JPH03189502A - 位置検出方法および検査装置 - 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】

この発明は、位置検出方法に関する。

【従来の技術】

半導体素子、特にＩＣの製造時には、円形の半導体ウェ
ーハ上に５００〜６００個の半導体チップを同時に形成
し、これを個々のチップに分割したのち、所定のパッケ
ージに収納しているが、この場合、チップに分割する前
に、半導体ウェーハの段階で各チップの電気的特性をｎ
１定している。 この測定は、半導体チップのポンディングパッド（電極
パッドともいう）列に複数のプローブ針列を各々接触さ
せ、これらプローブ針を通じて半導体チップを測定装置
に接続することにより行われる。 この場合に、プローブ針列と半導体ウェーハ上のポンデ
ィングパッド列を正しく接触させるには、それぞれ相対
的に正しい方向を向くように位置合わせをする必要があ
る。この位置合わせ方法は、一般的に半導体ウェーハの
直線部分であるオリエンテーションフラット（以下オリ
フラと称する）を用いて行なうようにしている。 従来においては、以下に説明するような電気的方法ある
いは機械的方法によりオリフラによる予備位置合わせを
行なった後、予め定められた基準パターンに合致するよ
うに、ウェーハを回転させて位置合わせを行っていた。 すなわち、前者の電気的方法は、所定の角度ずつステッ
プ的に半導体ウェーハを回転させるとともに、このとき
の回転中心と、半導体ウェーハのエツジとの距離を半導
体ウェーハの全周分に渡って測定し、回転中心と上記エ
ツジとの距離が最小となっている回転位置をオリフラ位
置として検出するものである。また、ウェーハ外周位置
を検出するセンサを少なくとも３個並列に並べ、この３
個のセンサが同時にウェーハを検出すると、この同時に
検出したところをオリフラ位置として検出する方法もあ
る。上記技術は、特公昭５５−３９９０１号公報等に記
載されている。 また、機械的方法は、半導体ウェーハを回転させるとと
もに、このとき、その半導体ウェーハのエツジを基準面
に対接させておき、オリフラが基僧面に対接したとき、
その回転が停止することを利用したものである。この技
術については、特公昭５８−２４９４６号公報等に記載
されている。

【発明が解決しようとする課題】 ところが、上述の電気的方法によるときには、半導体ウ
ェーハを真空吸着しているチャックの回転中心と、半導
体ウェーハの中心とが一致していないと、オリフラを正
しく求めることができない。 このため、オリフラの検出と、半導体ウェーハの中心の
検出とを交互に実行して両者を正しい状態に収束させて
いく必要があり、時間がかかってしまう。 さらに、円形の半導体ウェーハの一部に欠けがあると、
この欠けた部分をオリフラと誤認してしまう。また、半
導体ウェーハを回転させるとき、その１ステツプ当たり
の回転角を比較的小さくする必要があり、データ量が増
加してしまう。さらに、半導体ウェーハの１回転分すべ
てのデータが必要であり、このデータを取るためデータ
時間が長くかかり、作業性を低下させている。 また、機械的方法によるときには、半導体ウェーハに欠
けがあると、この欠けの部分で回転が停止し、その欠け
を上記と同様にオリフラと誤認してしまう。 この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、この
発明の目的は、不完全な半導体ウェーハ形状であっても
、位置合わせが実行できる位置検出方法を提供すること
にある。

【課題を解決するための手段】

この発明は、全体がほぼ円形で、そのエツジの一部に直
線部を有する被検体の上記直線部を検出する位置検出方
法において、 上記被検体の回転中心と上記エツジとの距離を予め定め
られた角度毎に検出し、 上記距離の変化を検出して上記直線部として検出し、位
置検出を行うようにしたことを特徴とする。

