(57)【要約】【課題】外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成された半導体ウエハの位置を検出することができる技術を提供すること。【解決手段】半導体ウエハＷＦを支持する支持手段２０と、半導体ウエハＷＦの位置を検出する位置検出装置３０と、位置検出装置３０の検出結果を基に、当該半導体ウエハＷＦを所定の位置に配置する移動手段４０とを備え、半導体ウエハＷＦは、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層ＡＬが内部に形成され、位置検出装置３０は、半導体ウエハＷＦに音波を伝播させる送信手段３１と、送信手段３１で半導体ウエハＷＦを伝播させた音波を受信する受信手段３２と、受信手段３２で受信した音波から改質層ＡＬの状態を検知し、当該検知結果から半導体ウエハＷＦの位置を検出する解析手段３３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの位置を検出する位置検出装置において、
前記半導体ウエハは、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成され、
前記半導体ウエハに音波および電波の少なくとも一方を伝播させる送信手段と、
前記送信手段で前記半導体ウエハを伝播させた音波および電波の少なくとも一方を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した音波および電波の少なくとも一方から前記改質層の状態を検知し、当該検知結果から前記半導体ウエハの位置を検出する解析手段とを備えていることを特徴とする半導体ウエハの位置検出装置。
【請求項２】
半導体ウエハを支持する支持手段と、
前記半導体ウエハの位置を検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置の検出結果を基に、当該半導体ウエハを所定の位置に配置する移動手段とを備え、
前記半導体ウエハは、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成され、
前記位置検出装置は、前記半導体ウエハに音波および電波の少なくとも一方を伝播させる送信手段と、前記送信手段で前記半導体ウエハを伝播させた音波および電波の少なくとも一方を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した音波および電波の少なくとも一方から前記改質層の状態を検知し、当該検知結果から前記半導体ウエハの位置を検出する解析手段とを備えていることを特徴とする半導体ウエハの位置決め装置。
【請求項３】
半導体ウエハの位置を検出する位置検出方法において、
前記半導体ウエハは、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成され、
前記半導体ウエハに音波および電波の少なくとも一方を伝播させる送信工程と、
前記送信工程で前記半導体ウエハを伝播させた音波および電波の少なくとも一方を受信する受信工程と、
前記受信工程で受信した音波および電波の少なくとも一方から前記改質層の状態を検知し、当該検知結果から前記半導体ウエハの位置を検出する解析工程とを有することを有することを特徴とする半導体ウエハの位置検出方法。
【請求項４】
半導体ウエハを支持する支持工程と、
前記半導体ウエハの位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程の検出結果を基に、当該半導体ウエハを所定の位置に配置する移動工程とを備え、
前記半導体ウエハは、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成され、
前記位置検出工程は、前記半導体ウエハに音波および電波の少なくとも一方を伝播させる送信工程と、前記送信工程で前記半導体ウエハを伝播させた音波および電波の少なくとも一方を受信する受信工程と、前記受信工程で受信した音波および電波の少なくとも一方から前記改質層の状態を検知し、当該検知結果から前記半導体ウエハの位置を検出する解析工程とを有することを特徴とする半導体ウエハの位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの位置検出装置および半導体ウエハの位置検出方法、並びに、半導体ウエハの位置決め装置および半導体ウエハの位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」ともいう）に形成されたダイシングラインを基にして、当該ウエハの位置を検出する位置検出装置を備えた半導体ウエハの位置決め装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
