JP4734398B2 - Shape measuring device and shape measuring method - Google Patents

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Description

本発明は,円盤状の測定対象物(主として半導体ウェーハ,その他,ハードディスク用のアルミサブストレート,ガラスサブストレートなど)の面取り加工された端部の面(端面)の形状をその投影像に基づいて測定する形状測定装置及び形状測定方法に関するものである。   The present invention is based on the projection image of the shape of the end surface (end surface) of the disk-shaped measurement object (mainly semiconductor wafer, other hard disk aluminum substrate, glass substrate, etc.) chamfered. The present invention relates to a shape measuring apparatus and a shape measuring method for measuring.

半導体ウェーハ(以下,ウェーハという)の製造時や,ウェーハを用いたデバイス製造時において,ウェーハの端部(縁部)が,他の部品やウェーハ保持部材と接触することによって傷ついたり,欠けたりする場合がある。さらに,その傷や欠けが原因で,ウェーハが割れることもある。このウェーハの端部における傷や欠けの生じやすさは,ウェーハの端面(いわゆるエッジプロファイル部)の形状と関係があると考えられている。このため,ウェーハに代表される円盤状の測定対象物のエッジプロファイルを正しく測定することは重要である。なお,ここでいう端面の形状は,ウェーハの厚み方向(一次元方向)のプロファイル,即ち,厚み方向断面の形状であり,以下,エッジプロファイルという。
エッジプロファイルの測定方法の代表例は,半導体製造装置/材料に関する業界団体(Semiconductor Equipment and Materials International:以下,SEMI)が定める標準規格であるSemi Standardにおいて規定された非破壊検査法(SEMI-MF-928-0305規格 Method B)である。この非破壊検査法は,円盤状のウェーハの面取り加工された端部に対し,そのウェーハの表裏各面にほぼ平行な方向(第1の方向)から光を投光するとともに,その投光方向に対向する方向からカメラによってウェーハの端面の投影像を撮像し,その投影像に基づいてウェーハの端面の形状を測定する方法(以下,光投影測定法と称する)である。この光投影測定法により得られる投影像の輪郭は,ウェーハの端面の断面形状(厚み方向に切断した断面の形状)を表す。
前記光投影測定法は,例えば,特許文献1においてウェーハの断面形状を検出する形状検出器による形状検出法として示されている。また,特許文献2には,前記光投影測定法において,投影像における輪郭のボケや回析縞の発生を防止するための光学系が提案されている。
図3(a)は,前記光投影測定法によりウェーハ1の端面を撮像して得られる投影像(黒い影の部分)の一例を表す図である。
When manufacturing a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) or manufacturing a device using a wafer, the edge (edge) of the wafer may be damaged or chipped due to contact with other components or a wafer holding member. There is a case. In addition, the wafer may break due to the scratches and chips. It is considered that the ease of occurrence of scratches and chips at the edge of the wafer is related to the shape of the wafer end face (so-called edge profile portion). For this reason, it is important to correctly measure the edge profile of a disk-shaped measuring object represented by a wafer. The shape of the end face here is a profile in the thickness direction (one-dimensional direction) of the wafer, that is, the shape of the cross section in the thickness direction, and is hereinafter referred to as an edge profile.
A typical example of the edge profile measurement method is the nondestructive inspection method (SEMI-MF-) specified in the Semi Standard, which is a standard established by the Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI). 928-0305 Standard Method B). In this non-destructive inspection method, light is projected from the direction (first direction) substantially parallel to the front and back surfaces of the wafer on the chamfered edge of the disk-shaped wafer, and the direction of light projection. In this method, a projected image of the end face of the wafer is picked up by a camera from a direction opposite to the surface, and the shape of the end face of the wafer is measured based on the projected image (hereinafter referred to as an optical projection measurement method). The contour of the projected image obtained by this optical projection measurement method represents the cross-sectional shape of the end face of the wafer (the cross-sectional shape cut in the thickness direction).
The optical projection measurement method is shown, for example, in Patent Document 1 as a shape detection method using a shape detector that detects the cross-sectional shape of a wafer. Patent Document 2 proposes an optical system for preventing the occurrence of blurring of edges and diffraction fringes in a projected image in the optical projection measurement method.
FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a projection image (black shadow portion) obtained by imaging the end face of the wafer 1 by the optical projection measurement method.

また,エッジプロファイルの測定は,端面形状が予め定められた設計形状に対して許容範囲に収まっているか否か(適否)を評価することが主たる目的である。このため,エッジプロファイルの測定においては,通常,ウェーハ端面の投影像について,予め定められた画像処理を実行することによって端面形状の指標値を算出し,算出した指標値が許容範囲に収まっているか否かによってその適否が判別される。前記指標値は,例えば,ウェーハの端面の面取り幅k,面取り角度θ及び面取り半径rm(先端Rなどとも呼ばれる)等である。
図4は,ウェーハのエッジプロファイルの指標値の一例を説明するための図である。図4に示すように,前記面取り幅kは,投影像における,ウェーハの表裏の面(相互にほぼ平行な面)と端部の面取り部E(端面)との境界位置Q1(又はQ2)から,面取り部分(端面)の頂点までの幅(表裏の面に平行な方向(ウェーハ1の半径方向)の長さ)である。また,前記面取り角度θは,投影像における,ウェーハ1の表裏の面の延長線と,前記境界位置Q1(又はQ2)付近の面取り部E(端面)の表面に対する接線とがなす角度である。また,前記面取り半径rmは,面取り部E(端面)を円弧で近似したときのその円弧の半径である。
特開平7−218228号公報 特開2006−145487号公報
The main purpose of the edge profile measurement is to evaluate whether the end face shape is within an allowable range with respect to a predetermined design shape (appropriateness). For this reason, in the measurement of the edge profile, usually, an index value of the end face shape is calculated by executing predetermined image processing on the projected image of the wafer end face, and whether the calculated index value is within an allowable range. The suitability is determined depending on whether or not. The index values are, for example, a chamfering width k, a chamfering angle θ, a chamfering radius rm (also referred to as a tip R) of the wafer end surface, and the like.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the index value of the edge profile of the wafer. As shown in FIG. 4, the chamfer width k is determined from the boundary position Q1 (or Q2) between the front and back surfaces of the wafer (surfaces substantially parallel to each other) and the chamfered portion E (end surface) at the end in the projected image. , The width to the apex of the chamfered portion (end surface) (the length in the direction parallel to the front and back surfaces (radial direction of the wafer 1)). Further, the chamfering angle θ is an angle formed by an extension line of the front and back surfaces of the wafer 1 and a tangent to the surface of the chamfered portion E (end surface) near the boundary position Q1 (or Q2) in the projection image. The chamfer radius rm is the radius of the arc when the chamfered portion E (end surface) is approximated by an arc.
JP 7-218228 A JP 2006-145487 A

ところで,ウェーハ(半導体ウェーハ)等の精密部品である測定対象物の測定現場は,通常,クリーンな環境が維持されるため,その測定対象物に埃等が付着する頻度は低いが,まれに,測定対象物に埃等の付着物が存在する状態が生じる。そして,前記光投影測定法においてウェーハ(測定対象物)の測定部位(端面)に埃などの付着物が存在していると,その付着物の位置によっては,ウェーハ端部の投影像に,その付着物の投影像が突出部として映る場合がある。図3(b)は,前記光投影測定法によりウェーハ1の端面を撮像して得られる投影像(黒い影の部分)に付着物の投影像が映っている様子を模式的に表した図である。なお,図3(b)における付着物の投影像の大きさは,必ずしも実際のウェーハ1における付着物の大きさを表すものではない。
図3(b)に示すように,前記光投影測定法により得られた投影像に埃等の付着物の像が映っていると,測定対象物の端面形状(その指標値)が正確に測定されず,本来は適合品であると判別されるべきウェーハが不適合品であると誤判別されるという問題点があった。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,円盤状の半導体ウェーハの端面の形状をその投影像に基づいて測定する場合に,その端面に存在する付着物の影響を受けずに正しい形状測定を行うことができる形状測定装置及び形状測定方法を提供することにある。
By the way, the measurement site of measurement objects, which are precision parts such as wafers (semiconductor wafers), usually maintains a clean environment. A state in which an object such as dust is present on the measurement object occurs. In the optical projection measurement method, if there is an adhering substance such as dust on the measurement site (end surface) of the wafer (measurement object), depending on the position of the adhering substance, In some cases, the projected image of the deposit appears as a protrusion. FIG. 3B is a diagram schematically showing a state in which the projection image of the deposit is reflected in the projection image (black shadow portion) obtained by imaging the end face of the wafer 1 by the optical projection measurement method. is there. Note that the size of the projection image of the deposit in FIG. 3B does not necessarily represent the size of the deposit on the actual wafer 1.
As shown in FIG. 3B, when an image of an adhering substance such as dust is reflected in the projection image obtained by the optical projection measurement method, the end surface shape (the index value) of the measurement object is accurately measured. However, there is a problem that a wafer that should be identified as a conforming product is erroneously identified as a nonconforming product.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide an attachment existing on the end face when measuring the shape of the end face of the disk-shaped semiconductor wafer based on the projected image. An object of the present invention is to provide a shape measuring device and a shape measuring method capable of performing a correct shape measurement without being affected by a kimono.

