JP2000195824A - 半導体チップの配置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動的に最適なチップ配置を行える技術を提供
する。 【解決手段】仮想的なウェハ１０及びマスク１９とを、
オリフラ１２をＸ方向のスクライブライン１６xに重
ね、良品１４の個数を数えた後、相対移動させ、良品個
数が変化する毎に、相対移動量と対応付けて記憶してお
く。相対移動量と良品個数の関係が分かるので、良品が
最も多く取れる位置に配置したり、良品個数が安定して
いる位置に配置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクに形成され
た半導体チップパターンをウェハ上に転写する際に、そ
の配置(面付)を最適化する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体チップを形成するために
は、略円形状の半導体ウェハの上に、薄膜形成工程、フ
ォトリソグラフィ工程、不純物のドーズ工程、拡散工程
等のプロセスが繰り返されており、半導体チップ間を分
割するために、スクライブラインを設ける必要から、最
初から、各半導体チップは碁盤の目状に配置されてい
る。

【０００３】半導体プロセスが終了したウェハは、その
状態で各半導体チップ毎に動作確認が行われた後、スク
ライブラインに沿って切り離される。

【０００４】半導体チップは矩形形状をしているため、
円形のウェハ上でへの配置状態により、１枚のウェハ上
に製造できる半導体チップの個数(ＣＰＷ：Chips Per W
efer)は大きく変動する。

【０００５】半導体チップの配置方法は比較的自動化が
遅れており、例えば製造する半導体チップ毎に、独自に
開発した単純な配置プログラムを利用したり、さらに
は、この配置プログラムで得られた配置情報に基づい
て、オペレータが電卓等でマニュアル計算を行い、最終
的な配置を決定していた。

【０００６】しかし、この方法では、配置プログラムが
最適化されておらず、ＣＰＷの論理的最大値から数％も
少ない解しか得られていない場合が多い。

【０００７】また、ウェハには、直線状の切り欠き部分
(オリエンテーションフラット：Orientation Flat)を有
しており、完全な円形ではないため、簡易なプログラム
では最適な配置を求めることは困難である。

【０００８】従って、従来の配置方法では、必ずしもＣ
ＰＷの最大値が得られるわけではなく、その結果とし
て、１個のウェハから得られる半導体チップの個数が少
なくなり、コストが増大するという問題があった。

【０００９】また、従来の配置方法では、配置プログラ
ム等のソフトウェアを利用して完全に自動化されておら
ず、オペレータによる手作業が介在するため、最終的な
配置を決定するまでの作業時間が長く、しかも計算ミス
等による失敗もあるという問題点もあった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の不都合を解決するために創作されたものであり、そ
の目的は、短時間で正確な最適配置が得られる半導体チ
ップの配置方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、矩形形状の半導体チップパ
ターンが、互いに垂直なＸ方向及びＹ方向に延びるスク
ライブラインを隔てて行列状に配置された仮想的なマス
クと、略円形で端部に直線状の切り欠きが形成されたウ
ェハとを相対的に位置決めする半導体チップの配置方法
であって、前記各半導体チップパターンのうち、前記各
半導体チップパターンの全領域が前記ウェハの有効領域
内に位置したものを良品とした場合に、前記切り欠きを
前記Ｘ方向のスクライブラインに重ねたときの前記良品
の個数を求め、その状態から、前記ウェハと前記マスク
とを、前記半導体チップパターンの前記Ｙ方向の大きさ
だけ、前記Ｙ方向に相対的にずらす間に、前記良品の個
数が変化する毎に、その個数を記憶し、前記良品の個数
の最大値が得られる前記マスクと前記ウェハの相対的な
位置関係を求めて位置決めすることを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体チップの配置方法であって、前記ウェハと前記マス
クとを相対的にずらした量と、前記良品の個数とを対応
させて記憶することを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２のいずれか１項記載の半導体チップの配置方法であ
って、前記切り欠きを前記Ｘ方向のスクライブラインに
重ねるときに、前記Ｙ方向と平行な前記ウェハの線対称
軸線を、前記Ｙ方向のスクライブラインと重ねた場合
の、前記良品の最大個数と、前記切り欠きを前記Ｘ方向
のスクライブラインに重ねるときに、前記線対称軸線を
前記ウエハのＸ方向中央位置に重ねた場合の前記良品の
最大個数とを求めることを特徴とする。

【００１４】本発明は上記のように構成されており、矩
形形状の半導体チップパターンが、互いに垂直なＸ方向
及びＹ方向に延びるスクライブラインを隔てて行列状に
配置されたマスクと、略円形で端部に直線状の切り欠き
が形成されたウェハとを相対的に位置決めする半導体チ
ップの配置方法である。

