JPS60246645A - 半導体ウエハチツプの位置合わせ方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体ウェハチップの製造工程において、特
に半導体ウェハ表面に配設されている半導体ウニｌＸチ
ップと、対応するメモリの座標とを一致させるための位
置合わせ方法に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体ウェハの製造工程における半導体ウェハチップ（
以下チップという）を測定する装置として。

チップの良品、不良品の判定を行い、不良チップに不良
マークを付するウエハプローバがある。

このウエハプローバは、半導体ウェハ（以下ウェハとい
う）の表面に多数のチップが配設されており、さらに該
チップの内部に電極パッドが配設されている。この電極
パッドに、該ウエハブローバに取付けたプローブカード
触針を接触させ、良品、不良品の判断装置であるテスタ
と導通し、とのテスタによりチップの良品であるか、不
良品であるかを判定して、イン力（またはマーカ）と称
する装置で不良チップには不良マークが付される。

このウエハプローバの作用についてさらに詳しく述べる
と、ウェハ表面に多数配設されたチップ内の電極パッド
に、プローブカード触針が所望の位置になるように位置
合わせを行う。そしてそのプローブカード触針が、該電
極パッドに所望の位置で接触したかどうかをｍ察する。

そのため、ウエハプローバには顕微鏡が設けられ、位置
合わせがｆしいかどうかを確認したのち、最初のウェハ
のすにでのチップを順次測定する。

続いて２枚目以降のウェハが搬送され、ウエハプローバ
の載置台にこのウェハを吸着して測定位置にこの載置台
を移動し、そこで測定する。その際のプローブカード触
針と電極パッド位置の関係は、最初のウェハの位置合わ
せによってすでに決定されているので測定作業が自動的
に始められる。

次に座標を読み取り、テスタ側にこれを出力してイン力
（またはマーカ）により、不良チップと判断したチップ
に不良マークを付する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例の第１の欠点として、ウェハ製造の前工程に
おいてはウェハ表面にマスクを被覆するときに、当初か
ら［ずれＪが生じる。すなわち、各ウェハごとにマスク
を覆うので、ウェハの位置とマスクの位置は各ウェハご
とに異り、位置ずれが生じるのである。これを図で説明
すると、第４図（ａ）、（ｂ）に示すようにこの「ずれ
」（ΔＸ、Δｙ）でチップの座標自体が「ずれ」ている
ため、２枚目以降の各チップのテストデータが変わり、
全ウェハについて各チップの座標に対するテストデータ
が比較できない。

第２の欠点として、当然ウエハプローバは不良チップを
検出し、不良マークを付するのが目的である。しかしな
がら、チップの超精密化が進むにつれて、複数のチップ
を同時に測定する方式が採用されているため、イン力（
マーカ）と称する不良マークを付する装置をウェハブロ
ーバの測定部分に実装することが要求されている。とこ
ろが、テスタと称するチップの測定装置が上部に位置し
ているため、実装が坏可能になるとともに、該イン力（
マーカ）の設定操作に手間がかかるので、Ｉｌ造工程上
多くの時間を浪費して経済的ではないという欠点がある
。

［問題点を解決するための手段］ この発明の半導体ウェハチップの位置合わせ方法の目的
は、上記の欠点を排除した自動位置合わせ方法を提供す
ることである。

すなわち、ウェハ表面に配設されている、ターアノ１−
チップ等および該ターゲットチップ周辺のパターンチッ
プにレーザ先登照射し、両チップの散乱光を捕獲して基
準データと比較する。その結果に応してターゲットチッ
プ等を認識し、該ターゲットチップ等を基点と定める。

ただしターゲットチップ等（後出第５図の、２乙）とは
、アライナ−ターゲットのほか、モニターチップまたは
ウェハ周辺の鏡面部（後出第６図の４７）を指している
ため、以下総称して特殊チップという。

〔作用〕

ウェハ内の特殊チップをウェハの基点とすると同時に、
メモリマツプの相対的な原点として定める。このウェハ
内の特殊チップを中心にして、ウェハのチップと対応す
る記憶装置内のメモリマツプ座標に、チップの測定結果
を記録する。

