JP2007227639A

JP2007227639A - 半導体素子アレイチップのアライメントマークの構造および配置方法

Info

Publication number: JP2007227639A
Application number: JP2006046914A
Authority: JP
Inventors: Taku Kinoshita; 卓木下
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】検査装置による半導体素子アレイの中間部分の繰り返しパターンについて、検査の視野ごとのアライメント成功率を向上させることのできるアライメントマークの構造を提供する。
【解決手段】輝度の濃淡を明確にしやすい配線パターンを用いて、検査の視野ごとに、アライメントマークを作る。幅がＷ（数μｍ〜１０μｍ）の通常の配線１４の右側エッジに、局所的に３分の２程度の線幅にする矩形の切り欠き部１６を設けた。この矩形の局所的な形状よりなる特徴を、Ｃ１とする。このような特徴Ｃ１の形状は、矩形の外に、台形または半円形とすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体素子アレイのチップの外観検査のためのアライメントマークおよびその配置方法に関し、さらにはこのようなアライメントマークを備える半導体素子アレイチップに関する。また、本発明は、このような半導体素子アレイチップを有する光書込みヘッドに関し、さらにはこのような光書込みヘッドを有する光プリンタ，ファクシミリ，複写機に関する。

半導体素子アレイチップの外観検査を、ウェハ自動検査装置で行う場合、検査装置が取り込んだ視野の画像イメージと、あらかじめ記憶されている良品イメージとの差異を測定し、適当なしきい値のもとで、良品か不良品かが判定される。そのとき、検査する視野ごとにウェハ位置合わせが行われる。視野ごとのアライメントは、あらかじめチップ上の特異なパターン領域を決めておき、この領域を用いて、アライメント時にパターンマッチングなどの手法で、ウェハが乗っているステージの位置合わせを行い、検査の画像を取り込んでいる。

しかしながら、従来の半導体素子アレイチップの自動外観検査装置では、次のような問題があった。すなわち、発光素子アレイや受光素子アレイのように、発光点列または受光点列が並ぶチップは、チップの長辺と短辺の長さの差が大きく、細長いチップであることが多い。そのようなチップでは、通常の検査装置では、１つの視野の画像だけでチップ全体の自動外観検査を行うのは困難であり、１つのチップの検査は、複数の視野に分割して、実施されることが多い。また、チップ内のパターンで、チップの端以外の部分は、同じパターンの繰り返しによって構成されていることが多い。この傾向は、チップ幅を小さくしてウェハ１枚からのチップ取得数を向上させるようにすればするほど、チップ内パターンは簡単な形の繰り返しであることが多い。

したがって、細長いチップの中間部分のパターンのみを見る視野では、その視野内にそこだけにしか存在しないユニークなパターンがなく、また、その視野にしかないパターンが存在しない。したがって、検査時のアライメントに用いられるパターン領域として適当なものがない。

細長いチップの一例として、ｐｎｐｎ構造の発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイがある。図１は、自己走査型発光素子アレイの等価回路図である。自己走査型発光素子アレイは、シフト部１と、発光部２から構成される。シフト部１は、発光サイリスタＴ_１，Ｔ_２，Ｔ_３，・・・と、これらサイリスタのゲート間を接続するダイオードＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，・・・と、負荷抵抗Ｒ_Ｌとから構成される。サイリスタのアノード電極には、交互に転送用クロックパルスφ１，φ２が加えられる。これらのクロックパルスは、クロックパルスライン３，４（φ１ライン２，φ２ライン４）を経て供給される。Ｖ_ＧＫは電源であり、電源ライン５から各負荷抵抗Ｒ_Ｌを経てサイリスタのゲート電極Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，・・・に接続されている。

一方、発光部２は、発光サイリスタＬ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，・・・により構成され、サイリスタのアノード電極には、信号ライン（φ_Ｉライン）６を経て、書込み信号φ_１が加えられている。

サイリスタのゲートＧ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，・・・は、対応するシフト部のサイリスタのゲートに接続されている。

図２は、ｐｎｐｎ構造の発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイチップの回路パターンを示す。図１と同一の構成要素には、同一の参照番号および記号を付して示す。チップ中間部分の検査視野１０内のアライメントマーク１２は、同じパターンになり、その視野だけに１個しかないパターンではないこと、その視野にしかないパターンではないことがわかる。

