JPH07335722A - 基板の位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アライメントマークを用いずに基板の位置合
わせを行えるようにする。 【構成】 基板１をステージ２の所定の位置に配置し、
基板１内の複数のチップの中から任意のチップを選択
し、そのチップのコーナ近傍に位置するＸ軸スクライブ
ラインとＹ軸スクライブラインとの４つの交点のうち３
つの交点をモニタ１０に表示させ、その各交点の中心位
置を座標読み込み装置４を用いて読み取る。その座標位
置データから、チップの大きさを求める。また、チップ
の基板１内での位置は、そのチップが基板１の外周縁か
ら何番目のスクライブラインによって構成されているか
をモニタ１０で検出することにより認識でき、その情報
を合わせて結局すべてのチップの位置が移動座標系で把
握でき、基板１の位置合わせが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は基板の位置合わせをア
ライメントマークを用いずに行えるようにした基板の位
置合わせ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ（基板）は、その製造段階
の中でウェハホルダに搭載されている工程があり、その
場合、基板内の各チップのウェハホルダ上での位置を正
確に認識する必要がある。このため、基板の位置合わせ
が行われる。

【０００３】この基板の位置合わせは、基板側に予め設
けたアライメントマークを検出し、そのアライメントマ
ーク位置情報を用いて各チップの位置を座標で表すこと
により行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、基板の位
置合わせは、アライメントマークを検出して行うもので
あり、アライメントマークが設けられていない基板で
は、位置合わせを行うことができなかった。

【０００５】また、基板にアライメントマークが設けら
れている場合であっても、アライメントマークの位置が
予め判明していない場合には、アライメントマークを検
出するのに多くの時間を費やしてしまい、事実上位置合
わせを行うことができなかった。

【０００６】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題はアライメントマークを用いずに位
置合わせを行うことができる基板の位置合わせ方法を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めこの発明の基板の位置合わせ方法は、表面に複数のＸ
軸スクライブラインとこれらのラインに直交する複数の
Ｙ軸スクライブラインとによって複数のチップが区画さ
れた基板の位置合わせ方法において、前記基板を移動ス
テージの所定の座標位置に配置し、前記複数のチップの
中から任意のチップを選択し、そのチップのコーナ近傍
に位置する前記Ｘ軸スクライブラインと前記Ｙ軸スクラ
イブラインとの４つの交点のうち少なくとも２つの交点
の座標位置を測定し、その測定結果により前記任意のチ
ップの大きさを求めるとともに、前記基板内での座標位
置を検出し、検出された前記任意のチップの座標位置を
基準にして他のチップの位置合わせを行うようにした。

【０００８】

【作用】前述のように任意のチップの座標位置を３つの
交点から検出し、その検出した座標位置から他のチップ
の座標位置を求めるので、移動ステージ上での基板内の
各チップの位置を座標で知ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１０】図１はこの発明の一実施例に係る位置合わ
せ方法を実施するための位置合わせ装置の全体構成を示
すブロック図である。半導体ウェハ（基板）１は、ＸＹ
ステージ（以下「ステージ」という）２上の所定位置に
固定されている。ここで、Ｘ方向は図中矢印５０で示す
方向であり、Ｙ方向は図面に垂直な方向であり、ステー
ジ２は、ＸＹ方向に移動可能である。また、基板１の表
面には、後述のように複数のＸ軸スクライブラインとこ
れらのラインに直交する複数のＹ軸スクライブラインと
によって複数のチップが区画されている。

【００１１】操作卓１２からは、このステージ２に対す
る移動指令が出力される。オペレータによる例えばキー
ボードの操作に応じて、操作卓１２から移動指令が出力
されると、その指令は制御装置５及びステージ駆動装置
３を経由してステージ２に伝達される。ステージ２は、
移動指令に応じてＸ方向又はＹ方向に移動する。

【００１２】また、操作卓１２からは、ステージ２に対
してその座標読み込み指令が出力される。オペレータに
よる例えばキーボードの操作に応じて、操作卓１２から
ステージ２の座標読み込み指令が出力されると、その指
令は制御装置５及びステージ座標読み込み装置４を経由
してステージ２に伝達される。そして、その時点のステ
ージ座標の情報は、ステージ座標読み込み装置４から制
御装置５を経て、表示装置１１に送られ、表示装置１１
に表示される。

