JP2012204659A - レーザーマークの評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状を定量的に正確に判定することができるため、レーザーマークの読み取り不良を防止し、ウェーハの持つ本来の品質以外で起こる不良を未然に防ぐことで、歩留まりを向上できるレーザーマークの評価方法を提供する。
【解決手段】レーザーを用いてウェーハにマーキングしたレーザーマークを評価する方法であって、少なくとも、前記レーザーマークのドット形状を測定する測定工程、及び前記測定されたレーザーマークのドット形状の真円度を算出する真円度算出工程を行い、前記算出された真円度を利用してレーザーマークを評価することを特徴とするレーザーマークの評価方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ウェーハにマーキングされたレーザーマークを評価する方法に関する。

近年、直径が２００ｍｍあるいは３００ｍｍといったウェーハを中心に両面にポリッシュ加工を施した製品が主流となっている。さらにはウェーハに個体認識等のために付加するレーザーマークを裏面に施すなど多種多様になってきている。レーザーマークはウェーハ製造プロセスまたは、デバイス製造プロセス中での個体の認識手段、又はプロセス途中で不良となったものの選別手段等として多用されている。例えば、特許文献１にはＳＯＩウエーハにレーザーマークを印字してデバイス製造プロセスの合理化を図る方法について記載されている。

しかし、レーザーマークは読み取り機の条件設定や、読み取り可能な形状が決まっており、マークがその範囲を超えるとデバイスの特性に関係なくウェーハ自体を不良と認識し、歩留まり低下をもたらす結果となる。

特開２００３−７８１１５号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状を定量的に正確に判定することができるため、レーザーマークの読み取り不良を防止し、ウェーハの持つ本来の品質以外で起こる不良を未然に防ぐことで、歩留まりを向上できるレーザーマークの評価方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、レーザーを用いてウェーハにマーキングしたレーザーマークを評価する方法であって、少なくとも、
前記レーザーマークのドット形状を測定する測定工程、及び
前記測定されたレーザーマークのドット形状の真円度を算出する真円度算出工程を行い、前記算出された真円度を利用してレーザーマークを評価することを特徴とするレーザーマークの評価方法を提供する。

このように算出された真円度を利用してレーザーマークを評価することで、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状を定量的に正確に判定することができるため、レーザーマークの読み取り不良を防止し、ウェーハの持つ本来の品質以外で起こる不良を未然に防ぐことが可能となる。従って本発明のレーザーマークの評価方法であれば、歩留まりを向上することができる。

また、前記真円度算出工程において、前記レーザーマークのドット形状の真円度を下記式（１）を用いて算出することが好ましい。
式（１）：
レーザーマークのドット形状の真円度＝（レーザーマークのドットの内接円面積／レーザーマークのドットの外接円面積）×１００

このように、式（１）を用いることでレーザーマークのドット形状から簡単かつ確実に真円度を算出することができ、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状をより定量的に正確に判定することができる。

さらに、前記測定工程において、光源に可視光又はレーザー光を用いた共焦点顕微鏡を用いて前記レーザーマークのドット形状を測定することが好ましい。

このような共焦点顕微鏡を用いることで、レーザーマークのドット形状を簡単かつ確実に測定することができ、続く真円度算出工程においてドット形状を画像処理することも簡単となる。さらに、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状をより定量的に正確に判定することもできる。

また、前記真円度を利用してレーザーマークを評価するにあたり、前記真円度が所望値以上であるレーザーマークを合格とし、前記真円度が所望値未満のものを不合格と判定する判定工程を含むことが好ましい。

このような判定工程を含むことにより、真円度が所望値以上であるレーザーマークは信頼性が高く、真円度が所望値未満であるレーザーマークは信頼性が低く読み取り不良の可能性が高いと判断することができる。これにより、より一層、レーザーマークの読み取り不良を防止し、ウェーハの持つ本来の品質以外で起こる不良を未然に防ぐことができ、歩留まりを向上することができるレーザーマークの評価方法となる。

以上説明したように、本発明のレーザーマークの評価方法であれば、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状を定量的に正確に判定することができるため、レーザーマークの読み取り不良を防止し、ウェーハの持つ本来の品質以外でマーク形状に起因して起こる不良を未然に防ぐことで、歩留まりを向上することができる。

（ａ）は顕微鏡に入射される受光情報をもとに算出されたドットの深さおよび凹凸のプロファイルであり、（ｂ）は共焦点フォーカス位置から算出されたドットの深さ情報とその画像をコンピュータ処理にて再描画させた３次元画像である。 ドット形状に外接円と内接円を描画した例を示す図である。 実験例で測定されたドット形状の画像の一例を示す図である。 実験例におけるレーザーマークの評価結果と算出された真円度の相関結果を示す図である。

以下、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。前述のように、レーザーマークの読み取り不良、ウェーハの持つ本来の品質以外のマーク形状で起こる不良により、歩留まり低下を起こしていた。

