JPH0661119A - ウエハの回転角度補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易にしかも精度良く行えるウエハの回転角
度補正方法を提供する。 【構成】 上面に整列した複数の半導体素子１０によ
り、直線で囲まれる素子形成領域２が形成されたウエハ
１の回転角度補正方法で、ウエハ１上の素子形成領域２
と非素子形成領域３との境界線４のうち、同一線上、ま
たは略平行な２本の境界線４上の少なくとも２箇所を光
学読み取り装置にて取り込み、光学読み取り装置により
得た画像に基づいて、予め設定した座標軸原点Ｏに対す
る各境界線４の位置をそれぞれ計測し、この計測からウ
エハ１の回転角度ずれを求め、これを無くすようにウエ
ハ１を回転移動して補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上面に複数の半導体素
子を整列することで、直線で囲まれる素子形成領域が形
成されたウエハの回転角度補正方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造工程において、各半導
体製造装置では、搬送されるウエハをステージ上の所定
位置に搭載した後、ウエハの回転方向の位置合わせを行
っている。ウエハに露光処理を施す場合、一番始めはウ
エハのオリエンテーションフラットを基準にして露光
し、その後は露光済のパタンを基準にして順次露光を繰
り返して行く。このような露光や、その後に行われる現
像等の各工程において、その工程を行う各半導体製造装
置では、それぞれウエハの回転方向の位置合わせを行う
必要がある。

【０００３】形成される半導体素子は略四角形から成
り、一枚のウエハ上に複数の半導体素子が縦横に配列さ
れて直線で囲まれる素子形成領域が形成されている。ま
た、露光される各半導体素子には、位置合わせのための
アライメントマークがそれぞれ形成されている。このよ
うなウエハの回転方向の位置合わせを行うには、先ず、
ステージ上にウエハを搭載し、その後、少なくとも２つ
のアライメントマークを顕微鏡やＣＣＤ装置等の光学読
み取り装置にて読み取り、それらの位置座標に基づいて
ウエハの回転角度ずれを求めて、この回転角度ずれを補
正するようにステージを回転させている。

【０００４】例えば、ウエハを切断分割した後、各半導
体素子を下方から突き上げピンにて突き上げて、吸着コ
レット等により所望の半導体素子を取り出す工程におい
て、リニアセンサー等のように細長い半導体素子の場合
には、ステージ上に搭載したウエハの回転角度ずれがわ
ずかであっても、所望の半導体素子を突き上げピンにて
突き上げられないことがある。このように、ウエハを切
断分割した後であっても、ウエハの回転角度を正確に補
正する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなウエハの回転角度補正方法には、次のような問題が
ある。すなわち、少なくとも２つのアライメントマーク
を顕微鏡で読み取るには、顕微鏡の位置合わせや倍率の
設定等を行い、大きなウエハのなかから微小なアライメ
ントマークを探さなければならず、多大な労力を必要と
する。このアライメントマークを探す労力を軽減すると
いう観点から、予めウエハ上に形成された半導体素子の
位置や、アライメントマークの位置等の位置データや倍
率データ等を記憶装置に記憶しておき、ＣＣＤ装置等の
光学読み取り装置を用いてアライメントマークを探すこ
とが考えられる。

【０００６】しかし、数多くの位置データを入力する必
要があるとともに、違う種類のウエハの場合にこの位置
データ等を変更したり、あるいは種類毎の位置データ等
を別の記憶装置にて記憶する必要がある。このため、容
量の大きな記憶装置が必要となり、装置のコストアップ
や複雑化につながる。また、ウエハを切断分割した後に
回転方向の位置合わせを行う場合には、個々の半導体素
子に分割されているため、予め入力した位置データと実
際のアライメントマークの位置とのずれが大きくなるた
め、回転角度ずれの補正に不都合が生じてしまう。よっ
て、本発明は容易にしかも精度良く行えるウエハの回転
角度補正方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたウエハの回転角度補正方法
である。すなわち、上面に整列した複数の半導体素子に
より、直線で囲まれる素子形成領域が形成されたウエハ
の回転角度補正方法で、先ず始めの工程として、ウエハ
上の素子形成領域と、半導体素子が形成されていない非
素子形成領域との境界線のうち、同一線上の少なくとも
２箇所を光学読み取り装置にて取り込み、次の工程とし
て、光学読み取り装置により得た画像に基づいて、予め
設定した座標軸原点に対する各境界線の位置をそれぞれ
計測する。そして次の工程として、計測した各境界線の
位置からウエハの回転角度ずれを計測し、この回転角度
ずれを無くすようにウエハを回転移動するものである。
また、光学読み取り装置による取り込みにおいて、第１
の境界線上の１箇所と、この第１の境界線に略平行な第
２の境界線上の１箇所とを取り込むものでもよい。

