(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に可視光及び赤外光を照射する照明手段と、
被加工物において反射した可視光域から赤外光域までの光を拡大する光学手段と、
可視光域から赤外光域までの光を認識できる撮像手段と、
可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと赤外光を透過する第二の狭帯域フィルタとを備え、可視光または赤外光のいずれか一方を選択的に透過する狭帯域フィルタと
を含み、加工装置に装着され、被加工物を認識して加工すべき領域を検出する被加工物認識装置におけるウェーハのチッピング検出方法であって、
ウェーハの切削中若しくは切削後に、該照明手段から照射され該ウェーハの表面において反射する可視光を、該反射する可視光の光軸に位置付けた該第一の狭帯域フィルタを介して該撮像手段が撮像して該表面のチッピングを検出し、
ウェーハの切削中若しくは切削後に、該照明手段から照射され該ウェーハを透過して該ウェーハの裏面において反射する赤外光を、該反射する赤外光の光軸に位置付けた該第二の狭帯域フィルタを介して該撮像手段が撮像して該裏面のチッピングを検出する
ウェーハのチッピング検出方法。
【請求項２】
狭帯域フィルタは、
波長が０．４〜０．８μｍの可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと、
波長が０．８〜１０μｍの赤外光を透過する第二の狭帯域フィルタと
からなる請求項１に記載のウェーハのチッピング検出方法。
【請求項３】
狭帯域フィルタは、
照明手段、光学手段、撮像手段のいずれか一以上に配設されている
請求項１または２に記載のウェーハのチッピング検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光、赤外光の双方を認識することができる撮像手段を有し、可視光または赤外光のどちらかを適宜選択して被加工物を撮像できるようにした被加工物認識装置を用いて、ウェーハの表面及び裏面を撮像してそれぞれに生じているチッピングを検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の加工装置においては、加工前に被加工物の加工すべき領域が検出される。例えば、図８に示すような半導体ウェーハ６０をダイシングするダイシング装置においては、半導体ウェーハの切削位置を検出し、切削位置と切削ブレードとの位置合わせを行うアライメントが切削前に行われる。
【０００３】
被加工物である半導体ウェーハ６０の表面には、所定間隔を置いて格子状に配列された直線状領域であるストリート６１が存在する。そして、ストリート６１によって区画された多数の矩形領域６２には、回路パターンが施されている。このような半導体ウェーハ６０は、ストリート６１において切削（ダイシング）され、各矩形領域６２ごとに分離されてチップとなる。
【０００４】
図９に示すダイシング装置７０においては、保持テープ７１を介して表面側を上にしてウェーハ７３をフレーム７２に保持させてチャックテーブル７４に載置し、アライメントユニット１０において切削位置のアライメントを行った後、切削ブレード７５よってウェーハ７３の表面に形成されたストリート６１をダイシングすることにより、ダイシング後のチップが形成される。
【０００５】
このとき、切削前のアライメントは、通常はアライメントユニット１０に備えた撮像手段によって撮像されたウェーハ７３の表面の画像に基づいて行われる。このアライメント時、撮像手段におけるウェーハ７３の表面の撮像は、撮像手段内に備えた光源から発せられる可視光をウェーハ７３の表面に照射し、反射する光を撮像することにより行われるが、切削の途中若しくは切削後においても同様の撮像は可能であり、切削の途中若しくは切削後に撮像手段によりウェーハ７３の表面が撮像されると、図１０に示すように、切削後に生じる切削溝３４がモニター７６に表示される。
【０００６】
この切削溝３４は完全に直線状に形成されているとは限らず、両側にチッピング（細かな欠け）３５が生じている場合がある。このチッピング３５は、切削ブレード５５の切れ味の低下等に起因して発生するものである。
【０００７】