上記目的を達成するために本発明に係る形状測定装置は,円盤状の半導体ウェーハの面取り加工された端部に対し該半導体ウェーハの表裏各面に略平行な方向から光を投光する投光手段と,その投光方向に対向する方向から前記半導体ウェーハの端面の投影像を撮像する撮像手段と,を具備し,前記投影像に基づいて前記半導体ウェーハの端面の形状を測定する形状測定装置であって,さらに,次の(1−1)〜(1−5)に示す各構成要素を備えるものである。
(1−1)前記半導体ウェーハをその周方向に回転可能に支持する回転支持機構。
(1−2)前記回転支持機構により,前記半導体ウェーハを所定の基準支持位置に対し所定の第1の設定角度だけ回転させた第1の支持位置から前記第1の設定角度に対して正負が反対の所定の第2の設定角度だけ回転させた第2の支持位置までの範囲における前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置を含む2つ以上の支持位置で支持させる回転制御手段。
(1−3)前記回転制御手段により前記2つ以上の支持位置それぞれで支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像を前記撮像手段により撮像させる撮像制御手段。
(1−4)前記撮像制御手段の処理により得られた複数の投影像それぞれについて,予め定められた画像処理を実行することによって端面形状の指標値を算出する指標値算出手段。
(1−5)予め定められた規則に従って,前記指標値算出手段により算出された複数の前記指標値に基づく1つの代表値の選択又は1つの集約値の算出を行うことにより,前記基準支持位置に対応する前記半導体ウェーハの端面の形状の測定値を導出する測定値導出手段。
そして,前記半導体ウェーハの端面の面取り幅kが0.1mm〜1.0mm,前記半導体ウェーハの半径rに対する面取り幅kの比が0.0067以下であって,前記第1の設定角度を+δ1,前記第2の設定角度を−δ2とした場合に,前記δ1及び前記δ2それぞれが,前記基準支持位置で支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像における面取り部が前記撮像制御手段の処理により得られた複数の投影像それぞれにおいて面取り部として映る領域から外れるように定められた2°以上6.6°以下の範囲であることを特徴としている。
半導体ウェーハは,その半径rが150[mm]程度,面取り幅kが0.35[mm]程度であることが多いが,加工の中間段階において,面取り幅kが最小で0.10[mm]程度となるように加工し,そのような加工がなされた半導体ウェーハについて端面の形状測定が行われることがある。そのため,このようにrが150[mm]程度,kが0.10[mm]程度以上であるという半導体ウェーハの実情を考慮すると,本発明のように,δ1及びδ2が,それぞれ2°以上6.6°以下の範囲であることが実用的である。
In order to achieve the above object, a shape measuring apparatus according to the present invention projects light from a direction substantially parallel to the front and back surfaces of a semiconductor wafer to a chamfered end of a disk-shaped semiconductor wafer. And a shape measuring device for measuring the shape of the end face of the semiconductor wafer based on the projected image, and an imaging means for picking up a projected image of the end face of the semiconductor wafer from a direction opposite to the light projecting direction In addition, each component shown in the following (1-1) to (1-5) is provided.
(1-1) A rotation support mechanism that supports the semiconductor wafer so as to be rotatable in the circumferential direction.
(1-2) With the rotation support mechanism, the semiconductor wafer is rotated by a predetermined first set angle with respect to a predetermined reference support position, and positive or negative with respect to the first set angle from the first support position. Rotation control means for supporting at two or more support positions including the first support position and the second support position in a range up to a second support position rotated by an opposite predetermined second set angle.
(1-3) An imaging control unit that causes the imaging unit to capture a projected image of the end surface of the semiconductor wafer supported at each of the two or more support positions by the rotation control unit.
(1-4) Index value calculation means for calculating an index value of the end face shape by executing predetermined image processing for each of a plurality of projection images obtained by the processing of the imaging control means.
(1-5) The reference support position is selected by selecting one representative value or calculating one aggregate value based on the plurality of index values calculated by the index value calculation means according to a predetermined rule. Measurement value deriving means for deriving a measurement value of the shape of the end face of the semiconductor wafer corresponding to.
The chamfer width k of the end face of the semiconductor wafer is 0.1 mm to 1.0 mm, the ratio of the chamfer width k to the radius r of the semiconductor wafer is 0.0067 or less, and the first set angle is + δ1, When the second set angle is −δ2, a chamfered portion in the projected image of the end surface of the semiconductor wafer supported at the reference support position is obtained by the processing of the imaging control unit. Each of the plurality of projected images is in a range of 2 ° or more and 6.6 ° or less determined so as to deviate from a region projected as a chamfered portion .
A semiconductor wafer often has a radius r of about 150 [mm] and a chamfer width k of about 0.35 [mm], but the chamfer width k is a minimum of 0.10 [mm] in an intermediate stage of processing. In some cases, the shape of the end face is measured for a semiconductor wafer that has been processed to such a degree as to be processed. Therefore, considering the actual situation of the semiconductor wafer in which r is about 150 [mm] and k is about 0.10 [mm] or more, δ1 and δ2 are each 2 ° or more 6 ° as in the present invention. It is practical to be within a range of .6 ° or less.

例えば,前記回転制御手段が,前記回転支持機構により前記半導体ウェーハを前記基準支持位置と前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置とを含む3つ以上の支持位置で支持させ,前記撮像制御手段が,前記回転制御手段により前記3つ以上の支持位置それぞれで支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像を前記撮像手段により撮像させることが考えられる。
半導体ウェーハの測定現場は,通常,クリーンな環境が維持されるため,その半導体ウェーハにおける比較的狭い領域に複数の付着物が同時に付着した状態はほとんど生じない。そして,万一,半導体ウェーハの端部の1箇所に付着物が存在する場合でも,前記撮像制御手段により得られた複数の投影像のうちの少なくとも1つは,付着物の投影像が映っていない(輪郭の突出部として形成されない)ものとなる可能性が非常に高い。
一方,半導体ウェーハにおける端面形状は,通常,比較的狭い領域においては同じ形状とみなせる。
従って,前記指標値算出手段により得られた複数の前記指標値に基づいて,1つの代表値の選択又は1つの集約値の算出を行えば,その代表値又は集約値は,付着物の影響のない,或いは付着物の影響の非常に小さい測定値(端面形状の評価値)を得ることができる。
前記1つの代表値の選択の規則は,例えば,複数の前記指標値の中から中央値,最小値若しくは最大値を選択する規則等である。また,前記1つの集約値を算出する規則は,例えば,複数の前記指標値のうち小さいもの若しくは大きいものから順に予め定められた個数分(全数を含む)の平均値を算出するという規則等である。
また,前記指標値としては,前記半導体ウェーハの端面の面取り幅又は面取り半径のいずれかが考えられる。これら各指標値の内容は,図4に基づいて既に説明した通りである。
For example, the rotation control unit causes the rotation support mechanism to support the semiconductor wafer at three or more support positions including the reference support position, the first support position, and the second support position, and the imaging It is conceivable that the control means causes the imaging means to pick up a projected image of the end face of the semiconductor wafer supported at each of the three or more support positions by the rotation control means.
Since a measurement environment of a semiconductor wafer is usually maintained in a clean environment, a state in which a plurality of deposits adhere to a relatively narrow area of the semiconductor wafer hardly occurs. Even if the deposit is present at one end of the semiconductor wafer, at least one of the plurality of projection images obtained by the imaging control means shows the projection image of the deposit. There is a very high probability that it will not (not formed as a protruding part of the contour).
On the other hand, the end face shape of a semiconductor wafer is usually regarded as the same shape in a relatively narrow region.
Therefore, if one representative value is selected or one aggregated value is calculated based on a plurality of the index values obtained by the index value calculating means, the representative value or aggregated value is not affected by the influence of the deposit. It is possible to obtain a measured value (evaluation value of the end face shape) that is not or very small in the influence of the deposit.
The rule for selecting one representative value is, for example, a rule for selecting a median value, a minimum value, or a maximum value from a plurality of the index values. Further, the rule for calculating the one aggregated value is, for example, a rule of calculating an average value for a predetermined number (including the total number) in order from the smallest or largest of the plurality of index values. is there.
Further, as the index value, either a chamfer width or a chamfer radius of the end face of the semiconductor wafer can be considered. The contents of each index value are as already described based on FIG.

また,本発明は,以上に示した本発明に係る形状測定装置を用いた測定を実行する形状測定方法としてとらえることともできる。
即ち,本発明に係る形状測定方法は,円盤状の半導体ウェーハの面取り加工された端部に対しその半導体ウェーハの表裏各面に略平行な方向から投光手段によって光を投光するとともに,その投光方向に対向する方向から撮像手段によって前記半導体ウェーハの端面の投影像を撮像し,該投影像に基づいて前記半導体ウェーハの端面の形状を測定する形状測定方法であり,次の(2−1)〜(2−3)に示す各工程を実行する測定方法である。(2−1)前記半導体ウェーハをその周方向に回転可能に支持する回転支持機構により,前記半導体ウェーハを所定の基準支持位置に対し所定の第1の設定角度だけ回転させた第1の支持位置から前記第1の設定角度に対して正負が反対の所定の第2の設定角度だけ回転させた第2の支持位置までの範囲における前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置を含む2つ以上の支持位置で支持し,それら各支持位置で支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像を前記撮像手段により撮像し,撮像データを所定の記憶手段に記録する回転・撮像工程。
(2−2)前記回転・撮像工程により得られた複数の投影像それぞれについて,所定の演算手段により予め定められた画像処理を実行することによって端面形状の指標値を算出する指標値算出工程。
(2−3)予め定められた規則に従って,前記指標値算出工程により算出された複数の前記指標値に基づく1つの代表値の選択又は1つの集約値の算出を行うことにより,前記基準支持位置に対応する前記半導体ウェーハの端面の形状の測定値を導出する処理を所定の演算手段により実行する測定値導出工程。
そして,前記半導体ウェーハの端面の面取り幅kが0.1mm〜1.0mm,前記半導体ウェーハの半径rに対する面取り幅kの比が0.0067以下であって,前記第1の設定角度を+δ1,前記第2の設定角度を−δ2とした場合に,前記δ1及び前記δ2それぞれが,前記基準支持位置で支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像における面取り部が前記撮像制御手段の処理により得られた複数の投影像それぞれにおいて面取り部として映る領域から外れるように定められた2°以上6.6°以下の範囲であることを特徴としている。
The present invention can also be regarded as a shape measuring method for performing measurement using the shape measuring apparatus according to the present invention described above.
That is, in the shape measuring method according to the present invention, light is projected by the light projecting means from the direction substantially parallel to the front and back surfaces of the semiconductor wafer with respect to the chamfered end portion of the disk-shaped semiconductor wafer. This is a shape measuring method in which a projected image of the end face of the semiconductor wafer is picked up by an imaging means from a direction opposite to the light projecting direction, and the shape of the end face of the semiconductor wafer is measured based on the projected image. It is a measuring method which performs each process shown in 1)-(2-3). (2-1) A first support position in which the semiconductor wafer is rotated by a predetermined first set angle with respect to a predetermined reference support position by a rotation support mechanism that rotatably supports the semiconductor wafer in its circumferential direction. 2 including the first support position and the second support position in a range from the first support angle rotated to a second support position rotated by a predetermined second set angle opposite in polarity to the first set angle. A rotation / imaging process of supporting at two or more support positions, capturing a projected image of the end face of the semiconductor wafer supported at each of the support positions by the image capturing means, and recording the image data in a predetermined storage means.
(2-2) An index value calculation step of calculating an index value of the end face shape by executing predetermined image processing by a predetermined calculation means for each of the plurality of projection images obtained by the rotation / imaging process.
(2-3) According to a predetermined rule, by selecting one representative value based on a plurality of the index values calculated by the index value calculating step or calculating one aggregate value, the reference support position A measurement value deriving step of performing a process of deriving a measurement value of the shape of the end face of the semiconductor wafer corresponding to the above by a predetermined computing means.
The chamfer width k of the end face of the semiconductor wafer is 0.1 mm to 1.0 mm, the ratio of the chamfer width k to the radius r of the semiconductor wafer is 0.0067 or less, and the first set angle is + δ1, When the second set angle is −δ2, a chamfered portion in the projected image of the end surface of the semiconductor wafer supported at the reference support position is obtained by the processing of the imaging control unit. Each of the plurality of projected images is in a range of 2 ° or more and 6.6 ° or less determined so as to deviate from a region projected as a chamfered portion .

