JP6422355B2 - アライメント方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を加工する際に加工位置を調整するためのアライメント方法に関する。

分割予定ラインで区画された表面側の各領域に電子デバイスが設けられたセラミックス基板や樹脂基板は、例えば、切削用の切削ブレードやレーザー照射用の照射ユニットを備える加工装置で加工されて、各電子デバイスに対応する複数のチップへと分割される。

ところで、セラミックス基板や樹脂基板等の被加工物は、製造時の熱等によって僅かに変形している可能性がある。変形した被加工物を設計値通りに加工すると、電子デバイスは破損する。

そこで、各分割予定ラインに対応する識別用のマーク（アライメントマーク）を被加工物に設け、被加工物が変形しても分割予定ラインを特定できるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３３２９５号公報

しかしながら、必ずしも全てのアライメントマークを均一且つ鮮明に形成できるわけではない。アライメントマークが均一且つ鮮明に形成されておらず、加工装置でアライメントマークを適切に検出できない場合には、通常、加工装置を停止させてオペレータの手作業で加工位置を特定しなくてはならない。

このように、従来のアライメント方法には、アライメントマークを適切に検出できない場合に生産性が大幅に低下する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、生産性の低下を抑制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、複数の第１分割予定ライン及び該第１分割予定ラインと交差する複数の第２分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成された被加工物の、該各領域に対応して配置されたアライメントマークを検出し、該第１分割予定ラインの位置を特定するアライメント方法であって、チャックテーブルで保持した第１被加工物を撮像し、該第１分割予定ラインに対応した該アライメントマークのパターンと、該アライメントマークの位置と、該アライメントマークに対する該第１分割予定ラインの位置関係と、を記憶する記憶ステップと、該記憶ステップを実施した後、該チャックテーブルで第１被加工物に対応した第２被加工物を保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークの位置を撮像し、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークのパターンに対応する第２被加工物の該アライメントマークを検出する検出ステップと、該検出ステップを実施した後、検出された第２被加工物の該アライメントマークの位置と、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークに対する該第１分割予定ラインの位置関係と、に基づいて、第２被加工物の該第１分割予定ラインの位置を特定する特定ステップと、を備え、該検出ステップでは、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークの位置で第２被加工物の該アライメントマークを検出できない場合、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークの位置から該第１分割予定ラインの延在する方向に沿って第２被加工物の中央側に離れた位置を撮像することで、第２被加工物の中央側に隣接し該記憶ステップで記憶した該アライメントマークのパターンに対応する別の該アライメントマークを検出することを特徴とするアライメント方法が提供される。

本発明に係るアライメント方法では、記憶ステップで記憶した所定の位置でアライメントマークを検出できない場合に、分割予定ラインの延在する方向に沿って隣接する別のアライメントマークを検出するので、アライメントマークの検出可能性を高めて生産性の低下を抑制できる。

本実施形態に係るアライメント方法が使用される加工装置を模式的に示す斜視図である。 登録用の被加工物を模式的に示す平面図である。 処理用の被加工物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、記憶ステップ（図２参照）、保持ステップ、検出ステップ（図３参照）、及び特定ステップを含む。

記憶ステップでは、登録用の被加工物（第１被加工物）を加工装置のチャックテーブルに保持させてカメラで撮像し、アライメントマークの位置と、アライメントマークに対する分割予定ライン（ストリート）の位置関係と、を記憶する。保持ステップでは、処理用の被加工物（第２被加工物）をチャックテーブルに保持させる。

検出ステップでは、記憶ステップで記憶したアライメントマークの位置をカメラで撮像し、処理用の被加工物のアライメントマークを検出する。このとき、記憶ステップで記憶したアライメントマークの位置でアライメントマークを検出できない場合には、分割予定ラインの延在する方向に沿って処理用の被加工物の中央側に隣接する別の位置でアライメントマークを検出する。

特定ステップでは、処理用の被加工物のアライメントマークが検出された位置と、記憶ステップで記憶したアライメントマークに対する分割予定ラインの位置関係と、に基づいて処理用の被加工物の分割予定ラインの位置を特定する。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、本実施形態に係るアライメント方法が使用される加工装置について説明する。図１は、本実施形態に係るアライメント方法が使用される加工装置を模式的に示す斜視図である。なお、本実施形態では、被加工物を切削ブレードで加工する加工装置（切削装置）について説明するが、本発明のアライメント方法は、被加工物にレーザー光線を照射する加工装置（レーザー加工装置）等で使用されても良い。

