JPH067561B2 - 半導体ウエハチツプの位置合わせ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウエハに形成された半導体素子の電気的
諸特性を測定する際のメモリ座標と半導体ウエハチップ
の位置合わせ方法に関する。

（従来の技術） 従来、半導体ウエハ表面に多数形成された半導体素子の
電気的諸特性を試験する場合は、半導体ウエハ試験用触
針を装着したプローバと称する試験機を用いて行われて
いる。

このプローバにおいては、可動台例えばＸ−Ｙテーブル
上に設けられたウエハ載置台に半導体ウエハを載置し、
この半導体ウエハに格子状に配列されている多数の半導
体素子（以下チップ）の電気的諸特性を半導体ウエハに
対向配置されたチップの電極と同じ位置、配列を有する
測定用触針を装着したプローブカードを介して順次測定
する。この時不良品と判定されたチップにインク等でマ
ーキングする機能を有したプローバが広く普及してい
る。

ところでこのようなプローバでの測定時における位置合
わせ方法は、半導体ウエハに多数形成されたチップ内の
電極パッドに、測定用触針が所望の位置になるように位
置合わせを行い、その測定用触針が該電極パッドに所望
の位置で接触したかどうかを観察する。

そのためプローバには位置合わせ用の容量センサが設け
られ、この容量センサにより半導体ウエハの中心を求
め、次にプローバに備えられている顕微鏡にて位置合わ
せが正しいかどうを確認した後、該半導体ウエハの全て
のチップについて順次測定を行なう。チップの形状や配
列パターン等の測定パラメータは予めプローバＣＰＵの
記憶装置に入力されているので、ウエハ中心点を検出す
れば全てのチップの位置が判明する。この各チップのウ
エハ上の位置付けをチップ座標マップと呼ぶ。

こうして最初の半導体ウエハでチップ座標マップを作成
しておくことで、続く２枚目以降の半導体ウエハについ
ては同品種のもであれば、測定用触針と電極パッド位置
の関係は、最初の半導体ウエハの位置合わせにより既に
決定されているので測定作業を自動的に始めることがで
きる。そして座標を読取り、テスタ側にこれを出力して
不良チップと判断したチップにはマーカにより不良マー
クを付する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述したような従来の位置合わせ方法で
は、同品種の半導体ウエハであってもチップの位置が相
対的にずれている場合、例えばウエハ製造の前工程にお
けるパターン形成の露光焼付工程においてマスクずれが
生じたような場合には誤測定をするという問題があっ
た。一例として第５図に示すように、最初の半導体ウエ
ハ１で基準座標の基点として例えばＡ（ｘ，ｙ）を決定
しても（第５図（ａ））、２枚目の半導体ウエハ１がマ
スクずれにより（Δｘ，Δｙ）全体的に座標がずれてい
れば最初の半導体ウエハ１で決定した基準座標の基点Ａ
も相対的にＡ^-（Ｘ＋Δｘ，ｙ＋Δｙ）の位置にずれる
ことになる（第５図（ｂ））。

各チップの基準座標からの位置即ち座標マップは最初の
半導体ウエハで決定するため、上記の如く基準座標が相
対的にずれるとこの座標マップが使用できず誤測定を招
くという問題があった。

第２の問題点として、後工程においてプローバで求めた
チップの座標マップを使用する場合、例えばマーキング
プローバ、リダンダンシー装置、ダイボンダ装置等で座
標マップを使用しようとした場合もう一度最初の位置合
わせを行ってプローバで求めた基準座標の基点を求める
必要が有るため、この位置合わせ作業に時間がかかり作
業効率が低下するという問題があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされ、ウ
エハごとにチップの基準座標が相対的にずれても誤測定
の恐れがなく、しかも後工程の作業効率が向上する半導
体ウエハチップの位置合わせ方法を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の半導体ウエハチップの位置合わせ方法は、半導
体ウエハチップの電極に測定用触針を接触させてこの半
導体ウエハチップを測定すること装置において、通常チ
ップの画像データからなる基準データとウエハ上の通常
チップ以外のターゲットおよびその周辺の通常チップの
画像データからなる特殊データを記憶した後、ウエハ中
心点位置を検出して該中心点位置から予め定められた設
定移動量を移動させてウエハ面を走査しながら上記基準
データと特殊データとを比較することにより認識したタ
ーゲット位置を記憶し、該ターゲットから予め定められ
た設定移動量を移動させた場所をウエハ上の相対的な原
点としてその後の各ウエハの位置合わせをするととも
に、ウエハ上の任意の位置にマーキングしてこの位置情
報を記憶し、後工程においてこのマーキングの認識をす
ることにより各チップの位置が判明できるようにしたこ
とを特徴とするものである。