結局、最初のウェハ全体の位置合わせの精度のもとで検査を実施しなければならないが、それでは、ステージの位置決めが、視野ごとにずれを生じ、それが検査の過検出や、見逃しの原因となる。

そこで、回路パターン自体に、アライメントマークを作り込むことが考えられる。アライメントマークとして適当なものは、パターンの濃淡によってパターンを認識する検査装置であれば、濃淡に特徴のあるパターンでなれればならない。また、パターンを作製する分だけ工程が増えると（使用するフォトマスクが増えると）、コストアップとなって不利である。

自己走査型発光素子アレイでは、Ａｌ配線とＡｕ系材料を用いた電極膜とが、輝度が高い領域を構成し、これらが無い部分（酸化膜や基板が見えている部分）は、輝度が低い領域を構成する。したがって、製造工程で用いているフォトマスク数を増加させずに、Ａｌ膜，Ａｕ膜によってアライメントマークを構成しなければならない。

そこで、図３に示すように、製造工程の既存のフォトマスクによって、Ａｌ配線あるいはＡｕ膜を用いた特徴のあるパターンを検査の視野ごとに設けてアライメントマーク１２ａ，１２ｂを作ればよいが、チップの回路パターン以外の領域にアライメントマークを設けるためのスペースを作ることは、チップ幅の拡大につながり、ウェハ１枚あたりのチップ取得数を減少させるから不利である。

本発明の目的は、検査装置による半導体素子アレイの中間部分の繰り返しパターンについて、検査の視野ごとのアライメント成功確率を向上させることのできるアライメントマークの構造および配置方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、製造工程で既に使用されているフォトマスクを用いて、反射率の高い金属膜を用いて、チップ幅を拡大させることなしに、検査装置の検査の視野ごとのアライメントマークを設けることのできるアライメントマークの構造および配置方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、このようなアライメントマークを備える半導体素子アレイチップを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、このような半導体素子アレイチップを有する光書込みヘッドを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、このような光書込みヘッドを有する光プリンタ，ファクシミリ，複写機を提供することにある。

本発明によれば、チップ内回路パターンに変更を加えて外観的な特徴を作り、検査の視野ごとに、輝度の濃淡が明確なアライメントマークを設ける。

外観的な特徴とは、主に、配線幅の局所的な変化、それによって生じるスペース内に島を設けること、金膜を配線間に設けること、これらを総合的に用いた場合などである。これによって、多くの異なるアライメントマークを、視野ごとに置くことにより、アライメント精度を向上させることができる。

半導体素子アレイチップの外観検査用のアライメントマークの構造であって、前記発光素子アレイが含む少なくとも１本の配線の少なくとも片側エッジに切り欠き部よりなる特徴を設け、少なくとも前記特徴を含む配線部分をアライメントマークとする構造である。

前記特徴は、矩形，台形，または半円形とするのが好適である。

また本発明は、半導体素子アレイチップの外観検査用のアライメントマークの構造であって、片側エッジに少なくとも１個の切り欠き部よりなる第１の特徴がそれぞれ設けられた、前記半導体素子アレイチップが含む２本の配線が、それぞれの前記第１の特徴を対向して配置され、対向する２つの前記第１の特徴の間の少なくとも１個のスペースに配線島よりなる第２の特徴が形成され、前記第１および第２の特徴を含む配線部分をアライメントマークとする構造である。

さらに本発明は、半導体素子アレイチップの外観検査用のアライメントマークの構造であって、前記半導体素子アレイチップが含む少なくとも２本の配線間のスペースに、前記半導体素子アレイチップが含む電極の金属材料で形成された少なくとも１個の金属膜よりなる特徴が形成され、前記特徴を含む配線部分をアライメントマークとする構造である。

さらに本発明は、細長い半導体素子アレイチップのチップ端以外の部分に、本発明のアライメントマークを、半導体素子アレイチップの外観を検査する視野ごとに配置する方法である。

