半導体装置の製造方法
【課題】ウエハの中心位置を高い検出精度で検出する。
【解決手段】円形板状のウエハ（半導体ウエハ）２０を準備する工程と、ウエハ２０の位置決めをする前に予めウエハ２０の中心位置Ｃを検出する工程とを有する半導体装置の製造方法である。ここで、ウエハ２０の中心位置Ｃを検出する工程では、まず、ウエハ２０のエッジ（外縁）２０ｅを含むウエハ２０の一部の画像データ２０ｇを画像処理装置が取得する。次に、画像処理装置を用いて、ウエハ２０のエッジ２０ｅを構成する複数の座標点２０ｈを中心として、ウエハ２０の半径ｒと等しい半径を有する複数の円弧軌道（円弧の軌道）２０ｋをそれぞれ求める。次に、画像処理装置を用いて、複数の円弧軌道２０ｋの交点を求めることにより、ウエハ２０の中心位置Ｃを算出する。
【解決手段】円形板状のウエハ（半導体ウエハ）２０を準備する工程と、ウエハ２０の位置決めをする前に予めウエハ２０の中心位置Ｃを検出する工程とを有する半導体装置の製造方法である。ここで、ウエハ２０の中心位置Ｃを検出する工程では、まず、ウエハ２０のエッジ（外縁）２０ｅを含むウエハ２０の一部の画像データ２０ｇを画像処理装置が取得する。次に、画像処理装置を用いて、ウエハ２０のエッジ２０ｅを構成する複数の座標点２０ｈを中心として、ウエハ２０の半径ｒと等しい半径を有する複数の円弧軌道（円弧の軌道）２０ｋをそれぞれ求める。次に、画像処理装置を用いて、複数の円弧軌道２０ｋの交点を求めることにより、ウエハ２０の中心位置Ｃを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造技術に関し、特に半導体ウエハの位置決めをする前に予め前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）の状態で様々な処理やテストを施す工程がある。これらの各工程は、各処理装置で行われるが、各処理装置での位置合わせ工程の時間を短縮するため、各処理装置の作業ステージにウエハを正確に載置することが好ましい。このため、予めウエハの中心位置およびノッチあるいはオリフラ（Orientation Flat）などの方向識別部の位置を高精度で検出しておく必要がある。
【０００３】
この中心位置の検出手段としては、一般に以下の手段が用いられる。まず、回転台の上に載置したウエハを回転させながらウエハの下側に線上に配置した光学センサ（ラインセンサ）から発する電気信号の変動を見て、ウエハの中心位置の位置ずれを検出する。次に、回転を維持した状態で回転台を平面方向に移動させることにより、位置ずれを徐々に補正し、位置ずれの補正が完了した時点でウエハの中心位置を検出する。
【０００４】
また、例えば、特開平１０−２２３７３２号公報（特許文献１）には、ウエハを挟み込むように配置した光源とラインセンサあるいはイメージセンサによって、ウエハのエッジ位置を２点検出し、この２点を結ぶ弦の長さと、ウエハの半径の関係から基準位置に対するウエハの位置ずれを検出する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２２３７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハに処理やテストを施す各工程でのウエハの位置ずれに伴う種々の問題を防止するためには、高精度な位置合わせを行う必要があるが、ウエハ中心位置あるいは方向識別部の位置を検出する精度を向上させることによりこの位置合わせ工程の時間を大幅に短縮することができる。
【０００６】
特に近年、１枚のウエハから取得する半導体チップ（以下単にチップと記す）の数を増加させるためウエハの平面寸法の大型化が図られており、例えば直径が３００ｍｍのウエハも一般に用いられている。一方、チップの平面寸法はチップを搭載する電気製品に対する小型化、軽量化、薄型化の要求に応えるため、小型化、薄型化が進められている。
【０００７】
したがって、小さいチップ形成領域を多数備えた大きな平面寸法を有するウエハに対しても高い検出精度で中心位置や方向識別部の位置を検出することができる技術が必要となっている。
【０００８】
しかしながら、本発明者がウエハの中心位置の検出手段について検討した所、上記した技術には以下の課題があることを見出した。まず、光学センサを用いる場合、電気信号の変動に基づいてウエハの中心位置あるいは方向識別部の位置を検出するため、検出精度が低い。
【０００９】
また、ウエハを回転させながらウエハの中心位置の位置ずれを検出する方法の場合、中心位置を検出するために必要なデータを取得するため少なくとも数十回転〜数百回転させる必要があるので処理速度が低い。この処理速度を向上させるために回転速度を上げると、塵埃などの異物が舞い上がり、ウエハに付着する。例えば、異物がウエハに形成された回路素子面に付着した場合には、各種テスト工程で不具合の原因となる。
【００１０】
また、上記特許文献１に記載される方法の場合、Ｘ方向とＹ方向でそれぞれ２点のエッジを結ぶ弦の長さを測定する必要があるので、センサの配置レイアウトが複雑になる。また、１回の検出動作で、１本の弦の長さデータしか得られないため検出精度が低くなる。あるいは、検出精度を向上させるために、多数回の検出動作を行うと検出工程の時間が長くなる。
【００１１】
また、上記した技術に代わるウエハの中心位置の検出手段として、ウエハ全体が見渡せる位置にカメラを配置して、該カメラにより撮像した画像データからウエハの中心位置および方向識別部を検出する方法も考えられる。
【００１２】
しかし、ウエハ全体が見渡せる位置にカメラを配置する場合、ウエハの中心位置を検出する装置が大きくなる。また、ウエハとカメラの位置が遠くなるため中心位置の検出精度が低下する。また、ウエハ全体に相当する解析データを処理することになるため、それぞれの位置を検出するために長い処理時間を要する。また、ウエハ全体を一度に撮像する場合、ウエハに照射する光もウエハ全体に照射する必要がある。このため、ウエハの一部を撮像する場合と比較して大きな光源が必要となり、また、光源の消費電力も大きくなる。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウエハの中心位置を高い検出精度で検出することができる技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１６】
すなわち、本発明の一つの実施の形態における半導体装置の製造方法は、円形板状の半導体ウエハを準備する工程と、前記半導体ウエハの位置決めをする前に予め前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程とを有している。ここで、前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程には、前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、前記画像処理装置を用いて、前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点を中心として、前記半導体ウエハの半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める工程と、前記画像処理装置を用いて、前記複数の円弧の軌道の交点を求めることにより、前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程とが含まれるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１８】
すなわち、ウエハの中心位置を高い検出精度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態）
＜半導体装置の構造＞
半導体装置には、チップがリードフレームや配線基板に実装され、これを樹脂やセラミックなどの封止体で封止したパッケージや、ウエハの状態で、保護膜の形成や配線加工などを行った後個片化するウエハレベルＣＳＰ（Wafer Level Chip size Package）と呼ばれるものなど種々の構造がある。また、１個の半導体装置に実装されるチップの数も１個には限定されず、複数のチップが１個の半導体装置内に実装された構造もある。以下で説明する技術はこれらの半導体装置に広く適用することができるが、本実施の形態では半導体装置の一例として、配線基板の実装面に外部接続端子となる半田ボールが配列されたＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのＣＳＰ（Chip size Package）を例に取り上げて説明する。
【００２１】
図１は本実施の形態の半導体装置であるＣＳＰの要部断面図である。本実施の形態の半導体装置は図１に示すようにＣＳＰ（半導体装置）７は、図１に示すように、チップ（半導体チップ）１の平面積がパッケージ基板（配線基板）３の平面積よりも僅かに大きい程度の寸法となっている。このような小型の半導体装置はＣＳＰと呼ばれる。
【００２２】
また、ＣＳＰ７は、パッケージ基板３の裏面３ｂに複数の外部接続端子である半田ボール８がエリア配置されるエリアアレイ型の半導体装置である。エリアアレイ型の半導体装置としては、図１に示すＢＧＡの他、例えば図１に示す半田ボール８を形成せずに、パッケージ基板３のランド部３ｄを外部接続端子とするＬＧＡ（Land Grid Array）などもある。
【００２３】
また、ＣＳＰ７は配線基板であるパッケージ基板３と、パッケージ基板３の主面３ａに搭載されるチップ１と、チップ１の電極であるパッド１ｃとパッケージ基板３のボンディング用端子３ｅとを電気的に接続する導電性のワイヤ４と、パッケージ基板３の裏面３ｂに形成された複数のランド部３ｄと、封止体６とを有している。また、ランド部３ｄ上には複数の外部接続端子である半田ボール８がそれぞれ形成されている。
【００２４】
チップ１は、例えば、シリコンなどによって形成され、その主面１ａには半導体素子を含む集積回路が形成されている。また、チップ１の主面１ａの平面形状は方形であり、図１に示すチップ１は例えば正方形となっている。また、主面１ａの周縁部には集積回路と電気的に接続される複数のパッド１ｃが形成されている。このパッド１ｃと、パッケージ基板３の主面３ａの周縁部に配置されたボンディング用端子３ｅとが導電性のワイヤ４によってそれぞれ電気的に接続されている。このワイヤ４は、例えば、金線等である。
【００２５】
チップ１は、図１に示すように、その裏面１ｂが、ペースト剤やダイアタッチフィルム等の接着剤２を介してパッケージ基板３に固着され、主面１ａを上方に向けた状態でパッケージ基板３に搭載されている。
【００２６】
パッケージ基板３は、主面３ａと、主面３ａの反対側に位置する裏面３ｂと、コア材３ｃとを有している。主面３ａの周縁部には複数のボンディング用端子（ワイヤ接合部）３ｅが形成されている。主面３ａは、絶縁膜であるソルダレジスト膜３ｆによって被覆されているが、このボンディング用端子３ｅの配置に対応して開口窓が形成され、ボンディング用端子３ｅの少なくとも一部が主面３ａ側に露出している。ワイヤ４はこのボンディング用端子３ｅが露出する領域に接合されている。
【００２７】
一方、パッケージ基板３の裏面３ｂには複数のランド部３ｄが形成され、例えば格子状に配置されている。このランド部３ｄと、ボンディング用端子３ｅとはパッケージ基板３（コア材３ｃ）に形成された配線（図示は省略）やスルーホール（図示は省略）などの導体パターンを介して電気的に接続されている。パッケージ基板３の裏面３ｂは、絶縁膜であるソルダレジスト膜３ｆによって被覆されているが、このランド部３ｄの配置に対応して開口窓が形成され、ランド部３ｄの少なくとも一部が裏面３ｂ側に露出する構造となっている。パッケージ基板３の裏面３ｂには、このランド部３ｄの露出部に対応して半田ボール８が設けられている。この半田ボール８は、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ等の半田からなり、パッケージ基板３の裏面３ｂにエリア配置されている。