【作用】

第１図に示すように、被検体例えば半導体つ工−ハ１を
角度αずつ矢印方向に回転させた場合を考える。 この場合、この角度αは、その直線部分であるオリフラ
２が占める角間隔の１／３以下に設定される。したがっ
て、オリフラ２上で、少なくとも３点で回転を停止し、
そのオリフラ２上の少なくとも３点も測定点となる。 回転中心Ｏが、半導体ウェーハ１の中心に一致している
と仮定すると、オリフラ以外のエツジ点例えば点Ａ、Ｂ
と回転中心Ｏとの成す三角形ＯＡＢは、二等辺三角形を
形成している。 一方、オリフラ２上の２点Ｃ，Ｄと回転中心Ｏとのなす
三角形ＯＣＤは、二等辺三角形にはならない。しかし、
オリフラ２は直線であるので、三角形の外角の性質から
、 ＺＯＣＤ十Ｚα−ＺＯＤＥ　（三角形ＯＣＤの外角）（
１） となる。 よって、半導体ウェーハを角度αずつ回転することによ
り、回転中心Ｏとその時のエツジと、その前のエツジと
により形成される三角形について上記（１）式が成立す
るか否かを判定することにより、オリフラ２の位置を検
出することが可能である。上記（１）式が成立するかど
うかは、回転中心と隣り合う２つのエツジで形成される
三角形の２つの底角の内、回転方向にみて、上記１つ前
のエツジにおいて形成されるＺβ１を検出し、これを１
つ前の三角形の該当用β１−１と回転角αとの和と比較
すればよい。 上記の関係は、回転中心Ｏが半導体ウェーハの中心とず
れていても全く同様である。 上記角度βは、以下に説明するように、回転中心Ｏとエ
ツジとの距離ｒから求めることができる。 第２図において、回転中心０は、半導体ウェーハ１の回
転中心とはずれている。 この第２図において、 ｐ、−ｐ。；ウェーハ１を角度αずつ回転させたときの
エツジ上における点 Ｐ＋　　Ｐ＋；点Ｐ１〜Ｐｎのうちの任意の点と、その
次の点 ｒ、〜「、；点Ｐ１〜Ｐ、における半径ｒｌｒｌ；半径
ｒ、〜「７のうちの任意の半径と、その次の半径 β＋　　；　ｌｏ　Ｐ　＋　Ｐ　＋ γ＋　　；　ｌＯＰ　Ｉ　Ｆ　ｔ とすると、三角形ｏｐ、ｐｔにおいて、次式が成り立つ
。 ｒＨ・ｓｉｎ　　７＋　　−ｒＩ　　”Ｓｌｎ　　β＋
　　　−−−（２）そして、三角形ｏｐ、ｐ、において
、 ｓｌｎ　７　＋　−５ｉｎ　　（１８０−ａ−β、）−
ｓｉｎ　　（α＋βＩ） −ｓｉｎ　ａ　・ｃｏｓβ、　＋ＣＯ８ａ　Φｓｉｎβ
であるから、この式を（２）式に代入してｒＩ（ＳＩｎ
α・ＣＯ８β、　＋ｃｏｓ　ａ　・ｓＩｎβ、）−「１
・ｓＩｎβ となる。 さらに、この式をＣＯＳβ曇で除算して（β、≠９０）
、 ｒ　」（ｓｉｎ　ａ　＋ｃｏｓ　ａ　１ｔａｎ　β−）
−ｒｌ　φｔａｎβ となるが、この式を変形して ｒ　　１　　　ｅ　　ｓｉｎ　　　ａ　　十　ｒ　　、
　　　＊　　ｃｏｓ　　　ａ　　　”　　ｔａｎ　　　
β−「ｌ１１ｔａｎβ ｒ　Ｈ＠ｓＩｎ　ａ−ｔａｎβ１　　（ｒｔ　　　ｒＩ
’ｃｏｓ　（Ｚ）・°・ｔａｎβ ｍｊ、　　ｌｌ５１ｎ　ａ／　（ｒＩ　−ｒｌ　　＠ｃ
ｏｓ　α）・°・βＣ −ｔａｎ　　−ｒｌ　　−５ｉｎ　　ａ／　　（ｒｔ　
　−ｒｌ　　−ｃｏｓ　　α）・・・・・・・・・　　
　（３） となる。 したがって、中心点０からウェーハ１のエツジ上の点Ｐ
　ＩＰ　＋までの距離「、　　ｒ、を求めれば、角度α
は装置により予め定めてあり既知なので、（３）式から
１つ前のエツジ点Ｐ１と回転中心Ｏと今回のエツジ点Ｐ
、とのなす角度β−を求めることができる。そして、（
１）式に示したように、この角度β、が、その１つ前の
角度βと回転角度αとの和に等しいか否かを検出してオ
リフラ２の検出を行なうことができる。第２図において
は、β６−α＋β５として、オリフラ２を検出すること
ができる。 次に、基準面にオリフラ２を合わせる方法について以下
説明する。 今、回転中心Ｏからエツジまでの距離を検出するための
センサを、第３図に示すように、回転中心から位置合わ
せ基準面３上に垂線を引いたとき、その垂線上に有るも
のとする。そして、第３図に示すように、点Ｐｊがオリ
フラ２の上にあり、このオリフラ２が、合わせ基準面３
に対して角度θだけ反時計方向にずれていた状態（β、
＞９０’）で検出されたとする。 すると、 γ１−１＋θ−９０゜ γ＋−＋　−１８０°−α−β。 であるから、これらの式から １８０°−α−β、−１十〇−９０’ θ−α＋β１−１−９０°　・・・・・・・・・　（４
）となる。 すなわち、この場合には、ウェーハ１を角度θだけ時計
方向に回転させれば、オリフラ２を、合わせ基準面３に
一致させる（平行にする）ことができる。 また、第４図に示すように、点Ｐ、がオリフラ２の上に
あり、このオリフラ２が、合わせ基準面３に対して角度
θだけ時計方向にずれていた状態（β１≦９０°）で検
出されたとする。 すると、 β１　＋θ−９０” であるから、この式から θ−９０’　　−β−・・・・・・・・・　　（５）と
なる。 すなわち、この場合には、ウェーハ１を角度θだけ反時
計方向に回転させれば、オリエンテーションフラット２
を、合わせ基準面３に一致させる（平行にする）ことが
できる。