【００１５】本発明では、ウェハに形成される半導体チ
ップのうち、半導体チップパターンの全領域が、ウェハ
面上の有効領域内に位置できたものだけを良品として計
数しており、先ず、ウェハとマスクを、ウェハの切り欠
きをマスクのＸ方向のスクライブラインに重ねて相対的
に配置したときの良品の個数を求めている。

【００１６】そして、その状態から、ウェハとマスクと
をＹ方向に相対的にずらす。このとき、半導体チップパ
ターンのＹ方向の大きさだけずらす間に、良品の個数が
変化するので、変化する毎にその良品個数を記憶する
と、良品個数の最大値が与えられるマスクとウェハの相
対的な位置関係を求めることができる。

【００１７】その際、良品の個数と、ウェハとマスクと
を相対的にずらした量とを対応させて記憶しておくとず
らした量と良品個数との関係を知ることができる。従っ
て、ずらした量に対する良品個数の変化をグラフ化で
き、良品個数が安定して多くなる位置に位置決めするこ
とができる。

【００１８】半導体チップパターンのＸ方向について
は、切り欠きを、Ｘ方向に延びるスクライブラインに重
ねるときに、Ｙ方向と平行になるウェハの線対称軸線
を、Ｙ方向のスクライブラインと重ね、良品個数を求め
る方法と、線対称軸線をウエハのＸ方向中央位置に重
ね、良品個数を求める方法とがある。

【００１９】本発明は、両方の場合について良品個数を
求めており、その結果、最も良品個数が多くなる配置状
態を求められるようになっている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す実施例
に基づいて、本発明のウェハ上での半導体チップの配置
方法を詳細に説明する。

【００２１】図１及び図２は、本発明の半導体チップの
配置方法を説明するための概念図である。

【００２２】図１(ａ)を参照し、符号１０は、配置対象
のウェハであり、略円形状であって、その端部に直線状
の切り欠き(オリエンテーションフラット)１２が形成さ
れている。

【００２３】また、符号１９はマスクであり、矩形形状
の半導体チップパターン１３が、互いに直交するＸ方向
のスクライブライン１６ｘとＹ方向のスクライブライン
１６ｙによって碁盤の目状に配置されている。

【００２４】上記ウェハ１０及びマスク１９は仮想的な
ものであり、実際にはコンピュータ等の計算機内で、デ
ィジタルデータによって表現されており、相対的な位置
合わせを決定する際に、ガラスマスクやシリコンウェハ
が用いられる訳ではない。また、半導体チップの実際の
製造工程には主としてステッパーが用いられるため、実
際に用いられるマスクでは、図１、図２に示したよりも
少数の半導体チップパターン１３が形成されており、１
枚のウェハを繰り返し露光することでウェハの全領域に
半導体チップパターンが転写されるようになっている。

【００２５】実際のマスク上に形成され半導体チップパ
ターン１３は、通常では半導体プロセスの最初のフォト
リソグラフィ工程において、後述する本発明の配置方法
に従ってウェハ上に転写され、それ以後は、ウェハ上に
形成された位置合わせパターンを用いて多数のフォトリ
ソグラフィ工程が繰り返し行われ、複数のマスクに形成
された半導体チップパターンが、最初に転写されたウェ
ハ上の半導体チップパターンの上に重ねて転写される。

【００２６】そして、半導製造プロセスが終了し、動作
可能な状態になった半導体チップは、先ず、ウェハ状態
のまま電気的な動作がチェックされ、次いで、ウェハ上
に実際に形成されているスクライブラインに沿って切り
離され、良品だけが次の組立工程に送られる。

【００２７】なお、実際には、切り欠き部分を含むウェ
ハの外周部の３ｍｍ程度の領域は、完全な半導体チップ
を製造することができない無効な領域である。従って、
ウェハ上の半導体チップのうち、ウェハの有効領域内に
配置されたものだけが良品になり得る。図１、図２にお
いて符号１０で示したウェハは、その有効領域を示して
いるものとする。このようなウェハの直径は、通常、
５，６，８インチ程度のものであるが、本発明では、直
径は何ら限定されるものではない。

【００２８】本実施例では、便宜上、図中左右方向をＸ
方向とし、上下方向をＹ方向としているが、Ｘ方向、及
びＹ方向のスクライブライン１６x、１６ｙは、実際の
スクライブラインの中央を示しており、線幅がゼロであ
る仮想的な線分であるものとする。実際のスクライブラ
インには線幅があるため、スクライブラインが占める領
域は半導体チップパターン１３内に含めて最適配置が決
定される。

