JP2013534312A - ウェハのソーマークの三次元検査のための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2010年7月30日に出願された米国仮特許出願第61/368,543号に対する優先権を主張し、該出願は参照することにより本明細書に組み込まれる。
視野を画定し、ウェハの平面を撮像するように配置される少なくとも1台のカメラであって、視野が、ウェハの表面の少なくとも一部が捕捉されるように設計される、少なくとも1台のカメラと、
中心ビーム軸の回りに集中する光の束を提供する少なくとも1台のラインプロジェクタであって、少なくとも1台のラインプロジェクタが、中心ビーム軸がウェハの平面に対して鋭角に配置されるように配置され、少なくとも1台のラインプロジェクタが少なくとも1つの光源からの光を提供され、ウェハのオモテ面および/または裏面に複数の線のパターンを投射し、それによってウェハのオモテ面または裏面の表面の少なくとも一部をカバーするように適応される、少なくとも1台のラインプロジェクタと、
ラインプロジェクタとウェハの表面との間の光の束の中に位置決めされる少なくとも1台のラインシフタと、
フレームグラバ(1フレームの画像を取得する部材)および画像プロセッサであって、ウェハのオモテ面または裏面の画像捕捉が、ウェハのオモテ面および/または裏面の線のパターンの位置と協調してフレームグラバによって同期される、フレームグラバおよび画像プロセッサと、
を含む、ウェハの少なくとも1つの表面上のソーマークの三次元検査のための装置によって達成される。
少なくとも1台のラインプロジェクタを提供するステップと、
ウェハの少なくとも1つの表面の上に第1の配向の線の第1のパターンを投射するステップと、
ウェハの表面の複数の第1の画像の第1のセットを捕捉するステップであって、複数の線の第1のパターンの画像のそれぞれについて、前記複数の線が、複数の線の第1のパターンの配向に垂直に、明確な距離シフトされている、捕捉するステップと、
ウェハの表面上に第2の配向の線の第2のパターンを投射するステップと、
ウェハの表面の複数の第2の画像の第2のセットを捕捉するステップであって、複数の線の第2のパターンの画像のそれぞれについて、前記複数の線が、複数の線の第2のパターンの配向に垂直に、明確な距離シフトされている、捕捉するステップと、
前記第1の画像のセットから結合された第1の画像を生成し、前記第2の画像のセットから結合された第2の画像を生成し、それによって結合された第1の画像から複数の第1の画像の改善されたセット、および結合された第2の画像から複数の第2の画像の改善されたセットを計算するステップと、
第1の画像の改善されたセットの内の少なくとも1つにおいて、および第2の画像の改善されたセットの内の少なくとも1つにおいて溝を検出するステップと、
第1の画像の改善されたセットまたは第2の画像の改善されたセットの内の少なくとも1つの画像内で検出された溝の深さを測定するステップと、
第1の画像の改善されたセットの画像、および第2の画像の改善されたセットの画像を横断する溝の深さを平均するステップと、
ウェハの表面上の検出された溝の深さおよび場所および配向を文書化するステップと、
を含む、ウェハの少なくとも1つの表面でソーマークまたは鋸溝を決定するための方法によって達成される。
2 ソーマーク、鋸溝
3 表面
3B ウェハの裏面
3F ウェハのオモテ面
4 ウェハ
5 光の束
6、61、62 カメラ
7 視野
8 ラインプロジェクタ
81 第1のラインプロジェクタ
82 第2のラインプロジェクタ
83 第3のラインプロジェクタ
84 第4のラインプロジェクタ
9 中心ビーム軸
10 光源
11 モータ
12 ラインシフタ
12G ガラス板
14 フレームグラバ
15 光学システム
16 画像プロセッサ
18 パターン化されたガラス板
19 伝搬方向
20 パターン
22 線
24 出口レンズ
26 集光レンズ、集光システム
27 第1のガラス板
28 第2のガラス板
30 ライトガイド
32 移動手段
34 回転軸
35 鋸の方向
40 ウェハの画像
511、512 第1の未処理画像
521、522 第2の未処理画像
531、532 第3の未処理画像
基準画像
541、542 カメラの画像センサのピクセル
G ガラス板の平面
P ウェハの平面
X X方向
Y Y方向
α 鋭角
β 傾斜角度
Claims (28)
- ウェハの少なくとも1つの表面上のソーマークの三次元検査のための装置であって、
視野を画定し、前記ウェハの平面を撮像するように配置される少なくとも1台のカメラであって、前記視野が、前記ウェハの表面の少なくとも一部が捕捉されるように設計される、少なくとも1台のカメラと、
中心ビーム軸の回りに集中する光の束を提供する少なくとも1台のラインプロジェクタであって、前記少なくとも1台のラインプロジェクタが、前記中心ビーム軸が前記ウェハの前記平面に関して鋭角に配置されるように配置され、前記少なくとも1台のラインプロジェクタが少なくとも1つの光源からの光を提供され、前記ウェハのオモテ面および/または裏面に複数の線のパターンを投射し、それによって前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の前記表面の少なくとも一部をカバーするように適応される、少なくとも1台のラインプロジェクタと、
前記ラインプロジェクタと前記ウェハの前記表面との間の前記光の束の中に位置決めされる少なくとも1台のラインシフタと、