【００１３】一方、ステージ２上の基板１の上方には、
対物レンズ６が配置されている。照明光源８から出射さ
れた光は、半透明ミラー７で反射され、対物レンズ６を
経て、ステージ２上の基板１に照射される。その基板１
からの反射光は、対物レンズ６を経た後、半透明ミラー
７を透過し、カメラ９に入射して電気信号に変換された
後、モニタ１０に入力される。モニタ１０には、基板１
の照射部分の像が拡大して表示される。

【００１４】次に、図２に基づいてこの発明の一実施例
に係る基板の位置合わせ方法について説明する。

【００１５】図２は基板の拡大平面図、図３は基板の平
面図である。チップ１３は測定対象チップであり、この
チップ１３は、互いに平行な２本のＸ軸スクライブライ
ンＸN ，ＸN+1 と、互いに平行な２本のＹ軸スクライブ
ラインＹM ，ＹM+1 とによって囲まれている。

【００１６】基板１の位置合わせは、以下の手順で行わ
れる。先ず、オペレータが操作卓１２を操作してステー
ジ２を移動させ、基板１の表面のＸ軸及びＹ軸スクライ
ブラインがモニタ１０に表示される位置で停止させる。
ここでは、Ｘ軸スクライブラインＸN が表示され、その
表示位置１４でステージ２を停止させたとする。

【００１７】次に、ステージ２をＸ軸スクライブライン
ＸN に沿って移動させ、Ｘ軸スクライブラインとＹ軸ス
クライブラインとが交差する交点をモニタ１０で捕らえ
る。ここでは、Ｘ軸スクライブラインＸN とＹ軸スクラ
イブラインＹM との交点１５をモニタ１０で捕らえる。
そして、この交点１５の中心位置Ｐ１の座標（Ｘ１，Ｙ
１）を、操作卓１２からの座標読み込み指令によって測
定し、その座標値を表示装置１１に表示させる。

【００１８】続いて、ステージ２を引き続きＸ軸スクラ
イブラインＸN に沿って移動させ、Ｘ軸スクライブライ
ンＸN とＹ軸スクライブラインＹM+1 との交点１６を２
番目の交点としてモニタ１０で捕らえ、その交点１６の
中心位置Ｐ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）を測定し表示装置１
１に表示させる。

【００１９】更に、今度はＹ軸スクライブラインＹM+1
に沿ってステージ２を移動させ、Ｘ軸スクライブライン
ＸN+1 とＹ軸スクライブラインＹM+1 との交点１７を３
番目の交点としてモニタ１０で捕らえ、その交点１７の
中心位置Ｐ３の座標（Ｘ３，Ｙ３）を測定し表示装置１
１に表示させる。

【００２０】チップ１３は矩形であり、その一辺の長さ
は中心位置Ｐ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）と中心位置Ｐ２の
座標（Ｘ２，Ｙ２）とから求められ、他の一辺の長さは
中心位置Ｐ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）と中心位置Ｐ３の座
標（Ｘ３，Ｙ３）とから求められ、この２辺によってチ
ップ１３の大きさが分かる。そして、測定対象のチップ
１３が基板１内のどこに位置しているかは、交点をモニ
タ１０で捕らえる作業を行う際に、基板１の外周縁から
数えて何番目のスクライブラインであるかを把握するこ
とによって決めることができる。例えば、基板１上のチ
ップ１３の位置は、交点１５が基板１の外周縁１ａ（オ
リエンテーションフラット）から２番目のＸ軸スクライ
ブラインと、外周縁１ｂから１１番目のＹ軸スクライブ
ラインとの交点であることから、その２番目のＸ軸スク
ライブライン、１１番目のＹ軸スクライブラインという
情報を把握することによって知ることができる。

【００２１】なお、基板１はステージ２上の所定位置に
固定されるため、基板１そのもののステージの移動座標
系での位置は既知であり、また基板１の外形形状も既知
であるため、その外周縁１ａ、１ｂの位置は双方とも、
移動座標系において既知となる。

【００２２】このようにして、測定対象であるチップ１
３の位置が移動座標系において認識され、またそのチッ
プ１３の大きさも把握される。このため、基板１内のす
べてのチップの位置が移動座標系で把握でき、結局図示
しないアライメントマークを用いずに基板１の位置合わ
せが可能になる。また、アライメントマークが基板１内
に設けられている場合であっても、位置が予め判明して
いない場合には、アライメントマークを検出するのに多
くの時間を費やしてしまい、事実上位置合わせを行うこ
とができないが、そのような場合でも、すべてのチップ
の位置が移動座標系で把握でき、基板１の位置合わせが
可能になる。