〔実施例〕

以下図面に基づいて、この発明の半導体ウェハチップの
位置合わせ方法の一実施例を説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）において、ウェハ／ｌＩを真空圧
で吸着する載置台／３を設けたｘ−Ｙステージ／乙は、
Ｘ軸、Ｙ軸の駆動モータ／８を有するＸ−Ｙステージ駆
動装置乙により、２次元的に移動可能である。

レーザ光の照射装置！７は、レーザ光源／２から出射さ
れたレーザ光を、レーザ光セレクタ／／′を通って反射
板／３によって折り曲げ、Ｘ−Ｙステージ／乙上のウェ
ハ７９表面に照射する。

上記において、Ｘ−Ｙステージ／乙上のウェハ７９表面
に照射したレーザ光は、Ｘ−Ｙステージ／乙の移動に伴
い特殊チップとパターンチップの両方のチップに照射す
る。表面から反射して生ずる散乱光は受光袋ｆｉ１８を
構成するレンズ系７．２を通って集光され、光電素子／
／に達する。

光電素子／／によって捕獲された光電信号は増中脳１０
で所定量に増幅され、Ａ／Ｄ変換７に印加される。この
Ａ／Ｄ変換２から出力されたデジタル４９号Ｄ１．Ｄ２
は、ウェハ／ダに照射した散乱光の強さまたは光量に比
例したものとする。

デジタル信号Ｄ１．Ｄ２は、レーザ光セレクタ／／′　
によりセレクトされ、各スリット光またはスポット光を
ウェハ７９表面に照射した後、その反射光を光電素子／
／に集光して各ウェハ／ダ上のパターンに対応した信号
に変換したものである。

デジタル信号ＤＩは、Ｘ−Ｙステージ／乙に対しウェハ
／ダの周方向０に左右に回転させ、自動補正するための
デジタル４９号である。またデジタル信号Ｄｉは、ウェ
ハ表面に配設された特殊チップのパターンを検出するた
めのデジタル信号である。

上記デジタル信号り、、Ｄ２に基づいてＣＰＵ／により
演算を行うとともに、その結果に応してＸ−Ｙステージ
駆動装［乙でウェハ／ｌを所定の位置まで移動させる。

またデジタル信号Ｄ２は、先ず基準データ３を記憶装置
に記録し５次にウェハ／ＩＬｔ表面に配設されている特
殊チップと周辺のパターンチップをサーチしたパターン
データダを、記憶装置に記録するようプログラムされて
いる。

上記の基準データ３とは、通常チップのパターンデータ
であり、記憶装置に記録されている。なおパターンデー
タシは、特殊チップ周辺のパターンデータである。

ウェハの中心点位置の検出手段について述へる。

第２図（ａ）に示すように、静電容量形ハイドセンサ、
２０を上部に位置させ、ウェハ／４７が吸着された載置
台／、５を矢印方向に移動させる。ウェハ載置面からウ
ェハ面に移動したときの境界点、、２／１．２３．ウェ
ハ面からウェハ載置面に移動したときの境界点、２．２
、−９と、それぞれの弦の長さＬ　ｘ、ＬｙとをＣＰＵ
／に入力し、該ＣＰＵ／で各弦の長さの中点の交点○を
ウェハの中心点体Ｗ−６として検出し、記憶装置に記録
する。

次に、本発明の半導体ウェハチップの位置合わせ方法の
一実施例の作用について、第５図および第６図で説明す
る。

一般的にウェハ７１７表面にパターンチップを形成する
場合に大きく分けると２種類の方法がある。

その第一は、ウェハ全面に１度に焼き付ける方法で、そ
の製造方法はウェハ表面にマスク版をパターンチップを
焼き付ける方法である。得られたウェハの特徴は第５図
に示すように、ウェハ／ｌＬｔ全面に耳ってパターンチ
ップが形成されているが、そのチップの中に１個または
複数個のマスクアライナ−ターゲットとして使用したチ
ップが存在している。このようにアライナ−ターゲット
チップに含んだウェハを、アライナ−ターゲットチップ
ウェハという。

第二のものは、ウェハのパターン寸法が益々微細になり
、ウェハ全面に１度に焼き付けをしないで、１個または
複数個のパターンを繰り返し焼き付ける方法である。こ
のウェハの特徴は第６図に示すように、円形のウェハ／
りにパターンチップ、２８を繰り返し焼き付けているが
、チップ面積の不足するところは焼付けを行わないため
、ウェハ地（，２２）として残る。このようにウェハ地
（，２７）が存在しているウェハをステッパ方式のウェ
ハという。