【００２８】
封止体６は、例えば、エポキシ樹脂等からなるとともに、パッケージ基板３の主面３ａ側に形成されており、チップ１及び複数の導電性のワイヤ４を樹脂封止するものである。
【００２９】
＜半導体装置の製造方法の概要＞
次に図１に示すＣＳＰ７の製造方法の概要について説明する。図２は図１に示すＣＳＰの製造工程の概要を示す説明図であって、ウエハプロセスおよびパッケージングプロセスの一例を示すプロセスフロー図である。また、図３は、図１に示すＣＳＰの製造に用いるウエハの一例を示す斜視図である。
【００３０】
図１に示すＣＳＰ７の製造工程を大きく分類すると、図２に示すウエハプロセスＷＰとパッケージングプロセスＰＰとに分類される。
【００３１】
＜ウエハプロセス＞
ウエハプロセスＷＰには、以下の工程が含まれる。
【００３２】
まず、ステップＳ１として示すウエハ準備工程では、例えば図３に示すウエハ２０を準備する。ウエハ２０は、平面略円形の板状部材であって、例えばシリコンなど半導体材料により構成されている。また、ウエハ２０の外縁にはウエハ２０の方向を認識するための識別マークであるノッチ（方向識別部）２０ｃが少なくとも１箇所以上（図３では１箇所）に形成されている。またウエハ２０の主面２０ａは複数のチップ領域２０ｄに区画されている。ウエハ２０の略円形の平面における直径は種々の寸法があるが、例えば２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度のものが用いられる。また、ウエハ２０の平面寸法を大きくすることにより、１枚のウエハから取得できるチップ１の数を増加させて製造効率を向上させることができるので、３００ｍｍ以上の寸法のウエハ２０を用いても良い。
【００３３】
ステップＳ２として示す半導体素子形成・電極形成工程では、ウエハ２０の複数のチップ領域２０ｄのそれぞれに例えばトランジスタなどの半導体素子およびチップ１（図１参照）の外部電極となるパッド１ｃ（図１参照）をそれぞれ複数形成する。また、各半導体素子同士、あるいは各半導体素子と各パッド１ｃとをそれぞれ電気的に接続する回路を構成する回路パターンも本工程で形成する。これにより、主面２０ａには、半導体素子を含む集積回路が形成される。この半導体素子や回路パターンおよびパッド１ｃを形成する方法には半導体チップの製造技術分野で知られている種々の方法を用いることができる。簡単に説明すると、図２に示す半導体素子形成・電極形成工程は、図４に示すように、酸化・拡散工程、ＣＶＤ（化学的気相成長；Chemical Vapor Deposition）・スパッタ工程、フォトリソグラフィ工程、イオン打ち込み工程、エッチング工程などが含まれ、これらの工程を組み合わせて形成することができる。図４は図２に示す半導体素子形成・電極形成工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【００３４】
酸化・拡散工程は、例えば熱処理装置内でウエハ２０を高温で処理する工程である。酸化工程では酸素中でウエハ２０を酸化処理してウエハ２０の露出した表面に酸化シリコンなどの絶縁膜を形成する。また、拡散工程では、ウエハ２０を高温熱処理することにより、半導体材料中の不純物を熱拡散させて導電層やＰＮ接合を形成する。
【００３５】
ＣＶＤ・スパッタ工程はウエハ２０に導電膜や絶縁膜を形成する工程である。ＣＶＤ工程では、気相中の熱分解や酸化などの化学反応を用いて、ウエハ２０の表面に導電膜や絶縁膜を形成する。また、スパッタ工程では、高融点金属や合金材料を物理的にウエハ２０の表面に被着させて導電膜などの薄膜を形成する。
【００３６】
フォトリソグラフィ工程は、光によって性質が変わるレジスト膜をウエハ２０上に形成し、紫外線を当ててフォトマスク上の回路パターンをウエハ２０上のフォトレジストに転写する。
【００３７】
イオン打ち込み工程は、リン、ヒ素、ホウ素などの不純物イオンを高電界で加速してウエハ２０上に打ち込み、不純物層を形成する。
【００３８】
エッチング工程は、フォトリソグラフィ工程で作成したフォトレジストのパターンをマスクとして下地層をエッチングすることにより所望のパターンを形成する。
【００３９】
図２にステップＳ３として示すウエハテスト工程（電気的試験を行う工程）では、ステップＳ２でウエハ２０の主面２０ａに形成された、半導体素子、回路パターン、パッド１ｃなどで構成される集積回路について、ウエハ２０を各チップ１に個片化する前に電気的試験を行う。ウエハ２０の段階で、電気的不良となっているチップ領域２０ｄを選別することにより、不良品に対する加工の手間を省略することができるので、製造効率を向上させることができる。図５は図２に示すウエハテスト工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【００４０】
図５において、ステップＳ３のウエハテスト工程は、ウエハ位置検出工程Ｓ３ａ、ウエハ仮位置決め工程（プリアライン工程）Ｓ３ｂ、ウエハ高精度位置検出工程Ｓ３ｃ、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ３ｄ、および電気的検査工程Ｓ３ｅを有している。
【００４１】
電気的検査工程Ｓ３ｅでは、ウエハ２０の主面２０ａに形成された各パッド１ｃにプローブと呼ばれる導電性の接触端子を接触させて、電気的検査を行う。このような電気的検査はプローブ検査と呼ばれ、ウエハ２０の状態で各チップ領域２０ｄに形成された半導体素子、回路パターン、パッド１ｃなどで構成される集積回路が、所定の機能通りに動作するか否かを確認する機能テストやＤＣ動作特性およびＡＣ動作特性のテストを行って良品／不良品を判別するものである。
【００４２】
ここで、近年、半導体装置の多機能化が進行し、１個の半導体チップ（例えば図１に示すチップ１）に複数の回路を作りこむことが進められている。また、半導体装置の製造コストを低減するために、半導体素子および配線（回路パターン）を微細化して、チップ１の面積を小さくし、ウエハ１枚当たりの取得チップ数を増加することが進められている。
【００４３】
このため、パッド数が増加するだけでなく、パッドの配置が狭ピッチ化し、パッドの面積も縮小されてきている。このようなパッド１ｃの狭ピッチ化に伴って、上記プローブ検査を行うには、接触端子とパッド１ｃとを正確に接触させるため、プローブ検査装置における各接触端子とウエハ２０との位置合わせが特に重要となる。
【００４４】
このため、ウエハテスト工程では、ウエハ高精度位置検出工程Ｓ３ｃで、例えばウエハ２０の主面２０ａに形成された複数のパッド１ｃの配置パターンを検出した後、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ３ｄで高精度の位置合わせを行う。
【００４５】
しかし、このウエハ高精度位置決め工程Ｓ３ｄは、微細な位置合わせを行う工程なので、位置合わせのためにウエハ２０を移動させる距離が長くなると、対応できなくなる場合がある。また、仮に対応できたとしても、位置合わせに要する時間が長くなり、製造効率が低下する懸念がある。そこで、高精度で位置決めを行う前に、予めウエハ仮位置決め工程（プリアライン工程）Ｓ３ｂでウエハ２０の概略の位置合わせを行っておくことが好ましい。これにより、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ３ｄでの処理時間を短縮することができるので製造効率を向上させることができる。
【００４６】
本実施の形態では、この概略の位置合わせを行うため、ウエハ位置検出工程Ｓ３ａでウエハ２０の中心位置や方向識別部であるノッチ２０ｃの位置を予め検出しておくものである。ウエハ２０の中心位置を予め検出することにより、ウエハ２０をプローブ検査装置の検査ステージの所定の位置に中心位置を揃えて載置することができるので、ウエハ２０の仮位置決めを容易に行うことができる。また、ノッチ２０ｃの位置を予め検出することにより、ウエハ２０を載置する方向をある程度揃えて載置することができるので製造効率を向上させることができる。なお、ウエハ位置検出工程Ｓ３ａについては後で詳細に説明する。
【００４７】
ステップＳ３に示すウエハテスト工程が完了すると、図２に示すウエハプロセスＷＰは完了する。
【００４８】
＜パッケージングプロセス＞
次に、図２〜図７を用いてパッケージングプロセスＰＰについて説明する。図６は図２に示すダイシング工程の詳細を示すプロセスフロー図、図７は図２に示す配線基板準備工程で準備する多数個取り配線基板の要部斜視図である。図２に示すパッケージングプロセスＰＰには以下の工程が含まれる。
【００４９】
図２および図６にステップＳ４として示すダイシング工程は、図６において、ステップＳ４のダイシング工程は、ウエハ位置検出工程Ｓ４ａ、ウエハ仮位置決め工程（プリアライン工程）Ｓ４ｂ、ウエハ高精度位置検出工程Ｓ４ｃ、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ４ｄ、および個片化工程Ｓ４ｅを有している。
【００５０】
このダイシング工程では、図２にステップＳ３として示すウエハテスト工程が完了したウエハ２０をチップ領域２０ｄ毎に切断し、個片化する。ステップＳ４ｅで示す個片化工程では、図３に示すウエハ２０のチップ領域２０ｄを区画するダイシングライン２０ｆに沿ってダイシングブレードと呼ばれる円盤状の切断治具を用いてウエハ２０を切断する。この個片化工程が完了すると、ウエハ２０の各チップ領域２０ｄは図１に示すチップ１に個片化される。
【００５１】
ここで、チップ１の小型化に伴い、このダイシング工程においても、ウエハ２０とダイシングブレードとの位置合わせが重要となる。そこで、ウエハ２０の位置合わせを行うため、ウエハ位置検出工程Ｓ４ａ、ウエハ仮位置決め工程（プリアライン工程）Ｓ４ｂ、ウエハ高精度位置検出工程Ｓ４ｃ、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ４ｄの各工程を行う。
【００５２】
また、図２においてステップＳ５として示す配線基板準備工程では、チップ１を搭載するための配線基板を準備する。本工程で準備する多数個取り配線基板２１は、例えば、図７に示すように、ダイシングライン２１ｆによって区画される複数のパッケージ領域２１ｄを有している。パッケージ領域２１ｄは図１に示したＣＳＰ７が有するパッケージ基板３の１個分に対応する領域であり、多数個取り配線基板２１にはパッケージ領域２１ｄがアレイ状に配置されている。
【００５３】
また、多数個取り配線基板２１の主面２１ａ側には、パッケージ領域２１ｄ毎にチップ搭載領域が配置されている。また、主面２１ａ側には、チップ１と電気的に接続するためのボンディング用端子３ｅ（図１参照）などの導体パターンが所定のパターンで形成されている。また裏面２１ｂ側には、ランド部３ｄ（図１参照）などが形成されており、各ボンディング用端子３ｅとランド部３ｄは、多数個取り配線基板２１の内部（図１に示すコア材３ｃ）に形成された配線（図示は省略）やスルーホール（図示は省略）などの導電路を介して電気的に接続されている。
【００５４】
