JP2003173947A - 半導体ウェハのドットマーク形成位置の位置決め方法とその位置決め装置 - Google Patents

半導体ウェハのドットマーク形成位置の位置決め方法とその位置決め装置

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JP2003173947A JP2001371572A JP2001371572A JP2003173947A JP 2003173947 A JP2003173947 A JP 2003173947A JP 2001371572 A JP2001371572 A JP 2001371572A JP 2001371572 A JP2001371572 A JP 2001371572A JP 2003173947 A JP2003173947 A JP 2003173947A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ウェハ周面の所望のマーキング領域に光学的な
微細な処理を正確に行うことのできる半導体ウェハのド
ットマーク形成位置の位置決め方法と、その装置を提供
する。 【解決手段】照明装置41の光をウェハW の周面の一部に
向けて照射し、その照射方向と異なる方向に配された撮
像装置42にてウェハW のドットマーク形成位置周辺部の
断面形状を撮像して映像化する。撮像された断面画像に
対して、ウェハ周面10のどの位置に加工又は読取を行う
かを決定する。次いで、前記断面画像と同一画面上に取
り込んだ処理系20の結像位置に対応する画像に対して、
任意のドットマーク形成位置とのずれ量を演算し、その
位置座標に応じて相対移動手段30を移動制御する。決定
されたドットマーク形成位置を処理系20の結像位置に機
械的に一致させる。このとき、処理系20の焦点を微調整
することにより焦点合わせを自動的に行い、ドットマー
ク形成位置に対する所望の処理がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は半導体ウェハ周面に
存在する微小な略平面部分にマーキングされる製品管理
用あるいは各種セキュリティ用ドットマークの形成位置
を任意に特定でき、且つ迅速で正確な位置決め方法と、
その位置決め装置に関する。なお、本発明におけるドッ
トマークの形成位置とは、ドットマークを形成すべき位
置及びドットマークが形成された位置を意味する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば半導体の製造工程にあ
っては、各工程ごとに多様で且つ厳密な製造条件を設定
する必要があり、これらを管理するために、半導体ウェ
ハの一部表面に数字、文字、ドットによる一次マーク或
いはバーコード等からなるマークが表示される。しかし
て、半導体の製造工程数は高集積化がなされるにつれて
数１００以上にも及ぶ。しかも、各工程において多数の
素子形成処理や平坦化処理がなされる。これらの処理に
は、例えばレジスト塗布、レジスト上へのパターンの縮
小投影やレジスト現像、或いは銅配線などにより発生す
るギャップの埋込みのための絶縁膜や金属膜などの各種
の成膜による平坦化がある。
【０００３】前記ドットによるマーキングは、通常、連
続パルスレーザビームを光学系を介して半導体ウェハの
一部表面に照射することによりなされる。しかも、この
マーキングは一回に限らず、各製造工程の履歴特性を知
るために、各製造工程にて必要最小限の履歴データをマ
ーキングすることが多い。ドットマーキングがなされた
半導体ウェハは、一般に、Ｈｅ−Ｎｅレーザのレーザ光
の照射による反射率の変化、或いは通常のレーザ光の熱
波の振動の変化として読み取られ、その読み取られた情
報に基づき、以降の製造工程における各種の製造条件が
設定される。
【０００４】ところで、ウェハの製造工程或いは半導体
製造工程における処理履歴やロット毎の履歴特性などの
様々な履歴情報は、例えばウェハのオリフラ部分の表
面、ウェハ裏面、特開平７−２０１６８８号公報に開示
されたようにウェハ周面に形成されるドットマークによ
り表示することが行われている。
【０００５】更に近年では、本出願人が特願平１１−３
３３８２４号及び特開２０００−２２３３８２号公報に
より先に提案しているごとく、ドットマークの形態が、
例えば上下寸法０．０１〜５μｍ、最大幅１〜１５μｍ
と微小化されると共に、視認性にも優れたドット形態を
形成することが可能となったがため、そのマーキング領
域が一挙に拡大し、例えば半導体チップの寸法に切断す
るための切断線領域であるスクライブラインやウェハ周
縁の上下面取り部分の平坦面、果てはウェハ周縁に形成
される位置決めのための基準マークであるＶノッチ部の
上下面取り部分の平坦面などの微小領域にマーキングが
なされるようになってきている。
【０００６】一方、従来から半導体素子の製造装置にお
けるウェハの露光転写工程などにおいてウェハを所定の
位置に位置決めするための位置決め装置が多数提案され
てきており、位置決め精度を更に高めると共に高速位置
決めを目的として、例えば特開平４−２１２４３６号公
報や特開平６−４５２２６号公報による提案もなされて
いる。
【０００７】これらの公報に開示されたウェハの位置決
め装置をも含めて、一般の加工時における従来のこの種
のウェハの位置決め装置にあっては、ウェハ周縁に形成
されたオリフラやＶノッチ部のような基準マークの位置
を検出すると共に、その検出位置と予め設定された位置
決め設定位置とを合致させるべくウェハをｘ，ｙ，ｚの
三軸方向に補正移動させて位置決めするものである。
【０００８】ところで、上記オリフラ表面やスクライブ
ラインはウェハの平滑表面側に存在しているため、レー
ザビームの照射によるマーキング位置決めにあたり、オ
リフラ表面やスクライブラインのビーム照射面に対して
光軸を直交させることは、ウェハ表面の全体が平滑面で
あることから、技術的にそれほど困難性はない。
【０００９】しかしながら、前記ウェハ周縁やＶノッチ
部の各面取り部は、半径上の幅寸法が数１００μｍ程度
と極めて微小な領域であり、それらの傾斜角が常に一定
であるとは限らないため、このような微小領域に対して
位置決めを行うに際しては、面取り領域の平面部分を正
確に検出すると共に、同平面部分に対してレーザマーカ
の照射光軸を正確に直交させなければならない。その理
由として次の点が挙げられる。すなわち、 加工系の結像位置がウェハ周面から大きく外れる場
合には、加工系の焦点が合わず品質の良い加工ができな
いこと。マーキング自体ができない場合もあること。 各製造工程から受けるマークへの影響はウェハ周面
のベベル面位置で異なり、マークの上部は消滅し、その
下部だけが残ってしまう場合があること（逆の場合もあ
り得る) 。この場合、以降の工程ではマークを認識する
ことができず、ウェハの管理上問題となること。 読取装置側からみた場合、決まった位置にマーキン
グがなされていないとマークが予め設定された光量範囲
から外れたり、或いはピントがずれることによりマーク
認識が困難になることがある。
【００１０】これらの点から、微小領域に形成される極
めて微細なドットマークの形成位置を位置決めするため
には、通常の位置決め以上の高精度が要求される。かか
る要求は、単に半導体ウェハ表裏面への刻印によるドッ
トマーキングには要求されない厳しいものであり、視認
性のみならず、マーキングにあたって、特に配慮しなけ
ればならない。
【００１１】そこで本出願人は、こうした微小領域にお
ける微小ドットマークの読取り／書込みを合理的に行う
ことができる処理装置を、特開２００１−２３５３０９
号公報（被処理面の光学的な被処理領域検出兼処理装
置）及び特願２０００−２８４６１７号（半導体ウェハ
のノッチ面取部平面部分の光学的処理装置とその処理方
法）により提案した。これらの公報に開示された読取り
／書込み位置の基本的な検出機構は、微小領域のＶノッ
チの面取部平面部分の光量変化を利用するものである。
【００１２】上記特開２００１−２３５３０９号公報に