また,本発明に係る形状測定方法において,前記予め定められた規則が,複数の前記指標値の中から中央値,最小値若しくは最大値を選択する規則,又は複数の前記指標値のうち小さいもの若しくは大きいものから順に予め定められた個数分の平均値を算出する規則のいずれかであることが考えられる。
また,前記回転・撮像工程において,前記回転支持機構により前記半導体ウェーハを前記基準支持位置と前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置とを含む3つ以上の支持位置で支持し,それら3つ以上の支持位置それぞれで支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像を前記撮像手段により撮像することが考えられる。
また,本発明に係る形状測定方法において,前記指標値が,前記半導体ウェーハの端面の面取り幅,面取り角度及び面取り半径のうちのいずれかであることが考えられる。
以上に示した本発明に係る形状測定方法も,前述した本発明に係る形状測定装置と同様の作用効果を奏する。
In the shape measuring method according to the present invention, the predetermined rule is a rule that selects a median, minimum value, or maximum value from a plurality of the index values, or a smaller one of the plurality of index values. Alternatively, it may be one of the rules for calculating an average value for a predetermined number in order from the largest.
In the rotation / imaging process, the rotation support mechanism supports the semiconductor wafer at three or more support positions including the reference support position, the first support position, and the second support position. It can be considered that the projected image of the end face of the semiconductor wafer supported at each of three or more support positions is captured by the imaging means.
In the shape measuring method according to the present invention, the index value may be any one of a chamfer width, a chamfer angle, and a chamfer radius of the end surface of the semiconductor wafer.
The shape measuring method according to the present invention described above also has the same operational effects as the shape measuring apparatus according to the present invention described above.

本発明によれば,円盤状の半導体ウェーハの端面の形状をその投影像に基づいて測定する場合に,その端面に存在する付着物の影響を受けずに正しい形状測定を行うことができる。   According to the present invention, when measuring the shape of the end face of a disk-shaped semiconductor wafer based on the projected image, correct shape measurement can be performed without being affected by the deposits present on the end face.

以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施形態に係る形状測定装置Xの概略平面図,図2は形状測定装置Xの概略側面図,図3は半導体ウェーハの端面の投影像の一例を表す図,図4は半導体ウェーハのエッジプロファイル(端面形状)の指標値の一例を説明するための図,図5は半導体ウェーハにおける支持角度と端部の位置のとの関係を表す図,図6は形状測定装置Xによる形状測定処理の手順を表すフローチャートである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
Here, FIG. 1 is a schematic plan view of a shape measuring apparatus X according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic side view of the shape measuring apparatus X, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a projected image of an end face of a semiconductor wafer, FIG. 4 is a diagram for explaining an example of an index value of an edge profile (end surface shape) of a semiconductor wafer, FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a support angle and an end position in the semiconductor wafer, and FIG. 6 is a shape measurement. 4 is a flowchart showing a procedure of shape measurement processing by apparatus X.

本発明に係る形状測定装置Xは,円盤状の測定対象物であるウェーハ1(半導体ウェーハ)の面取り加工された端部に対し,そのウェーハ1の表裏各面に平行な方向から投光部によって光を投光するとともに,その投光方向に対向する方向からカメラによってウェーハ1の端面の投影像を撮像し,その投影像に基づいてウェーハ1の端面の形状や厚みを測定する装置である。
ウェーハ1は,例えば,半径150[mm]程度,厚み0.8[mm]程度の半導体からなり,その外周端(周面)部分が面取り加工されている。
以下,図1に示す平面図及び図2に示す側面図を参照しつつ,形状測定装置Xの構成について説明する。なお,図2において,図1に示す構成要素のうちの一部が省略されている。
図1及び図2に示すように,形状測定装置Xは,投光用の光学系(投光手段の一例)である投光部として点光源2と,その点光源2の光を平行光とするコリメータレンズ3とを備えている。その平行光は,ウェーハ1の表裏各面に平行な方向R1からウェーハ1の端部を含む縁部に対して投光される。点光源2は,例えば白色LEDの光を100μm〜200μmの直径のピンホールを通じて出射する光源等である。この点光源2の光の出射部(ピンホール)は,コリメータレンズ3の焦点位置に配置されている。
さらに,形状測定装置Xは,ウェーハ1に対する投光方向R1に対向する方向R2からウェーハ1の端部を含む縁部の投影像を撮像するカメラ(撮像手段に相当)として,第1のレンズ4と,アパーチャ5と,第2のレンズ6と,イメージセンサ7(CCD等)とを備えている。
第1のレンズ4,アパーチャ5及び第2のレンズ6は,テレセントリックレンズを構成し,それを通過した光がイメージセンサ7に入力されることにより,イメージセンサ7によってウェーハ1の縁部の投影像が撮像される。
The shape measuring apparatus X according to the present invention uses a light projecting unit from a direction parallel to the front and back surfaces of the wafer 1 to a chamfered end of the wafer 1 (semiconductor wafer) which is a disk-shaped measurement object. This is a device that projects light, captures a projected image of the end face of the wafer 1 from a direction opposite to the projecting direction, and measures the shape and thickness of the end face of the wafer 1 based on the projected image.
The wafer 1 is made of, for example, a semiconductor having a radius of about 150 [mm] and a thickness of about 0.8 [mm], and its outer peripheral end (peripheral surface) is chamfered.
The configuration of the shape measuring apparatus X will be described below with reference to the plan view shown in FIG. 1 and the side view shown in FIG. In FIG. 2, some of the components shown in FIG. 1 are omitted.
As shown in FIGS. 1 and 2, the shape measuring apparatus X includes a point light source 2 as a light projecting unit, which is a light projecting optical system (an example of a light projecting unit), and converts the light from the point light source 2 into parallel light. The collimator lens 3 is provided. The parallel light is projected from the direction R1 parallel to the front and back surfaces of the wafer 1 to the edge including the end of the wafer 1. The point light source 2 is, for example, a light source that emits white LED light through a pinhole having a diameter of 100 μm to 200 μm. The light emitting portion (pinhole) of the point light source 2 is disposed at the focal position of the collimator lens 3.
Further, the shape measuring apparatus X is a first lens 4 as a camera (corresponding to an imaging means) that captures a projected image of an edge including the end of the wafer 1 from a direction R2 facing the light projection direction R1 with respect to the wafer 1. And an aperture 5, a second lens 6, and an image sensor 7 (CCD or the like).
The first lens 4, the aperture 5, and the second lens 6 constitute a telecentric lens, and light passing through the first lens 4 is input to the image sensor 7, whereby the image sensor 7 projects an image of the edge of the wafer 1. Is imaged.

コリメータレンズ3と第1のレンズ4との間隔(距離)は,例えば200[mm]程度に設定され,ウェーハ1の縁部は,それらの間の平行光の光路中に配置されている。
このように,形状測定装置Xは,平行光をウェーハ1に投光することにより,ウェーハ1が,その平行光の光軸方向(投光方向R1)の奥行き長さが長いものであっても,イメージセンサ7において,輪郭のボケの程度が小さい良好な投影像を得ることができる。また,干渉性の強い単波長光ではなく,多波長成分を有する白色LEDを用いた点光源2を採用することにより,ウェーハ1が,投光方向R1の奥行き長さが長いものであっても,イメージセンサ7において投影像の輪郭の近傍に発生する回折縞が少ない良好な撮像画像を得ることができる。
The interval (distance) between the collimator lens 3 and the first lens 4 is set to about 200 [mm], for example, and the edge of the wafer 1 is arranged in the optical path of parallel light between them.
As described above, the shape measuring apparatus X projects parallel light onto the wafer 1, so that the wafer 1 has a long depth length in the optical axis direction (projection direction R1) of the parallel light. In the image sensor 7, it is possible to obtain a good projection image with a small outline blur. Further, by adopting a point light source 2 using a white LED having a multi-wavelength component instead of a strong single-wavelength light, even if the wafer 1 has a long depth in the light projecting direction R1, In the image sensor 7, a good captured image with few diffraction fringes generated in the vicinity of the contour of the projected image can be obtained.

