JPS63104349A - 半導体ウエハの位置合わせ装置 - 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】 〈産業上の利用分野ン 本発明は、半導体ウェハの位置合わせ装置に係り、特に
、外周部に位置合わせ用の切り欠き面（オリエンテーシ
ョンフラット）を備えた半導体ウェハの位置合わせ装置
に関する。

〈従来の技術〉 オリエンテーションフラットを備えた半導体ウェハは、
円柱状のインゴットに、その軸と平行な切り欠き面を形
成した後、このインゴットを、その軸と垂直方向にスラ
イスすることによって作成される。そして、以後の工程
、例えば、ホトレジスト工程などでは、このオリエンテ
ーションフラットを基準として半導体ウェハを位置合わ
せし、通常、オリエンテーションフラットに対して平行
に素子パターンを形成している。

このように、素子パターンがオリエンテーションフラッ
トに対して平行になっていることを前提として、例えば
、スクライプのために半導体ウェハを粘着テープに貼付
ける装置などでは、半導体ウェハの位置合わせを行って
いる。

即ち、従来、この種の位置合わせ装置は、半導体ウェハ
の外周面に、位置合わせ用ジグの基準面を当接させて、
半導体ウェハの中心を割り出し、この中心を軸として半
導体ウェハを回転させて、オリエンテーションフラット
を特定の方向に向けることによって、素子パターンが例
えばスクライブ方向に沿うように半導体ウェハの位置合
わ廿を行っている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、半導体ウェハ面に形成された素子パター
ンは、半導体ウェハの機種によっては、オリエンテーシ
ョンフラットに平行でない場合がある。このような場合
に、従来の位置合わせ装置によれば、オリエンテーショ
ンフラットを特定方向に向けても、半導体ウェハを正し
く位置合わせすることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、素子パターンがオリエンテーションフラットに平行
に形成されていない半導体ウェハについても、半導体ウ
ェハを正しく位置合わせすることができる半導体ウェハ
の位置合わせ装置を提供することを目的としている。　
　・く問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成
を採る。

第１図は、本発明に係る半導体ウェハの位置合わせ装置
の構成を示したブロック図である。

本発明は、外周部にオリエンテーションフラットが形成
された半導体ウェハの位置合わせ装置であうで、 前記半導体ウェハの中心と回転中心とを一致させた状態
で半４体ウェハを保持して、これを回転させる回転手段
２と、 前記半導体ウェハのオリエンテーションフラットを検出
するオリエンテーションフラット検出手段４と、 前記オリエンテーションフラット検出手段４によってオ
リエンテーションフラットが検出されるまで、前記半導
体ウェハを回転させる第１回転制御手段６と、 前記第１回転制御手段６によって回転された半導体ウェ
ハを、前記第２回転制御′ｎ手段６とは逆方向に、オリ
エンテーションフラットが検出されるまで回転させる第
２回転制御手段８と、前記第２回転制御手段８によって
回転された半導体ウェハを、前記第２回転制御手段８に
よる半導体ウェハの回転量の１／２だけ、前記第２回転
制御手段８とは逆方向に回転させる第３回転制御手段１
０と、 前記回転手段２の回転中心とオリエンテーションフラッ
ト検出手段４とを結ぶ方向に対して垂直な方向であるＸ
軸（または、前記Ｘ軸に対して垂直な方向であるＹ軸）
に沿って、それぞれ配設されて、前記半４体ウェハ上の
少なくとも２箇所の素子パターンを撮影する第１画像入
力手段１２および第２画像入力手段１４と、 前記第１画像入力手段１２および第２画像入力手段１４
の各画像データの前記Ｙ軸への投影分布（または、前記
Ｙ軸への投影分布）をそれぞれ演算する第１画像投影分
布演算手段１６および第２画像投影分布演算手段１８と
、 前記第１画像投影分布演算手段１６および第２画像投影
分布演算手段１８によって得られた各投影分布に基づい
て、これらの差を肩算する投影分布差演算手段２０と、 前記投影分布差と、前記第１画像入力手段１２および第
２画像入力手段１４の視野中心間の距離とに基づき、補
正回転量を求めて、これを前記回転手段２に与える補正
回転量演算手段２２とを備えたことを特徴としている。

く作用〉 次に、上述した構成を備えた本発明の詳細な説明する。

第１回転制御手段６．第２回転制御手段８および第３回
転制御手段１０によって順に回転された半導体ウェハは
、回転手段２の回転中心とオリエンテーションフラット
検出手段４とを結ぶ線に対して、オリエンテーションフ
ラットが垂直になるように位置決めされる。

