JPS61199623A - ウエハの位置検出方法およびウエハ - 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〕 この発明はウェハ測定装置のステージに取付けたウェハ
の位置を検出する方法およびその方法を実施するために
使用するウェハに関するものである。

〔従来の技術〕

第１１図はウェハ測定装置の要部を示す概略図である。

図において、１はステージで、ステージｌは紙面上下方
向を中心として回転することができ、また紙面左右方向
（Ｘ方向）および紙面と直角な方向（Ｙ方向）に移動可
能であり、さらにステージ↓は紙面上下方向に移動でき
る。２は直空チャック等によりステージ１に取付けられ
た被測定ウェハ、３はウェハ２に形成された素子の電極
、５はプローブ支持体で、プローブ支持体５はウェハ測
定袋Ｕの本体に固定されている。４はプローブ支持体５
に取付けられたプローブである。

このようなウェハ測定装置によって、カセットに収納さ
れた複数枚のウェハ２に形成された素子の電気特性を連
続的に自動測定するには、つぎのようにしている。まず
、カセットから１枚目のウェハ２を取出し、そのウェハ
２をステージ１に取付ける。つぎに、ＣＣＤカメラ等に
よって、ステージ１をたとえばＸ方向に移動したことに
よるウェハ２のスクライプライン等の目安となるパタン
のずれを自動的に測定し、その測定結果に応じてステー
ジ１を回転することにより、ウェハ２に形成された素子
の配列方向とＸ方向とを自動的に一致させる。ついで、
プローブ４上に設けられた顕微鏡によって目視で観察し
ながら、ステージｌをＸ方向、Ｙ方向に移動することに
より、ウェハ２のＸ方向、Ｙ方向の初期位置を決定する
。つぎに、ステージ１をＸ方向、Ｙ方向に移動し、電極
３の位置とプローブ４の位置とを自動的に・一致させた
のち、ステージ１を昇降して、ウェハ２に形成された素
子の電極３とプローブ４とを接触させるこ、とにより、
素子の電気特性を自動的に測定する。

このようにして、ウェハ２上の全ての素子の電食特性の
測定が終了すると、ステージ１が最初の位置に戻る。こ
の状態で、測定が終了したウェハ２をステージｌから取
外し、別のカセットに収納する。ついで、カセットから
２枚目のウェハ２を取出し、そのウェハ２をステージ１
に取付ける。つぎに、ウェハ２に形成された素子の電気
特性を自動的に測定し、その測定が終了すると、ステー
ジｌが最初の位置に戻り、測定が終了したウェハ２を別
のカセットに収納する。このようにして、カセットに収
納された全てのウェハ２について測定する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この場合、素子の配列方向とＸ方向とを自動的に一致さ
せ、電極３の位置とプローブ４の位置とを自動−に一致
させる位置決め機構の精度が低いときには、ステージｌ
をＸ方向、Ｙ方向に大き（移動したとき、プローブ４が
電極３から外れて、プローブ４によりウェハ２上の素子
を損傷するおそれがある。このため、ウェハ２の測定を
開始する前に、あらかじめ位置決め機構の精度を測定す
る必要がある。

また、ウェハ２の測定中に、位置決め機構が電気的、物
理的な外乱によって正常に作動しなくなったときには、
やはりプローブ４によりウェハ２上の素子を損傷するお
それがある。このため、ウェハ２の測定中に位置決め機
構が正常に作動しているかどうかを確認する必要がある
。

そして、位置決め機構の精度を測定し、位置決め機構が
正常に作動しているかどぅがを確認するためには、ステ
ージｌに取付けられたウェハ２の位置を検出する必要が
ある。

この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、ウェハ測定装置のステージに取付けられたウェハの
位置を電気的に検出するウェハの位置検出方法およびそ
の方法を実施するために使用するウェハを提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、この発明においては、ウェハ
に形成された素子の電気特性を測定するためのプローブ
と、そのウェハを直交する２つの方向に移動するステー
ジとを有するウェハ測定装置の、上記ステージ上に取付
けられたウェハの位置を検出する方法において、上記ウ
ェハに位置検出用パッドを設け、そのパッドと上記プロ
ーブとの接触の有無を検知することにより、上記ウェハ
の位置を検出する。また、この方法を実施するため、ウ
ェハに位置検出用パッドを設ける。

