JP5040643B2

JP5040643B2 - アライメント方法

Info

Publication number: JP5040643B2
Application number: JP2007338424A
Authority: JP
Inventors: 靖雄平木
Original assignee: Nidec Read Corp
Current assignee: Nidec Advance Technology Corp
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: JP2009158875A

Description

本発明は、ウエハの位置を示す座標のアライメントを行うアライメント方法に関する。

従来、ボンディング装置に設けられたウエハステージには、ウエハリングが支持されるように構成されており、該ウエハリングに張設されたウエハシート上には、ウエハが貼着されている。

このボンディング装置では、ボンディングを開始する前工程において、前記ウエハの位置を示す座標のアライメントが行われている（例えば、特許文献１）。

このアライメント方法としては、前記ウエハ内において十分に離れた二箇所の像、例えばストリートの交差点の像を、その位置を示す設計座標に関連付けてアライメントマークとして登録する。

そして、前記各設計座標に合わせて前記ウェハを移動するとともに、その箇所の画像を登録したアライメントマークによりパターンマッチングし、パターンマッチングできた座標と前記設計座標とのズレ量を各々算出する。次に、両設計座標で算出されたズレ量から前記ウエハのＸＹθ方向のズレ量を算出する。

補正段階において、ＸＹ座標のズレは、パラメータ補正で修正する一方、θのズレは、θステージの回転により修正する。これにより、ボンディング装置が認識する基準座標と、前記ウエハ上での基準位置が示す位置座標とのアライメントを行った後、ボンディングを開始していた。
特開平７−２６３２９４号公報

しかしながら、このような従来のアライメント方法にあっては、パターンマッチングを行う際に、カメラの視野内に、ストリートの交差点の像等の模様が二つ存在するケースがあった。

このとき、異なる位置に設定された両設計座標において、それぞれに二つの模様が検出され、かつ同一方向側に位置する模様がパターンマッチングによって検出ポイントとして誤検出されてしまった場合、両検出ポイント間の距離が設計値通りとなる。このため、エラーとして処理することができない。

この場合、誤検出された検出ポイントに基づいて、前記基準座標が修正されてしまい、座標ズレが生ずる恐れがあった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、検出ポイントの誤検出による座標ズレを防止することができるアライメント方法を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明のアライメント方法にあっては、基準座標より算出した異なる位置に存在する二箇所の設計座標が示すウエハの位置で検出ポイントを検出し、二箇所の検出ポイントの座標を取得するとともに、両検出ポイントで実際に検出され取得された座標及びこの検出ポイントに対応した設計上の座標を示す設計座標に基づいて前記基準座標のずれを修正するアライメント方法において、前記基準座標のずれを修正した後に、前記両検出ポイントを結ぶ直線上に位置する予め記憶しておいたエッジ座標位置にてウエハを撮像し、取得した画像からウエハのエッジの有無を検出するとともに、前記エッジの検出がされない場合に、前記エッジ座標に対し所定量座標位置を移動し再度ウエハ画像の撮像を行い、再度前記ウエハのエッジの有無を検出し、前記エッジの有無検出において実際に検出されたエッジ座標と前記記憶しておいたエッジ座標とのズレ量に基づいて前記基準座標をさらに補正する。

すなわち、予め定められた基準座標から算出した異なる設計座標が示すウエハの位置付近で検出ポイントを検出し、各検出ポイントにおいて座標を取得する。そして、両検出ポイントで取得された座標と、これに対応する設計座標に基づいて、前記基準座標のずれを修正する。

このとき、前記両設計座標が示すウエハの位置付近において、検出ポイントを示す箇所が複数の検出され、かつ同一方向側に位置する誤った箇所が検出ポイントとして検出された場合、エラーとして検出されることが無く、前記基準座標が誤った値に修正されてしまう恐れがある。

そこで、この修正された前記基準座標を用いて算出した前記ウエハのエッジ座標の位置付近で前記ウエハのエッジを検出するとともに、このエッジの座標を取得し、取得された座標及び前記エッジ座標に基づいて前記基準座標を補正する。このとき、前記ウエハのエッジは一つであり、前記エッジ座標が示す部位の付近において、複数のエッジが検出されることは無い。

このため、誤って検出されたエッジの座標に基づいて、前記基準座標が修正されることは無く、前工程において前記基準座標が誤った値に修正された場合であっても、この基準座標は、当該ウエハ上での位置を検出する為の適切な値に補正される。

以上説明したように本発明のアライメント方法にあっては、ウエハ上の異なる検出ポイントで検出された座標と、これに対応する設計座標とに基づいて修正された基準座標が誤った値に修正されてしまった場合であっても、前記ウエハのエッジで取得された座標と、前記エッジ座標に基づいて前記基準座標を補正することによって、該基準座標を適切な値に補正することができる。

