JPH0435845A

JPH0435845A - 半導体ウエハの位置合せ装置

Info

Publication number: JPH0435845A
Application number: JP14004990A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ogawa; 裕之小川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-06

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は半導体ウェハの位置合せを行なうための位置
合せ装置に関する。

（従来の技術）たとえば、半導体ウエノ＼をダイシング加工する場合、
この半導体ウエノ＼に形成された多数のチップ間の格子
状をなしたダイシングラインの幅寸法と、そのダイシン
グラインに沿ってダイシングら、上記ダイシングライン
をテーブルの送り方向であるＸ方向とＹ方向とに沿って
高精度１こ位置合せしなければ、加工不良を招くことに
なる。

従来、上記半導体ウニ／Ｘの位置合せは、まずオリエン
テーションフラットを利用して半導体ウェハを機械的に
粗位置合せする。ついで、半導体ウェハに設けられた位
置合せマークを光学的に検出して画像処理し、それによ
って精密位置合せをするようにしている。上記粗位置合
せは、精密位置合せが高倍率の画像で行われるため、上
記位置合せマークを画面上に表わすために必要となる。

ところで、半導体ウエノ＼の種類によっては、オリエン
テーションフラットや位置合せマークが設けられていな
い場合がある。したがって、そのような場合には、オリ
エンテーションフラットや位置合せマークを利用してい
た従来の位置合せ方法では半導体ウェハの位置合せがで
きないという問題が生しる。

（発明が解決しようとする課題）このように従来は、オリエンテーションフラットや位置
合せマークを利用して回転方向の位置合せを行なうよう
にしていたので、上記オリエンテーションフラットや位
置合せマークがない半導体ウェハの場合には、位置合せ
ができないということがあった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、オリエンテーションフラットや位置
合せマークがなくとも、半導体ウェハを高精度に位置合
せできるようにした半導体ウェハの位置合せ装置を提供
することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、半導体ウェハを保持しＸ、Ｙ、
θ方向に駆動される保持手段と、上記半導体ウェハの低
倍率の画像を得る第１の光学手段および高倍率の画像を
得る第２の光学手段と、上記第１の光学手段と第２の光
学手段とによって得られた各々の画像を処理して上記半
導体ウェハのθ方向のずれ量を求める画像処理手段と、
この画像処理手段からの信号に応じて上記保持手段をθ
方向に駆動する制御手段とを具備する。

このようにすることで、半導体ウェハにオリエンテーシ
ョンフラットや位置合せマークがなくとも、半導体ウェ
ハを高精度に位置合せできるようにした。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は位置合せ装置を示し、この装置は定盤１を備え
ている。この定盤１上にはＸモータ２ａによってＸ方向
に駆動されるＸテーブル２が設けられ、このＸテーブル
２上にはＹモータ３ａによってＹ方向に駆動されるＹテ
ーブル３が設けられている。このＹテーブル３上にはθ
モータ４ａによって回転方向に駆動されるθテーブル４
が設けられ、このθテーブル４上には半導体ウェハ５を
たとえば真空吸着などの手段によって保持するための保
持具６か一体的に設けられている。

上記定盤１には支柱７か立設され、この支柱７の上端に
はアーム８か水平に設けられている。このアーム８の先
端には上記保持具６の上方に対向位置する鏡筒９か取付
けられている。この鏡筒９の対物側には低倍率レンズ１
１が保持され、接眼側には高倍率レンズ１２が保持され
ている。これらレンズ１１．１２の間には上記低倍率レ
ンズ１１からの光を２つに分割するノ＼−フミラー１３
がほぼ４５度の角度で傾斜して配設されている。このハ
ーフミラ−１３で反射した光は上記鏡筒９の側面に取着
された粗位置合せ用カメラ１４に入光し、ハーフミラ−
１３を透過した光は上記高倍率レンズ１２を介して鏡筒
９の接眼側に取着された精密位置合せ用カメラ１５に入
光する。

上記各カメラ１４．１５からの撮像信号は画像処理装置
１６に入力される。この画像処理装置１６には粗位置合
せ用モニタ１７と、精密位置合せ用モニタ１８とが接続
され、各カメラ１４．１５か撮った像を写し出すように
なっている。

また、上記画像処理装置１６からの信号は制御部１９に
入力される。この制御部１９には駆動部２１が接続され
ている。この駆動部２１は、上記制御部１９が出力する
上記画像処理装置１６の処理信号にもとずく駆動信号に
よって上記Ｘモータ２ａ、Ｙモータ３ａおよびθモータ
４ａを後述するように駆動制御する。

上記構成の位置合せ装置によってオリエンテーションフ
ラットや位置合せマークのない半導体ウェハ５をダイシ
ングするための位置合せは以下のごとく粗位置合せと精
密位置合せとに分けて行われる。

