JP2005209694A

JP2005209694A - 半導体ウェーハのｉｄマーク認識方法

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Publication number: JP2005209694A
Application number: JP2004011812A
Authority: JP
Inventors: Masao Iwase; 政雄岩瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: JP4460903B2; US7613537B2; US20050213458A1

Abstract

【課題】認識できなかったＩＤマークを類推認識し、半導体製造工程の歩留まりを向上させる。
【解決手段】半導体ウェーハのＩＤマークの基データをホストコンピュータ２のメモリ９に予め格納し、ＩＤマーク認識装置１により、半導体ウェーハのＩＤマークを読み取り、読み取ったＩＤマークを認識できた場合には、ＩＤマークを認識できたことを示す情報をメモリ９内の当該半導体ウェーハの基データに関連付けし、認識できなかった場合には、当該半導体ウェーハのＩＤマークを、認識エラービットデータとしてＩＤマーク類推認識部５の認識エラービットデータ格納部６に格納し、比較機能部８で、メモリ９内の前記情報が関連付けられなかった基データと認識エラービットデータとの一致率を計算し、一致率が最大の基データをＩＤマークと類推した上で、所定の判定基準を満たしたものを当該半導体ウェーハのＩＤマークと見なす。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法に関するものである。

通常、半導体装置の一連の製造工程の中で、製造条件などを管理する必要がある工程は、数百工程にも及ぶ。このような製造工程においては、工程毎に多様で且つ厳密な製造条件を設定する必要がある。これらの製造工程の管理は、数字、文字、あるいはバーコードなどのＩＤマークを半導体ウェーハの表面の一部分に付し、このＩＤマークを読み取ることにより該当する半導体ウェーハの製造条件などを判断している。

近年では、半導体ウェーハに付すＩＤマークとしてドットマークの二次元コードが用いられるようになってきた。その理由は、このドットマークの二次元コードは、数字、文字、１次元バーコードと比較して、マーキング領域が小さいにもかかわらず、データ記憶容量が大きく、しかもレーザー等により容易にＩＤマークを形成することができるためである。

そして、コード認識装置としては、二次元コードの認識装置が用いられている。この認識装置は、２０％から３０％程度のＩＤマークの損傷に対してはリードソロモン方式によるエラー訂正能力を有しており、エラー訂正能力の範囲内であれば、誤認識することがほとんどないためである。

このような二次元コードを用いたＩＤマークを半導体ウェーハのベベル部に刻印し、製造工程毎にＩＤマークを読み取り、製造工程管理を行うといった方法が従来より知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に開示された半導体ウェーハのＩＤマークの認識方法では、半導体ウェーハのノッチ部分の両端部分にレーザーなどにより、凹凸に刻印された二次元のドットマークのＩＤマークを順次付し、ＩＤマーク認識装置により、このＩＤマークを読み取り、ＩＤマークの情報に基づいて半導体ウェーハに加工を施すというものである。
特開2002-353080号公報（第１頁〜第１３頁、図１〜図１４）

しかし、半導体装置の製造工程では、数多くの絶縁膜の堆積や、除去工程を経るため、ＩＤマークの領域にパーティクルの付着やドットの損傷などが生じやすく、ＩＤマークの３０％以上の領域に損傷が発生することがしばしばあった。

このような、ＩＤマーク認識装置のエラー訂正能力の限界を越えるＩＤマークの損傷が発生した場合には、回避策がなく、ＩＤマーク認識装置でＩＤマークが読み取り不可能と処理される。この読み取り不可能と処理されたＩＤマークを有する半導体ウェーハは、製造番号や製造工程が不明であるため、製造ラインから取り除くしかなく、半導体製造の歩留まりが低下するという問題が生じていた。