【０００８】

【作用】ウエハ上に設けられた素子形成領域の光の反射
率と、半導体素子が形成されていない非素子形成領域の
光の反射率の違いから、これらの境界線を光学読み取り
装置にて取り込むことで、この光の反射率の違いを、電
気信号の強弱から成る画像として得ることになる。この
画像による電気信号の強弱から直線状の境界線を認識し
てその画像内での境界線の位置を計測することで、座標
軸原点に対する境界線の位置が求まることになる。この
ような測定を境界線の同一線上で少なくとも２箇所で行
うか、または第１の境界線上と、それと略平行な第２の
境界線上での２箇所で行うことにより、ウエハの回転角
度ずれを求めることができる。この求められたウエハの
回転角度ずれを無くすようにウエハを回転移動させるこ
とで回転角度の補正が成される。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明のウエハの回転角度補正方法
を図に基づいて説明する。先ず、本発明のウエハの回転
角度補正方法の概要を図１の模式図を用いて説明する。
使用するウエハ１の上面には、例えばリニアセンサーの
ような半導体素子１０が複数整列した状態に形成されて
おり、ウエハ１上は直線にて囲まれた素子形成領域２
と、半導体素子１０が形成されていない非素子形成領域
３とに区分されている。この素子形成領域２と非素子形
成領域３との間には、各半導体素子１０の辺が集合して
成る直線状の境界線４が形成されており、この半導体素
子１０が四角形であればこの境界線４は、設計上ウエハ
１のｘ軸方向、またはｙ軸方向と平行となるものとな
る。

【００１０】このようなウエハ１の回転角度を補正する
には、先ず境界線４上の少なくとも２箇所を図示しない
光学読み取り装置にて取り込む。または、略平行な２本
の境界線４ａおよび４ｂ（又は４ｃ）の少なくとも２箇
所を取り込む。この光学読み取り装置にて取り込まれた
画像は図２に示すように、素子形成領域２と非素子形成
領域３との光の反射率の違いから、画像２０上で電気信
号の強弱となって現れる。

【００１１】この画像２０上の電気信号から境界線４を
検出し、予め設定した座標軸原点Ｏに対する境界線４
ａ、４ｂ（又は４ｃ）のそれぞれの距離、ｙ１、ｙ２
（又はｙ３）を求め、これらを用いてウエハ１の回転角
度ずれを計測する。そして、計測された回転角度ずれが
無くなるようにウエハ１を回転移動して補正を行う。

【００１２】次に、このウエハ１の回転角度補正方法を
具体的な例を用いて説明する。例えば、境界線４ａと境
界線４ｂとを用いた場合を説明する。ここで、座標軸原
点Ｏを基準とした境界線４ａと境界線４ｂとのｙ軸方向
の設計上の距離は等しいものとする。先ず始めに、境界
線４ａ上のＡ部を光学読み取り装置にて取り込み、図２
に示すような画像２０を得る。そして、光学読み取り装
置をｘ軸方向に距離ｘ１平行移動して、境界線４ｂ上の
Ｂ部を光学読み取り装置にて取り込み、画像２０を得
る。