まず、粗位置合せは、第２図と第３図とに示すように半
導体ウェハ５の中央部Ａの低倍率画像Ｓ１を得る。この
画像Ｓ、を二値化したならば、画像ＳＩ中における多数
のチップ３０のうちから、その中心付近の１個のチップ
３０ｄの４つの角部の座標を求め、これら４つの座標か
らＸテーブル３の移動方向と平行な水平線Ｈに対するチ
ップ３０ｄの一辺の傾き、つまりこのチップ３０ｄの一
辺に沿う方向のダイシングライン３１のおよその傾き角
度θ、を求める。

つぎに、上記傾き角度θ１の方向に沿う第３図に鎖線で
囲む複数のチップ３０ａ〜３０ｇのそれぞれ４つの角部
の座標を順次求め、これらの座標の値から最小二乗法に
よって傾き角度θ１よりも精度の高い傾き角度θ２を求
める。そして、この角度θ２に応じてθテーブル４の角
度を補正し、半導体ウェハ５を第３図に矢印Ｆで示す方
向に回転させ、ダイシングライン３１を水平線Ｈにほぼ
一致させることで粗位置合せが終了する。この粗位置合
せは粗位置合せ用カメラ１４が捕えた画像Ｓ１を画像処
理装置１６で処理し、その処理信号に応じて制御部１９
が駆動部２１を介してθテーブル６を回転制御して行わ
れる。

このような粗位置合せの精度は以下のように推測できる
。つまり、画像処理装置１６の垂直解像度を３５０ＴＶ
本とし、第３図に示す画像Ｓ１を６．３龍角とした場合
の分解能は、６．３　／　３５０　＝　０．０１８　ｍｍとなる。し
たがって、視野内での検出精度は±Ｏ、ＯＬ　８　ｉｌ
ｌとなるから、この精度をθ２に換算すると、 θ２　ｓ＋ｇｔａｎ−’　　（±０．０１８／６．３　
）−±０．１６４となる。

半導体ウェハ５が３インチの場合、径方向両端における
誤差は、３　Ｘ　２５．４・ｔａｎ　　（０，１８４）／　２÷
±０　、　ｌ　ｌ　ｍｍとなり、チップ３０の一辺の寸
法を０　、９０　Ｖｌとすれば、その寸法よりも十分に
小さいから、粗位置合せにおいて角度θ２のずれが生じ
ても、そのずれ量はチップ３０の半分以上にならない。

なお、上記粗位置合せにより求められる角度θ２の精度
によれば、半導体ウェハが１２インチであっても、その
径方向両端における最大誤差が±０．４４關であるから
、角度のずれがチップ３０の半分以上になることがない
。

このようにして粗位置合せが終了すると、精密位置合せ
か行われる。精密位置合せは、まず半導体ウェハ５のＸ
方向一端側におけるＢ点の画像Ｓ２を第４図に示すよう
に高倍率で得て、その画像Ｓ２を二値化する。そして、
この高倍率画像Ｓ２におけるＸ方向とＹ方向との２本の
ダイシングライン３１の中心線の交点のおよその座標を
Ｘ７周辺分布によって求める。その座標を図示しないが
（ｘ＋　’　＋　　’ｊ＋　　）とする。

つぎに、上記座標（ＸＩ　　＋Ｙ＋　　）の交点を中心
にした上下左右方向の（Ｘ方向とＹ方向）のダイシング
ライン３１の直線部がそれぞれ入る矩形状の４つの窓ｍ
１〜ｍ４を設定し、これら窓の４つの角部の座標を求め
る。そして、それらの座標から各窓ｍ１〜ｍ４の中心の
座標を算出し、これらの中心を結ぶＸ方向とＹ方向との
直線ｇ１、１１２の交点を求める。その交点の座標を第
１図と第４図に示すように（ＸＩ、ｙ２）とする。

つぎに、半導体ウェハ５をＸ方向に移動し、このＸ方向
他端側における６点を撮像し、その６点における高倍率
画像を二値化する。その際、粗位置合せされた半導体ウ
ェハ５のθ方向のずれは、上述したように１個のチップ
３０の一辺の寸法よりも小さいから、６点の高倍率画像
Ｓ３に写し出されたＸ方向に沿うダイシングライン３１
はＢ点の高倍率画像Ｓ２に写し出されたＸ方向に沿うダ
イシングライン３１と同一のものとなる。つまり、撮像
点をＢ点から６点へ移すことによって異なるダイシング
ライン３１が写し出されることかない。

言替えれば、Ｂ点と６点において、同一のダイシングラ
イン３１に沿う箇所の高倍率画像を確実に得ることがで
きる。

このようにして６点における高倍率画像Ｓ３（図示せず
）を得たならば、この画像Ｓ３におけるＸ方向とＹ方向
とに沿うダイシングライン３１の中心線の交点の座標（
Ｘ２．Ｖ２）をＢ点と同様にして求める。