本発明者らがレーザーマークの読み取り不良を起こす主な原因について検討した結果、その原因の一つにレーザーマークのドットの変形があることがわかった。レーザーマークのドットの形状は、ウェーハ上にレーザーマークを描画した直後は真円形に近い形状であるのに対して、ウェーハ製造プロセス又はデバイス製造プロセス等の洗浄やエッチング工程を通過することで、結晶方位依存性があらわれ、四角形ないし多角形に近い形状に変化してしまうことがわかった。そして、このドットの変形がレーザーマークの読み取り不良を起こし、ウェーハが実際に不良か否かに関わらずレーザーマークの形状に起因して不良と評価されることがわかった。

これを解決するため、本発明者らはさらに鋭意検討を行った結果、レーザーマークのドット形状を真円度によって評価することによりドットの変形を定量化することができることを見出し、これにより読み取り不良となるドットの形状を簡単かつ確実に判定することができ、レーザーマーク読み取り不良によるウェーハ歩留まりの低下を無くすことができることを見出して、本発明を完成させた。以下、本発明について詳細に説明する。

本発明では、レーザーを用いてウェーハにマーキングしたレーザーマークを評価する方法であって、少なくとも、
前記レーザーマークのドット形状を測定する測定工程、及び
前記測定されたレーザーマークのドット形状の真円度を算出する真円度算出工程を行い、前記算出された真円度を利用してレーザーマークを評価することを特徴とするレーザーマークの評価方法を提供する。

レーザーマークは、ウェーハ製造プロセス又はデバイス製造プロセス中でウェーハ個体の認識手段、及び製造途中で不良となったものの選別手段等として用いることができる。本発明のレーザーマークの評価方法においては、レーザーマークのマーキング方法は特に制限されず、またマーキングされる個所も特に制限されない。さらに、本発明のレーザーマークの評価方法はウェーハ製造プロセス中でもデバイス製造プロセス中でも特に制限されることなく使用することができる。以下、本発明のレーザーマークの評価方法の各工程について詳細に説明する。

［測定工程］
本発明における測定工程は、レーザーマークのドット形状を測定する工程である。特に、光源に可視光又はレーザー光を用いた共焦点顕微鏡を用いて前記レーザーマークのドット形状を測定することが好ましい。このような共焦点顕微鏡を用いることで、レーザーマークのドット形状を簡単かつ確実に測定することができ、続く真円度算出工程においてドット形状を画像処理することも簡単となる。さらに、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状をより定量的に正確に判定することができる。

例として、レーザーテック社製共焦点レーザー顕微鏡で測定撮影したレーザーマークのドット形状の測定写真を図１に示す。図１（ｂ）は共焦点フォーカス位置から算出されたドットの深さ情報とその画像をコンピュータ処理にて再描画させた３次元画像であり、おもに深さ方向のプロファイルを強調させ表示させたものである。また、図１（ａ）に示されるプロファイル解析結果は、顕微鏡に入射される受光情報をもとに算出されたドットの深さおよび凹凸のプロファイルである。上記手法にて取得されたデータをもとに以後の解析を行う。なお、ドット形状の測定はこれらに限定されるものではない。

［真円度算出工程］
本発明における真円度算出工程は、測定されたレーザーマークのドット形状の真円度を算出する工程である。このように、真円度を算出することによって読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状を定量的に正確に判定することができる。特に、前記レーザーマークのドット形状の真円度は下記式（１）を用いて算出することが好ましい。このように、式（１）を用いることでレーザーマークのドット形状から簡単かつ確実に真円度を算出することができ、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状をより定量的に正確に判定することができる。
式（１）：
レーザーマークのドット形状の真円度＝（レーザーマークのドットの内接円面積／レーザーマークのドットの外接円面積）×１００

例として、ドット形状に外接円と内接円を描画した例を図２に示す。このように、まず、測定工程で測定されたドット形状３の画像に外接する円２と内接する円１を描き、続いて描画された外接円２と内接円１のそれぞれの面積をコンピュータの画像解析により求めて、真円度を求めることができる。画像解析からの面積の算出方法は特に制限されず、例えばコンピュータの画像解析により２値化して求めることができる。また、この時の面積の単位は画像取得時の解像度により変化するため特に定義されないが、統一した解像度で画像取得することが面積の算出上望ましい。

このようにして求められた外接円と内接円の面積を上記式（１）に当てはめて真円度を算出する。算出された真円度が１００に近いほどドット形状が真円に近い形状を示すことになり、ドット形状変化が少ないことを表す。なお、真円度の算出はこれらに限定されるものではない。

［評価］
本発明は算出された真円度を利用してレーザーマークを評価することを特徴とする。特に、真円度を利用してレーザーマークを評価するにあたり、前記真円度が所望値以上であるレーザーマークを合格とし、前記真円度が所望値未満のものを不合格と判定する判定工程を含むことが好ましい。このような判定工程により、レーザーマークを評価するにあたり、真円度が所望値以上であるレーザーマークは信頼性が高く、真円度が所望値未満であるレーザーマークは信頼性が低く読み取り不良の可能性が高いと判断することができる。従って、より簡単に、レーザーマークの読み取り不良を防止し、ウェーハの持つ本来の品質以外で起こる不良を未然に防ぐことができ、歩留まりを向上できる。なお、レーザーマークの読み取り装置は特に制限されないがＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅａｄｅｒ：光学的文字読み取り装置）を用いて行うことができる。

