JP6177075B2

JP6177075B2 - 加工方法

Info

Publication number: JP6177075B2
Application number: JP2013199915A
Authority: JP
Inventors: 悟志佐脇
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: KR102119077B1; TW201517205A; KR20150034615A; JP2015069976A; TWI603425B

Description

本発明は、板状の被加工物を加工予定ラインに沿って加工する加工方法に関する。

半導体ウェーハ等の被加工物は、例えば、円環状の切削ブレードを備える切削装置や、レーザー照射用の加工ヘッドを備えるレーザー加工装置で加工される。このような加工装置において、被加工物の加工前には、切削ブレードや加工ヘッド等の加工ユニットと被加工物との位置関係を調整するオートアライメントが実施されている（例えば、特許文献１参照）。

オートアライメントでは、加工装置に対して、被加工物の特徴的なパターンをターゲットパターンとして設定すると共に、ターゲットパターンから加工予定ラインまでの距離を登録する。これにより、加工装置は、被加工物を撮像して得られるターゲットパターンに基づいて加工予定ラインの位置を特定し、加工ユニットを加工予定ラインに位置付けて被加工物を加工できる。

特開平７−３２１１８１号公報

ところで、反りや歪みを生じやすいパッケージ基板や焼結セラミックス基板等の被加工物では、ターゲットパターンから加工予定ラインまでの距離が一定にならずにばらついてしまう。また、パターン精度の低い被加工物では、ターゲットパターンから加工予定ラインまでの距離が、加工装置に登録した値から大きくずれることもある。

そのため、このような被加工物に対して従来のオートアライメント処理を適用すると、加工予定ラインではない領域を加工予定ラインとして検出し、被加工物を誤った位置で加工して破損させる恐れがある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工予定ラインの誤検出に伴う被加工物の破損を防止できる加工方法を提供することである。

本発明によれば、被加工物の加工方法であって、被加工物において、加工予定ラインを挟んだ第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンとを選定し記憶するとともに、該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとの座標位置と、該第一ターゲットパターンから該加工予定ラインまでの第一距離と該第二ターゲットパターンから該加工予定ラインまでの第二距離との比を記憶するティーチステップと、該ティーチステップで記憶した該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとの座標位置に対して被加工物を粗合わせする粗合わせステップと、該粗合わせステップを実施した後、該ティーチステップで記憶した該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとの座標位置をもとに被加工物上で該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとをそれぞれ検出し、検出した該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとの間の距離を該ティーチステップで記憶した該比で分割した位置を加工予定ラインとして検出する加工予定ライン検出ステップと、該加工予定ライン検出ステップで検出された該加工予定ラインに沿って加工手段で加工する加工ステップと、を備えたことを特徴とする加工方法が提供される。

また、本発明において、被加工物は、加工予定ラインを挟んで一対の同一ターゲットパターンを有し、該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとは同一パターンであることが好ましい。

本発明の加工方法では、加工予定ラインを挟む第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンとの距離を、ティーチステップで記憶した比を用いて分割することで加工予定ラインを検出するので、第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンとの間に位置する加工予定ラインを適切に検出できる。よって、加工予定ラインの誤検出に伴う被加工物の破損を防止できる。

本実施の形態の加工方法で加工される被加工物の構成例を模式的に示す平面図である。ティーチステップを模式的に示す平面図である。加工予定ライン検出ステップを模式的に示す平面図である。加工ステップを模式的に示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る加工方法は、ティーチステップ（図２参照）、粗合わせステップ、加工予定ライン検出ステップ（図３参照）、加工ステップ（図４参照）を含む。

ティーチステップでは、加工予定ラインを挟むように選定された第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターン、並びにこれらの座標位置を加工装置に記憶すると共に、第一ターゲットパターンから加工予定ラインまでの第一距離と、第二ターゲットパターンから加工予定ラインまでの第二距離との比を加工装置に記憶する。

粗合わせステップでは、被加工物を加工装置に位置合わせする。加工予定ライン検出ステップでは、被加工物上で検出した第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターンの距離を、上述した比を用いて分割して加工予定ラインを検出する。加工ステップでは、加工予定ラインに沿って被加工物を加工する。以下、本実施の形態に係る加工方法について詳述する。

