JPH05288510A - チップ位置ズレ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】チップがどの方向にずれても、容易に正確にチ
ップの位置ズレを測定することが出来、その上、捻れ回
転したチップの位置ズレに対しても同一の精度で測定可
能とする。 【構成】基板１′の表面上に、バンプ用電極パタン２′
とバンプ用電極パタン２′と主尺目盛り位置ズレ検出パ
タンαをパタン形成すると共に、他方のチップ４′の対
向表面上に、バンプ用電極パタン５′と、副尺目盛り位
置ズレ検出パタンβをパタン形成し、バンプ用電極上
２′，５′に形成したバンプを介してフリップチップ接
続した後、チップ４′若しくは基板１′を光学的に透過
して、チップ４′と基板１′対向面にそれぞれパタン形
成した主尺目盛り位置ズレ検出パタンαと、副尺目盛り
位置ズレ検出パタンβの重合状態から、基板１′に対す
るチップ４′の位置ズレを測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等に用いら
れるＩＣチップ等のフリップチップ接続に於ける高精度
なチップ位置ズレ測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フリップチップ接続法は、ＩＣチップと
基板若しくはＩＣチップ同士の相対峙位置決め接続に於
いて、高密度な電極接続若しくは微小な寸法の電極接続
に有効な実装方法である。

【０００３】近年、このフリップチップ接続法は、接続
時の位置決め精度の向上により、昭和６２年電子情報通
信学会半導体・材料部門全国大会講演論文集（分冊
２），３３８頁，Ｓ９−６に代表される様に、受光素子
や面発光レーザ等の光デバイスチップとレンズや光導波
路等の光部品を構成した基板との位置決め対向接続に用
いられるようになってきているが、当該フリップチップ
接続法に於いては、フリップチップ接続後の両者の位置
ズレが問題となる。

【０００４】このためフリップチップ接続時の位置ズレ
を正確に検査する必要が生じる。この種、従来のフリッ
プチップ接続による位置ズレ測定方法としては、図４に
示す様なマーカによる測定が一般的であった。図中、１
は透明なガラス材からなる疑似基板、２，５はバンプ用
電極パタン、３はバンプ、４はチップ、６ａ，６ｂはマ
ーカである。

【０００５】当該従来の位置ズレ測定方法は、疑似基板
１と当該疑似基板１上にフリップチップ接続するチップ
４の対向面に、それぞれバンプ用電極パタン２，５を形
成すると同時に、当該電極パタン２，５と任意一定の位
置関係を有し、位置ズレがない状態で上方から観察する
と、完全に重合する様に前記疑似基板１側にマーカ６ａ
を、亦、前記チップ４側にマーカ６ｂをそれぞれ形成
し、バンプ３を用いてフリップチップ接続した後に、前
記マーカ６ａ，６ｂのズレＬを透明な前記疑似基板１側
より、図示しない顕微鏡により拡大し、測長器等で読み
とる方法が一般的であった。この方法は、位置ズレＬの
読み取りが、マーカ６ａ，６ｂの幅より大きな精度でよ
い場合には、有効な位置ズレ測定方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、当該従
来の位置ズレ測定方法に於いては、位置ズレＬが微小な
場合、特にマーカ６ａ，６ｂ自身の読み取り誤差や、測
定に用いる測長器の精度等により測定誤差が大きくなる
可能性があった。

【０００７】即ち、マーカ６ａ，６ｂの幅以下の精度の
測長では、そのズレＬを当該マーカ６ａ，６ｂのエッジ
部分や中央をを正確に判別して測長せざるを得ず、読み
取り誤差が大きくなる問題があった。亦、顕微鏡等を用
いて光学的に対象物を透過・拡大し、画像情報として測
長を行う測長器を用いた場合には、顕微鏡の収差等によ
り、透過・拡大した像が歪み、正確な測長が困難であっ
た。

