(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの内部に形成されたストリートと一定の位置関係を有する特殊なパターンを赤外線によって撮像して検出するダイシング装置における半導体ウェーハ内部の特殊なパターンの検出方法であって、
該ダイシング装置は、半導体ウェーハの内部に形成されたストリートと一定の位置関係を有する特殊なパターンの深さ位置を記憶する記憶手段と、
対物レンズと赤外線狭帯域フィルタとを備えた光学手段と、
可視光線から赤外線まで認識可能な撮像素子を含む撮像手段と、
半導体ウェーハが載置されるチャックテーブルと
を含み、該ダイシング装置を用い、該チャックテーブルに載置された半導体ウェーハの該記憶手段に記憶された特殊なパターンの深さ位置に該撮像手段の焦点を合わせて該特殊なパターンを検出する
ダイシング装置における半導体ウェーハ内部の特殊なパターンの検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線を利用した撮像により、半導体ウェーハ等の内部に形成された特定のパターンを検出する方法に関し、詳しくは、深さ方向に複数積層された回路面の中から、特定のパターンを検出するようにした検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すようなＩＣ等の回路が表面に複数形成された半導体ウェーハ５０は、ストリート５１によって区画されており、切削領域であるストリート５１に沿って切削される前に、回路面に形成された特殊なパターンであるターゲット５２が撮像手段によって検出される等して、切削すべきストリート５１が検出される。
【０００３】
例えば、図６に示す回路においては、ターゲット５２とストリート５１との位置関係が予め決まっており、両者の位置関係は、切削装置に備えたメモリ等の記憶手段に予め記憶されている。従って、ターゲット５２が検出されれば、自動的にストリート５１も検出される。
【０００４】
しかし、上記の手法では、半導体ウェーハの表裏を反転して裏面を上にして裏面側から切削を遂行したり、または回路面がサンドイッチ状に内部に形成された回路が表裏面に現れない特殊なワークを切削したりする場合には、切削すべき領域を検出することができない。
【０００５】
そこで出願人は、赤外線の透過性を利用すれば、半導体ウェーハの内部を観察できることに着目し、赤外線を利用した撮像手段を開発し、特開平７−７５９５５号公報において開示した。
【０００６】
赤外線の透過性を利用すれば、焦点の位置を調整することにより、半導体ウェーハの裏面や内部を撮像することもでき、検出すべき回路面が裏面や内部に形成されている場合にも、切削すべき領域を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、複数の回路面が積層されている半導体ウェーハにおいては、赤外線を照射して深さ方向の焦点を変化させると、赤外線の透過性によって積層された複数の回路面を検出してしまい、ストリートとの位置関係が予めわかっているターゲットを有する回路面がどれであるのかを探し出すことができないという問題が生じる。また、オートフォーカスにより自動的に焦点を合わせる場合にも、撮像素子が焦点位置を判断することができないことがありうる。
【０００８】
従って、従来の赤外線による切削領域の検出においては、検出すべき回路面を的確に検出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。
【０００９】
【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、半導体ウェーハの内部に形成されたストリートと一定の位置関係を有する特殊なパターンを赤外線によって撮像して検出するダイシング装置における半導体ウェーハ内部の特殊なパターンの検出方法であって、ダイシング装置は、半導体ウェーハの内部に形成されたストリートと一定の位置関係を有する特殊なパターンの深さ位置を記憶する記憶手段と、対物レンズと赤外線狭帯域フィルタとを備えた光学手段と、可視光線から赤外線まで認識可能な撮像素子を含む撮像手段と、半導体ウェーハが載置されるチャックテーブルとを含み、このダイシング装置を用い、チャックテーブルに載置された半導体ウェーハの記憶手段に記憶された特殊なパターンの深さ位置に撮像手段の焦点を合わせて特殊なパターンを検出するダイシング装置における半導体ウェーハ内部の特殊なパターンの検出方法を提供するものである。
【００１０】