形状測定装置Xは,さらに,画像処理装置8と,回転支持機構9と,制御装置10とを備えている。
画像処理装置8は,イメージセンサ7による撮像画像(ウェーハ1の投影像を含む画像)に基づく画像処理を実行する演算装置であり,例えば,予めその記憶部に記憶された所定のプログラムを実行するDSP(Digital Signal Processor)やパーソナルコンピュータ等である。後述するように,画像処理装置8は,イメージセンサ7による撮像画像(投影像)について予め定められた画像処理を実行することにより,ウェーハ1の端面形状の指標値を算出する。なお,画像処理装置8は,制御装置10からの制御指令に従って,イメージセンサ7による撮像画像(画像データ)の入力,及びその撮像画像に基づく画像処理を実行する。
また,回転支持機構9は,円盤状のウェーハ1を支持するとともに,ウェーハ1をその中心点Owを回転軸としてその周方向に回転駆動及び停止させることにより,ウェーハ1の支持角度を調節する装置である。回転支持機構9は,ウェーハ1の支持角度(回転角度)を検出する角度検出センサとして不図示の回転エンコーダを備え,その検出角度に基づいてウェーハ1の支持位置(支持角度)の位置決めを行う。なお,回転支持機構9は,制御装置10からの制御指令に従って,ウェーハ1の支持位置の位置決めを行う。
制御装置10は,CPU及びその周辺装置を備えた計算機であり,そのCPUが,予めその記憶部に記憶された制御プログラムを実行することにより,画像処理装置8及び回転支持機構9を制御する(制御指令を出力する)装置である。
The shape measuring device X further includes an image processing device 8, a rotation support mechanism 9, and a control device 10.
The image processing device 8 is an arithmetic device that executes image processing based on an image captured by the image sensor 7 (an image including a projected image of the wafer 1). For example, the image processing device 8 executes a predetermined program stored in the storage unit in advance. A DSP (Digital Signal Processor), a personal computer, or the like. As will be described later, the image processing apparatus 8 calculates an index value of the end face shape of the wafer 1 by executing predetermined image processing on an image (projected image) taken by the image sensor 7. The image processing device 8 executes input of a captured image (image data) by the image sensor 7 and image processing based on the captured image in accordance with a control command from the control device 10.
The rotation support mechanism 9 is a device that supports the disk-shaped wafer 1 and adjusts the support angle of the wafer 1 by rotating and stopping the wafer 1 in the circumferential direction around the center point Ow as a rotation axis. It is. The rotation support mechanism 9 includes a rotation encoder (not shown) as an angle detection sensor for detecting the support angle (rotation angle) of the wafer 1, and positions the support position (support angle) of the wafer 1 based on the detected angle. The rotation support mechanism 9 positions the support position of the wafer 1 in accordance with a control command from the control device 10.
The control device 10 is a computer including a CPU and its peripheral devices, and the CPU controls the image processing device 8 and the rotation support mechanism 9 by executing a control program stored in the storage unit in advance ( Device that outputs control commands).

次に,図5を参照しつつ,本発明に係る形状測定方法の特徴について説明する。図5は,ウェーハ1における支持角度と端部の位置との関係を表す図である。
図5において,P0で示す部分(位置)は,その位置に位置するウェーハ1の面取り部の輪郭が,形状測定装置Xにより得られる投影像となる位置である。ここで,ウェーハ1のエッジプロファイル測定の対象となる部位(面取り部)が,位置P0に位置するときのウェーハ1の支持位置を基準支持位置と称する。
いま,ウェーハ1が,この基準支持位置で支持された状態から所定の角度±δだけ回転された場合を考える。図5に示すように,ウェーハ1を基準支持位置から±δ[度]回転させた場合に,位置P0にあった測定対象部位(面取り部)が,投影像において面取り部(エッジプロファイル部)として映る領域Eから完全に外れる位置P1,P2まで移動するための条件は,角度δが次の(b1)式を満たすことである。

Figure 0004734398
例えば,ウェーハ1の半径r(例えば,設計上の半径)が150[mm],ウェーハ1の面取り幅k(例えば,設計上の面取り幅)が0.35[mm]である場合,δが3.9[度]以上であればよい。即ち,ウェーハ1の面取り部における測定対象部位(基準支持位置において位置P0に位置する部位)を含む所定範囲(比較的近い範囲)に1つの付着物が存在する場合でも,基準支持位置から+δ[度]回転させた支持位置(第1の支持位置と称する)と,基準支持位置から−δ[度]回転させた支持位置(第2の支持位置と称する)との2つの支持位置それぞれで支持されたウェーハ1について投影像を得れば,得られた2つの投影像のうちの少なくとも一方は,付着物の影響がない(付着物の投影像が輪郭の突出部として形成されない)ものとなる。
また,基準支持位置と,その基準支持位置から±δ[度]回転させた各支持位置(第1の支持位置及び第2の支持位置)との3つの支持位置それぞれで支持されたウェーハ1について投影像を得れば,得られた3つの投影像のうちの少なくとも2つ以上は,付着物の影響がないものとなる。 Next, features of the shape measuring method according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the support angle and the position of the end portion of the wafer 1.
In FIG. 5, a portion (position) indicated by P <b> 0 is a position where the outline of the chamfered portion of the wafer 1 located at that position becomes a projection image obtained by the shape measuring apparatus X. Here, the support position of the wafer 1 when the part (the chamfered portion) that is the target of the edge profile measurement of the wafer 1 is located at the position P0 is referred to as a reference support position.
Consider a case where the wafer 1 is rotated by a predetermined angle ± δ from the state where it is supported at this reference support position. As shown in FIG. 5, when the wafer 1 is rotated ± δ [degrees] from the reference support position, the measurement target portion (chamfered portion) at the position P0 is a chamfered portion (edge profile portion) in the projection image. The condition for moving to the positions P1 and P2 completely deviating from the image area E is that the angle δ satisfies the following equation (b1).
Figure 0004734398
For example, when the radius r of the wafer 1 (for example, a design radius) is 150 [mm] and the chamfer width k (for example, the design chamfer width) of the wafer 1 is 0.35 [mm], δ is 3 .9 [degrees] or more. That is, even when one deposit is present in a predetermined range (relatively close range) including a measurement target part (part located at position P0 at the reference support position) in the chamfered portion of the wafer 1, + δ [ Degrees] supported at two support positions, ie, a rotated support position (referred to as a first support position) and a support position rotated at −δ [degrees] from a reference support position (referred to as a second support position). If a projection image is obtained with respect to the wafer 1 that has been obtained, at least one of the two obtained projection images is not affected by the deposit (the projection image of the deposit is not formed as a protruding portion of the contour). .
In addition, the wafer 1 supported at each of the three support positions, that is, the reference support position and each support position (first support position and second support position) rotated by ± δ [degrees] from the reference support position. If a projection image is obtained, at least two or more of the obtained three projection images will be free from the influence of the deposits.

一方,ウェーハ1の端面形状は,通常,比較的狭い領域においては同じ形状とみなせる,即ち,ウェーハ1においては,その結晶方位に起因して不適な(規格外の)端面形状が生じ得るが,その端面(周面)における中心角が45度ずつずれた8箇所のうちノッチ等の特別な加工が施された位置を除く残りの7箇所の位置の端面形状と,その7箇所それぞれの近傍範囲(中心角で±22.5度の範囲)における端面形状とが同形状とみなせる程度の面取り加工の精度が確保されることが多い。また,半導体ウェーハのエッジ形状を定める周知の規格であるSEMIスタンダードのM1−1103に合致するためには,ウェーハ1の面取り幅は0.5[mm]程度とする必要があり,これを基準に各種設計条件の変動を考慮しても,ウェーハ1の面取り幅は,たかだかその2倍の1.0[mm]程度である。さらに,ウェーハ1の半径rは150[mm]程度であるので,ウェーハ1の半径rに対する面取り幅kの比(k/r)は,大きい場合でもたかだか0.0067(=1.0/150)程度であるので,角度δを大きくても6.6[度]程度とすることができる。ウェーハ1の支持角度の差がそのような比較的小さな角度(中心角度)の範囲(基準支持位置±δ)であれば,ウェーハ1の端面形状は同じ形状とみなせる。
従って,形状測定装置Xを用いたウェーハ1の測定では,前記第1の支持位置から前記第2の支持位置までの範囲において,その第1の支持位置及び第2の支持位置を含む2つ以上の支持位置でウェーハ1が支持された各状態で投影像を撮像し,得られた複数の投影像それぞれに基づいて端面形状の指標値を算出し,算出した複数の指標値に基づいて,1つの代表値の選択又は1つの集約値の算出を行う。このようにして得られる代表値又は集約値は,ウェーハ1が基準支持位置で支持されたときに位置P0に位置する端面(面取り部)の形状又はそれと同形状とみなせる形状の測定値(端面形状の評価値)であり,かつ,付着物の影響のない,或いは付着物の影響の非常に小さい測定値となる。
On the other hand, the end face shape of the wafer 1 can normally be regarded as the same shape in a relatively narrow region, that is, an inappropriate (non-standard) end face shape can occur in the wafer 1 due to its crystal orientation. The end surface shape of the remaining 7 positions excluding the position where special processing such as notch is performed out of 8 positions where the central angle on the end surface (circumferential surface) is shifted by 45 degrees, and the vicinity range of each of the 7 positions In many cases, the accuracy of chamfering is ensured to such an extent that the end face shape in the range of ± 22.5 degrees in the central angle can be regarded as the same shape. Further, in order to conform to the SEMI standard M1-1103, which is a well-known standard for determining the edge shape of a semiconductor wafer, the chamfer width of the wafer 1 needs to be about 0.5 [mm], which is used as a reference. Even if the variation of various design conditions is taken into consideration, the chamfer width of the wafer 1 is about 1.0 [mm], which is at most twice that. Further, since the radius r of the wafer 1 is about 150 [mm], the ratio (k / r) of the chamfer width k to the radius r of the wafer 1 is at most 0.0067 (= 1.0 / 150). Therefore, even if the angle δ is large, it can be set to about 6.6 [degrees]. If the difference in the support angle of the wafer 1 is within such a relatively small angle (center angle) range (reference support position ± δ), the end face shape of the wafer 1 can be regarded as the same shape.
Therefore, in the measurement of the wafer 1 using the shape measuring device X, two or more including the first support position and the second support position in the range from the first support position to the second support position. A projected image is taken in each state where the wafer 1 is supported at the support position, and an index value of the end face shape is calculated based on each of the obtained plurality of projected images, and 1 based on the calculated index values. One representative value is selected or one aggregated value is calculated. The representative value or the aggregate value obtained in this way is a measured value (end face shape) of the shape of the end face (chamfered portion) located at the position P0 when the wafer 1 is supported at the reference support position, or a shape that can be regarded as the same shape. Evaluation value), and there is no influence of the adhering matter or the measurement value is very small.