【０００８】一方、微動台により対象物を移動させ、マ
ーカを読み取る測長器では、微動台のバックラッシュ等
により正確な測長が得難くなる可能性があった。亦、フ
リップチップ接続の際、位置決め接続する対象物同士が
捻れて接続された場合には、マーカ自身の配置も捻れて
測定誤差が大きくなる問題があった。ここに於いて、本
発明は前記従来の課題に鑑み、フリップチップ接続に於
けるＩＣチップの微小な位置ズレを、正確に測定出来る
チップ位置ズレ測定方法を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手法を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第１の特徴は、ＩＣ
チップ若しくはそれに類する形状のチップが、バンプ用
電極パタンを介して基板と相対峙位置決め接続するフリ
ップチップ接続法に於ける位置決め接続後のチップ位置
ズレ測定方法に於いて、前記フリップチップ接続を行う
チップ或いはこれに対向する基板の何れか一方の表面上
に、バンプ用電極パタンと当該バンプ用電極パタンと任
意所定位置関係の中心点より十重二重に複数の同心相似
形線を放射方向等ピッチ間隔で配置する主尺目盛り位置
ズレ検出パタンをパタン形成すると共に、他方のチップ
或いは基板の何れかの表面上に、前記バンプ用電極パタ
ンと同一寸法でかつ同一位置に配置するバンプ用電極パ
タンと、当該バンプ用電極パタンと前記同様任意所定位
置関係の中心点より十重二重に複数の同心相似形線をこ
れと同一形状の前記対向する前記同心相似形線に比して
所定の値だけ僅かにずらした間隔で等ピッチ間隔で配置
する副尺目盛り位置ズレ検出パタンをパタン形成し、前
記バンプ用電極上に形成したバンプを介してフリップチ
ップ接続した後、前記チップ若しくは基板を光学的に透
過して、前記チップと基板表面にそれぞれパタン形成し
た前記主尺目盛り位置ズレ検出パタンと、副尺目盛り位
置ズレ検出パタンの重合状態から、前記基板に対するチ
ップの位置ズレを測定してなるチップ位置ズレ測定方法
である。

【００１０】本発明の第２の特徴は、前記第１の特徴に
於ける主尺目盛り位置ズレ検出パタンと、副尺目盛り位
置ズレ検出パタンのそれぞれ同心相似形線は、無端連続
又は不連続パタンであるチップ位置ズレ測定方法であ
る。

【００１１】本発明の第３の特徴は、前記第１又は第２
の特徴に於ける主尺目盛り位置ズレ検出パタンと、副尺
目盛り位置ズレ検出パタンの同心相似形線は、同心円パ
タンとドットパタンと一部が直線パタンと、これ等の複
数組合せパタンのいずれかであるチップ位置ズレ測定方
法である。

【００１２】

【作用】本発明は、前記の様な手段を講じたので、ノギ
スに使用される主尺目盛りと副尺目盛りとを同心相似形
線パタンとし、半導体製造技術によりバンプ電極から所
定の間隔を隔てて形成し、微小位置ズレを前記主尺目盛
りパタンと副尺目盛りパタンとの重合情報として読み取
るので、パタンのエッジや中央等を正確に読み取る必要
がなく、亦、顕微鏡等の収差や機械的なズレが測長に影
響することがなくなる。

【００１３】よって、チップがどの方向にずれたとして
も、精密な測長装置を用いずに、容易に正確なチップの
位置ズレ測定が実現出来る。更に、前記主尺目盛りパタ
ンと副尺目盛りパタンが相互に対応相似形線であるた
め、捻れ回転した対象物の位置ズレも容易に測定可能と
なる。

【００１４】

【実施例】 （第１実施例）本発明の第１実施例を図面につき詳説す
る。図１は本実施例のチップ位置ズレ測定方法に用いる
位置ズレ検出パタンの平面図であって、（ａ）は接続基
板上に、亦、（ｂ）はチップ上に形成されるものであ
る。図中、１′は例えばセラミック配線板である接続基
板、２′，５′はそれぞれ下側と上側のバンプ用電極パ
タン、４′はチップ、αは接続基板１′上に形成された
位置ズレ検出パタン、βはチップ４′上に形成された位
置ズレ検出パタンである。

【００１５】図１（ａ）に示す様、接続基板１′上に、
２０μｍφのバンプ用電極パタン２′を四隅に一個ずつ
形成し、当該下側バンプ用電極パタン２′同志を結ぶ斜
線の交点を中心点０として、当該中心点０からの円周ピ
ッチａを例えば１０μｍと等間隔になる様配置すると共
に、例えばパタン幅ｂを５μｍに統一設定した複数の同
心円αａ〜αｈの円周が主尺目盛り位置ズレ検出パタン
αをフォトリソグラフィ技術等の半導体形成技術により
同時に形成する。

