(57)【要約】      （修正有）【課題】アライメントに要する時間を短縮できるアライメント方法を提供する。【解決手段】撮像手段による撮像画像に基づいてウェーハの位置決めを行うアライメント装置を用いる。ウェーハにおける撮像手段の視野範囲には、アライメント用のアライメントマーク１０と、アライメントマーク１０の方向を示す方向指示マーク２０が形成されている。方向指示マーク２０は、間隔をおいてアライメントマーク１０を囲繞して複数形成されている。任意の２つの方向指示マーク２０から画像処理によりそれぞれの方向指示マーク２０の延長線Ｌ０を求め、２つの延長線の交点ＣＰを算出し、この交点ＣＰをアライメントマークの位置として検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段による撮像画像に基づいて位置決めを行うアライメント装置において、アライメント用のアライメントマークが表面に形成された板状物の該アライメントマークを検出するアライメント方法であって、
該板状物には、該撮像手段の視野範囲に該アライメントマークの方向を示す方向指示マークが間隔をおいて該アライメントマークを囲繞して複数形成されており、
任意の２つの方向指示マークから画像処理によりそれぞれの該方向指示マークの延長線を求め、２つの該延長線の交点を算出し、該交点を該アライメントマークの位置として検出することを特徴とするアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工すべき領域を検出したり貼り合わせ位置を位置合わせしたりするアライメント装置で使用されるアライメント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の回路が格子状のストリートによって区画されて形成された半導体ウェーハは、切削ブレードやレーザ光を用いてストリートで縦横に切削されてダイシングされることによって個々の回路ごとの半導体チップに分割される（特許文献１参照）。ダイシングはストリートに沿って行われるため、ダイシングに先だって予めストリートを検出し、この検出したストリートの切削開始位置に切削ブレード等を位置合わせするアライメントが行われる。このアライメントとしては、半導体ウェーハの表面をアライメント装置の撮像手段で撮像し、当該表面に形成されたアライメント用のアライメントマークと予めアライメント装置に記憶させておいたアライメントマークとのパターンマッチングにより、撮像画像の中からアライメントマークを検出する方法が考えられる。生産性向上のためには、アライメントマークの検出を迅速に行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平３−２７０４３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、上記のような撮像手段におけるアライメントマークの検出は、アライメント装置のステージに半導体ウェーハを載置する際には搬送誤差が少なからず生じてしまうため、かかる搬送誤差がアライメント装置における撮像手段の視野よりも大きくなる場合がある。搬送誤差によってアライメントマークが撮像手段の視野から外れると、撮像手段でアライメントマークを検出できなくなる。そのため、アライメントマークが撮像手段の視野から外れている場合は、アライメントマークを検出する前段階として、撮像手段の視野にアライメントマークを入れる作業が発生する。かかる作業では、作業者がステージを様々な方向に少しずつ移動して撮像手段の視野内にアライメントマークを位置付けているが、その作業に時間を要するという問題がある。
【０００５】
また、倍率が異なる２つの撮像手段を用いた特許文献１記載のアライメントでは、低倍率の撮像手段を用いて広い視野でアライメントマークを検出して、高倍率の撮像手段の視野にアライメントマークが入るように半導体ウェーハが大まかに位置合わせされる。この位置合わせ後、低倍率の撮像手段を高倍率の撮像手段に切り替え、高倍率の撮像手段でアライメントマークを検出して高精度な位置合わせが行われる。かかるアライメントでは、撮像手段を二つ用いる必要がありコスト的な負担が大きくなる。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、各種の加工において、アライメントに要する時間を短縮することができるアライメント方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のアライメント方法は、撮像手段による撮像画像に基づいて位置決めを行うアライメント装置において、アライメント用のアライメントマークが表面に形成された板状物の該アライメントマークを検出するアライメント方法であって、該板状物には、該撮像手段の視野範囲に該アライメントマークの方向を示す方向指示マークが間隔をおいて該アライメントマークを囲繞して複数形成されており、任意の２つの方向指示マークから画像処理によりそれぞれの該方向指示マークの延長線を求め、２つの該延長線の交点を算出し、該交点を該アライメントマークの位置として検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアライメント方法においては、アライメントマークを囲繞した周囲の少なくとも搬送誤差範囲に、アライメントマークへの方向指示を示す方向指示マークを複数備えており、カメラ等の撮像手段の視野内にアライメントマークが入っていなかった場合でも、任意の２つの方向指示マークの画像処理を行って２つの延長線の交点を算出することで、アライメントマークの位置を検出することができる。これにより、撮像手段と板状物とを相対移動する際の移動軌跡が迷走することを回避でき、撮像手段の視野内にアライメントマークを位置付ける際の移動軌跡の短縮化を図って、アライメントマークの検出を容易且つ迅速に行うことができる。また、倍率が高くて視野の狭い撮像手段を一つだけ備える構成であったとしても、方向指示マークによってアライメントマークの位置を検出し、アライメントマークを容易且つ迅速に視野に入れることができる。この結果、従来のように２つの撮像手段を交換する作業を省略できる上、作業時間を大幅に短縮でき、生産性や操作性が向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るアライメント装置の斜視図である。