【００１３】この各画像２０を例えば２値化処理して、
その信号の切り換わり部分を境界線４ａ、４ｂとし、画
像２０の上辺２０ａから境界線４ａ、４ｂまでの画素数
をそれぞれ計測する。この計測ラインとして、図２矢印
に示すように複数本取り込んで信号ノイズ等を除去す
る。そしてそれらの平均値から平均画素数を求め、画像
２０の上辺２０ａからの距離ｄに換算する。この距離ｄ
と光学読み取り装置の座標軸原点Ｏに対するｙ軸方向の
距離（画像２０の上辺２０ａに対応する位置までの距
離）とから、境界線４ａの座標軸原点Ｏに対するｙ軸方
向の距離ｙ１および、境界線４ｂの座標軸原点Ｏに対す
るｙ軸方向の距離ｙ２をそれぞれ求める。

【００１４】次に、この距離ｙ１、ｙ２、および距離ｘ
１からウエハ１の回転角度ずれを求める。例えばウエハ
１の回転角度ずれをθとすると、θ＝ｔａｎ^-1（（ｙ１
−ｙ２）／ｘ１）から求められる。そして、このウエハ
１の回転角度ずれθがθ＝０となるように、ウエハ１を
回転移動して補正を行う。なお、境界線４上の２箇所の
取り込み位置は特に限定されるものではないが、ウエハ
１の回転角度ずれθを正確に求めるために、ウエハ１の
周縁部に近いなるべく離れた２箇所を取り込むのが望ま
しい。

【００１５】また、座標軸原点Ｏを基準とした境界線４
ａと境界線４ｂとのｙ軸方向の距離は設計上等しいた
め、計測した距離ｙ１と距離ｙ２が等しくなるように、
ウエハ１を回転移動すれば、簡単にウエハ１の回転角度
ずれθを補正することができる。

【００１６】他の例として、境界線４ａと境界線４ｃを
用いた場合について説明する。すなわち、ｙ軸方向に対
して距離が等しい境界線４がない場合に、境界線４ａ
と、これと略平行な境界線４ｃを用いるものである。先
ず、境界線４ａ上のＡ部を光学読み取り装置にて取り込
み画像２０を得る。そして、光学読み取り装置を境界線
４ｃの上方に移動してＣ部を取り込に画像２０を得る。
これらの画像２０から座標軸原点Ｏに対するｙ軸方向の
距離ｙ１、ｙ３を求める。そして、境界線４ａと境界線
４ｃとのｙ軸方向の設計上の距離と、求めた距離の差
（ｙ１−ｙ３）とからウエハ１の回転角度ずれを計算す
る。その後、このウエハ１の回転角度ずれを無くすよう
にウエハ１を回転移動して補正する。

【００１７】また、簡単な補正方法として、座標軸原点
Ｏを基準とした境界線４ａと境界線４ｃとのｙ軸方向の
設計上の距離と求めた距離ｙ１、ｙ３とがそれぞれ等し
くなるようにウエハ１を回転移動してもよい。また、こ
のような補正を数回繰り返して行なうことで誤差を少な
くし、精度の高い補正を行うことが可能となる。なお、
ウエハの回転角度ずれの算出は上記の計算方法に限ら
ず、座標軸原点Ｏに対するｘ、ｙ座標値から計算しても
よい。

【００１８】次に、このようなウエハ１の回転角度補正
方法を用いた例として、図３の斜視図に示すような移動
系について説明する。すなわち、ウエハ１が搭載される
円盤状のステージ７がＸステージ５とＹステージ６と連
動する状態に取り付けられており、パルスモータ８を用
いてステージ７がｘ軸、ｙ軸方向にそれぞれ駆動するも
のである。また、ステージ７側面に取り付けられた凸部
１３がバネ１２により付勢されており、ボールネジ９と
連動する可動部１１とこの凸部１３とが当接している。
このため、可動部１１の移動により凸部１３が移動して
ステージ７を回転方向θに微調整できるようになってい
る。