〔作用〕

ウェハの所定位置に検出用パッドを設けておけば、パッ
ドとプローブとの接触の有無を検知することにより、プ
ローブに対するウェハの位置が正常であるか否かを検出
することができる。また、ウェハに複数の位置検出用パ
ッドを設けておけば、それらの位置検出用パッドとプロ
ーブとの接触の有無を検知することにより、ウェハの位
置ずれ量。

位置ずれ方向を検出することができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係るウェハを示す図である。

図において、６は標準ウェハ、７はウェハ６上に複数設
けられた位置検出用パッド、８は両端が１対のパッド７
に接続された配線である。

つぎに、このウェハ６を用いて位置決め機構の精度を測
定する方法について説明する。まず、ウェハ６をステー
ジｌに取付ける。つぎに、位置決め機構によりパッド７
．配線８の配列方向とＸ方向とを一致させる。ついで、
第２図（ａ）に示すように、顕微鏡によって目視で観察
しながら、ステージ１をＸ方向、Ｙ方向に移動すること
により、プローブ４とウェハ６の中央部のパッド７ａと
が接触する位置にウェハ６を移動する。つぎに、第２図
（ｂ）に示すように、ステージｌをＸ方向に距離ｒだけ
移動し、ステージｌを昇降して、プローブ４とパッド７
ｂとの接触の有無を検知する。すなわち、パッド７ｂの
少なくとも一方とプローブ４とが非接触であれば、プロ
ーブ４間に電流が流れない状態つまりオープン状態とな
るので、オープン状態であるか否かを検知する。

ここで、パッド７ａを接続する配線８ａの中心の位置を
（０，Ｏ）としたとき、パッド７ｂの中心位置が（Ｘ＋
、ｙ＋）であり、またプローブ４のランディング位置が
（ｘ２．ｙ２）であるとすると、パッド７ｂの中心位置
とプローブ４のランディング位置との距離ｄは次式で表
わされる。

ｄ＝　　（Ｘｚ　　Ｘｌ）　＋（ｙ２−ｙ＋）そして、
第２図（ｂｌでは距離ｒに対して距離ｄを誇張して示し
であるが、実際には距離ｒが数十間であるのに対して、
距離ｄは数十μｍであるから、ｘｉ　＝　ｘ２とみなせ
るので、ｄ＝Ｉｙｔｙ＋Ｉとなる。

さらに、パッド７の配列方向とＸ方向との角度ずれをθ
、配線８ａの中心とプローブ４が接触したパッド７ｂの
中心との距離をｒｉとすると、ｄ＝ｒ、・ｔａｎθとな
るが、ｒｌ＝ｒとみなせるので、ｄ＝ｒ−ｔａｎθとな
る。したがって、パッド７の１辺の長さの％をｐ、プロ
ーブ４の先端がウェハ６と接触する面の半径をｑとした
とき、パッド７ｂとプローブ４とが接触していなければ
ｄ　＝　ｒ　−ｔａｎθ＞ｐ＋ｑであり、またパッド７
ｂとプローブ４とが接触していればｄ＝ｒ　−ｔａｎθ
＜ｐ＋ｑである。このため、パッド７ｂとプローブ４と
が接触しないとすると、θ）　ｔａｎ−’　”−’であ
ることがわかり、パッド７ｂとプローブ４とがしたとす
ると、θ（ｊａｎ−１−２−２１であることがわかる。

したがって、ウェハ６上の各パッド７について、パッド
７とプローブ４との接触の有無を検知すれば、角度ずれ
θの範囲を決定することができ、これにより位置決め機
構の精度を求めることができる。

第３図はこの発明に係る他の標準ウェハを示す図である
。図において、１５．１６は配線８の両端に設けられた
位置検出用パッドで、パッド１５はパッド１６よりも大
きい。

