JP3887193B2 - ウェハマッピングシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクマーク方式の製造装置とマップ方式の製造装置が混在する半導体製造ラインに対し、マップデータを提供するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを製造する過程において、最終的なデバイスの組立ては、不良品チップを除いた良品チップのみを対象として行う。ここで、ウェハ上のチップの良品・不良品の選別は検査工程のプロービング検査装置において行われる。プロービング検査での被検体チップの良・不良の判定結果は、当然、組立て工程のダイボンディング装置などで認識できなければならない。通常、組立て工程におけるウェハ上のチップの良・不良の判定結果の認識は、インクマーキングとマッピングの２つの方式のいずれかに依っている。
【０００３】
ここで、インクマーキング方式とは、従来より広く使用されてきた方式で、不良と判定されたウェハ上の被検体チップの表面に、検査工程でインクで印をつけておく（マーキング）方式のことである。不良チップへのインクのマーキングは検査工程において検査作業と平行して行われる。組立て工程では、ウェハからチップを取り出す時、マーキングされたチップはスキップし、良品チップだけを取り出して半導体装置に組み立てて行く。なお、マーキングの有無の検出は、現在、光学的に行うものが主流となっている
【０００４】
一方、マッピング方式とは、近年の制御技術とデータ処理技術の進展に伴って行われるようになった方式で、被検体チップのウェハ上における座標（マップ）データを利用する方式のことである。通常、マップデータは検査作業と同時に電子的に作成され、一旦、データサーバなどの情報記録媒体の内部に蓄積される。組立て工程では、ダイボンディング装置にウェハがセットされた時、そのウェハに対応するマップデータを情報記録媒体から取り込む。その後、ダイボンディング装置はマップデータに従ってウェハ上の良品チップだけを取り出し、半導体装置に組み立てて行く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
半導体デバイスの効率的な製造方法や製造装置に関する技術は日々進歩している。最新の製造方法や製造装置を導入すれば、当然、それまで以上に効率良く半導体デバイスを製造できると考えられる。しかし、半導体デバイスの製造に使用される装置は非常に高価である。このため、既存の製造ラインでは、ある工程内の装置を全部一括して入れ替えることは稀であり、実際には、新型製造装置導入のメリット・デメリットを総合的に考慮した上で、新型の製造装置を部分的に入れ替えるのが通例である。
【０００６】
他の分野においても検査装置は高価であるように、プロービング検査装置は半導体デバイス製造のための装置の中でも特に高価である。このため、プロービング検査装置の入れ替えは安易には行われない。これに対してダイボンディング装置は、従来から使用している装置よりも組立て効率向上などの点でメリットがあれば、比較的容易に入れ替えが行われる。
マッピング方式の装置は作業速度を早くできる利点があり、近年における多くの装置はマップ方式を採用している。しかし、従来型のプロービング検査装置には、インクマーキング方式のみを採用し、マップデータを作成する機能を備えていないものの方が多い。
【０００７】
このため、既存の半導体製造ラインにマップ方式の装置を新規導入した場合、半導体製造ライン内にインクマーク方式の装置とマップ方式の装置が混在することになり、工程間、あるいは装置間での情報伝達に齟齬が生じる。このような場合、大量の資金を投入して検査装置も一新し、半導体製造ラインの装置をマップ方式に統一するか、あるいはマップデータを作成するための装置・システムを新たに導入する必要が有った。