【００２９】最適配置を決定するためには、先ず、切り
欠き１２を、マスク１９上のＸ方向のスクライブライン
１６xに重ね、ウェハ１０とマスク１９とを相対的に配
置する。

【００３０】この実施例では、切り欠き１２をＸ方向の
スクライブライン１６xに重ねるときに、ウェハ１０の
線対称軸線Ｌ(この線対称軸線Ｌは、切り欠き１２とは
直角である。)が、２本のＹ方向のスクライブライン１
６y間の中央位置すなわちウエハ１０のＸ方向中央位置
に重なるように配置する。

【００３１】図１(ａ)では、半導体チップパターン１３
をウェハ１０上に転写したときに、全部がウェハ１０内
に入り、良品となるものを符号１４で示し、一部分であ
ってもウェハ１０外にはみ出たものを不良品とし、符号
１５で示している。

【００３２】その初期状態で良品１４の個数を計算して
記憶しておき、続いて、図１(ａ)に示す状態から、ウェ
ハ１０をＹ方向上方に相対的に移動させる(マスク１９
をＹ方向下方に移動させるのと同じである。)と、ウェ
ハ１０内に配置される半導体チップパターン１３の良品
個数が変化する。

【００３３】ここでは、先ず、図１(ａ)の符号２１で示
した部分が、不良品１５から良品１４に変化するものと
すると、その時点で、良品個数は増加することになる。

【００３４】このようにして、良品１４の個数は、ウェ
ハ１０の上半分では増加する方向に変化し、ウェハ１０
の下半分の領域においては、減少する方向(不良品１５
の個数が増加する方向)に変化する。

【００３５】ウェハ１０とマスク１９とを、図１(ａ)の
初期状態から一定方向に相対的に移動させたとき、良品
個数が増減する毎に、相対移動量と良品個数とを対応付
けて記憶する。

【００３６】この実施例では、ウェハ１０とマスク１９
とを図１(ｂ)に示す位置まで相対移動させると、図１
(ａ)の符号２１で示した２個の不良１５が良品１４ａに
変わっているのに対し、図１(ａ)では符号２２で示した
７個の良品１４が、不良品１５aに変わっており、従っ
て、図１(ｂ)の状態は、図１(ａ)の初期状態に比べて、
良品個数が５個減少している。

【００３７】更に相対移動させ、例えば図２(ｃ)に示す
相対位置まで移動させた場合には、図１(ｂ)の場合に比
べると、上から１，３および７行目両端の部分は新たな
良品１４ｂになっているが、図１(ｂ)では良品１４であ
った下から２，３および９行目の両端の部分は、下から
１，２および８行目に移動し、不良品１５ｂになってい
る。

【００３８】このように、ウェハ１０とマスク１９とを
相対的に移動させる(その移動の際には、良品個数が変
化する毎に、相対移動量と良品個数を対応付けて記憶さ
せておく。)と、図２(ｄ)に示すように、ちょうど半導
体チップパターン１３のＹ方向の長さ分だけ相対的に移
動させた時点で、図１(ａ)に示す初期状態に戻る。

【００３９】すなわち、半導体チップパターン１３のＹ
方向の長さ分を超えると、後は同じ状態が繰り返し出現
するので、ウェハ１０とマスク１９とを、半導体チップ
パターン１４のＹ方向の長さ分だけ相対的に移動させれ
ば、Ｙ方向の全ての配置状態に対する良品個数の変化を
求めることができる。

【００４０】図１(ａ)に示す初期状態での良品個数を基
準とし、相対移動量と良品個数とが対応付けて記憶され
ているため、図２(ｄ)の位置に至ったときに相対移動を
終了させ、記憶内容から、良品個数の最も多い相対移動
量を求めると、ウェハ１０とマスク１９の最適な相対位
置関係を求めることができる。

【００４１】また、相対移動量を横軸、良品個数を縦軸
にとると、図３のグラフに示すように、相対移動量と良
品個数のグラフが得られる。

【００４２】図３の実線は、上記実施例のように、切り
欠き１２をマスク１９上のＸ方向のスクライブライン１
６xに重ねるときに、ウェハ１０の線対称軸線Ｌが、２
本のＹ方向のスクライブライン１６y間の中央位置すな
わちウエハ１０のＸ方向中央位置に重なるように配置し
た場合のグラフを示しており、点線は、ウェハの線対称
軸線Ｌを、Ｙ方向のスクライブライン１６yと重ね、上
記と同様に、ウェハ１０とマスク１９とをＹ方向に相対
移動させた場合の良品個数と相対移動量のグラフを示し
ている。

