JPH0758176A - 半導体ウェハの形状認識装置 - Google Patents

半導体ウェハの形状認識装置

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JPH0758176A
JPH0758176A JP5205257A JP20525793A JPH0758176A JP H0758176 A JPH0758176 A JP H0758176A JP 5205257 A JP5205257 A JP 5205257A JP 20525793 A JP20525793 A JP 20525793A JP H0758176 A JPH0758176 A JP H0758176A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェハの形状認識装置に関し、半導体
ウェハ上に形成された回路パターンによらず、テープの
色の透明度によらず、正確な形状認識が安定的におこな
えるようにする装置を提供することを目的とする。 【構成】 照明される半導体ウェハ１００に対向して配
置され、半導体ウェハ１００の像を撮影してビデオ信号
を出力する撮影手段３と、ビデオ信号を処理して半導体
ウェハ１００の形状を認識するウェハ形状認識手段６と
を備える半導体ウェハの形状認識装置において、半導体
ウェハ１００を挟んで撮影手段３の反対側で半導体ウェ
ハ１００に対向して配置され、半導体ウェハ１００を照
明する照明手段１を備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハの形状認識
装置に関し、特にダイシング装置等で半導体ウェハに加
工や処理を行う場合に、半導体ウェハに割れや欠けがあ
っても形状に応じた加工や処理が正確に且つ効率良く行
えるようにするために半導体ウェハの形状を自動的に認
識する半導体ウェハの形状認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハの表面には多数の半導体チ
ップが形成される。そしてその状態の半導体ウェハに対
して、プローバを介してのＩＣテスタによる各チップの
検査やダイシング装置による溝加工が施される。半導体
ウェハは円形であり、円形であるという前提のもとに自
動的にアライメントを実行して各種の処理を行う自動化
が進められている。以下ダイシング装置を例として説明
を行う。ダイシング装置は高速に回転する切削刃で細い
溝を加工する装置であり、半導体ウェハ上に形成された
半導体チップをウェハから切り出すための加工に広く利
用されている。
【０００３】図３はダイシング装置の基本構成を示す斜
視図である。図３において、参照番号１００は溝加工が
施される半導体ウェハである。１１はダイアモンド等の
砥粒をニッケル等で固着した切削刃（ブレード）であ
り、スピンドルモータ１２によって高速に回転する。１
３は半導体ウェハ１００を真空吸着によって固定するス
テージであり、精密な移動機構１４によって図の矢印方
向に移動される。参照番号１６乃至１８はステージ１３
に載置された半導体ウェハ１００の位置を測定するため
の撮影装置である。回転するブレード１１に対して半導
体ウェハ１００が載置されたステージ１３を移動するこ
とにより溝加工を行う。なおすべての図において、共通
の機能部分には同一の参照番号を付し、説明を省略する
ものとする。
【０００４】半導体ウェハ１００はステージ１３に固定
されるが、加工中にばらばらになるのを防止するため、
半導体ウェハ１００の裏面に粘着テープを貼り付けた上
でステージ１３に固定するのが一般的である。半導体ウ
ェハ１００の裏面に粘着テープを貼り付ける場合、図示
するように、中央部を打ちぬいたフレーム１０１に粘着
テープ１０２を貼り付け、その中央の部分に半導体ウェ
ハ１００を貼り付けたものをステージ１３に載置して固
定している。工程間の搬送もこの状態で行われる。
【０００５】撮影装置は、半導体ウェハ１００の表面を
拡大して投影する対物レンズ１６と、鏡筒１７と、ＴＶ
カメラ１８とを有しており、半導体ウェハ１００の表面
を拡大した画面のビデオ信号が出力される。半導体ウェ