そこで本発明は、安価かつ簡素な構成でマップデータを作成することのできるウェハマッピングシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、ウェハ表面の画像データを作成するためのスキャナ装置とマップデータを作成するデータ処理装置とを具備し、データ処理装置におけるマップデータ作成のためのデータ処理が、画像データに生じる歪みを補正する第１のステップと、画像データ上の個々のチップ形成領域を特定する第２のステップと、チップ形成領域毎に不良品チップの不良マークの有無を判定する第３のステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
検査工程と組立て工程の間にスキャナ装置を配置し、スキャナ装置で得たウェハ表面の画像データをデータ処理装置に供給する。データ処理装置では、画像データに生じている歪みを補正した上で、個々のチップ形成領域を特定する。そして、画像データ上のチップ形成領域毎に不良マークの有無を判定し、同時作成したマップデータにその判定結果を反映させ、マップデータを完成させる。得られたマップデータはデータ処理装置内で保管・管理し、新たなウェハが組立て工程の製造装置にセッティングされた時、データ処理装置から組立て工程に、そのウェハに対応したマップデータを供給する。
【００１０】
ここで画像データに生じている歪みの補正は、画像データ上に垂直方向基準点と水平方向基準点を設定し、回転により垂直方向基準点の垂直方向の座標値を揃えた後、水平方向基準点の各座標値から画像データの画素毎に補正量を計算して行う。具体的には、ウェハをほぼ左右に二分する縦方向のスクライブラインと最も上段と最も下段に位置する二本の横方向のスクライブラインの２つの交点に垂直方向基準点を設定し、ウェハをほぼ上下に二分する横方向のスクライブラインと最も左側と最も右側に位置する二本の縦方向のスクライブラインの２つの交点に水平方向基準点を設定する。
【００１１】
また、個々のチップ形成領域の特定は、画像データにグリッド線を重ね合わせて行う。具体的には、２つの垂直方向基準点間をチップ形成数だけ分割する複数の水平平行線と２つの水平方向基準点間をチップ形成数だけ分割する複数の垂直平行線により、チップ間の境界を暗示するメッシュ状のグリッド線を生成する。モニタ画面上で、このグリッド線を画像データに重ね合わせると、グリッド線に囲まれた領域は個々のチップ領域に相当することになり、個々のチップ形成領域を特定することが可能になる。
【００１２】
【実施例】
本発明によるウェハマッピングシステムを適用した概略の半導体製造工程を図１に示した。なお、図１中の太矢印はウェハの流れを示し、点線矢印はデータの流れを示している。
図１において、化学的・物理的な処理の終ったウェハＷは検査工程１に供給される。そこでウェハはチップ毎に特性検査が行われ、検査の結果、不良と判断された被検体チップの表面には不良マークＭｋが施される。
全てのチップについて特性検査の終了したウェハはスキャナ２へ移送される。スキャナ２はウェハ表面（全体像）を撮像し、画像データＤ１を作成する。表面の撮像が終了したウェハは組立て工程３へ移送され、一方、得られた画像データＤ１はデータ処理システム４に供給される。
【００１３】
データ処理システム４では画像データＤ１に様々な処理を施し、個々のチップの形成領域を特定できるようにする。そして、特定できたチップの形成領域毎に不良マークの有無を判定する。この判定結果を含む各種データからウェハ毎にマップデータを作成し、完成したマップデータをシステム内で保管・管理する。
組立て工程３のダイボンディング装置に新たなウェハがセットされると、そのウェハに対応するマップデータがデータ処理システム４から組立て工程３に供給される。これにより組立て工程３は、供給されたマップデータに基づいてウェハから良品チップだけを抽出し、半導体デバイスを組立てて行く。
【００１４】
ここで、データ処理システム４の内部では、具体的に図２に示すような各処理を行い、マップデータを作成する。
