JPH07169812A - ウエハの回転角度算出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子が小さくなってもウエハの回転角
度を正確に算出できる方法を提供すること。 【構成】 先ず、位置検出の対象となる境界線１１が矩
形のウインド２内で一定方向に映し出されるよう映像の
取り込みを行い、境界線１１の方向と略直交する方向の
走査線を一定の間隔で３本以上設定して各々の走査線方
向における境界線１１の位置を検出し、走査線上の各々
の検出位置のうち最大値または最小値を除いて平均値を
得ることによりウインド２上の境界線１１の位置を算出
する。また走査線の間隔を半導体素子１０のピッチの半
分よりも小さく、かつ半導体素子１０のピッチの整数分
の一以外の値とした回転角度算出方法でもある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の半導体素子が形
成されたウエハの基準位置に対する回転角度を算出する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造におけるダイボンド工
程では、複数の半導体素子に分割されたウエハからチッ
プ状の半導体素子を取り出した後、その半導体素子を所
定の基台上に実装している。この際使用するダイボンド
装置は、分割されたウエハをテーブル上に搭載してウエ
ハの回転角度ずれを算出し、その角度ずれを補正した後
に半導体素子の取り出しを行っている。

【０００３】図６は、従来のウエハの回転角度算出方法
を説明する図で、（ａ）は画像の取り込み、（ｂ）は取
り込んだ画像の信号処理上のウインドを示すものであ
る。ウエハ１の回転角度を算出するには、取り込み領域
Ａおよび取り込み領域Ｂにおいて画像の取り込みを行
い、半導体素子１０の境界線１１の映像から各々のウイ
ンド２上の境界線１１の位置を検出し、その検出結果に
基づいてウエハ１の回転角度を算出している。

【０００４】取り込み画像から境界線１１の位置を検出
するには、先ず、ウインド２において一定の間隔で走査
線（例えば〜）を設定し、画像処理装置を用いて各
走査線上の映像信号のレベル変化に基づいてそれぞれの
境界線１１の位置を検出している。映像信号のレベル変
化から境界線１１を検出するには、例えばウインド２の
右端から左端に向けて各画素における信号の大きさを順
に調べていき、所定のレベルを越えた所を境界線１１で
あると判断する。そして、各走査線（〜）上におい
て検出された境界線１１の位置を平均することでウイン
ド２上の境界線１１の位置（基準位置に対する座標値）
を算出している。このような境界線１１の位置算出をウ
エハ１の取り込み領域Ａおよび取り込み領域Ｂにて行
い、これらの座標値を用いてウエハ１の回転角度を算出
する。ダイボンド装置は、このようなウエハ１の回転角
度ずれを算出し、この角度ずれを補正するようテーブル
の移動を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなウエハの回転角度算出方法には次のような問題があ
る。すなわち、ウエハに形成される半導体素子の大きさ
が小さくなると、図６（ｂ）に示すように複数の半導体
素子１０の映像がウインド２内に映し出されることにな
る。このため、検出対象となる境界線１１以外に他の境
界線１１ａの映像も取り込まれることになり、例えば走
査線においては、ウインド２の右端から左端に向けて
走査を行うと検出対象となる境界線１１を検出する前に
他の境界線１１ａを検出してしまう。また、走査線上に
信号ノイズがある場合にも境界線１１以外の場所を検出
してしまうことになる。