図１は、本実施の形態の加工方法で加工される被加工物の構成例を模式的に示す平面図である。図１に示すように、被加工物１１は、ＩＣ等のデバイスが形成された半導体チップ（不図示）を樹脂封止して構成される略矩形状のＣＳＰ（Chip Size Package）基板である。

被加工物１１の表面は、格子状に配列された加工予定ライン（ストリート）１３で複数の領域１５に区画されており、各領域１５には、デバイスの電極と接続される３６個（６個×６個）のバンプ１７が設けられている。

バンプ１７は、例えば、略球形状の半田ボールである。加工装置２（図４参照）は、このバンプ１７を基準に加工予定ライン１３と加工ユニット（加工手段）４とを位置合わせして被加工物１１を加工する。

本実施の形態の加工方法では、まず、被加工物１１の加工予定ライン１３を検出するために必要な情報を記憶するティーチステップを実施する。図２は、ティーチステップを模式的に示す平面図である。

ティーチステップでは、まず、登録用の被加工物１１ａを加工装置２のチャックテーブル（不図示）に吸引保持させる。そして、図２に示すように、被加工物１１ａの表面側を加工装置２のカメラ（不図示）で撮像し、第１の方向に伸びる任意の加工予定ライン１３ａを挟む２つの領域１５ａ，１５ｂを含む撮像画像１９ａを取得する。

次に、撮像画像１９ａ中の２つの領域１５ａ，１５ｂにそれぞれ含まれる特徴的なパターンの画像２１ａ，２１ｂを選定し、第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターンとしてコントローラ（不図示）内のメモリに記憶する。すなわち、対象の加工予定ライン１３ａを挟む２つの特徴的なパターンが、第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターンとして選ばれる。

なお、本実施の形態の被加工物１１は、対象の加工予定ライン１３を挟んで同一のターゲットパターンを有しており、第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターンには同じパターンの画像２１ａ，２１ｂが選ばれている。これらの画像２１ａ，２１ｂには、フィルタ処理等の画像処理が適用されても良い。

第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターンが選ばれた後には、画像２１ａ，２１ｂの中心の座標を、第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターンの座標位置としてメモリに記憶する。

さらに、第一ターゲットパターンから対象の加工予定ライン１３ａまでの第一距離と、第二ターゲットパターンから対象の加工予定ライン１３ａまでの第二距離との比を算出し、メモリに記憶する。第一距離及び第二距離は、それぞれ、画像２１ａ，２１ｂの中心から対象の加工予定ライン１３ａの中央までの距離Ｄａ，Ｄｂに相当する。そこで、メモリには、第一距離と第二距離との比として、距離Ｄａと距離Ｄｂとの比を記憶する。

上述のように、撮像画像１９ａに基づく一連の処理を実施した後には、同じ加工予定ライン１３ａに対して別の領域で撮像画像を取得し、同様の処理を実施することが好ましい。このように、一本の加工予定ライン１３について複数の領域で得られる情報を記憶することで、後の加工予定ライン検出ステップにおいて加工予定ライン１３を高精度に検出できる。

第１の方向に伸びる加工予定ライン１３の情報を記憶した後には、チャックテーブルを９０度回転させて、第１の方向と直交する第２の方向に伸びる加工予定ライン１３の情報を記憶する。なお、上述の処理は、任意の加工予定ライン１３について実施できる。例えば、全ての加工予定ライン１３を検出する必要がある場合には、第１の方向に伸びる全ての加工予定ライン１３の情報を記憶した後に、第２の方向に伸びる全ての加工予定ライン１３の情報を記憶すれば良い。

ただし、最も端に位置する加工予定ライン１３のように、第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターンを選ぶことができない加工予定ライン１３については、上述の処理を実施できない。このような加工予定ライン１３の位置は、隣接する加工予定ライン１３の位置や、加工予定ライン１３間の距離を示すインデックス量等に基づいて求めることができる。

以上の処理は、オペレータのマニュアル操作によって行われても良いし、コントローラの自動処理で行われても良い。ティーチステップの終了後には、チャックテーブルから登録用の被加工物１１ａが搬出される。