また、図２においてステップＳ６として示すチップ搭載工程では、図７に示す多数個取り配線基板２１の各パッケージ領域２１ｄにチップ１（図２に示すダイシング工程で個片化されたもの）をダイボンディングする。また、本工程では、各チップ１の主面１ａに形成されたパッド１ｃとボンディング用端子３ｅとをワイヤ４などの導電性部材を介して電気的に接続する。これにより、チップ１の主面１ａに形成された集積回路は、配線基板２１の裏面２１ｂに形成されたランド部３ｄと電気的に接続される。
【００５５】
また、図２においてステップＳ７として示す封止工程では、パッケージ領域２１ｄ毎にチップ１がそれぞれ搭載された多数個取り配線基板２１の主面２１ａ側を図１に示す封止体６により樹脂封止する。本工程では、例えば多数個取り配線基板２１を上下の金型で挟み込んで、この金型内の空間に封止樹脂を注入することにより封止する。
【００５６】
また、図２においてステップＳ８として示す外部端子形成工程では、図１に示す複数のランド部３ｅのそれぞれに、半田ボール８を接合する。半田ボール８は、図１に示すＣＳＰ７の外部端子となる。
【００５７】
また、図２においてステップＳ９として示すマーキング・個片化工程では封止体６の表面に識別記号などをマーキングする。このマーキングには、レーザマーキング法などを用いることができる。また、本工程では、複数のチップ１が一括して封止された多数個取り配線基板２１をダイシングライン２１ｆに沿って切断し、個片化する。個片化されると、図１に示すＣＳＰ７が得られる。
【００５８】
また、図２においてステップＳ１０として示すパッケージテスト工程では、得られたＣＳＰ７のそれぞれについて、外観検査、バーンイン試験などの各種試験を行い、良品／不良品の選別を行う。良品として選別されたＣＳＰ７は包装工程などの次工程に搬送される。
【００５９】
＜ウエハの中心および方向識別部の位置を検出する工程の詳細説明＞
次に、図５あるいは図６にステップＳ３ａ、Ｓ４ａとして示すウエハ位置検出工程について説明する。まず、ウエハ位置検出工程に用いる位置検出装置の構成について説明する。図８は本実施の形態の位置検出装置の概要構造を示す要部斜視図、図９は図８に示すウエハと、カメラの撮像範囲および光源の平面的位置関係を示す平面図である。
【００６０】
図８において、位置検出装置３０は各構成部を支持する支持台３１と支持台３１の上に配置され、ウエハ２０を載置するウエハステージ３２とウエハ２０の裏面２０ｂ側に配置され、ウエハ２０の方向に光を照射する光源３３とを有している。また、位置検出装置３０はウエハ２０の主面２０ａ側に配置され、ウエハ２０のエッジ（外縁）２０ｅを含むウエハ２０の一部を撮像する撮像手段であるカメラ３４と、カメラ３４と電気的に接続され、カメラ３４により取得した画像データを処理する画像処理装置３５とを有している。
【００６１】
ウエハステージ３２は、円柱状に形成された台であり、その円形部の平面積はウエハ２０の平面積よりも小さい。したがって、図９に示すようにウエハステージ３２にウエハ２０を載置した時に、ウエハ２０のエッジ２０ｅは、ウエハステージ３２の外縁よりも張り出した位置に配置される。光源３３とカメラ３４とは、このウエハ２０がウエハステージ３２の外縁よりも張り出した位置に対向して配置される。
【００６２】
図８では、位置検出装置３０における光学系の配置レイアウトの例として、ウエハ２０を間に挟むように裏面２０ｂ側に光源３３を、主面２０ａ側にカメラ３４を配置する構成例について示したが、光源３３とカメラ３４の配置を入れ替えても良い。このように撮像対象物を挟んで光源３３とカメラ３４とを配置する照明方法はバックライト照明と呼ばれ、この照明方法で撮像するとシルエット画像が取得できるので、ウエハ２０の輪郭を安定的に撮像することができる点で特に好ましい。また、バックライト照明の他、光源３３およびカメラ３４を主面２０ａあるいは裏面２０ｂのいずれか一方側に配置することもできる。
【００６３】
また、ウエハステージ３２は、円柱の中心線を回転軸として回転可能な構造となっている。位置検出装置３０は、図９に示すようにウエハ２０の一部を撮像するので、撮像範囲３４ａにウエハ２０のノッチ（方向識別部）２０ｃが配置されていない場合に、ウエハ２０を回転させてノッチ２０ｃが撮像範囲３４ａに含まれるようにするためである。
【００６４】
光源３３はウエハ２０の輪郭（エッジ２０ｅ）がカメラ３４により鮮明に認識できるものであれば、特に限定されない。ただし、図９に示すように撮像範囲３４ａよりも広い範囲を略一様な明るさで投光するため、面光源とすることが好ましい。
【００６５】
カメラ３４は、ウエハ２０とカメラ３４の距離Ｌに応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、カメラ３４としてＶＧＡ（Video Graphics Array）モード（６４０画素×４８０画素）でプログレッシブ走査方式のカメラを用いた。このＶＧＡモードのカメラ３４は、種々の用途に汎用されており、コスト、入手容易性、あるいは画像処理装置と接続するインターフェースの選択性など設計の自由度の観点で好ましい。ところで、カメラ３４の解像度（画面モード）を一定とすると、距離Ｌを短くする程位置検出精度を向上させることができる。つまり、本実施の形態ではウエハ２０の一部を撮像すれば良いので、ウエハ２０の全体を撮像する場合と比較して距離Ｌを短くすることができるので、位置検出精度を向上させることができる。図８に示す距離Ｌは、ＶＧＡモードのカメラ３４でも十分な解像度が得られるように、例えば２５０ｍｍに設定してある。また本実施の形態では距離Ｌを短くすることにより、位置検出装置３０の全体寸法をコンパクト化することができる。
【００６６】
次に、図８に示す位置検出装置３０を用いてウエハ２０の中心位置およびノッチ２０ｃの位置を検出する工程について説明する。図１０は本実施の形態のウエハ位置検出工程の詳細を示すフロー図、図１１は図８に示すカメラにより撮像された画像の一例を示す平面図である。また、図１２は図８に示す画像処理装置において、ウエハのエッジを構成する複数の点を中心とする複数の円弧の軌道を求める工程を示す説明図である。また、図１３は図８に示すウエハの半径を求める方法について説明するための平面図である。また、図１４は図８に示すカメラにより撮像された画像の別の例を示す平面図である。
【００６７】
（ａ）まず、ウエハ準備工程として図８に示すウエハ２０を準備してウエハステージ３２上にウエハ２０を載置する。本工程では、ウエハ２０の中心位置およびノッチ２０ｃの位置を検出する工程中あるいは検出後に、ウエハ２０のウエハステージ３２上における位置がずれることを防止するため、ウエハステージ３２に固定する。固定手段としては、例えば、ウエハステージ３２にウエハ吸着部（図示は省略）を設け、これにより固定することができる。ウエハ吸着部の吸着手段は例えば、減圧吸着などを用いることができる。
【００６８】
また、本工程では、図９に示すように、ウエハ２０のエッジ２０ｅの一部が光源３３とカメラ３４の撮像範囲３４ａの間に挟まれるように配置する。
【００６９】
なお、本工程で準備するウエハ２０の構造は、ウエハ２０の中心位置およびノッチ２０ｃの位置を検出する工程の後に実施する工程に応じて種々の場合がある。例えば、図２に示すステップＳ２を行う前にウエハの位置を検出する場合には、ウエハ２０の主面２０ａには未だ回路素子は形成されていない状態である。また、例えば、ステップＳ３あるいはステップＳ４におけるウエハ位置検出工程Ｓ３ａ、Ｓ４ａであれば、ウエハ２０の主面２０ａには回路素子が既に形成されている。
【００７０】
（ｂ）次に、画像取得工程として、図８に示す光源３３を点灯させた状態で、カメラ３４により撮像し、得られた画像データ２０ｇ（図１１参照）を画像処理装置３５が取得する。本工程では、例えば図１１に示すようにエッジ２０ｅを含むウエハ２０の一部がシルエット画像の画像データ２０ｇとして得られる。得られた画像データ２０ｇは、例えば図８に示すケーブル３６を介して画像処理装置３５に伝送されて、画像処理装置３５が取得する。
【００７１】
本実施の形態では、ＶＧＡモードのカメラ３４を用いているので、得られる画像データ２０ｇは、例えば方向Ｘ（横方向）が６４０画素、方向Ｙ（縦方向）が４８０画素の解像度で得られる。したがって、画像処理装置３５が取得する画像データ２０ｇにおいて、エッジ２０ｅを構成する成分としては、最大で６４０個の座標点データが得られる。
【００７２】
（ｃ）次に、円弧軌道の算出工程として、画像処理装置３５を用いて、ウエハ２０のエッジ２０ｅを構成する複数の座標点を中心として、ウエハ２０の半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める。本工程では、図１２に示すように画像データ２０ｇにおいて、エッジ２０ｅを構成する複数（本実施の形態では最大で６４０個）の座標点２０ｈを選択し、これらを中心として、ウエハ２０の半径ｒと同じ半径の円弧軌道２０ｋをそれぞれ求める。
【００７３】
ところで、ウエハ２０の半径ｒの値が既知である場合には、中心とする座標点２０ｈを決定すれば、円弧軌道２０ｋを容易に求めることができる。しかし、半径ｒが未知である場合、あるいは、ウエハ２０の加工時の誤差を補正して中心位置を検出する場合には半径ｒを以下のように算出することもできる。
【００７４】
図１３に示すように、ウエハ２０の中心位置Ｃとエッジ２０ｅを構成する座標点２０ｈのうち、任意の２つの点Ａ、Ｂを選択する。また、線分ＡＢの中心をＤとして、線分ＣＤをエッジ２０ｅ方向に延長した時のエッジ２０ｅとの交点をＥとする。この時、線分ＣＥは線分ＡＢの垂直二等分線となる。したがって、三角形ＣＡＤは直角三角形となるので、三平方の定理より下記の式（１）が成り立つ。
【００７５】
（ＣＡ）２＝（ＡＤ）２＋（ＣＤ）２ ・・・（１）
ここで、線分ＣＡおよび線分ＣＥは半径ｒであり、線分ＣＤは線分ＣＥと線分ＤＥの差なので、これらを代入して半径ｒについて解くと以下の式（２）となる。
【００７６】
ｒ＝｛（ＡＤ）２＋（ＤＥ）２｝／２（ＤＥ） ・・・（２）
このようにウエハ２０の半径ｒは点Ａ、Ｂの座標の位置から容易に算出することができる線分ＡＤの長さと線分ＤＥの長さから算出することができる。つまり、半径ｒはエッジ２０ｅを構成する任意の２つの座標点２０ｈから算出することができる。
【００７７】
ウエハ２０の半径ｒをエッジ２０ｅを構成する任意の２つの座標点２０ｈから算出することにより、半径ｒが未知の場合でもウエハ２０の中心位置Ｃを算出することができる。また、半径ｒが既知の場合であっても、ウエハ２０の加工上の誤差を補正して中心位置Ｃの検出精度を向上させることができる。
【００７８】
この場合、例えば、画像処理装置３５が画像データ２０ｇにおいて、ウエハ２０のエッジ２０ｅを構成する任意の複数の座標点２０ｈのデータからウエハ２０の半径ｒを算出する工程を、本工程の前に行うこととなる。
【００７９】
（ｄ）次に、中心位置算出工程として、画像処理装置３５を用いて、上記（ｃ）工程で求めた複数の円弧軌道２０ｋの交点を求めることによりウエハ２０の中心位置Ｃを算出する。本工程で、円弧軌道２０ｋの交点を求めるためには、上記（ｃ）工程で少なくとも２本以上の円弧軌道２０ｋを求める必要がある。また、図１２に示す座標点２０ｈが、例えば図１４に示すノッチ２０ｃなどの方向識別部を構成する点である場合や、ウエハ２０のエッジ２０ｅが真円ではなく、僅かに変形している場合がある。これらの影響に伴う検出精度の低下を防止するためには、上記（ｃ）工程で３つ以上の座標点２０ｈを中心として円弧軌道２０ｋをそれぞれ求め、本工程では３本以上の円弧軌道２０ｋの各交点が最も多く重なる位置をウエハ２０の中心位置Ｃとして算出することが好ましい。また、さらに検出精度を向上させるためには、より多くの円弧軌道２０ｋを求めることが好ましい。
【００８０】
