JPWO2012165142A1 - アライメント装置およびアライメント方法 - Google Patents

Abstract

アライメント対象物の変形を抑制し、高精度のアライメントを低負荷で行う。本発明のアライメント装置（１００）は、スピンチャック（１１０）および支持部（１３０）を備える。スピンチャック（１１０）は、アライメント対象物（１０）を吸着して回転する。支持部（１３０）は、スピンチャック（１１０）が吸着している位置とは異なる位置において不活性ガスを噴出し、回転するアライメント対象物（１０）を噴出される不活性ガスにより支持する。

Description

本発明は、アライメント装置およびアライメント方法に関し、より詳しくは、吸着回転手段を備えるアライメント装置、および吸着回転手段を用いたアライメント方法に関する。

基板等に精密な加工を行う際、加工前に加工対象の基板等のアライメント（位置の調整）をしておくことは有用である。例えば、特許文献１に記載のようなダイシングテープが貼付された基板について、ダイシング前にアライメントすることにより、首尾よくダイシングを行うことが出来る。

アライメントのためのアライメント装置にはいくつか種類がある。そのうちの一つとして、アライメント対象物（例えば、基板）を回転させ、回転中のアライメント対象物の位置を検出して、目的とする位置と検出した位置との差に基づいてアライメント対象物を移動させることにより、アライメントを行うアライメント装置がある。

前記アライメント装置について詳しく説明する。前記アライメント装置では、まず、基板（アライメント対象物）の中央付近をスピンチャックが吸着し、当該基板を回転させる。そして、前記基板に対して、基板の表面側から光を照射し、裏面側において光を検出することにより、光を照射した位置に基板が存在するか否かを判定する。前記基板は回転しているので、上述の光の照射および検出を継続して行うことにより、前記基板全体の位置を確認することが出来る。前記アライメント装置は、以上のように、前記基板の位置を検出して、目的とする位置と検出した位置との差に基づいてアライメント対象物を移動させることにより、アライメントを行う。

しかしながら、上述したアライメント装置において、アライメントの精度が低下する場合がある。

すなわち、スピンチャックは、通常、アライメント対象物の中央付近のみを吸着するため、アライメント対象物の外周部分において自重による撓み等の変形が生じる場合がある。この場合には、前記変形に伴いアライメント対象物の端部の位置等がずれるため、上述したアライメント装置では前記基板の位置を正確に検出することができない。そのため、アライメントの精度が低下する。

特に、特許文献１に記載のような、ダイシングテープが貼付された基板は、ダイシングテープのみからなる部分が自重で撓み易く、この問題が顕著となる。そこで、特許文献２には、ダイシングテープの外周部を裏側から支持する支持手段を設けることが提案されている。

しかしながら、特許文献２の支持手段はダイシングテープの裏面に接触しているため、アライメント対象物の回転時に摩擦が作用し、スピンチャックに負荷が掛かり、消費電力が大きくなる問題があった。

特開２００６−１３５２７２号公報 特開２０１１−３８３７号公報

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、アライメント対象物の変形を抑制し、高精度のアライメントを低負荷で行うアライメント技術を提供することを目的とする。

本発明のアライメント装置は、吸着回転手段および支持手段を備える。吸着回転手段は、アライメント対象物を吸着して回転する。支持手段は、吸着回転手段が吸着している位置とは異なる位置において不活性ガスを噴出し、回転する前記アライメント対象物を噴出される前記不活性ガスにより支持する。

また、本発明のアライメント方法は、アライメント対象物を吸着回転手段により吸着させる吸着工程と、前記吸着回転手段を回転させることにより、前記アライメント対象物を回転させる回転工程と、回転する前記アライメント対象物の位置を検出する位置検出工程と、前記アライメント対象物を移動させる位置調整工程と、を含む。そして、本発明のアライメント方法は、前記回転工程では、前記吸着回転手段が吸着している位置とは異なる位置において不活性ガスを噴出し、前記アライメント対象物を噴出される不活性ガスにより支持することを特徴としている。

本発明によると、支持手段によりアライメント対象物におる吸着回転手段が吸着されていない部分を支持して、その部分におけるアライメント対象物の自重による撓み等の変形を抑制することが出来る。また、支持手段は噴出される不活性ガスによりアライメント対象物を浮き上がるように支持するため、アライメント対象物に作用する摩擦がほとんどなく、吸着回転手段へ掛かる負荷が軽減される。さらに、アライメント対象物に固形物が接触することによるアライメント対象物の傷つきも防止出来る。