さらに本発明は、本発明のアライメントマークが形成された半導体素子アレイチップである。

さらに本発明は、このような半導体素子アレイチップを有する光書込みヘッドである。

さらに本発明は、このような光書込みヘッドを有する光プリンタ，ファクシミリ，複写機である。

本発明のアライメントマークの構造によれば、検査装置による半導体素子アレイの中間部分の繰り返しパターンについて、検査の視野ごとのアライメント成功確率を向上させることができる。

また、本発明のアライメントマークの構造によれば、製造工程で既に使用されているフォトマスクを用いて、反射率の高い金属膜を用いて、チップ幅を拡大させることなしに、検査装置の検査の視野ごとのアライメントマークを設けることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

輝度の濃淡を明確にしやすい配線パターンを用いて、検査の視野ごとに、アライメントマークを作ることを考えた。図４は、幅がＷ（数μｍ〜１０μｍ）の通常の配線１４の右側エッジに、局所的に３分の２程度の線幅にする矩形の切り欠き部１６を設けた。この矩形の局所的な形状よりなる特徴を、Ｃ１とする。

図５は、アライメントマークとして、２本の配線１４に、それぞれ最大２個の特徴Ｃ１を作り込んだ例を示す。アライメントマーク１２は、２本の配線１４を囲む１５００μｍ^２以下の矩形領域内の各配線１４の右側エッジにそれぞれ特徴Ｃ１を２個作り込むことにより構成される。すなわち、アライメントマーク１２内には、４個の特徴Ｃ１が作り込まれている。

このように２本の配線の右側エッジに特徴Ｃ１を設ける組合わせは、種々考えることができる。すなわち、特徴Ｃ１を２個作り込んだ配線、特徴Ｃ１を１個作り込んだ配線、特徴を有さない配線を組合わせることによって、図６（ａ）〜（ｏ）に示すように、１５個の異なるパターンのアライメントマークを作ることができる。

したがって、チップ中間部分の繰り返しパターンを検査する際に、１５個の視野について、すべて異なるアライメントマークを取り入れられるので、１５個の視野の高い位置決め精度を得ることができる。

これらの配線層を用いたアライメントマークは、配線パターンを形成するフォトリソグラフィ工程で、同時に作ることができる。

以上の例では、２本の配線のうち少なくとも１本の配線に矩形状の特徴Ｃ１を作り込んだが、矩形に限る必要はなく、図７（ａ）に示すように台形状、あるいは図７（ｂ）に示すように半円状であってもよい。

以上の例では、特徴Ｃ１は、各配線の右側エッジに作り込んだが、両側エッジに作り込んでもよい。図８に、台形の特徴を、各配線１４の両側エッジに作り込んだ例を示す。

アライメントマーク内の配線１４の数は、２本に限られるものではない。図９（ａ）は３本の場合を、図９（ｂ）は１本の場合をそれぞれ示す。

また、アライメントマーク内の複数本の配線は、繋がっていても、あるいは交わっていてもよい。図８（ｃ）には、２本の配線１４ａ，１４ｂが１本の配線１４ｃに繋がっている部分を用いた例を示す。

実施例１で述べた特徴Ｃ１を、図１０（ａ）〜（ｆ）に示すように２本の配線１４の対向するエッジに設け、２つの特徴Ｃ１に挟まれてできたスペース１８に、配線の島よりなる特徴Ｃ２を設けることを考えた。島の形状は、矩形，多角形、円形のいずれでも良い。特徴Ｃ１が矩形の場合には矩形形状の島が、特徴Ｃ１が台形の場合には六角形の島が、特徴Ｃ１が半円の場合には円形の島が望ましい。

アライメントマーク１２内には、図１１に示すように配線が２本以上あっても良い。図１１において、特徴Ｃ２が２個以上含まれる場合は、特徴Ｃ２がある場合と無い場合を組合わせると、異なる複数のアライメントマークを視野ごとに作ることができ、複数の視野のアライメントを高精度で行える。

本実施例では、半導体層に蒸着されるＡｕ系材料を用いた電極膜の形成工程で、同時に、アライメントマークを構成するためのＡｕ蒸着膜を膜付けすることを考えた。

半導体層に蒸着されたＡｕ膜の上に配線層を設けると、半導体層−配線間に寄生容量を生じ、発光素子アレイの動作速度に影響するので、配線１４が上に無い領域にＡｕ膜を設ける。