本発明においては、半導体ウェーハの種別によって検出すべき領域の深さ方向の位置を予め記憶手段に記憶させておき、記憶手段に記憶させた位置に撮像手段の焦点を合わせて半導体ウェーハのストリートと一定の位置関係を有する特殊なパターンを検出するようにしたことにより、複数の回路面が積層された半導体ウェーハであっても、検出すべきパターンを的確かつ迅速に検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、半導体ウェーハを切削（ダイシング）する際に行う切削領域の検出について説明する。
【００１２】
切削しようとする半導体ウェーハ１０の内部には、図１に示すように、複数の回路面、例えば回路面１１、１２が積層されており、積層された複数の回路面のうちの一つの回路面１１には、従来例で示した半導体ウェーハと同様に、切削領域であるストリートが形成され、また、当該ストリートと一定の位置関係を有する特殊なパターンであるターゲットが形成されている。また、通常、半導体ウェーハ１０は、図２に示すように回路が形成された表面を表側にして、保持テープ１５を介してフレーム１６に保持されているが、本実施の形態においては、回路面は裏側になるか、またはサンドイッチ状になって内部に形成されており、視認することはできない。
【００１３】
半導体ウェーハ１０のダイシングは、例えば、図３に示す切削装置の一つであるダイシング装置２０において行われる。このダイシング装置２０においては、フレーム１６に保持された半導体ウェーハ１０は、チャックテーブル２１に載置される。そして、チャックテーブル２１のＸ軸方向の移動によって、アライメントユニット２２の直下に半導体ウェーハ１０が位置付けられ、装置の内部に設けられて装置の各部を制御する制御装置（図示せず）の制御の下、パターンマッチングによりターゲットを検出し、切削位置であるストリート１３と切削ブレード２３との位置合わせ、即ち、アライメントが遂行される。
【００１４】
アライメントユニット２２は、図４に示すように、光を照射する照明手段２３と、半導体ウェーハ１０において反射した光を拡大する光学手段２４と、光学手段２４から供給される光を撮像する撮像手段２５とから概略構成されている。
【００１５】
照明手段２３は、内部に発光体２６を備えており、この発光体２６は、調光器２７を介して電源（図示せず）に接続され、可視光線及び赤外線を発することができる。また、発光体２６の下方には熱線吸収フィルタ２８が取り付けられている。
【００１６】
光学手段２４には、対物レンズ２９と、ハーフミラー３０と、赤外線狭帯域フィルタ３１とを備えており、対物レンズ２９は、半導体ウェーハ１０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３０は、グラスファイバー３２を介して照明手段２３と接続されている。更に、ハーフミラー３０の上方には、赤外線のみを透過する赤外線狭帯域フィルタ３１が配設されている。なお、ここに配設するフィルタは、赤外線狭帯域フィルタと可視光線を透過する可視光線狭帯域フィルタとを切り替えることができ、赤外線によるアライメント、可視光線によるアライメントができる切り替え式のものであってもよい。
【００１７】
撮像手段２５は、例えば、光域が広く可視光線から赤外線までを認識可能なＣＣＤカメラ等の撮像素子３３を含んでおり、光学手段２４に対して光軸が一致するよう配設されている。更に、撮像手段２５には、半導体ウェーハ１０の焦点位置を、例えばＺ軸上の座標によって記憶させることができるメモリ等からなる記憶手段３４を備え（制御装置内に備えてもよい）、この記憶手段３４に記憶させた焦点位置に自動的に焦点を合わせる機能を有している。また、撮像手段２５はモニター３５に接続され、撮像した画像はモニター３５に表示されるようになっている。
【００１８】
通常、ターゲットを有する回路面のＺ軸上の位置は、半導体ウェーハの設計段階で決定されている。従って、アライメントを行う前に、予めＺ軸上の位置を記憶手段３４に設定しておくことができる。また、ターゲットを有する回路面のＺ軸上の位置が設計段階で決定されていなかった場合には、撮像手段２５によって撮像して得た情報に基づいてオペレータが観察して検出した位置を記憶手段３４に設定すればよい。
【００１９】
回路面１１のＺ軸上の位置を記憶させる際は、ダイシング装置２０の操作パネル３６を操作して、記憶手段３４に、回路面１１のＺ軸上の位置を数値によって入力して記憶させておく。例えば、図１に示したように、チャックテーブル２１の表面をＺ軸上の原点とした場合には、この原点からの相対的な距離Ｄが焦点位置として記憶手段３４に設定される。
【００２０】