ハ１００をステージ１３に載置しただけでは、半導体ウ
ェハ１００の表面に形成された半導体チップの配列パタ
ーンとブレード１１の加工位置との間の位置関係が定ま
っていないため、そのままでは半導体ウェハ１００上の
所望の位置に正確に溝を加工することはできない。そこ
で、半導体ウェハ１００が載置されたステージ１３を撮
影装置の視野の下に移動させ、半導体ウェハ１００上の
所定位置を投影装置の視野内の所定位置に合わせる。投
影装置はあらかじめブレード１１の加工位置に対して所
定の位置関係になるように調整されており、上記のよう
な位置調整を行うことにより半導体ウェハ１００の表面
上の位置とブレード１１の加工位置との位置関係が決定
され、精密な移動機構１４によってステージ１３を移動
することで、半導体ウェハ１００上の所望の位置に正確
に溝を加工することが可能になる。このような位置合わ
せ動作をアラインメント動作と呼んでいる。
【０００６】アラインメント動作を行うには、例えば、
ＴＶカメラ１８からのビデオ信号をモニタに表示させ、
モニタ画面を見ながら位置合わせを行う。しかし近年ダ
イシング装置は生産性の改善のため自動化が求められて
おり、アラインメント動作についても自動化が行われて
いる。アラインメント動作の自動化は、ＴＶカメラ１８
のビデオ信号出力を画像処理することにより行われてい
る。
【０００７】図４は半導体ウェハと自動アラインメント
のためのパターン認識位置を示す図である。本図はダイ
シング装置において半導体ウェハが加工される時のフレ
ームと粘着テープに保持された半導体ウェハの状態を示
す。半導体ウェハ１００はフレーム１０１に貼り付けら
れた粘着テープ１０２に貼り付けられて保持される。半
導体ウェハ１００上には多数の半導体チップ１１０が配
列されている。各半導体チップ１１０の列の間の部分に
溝が加工される。画像処理による自動アラインメント動
作は、図のａ乃至ｅで示した各部分をそれぞれＴＶカメ
ラ１８の視野内に移動した上でチップ列の間を識別す
る。そしてその検出結果からチップ列の傾きと位置を求
め、チップ列が移動機構の軸に一致するようにステージ
１３を回転し、ＴＶカメラ１８の画像の所定位置に半導
体ウェハ１００の所定位置が一致する時の移動機構の座
標を記憶する。図のａ乃至ｅで示した部分での各チップ
列の識別は、公知のパターンマッチング手法等で行われ
る。従って、識別動作のためにａ乃至ｅの部分をＴＶカ
メラ１８の視野内に移動した時に、その部分が視野の中
心に近い位置にあれば、チップ列の識別に要する時間が
短くなる。もしａ乃至ｅの部分がＴＶカメラ１８の視野
の中心から離れていると、パターンマッチング等の動作
を多数回繰り返す必要があるため、自動アラインメント
動作に要する時間が長くなる。
【０００８】半導体ウェハは円形又は円形に近い形状を
しており、自動アラインメント動作において図４のａ乃
至ｅで示した各部分をそれぞれＴＶカメラ１８の視野内
に移動する場合も半導体ウェハ１００が円形であり、フ
レーム１０１のほぼ中心に一致するように配置されてお
り、更にフレーム１０１に設けられた切り欠きに対して
チップ列の方向がある程度の範囲内にあるものとして移
動される。そしてその位置でパターンマッチング動作等
が行われる。しかし実際の製造工程においては、半導体
ウェハが割れたり、欠けを生じる場合がある。またフレ
ームの中心と半導体ウェハの中心とが一致しない場合も
ある。
【０００９】図５は半導体ウェハの形状異常と配置異常
の例を示す図である。図５の（ａ）は割れ、図５の
（ｂ）はフレームに対する半導体ウェハの配置ずれを示
す。半導体ウェハが割れたり、欠けが生じた場合に、そ
のまま廃棄したのでは歩留りの低下を招くため、たとえ
割れたり欠けが生じた状態であっても問題のない半導体
チップについては、溝加工を行って切り出す必要があ
る。そのため図５（ａ）に示したような割れた半導体ウ
ェハ１００についても加工が行われる。しかし図５
（ａ）のような半導体ウェハ１００に対して上記の自動
アラインメント動作を行った場合、どの部分でチップ列
の識別を行うかが判らず、従来と同様に移動させたので
は、チップ列の存在しない部分が視野内に入ってしま
い、自動的にチップ列を識別することはできない。ま