【実施例】

以下、この発明による位置検出方法の一実施例を、ウェ
ーハプローバにおいて、テスト前の半導体ウェーハのア
ライメントに適用した場合を例にとって、第５図を参照
しながら説明する。 チャック１１は、半導体ウェーハ１を支持してテスト位
置に半導体ウェーハ１を移送すると共に、テスト位置に
おいて、プローブ方向（半導体チップの配列方向）に上
記ウェーハ１を移送するため、Ｘ−Ｙステージ１２上に
取り付けられて、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移
動可能とされる。 また、チャック１１は、回転機構１３により回転移動も
可能とされている。すなわち、Ｘ、Ｙ、　　θステージ
となる。 第６図に示すように、チャック１１の回転中心から予め
設定されたＸ方向の延長線上の位置であって、半導体ウ
ェーハ１の約半径分だけ離れた位置には、センサ１４が
設けられる。このセンサ１４は、上述したチャック１１
の回転中心から第２図に示すような半導体ウェーハ１の
エツジまでの前記距離ｒｌ　　　ｒｌをｎ１定するため
のものであり、この例においては、チャック１１の径が
半導体つ工−ハ１の径よりも大きいので、センサ１４は
例えば静電容量センサが用いられる。勿論、エツジを検
出できればよいので、光電センサでもよい。 この場合、センサ１４は、その検出電極と、チャック１
１及びウェーハ１との対向間隔が、チャック１１とウェ
ーハ１とでは異なるので、その静電容量の変化点を検出
し、その変化点のセンサ１４におけるの上記半径方向の
位置を検出することにより、半導体ウェーハ１のエツジ
の位置を検出し、上記距離ｒ、　　　ｒｌを検出できる
ものである。 この例の場合、位置合わせ基準面３は、Ｘ方向に直交す
る状態となっている。 そして、センサ１４の検出電極は、検出回路１５に接続
されており、センサ１４の上記半径方向の一端から他端
に至る各位置での検出容量がこの検出回路１５から得ら
れる。そして、この検出回路１５の検出出力が、Ａ／Ｄ
コンバータ１６に１共給されてデジタルデータとされて
からマイクロコンピュータ（以下マイコンと略称する）
１７に供給される。 また、このマイコン１７からドライブ回路１８を通じて
回転機構１３に駆動信号が与えられ、チャック１１が回
転し、ウェーハ１が回転する。 この場合、回転機構１３のモータがステップモタのとき
には、ドライブ回路１８は単なるパルスアンプであり、
モータは、マイコン１７の出力パルスの数に対応した回
転角だり回転するものである。また、回転機構１３のモ
ータが直流モータのときには、ドライブ回路１８はサー
ボ回路であり、マイコン１７の出力を目標値としてその
目標値だけモータを回転させるものである。 そして、この例では、マイコン１７の出力に基づいて半
導体ウェーハ１が角度αずつ、例えばα−３，６°ずつ
回転させられる。 なお、マイコン１７からはＸ−Ｙステージ１２にもドラ
イブ回路１９を通じて駆動信号が与えられ、チャック１
１のＸ方向及びＹ方向の移動が制御されている。 次に、第５図の装置の動作について、第２図をも参照し
ながら以下説明する。 先ず、半導体ウェーハ１は、図示しない搬送機構により
ウェーハチャック１１上に載置される。 この際、予め半導体ウェーハ１は、ガイド等により、チ
ャック１１上から半導体ウェーハ１がはみでないように
載置されるが、チャック１１の回転中心とウェーハ１の
中心は敗報ずれていてもよい。 そして、チャック１１に対して半導体ウェーハ１は、真
空吸引されて固定される。 この位置において、ｘ−ｙステージ１２をＸ方向に移動
し、センサ１４の上記半径方向の各位値の検出容量から
、マイコン１７において、半導体ウェーハ１１のエツジ
位置となる容量変化点が検出され、この容量変化点位置
からチャック１１の回転中心Ｏからこのときのエツジ位
置Ｐ１までの距離ｒ１が検出される。 次に、マイコン１７からドライブ回路１８を通じて回転
機構１３に回転駆動信号が供給されて、チャック１１が
、したがってウェーハ１が３．６　’回転させられる。 そして、この位置において、上記と同様にして、エツジ
検出がなされると共に、そのエツジ位置Ｐ２のチャック
１１の回転中心Ｏからの距離ｒ２が検出される。 次に、このエツジ位置Ｐ２における距離ｒ２と、１つ前
のエツジ位置Ｐ１における距ｕｒｌ　とから、ｌ　ＯＰ
　＋　Ｐ　２　　（−β、−β１）が、前記（３）式か
ら求められる。 次に、マイコン１７からドライブ回路１８を通じて回転
機構１３に回転駆動信号か供給されて、チャック１１が
、したがってウェーハ１が、さらに３．６°回転させら
れる。そして、この位置において、上記と同様にして、
エツジ検出がなされると共に、そのエツジ位置Ｐ、のチ
ャック１１の回転中心０からの距離ｒ３が検出される。 次に、このエツジ位置Ｐ３における距離ｒ３と、１つ前
のエツジ位置Ｐ２における距離ｒ２とから、ＺＯＰ２Ｐ
、（−βニーβ２）が、同様にして前記（３）式から求
められる。そして、前記（１）式に基づいて、この角度
β２が、その１つ前の角度β１と回転角α−３，６との
和（α＋β、）に等しいか否か判別される。等しければ
、このエツジ位置Ｐ２をオリフラ上の位置として、オリ
フラ２を検出する。等しくなければ、さらに、ウェーハ
１を３．６°ずつ回転し、上述と同様の手順でオリフラ
２の検出を行なう。 以上のようにして、ウェーハ１を相対的に予め定められ
た角度αずつ回転するごとに、マイコン１７において、
（３）式に基づいて、そのエツジ位置における距離ｒ１
と、その１つ前のエツジ位置における距離ｒ１とから角
度βｉを計算し、半導体ウェーハ１のオリフラ２を見付
ける。そして、オリフラ２が見つかったときは、前述し
たように、その角度βｉの大きさが鋭角か鈍角かにより
、前記（４）式あるいは（５）式に基づいて求められた
補正角θだけウェーハ１の回転角位置が補正され、その
オリフラ２が、合わせ基準面に一致ないし平行とされる
。 こうして、半導体ウェーハ１のオリエンテーションフラ
ット２を合わせ基準面に一致ないし平行とすることがで
きたら、マイコン１７は、Ｘ−Ｙステージ１２に駆動信
号を供給し、チャック１１を移送して、ウェーハをテス
ト位置に移動し、テストを行なうものである。 なお、センサ１４としては、静電容量センサに限らず、
光学センサ（ラインセンサ）その他のセンサを使用でき
ることはもちろんである。 また、この発明は、ウエーハプローバに限らず、半導体
ウェーハの位置合わせを必要とする種々の装置に適用可
能である。 また、被検体は、半導体ウェーハに限らず、円形のもの
で、その一部に直線部を有し、その直線部を用いて位置
合わせを行なう場合のすべてに、この発明は適用可能で
ある。