係る被処理面の光学的な被処理領域検出兼処理装置は、
微小領域のＶノッチの面取部平面部分を光学的に検出す
ると同時に処理装置の位置決めを自動的に行い得るもの
である。
【００１３】すなわち、投光器及び受光器の各光軸を結
ぶ線分の二等分線上に配された撮像器の光軸を微小領域
のＶノッチの面取部平面部分に対して直交させるように
セットしたのち、投射した光を前記面取部平面部分に沿
って走査させることにより、同面取部平面部分における
光量変化が予め設定された所定の光量変化として捉えら
れる。その光量変化を光電変換素子を介して検出すると
同時に、この光を撮像器の照明光として利用し、その検
出面の表面を撮像してモニター等に表示する。このと
き、撮像器を微調整して前記面取部平面部分に焦点を合
わせ、同面取部平面部分に対する所望の光学的処理がな
される。
【００１４】また、一方の特願２０００−２８４６１７
号に係る半導体ウェハのノッチ面取部平面部分の光学的
処理装置とその処理方法は、上記特開２００１−２３５
３０９号公報のごとき投受光器を用いることなく、自動
焦点合わせ機構をもつ処理装置の自動焦点合わせ用レー
ザ光を投受光器の光として使用している。
【００１５】すなわち、前記面取部平面部分に投射した
自動焦点合わせ用レーザ光の光軸を前記面取部平面部分
の法線上に合致させるべく、前記面取部平面部分又は前
記レーザ光の光軸を移動させ、同面取部平面部分におけ
る反射光量の変化を検出している。同面取部平面部分に
おける反射光量が増加して、その最大となる位置が検出
される。その検出がなされたとき、前記面取部平面部分
の法線と前記レーザ光の光軸とが一致し、前記面取部平
面部分に処理装置が正対する。このあと、自動焦点合わ
せ機構を作動させて前記面取部平面部分上の光像の焦点
を撮像器の受像面に自動的に合わせたのち、前記面取部
平面部分に対する所望の光学的処理を行う。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にウェ
ハの周面は、ウェハの種類やロットの違いにより必ずし
も一律の外形形状をもつとは限らない。しかも、たとえ
ウェハ周面のベベル面が一律であったとしても、ウェハ
周縁を支持するために複数のウェハ把持部を配したアラ
イメントステージに対して、半導体ウェハが常に同一平
面内で載置されセットされるとは限らない。さらにウェ
ハ周面の断面形状はウェハメーカーによって図１０に示
すように異なり、現在では約１０種類のウェハが存在す
る。
【００１７】微小領域からなるウェハ周面の中央平面部
分、或いはウェハの周縁表裏に形成されたベベル面の平
面部分のいずれかに対して位置決めを行うに際して、前
述の特開２００１−２３５３０９号公報又は特願２００
０−２８４６１７号に開示された技術を使用する場合に
は、投射した光を前記中央平面部分、或いは前記ベベル
面の平面部分の所定領域に沿って走査させることによ
り、同平面部分における光量の変化を検出して、同平面
部分を正確に検出すると共に、同平面部分に対してレー
ザマーカの照射光軸を正確に直交させる操作と、続く焦
点合わせのために光学系の微調整操作とを行わなければ
ならない。
【００１８】これらの技術によれば、ウェハ周面の半径
上の幅寸法が数１００μｍ程度の極めて微小な領域であ
るウェハ周面方向の微小領域に対しては、走査の途中で
いかなるドットマーク形成位置にあるのかを正確に知る
ことができる。一方、ウェハ周面の厚さ方向の微小領域
に対しては、どの領域に照射されているのかということ
は不明である。従って、ウェハ周面の中央平面部分、或
いはウェハの周縁表裏に形成された平面部分にあって、
レーザマーカの照射光軸を予め設定されたマーキング領
域、特にウェハの厚さ方向の特定のマーキング領域に正
確に合わせることは不可能である。このことは、上述の
ごとき多様な周面形状を有するウェハにマーキングする
場合には、そのマーキング位置が常に正確であるとは限
らないことを意味する。
【００１９】勿論、ウェハ周面の各平面部分における厚
さ方向の寸法は数１００μｍ程度の微小領域であって、
上述の検出方法によって検出される領域が、ウェハの厚
さ方向の如何なる領域にあるかを視覚により確認するこ
とは到底不可能である。そのため、個々のウェハに対し
て始めから上述の操作を繰り返し、ウェハの周面を正確
に位置決めしながら、マーキングを行わなければなら
ず、そのマーキング作業が煩雑となる。しかも、上述の
ごとき操作を繰り返したとしても、必ずしも予め設定さ
れたマーキング領域に正確にマーキングがなされるとい
う保証はない。
【００２０】また、ウェハ周面の外形形状が異なるウェ
ハにマーキングをするたびに、必然的に始めから上述の
操作を繰り返し、ドットマーク形成位置の位置決めを実
施せざるを得ないため、装置設定に多大な時間がかか
り、実稼動時間率が低下する。因みに、上記検出方法を
使ってドットマーク形成位置の位置決めを行うには、現
状で数１０秒を要している。その結果、半導体装置の製
造において少量多品種の生産を行う場合には、効率が低
下するだけではなく、半導体製造工程の自動化の推進が
困難にさせている。
【００２１】本発明は、こうした状況を踏まえて開発さ
れたものであり、その目的はウェハ周面の微小で局部的
なマーキング領域を、視覚により或いは自動的に迅速に
且つ正確に確定し得ると共に、高速に且つ高精度に位置
決めを行うことを可能にし、更には異なる外形形状を有
するウェハ周面に対しても、所望のマーキング領域に光
学的な微細な処理を正確に行うことのできる半導体ウェ
ハのドットマーク形成位置の位置決め方法と、その位置
決め装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段及び作用効果】上述の課
題、特にウェハの厚さ方向におけるドットマーク形成位
置が正確に特定できないという課題に対しては、ドット
マークの形成領域周辺の形状がいかなるものであるかを
正確に知る必要もある。また、上記課題、特にドットマ
ークの形成位置を検出して処理系に位置合わせするのに
要する時間が長いという課題に対しては、人的な判断と
機械的操作の回数を極力少なくすることが必要である。
本発明は、かかる観点に立ってなされたものである。
【００２３】本件請求項１に係る発明は、半導体ウェハ
のドットマーク形成位置を位置決めする方法であって、
前記半導体ウェハの周縁の断面形状を撮像すること、撮
像された画像データに基づきドットマーク形成位置を決
定すること、及び決定された前記ドットマーク形成位置
を処理系の結像位置に合わせるべく、半導体ウェハと処
理系のうち少なくとも一方を相対的に移動させることを
含んでなることを特徴とする半導体ウェハのドットマー
ク形成位置の位置決め方法にある。
【００２４】ここで、本発明は、撮像された撮像画像を
画像表示装置に表示して、その表示画像上で所望のドッ
トマーク形成位置などを求める処理を行うこと、あるい
は画像表示装置に表示することなく、撮像された画像デ
ータに基づく所望のドットマーク形成位置などを制御部
の内部で自動処理を行うことをも含んでいる。また、本
発明における処理系とは、ドットマークの形成系及び同
マークの読取系を含んでいる。
【００２５】本発明によれば、例えば同種の半導体ウェ
ハに対して、その周縁の平坦領域にドットマークを形成
しようとするとき、従来と同様に、先ず最初の半導体ウ
ェハを所定のアライメントステージに位置決めして固定
する。次いで、例えば前述のごとく位置決め固定された
半導体ウェハの周縁に形成されているＶノッチの位置
を、例えば光学系検出手段により特定したのち、半導体
ウェハの周縁の所定領域にドットマークを形成する。そ
のため、相対移動手段を回転制御して、マーキング領域
を前記処理系の光軸上へと移動させる。このときの制御
データは、全て制御部に記憶される。
【００２６】一方、本発明にあっては前記マーキング領
域を挟んで、一方に光照射源が配され、相対する他方に
は撮像装置が配されており、前記撮像装置により半導体
ウェハのドットマーク領域周辺の断面形状を撮像する。