一方、音波を利用してウエハの位置を検出する位置検出装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７７６９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２６９９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の制御装置１４（半導体ウエハの位置検出装置）では、ダイシングラインの二次元画像を取り込んで半導体ウエハＷ（ウエハ）の位置を検出するため、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成されたウエハを位置検出の対象とした場合、改質層が外観に現れないが故に、当該改質層の二次元画像を取り込むことができず、位置検出を行うことができないという不都合を発生する。さらに、そのような位置検出装置を備えた特許文献１のアライメント装置（半導体ウエハの位置決め装置）では、改質層が内部に形成されたウエハを所定の位置に配置する位置決めができないという不都合を発生する。
また、特許文献２に記載されたような従来の支持板付き半導体ウエハの位置決め装置（半導体ウエハの位置決め装置）では、超音波（音波）によるウエハの位置検出が示唆されているが、当該装置は、ウエハＷ（ウエハ）外縁部に音波を送信して支持板Ｇおよびウエハから反射された反射波を受信し、反射波が受信される時間的なズレからウエハの外縁位置を検出するものなので、改質層が内部に形成されたウエハに対し、当該改質層の位置を基にして当該ウエハを所定の位置に配置する位置決めができないという不都合を発生する。
【０００５】
本発明の目的は、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成された半導体ウエハの位置を検出することができる半導体ウエハの位置検出装置および半導体ウエハの位置検出方法、並びに、そのような半導体ウエハであっても、当該半導体ウエハを所定の位置に配置する位置決めを行うことができる半導体ウエハの位置決め装置および半導体ウエハの位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、請求項に記載した構成を採用した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ウエハを伝播させた音波および電波の少なくとも一方から改質層の状態を検知し、当該検知結果からウエハの位置を検出するので、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成された半導体ウエハの位置を検出することができる。
また、本発明によれば、ウエハを伝播させた音波および電波の少なくとも一方から改質層の状態を検知し、当該検知結果からウエハの位置を検出し、当該ウエハの位置の検出結果を基にしてウエハを所定の位置に配置するので、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層が内部に形成された半導体ウエハであっても、当該半導体ウエハを所定の位置に配置する位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体ウエハの位置決め装置の側面図。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る半導体ウエハの位置決め装置の動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行なＹＤ方向から観た場合を基準とし、図を指定することなく方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がＸ軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がＹ軸の矢印方向で「後」がその逆方向とする。
【００１０】
本発明の半導体ウエハの位置決め装置１０は、ウエハＷＦを支持する支持手段２０と、ウエハＷＦの位置を検出する位置検出装置３０と、位置検出装置３０の検出結果を基に、当該ウエハＷＦを所定の位置に配置する移動手段４０とを備えている。
なお、ウエハＷＦは、外力が加わることで複数の片状体に分割するように、直交する２方向にそれぞれ等間隔で複数の改質層ＡＬが内部に形成されている。
【００１１】
支持手段２０は、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段によって、支持面２１Ａで吸着保持が可能な支持テーブル２１を備えている。
【００１２】