た、図５（ｂ）のように、半導体ウェハ１００の中心Ｃ
１がフレーム１０１の中心Ｃ２から大きく外れた場合に
も、同様の理由で自動的にチップ列を識別することがで
きなくなる。
【００１０】そこで本出願人は、特願平２─２２８９１
２号（特開平４−１０９６５２）で、あらかじめ半導体
ウェハの形状を認識した上で処理を行うようにしたダイ
シング装置を開示している。また特開平４─２３３２５
０号公報では、半導体ウェハの形状認識を画像処理によ
り行うダイシング装置が開示されている。図６は形状認
識のために半導体ウェハの形状をＴＶカメラで撮影する
場合の基本的な配置を示す図である。図６において、参
照番号１は半導体ウェハ１００を照明する照明装置であ
り、ランプ２を有している。３は撮影装置であり、レン
ズ４とＴＶカメラ５とを有している。ここでは、照明装
置１からの照明光は半導体ウェハ１００に対して斜め方
向から入射し、撮影装置３は垂直方向から半導体ウェハ
１００を撮影する。
【００１１】図７は、図６の配置で撮影された時の半導
体ウェハの映像を示す図であり、（ａ）は通常の場合、
（ｂ）は異常の場合を示す図である。撮影装置３は、反
射した照明光を直接受けない位置に配置されており、通
常の場合ＴＶカメラ５の出力する映像は、図７の（ａ）
に示すようになる。すなわち、半導体ウェハ１００の表
面が高精度の平面であるため、半導体ウェハ１００に入
射した照明光はほとんど正反射し、撮影装置３には入射
しない。従って、半導体ウェハ１００の部分は真っ暗に
なる。フレーム１０１の部分は半導体ウェハ１００の表
面に比べて平面度は低いが、ある程度平面であるためや
はり暗くなる。そして粘着テープ１０２の部分は照明光
が乱反射するため明るくなる。そこで半導体ウェハ１０
０の形状を認識する画像処理は、適当な閾値を設定して
二値化画像を生成し、半導体ウェハ１００の外形を認識
することにより行う。
【００１２】半導体ウェハの表面状態によってはテープ
部分の乱反射よりウェハ表面が明るくなることがある。
この場合には明るさを画像データの段階で反転させ（明
るいところを暗く、暗いところを明るく）上記と同様の
処理を実施することにより半導体ウェハの外形を認識す
ることができる。半導体ウェハ１００の外形を認識すれ
ば、アラインメント動作を行なう場合も半導体チップ列
の認識を行う部分を指定することができるため自動的に
行うことが可能であり、また溝加工の動作も必要な部分
についてのみおこなえばよいため無駄な加工時間が省け
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記説
明した従来技術の半導体ウェハの形状認識装置において
は、半導体ウェハ１００上に形成された回路パターンに
よっては、半導体ウェハ１００に入射した照明光のすべ
てが正反射せず、一部が撮影装置３に入射するという現
象が発生する。これは光の回折の影響と考えられる。こ
のような現象が生じるとＴＶカメラ５の出力する映像
は、図７の（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１００の
一部が明るくなり、図７の（ａ）の場合と同様の閾値で
二値化したのでは、半導体ウェハ１００が欠けていると
認識され、正確な形状の認識が行えなくなるという問題
が発生する。
【００１４】上記理由以外にウェハの反りや表面の出来
上り具合が不均一のために図７（ｂ）に示すのと同様な
状況が発生し正確な形状認識が行えなくなるという問題
が発生する。さらに、粘着テープ１０２の色の透明度に
よっては、同様に半導体ウェハ１００に入射した照明光
のすべてが正反射するわけでなく、粘着テープ１０２の
部分はステージ１３を白く塗っているため通常照明光が
乱反射し明るくなり撮影装置３に入射するが、粘着テー
プ１０２の色の透明度によって、粘着テープ１０２の色
の透明度の高い部分は乱反射して撮影装置３に入射し、
透明度の低い部分は乱反射しないので撮影装置３に入射
しないという現象が発生する。
【００１５】それゆえ、本発明は上記問題点に鑑みてな
されたものであり、半導体ウェハの形状認識装置におい
て、半導体ウェハ上に形成された回路パターンによらず