前者のウェハにおいて、アライナ−ターゲットを特殊チ
ップとする場合について第３図および第５図で説明する
。先ずウェハテスト工程のウエハプローバにおいては、
ウェハ収納箱をセットする場所／θダに配設し、ウェハ
収納箱からウェハ／ｌを搬送装置で載置台／、５まで搬
送し、ウェハ／ダを載置台／、５に吸着した位置１００
からＸ−Ｙステージの駆動によって、アライメント位置
１０／まで載置台／、Ｓを移動させる。次にウェハ／ダ
の中心点体ｇ、、２，５′を検出して記憶装置に記録す
る。

この場合Ｘ−Ｙステーデー乙は、予め設定された移動量
データｄに応して移動し、そこでウェハ／１表面の所定
位置にレーザ光を照射される。その後再びＸ−Ｙステー
ジの駆動によって載置台／、５を移動させ、ウェハ／’
Ｉをウェハ収納箱へ収納する。

アライメント位置におけるウェハ上の基点位置をサーチ
する動作については、例えば第２図で示すように、すで
にウェハ／ｌＩの中心点体＠、２．３を検出して記録し
ているため、該中心点より左側に３ピツチ移動した位置
に特殊チップが配設されていることも、予め設定されて
いる。したがって第５図に示すように、特殊チップ、２
乙と、周辺にあるパターンチップをｒＬ−Ｍ−Ｎ」、ｒ
ｌ−Ｊ・Ｋ」、１Ｆ・Ｇ・Ｉ−（Ｊの順にレーザ光を照
射する。

レーザ光を照射するウェハ／ｌ上の各位置の位置決めは
、予めチップ寸法が決まっているから簡惟に行うことが
できる。すなわち、ウェハ／’４７の中心点体ｗ、２．
５からの１チツプの長さを１ピツチとした時、ｒＬ−Ｍ
−ＮＪの列にレーザ光を照射するためには、２ピツチ分
載置台／、５を移動することにより照射が可能となる。

次に、ｒｌ−Ｊ・Ｋ」の列にレーザ光を照射させるため
には、中心点位置、２６より３ピツチ分載置台／ｊを移
動させる。同様に１−Ｇ−ＨＪの列は、中心点位置２Ｊ
より４ピッチ分載置台／、５を移動させることにより、
レーザ光を照射することが可能となる。

上記のレーザ光照射により生ずる散乱光等は、受光装置
の光電素子により各チップのパターンを検出するスポッ
トに自動検出されて、得たデジタル信号Ｄ２はＣＰＵ／
に読み込まれて記憶装置に記録される。このとき１通常
のチップが形成された領域のところでは平均的に大きな
値をとらず。

特殊チップ、２Ａが鏡面の場合では極大値となる光電信
号を生ずる。

このようにレーザ光は、特殊チップ−乙とその周辺チッ
プのｒＬ−Ｍ−ＮＪ、［Ｉ・、Ｊ−ＫＪ、ｒＦ−Ｇ・［
（」の順に１ピンチ毎に移動し、レーザ光を照射する。

該照射により２特殊チツプ、２乙は予め記憶されている
基準データと比較して認識される。したがって特殊チッ
プ、２乙の位置をウェハマツプの相対的な原点とするこ
とができる。

後者のウェハｌダにおいては、第６図に示すようにステ
ッパで焼付けた場合のウェハ周辺部の鏡面部を特殊エリ
ア部、２７として、この特殊エリア部、２７を前記した
特殊チップと見たてることができる。したがってこの特
殊エリア部、２７をメモリマツプ上の相対的な原点とす
ることができる。