そして、照明手段２３の発光体２６から赤外線成分を含む光を半導体ウェーハ１０に照射すると共に、対物レンズ２９を上下動させる等して、予め記憶手段３４に記憶させておいたＺ軸上の焦点位置Ｄに撮像素子３３の焦点を合わせると、モニター３５には、図５に示したようなターゲット１４を有する回路面１１の画像が表示される。
【００２１】
図５に示した回路面において、ストリート１４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り、ストリート１４によって区画された多数の矩形領域１７には、回路パターンが施されている。また、ターゲット１４は、ストリート１３の切削位置の検出時の基準となる特徴点であり、ストリート１３とターゲット１４との位置関係は予め記憶手段３４に記憶されている。従って、ターゲット１４をパターンマッチング等で検出すれば、自動的にストリート１３の位置を検出することができ、ストリート１３と切削ブレード２３との位置合わせ、即ち、アライメントが行われる。
【００２２】
従来は、記憶手段３４に焦点位置を記憶させておかなかったために、回路面が裏側になった半導体ウェーハの場合には、回路面を検出することが困難であった。また、回路面がサンドイッチ状になって内部に複数の回路面が積層されている回路面が表裏に現れないタイプの半導体ウェーハの場合は、深さ方向に焦点を変化させると複数の回路面を検出してしまい、ストリートとの位置関係がわかっている回路面のみを検出することが困難であった。
【００２３】
しかし、記憶手段３４に焦点位置を記憶させておけば、撮像素子３３は、記憶手段３４に記憶させた焦点位置に焦点を合わせるのみで容易に所望の回路面を検出することができるのである。従って、オペレータがモニター３５に映し出された画像を見ながら焦点を定める必要がなくなる。
【００２４】
更に、自動的に焦点を合わせる場合にも、記憶手段３４に記憶させた焦点位置を固定データとして扱うことにより、固定フォーカスとして焦点を合わせることができる。
【００２５】
また、記憶手段３４に記憶させた焦点位置が必ずしも正確でなかったり、ターゲットを有する回路面に高低差があったりする場合もありうるが、このような場合であっても、記憶手段３４に記憶させる焦点位置を基準として、一定の範囲を誤差範囲とし、その誤差範囲内においてオートフォーカスにより焦点を合わせるようにすれば、焦点の位置を修正して的確に所望の回路面を検出することができる。
【００２６】
以上のようにして切削すべき領域が検出されてアライメントが行われた後、検出された領域が切削されてダイシングが行われるのである。
【００２７】
なお、本発明に係る領域の検出方法は、上記説明したアライメント時の切削領域の検出だけでなく、切削途中における切削状況の監視等にも利用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、半導体ウェーハ内部の検出すべき特殊なパターンの深さ方向の位置を予め記憶手段に記憶させておき、記憶手段に記憶させた位置に撮像手段の焦点を合わせて半導体ウェーハの内部の特殊なパターンを検出するようにしたことにより、複数の回路面が積層された半導体ウェーハであっても、検出すべき特殊なパターンを的確かつ迅速に検出することができるため、切削等を正確かつ効率よく遂行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示す説明図である。
【図２】  検出の対象となる半導体ウェーハを示す説明図である。
【図３】  ダイシング装置を示す説明図である。
【図４】  ダイシング装置に備えたアライメントユニットを示す説明図である。
【図５】  検出される回路面を示す説明図である。
【図６】  従来の領域の検出方法によって検出された半導体ウェーハの表面を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：半導体ウェーハ  １１、１２：回路面  １３：ストリート
１４：ターゲット  １５：保持テープ  １６：フレーム  １７：矩形領域
２０：ダイシング装置  ２１：チャックテーブル  ２２：アライメントユニット
２３：切削ブレード  ２４：光学手段  ２５：撮像手段  ２６：発光体
２７：調光器  ２８：熱線吸収フィルタ  ２９：対物レンズ
３０：ハーフミラー  ３１：赤外線狭帯域フィルタ  ３２：グラスファイバー
３３：撮像素子  ３４：記憶手段  ３５：モニター  ３６：操作パネル
５０：半導体ウェーハ  ５１：ストリート  ５２：ターゲット
【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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