ここで、エッジ２０ｅの検出手段としてラインセンサを用いる場合（以下ラインセンサ方式と呼ぶ）には、１回の検出動作で、最大２箇所までしかエッジ２０ｅの座標点２０ｈを検出することができない。このため、検出精度を向上させるためには、ウエハ２０を回転させて複数回検出動作を行う必要がある。また、処理時間との関係でウエハ２０の回転速度を高速（例えば、５０００ｒｐｍ）にする必要があるため、塵埃などの異物が舞い上がるという新たな課題が生じることとなる。特に、異物がウエハ２０の主面２０ａ側に付着した場合、ウエハテスト工程での検査が困難となるばかりでなく、最終的な製品であるＣＳＰ７（図１参照）の信頼性低下の原因となる場合もある。
【００８１】
そこで本実施の形態では、エッジ２０ｅの検出手段として図８に示すカメラ３４を用いて、ウエハ２０の画像データ２０ｇを画像処理装置３５が取得する。したがって、１回の検査で多数（本実施の形態では最大で６４０個）の座標点２０ｈを検出することができる。このため、中心位置を算出するために用いるデータ（座標点２０ｈ）を１回の撮像処理で最大６４０点とすることができるので、中心位置の算出を高い精度で行うことができる。すなわち、ウエハ２０の中心位置を高い検出精度で検出することができる。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、ウエハ２０を回転させなくても中心位置Ｃの検出精度を十分に向上させることができるので、ウエハ２０の回転に伴って塵埃などの異物が舞い上がることを防止することができる。
【００８３】
なお、ウエハ２０を回転させて複数の視野で画像データ２０ｇを取得することもできる。この場合、検出精度をさらに向上させることができる。本実施の形態ではウエハ２０を回転させる場合でも、最大で１周分回転させれば良く、また、１回の検出動作でラインセンサ方式と比較して選択できる座標点の数が多いので回転速度を抑制することができる。したがって、塵埃などの異物が舞い上がることを防止ないしは抑制することができる。なお、ウエハ２０を回転させる場合には、連続的に回転させても良いし、間欠的に回転させても良い。
【００８４】
（ｅ）一方、ウエハ２０のノッチ２０ｃの検出工程は、例えば、以下のように行う。本工程は、中心位置Ｃの検出工程と独立して行うこともできるし、並行して行うこともできる。本工程を中心位置Ｃの検出工程と並行して行えば、トータルの検出時間を短縮することができるので、製造効率を向上させることができる。
【００８５】
本工程では、前記（ｂ）で説明した画像取得工程で得られた画像データ２０ｇを用いて行うことができる。ノッチ２０ｃの位置は、画像処理装置３５を用いて、エッジ２０ｅの位置の変化量を抽出することにより検出する。例えば、図１４に示す画像データ２０ｇにおいて、ノッチ２０ｃの位置に配置される座標点２０ｈは、その両隣の座標点２０ｈと比較して座標位置の変化量が非常に大きい。つまり、ノッチ２０ｃが形成された場所は、画像データ２０ｇにおいて各座標点２０ｈの変化量が最も大きくなるので、これをノッチ２０ｃの位置検出手段として用いることができる。
【００８６】
また、本実施の形態では上記の通り、ＶＧＡモードのカメラ３４（図８参照）を用いているので６４０点の座標点２０ｈを検出することができる。したがって、カメラ３４とウエハ２０との距離Ｌを調整することにより、ノッチ２０ｃの検出洩れを防止することができる。
【００８７】
ところで、図１１に示すように得られた画像データ２０ｇの範囲内にノッチ２０ｃが配置されていない場合もあり得る。この場合、以下のように検出することができる。まず、画像処理装置３５（図８参照）において、隣り合う座標点２０ｈの位置の変化量に予め閾値（基準値）を設定する。次に画像データ２０ｇを取得して、予め設定した閾値を超える変化量の有無を判定する（ノッチ位置判定工程）。閾値を超える座標点２０ｈが検出された場合（つまりノッチ２０ｃが検出された場合）には、その時点でノッチ位置の検出工程を完了させることができる。
【００８８】
一方、閾値を超える座標点２０ｈが検出されなかった場合（つまりノッチ２０ｃが未検出の場合）には、ウエハ２０を数十度回転させて次の撮像範囲３４ａ（図９参照）で画像処理装置３５（図８参照）が画像データ２０ｇを再取得する。このサイクルを繰り返すことにより、ウエハ２０を最大で１周分回転させれば、ノッチ２０ｃの位置を検出することができる。
【００８９】
また、別の方法としてウエハ２０を１周分回転させて複数の画像データ２０ｇを連続的に取得して、エッジ２０ｅを構成する各座標点２０ｈにおける周辺の座標点２０ｈに対する変化量が最大の所をノッチ２０ｃの位置として検出する方法でも良い。
【００９０】
いずれの方法であっても、ウエハ２０を最大で１周分回転させればノッチ２０ｃを検出することができるので、ウエハ２０の高速回転に伴う塵埃の発生を大幅に抑制することができる。
【００９１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
例えば、本実施の形態では、ウエハテスト工程およびダイシング工程を行う際の位置合わせの準備として、ウエハ２０の中心位置およびノッチ２０ｃの位置を検出する方法について説明した。しかし、図２においてステップＳ２として示す半導体素子形成・電極形成工程などウエハ２０の状態で加工を施す各プロセスに広く適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、半導体ウエハを加工して製造する半導体装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置であるＣＳＰの要部断面図である。
【図２】図１に示すＣＳＰの製造工程の概要を示す説明図であって、ウエハプロセスおよびパッケージングプロセスの一例を示すプロセスフロー図である。
【図３】図１に示すＣＳＰの製造に用いるウエハの一例を示す斜視図である。
【図４】図２に示す半導体素子形成・電極形成工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【図５】図２に示すウエハテスト工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【図６】図２に示すダイシング工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【図７】図２に示す配線基板準備工程で準備する多数個取り配線基板の要部斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態である位置検出装置の概要構造を示す要部斜視図である。
【図９】図８に示すウエハと、カメラの撮像範囲および光源の平面的位置関係を示す平面図である。
【図１０】図５あるいは図６に示すウエハ位置検出工程の詳細を示すフロー図である。
【図１１】図８に示すカメラにより撮像された画像の一例を示す平面図である。
【図１２】図８に示す画像処理装置において、ウエハのエッジを構成する複数の点を中心とする複数の円弧の軌道を求める工程を示す説明図である。
【図１３】図８に示すウエハの半径を求める方法について説明するための平面図である。
【図１４】図８に示すカメラにより撮像された画像の別の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ 半導体チップ
１ａ 主面
１ｂ 裏面
１ｃ パッド（電極）
２ 接着剤
３ パッケージ基板（配線基板）
３ａ 主面
３ｂ 裏面
３ｃ コア材
３ｄ ランド部
３ｅ ボンディング用端子（ワイヤ接合部）
３ｆ ソルダレジスト膜
４ ワイヤ
６ 封止体
７ ＣＳＰ（半導体装置）
８ 半田ボール
２０ ウエハ（半導体ウエハ）
２０ａ 主面
２０ｂ 裏面
２０ｃ ノッチ
２０ｄ チップ領域
２０ｅ エッジ（外縁）
２０ｆ ダイシングライン
２０ｇ 画像データ
２０ｈ 座標点
２０ｋ 円弧軌道
２１ 多数個取り配線基板
２１ａ 主面
２１ｂ 裏面
２１ｄ パッケージ領域
２１ｆ ダイシングライン
３０ 位置検出装置
３１ 支持台
３２ ウエハステージ
３３ 光源
３４ カメラ
３５ 画像処理装置
３６ ケーブル
Ｃ 中心位置
Ｌ 距離
ｒ 半径
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造技術に関し、特に半導体ウエハの位置決めをする前に予め前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）の状態で様々な処理やテストを施す工程がある。これらの各工程は、各処理装置で行われるが、各処理装置での位置合わせ工程の時間を短縮するため、各処理装置の作業ステージにウエハを正確に載置することが好ましい。このため、予めウエハの中心位置およびノッチあるいはオリフラ（Orientation Flat）などの方向識別部の位置を高精度で検出しておく必要がある。
【０００３】
この中心位置の検出手段としては、一般に以下の手段が用いられる。まず、回転台の上に載置したウエハを回転させながらウエハの下側に線上に配置した光学センサ（ラインセンサ）から発する電気信号の変動を見て、ウエハの中心位置の位置ずれを検出する。次に、回転を維持した状態で回転台を平面方向に移動させることにより、位置ずれを徐々に補正し、位置ずれの補正が完了した時点でウエハの中心位置を検出する。
【０００４】
また、例えば、特開平１０−２２３７３２号公報（特許文献１）には、ウエハを挟み込むように配置した光源とラインセンサあるいはイメージセンサによって、ウエハのエッジ位置を２点検出し、この２点を結ぶ弦の長さと、ウエハの半径の関係から基準位置に対するウエハの位置ずれを検出する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２２３７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハに処理やテストを施す各工程でのウエハの位置ずれに伴う種々の問題を防止するためには、高精度な位置合わせを行う必要があるが、ウエハ中心位置あるいは方向識別部の位置を検出する精度を向上させることによりこの位置合わせ工程の時間を大幅に短縮することができる。
【０００６】
特に近年、１枚のウエハから取得する半導体チップ（以下単にチップと記す）の数を増加させるためウエハの平面寸法の大型化が図られており、例えば直径が３００ｍｍのウエハも一般に用いられている。一方、チップの平面寸法はチップを搭載する電気製品に対する小型化、軽量化、薄型化の要求に応えるため、小型化、薄型化が進められている。
【０００７】
したがって、小さいチップ形成領域を多数備えた大きな平面寸法を有するウエハに対しても高い検出精度で中心位置や方向識別部の位置を検出することができる技術が必要となっている。
【０００８】
しかしながら、本発明者がウエハの中心位置の検出手段について検討した所、上記した技術には以下の課題があることを見出した。まず、光学センサを用いる場合、電気信号の変動に基づいてウエハの中心位置あるいは方向識別部の位置を検出するため、検出精度が低い。
【０００９】
また、ウエハを回転させながらウエハの中心位置の位置ずれを検出する方法の場合、中心位置を検出するために必要なデータを取得するため少なくとも数十回転〜数百回転させる必要があるので処理速度が低い。この処理速度を向上させるために回転速度を上げると、塵埃などの異物が舞い上がり、ウエハに付着する。例えば、異物がウエハに形成された回路素子面に付着した場合には、各種テスト工程で不具合の原因となる。
【００１０】
また、上記特許文献１に記載される方法の場合、Ｘ方向とＹ方向でそれぞれ２点のエッジを結ぶ弦の長さを測定する必要があるので、センサの配置レイアウトが複雑になる。また、１回の検出動作で、１本の弦の長さデータしか得られないため検出精度が低くなる。あるいは、検出精度を向上させるために、多数回の検出動作を行うと検出工程の時間が長くなる。
