JPH08222611A - ウェーハの位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェーハのプローブ検査においてプローブの
接触位置のずれによる測定ミスを防止する。 【構成】 ＸＹテーブル12とその上に回動自在に配設さ
れた測定ステージ11とパターン認識手段とを有するプロ
ーブ装置におけるウェーハ自動位置合わせにおいて、位
置補正に使用する基準パターン2Aa/2Ba とは異なるパタ
ーンを選んで補助パターン2Bb とし、これとＸＹテーブ
ル12上に固定された部材に設けた固定パターン13m とを
それぞれ認識して補助パターン2Bb ・固定パターン13m
間の距離を算出するようにし、先頭のウェーハ１と二枚
目以降のウェーハ１との基準パターン2Aa/2Ba の座標の
差と補助パターン2Bb ・固定パターン13m 間の距離の差
とを照合することにより、位置補正時の基準パターン2A
a/2Ba 誤認識の有無をチェックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハ（以下、
ウェーハと記す）に形成された多数の半導体素子（以
下、チップと記す）の電気的特性を測定する際の、プロ
ーブ装置におけるウェーハの位置合わせ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プローブ装置は、ＩＣテスタに接続され
たプローブカードが具備する一チップ分の測定針（プロ
ーブ）を被測定ウェーハの電極パッドに一チップずつ順
次接触させる装置である。この接触時に測定針と対応す
る電極パッドとの位置が合致するように、接触前にウェ
ーハの位置を合わせる必要がある。このプローブ装置に
おけるウェーハの位置合わせは、以前はオペレータがプ
ローブ装置付属の顕微鏡を使用して手動で行っていた
が、最近では画像処理技術等の発達によりパターンマッ
チング法を採用した自動位置合わせが一般的になってい
る。

【０００３】この自動位置合わせ機能を備えたプローブ
装置におけるウェーハの位置合わせの従来例を図３を参
照して説明する。図３は従来例の説明図であり、（Ａ）
は平面図、（Ｂ）は側面図である。同図において、図１
と同じものには同一の符号を付与した。１はウェーハ、
２はウェーハ１に形成された多数のチップ、１１はウェ
ーハ１を載置する測定ステージ、１２はＸＹテーブルで
ある。測定ステージ１１はＸＹテーブル１２上に装着さ
れていて回動及び昇降の機能を有し、ＸＹテーブル１２
はＸ及びＹ軸方向に移動する機能を有している。

【０００４】先ず同一品種のウェーハ１の最初の一枚
（以下、先頭のウェーハ１と記す）を測定ステージ１１
上に搬送し、チャッキングした後、予め選定した第一の
チップ２Ａの特定のパターン２Ａａ（なるべく特徴のあ
るパターンを選ぶ）を撮像し、このパターンを基準パタ
ーンとして記憶すると共にその座標（この時のＸＹテー
ブル１２の原点からの移動量）を記憶する。

【０００５】次にＸＹテーブル１２をＸ方向に所定の距
離（チップ配列ピッチの整数倍）だけ移動して予め選定
した第二のチップ２Ｂの一部を撮像し、そのパターンを
記憶済の第一のチップ２Ａの基準パターン２Ａａと照合
する方法でこの基準パターン２Ａａと同一のパターン、
即ち第二のチップ２Ｂの基準パターン２Ｂａをサーチす
る。この基準パターン２Ｂａを認識した時の基準パター
ン２ＡａからのＸ及びＹ方向の移動量からウェーハ１の
角度ずれを算出し、θ補正を行う。これで先頭のウェー
ハ１の位置合わせを終わり、ＸＹテーブル１２を移動し
て予め選定したスタートチップ２Ｓから順次測定を行
う。

【０００６】二枚目以降のウェーハ１の位置合わせは次
のように行う。先ず先頭のウェーハ１において基準パタ
ーン２Ａａを認識した位置のからこのウェーハ１の基準
パターン２Ａａのサーチを開始し、このパターンを認識
した後、測定ステージ１１をＸ方向に先頭ウェーハ１と
同じ距離だけ移動して第二のチップ２Ｂの基準パターン
２Ｂａをサーチし、これを認識した時の基準パターン２
ＡａからのＸ及びＹ方向の移動量からウェーハ１の角度
ずれを算出し、θ補正を行う。これでこウェーハ１の位
置合わせを終わり、スタートチップ２Ｓから順次測定を
行う。

