JP2939665B2 - 半導体ウエハの測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体ウエハの測定方
法に関するもので、更に詳細には、半導体ウエハの円周
付近の半導体チップの形状を認識する半導体ウエハの測
定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体ウエハ（以下にウエハと
いう）上に形成された半導体チップ（以下にチップとい
う）の電気的特性を検査するプローバにおいては、水平
及び垂直の三次元方向に移動可能なウエハ載置台上に載
置されたウエハの位置合せを行った後、ウエハに多数規
則的に配列されたチップの電極と対応する位置に測定用
触針であるプローブ針を植設したプローブカードをプロ
ーバのプローブヘッドに装着し、プローブ針とチップの
各電極を接触させて、各チップ毎に順次電気的検査を行
っている。

【０００３】このようなプローバによるウエハ検査工程
においてウエハの検査を効率良く行うには、図４に示す
ようなウエハａの円周付近に存在する完全でない形状の
不良チップｂ１の無駄な検査を省く必要がある。したが
って、ウエハａの位置合せ及びプローブカードｃとチッ
プｂの位置合せ等の測定を高精度に行うことは検査効率
上極めて重要である。

【０００４】そこで、従来では、ウエハの表面に形成さ
れたチップを測定する方法として、例えば特開昭６３−
４２１３７号公報等に記載のものが開発されている。こ
れら従来の測定方法は、ウエハ載置台の中心をウエハ載
置台上面と対向する方向に設置された容量型センサによ
り求める方法である。

【０００５】すなわち、ウエハ載置台を容量型センサの
下で移動させ、ウエハ載置台上面と上面を外れた位置に
おいてセンサの出力に差があることに注目し、ウエハ載
置台の円周上のエッジを３点以上検出し、 センサ下で
のウエハ載置台の中心座標を求める。

【０００６】次に、ウエハ載置台の中心に予め付された
マークをウエハパターン認識用に設けたＴＶカメラの下
に移動させると共に、予め付されたＴＶ画面上のマーク
に一致させ、ＴＶカメラ下でのウエハ載置台の中心座
標を求める。次に、で求めた載置台中心位置とで
求めた載置台中心位置との距離を測定し、記録する。

【０００７】 そして、ウエハ載置台にウエハａを搭載
し、センサの下にウエハ載置台を移動し、ウエハ表面と
ウエハ表面外とでセンサの出力に差があることに注目
し、ウエハ円周上のエッジを３点以上検出し、ウエハ中
心とウエハａの半径を求める。また、で求めたウエ
ハ載置台の中心とで求めたウエハ中心とのＸ軸方向及
びＹ軸方向のずれ量を計算し求める。

【０００８】次に、ウエハ載置台をＴＶカメラの下に移
動させ、ＴＶ画面上のマークにウエハ上のチップｂの１
点、例えば左上のチップの角を合せる。この時点におい
て、ＴＶカメラにより撮像され、ＴＶ画面に表示された
ウエハａの中心と半径及びチップ上の１点の相互の座標
関係が判明し、予めプローバにパラメータとして入力し
たチップのＸ方向長さ及びＹ方向長さを使用し、演算を
行えば、ウエハａの円周付近のチップｂの面積も求めら
れ、完全でない形状の不良チップｂ1 を検査前に知るこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体ウエハの測定方法では、オペレータがＴＶ画面上
のマークにウエハ載置台の中心に付されたマークを一致
させる必要があり、また、ウエハ載置台の中心に付され
たマークが容量型センサで測定するウエハ載置台の中心
に正しく一致しているとは限らなかった。このため、Ｔ
Ｖカメラ下でのウエハａの中心位置と容量センサで検出
されたウエハａの中心位置との相互関係に誤差が生ずる
ことがあった。

【００１０】この誤差は結果としてウエハ円周付近での
チップｂの面積が実際のものと異なるということでオペ
レータに判っても、ウエハａの中心がどの方向にどれ位
ずれているか判らず、修正も不可能であった。このた
め、本来完全でない不良チップｂ１が完全な形状の検査
対象のチップと認識されたり、あるいは、逆に完全な形
状のチップｂが不良チップと認識されることがあった
（図４参照）。したがって、以後のウエハ検査におい
て、プローブカードｃのプローブ針が検査対象となる全
てのチップｂ，ｂ…の電極に正確に接触されなかった
り、逆に検査対象外の不良チップｂ１に接触されてしま
い、検査効率の低下を招くばかりか、検査の信頼性も低
下し、更には、プローブ針の寿命の低下等の問題もあっ
た。

【００１１】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、簡単な操作によってウエハの円周付近のチップの形
状を認識して、ウエハの検査効率の向上、信頼性の向上
等を図ることを目的とした半導体ウエハの測定方法を提
供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の半導体ウエハの測定方法は、カメラによ
って撮像された半導体ウエハの円周部の画像と、上記円
周部の画像をデータ処理して得られた上記半導体ウエハ
の位置データに基づいて作図した半導体ウエハの外形図
を、一致させることによって半導体ウエハの位置を検出
すると共に、上記半導体ウエハに多数規則的に配列され
カメラによって撮像された任意のチップの像にこのチッ
プの外形を示す図形を合致させて上記チップの配列位置
を検出し、 上記半導体ウエハの位置データと上記チッ
プの配列位置データとを比較演算して、上記半導体ウエ
ハの円周付近の上記チップが完全な形状を有するか、一
部欠けた不完全な形状を有するかを判断することを特徴
とするものである。