本発明によれば、アライメント対象物の変形を抑制し、高精度のアライメントを低負荷で行うことが出来る。

本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るアライメント装置にアライメント対象物を搬送する概略動作を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るアライメント装置のスピンチャック位置調整部の概略構成を模式的に示す上面図である。 本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略機能を模式的に説明するブロック図である。

本発明の一実施形態に係るアライメント装置について、図１〜図５を参照して説明する。アライメント装置１００は、アライメント対象物１０のアライメント（位置合わせ）を行う装置である。図１は、アライメント装置１００の概略構成を模式的に示す断面図である。本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。

図１に示すように、アライメント装置１００の筐体１０１は、アライメント対象物１０を吸着して回転させるスピンチャック（吸着回転手段）１１０を備えている。

筐体１０１にはまた、撮像部１２０を支える構造体である構造体であるブリッジ１０２が設けられている。撮像部１２０は、筐体１０１内に設けられた主制御部１５０（図示せず）の画像認識部１５６のアライメント対象物１０（厳密には、基板１１）の位置検出手段を構成している。画像認識部１５６は、撮像部１２０の撮像した画像を認識して、アライメント対象物１０の位置を検出する。

アライメント装置１００はさらに、スピンチャック１１０が吸着している位置とは異なる位置において、回転するアライメント対象物１０を噴出される不活性ガスにより支持する支持部（支持手段）１３０を備えている。

アライメント装置１００は、このような支持部１３０を備えているため、回転するアライメント対象物１０におけるスピンチャック１１０によって吸着されてない外周部分を支持して、その部分におけるアライメント対象物１０の自重による撓み等の変形を抑制することが出来る。これにより、アライメント装置１００は、アライメント対象物の変形に起因するアライメント対象物１０の位置検出における精度の低下を回避し、高精度のアライメントを行うことが出来る。

図１に示すように、本実施形態に係るアライメント対象物１０は、基板１１が、基板１１よりも大きいダイシングテープ（フィルム）１２に貼付された構成を有しており、ダイシングテープ１２は、外枠であるダイシングフレーム１３によって保持されている（以上、図１および図２参照。）。したがって、図２に示すように、支持部１３０は、ダイシングテープ１２における基板１１が貼付されていない部分を少なくとも支持し、ダイシングフレーム１３はその支持部分を押えるようになっていることが好ましい。これにより、柔軟で変形の起こりやすいダイシングテープ１２を支持してアライメント対象物１０の変形を抑制することが可能となる。

前記のように、アライメント装置１００は、位置検出手段に撮像部１２０および画像認識部１５６を採用することで、位置検出対象であるの基板１１の素材がガラスであってもシリコンであっても（場合によってはガラスとシリコンの積層基板であっても）対応可能である。また、光学的な位置検出ではないので、ダイシングテープ１２が不透光な素材や色でも良い。

スピンチャック１１０は、真空ポンプ等の機構によりアライメント対象物１０を真空吸着して、吸着された状態のアライメント対象物１０を吸着面の面内方向に回転させることが出来るものであれば良い。例えば、一般的な真空チャックおよびモータから構成されるスピンチャックを用いることが出来る。

また、アライメント装置１００は、スピンチャック１１０を前記吸着面の面内方向に移動させるスピンチャック位置調整部１１１を備えている。アライメント装置１００は、位置検出手段が検出したアライメント対象物１０の位置に基づいて、スピンチャック位置調整部１１１によりスピンチャック１１０を移動させることによって、アライメント対象物１０を目的の位置へとアライメントする。

支持部１３０は、スピンチャック１１０が吸着している位置とは異なる位置において、回転するアライメント対象物１０を噴出される不活性ガスにより支持するものである。

このような支持部１３０は、例えば、アライメント対象物１０に前記異なる位置において不活性ガスを噴出するノズル１３１を備えており、ノズル１３１から不活性ガスが噴出される方向が重力方向とは反対方向であることが好ましい。このように、支持部１３０は、アライメント対象物１０におけるスピンチャック１１０によって吸着されていない部分に対して、重力方向とは反対方向のベクトル成分を有する力をノズル１３１から噴出される不活性ガスにより加えて、その部分におけるアライメント対象物１０の自重による撓み等の変形を抑制することが出来る。

前記ノズル１３１の形状は限定されない。また、ノズル１３１を複数設ける場合は、その数および配置は限定されない。本実施の形態では、図２に示すように、ノズル１３１は箱形状を呈し、その数は４つである。４つのノズル１３１は、スピンチャック１１０の外側に、円周方向に９０°の間隔で配置されている。ノズル１３１の上面には、アライメント対象物１０の外周部に対応する箇所に微少な噴出孔が多数設けられている。