そして、撮像された断面画像に対して、ウェハ周面の特
に厚さ方向のどの位置にドットマーク形成またはマーク
読取を行うかを決定して、制御部に記憶させる。決定さ
れたドットマーク形成位置と処理系の結像位置とのずれ
量を制御部において演算し、その位置ずれ量に応じて前
記相対移動手段を駆動して半導体ウェハと処理系のうち
少なくとも一方を制御移動させる。こうして、予め決定
された前記ドットマーク形成位置を前記処理系の結像位
置に機械的に合わせる。ここで、処理系を駆動して処理
系の焦点を微調整することにより焦点合わせを行い、前
記ドットマーク形成位置に対する所望のマーキング処理
またはマーク読取処理を行う。
【００２７】かかる方法を採用することにより、位置決
めに要する時間は、従来のドットマーク形成位置の位置
決め方法と較べると、撮像、演算処理及びウェハ移動な
どの時間を含めても大幅に短縮化され、ドットマーク形
成位置の位置決めを合理的に行うことができるばかりで
なく、そのドットマーク形成位置をウェハ周面の厚さ方
向の任意の位置に決めることが可能となる。また、ウェ
ハ周面のサイズ、撮像エリア、ＣＣＤの画素数（ライン
センサでも可能) 、画像処理性能、移動機構の精度など
の設定条件を適当に選択すれば、本発明の方法による位
置決め精度を極めて向上させることができるようにな
る。
【００２８】また、撮像した画像を記憶部に保存してお
くことが容易であるため、多品種生産で品種が変わって
も、記憶部からデータをロードするだけで即座に検出に
入ることができるばかりでなく、処理時における不良が
生じた場合の解析データ、判定データ等にも非常に役立
つ。従って、本発明の方法により、次のような優れた効
果が得られる。
【００２９】 高速、高精度な位置決めが可能である
こと。 異なるウェハ周面形状に対応可能であること。 位置決め設定に要する時間が短いこと。 不具合解析等が可能であること。 ウェハ周面の厚さ方向の幅寸法が数１００μｍ程度
である微小領域におけるドットマーク形成位置を的確に
把握できること。
【００３０】請求項２に係る発明は、撮像された半導体
ウェハの周面の断面画像を、撮像画面から予め設定され
た形状と面積とをもつ切出画面を切り出すこと、前記切
出画面内の前記断面画像上で、前記ドットマーク形成位
置を決定すること、前記撮像画面上における前記切出画
面の切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 を求めること、決定された前記
ドットマーク形成位置を前記切出画面の二軸平面座標ｘ
1 ，ｚ1 として求めること、前記切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 と
前記半導体ウェハ上のドットマーク形成位置ｘ 1 ，ｚ1
とから、前記撮像画面上のドットマーク形成位置Ｘ2 ，
Ｚ2 を求めること、前記画面上のドットマーク形成位置
Ｘ2 ，Ｚ2 と前記処理系の結像位置Ｘ3，Ｚ3 とから、
相対的な移動量を決定すること、相対移動手段(30)によ
り、相対的な移動量に基づいて前記ドットマーク形成位
置Ｘ2 ，Ｚ2 を前記結像位置Ｘ3，Ｚ3 に一致させるべ
く前記半導体ウェハと前記処理系のうち少なくとも一方
を相対的に移動させることを含んでいることを特徴とし
ている。
【００３１】この発明は、半導体ウェハのドットマーク
形成位置と処理系の結像位置との位置ずれ量を座標値比
較で求めている。この発明によれば、撮像された半導体
ウェハの周面における断面画像に対して、所望のドット
マーク形成位置の周辺部に予め決められた大きさをもつ
一定形状の切出画面（検査用のウインドウ）の切出位置
Ｘ1 ，Ｚ1 を設定し、同切出画面内の前記断面画像上で
決定された所望のドットマーク形成位置を前記切出画面
の二軸平面座標ｘ1 ，ｚ1 として求める。
【００３２】次に、前記切出画面内での切出位置Ｘ1 ，
Ｚ1 と前記ドットマーク形成位置の二軸平面座標ｘ1 ，
ｚ1 とに基づき、撮像画面上のドットマーク形成位置Ｘ
2 ，Ｚ2 を求める。次いで、前記断面画像と同一画面上
に表示された処理系の結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 に対して、前
記撮像画面上のドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 が前記
結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 からどれだけずれているかを演算
し、Ｘ座標とＺ座標との差分（位置ずれ量）として制御
部に伝達している。その位置ずれ量（Ｘ3 −Ｘ2，Ｚ3
−Ｚ2 ）に応じて、相対移動手段を制御移動する。こう
して、決定されたドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 を前
記結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 に合致させることができる。そし
て処理系を駆動して、通常行われる焦点合わせを自動的
に行い、前記ドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 に対する
所望の処理を行う。
【００３３】かかる方法によれば、特殊なプログラミン
グ技術を使用しなくても、ソフトウェア処理を軽減し、
画像処理のスピードアップを図ることができる。また、
ウェハ周面の外形形状が異なり、或いはウェハがアライ
メントステージの加工誤差や組付け誤差などにより、前
回と完全に一致する位置にセットされることなく、前記
切出画面内における断面形状の位置が先の位置からずれ
たとしても、或いは切出画面の切出位置がずれたとして
も、迅速に前記切出画面内でドットマーク形成位置
Ｘ2 ，Ｚ2 と前記結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 との位置補正がな
されるようになり、機械的な位置決めを高速に且つ高精
度に行うことができる。
【００３４】請求項３に係る発明は、前記請求項２に係
る発明にあって、さらに前記切出画面上の前記断面画像
の特異点を基準点ｘ2 ，ｚ2 として求めること、及び同
基準点ｘ2 ，ｚ2 を基準として前記切出画面内の前記ド
ットマーク形成位置ｘ1 ，ｚ 1 を求めることを含んでい
ることを特徴としている。前記基準点ｘ2 ，ｚ2 は、半
導体ウェハにあって変動しない点（特異点）であること
が好ましく、例えばウェハ周面の中央平面部分における
厚さ方向の中点がある。前記ドットマーク形成位置
ｘ1 ，ｚ1 を求めるには、先ず前記基準点ｘ2 ，ｚ2 を
求めたのち、例えばそこからｘ軸方向にａ、ｚ軸方向に
ｂの座標（ｘ2 ＋ａ，ｚ2 ＋ｂ）を求めればよい。この
ように、基準点ｘ2 ，ｚ2 に基づいてドットマーク形成
位置ｘ1 ，ｚ 1 を求める場合には、より客観性をもって
ドットマーク形成位置を特定することができる。
【００３５】請求項４に係る発明は、予め記憶された半
導体ウェハの断面形状と、撮像された半導体ウェハの断
面形状とを比較して、撮像された断面形状の種類を判別
すること、同判別した断面形状に応じてドットマーク形
成位置を決定することを含んでいることを特徴としてい
る。
【００３６】この発明は、半導体ウェハの各種の断面形
状を標準パターンとして予め記憶部に記憶しており、こ
の標準パターンと、対象パターンである撮像されたウェ
ハ断面形状とを順次比較して一致度を判別している。前
記標準パターンは、対象とする断面形状の全パターンを
予め記憶しておいてもよく、特徴的な部分パターンを予
め記憶しておいてもよいが、容易に変更できるため汎用
性がある。
【００３７】また、異なる種類のウェハにあっては、従
来のごとくウェハ周面の外形形状が異なるウェハに処理
を行うたびにドットマーク形成位置の位置決めを最初か
ら実施する必要がなくなり、各種の前記標準パターンに
対して前記対象パターンを重ね合わせて類似度を演算し
て判定すれば足りるため、機械的な位置決めに要する実