したがって、本発明では、上記問題点を解決するためになされたものであって、ＩＤマーク認識装置におけるエラー訂正能力の限界以上の損傷が生じた半導体ウェーハ上のＩＤマークに対して、ＩＤマークの認識を行うことを可能にし、半導体製造工程における歩留まりを向上させるための半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法は、二次元コードで記されたＩＤマークを有する半導体ウェーハの該ＩＤマークの基データを予めホストコンピュータのメモリに格納しておく工程と、ＩＤマーク認識装置により前記半導体ウェーハの前記ＩＤマークの読み取りを行い、読み取ったＩＤマークのデータが、前記ＩＤマーク認識装置のエラー訂正能力の限界を超えない場合には、当該ＩＤマークを認識することができたことを示す情報を前記ホストコンピュータの前記メモリに格納されている当該半導体ウェーハの基データに関連付けし、前記読み取ったＩＤマークのデータが、前記ＩＤマーク認識装置のエラー訂正能力の限界を超えた場合には、当該ＩＤマークのデータを、認識エラービットデータとしてＩＤマーク類推認識部内のメモリに格納する工程と、前記ＩＤマーク類推認識部の比較機能部で、前記ホストコンピュータのメモリに格納された前記基データのうちの前記情報が関連付けられなかったＩＤマークの基データと前記ＩＤマーク類推認識部のメモリに格納された前記認識エラービットデータとの一致率を計算し、前記認識エラービットデータに対して、一致率が最大の前記基データを前記認識エラービットデータの値であると類推した上で、所定の判定基準を満たしたものを前記半導体ウェーハのＩＤマークと見なす工程とを有することを特徴としている。

本発明によれば、ＩＤマーク認識装置におけるエラー訂正能力の限界以上の損傷が生じた半導体ウェーハのＩＤマークに対して、ＩＤマークの認識が可能となり、半導体製造工程における歩留まりが向上する。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

以下に、本発明の実施例に係る半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施例に係るＩＤマーク認識システムの構成を概略的に示すブロック図である。本実施例では、半導体ウェーハを一つのバッチとして、２５枚の半導体ウェーハを処理する場合について説明する。

図１に示すように、本実施例のＩＤマーク認識システムは、ＩＤマーク認識装置１、ホストコンピュータ２を有する。

ＩＤマーク認識装置１は、カメラ３、エラー訂正機能部４及びＩＤマーク類推認識部５を有し、ＩＤマーク類推認識部５は、認識エラービットデータ格納部６、認識エラー基データ格納部７及び比較機能部８等からなる。このＩＤマーク認識装置１内のカメラ３により半導体ウェーハのＩＤマークの画像認識及び画像処理が行われ、ＩＤマークがバイナリビットデータ（以下、単にビットデータという）に変換され、このビットデータがエラー訂正機能部４に入力される。

ここでいうＩＤマークとは、製造物、製造物の製造条件、製造物の加工履歴及び製造物の検査結果を少なくとも示すものであり、このＩＤマークをもとにして、半導体製造工程で加工の有無、加工条件を決定する。また、ＩＤマークとしては、二次元コードを用いており、通常、半導体ウェーハのベベル部にレーザーなどで凹凸に刻印されている。

図２は、二次元コードのＩＤマークの一例を示す図である。図２に示すように、ＩＤマークは、ファインダパターン１００としてＬ字を形成する２辺と、その対角に位置し、凹凸が交互に並ぶタイミングパターン２００とを有する。このファインダパターン１００とタイミングパターン２００の内側には、ＩＤマークとしての凹凸が刻印されている。

また、エラー訂正機能部４は、一般的なリードソロモン方式のエラー訂正能力を有しており、２０から３０％程度のＩＤマークへの損傷に対しては誤認識することなく、ＩＤマークをビットデータに変換することができる。

このエラー訂正機能部４により変換されたビットデータのうち、エラー訂正機能部４のエラー訂正能力の限界を超えたビットデータは、認識エラービットデータとしてＩＤマーク類推認識機能部５内の認識エラービットデータ格納部６に格納され、エラー訂正能力の限界を超えなかったビットデータは、ＩＤマーク類推認識システムの外部に出力され、且つＩＤマークを認識することができたことを示す情報をホストコンピュータ２内のメモリ９に関連付ける。