フレームグラバおよび画像プロセッサであって、前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の画像捕捉が、前記ウェハの前記オモテ面および/または前記裏面の線の前記パターンの前記位置と協調して前記フレームグラバによって同期される、フレームグラバおよび画像プロセッサと、
を備える装置。 - 前記少なくとも1台のラインプロジェクタおよび前記ウェハの前記表面が、前記少なくとも1台のラインプロジェクタが線の第1のパターンおよび線の第2のパターンを前記ウェハの前記表面の上に投射するように互いに関して設置可能であり、線の前記第1のパターンが線の前記第2のパターンに対して斜めに配向される、請求項1に記載の装置。
- 線の前記第1のパターンの前記線が、線の前記第2のパターンの前記線に垂直である、請求項2に記載の装置。
- 前記少なくとも1台のラインシフタがガラス板であり、線の前記第1のパターンまたは線の前記第2のパターンが前記ウェハの前記表面上でシフトされるように、前記ガラス板を回転するためのモータに接続される、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1台のラインシフタが複数のガラス板を有し、各ガラス板が位置決め装置内で異なる角度で配置され、前記位置決め装置が、線の前記第1のパターンまたは線の前記第2のパターンが前記ウェハの前記表面上でシフトされるように、前記光の束の中に異なる傾斜角度のガラス板を入れるために、モータによって駆動可能である、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1台のラインプロジェクタのそれぞれが、線のパターンが出口レンズと集光レンズとの間に配置される2つのパターン化されたガラス板を有し、第1のガラス板が、遠近感効果を補償し、前記ウェハの前記表面上に線の前記均一なパターンを投射するために可変ピッチロンチ刻線を有し、第2のガラス板が、遠近感効果を補償し、前記ウェハの前記表面上に均一の輝度の線の前記パターンを投射するために可変透過率パターンを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの光源が、前記少なくとも1台のラインプロジェクタに直接的に取り付けられる、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの光源がLEDを備える、請求項7に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの光源が、ライトガイドを介して前記少なくとも1台のラインプロジェクタに接続される、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの光源がLEDを備える、請求項9に記載の装置。
- 前記少なくとも1台のカメラが、前記少なくとも1台のラインシフタの運動、前記少なくとも1つの光源の切り替え、および前記ウェハの前記表面上での線の前記パターンの異なる位置での前記ウェハの前記表面の画像の捕捉が、前記フレームグラバによって同期されるように、前記フレームグラバおよび前記画像プロセッサに通信で接続される、請求項1に記載の装置。
- ウェハの少なくとも1つの表面でソーマークを決定するための方法であって、
前記ウェハの前記少なくとも1つの表面上に第1の配向の線の第1のパターンを投射するステップであって、前記ソーマークの配向が未知である、投射するステップと、
前記ウェハの前記表面の第1の画像の第1のセットを捕捉するステップであって、線の前記第1のパターンの画像ごとに、前記線が、線の前記第1のパターンの前記配向に垂直に、明確な距離シフトされる、捕捉するステップと、
前記ウェハの前記表面の上に第2の配向の線の第2のパターンを投射するステップと、
前記ウェハの前記表面の第2の画像の第2のセットを捕捉するステップであって、線の前記第2のパターンの画像ごとに、前記線が、線の前記第2のパターンの前記第2の配向に垂直に、明確な距離シフトされる、捕捉するステップと、
第1の画像の前記セットから結合された第1の画像を生成し、第2の画像の前記セットから結合された第2の画像を生成し、それによって前記結合された第1の画像から第1の画像の改善されたセット、および前記結合された第2の画像から第2の画像の改善されたセットを計算するステップと、
第1の画像の前記改造されたセットの内の少なくとも1つで、および第2の画像の前記改善されたセットの内の少なくとも1つで、溝を検出するステップと、
第1の画像の前記改善されたセットの各画像で、および第2の画像の前記改善されたセットの各画像で、検出された溝の深さを測定するステップと、
第1の画像の前記改善されたセットの前記画像、または第2の画像の前記改善されたセットの前記画像を横切る各溝の前記深さを平均するステップと、
前記ウェハの前記表面上の前記検出された溝の前記深さおよび前記場所および前記配向を文書化するステップと、
を含む、方法。 - 前記結合された第1の画像および前記結合された第2の画像が、
第1の基準画像の前記ピクセル値が、画像の前記第1のセットの最大ピクセル値である、前記第1の基準画像を計算し、第2の基準画像の前記ピクセル値が、画像の前記第2のセットの最大ピクセル値である、前記第2の基準画像を計算することと、
画像の前記第1のセットの各画像、および画像の前記第2のセットの各画像を、前記それぞれの基準画像で分けることと、
