JPH0435846A - 半導体ウエハの位置合せ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は半導体ウェハの位置合せを行なうだめの位置
合せ方法に関する。

（従来の技術） たとえば、半導体ウェハをダイシング加工する場合、こ
の半導体ウェハに形成された多数のチップ間の格子状の
ダイシングラインの幅寸法と、そのダイシングラインに
沿ってダイシング加工する加工幅寸法とにはそれぞれ制
限かあるから、上記ダイシングラインをテーブルの送り
方向であるＸ方向とＹ方向とに沿って高精度に位置合せ
しなければ、加工不良を招くことになる。

従来、上記半導体ウニへの位置合せは、まずオリエンテ
ーションフラットを利用して半導体ウェハを機械的に粗
位置合せする。ついで、半導体ウェハに設けられた位置
合せマークを光学的に検出して画像処理し、それによっ
て精密位置合せをするようにしている。上記粗位置合せ
は、精密位置合せが高倍率の画像で行われるため、上記
位置合せマークを画面上に表わすために必要となる。

ところで、半導体ウェハの種類によっては、オリエンテ
ーションフラットや位置合せマークが設けられていない
場合がある。したがって、そのような場合には、オリエ
ンテーションフラットや位置合せマークを利用していた
従来の位置合せ方法では半導体ウェハの位置合せがてき
ないという問題が生じる。

（発明が解決しようとする課題） このように従来は、オリエンテーションフラットや位置
合せマークを利用して回転方向の位置合せを行なうよう
にしていたので、上記オリエンテーションフラットや位
置合せマークがない半導体ウェハの場合には、位置合せ
ができないということがあった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、オリエンテーションフラットや位置
合せマークかなくとも、半導体ウェハを高精度に位置合
せてきるようにした半導体ウェハの位置合せ方法を提供
することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、多数のチップか形成された産生
導体ウェハの低倍率画像を得る第１の工程と、この第１
の工程によって得た低倍率画像から上記半導体ウェハの
回転方向のｆ３，１ｆｆｌｌＪ角度ずれを算出し、この
算出値によって上記半導体ウェハの角度を粗位置合せす
る第２の工程と、上記半導体ウェハの所定方向に沿う少
なくとも２か所の高倍率画像を得る第３の工程と、この
第３の工程によって得た高倍率画像から上記半導体ウェ
ハの回転方向の角度ずれを算出し、この算出値によって
上記半導体ウェハの角度を精密位置合せする第４の工程
とを具備する。

このようにすることで、半導体ウェハにオリエンテーシ
ョンフラットや位置合せマークがなくとも、半導体ウェ
ハを高精度に位置合せできるようにした。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は位置合せ装置を示し、この装置は定盤１を備え
ている。この定盤１上にはＸモータ２ａによってＸ方向
に駆動されるＸテーブル２か設けられ、このＸテーブル
２上にはＹモータ３ａによってＹ方向に駆動されるＹテ
ーブル３が設けられている。このＹテーブル３上にはθ
モータ４ａによって回転方向に駆動されるθテーブル４
か設けられ、このθテーブル４上には半導体ウェハ５を
たとえば真空吸着などの手段によって保持するための保
持具６が一体的に設けられている。

上記定盤１には支柱７が立設され、この支柱７の上端に
はアーム８が水平に設けられている。このアーム８の先
端には上記保持具６の上方に対向位置する鏡筒９が取付
けられている。この鏡筒９の対物側には低倍率レンズ１
１が保持され、接眼側には高倍率レンズ１２か保持され
ている。これらレンズ１１．１２の間には上記低倍率レ
ンズ１１からの光を２つに分割するノ１−フミラー１３
がほぼ４５度の角度で傾斜して配設されている。このハ
ーフミラ−１３で反射した光は上記鏡筒９の側面に取着
された粗位置合せ用カメラ１４に入光し、ハーフミラ−
１３を透過した光は上記高倍率レンズ１２を介して鏡筒
９の接眼側に取着された精密位置合せ用カメラ１５に入
光する。

上記各カメラ１４．１５からの撮像信号は画像処理装置
１６に入力される。この画像処理装置１６には粗位置合
せ用モニタ１７と、精密位置合せ用モニタ１８とか接続
され、各カメラ１４．１５が撮った像を写し出すように
なっている。また、上記画像処理装置１６からの信号は
制御部１９に人力される。この制御部１９には駆動部２
１か接続されている。この駆動部２１は、上記制御部１
９が出力する上記画像処理装置１６の処理信号にもとず
く駆動信号によって上記Ｘモータ２ａ、Ｙモータ３ａお
よびθモータ４ａを後述するように駆動制御する。

上記構成の位置合せ装置によってオリエンテションフラ
ットや位置合せマークのない半導体ウェハ５をダイシン
グするための位置合せは以下のごとく粗位置合せと精密
位置合せとに分けて行われる。