位置検出装置３０は、ウエハＷＦに音波を伝播させる送信手段３１と、送信手段３１でウエハＷＦを伝播させた音波を受信する受信手段３２と、受信手段３２で受信した音波から改質層ＡＬの状態を検知し、当該検知結果からウエハＷＦの位置を検出する解析手段３３とを備えている。
【００１３】
送信手段３１は、超音波を含む音波を送信可能な送信機器等で構成されている。
【００１４】
受信手段３２は、送信手段３１が送信した音波がウエハＷＦの上面ＷＦＡ、下面ＷＦＢ、改質層ＡＬ等に当たって反射した反射波を受信する受信機器等で構成され、受信した反射波のデータを解析手段３３に出力するようになっている。
【００１５】
解析手段３３は、コンピュータ、シーケンサ、マイコンボード等によって構成され、受信手段３２が出力した反射波のデータから、反射波が受信された時間的なズレ、送信した音波に対する反射波の位置的なズレ、反射波の強弱等を解析することでウエハＷＦの位置を検出する構成となっている。具体的には、解析手段３３は、ウエハＷＦの内部に形成された改質層ＡＬの状態として、例えば、改質層ＡＬの数、各改質層ＡＬ間の距離、各改質層ＡＬの長さ、各改質層ＡＬの相互の位置関係および各改質層ＡＬの形状等、様々な状態を検知することによって、ウエハＷＦの位置を検出するようになっている。なお、ウエハＷＦの位置とは、ウエハＷＦの中心ＷＦＣの位置やウエハＷＦの外縁の位置はもとより、ウエハＷＦの方位も含まれる。また、解析手段３３は、位置決め装置１０を構成する各部材の動作も制御するようになっている。
【００１６】
移動手段４０は、Ｘ軸方向に移動するスライダ４１Ａを備えた駆動機器としてのリニアモータ４１と、スライダ４１Ａに支持され、Ｙ軸方向に移動するスライダ４２Ａを備えた駆動機器としてのリニアモータ４２と、スライダ４２Ａに支持され、Ｚ軸を中心に回転する出力軸４３Ａで支持テーブル２１を支持する駆動機器としての回動モータ４３とを備えている。
【００１７】
以上の位置決め装置１０の動作を説明する。
先ず、各部材が図１に示す初期位置で待機している位置決め装置１０に対し、当該位置決め装置１０の使用者（以下、単に「使用者」という）が操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない操作手段を介して自動運転開始の信号を入力する。その後、図２（Ａ）中実線で示すように、使用者または、多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段がウエハＷＦを支持テーブル２１上に載置すると、支持手段２０が図示しない減圧手段を駆動し、支持面２１ＡでのウエハＷＦの吸着保持を開始する。
【００１８】
次いで、移動手段４０がリニアモータ４１を駆動し、図２（Ａ）中二点鎖線で示すように、ウエハＷＦが送信手段３１および受信手段３２の下方を通過するように、支持テーブル２１を右方へ移動させる。ウエハＷＦが送信手段３１および受信手段３２の下方を通過する際、位置検出装置３０が送信手段３１および受信手段３２を駆動し、ウエハＷＦに向けて音波を送信してウエハＷＦに当該音波を伝播させ、当該ウエハＷＦの上面ＷＦＡ、下面ＷＦＢ、改質層ＡＬ等に当たって反射した反射波を受信手段３２で受信する。受信手段３２は、反射波を受信すると、受信した反射波のデータを解析手段３３に出力する。
【００１９】
解析手段３３は、受信手段３２からの反射波のデータが入力されると、当該反射波のデータからウエハＷＦの内部に形成された改質層ＡＬの状態を検知し、その検知結果からウエハＷＦの位置を検出する。具体的には、解析手段３３は、例えば、改質層ＡＬの数や各改質層ＡＬ間の距離等からウエハＷＦの中心ＷＦＣの位置を検出することができ、例えば、各改質層ＡＬの長さや各改質層ＡＬの相互の位置関係等からウエハＷＦの外縁の位置を検出することができ、例えば、各改質層ＡＬの相互の位置関係や各改質層ＡＬの形状等からウエハＷＦの方位を検出することができるが、ウエハＷＦの位置の検出は、改質層ＡＬの状態を基にした方法であれば、その他どのような方法でもよい。
【００２０】
位置検出装置３０がウエハＷＦの位置を検出すると、移動手段４０が位置検出装置３０の検出結果を基に、当該ウエハＷＦを所定の位置に配置する。すなわち、移動手段４０がリニアモータ４１、４２および回動モータ４３を駆動し、図２（Ｂ）に示すように、ウエハＷＦの中心ＷＦＣの位置を基準位置ＣＰに合致させた状態で、改質層ＡＬがＸ軸およびＹ軸の少なくとも一方と平行となるように、ウエハＷＦを配置する。その後、多関節ロボットや搬送アーム等の図示しない搬出手段が、基準位置ＣＰを基準としてウエハＷＦをチャックシリンダや吸引吸着等の保持手段で保持すると、支持手段２０が図示しない減圧手段の駆動を停止した後、図示しない搬出手段がウエハＷＦを次の工程に搬送する。次に、移動手段４０がリニアモータ４１、４２および回動モータ４３を駆動し、支持テーブル２１を初期位置に復帰させ、以降上記同様の動作が繰り返される。
【００２１】