【図２】図２Ａは、実施の形態１に係る板状物の平面図であり、図２Ｂは、板状物のアライメントマークまわりの拡大図である。
【図３】実施の形態１に係るアライメント方法での算出要領を説明するための図である。
【図４】実施の形態２に係る板状物のアライメントマークまわりの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１）
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るアライメント装置の斜視図である。図２Ａは、板状物の平面図であり、図２Ｂは、板状物のアライメントマークまわりの拡大図である。以下において、まず、本実施の形態に係るアライメント装置について説明した後、板状物、アライメント方法の順に説明する。なお、本実施の形態に係るアライメント装置は、図１に示す構成に限定されず、適宜変更可能であり、アライメント機能を有する他の装置にも適用可能である。また、板状物として半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものでない。
【００１１】
図１に示すように、アライメント装置１は、ウェーハ（板状物）Ｗを支持して、その切削加工位置や貼り合わせ位置等を位置決めできるように構成されている。アライメント装置１は、ウェーハＷを保持するチャックテーブル３と、チャックテーブル３の上方に設けられた撮像手段４とを含んで構成されている。
【００１２】
チャックテーブル３は、上面が保持面として形成されている。保持面には、吸引源（図示省略）が流路を通じて接続され、これにより、ウェーハＷがチャックテーブル３に吸引保持される。また、チャックテーブル３は、駆動機構（図示省略）を介して保持面と平行な直交二軸方向に移動でき、また、保持面に直交する軸回りに回転できるように構成されている。
【００１３】
撮像手段４は、顕微鏡によって所定倍率に拡大して投影されたウェーハＷの表面領域を視野Ｖ（図２Ｂ参照）内において撮像可能なカメラ等により構成される。撮像手段４は、ＣＣＤなどの撮像素子（不図示）を備えており、撮像素子は、複数の画素で構成されている。撮像手段４は、視野Ｖ内で撮像された撮像画像から制御手段（不図示）を介して後述する方向指示マーク２０の輪郭における座標を算出可能に設けられる。なお、制御手段は、アライメント装置１の各構成要素を動作させるプロセッサやメモリ等を含み、後述する各種の演算処理も行えるように構成されている。
【００１４】
次に、ウェーハＷについて、図１及び図２を参照して説明する。ウェーハＷは、格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスＤが形成されている。ウェーハＷの外周位置には、結晶方位を示すマークとしてのノッチＮが形成されている。
【００１５】
ウェーハＷのデバイス形成面側の表面であって、半導体デバイスＤ形成領域の外側の二箇所に、アライメントマーク１０がそれぞれ設けられており、さらに図２Ｂに示すように、各アライメントマーク１０を囲繞して複数の方向指示マーク２０がそれぞれ設けられている。アライメントマーク１０は、平面視で、十字形状に形成されている。
【００１６】
各方向指示マーク２０は、本実施の形態では、全て同一形状となる平面視で二等辺三角形状にそれぞれ形成されている。各方向指示マーク２０は、二等辺三角形の向きにより、その方向指示マーク２０の位置から見てアライメントマーク１０のある方向を示している。言い換えると、各方向指示マーク２０向きは、その頂角（二等辺三角形における２辺の等辺の内角）の二等分線を延長した延長線Ｌ０（図３参照）上にアライメントマーク１０が位置するようにそれぞれ設定されている。
【００１７】
方向指示マーク２０は、アライメントマーク１０の上下及び左右方向に複数列並んで形成されているが、方向指示マーク２０のサイズ及び配置間隔は、撮像手段４の視野Ｖ内に方向指示マーク２０が複数個含まれるように設定されている（図２Ｂ参照）。しかも、方向指示マーク２０は、少なくともアライメントマーク１０を中心にして、ウェーハＷをチャックテーブル３に載置した際に想定される最大の搬送誤差よりも広い領域を囲繞するように、形成領域が設定されている。例えば、図２Ｂに示す円形の領域Ｓが搬送誤差として最大範囲となる場合、方向指示マーク２０の形成領域は、領域Ｓより広く形成されて領域Ｓ全てを含むものとなる。したがって、撮像手段４の視野Ｖからアライメントマーク１０が完全に外れていたとしても、必ず複数の方向指示マーク２０が視野Ｖに入るように方向指示マーク２０が設けられている。
【００１８】
次に、アライメント装置１によるウェーハＷのアライメント方法について説明する。
【００１９】