実験例として、レーザーを用いてレーザーマークをマーキングしたウェーハを２５枚用意した。これらのウェーハを次のような５水準の洗浄条件で各５枚ずつ洗浄を行った。（１）純水による洗浄、（２）ＳＣ−１液による２回の洗浄、（３）ＳＣ−１液による１０回の洗浄、（４）ＳＣ−１液による２０回の洗浄、（５）５０％のＫＯＨ液による洗浄、ここで、ＳＣ−１液の組成はＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏ＝１：１：８で１回あたりの洗浄時間は５分とした。その後、レーザーテック社製共焦点レーザー顕微鏡で測定撮影したレーザーマークのドット形状に外接円と内接円を描画し、コンピュータの画像解析により２値化して真円度を求めた。測定されたドット形状の画像の一例を図３に示す。その後、これら２５枚のウェーハのレーザーマークを評価した。その評価結果と算出された真円度の相関結果を図４に示す。

図４から真円度が８５．５以上の場合には読み取り不良はなく、８５．５未満の場合は全て読み取り不良となることがわかった。そのため、真円度を利用してレーザーマークを評価するにあたり、真円度が８５．５以上であるレーザーマークを合格とし信頼性の高いレーザーマークと評価し、８５．５未満のものを不合格とし信頼性の低いレーザーマークと評価して判定する判定工程（判定合格基準８５．５）を行って、レーザーマークを評価した。このように、本発明のレーザーマークの評価方法であれば、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状を定量的に正確に判定することができる。そのため、レーザーマークの読み取り不良を防止し、ウェーハの持つ本来の品質以外で起こる不良を未然に防ぐことができ、歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明のレーザーマークの評価方法の実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
レーザーを用いてレーザーマークをマーキングしたウェーハを１００枚用意した。これらのウェーハにＳＣ−１液による１０回の洗浄を行った後、レーザーテック社製共焦点レーザー顕微鏡で測定撮影したレーザーマークのドット形状に外接円と内接円を描画し、コンピュータの画像解析により２値化して、上記式（１）によりそれぞれ真円度を求めた。その後、真円度を利用して、これら１００枚のウェーハのレーザーマークを評価した。

この際に、真円度が８５．５以上であるレーザーマークを有するウェーハを合格と判定し、一方で、真円度が８５．５未満であるレーザーマークを有するウェーハを不合格と判定し、全てのウェーハについてレーザーマークを評価した。合格であるウェーハ９５枚についてのレーザーマークの読み取り検査では全てウェーハで個体認識ができ、かつプロセス途中で不良となったものも無かった。一方で、不合格であるウェーハ５枚についてのレーザーマークの読み取り検査では全てのウェーハで固体認識ができず、読み取り不良となった。不合格であるウェーハではレーザーマークのドット形状の変形による読み取り不良が考えられるため、さらに詳細に検査を行った。その結果、不合格であるウェーハ５枚において実際にウェーハの持つ本来の品質で不良が生じていたのは２枚であることがわかった。結果を表１に示す。

以上より、従来のように真円度を利用せずにレーザーマークを施したウエーハを評価した場合には、実際にウェーハの持つ本来の品質で不良が生じているウエーハ数より多くのウェーハが不良とみなされていることが示された。一方で、本発明のレーザーマークの評価方法を用いれば、読み取り機で読み取り不良を起こすドットの形状を定量的に正確に判定することができるため、レーザーマークの読み取り不良を防止し、ウェーハの持つ本来の品質以外で起こる不良を未然に防ぐことで、歩留まりを向上させることができることが示された。なお、本発明はウェーハ製造プロセスまたは、デバイス製造プロセス中でレーザーマークを施した後のどの工程でも行うことができ、レーザーマークを施す度におこなうこともできる。そのため、プロセス全体において歩留まりを向上させることを可能とする。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…内接円、 ２…外接円、 ３…ドット形状

Claims (4)

1. レーザーを用いてウェーハにマーキングしたレーザーマークを評価する方法であって、少なくとも、
   前記レーザーマークのドット形状を測定する測定工程、及び
   前記測定されたレーザーマークのドット形状の真円度を算出する真円度算出工程を行い、前記算出された真円度を利用してレーザーマークを評価することを特徴とするレーザーマークの評価方法。
2. 前記真円度算出工程において、前記レーザーマークのドット形状の真円度を下記式（１）を用いて算出することを特徴とする請求項１に記載のレーザーマークの評価方法。
   式（１）：
   前記レーザーマークのドット形状の真円度＝（前記レーザーマークのドットの内接円面積／前記レーザーマークのドットの外接円面積）×１００
3. 前記測定工程において、光源に可視光又はレーザー光を用いた共焦点顕微鏡を用いて前記レーザーマークのドット形状を測定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザーマークの評価方法。
4. 前記真円度を利用してレーザーマークを評価するにあたり、前記真円度が所望値以上であるレーザーマークを合格とし、前記真円度が所望値未満のものを不合格と判定する判定工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のレーザーマークの評価方法。
   
   

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