ここで,前記指標値としては,ウェーハ1の端面の面取り幅k及び面取り半径rmのうちのいずれかが考えられる。これら各指標値の内容は,図4に基づいて既に説明した通りである。
また,1つの代表値の選択方法としては,例えば,複数の前記指標値の中から中央値,最小値若しくは最大値を選択することが考えられる。付着物は,投影像に対して輪郭を本来の端面形状よりも突出させる方向に影響する。そして,ウェーハ1の端面の先端付近に付着物が存在する場合,一般に,面取り幅kは本来(付着物が存在しない場合)よりも大きく,面取り半径rmは本来よりも小さく算出される傾向がある。一方,ウェーハ1の端面と表裏各面との境界位置付近に付着物が存在する場合,面取り幅kは本来よりも小さく,面取り半径rmは本来よりも大きく算出される傾向がある。このため,付着物が付着し得る位置をある程度特定できるような状況下においては,指標値の種類(面取り幅k,面取り半径rm等)に応じて,代表値を最小値としたり,代表値を最大値とすることが考えられる。また,3つ以上の指標値を算出する場合は,指標値の種類によらず代表値を中央値とすることが考えられる。
Here, as the index value, any one of the chamfering width k and the chamfering radius rm of the end surface of the wafer 1 can be considered. The contents of each index value are as already described based on FIG.
In addition, as a method for selecting one representative value, for example, a median value, a minimum value, or a maximum value may be selected from a plurality of the index values. The attached matter affects the direction in which the contour protrudes beyond the original end face shape with respect to the projected image. When deposits are present near the tip of the end face of the wafer 1, generally, the chamfer width k tends to be larger than the original (when no deposit is present) and the chamfer radius rm tends to be smaller than the original. . On the other hand, when deposits exist in the vicinity of the boundary position between the end surface of the wafer 1 and the front and back surfaces, the chamfer width k tends to be smaller than the original and the chamfer radius rm tends to be larger than the original. For this reason, in a situation where the position where the deposit can be attached can be specified to some extent, the representative value is set to the minimum value or the representative value is set according to the type of index value (chamfer width k, chamfer radius rm, etc.). The maximum value is considered. Further, when calculating three or more index values, it is conceivable that the representative value is the median value regardless of the type of the index value.

また,3つ以上の指標値を算出する場合,それら指標値のうち小さいもの又は大きいものから順に予め定められた個数分の平均値(集約値の一例)を算出し,その平均値を測定値とすることも考えられる。
例えば,3つの指標値を算出し,その指標値が面取り幅kである場合,3つの指標値のうちの小さいものから順に2個分の平均値を測定値とすることが考えられる。同様に,3つの指標値を算出し,その指標値が面取り半径rmである場合,3つの指標値のうちの大きいものから順に2個分の平均値を測定値とすることが考えられる。なお,算出した複数の指標値全ての平均値を測定値として算出することも考えられる。
In addition, when calculating three or more index values, an average value (an example of an aggregate value) for a predetermined number is calculated in order from the smallest or largest of the index values, and the average value is measured. It can also be considered.
For example, when three index values are calculated and the index value is the chamfer width k, it is conceivable that the average value of two of the three index values in order from the smallest one is used as the measured value. Similarly, when three index values are calculated and the index value is a chamfer radius rm, it is conceivable that an average value for two of the three index values in order from the largest one is used as a measured value. An average value of all the calculated index values may be calculated as a measured value.

次に,図6に示すフローチャートを参照しつつ,形状測定装置Xを用いた形状測定処理(形状測定方法)の手順について説明する。なお,以下に示すS1,S2,…は,処理手順(ステップ)の識別符号を表す。
まず,制御装置10が,所定のカウンタ変数iの初期化(i=1)等の初期設定処理を実行する(S1)。このとき,点光源2が点灯され,ウェーハ1に対する投光が開始される。
次に,制御装置10が,回転支持機構9を制御することにより,ウェーハ1が,その支持角度(回転支持機構9の回転角)が予め定められたi番目の基準支持角度ψ(i)となる支持位置(i番目の基準支持位置)に対して−δ[度]だけ回転した位置で支持されるようにウェーハ1の支持位置(回転角度)を設定する(S2)。
ここで,基準支持位置は,回転支持機構9によるウェーハ1の支持角度(回転角度)が45度ずつずれた8つの位置のうちのノッチ等が測定位置となる場合を除く7つの位置(1番目〜7番目の基準支持位置)である。
また,δは,角度を表す設定値(予め定められた設定値)であり,次の(b2)式を満たす設定値である。

Figure 0004734398
この(b2)式における上限側のしきい値「22.5度」は,45度ずれた隣の基準支持位置との境界となる角度である。この上限制限を満たすことにより,各基準支持位置に関する測定において,他の基準支持位置に関する測定部位(面取り部)と重複した測定部位について測定することを回避できる。
また,ウェーハ1の半径r(例えば,設計上の半径)が150[mm],ウェーハ1の面取り幅k(例えば,設計上の面取り幅)が0.35[mm]である場合,δは3.9以上に予め設定されている。
なお,基準支持位置で支持されたウェーハ1の測定部位(端面)の表面形状とその近傍部の表面形状との差異が測定誤差となることを回避するためには,角度を表す設定値δがより小さいことが望ましい。
そこで,前記設定値δが次の(b3)式を満たすことが考えられる。
Figure 0004734398
例えば,ウェーハ1の半径r(例えば,設計上の半径)が150[mm],ウェーハ1の面取り幅k(例えば,設計上の面取り幅)が0.35[mm]である場合,δを4.0(≒3.9)に予め設定しておく。
また,前述したように,半径rが150[mm]程度,面取り幅kが0.10[mm]程度以上であるというウェーハ1の実情を(b2)式に適用すると,ウェーハ1については,δ1及びδ2が,それぞれ2°以上22.5°以下の範囲であることが実用的である。 Next, the procedure of the shape measurement process (shape measurement method) using the shape measurement apparatus X will be described with reference to the flowchart shown in FIG. S1, S2,... Shown below represent identification codes of processing procedures (steps).
First, the control device 10 executes an initial setting process such as initialization of a predetermined counter variable i (i = 1) (S1). At this time, the point light source 2 is turned on and light projection to the wafer 1 is started.
Next, the control device 10 controls the rotation support mechanism 9 so that the wafer 1 has an i-th reference support angle ψ (i) whose support angle (rotation angle of the rotation support mechanism 9) is predetermined. The support position (rotation angle) of the wafer 1 is set so as to be supported at a position rotated by −δ [degrees] with respect to the support position (i-th reference support position) (S2).
Here, the reference support positions are seven positions (first position) except for the case where the notch or the like of the eight positions where the support angle (rotation angle) of the wafer 1 by the rotation support mechanism 9 is shifted by 45 degrees is the measurement position. ˜7th reference support position).
Further, δ is a set value (predetermined set value) representing an angle, and is a set value that satisfies the following equation (b2).
Figure 0004734398
The threshold value “22.5 degrees” on the upper limit side in the equation (b2) is an angle that becomes a boundary with the adjacent reference support position shifted by 45 degrees. By satisfying this upper limit, it is possible to avoid measuring a measurement site that overlaps a measurement site (chamfered portion) related to another reference support position in the measurement related to each reference support position.
Further, when the radius r (for example, design radius) of the wafer 1 is 150 [mm] and the chamfer width k (for example, design chamfer width) of the wafer 1 is 0.35 [mm], δ is 3 .9 or higher.
In order to avoid the difference between the surface shape of the measurement site (end surface) of the wafer 1 supported at the reference support position and the surface shape of the vicinity thereof from being a measurement error, a set value δ representing an angle is set. It is desirable to be smaller.
Therefore, it is conceivable that the set value δ satisfies the following equation (b3).
Figure 0004734398
For example, when the radius r of the wafer 1 (for example, a design radius) is 150 [mm] and the chamfer width k (for example, the design chamfer width) of the wafer 1 is 0.35 [mm], δ is 4 Is set in advance to 0.0 (≈3.9).
Further, as described above, when the actual situation of the wafer 1 that the radius r is about 150 [mm] and the chamfer width k is about 0.10 [mm] or more is applied to the equation (b2), And δ2 are practically in the range of 2 ° or more and 22.5 ° or less, respectively.