以上のような位置検出装置３０によれば、ウエハＷＦを伝播させた音波から改質層ＡＬの状態を検知し、当該検知結果からウエハＷＦの位置を検出するので、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層ＡＬが内部に形成されたウエハＷＦの位置を検出することができる。
また、以上のような位置決め装置１０によれば、ウエハＷＦを伝播させた音波から改質層ＡＬの状態を検知し、当該検知結果からウエハＷＦの位置を検出し、当該ウエハＷＦの位置の検出結果を基にしてウエハＷＦを所定の位置に配置するので、外力が加わることで複数の片状体に分割するように改質層ＡＬが内部に形成されたウエハＷＦであっても、当該ウエハＷＦを所定の位置に配置する位置決めを行うことができる。
【００２２】
本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、受信手段は、送信手段で半導体ウエハを伝播させた音波および電波の少なくとも一方を受信可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない（その他の手段および工程も同じ）。
【００２３】
支持手段２０は、メカチャックやチャックシリンダ等の把持手段、クーロン力、接着剤（接着シート、接着テープ）、粘着剤（粘着シート、粘着テープ）、磁力、ベルヌーイ吸着、吸引吸着、駆動機器等でウエハＷＦを保持してもよいし、それらのような保持する機構や部材等がなくてもよい。
【００２４】
位置検出装置３０は、ウエハＷＦを天地反転して配置したり横向きに配置したりして、ウエハＷＦの位置を検出してもよいし、停止または移動しているウエハＷＦに対して移動してウエハＷＦに音波を送受信する構成としてもよいし、ウエハＷＦ全体に一括して音波を送信する送信手段３１と、送信手段３１がウエハＷＦ全体に一括して送信した音波を一括して受信する受信手段３２とを採用してもよく、この場合、当該位置検出装置３０とウエハＷＦとを相対移動させる移動手段４０はなくてもよいし、移動手段４０がない場合、例えば、位置検出装置３０の検出結果を基に、図示しない搬出手段がウエハＷＦを所定の姿勢で保持し、当該ウエハＷＦを次の工程に搬送するようにしてもよい。
【００２５】
送信手段３１は、ウエハＷＦと接触した状態で音波を送信してもよいし、受信手段３２と別体で構成されていてもよいし、音波として、２万ヘルツ以上の周波数とされる超音波を送信してもよいし、２万ヘルツ未満の音波を送信してもよい。
送信手段３１は、音波に換えて、または、音波と併用して電波を送信する構成でもよく、このような電波は、赤外線よりも周波数が低い電磁波であれば、どのような周波数の電磁波でもよい。
【００２６】
受信手段３２は、ウエハＷＦと接触した状態で音波を受信してもよいし、送信手段３１がウエハＷＦ全体に一括して送信した音波を部分的に受信する構成でもよい。
受信手段３２は、送信手段３１がウエハＷＦに伝播させた電波を受信してもよいし、送信手段３１がウエハＷＦに伝播させた音波および電波を受信する構成でもよい。
【００２７】
解析手段３３は、ウエハＷＦの中心ＷＦＣの位置、ウエハＷＦの外縁の位置およびウエハＷＦの方位のうち少なくとも１つを検出することで、当該ウエハＷＦの位置を検出することとしてもよいし、位置決め装置１０を構成する各部材の動作の制御を行わなくてもよい。
解析手段３３は、受信手段３２で受信した電波から改質層ＡＬの状態を検知し、当該検知結果からウエハＷＦの位置を検出してもよいし、受信手段３２で受信した音波および電波から改質層ＡＬの状態を検知し、当該検知結果からウエハＷＦの位置を検出してもよい。
【００２８】
移動手段４０は、送信手段３１および受信手段３２の送受信範囲内をウエハＷＦが往復移動する構成としてもよいし、送信手段３１および受信手段３２の送受信範囲内をウエハＷＦが回転移動する構成としてもよく、これらの構成の場合、送信手段３１および受信手段３２の音波の送受信範囲は、ウエハＷＦの最大幅以下としてもよい。
移動手段４０は、位置検出装置３０の送受信範囲をウエハＷＦが一方向のみに移動する構成、例えば、リニアモータ４１のみの構成としてもよいし、位置検出装置３０の送受信範囲でウエハＷＦが回転動作のみを行う構成、例えば、回動モータ４３のみの構成としてもよく、その他、リニアモータ４１、４２および回動モータ４３を適宜に組み合わせた構成としてもよいし、その他の駆動機器を追加した構成としてもよい。
移動手段４０は、ウエハＷＦの中心ＷＦＣの位置を基準位置ＣＰに合致させた後、改質層ＡＬがＸ軸およびＹ軸の少なくとも一方と平行となるようにウエハＷＦを移動させてもよいし、改質層ＡＬがＸ軸およびＹ軸の少なくとも一方と平行となるようにウエハＷＦを移動させた後、ウエハＷＦの中心ＷＦＣの位置を基準位置ＣＰに合致させてもよいし、ウエハＷＦの中心ＷＦＣの位置を基準位置ＣＰに合致させつつ、改質層ＡＬがＸ軸およびＹ軸の少なくとも一方と平行となるようにウエハＷＦを移動させてもよいし、ウエハＷＦの中心ＷＦＣの位置、ウエハＷＦの外縁の位置およびウエハＷＦの方位のうち少なくとも１つを所定の位置に配置する構成でもよい。