（作 用） 半導体ウエハ上に形成されているターゲット例えばモニ
タチップやウエハ周縁の鏡面部等の周辺のパターンチッ
プを画像認識手段により認識し、該パターンチップとタ
ーゲットとのデータと予め記憶されている基準データと
を比較する。その結果に応じてターゲットの位置を認識
し、該ターゲットを基点と定めてこれをチップ座標マッ
プの相対的な原点とし、このターゲットを中心にして半
導体ウエハのチップと対応する記憶装置内に記憶した上
記座標マップにチップの測定結果を記録する。またウエ
ハ上の任意の位置にマーキングし、このマーキング位置
を上記チップ座標マップに対応して記憶し、この情報を
後工程の装置の位置合わせに利用する。

（実施例） 以下本発明方法をプローバの測定動作に適用した一実施
例について図を参照にしながら説明する。

第１図は実施例に利用するプローバの構成を示す図で、
図示を省略した搬送装置により搬送された半導体ウエハ
１を真空圧で吸着するウエハ載置台３を設けた３次元駆
動ステージは、ウエハ載置台駆動機構１０により３次元
的に移動可能となっている。

ウエハ載置台３上方にはこれと対向してプローブカード
４が配置されており、ウエハ載置台３を上下・水平方向
へ自在に移動させてプローブカード４の半導体ウエハ１
面側に装着された測定用電極である測定用触針５とチッ
プに形成された電極パッドとを接触させて各チップの電
気的諸特性を予め記憶された期待値と比較しながら順次
測定検査する。

ウエハ載置台３上方には画像認識機構１１に接続された
画像認識用のモニタカメラ６が設けられており、ウエハ
載置台３の移動に伴いターゲット例えばモニタチップや
ウエハ周縁の鏡面部等の周辺部を認識し、この上方をプ
ローバＣＰＵ１２内の制御機構１３へ送信する。

プローブカード４近傍にはマーキング機構１４と接続さ
れたマーカ７が備えられており、上記画像認識機構１３
によりウエハ座標の基点が定められた後、ウエハ上の任
意の場所例えば基点チップまたは基点チップ近傍にイン
ク等により位置決め用のマークを打つ。

プローブカード４の測定用触針５はテスター１５内の測
定回路１６と接続されており、ここで測定された測定結
果はテスターインターフェイス１７を介してプローバＣ
ＰＵ１２へ送られる。

プローバＣＰＵ１２の制御機構１３は、記憶装置１８に
予めた測定パラメータ入力機構１９により記憶された測
定に必要な測定パラメータ例えば基準データ１８ａ、チ
ップパターンデータ１８ｂ、移動量データ１８ｃ、ウエ
ハ中心データ１８ｄ等に基づき上記プローバ各機構を制
御する。

このような構成のプローバで測定をする際に本発明に位
置合わせ方法を適用した一実施例の作用について第２図
および第３図を参照にしながら説明する。

通常半導体ウエハ１全面にマスク版のパターンを一度に
焼付けて製造した半導体ウエハには第３図に示すように
半導体ウエハ１全面にチップ２が形成されているが、こ
のチップ中には位置合わせ時の情報や品種等の情報がパ
ターンとして形成されているモニタチップと呼ばれるチ
ップ２ａが１個または複数個存在する。このような半導
体ウエハ１の位置合わせ方法は、先ず図示を省略したウ
エハ搬送機構により半導体ウエハ１をウエハ載置台３に
載置し、初期の位置合わせを行ない半導体ウエハ１の中
心点Ｏを求めこれをウエハ中心データ１８ｄとして記憶
装置１８に記憶する(100)。