【００１６】他方、ダイシングすると多くのチップに裁
断することの出来る半導体ウェハのチップ４′の対向面
に、前記接続基板１′上に形成する下側バンプ用電極パ
タン２′と同一配置及び同一寸法の下側バンプ用電極パ
タン５′を形成すると共に、各チップ４′毎に前記接続
基板１′同様、当該上側バンプ用電極パタン５′の対角
線の交点を中心点０として、当該中心点０からの円周ピ
ッチｃを例えば９．９μｍと等間隔になる様配置すると
共に、例えばパタン幅ｄを５μｍに統一設定した複数の
同心円βａ〜βｈの円周が副尺目盛り位置ズレ検出パタ
ンβをフォトリソグラフィ技術等の半導体形成技術によ
り同時に形成する。

【００１７】その後、ウェハ上の各チップ対応の上側バ
ンプ用電極パタン５′に、例えばAuSnやSnPbのバンプを
形成し、前記ウェハを裁断して単独のチップ４′とし、
両面位置合わせ装置等によりフェイスダウンで前記接続
基板１′と当該チップ４′対向面上に形成したバンプ用
電極パタン２′及び５′同士を精密に相対峙位置合わせ
し、前記チップ４′を前記接続基板１′上にボンディン
グしてフリップチップ接続を行う。

【００１８】次に、当該フリップチップ接続を終了した
試料を、前記接続基板１′及びチップ４′対向表面に形
成した２つの同心円状の位置ズレ検出パタンα，βの重
合を、赤外線顕微鏡により前記チップ４′を透過して拡
大観察し、主尺目盛り位置ズレ検出パタンαと、副尺目
盛り位置ズレ検出パタンβの重合位置を読み取り、その
目盛りからゼロ中心、即ち位置ズレがゼロの時に前記主
尺目盛りと副尺目盛りとが完全に重合する目盛りである
同心円の中心点０までの目盛りの本数からチップ４′の
接続基板１′に対する位置ズレを測定する。

【００１９】本実施例のチップ位置ズレ測定方法によれ
ば、円周ピッチａが１０μｍの同心円αａ〜αｈの主尺
目盛り位置ズレ検出パタンαと、円周ピッチｃが９．９
μｍの同心円βａ〜βｈの副尺目盛り位置ズレ検出パタ
ンβにより、チップ４′がどの方向にずれても０．１μ
ｍと高い精度で位置ズレの検出が可能となり、位置ズレ
が目盛りパタン幅ｂ，ｄの５μｍよりも小さなズレであ
っても、精密な測長装置を用いることなく、顕微鏡でチ
ップ４′を透過して前記位置ズレ検出パタンα，βの重
合を観察するだけで、容易にチップ位置ズレを測定出来
る。亦、主尺・副尺目盛りを円状に形成しているので、
接続されたチップ４′と接続基板１′が相互に捻れた位
置関係であっても、支障なく同一の精度で測定可能であ
る。

【００２０】尚、本実施例では、主尺目盛り位置ズレ検
出パタンαの同心円αａ〜αｈ円周パタンピッチａを１
０μｍ，副尺目盛り位置ズレ検出パタンβの同心円βａ
〜βｈ円周パタンピッチｃを９．９μｍとしたが、本発
明のチップ位置ズレ測定方法により必要な測定精度Ｘを
得るためには、当該必要な測定精度Ｘより前記主尺目盛
り位置ズレ検出パタンαの同心円αａ〜αｈ円周パタン
ピッチａをひいたピッチ（Ｘ−ａ）となる様、前記副尺
目盛り位置ズレ検出パタンβの同心円βａ〜βｈ円周パ
タンピッチｃを定め、ゼロ中心の目盛りから当該ピッチ
ａ及びｃ（＝Ｘ−ａ）で等間隔に円状の目盛りを配置形
成すれば良い。亦、本実施例に於いては接続基板１′表
面に主尺目盛りを配置し、チップ４′表面に副尺目盛り
を配置したが、チップ４′側に主尺目盛りを、且つ接続
基板１′側に副尺目盛りを配置しても同様の効果を得ら
れることは言うまでもない。

【００２１】（第２実施例）本発明の第２実施例を図面
につき詳説する。図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
は、本実施例に用いる位置ズレ検出パタンのバリエーシ
ョンを示す平面図である。第１実施例に於いては、主尺
・副尺目盛りが同心円状のパタンである場合に付き説明
したが、本実施例の如く主尺・副尺目盛りパタンの一方
又はその両方が、同心円を裁断した不連続パタンであっ
てもかまわない。

