JPS624851B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体ウエハ上のチツプ位置検出方法
に関するものである。

第１図は検出対象例である半導体ウエハ１を示
す。図のようにウエハ１上に形成した複数のチツ
プ２は、ダイシングエリア３により区分されてお
り、半導体生産工程ではこのエリアに切断線すな
わちダイシングラインが入れられ、ウエハは碁盤
目状に切断され、一つ一つのチツプになる。各チ
ツプ２の上には、第１図の部分４の拡大図である
ところの第２図に示すように、その周辺部にボン
デイングパツド５と称する外部との接続端子及び
複雑な回路パターン６が形成される。

このような半導体ウエハのチツプ位置を検出す
る方法で、本発明に最も近い例として、パターン
マツチングによるチツプ位置検出方式をあげる。
第３図にもとづいてこの装置全体の説明をする。
位置合せされる半導体ウエハ１上の検出視野７は
対物レンズ８、リレーレンズ９にて、TVカメラ
１０に入力される。映像信号はチツプ位置検出回
路１１により、チツプ位置が検出され、位置計算
される。次に計算値に基づいて、モータ制御回路
１２に、モータ駆動機構１３を介して、搭載テー
ブル１４を動かし、位置合せを行なう。

なおランプ１５はハーフミラー１６を介して検
出視野を照明している。

第４図にチツプ位置検出回路１１の機能構成を
説明する。TVカメラ１０によつて入力された検
出視野７の映像信号は２値化回路１７で２値化さ
れメモリ１８上に記憶される。このメモリ１８上
の映像信号と、あらかじめ辞書パターンメモリ１
９内に用意してあるチツプの外形の辞書パターン
２０を、マツチング回路２１によりメモリ１８内
を順次走査しながら比較し、両者のマツチング量
を調べて行く。チツプ外形映像信号のメモリ上の
位置を走査した時に辞書パターン２０とのマツチ
ング量が最も大きくなるので、チツプ位置２２が
検出されることになる。

しかしこの方法では、チツプの外形の変化に応
じて、多くの種類の別の辞書パターン２３を持た
ねばならず、そのためのメモリー２４が極めて大
きくなる。又精度的にも、TVカメラでは分解能
が小さく、一度の映像人力では、視野３mm□とす
ると、位置検出精度は±10μｍ位が限度である。
よつてより高精度に位置検出するには、第１回目
の値を粗検出値として、次に、検出光学系を切換
えてその付近のみの拡大視野を再入力して、精検
出を別の方法か、精検出用辞書パターンを用いて
行う必要がある。始めから高倍率の光学系を用い
て狭い範囲のみで上記パターンマツチングを行う
と、チツプ外形の辞書パターンとチツプ内の回路
パターンとの区別が困離で、その判断を行う動作
が必要となり、それでもなお誤認識を生じる危険
性があるため、精度よくダイシングエリア位置を
検出するには、上記のように粗・精の２段階の検
出が必要となる。

又マツチングを行うには計算量が多く、計算時
間がかかつてしまう。

以上のように、パターンマツチングによる方法
では、メモリ、計算回路等複雑で、高価であり、
高精度検出をするには、更に光学系切換と、別の
電気処理系、あるいは辞書パターンを必要とし、
ますます複雑、高価になつてしまう。

又、辞書パターンを種々用意しなくてはなら
ず、実用性に乏しい。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点をな
くし、半導体ウエハ上のチツプ位置を容易にか
つ、多種のウエハにわたつて検出できるようにし
た半導体ウエハ上のチツプ位置検出方法を提供す
るにある。