従来方法では、ここでウエハ中心点Ｏから各チップの位
置を算出してチップ座標マップを作成した後、測定用触
針５とチップとの位置合わせを行い、予め記憶装置１８
に記憶されたチップパターンデータに基づき順次測定を
開始するが、本例では、マスクずれ等により座標原点が
相対的にずれても最初に作成した座標マップができるよ
うにターゲット例えばモニタチップ２ａ（以下ターゲッ
トチップ）を相対的な座標原点として認識し、これを基
準に各チップのアドレスを指定する動作即ちターゲット
センスを行う(101)。

まずターゲットチップ２ａがモニタカメタ６の視野中央
部にくるようにウエハ載置台３が自動的に移動してター
ゲットチップ２ａおよびその周辺のチップをモニタテレ
ビに写しだす(102)。

ターゲットチップ２ａの位置即ちウエハ中心点Ｏから何
チップ離れたところに位置しているか（ターゲットポジ
ション）は記憶装置１８に測定パラメータ例えば移動量
データとして予め記憶されているのでこれら動作は自動
的に行なえる。こうして自動的にモニタカメラ６の視野
中央部にターゲットチッブ２ａが移動するが、その際マ
スクずれ等により移動量データとチップ位置がずれてタ
ーゲットチップ２ａがモニタカメラ６の視野中央部に正
確に位置していなければ(103)、オペレータがウエハ装
置台３を微調整してテレビモニタの視野中央にターゲッ
トチップ２ａを移動させる(104)。

これら準備が終了した時点でターゲットチップ２ａの認
識動作を行う(105)。

まずターゲットチップ２ａとその周辺のチップ（図中
ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、Ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ）の合計９チップ
全体の画像データを測定し(106)、この測定した画像デ
ータを記憶装置１８に記憶するとともに、記憶装置１８
に予め記憶されている基準データと比較してターゲット
チップ２ａの認識をする。このときターゲットチップ２
ａの座標を半導体ウエハ１上の相対的な原点(x,Y)例え
ばチップＰ(0,0)とし、チップ座標マップ作成における
基準点をターゲットチップから何チップの位置にするか
を決める。このとき決める基準点は任意の場所でよく例
えば基点チップとしてターゲットチップの座標ＰからＸ
軸へ１、Ｙ軸へ３移動したチップＰ_１(1,3)とすればこ
の基点チップが座標基点例えば(0,0)となる。もちろん
ターゲットチップ２ａを基点チップとしてもよく、この
場合ターゲットチップが座標基点としての作用をする。
本例ではターゲットチップ２ａを基点チップとしその座
標をＰ(0,0)とした。

次にウエハ載置台３を上昇させて測定用触針５の位置合
わせを行った後(107)、ターゲットチップ２ａを座標基
点としてウエハ上の各チップのアドレスを指定する(10
8)。

次に任意のチップＰ_２(6,3)に位置合わせ用のマーキン
グをし、そのマーキングしたチップのアドレスＰ_２(6,
3)を記憶装置１８に記憶し(109)、チップの測定を開始
する(110)。

このようにして最初の半導体ウエハでチップ座標マップ
を作成しておけば２枚目以降の測定は同品種のウエハで
あれば１枚目のターゲットチップ周辺の画像データと比
較した後(111)、１枚目の画像データと一致しているか
否かを判断し(112)、一致していれば自動的に測定を開
始することができる。