この状態で、半導体ウェハ上の２箇所の素子パターンが
第１画像入力手段１２および第２画像入力手段１４で撮
影される。そして、第１画像投影分布／Ｊｉｉ算手段１
６および第２画像投影分布演算手段１日によって、これ
らの画像データのＹ軸（またはＹ軸）への投影分布がそ
れぞれ演算される。

これらの投影分布には、Ｙ軸（またはＹ軸）方向の素子
パターンがピークとなってそれぞれ現れる。

これらのピーク間距離は、素子パターンとオリエンテー
ションフラットとの平行度のずれに対応している。投影
分布差演算手段２０は、第１画像投影分布演算手段１６
および第２画像投影分布演算手段１８によってそれぞれ
演算された画像データの投影分布に基づいて、これらの
差を演算することによって、前記ピーク間距離を算出す
る。

そして、補正回転量演算手段２２は、前記ピーク間距離
と、第１画像入力手段１２および第２画像入力手段１４
の視野中心間距離とに基づき、素子パターンとオリエン
テーションフラットとのズレ角度を算出し、これを補正
回転量として回転手段２に与える。これにより、半導体
ウェハが補正回転されて、素子パターンがＹ軸、Ｙ軸に
沿うように正しく位置合わせされる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳しく説明す
る。

第２図は、本発明の一実施例に係る半導体ウェハの位置
合わせ装置の構成の概略を示した説明図である。

２４は位置合わせされる半導体ウェハである。

この半導体ウェハ２４の外周部にはオリエンテーション
フラット２６が形成されている。

２８は回転手段２に対応したパルスモータである。この
パルスモータ２８の回転軸には、吸着テーブル３０が取
り付けられている。この吸着テーブル３０の周囲には、
位置決めジグ３２１．３２２が対向するように設けられ
ている。この位置決めジグ３２．．３２□の内側面には
、円弧状に切り欠かれた基準面がある。位置決めジグ３
２．．３２□は、吸着テーブル３０に置かれた半導体ウ
ェハ２４の外周面に、この基準面を当接させることによ
って、半導体ウェハ２４の中心がパルスモータ２８の回
転中心にくるように位置決めする。このようにして位置
決めされた半導体ウェハ２４が、吸着テーブル３０によ
って吸着保持される。

３４は、オリエンテーションフラット検出手段４に対応
した光電素子である。この光電素子３４は、パルスモー
タ２８の回転中心から、半導体ウェハ２４の半径に相当
する位置よりもやや内側に設けられている。光電素子３
４は、回転された半導体ウェハ２４のオリエンテーショ
ンフラット２６を検出することにより、パルスモータ２
８を停止させる信号を出力する。

３６は、ＣＰＵ３８．ＲＯＭ４０．ＲΔＭ４２゜インク
フェース４４からなるマイクロコンビュー夕である。こ
のマイクロコンピュータ３６は、上述した第１回転制御
手段６．第２回転制御手段８゜第３回転制御手段１０に
対応するものであり、インタフェース４４を介して、パ
ルスモータ２Ｂに回転量を出力する一方、パルスモータ
２８から停止状態であるか否かの情報および停止状態に
なるまでの回転量を入力する。また、マイクロコンピュ
ータ３６は、第１画像投影分布演算手段１６゜第２画像
投影分布演算手段１日、投影分布差演算手段２０および
補正回転量演算手段２２にも対応し、半導体ウェハ２４
の位置合わせ補正を行うための各種の演算を行う。上述
したようなパルスモータ２８の回転制御プログラムや演
算プログラムはＲＯＭ４０に書き込まれている。

４６は第１画像入力手段１２に対応したテレビカメラ、
４８は第２画像入力手段１４に対応したテレビカメラで
ある。テレビカメラ４６．４８は、第３図に示すように
、これらの視野領域Ａ、Ｂがパルスモータ２８の回転軸
中心０と光電素子３４とを結ぶ方向に対して垂直な方向
（Ｘ軸）に並設するように配置されており、吸着テーブ
ル３０に保持された半導体ウェハ２４の素子パターンを
それぞれ撮影する。テレビカメラ４６．４８で撮影され
た画像情報は、インタフェース４４を介してマイクロコ
ンピュータ３６に入力されて、ＲＡＭ４２に格納される
。

次に、上述した構成を備えた本実施例の動作を第４図に
示した動作フローチャートに従って説明する。

半導体ウェハ２４が吸着テーブル３０に保持されると、
マイクロコンピュータ３６は、パルスモータ２８を例え
ば、反時計方向に３６０＠だけ回転させる回転量を設定
しくステップＳ２）、これをパルスモータ２８に出力す
る（ステップＳ４）。

これにより、半導体ウェハ２４がパルスモーク２８によ
って回転される。そして、オリエンテーションフラット
２６が光電素子３４によって検出されると、その検出信
号がパルスモータ２８に与えられて、パルスモータ２８
が停止する。