次に、加工装置２に対して処理用の被加工物１１ｂの位置を合わせる粗合わせステップを実施する。粗合わせステップでは、処理用の被加工物１１ｂのチャックテーブルに対する位置が、ティーチステップで使用された登録用の被加工物１１ａのチャックテーブルに対する位置と略同じになるように、処理用の被加工物１１ｂをチャックテーブルに載置する。

例えば、加工予定ライン１３を挟んで同一のターゲットパターンを有する本実施の形態の被加工物１１では、処理用の被加工物１１ｂのチャックテーブルに対する位置が１インデックス量以上ずれると、別の加工予定ライン１３を誤検出する可能性が高くなる。

そこで、本実施の形態では、処理用の被加工物１１ｂのチャックテーブルに対する位置と、ティーチステップで使用された登録用の被加工物１１ａのチャックテーブルに対する位置とが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、１インデックス量以上ずれないようにする。

この粗合わせステップによって、後の加工予定ライン検出ステップで加工予定ライン１３を適切に検出できるようになる。なお、粗合わせステップは、オペレータのマニュアル搬送により実施されても良いし、自動搬送で実施されても良い。

粗合わせステップの後には、加工予定ライン１３の位置を検出する加工予定ライン検出ステップを実施する。図３は、加工予定ライン検出ステップを模式的に示す平面図である。加工予定ライン検出ステップでは、まず、コントローラに登録された第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターンの座標位置に基づいて、処理用の被加工物１１ｂの表面側をカメラで撮像する。

これによって、２つの領域１５ｃ，１５ｄを含む撮像画像１９ｂを取得する。次に、撮像画像１９ｂ中において、第一ターゲットパターン及び第二ターゲットパターン（画像２１ａ，２１ｂ）との相関が最も強いパターンの画像２１ｃ，２１ｄをパターンマッチングによって検出する。

その後、検出された画像２１ｃ，２１ｄの中心の座標間の距離を、ティーチステップで記憶した第一距離と第二距離との比（すなわち、距離Ｄａと距離Ｄｂとの比）を用いて分割し、第１の方向に伸びる加工予定ライン１３ｂの中央の位置を求める。以上のようにして、第１の方向に伸びる加工予定ライン１３の位置を検出した後には、チャックテーブルを９０度回転させて、第１の方向と直交する第２の方向に伸びる加工予定ライン１３の位置を検出する。

この加工予定ライン検出ステップでは、上述のように、全ての加工予定ライン１３を検出しても良いし、あらかじめ指定された加工予定ライン１３のみを検出しても良い。あらかじめ指定された加工予定ライン１３のみを検出する場合には、例えば、検出された加工予定ライン１３とインデックス量とに基づいて、残りの加工予定ライン１３の位置を求めることができる。また、検出された加工予定ライン１３間に存在する加工予定ライン１３の本数に基づいて、残りの加工予定ライン１３の位置を求めても良い。

加工予定ライン検出ステップの後には、加工予定ライン１３ｂに沿って処理用の被加工物１１ｂを加工する加工ステップを実施する。図４は、加工ステップを模式的に示す斜視図である。加工ステップでは、まず、加工予定ライン検出ステップで検出された加工予定ライン１３ｂの位置情報に基づいて、加工装置２の加工ユニット４を加工予定ライン１３ｂに位置合わせする。

図４に示すように、加工ユニット４は、水平方向に伸びる回転軸の周りに回転可能に支持されたスピンドル６を備えている。スピンドル６の一端側には、円環状の切削ブレード８が装着されている。スピンドル６の他端側にはモータ（不図示）が連結されており、スピンドル６に装着された切削ブレード８は、このモータの回転力によって回転する。

位置合わせの後には、切削ブレード８を回転させて被加工物１１ｂに切り込ませると共に、チャックテーブルと切削ブレード８とを加工対象の加工予定ライン１３ｂに沿って相対移動（加工送り）させる。その結果、被加工物１１は、加工対象の加工予定ライン１３ｂに沿って切削される。