続けて,ウェーハ1がi番目の基準支持角度ψ(i)−δ[度]の位置で支持された状態において,ウェーハ1の端面の投影像をイメージセンサ7により撮像し,さらに,制御装置10が,画像処理装置8を制御することにより,その撮像画像(画像データ)を取り込んで所定の記憶部(画像処理装置8が備えるメモリ等)に記憶させる(S3)。
さらに,制御装置10の制御指令に従って,画像処理装置8(前記所定の演算手段の一例)が,ステップS3で取り込んだ撮像画像(ウェーハ1端部の投影像の画像)に基づいて予め定められた画像処理を実行することにより,ウェーハ1の端面形状の指標値を算出し,その算出値を所定の記憶部(制御装置10が備えるメモリ等)に記憶させる(S4)。
例えば,画像処理装置8は,このステップS4において,ウェーハ1の端面(面取り部)の面取り幅kを指標値として算出する。
なお,ウェーハ1の投影像に基づいて面取り幅kを算出する方法は,ウェーハ1の形状測定の技術分野において周知であるので,ここでは説明を省略する。
Subsequently, in a state where the wafer 1 is supported at the position of the i-th reference support angle ψ (i) −δ [degrees], a projected image of the end surface of the wafer 1 is taken by the image sensor 7, and further, the control device 10. However, by controlling the image processing device 8, the captured image (image data) is captured and stored in a predetermined storage unit (memory or the like provided in the image processing device 8) (S3).
Furthermore, according to the control command of the control device 10, the image processing device 8 (an example of the predetermined calculation means) is predetermined based on the captured image (image of the projected image of the end portion of the wafer 1) captured in step S3. By executing the image processing, an index value of the end face shape of the wafer 1 is calculated, and the calculated value is stored in a predetermined storage unit (memory or the like provided in the control device 10) (S4).
For example, the image processing apparatus 8 calculates the chamfer width k of the end surface (chamfered portion) of the wafer 1 as an index value in step S4.
Note that a method for calculating the chamfer width k based on the projected image of the wafer 1 is well known in the technical field of the shape measurement of the wafer 1, and thus the description thereof is omitted here.

次に,制御装置10が,回転支持機構9を制御することにより,ウェーハ1が,その支持角度(回転支持機構9の回転角)が予め定められたi番目の基準支持角度ψ(i)となる支持位置(i番目の基準支持位置)で支持されるようにウェーハ1の支持位置(回転角度)を設定する(S5)。即ち,ステップS3,S4の状態から+δ[度]だけウェーハ1を回転させる。
続けて,ウェーハ1がi番目の基準支持角度ψ(i)で支持された状態において,制御装置10及び画像処理装置8が,前述したステップS3及びS4と同じ処理を実行する(S6,S7)。
これにより,ウェーハ1がi番目の基準支持角度ψ(i)で支持された状態で得られた投影像に基づく前記指標値(ここでは,ウェーハ1の端面(面取り部)の面取り幅k)が算出及び記憶される。
さらに,制御装置10が,回転支持機構9を制御することにより,ウェーハ1が,その支持角度(回転支持機構9の回転角)が予め定められたi番目の基準支持角度ψ(i)+δ[度]となる支持位置で支持されるようにウェーハ1の支持位置(回転角度)を設定する(S8)。即ち,ステップS6,S7の状態から+δ[度]だけウェーハ1を回転させる。
続けて,ウェーハ1がi番目の基準支持角度ψ(i)+δ[度]の角度で支持された状態において,制御装置10及び画像処理装置8が,前述したステップS3及びS4と同じ処理を実行する(S9,S10)。
これにより,ウェーハ1がi番目の基準支持角度ψ(i)+δ[度]の角度で支持された状態で得られた投影像に基づく前記指標値(ここでは,ウェーハ1の端面(面取り部)の面取り幅k)が算出及び記憶される。
Next, the control device 10 controls the rotation support mechanism 9 so that the wafer 1 has an i-th reference support angle ψ (i) whose support angle (rotation angle of the rotation support mechanism 9) is predetermined. The support position (rotation angle) of the wafer 1 is set so as to be supported at the support position (i-th reference support position) (S5). That is, the wafer 1 is rotated by + δ [degrees] from the state of steps S3 and S4.
Subsequently, in a state where the wafer 1 is supported at the i-th reference support angle ψ (i), the control device 10 and the image processing device 8 perform the same processing as steps S3 and S4 described above (S6, S7). .
Thus, the index value (here, the chamfering width k of the end surface (chamfered portion) of the wafer 1) based on the projection image obtained in a state where the wafer 1 is supported at the i-th reference support angle ψ (i) is obtained. Calculated and stored.
Further, the control device 10 controls the rotation support mechanism 9 so that the wafer 1 has an i-th reference support angle ψ (i) + δ [with a predetermined support angle (the rotation angle of the rotation support mechanism 9). The support position (rotation angle) of the wafer 1 is set so as to be supported at the support position of [degree] (S8). That is, the wafer 1 is rotated by + δ [degrees] from the state of steps S6 and S7.
Subsequently, in a state where the wafer 1 is supported at an angle of the i-th reference support angle ψ (i) + δ [degrees], the control device 10 and the image processing device 8 execute the same processing as steps S3 and S4 described above. (S9, S10).
Thereby, the index value (here, the end face (chamfered portion) of the wafer 1) based on the projection image obtained in a state where the wafer 1 is supported at an angle of the i-th reference support angle ψ (i) + δ [degree]. Chamfer width k) is calculated and stored.

以上に示したステップS2,S3,S5,S6,S8及びS9の工程は,回転支持機構9により,ウェーハ1をi番目の基準支持位置に対し+δ度回転させた支持位置(以下,第1の支持位置という)から−δ度回転させた支持位置(以下,第2の支持位置という)までの範囲における前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置とi番目の基準支持位置とを含む3つの支持位置で支持し,それら各支持位置で支持されたウェーハ1の端面の投影像をイメージセンサ7(撮像手段の一例)により撮像し,撮像データを所定の記憶手段に記録する工程であり,前記回転・撮像工程の一例である。なお,制御装置10が,前記回転制御手段及び前記撮像制御手段の一例である。
また,前述したステップS4,S7及びS10の工程は,前記回転・撮像工程により得られた複数の投影像それぞれについて,画像処理装置8が備えるプロセッサ(演算手段)により,予め定められた画像処理を実行することによってウェーハ1の端面形状の指標値を算出する工程であり,前記指標値算出工程の一例である。
The steps S2, S3, S5, S6, S8, and S9 described above are performed at the support position (hereinafter referred to as the first position) obtained by rotating the wafer 1 by + δ degrees with respect to the i-th reference support position by the rotation support mechanism 9. Including the first support position, the second support position, and the i-th reference support position in a range from a support position) to a support position rotated by −δ degrees (hereinafter referred to as a second support position). It is a process of supporting at three support positions, capturing a projected image of the end face of the wafer 1 supported at each of the support positions by an image sensor 7 (an example of an image capturing means), and recording the image data in a predetermined storage means. , Is an example of the rotation / imaging process. The control device 10 is an example of the rotation control unit and the imaging control unit.
Further, in the steps S4, S7, and S10 described above, predetermined image processing is performed by a processor (calculation means) included in the image processing device 8 for each of the plurality of projection images obtained by the rotation / imaging process. This is a step of calculating an index value of the end face shape of the wafer 1 by executing, and is an example of the index value calculating step.

次に,制御装置10が,予め定められた規則に従って,ステップS2〜S10の工程により得られた複数の前記指標値(ここでは,面取り幅k)に基づく1つの代表値の選択又は1つの集約値の算出を行うことにより,その代表値又は集約値を,i番目の基準支持位置に対応するウェーハ1の端面形状の測定値として導出(選出又は算出)し,その測定値を所定の出力手段を通じて出力する(S11,前記測定値導出工程及び同手段の一例)。
例えば,制御装置10は,前述したように,3つの面取り幅k(指標値)の中から最小値又は中央値を選択し,それを測定値として出力する処理や,3つの面取り幅k(指標値)のうちの小さいものから順に2個分の平均値(集約値の一例)を算出し,それを測定値として出力する処理を実行する。なお,測定値の出力は,表示装置への測定値の表示や,通信手段を通じた他装置への測定値の送信,記憶手段への測定値の書き込み等各種考えられる。
Next, according to a predetermined rule, the control device 10 selects one representative value based on a plurality of the index values (here, the chamfer width k) obtained by the steps S2 to S10 or one aggregation. By calculating the value, the representative value or the aggregated value is derived (selected or calculated) as a measured value of the end face shape of the wafer 1 corresponding to the i-th reference support position, and the measured value is a predetermined output means. (S11, an example of the measurement value deriving step and the same means).
For example, as described above, the control device 10 selects the minimum value or the median value from the three chamfering widths k (index values), and outputs the measured values as measured values. The average value (an example of an aggregate value) of two values is calculated in order from the smallest value), and the process of outputting it as a measurement value is executed. Note that the measurement value can be output in various ways, such as display of the measurement value on the display device, transmission of the measurement value to another device via the communication means, and writing of the measurement value to the storage means.