このため、異なる設計座標が示すウエハの位置付近において、複数の検出ポイントから同一方向側に位置する誤った箇所が検出ポイントとして検出されることによって、エラーを検出できない場合に、前記基準座標が誤った値に修正されてしまう従来のように、測定結果を確認した後に、再測定を行わなければならないといった手間が省ける。

これにより、生産ラインでの無駄工数を削減することができ、生産性の向上を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるアライメント方法を実行するボンディング装置１を示す図であり、該ボンディング装置１は、図外のボンディングヘッドでチップをピックアップしてワークへ移送しボンディングする装置である。

このボンディング装置１には、ウエハステージ１１が設けられており、該ウエハステージ１１には、ウエハリング１２を交換可能に保持できるように構成されている。

該ウエハリング１２には、ウエハシート２１が張設されており、該ウエハシート２１上には、図２にも示すように、薄肉円板状のウエハ２２が貼着されている。このウエハ２２は、縦方向及び横方向にダイシングされており、前記ウエハシート２１上には、複数のチップ２３，・・・が形成されている。各チップ２３，・・・間には、縦横に延在するストリート２４，・・・が形成されており、隣接したチップ２３，・・・が切り離されている。

ここで、本実施の形態においては、図２中、縦方向に長い長方形状のチップ２３，・・・が一例として示されており、この縦長のチップ２３，・・・が形成されたウエハ２２においてアライメントを行う場合を例に挙げて説明する。

前記ウエハステージ１１は、ＸＹステージや回転ステージの組合せによって構成されており、各ステージは、駆動部を構成するモータによって作動するように構成されている。これにより、当該ウエハステージ１１は、保持した前記ウエハリング１２を、Ｘ方向及びＹ方向へ移動するとともにθ方向へ回転できるように構成されている。

このウエハステージ１１の上部には、図１に示したように、カメラ３１が固定されており、前記ウエハステージ１１に保持された前記ウエハシート２１の画像を取得できるように構成されている。このカメラ３１は、高倍率に設定されており、前記ウエハ２２の所定部分を拡大して撮像できるように構成されている。

このカメラ３１及び前記ウエハステージ１１の駆動機構の駆動部は、ＲＯＭ及びＲＡＭを内蔵したマイコンを中心に構成された制御部４１に接続されており、前記マイコンがＲＯＭに記憶されたプラグラムに従って動作することで、アライメント処理が実行されるように構成されている。

そして、前記制御部４１の前記ＲＡＭには、図２に示したように、前記ウエハステージ１１を移動する際の基準となる基準座標５１と、アライメント時に使用する検出ポイントの設計上の位置を示す第一アライメント設計座標５２及び第二アライメント設計座標５３と、これらの設計座標位置でのパターンマッチングにより検出ポイントを検出する為のアライメント画像データ５４と、前記ウエハ２２の設計上のエッジ５５の位置を示すエッジ座標とが記憶されており、前記アライメント画像データ５４としては、縦横に延在するストリート２４，２４の交差点６１が、その一例として挙げられ、本実施の形態では、この交差点６１が検出ポイントとされ、アライメント画像データ５４に登録されている。

以上の構成にかかる本実施の形態にかかるボンディング装置１の動作を、図３に示すフローチャートに従って説明する。

すなわち、前記制御部４１がＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作し、メインルーチンからアライメント処理が呼び出されると、前記ＲＡＭに記録された前記基準座標５１を基準として、前記ウエハステージ１１を前記第一アライメント設計座標５２へ相対的に移動し、該第一アライメント設計座標５２に位置するウエハ２２の部位を前記カメラ３１の真下に配置する（Ｓ１）。

そして、このカメラ３１によって前記第一アライメント設計座標５２に位置するウエハ２２の部位を撮像し、この取得画像をＲＡＭに記憶されたアライメント画像データ５４とパターンマッチングすることによって、縦横のストリート２４，２４が交差した交差点６１を検出ポイントである第一アライメントマーク８１として検出する（Ｓ２）。

この際に、前記取得画像内に前記交差点６１が検出されなかった場合には（Ｓ３）、エラーフラグをセットする等のエラー処理を行った後（Ｓ４）、メインルーチンへ戻る一方、前記取得画像内に前記交差点６１が検出された際には（Ｓ３）、この交差点６１を第一アライメントマーク８１とするとともに、その座標を当該第一アライメントマーク８１に関連付けてＲＡＭに記憶する（Ｓ５）。

このとき、前記ウエハ２２のチップ２３は、縦長の長方形状に形成されており、前記取得画像内に、前記第一アライメントマーク８１を示すストリート２４，２４の交差点６１がＸ方向に隣接した二箇所に現れることがある。この場合、前述したパターンマッチングにおいて、いずれかの交差点６１が第一アライメントマーク８１として検出されることとなり、この第一アライメントマーク８１の座標が当該第一アライメントマーク８１に関連付けられてＲＡＭに記憶される。