【００１１】
また、上記した技術に代わるウエハの中心位置の検出手段として、ウエハ全体が見渡せる位置にカメラを配置して、該カメラにより撮像した画像データからウエハの中心位置および方向識別部を検出する方法も考えられる。
【００１２】
しかし、ウエハ全体が見渡せる位置にカメラを配置する場合、ウエハの中心位置を検出する装置が大きくなる。また、ウエハとカメラの位置が遠くなるため中心位置の検出精度が低下する。また、ウエハ全体に相当する解析データを処理することになるため、それぞれの位置を検出するために長い処理時間を要する。また、ウエハ全体を一度に撮像する場合、ウエハに照射する光もウエハ全体に照射する必要がある。このため、ウエハの一部を撮像する場合と比較して大きな光源が必要となり、また、光源の消費電力も大きくなる。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウエハの中心位置を高い検出精度で検出することができる技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１６】
すなわち、本発明の一つの実施の形態における半導体装置の製造方法は、円形板状の半導体ウエハを準備する工程と、前記半導体ウエハの位置決めをする前に予め前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程とを有している。ここで、前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程には、前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、前記画像処理装置を用いて、前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点を中心として、前記半導体ウエハの半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める工程と、前記画像処理装置を用いて、前記複数の円弧の軌道の交点を求めることにより、前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程とが含まれるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１８】
すなわち、ウエハの中心位置を高い検出精度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態）
＜半導体装置の構造＞
半導体装置には、チップがリードフレームや配線基板に実装され、これを樹脂やセラミックなどの封止体で封止したパッケージや、ウエハの状態で、保護膜の形成や配線加工などを行った後個片化するウエハレベルＣＳＰ（Wafer Level Chip size Package）と呼ばれるものなど種々の構造がある。また、１個の半導体装置に実装されるチップの数も１個には限定されず、複数のチップが１個の半導体装置内に実装された構造もある。以下で説明する技術はこれらの半導体装置に広く適用することができるが、本実施の形態では半導体装置の一例として、配線基板の実装面に外部接続端子となる半田ボールが配列されたＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのＣＳＰ（Chip size Package）を例に取り上げて説明する。
【００２１】
図１は本実施の形態の半導体装置であるＣＳＰの要部断面図である。本実施の形態の半導体装置は図１に示すようにＣＳＰ（半導体装置）７は、図１に示すように、チップ（半導体チップ）１の平面積がパッケージ基板（配線基板）３の平面積よりも僅かに大きい程度の寸法となっている。このような小型の半導体装置はＣＳＰと呼ばれる。
【００２２】
また、ＣＳＰ７は、パッケージ基板３の裏面３ｂに複数の外部接続端子である半田ボール８がエリア配置されるエリアアレイ型の半導体装置である。エリアアレイ型の半導体装置としては、図１に示すＢＧＡの他、例えば図１に示す半田ボール８を形成せずに、パッケージ基板３のランド部３ｄを外部接続端子とするＬＧＡ（Land Grid Array）などもある。
【００２３】
また、ＣＳＰ７は配線基板であるパッケージ基板３と、パッケージ基板３の主面３ａに搭載されるチップ１と、チップ１の電極であるパッド１ｃとパッケージ基板３のボンディング用端子３ｅとを電気的に接続する導電性のワイヤ４と、パッケージ基板３の裏面３ｂに形成された複数のランド部３ｄと、封止体６とを有している。また、ランド部３ｄ上には複数の外部接続端子である半田ボール８がそれぞれ形成されている。
【００２４】
チップ１は、例えば、シリコンなどによって形成され、その主面１ａには半導体素子を含む集積回路が形成されている。また、チップ１の主面１ａの平面形状は方形であり、図１に示すチップ１は例えば正方形となっている。また、主面１ａの周縁部には集積回路と電気的に接続される複数のパッド１ｃが形成されている。このパッド１ｃと、パッケージ基板３の主面３ａの周縁部に配置されたボンディング用端子３ｅとが導電性のワイヤ４によってそれぞれ電気的に接続されている。このワイヤ４は、例えば、金線等である。
【００２５】
チップ１は、図１に示すように、その裏面１ｂが、ペースト剤やダイアタッチフィルム等の接着剤２を介してパッケージ基板３に固着され、主面１ａを上方に向けた状態でパッケージ基板３に搭載されている。
【００２６】
パッケージ基板３は、主面３ａと、主面３ａの反対側に位置する裏面３ｂと、コア材３ｃとを有している。主面３ａの周縁部には複数のボンディング用端子（ワイヤ接合部）３ｅが形成されている。主面３ａは、絶縁膜であるソルダレジスト膜３ｆによって被覆されているが、このボンディング用端子３ｅの配置に対応して開口窓が形成され、ボンディング用端子３ｅの少なくとも一部が主面３ａ側に露出している。ワイヤ４はこのボンディング用端子３ｅが露出する領域に接合されている。
【００２７】
一方、パッケージ基板３の裏面３ｂには複数のランド部３ｄが形成され、例えば格子状に配置されている。このランド部３ｄと、ボンディング用端子３ｅとはパッケージ基板３（コア材３ｃ）に形成された配線（図示は省略）やスルーホール（図示は省略）などの導体パターンを介して電気的に接続されている。パッケージ基板３の裏面３ｂは、絶縁膜であるソルダレジスト膜３ｆによって被覆されているが、このランド部３ｄの配置に対応して開口窓が形成され、ランド部３ｄの少なくとも一部が裏面３ｂ側に露出する構造となっている。パッケージ基板３の裏面３ｂには、このランド部３ｄの露出部に対応して半田ボール８が設けられている。この半田ボール８は、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ等の半田からなり、パッケージ基板３の裏面３ｂにエリア配置されている。
【００２８】
封止体６は、例えば、エポキシ樹脂等からなるとともに、パッケージ基板３の主面３ａ側に形成されており、チップ１及び複数の導電性のワイヤ４を樹脂封止するものである。
【００２９】
＜半導体装置の製造方法の概要＞
次に図１に示すＣＳＰ７の製造方法の概要について説明する。図２は図１に示すＣＳＰの製造工程の概要を示す説明図であって、ウエハプロセスおよびパッケージングプロセスの一例を示すプロセスフロー図である。また、図３は、図１に示すＣＳＰの製造に用いるウエハの一例を示す斜視図である。
【００３０】
図１に示すＣＳＰ７の製造工程を大きく分類すると、図２に示すウエハプロセスＷＰとパッケージングプロセスＰＰとに分類される。
【００３１】
＜ウエハプロセス＞
ウエハプロセスＷＰには、以下の工程が含まれる。
【００３２】
まず、ステップＳ１として示すウエハ準備工程では、例えば図３に示すウエハ２０を準備する。ウエハ２０は、平面略円形の板状部材であって、例えばシリコンなど半導体材料により構成されている。また、ウエハ２０の外縁にはウエハ２０の方向を認識するための識別マークであるノッチ（方向識別部）２０ｃが少なくとも１箇所以上（図３では１箇所）に形成されている。またウエハ２０の主面２０ａは複数のチップ領域２０ｄに区画されている。ウエハ２０の略円形の平面における直径は種々の寸法があるが、例えば２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度のものが用いられる。また、ウエハ２０の平面寸法を大きくすることにより、１枚のウエハから取得できるチップ１の数を増加させて製造効率を向上させることができるので、３００ｍｍ以上の寸法のウエハ２０を用いても良い。
【００３３】
ステップＳ２として示す半導体素子形成・電極形成工程では、ウエハ２０の複数のチップ領域２０ｄのそれぞれに例えばトランジスタなどの半導体素子およびチップ１（図１参照）の外部電極となるパッド１ｃ（図１参照）をそれぞれ複数形成する。また、各半導体素子同士、あるいは各半導体素子と各パッド１ｃとをそれぞれ電気的に接続する回路を構成する回路パターンも本工程で形成する。これにより、主面２０ａには、半導体素子を含む集積回路が形成される。この半導体素子や回路パターンおよびパッド１ｃを形成する方法には半導体チップの製造技術分野で知られている種々の方法を用いることができる。簡単に説明すると、図２に示す半導体素子形成・電極形成工程は、図４に示すように、酸化・拡散工程、ＣＶＤ（化学的気相成長；Chemical Vapor Deposition）・スパッタ工程、フォトリソグラフィ工程、イオン打ち込み工程、エッチング工程などが含まれ、これらの工程を組み合わせて形成することができる。図４は図２に示す半導体素子形成・電極形成工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【００３４】
酸化・拡散工程は、例えば熱処理装置内でウエハ２０を高温で処理する工程である。酸化工程では酸素中でウエハ２０を酸化処理してウエハ２０の露出した表面に酸化シリコンなどの絶縁膜を形成する。また、拡散工程では、ウエハ２０を高温熱処理することにより、半導体材料中の不純物を熱拡散させて導電層やＰＮ接合を形成する。
【００３５】
ＣＶＤ・スパッタ工程はウエハ２０に導電膜や絶縁膜を形成する工程である。ＣＶＤ工程では、気相中の熱分解や酸化などの化学反応を用いて、ウエハ２０の表面に導電膜や絶縁膜を形成する。また、スパッタ工程では、高融点金属や合金材料を物理的にウエハ２０の表面に被着させて導電膜などの薄膜を形成する。
【００３６】
フォトリソグラフィ工程は、光によって性質が変わるレジスト膜をウエハ２０上に形成し、紫外線を当ててフォトマスク上の回路パターンをウエハ２０上のフォトレジストに転写する。
【００３７】
イオン打ち込み工程は、リン、ヒ素、ホウ素などの不純物イオンを高電界で加速してウエハ２０上に打ち込み、不純物層を形成する。
【００３８】
エッチング工程は、フォトリソグラフィ工程で作成したフォトレジストのパターンをマスクとして下地層をエッチングすることにより所望のパターンを形成する。
【００３９】
図２にステップＳ３として示すウエハテスト工程（電気的試験を行う工程）では、ステップＳ２でウエハ２０の主面２０ａに形成された、半導体素子、回路パターン、パッド１ｃなどで構成される集積回路について、ウエハ２０を各チップ１に個片化する前に電気的試験を行う。ウエハ２０の段階で、電気的不良となっているチップ領域２０ｄを選別することにより、不良品に対する加工の手間を省略することができるので、製造効率を向上させることができる。図５は図２に示すウエハテスト工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【００４０】