【００２３】図４はこの発明の第１の実施例の位置合わ
せ方法を実行するための手順を示すフローチャートであ
る。

【００２４】まず、ステージ２を移動させてモニタ１０
に基板１の表面の画像を表示する（ステップＳ１）。

【００２５】そして、スクライブラインが表示される位
置でステージ２を停止する（ステップＳ２）。

【００２６】次に、ステージ２をスクライブラインに沿
って移動させ、モニタ１０にそのスクライブラインの画
像を表示する（ステップＳ３）。

【００２７】その後、別のスクライブラインとの交点が
表示されたとき、その交点の中心でステージ２を停止す
る（ステップＳ４）。

【００２８】次に、交点中心の座標を測定する（ステッ
プＳ５）。

【００２９】そして、ステップＳ３からステップＳ５の
手順を実行することにより、３カ所の交点の中心座標を
測定したか否かを判別する（ステップＳ６）。３カ所の
測定を完了した場合は、次のステップＳ７に進み、そう
でなければステップＳ３に戻る。

【００３０】前記ステップＳ６の答が肯定（Ｙｅｓ）、
すなわち３カ所の交点の中心座標の測定が完了したと
き、チップサイズ及びそのチップの基板内での位置を求
め、位置合わせの基礎データとする（ステップＳ７）。

【００３１】図５はこの発明の第２の実施例に係る位置
合わせ方法を実施するための位置合わせ装置の全体構成
を示すブロック図である。図１の位置合わせ装置と共通
する構成部分には同一の符号を付して、その説明を省略
する。

【００３２】この実施例では、カメラ９とモニタ１０と
の間に画像処理ユニット１９が設けられ、その画像処理
ユニット１９を用いてスクライブラインや交点の自動測
定が行われる。その測定手順を再度図２を用いて説明す
る。第１の実施例の場合と同様に、先ずステージ２を移
動させて、Ｘ軸またはＹ軸のスクライブラインを探索す
る。Ｘ軸スクライブラインＸN がモニタ１０に表示され
ると、その表示位置１４の画像情報が、画像処理ユニッ
ト１９から制御装置５に伝達される。このとき、ステー
ジ２を停止させておく。制御装置５の図示しないメモリ
には、スクライブラインやそのスクライブラインの交点
をパターン化したテンプレートが予め登録されており、
制御装置５は、取り込んだ表示位置１４の画像情報に対
してパターンマッチングを行う。マッチすると、その表
示位置１４が確かにスクライブラインであるとし、続い
てステージ２をそのＸ軸スクライブラインＸN に沿って
移動させ、Ｘ軸スクライブラインＸN とＹ軸スクライブ
ラインＹM とが最初に交差する交点１５をモニタ１０で
捕らえる。交点１５がモニタ１０に表示されると、その
交点１５の画像情報が、画像処理ユニット１９から制御
装置５に伝達される。このとき、ステージ２は停止させ
ておく。制御装置５は、取り込んだ交点１５の画像情報
に対してパターンマッチングを行う。マッチすると、そ
の交点１５が確かにスクライブラインの交点であるとし
て、この交点１５の中心位置Ｐ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）
を、座標読み込み指令によって測定する。

【００３３】同様にして、Ｘ軸スクライブラインＸN と
Ｙ軸スクライブラインＹM+1 との交点１６の画像情報、
またＸ軸スクライブラインＸN+1 とＹ軸スクライブライ
ンＹM との交点１７の画像情報に対してそれぞれパター
ンマッチングが実施され、それぞれの中心位置座標が測
定される。

【００３４】図６はこの発明の第２の実施例の位置合わ
せ方法を実行するための手順を示すフローチャートであ
る。

【００３５】まず、ステージ２を移動させてモニタ１０
に基板１の表面の画像を表示し、スクライブラインの画
像を画像処理ユニット１９から取り込む（ステップＳ１
１）。

【００３６】次に、予め記憶しているスクライブライン
のテンプレートを用いて、スクライブラインの画像に対
してパターンマッチングを行う（ステップＳ１２）。

【００３７】そして、マッチングが成立したか否かを判
別する（ステップＳ１３）。マッチングしたときは次の
ステップＳ１４に進み、そうでなければステップＳ１１
に戻る。