従って、モニター７６に表示された表面のチッピング３５の状態を観察すれば、切削ブレード７５の切れ味等の状態をある程度予測することができる。具体的には、チッピング３５の大きさや量、切削溝３４の幅等について、予め許容値を設定しておき、これらが許容値以内か否かを画像処理により判断し、許容値を超えている場合には自動的にダイシングを中止し、切削ブレード７５をドレッシングしたり、新しい切削ブレードに交換する等の対策を講じている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、極めて薄型の半導体ウェーハ等においては、ダイシング前に遂行される裏面研磨からダイシングまでの工程での半導体ウェーハの破損を防止するために、保持テープの貼り替えを行わないようにする必要がある。この場合には、研磨した裏面側を上にしてそのままチャックテーブル５４に載置しなければならない。従って、このときは、切削位置であるストリートの形成された表面が下側になって載置されており、下側の面（表面）を撮像してアライメント、表面に生じるチッピングの検出を行う必要がある。
【０００９】
また、通常通り表面側を上にして半導体ウェーハをチャックテーブル５４に載置してダイシングを行った場合でも、裏面にも表面と同じようにチッピングが生じる場合がある。この場合に、ダイシングを一度終了させ、チャックテーブル５４から一度ウェーハ５３を取り外して裏面のチッピング状態をチェックし、裏返してから再度チャックテーブル５４に載置していたのでは作業効率が悪い。従って、この場合にも、下側の面を撮像して認識する必要がある。
【００１０】
その一方、撮像手段が下側の面の撮像機能しかもたないとすれば、上側の面を撮像することができない。また、上側の面の撮像用の撮像手段と、下側の面の撮像用の撮像手段とを別個に設けたのでは、装置構成が複雑となり、コストも増大する。
【００１１】
従って、従来の被加工物認識装置においては、簡便な手段によって、被加工物の上側の面を認識すると共に、下側の面をも認識できるようにすることに解決しなければならない課題を有している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、被加工物に可視光及び赤外光を照射する照明手段と、被加工物において反射した可視光域から赤外光域までの光を拡大する光学手段と、可視光域から赤外光域までの光を認識できる撮像手段と、可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと赤外光を透過する第二の狭帯域フィルタとを備え、可視光または赤外光のいずれか一方を選択的に透過する狭帯域フィルタとを含み、加工装置に装着され、被加工物を認識して加工すべき領域を検出する被加工物認識装置におけるウェーハのチッピング検出方法であって、ウェーハの切削中若しくは切削後に、照明手段から照射されウェーハの表面において反射する可視光を、反射する可視光の光軸に位置付けた第一の狭帯域フィルタを介して該撮像手段が撮像して表面のチッピングを検出し、ウェーハの切削中若しくは切削後に、照明手段から照射されウェーハを透過してウェーハの裏面において反射する赤外光を、反射する赤外光の光軸に位置付けた第二の狭帯域フィルタを介して撮像手段が撮像して裏面のチッピングを検出することを特徴とする。
【００１３】
上記のような装置構成とし、狭帯域フィルタは、可視光または赤外光のいずれか一方を選択的に透過するようにし、ウェーハの切削中若しくは切削後に可視光による表面の撮像及び赤外光による裏面の撮像を行うことにより、ウェーハを裏返すことなく、表面及び裏面のチッピングを検出することができ、切削ブレードの切れ味の低下等の判断が可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、狭帯域フィルタは、波長が０．４〜０．８μｍの可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと、波長が０．８〜１０μｍの赤外光を透過する第二の狭帯域フィルタとからなること、狭帯域フィルタは、照明手段、光学手段、撮像手段のいずれか一以上に配設されていることを付加的要件として含んでいる。
【００１５】
狭帯域フィルタは、波長が０．４〜０．８μｍの可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと、波長が０．８〜１０μｍの赤外光を透過する第二の狭帯域フィルタとからなることにより、２つの狭帯域フィルタのいずれか一方を選択するのみで、被加工物の表面若しくは裏面を選択的に認識することができる。
【００１６】
また、狭帯域フィルタは、照明手段、光学手段、撮像手段のいずれか一以上に配設されていることにより、複数の狭帯域フィルタを異なる箇所に配設することもでき、透過する光の制御をより柔軟に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態のいくつかの例について図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分については、理解を容易とするため、従来例と同一の符号を付して説明する。
【００１８】