図５において、ステップＳ３のウエハテスト工程は、ウエハ位置検出工程Ｓ３ａ、ウエハ仮位置決め工程（プリアライン工程）Ｓ３ｂ、ウエハ高精度位置検出工程Ｓ３ｃ、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ３ｄ、および電気的検査工程Ｓ３ｅを有している。
【００４１】
電気的検査工程Ｓ３ｅでは、ウエハ２０の主面２０ａに形成された各パッド１ｃにプローブと呼ばれる導電性の接触端子を接触させて、電気的検査を行う。このような電気的検査はプローブ検査と呼ばれ、ウエハ２０の状態で各チップ領域２０ｄに形成された半導体素子、回路パターン、パッド１ｃなどで構成される集積回路が、所定の機能通りに動作するか否かを確認する機能テストやＤＣ動作特性およびＡＣ動作特性のテストを行って良品／不良品を判別するものである。
【００４２】
ここで、近年、半導体装置の多機能化が進行し、１個の半導体チップ（例えば図１に示すチップ１）に複数の回路を作りこむことが進められている。また、半導体装置の製造コストを低減するために、半導体素子および配線（回路パターン）を微細化して、チップ１の面積を小さくし、ウエハ１枚当たりの取得チップ数を増加することが進められている。
【００４３】
このため、パッド数が増加するだけでなく、パッドの配置が狭ピッチ化し、パッドの面積も縮小されてきている。このようなパッド１ｃの狭ピッチ化に伴って、上記プローブ検査を行うには、接触端子とパッド１ｃとを正確に接触させるため、プローブ検査装置における各接触端子とウエハ２０との位置合わせが特に重要となる。
【００４４】
このため、ウエハテスト工程では、ウエハ高精度位置検出工程Ｓ３ｃで、例えばウエハ２０の主面２０ａに形成された複数のパッド１ｃの配置パターンを検出した後、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ３ｄで高精度の位置合わせを行う。
【００４５】
しかし、このウエハ高精度位置決め工程Ｓ３ｄは、微細な位置合わせを行う工程なので、位置合わせのためにウエハ２０を移動させる距離が長くなると、対応できなくなる場合がある。また、仮に対応できたとしても、位置合わせに要する時間が長くなり、製造効率が低下する懸念がある。そこで、高精度で位置決めを行う前に、予めウエハ仮位置決め工程（プリアライン工程）Ｓ３ｂでウエハ２０の概略の位置合わせを行っておくことが好ましい。これにより、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ３ｄでの処理時間を短縮することができるので製造効率を向上させることができる。
【００４６】
本実施の形態では、この概略の位置合わせを行うため、ウエハ位置検出工程Ｓ３ａでウエハ２０の中心位置や方向識別部であるノッチ２０ｃの位置を予め検出しておくものである。ウエハ２０の中心位置を予め検出することにより、ウエハ２０をプローブ検査装置の検査ステージの所定の位置に中心位置を揃えて載置することができるので、ウエハ２０の仮位置決めを容易に行うことができる。また、ノッチ２０ｃの位置を予め検出することにより、ウエハ２０を載置する方向をある程度揃えて載置することができるので製造効率を向上させることができる。なお、ウエハ位置検出工程Ｓ３ａについては後で詳細に説明する。
【００４７】
ステップＳ３に示すウエハテスト工程が完了すると、図２に示すウエハプロセスＷＰは完了する。
【００４８】
＜パッケージングプロセス＞
次に、図２〜図７を用いてパッケージングプロセスＰＰについて説明する。図６は図２に示すダイシング工程の詳細を示すプロセスフロー図、図７は図２に示す配線基板準備工程で準備する多数個取り配線基板の要部斜視図である。図２に示すパッケージングプロセスＰＰには以下の工程が含まれる。
【００４９】
図２および図６にステップＳ４として示すダイシング工程は、図６において、ステップＳ４のダイシング工程は、ウエハ位置検出工程Ｓ４ａ、ウエハ仮位置決め工程（プリアライン工程）Ｓ４ｂ、ウエハ高精度位置検出工程Ｓ４ｃ、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ４ｄ、および個片化工程Ｓ４ｅを有している。
【００５０】
このダイシング工程では、図２にステップＳ３として示すウエハテスト工程が完了したウエハ２０をチップ領域２０ｄ毎に切断し、個片化する。ステップＳ４ｅで示す個片化工程では、図３に示すウエハ２０のチップ領域２０ｄを区画するダイシングライン２０ｆに沿ってダイシングブレードと呼ばれる円盤状の切断治具を用いてウエハ２０を切断する。この個片化工程が完了すると、ウエハ２０の各チップ領域２０ｄは図１に示すチップ１に個片化される。
【００５１】
ここで、チップ１の小型化に伴い、このダイシング工程においても、ウエハ２０とダイシングブレードとの位置合わせが重要となる。そこで、ウエハ２０の位置合わせを行うため、ウエハ位置検出工程Ｓ４ａ、ウエハ仮位置決め工程（プリアライン工程）Ｓ４ｂ、ウエハ高精度位置検出工程Ｓ４ｃ、ウエハ高精度位置決め工程Ｓ４ｄの各工程を行う。
【００５２】
また、図２においてステップＳ５として示す配線基板準備工程では、チップ１を搭載するための配線基板を準備する。本工程で準備する多数個取り配線基板２１は、例えば、図７に示すように、ダイシングライン２１ｆによって区画される複数のパッケージ領域２１ｄを有している。パッケージ領域２１ｄは図１に示したＣＳＰ７が有するパッケージ基板３の１個分に対応する領域であり、多数個取り配線基板２１にはパッケージ領域２１ｄがアレイ状に配置されている。
【００５３】
また、多数個取り配線基板２１の主面２１ａ側には、パッケージ領域２１ｄ毎にチップ搭載領域が配置されている。また、主面２１ａ側には、チップ１と電気的に接続するためのボンディング用端子３ｅ（図１参照）などの導体パターンが所定のパターンで形成されている。また裏面２１ｂ側には、ランド部３ｄ（図１参照）などが形成されており、各ボンディング用端子３ｅとランド部３ｄは、多数個取り配線基板２１の内部（図１に示すコア材３ｃ）に形成された配線（図示は省略）やスルーホール（図示は省略）などの導電路を介して電気的に接続されている。
【００５４】
また、図２においてステップＳ６として示すチップ搭載工程では、図７に示す多数個取り配線基板２１の各パッケージ領域２１ｄにチップ１（図２に示すダイシング工程で個片化されたもの）をダイボンディングする。また、本工程では、各チップ１の主面１ａに形成されたパッド１ｃとボンディング用端子３ｅとをワイヤ４などの導電性部材を介して電気的に接続する。これにより、チップ１の主面１ａに形成された集積回路は、配線基板２１の裏面２１ｂに形成されたランド部３ｄと電気的に接続される。
【００５５】
また、図２においてステップＳ７として示す封止工程では、パッケージ領域２１ｄ毎にチップ１がそれぞれ搭載された多数個取り配線基板２１の主面２１ａ側を図１に示す封止体６により樹脂封止する。本工程では、例えば多数個取り配線基板２１を上下の金型で挟み込んで、この金型内の空間に封止樹脂を注入することにより封止する。
【００５６】
また、図２においてステップＳ８として示す外部端子形成工程では、図１に示す複数のランド部３ｅのそれぞれに、半田ボール８を接合する。半田ボール８は、図１に示すＣＳＰ７の外部端子となる。
【００５７】
また、図２においてステップＳ９として示すマーキング・個片化工程では封止体６の表面に識別記号などをマーキングする。このマーキングには、レーザマーキング法などを用いることができる。また、本工程では、複数のチップ１が一括して封止された多数個取り配線基板２１をダイシングライン２１ｆに沿って切断し、個片化する。個片化されると、図１に示すＣＳＰ７が得られる。
【００５８】
また、図２においてステップＳ１０として示すパッケージテスト工程では、得られたＣＳＰ７のそれぞれについて、外観検査、バーンイン試験などの各種試験を行い、良品／不良品の選別を行う。良品として選別されたＣＳＰ７は包装工程などの次工程に搬送される。
【００５９】
＜ウエハの中心および方向識別部の位置を検出する工程の詳細説明＞
次に、図５あるいは図６にステップＳ３ａ、Ｓ４ａとして示すウエハ位置検出工程について説明する。まず、ウエハ位置検出工程に用いる位置検出装置の構成について説明する。図８は本実施の形態の位置検出装置の概要構造を示す要部斜視図、図９は図８に示すウエハと、カメラの撮像範囲および光源の平面的位置関係を示す平面図である。
【００６０】
図８において、位置検出装置３０は各構成部を支持する支持台３１と支持台３１の上に配置され、ウエハ２０を載置するウエハステージ３２とウエハ２０の裏面２０ｂ側に配置され、ウエハ２０の方向に光を照射する光源３３とを有している。また、位置検出装置３０はウエハ２０の主面２０ａ側に配置され、ウエハ２０のエッジ（外縁）２０ｅを含むウエハ２０の一部を撮像する撮像手段であるカメラ３４と、カメラ３４と電気的に接続され、カメラ３４により取得した画像データを処理する画像処理装置３５とを有している。
【００６１】
ウエハステージ３２は、円柱状に形成された台であり、その円形部の平面積はウエハ２０の平面積よりも小さい。したがって、図９に示すようにウエハステージ３２にウエハ２０を載置した時に、ウエハ２０のエッジ２０ｅは、ウエハステージ３２の外縁よりも張り出した位置に配置される。光源３３とカメラ３４とは、このウエハ２０がウエハステージ３２の外縁よりも張り出した位置に対向して配置される。
【００６２】
図８では、位置検出装置３０における光学系の配置レイアウトの例として、ウエハ２０を間に挟むように裏面２０ｂ側に光源３３を、主面２０ａ側にカメラ３４を配置する構成例について示したが、光源３３とカメラ３４の配置を入れ替えても良い。このように撮像対象物を挟んで光源３３とカメラ３４とを配置する照明方法はバックライト照明と呼ばれ、この照明方法で撮像するとシルエット画像が取得できるので、ウエハ２０の輪郭を安定的に撮像することができる点で特に好ましい。また、バックライト照明の他、光源３３およびカメラ３４を主面２０ａあるいは裏面２０ｂのいずれか一方側に配置することもできる。
【００６３】
また、ウエハステージ３２は、円柱の中心線を回転軸として回転可能な構造となっている。位置検出装置３０は、図９に示すようにウエハ２０の一部を撮像するので、撮像範囲３４ａにウエハ２０のノッチ（方向識別部）２０ｃが配置されていない場合に、ウエハ２０を回転させてノッチ２０ｃが撮像範囲３４ａに含まれるようにするためである。
【００６４】
光源３３はウエハ２０の輪郭（エッジ２０ｅ）がカメラ３４により鮮明に認識できるものであれば、特に限定されない。ただし、図９に示すように撮像範囲３４ａよりも広い範囲を略一様な明るさで投光するため、面光源とすることが好ましい。
【００６５】
カメラ３４は、ウエハ２０とカメラ３４の距離Ｌに応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、カメラ３４としてＶＧＡ（Video Graphics Array）モード（６４０画素×４８０画素）でプログレッシブ走査方式のカメラを用いた。このＶＧＡモードのカメラ３４は、種々の用途に汎用されており、コスト、入手容易性、あるいは画像処理装置と接続するインターフェースの選択性など設計の自由度の観点で好ましい。ところで、カメラ３４の解像度（画面モード）を一定とすると、距離Ｌを短くする程位置検出精度を向上させることができる。つまり、本実施の形態ではウエハ２０の一部を撮像すれば良いので、ウエハ２０の全体を撮像する場合と比較して距離Ｌを短くすることができるので、位置検出精度を向上させることができる。図８に示す距離Ｌは、ＶＧＡモードのカメラ３４でも十分な解像度が得られるように、例えば２５０ｍｍに設定してある。また本実施の形態では距離Ｌを短くすることにより、位置検出装置３０の全体寸法をコンパクト化することができる。