ホストコンピュータ２は、半導体装置の製造工程を管理するためのものであり、メモリ９及び抽出部１０を有し、このメモリ９には、少なくとも、ＩＤマークの認識を行うバッチ分の２５枚の半導体ウェーハにおけるＩＤマークのビットデータ（以下、単に基データという）を格納している。この基データは、バッチ分のＩＤマークの基データが、半導体ウェーハにＩＤマークを書き込む装置から、半導体装置の製造開始前に格納される。

抽出部１０は、メモリ９に格納されている基データのうち、ＩＤマークを認識することができたことを示す情報が関連付けられていない基データを認識エラー基データとして抽出し、認識エラー基データはＩＤ類推認識機能部５内の認識エラー基データ格納部７に格納される。

比較機能部８は、認識エラー基データ格納部７に格納されている認識エラー基データと、認識エラービットデータ格納部６に格納されている認識エラービットデータとを比較する機能を有し、判定基準を満たした認識エラー基データを外部に出力する。

次に、上記構成のＩＤマーク認識システムにおける半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法について、図１乃至図３を用いて説明する。図３は、本実施例に係るＩＤマーク認識方法の手順を示すフローチャートである。

まず、ＩＤマーク認識装置１のカメラ３により、半導体ウェーハのＩＤマークを撮影して、半導体ウェーハのＩＤマークのファインダパターン１００を検出し、ＩＤマークの位置を決定する。ＩＤマークのタイミングパターン２００によりＩＤマーク上にメッシュを切り、座標を作成した後、ファインダパターン１００とタイミングパターン２００の外周を除いた枠内のＩＤマークを左上から順に読み出していき、ビットデータに変換し、ＩＤマーク認識装置１によりＩＤマークの認識の可否を行う（ステップＳ３０１）。

このＩＤマーク認識装置１によるＩＤマークの認識の可否は、ＩＤマークの損傷がエラー訂正機能部４のエラー訂正能力の限界以上か否かによって決まり、ＩＤマークの損傷がエラー訂正能力の限界以上のときにはＩＤマークの認識が不可能で、この半導体ウェーハを、以下、単にＩＤマーク認識エラーウェーハという。

次に、このＳ３０１において、ＩＤマークを認識することができたときには、ＩＤマークを認識することができたことを示す情報を、ホストコンピュータ２内のメモリ９に格納されている基データに関連付ける（ステップＳ３０２）。なお、ＩＤマークを認識することができたときには、ＩＤマーク認識システムの外部に認識したビットデータを出力する。

一方、上記ステップＳ３０１において、ＩＤマークを認識することができなかったＩＤマーク認識エラーウェーハのＩＤマークのビットデータ（以下、単に認識エラービットデータという）を認識エラービットデータ格納部６に格納する（ステップＳ３０３）。

次に、２５枚の半導体ウェーハのＩＤマーク全てに対して、ＩＤマーク認識装置１によりＩＤマークの認識を行う（ステップＳ３０４）。

続いて、ＩＤマーク認識エラーウェーハの有無を確認する（ステップＳ３０５）。このステップにおいて、ＩＤマーク認識エラーウェーハが存在しなければ、ＩＤマークの認識は終了となるが、ＩＤマーク認識エラーウェーハが存在する場合には、ＩＤマークの類推認識を行う。

ここで、例えば、２５枚の半導体ウェーハ中に、２２枚の半導体ウェーハのＩＤマークを認識することができ、３枚のＩＤマーク認識エラーウェーハが存在すると仮定する。

次に、抽出部１０によって、ホストコンピュータ２内のメモリ９に格納されている２５枚の半導体ウェーハのＩＤマークの基データのうち、上記ステップＳ３０２においてＩＤマーク認識装置１で認識することができたことを示す情報が記録された２２枚の半導体ウェーハのＩＤマークの基データを除いて、上記情報が記録されなかった３枚のＩＤマーク認識エラーウェーハの基データ（以下、認識エラー基データ１、認識エラー基データ２、認識エラー基データ３という）を抽出し、この３枚のＩＤマーク認識エラーウェーハの認識エラー基データ１、認識エラー基データ２、認識エラー基データ３をＩＤマーク類推認識部５の認識エラー基データ格納部７に取り込む（ステップＳ３０６）。