【０００７】もし第一のチップ２Ａの基準パターン２Ａ
ａ又は第二チップ２Ｂの基準パターン２Ｂａを認識する
ことが出来なかった場合には装置はストップし、アラー
ムを発する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来のウェーハ位置合わせ方法では、二枚目以降のウェー
ハで基準パターンではないパターンを誤って基準パター
ンと認識する‘誤認識’の有無をチェックする工程がな
いから、万一誤認識があった場合にはウェーハが正しく
位置合わせされずに測定を開始することになり、測定針
の接触位置が電極パッドから外れて良品チップを不良と
判定するケースを生じ、チップの歩留りが低下する、と
いう問題があった。

【０００９】これを具体例を用いて説明する。図４は従
来技術の課題の説明図である。同図において、図１と同
じものには同一の符号を付与した。１Ａは先頭ウェー
ハ、１Ｂは二枚目以降のウェーハである。ウェーハ１が
測定ステージ１１上に載置される位置には多少のばらつ
きがある。図のようにウェーハ１Ｂの位置が先頭ウェー
ハ１Ａの位置に対してＸ軸方向に‘ｄ’だけずれたとす
ると、ずれた位置から第一のチップ２Ａの基準パターン
２Ａａのサーチを開始する。

【００１０】ところがその近傍のパターン２Ａｄが基準
パターン２Ａａと似通っていると、これを基準パターン
２Ａａと認識することがある。第一のチップ２Ａでこの
ような誤認識があると第二のチップ２Ｂにおいても同様
にパターン２Ｂｄを基準パターン２Ｂａと誤認識する。
これでこのウェーハ１Ｂの位置合わせを終了し、位置が
ｄだけずれたまま、スタートチップ２Ｓから順次測定を
行うことになる。特にパターンが微細で、しかも表面に
特殊なコーティングが施されている場合等で、このよう
な誤認識の可能性がある。

【００１１】本発明はこのような問題を解決して、パタ
ーンの誤認識による測定針の接触位置ずれを防止するこ
とが可能なウェーハ位置合わせ方法を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、ウェーハの一面に形成されたチップの電気的特性を
測定するに際して、Ｘ及びＹ軸方向に可動のＸＹテーブ
ルと該ＸＹテーブル上に回動自在に配設された測定ステ
ージとパターン認識手段とを有するプローブ装置の該測
定ステージ上に載置された該ウェーハの位置を合わせる
方法であって、先頭ウェーハにおいて、第一のチップ内
の任意のパターンを基準パターンと定めてこれを記憶す
る工程と、第二のチップ内の該基準パターンと同一のパ
ターンを認識して該ウェーハの角度ずれを補正する工程
と、該ウェーハ上に該基準パターンとは離隔して配置さ
れた任意のパターンを補助パターンと定めてこれを記憶
する工程とを有し、二枚目以降の一ウェーハにおいて、
前記第一及び第二のチップ内の前記基準パターンを認識
して該ウェーハの位置ずれを補正する工程と、該ウェー
ハにおける前記補助パターンを認識する工程と、該ウェ
ーハにおける該基準パターンと該補助パターンとの位置
関係を前記先頭ウェーハにおける該位置関係と照合する
工程とを有することを特徴とするウェーハの位置合わせ
方法とすることで、達成される。

【００１３】

【作用】従来のウェーハ位置合わせでは単一のパターン
についてのみパターン認識させているから、先頭ウェー
ハと二枚目以降のウェーハとで同一パターンの座標に差
があったとしても、誤認識に起因するのか、測定ステー
ジ上へのウェーハ載置位置のバラツキに起因するのか、
特定出来ない。

【００１４】これに対して本発明の場合には複数の異な
るパターンについてパターン認識させているから、もし
その一つで誤認識があれば、先頭ウェーハと二枚目以降
のウェーハとで各パターン間の位置関係に差を生じるこ
とになり、従ってこの位置関係の差が検出されれば、ど
こかに誤認識があったことになる。よって、この位置関
係の差を検出すると同時に装置を停止してアラームを発
するようにすれば、誤認識が確認され、位置ずれのまま
で測定を開始することを防止出来る。

【００１５】

【実施例】本発明に係るウェーハの位置合わせ方法の実
施例を図１及び図２を参照しながら説明する。

【００１６】図１は本発明の第一の実施例の説明図であ
り、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。同図にお
いて、１は被測定物のウェーハ、２はウェーハ１の一面
に形成された多数のチップ、１１はウェーハ１を載置す
る測定ステージ、１２はＸＹテーブル、１３はＸＹテー
ブル上に固定された部材である。測定ステージ１１はＸ
Ｙテーブル１２上に装着されており、回動及び昇降の機
能を有している。ＸＹテーブル１２はＸ及びＹ軸方向に
移動する機能を有している。ＸＹテーブル上に固定され
た部材１３は上面に位置合わせのマークとなる固定パタ
ーン１３ｍを有している。