ところで、第１図に示した標準ウェハにおいては、パッ
ド７ｂとプローブ４とが接触していないことを検知した
としても、どちらのパッド７ｂが非接触になったかを知
ることができないため、ｒ１＝ｒとして角度ずれθの範
囲を決定したが、第３図に示す標準ウェハ６においては
、パッド１５とプオープン状態となれば、パッド１６と
プローブ４とが非接触になっているものと判断すること
ができるから、ｄ　＝　ｒｉ　−ｔａｎθとして角度ず
れθの範囲を決定することができるので、角度ずれθの
範囲を精度よく決定することができる。また、パッド７
ｂの中心間距離とプローブ４の先端間距離とが相違して
いると、初期位置においてプローブ４の先端を両方のパ
ッド７ｂの中心に接触させることができないので、角度
ずれθの範囲を正確に決定することができないが、第３
図に示す標準ウェハ６においては、パッド１５　、　’
１６の中心間距離とプローブ４の先端間距離とが相違し
ていたとしても、初期位置においてパッド１６の中心に
プローブ４を接触させれば、角度ずれθの範囲を精度よ
（決定することが可能である。

第４図はこの発明に係る他の標準ウェハを示す図である
。この標準ウェハ６においては、大きさの異なるパッド
１６ａ〜１６ｄを設けている。このため、パッド１６ａ
〜１６ｄのうちのいずれか１つを選択して／Ｊ、Ｔ＃＋
Ｊ’　Ｊ−１４／ｒｌ　＃χ１７Ｒ？−ンｈｅ＞　→←
　２　　ｒ　　Ｌ、Ｉｙ　　ト　ｈ　　　　ｍｒｍｒｒ
ｚ異なる位置決め機構の精度を１枚の標準ウェハ６で測
定することができる。また、パッド１５と同じ大きさの
パッド１６ｄを設けており、パッド１５．１６ｄとプロ
ーブ４との接触は必ず確保されるので、複数のプローブ
４を有するプローブカードを用いれば、位置決め機構の
精度の測定が正常に行なわれたことを同時に検証するこ
とができる。

なお、以上の実施例においては、ステージｌをＸ方向に
移動して、位置決め機構の精度を測定したが、ステージ
１をＹ方向に移動して測定してもよい。また、以上の実
施例においては、２つのパッド７、１５．１６間に配線
８を設けた２端子素子を設けたが、プローブ４とパッド
との接触の有無を検知できるものであれば、他の２端子
素子、３端子以上の素子、ｌ端子素子を設けてもよい。

たとえば、ｌ端子素子のダイオードを設け、標準ウニ／
％６の基板を一方の電極とすれば、１本のプローブ４で
も測定可能である。さらに、配線８を有する素子を設け
るときには、たとえばシリコン基板の表面に設けられた
酸化膜上にパッドと配線８とを一向種の金属たとえばア
ルミニウムで形成すれば、標準ウェハ６の製作工程が非
常に簡単になる。また、標準ウェハ６としては、熱変形
の少ない材質からなる基板の上面に絶縁膜を設けたもの
を用いればよいが、被測定ウェハ２と同一材質の基板を
用いると、測定時における基板の熱変形による誤差が相
殺されるので、実用上は標準ウェハ６の基板の材質を被
測定ウェハ２の基板の材質と同一とするのが望ましい。

第５図はこの発明に係る被測定ウェハを示す図、第６図
は第５図に示したウェハの被測定チップを示す図、第７
図は第５図に示したウェハの被測定チップの電気特性を
測定するためのプローブカードを示す図、第８図は第５
図に示したウェハの位置検出用チップを示す図である。

図において、１０は被測定ウェハ２に設けられた被測定
チップで、チップ１０は５×５に配列されている。１１
はウエノ為２に設けられた位置検出用チップで、チップ
１１はチップ１０の周囲に８個設けられている。１２は
チップ１０の電極、１３はプローブ支持体で、プローブ
支持体１３にプローブ４が取付けられている。１４はチ
ップ１１に設けられた位置検出用パッドで、パッド１４
の大きさは電極１２の大きさと同じであり、またパッド
１４は電極１２と同位置に設けられており、さらにパッ
ド１４は配線８に接続されている。