まず、粗位置合せは、第２図と第３図とに示すように半
導体ウェハ５の中央部Ａの低倍率画像Ｓｌを得る。この
画像Ｓ１を二値化したならば、画像Ｓ１中における多数
のチップ３０のうちから、その中心付近の１個のチップ
３０ｄの４つの角部の座標を求め、これら４つの座標か
らＸテーブル３の移動方向と平行な水平線Ｈに対するチ
ップ３０ｄの一辺の傾き、つまりこのチップ３０ｄの一
辺に沿う方向のダイシングライン３１のおよその傾き角
度θ、を求める。

つぎに、上記傾き角度θ１の方向に沿う第３図に鎖線で
囲む複数のチップ３０ａ〜３０ｇのそれぞれ４つの角部
の座標を順次求め、これらの座標の値から最小二乗法に
よって傾き角度θ１よりも精度の高い傾き角度θ２を求
める。そして、この角度θ２に応じてθテーブル４の角
度を補正し、半導体ウェハ５を第３図に矢印Ｆで示す方
向に回転させ、ダイシングライン３１を水平線Ｈにほぼ
一致させることで粗位置合せが終了する。この粗位置合
せは粗位置合せ用カメラ１４が捕えた画像Ｓ、を画像処
理装置１６で処理し、その処理信号に応じて制御部１９
が駆動部２１を介してθテーブル６を回転制御して行わ
れる。

このような粗位置合せの精度は以下のように推測できる
。つまり、画像処理装置１６の垂直解像度を３５０ＴＶ
本とし、第３図に示す画像Ｓ１を６．３關角とした場合
の分解能は、 ８．３　／　３５０−０．０１８　ｍｍとなる。したが
って、視野内での検出精度は±０　、０１８　ａｍとな
るから、この精度をθ２に換算すると、 θ２−ｔａｎ−’　　（±０．０１８／８．３　）−±
０．１６４となる。

半導体ウェハ５が３インチの場合、径方向両端における
誤差は、 ３　Ｘ　２５．４−ｔａｎ　　（０，１６４）／　２÷
±０，１１關となり、チップ３０の一辺の寸法を０　、
９０　ａｍとすれば、その寸法よりも十分に小さいから
、粗位置合せにおいて角度θ２のずれか生しても、その
ずれ量はチップ３０の半分以上にならない。

なお、上記粗位置合せにより求められる角度θ２の精度
によれば、半導体ウエノ＼が１２インチであっても、そ
の径方向両端における最大誤差か±０．４４ｍ■である
から、角度のずれがチップ３０の半分以上になることか
ない。

このようにして粗位置合せが終了すると、精密位置合せ
か行われる。精密位置合せは、まず半導体ウェハ５のＸ
方向一端側におけるＢ点の画像Ｓ２を第４図に示すよう
に高倍率で得て、その画像Ｓ２を二値化する。そして、
この高倍率画像Ｓ２におけるＸ方向とＸ方向との２本の
ダイシングライン３１の中心線の交点のおよその座標を
ＸＹ周辺分布によって求める。その座標を図示しないが
（Ｘ＋　　、ｙｒ　　）とする。

つぎに、上記座標（Ｘ＋　　＋Ｙ＋　　）の交点を中心
にした上下左右方向の（Ｘ方向とＸ方向）のダイシング
ライン３１の直線部がそれぞれ入る矩形状の４つの窓ｍ
１〜ｍ４を設定し、これら窓の４つの角部の座標を求め
る。そして、それらの座標から６窓ｍ１〜ｍ４の中心の
座標を算出し、これらの中心を結ぶＸ方向とＸ方向との
直線１１ｇ２の交点を求める。その交点の座標を第２図
と第４図に示すように（Ｘ＋、ｙｒ）とする。

つぎに、半導体ウェハ５をＸ方向に移動し、このＸ方向
他端側における０点を撮像し、その０点における高倍率
画像を二値化する。その際、粗位置合せされた半導体ウ
ェハ５のθ方向のずれは、上述したように１個のチップ
３０の一辺の寸法よりも小さいから、０点の高倍率画像
Ｓ、に写し出されたＸ方向に沿うダイシングライン３１
はＢ点の高倍率画像Ｓ２に写し出されたＸ方向に沿うダ
イシングライン３１と同一のものとなる。つまり、撮像
点をＢ点から０点へ移すことによって異なるダイシング
ライン３１が写し出されることがない。