前記し、た特殊チップ、、２乙の行え方を該特殊エリア
部、、２２に導入して説明すると、上述のようにウェハ
／ダの中心を検出し、記憶装置に記録した後に、Ｘ−Ｙ
ステージを予め決めた設定移動量だけ移動し、特殊エリ
ア部、、２２の周辺にレーザ光を照射する、いわり）る
、ウェハ中心点位置−３よりＸ軸方向に左側４ピツチ、
Ｙ軸方向に１；側３ピッチＳ）移動した位置に特殊エリ
ア部、、７２が存在するものど予想して、［ｆ・ｇ−ｈ
−ｉＪの順でレーザ光を照射する。「ｆ・１１・ＩＪは
、通常パターンチップであり、「ｇＪが特殊エリアパタ
ーンであることを上述した方法で認識した後、ｒｇＪの
特殊エリアパターンを特殊チップとして認識する。

次に前記と同様に、特殊チップは予め記憶装置に記録さ
れている基準データと比較され、認識されるが、さらに
この場合にはｒｆ−ｇ−ｈ−４Ｊのパターン配分が決め
られた通りであることを認識しなければならない。

〔発明の効果〕

この発明の半導体ウェハチップの位置合わせ方法は以上
のように構成したので１次のような効果を奏する。

＋′Ｄウェハ表面に配設されている各チップの座標に対
する測定結果を統計的に把握しようとするときに、各座
標に対する測定結果の累積数の分布に見て、ウェハ基板
の製造上の評価を行うことができる。すなわち、ウェハ
の特殊チップを基点として全ウェハの基点を同一原点と
した上、全ウェハの各座標に対する測定結果を比較し、
その分布を見ることができるので統計的にウェハの製造
状態を管理することができ、品質が向上する。

（２）一般のウェハナスト工程においては、各チップの
測定結果に基づいて該チップが不良であればイン力（マ
ーカ）により不良マークを付される。従来はこの時にイ
ンクが飛び散り、他の不良でない良品チップが不良チッ
プになる。

しかしながら、ウェハ／ｌ上に明確な基点を設けること
シ；より、その基点位置をメモリマツプの原点とし、チ
ップの測定結果を対応する座標のもとにマツプデータと
して記録する。これを利用してマーキングすることなく
、ウェハ測定後に該ウェハのマツプデータを次の工程（
ダイボンディング工程）に出力することにより、次工程
において不良チップと良品チップを選別することができ
る。

いわゆるウェハテスト工程においては、基点座標を含む
マツプデータを出力することにより、イン力（マーカ）
を測定用ウエハプローバには設置する必要がなく、イン
クによるウェハへの害がなくなる。

また、イン力（マーカ）専用のウエハプローバに、該ウ
ェハとウェハチップの測定データを記録したマツプデー
タで再び基点を同しくして、不良チップに対してはイン
力（マーカ）専用のウエハブローバに取付けられたイン
力（マーカ）で不良マークを付することにより、測定用
ウエハブローバにはイン力（マーカ）を設定しないため
、複数チップの同時測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、この発明の半導体ウェハチッ
プの位置合わせ方法の一実施例を示すブロック図、第２
図（ａ）、（ｂ）はウェハの中心点体ばを検出する工程
を示す断面図および平面図、第３図はウェハ／ＩＩの軌
跡を示す平面図、第４図はマスクによる製造時の［ずれ
Ｊを示すウェハの平面図、第５図（ａ）、（ｂ）および
第６図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ特殊チップの検出工程
を示す平面図である。 ／／・光電素子　／／′　レーザ光セレクタ／−？・・
レンズ系　７３　反射板 ／９・・・ウェハ　／、５　載置台 ／乙・・・Ｘ−Ｙステージ　／７・　レーザ光源／８・
駆動モータ 図面 弔Ｉ凶 １Ｊ１２　図 （α）　αす

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、半導体ウェハチップの電極パッドにプローブカード
   触針を接続させてウェハチップを測定する測定方法にお
   いて、予め通常チップのパターンデータからなる基準デ
   ータを記録し、特殊チップおよび特殊チップ周辺の通常
   チップのパターンデータからなる特殊データとを記憶袋
   ［シ；記録した後。 ウェハの中心点位置を検出して記憶装置に記録し。 該中心点位置を基準として設定移動量を移動させてウェ
   ハ面を走査することにより、上記基準データと各データ
   と比較して検出した特殊チップの位置を記憶装置に記録
   し、この特殊チップをウェハマツプ上の相対的な原点と
   して、その後の各ウェハの位置合わせを行うようにした
   ことを特徴とする半導体ウェハチップの位置合わせ方法
   。