図１に示すように、加工装置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（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、板状の被加工物１１を吸引保持するチャックテーブル１０が設けられている。図２は、本実施形態で使用される登録用の被加工物（第１被加工物）１１ａを模式的に示す平面図であり、図３は、処理用の被加工物（第２被加工物）１１ｂを模式的に示す平面図である。

図２及び図３に示すように、被加工物１１（登録用の被加工物１１ａ、処理用の被加工物１１ｂ）は、例えば、矩形状のセラミックス基板や樹脂基板、半導体基板等であり、表面Ａ側は、格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）１３で複数の領域に区画されている。

具体的には、被加工物１１の表面Ａ側は、第１の方向Ｄ１に延在する複数の分割予定ライン１３（第１分割予定ライン１３ａ，１３ｂ等）と、第１の方向Ｄ１と交差する第２の方向Ｄ２に延在する複数の分割予定ライン１３（第２分割予定ライン１３ｃ等）とで複数の領域に区画されている。

各領域には、ＩＣ、ＬＥＤ等のデバイス１５が設けられている。また、各デバイス１５内には、特徴的な形状のアライメントマーク１７が配置されている。一方、図１に示すように、被加工物１１の裏面側には、粘着テープ２１が貼着されており、粘着テープ２１の外周部分には、環状のフレーム２３が固定されている。

チャックテーブル１０の表面（上面）は、粘着テープ２１を介して被加工物１１を吸引保持する保持面１０ａとなっている。この保持面１０ａは、チャックテーブル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。

チャックテーブル１０の下方には、回転機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル１０は、この回転機構によって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、チャックテーブル１０は、上述のＸ軸移動機構でＸ軸方向に加工送りされる。さらに、チャックテーブル１０の周囲には、環状のフレーム２３を四方から挟持固定する４個のクランプ１２が設けられている。

基台４の上面には、被加工物１１を切削する切削ユニット１４を支持する門型の支持構造１６が、開口４ａを跨ぐように配置されている。支持構造１６の前面上部には、切削ユニット１４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１８が設けられている。

切削ユニット移動機構１８は、支持構造１６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２０を備えている。Ｙ軸ガイドレール２０には、切削ユニット移動機構１８を構成するＹ軸移動プレート２２がスライド可能に設置されている。

Ｙ軸移動プレート２２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２０と平行なＹ軸ボールネジ２４が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ２４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２４を回転させれば、Ｙ軸移動プレート２２は、Ｙ軸ガイドレール２０に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動プレート２２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２６が設けられている。Ｚ軸ガイドレール２６には、Ｚ軸移動プレート２８がスライド可能に設置されている。

Ｚ軸移動プレート２８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２６と平行なＺ軸ボールネジ３０が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ３０の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３２が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３２でＺ軸ボールネジ３０を回転させれば、Ｚ軸移動プレート２８は、Ｚ軸ガイドレール２６に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート２８の下部には、被加工物１１を切削する切削ユニット１４が設けられている。切削ユニット１４と隣接する位置には、被加工物１１の表面Ａ側を撮像するカメラ３４が設置されている。切削ユニット移動機構１８で、Ｙ軸移動プレート２２をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及びカメラ３４は割り出し送りされ、Ｚ軸移動プレート２８をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及びカメラ３４は昇降する。

切削ユニット１４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３６を備えている。スピンドルの他端側にはモータ等の回転機構（不図示）が連結されており、切削ブレード３６は、この回転機構によって回転する。

本実施形態に係るアライメント方法では、まず、登録用の被加工物１１ａを用いてアライメントマーク１７の位置と、アライメントマーク１７に対する分割予定ライン１３の位置関係と、を記憶する記憶ステップを実施する。

記憶ステップでは、まず、登録用の被加工物１１ａの裏面側とチャックテーブル１０の保持面１０ａとが粘着テープ２１を挟んで対面するように、被加工物１１ａをチャックテーブル１０に載置する。次に、クランプ１２でフレーム２３を把持し、保持面１０ａに吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１ａは、表面Ａ側が上方に露出した状態でチャックテーブル１０に吸引保持される。