【００１７】１１〜はいずれもプローブ装置を構成する
ものであるが、プローブ装置にはこれらの他にいずれも
図示しないローダ部、プリアライメント部、撮像部、画
像記憶部、画像処理部、パターン認識部、制御部、測定
針を備えたプローブカード、アンローダ部、等を有して
いる。

【００１８】このプローブ装置においてウェーハ１は次
のように流れる。先ずローダ部からプリアライメント部
を経由して測定ステージ１１上に搬送され、撮像部の下
でＸＹテーブル１２の移動と測定ステージ１１の回動に
より位置合わせ（Ｘ・Ｙ・θ補正）が行われ、その後所
定の距離だけＸＹテーブル１２が移動して所定のチップ
２（スタートチップ２Ｓ）と測定針とが対峙し、ここで
測定ステージ１１が上昇して測定針とチップ２の電極パ
ッドとが接触し、測定が行われる。その後測定ステージ
１１の下降、ＸＹテーブル１２の移動、測定ステージ１
１の上昇が繰り返されて他のチップ２が順次測定され、
全チップ２の測定完了後、アンローダ部に搬送される。

【００１９】先頭のウェーハ１の位置合わせは次のよう
に行う。先ずウェーハ１を測定ステージ１１上に搬送
し、チャッキングした後、予め選定した第一のチップ２
Ａの特定のパターン２Ａａ（なるべく特徴のあるパター
ンを選ぶ）を撮像し、このパターンを基準パターンとし
て記憶すると共にその座標（この時のＸＹテーブル１２
の原点からの移動量）を記憶する。

【００２０】次にＸＹテーブル１２をＸ方向に所定の距
離（チップ２配列ピッチの整数倍）だけ移動して予め選
定した第二のチップ２Ｂの一部を撮像し、そのパターン
を記憶済の第一のチップ２Ａの基準パターン２Ａａと照
合する方法でこの基準パターン２Ａａと同一のパター
ン、即ち第二のチップ２Ｂの基準パターン２Ｂａをサー
チする。この基準パターン２Ｂａを認識した時の基準パ
ターン２ＡａからのＸ及びＹ方向の移動量からウェーハ
１の角度ずれを算出し、θ補正を行う。更にこの基準パ
ターン２Ｂａの座標を記憶すると共に予め選定したスタ
ートチップ２Ｓ迄の距離を入力する。尚、もし第二チッ
プ２Ｂの基準パターン２Ｂａを認識することが出来なか
った場合には装置はストップし、アラームを発する。

【００２１】その後、第二のチップ２Ｂ内の基準パター
ン２Ｂａとは異なる位置にある特定のパターン２Ｂｂを
補助パターンとして選定して（基準パターンとは特徴の
異なるパターンを選ぶ）これを記憶し、次にウェーハ１
の外にある固定パターン１３ｍを記憶し、更にこの補助
パターン２Ｂｂから固定パターン１３ｍまでのＸＹテー
ブル１２の移動距離を記憶する。これで先頭のウェーハ
１の位置合わせを終わり、ＸＹテーブル１２を移動して
スタートチップ２Ｓから順次測定を行う。

【００２２】二枚目以降のウェーハ１の位置合わせは次
のように行う。先ず先頭のウェーハ１の基準パターン２
Ａａの座標の位置からこのウェーハ１の基準パターン２
Ａａのサーチを開始し、このパターンを認識した後、測
定ステージ１１をＸ方向に所定の距離だけ移動して第二
のチップ２Ｂの基準パターン２Ｂａをサーチし、これを
認識した時の基準パターン２ＡａからのＸ及びＹ方向の
移動量からウェーハ１の角度ずれを算出し、θ補正を行
う。更にその位置の座標を記憶し、先頭ウェーハ１にお
ける基準パターン２Ｂａの座標と比較して、ずれ量を算
出する。

【００２３】引続き第二のチップ２Ｂ内の補助パターン
２Ｂｂと固定パターン１３ｍを順次認識して、補助パタ
ーン２Ｂｂから固定パターン１３ｍまでのＸＹテーブル
１２の移動距離（Ｘ及びＹ方向）を記憶する。この距離
と先頭ウェーハ１における距離とを比較して、その差を
記憶する。この差が先に記憶した基準パターン２Ｂａの
ずれ量と等しければ、誤認識がなかったと判断してスタ
ートチップ２Ｓから順次測定を行う。もし等しくなけれ
ば、このウェーハ１の位置合わせは誤認識のために正し
く行われなかったとして、装置はストップし、アラーム
を発する。

【００２４】尚、もし第一のチップ２Ａの基準パターン
２Ａａ、第二チップ２Ｂの基準パターン２Ｂａ、補助パ
ターン２Ｂｂのいずれかを認識することが出来なかった
場合にも装置はストップし、アラームを発する。