【００４３】この２つのグラフには、ウェハ１０上に半
導体チップパターン１３を配置する際のあらゆる「可能
な解」が表現されている。

【００４４】なお、本発明では、配置の相対移動量の算
出方法は、上記算出方法だけに限定されるものではな
い。また、本実施例では相対移動量と良品個数を求める
ために、ウェハ１０をＹ方向上方(マスク１９に注目す
ると下方)に相対移動させているが、逆方向に相対移動
させても同じ結果が得られる。

【００４５】このようなグラフが得られた場合、１枚の
ウェハ１０上に配置できる半導体チップパターン１３の
個数(ＣＰＷ：Chips Per Wefer )の最大値が求められ、
そのときのウェハ１０とマスク１９との相対的な位置関
係に基いて、最初のフォトリソグラフィ工程を行うこと
ができるが、仮に、ＣＰＷの最大値が、瞬間的な最大値
として得られる場合であっても、製造プロセスの位置合
わせがわずかにずれただけで、ＣＰＷの最大値が得られ
なくなる場合には、安定した個数が得られる相対位置に
決定することもできる。

【００４６】本発明のウェハ上での半導体チップの配置
方法は、基本的に以上のようなものである。なお、ウェ
ハの線対称軸線を、Ｙ方向のスクライブラインと重ねた
ときの良品個数と、ウエハのＸ方向中央位置すなわちウ
エハ１０のＸ方向中央位置に重ねたときの良品個数の両
方を求め、ウェハ１０とマスク１９の相対的な位置関係
を決定しても良いが、いずれか一方だけを求め、位置関
係を決定しても良い。

【００４７】また、仮想的なマスク１９上の半導体チッ
プパターン１３は、矩形形状(正方形又は長方形)であれ
ばよく、その大きさは限定されない。また、必ずしも全
ての半導体チップパターン１３が碁盤の目状に配置され
る必要もなく、一部分が露光工程に用いられる位置合わ
せパターンであったり、工程管理用のパターンであって
も良い。

【００４８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を用
いると、ウェハとマスクの最適な相対配置を決定するこ
とができる。また、配置の決定を完全に自動化すること
ができるので、短時間でミスのない配置決定が可能にな
る。従って、半導体チップ製造のコストダウンも可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)、(ｂ)：本発明のウェハ上での半導体チッ
プの配置方法の各工程を表す一実施例の概念図

【図２】(ｃ)、(ｄ)：その続きを表す一実施例の概念図
である。

【図３】本発明での半導体チップのＹ方向の相対移動量
とその有効数との間の関係を表す一実施例のグラフであ
る。

【符号の説明】

１０……ウェハ １２……切り欠き(オリフラ) １３……半導体チップパターン １４、１４ａ、１４ｂ……良品 １５、１５ａ、１５ｂ……不良品 １６ｘ……Ｘ方向のスクライブライン １６ｙ……Ｙ方向のスクライブライン １９……仮想的なマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 務 埼玉県鳩ヶ谷市南町３丁目18番36号 日本 テキサス・インスツルメンツ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】矩形形状の半導体チップパターンが、互い
   に垂直なＸ方向及びＹ方向に延びるスクライブラインを
   隔てて行列状に配置された仮想的なマスクと、 略円形で端部に直線状の切り欠きが形成されたウェハと
   の相対的な位置関係を決定する半導体チップの配置方法
   であって、 前記各半導体チップパターンのうち、前記各半導体チッ
   プパターンの全領域が前記ウェハの有効領域内に位置し
   たものを良品とした場合に、 前記切り欠きを前記Ｘ方向のスクライブラインに重ねた
   ときの前記良品の個数を求め、 その状態から、前記ウェハと前記マスクとを、前記半導
   体チップパターンの前記Ｙ方向の大きさだけ、前記Ｙ方
   向に相対的にずらす間に、前記良品の個数が変化する毎
   に、その個数を記憶し、前記良品の個数の最大値が得ら
   れる前記マスクと前記ウェハの相対的な位置関係を求
   め、位置決めすることを特徴とする半導体チップの配置
   方法。
2. 【請求項２】前記ウェハと前記マスクとを相対的にずら
   した量と、前記良品の個数とを対応させて記憶すること
   を特徴とする請求項１記載の半導体チップの配置方法。
3. 【請求項３】前記切り欠きを前記Ｘ方向のスクライブラ
   インに重ねるときに、前記Ｙ方向と平行な前記ウェハの
   線対称軸線を、前記Ｙ方向のスクライブラインと重ねた
   場合の、前記良品の最大個数と、 前記切り欠きを前記Ｘ方向のスクライブラインに重ねる
   ときに、前記線対称軸線を前記ウエハのＸ方向中央位置
   に重ねた場合の前記良品の最大個数とを求めることを特
   徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の半
   導体チップの配置方法。