稼動時間率を大幅に短縮することができる。このため、
半導体装置の製造において少量多品種の生産を効率よく
行うことができるようになり、半導体の製造工程の自動
化が効果的に達成し得る。
【００３８】請求項５に係る発明は、撮像された半導体
ウェハの断面形状、及び各種処理情報などに関する情報
データを記憶すること、その情報データに基づいて処理
時における不具合の原因解析を行うことを含んでいるこ
とを特徴としている。
【００３９】この発明は、撮像された半導体ウェハの断
面形状及び各種処理情報などに関するデータ情報を断続
的又は継続的に監視することに特徴がある。正常な処理
を阻害する異常があるとき、記憶された半導体ウェハの
断面形状やドットマーク形成位置等に関する様々な異常
を即座に判別できると共に、各異常現象の因果関係の究
明材料とすることができる。このため、各種のメンテナ
ンスが容易であり、常に安定した処理を効果的に行うこ
とができる。
【００４０】更に、請求項６に係る発明は、半導体ウェ
ハの周面の断面形状を撮像する撮像手段と、照射光軸が
予め前記撮像手段の光軸に略直交して配された処理系
と、撮像された画像データに基づきドットマーク形成位
置を決定する演算手段と、同演算手段によって決定され
た前記ドットマーク形成位置を前記処理系の結像位置に
一致させるよう前記半導体ウェハと前記処理系のうち少
なくとも一方を相対移動させる相対移動手段とを備えて
なることを特徴とする半導体ウェハのドットマーク形成
位置の位置決め装置にある。
【００４１】本発明は、上記請求項１に係る発明と同様
に、撮像された撮像画像を画像表示装置に一旦表示して
ドットマーク形成位置などを求める処理を行うことな
く、ドットマーク形成位置などを制御部の内部で自動処
理を行う場合をも含んでいる。
【００４２】本発明装置は、上述のごとき撮像手段の照
明光の光軸が、半導体ウェハの周面の一部と交差する位
置であって前記撮像手段の光軸に、処理系の照射光軸を
略直交するように予め設置されている。一方、前記相対
移動手段の制御駆動部は、例えばウェハ中心を起点とす
るｘ’，ｚ’の二軸方向（水平方向及び上下方向）に制
御移動すると共に、ｚ’軸周りを制御回転でき、ウェハ
をｙ’’軸回りに傾動可能に構成している。
【００４３】かかる構成によれば、前記撮像手段にて撮
像されたウェハ周面の断面画像情報を前記演算手段へ送
り、同演算手段で半導体ウェハのドットマーク形成位置
の演算処理を行うことによって、同演算手段から伝送さ
れた制御信号に基づき前記相対移動手段を移動制御する
ことができる。このように、本発明によれば、前記撮像
手段により半導体ウェハの微細な周面を断面画像として
撮像すると共に、その断面画像の一部である所望のドッ
トマーク形成位置に関する演算処理を行って敏速なデー
タ伝送が可能である。
【００４４】このため、前記処理系の照射光軸に対して
前記相対移動手段を高速に且つ高精度に位置決めするこ
とができるようになり、前記ドットマーク形成位置に対
する所望の処理を安定化させて位置決め精度のレベルを
定量化することができる。
【００４５】請求項７に係る発明は、前記演算手段が、
撮像画面上における切出画面の切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 を求
めると共に、決定された前記ドットマーク形成位置を前
記切出画面の二軸平面座標ｘ1 ，ｚ1 として求め、前記
切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 と前記半導体ウェハ上のドットマー
ク形成位置ｘ1 ，ｚ1 とから、前記撮像画面上のドット
マーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 を求める演算部と、前記切出
画面内の前記断面画像上で、前記ドットマーク形成位置
を決定する位置設定部と、前記撮像画面上に前記処理系
の結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 を設定する結像位置設定部と、前
記撮像画面上のドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 と前記
結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 とから、相対的な移動量を決定する
比較演算部とを備えていることを特徴としている。
【００４６】この発明の基本的な位置決め装置は、上述
のごとき演算手段を採用することにより上記半導体ウェ
ハのドットマーク形成位置と上記結像位置との位置補
正、回転ずれ等を撮像画面上での座標値比較で演算して
いる。
【００４７】かかる構成によれば、特殊なハードウェア
技術を使用しなくても、撮像画面上における座標値比較
により前記半導体ウェハの移動量の判定処理と同時に、
数１００μｍ程度の微小領域におけるｘ’，ｚ’方向へ
の位置ずれ等を精密に補正することができるようにな
り、ウェハを位置決めする一連の動作を高速度、高機
能、高判定性能をもって実現することができる。
【００４８】請求項８に係る発明は、前記演算手段が、
予め記憶された半導体ウェハの断面形状と、撮像された
半導体ウェハの断面形状とを比較して、撮像された断面
形状の種類を判別するパターン認識部を備えてなり、同
パターン認識部によって判別した断面形状に応じてドッ
トマーク形成位置を決定することを特徴としている。
【００４９】この発明は、プログラムした各種の断面画
像の情報を予め記憶部に多品種分記憶させておけば、例
えば段取り変更に対しては、撮像された半導体ウェハの
断面画像の種類を上述のごときパターン認識部により判
別し、判別したウェハの断面形状に応じて予め設定され
たドットマーク形成位置から、撮像画面上の上記ドット
マーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 を自動的に決定することがで
きるようになる。
【００５０】かかる構成によると、豊富な各種のウェハ
の断面画像を自由に設定しておくことができる。このた
め、段取り変更を容易に行うことができると共に、ウェ
ハの種類の変更に応じて、融通性、柔軟性等に富む高度
な処理を行うことができるようになる。
【００５１】請求項９に係る発明は、前記演算手段が、
撮像された半導体ウェハの断面形状及び各種処理情報な
どに関する情報データを記憶する記憶部を備えてなり、
同記憶部から呼び出された前記断面形状、及び各種処理
情報などの情報データに基づいて処理時における不具合
の原因解析を行うことを特徴としている。
【００５２】この発明は、上記請求項８に係る発明のご
とく各種のウェハ断面画像を予め設定しておくだけでは
なく、撮像された半導体ウェハの断面形状及びドットマ
ーク形成位置等に関する各種の情報データを記憶部に記
憶している。同記憶部に残っている撮像ずみの半導体ウ
ェハの断面形状、姿勢等を解析して位置決め装置の異
常、或いはウェハの不良の分析に使用することができ
る。また、この記憶データを保守、点検作業に利用する
ことができると共に、管理データとして利用することも
でき、各種の処理の安定化を図ることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本実
施形態に係る半導体ウェハの周面部分に対するマーク形
成装置の実施形態であるドットマーク形成位置の位置決
め装置の概略構成を示している。図２は同位置決め装置
における撮像手段と加工系処理部との各光軸の関係を示
している。図３は同位置決め装置における演算手段の概
略構成を示している。図４は微小なドットマーク形成の
一例を模式的に示している。なお、本実施形態にあって
は加工系処理部としてレーザマーカのごとき加工系処理
部としているが、エッチングやリソグラフィ等による加
工系処理部であってもよい。
【００５４】また、本実施形態では、レーザマーカによ
る加工系処理部２０を用いてドットマークを形成するマ
ーキング処理に関して説明しているが、加工系処理部２
０に代えてＣＣＤカメラ装置やレンズ系などの撮像処理