【００１３】この発明において、測定される半導体ウエ
ハの円周は画像認識されていれば、必ずしも全周である
必要はなく、その一部であってもよい。また、半導体ウ
エハの円周の表示形態は任意でよく、例えばＣＣＤカメ
ラ等によって直接画像表示装置上に表示されてもよく、
あるいは、メモリエリア内の画像データにより想定され
る円周を画像表示装置に表示したものであってもよい。

【００１４】また、上記画像認識により求めたウエハの
円周に誤差が生じた場合における修正は測定ウエハの１
枚目にて行うだけでよく、２枚目以降この修正データを
使用することにより、正しい測定を行うことができる。
この場合、修正データを求める方法としては、ウエハ円
周を表示したＴＶ画面に画像認識処理後、求めた円周を
重ねて表示し、この円周の位置及び半径をマウスやキー
ボード又はジョイスティック等の入力操作機構を使用し
て修正することができる。

【００１５】また、上記半導体チップの外形を示す図形
は半導体ウエハの種類によって予め記憶された測定パラ
メータに基いて選定され、この図形をＣＣＤカメラでと
らえた半導体チップの像に重ね合わせる操作は上述の円
周の位置を求める手段と同様にマウスやジョイスティッ
ク等を用いることができる。

【００１６】加えて、上記半導体ウエハの位置データと
半導体チップの配列位置データとを比較演算する手段と
して、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を使用することがで
きる。

【００１７】

【作用】上記のように構成することにより、被測定用の
半導体ウエハの円周が画像認識された状態において、こ
の半導体ウエハの円周のデータから半導体ウエハの中心
及び半径が検出されて半導体ウエハの形状（大きさ、面
積等）が求められる。また、半導体ウエハ上の任意の半
導体チップにこの半導体チップの外形を示す図形を合致
させることにより、半導体ウエハ上の半導体チップの配
列位置が検出される。そして、これら半導体ウエハの位
置データと半導体チップの配列位置データとを比較演算
することにより、半導体ウエハの円周付近の半導体チッ
プの形状を認識することができる。また、半導体チップ
の配列データを記録しておけば、２枚目以降の半導体ウ
エハはこのデータと画像データとを比較し、オペレータ
の介在なしにチップ配列を求めることができる。

【００１８】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。

【００１９】図１はこの発明の半導体ウエハの測定方法
を用いるプローバの概略構成図が示されている。

【００２０】このプローバは、ウエハ搬送装置１によっ
て搬送された被測定用の半導体ウエハ２（以下にウエハ
という）を真空吸着するウエハ載置台３と、このウエハ
載置台３を水平及び垂直の三次元方向に移動するウエハ
載置台駆動装置４と、ウエハ載置台３の上方に配設され
てウエハ２上に形成された半導体チップ（以下にチップ
という）の電気的特性を検査するための複数の触針から
なるプローブカード５と、ウエハ２及びウエハ載置台３
の中心位置を検出するための容量センサ６と、ウエハ２
の円周及びチップの中心位置等を検出するＣＣＤカメラ
７と、容量センサ６及びＣＣＤカメラ７からの検出信号
を制御処理する制御部８とで構成されている。

【００２１】制御部８は、容量センサ６及びＣＣＤカメ
ラ７からの検出信号と予め記憶された測定に必要なパラ
メータ（例えばチップサイズデータ、移動量データ等）
とを比較演算してウエハ搬送装置１及びウエハ載置台駆
動装置４に制御信号を伝達するＣＰＵ９と、このＣＰＵ
９を介してＣＣＤカメラ７からの検出信号を画像情報と
して表示する画像表示装置１０と、画像表示装置１０に
表示されたウエハ２の円周やチップの配列位置等の画像
に基く入力操作を司るジョイスティック１１とで構成さ
れている。この場合、ＣＰＵ９は予め記憶されたパラメ
ータ及び画像情報を演算してウエハ２の円周に対応する
円形（円周曲線）の表示及びチップと等しい外形の図形
（以下に測定用チップ枠という）を画像表示装置１０上
に表示することができるようになっている。また、ジョ
イスティック１１の他に、例えばマウスやキーボード等
を使用することができる。

【００２２】なお、プローブカード５にはチップの電極
位置に対応するプローブ針５ａが植設されている。

【００２３】次に、この発明の半導体ウエハの測定方法
について図２及び図３を参照して説明する。

【００２４】パターンを一度に焼付けて全面に完全な形
状の良品チップ２ａ、不完全な形状の不良品チップ２ｂ
が形成されて製造された複数枚のウエハ２を収容するカ
セット（図示せず）がプローバに設置される。プローバ
ではウエハ搬送装置１によりカセット内からウエハ２が
一枚ずつ取出され、オリフラ位置を所定の方向に合せる
プリアライメント後、ウエハ載置台３に搬送されると、
図５に示すようにウエハ２のエッジ部４点が容量センサ
６により検知される。この容量センサ６の検出信号に基
いてウエハ２の中心点Ｏが求められ、ウエハ載置台駆動
装置４によりウエハ載置台３が駆動されてウエハ２の概
略の位置合せが行われる（ステップＡ）。