つぎに、第５図に示すウェハの電気特性を連続的に測定
する方法について説明する。まず、カセットから１枚目
のウェハ２を取出し、そのウェハ２をステージｌに取付
ける。つぎに、位置決め機構により、チップ１０の配列
方向とＸ方向とを一致させたのち、ウェハ２のＸ方向、
Ｙ方向の初期位置を決定する。ついで、位置決め機構に
よりステージｌをＸ方向、Ｙ方向に移動し、チップ１１
の位置とプローブ４との位置を一致させたのち、ステー
ジｌを昇降して、パッド１４とプローブ４との接触の有
無を自動的に検知する。そして、全てのチップ１１につ
いてパッド１４とプローブ４とが接触したことを検知し
たとき、すなわち位置決め機構が正常に作動しているこ
とを確認したときには、プローブ４を電極１２と接触さ
せて、チップ１０の電気特性を測定する。このようにし
て、ウェハ２上の全てのチップ１０の電気特性の測定が
終了したのち、測定が終了したウェハ２をステージｌか
ら取外し、別のカセットに収納する。つぎに、カセット
から２枚目のウェハ２を取出し、そのウェハ２をステー
ジ１に取付ける。ついで、パッド１４とプローブ４との
接触の有無を自動的に検知し、全てのチップ１１につい
てパッド１４とプローブ４とが接触したことを検知した
とき、チップ１０の電気特性を測定し、その測定が終了
したのち、そのウェハ２を別のカセットに収納する。こ
のようにして、カセットに収納された全てのウェハ２に
ついて測定する。

この場合、ウェハ２の測定中に位置決め機構が電気的、
物理的な外乱によって正常に作動しなくなったときには
、少な（とも１つのチップ１１についてオープン状態と
なるから、位置決め機構が正常に作動していないことを
検知することができる。

したがって、この場合にそのウェハ２の測定を中止して
、次のウェハ２の測定に進み、あるいはそのウェハ２以
降の測定を全て中止すれば、チップ１０内のパタンの損
傷等を未然に防止することができる。

なお、以上の実施例においては、チップ１１を８個設け
たが、隅あるいは辺に各１個合計４個設け。

または１個だけ設けてもよく、またより高精度に位置決
めを確認する必要がある場合には、チップ１０の配列内
にもチップ１１を設け、さらにチップ１０が複数のサブ
チップから構成されているときには、全てのチップ１０
に位置検出用パッドをそのパッドを接続する配線を設け
てもよい。また、以上の実施例においては、パッド１４
の大きさを電極１２の大きさとを同一としたが、パッド
１４の大きさを電極１２の大きさより小さくすれば、よ
り正確に位置決。

めの確認をすることができる。さらに、パッド１４゜配
線８の材質をチップ１０の配線パタンの材質と同一とす
れば、パッド１４．配線８とチップ１０の配線パタンと
を同時に形成できるので、製造工程が複雑になることは
ない。

第９図はこの発明に係る被測定ウェハに形成された位置
検出用チップを示す図である。この位置検出用チップ１
７には、外周線が電極１２の外側線と同一である位置検
出用パッド１８が設けられている。。

このチップ１７にプローブ４を接触させたとき、チップ
１７の位置とプローブ４の位置とがずれていれば、いず
れか１つのプローブ４とパッド１８とが接触せず、また
位置ずれの方向によってパッド１８と接触しないプロー
ブ４が異なるから、どのプローブ４がパッド１８と接触
しないかを検知することにより、位置ずれの方向を確認
することができる。

このため、プローブ４とチップ１７とを接触させて。

そのときどのプローブ４がパッド１８と接触しないかの
信号に、応じてステージ１の位置の調整を行なえば、プ
ローブ４に対するウェノ１２の位置を正常なものに近づ
けることができる。