図１２に示すように、矩形の金膜２０を、配線１４間のスペース２２に設ける。このような金膜の形状の特徴をＣ３とする。また、アライメントマーク１２内に入る配線間スペースは１本でも複数本でも良い。また、１個のアライメントマーク内に特徴Ｃ３が何個あっても良い。

図１２の実施例では、１個のアライメントマーク１２内の配線間スペース２２を１本、特徴Ｃ３の個数は２個とした。

図１２のアライメントマーク内の２個の特徴Ｃ３について、特徴Ｃ３がある場合と無い場合とを取り入れると、図１３（ａ）〜（ｃ）のように、３個の異なるアライメントマークが得られるので、３個の異なる視野について異なるアライメントマークを設定でき、各視野でのアライメント精度を向上できた。

上記実施例１，２，３の特徴Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を組合わせたアライメントマークを設ける。その実施例を、図１４（ａ）〜（ｃ）に示す。これによって異なるアライメントマークは非常に多く作ることができ、発光素子アレイの検査時の視野が多くても対応できた。

図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、特徴Ｃ１と特徴Ｃ３との組合わせを示している。

自己走査型発光素子アレイのシフト部の金系材料でできた遮光パターン（シフト部サイリスタからの光を遮光する）を、やや大きめに作っておき、視野ごとに、遮光パターンの長さを変える部分を設け、それをアライメントマークとした。

図１５は、その実施例を示す。図１と同一の構成要素には、同一の参照番号を付して示す。図中、２４は遮光パターンを示す。図１５に示すアライメントマーク１２の部分では、配線４と配線６との間に遮光パターン２４が現れている。この遮光パターンの長さを変える部分が特徴Ｃ４となり、アライメントマーク１２を構成できる。

本発明の半導体素子アレイチップの応用例を以下に説明する。

光プリンタ，ファクシミリ，複写機などの光学装置には、本発明の半導体素子アレイチップを１次元に配列し、ロッドレンズアレイなどの光学系と組合わせて構成した光書込みヘッドを用いることができる。

光書込みヘッドが用いられる光プリンタの基本構造を、図１６に示す。光プリンタには、光書込みヘッド１００が設置される。円筒形の感光ドラム１０２の表面に、アモルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作られている。このドラムはプリントの速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器１０４で一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド１００で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和し、潜像を形成する。続いて、現像器１０６で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器１０８でカセット１１０中から送られてきた用紙１１２上に、トナーを転写する。用紙は、定着器１１４にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１１６に送られる。一方、転写の終ったトナーが除去される。

このような光書込みヘッドは、プリンタのみならずファクシミリ，複写機にも利用することができる。図１７は、ファクシミリまたは複写機の基本構造を示す。図１６と同一の構成要素には、同一の参照番号を付して示す。

紙送りローラ１３０で搬送される読取り原稿１２２に光源１２４から光を照射し、反射光を結像レンズ１２６を介して、イメージセンサ１２８で受光する。イメージセンサ１２８の出力に基づいて、光書込みヘッド１００の自己走査型発光素子アレイ１３２が点灯し、ロッドレンズアレイ１３４を介して感光ドラム１０２に照射される。用紙１１２への印字は、光プリンタで説明したとおりである。

自己走査型発光素子アレイの等価回路図である。ｐｎｐｎ構造の発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイチップの回路パターンを示す図である。チップの回路パターン以外の領域にアライメントマークを設けた例を示す図である。特徴Ｃ１を用いたアライメントマークを示す図である。アライメントマークとして、２本の配線に、それぞれ最大２個の特徴Ｃ１を作り込んだ例を示す図である。１５個の異なるパターンのアライメントマークを示す図である。特徴の他の形状を示す図である。配線の両側エッジに特徴を作り込んだ例を示す図である。アライメントマークの他の例を示す図である。特徴Ｃ２を用いたアライメントマークを示す図である。特徴Ｃ２を用いた他のアライメントマークを示す図である。特徴Ｃ３を用いたアライメントマークを示す図である。特徴Ｃ３を用いたアライメントマークを示す図である。特徴Ｃ１およびＣ３を用いたアライメントマークを示す図である。特徴Ｃ４を用いたアライメントマークを示す図である。光プリンタの基本構造を示す図である。ファクシミリまたは複写機の基本構造を示す図である。