【００２５】図２は本発明の第二の実施例の説明図であ
る。同図において、図１と同じものには同一の符号を付
与した。尚、この図は平面図であり、側面図は前出の図
３（Ｂ）と同じであるから省略した。

【００２６】この例では、第一の実施例における固定パ
ターン１３ｍは使用せず、チップ２Ｂ内の補助パターン
２Ｂｂの代わりに第三のチップ２Ｃ内の補助パターン２
Ｃｓを認識させ、補助パターン２Ｂｂと固定パターン１
３ｍとの距離の代わりに補助パターン２Ｃｓと基準パタ
ーン２Ｂａとの座標の差を使用して、第一の実施例と同
様に先頭ウェーハ１と二枚目以降のウェーハ１のずれ量
を比較する。

【００２７】本発明は以上の実施例に限定されることな
く、更に種々変形して実施することが出来る。例えば、
第二の実施例において補助パターン２Ｃｓとして同一チ
ップ内若しくは複数チップの複数パターンを設定する場
合でも本発明は有効である。（この場合には判断の信頼
度が高まる。）

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パターンの誤認識による測定針の接触位置ずれを防止す
ることが可能なウェーハ位置合わせ方法を提供すること
が出来、チップ歩留り向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施例の説明図である。

【図２】 本発明の第二の実施例の説明図である。

【図３】 従来例の説明図である。

【図４】 従来技術の課題の説明図である。

【符号の説明】

１ ウェーハ ２ チップ ２Ａ 第一のチップ ２Ｂ 第二のチップ ２Ｃ 第三のチップ ２Ｓ スタートチップ ２Ａａ，２Ｂａ 基準パターン ２Ｂｂ，２Ｃｓ 補助パターン １１ 測定ステージ １２ ＸＹテーブル １３ ＸＹテーブル上に固定された部材 １３ｍ 固定パターン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハの一面に形成されたチップの電
   気的特性を測定するに際して、Ｘ及びＹ軸方向に可動の
   ＸＹテーブルと該ＸＹテーブル上に回動自在に配設され
   た測定ステージとパターン認識手段とを有するプローブ
   装置の該測定ステージ上に載置された該ウェーハの位置
   を合わせる方法であって、 先頭ウェーハにおいて、第一のチップ内の任意のパター
   ンを基準パターンと定めてこれを記憶する工程と、第二
   のチップ内の該基準パターンと同一のパターンを認識し
   て該ウェーハの角度ずれを補正する工程と、該ウェーハ
   上に該基準パターンとは離隔して配置された任意のパタ
   ーンを補助パターンと定めてこれを記憶する工程とを有
   し、 二枚目以降の一ウェーハにおいて、前記第一及び第二の
   チップ内の前記基準パターンを認識して該ウェーハの位
   置ずれを補正する工程と、該ウェーハにおける前記補助
   パターンを認識する工程と、該ウェーハにおける該基準
   パターンと該補助パターンとの位置関係を前記先頭ウェ
   ーハにおける該位置関係と照合する工程とを有すること
   を特徴とするウェーハの位置合わせ方法。
2. 【請求項２】 前記先頭ウェーハ及び前記二枚目以降の
   一ウェーハにおいて、該ウェーハ外にあって前記ＸＹテ
   ーブル上に固定された部材に設けられた固定パターンを
   認識する工程を設け、 前記先頭ウェーハにおける前記基準パターン認識時の前
   記ＸＹテーブルの位置に対する前記二枚目以降の一ウェ
   ーハにおける該位置のずれ量と、該先頭ウェーハにおけ
   る前記補助パターン認識位置から該固定パターン認識位
   置に至る該ＸＹテーブルの移動量に対する該二枚目以降
   の一ウェーハにおける該移動量の差とを比較することに
   より、該二枚目以降の一ウェーハにおける該基準パター
   ンと該補助パターンとの位置関係を該先頭ウェーハにお
   ける該位置関係と照合することを特徴とする請求項１記
   載のウェーハの位置合わせ方法。
3. 【請求項３】 前記先頭ウェーハにおける前記基準パタ
   ーン認識時の前記ＸＹテーブルの位置に対する前記二枚
   目以降の一ウェーハにおける該位置のずれ量と、該先頭
   ウェーハにおける前記補助パターン認識時の該ＸＹテー
   ブルの位置に対する該二枚目以降の一ウェーハにおける
   該位置のずれ量とを比較することにより、該二枚目以降
   の一ウェーハにおける該基準パターンと該補助パターン
   との位置関係を該先頭ウェーハにおける該位置関係と照
   合することを特徴とする請求項１記載のウェーハの位置
   合わせ方法。