を行う読取系処理部を使用してもよく、このドットマー
クを読み取る等の処理に関しても、本実施形態で説明し
た位置決め装置及び位置決め方法を効果的に適用するこ
とが可能である。
【００５５】本実施形態にあっては、図４に示すよう
に、前記加工系処理部により検出される平面部分領域
を、ドットマークＤが形成される半導体ウェハＷの周面
１０の極めて微小な面取り領域である上側の平面部分１
０ａとしているが、半導体ウェハＷの周面１０の下側稜
線部に形成される面取り領域の平面部分、或いは半導体
ウェハＷの周面１０の中央平面部分１０ｃなどにも、同
様のドットマークＤが形成できる。
【００５６】前記平面部分１０ａに形成されるドットマ
ークＤは、図４（ｂ）に示すように、上下寸法Ｌが０．
０１〜５μｍ、最大幅ｗが１〜１５μｍと極めて微小な
寸法を有している。その代表的な形態は、マーク中央部
が前記平面部分１０ａの表面から隆起した視認性に優れ
た形態である。このドットマーク形態としては、従来か
ら広く知られた凹穴形状であってもよい。マーク中央部
が隆起する形態の微小な前記ドットマークの形成方法
は、本件出願人により特開平２０００−２２３３８２号
として先に提案されており、その詳細は同出願明細書に
記載されているため、ここではそれらの詳しい説明は省
略する。
【００５７】本実施形態によれば、加工系処理部２０が
固定されている場合には、傾斜する前記平面部分１０ａ
のドットマーク形成位置を検出すると共に、その平面部
分１０ａに形成されるドットマークＤの書き込みを行う
には、加工系処理部２０の設置位置を可能な限り不動と
しておくことが望ましい。本実施形態では、前記加工系
処理部２０を一旦設置したのちは大きく動かす必要がな
いように、マーキング対象である半導体ウェハＷを位置
決めして固定するアライメント部を相対移動手段３０と
して使い、半導体ウェハＷを制御移動させるようにして
いる。なお、アライメントがなされた半導体ウェハＷの
位置に固定する場合には、前記加工系処理部２０を動か
すようにしてもよい。
【００５８】本実施形態では、図１に示すように、半導
体ウェハＷの周縁を３点で支持させる３個のウェハ把持
部３１が配されたアライメントステージ３２に半導体ウ
ェハＷを載置してセットする。前記アライメントステー
ジ３２は、図示せぬ制御駆動源に連結された制御駆動部
３３によりウェハ中心Ｏを起点とするｘ’，ｙ’，ｚ’
の三軸方向（水平及び上下方向）に制御移動できると共
に、ｚ’軸周りを制御回転でき、撮像手段４０の光軸に
平行な半導体ウェハＷの周面の接線方向を示すｙ’’軸
回りに傾動可能に構成されている。
【００５９】一方、加工系処理部２０のドットマーク形
成用レーザ光をマーキング領域に直交させるには、例え
ばウェハ周縁に形成される位置決めのための基準マーク
であるＶノッチの位置を先ず検出する必要がある。Ｖノ
ッチの位置を特定するには、一般に光電管などの光学系
検出手段が用いられる。
【００６０】Ｖノッチの位置を検出したのち、前記アラ
イメントステージ３２をｚ’軸回りを所定の角度回転さ
せて、ウェハＷを位置決めして固定する。焦点合わせ
は、ウェハと処理系の位置合わせ後に実施する。このと
きのアライメントステージ３２上における半導体ウェハ
Ｗの位置決め固定のための原理は、本出願人が先に提案
した上記特願２０００−２８４６１７号に記載され、本
実施形態にあっても、この原理を採用することができ
る。その詳細はこれらの出願明細書に記載されているた
め、ここではその詳しい説明は省略する。
【００６１】本実施形態にあって上記ドットマークＤ
は、図４に示すように、ウェハ周面１０の面取部分の上
側の平面部分１０ａに形成される。この平面部分１０ａ
は、半導体ウェハＷの半径方向の寸法が約数１００μｍ
程度の極めて微小な領域であり、ウェハ表面１０ｂに対
して所要の角度をもって傾斜している。この傾斜面はウ
ェハの種類やロットの違いなどによって必ずしも一定の
傾斜角からなるとは限らない。
【００６２】前述のドットマークＤを形成するにあた
り、理想的なマーク形態を得るために特に重要な点は、
前記平面部分１０ａがウェハ表面１０ｂに対していかな
る傾斜角にあるのかを正確に知って前記加工系処理部２
０に対するウェハＷの微小部分における位置決め精度を
確保すると共に、前記加工系処理部２０のレーザ光の照
射光軸がマーキング領域に対して正確に直交して配され
ることであり、更に前記加工系処理部２０に対する前記
相対移動手段３０の位置合わせをするのに要する時間を
短くすることである。
【００６３】ウェハ周面方向の微小領域に対しては、例
えばＶノッチを基準として半導体ウェハＷをｚ’軸回り
に所定の角度を回転させたのち、ｙ’’軸回りに傾動さ
せることにより、ウェハ周面方向のいかなる位置にマー
キング領域があるのかを正確に知ることができる。しか
しながら、単に前述の方法を実行するだけでは、ウェハ
周面の半径方向の微小領域に対しては、ウェハ周面の半
径方向のどの位置をマーキング領域とするかを決めるこ
とができない。
【００６４】そこで、本実施形態では、ウェハＷの周面
の断面形状を撮像する撮像手段４０と、撮像された画像
を使って、そのウェハＷの周縁傾斜面の半径方向の特定
位置をドットマークＤの形成位置と決定する演算手段５
０と、撮像画面上に表示されるマーキング位置に前記ド
ットマークＤの形成位置を合致すべく、上記アライメン
ト部を操作してウェハＷを相対的に移動させる相対移動
手段３０とを備えている。
【００６５】これを具体的に述べると、前記撮像手段４
０は前記マーキング領域を挟んで一方に配される照明装
置４１と、相対する他方に配されるＣＣＤカメラ装置４
２とを有している。同撮像手段４０は、前記照明装置４
１の光を半導体ウェハＷの周面の一部に向けて照射し、
その照射方向に配されたＣＣＤカメラ装置４２によりウ
ェハＷにおけるドットマーク形成位置の周辺部の断面形
状を撮像する。前記ＣＣＤカメラ装置４２は、図３に示
すように、前記演算手段５０に接続されている。図５に
ウェハ周面の断面画像を模式的に示している。前記照明
装置４１の照明光の光軸は、図２に示すように、ウェハ
Ｗの周面の一部と交差する位置であって加工系処理部２
０のレーザ光軸に直交するように設置されている。
【００６６】前記ＣＣＤカメラ装置４２により撮像され
たデジタルビデオ信号は、図３に示すように、制御部５
２の前記演算手段５０に入力される。この制御部５２に
は画像表示装置１１が接続されており、同画像表示装置
１１に前記ＣＣＤカメラ装置４２により撮影されたウェ
ハ周面の断面画像が拡大して表示される。
【００６７】前記制御部５２は、切出画面Ｓの切り出し
部５３に指令を与えて、図５（ａ）に示すように、撮像
画面にあって前記断面画像に対して所望のドットマーク
形成位置の周辺部を含めるように、予め設定された形状
（矩形）と大きさ（面積）をもつ切出画面Ｓの切出位置
Ｘ1 ，Ｚ1 を決める。前記切出画面Ｓの切出位置Ｘ1，
Ｚ1 の位置座標は演算部５５により算出する。ドットマ
ーク形成位置の設定は、作業者が操作部１２を操作する
ことにより行ってもよいが、前記制御部５２に予めモデ
ル画像を記憶させておき、同モデル画像上の所定部位を
ドットマーク形成位置として設定しておく。
【００６８】前記制御部５２は、前記切出画面Ｓ内の前
記断面画像上でドットマーク形成位置を決めるべく位置
設定部５４に指令を与え、図５（ｂ）に示すように、所
望のドットマーク形成位置を決め、その位置を前記切出
画面Ｓの二軸平面座標ｘ1 ，ｚ1 として求める。この座
標ｘ1 ，ｚ1 は、撮像されたウェハ周面における断面画
像の中央平面部分１０ｃの上下中心点ｘ2 ，ｚ2 を基準
点として特定される。次に、前記制御部５２は演算部５
５に指令を与えて、前記切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 と前記ドッ
トマーク形成位置ｘ1 ，ｚ1 とから、前記画像表示装置
１１の画面上におけるドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2