その後、切削ブレード４を上昇させると共に、チャックテーブルと切削ブレード８とを加工対象の加工予定ライン１３ｂに対して直交する方向に相対移動（割り出し送り）させて、隣接する加工予定ライン１３ｂに切削ブレード８を位置合わせする。位置合わせの後には、隣接する加工予定ライン１３ｂに沿って同様に被加工物１１ｂを切削する。

この動作を繰り返し、第１方向に伸びる全ての加工予定ライン１３ｂに沿って被加工物１１ｂを切削した後には、チャックテーブルを９０°回転させて、第１方向と直交する第２方向に伸びる加工予定ライン１３ｂに沿って被加工物１１ｂを切削する。被加工物１１ｂが全ての加工予定ライン１３ｂに沿って切削されると、加工ステップは終了する。

以上のように、本実施の形態では、加工予定ライン１３を挟む第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンとの距離を、ティーチステップで記憶した比を用いて分割することで加工予定ライン１３を検出するので、第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンとの間に位置する加工予定ライン１３を適切に検出できる。

特に、本実施の形態では、領域１５において加工予定ライン１３に近接する外周部分を第一ターゲットパターン又は第二ターゲットパターンとして設定しているので、検出された加工予定ライン１３が領域１５と重なってしまうことはない。よって、加工予定ラインの誤検出に伴う被加工物の破損を確実に防止できる。

なお、本発明は上記実施の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、上記実施の形態では、登録用の被加工物１１ａと処理用の被加工物１１ｂとを区別しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、処理用の被加工物１１ｂの一部を登録用の被加工物１１ａとして用いることもできる。

また、上記実施の形態では、表面にバンプ１７が設けられたＣＳＰ基板を被加工物１１として用いているが、被加工物１１はこれに限定されない。ＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level−Chip Size Package）基板をはじめとするパッケージ基板、焼結セラミックス基板、半導体ウェーハ等を被加工物１１として用いることもできる。

また、上記実施の形態では、切削ブレード８を備える加工装置２で被加工物１１を加工しているが、レーザー照射用の加工ヘッドを備える加工装置で被加工物１１を加工しても良い。すなわち、加工装置２として、切削ブレード８を備える切削装置、又はレーザー照射用の加工ヘッドを備えるレーザー加工装置のいずれを用いても良い。

また、上記実施の形態では、２個の領域１５ａ，１５ｂ（１５ａ，１５ｂ）の全体が含まれる撮像画像１９ａ（１９ｂ）を取得しているが、撮像画像１９ａ（１９ｂ）には、少なくとも２個の領域１５ａ，１５ｂ（１５ａ，１５ｂ）の一部が含まれていればよい。

また、上記実施の形態では、被加工物１１ａ（１１ｂ）を表面側から撮像しているが、適切な撮像画像１９ａ（１９ｂ）を得ることができるのであれば、被加工物１１ａ（１１ｂ）を裏面側から撮像しても良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、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。

１１，１１ａ，１１ｂ被加工物
１３，１３ａ，１３ｂ加工予定ライン（ストリート）
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ領域
１７バンプ
１９ａ，１９ｂ撮像画像
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ画像
２加工装置
４加工ユニット（加工手段）
６スピンドル
８切削ブレード
Ｄａ，Ｄｂ距離

Claims

被加工物の加工方法であって、
被加工物において、加工予定ラインを挟んだ第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンとを選定し記憶するとともに、該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとの座標位置と、該第一ターゲットパターンから該加工予定ラインまでの第一距離と該第二ターゲットパターンから該加工予定ラインまでの第二距離との比を記憶するティーチステップと、
該ティーチステップで記憶した該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとの座標位置に対して被加工物を粗合わせする粗合わせステップと、
該粗合わせステップを実施した後、該ティーチステップで記憶した該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとの座標位置をもとに被加工物上で該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとをそれぞれ検出し、検出した該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとの間の距離を該ティーチステップで記憶した該比で分割した位置を加工予定ラインとして検出する加工予定ライン検出ステップと、
該加工予定ライン検出ステップで検出された該加工予定ラインに沿って加工手段で加工する加工ステップと、を備えたことを特徴とする加工方法。
被加工物は、加工予定ラインを挟んで一対の同一ターゲットパターンを有し、
該第一ターゲットパターンと該第二ターゲットパターンとは同一パターンであることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。