【０００６】このような誤検出があると、各走査線上に
おいて検出した境界線１１の位置から平均を求めても大
きな誤差となり、ウインド２上の境界線１１の位置が不
正確となる。ウインド２上の境界線１１の位置が不正確
となると、ウエハ１の回転角度を正確に算出するのが困
難となってしまう。特に、半導体素子１０が小さくなれ
ばなるほどウインド２内に他の境界線１１ａが多く映し
出されるようになり、走査線と他の境界線１１ａとが重
なることが多くなってますますウエハ１の回転角度の算
出値が不正確となってしまう。よって、本発明は半導体
素子が小さくなってもウエハの回転角度を正確に算出で
きる方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたウエハの回転角度算出方法
である。すなわち、この方法は、複数の半導体素子が形
成されたウエハの上方から半導体素子の境界線の映像を
ウエハ内の２箇所で取り込み、各々の映像の矩形ウイン
ドにおいて設定した走査線上の映像信号のレベル変化に
基づいて矩形ウインド上の境界線の位置を検出し、それ
ぞれの検出結果に基づいてウエハの回転角度を算出する
方法であって、先ず、位置検出の対象となる境界線が矩
形ウインド内で一定方向に映し出されるよう境界線の映
像の取り込みを行い、この境界線の方向と略直交する方
向の走査線を一定の間隔で３本以上設定して各々の走査
線方向における境界線の位置を検出し、走査線上の各々
の検出位置のうち最大値または最小値を除いて平均値を
得ることにより矩形ウインド上の境界線の位置を算出す
るものである。また、走査線の間隔として、検出対象の
境界線の方向に並ぶ複数の半導体素子のピッチの半分よ
りも小さく、かつこのピッチの整数分の一以外の値にし
たウエハの回転角度算出方法でもある。

【０００８】

【作用】取り込み画像における矩形ウインド上に３本以
上の走査線を設定し、これらの走査線上の境界線の検出
位置のうち最大値または最小値を除いて平均値を得るこ
とで、各検出位置の中から特異点を除くことができ正確
な平均値を得ることができるようになる。また、設定す
る各走査線の間隔として、検出対象となる境界線の方向
に並ぶ複数の半導体素子のピッチの半分よりも小さく、
かつそのピッチの整数分の一以外の値とすることで、他
の境界線と重なる走査線の数が少なくなる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明のウエハの回転角度算出方法
の実施例を図に基づいて説明する。図１は本発明の回転
角度算出方法を説明する図（その１）、図２は本発明の
回転角度算出方法を説明する図（その２）、図３はウエ
ハの回転角度算出システムを説明する図である。

【００１０】先ず、本発明のウエハの回転角度算出方法
を説明するに先立ち、ウエハの回転角度算出システムの
説明を行う。図３に示すように、このシステムはウエハ
１を載置するためのテーブル３と、ウエハ１の映像を取
り込むＣＣＤカメラ４、取り込み画像に対して所定の信
号処理を行う画像処理装置５、ホストコントローラ６、
製造装置本体７およびデータ処理部８とから構成されて
いる。

【００１１】システムは、製造装置本体７として例えば
ダイボンド装置を備えたものであり、ネットワークやフ
ロッピィディスクを介してウエハ１等の情報をデータ処
理部８に読み込み、ホストコントローラ６からの指示に
従ってウエハ１の基準位置に対する回転角度の算出や角
度補正、および各種データに基づく半導体素子のピック
アップ等の処理を行っている。

【００１２】ウエハ１の回転角度を算出する方法は、先
ず、ＣＣＤカメラ４を用いてウエハ１に形成された半導
体素子１０（図１（ａ）参照）の境界線１１の映像をウ
エハ１内の２箇所で取り込み、それぞれの映像の信号処
理上のウインド２（図１（ｂ）参照）において境界線１
１の位置を検出し、この検出結果に基づいて例えば三角
関数を用いてウエハ１の基準位置に対する回転角度を算
出する。本発明は、特にウインド２上における境界線１
１の位置を検出する方法に特徴がある。以下に、ウエハ
１の回転角度を算出する方法を順に説明する。

【００１３】先ず、図１（ａ）に示すようにウエハ１上
に形成された半導体素子１０の境界線１１の映像を取り
込む。取り込む位置は、図中の取り込み領域Ａおよび取
り込み領域Ｂであり、半導体素子１０の境界線１１がウ
インド２上で一定方向（例えば縦方向）に映し出される
ような場所である。なお、図３に示す製造装置本体７が
ダイボンド装置の場合には、ウエハ１の切断線（ダイシ
ングライン）が検出対象の境界線１１となる。