又ウェハの反りやウェハ表面の仕上り状態に依存せず、
かつ粘着テープの色に依存せず正確な形状認識が安定的
におこなえる半導体ウェハの形状認識装置を実現するこ
とを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体ウェハの形状認識装置は、照明され
る半導体ウェハに対向して配置され、その半導体ウェハ
の像を撮影してビデオ信号を出力する撮影手段と、その
ビデオ信号を処理してその半導体ウェハの形状を認識す
るウェハ形状認識手段とを有する半導体ウェハの形状認
識装置において、半導体ウェハを挟んで撮影手段の反対
側にその半導体ウェハに対向して配置され、その半導体
ウェハを透過して照明する照明手段を備えることを特徴
とする。
【００１７】
【作用】本発明の半導体ウェハの形状認識装置は、半導
体ウェハを照明手段と撮影手段の中間に配置して透過方
式で半導体ウェハを撮影して形状認識を行うので、半導
体ウェハの表面状態に関係なく、かつ粘着テープの色に
も関係なく、粘着テープ上に置かれた半導体ウェハの存
在の有無だけでそのコントラストが決まるので明瞭な形
状を撮影することができ、安定した正確な形状認識を行
うことができる。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の形状認識装置が使用されるダ
イシング装置の実施例の構成を示す斜視図である。本図
において、参照番号１１は切削刃（ブレード）であり、
１２はブレード１１を高速で回転させるスピンドルモー
タで図の矢印方向に移動可能である。１３は溝加工が施
される半導体ウェハ１００を保持するステージであり、
移動機構１４により図の矢印方向に移動される。これら
の移動機構は制御部１５によって制御される。半導体ウ
ェハ１００は、図４に示したフレーム１０１に付けられ
た粘着テープ１０２に貼り付けられた状態でステージ１
３上に載置されて加工される。１６乃至１８は、自動ア
ラインメント動作用の撮影装置であり、顕微鏡レンズ１
６と、鏡筒１７と、ＴＶカメラ１８とを有している。実
際には更に照明装置が設けられているが、ここでは省略
してある。顕微鏡レンズ１６は直下に移動された半導体
ウェハ１００、フレーム１０１及び粘着テープ１０２の
表面の像を拡大してＴＶカメラ１８に投影し、ＴＶカメ
ラ１８はビデオ信号を出力する。１９はこのビデオ信号
を処理して半導体ウェハ１００上の回路パターンを識別
し、画面に対する回路パターンの傾きや位置を算出する
自動アラインメント部である。制御部１５は、自動アラ
インメント部からの算出値に基づいてステージ１３を回
転し、移動機構１４の軸方向と半導体チップ列の方向を
合わせ、画面の中心に回路パターンの所定位置が一致す
るようにステージ１３を移動する。そして、その時の移
動機構１４の座標を原点として記憶し、以後の移動制御
を行う。
【００１９】形状認識装置は参照番号１から９の要素を
有する。１は形状認識のために半導体ウェハ１００を撮
影する時に使用される複数本の蛍光灯８と蛍光灯８に被
せられた散乱板９からなる照明装置である。３は形状認
識のための撮影装置であり、ウェハ形状認識部６はその
ビデオ信号に基づいて画像処理を行い、半導体ウェハ１
００の形状を認識する。移動機構１４から右方に離れて
プリアラインメントステージが配置される。このプリア
ラインメントステージ上に、図示しないカセットに複数
枚収納される中空のフレーム１０１に貼られた粘着テー
プ１０２に貼り付けられた半導体ウェハ１００が１枚づ
つ自動的に置かれる。
【００２０】図２は実施例において、形状認識装置にお
ける半導体ウェハを撮影する時の断面図である。本図に
おいて、参照番号４は撮影装置３の投影用レンズであ
り、５はＴＶカメラである。前述のプリアラインメント
ステージ上に置かれた半導体ウェハ１００は照明装置１
により投光され撮影装置３により撮影される。すなわ
ち、照射装置１の蛍光灯８から出た光は、粘着テープ１
０２、半導体ウェハ１００を介して撮影装置３へ投光さ
れる。このとき投光された光は粘着テープ１０２の上に
置かれた半導体ウェハ１００の表面形状の状態に関わら
ず、半導体ウェハ１００が存在しない部分は透過し、半
導体ウェハ１００が存在する部分は遮られて透過しな