【００３８】前記ステップＳ１３の答が肯定（Ｙｅ
ｓ）、すなわちマッチングしたときステージ２をスクラ
イブラインに沿って移動させ、交点の画像を画像処理ユ
ニット１９から取り込む（ステップＳ１４）。

【００３９】次に、予め記憶している交点のテンプレー
トを用いて、交点の画像に対してパターンマッチングを
行う（ステップＳ１５）。

【００４０】そして、マッチングが成立したか否かを判
別する（ステップＳ１６）。マッチングしたときは次の
ステップＳ１７に進み、そうでなければステップＳ１４
に戻る。

【００４１】前記ステップＳ１６の答が肯定（Ｙｅ
ｓ）、すなわちマッチングしたとき、交点の中心の座標
を測定する。

【００４２】そして、３カ所の交点の中心座標を測定し
たか否かを判別する（ステップＳ１８）。３カ所の測定
を完了したときは、次のステップＳ１９に進み、そうで
なければステップＳ１４に戻る。

【００４３】前記ステップＳ１８の答が肯定（Ｙｅ
ｓ）、すなわち３カ所の交点の中心座標の測定が完了し
たとき、チップサイズ、及びそのチップの基板内での位
置を求め、位置合わせの基礎データとする（ステップＳ
１９）。

【００４４】この第２の実施例の位置合わせ方法では、
画像処理ユニット１９からの画像情報に対してパターン
マッチングを実施するようにしたので、オペレータによ
る画像の確認が不要になり、基板１内のチップのステー
ジの移動座標系での位置を自動で求めることができる。

【００４５】上記実施例では、４つの交点のうち３つの
交点の位置を求めることとしたが、例えば図７に示すよ
うにステージの移動座標系ＸＹに対する基板１上のチッ
プ１３の配列ｘｙの回転誤差がない場合はチップの対向
する２つの交点Ｐ１とＰ３の位置を求めることによって
も、同様にチップの位置と大きさを求めることができ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の基板の位
置合わせ方法によれば、スクライブラインの交点を検出
することにより、基板内のすべてのチップの位置がステ
ージの移動座標系で把握されるので、アライメントマー
クを用いずに基板の位置合わせを行うことができる。ま
た、アライメントマークが基板内に設けられている場合
であっても、位置が予め判明していない場合には、アラ
イメントマークを検出するのに多くの時間を費やしてし
まい、事実上位置合わせを行うことができないが、その
ような場合でも、すべてのチップの位置がステージの移
動座標系で把握でき、基板の位置合わせを行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係る位置合わせ方
法を実行するための位置合わせ装置の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図２は基板の拡大平面図である。

【図３】図３は測定対象チップの基板内での位置を示す
平面図である。

【図４】図４はこの発明の第１の実施例に係る位置合わ
せ方法を実行するための手順を示すフローチャートであ
る。

【図５】図５はこの発明の第２の実施例に係る位置合わ
せ方法を実行するため位置合わせ装置の全体構成を示す
ブロック図である。

【図６】図６はこの発明の第２の実施例に係る位置合わ
せ方法を実行するための手順を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２ ＸＹステージ ３ ステージ駆動装置 ４ ステージ座標読み込み装置 ５ 制御装置 ６ 対物レンズ ７ 半透明ミラー ８ 照明光源 ９ カメラ １０ モニタ １１ 表示装置 １２ 操作卓 １３ チップ １４ スクライブライン表示位置 １５，１６，１７ スクライブラインの交点 １９ 画像処理ユニット Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 交点の中心位置 ＸN ，ＸN+1 Ｘ軸スクライブライン ＹM ，ＹM+1 Ｙ軸スクライブライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に複数のＸ軸スクライブラインとこ
   れらのラインに直交する複数のＹ軸スクライブラインと
   によって複数のチップが区画された基板の位置合わせ方
   法において、 前記基板を移動ステージの所定の座標位置に配置し、 前記複数のチップの中から任意のチップを選択し、その
   チップのコーナ近傍に位置する前記Ｘ軸スクライブライ
   ンと前記Ｙ軸スクライブラインとの４つの交点のうち少
   なくとも２つの交点の座標位置を測定し、 その測定結果により前記任意のチップの大きさを求める
   とともに、前記基板内での座標位置を検出し、 検出された前記任意のチップの座標位置を基準にして他
   のチップの位置合わせを行うことを特徴とする基板の位
   置合わせ方法。