【００２９】
上記の実施形態では、位置検出装置３０は、ウエハＷＦの一方の面側に送信手段３１および受信手段３２を配置し、送信手段３１から送信してウエハＷＦを伝播してその表面や改質層ＡＬ等に当たって帰ってきた反射波を受信手段３２で受信し、そのデータを基にして解析手段３３がウエハＷＦの位置を検出する反射検査法を利用した位置検出方法を例示したが、ウエハＷＦの一方の面側に送信手段３１を配置するとともに、当該ウエハＷＦの他方の面側に受信手段３２を配置し、送信手段３１から送信してウエハＷＦを伝播して透過した音波を受信手段３２で受信し、そのデータを基にして解析手段３３がウエハＷＦの位置を検出する透過検査法を利用した位置検出方法でもよいし、音波の波長を連続的に変更して送信し、送信波と反射波とを干渉させて解析手段３３がウエハＷＦの位置を検出する共振検査法を利用した位置検出方法でもよいし、音波を垂直に伝播させ、改質層ＡＬと下面ＷＦＢとで反射した反射波の違いで解析手段３３がウエハＷＦの位置を検出する垂直検査法を利用した位置検出方法でもよいし、音波を斜めに伝播させ、ウエハＷＦ内部で反射を繰り返させて解析手段３３がウエハＷＦの位置を検出する斜角検査法を利用した位置検出方法でもよいし、音波をウエハＷＦの上面ＷＦＡに沿って伝播させて解析手段３３がウエハＷＦの位置を検出する表面波検査法を利用した位置検出方法等、どんな方法でウエハＷＦの位置を検出してもよい。
【００３０】
位置決め装置１０は、ウエハＷＦを天地反転して配置したり横向きに配置したりして、ウエハＷＦの位置決めを行ってもよい。
【００３１】
改質層ＡＬは、レーザ光、電磁波、振動、熱、薬品、化学物質等の付与によって、ウエハＷＦの特性、特質、性質、材質、組成、構成、寸法等を変更することで、内部が脆弱化、粉砕化、液化または空洞化し、ウエハＷＦ自体の材質が変質または変態した層等、どんな層でもよく、例えば、ウエハＷＦに直接外力を加えたり、ウエハＷＦに接着シートや布等の外力付与補助部材を貼付し、当該外力付与補助部材を介してウエハＷＦに間接的に外力を加えたりすることで、当該ウエハが複数の片状体に分割すればどんな層でもよいし、ウエハＷＦに複数形成されている場合には、それらが不等間隔で形成されていてもよいし、相互に平行な線状でもよいし、相互に平行でない線状でもよい。
改質層ＡＬは、曲線状や折線状であってもよいし、相互に交差していなくてもよいし、相互に交差する場合には、直交でもよいし斜交でもよい。
分割された片状体の形状は、三角形や四角形以上の多角形、円形、楕円形等の任意の形状でもよい。
ウエハＷＦを複数の片状体に分割するために直接的また間接的に加える外力は、押圧力、張力、圧力、曲げ力、振動等どんな力でもよい。
ウエハＷＦは、ダイシングライン、ダイシング予定ライン、ストリートまたは回路等が外観に現れていてもよいし、改質層ＡＬが外観に現れていてもよいし、Ｖノッチやオリエンテーションフラット等の結晶方位を示す方位印が形成されていてもよく、ウエハＷＦに方位印が形成されている場合、位置検出装置３０が方位印の位置も検出できる構成としたり、移動手段４０が方位印を所定の方向に向けた状態で、ウエハＷＦを所定の位置に配置したりする構成としてもよい。
【００３２】
ウエハＷＦは、その材質、種別、形状等が特に限定されることはなく、例えば、ウエハＷＦの外形形状は、円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形、その他の形状であってもよいし、ウエハＷＦの種別は、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等でもよい。
ウエハＷＦは、その上面ＷＦＡや下面ＷＦＢに接着シートが貼付されていてもよく、このような接着シートは、例えば、情報記載用ラベル、装飾用ラベル、保護シート、ダイシングテープ、ダイアタッチフィルム、ダイボンディングテープ、記録層形成樹脂シート等の任意のシート、フィルム、テープ等でもよいし、そのような接着シートは、紫外線、Ｘ線または赤外線等の所定のエネルギーが付与されることでその接着力が低下するものや低下しないものでもよい。
【００３３】
前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１０…位置決め装置
２０…支持手段
３０…位置検出装置
３１…送信手段
３２…受信手段
３３…解析手段
４０…移動手段
ＡＬ…改質層 
ＷＦ…半導体ウエハ
【図１】
2019075510.tif 000003
【図２】
2019075510.tif 000004