を求める。
【００６９】前記ドットマーク形成位置ｘ1 ，ｚ1 を求
める際に、例えば全てのウェハＷの断面画像の中央平面
部分１０ｃの上下中心点ｘ2 ，ｚ2 を前述のごとき基準
点として決めておき、前記ドットマーク形成位置ｘ1 ，
ｚ1 を、予め前記基準点ｘ2，ｚ2 からｘ軸方向にａ、
ｚ軸方向にｂの位置座標（ｘ2 ＋ａ，ｚ2 ＋ｂ）上にく
るように設定しておけば、同種類の全てのウェハＷに対
して前記基準点ｘ2 ，ｚ2 を求めればドットマーク形成
位置ｘ1 ，ｚ1 は自ずと決まり、より客観性をもってド
ットマーク形成位置を特定することができる。
【００７０】一方、撮像画面上にはウェハＷに対する予
め決められた実際に照射する加工系処理部２０のレーザ
光の照射点が、撮像画面上の固定座標点Ｘ3 ，Ｚ3 とし
て表示されるとともに、その位置データは制御部５２に
も記憶されている。前記制御部５２の指令に基づき結像
位置設定部５６によって撮像画面上に表示された加工系
処理部２０の照射点Ｘ3 ，Ｚ3 に対して、図５（ｃ）に
示すように前記撮像画面上でドットマーク形成位置
Ｘ2 ，Ｚ2 がどれだけずれているかを演算する。
【００７１】この演算にあたっては、まず前記制御部５
２の演算部５５にて上記切出画面上におけるドットマー
ク形成位置ｘ1 ，ｚ1 から、撮像画面上におけるドット
マーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 を換算する必要がある。この
換算が終了したのちに、比較演算部５７にて、加工系処
理部２０の結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 と前記撮像画面上のドッ
トマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 とから、ウェハＷの相対的
な移動量及び方向が決定される。次に、その位置ずれ量
（Ｘ3 −Ｘ2 ，Ｚ3 −Ｚ2 ）に応じて前記相対移動手段
３０のアライメントステージ３２を制御動作させて、図
５（ｄ）に示すように、上述のごとく切出画面上のドッ
トマーク形成位置ｘ1 ，ｚ1 を撮像画面上の加工系処理
部２０の結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 に合致させることができ
る。
【００７２】更に、前記制御部５２は、図１０に示すご
とき予め記憶されたウェハＷ１〜Ｗ４の各種の断面形状
と撮像されたウェハＷの断面形状とを比較して、撮像さ
れた断面形状の種類を判別するパターン認識部５８を備
えている。同パターン認識部５８によって判別した断面
形状に応じて予め設定されたドットマーク形成位置か
ら、撮像画面上の上記ドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2
を自動的に決定することができるようになる。豊富な各
種のウェハＷ１〜Ｗ４の断面画像を記憶しておけば、段
取り変更を容易に行うことができると共に、ウェハＷの
種類の変更に応じて、融通性、柔軟性等に富む高度な処
理を行うことができるようになる。
【００７３】このように、特殊なハードウェア技術を使
用することなく画像表示装置１１の画面上における座標
値比較によりウェハＷの相対的な移動量や方向等の判定
処理と同時に、略数１００μｍ程度の微小領域における
ｘ，ｚ方向への位置ずれ等を精密に補正することができ
ると共に、ウェハＷを位置決めする一連の動作を高速
度、高機能、高判定性能を有するドットマーク形成位置
の位置決め装置が得られる。
【００７４】上記実施形態では、画像表示装置１１の画
像処理範囲内の各画素を撮像画面上のＸ，Ｚ座標に割り
当てることにより、ウェハ周面の断面画像を予め設定さ
れた寸法形状の切出画面Ｓを撮像画面から切り出して、
所定の外形輪郭を有するウェハ周面のドットマーク形成
位置と加工系処理部２０の結像位置とを座標値の比較で
求めているが、ウェハ周面の断面画像は、ウェハ周面の
サイズ又は撮像エリアなどの違いにより必ずしも撮像画
面上の一律の位置に撮像されるとは限らない。また、ウ
ェハ周面のベベル面が一律であったとしても、ウェハＷ
が、前記アライメントステージ３２の加工精度や組付け
精度などにより前回と完全に一致する位置に同一平面内
で載置してセットされるとは限らない。また、前記切出
画面Ｓ内における断面形状の位置が先の位置からずれた
り、或いは前記切出画面Ｓの切出位置がずれることもあ
る。
【００７５】そこで、本発明にあっては、図６（ａ）に
示すように、撮像画面上に表示されるウェハ周面の断面
画像が、同撮像画面内の予め設定された切出画面Ｓ内に
対して位置ずれを生じた場合には、検出された断面画像
の位置ずれに応じて、前記切出画面Ｓを任意に平行移動
して処理することができるようにもできる。この状態は
図６（ａ）及び（ｂ）に模式的に示されている。断面画
像の位置ずれ量は演算部５５にて演算され、前記切出画
面Ｓの移動後の切出位置Ｘ1 1 ，Ｚ1 1 を決める。
【００７６】この場合には、上述のごとくウェハ周面の
外形形状が異なり、ウェハＷが前記アライメントステー
ジ３２により同一平面内で載置してセットされることな
く、或いは前記切出画面Ｓ内における断面形状の位置が
基準点ｘ2 ，ｚ2 から外れたとしても、そのウェハ周面
形状が異なることを上記パターン認識部５８により認識
され、迅速に前記切出画面Ｓ内でドットマーク形成位置
と加工系処理部２０の結像位置との位置補正がなされ、
前記相対移動手段３０の機械的な位置決めを高速に且つ
高精度に行うことができる。
【００７７】図７に本発明のドットマーク形成位置の位
置決め装置における演算手段５０の処理手順の一例を示
している。同図において、処理は、ブロック１００にお
いて開始し、先ず、図示せぬウェハキャリアに収納され
た複数枚の半導体ウェハＷのうち任意の一枚のウェハＷ
を取り出す。
【００７８】次いで、ブロック１０１及び１０２におい
て、上述のようにウェハＷをアライメントステージ３２
に載置して、ウェハＷの周縁を３個のウェハ把持部３１
により３点支持することによりセットする。次に、ブロ
ック１０３及び１０４において、上述のように図示せぬ
光学系検出手段によりウェハ周縁に形成されたＶノッチ
位置を検出し、所定の角度回転させて、マーキング領域
を加工系処理部２０のレーザ光軸に交差させる。
【００７９】ブロック１０５において、照明装置４１の
光をウェハ周面の一部に向けて照射する。ＣＣＤカメラ
装置４２によりウェハＷのドットマーク形成位置の周辺
部の断面形状を撮像する。必要ならば、撮像されたウェ
ハ周面の断面画像を画像表示装置１１に拡大して表示す
る。更に、処理はブロック１０６に移行する。
【００８０】ブロック１０６において、前記ＣＣＤカメ
ラ装置４２により撮像されたウェハ周面の断面画像を予
め設定された切出画面Ｓをもって切り出すべく制御部５
２の切り出し部５３に指令を与えて、撮像画面上におけ
る前記切出画面Ｓの切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 を求める。
【００８１】一方、マーキングの位置設定部５４では、
前記切出画面Ｓ上でドットマーク形成位置が決定され
る。この位置が決定されると、演算部５５に指令を与え
て、決定された前記ドットマーク形成位置を前記切出画
面Ｓの二軸平面座標ｘ1 ，ｚ1として求める。次に、前
記切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 と前記半導体ウェハ上のドットマ
ーク形成位置ｘ1 ，ｚ1 とから、前記撮像画面上のドッ
トマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 を求める。設定部５４によ
る切出画面Ｓ上でドットマーク形成位置の決定は、外部
の操作部１２の操作信号によりなされてもよいが、制御
部５２の内部処理に基づく指令信号によりなされる。
【００８２】続いて、前記制御部５２からの指令信号が