【発明の効果】

この発明によれば、一部に直線部を有する円形の被検体
の回転中心Ｏから上記被検体のエツジの点ｐ、　　ｐ、
までの距離ｒ、　　　ｒｌを円周方向に求める、すなわ
ち角度αづつ円周方向に求め、この距離ｒ、　　　ｒｌ
の変化を検出することにより被検体の直線部を検出して
いるので、被検体の中心点Ｏと回転中心とがすれていて
も直線部を検出することができる。 また、被検体に欠けがあっても、これを誤認することが
ない。 さらに、被検体の回転角αは、予想される直線部の開き
角の１／３程度でよく、しかも、被検体の全周分につい
て回転中心からエツジまでの距離を求める必要はなく、
直線部のエツジであれば、それを即座に検出できるので
、短時間で直線部を検出でき、迅速な位置合わせを行な
うことができる。 また、回転角αが直線部の開き角の１／３以下であれば
、角度が大きくても合わせの精度の低下がない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の詳細な説明するための図、
第５図はこの発明の一実施例を示す系統図、第６図はそ
の一部を説明するための図である。 ］、半導体ウェーハ ２；オリエンテーションフラット ３；合わせ基準面 １トウエーハチャック １３一回転機構 １４　センサ １５；検出回路 １７；マイクロコンピュータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 全体がほぼ円形で、そのエッジの一部に直線部を有する
   被検体の上記直線部を検出する位置検出方法において、 上記被検体の回転中心と上記エッジとの距離を予め定め
   られた角度毎に検出し、 上記距離の変化を検出して上記直線部として検出し、位
   置検出を行うようにしたことを特徴とする位置検出方法
   。