先ず最初に、画像データＤ１に対して前処理１１を行う。ここでは、ウェハ表面の画像を適当な倍率でモニタに映し出すための画像拡大、画像データをカラー形式からモノクロ形式に変換するグレースケール化、画像の明るさやコントラストを整えるための色調補正、などを行う。
【００１５】
光学的に撮影された映像では、そこに何らかの歪みが生じることは避けられない。特にスキャナで撮影した画像をモニタ画面に映し出した場合、スキャナのハード的な特性によって、本来は正方形であるべきものが、僅かながら平行四辺形になることが多い。そこで、画像データＤ１に生じている歪みを補正するため、画像データＤ１に対し、基準点設定１２、画像回転１３、歪補正１４の各処理を順次実施する。
【００１６】
すなわち、先ず基準点設定１２において、垂直方向基準点Ｐ１、Ｐ２、水平方向基準点Ｐ３、Ｐ４を設定する。
ところで、実際のウェハ表面には、チップを分離するためのスクライブラインが複数設けられている。そこで、最も上段と最も下段に設けられた横方向のスクライブラインＳＬ１、ＳＬ２と、最も左側と最も右側に設けられた縦方向のスクライブラインＳＬ３、ＳＬ４と、ウェハをほぼ左右に二分する縦方向のスクライブラインＳＬＶと、ウェハをほぼ上下に二分する横方向のスクライブラインＳＬＨを基準点Ｐ１〜Ｐ４の設定に利用する。
【００１７】
具体的には、図３に示すように、モニタ画面上に映し出された画像でスクライブラインＳＬ１〜ＳＬ４とＳＬＶ、ＳＬＨを確認する。そして、スクライブラインＳＬ１とＳＬＶの交点とスクライブラインＳＬ２とＳＬＶの交点の位置の画素を、それぞれマウスなどで人為的に指定し、画像データＤ１上に垂直方向基準点Ｐ１とＰ２を設定する。同様にして、スクライブラインＳＬ３とＳＬＨの交点とスクライブラインＳＬ４とＳＬＨの交点の位置の画素を、それぞれマウスなどで人為的に指定し、画像データＤ１上に水平方向基準点Ｐ３とＰ４を設定する。
【００１８】
そして次に、画像回転１３において、先の処理で設定された上下の基準点Ｐ１、Ｐ２が画面上で垂直に並ぶよう、換言すると、基準点Ｐ１、Ｐ２の垂直方向の座標値が同じになるよう、画像全体を回転させる。画像回転後、歪補正１４において、左右の基準点Ｐ３、Ｐ４が画面上で水平に並ぶように画像の歪みを補正する。ここで、具体的な画像の歪みの補正作業は、回転後の基準点Ｐ３、Ｐ４の各座標値と任意の画素の座標値を基にして、当該任意の画素の座標値（特に垂直方向）の補正量を計算して行われる。
このような回転・歪み補正の２処理を実行することにより、モニタ画面に映し出される画像は、図４の（ａ）、（ｂ）のように変化し、実際のウェハ表面をほぼ反映した画像となる。
【００１９】
画像の歪みの補正が完了した後、２値化１５に進み、色調にしきい値を設定し、画像を構成している各画素を２値化しておく。つまり、不良マークＭｋの部分が黒、その他の大部分が白（あるいはその逆）に表示されるようにしておく。
そしてグリッド生成１６に進み、チップ間の境界を暗示するメッシュ状のグリッド線Ｇを生成し、それを図５に示すように２値化した画像データＤ１と重ね合わせる。すると、画面上でグリッド線Ｇに囲まれたそれぞれの領域は、個々のチップの形成領域に相当することになる。
【００２０】
ちなみに、先に説明したように上下左右の各一番端に有るスクライブラインを利用して基準点Ｐ１〜Ｐ４を設定した場合、基準点Ｐ１、Ｐ２の間と基準点Ｐ３、Ｐ４の間に、各基準点間をそれぞれの方向のチップ形成数だけ分割する複数の水平平行線と垂直平行線を引くと、チップ間の境界を暗示するグリッド線Ｇを容易に生成することができる。なお、このようにしてグリッド線Ｇを生成すると、基準点Ｐ１〜Ｐ４が画像データＤ１とグリッド線Ｇの位置合わせ用の基準点として機能し、特別な位置合わせのための処理をしなくとも、自動的に画像データＤ１とグリッド線Ｇの位置合わせが行われることになる。
【００２１】