出され、結像位置設定部５６によって前記撮像画面上に
表示された加工系処理部２０の結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 と前
記撮像画面上のドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 とがど
れだけずれているかを比較演算部５７にて比較演算さ
れ、ウェハＷの相対的な移動量及び方向等を決定する。
その移動量及び方向を決定したのち、更に処理はブロッ
ク１０７へと移る。
【００８３】ブロック１０７において、ウェハＷの移動
量及び方向に応じて制御手段３０のアライメントステー
ジ３２を制御移動させる。決定されたドットマーク形成
位置Ｘ2 ，Ｚ2 は、相対移動手段３０の制御駆動部３３
により加工系処理部２０の結像位置と合致されて位置決
めを完了する。ここで、ブロック１０８において、加工
系処理部２０の焦点を微調整することにより焦点合わせ
を自動的に行い、ブロック１０９において、前記ドット
マーク形成位置に対する所望のレーザマーキングを行
う。
【００８４】ブロック１１０において、所望の前記ドッ
トマーク形成位置に書き込まれた微小ドットマークの読
み取りを行い、その情報を画像処理してマークの視認性
等の確認がなされる。次いで、ブロック１１１，１１２
及び１１３において、上述のごときブロック１００、１
０１及び１０２における操作とは逆の操作を行い、ウェ
ハキャリアに収納された複数枚の半導体ウェハＷのうち
任意の一枚のウェハＷの処理を終了する。
【００８５】位置決めに要する時間は、撮像に約３０ｍ
秒、演算処理に約１００〜２００ｍ秒、移動に約１秒程
度かかり、総合的にみてもほぼ１秒程度で済む。この時
間は、従来のドットマーク形成位置の位置決めに要する
時間と較べると、数１０分の１の時間である。ウェハ周
面のサイズ、撮像エリア、ＣＣＤの画素数、画像処理性
能、移動機構の精度などの設定条件を適当に選択すれ
ば、位置決め精度をさらに向上させることができる。
【００８６】図８に本発明に適用される演算手段５０の
処理手順の他の一例を示している。ブロック１０７にお
いて、いま仮に、前記制御部５２からの指令によりアラ
イメントステージ３２を移動させ、撮像画面上のドット
マーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 と加工系処理部２０の重合せ
画面上の結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 とのずれ量が、例えば予め
設定された約１０μｍの許容値を越えた場合には、改め
て撮像及びマーキング位置を検出し、改めてそのずれ量
を演算する。前記結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 と前記ドットマー
ク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 とのずれ量が、予め設定された許
容範囲内にあれば、処理はブロック１１５に移行する。
ブロック１１５において、撮像された半導体ウェハＷの
断面形状やマーキング位置等に関する情報を記憶し、処
理はブロック１１６において終了する。
【００８７】かかる手順を採用すると、撮像した画像情
報はモデル情報としての価値を有しており、これを記憶
部に保存しておくことが容易であるため、多品種生産で
品種が変わっても、記憶部からデータをダウンロードす
るだけで即座に検出に入ることができると共に、マーキ
ング不良が生じた場合の解析データや判定データ等とし
ても有効な情報となる。正常なマーキングを阻害する異
常があるときには、各異常現象の因果関係の究明材料と
することができる。このため、各種のメンテナンスが容
易であり、常に安定したマーキング処理を効果的に行う
ことができる。
【００８８】図９に本発明に適用される演算手段５０の
処理手順の更に他の一例を示している。同図において、
予め記憶された図１０に示すごとき断面形状の異なるウ
ェハＷ１〜Ｗ４と、現に撮像された半導体ウェハＷの断
面形状とを比較して、撮像された断面形状の種類を判別
し、判別した断面形状に応じて予め設定されたドットマ
ーク形成位置に基づいて、撮像画面上の上記ドットマー
ク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2を求めている。
【００８９】処理はブロック１０５において開始し、先
ずブロック１１７において、標準パターンとして予め記
憶部に記憶されたウェハＷ１〜Ｗ４の各種の断面形状
と、現に撮像されたウェハＷの断面形状とを順次比較し
て、その一致度を判別する。撮像されたウェハ断面形状
の種類が特定したのち、更に、処理は図８と同様にブロ
ック１０６を経てからブロック１０６Ａ、１０７、１１
４及び１１５へと進む。そして、ブロック１１５におい
て、撮像されたウェハＷの断面形状及びマーキング位置
等に関する情報を記憶し、処理はブロック１１６におい
て終了する。
【００９０】図１０に示すごとき標準パターンとしての
前記ウェハＷ１〜Ｗ４は、対象とする断面形状の全パタ
ーンを予め記憶しておいてもよく、特徴的な部分パター
ンを予め記憶しておいてもよい。更には、前記ウェハの
断面形状について、一部の種類のみウエハの断面形状を
記憶しておき、撮像されたウエハの断面形状と比較し、
その撮像されたウエハの断面形状が記憶されたウエハの
断面形状と一致しなかった場合に、新たな種類のウエハ
の断面形状として、追加して記憶するようにしてもよ
い。また、ドットマークの形成位置についても、操作部
１２より指示するようにしてもよいし、自動的に設定さ
れるようにしてもよい。自動的に設定する方法として
は、例えば既に記憶されているウエハの断面形状のうち
類似するものを判別し、その類似するウエハの断面形状
に設定されているドットマークの形成位置に対する撮像
されたウエハの断面形状上の同等位置を自動で算出した
り、所定の条件（ウエハ中心からの距離あるいはウエハ
周縁端面からの距離など）に適合する位置を自動で算出
するものがある。
【００９１】また、図１０に示すごとき断面形状の異な
るウェハＷにあって、所定のマーキング領域にドットマ
ーク形成位置の位置決めを実施しようとするとき、各種
のウェハに対して豊富に予め記憶されたウェハＷ１〜Ｗ
４の情報を重ね合わせて類似度を判定すれば、その位置
合わせ操作は容易となり、機械的な位置決めに要する実
稼動時間率を大幅に短縮することができ、半導体装置の
製造において少量多品種の生産を効率よく行うことがで
きるようになり、半導体の製造工程の自動化が効果的に
達成し得る。また、上記図８及び図９において制御手段
の一例として示すブロック１０５〜１１６は、上記図７
において制御手段の一例として示すブロック１０５〜１
０７に代えて利用することができる。ところで、本実施
形態では画像表示装置１１に撮像画像を表示して位置な
どを求める処理を行っているが、自動的に制御部５２の
内部で処理が実施される場合には、上記処理に対する必
要性はなくなり、この場合には画像表示装置１１はなく
てもよく、上記説明に関して画像表示に関する内容を省
略することもできる。なお、画像表示をしない場合に
は、目視による確認はできない。
【００９２】以上の説明からも明らかなように、本実施
形態に係る半導体ウェハＷのドットマーク形成位置の位
置決め方法とその位置決め装置によれば、特殊なハード
ウェア及びソフトウェア技術を使用しなくても、前記撮
像手段４０によりウェハＷの微細な周面を断面画像に撮
像すると共に、その断面画像の一部にある所望のドット
マーク形成位置に関する位置情報の敏速な伝送と加工と
が可能となる。このため、前記加工系処理部２０の処理
軸線（レーザ光軸）に対して前記相対移動手段３０を高
速に且つ高精度に作動させることができるようになり、
半導体ウェハＷの周面の周方向に限らず、その半径方向
の微細領域であるドットマークの形成位置を検出して特
定することができ、同位置に対する所望のマーキング処
理を安定して行うことができる。