【００２５】位置合せが行われたウエハ２の円周の一部
がＣＣＤカメラ７にて撮像され、その信号がＣＰＵ９に
伝達されると共に、画像表示装置１０にて表示される。

【００２６】このようにして画像表示装置１０に表示さ
れたウエハ２の円周１２の画像に重ねて撮像した円周部
のデータを画像処理して得られたウエハ位置データに基
づいて作図したウエハ２の外形線１３を表示し（ステッ
プＢ）、ジョイスティック１１を操作してこの外形線１
３をウエハ２の円周１２に一致させることにより、カメ
ラによって認識されたウエハ２の位置が求められ、この
時、画像データの処理によって求められた中心及び半径
とジョイスティック１１により修正された値との差が補
正データとして記憶される（ステップＣ）。

【００２７】次に、ウエハ２上の任意のチップ２ａの近
傍位置にＣＰＵ９に予め記憶されたパラメータに基いて
表示されたチップ２ａの外形（測定用チップ枠）１４を
表示し、ジョイスティック１１を操作して測定用チップ
枠１４をチップ２ａに合致させると、ウエハ２上のチッ
プ２ａの実際の位置が検出され、したがって、チップの
配列位置及び配列形態すなわち全てのチップ２ａ，２ｂ
のウエハ２上の配列位置が検出される（ステップＤ）。

【００２８】そして、ウエハ２の位置データとチップの
配列位置データがＣＰＵ９にて比較演算されて（ステッ
プＥ）、ウエハ２の円周付近のチップ２ａの形状を認識
例えば面積が求められる（ステップＦ）。

【００２９】したがって、ウエハ２の円周付近に存在す
る不完全な形状の不良チップ２ｂと、その他の完全な形
状のチップ２ａとを正確に判別することができ、プロー
ブカード５によるウエハ検査を効率良く行うことができ
ると共に、検査の信頼性を向上でき、更には、不良チッ
プ２ｂにプローブ針５ａを接触させることがないので、
プローブ針５ａの摩耗を少なくでき、プローブ針５ａの
寿命の増大が図れる。

【００３０】２枚目以降のウエハ２の測定においては、
１枚目のウエハ２の画像データ及び補正データの取込み
によりウエハ２上のチップ２ａ，２ｂの検査の測定を行
うことができる。

【００３１】なお、上記実施例ではプローバによるウエ
ハ検査工程におけるウエハ上のチップの検査測定につい
て説明したが、上記実施例に限定されるものではなく、
ウエハ２上に形成されたチップ２ａを砥石でカットする
ダイシング工程においても同様に使用することができ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の半導
体ウエハの測定方法によれば、画像認識された半導体ウ
エハに基いて簡単な操作によって半導体ウエハの形状及
び半導体チップの配列位置を検出することができ、この
半導体ウエハの位置データと半導体チップの配列位置デ
ータとを比較演算して、半導体ウエハの円周付近の半導
体チップの形状を認識することができるので、不良半導
体チップの無駄な検査を省くことができ、半導体ウエハ
の検査の効率の向上が図れると共に、検査の信頼性の向
上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体ウエハの測定方法を用いたプ
ローバの概略構成図である。

【図２】半導体ウエハの測定状態を示す半導体ウエハの
概略平面図である。

【図３】半導体ウエハの測定手順を示すフローチャート
である。

【図４】従来の半導体ウエハの測定状態を示す半導体ウ
エハの概略平面図である。

【図５】半導体ウエハの中心位置の検出方法を示す説明
図である。

【符号の説明】

２ 半導体ウエハ ２ａ 半導体チップ ２ｂ 不良チップ ３ ウエハ載置台 ５ プローブカード ８ 制御部 ９ ＣＰＵ（中央演算処理装置） １０ 画像表示装置 １１ ジョイスティック １２ 半導体ウエハ２の円周 １３ ウエハ２の外形線 １４ 測定用チップ枠

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラによって撮像された半導体ウエハ
   の円周部の画像と、上記円周部の画像をデータ処理して
   得られた上記半導体ウエハの位置データに基づいて作図
   した半導体ウエハの外形図を、一致させることによって
   半導体ウエハの位置を検出すると共に、上記半導体ウエ
   ハに多数規則的に配列されカメラによって撮像された任
   意のチップの像にこのチップの外形を示す図形を合致さ
   せて上記チップの配列位置を検出し、 上記半導体ウエハの位置データと上記チップの配列位置
   データとを比較演算して、上記半導体ウエハの円周付近
   の上記チップが完全な形状を有するか、一部欠けた不完
   全な形状を有するかを判断することを特徴とする半導体
   ウエハの測定方法。