次に,制御装置10は,カウンタ変数iをカウントアップ(+1)し(S12),カウンタ変数があらかじめ定められた設定値Mを超えているか否かを判別する(S13)。そして,制御装置10は,(i>M)ではないと判別したときは,処理を前述したステップS2へ戻し,再びステップS2〜S13の処理を繰り返し,(i>M)であると判別したときは処理を終了させる。
例えば,ウェーハ1の測定においては,Mは7であり,1番目〜7番目の基準支持角度ψ(1)〜ψ(7)は,45度ずつずれて設定された角度(例えば,0度,45度,90度,135度,・・・,270度,315度)である。
これにより,形状測定装置Xを用いたウェーハ1の形状測定においては,角度を表す設定値δ(δ1及びδ2に相当)が前記(b2)式を満たし(即ち,(b1)式も満たしている),回転支持機構9によるウェーハ1の支持角度が45度ずつずれた8つの支持位置のうちの7つの基準支持位置(i=1〜7)それぞれについて,ステップS2〜SS11の各工程(前記回転・撮像工程と前記指標値算出工程と前記測定値導出工程とに相当)が実行される。なお,測定要件によっては,ウェーハ1の支持角度が45度ずつずれた8つの支持位置のうちの6つ或いは5つの基準支持位置(7パターン以外の複数パターンの支持位置)についてのみステップS2〜SS11の各工程が実行される場合もある。また,ウェーハ1の支持角度が45度以外の角度(例えば15度)ずつずれた複数の支持位置を前記基準支持位置としてステップS2〜SS11の各工程が実行される場合もある。
Next, the control device 10 counts up (+1) the counter variable i (S12), and determines whether or not the counter variable exceeds a predetermined set value M (S13). When the control device 10 determines that (i> M) is not satisfied, it returns the process to step S2 described above, repeats the processing of steps S2 to S13 again, and determines that (i> M) is satisfied. Terminates the process.
For example, in the measurement of the wafer 1, M is 7, and the first to seventh reference support angles ψ (1) to ψ (7) are set at an angle set by 45 degrees (for example, 0 degrees, 45 degrees, 90 degrees, 135 degrees,..., 270 degrees, 315 degrees).
As a result, in the shape measurement of the wafer 1 using the shape measuring apparatus X, the set value δ (corresponding to δ1 and δ2) representing the angle satisfies the equation (b2) (that is, the equation (b1) is also satisfied. ), For each of the seven reference support positions (i = 1 to 7) of the eight support positions where the support angle of the wafer 1 by the rotation support mechanism 9 is shifted by 45 degrees (steps S2 to S11) (Corresponding to the imaging step, the index value calculating step, and the measured value deriving step). Depending on the measurement requirements, steps S2 to SS11 are performed only for 6 or 5 reference support positions (support positions of a plurality of patterns other than 7 patterns) out of 8 support positions where the support angle of the wafer 1 is shifted by 45 degrees. In some cases, these steps are performed. In addition, the steps S2 to SS11 may be executed with a plurality of support positions where the support angle of the wafer 1 is shifted by an angle other than 45 degrees (for example, 15 degrees) as the reference support position.

以上に示した形状測定装置Xを用いたウェーハ1の形状測定により,円盤状のウェーハ1の端面の形状をその投影像に基づいて測定するにあたり,その端面に存在する付着物の影響を受けずに正しい形状測定を行うことができる。
また,以上に示した作用効果は,ウェーハ1以外の他の円盤状の測定対象物(ハードディスク用のアルミサブトレート,ガラスサブストレートなど)の面取り加工された端部の面(端面)の形状をその投影像に基づいて測定する場合でも同様に得られる。
また,前述した実施形態における基準支持位置に対する回転角度である+δ及び−δそれぞれの絶対値(δ)は,必ずしも同じ値であることを要さず,+δ及び−δを+δ1及び−δ2と置き換え,そのδ1及びδ2それぞれが,(b1)式〜(b3)式のいずれかを満たすことも考えられる。なお,角度を表す設定値δ1及びδ2は,δ1=δ2であってもδ1≠δ2であってもよい。
また,前述した実施形態では,ウェーハ1を,前記基準支持位置とその位置に対し+δ度及び−δ度回転させた各支持位置との3つの支持位置それぞれについて,ウェーハ1の端部の投影像の撮像と前記指標値の計算とを行う例を示したが,前記基準支持位置に対し+δ度及び−δ度回転させた2つの支持位置について,或いはその2つの支持位置を含む4つ以上の支持位置について,ウェーハ1の端部の投影像の撮像と前記指標値の計算とを行うことも考えられる。
例えば,ウェーハ1を前記基準支持位置に対し+δ度回転させた支持位置から−δ度回転させた支持位置までの範囲において,±δ度それぞれの支持位置と,その角度範囲を等角度で複数に区分した各角度での支持位置とのそれぞれについて,ウェーハ1の端部の投影像の撮像と前記指標値の計算とを行うことが考えられる。
When measuring the shape of the end face of the disc-shaped wafer 1 based on the projected image by measuring the shape of the wafer 1 using the shape measuring apparatus X described above, it is not affected by the deposits present on the end face. The correct shape measurement can be performed.
In addition, the effects described above are obtained by changing the shape of the end face (end face) of the disk-shaped measurement object (aluminum substrate for hard disk, glass substrate, etc.) other than the wafer 1 that has been chamfered. Even in the case of measuring based on the projected image, the same can be obtained.
Further, the absolute values (δ) of + δ and −δ, which are rotation angles with respect to the reference support position in the above-described embodiment, do not necessarily have to be the same value, and + δ and −δ are replaced with + δ1 and −δ2. The δ1 and δ2 may satisfy any one of the expressions (b1) to (b3). The set values δ1 and δ2 representing the angles may be δ1 = δ2 or δ1 ≠ δ2.
Further, in the above-described embodiment, the projected image of the end portion of the wafer 1 at each of the three support positions, that is, the reference support position and each support position rotated by + δ degrees and −δ degrees with respect to the reference support position. An example of performing imaging and calculating the index value has been shown, but two or more support positions rotated + δ degrees and −δ degrees with respect to the reference support position, or four or more including the two support positions Regarding the support position, it is also conceivable to perform the imaging of the projected image of the edge of the wafer 1 and the calculation of the index value.
For example, in the range from the support position where the wafer 1 is rotated + δ degrees relative to the reference support position to the support position where the wafer 1 is rotated −δ degrees, the support positions of ± δ degrees and the angle ranges thereof are set to be equal to a plurality of angles. For each of the divided support positions at each angle, it is conceivable to take a projected image of the edge of the wafer 1 and calculate the index value.

また,前記制御装置10又はその制御装置10と通信可能な計算機(不図示)が,所定のプログラムを実行することにより,δの設定機能を備えることが考えられる。
例えば,制御装置10が,ウェーハ1の端面における形状測定の対象とする範囲がウェーハ1の半径方向において占める幅(以下,測定対象幅という)及びウェーハ1の半径rの情報を入力するキーボード等の操作入力部や外部装置との通信部(前記測定対象幅情報入力手段の一例)を備え,さらに,制御装置10が備えるプロセッサが,入力された前記測定対象幅及び半径の情報に基づいてδを算出し,算出したδをその記憶部に記憶させる(設定する)処理を実行することが考えられる(前記設定角度算出手段の一例)。
ここで,前記測定対象幅は,通常は面取り幅kであり,その場合,制御装置10は,入力された面取り幅k及び半径rを,例えばδ=cos-1((r−k)/r)という式(前記(b3)式に相当)に適用することによってδを算出する。
これにより,測定対象となるウェーハ1の形状に適したδを簡易に設定することができる。
Further, it is conceivable that the control device 10 or a computer (not shown) that can communicate with the control device 10 has a function of setting δ by executing a predetermined program.
For example, the control device 10 may be a keyboard for inputting information on the width of the wafer 1 in the radial direction of the shape measurement target area (hereinafter referred to as the measurement target width) and the radius r of the wafer 1. An operation input unit and a communication unit (an example of the measurement target width information input unit) with an external device are provided, and a processor included in the control device 10 calculates δ based on the input information about the measurement target width and radius. It is conceivable to execute a process of calculating and storing (setting) the calculated δ in the storage unit (an example of the set angle calculating means).
Here, the measurement target width is usually a chamfer width k, and in this case, the control device 10 determines the input chamfer width k and radius r, for example, δ = cos −1 ((r−k) / r. ) Is calculated by applying it to the formula (corresponding to the formula (b3)).
Thereby, δ suitable for the shape of the wafer 1 to be measured can be easily set.

本発明は,主として半導体ウェーハ,その他,ハードディスク用のアルミサブストレートやガラスサブストレート等の円盤状の測定対象物の端面の形状測定への利用が可能である。   The present invention can be used mainly for measuring the shape of an end face of a disk-shaped measuring object such as an aluminum substrate or a glass substrate for a semiconductor wafer or other hard disk.

本発明の実施形態に係る形状測定装置Xの概略平面図。1 is a schematic plan view of a shape measuring device X according to an embodiment of the present invention. 形状測定装置Xの概略側面図。The schematic side view of the shape measuring apparatus X. 半導体ウェーハの端面の投影像の一例を表す図。The figure showing an example of the projection image of the end surface of a semiconductor wafer. 半導体ウェーハのエッジプロファイル(端面形状)の指標値の一例を説明するための図。The figure for demonstrating an example of the index value of the edge profile (end surface shape) of a semiconductor wafer. 半導体ウェーハにおける支持角度と端部の位置のとの関係を表す図。The figure showing the relationship between the support angle in a semiconductor wafer, and the position of an edge part. 形状測定装置Xによる形状測定処理の手順を表すフローチャート。The flowchart showing the procedure of the shape measurement process by the shape measuring apparatus X.