【００９３】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、それらの実施形態から当業者が容易に変
更可能な技術的な範囲をも当然に包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る半導体ウェハの周面部分に対
するマーク形成装置の実施形態であるドットマーク形成
位置の位置決め装置の概略構成図である。
【図２】同位置決め装置における撮像手段と加工系処理
部との各光軸の関係を示す説明図である。
【図３】同位置決め装置に適用される演算手段の概略構
成を示す機能ブロック図である。
【図４】微小なドットマーク形成の一例を模式的に示す
部分平面図である。
【図５】ウェハ周面の断面画像を模式的に示す図であ
る。
【図６】ウェハ周面の他の断面画像を模式的に示す図で
ある。
【図７】同位置決め装置の制御手順の一例を示すフロー
チャート図である。
【図８】同位置決め装置の制御手順の他の一例を示すフ
ローチャート図である。
【図９】同位置決め装置の制御手順の更に他の一例を示
すフローチャート図である。
【図１０】ウェハの各種の断面形状を示す図である。
【符号の説明】 １０ ウェハ周面 １０ａ 平面部分 １０ｂ ウェハ表面 １０ｃ 中央平面部分 １１ 画像表示装置 １２ 操作部 ２０ 加工系処理部 ３０ 相対移動手段 ３１ ウェハ把持部 ３２ アライメントステージ ４０ 撮像手段 ４１ 照明装置 ４２ ＣＣＤカメラ装置 ５０ 演算手段 ５２ 制御部 ５３ 切り出し部 ５４ 位置設定部 ５５ 演算部 ５６ 結像位置設定部 ５７ 比較演算部 ５８ パターン認識部 Ｄ ドットマーク Ｗ 半導体ウェハ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェハ(W) のドットマーク形成位
    置を位置決めする方法であって、 前記半導体ウェハ(W) の周縁(10)の断面形状を撮像する
    こと、 撮像された画像データに基づきドットマーク形成位置を
    決定すること、及び決定された前記ドットマーク形成位
    置を処理系の結像位置に合わせるべく、半導体ウェハ
    (W) と処理系(20)のうち少なくとも一方を相対的に移動
    させること、を含んでなることを特徴とする半導体ウェ
    ハのドットマーク形成位置の位置決め方法。
  2. 【請求項２】 撮像された半導体ウェハ(W) の周面の断
    面画像を、撮像画面から予め設定された形状と面積とを
    もつ切出画面を切り出すこと、 前記切出画面内の前記断面画像上で、前記ドットマーク
    形成位置を決定すること、 前記撮像画面上における前記切出画面の切出位置Ｘ1 ，
    Ｚ1 を求めること、 決定された前記ドットマーク形成位置を前記切出画面の
    二軸平面座標ｘ1 ，ｚ 1 として求めること、 前記切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 と前記半導体ウェハ上のドット
    マーク形成位置ｘ1 ，ｚ1 とから、前記撮像画面上のド
    ットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 を求めること、 前記画面上のドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 と前記処
    理系の結像位置Ｘ3 ，Ｚ3 とから、相対的な移動量を決
    定すること、 相対移動手段(30)により、相対的な移動量に基づいて前
    記ドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 を前記結像位置
    Ｘ3 ，Ｚ3 に一致させるべく前記半導体ウェハ(W)と処
    理系(20)のうち少なくとも一方を相対的に移動させるこ
    と、 を含んでなることを特徴とする請求項１記載の位置決め
    方法。
  3. 【請求項３】 前記切出画面上の前記断面画像の特異点
    を基準点ｘ2 ，ｚ2 として求めること、及び同基準点ｘ
    2 ，ｚ2 を基準として前記切出画面内の前記ドットマー
    ク形成位置ｘ1 ，ｚ1 を求めること、 を含んでなることを特徴とする請求項２記載の位置決め
    方法。
  4. 【請求項４】 予め記憶された半導体ウェハ(W) の断面
    形状と、撮像された半導体ウェハ(W) の断面形状とを比
    較して、撮像された断面形状の種類を判別すること、 同判別した断面形状に応じてドットマーク形成位置を決
    定すること、を含んでなることを特徴とする請求項１〜
    ３のいずれかに記載の位置決め方法。
  5. 【請求項５】 撮像された半導体ウェハ(W) の断面形
    状、及び各種処理情報などに関する情報データを記憶す
    ること、 その情報データに基づいて処理時における不具合の原因
    解析を行うこと、を含んでなることを特徴とする請求項
    １〜４のいずれかに記載の位置決め方法。
  6. 【請求項６】 半導体ウェハ(W) の周面(10)の断面形状
    を撮像する撮像手段(40)と、 照射光軸が予め前記撮像手段(40)の光軸に略直交して配
    された処理系(20)と、 撮像された画像データに基づきドットマーク形成位置を
    決定する演算手段(50)と、 同演算手段(50)によって決定された前記ドットマーク形
    成位置を前記処理系(20)の結像位置に一致させるよう前
    記半導体ウェハ(W) と前記処理系(20)のうち少なくとも
    一方を相対移動させる相対移動手段(30)と、を備えてな
    ることを特徴とする半導体ウェハのドットマーク形成位
    置の位置決め装置。
  7. 【請求項７】 前記演算手段(50)は、 撮像画面上における切出画面の切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 を求
    めると共に、決定された前記ドットマーク形成位置を前
    記切出画面の二軸平面座標ｘ1 ，ｚ1 として求め、前記
    切出位置Ｘ1 ，Ｚ1 と前記半導体ウェハ上のドットマー
    ク形成位置ｘ1，ｚ1 とから、前記撮像画面上のドット
    マーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 を求める演算部(55)と、 前記切出画面内の前記断面画像上で、前記ドットマーク
    形成位置を決定する位置設定部(54)と、 前記撮像画面上に前記処理系(20)の結像位置Ｘ3 ，Ｚ3
    を設定する結像位置設定部(56)と、 前記撮像画面上のドットマーク形成位置Ｘ2 ，Ｚ2 と前
    記結像位置Ｘ3 ，Ｚ3とから、相対的な移動量を決定す
    る比較演算部(57)と、を備えてなることを特徴とする請
    求項６記載の位置決め装置。
  8. 【請求項８】 前記演算手段(50)は、予め記憶された半
    導体ウェハ(W) の断面形状と、撮像された半導体ウェハ
    (W) の断面形状とを比較して、撮像された断面形状の種
    類を判別するパターン認識部(58)を備えてなり、 同パターン認識部(58)によって判別した断面形状に応じ
    てドットマーク形成位置を決定することを特徴とする請
    求項６又は７記載の位置決め装置。
  9. 【請求項９】 前記演算手段(50)は、撮像された半導体
    ウェハ(W) の断面形状及び各種処理情報などに関する情
    報データを記憶する記憶部を備えてなり、同記憶部から
    呼び出された前記断面形状、及び各種処理情報などの情
    報データに基づいて処理時における不具合の原因解析を
    行うことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の
    位置決め装置。
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