言替えれば、Ｂ点と０点において、同一のダイシングラ
イン３１に沿う箇所の高倍率画像を確実に得ることがで
きる。

このようにして０点における高倍率画像Ｓ。

（図示せず）を得たならば、この画像Ｓ３におけるＸ方
向とＸ方向とに沿うダイシングライン３１の中心線の交
点の座標（Ｘ２．ｙ２）をＢ点と同様にして求める。

つぎに、Ｂ点の座標（Ｘ１ｒＹ＋）と０点の座標（ｘｚ
、ｙ２）とからθ方向のずれ角度ｄθを求める。つまり
、ｄθは、 ｄθ−ｔａｎ’　ｌ（ｙ　２−　ｙ　＋）／　（ｘ　２
−　Ｘ　ｌ）１で求めることができる。したがって、こ
のｄθに応じてθテーブル４の回転角度を補正すれば、
半導体ウェハ５の回転方向の位置決めを高精度に行なう
ことができる。

このようにして半導体ウェハ５のθ方向の位置決めをし
たならば、Ｘテーブル２を移動してＡ点の高倍率画像Ｓ
４　（図示せず）を得る。そして、この高倍率画像Ｓ４
からＢ点、０点と同様にＸ方向とＹ方向とに沿うダイシ
ングライン３１の中心線の交点の座標（ｘ３１Ｙ３）を
求め、この座標に加工点が一致するようＸテーブル２と
Ｙテーブル３とを駆動制御することによって位置合せが
終了する。この精密位置合せは、精密位置合せ用カメラ
１５か捕えた画像Ｓ２の粗位置合せと同様画像処理装置
］６て処理し、その処理信号か制御部１９に人力される
ことで、この制御部１９により駆動部２１を介してθテ
ーブル４が駆動制御されることで行われる。

上記精密位置合せにおける精度は以下のごとく推定でき
る。つまり、画像処理装置１６の垂直解像度を３５０Ｔ
Ｖ本とすると、第４図における一辺が１．１ｍｍの画像
Ｓ２における分解能は、Ｌ、１　／　３５０−０．００
３２＋ａｍとなる。したかって、視野内での検出精度は
±０．００３２ｍｍとなるから、通常のダイシングライ
ン３１の幅寸法とダイシング加工の幅寸法とから構成さ
れる装置合せ精度である±５１の範囲内とすることがで
きる。

つまり、上述したように粗位置合せを行なってから、精
密位置合せを行なうようにすれば、半導体ウェハ５にオ
リエンテーションフラットや位置合せマークなどがなく
ても、ダイシングライン３１に沿ってダイシング加工を
行なうことかできるよう半導体ウェハ５のθ方向の位置
決めを高精度に行なうことができる。

また、半導体ウェハ５のＡ点の高倍率画像によって加工
点を求めているときに、粗位置合せ用カメラ１５からの
低倍率画像によって粗位置合せ時に求めた半導体ウェハ
５の回転方向のずれを再度算出することかできる。それ
によって、上記粗位置合せ時の計算結果にもとすいて半
導体ウエノ＼５の角度が確実に修正されたか否やかを知
ることができる。つまり、θモータ４ａやその制御回路
などが故障している場合には、実際にθテーブル４の調
節が行われないことがあり、そのような事態が生じたか
否やかを加工点を求めるときに確認することかできる。

なお、上記一実施例では精密位置合せをＢ点と０点の２
点の高倍率画像で行なったが、２点以上の高倍率画像で
行なうようにしてもよい。

［発明の効果コ 以上述べたようにこの発明は、低倍率画像によって半導
体ウェハの回転方向のおよその角度ずれを算出し、その
算出値によって半導体ウェハを粗位置合せしてから、高
倍率画像によって得た回転方向のずれ量にもとずいて精
密に位置合せするようにした。したがって、半導体ウェ
ハにオリエンテーションフラットや位置合せマークなど
かなくとも、その半導体ウェハの位置合せを高精度に行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は位置合せ装
置の概略的構成図、第２図は半導体ウェハの画像を検出
するための位置を示した説明図、第３図は低倍率画像の
平面図、第４図は高倍率画像の平面図である。 ５・−・半導体ウェハ　１１・・・低倍率レンズ、１２
・・・高倍率レンズ、１４・・粗位置合せ用カメラ、１
５・・・精密位置合せ用カメラ、１９・・・制御部、３
０・・チップ、３１・・ダイシングライン。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多数のチップが形成された半導体ウェハの低倍率画像
   を得る第１の工程と、この第１の工程によって得た低倍
   率画像から上記半導体ウェハの回転方向の角度ずれを算
   出し、この算出値によって上記半導体ウェハの角度を粗
   位置合せする第２の工程と、上記半導体ウェハの所定方
   向に沿う少なくとも２か所の高倍率画像を得る第３の工
   程と、この第３の工程によって得た高倍率画像から上記
   半導体ウェハの回転方向の角度ずれを算出し、この算出
   値によって上記半導体ウェハの角度を精密位置合せする
   第４の工程とを具備したことを特徴とする半導体ウェハ
   の位置合せ方法。