ノズル１３１には、ガス供給部（不図示）１３３が設けられる。ガス供給部１３３は、例えば、不活性ガスを収容するガスボンベ（不図示）、ガスボンベとノズル１３１との間を接続し、ガスボンベから吐出される不活性ガスをノズル１３１へ供給するガス管（不図示）、およびガス管を流通する不活性ガスの流量を調整する流量調整器（不図示）を備えている。なお、流量調整器は、電磁弁で構成しても良い。ガス供給部１３３は、ガス供給制御部１５１（図５参照。）の指令に基づいて、不活性ガスを非常に大きな流速でノズル１３１に供給するように構成される。

支持部１３０はまた、ノズル１３１をアライメント対象物１０から離接する方向に移動させる昇降ステージ１３２を備えている。本実施形態において、ノズル１３１は、昇降ステージ１３２上に設けられているため、昇降ステージ１３２が上下に移動するのに伴って、上下方向、言い換えれば、アライメント対象物１０に対して離接する方向に移動する。昇降ステージ１３２は、例えば、一般的な電動ステージ等によって構成することが出来る。

図３（Ａ），（Ｂ）は、昇降ステージ１３２の動作を模式的に説明する断面図である。アライメント装置１００に対するアライメント対象物１０の搬送は、ロボットアーム５０を用いて行われる。ロボットアーム５０は、吸盤等によりアライメント対象物１０の端のダイシングフレーム１３部分を保持して、前工程の処理装置からアライメント装置１００へとアライメント対象物１０を搬送する。

このとき、図３（Ａ）に示すように、スピンチャック１１０およびアライメント対象物１０が接する位置と、ノズル１３１の上面とが同一平面内にある（同じ高さである）と、アライメント対象物１０（のダイシングテープ１２）が自重により撓む等の変形が生じたとき、アライメント対象物１０（の基板１１が重なる部分）のスピンチャック１１０への載置が円滑に行われない場合があり、その場合は、アライメント対象物１０をスピンチャック１１０に首尾良く吸着させることが出来ない。

一方、図３（Ｂ）に示すように、アライメント対象物１０の搬送の前に、昇降ステージ１３２が、ノズル１３１をアライメント対象物１０から離れる方向へ移動させておくことによって、アライメント対象物１０（の基板１１が重なる部分）をスピンチャック１１０に首尾良く吸着させることが出来る。

このように、昇降ステージ１３２が、ノズル１３１をアライメント対象物１０に対して離接する方向に移動することにより、アライメント対象物１０を、首尾良くアライメント装置１００内に搬送することが出来る。

なお、アライメント対象物１０がアライメント装置１００内に搬送され、スピンチャック１１０がアライメント対象物１０を吸着して回転されるときには、図１に示すように、スピンチャック１１０およびアライメント対象物１０が接する位置よりも、ノズル１３１の上面が若干低くなるように、昇降ステージ１３２がノズル１３１を移動させることが好ましい。これは、アライメント対象物１０の自重による変形を、ノズル１３１から噴出される不活性ガスの空気層により解消し、アライメント対象物１０を略水平に保持するためである。

図４は、スピンチャック位置調整部１１１の概略構成を模式的に示す上面図である。スピンチャック位置調整部１１１としては、例えば、図４に示すように、スピンチャック１１０を支持するトレー１１５、トレー１１５を水平に支持するＬ字形の可動板１１４、可動板１１４を前記吸着面の面内方向（紙面に沿う方向。）における第１方向（ｘ軸方向。）に直線移動させる第１直線移動手段１１２、および可動板１１４を第２方向（ｙ軸方向。）方向に移動させる第２直線移動手段１１３を備えた構成が挙げられる。このようなスピンチャック位置調整部１１１によると、第１直線移動手段１１２および第２直線移動手段１１３により可動板１１４をｘ軸方向およびｙ軸方向に直線移動させることにより、可動板１１４の動きに同期してその移動距離に応じてトレー１１５に支持されたスピンチャック１１０が吸着面の面内方向に移動する。

上述したように、アライメント対象物１０の位置を検出する位置検出手段は、撮像部１２０および画像認識部１５６を含んで構成される。撮像部１２０はブリッジ１０２に設けられており、アライメント対象物１０を上方から撮像する。