図１に示す第一の実施の形態における被加工物認識装置１０は、例えば、従来例で示したダイシング装置７０に装備されるもので、アライメントユニット１０を兼ねており、照明手段１１と、光学手段１２と、撮像手段１３とから構成されている。なお、被加工物認識装置１０は、アライメントユニットとは別体として別途設けてもよい。
【００１９】
照明手段１１は、内部に発光体１４を備えており、この発光体１４は、調光器１５を介して電源（図示せず）に接続され、可視光及び赤外光を発することができる。また、発光体１４の下方には熱線吸収フィルタ１６が取り付けられている。
【００２０】
光学手段１２には、対物レンズ１７と、ハーフミラー１８と、狭帯域フィルタ１９とを備えている。対物レンズ１７は、ウェーハ３０と対峙する位置に配設され、その上方に配設されたハーフミラー１８はグラスファイバー２０を介して照明手段１１と接続されている。
【００２１】
また、ハーフミラー１８の上方には狭帯域フィルタ１９が配設されており、この狭帯域フィルタ１９には、０．４〜０．８μｍの波長の可視光を透過する第一の狭帯域フィルタ２１及び０．８〜１０μｍの波長の赤外光を透過する第二の狭帯域フィルタ２２を備えている。両者は水平方向に移動することにより、切り替え可能となっており、可視光のみを透過させるときは第一の狭帯域フィルタ２１を、赤外光のみを透過させるときは第二の狭帯域フィルタ２２を、それぞれ光軸が一致するように位置させる。
【００２２】
撮像手段１３は、例えば、光域が広く可視光及び赤外光の双方を認識可能なＣＣＤカメラ等からなり、光学手段１２に対して光軸が一致するよう配設されており、撮像した画像はモニター７６に表示される。
【００２３】
ダイシングされるウェーハ３０は、保持テープ３１を介して表面側を上にして（裏面を保持テープ３１に貼着して）フレーム３２に保持されて、従来例で示したダイシング装置７０のチャックテーブル７４に吸引保持されている。
【００２４】
ウェーハ３０をダイシングする際は、ウェーハ３０の表面３０ａに形成されたストリート３３と切削ブレード７５との位置合わせ（アライメント）が行われるが、本実施の形態においては、被加工物認識装置１０がアライメントユニットを兼ねているため、被加工物認識装置１０によって前記アライメントが行われる。
【００２５】
アライメントの後、図２に示すように、ストリート３３は切削ブレード７５によって切削される。そして、切削された位置には切削溝３４が形成される。
【００２６】
撮像時、ウェーハ３０には、照明手段１１の発光体１４から発せられる光がグラスファイバー２０、ハーフミラー１８を介して照射されている。ここで照射される光には、可視光成分と赤外光成分の双方の成分が含まれている。
【００２７】
そして、図３に示すように、ウェーハ３０に照射される光のうち、可視光３５は、ウェーハ３０の表面３０ａにおいて反射する。また、図４に示すように、赤外光３６は、ウェーハ３０を透過し、ウェーハ３０の裏面３０ｂにおいて反射する。そして、それぞれ反射した可視光３５及び赤外光３６は、対物レンズ１７によって捕らえられ、狭帯域フィルタ１９に供給される。
【００２８】
ここで、狭帯域フィルタ１９を左方向にスライドさせておくと、光軸位置には、狭帯域フィルタ１９の右部分にある第一の狭帯域フィルタ２１が位置し、右方向にスライドさせておくと、光軸位置には、狭帯域フィルタ１９の左部分にある第二の狭帯域フィルタ２２が位置することになる。従って、狭帯域フィルタ１９を左方向にスライドさせれば、第一の狭帯域フィルタ２１によって、赤外光３６は遮断され、ウェーハ３０の表面３０ａにおいて反射した可視光３５のみが透過されて撮像手段１３に供給される。一方、狭帯域フィルタ１９を右方向にスライドさせれば、第二の狭帯域フィルタ２２によって、可視光３５は遮断され、ウェーハ３０の裏面３０ｂにおいて反射した赤外光３６のみが透過されて撮像手段１３に供給される。
【００２９】
そして、撮像手段１３は、ウェーハ３０の表面３０ａの状態を表示させたいときは、表面３０ａに焦点を合わせることにより、また、ウェーハ３０の裏面３０ｂの状態を表示させたいときは、裏面３０ｂに焦点を合わせて撮像することにより、どちらか片方のみの画像をモニター７６に表示させることができる。
【００３０】
即ち、ウェーハ３０の表面３０ａにおいて反射し、第一の狭帯域フィルタ２１を透過した可視光が撮像手段１３によって撮像されると、表面１３ａを撮った画像がモニター７６に表示される。一方、裏面１３ｂにおいて反射し、第二の狭帯域フィルタ２２を透過した赤外光が撮像手段１３によって撮像されると、裏面３０ｂを撮った画像がモニター７６に表示される。
【００３１】
