切削ブレードに交換する等の処置を実施する。

上述した実施形態では、本発明の分割予定ライン検出方法を切削装置２の撮像ユニット５４に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザ加工装置等の他の加工装置の撮像ユニットにも同様に適用することができる。

２ 切削装置
１１ パッケージ基板
１４ Ｘ軸送り機構
１５ａ 第１分割予定ライン
１５ｂ 第２分割予定ライン
１７ デバイス形成部
Ｐ１〜Ｐ５ 第１アライメントマーク
Ｑ１〜Ｑ５ 第２アライメントマーク
Ｒ１１〜Ｒ５３ 中間アライメントマーク
３６ Ｙ軸送り機構
４４ Ｚ軸送り機構
４６ 切削ユニット
５０ 切削ブレード
５２ アライメントユニット
５４ 撮像ユニット
６８ 対物レンズ
７０ キセノンフラッシュ
７４ ＣＣＤカメラ
７６ モニタ

Claims (1)

1. 複数の第１分割予定ラインと該第１分割予定ラインに交差する複数の第２分割予定ラインとによって区画された各領域にデバイスが形成されるとともに、該複数の第１分割予定ラインの第１端部に該第１分割予定ラインに関連して形成された複数の第１アライメントマークと、該複数の第１分割予定ラインの該第１端部と反対側の第２端部に該第１分割予定ラインに関連して形成された複数の第２アライメントマークと、該第１アライメントマークと該第２アライメントマークとの間に形成された一本の該第１分割予定ラインにつき少なくとも１個の中間アライメントマークとを有する被加工物において、該第１アライメントマークと該中間アライメントマークと該第２アライメントマークとを撮像して、該第１分割予定ラインを検出する分割予定ライン検出方法であって、
   チャックテーブルで被加工物を保持する保持工程と、
   該チャックテーブルに保持された被加工物に撮像手段を位置付けて、該撮像手段を被加工物に対して選択された該第１分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら、予め格納されている該第１アライメントマークと、該中間アライメントマークと、該第２アライメントマークとの間隔に対応してストロボ光を照射して、該第１アライメントマーク、該中間アライメントマーク及び該第２アライメントマークを撮像して記憶する往路アライメントマーク撮像工程と、
   該撮像手段を被加工物に対して相対的に移動して選択された該第１分割予定ラインに隣接する第１分割予定ラインに位置付けた後に、該撮像手段を被加工物に対して隣接する該第１分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら、予め格納されている該第２アライメントマークと、該中間アライメントマークと、該第１アライメントマークとの間隔に対応してストロボ光を照射して、該第２アライメントマーク、該中間アライメントマーク及び該第１アライメントマークを撮像して記憶する復路アライメントマーク撮像工程と、
   該往路アライメントマーク撮像工程と該復路アライメントマーク撮像工程とを複数回繰り返して該複数の第１分割予定ラインに関するアライメント情報を取得した後、該第１アライメントマーク、該中間アライメントマーク、及び該第２アライメントマークの位置情報から最小二乗法により、該第１分割予定ラインを検出する分割予定ライン検出工程と、
   を具備し、
   該往路アライメントマーク撮像工程及び該復路アライメントマーク撮像工程では、該撮像手段の中心座標位置に対する該第１アライメントマーク、該中間アライメントマーク及び該第２アライメントマークのそれぞれの位置を、該第１アライメントマーク、該中間アライメントマーク及び該第２アライメントマークのそれぞれの座標位置として記憶することを特徴とする分割予定ライン検出方法。

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