本発明は半導体ウエハ上のダイシングエリア、
あるいは、チツプの位置を検出するのに、複雑な
電気的処理、あるいは、光学系の切換えによら
ず、光電変換素子からの検出信号を簡単な電気的
処理により平滑化した信号を用いることにより、
位置検出を、より確実に、安く、容易に、かつ多
種類の半導体ウエハへの適用を可能にしたもので
ある。即ち、本発明は、半導体チツプ上に対して
少なくとも周囲の斜め方向から光を照射し、その
チツプ上からの乱反射光像を撮像装置で撮像して
チツプ間に存在するダイシングエリアの長手方向
に亘つて総計された映像信号を上記ダイシングエ
リアの長手方向に直角な方向に走査して得、この
走査映像信号を多階調のデイジタル信号に変換し
て第１の記憶手段に記憶し、この第１の記憶手段
に記憶された多階調のデイジタル信号を読み出し
て各走査位置における前後一定の間に亘つての平
滑化処理を行い、それを上記走査線に亘つて行つ
て第２の記憶手段に記憶させ、この第２の記憶手
段に記憶された平滑化信号を読み出してこの平滑
化信号の最低値を示す位置X₀に最も近い前後の
上記平滑化信号を所定の閾値で２値化して得られ
る位置X₁，X₂からその中心であるダイシングエ
リアの粗位置XC₁を検出し、上記第１の記憶手段
に記憶された多階調のデイジタル信号を読み出し
て所定の閾値で２値化して得られる位置の内、上
記検出されたダイシングエリアの粗位置XC₁に最
も近い前後の位置X₃，X₄からその中心であるダ
イシングエリアの精位置XC₂を検出することを特
徴とする半導体ウエハ上のチツプ位置検出方法で
ある。

第５図は本発明の一実施例を示している図であ
る。ウエハ１上の検出視野７は対物レンズ８、シ
リンドリカルレンズ２５からなる光学系を介し、
一定方向に光束が圧縮された状態で一次元撮像素
子（ラインスキヤナ）２６に結像され、一次元撮
像素子２６で光電変換された像信号は位置検出回
路２７により、チツプ２の位置が計算され、この
検出値に基づいてモータ制御回路１２、モータ駆
動機構１３を介してテーブル１４を移動させるこ
とによりウエハ１上のチツプ２の位置決めがなさ
れる。照明は同図では、位置検出方向と直角方向
からの斜め照明２８と位置検出方向と平行な左右
両方向からの斜め照明２９を用いる場合を示す
が、位置検出方向と平行な方向からの斜め照明２
９だけでもよいし、又一般に顕微鏡に用いられる
リング状のミラーとリング状のレンズによる暗視
野照明でもよい。このような斜め照明を行うと、
照明方向と直角なパターン段差および表面が“ナ
シ地”のパターンだけが明るく、照明方向と平行
なパターン段差および表面が平坦なパターンは暗
く検出される。したがつて同図に示すような斜め
四方向からの照明、およびリング状のミラーとリ
ング状のレンズによる暗視野照明の場合、すべて
のパターン段差が明るく、又位置検出方向と平行
な方向からの斜め照明だけの場合は、位置検出方
向と直角な方向のパターンのみが明るい。

次に第６図を用いて、このような斜め照明２
８，２９によるチツプ２の位置検出について説明
する。

チツプ２の位置は、Ｘ、Ｙ方向２軸検出したい
わけであるが、ここでは簡単のため、１軸のみ、
すなわち第２図において横方向の位置検出につい
てのみ説明する。この場合、ダイシングエリア３
のうち縦のラインを検出すればよい。

第６図ａは第５図の検出エリア７の一部であ
る。パターンは図のようにボンデイングパツド５
等配線パターンの表面と、回路パターン６および
ダイシングエリアのエツジ４５が光つて検出さ
れ、残りの部分は暗いので検出されない。

この像をシリンドリカルレンズ２５で縦方向に
圧縮すると、一次元撮像素子（ラインスキヤナ）
１０上には、第６図ｂに示す像が結像される。

すなわち、縦方向にいくつも並ぶボンデイング
パツド５と、縦方向に長く続くダイシングエリア
３のエツジ４５はたし合されて明るい像４７とな
り、回路パターン部分は圧縮平均化されてやや明
るく、ダイシングエリア３およびその付近は暗い
像４８，４９となる。したがつて、第６図ｂに示
す一次元パターンが結像された一次元撮像素子２
６からは、第６図ｃに示すような像信号を得るこ
とができる。第６図ｃでは、横方向は像の位置に
対応し、縦方向は明るさのレベルに対応し上が明
るいことを示している。

この像信号において、ダイシングエリアに相当
する部分が常に最も低いレベルであれば、ダイシ
ングエリア位置を検出するための信号処理は簡単
である。すなわち最も低いレベルV₀を検出し、
V₀を示す位置X₀をダイシングエリアの粗位置と
して、さらに例えば、V₀に適当な値DV₁を加えた
V₁のレベルで信号を切ると、ダイシングエリア
のエツジ位置に対応したX₁，X₂が検出される。
このX₁，X₂の中間をXC₁としてダイシングエリア
中心位置とすればよい。ところが実際の信号で
は、ダイシングエリアに相当する信号が、必ずし
も最も低いレベルとは限らない。