次に、ＩＤマーク類推認識部５の比較機能部８において、認識エラー基データ格納部７に取り込んだ３枚のＩＤマーク認識エラーウェーハにおける認識エラー基データ１、認識エラー基データ２、認識エラー基データ３と、ＩＤマーク類推認識部５の認識エラービットデータ格納部６に格納されている３枚のＩＤマーク認識エラーウェーハの認識エラービットデータ（以下、認識エラービットデータＡ、認識エラービットデータＢ、認識エラービットデータＣという）とを比較し、それぞれの一致率を計算して基データを類推する（ステップＳ３０７）。

ここでは、まず、認識エラービットデータＡと、認識エラー基データ１、認識エラー基データ２及び認識エラー基データ３をそれぞれ比較し、次に、認識エラービットデータＢと、認識エラー基データ１、認識エラー基データ２及び認識エラー基データ３をそれぞれ比較し、最後に、認識エラービットデータＣと、認識エラー基データ１、認識エラー基データ２及び認識エラー基データ３とをそれぞれ比較し、それぞれの一致率を計算する。

認識エラービットデータ及び認識エラー基データは、ともにバイナリデータであるので、周知の方法により比較を行うことができる。例えば、認識エラービットデータ“１０１０１０１０１”と認識エラー基データ“１０１０１０１００”とを比較した場合には、最下位桁が異なるだけであるから、一致率は８９％となる。

ここでは、認識エラービットデータと認識エラー基データを比較し一致率を計算したが、一致している桁の数、若しくは一致していない桁の数を少なくとも数えればよい。また、認識エラービットデータと認識エラー基データを比較し、一致していない桁の数を数え不一致率を計算してもよい。ここでは、認識エラービットデータと認識エラー基データの一致率を計算したとして以下の説明を行う。

図４に、３枚のＩＤマーク認識エラーウェーハにおける認識エラービットデータＡ、Ｂ、Ｃと認識エラー基データ１、２、３との一致率を示す。

図４に示すように、認識エラービットデータＡに対する認識エラー基データ１、２、３の一致率は、それぞれ、７０％、６５％、６３％であり、認識エラービットデータＢに対する認識エラー基データ１、２、３の一致率は、それぞれ、６８％、６７％、６９％であり、認識エラービットデータＣに対する認識エラー基データ１、２、３の一致率は、それぞれ、６９％、７０％、６３％であったとする。

それぞれの一致率を計算した後、ある認識エラービットデータに対して一致率が最も高い認識エラー基データを、その認識エラービットデータの認識エラー基データであると類推認識する。例えば、認識エラービットデータＡは、認識エラー基データ１と比較したときに一致率が最も高くなるので、認識エラービットデータＡのＩＤマークは、認識エラー基データ１を二次元コードに変換したものであると類推認識する。同様にして、認識エラービットデータＢのＩＤマークは、認識エラー基データ３であると類推認識し、認識エラービットデータＣのＩＤマークは、認識エラー基データ２であると類推認識する。

続いて、認識エラービットデータに対応する認識エラー基データを予め定めた判定基準に基づいて判定する（ステップＳ３０８）。この判定基準とは、例えば以下のような３つの判定基準が挙げられる。