符号の説明Explanation of symbols

X :形状測定装置
1 :ウェーハ
2 :点光源
3 :コリメータレンズ
4 :第1のレンズ
5 :アパーチャ
6 :第2のレンズ
7 :イメージセンサ
8 :画像処理装置
9 :回転支持機構
10:制御装置
X: shape measuring device 1: wafer 2: point light source 3: collimator lens 4: first lens 5: aperture 6: second lens 7: image sensor 8: image processing device 9: rotation support mechanism 10: control device

Claims (8)

円盤状の半導体ウェーハの面取り加工された端部に対し該半導体ウェーハの表裏各面に略平行な方向から光を投光する投光手段と,その投光方向に対向する方向から前記半導体ウェーハの端面の投影像を撮像する撮像手段と,を具備し,前記投影像に基づいて前記半導体ウェーハの端面の形状を測定する形状測定装置であって,
前記半導体ウェーハをその周方向に回転可能に支持する回転支持機構と,
前記回転支持機構により,前記半導体ウェーハを所定の基準支持位置に対し所定の第1の設定角度だけ回転させた第1の支持位置から前記第1の設定角度に対して正負が反対の所定の第2の設定角度だけ回転させた第2の支持位置までの範囲における前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置を含む2つ以上の支持位置で支持させる回転制御手段と,
前記回転制御手段により前記2つ以上の支持位置それぞれで支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像を前記撮像手段により撮像させる撮像制御手段と,
前記撮像制御手段の処理により得られた複数の投影像それぞれについて,予め定められた画像処理を実行することによって端面形状の指標値を算出する指標値算出手段と,
予め定められた規則に従って,前記指標値算出手段により算出された複数の前記指標値に基づく1つの代表値の選択又は1つの集約値の算出を行うことにより,前記基準支持位置に対応する前記半導体ウェーハの端面の形状の測定値を導出する測定値導出手段と,
を具備してなり,
前記半導体ウェーハの端面の面取り幅kが0.1mm〜1.0mm,前記半導体ウェーハの半径rに対する面取り幅kの比が0.0067以下であって,前記第1の設定角度を+δ1,前記第2の設定角度を−δ2とした場合に,前記δ1及び前記δ2それぞれが,前記基準支持位置で支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像における面取り部が前記撮像制御手段の処理により得られた複数の投影像それぞれにおいて面取り部として映る領域から外れるように定められた2°以上6.6°以下の範囲であることを特徴とする形状測定装置。
Projecting means for projecting light from a direction substantially parallel to the front and back surfaces of the semiconductor wafer with respect to the chamfered end portion of the disk-shaped semiconductor wafer, and a direction of the semiconductor wafer from the direction facing the projecting direction. And a shape measuring device for measuring the shape of the end face of the semiconductor wafer based on the projected image,
A rotation support mechanism for rotatably supporting the semiconductor wafer in its circumferential direction;
The rotation support mechanism rotates the semiconductor wafer by a predetermined first set angle with respect to a predetermined reference support position from a predetermined first set position opposite to the first set angle. Rotation control means for supporting at two or more support positions including the first support position and the second support position in a range up to a second support position rotated by a set angle of 2;
Imaging control means for imaging the projected image of the end face of the semiconductor wafer supported by the rotation control means at each of the two or more supporting positions by the imaging means;
Index value calculating means for calculating an index value of the end face shape by executing predetermined image processing for each of the plurality of projection images obtained by the processing of the imaging control means;
The semiconductor corresponding to the reference support position by selecting one representative value or calculating one aggregate value based on a plurality of the index values calculated by the index value calculating means according to a predetermined rule. Measurement value deriving means for deriving a measurement value of the shape of the end face of the wafer;
Comprising
The chamfer width k of the end face of the semiconductor wafer is 0.1 mm to 1.0 mm, the ratio of the chamfer width k to the radius r of the semiconductor wafer is 0.0067 or less, and the first set angle is + δ1, the first When the set angle of 2 is −δ2, the chamfered portion in the projected image of the end face of the semiconductor wafer supported at the reference support position is obtained by the processing of the imaging control unit. A shape measuring device having a range of 2 ° or more and 6.6 ° or less determined so as to deviate from a region projected as a chamfered portion in each of a plurality of projected images .
前記回転制御手段が,前記回転支持機構により前記半導体ウェーハを前記基準支持位置と前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置とを含む3つ以上の支持位置で支持させ,
前記撮像制御手段が,前記回転制御手段により前記3つ以上の支持位置それぞれで支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像を前記撮像手段により撮像させてなる請求項1に記載の形状測定装置。
The rotation control unit supports the semiconductor wafer at the three or more support positions including the reference support position, the first support position, and the second support position by the rotation support mechanism;
The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the imaging control unit causes the imaging unit to capture a projected image of an end face of the semiconductor wafer supported at each of the three or more support positions by the rotation control unit.
前記予め定められた規則が,複数の前記指標値の中から中央値,最小値若しくは最大値を選択する規則,又は複数の前記指標値のうち小さいもの若しくは大きいものから順に予め定められた個数分の平均値を算出する規則のいずれかである請求項1又は2のいずれかに記載の形状測定装置。   The predetermined rule is a rule for selecting a median, minimum value or maximum value from a plurality of the index values, or a predetermined number in order from the smallest or the largest of the plurality of index values. The shape measuring device according to claim 1, wherein the shape measuring device is any one of rules for calculating an average value of. 前記指標値が,前記半導体ウェーハの端面の面取り幅,面取り角度及び面取り半径のうちのいずれかである請求項1〜3のいずれかに記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the index value is any one of a chamfer width, a chamfer angle, and a chamfer radius of an end surface of the semiconductor wafer. 円盤状の半導体ウェーハの面取り加工された端部に対し該半導体ウェーハの表裏各面に略平行な方向から投光手段によって光を投光するとともに,その投光方向に対向する方向から撮像手段によって前記半導体ウェーハの端面の投影像を撮像し,該投影像に基づいて前記半導体ウェーハの端面の形状を測定する形状測定方法であって,
前記半導体ウェーハをその周方向に回転可能に支持する回転支持機構により,前記半導体ウェーハを所定の基準支持位置に対し所定の第1の設定角度だけ回転させた第1の支持位置から前記第1の設定角度に対して正負が反対の所定の第2の設定角度だけ回転させた第2の支持位置までの範囲における前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置を含む2つ以上の支持位置で支持し,それら各支持位置で支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像を前記撮像手段により撮像し,撮像データを所定の記憶手段に記録する回転・撮像工程と,
前記回転・撮像工程により得られた複数の投影像それぞれについて,所定の演算手段により予め定められた画像処理を実行することによって端面形状の指標値を算出する指標値算出工程と,
予め定められた規則に従って,前記指標値算出工程により算出された複数の前記指標値に基づく1つの代表値の選択又は1つの集約値の算出を行うことにより,前記基準支持位置に対応する前記半導体ウェーハの端面の形状の測定値を導出する処理を所定の演算手段により実行する測定値導出工程と,
を実行してなり,
前記半導体ウェーハの端面の面取り幅kが0.1mm〜1.0mm,前記半導体ウェーハの半径rに対する面取り幅kの比が0.0067以下であって,前記第1の設定角度を+δ1,前記第2の設定角度を−δ2とした場合に,前記δ1及び前記δ2それぞれが,前記基準支持位置で支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像における面取り部が前記撮像制御手段の処理により得られた複数の投影像それぞれにおいて面取り部として映る領域から外れるように定められた2°以上6.6°以下の範囲であることを特徴とする形状測定方法。
Light is projected by light projecting means from directions substantially parallel to the front and back surfaces of the semiconductor wafer to the chamfered end portion of the disk-shaped semiconductor wafer, and from the direction opposite to the light projecting direction by the imaging means. A shape measuring method for capturing a projected image of the end face of the semiconductor wafer and measuring the shape of the end face of the semiconductor wafer based on the projected image,
The semiconductor wafer is rotated from the first support position by a predetermined first set angle with respect to a predetermined reference support position by a rotation support mechanism that rotatably supports the semiconductor wafer in the circumferential direction. Two or more support positions including the first support position and the second support position in a range up to a second support position rotated by a predetermined second set angle opposite in polarity to the set angle. A rotation / imaging process in which a projected image of the end face of the semiconductor wafer supported at each of the support positions is captured by the imaging unit and the imaging data is recorded in a predetermined storage unit;
An index value calculation step for calculating an index value of the end face shape by executing predetermined image processing by a predetermined calculation means for each of the plurality of projection images obtained by the rotation and imaging step;
The semiconductor corresponding to the reference support position by selecting one representative value or calculating one aggregate value based on a plurality of the index values calculated by the index value calculating step according to a predetermined rule. A measurement value deriving step in which processing for deriving a measurement value of the shape of the end face of the wafer is executed by a predetermined computing means;
And
The chamfer width k of the end face of the semiconductor wafer is 0.1 mm to 1.0 mm, the ratio of the chamfer width k to the radius r of the semiconductor wafer is 0.0067 or less, and the first set angle is + δ1, the first When the set angle of 2 is −δ2, the chamfered portion in the projected image of the end face of the semiconductor wafer supported at the reference support position is obtained by the processing of the imaging control unit. A shape measuring method characterized by being in a range of 2 ° or more and 6.6 ° or less determined so as to deviate from a region projected as a chamfer in each of a plurality of projected images .
前記予め定められた規則が,複数の前記指標値の中から中央値,最小値若しくは最大値を選択する規則,又は複数の前記指標値のうち小さいもの若しくは大きいものから順に予め定められた個数分の平均値を算出する規則のいずれかである請求項5に記載の形状測定方法。   The predetermined rule is a rule for selecting a median, minimum value or maximum value from a plurality of the index values, or a predetermined number in order from the smallest or the largest of the plurality of index values. The shape measuring method according to claim 5, wherein the shape measuring method is any one of rules for calculating an average value. 前記回転・撮像工程において,前記回転支持機構により前記半導体ウェーハを前記基準支持位置と前記第1の支持位置及び前記第2の支持位置とを含む3つ以上の支持位置で支持し,それら3つ以上の支持位置それぞれで支持された前記半導体ウェーハの端面の投影像を前記撮像手段により撮像してなる請求項5又は6のいずれかに記載の形状測定方法。   In the rotation / imaging process, the rotation support mechanism supports the semiconductor wafer at three or more support positions including the reference support position, the first support position, and the second support position. The shape measuring method according to claim 5, wherein a projected image of the end face of the semiconductor wafer supported at each of the above support positions is picked up by the image pickup means. 前記指標値が,前記半導体ウェーハの端面の面取り幅,面取り角度及び面取り半径のうちのいずれかである請求項5〜7のいずれかに記載の形状測定方法。   The shape measurement method according to claim 5, wherein the index value is any one of a chamfer width, a chamfer angle, and a chamfer radius of an end surface of the semiconductor wafer.
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