い。それゆえその半導体ウェハ１００の形状が撮影装置
３の光電面７に結像される。このとき使用する粘着テー
プ１０２の色は光を透過できればいかなる色でもよい。
このように撮影された半導体ウェハ１００のビデオ信号
はビデオカメラ５からウェハ形状認識部６に送られ、ウ
ェハ形状認識部６はそのビデオ信号に基づいて画像処理
を行い、半導体ウェハ１００の形状を認識する。 ま
た、ここで使用する照明装置１は面発光のものがよく、
例えば図２に示すように複数本の蛍光灯８を設け散乱板
９を被せて均一な光が半導体ウェハ１００に投光するよ
うにしたものが好適である。
【００２１】次に、半導体ウェハ１００はプリアライン
メントステージから移動機構１４のテーブル上に移動さ
れてダイシング装置にとる半導体ウェハ１００の溝加工
が行われるが、このときの半導体ウェハ１００の搬送も
自動で行われ、移動機構１４のテーブル上に半導体ウェ
ハ１００が置かれる位置も繰り返し精度がよいので、前
述のアラインメント動作を行うことにより半導体ウェハ
１００の溝加工は精度に影響なく行うことができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体ウ
ェハの形状認識装置によれば、半導体ウェハを照明手段
と撮影手段の中間に配置して透過方式で半導体ウェハを
撮影して半導体ウェハの形状認識を行うので、反射方式
と異なり半導体ウェハの表面状態に関係なく、かつ粘着
テープの色にも関係なく形状認識ができる。すなわち半
導体ウェハの形状は、粘着テープは光を透過し、粘着テ
ープ上に置かれた半導体ウェハは光を透過しないのでコ
ントラストがはっきりし明瞭な半導体ウェハの形状を撮
像することができ、それゆえ正確な安定した形状認識を
行うことができる。また、反射方式のように繊細な注意
を要し時間のかかる光学系の感度調整は一切不要であ
り、操作が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形状認識装置が使用されるダイシング
装置の実施例の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例において、形状認識装置におけ
る半導体ウェハを撮影する時の断面図である。
【図３】ダイシング装置の基本構成を示す斜視図であ
る。
【図４】半導体ウェハと自動アラインメントのためのパ
ターン認識位置を示す図である。
【図５】半導体ウェハの形状異常と配置異常の例を示す
図である。（ａ）は割れ、（ｂ）は配置ずれを示す図で
ある。
【図６】形状認識のために半導体ウェハの形状をＴＶカ
メラで撮影する場合の基本的な配置を示す図である。
【図７】図６の配置で撮影された時の半導体ウェハの映
像を示す図であり、（ａ）は通常の場合、（ｂ）は異常
の場合を示す図である。
【符号の説明】
１…照明手段 ３…撮影手段 ６…ウェハ形状認識手段 ８…蛍光灯 １１…切削刃（ブレード） １２…スピンドルモータ １３…ステージ １４…移動機構 １５…制御部 １００…被加工物（ウェハ） １０１…フレーム １０２…粘着テープ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照明される半導体ウェハ（１００）に対
    向して配置され、前記半導体ウェハ（１００）の像を撮
    影してビデオ信号を出力する撮影手段（３）と、 前記ビデオ信号を処理して前記半導体ウェハ（１００）
    の形状を認識するウェハ形状認識手段（６）とを備える
    半導体ウェハの形状認識装置において、 前記半導体ウェハ（１００）を挟んで前記撮影手段
    （３）の反対側に前記半導体ウェハ（１００）に対向し
    て配置され、前記半導体ウェハ（１００）を透過して照
    明する照明手段（１）を備えることを特徴とする半導体
    ウェハの形状認識装置。
JP5205257A 1993-08-19 1993-08-19 ダイシング装置の半導体ウェハ形状認識装置 Expired - Lifetime JP2991593B2 (ja)

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