ステップＳ４の終了後、マイクロコンピュータ３６は、
パルスモータ２８が停止したか否かを監視している（ス
テップ３６）。

パルスモータ２８が停止したことを確認すると、マイク
ロコンピュータ３６は、パルスモータ２８を時計方向に
３６０＠回転させる回転量を設定しくステップＳ８）、
この回転量をパルスモータ２８に出力する（ステップ３
１０）。これにより、半導体ウェハ２４が時計方向に回
転される。そして、オリエンテーションフラット２６が
光電素子３４によって検出されると、その検出信号がパ
ルスモーク２８に与えられて、パルスモータ２８が停止
する。

マイクロコンビエータ３６は、パルスモータ２８の停止
を６ｉ！Ｉすると（ステップ５１２）、そのときの時計
方向の回転量θを読み込む（ステップ５１４）。そして
、パルスモータ２８を反時計方向にθ／２だけ回転させ
る回転量を設定しくステップ５１６）、これをパルスモ
ータ２８に出力する（ステップ８１８）。これにより、
半導体ウェハ２４は反時計方向に回転されて停止する。

このとき、オリエンテーションフラット２６は、前記Ｙ
軸に対して垂直になっている。

パルスモータ２８の停止を確認すると（ステップ３２０
）、テレビカメラ４６．４８から出力された半導体ウェ
ハ２４の素子パターンの画像情報を取り込み、これらを
２値の画像データｆ＋（ＬＤ、ｆ　ｚ　（ｉ、ｊ）に変
換してＲＡＭ４２にそれぞれ格納する（ステップＳ２２
．ステップ５２４）、ここで、変数ｉは水平画素、変数
ｊは垂直画素であり、各変数１．Ｊはｌ≦ｉ″５Ｍ、１
≦ｊ≦Ｎ　の範囲にある。なお、定数Ｍはテレビカメラ
４６．４８の水平画素数、定数Ｎは垂直画素数をそれぞ
れ示している。このような画像データｆ　＋（ｉ＋ｊ）
、ｆ２（ｉ、Ｄ　は、第５図１ａ１．　ｆｅｌにそれぞ
れ示されている。

なお、第５図（ａ）、　（ｅ）において、クロスライン
Ｌは素子パターンのスクライブラインを示している。

上述した各画像データｆ　＋（ｉ、ｊ）、　ｆ　ｔ　（
ｉ、ｊ）を堰り込むと、これらの各画像データについて
Ｙ軸への投影分布 ＰＩ（Ｊ）＝とｆ　＋（ｉ、ｊ） Ｐ　２（Ｊ　）　　＝　’Ｅ、　ｆ　ｚ（ｉ、ｊ）をそ
れぞれ演算する（ステップ３２６．ステップ５２８）。

これらの演算結果は、第５図（ｂｌ、　ｆｄｌにそれぞ
れ示されている。これらの図より判るように、Ｘ軸方向
のスクライブラインが位置するところに、投影分布のピ
ークが現れている。素子パターンがオリエンテーション
フラット２６に対して、平行になっておれば、これらの
ピークは、それぞれ同じＹ軸上の位置に現れ、逆に、素
子パターンがオリエンテーションフラット２６に対して
、平行になっていなければ、第５図（ｂｌ、　（ｄ＋に
示したようにピークの現れる位置は異なってくる。

各画像データの投影分布Ｐ＋（ｊ）、Ｐｔ（ｊ）を演算
すると、次に、これらの投影分布間の差の分布 を、−Ｎ／４＜ｄ≦Ｎ／４の範囲について演算する（ス
テップ３３０）、このようにして求められた投影分布差
は、第５５（ｃｌに示されている。そして、この投影分
布差Ｍ　（ａ）が最小値をとるｄの値（ｄＭＩＮ　）を
検索する（ステップ５３２）。このｄ　ＨＩＭは、各投
影分布のピーク間距離、即ち、素子パターン（スクライ
ブライン）のズレに相当する。

このようにして素子パターンのズレｄ　ＭＩＮが求めら
れると、これに変数ｋを乗じて、素子パターンのズレの
実距離りを求める（ステ、プ５３４）。

そして、ズレの実距ｇｈと、第３図に示したテレビカメ
ラ４６．４８の視野中心間の距ｇｐとから、オリエンテ
ーションフラット２６に対する素子パターンのズレ角度
、即ち、補正回転量 θ−ａｊ＝　　ｊａｎ　−’　ｈ　／　Ｉｌを演算しく
ステップ５３６）、この補正回転量θ、４．をパルスモ
ータ２８に出力する（ステップ３３８）、これにより、
半導体ウェハ２４は、その素子パターンがＸ軸、Ｙ軸に
沿うように、正しく位置合わせされる。