つぎに、Ｂ点の座標（ＸＩ、）’＋）と６点の座標（Ｘ
２．Ｙ２）とからθ方向のずれ角度ｄθを求める。つま
り、ｄθは、ｄ　θ−ｔａｎ″４１（ｙ　２　　　Ｙ　＋）／　（ｘ
　２　　　Ｘ　＋８で求めることができる。したがって
、このｄθに応じてθテーブル４の回転角度を補正すれ
ば、半導体ウェハ５の回転方向の位置決めを高精度に行
なうことができる。

このようにして半導体ウェハ５のθ方向の位置決めをし
たならば、Ｘテーブル２を移動してＡ点の高倍率画像Ｓ
４　（図示せず）を得る。そして、この高倍率画像Ｓ４
からＢ点、０点と同様にＸ方向とＹ方向とに沿うダイシ
ングライン３１の中心線の交点の座標（ｘ、＋Ｖ３）を
求め、この座標に加工点が一致するようＸテーブル２と
Ｙテーブル３とを駆動制御することによって位置合せが
終了する。この精密位置合せは、精密位置合せ用カメラ
１５が捕えた画像Ｓ２を粗位置合せと同様画像処理装置
１６で処理し、その処理信号が制御部１９に入力される
ことで、この制御部１９により駆動部２１を介してθテ
ーブル４か駆動制御されることで行われる。

上記精密位置合せにおける精度は以下のごとく推定でき
る。つまり、画像処理装置１６の垂直解像度を３５０Ｔ
Ｖ本とすると、第４図における一辺が１．１■ｍの画像
Ｓ２における分解能は、１．１　　／’３５０　−０．
口０３２龍となる。したがって、視野内での検出精度は
±０　、００３２　ａｍとなるから、通常のダイシング
ライン３１の幅寸法とダイシング加工の幅寸法とから構
成される装置合せ精度である±５−の範囲内とすること
ができる。

つまり、上述したように粗位置合せを行なってから、精
密位置合せを行なうようにすれば、半導体ウェハ５にオ
リエンテーションフラットや位置合せマークなどがなく
ても、ダイシングライン３１に沿ってダイシング加工を
行なうことができるよう半導体ウェハ５のθ方向の位置
決めを高精度に行なうことができる。

また、半導体ウェハ５のＡ点の高倍率画像によって加工
点を求めているときに、粗位置合せ用カメラ１５からの
低倍率画像によって粗位置合せ時に求めた半導体ウェハ
５の回転方向のずれを再度算出することかできる。それ
によって、上記粗位置合せ時の計算結果にもとすいて半
導体ウェハ５の角度が確実に修正されたか否やかを知る
ことができる。つまり、θモータ４ａやその制御回路な
どが故障している場合には、実際にθテーブル４の調節
が行われないことかあり、そのような事態か生じたか否
やかを加工点を求めるときに確認することができる。

なお、上記一実施例では精密位置合せをＢ点と０点の２
点の高倍率画像で行なったが、２点以上の高倍率画像で
行なうようにしてもよい。

［発明の効果コ以上述べたようにこの発明は、低倍率画像を得る第１の
光学手段と、高倍率画像を得る第２の光学手段とを有し
、これら光学手段からの画像を画像処理装置で処理し、
その処理信号にもとずいて半導体ウェハを保持した保持
手段の回転方向のずれを駆動制御するようにした。した
がって、半導体ウェハにオリエンテーションフラットや
位置合せマークなどがなくとも、その半導体ウェハの回
転方向の位置合せを高精度に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は位置合せ装
置の概略的構成図、第２図は半導体ウェハの画像を検出
するための位置を示した説明図、第３図は低倍率画像の
平面図、第４図は高倍率画像の平面図である。５・・・半導体ウェハ　６・・・保持具（保持手段）、
１１・・・低倍率レンズ（第１の光学手段）、１２・・
・高倍率レンズ（第２の光学手段）、１４・・・粗位置
合せ用カメラ（第１の光学手段）　　１５・・・精密位
置合せ用カメラ（第２の光学手段）、１９・・・制御部
、３０・・・チップ、３１・・・ダイシングライン。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

　半導体ウェハを保持しＸ、Ｙ、θ方向に駆動される保
持手段と、上記半導体ウェハの低倍率の画像を得る第１
の光学手段および高倍率の画像を得る第２の光学手段と
、上記第１の光学手段と第２の光学手段とによって得ら
れた各々の画像を処理して上記半導体ウェハのθ方向の
ずれ量を求める画像処理手段と、この画像処理手段から
の信号に応じて上記保持手段をθ方向に駆動する制御手
段とを具備したことを特徴とする半導体ウェハの位置合
せ装置。