まず、第１の判定基準として、認識エラービットデータと認識エラー基データの一致率が６３％以上であることを判定基準としている。例えば、ＩＤマークとして、１６×１６の１９６ビットの二次元コードを用いている場合、二次元コードにエラー訂正能力を設けるためには、理論上、７６から１２３ビットの範囲にドットを付与する必要がある。カメラ３によりＩＤマークを画像認識する際に、ＩＤマークのファインダパターン１００またはタイミングパターン２００を誤認識した場合や、ＩＤマークの領域が全面に亘って損傷した場合には、ＩＤマーク認識装置１はＩＤマークを全ビット“０”または“１”と認識する。このＩＤマークが全ビット“０”または“１”となる場合には、認識エラービットデータと認識エラー基データの一致率は３７％〜６３％となる。そのため、認識エラービットデータと認識エラー基データの一致率が６３％未満となったときには、ＩＤマークの領域全面が損傷している可能性があり、ＩＤマーク類推認識不可能と処理することが望ましい。したがって、認識エラービットデータと認識エラー基データの一致率が６３％以上であることを判定基準としている。

また、第２の判定基準として、認識エラービットデータと、認識エラー基データとの一致率が最も高いものと、その次に高いものとの一致率の差が８％以上であることを判定基準としている。

図５に認識エラービットデータと認識エラー基データの一致率を示す。これは、２５枚の半導体ウェーハに対して、半導体ウェーハ#1〜半導体ウェーハ#25のＩＤマークは、変更せずに、半導体ウェーハ#1のＩＤマークにエラー訂正能力の限界を超える損傷を１０回変更して与え、ＩＤマーク認識装置１が読み取ったＩＤマーク認識エラーウェーハ#1の認識エラービットデータと、ホストコンピュータ２のメモリ９に格納してある半導体ウェーハ#1〜半導体ウェーハ#25の認識エラー基データとの一致率を計算した実験結果である。

図５において、（a）欄は、半導体ウェーハ#1の認識エラービットデータと半導体ウェーハ#1の認識エラー基データとの一致率を示す。（b）欄は、半導体ウェーハ#1の認識エラービットデータと半導体ウェーハ#2〜#25の認識エラー基データとそれぞれの一致率うち、最も一致率が高い値を示してある。（a）-（b）欄は、（a）欄の一致率と（b）欄の一致率との差である。これは、認識エラー基データとの一致率が最も高いものと、少なくともその次に高いものとの一致率の差以上の値を示してある。判定欄は、該当する実験において半導体ウェーハ#1のＩＤマークを正しく類推認識することが出来たか否かを示す。

半導体ウェーハ#1の認識エラービットデータは、半導体ウェーハ#1の認識エラー基データであるので、(a)欄の一致率のほうが(b)欄の一致率よりも高くなるはずである。しかし、１、２及び５回目の結果では、(a)欄の一致率よりも(b)欄の一致率が高くなっている。この、１、２及び５回目の結果は、一致率が最大の認識エラー基データと、少なくともその次に高くなる認識エラー基データとの差が小さくなっていることを表している。

上記１、２及び５回目の結果のように、認識エラービットデータと、認識エラー基データとの一致率が最も高いものと、少なくともその次に高いものとの一致率の差が８％未満である場合には、ＩＤマークを誤類推している可能性が高い。そのため、認識エラー基データとの一致率が最も高いものと、その次に高いものとの一致率の差が８％以上ある場合にのみ、ＩＤマーク類推認識が有効となるような判定基準を設けている。

また、第３の判定基準は、ＩＤマーク認識エラーウェーハの枚数が５枚以下であることを判定基準としている。図６は、本実施例に係るＩＤマーク認識エラーウェーハの枚数に対するＩＤマークの正誤率の実験結果である。ここでいう正誤率とは、本実施例に係るＩＤマーク認識方法を用いて処理を行う半導体ウェーハの枚数に対して、類推認識をした結果、ＩＤマーク認識エラーウェーハのＩＤマークのうち、何枚の半導体ウェーハのＩＤマークを正確に特定できたかの割合を示す値である。

図６に示すように、ＩＤマーク認識エラーウェーハの枚数が５枚までのときは、半導体ウェーハをほぼ間違いなく特定することができる。故に、判定基準として、ＩＤマーク認識エラーウェーハの枚数が５枚以下であることを判定基準としている。