被加工物１１ａをチャックテーブル１０に吸引保持させた後には、各分割予定ライン１３の両端近傍の領域をカメラ３４で撮像し、各分割予定ライン１３の両端部に配置されたアライメントマーク１７を含む撮像画像を形成する。これにより、例えば、第１分割予定ライン１３ａの両端部に位置するアライメントマーク１７ａ，１７ｂを含む撮像画像や、第１分割予定ライン１３ｂの両端部に位置するアライメントマーク１７ｃ，１７ｅを含む撮像画像等が形成される。

撮像画像を形成した後には、各アライメントマーク１７のパターン（形状）及び位置（座標）を加工装置２のメモリ（不図示）に記憶する。具体的には、アライメントマーク１７を含む各撮像画像の一部（又は全部）を、パターンマッチングに使用するパターン画像として記憶する。また、撮像時のチャックテーブル１０とカメラ３４との位置（座標）を基準に、各アライメントマーク１７（パターン画像）の位置（座標）を記憶する。

さらに、各アライメントマーク１７に対する分割予定ライン１３の位置関係を加工装置２のメモリに記憶する。具体的には、例えば、各アライメントマーク１７（パターン画像）に対する分割予定ライン１３の距離等を記憶する。各アライメントマーク１７に対する分割予定ライン１３の距離等としては、オペレータが加工装置２上で測定する実測値や、被加工物１１の設計値等が使用される。

なお、本実施形態では、各分割予定ライン１３の両端部に位置するアライメントマーク１７に関してのみ、パターン（形状）、位置（座標）、位置関係（距離等）を記憶しているが、本発明の記憶ステップはこれに限定されない。例えば、各分割予定ライン１３に対応する全てのアライメントマーク１７に関して、パターン（形状）、位置（座標）、位置関係（距離等）を記憶しても良い。

記憶ステップを実施した後には、実際に加工される処理用の被加工物１１ｂをチャックテーブル１０で保持する保持ステップを実施する。保持ステップでは、まず、処理用の被加工物１１ｂの裏面側とチャックテーブル１０の保持面１０ａとが粘着テープ２１を挟んで対面するように、被加工物１１ｂをチャックテーブル１０に載置する。

より具体的には、登録用の被加工物１１ａが載置された位置と同等の位置に処理用の被加工物１１ｂを載置する。ここで、同等の位置とは、後述する検出ステップにおいて、隣接するアライメントマーク１７を誤って検出しない程度に近接した位置をいう。

その後、クランプ１２でフレーム２３を把持し、保持面１０ａに吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１ｂは、被加工物１１ａと同等の位置において表面Ａ側が上方に露出した状態でチャックテーブル１０に吸引保持される。

保持ステップを実施した後には、処理用の被加工物１１ｂのアライメントマーク１７を検出する検出ステップを実施する。検出ステップでは、まず、記憶ステップで記憶したアライメントマーク１７の位置をカメラ３４で撮像し、被加工物１１ｂの撮像画像を形成する。

撮像画像を形成した後には、パターンマッチングを実施して、撮像画像に含まれる被加工物１１ｂのアライメントマーク１７を検出する。すなわち、記憶ステップで記憶したパターン画像との相関が最も強いパターンを被加工物１１ｂのアライメントマーク１７として検出し、位置（座標）を割り出す。

検出ステップを実施した後には、被加工物１１ｂの分割予定ライン１３の位置を特定する特定ステップを実施する。特定ステップでは、検出ステップで検出された被加工物１１ｂのアライメントマーク１７の位置（座標）と、記憶ステップで記憶したアライメントマーク１７に対する分割予定ライン１３の位置関係（距離等）と、から被加工物１１ｂの分割予定ライン１３の位置を特定する。

図３に示すように、被加工物１１ｂの第１分割予定ライン１３ａに対応するアライメントマーク１７ａ，１７ｂは、均一且つ鮮明に形成されている。よって、検出ステップでアライメントマーク１７ａ，１７ｂを検出し、特定ステップで被加工物１１ｂの第１分割予定ライン１３ａの位置を特定できる。

一方、被加工物１１ｂの第１分割予定ライン１３ｂに対応するアライメントマーク１７ｅは、均一且つ鮮明に形成されているが、アライメントマーク１７ｃの一部は欠けている。そのため、検出ステップでアライメントマーク１７ｅを検出することはできるが、アライメントマーク１７ｃを検出することはできない。