【００６６】
次に、図８に示す位置検出装置３０を用いてウエハ２０の中心位置およびノッチ２０ｃの位置を検出する工程について説明する。図１０は本実施の形態のウエハ位置検出工程の詳細を示すフロー図、図１１は図８に示すカメラにより撮像された画像の一例を示す平面図である。また、図１２は図８に示す画像処理装置において、ウエハのエッジを構成する複数の点を中心とする複数の円弧の軌道を求める工程を示す説明図である。また、図１３は図８に示すウエハの半径を求める方法について説明するための平面図である。また、図１４は図８に示すカメラにより撮像された画像の別の例を示す平面図である。
【００６７】
（ａ）まず、ウエハ準備工程として図８に示すウエハ２０を準備してウエハステージ３２上にウエハ２０を載置する。本工程では、ウエハ２０の中心位置およびノッチ２０ｃの位置を検出する工程中あるいは検出後に、ウエハ２０のウエハステージ３２上における位置がずれることを防止するため、ウエハステージ３２に固定する。固定手段としては、例えば、ウエハステージ３２にウエハ吸着部（図示は省略）を設け、これにより固定することができる。ウエハ吸着部の吸着手段は例えば、減圧吸着などを用いることができる。
【００６８】
また、本工程では、図９に示すように、ウエハ２０のエッジ２０ｅの一部が光源３３とカメラ３４の撮像範囲３４ａの間に挟まれるように配置する。
【００６９】
なお、本工程で準備するウエハ２０の構造は、ウエハ２０の中心位置およびノッチ２０ｃの位置を検出する工程の後に実施する工程に応じて種々の場合がある。例えば、図２に示すステップＳ２を行う前にウエハの位置を検出する場合には、ウエハ２０の主面２０ａには未だ回路素子は形成されていない状態である。また、例えば、ステップＳ３あるいはステップＳ４におけるウエハ位置検出工程Ｓ３ａ、Ｓ４ａであれば、ウエハ２０の主面２０ａには回路素子が既に形成されている。
【００７０】
（ｂ）次に、画像取得工程として、図８に示す光源３３を点灯させた状態で、カメラ３４により撮像し、得られた画像データ２０ｇ（図１１参照）を画像処理装置３５が取得する。本工程では、例えば図１１に示すようにエッジ２０ｅを含むウエハ２０の一部がシルエット画像の画像データ２０ｇとして得られる。得られた画像データ２０ｇは、例えば図８に示すケーブル３６を介して画像処理装置３５に伝送されて、画像処理装置３５が取得する。
【００７１】
本実施の形態では、ＶＧＡモードのカメラ３４を用いているので、得られる画像データ２０ｇは、例えば方向Ｘ（横方向）が６４０画素、方向Ｙ（縦方向）が４８０画素の解像度で得られる。したがって、画像処理装置３５が取得する画像データ２０ｇにおいて、エッジ２０ｅを構成する成分としては、最大で６４０個の座標点データが得られる。
【００７２】
（ｃ）次に、円弧軌道の算出工程として、画像処理装置３５を用いて、ウエハ２０のエッジ２０ｅを構成する複数の座標点を中心として、ウエハ２０の半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める。本工程では、図１２に示すように画像データ２０ｇにおいて、エッジ２０ｅを構成する複数（本実施の形態では最大で６４０個）の座標点２０ｈを選択し、これらを中心として、ウエハ２０の半径ｒと同じ半径の円弧軌道２０ｋをそれぞれ求める。
【００７３】
ところで、ウエハ２０の半径ｒの値が既知である場合には、中心とする座標点２０ｈを決定すれば、円弧軌道２０ｋを容易に求めることができる。しかし、半径ｒが未知である場合、あるいは、ウエハ２０の加工時の誤差を補正して中心位置を検出する場合には半径ｒを以下のように算出することもできる。
【００７４】
図１３に示すように、ウエハ２０の中心位置Ｃとエッジ２０ｅを構成する座標点２０ｈのうち、任意の２つの点Ａ、Ｂを選択する。また、線分ＡＢの中心をＤとして、線分ＣＤをエッジ２０ｅ方向に延長した時のエッジ２０ｅとの交点をＥとする。この時、線分ＣＥは線分ＡＢの垂直二等分線となる。したがって、三角形ＣＡＤは直角三角形となるので、三平方の定理より下記の式（１）が成り立つ。
【００７５】
（ＣＡ）２＝（ＡＤ）２＋（ＣＤ）２ ・・・（１）
ここで、線分ＣＡおよび線分ＣＥは半径ｒであり、線分ＣＤは線分ＣＥと線分ＤＥの差なので、これらを代入して半径ｒについて解くと以下の式（２）となる。
【００７６】
ｒ＝｛（ＡＤ）２＋（ＤＥ）２｝／２（ＤＥ） ・・・（２）
このようにウエハ２０の半径ｒは点Ａ、Ｂの座標の位置から容易に算出することができる線分ＡＤの長さと線分ＤＥの長さから算出することができる。つまり、半径ｒはエッジ２０ｅを構成する任意の２つの座標点２０ｈから算出することができる。
【００７７】
ウエハ２０の半径ｒをエッジ２０ｅを構成する任意の２つの座標点２０ｈから算出することにより、半径ｒが未知の場合でもウエハ２０の中心位置Ｃを算出することができる。また、半径ｒが既知の場合であっても、ウエハ２０の加工上の誤差を補正して中心位置Ｃの検出精度を向上させることができる。
【００７８】
この場合、例えば、画像処理装置３５が画像データ２０ｇにおいて、ウエハ２０のエッジ２０ｅを構成する任意の複数の座標点２０ｈのデータからウエハ２０の半径ｒを算出する工程を、本工程の前に行うこととなる。
【００７９】
（ｄ）次に、中心位置算出工程として、画像処理装置３５を用いて、上記（ｃ）工程で求めた複数の円弧軌道２０ｋの交点を求めることによりウエハ２０の中心位置Ｃを算出する。本工程で、円弧軌道２０ｋの交点を求めるためには、上記（ｃ）工程で少なくとも２本以上の円弧軌道２０ｋを求める必要がある。また、図１２に示す座標点２０ｈが、例えば図１４に示すノッチ２０ｃなどの方向識別部を構成する点である場合や、ウエハ２０のエッジ２０ｅが真円ではなく、僅かに変形している場合がある。これらの影響に伴う検出精度の低下を防止するためには、上記（ｃ）工程で３つ以上の座標点２０ｈを中心として円弧軌道２０ｋをそれぞれ求め、本工程では３本以上の円弧軌道２０ｋの各交点が最も多く重なる位置をウエハ２０の中心位置Ｃとして算出することが好ましい。また、さらに検出精度を向上させるためには、より多くの円弧軌道２０ｋを求めることが好ましい。
【００８０】
ここで、エッジ２０ｅの検出手段としてラインセンサを用いる場合（以下ラインセンサ方式と呼ぶ）には、１回の検出動作で、最大２箇所までしかエッジ２０ｅの座標点２０ｈを検出することができない。このため、検出精度を向上させるためには、ウエハ２０を回転させて複数回検出動作を行う必要がある。また、処理時間との関係でウエハ２０の回転速度を高速（例えば、５０００ｒｐｍ）にする必要があるため、塵埃などの異物が舞い上がるという新たな課題が生じることとなる。特に、異物がウエハ２０の主面２０ａ側に付着した場合、ウエハテスト工程での検査が困難となるばかりでなく、最終的な製品であるＣＳＰ７（図１参照）の信頼性低下の原因となる場合もある。
【００８１】
そこで本実施の形態では、エッジ２０ｅの検出手段として図８に示すカメラ３４を用いて、ウエハ２０の画像データ２０ｇを画像処理装置３５が取得する。したがって、１回の検査で多数（本実施の形態では最大で６４０個）の座標点２０ｈを検出することができる。このため、中心位置を算出するために用いるデータ（座標点２０ｈ）を１回の撮像処理で最大６４０点とすることができるので、中心位置の算出を高い精度で行うことができる。すなわち、ウエハ２０の中心位置を高い検出精度で検出することができる。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、ウエハ２０を回転させなくても中心位置Ｃの検出精度を十分に向上させることができるので、ウエハ２０の回転に伴って塵埃などの異物が舞い上がることを防止することができる。
【００８３】
なお、ウエハ２０を回転させて複数の視野で画像データ２０ｇを取得することもできる。この場合、検出精度をさらに向上させることができる。本実施の形態ではウエハ２０を回転させる場合でも、最大で１周分回転させれば良く、また、１回の検出動作でラインセンサ方式と比較して選択できる座標点の数が多いので回転速度を抑制することができる。したがって、塵埃などの異物が舞い上がることを防止ないしは抑制することができる。なお、ウエハ２０を回転させる場合には、連続的に回転させても良いし、間欠的に回転させても良い。
【００８４】
（ｅ）一方、ウエハ２０のノッチ２０ｃの検出工程は、例えば、以下のように行う。本工程は、中心位置Ｃの検出工程と独立して行うこともできるし、並行して行うこともできる。本工程を中心位置Ｃの検出工程と並行して行えば、トータルの検出時間を短縮することができるので、製造効率を向上させることができる。
【００８５】
本工程では、前記（ｂ）で説明した画像取得工程で得られた画像データ２０ｇを用いて行うことができる。ノッチ２０ｃの位置は、画像処理装置３５を用いて、エッジ２０ｅの位置の変化量を抽出することにより検出する。例えば、図１４に示す画像データ２０ｇにおいて、ノッチ２０ｃの位置に配置される座標点２０ｈは、その両隣の座標点２０ｈと比較して座標位置の変化量が非常に大きい。つまり、ノッチ２０ｃが形成された場所は、画像データ２０ｇにおいて各座標点２０ｈの変化量が最も大きくなるので、これをノッチ２０ｃの位置検出手段として用いることができる。
【００８６】
また、本実施の形態では上記の通り、ＶＧＡモードのカメラ３４（図８参照）を用いているので６４０点の座標点２０ｈを検出することができる。したがって、カメラ３４とウエハ２０との距離Ｌを調整することにより、ノッチ２０ｃの検出洩れを防止することができる。
【００８７】
ところで、図１１に示すように得られた画像データ２０ｇの範囲内にノッチ２０ｃが配置されていない場合もあり得る。この場合、以下のように検出することができる。まず、画像処理装置３５（図８参照）において、隣り合う座標点２０ｈの位置の変化量に予め閾値（基準値）を設定する。次に画像データ２０ｇを取得して、予め設定した閾値を超える変化量の有無を判定する（ノッチ位置判定工程）。閾値を超える座標点２０ｈが検出された場合（つまりノッチ２０ｃが検出された場合）には、その時点でノッチ位置の検出工程を完了させることができる。
【００８８】
一方、閾値を超える座標点２０ｈが検出されなかった場合（つまりノッチ２０ｃが未検出の場合）には、ウエハ２０を数十度回転させて次の撮像範囲３４ａ（図９参照）で画像処理装置３５（図８参照）が画像データ２０ｇを再取得する。このサイクルを繰り返すことにより、ウエハ２０を最大で１周分回転させれば、ノッチ２０ｃの位置を検出することができる。
【００８９】
また、別の方法としてウエハ２０を１周分回転させて複数の画像データ２０ｇを連続的に取得して、エッジ２０ｅを構成する各座標点２０ｈにおける周辺の座標点２０ｈに対する変化量が最大の所をノッチ２０ｃの位置として検出する方法でも良い。
【００９０】
いずれの方法であっても、ウエハ２０を最大で１周分回転させればノッチ２０ｃを検出することができるので、ウエハ２０の高速回転に伴う塵埃の発生を大幅に抑制することができる。
【００９１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
例えば、本実施の形態では、ウエハテスト工程およびダイシング工程を行う際の位置合わせの準備として、ウエハ２０の中心位置およびノッチ２０ｃの位置を検出する方法について説明した。しかし、図２においてステップＳ２として示す半導体素子形成・電極形成工程などウエハ２０の状態で加工を施す各プロセスに広く適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、半導体ウエハを加工して製造する半導体装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置であるＣＳＰの要部断面図である。