ここで、本実施の形態では、Ｘ方向−側の現れた交差点６１が設計上の第一アライメントマークであるにも関わらず、前述したパターンマッチングにおいて、Ｘ方向＋側の現れた交差点６１が前記第一アライメントマーク８１として検出された場合を例として以下を説明する。

次に、前記ＲＡＭに記録された前記基準座標５１を基準として、前記ウエハステージ１１を前記第二アライメント設計座標５３へ相対的に移動し、該第二アライメント設計座標５３に位置するウエハ２２の部位を前記カメラ３１の真下に配置する（Ｓ６）。

そして、このカメラ３１によって前記第二アライメント設計座標５３に位置するウエハ２２の部位を撮像し、この取得画像をＲＡＭに記憶されたアライメント画像データ５４とパターンマッチングすることによって、縦横のストリート２４，２４が交差した交差点６１を第二アライメントマーク９１として検出する（Ｓ７）。

このとき、前記取得画像内に前記交差点６１が検出されなかった場合には（Ｓ８）、エラーフラグをセットする等のエラー処理を行った後（Ｓ９）、メインルーチンへ戻る一方、前記取得画像内に前記交差点６１が検出された際には（Ｓ８）、この交差点６１を第二アライメントマーク９１とするとともに、その座標を当該第二アライメントマーク９１に関連付けてＲＡＭに記憶する（Ｓ１０）。

このとき、前記ウエハ２２のチップ２３は、縦長の長方形状に形成されており、前記取得画像内に、前記第二アライメントマーク９１を示すストリート２４，２４の交差点６１がＸ方向に隣接した二箇所に現れることがある。この場合、前述したパターンマッチングにおいて、いずれかの交差点６１が第二アライメントマーク９１として検出されることとなり、この第二アライメントマーク９１の座標が当該第二アライメントマーク９１に関連付けられてＲＡＭに記憶される。

ここで、本実施の形態では、Ｘ方向−側の現れた交差点６１が設計上の第二アライメントマークであるにも関わらず、前述したパターンマッチングにおいて、Ｘ方向＋側の現れた交差点６１が前記第二アライメントマーク９１として検出された場合を例として以下を説明する。

このとき、前述したように前記第一アライメントマーク８１及び第二アライメントマーク９１は両者とも、Ｘ方向＋側の現れた交差点６１を前記第一アライメントマーク８１及び前記第二アライメントマーク９１として検出しており、両アライメントマーク８１，９１のＸ方向の離間距離が、設計上の離間距離と同じ長さとなる。

このため、設計上のアライメントマーク位置に無い交差点６１，６１を、前記第一及び第二アライメントマーク８１，９１として検出したにも関わらず、エラーとなることが無く、これらのアライメントマーク８１，９１の座標を採用した演算が行われる。

すなわち、前記第一アライメント設計座標５２と前記ＲＡＭに記憶された前記第一アライメントマーク８１の座標との差、及び前記第二アライメント設計座標５３と前記ＲＡＭに記憶された前記第二アライメントマーク９１の座標との差から各箇所でのズレ量を算出し、このズレ量に基づいてＸ方向及びＹ方向並びにθ方向の各ズレを修正する（Ｓ１１）。

具体的に説明すると、前記両アライメント設計座標５２，５３を結ぶ設計上の直線と、前記両アライメントマーク８１，９１で検出された座標を結ぶ実直線との傾きから、前記ウエハ２２の回転方向のズレを検出する。また、この回転方向のズレを解消した状態での前記ウエハ２２のＸ方向のズレ量と、Ｙ方向のズレ量とを演算する。

これにより、前記回転方向へのズレは、前記ウエハステージ１１を構成する回転ステージを作動して前記ウエハ２２を回動することで修正するとともに、前記Ｘ方向及びＹ方向のズレは、前記ＲＡＭに記憶された前記基準座標５１を、各方向へのズレ量に基づいて減算することで、それぞれを修正する。

次に、この修正された基準座標５１を基準として、前記ウエハステージ１１のＸ方向へ向け移動を開始するとともに前記ＲＡＭに記憶されたエッジ座標まで相対的に移動して、前記ウエハ２２の設計上のエッジ５５の位置を前記カメラ３１の真下に配置するとともに（Ｓ１２）、このカメラ３１によって前記エッジ座標に位置する前記ウエハ２２の部位を撮像し、この取得画像からウエハ２２のエッジ５５を検出する（Ｓ１３）。

このとき、前記取得画像内に前記エッジ５５が検出されなかった場合（Ｓ１４）、第一回目には、前記ウエハ２２を前記エッジ座標からＸ方向の−方向、つまりＹ方向へ前記ＸＹステージのステッピングモータを１ピッチ移動して（Ｓ１５）、この位置でのカメラ３１による撮像と、取得画像からのエッジ５５の検出とを行う（Ｓ１３）。