切削途中若しくは切削後のウェーハ３０の表面３０ａにできた切削溝３４を撮った画像は、従来と同様に図１０のようにモニター７６に表示される。図１０に示す画像においては、切削溝３４の両側に細かな欠け（チッピング）３７が存在する。
【００３２】
一方、図５は、切削途中若しくは切削後のウェーハ３０の裏面３０ｂにできた切削溝３４を撮った画像の一例であり、裏面３０ｂにおいても同じように切削溝３４の両側にチッピング３８が発生している。
【００３３】
図６は、半導体ウェーハの材料として用いられるシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の結晶の光透過率を示すグラフであり、いずれの材料においても、波長が０．８μｍ〜１０μｍの赤外線領域で高い透過率が見られた。従って、第二の狭帯域フィルタ２２が、０．８μｍ〜１０μｍの赤外線のみを透過させる狭帯域フィルタであれば、ウェーハ３０を透過して裏面を認識できることがわかる。
【００３４】
但し、解像度を高くするためには、０．８μｍ〜２．０μｍの赤外線を透過する狭帯域フィルタを用いることが望ましい。従って、狭帯域フィルタ１９とは別に、更に０．８〜２．０μｍの赤外光のみを透過する狭帯域フィルタを狭帯域フィルタ１９の上部や、撮像手段１３内等に設ければ、更に解像度を高めることが可能となる。
【００３５】
従来は、可視光によって表面３０ａを撮像し、表面３０ａのみのチッピングの状態を検出してダイシングを続行すべきか否かを判断することがあり、この場合は裏面に発生したチッピングを検出することができないため、不良チップが形成されてしまうのを完全に回避することは困難であった。
【００３６】
また、裏面３０ｂのチッピングの状態を検出する場合もあったが、その場合には、ダイシングを一度終了させてチャックテーブル７４からウェーハ３０を取り外し、裏返してから再度チャックテーブル７４に載置して撮像するという煩雑な作業を必要としていた。
【００３７】
しかしながら、本発明では、図４において示したように、赤外光を照射し、赤外光の透過性によってウェーハ３０を裏返すことなく裏面３０ｂを撮像することができるため、裏面のチッピング３８の状態を容易に検出することができる。しかも、狭帯域フィルタ１９を左右にスライドさせて切り替えるのみで、表面３０ａ及び裏面３０ｂの撮像を自在に切り替えて表面及び裏面のチッピングの状態を検出することができるのである。
【００３８】
従って、撮像した画像に基づき、画像処理、例えば、反射した可視光または赤外光の多値デジタル信号への変換等を行い、変換後のデータに基づいて表面３０ａ及び裏面３０ｂのチッピング３５の大きさや量、切削溝３４の幅等を算出し、算出した値が予め設定した許容値を超えている場合には、切削ブレード７５に切れ味の低下等の何らかの問題があると判断することができる。許容値を超えている場合には、切削ブレード７５のドレッシング、新しい切削ブレードへの交換等の策を講ずることにより、チッピングによる不良チップが大量に発生してしまうのを未然に防止することができるのである。
【００３９】
次に、図７に示す第二の実施の形態における被加工物認識装置４０について説明する。この被加工物認識装置４０は、照明手段４１、光学手段４２、撮像手段４３とから構成される点で第一の実施の形態における被加工物認識装置１０と同様であるが、照明手段４１及び光学手段４２の構成、照明手段４１と光学手段４２とが接続されていない点において、被加工物認識装置１０とは異なっている。
【００４０】
照明手段４１は、内部に可視光及び赤外光を発することができる発光体４４を備えており、この発光体４４は、調光器４５を介して電源（図示せず）に接続されている。そして、発光体４４の下方には更に、スライド式に配設した照射側の第一の狭帯域フィルタ４６、開閉式に配設した照射側の第二の狭帯域フィルタ４７を備えている。
【００４１】
照射側の第一の狭帯域フィルタ４６は、可視光のみを透過する狭帯域フィルタであり、図７に示したように左方向にスライドさせたときには光軸に位置して可視光のみを透過し、右方向にスライドさせたときには、光軸から外れて発光体４４から発せられる光をそのまま通過させる。
【００４２】
一方、照射側の第二の狭帯域フィルタ４７は、赤外光のみを透過する狭帯域フィルタであり、閉めたときには赤外光のみを透過し、開いたときには光をそのまま通過させてウェーハ３０に照射する。
【００４３】
従って、照射側の第一の狭帯域フィルタ４６を左方向にスライドさせると共に照射側の第二の狭帯域フィルタ４７を開ければ、可視光のみが照射され、照射側の第一の狭帯域フィルタ４６を右方向にスライドさせると共に照射側の第二の狭帯域フィルタ４７を閉めれば、赤外光のみが照射される。
【００４４】