図１に示すように、ウェーハＷが搬送装置（不図示）を介してチャックテーブル３に搬送されて吸着保持される。この状態から、ウェーハＷのノッチＮが検出手段（不図示）を介して検出され、この検出データに基づきチャックテーブル３を回転させてウェーハＷの周方向の位置合わせが行われる。この位置合わせによって、撮像手段４の直下に複数の方向指示マーク２０が形成される領域が配置され、撮像手段４の視野Ｖ内に投影された画像が撮像される。この撮像画像を画像処理することによって、２つの方向指示マーク２０の延長線Ｌ０（図３参照）を算出する。なお、図２Ｂにおける視野Ｖの位置は、一例に過ぎないものであり、方向指示マーク２０の形成領域の何れの位置としてもよい。また、視野Ｖ内の方向指示マーク２０が３つ以上となる場合は、任意の２つが選択される。
【００２０】
続いて、図３を参照して、２つの延長線Ｌ０及びそれらの交点ＣＰの算出方法を説明する。図３は、図２Ｂの視野Ｖ（図３では図示省略）内の２つの方向指示マーク２０とアライメントマーク１０と示す拡大平面図である。なお、図３では、説明の便宜上、延長線Ｌ０の算出を行わない方向指示マーク２０の図示を省略している。
【００２１】
延長線Ｌ０の算出では、先ず、撮像手段４（図１参照）で撮像された撮像画像から方向指示マーク２０の輪郭を認識し、この輪郭の情報から、方向指示マーク２０の３つの頂点ａ〜ｃの座標を求める。次いで、３つの頂点ａ〜ｃ間の距離を求めて各距離を比較し、それぞれの頂点ａ〜ｃから他の２つの頂点ａ〜ｃまでの距離の和が最も長い頂点（図３では頂点ａ）を、先端として算出する。この先端となる頂点ａは、他の２つの頂点ｂ，ｃよりアライメントマーク１０に近い位置にある。そして、先端となる頂点ａの座標値と、他の２つの頂点ｂ，ｃの座標値とから、頂点ａ，ｂを通過する直線Ｌ１と、頂点ａ，ｃを通過する直線Ｌ２との座標系における関数式を求める。そして、直線Ｌ１，Ｌ２の各関数式から、先端を形成する頂点ａの角度の二等分線となる延長線Ｌ０の座標系における関数式を算出する。
【００２２】
かかる延長線Ｌ０の関数式の算出は、視野Ｖ内における２つの方向指示マーク２０について同様に行い、２つの延長線Ｌ０の関数式から、それらの交点ＣＰの座標値を求める。この交点ＣＰの座標値は、アライメントマーク１０の中心の座標値と同一若しくは近似した値となり、アライメントマーク１０の位置として検出される。
【００２３】
検出されたアライメントマーク１０の位置に視野Ｖが入るようにウェーハＷを移動した後、撮像手段４によって視野Ｖ内のアライメントマーク１０を撮像し、アライメントマーク１０の位置を画像処理で正確に検出する。この検出結果に基づき、アライメントマーク１０を基準に関連付けて予め記憶された加工位置、分割予定ラインの位置にウェーハＷを移動して位置決めする。
【００２４】
以上のように、本実施の形態に係るアライメント方法によれば、撮像手段４の視野Ｖからアライメントマーク１０が外れてしまっても、２つの方向指示マーク２０の撮像結果から、延長線Ｌ０の交点ＣＰを求めることで、撮像手段４の視野Ｖ内にアライメントマーク１０を容易且つ迅速に位置付けることができる。しかも、１台の撮像手段４でアライメントを行えるので、倍率の異なる複数の撮像手段を交換したりする作業を省略して生産性や操作性を向上することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
以下、実施の形態１とは異なる実施の形態２について説明する。なお、実施の形態２では、実施の形態１に対し、方向指示マークの形状や形成位置が異なっている。図４は、実施の形態２に係るアライメントマークまわりの拡大図である。
【００２６】
図４に示すように、本実施の形態に係る方向指示マーク２０ａは、それぞれ線状に形成されている。方向指示マーク２０ａは、アライメントマーク１０を中心とする放射線に沿う方向に延在し、且つ、この方向に沿って所定間隔毎に形成されている。方向指示マーク２０ａにおいては、その両端を結ぶ線が、アライメントマーク１０を通過する延長線（不図示）として求めることができる。従って、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、２つの方向指示マーク２０ａの撮像結果から、延長線の交点を求めてアライメントマーク１０の位置を検出することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。
【００２８】
例えば、方向指示マーク２０，２０ａの形状は、撮像画像から延長線Ｌ０を求めてアライメントマーク１０の位置を検出できる限りにおいて、矢印形状としたり、方向を指差す手の形状としたりする種々の変更を行うことができる。
【００２９】
また、板状物において、各実施の形態のアライメントマーク１０及び方向指示マーク２０，２０ａの各形成位置は、撮像手段４で認識できるかぎりにおいて変更してもよい。例えば、実施の形態１において、半導体デバイスＤの領域内にアライメントマーク１０及び方向指示マーク２０を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように、本発明は、アライメントに要する時間を短縮することができるという効果を有し、特に、半導体ウェーハにおける加工すべき領域を検出したり貼り合わせ位置を位置合わせしたりする際に有用である。
【符号の説明】
【００３１】
１  アライメント装置
４  撮像手段
１０  アライメントマーク
２０，２０ａ  方向指示マーク
ＣＰ  交点
Ｌ０  延長線
Ｗ  ウェーハ（板状物）
【図１】
2015075347.tif 000003
【図２】
2015075347.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015075347.tif 000006