第７図に、得られる信号の例を示すように、そ
の形状はウエハの種類により異なり、ダイシング
エリアの両側の部分が低かつたり、非対称であつ
たり、回路パターン部分に最も低いレベルがあつ
たりする。したがつてここでは、このような信号
からダイシングエリアに相当する信号の部分をダ
イシングエリアの粗位置として簡単に認識できる
機能が最も重要なこととなる。

第８図にそのための位置検出回路２７の一実施
例を示す。一次元撮像素子２６の各絵素に撮像さ
れた映像信号がドライブ回路５０よりの走査信号
により順次読み出され、アンプ５１により増幅さ
れ、Ａ／Ｄ変換回路５２によりデイジタル信号に
変換され、上記走査に同期したサンプリングパル
スをカウントするアドレスカウンタ５４から得ら
れる座標値と共に上記デイジタル信号がメモリ
（第１の記憶手段）５３に多階調で記憶される。

このメモリ５３の内容はアドレスカウンタ
５４により順次読みとり、平滑化演算回路５５に
送られる。平滑化演算回路５５では送られて来た
データをその都度たし合せる。一方平滑化回路５
５に送るデータの個数2nはプリセツトカウンタ
５６により設定され、第１番地から第2n番地ま
でのデータが送られるとデータの転送は停止し、
アドレスカウンタ５４はつぎに第２番地からス
タートするようセツトされ待機する。

平滑化演算回路５５でこの時までにたし合され
た値は2nで割られ、平滑化が行われてその値が
メモリ（第２の記憶手段）５７に入れられる。
この時メモリ５７に平滑化データとともに入れ
られるデータアドレスはアドレスカウンタ５８
によりｎ番地と指定される。つぎにアドレスカウ
ンタ５４はメモリ５３内の第２番地から第
（2n＋１）番地のデータを平滑化演算回路５５に
送り、平滑化されたデータはアドレスカウンタ
５８により第（ｎ＋１）番地のデータとしてメモ
リ５７に入れられる。

このようにして順次検出信号の平滑化を行い、
メモリ５３に入つているデータの個数をｍ個と
すると、メモリ５７に入れられるデータが（ｍ
−ｎ）番地〔データの個数は（ｍ−2n）個〕に
なるまで続けられる。これはある１カ所の出力を
決定するのに、その前後±ｎ個の出力の単純平均
をもつて代表しているわけで、第９図にこの処理
の完了した後のメモリ５３とメモリ５７の内
容を対比して示してある。同図では縦軸に出力値
を、横軸に番地すなわち１絵素１μｍのサンプリ
ングが周期を示す。プリセツトカウンタ５６の値
は2n＝100の場合を示すが、この値は平滑化の目
的にかなうよう可変にしておくとよい。同図に示
すように、平滑化によつて、ダイシングエリアの
エツジ相当信号７２はなくなり、ダイシングエリ
ア相当信号７１の部分で最も低い値になり、又回
路パターンの暗い部分に相当する幅のせまい落込
み信号７４も高いレベルとなる。かくしてアドレ
スカウンタ５８でメモリ５７の内容を読み出
し、最低値検出回路５９で最低値V₀とそのアド
レスX₀を検出し最低値レジスタ６０に入れる。
つぎに閾値演算回路６１で、あらかじめセツトさ
れた閾値設定用レジスタ６２に入れられたDV₁の
値を用い、V₀＋DV₁＝V₁の値を作り、閾値レジス
タ６３に入れ、この値とメモリ５７の平滑化後
の各値とを２値化回路に入れて比較し、０→１あ
るいは１→０に変わるアドレスをアドレスレジス
タ６５に入れる。アドレス比較回路６６でX₀
と比較し、X₀より小さければ、このアドレス値
を一度アドレスレジスタ６７にストアし、つぎ
に０→１あるいは１→０に変わるアドレスがアド
レスレジスタ６５に入り、アドレス比較回路で
X₀と比較し、このアドレス値がX₀より小さけれ
ばアドレスレジスタ６７の内容をクリアして、
この新しいアドレス値をストアし、大きければ、
今までアドレスレジスタ６７に入つていた値を
X₁、アドレスレジスタ６５の値をX₂として、
エツジアドレスレジスタ６８に入れ、演算回路６
９によつてXC₁＝（X₂−X₁）／２を求め、これをダ
イシングエリア中心の粗検出位置としてダイシン
グエリア中心位置レジスタ７０に入れる。つぎに
この粗検出位置をアドレス比較回路６６に入れ、
メモリの内容をアドレスカウンタに従つて２
値化回路６４に入れ、以下粗検出とまつたく同じ
手順と回路を使用し、２値化以後を行うことによ
つて、X₃，X₄を検出し、XC₂＝（X₄−X₃）／２に
より精度よくダイシングエリアの中心位置XC₂を
検出することができる。なお、X₀とXC₁の位置は
大きく異ならないので、X₀を求めたら、ただち
にXC₂を求めるようにしてもよい。又精度を追求
しないなら、X₀あるいはXC₁をダイシングエリア
の中心位置とすることもできる。