グリッド線生成の後、不良判定１７に進み、グリッド線Ｇに囲まれたそれぞれの領域について、領域内の画素の状態（白あるいは黒）から、その領域が暗示する実際のウェハ上のチップに不良マークＭｋが施されているかを判定する。なお、不良マークＭｋはチップのほぼ中央に施されているはずなので、図６に示すように、グリッド線Ｇに囲まれた領域の内側にさらに判定領域ＪＲを設定し、その判定領域ＪＲ内の画素の状態から不良マークＭｋの有無を判定する。このように判定領域ＪＲを設定すると、判定の対象となる画素の数を減らせるのと同時に、グリッド線Ｇ（チップ間の境界）付近にノイズ的に現れる不良マークＭｋの部分と同じ色調になっている画素の影響を排除できる利点がある。
【００２２】
先のグリッド生成１６における個々のチップの形成領域の特定と不良判定１７における不良マークＭｋの有無の判定を受けて、マップデータ作成１８が行われる。ここでは、ウェハ情報、チップナンバー、チップの存在位置（＝座標）、検査結果、などの情報を基にしてウェハ毎にマップデータを作成する。そして、検査結果のセクタに不良判定１７の結果を反映させてマップデータを完成させる。以上のような処理の結果として作成されたマップデータはデータ処理システム４内に保管される。そして、組立て工程からの要求に応じて、データ処理システム４からダイボンディング装置にダウンロードされる。
【００２３】
以上の実施例の説明では、データ処理システム４内でのデータ処理の前処理１１において、画像データＤ１の形式をカラーからモノクロに変換するように説明している。しかし、スキャナ２から直接、モノクロの画像データＤ１が得られるように構成してある場合には、当然、グレースケール化の処理は必要無くなる。勿論、以後のデータ処理をカラーで行うようにデータ処理体系を構築した場合にも、グレースケール化の処理は必要無くなる。
【００２４】
また、画像データＤ１に生じている歪みを補正するのに際して、スクライブラインを利用して垂直方向と水平方向の各基準点を設定するように説明している。しかし、必ずしも各基準点は２つのスクライブラインの交点に設定しなくても良く、他のウェハ表面の特徴的な部分（例えば、アライメントマークの存在位置など）に各基準点を設定するようにしても構わない。
さらに、画像データＤ１に生じている歪みを補正するのに際して、回転により垂直方向の位置合わせをした後に、水平方向基準点の座標から補正量を算出するように説明している。これを逆にして、回転により水平方向の位置合わせをした後に、垂直方向基準点の座標から補正量を算出するようにしても構わない
【００２５】
実際の半導体装置の製造ラインでは、検査工程１と組立て工程３の間にテーピング工程やカッティング工程、ウェハ保管プールなどが存在するが、図１では、それらの図示を省略してある。図１ではスキャナ２によるウェハ表面の画像データの作成は検査工程２の直後に行うように示されている。しかし画像データの作成は、工程上の都合により、テーピング・カッティング工程での処理後やプールでの保管後に行うことも有り得る。また、検査工程１の中にインクマーキング方式とマップ方式の検査装置が並存し、ウェハは、その両方の検査装置で検査を受けなければならないことも有る。このような場合、ウェハマッピングシステムを検査工程１内のインクマーキング方式の検査装置の直後に設けても構わない。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によるウェハマッピングシステムは、ハード的にはスキャナ装置とデータ処理装置により構成され、スキャナ装置で得たウェハ表面の画像データをデータ処理装置に供給し、マップデータを作成する。その際、第１ステップとして、垂直方向と水平方向に基準点を設定し、画像回転により垂直方向基準点の垂直座標の値を揃えた後、水平方向基準点の各座標値から画像データの画素毎に補正量を計算し、画像データに生じている歪みを補正する。第２ステップとして、チップの間の境界を暗示するグリッドを生成し、個々のチップ形成領域を特定する。そして、第３ステップとして、チップ形成領域毎に不良品チップの識別情報の有無を判定し、その判定結果を反映したマップデータを作成することを特徴としている。
【００２７】