【図２】図１に示すＣＳＰの製造工程の概要を示す説明図であって、ウエハプロセスおよびパッケージングプロセスの一例を示すプロセスフロー図である。
【図３】図１に示すＣＳＰの製造に用いるウエハの一例を示す斜視図である。
【図４】図２に示す半導体素子形成・電極形成工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【図５】図２に示すウエハテスト工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【図６】図２に示すダイシング工程の詳細を示すプロセスフロー図である。
【図７】図２に示す配線基板準備工程で準備する多数個取り配線基板の要部斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態である位置検出装置の概要構造を示す要部斜視図である。
【図９】図８に示すウエハと、カメラの撮像範囲および光源の平面的位置関係を示す平面図である。
【図１０】図５あるいは図６に示すウエハ位置検出工程の詳細を示すフロー図である。
【図１１】図８に示すカメラにより撮像された画像の一例を示す平面図である。
【図１２】図８に示す画像処理装置において、ウエハのエッジを構成する複数の点を中心とする複数の円弧の軌道を求める工程を示す説明図である。
【図１３】図８に示すウエハの半径を求める方法について説明するための平面図である。
【図１４】図８に示すカメラにより撮像された画像の別の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ 半導体チップ
１ａ 主面
１ｂ 裏面
１ｃ パッド（電極）
２ 接着剤
３ パッケージ基板（配線基板）
３ａ 主面
３ｂ 裏面
３ｃ コア材
３ｄ ランド部
３ｅ ボンディング用端子（ワイヤ接合部）
３ｆ ソルダレジスト膜
４ ワイヤ
６ 封止体
７ ＣＳＰ（半導体装置）
８ 半田ボール
２０ ウエハ（半導体ウエハ）
２０ａ 主面
２０ｂ 裏面
２０ｃ ノッチ
２０ｄ チップ領域
２０ｅ エッジ（外縁）
２０ｆ ダイシングライン
２０ｇ 画像データ
２０ｈ 座標点
２０ｋ 円弧軌道
２１ 多数個取り配線基板
２１ａ 主面
２１ｂ 裏面
２１ｄ パッケージ領域
２１ｆ ダイシングライン
３０ 位置検出装置
３１ 支持台
３２ ウエハステージ
３３ 光源
３４ カメラ
３５ 画像処理装置
３６ ケーブル
Ｃ 中心位置
Ｌ 距離
ｒ 半径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形板状の半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの位置決めをする前に予め前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程とを有し、
前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程には、
前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点を中心として、前記半導体ウエハの半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記複数の円弧の軌道の交点を求めることにより、前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数の円弧の軌道を求める工程では、前記半導体ウエハの外縁を構成する３つ以上の点を中心として前記複数の円弧の軌道をそれぞれ求め、
前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程では、前記複数の円弧の軌道の各交点が最も多く重なる位置を前記半導体ウエハの中心位置として算出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
円形板状の半導体ウエハの主面に集積回路を形成する工程と、
前記集積回路が形成された半導体ウエハを個片化する前に電気的試験を行う工程とを有し、
前記電気的試験を行う工程は、
前記集積回路が形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程と、
中心位置を予め検出した前記半導体ウエハを、前記電気的試験を行う装置に位置決めする工程と、
前記半導体ウエハの電気的検査を行う工程とを有し、
前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程には、
前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点を中心として、前記半導体ウエハの半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記複数の円弧の軌道の交点を求めることにより、前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
円形板状の半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの位置決めをする前に予め前記半導体ウエハの中心位置および方向識別部を検出する工程とを有し、
前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程には、
前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点を中心として、前記半導体ウエハの半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記複数の円弧の軌道の交点を求めることにより、前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程とが含まれ、
前記半導体ウエハの方向識別部を検出する工程には、
前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記画像データにおける前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点の変化量を抽出することにより前記方向識別部の位置を検出する工程とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハの前記方向識別部を検出する工程には、
前記画像処理装置が取得した画像データに前記複数の点の変化量が予め設定した閾値を超えない場合に、前記ウエハを回転させて、画像データを画像処理装置が再取得する工程が含まれていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
円形板状の半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの位置決めをする前に予め前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程とを有し、
前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程には、
前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点を中心として、前記半導体ウエハの半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記複数の円弧の軌道の交点を求めることにより、前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数の円弧の軌道を求める工程では、前記半導体ウエハの外縁を構成する３つ以上の点を中心として前記複数の円弧の軌道をそれぞれ求め、
前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程では、前記複数の円弧の軌道の各交点が最も多く重なる位置を前記半導体ウエハの中心位置として算出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
円形板状の半導体ウエハの主面に集積回路を形成する工程と、
前記集積回路が形成された半導体ウエハを個片化する前に電気的試験を行う工程とを有し、
前記電気的試験を行う工程は、
前記集積回路が形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程と、
中心位置を予め検出した前記半導体ウエハを、前記電気的試験を行う装置に位置決めする工程と、
前記半導体ウエハの電気的検査を行う工程とを有し、
前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程には、
前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点を中心として、前記半導体ウエハの半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記複数の円弧の軌道の交点を求めることにより、前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
円形板状の半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの位置決めをする前に予め前記半導体ウエハの中心位置および方向識別部を検出する工程とを有し、
前記半導体ウエハの中心位置を検出する工程には、
前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点を中心として、前記半導体ウエハの半径と等しい半径を有する複数の円弧の軌道をそれぞれ求める工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記複数の円弧の軌道の交点を求めることにより、前記半導体ウエハの中心位置を算出する工程とが含まれ、
前記半導体ウエハの方向識別部を検出する工程には、
前記半導体ウエハの外縁を含む前記半導体ウエハの一部の画像データを画像処理装置が取得する工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記画像データにおける前記半導体ウエハの外縁を構成する複数の点の変化量を抽出することにより前記方向識別部の位置を検出する工程とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハの前記方向識別部を検出する工程には、
前記画像処理装置が取得した画像データに前記複数の点の変化量が予め設定した閾値を超えない場合に、前記ウエハを回転させて、画像データを画像処理装置が再取得する工程が含まれていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２１４８５（Ｐ２０１０−２１４８５Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８２９３２（Ｐ２００８−１８２９３２）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Ｆターム（参考）】
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