【００２２】ここで図２の位置ズレ検出パタンのバリエ
ーションを各々に付き説明する。図２（ａ）は、同心円
α，βの円周をそのままある間隔で裁断した位置ズレ検
出パタンγである。図２（ｂ）は、図１に示した同心円
α，βの円周の位置に、丸型のドットパタンを配置した
位置ズレ検出パタンδである。

【００２３】図２（ｃ）は、図１に示した同心円α，β
の円周の位置に、角型ドットパタンを配置した位置ズレ
検出パタンεである。図２（ｄ）は、図１に示した同心
円α，βの円周の位置に、三角型ドットパタンを配置し
た位置ズレ検出パタンωである。

【００２４】図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示
す位置ズレ検出パタンγ，δ，ε，ωによれば、図１の
位置ズレ検出パタンα，βと比してパタン重合の視認性
が向上し、より正確な位置ズレ検出が可能となる。以上
のパタンは代表例であって、図２（ｂ），（ｃ），
（ｄ）のドットパタンにはどの様な形状のものを用いて
も良いし、種類の異なるドットパタンを組み合わせても
良い。

【００２５】更に、図１で示した同心円状パタン，図２
（ａ）の裁断同心円状パタン及び図２（ｂ），（ｃ），
（ｄ）の各種ドットパタンをそれぞれ複合して用いても
良いことは自明である。以上、前記第１及び第２本実施
例では、目盛りのゼロ中心（即ち位置ズレがゼロの時に
主尺と副尺とが完全に重合する目盛り）が同心円の中心
となる例のみ述べたが、本発明のチップ位置ズレ測定方
法はどの同心円の円周をゼロ中心としても良い。

【００２６】亦、第１実施例に於いて、パタンの線幅
ｂ，ｄを５μｍ，バンプ用電極パタン２′，５′寸法を
５０μｍφ四個，配線基板１′材料をセラミック，バン
プ材質をAuSn若しくはSnPbとしたが、本発明はこの値や
材質に制限されるものではなく、更に位置ズレ検出パタ
ンα，βを四個の下側と上側のバンプ用電極パタン
２′，５′の対角線の交点に設定したが、当該バンプ用
電極パタン２′，５′に対して所定の間隔にあればどの
位置に配置形成しても良い。亦、前記第１実施例では、
位置ズレ検出パタンα，βとバンプ用電極パタン２′，
５′を同時に形成すると説明したが、所望の位置に正確
に位置ズレ検出パタンα，βを形成出来れば、同時に形
成する必要はない。

【００２７】（第３実施例）本発明の第３実施例を図面
につき詳説する。図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ本実施
例のチップ位置ズレ測定方法に用いる主尺・副尺目盛り
位置ズレ検出パタンであって、（ａ）は図１に示す第１
実施例の同心円パタンと、その中心を通る５μｍの直交
十字線を配した位置ズレ検出パタン、（ｂ）は図１に示
す第１実施例の同心円パタンと、その外周に等間隔のド
ットパタンを同心円状に配置した位置ズレ検出パタンで
ある。図中、θ，λは位置ズレ検出パタンである。

【００２８】本実施例の位置ズレ検出パタンθ，λは、
基板１′とチップ４′対向表面に形成した後、前記第１
実施例同様にフリップチップ接続し、赤外線顕微鏡で観
察することにより、位置ズレだけでなく、捻れ角度も各
々同時に測定出来る。本実施例では、直交十字線θａと
ドットパタンλａをそれぞれ別々のパタンとしたが、複
合したパタンを同心円パタンと共に形成しても良い。

【００２９】亦、本実施例の直交十字線θａ付き同心円
パタンとドットパタンλａ付き同心円パタンは、一方を
チップに、他方を基板にと分けて形成しても良い。尚、
これ等実施例では、赤外線顕微鏡により試料を透過・拡
大して測長する例に付いて述べたが、基板若しくはチッ
プを透過・拡大出来るものであればどの様な顕微鏡でも
よく、例えばＸ線顕微鏡等であってもよいし、さらに基
板若しくはチップを透明な材料で形成して、透明な方か
ら通常の顕微鏡等で測長しても良い。