【００１４】図１（ｂ）に示すように、取り込み画像の
ウインド２には検出対象となる境界線１１の映像と他の
境界線１１ａの映像とが映し出されている。ウエハ１が
基準位置に対して回転している場合には、ウインド２の
縦横に対して境界線１１が傾いた状態に映し出される。
すなわち、予めウエハ１の基準位置と図３に示すＣＣＤ
カメラ４との相対位置が正確に合わせられており、矩形
から成るウインド２の縦横が基準位置と一致するように
なっている。

【００１５】次に、取り込み領域Ａおよび取り込み領域
Ｂでの各々のウインド２において、ウインド２上の境界
線１１の位置を検出する。ウインド２上の境界線１１の
位置を検出するにあたり、映し出された境界線１１の方
向と略直交する方向の走査線を一定の間隔で３本以上設
定する。図１（ｂ）に示すように、例えばウインド２の
縦方向に境界線１１が映し出されている場合には、横方
向すなわち水平方向に信号を走査する走査線を設定す
る。本実施例では、９本の走査線（〜）を一定の間
隔で設定した場合を例として説明する。

【００１６】次に、設定した各走査線（〜）の各々
において走査線上の映像信号のレベル変化を調べる。す
なわち、取り込み画像は図３に示す画像処理装置５に転
送されており、所定の信号処理を施すことで信号レベル
が一定値を越える位置を検出する。例えば、走査線に
おいてウインド２の右端から左端に向けて映像信号のレ
ベル変化を調べていき、図中ａを検出位置とする。同様
に、走査線（〜）に対してそれぞれ映像信号のレベ
ル変化を調べて図中ｂ〜ｉを検出位置とする。

【００１７】これらの検出位置を境界線１１の位置であ
ると判断するが、ここで走査線については検出対象と
なる境界線１１よりも前（ウインド２の右端寄り）で他
の境界線１１ａの位置を検出しており（図中ｆ参照）、
この値だけ特異となっている。そこで、各走査線上の検
出位置ａ〜ｉのウインド２上での座標値（走査線方向の
座標値）を比べ、最大値または最小値を除いてその平均
値を求める。例えば、ウインド２の左下を原点とした場
合、各検出位置ａ〜ｉの中の走査線方向の座標値が最も
大きいｆの値を除き、ａ〜ｅ、ｇ〜ｉの値を用いて平均
値を求める。これにより、誤差の少ない平均値を求める
ことができるようになる。また、走査線上に信号ノイズ
等があって特異な値を検出してしまった場合にはその値
が除外されることになり、この場合にも誤差の少ない平
均値を求めることができる。

【００１８】この平均値をウインド２上の境界線１１の
位置とする。なお、ウインド２上の境界線１１の位置
は、得られた平均値をｘ座標とし、ウインド２の垂直方
向の中心値をｙ座標としたｘ、ｙ座標値として示される
ことになる。このようなウインド２上の境界線１１の位
置（座標値）を図１（ａ）に示す取り込み領域Ａおよび
取り込み領域Ｂの２箇所において求める。

【００１９】次に、それぞれのウインド２上の境界線１
１の位置に基づいてウエハ１の基準位置に対する回転角
度を算出する。図２に示すように、取り込み領域Ａおよ
び取り込み領域Ｂにおいて求められた境界線１１の検出
位置（ｘ₁ 、ｙ₁ ）および検出位置（ｘ₂ 、ｙ₂ ）のそ
れぞれの座標値を用い、三角関数によってウエハ１の回
転角度θを求める。これらの座標値から回転角度θを求
めるには、例えばθ＝ｔａｎ^-1（ｙ₁ −ｙ₂ ）／（ｘ₁
−ｘ₂ ）の式を用いる。先に説明したように、取り込み
領域Ａおよび取り込み領域Ｂにおいて求められた境界線
１１の検出位置（ｘ₁ 、ｙ₁ ）および検出位置（ｘ₂ 、
ｙ₂ ）は、各ウインド２内における誤差の少ない平均値
であるため、これらの値を用いることで正確な回転角度
θを算出することができる。