゛　　第１０図は゛この発明に係る被測定ウェハに形成
された他の位置検出用チップを示す図である。この位置
検出用チップ１９には、電極１２の中心点ａに対して上
下左右にずれている中心点を有する位置検出用パッド２
０が設けられている。

このチップ１９にプローブ４を接触させたときにも、位
置ずれの方向を確認することができ、プローブ４に対す
るウェハ２の位置を正常なものに近づけることができる
。

したがって、チップ１７．１９を被測定ウェハ２に設け
ておけば、上述したように位置決め機構が正常に作動し
ないことを検知したとき、まずプローブ４とチップ１７
とを接触させて、ウェハ２の大雑把な位置合わせを行な
ったのち、プロ゛−プ４とチップ１９とを接触させて、
ウェハ２の正確な位置合わせを行なえば、位置決め機構
が正常に作動しなくなったとしても、ウェハ２の位置を
修正して、ウェハ２に設けられたチップ１０の電気特性
を連続して測定することが可能である。また、カセット
から１枚目のウェハ２を取出し、そのウェハ２をステー
ジ１に取付けたのち、目視で観察しながらステージ１を
Ｘ方向、Ｙ方向に移動することにより、プローブ４の位
置とチップ１７の位置とを一致させ、プローブ４とチッ
プ１７とを接触させて、ウェハ２の大雑把な位置合わせ
を行なったのち、プローブ４とチップ１９とを接触させ
て、ウェハ２の正確な位置合わせを行ない、そののちチ
ップ１０の電気特性を測定し、２枚目以降のウェハ２に
ついては、オリエンテーションフラットを合わせてステ
ージ１に取付け、チップ１７．１９で位置合わせを行な
ったのち、チップ１０の電気特性を測定すれば、ＣＯＤ
カメラ等の位置決め機構が不要となるので、ウェハ測定
装置のコストを低減することが可能である。

なお、パッド２０と同じ位置に設けられかつパッド２０
よりも小さいパッドを有する位置検出用チップを数種類
配置し、上述の位置合わせをパッドの大きいチップから
順次繰返せば、さらに正確な位置合わせを行なうことが
可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明においては、ウェハの位置
検出をウェハ測定装置本来の測定を利用して行なうこと
ができるので、位置検出を簡単に行なうことが可能であ
る。また、位置決め機構の精度を測定することができ、
位置決め機構が正常に作動しているか否かを確認するこ
とができるから、被測定ウェハに形成されたバタンか損
傷されるのを防止することが可能である。さらに、ウェ
ハの位置合わせを行なうことができるから、ウェハ測定
装置を簡略化することができ、ウェハ測定装置のコスト
の低減を図ることが可能である。このように、この発明
の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るウェハを示す図、第２図は第１
図に示したウェハを用いて位置決め機構の精度を測定す
る方法の説明図、第３図ないし第５図はこの発明に係る
他のウェハを示す図、第６図は第５図に示したウェハの
被測定チップを示す図、第７図は第５図に示したウェハ
の被測定チップの電気特性を測定するためのプローブカ
ードを示す図、第８図は第５図に示したウェハの位置検
出用チップを示す図、第９図、第１０図はこの発明に係
る他のウェハの位置検出用チップを示す図、第１１図は
ウェハ測定装置の要部を示す概略図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウェハに形成された素子の電気特性を測定するた
   めのプローブと、そのウェハを直交する２つの方向に移
   動するステージとを有するウェハ測定装置の、上記ステ
   ージ上に取付けられたウェハの位置を検出する方法にお
   いて、上記ウェハに位置検出用パッドを設け、そのパッ
   ドと上記プローブとの接触の有無を検知することにより
   、上記ウェハの位置を検出することを特徴とするウェハ
   の位置検出方法。
2. （２）位置検出用パッドを有することを特徴とするウェ
   ハ。
3. （３）上記位置検出用パッドとして、大きさの異なる複
   数の位置検出用パッドを設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載のウェハ。
4. （４）上記位置検出用パッドとして、大きさが同一であ
   る複数の位置検出用パッドおよび大きさが異なる複数の
   位置検出用パッドを設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載のウェハ。