上記のステップＳ３０８の判定基準を満たしていれば、認識エラービットデータに対応する認識エラー基データをＩＤマークのビットデータであると見なし、対応する基データをＩＤマーク認識システムの外部に出力する。一方、判定基準を満たしていなければ、ＩＤマークの類推認識は不可能として処理される。

この後、判定基準を満たした基データは、２次元コードのＩＤマークに変換され、半導体ウェーハに新たなＩＤマークとして刻印される。これにより、後の半導体装置製造工程において、ＩＤマークがエラー訂正機能の限界を超え、再びＩＤマークの類推認識を行うことなく、ＩＤマークを認識することができ、ＩＤマークの認識にかかる時間を短縮することができる。

以上のように、本実施例によれば、ＩＤマーク認識装置のエラー訂正能力の限界以上のデータ損傷が生じた半導体ウェーハのＩＤマークに対して、ＩＤマークの認識を行うことが可能になり、半導体製造工程における歩留まりを向上させることができる。

本発明の実施例に係るＩＤマーク認識システムを概略的に示すブロック図。本発明の実施例に係る半導体ウェーハのＩＤマークのフォーマット図。本発明の実施例に係るＩＤマーク認識方法の手順を示すフローチャート。本発明の実施例に係る認識エラービットデータと認識エラー基データの一致率を示す表。本発明の実施例に係るビットデータと基データの一致率を示す表。本発明の実施例に係るＩＤマーク認識エラーウェーハの枚数に対するＩＤマークの正誤率の実験結果のグラフ。

符号の説明

１ＩＤマーク認識装置
２ホストコンピュータ
３カメラ
４エラー訂正機能部
５ＩＤマーク類推認識部
６認識エラービットデータ格納部
７認識エラー基データ格納部
８比較機能部
９メモリ
１０抽出部
１００ファインダパターン
２００タイミングパターン

Claims

二次元コードで記されたＩＤマークを有する半導体ウェーハの該ＩＤマークの基データを予めホストコンピュータのメモリに格納しておく工程と、
ＩＤマーク認識装置により前記半導体ウェーハの前記ＩＤマークの読み取りを行い、読み取ったＩＤマークのデータが、前記ＩＤマーク認識装置のエラー訂正能力の限界を超えない場合には、当該ＩＤマークを認識することができたことを示す情報を前記ホストコンピュータの前記メモリに格納されている当該半導体ウェーハの基データに関連付けし、
前記読み取ったＩＤマークのデータが、前記ＩＤマーク認識装置のエラー訂正能力の限界を超えた場合には、当該ＩＤマークのデータを、認識エラービットデータとしてＩＤマーク類推認識部内のメモリに格納する工程と、
前記ＩＤマーク類推認識部の比較機能部で、前記ホストコンピュータのメモリに格納された前記基データのうちの前記情報が関連付けられなかったＩＤマークの基データと前記ＩＤマーク類推認識部のメモリに格納された前記認識エラービットデータとの一致率を計算し、
前記認識エラービットデータに対して、一致率が最大の前記基データを前記認識エラービットデータの値であると類推した上で、所定の判定基準を満たしたものを前記半導体ウェーハのＩＤマークと見なす工程と
を有する半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法。
前記判定基準は、前記最大の一致率が６３％以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法。
前記判定基準は、前記認識エラービットデータに対して、前記一致率が最大の前記基データと次に大きい前記基データとの一致率の差が、８％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法。
前記判定基準は、前記ＩＤマーク認識装置による前記半導体ウェーハのＩＤマークの認識において、前記ＩＤマーク認識装置のエラー訂正能力の限界を超えた半導体ウェーハの枚数が５枚以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法。
前記判定基準を満たした前記半導体ウェーハの基データを二次元コードに変換し、前記半導体ウェーハに付す工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体ウェーハのＩＤマーク認識方法。