【００２０】次に、本発明の具体例を図４および図５に
基づいて説明する。図４（ａ）に示すように、ここで説
明する具体例は境界線１１の方向に並ぶ半導体素子１０
のピッチが４００μｍ（すなわち、他の境界線１１ａの
ピッチも４００μｍ）、他の境界線１１ａの幅が２０μ
ｍの場合である。また、ウエハ１を図３に示すテーブル
３上に載置した場合には、所定の位置決め機構によって
一定の回転角度内に収まるように設定されており、この
角度を１°としておく。

【００２１】図４（ｂ）は、このような場合における他
の境界線１１ａの投影幅を示す図である。すなわち、図
中矢印アで示すウインド中央を基準としてウエハ１が１
°回転している場合、ウインド中央から２２００μｍ離
れた図中矢印イで示すウインド右端においては他の境界
線１１の端が距離ｄだけ浮き上がることになる。この距
離ｄは、ｄ＝２２００μｍ×ｔａｎ１°で求められ、約
３８．４μｍとなる。また、この距離ｄに他の境界線１
１ａの幅２０μｍを加えることで他の境界線１１ａの投
影幅を求めることができ、約６０μｍとなる。

【００２２】つまり、図１（ｂ）に示すウインド２にお
いて他の境界線１１ａが１°傾斜している場合、ウイン
ド２の右端で約６０μｍの投影幅を有することになる。
また、ウインド２内において他の境界線１１ａの投影は
半導体素子１０のピッチである４００μｍごとに繰り返
されることになり、この投影幅の範囲内に走査線が存在
すると検出対象である境界線１１の手前で他の境界線１
１ａを検出してしまうことになる。そこで、この投影幅
の範囲内に存在する走査線の数がなるべく少なくなるよ
うに走査線の間隔を設定する。

【００２３】図５は、先に示した例においてウインド２
の右側での投影の繰り返しを模式的に示す図である。す
なわち、ウインド２の下端から上端までが例えば３２０
０μｍである場合、６０μｍの投影幅が４００μｍピッ
チで複数並ぶことになる（図中斜線部）。このような投
影幅の範囲内に存在する走査線の数をなるべく少なくす
るためには、例えば半導体素子１０のピッチの半分より
も小さく、かつそのピッチの整数分の一以外の値となる
ように走査線の間隔を設定する。

【００２４】つまり、半導体素子１０のピッチが４００
μｍである場合には、その半分の２００μｍより小さ
く、かつ４００μｍの整数分の一以外の値となる例えば
１７０μｍを走査線の間隔として設定する。図５に示す
矢印は、ピッチを１７０μｍとした場合の各走査線のウ
インド２上の位置を示すものである。この場合、最初の
走査線をウインド２の下端から１６０μｍの位置に設定
し、次を３３０μｍの位置、次を５００μｍの位置とい
うように１７０μｍピッチで３０５０μｍの位置まで合
計１８本設定する。

【００２５】この１８本の走査線のうち、ウインド２の
下端から８４０μｍと２０３０μｍの２本については投
影幅の範囲内に存在することになる。そこで、この２本
の走査線上における境界線１１の検出位置（図１（ｂ）
参照）の値を除外し、その他の走査線上における境界線
１１の検出位置を用いて平均値を求める。これにより、
特異な検出位置を除いた正確な境界線１１の検出位置を
求めることができるようになる。

【００２６】なお、図５に示すようなウインド２におけ
る投影の幅や位置はウエハ１の回転角度や載置位置によ
って変わるものであり、場合によっては２つ以上（例え
ば４つ程度）の走査線が投影幅の範囲内に存在すること
もある。しかし、先に説明したようなピッチで走査線を
設定することで、投影幅の範囲内に存在してしまう走査
線の中でも他の境界線１１ａを検出する位置がそれぞれ
異なることになる。このため、他の境界線１１ａの検出
位置が検出対象となる境界線１１の位置に極めて近い値
となるものも存在する。