符号の説明

１シフト部
２発光部
３ φ１ライン
４ φ２ライン
５Ｖ_ＧＫライン
６ φ_Ｉライン
１０検査視野
１２アライメントマーク
１４配線
１６矩形の切り欠き部
１８，２２スペース
２０金膜

Claims

半導体素子アレイチップの外観検査用のアライメントマークの構造であって、
前記発光素子アレイが含む少なくとも１本の配線の少なくとも片側エッジに切り欠き部よりなる特徴を設け、少なくとも前記特徴を含む配線部分をアライメントマークとする構造。
前記配線部分は、前記特徴が設けられていない少なくとも１本の配線を含むアライメントマークの構造。
前記配線部分に含まれる配線が２本以上である場合には、前記２本以上の配線はそれぞれ独立している請求項１または２に記載のアライメントマークの構造。
前記配線部分に含まれる配線が２本以上である場合には、前記２本以上の配線は少なくとも一部において繋がっているかまたは交差している請求項１または２に記載のアライメントマークの構造。
前記特徴の形状は、矩形である、請求項１〜４のいずれかに記載のアライメントマークの構造。
前記特徴の形状は、台形である、請求項１〜４のいずれかに記載のアライメントマークの構造。
前記特徴の形状は、半円形である、請求項１〜４のいずれかに記載のアライメントマークの構造。
半導体素子アレイチップの外観検査用のアライメントマークの構造であって、
片側エッジに少なくとも１個の切り欠き部よりなる第１の特徴がそれぞれ設けられた、前記半導体素子アレイチップが含む２本の配線が、それぞれの前記第１の特徴を対向して配置され、対向する２つの前記第１の特徴の間の少なくとも１個のスペースに配線島よりなる第２の特徴が形成され、前記第１および第２の特徴を含む配線部分をアライメントマークとする構造。
請求項８に記載の前記配線部分を複数個含む部分をアライメントマークとする構造。
前記第１の特徴の形状は、矩形である、請求項８または９に記載のアライメントマークの構造。
前記第１の特徴の形状は、台形である、請求項８または９に記載のアライメントマークの構造。
前記第１の特徴の形状は、半円形である、請求項８または９に記載のアライメントマークの構造。
前記第２の特徴の形状は、矩形である、請求項８または９に記載のアライメントマークの構造。
前記第２の特徴の形状は、多角形である、請求項８または９に記載のアライメントマークの構造。
前記第２の特徴の形状は、円形である、請求項８または９に記載のアライメントマークの構造。
半導体素子アレイチップの外観検査用のアライメントマークの構造であって、
前記半導体素子アレイチップが含む少なくとも２本の配線間のスペースに、前記半導体素子アレイチップが含む電極の金属材料で形成された少なくとも１個の金属膜よりなる特徴が形成され、前記特徴を含む配線部分をアライメントマークとする構造。
前記半導体素子アレイチップは、ｐｎｐｎ構造構造の発光サイリスタで構成される自己走査型発光素子アレイである、請求項１〜１６のいずれかに記載のアライメントマークの構造。
シフト部発光サイリスタアレイと発光部サイリスタアレイとを備える自己走査型発光素子アレイの外観検査用のアライメントマークの構造であって、
前記シフト部発光サイリスタからの光を遮光する金属材料よりなり、長さが変わる金属パターンよりなる特徴を含む部分をアライメントマークとする構造。
細長い半導体素子アレイチップのチップ端以外の部分に、請求項１〜１６のいずれかに記載のアライメントマークを、前記半導体素子アレイチップの外観を検査する視野ごとに配置する方法。
請求項１〜１６のいずれかに記載のアライメントマークが形成された半導体素子アレイチップ。
請求項２０に記載の半導体素子アレイチップを有する光書込みヘッド。
請求項２１に記載の光書込みヘッドを有する光プリンタ。
請求項２１に記載の光書込みヘッドを有するファクシミリ。
請求項２１に記載の光書込みヘッドを有する複写機。