【００３０】さらに、これ等実施例では同心円パタンを
基板とチップに描いたが同心円に限らず同一形状の同心
相似形線パタンを用いても同様である。亦、これ等実施
例では基板とチップとのフリップチップ接続した試料に
付いて述べたが、同一形状の相似形線パタンを有すれ
ば、チップとチップ同士のフリップチップ接続した試料
についしても位置ズレ測定にしよう出来ることは言うま
でもない。

【００３１】

【発明の効果】かくして本発明によれば、ノギスに使用
される主尺目盛りと副尺目盛りとを同一形状の同心相似
形線パタンとし、半導体製造技術によりバンプ用電極パ
タンから任意所定の間隔を隔てて形成し、位置ズレを主
尺と副尺の重合パタンとして読み取ることを可能とした
ため、マーカの細かい読み取り誤差や測長器の精度に影
響されることなく、チップがどの方向にずれても、容易
にしかも正確にチップの位置ズレを測定することが出
来、更に主尺と副尺目盛りを特に同心円状とすると、捻
れ回転した対象物の位置ズレに対しても同一の精度で測
定可能な効果を有する等、優れた実用性，有用性を具有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のチップ位置ズレ測定方法
に用いる位置ズレ検出パタンの平面図であって、（ａ）
は接続基板上に、亦、（ｂ）はチップ上に形成されるも
のである。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ本
発明の第２実施例チップ位置ズレ測定法に用いる位置ズ
レ検出パタンのバリエーションを示す平面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第３実施例
のチップ位置ズレ測定方法に用いる主尺・副尺目盛り位
置ズレ検出パタンである。

【図４】従来のフリップチップ接続の位置ズレ測定方法
を示す説明側面図である。

【符号の説明】

１…疑似基板 １′…接続基板 ２，５，２′，５′…バンプ用電極パタン ３…バンプ ４，４′…チップ ６ａ，６ｂ…マーカ ０…中心点 α…接続基板上に形成された位置ズレ検出パタン αａ〜αｈ，βａ〜βｈ…同心円 β…チップ上に形成された位置ズレ検出パタン γ，δ，ε，ω，θ，λ…位置ズレ検出パタン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＩＣチップ若しくはそれに類する形状のチ
   ップが、バンプ用電極パタンを介して基板と相対峙位置
   決め接続するフリップチップ接続法に於ける位置決め接
   続後のチップ位置ズレ測定方法に於いて、前記フリップ
   チップ接続を行うチップ或いはこれに対向する基板の何
   れか一方の表面上に、バンプ用電極パタンと当該バンプ
   用電極パタンと任意所定位置関係の中心点より十重二重
   に複数の同心相似形線を放射方向等ピッチ間隔で配置す
   る主尺目盛り位置ズレ検出パタンをパタン形成すると共
   に、他方のチップ或いは基板の何れかの表面上に、前記
   バンプ用電極パタンと同一寸法でかつ同一位置に配置す
   るバンプ用電極パタンと、当該バンプ用電極パタンと前
   記同様任意所定位置関係の中心点より十重二重に複数の
   同心相似形線をこれと同一形状の前記対向する同心相似
   形線に比して所定の値だけ僅かにずらした間隔で等ピッ
   チ間隔で配置する副尺目盛り位置ズレ検出パタンをパタ
   ン形成し、前記バンプ用電極上に形成したバンプを介し
   てフリップチップ接続した後、前記チップ若しくは基板
   を光学的に透過して、前記チップと基板対向面にそれぞ
   れパタン形成した前記主尺目盛り位置ズレ検出パタン
   と、副尺目盛り位置ズレ検出パタンの重合状態から、前
   記基板に対するチップの位置ズレを測定することを特徴
   とするチップ位置ズレ測定方法
2. 【請求項２】主尺目盛り位置ズレ検出パタンと、副尺目
   盛り位置ズレ検出パタンのそれぞれ同心相似形線は、無
   端連続又は不連続パタンであることを特徴とする請求項
   １記載のチップ位置ズレ測定方法
3. 【請求項３】主尺目盛り位置ズレ検出パタンと、副尺目
   盛り位置ズレ検出パタンの同心相似形線は、同心円パタ
   ンとドッパタンと一部が直線パタンと、これ等の複数組
   合せパタンのいずれかであることを特徴とする請求項１
   又は２記載のチップ位置ズレ測定方法