ところで上記チップ座標マップには、位置合わせ用のマ
ーキングチップＰ_２の座標情報も含まれているので、後
工程で使用する装置例えば第１図に示したように不良チ
ップの損傷部分を予備回路に接続して損傷チップの修復
をするリダンダンシー装置ＣＰＵ３０の記憶装置３１へ
入力すれば、チップ座標マップ情報のマーキングチップ
座標情報により新たに座標設定をすることなく自動的に
測定を開始することができる。マーキングチップＰ_２に
は位置決め用のマークが打たれており、しかもそのアド
レスが記憶されているのでこのマークを自動的に検出す
る手段例えばフォトセンサ３２と画像認識機構３３等を
使用すればこのマーキングチップＰ_２の座標からウエハ
上の各チップの全てのアドレスが判明しオペレータによ
るウエハ位置合わせ作業が不要となる。これらチップ座
標マップ情報はリダンダンシー装置の記憶装置３１から
制御機構３４に入力され、この情報に基づいてウエハ載
置台駆動機構３５によりウエハ載置台３６の移動を制御
し、一方半導体ウエハ上面に配置したレーザ例えばYAG
レーザ３７のレーザ光学系駆動装置３８を制御して作業
対象チップにレーザを照射して所定の作業を行なう。

さて上述実施例では、半導体ウエハ全面にパターンチッ
プが焼付けられた半導体ウエハの位置合わせ方法につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、第４図に示すようにステッパ焼付けにより製造され
た半導体ウエハに適用することも可能である。

ステッパ焼付けされた半導体ウエハ４０は、その周辺部
のチップ面積の不足する部分は焼付けが行われないた
め、ウエハ地即ち鏡面部４１として残る。このような半
導体ウエハ４０では鏡面部４１の任意の位置をターゲッ
ト４２として本発明を適用することができる。

上述した実施例のターゲットチップの考え方を鏡面部４
１に導入して説明すると、まず半導体ウエハ４０の中心
点Ｏを求めて記憶装置に記憶したのち、ウエハ載置台を
予め決められた移動量だけ移動し、鏡面部４１のターゲ
ット４２周辺の画像認識をする。

そして上述実施例と同様に鏡面部４１のターゲット４２
は予め記憶装置に記憶されている基準データと比較され
認識した後、座標の基準となる基点を任意に設定しチッ
プの座標マップを作成する。もちろんターゲット４２を
基点としてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の半導体ウエハチップの位置
合わせ方法によれば、マスクずれ等によりウエハごとに
チップの基準座標が相対的にずれても誤測定の恐れがな
く、さらには後工程でのウエハ位置合わせ作業が不要と
なり後工程の作業効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例に利用するプローバの構
成を示す図、第２図は実施例の動作を示すフローチャー
ト、第３図は実施例の作用を説明する半導体ウエハの平
面図、第４図は他の実施例の作用を説明する半導体ウエ
ハの平面図、第５図は半導体ウエハ製造時のマスクずれ
を示す図である。 １……半導体ウエハ、２……チップ、２ａ……ターゲッ
トチップ（モニタチップ）、３……ウエハ載置台、５…
…測定用触針、６……モニタカメラ、７……マーカ、１
１……画像認識機構、１２……プローバＣＰＵ、１３…
…制御機構、１４……マーキング機構、１８……記憶装
置、３２……フォトセンサ、３３……ターゲット認識機
構、４０……半導体ウエハ、４１……鏡面部、４２……
ターゲット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハチップの電極に測定用触針を
   接触させて前記半導体ウエハチップを測定する装置にお
   いて、 通常チップの画像データからなる基準データとウエハ上
   の通常チップ以外のターゲットおよびその周辺の通常チ
   ップの画像データからなる特殊データを記憶した後、ウ
   エハ中心点位置を検出して該中心点位置から予め定めら
   れた設定移動量を移動させてウエハ面を走査しながら上
   記基準データと特殊データとを比較することにより認識
   したターゲット位置を記憶し、該ターゲットから予め定
   められた設定移動量を移動させた場所をウエハ上の相対
   的な原点としてその後の各ウエハの位置合わせをすると
   ともに、ウエハ上の任意の位置にマーキングしてこの位
   置情報を記憶し、後工程においてこのマーキングの認識
   をすることにより各チップの位置が判明できるようにし
   たことを特徴とする半導体ウエハチップの位置合わせ方
   法。