この実施例ではシリンドリカルレンズ２５で位
置検出方向に対して直角方向に画像を圧縮して結
像し、一次元撮像素子２６で位置検出方向に対し
直角な方向にわたつて見て総計した映像信号を検
出しているが、例えばTVカメラや固体撮像素子
等のように２次元的に走査する撮像装置の場合に
は、水平同期信号を基準にして絵素に切出し、位
置検出方向に対して直角な方向にわたつてみて、
それ等をカウンタで計数して圧縮しても同様な映
像信号を得ることができる。

本発明の方式により、半導体ウエハにおいて、
視野５mm□で±３μｍ以内の位置検出精度を得る
ことができる。又信号の平滑化処理ということだ
けで、パターンマツチングのような複雑高価な処
理を必要とせず、精度よく検出するための光学系
の切換えも必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は検出対象の半導体ウエハを示す図、第
２図は第１図の部分拡大図、第３図は従来技術の
一例を示す概念図、第４図は従来技術の一例の信
号処理回路の概念図、第５図は本発明の半導体ウ
エハ上のチツプ位置検出方法を実施する装置の一
実施例を示す図、第６図ａは暗視野照明下でのパ
ターンの見え方を示す図、ｂは一次元に圧縮集光
した像を示す図、ｃは像信号を示す図、第７図は
実際に検出される像信号の種々を示す図、第８図
は本発明の位置検出回路の一実施例を示す図、第
９図は処理を施す前後の信号を示す図である。 符号の説明、１……ウエハ、２……チツプ、３
……ダイシングエリア、２６……一次元撮像素
子、５０……ドライブ回路、５１……アンプ、５
２……Ａ／Ｄ変換器、５３……メモリ、５４…
…アドレスカウンタ、５５……平滑化演算回
路、５６……プリセツトカウンタ、５７……メモ
リ、５８……アドレスカウンタ、５９……最
低値検出回路、６０……最低値レジスタ、６１…
…閾値演算回路、６４……２値化回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体チツプ上に対して少なくとも周囲の斜
   め方向から光を照射し、そのチツプ上からの乱反
   射光像を撮像装置で撮像してチツプ間に存在する
   ダイシングエリアの長手方向に亘つて総計された
   映像信号を上記ダイシングエリアの長手方向に直
   角な方向に走査して得、この走査映像信号を多階
   調のデイジタル信号に変換して第１の記憶手段に
   記憶し、この第１の記憶手段に記憶された多階調
   のデイジタル信号を読み出して各走査位置におけ
   る前後一定の幅に亘つての平滑化処理を行い、そ
   れを上記走査線に亘つて行つて第２の記憶手段に
   記憶させ、この第２の記憶手段に記憶された平滑
   化信号を読み出してこの平滑化信号の最低値を示
   す位置X₀に最も近い前後の上記平滑化信号を所
   定の閾値で２値化して得られる位置X₁，X₂から
   その中心であるダイシングエリアの粗位置XC₁を
   検出し、上記第１の記憶手段に記憶された多階調
   のデイジタル信号を読み出して所定の閾値で２値
   化して得られる位置の内、上記検出されたダイシ
   ングエリアの粗位置XC₁に最も近い前後の位置
   X₃，X₄からその中心であるダイシングエリアの
   精位置XC₂を検出することを特徴とする半導体ウ
   エハ上のチツプ位置検出方法。