なお、上述の実施例では、画像データｆ＋（ｉ、Ｄ。

ｆ　ｚ　（ｉ、ｊ）のＹ軸への投影分布Ｐ＋（ｊ）、Ｐ
ｇ（ｊ）を演算することに基づいて、素子パターンのズ
レを算出するようにした。しかし、本発明はこれに限ら
れるものではなく、テレビカメラ４６゜４８をＹ軸に沿
うように配置して得られる画像データについて、Ｘ軸へ
の投影分布Ｐ＋（ｉ）、ｐ。

（ｉ）を演算し、これらに基づいて素子パターンのズレ
を算出してもよい。

また、実施例では、第１画像入力手段１２および第２画
像人力手段１４を、二つのテレビカメラ４６．４８によ
って構成したが、これは一つのテレビカメラによって構
成してもよい。この場合、一つのテレビカメラによって
得られた素子パターン画像のＸ軸またはＹ軸上の適宜の
２箇所に着目し、これらの箇所の各画像データを第１画
像入力および第２画像入力とすればよい。

このように、本発明は種々変形実施することが可能であ
り、このような変形例も、上述した本発明の特徴を備え
る限り、本発明に含まれることば言うまでもない。

なお、本発明は、半導体ウェハの位置合わせを必要とす
る種々の工程、例えば、スクライブ工程の前段階として
行われるテープへの半導体ウェハの自動貼付は工程や、
半導体ウェハの電気特性検査工程、あるいは、ホトレジ
スト工程など、種々の工程に適用され得るものである。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明に係る半導体ウ
ェハの位置合わせ装置は、半導体ウェハのオリエンテー
ションフラットを検出することに基づいて、オリエンテ
ーションフラットの位置決めを行い、さらに、オリエン
テーションフラットに対する素子パターンのズレ角度を
算出して、これを補正している。

したがって、本発明によれば、オリエンテーションフラ
ットに対して素子パターンが平行に配置されていない半
導体ウェハについても、素子パターンが所定方向に沿う
ように正しく位置合わせをすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体ウェハの位置合わせ装置の
構成の説明図、第２図は本発明の一実施例の概略を示し
た説明図、第３図は前記実施例における二つのテレビカ
メラの配置説明図、第４図は前記実施例の動作フローチ
ャート、第５図は前記実施例における補正回転量を算出
する手順の説明図である。 ２４・・・半導体ウェハ、２６・・・オリエンテーショ
ンフラット、２８・・・パルスモータ、３４・・・光電
素子、３６・・・マイクロコンピュータ、４６．４８・
・・テレビカメラ。 出側人　日東電気工業株式会社 代理人　弁理士　岡田和秀他１名 第１図 （本発明の構成図）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　外周部にオリエンテーションフラットが形成された半
   導体ウェハの位置合わせ装置であって、前記半導体ウェ
   ハの中心と回転中心とを一致させた状態で半導体ウェハ
   を保持して、これを回転させる回転手段と、 前記半導体ウェハのオリエンテーションフラットを検出
   するオリエンテーションフラット検出手段と、 前記オリエンテーションフラット検出手段によってオリ
   エンテーションフラットが検出されるまで、前記半導体
   ウェハを回転させる第１回転制御手段と、 前記第１回転制御手段によって回転された半導体ウェハ
   を、前記第１回転制御手段とは逆方向に、オリエンテー
   ションフラットが検出されるまで回転させる第２回転制
   御手段と、前記第２回転制御手段によって回転された半
   導体ウェハを、前記第２回転制御手段による半導体ウェ
   ハの回転量の１／２だけ、前記第２回転制御手段とは逆
   方向に回転させる第３回転制御手段と、前記回転手段の
   回転中心とオリエンテーションフラット検出手段とを結
   ぶ方向に対して垂直な方向であるＸ軸（または、前記Ｘ
   軸に対して垂直な方向であるＹ軸）に沿って、それぞれ
   配設されて、前記半導体ウェハ上の少なくとも２箇所の
   素子パターンを撮影する第１画像入力手段および第２画
   像入力手段と、 前記第１画像入力手段および第２画像入力手段の各画像
   データの前記Ｙ軸への投影分布（または、前記Ｘ軸への
   投影分布）をそれぞれ演算する第１画像投影分布演算手
   段および第２画像投影分布演算手段と、 前記第１画像投影分布演算手段および第２画像投影分布
   演算手段によって得られた各投影分布に基づいて、これ
   らの差を演算する投影分布差演算手段と、 前記投影分布差と、前記第１画像入力手段および第２画
   像入力手段の視野中心間の距離とに基づき、補正回転量
   を求めて、これを前記回転手段に与える補正回転量演算
   手段とを備えたことを特徴とする半導体ウェハの位置合
   わせ装置。