このようにして照射された可視光または赤外光は、ウェーハ３０において反射し、光学手段４２の狭帯域フィルタ４８を透過する。このとき、可視光が照射される場合は、狭帯域フィルタ４８を左方向にスライドさせておけば、反射側の第一の狭帯域フィルタ４９が可視光をそのまま透過し、赤外光が照射される場合は、狭帯域フィルタ４８を右方向にスライドさせておけば、反射側の第二の狭帯域フィルタ５０によって赤外光がそのまま透過される。
【００４５】
即ち、狭帯域フィルタを二重に設けることで、余分な成分が入らないようにし、ウェーハ３０の表面３０ａ若しくは裏面３０ｂの認識をより正確に行うことができるのである。
【００４６】
なお、表面の認識はダイシング装置が置かれる部屋の光だけで行うことも可能であるが、部屋の光だけでは光量が少なく、表面を認識できない場合には、可視光だけを照射できるという点でも照射側の第一の狭帯域フィルタ４６は有効である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るウェーハのチッピング検出方法は、ウェーハの切削中若しくは切削後に、ウェーハ表面において反射する可視光を第一の狭帯域フィルタを介して該撮像手段が撮像し、ウェーハを透過してウェーハ裏面において反射する赤外光を第二の狭帯域フィルタを介して撮像手段が撮像することにより、ウェーハを裏返すことなく表面及び裏面を撮像して表面及び裏面のチッピングの状態を検出することができ、切削ブレードの切れ味の低下等の判断が可能となる。
【００４８】
狭帯域フィルタは、波長が０．４〜０．８μｍの可視光を透過する第一の狭帯域フィルタと、波長が０．８〜１０μｍの赤外光を透過する第二の狭帯域フィルタとからなることにより、２つの狭帯域フィルタのいずれか一方を選択するのみで、被加工物の表面若しくは裏面を選択的に認識することができるため、表面と裏面との認識の切り替えを容易かつ迅速に行うことができる。
【００４９】
また、狭帯域フィルタは、照明手段、光学手段、撮像手段のいずれか一以上に配設されていることにより、複数の狭帯域フィルタを異なる箇所に配設することもでき、透過する光の制御をより柔軟に行うことができる。例えば、照明手段及び光学手段に二重に狭帯域フィルタを設けることにより、被加工物の表面または裏面の認識をより正確に行うことができ、認識の信頼性が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る被加工物認識装置の第一の実施の形態を示す説明図である。
【図２】  切削されるウェーハを示す説明図である。
【図３】  本発明に係る被加工物認識装置によるウェーハ表面の認識方法を示す説明図である。
【図４】  同被加工物認識装置によるウェーハ裏面の認識方法を示す説明図である。
【図５】  同被加工物認識装置により撮像したウェーハの裏面の状態を示す説明図である。
【図６】  同被加工物認識装置によって認識されるウェーハの材料となるシリコン等の光透過率を示すグラフである。
【図７】  同被加工物認識装置の第二の実施の形態を示す説明図である。
【図８】  切削前のウェーハの表面を示す説明図である。
【図９】  従来の、及び、本発明に係る被加工物認識装置が装備されるダイシング装置を示す斜視図である。
【図１０】  従来の、及び、本発明に係る被加工物認識装置により認識した、ウェーハの切削途中または切削後の表面の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：被加工物認識装置  １１：照明手段  １２：光学手段  １３：撮像手段
１４：発光体  １５：調光器  １６：熱線吸収フィルタ  １７：対物レンズ
１８：ハーフミラー  １９：狭帯域フィルタ  ２０：グラスファイバー
２１：第一の狭帯域フィルタ  ２２：第二の狭帯域フィルタ
３０：ウェーハ  ３０ａ：表面  ３０ｂ：裏面  ３１：保持テープ
３２：フレーム  ３３：ストリート  ３４：切削溝
３５：可視光  ３６：赤外光
３７：表面のチッピング  ３８：裏面のチッピング
４０：被加工物認識装置  ４１：照明手段  ４２：光学手段  ４３：撮像手段
４４：発光体  ４５：調光器
４６：照射側の第一の狭帯域フィルタ  ４７：照射側の第二の狭帯域フィルタ
４８：狭帯域フィルタ
４９：反射側の第一の狭帯域フィルタ  ５０：反射側の第二の狭帯域フィルタ
６０：半導体ウェーハ  ６１：ストリート  ６２：矩形領域
７０：ダイシング装置  ７１：保持テープ  ７２：フレーム  ７３：ウェーハ
７４：チャックテーブル  ７５：切削ブレード  ７６：モニター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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