この際も、前記取得画像内に前記エッジ５５が検出されなかった場合（Ｓ１４）、第二回目として前記ウエハ２２を前記エッジ座標のＸ方向の＋方向へ前記ＸＹステージのステッピングモータを１ピッチ移動して（Ｓ１５）、この位置でのカメラ３１による撮像と、取得画像からのエッジ５５の検出とを行う（Ｓ１３）。

この際も、前記取得画像内に前記エッジ５５が検出されなかった場合（Ｓ１４）、第三回目として前記ウエハ２２を前記エッジ座標のＸ方向の−方向、つまりＹ方向へ前記ＸＹステージのステッピングモータを２ピッチ移動して（Ｓ１５）、この位置でのカメラ３１による撮像と、取得画像からのエッジ５５の検出とを行う（Ｓ１３）。

この際も、前記取得画像内に前記エッジ５５が検出されなかった場合（Ｓ１４）、第四回目として前記ウエハ２２を前記エッジ座標のＸ方向の＋方向へ前記ＸＹステージのステッピングモータを２ピッチ移動して（Ｓ１５）、この位置でのカメラ３１による撮像と、取得画像からのエッジ５５の検出とを行う（Ｓ１３）。

この際も、前記取得画像内に前記エッジ５５が検出されなかった場合には（Ｓ１４）、エラーフラグをセットする等のエラー処理を行った後（Ｓ１６）、メインルーチンへ戻る。

一方、これらのステップＳ１３〜Ｓ１５の間において、前記取得画像内に前記エッジ５５が検出された場合には（Ｓ１３）、検出できたエッジ５５の座標を取得し、この取得した座標と設計上の前記エッジ座標とに基づいて前記基準座標５１を補正する。

具体的に説明すると、検出されたエッジ５５の座標と設計上のエッジ座標とから前記エッジ５５のＸ方向のズレ量とＹ方向のズレ量とを算出し、前記ＲＡＭに記憶された前記基準座標５１からＸ方向のズレ量及びＹ方向のズレ量をそれぞれ減算することで当該基準座標５１を補正して（Ｓ１７）、メインルーチンへ戻る。

このとき、前記第一アライメントマーク８１での座標を検出する前記ステップＳ５、及び前記第二アライメントマーク９１での座標を検出する前記ステップＳ１０において、隣接した二箇所に交差点６１，６１が現れ、かつ同一方向側、本実施の形態では誤った箇所であるＸ方向＋側の交差点６１，６１が前記第一及び第二アライメントマーク８１，９１として検出されている。

このため、これらはエラーとして検出されること無く、前記ステップＳ１１において、前記基準座標５１が誤った値に修正されてしまう。しかし、前記ステップＳ１２〜ステップＳ１７において、前記ウエハ２２のエッジ５５で取得された座標と、前記エッジ座標とに基づいて前記基準座標５１を補正することによって、当該ウエハ２２上での位置を検出する為に適切な値に、前記基準座標５１を補正することができる。

このため、異なる設計座標５２，５３が示すウエハ２２の位置付近において、検出ポイントとしての交差点６１，６１が複数検出され、かつ同一方向側に位置する誤った箇所の交差点６１がアライメントマーク８１，９１として検出されることによって、エラーを検出できない場合には、前記基準座標５１が誤った値に修正されてしまう従来のように、測定結果を確認した後に、再測定を行わなければならないといった手間が省ける。

本発明の一実施の形態を示すブロック図である。同実施の形態を示す説明図である。同実施の形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ボンディング装置
２２ウエハ
２３チップ
４１制御部
５１基準座標
５２第一アライメント設計座標
５３第二アライメント設計座標
５４アライメント画像データ
５５エッジ
８１第一アライメントマーク
９１第二アライメントマーク

Claims

基準座標より算出した異なる位置に存在する二箇所の設計座標が示すウエハの位置で検出ポイントを検出し、二箇所の検出ポイントの座標を取得するとともに、両検出ポイントで実際に検出され取得された座標及びこの検出ポイントに対応した設計上の座標を示す設計座標に基づいて前記基準座標のずれを修正するアライメント方法において、
前記基準座標のずれを修正した後に、前記両検出ポイントを結ぶ直線上に位置する予め記憶しておいたエッジ座標位置にてウエハを撮像し、取得した画像からウエハのエッジの有無を検出するとともに、前記エッジの検出がされない場合に、前記エッジ座標に対し所定量座標位置を移動し再度ウエハ画像の撮像を行い、再度前記ウエハのエッジの有無を検出し、
前記エッジの有無検出において実際に検出されたエッジ座標と前記記憶しておいたエッジ座標とのズレ量に基づいて前記基準座標をさらに補正することを特徴としたアライメント方法。