本実施形態においては、撮像部１２０は、アライメント対象物１０の基板１１の端部を含む領域を撮像する。また、撮像部１２０は、基板１１に設けられたオリフラ等の角度検出用の印を撮像する。画像認識部１５６は、撮像部１２０の撮像した画像に基づいて、アライメント対象物１０の中心と、回転中心（すなわち、スピンチャック１１０の回転中心）とのずれ、および回転角度を算出する。これにより、アライメント対象物１０の位置を検出することが出来る。

アライメント装置１００の概略動作を以下に説明する。図５は、アライメント装置の概略機能を模式的に説明するブロック図である。図５に示すように、アライメント装置１００の主制御部１５０は、ガス供給制御部１５１、昇降ステージ制御部１５２、スピンチャック制御部１５４および画像認識部１５６を備えている。

まず、アライメント装置１００に、アライメント対象物１０が搬入されると、スピンチャック制御部１５４は、スピンチャック１１０にアライメント対象物１０を吸着させ、回転させる。このとき、ガス供給制御部１５１が、ガス供給部１３３を制御することにより、矢印１３４（図１参照。）に示すように不活性ガスがノズル１３１に供給され、その噴出孔より矢印１３５（図１参照。）に示すように不活性ガスが上方へ噴出される。噴出される不活性ガスによりアライメント対象物１０の外周部が支持され、アライメント対象物１０が変形することを防ぐ。また、アライメント対象物１０は浮き上がるように支持されるため、アライメント対象物１０に作用する摩擦がほとんどなく、スピンチャック１１０へ掛かる負荷が軽減される。

続いて、画像認識部１５６は、撮像部１２０により基板１１を撮像する。画像認識部１５６は、撮像部１２０の撮像した画像を取得して、当該画像に基づき、アライメント対象物１０の位置と、主制御部１５０にあらかじめ入力されたアライメントの目的の位置との差を算出して、当該差を示す情報をスピンチャック制御部１５４に送信する。スピンチャック制御部１５４は、受信した前記差が解消されるように、スピンチャック１１０およびスピンチャック位置調整部１１１を制御する。以上により、アライメント装置１００は、アライメント対象物１０のアライメントを行うことが出来る。

アライメント装置１００の主制御部１５０は、ハードウエアロジックによって構成すればよい。または、次のように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウエアによって実現しても良い。

すなわち、主制御部１５０は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するＭＰＵなどのＣＰＵ、このプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、前記プログラムを実行可能な形式に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、および、前記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記憶媒体）を備えている。

そして、本発明の目的は、主制御部１５０のプログラムメモリに固定的に担持されている場合に限らず、前記プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、または、ソースプログラム）を記録した記録媒体を装置に供給し、装置が前記記録媒体に記録されている前記プログラムコードを読み出して実行することによっても、達成可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０−アライメント対象物
１１−基板
１２−ダイシングテープ（フィルム）
１３−ダイシングフレーム
５０−ロボットアーム
１００−アライメント装置
１０１−筐体
１０２−ブリッジ
１１０−スピンチャック（吸着回転手段）
１１１−スピンチャック位置調整部
１２０−撮像部
１３０−支持部（支持手段）
１３３−ガス供給部
１５０−主制御部
１５１−ガス供給制御部
１５２−昇降ステージ制御部
１５４−スピンチャック制御部
１５６−画像認識部

Claims (5)

1. アライメント対象物を吸着して回転する吸着回転手段と、
   前記吸着回転手段が吸着している位置とは異なる位置において不活性ガスを噴出し、回転する前記アライメント対象物を噴出される前記不活性ガスにより支持する支持手段と、を備えるアライメント装置。
2. 前記支持手段をアライメント対象物に対して離接する方向に移動させる昇降手段を備えている請求項１に記載のアライメント装置。
3. 前記アライメント対象物は基板が当該基板よりも大きいフィルムに貼付された構成を有しており、前記支持手段は、前記フィルムにおける基板が貼付されていない部分を少なくとも支持するようになっている請求項１または２に記載のアライメント装置。
4. 前記アライメント対象物の位置を検出する位置検出手段を備えている請求項１または２に記載のアライメント装置。
5. アライメント対象物を吸着回転手段により吸着させる吸着工程と、
   前記吸着回転手段を回転させることにより、前記アライメント対象物を回転させる回転工程と、
   回転する前記アライメント対象物の位置を検出する位置検出工程と、
   前記アライメント対象物を移動させる位置調整工程と、を含むアライメント方法であって、
   前記回転工程では、前記吸着回転手段が吸着している位置とは異なる位置において不活性ガスを噴出し、前記アライメント対象物を噴出される不活性ガスにより支持することを特徴とするアライメント方法。

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