このような本発明によれば、高価な半導体専用の装置を導入すること無く、インクマーク方式の不良品チップの識別情報からマップデータを容易に得ることができる。また、スキャナ装置で得た画像データに生じる歪はＣＣＤカメラなどで得た画像データに比べて歪の形態が単純であり、容易に補正できる。
このため、ハード的にもソフト的にも、安価かつ簡単にウェハマッピングシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるウェハマッピングシステムの概略の構成図。
【図２】 マップデータを作成するためのデータ処理のフローチャート。
【図３】 基準点を設定する際の画像を示す図。
【図４】 歪み補正の経過を示す図。
【図５】 画像データ上に基準チップエリアデータによるグリッド線を作成した時の画像を示す図。
【図６】 不良マーク判定における判定領域を示す図。
【符号の説明】
１：検査工程 ２：スキャナ装置 ３：組立て工程 ４：データ処理装置 ＡＭ１〜ＡＭ４：アライメントマーク Ｄ１：画像データ Ｄ２：基準チップエリアデータ Ｇ：グリッド線 Ｍｋ：不良マークＰ１、Ｐ２：垂直方向基準点 Ｐ３、Ｐ４：水平方向基準点 Ｗ：ウェハ

Claims (5)

1. ウェハ上の不良品チップの不良マークを基にして、ウェハからの抽出作業をスキップするべき不良品チップの情報を含むマップデータを提供するためのウェハマッピングシステムであって、
   ウェハ表面の画像データを作成するためのスキャナ装置と該マップデータを作成するデータ処理装置とを具備し、
   該データ処理装置における該マップデータ作成のためのデータ処理が、
   該画像データに生じた歪みを補正する第１のステップと、
   該画像データ上の個々のチップ形成領域を特定する第２のステップと、
   該チップ形成領域毎に該不良品チップの不良マークの有無を判定する第３のステップと、
   を含むことを特徴とするウェハマッピングシステム。
2. 前記第１のステップが、
   ウェハ表面の第１の方向に並ぶ第１と第２の基準点と、ウェハ表面の第２の方向に並ぶ第３と第４の基準点を設定する第１の作業と、
   該第１と第２の基準点の第１の方向の座標位置を画像の回転により揃える第２の作業と、
   該第３と第４の基準点の座標位置から歪みの補正量を求める第３の作業と、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載したウェハマッピングシステム。
3. 前記第２のステップが、チップ間の境界を暗示するグリッド線を生成し、該グリッド線を前記画像データと重ね合わせることにより前記個々のチップ形成領域を特定することを特徴とする、請求項１に記載したウェハマッピングシステム。
4. 前記第１のステップの第１の作業が、
   ウェハをほぼ左右に二分する縦方向のスクライブラインと最も上段に位置する横方向のスクライブラインの交点に前記第１の基準点を設定し、
   該ウェハをほぼ左右に二分する縦方向のスクライブラインと最も下段に位置する横方向のスクライブラインの交点に前記第２の基準点を設定し、
   ウェハをほぼ上下に二分する横方向のスクライブラインと最も左側に位置する縦方向のスクライブラインの交点に前記第３の基準点を設定し、
   該ウェハをほぼ上下に二分する横方向のスクライブラインと最も右側に位置する縦方向のスクライブラインの交点に前記第４の基準点を設定する
   ことを特徴とする、請求項２に記載したウェハマッピングシステム。
5. 前記第２のステップが、
   前記第１の基準点と前記第２の基準点の間を縦方向のチップ形成数に分割する複数の水平平行線と、前記第３の基準点と前記第４の基準点の間を横方向のチップ形成数だけ分割する複数の垂直平行線からなるチップ間の境界を暗示するメッシュ状のグリッド線を生成し、
   該グリッド線を前記画像データに重ね合わせることにより前記個々のチップ形成領域を特定する
   ことを特徴とする、請求項４に記載したウェハマッピングシステム。

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