そこで、このような場合には、分割予定ライン１３の延在する方向に沿って被加工物１１ｂの中央側に隣接する別のアライメントマーク１７を検出する。すなわち、図３に示す被加工物１１ｂでは、アライメントマーク１７ｃから第１分割予定ライン１３ｂの延在する方向に沿って被加工物１１ｂの中央側に離れた領域をカメラ３４で撮像し、隣接するアライメントマーク１７ｄを検出する。カメラ３４で撮像する領域は、被加工物１１の設計値等に基づいて決定できる。

これにより、第１分割予定ライン１３ｂの位置を特定するために必要な２個のアライメントマーク１７ｄ，１７ｄの位置を割り出すことができる。そのため、加工装置２を停止することなく特定ステップを実施して、被加工物１１ｂの第１分割予定ライン１３ｂの位置を特定できる。

以上のように、本実施形態に係るアライメント方法では、記憶ステップで記憶したアライメントマーク１７の位置で被加工物（第２被加工物）１１ｂのアライメントマーク１７を検出できない場合に、分割予定ライン１３の延在する方向に沿って被加工物１１ｂの中央側に隣接する別のアライメントマーク１７を検出することで、アライメントマーク１７の検出可能性を高めて生産性の低下を抑制できる。

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、平面視で矩形状の被加工物１１を用いているが、被加工物１１は平面視で円形に形成されても良い。

また、上記実施形態では、各デバイス１５内にアライメントマーク１７を配置しているが、アライメントマーク１７は分割予定ライン１３の交差点近傍等に配置されても良い。また、上記実施形態では、主に第１分割予定ライン１３ａ，１３ｂ等の位置を特定する手順について説明しているが、本発明はこれに限定されない。第２分割予定ライン１３ｃ等の位置も同様の手順で特定できる。

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 被加工物
１１ａ 登録用の被加工物（第１被加工物）
１１ｂ 処理用の被加工物（第２被加工物）
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１３ａ，１３ｂ 第１分割予定ライン
１３ｃ 第２分割予定ライン
１５ デバイス
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ アライメントマーク
Ａ 表面
Ｄ１ 第１の方向
Ｄ２ 第２の方向
２ 加工装置
４ 基台
４ａ 開口
６ Ｘ軸移動テーブル
８ 防塵防滴カバー
１０ チャックテーブル
１０ａ 保持面
１２ クランプ
１４ 切削ユニット
１６ 支持構造
１８ 切削ユニット移動機構
２０ Ｙ軸ガイドレール
２２ Ｙ軸移動プレート
２４ Ｙ軸ボールネジ
２６ Ｚ軸ガイドレール
２８ Ｚ軸移動プレート
３０ Ｚ軸ボールネジ
３２ Ｚ軸パルスモータ
３４ カメラ
３６ 切削ブレード

Claims (1)

1. 複数の第１分割予定ライン及び該第１分割予定ラインと交差する複数の第２分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成された被加工物の、該各領域に対応して配置されたアライメントマークを検出し、該第１分割予定ラインの位置を特定するアライメント方法であって、
   チャックテーブルで保持した第１被加工物を撮像し、該第１分割予定ラインに対応した該アライメントマークのパターンと、該アライメントマークの位置と、該アライメントマークに対する該第１分割予定ラインの位置関係と、を記憶する記憶ステップと、
   該記憶ステップを実施した後、該チャックテーブルで第１被加工物に対応した第２被加工物を保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークの位置を撮像し、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークのパターンに対応する第２被加工物の該アライメントマークを検出する検出ステップと、
   該検出ステップを実施した後、検出された第２被加工物の該アライメントマークの位置と、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークに対する該第１分割予定ラインの位置関係と、に基づいて、第２被加工物の該第１分割予定ラインの位置を特定する特定ステップと、を備え、
   該検出ステップでは、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークの位置で第２被加工物の該アライメントマークを検出できない場合、該記憶ステップで記憶した該アライメントマークの位置から該第１分割予定ラインの延在する方向に沿って第２被加工物の中央側に離れた位置を撮像することで、第２被加工物の中央側に隣接し該記憶ステップで記憶した該アライメントマークのパターンに対応する別の該アライメントマークを検出することを特徴とするアライメント方法。

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