【００２７】本発明では、各走査線上における検出位置
のうち最大値または最小値を除いて平均値を求めている
ため、検出された他の境界線１１ａの位置が検出対象と
なる境界線１１の位置に極めて近い場合は除外の対象と
ならず、それ以外の特異な値だけを除外するようにして
いる。したがって、投影幅の範囲内に存在する走査線が
４つ程度となってしまった場合であっても、例えば最大
値もしくはその次の値くらいまでを除外した平均値にす
れば微小な誤差で収まることになり、ウエハ１の回転角
度算出において悪影響はない。なお、いずれの実施例に
おいても平均値を求める際に最大値か最小値の一方を除
外するようにした例を示したが、平均値算出の際のバラ
ンスを考慮して最大値および最小値の両方を除外するよ
うにしてもよい。

【００２８】また、図３に示すウエハの回転角度算出シ
ステムにおいて、製造装置本体７がダイボンド装置から
成る場合を示したが、本発明はこれに限定されず他の半
導体製造装置であっても同様である。例えば、ダイボン
ド工程よりも前で使用する半導体製造装置においては、
分割する前のウエハ１をテーブル３上に載置した際の回
転角度を算出することになり、この場合には半導体素子
１０と半導体素子１０との間に設けられたストリートを
境界線１１とみなして検出するようにすればよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウエハの
回転角度算出方法によれば次のような効果がある。すな
わち、取り込み画像のウインド内に検出対象の境界線以
外の他の境界線の映像が映し出されており、設定した走
査線上に他の境界線が重なる場合であっても正確な境界
線の検出位置を得ることができるようになる。また、走
査線上の信号ノイズ等によって誤検出が起きた場合であ
っても正確な境界線の検出位置を得ることができる。こ
れにより、半導体素子が小さくなってウインド内に複数
の半導体素子および他の境界線が映し出されていてもウ
エハの回転角度を正確に算出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明する図（その１）で、（ａ）は画
像の取り込み、（ｂ）はウインドを示すものである。

【図２】本発明を説明する図（その２）である。

【図３】ウエハの回転角度算出システムを説明する図で
ある。

【図４】具体例を説明する図（その１）で、（ａ）はピ
ッチと幅、（ｂ）は投影幅を示すものである。

【図５】具体例を説明する図（その２）である。

【図６】従来例を説明する図で、（ａ）は画像の取り込
み、（ｂ）はウインドを示すものである。

【符号の説明】

１ ウエハ ２ ウインド ３ テーブル ４ ＣＣＤカメラ ５ 画像処理装置 １０ 半導体素子 １１ 境界線 １１ａ 他の境界線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体素子が形成されたウエハの
   上方から該半導体素子の境界線の映像を該ウエハ内の２
   箇所で取り込み、各々の映像の矩形ウインドにおいて設
   定した走査線上の映像信号のレベル変化に基づいて該矩
   形ウインド上の境界線の位置を検出し、それぞれの検出
   結果に基づいて該ウエハの回転角度を算出する方法であ
   って、 先ず、位置検出の対象となる境界線が前記矩形ウインド
   内で一定方向に映し出されるよう該境界線の映像の取り
   込みを行い、 前記境界線の方向と略直交する方向の走査線を一定の間
   隔で３本以上設定して各々の走査線方向における該境界
   線の位置を検出し、 前記走査線上の各々の検出位置のうち最大値または最小
   値を除いて平均値を得ることにより前記矩形ウインド上
   の境界線の位置を算出することを特徴とするウエハの回
   転角度算出方法。
2. 【請求項２】 前記走査線の間隔は、前記境界線の方向
   に並ぶ複数の半導体素子のピッチの半分よりも小さく、
   かつ該ピッチの整数分の一以外の値であることを特徴と
   する請求項１記載のウエハの回転角度算出方法。