【００１９】このような移動系を用いてウエハ１の回転
角度の補正を行うには、ステージ７上に搭載されたウエ
ハ１の上方にＣＣＤカメラ等の光学読み取り装置４０を
配置する。そして、先に述べたように、境界線の少なく
とも２箇所を光学読み取り装置４０にて取り込み、搭載
されたウエハ１の回転角度ずれを計測する。そして、こ
の回転角度ずれを無くすようにθ用パルスモータ８１へ
信号を送り、ボールネジ９の軸を回転させる。これに連
動して可動部１１が移動し、凸部１３が動いてステージ
７が回転移動することになる。これにより、ステージ７
上のウエハ１の回転角度の補正を行うことができる。

【００２０】例えば、リニアセンサーのような細長い半
導体素子１０が複数形成されたウエハ１のダイボンド工
程における回転角度補正において、このような移動系を
装備したダイボンド装置を用い、本発明の補正方法を用
いれば、切断されたウエハ１がステージ７上に搭載され
ていても、図１に示す素子形成領域２と非素子形成領域
３との境界線４を確実に光学読み取り装置４０にて取り
込むことができる。このダイボンド工程では、境界線４
に沿ってウエハ１が切断されているため、より正確に境
界線４の画像２０を得ることができ、高精度な補正を行
える。このため、細長いリニアセンサー等の半導体素子
１０であっても、ダイボンド装置の突き上げピン（図示
せず）等で所望の半導体素子１０を正確に突き上げるこ
とができるようになる。

【００２１】なお、本実施例では、ｘ軸と略平行な境界
線４を用いて説明したが、本発明はこれに限定されず、
ｙ軸と略平行な境界線４を用いてもよい。この場合、光
学読み取り装置にて取り込んだ画像に基づいて、境界線
４の座標軸原点Ｏを基準としたｘ軸方向の距離を求めて
計算すればウエハ１の回転角度ずれを求めることができ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウエハの
回転角度補正方法によれば、次のような効果がある。す
なわち、ウエハ１の回転角度ずれを求めるためのターゲ
ットとして、ウエハ１上の境界線を用いるため、予め半
導体素子１０の位置データやアライメントマークの位置
データ等を用いなくてもよい。このため、膨大な記憶装
置を必要とせず、装置のコストダウンや簡略化を図るこ
とが可能となる。しかも、境界線は容易に探すことがで
きるため、小さなアライメントマークを探すような労力
を必要としない。さらに、アライメントマークを用いる
必要がないため、ウエハの種類が変わっても容易に対処
することができる。また、設計上ｘ軸方向、またはｙ軸
方向と略平行な境界線を用い、しかもその同一線上の少
なくとも２箇所を光学読み取り装置で取り込むか、また
は略平行な２本の境界線上の２箇所を光学読み取り装置
で取り込むため、正確なウエハの回転角度ずれを簡単に
求めることが可能となり、高精度な補正を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハの回転角度補正方法を説明する
模式図である。

【図２】画像による計測を説明する図である。

【図３】本発明の実施例を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１ ウエハ ２ 素子形成領域 ３ 非素子形成領域 ４ 境界線 １０ 半導体素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/78 Ｃ 8617−4Ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に整列した複数の半導体素子によ
   り、直線で囲まれる素子形成領域が形成されたウエハの
   回転角度補正方法において、 先ず、前記素子形成領域と、前記半導体素子が形成され
   ていない非素子形成領域との境界線のうち、同一線上の
   少なくとも２箇所を光学読み取り装置にて取り込む工程
   と、 次いで、前記光学読み取り装置により得た画像に基づい
   て、予め設定した座標軸原点に対する前記各境界線の位
   置をそれぞれ計測する工程と、 計測した前記各境界線の位置から前記ウエハの回転角度
   ずれを計測し、該回転角度ずれを無くすように前記ウエ
   ハを回転移動する工程とから成ることを特徴とするウエ
   ハの回転角度補正方法。
2. 【請求項２】 前記素子形成領域と前記非素子形成領域
   との境界線のうち、第１の境界線上の１箇所と、該第１
   の境界線に略平行な第２の境界線上の１箇所とを前記光
   学読み取り装置にて取り込むことを特徴とする請求項１
   記載のウエハの回転角度補正方法。