画像の前記第1のセットおよび画像の前記第2のセットを数値的に再スケールすること、
とによって達成される、請求項12に記載の方法。 - 第1の画像の前記改善されたセットおよび第2の画像の前記改善されたセットの内の少なくとも1つの画像での前記溝の前記検出が、
ピクセルの各列内で前記投射された線の場所を検出することと、
特定の方向に沿って前記検出された線を追跡することと、
前記特定の方向に沿って直線からの局所的な逸脱を計算することと、
前記局所的な逸脱が閾値を超えている直線の位置を用いてハフ変換を実施することと、
検出された溝の位置および配向に一致する、前記ハフ変換のピークを検出すること、
とによって達成される、請求項12に記載の方法。 - 検出された溝の深さの前記測定することが、
検出された溝ごとに、検出された溝の各方向に沿って、溝外形の高い点および低い点を計算することと、
隣接する方向を横切って高い点および低い点を追跡することと、
検出された溝の局所的な深さを、前記高い点および前記低い点の近くの線の位置に沿って、曲線の当てはめによって推定することと、
移動平均によって前記溝に沿ったある長さに渡って前記溝の平均深さをピクセル単位で推定することと、
事前に計算された較正パラメータによって、ピクセルからミクロンに前記溝の前記深さを変換すること、
とによって達成される、請求項12に記載の方法。 - 前記溝の前記深さの前記平均することが、画像の前記改善された第1のセットまたは画像の前記改善された第2のセットに対して三次元で計算された深さ外形を平均することによって達成される、請求項12に記載の方法。
- ウェハの表面上のソーマークの三次元検査のための装置であって、
視野を画定し、前記ウェハの平面に垂直に配置されるカメラであって、前記視野が、前記ウェハの表面全体が捕捉されるように設計される、カメラと、
中心ビーム軸の回りに集中する光の束を提供する第1のラインプロジェクタであって、前記第1のラインプロジェクタが、前記中心ビーム軸が前記ウェハの前記平面に関して鋭角に配置されるように配置され、前記第1のラインプロジェクタが光源からの光を提供され、前記ウェハのオモテ面または裏面の上に第1の配向で複数の線のパターンを投射し、それによって前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の前記完全な表面をカバーするように適応される、第1のラインプロジェクタと、
中心ビーム軸の回りに集中する光の束を提供する第2のラインプロジェクタであって、前記第2のラインプロジェクタが、前記中心ビーム軸が前記ウェハの前記平面に関して鋭角に配置されるように配置され、前記第2のラインプロジェクタが光源からの光を提供され、前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の上に第2の配向で複数の線のパターンを投射し、それによって前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の前記完全な表面をカバーするように適応される、第2のラインプロジェクタと、
それぞれ、前記第1のラインプロジェクタと前記ウェハの前記表面との間、および前記第2のラインプロジェクタと前記ウェハの前記表面との間のそれぞれの光の束の中に位置決めされるラインシフタと、
フレームグラバおよび画像プロセッサであって、前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の画像捕捉が、前記ウェハの前記オモテ面および/または前記裏面の線の前記パターンの前記位置と協調して前記フレームグラバによって同期される、フレームグラバおよび画像プロセッサと、
を備える装置。 - 複数の線の前記第1のパターンが、複数の線の前記第2のパターンに垂直である、請求項17に記載の装置。
- 前記ラインシフタがガラス板であり、複数の線の前記第1のパターンまたは複数の線の前記第2のパターンが前記ウェハの前記表面上でシフトされるように、前記ガラス板を回転するためのモータに接続される、請求項17に記載の装置。
- 前記ラインシフタが複数のガラス板を有し、各ガラス板が、それぞれ前記第1のラインプロジェクタおよび前記第2のラインプロジェクタの前記光の束の中に異なる傾斜角度のガラス板を入れるために、モータによって駆動可能である位置決め装置内で異なる角度で配置され、したがって線の前記第1のパターンおよび線の前記第2のパターンが、前記ウェハの前記表面上で、それぞれX方向でおよびY方向でシフトされる、請求項17に記載の装置。
- 前記第1ラインプロジェクタおよび前記第2のラインプロジェクタが、それぞれ線のパターンが出口レンズと集光レンズとの間に配置される2つのパターン化されたガラス板を有し、第1のガラス板が、遠近感効果を補償し、前記ウェハの前記表面上に線の前記均一なパターンを投射するために、可変ピッチロンチ刻線を有し、前記第2のガラス板が、遠近感効果を補償し、前記ウェハの前記表面上に均一の輝度の線のパターンを投射するために可変透過率パターンを有する、請求項17に記載の装置。
- 前記カメラが、前記ラインシフタの運動、前記少なくとも1つの光源の切り替え、および前記第1のラインプロジェクタおよび前記第2のラインプロジェクタによって生成される、前記ウェハの前記表面上での前記パターンの画像の捕捉が、前記フレームグラバによって同期され、調整されるように、前記フレームグラバおよび前記画像プロセッサに通信で接続される、請求項17に記載の装置。
- ウェハの表面上のソーマークの三次元検査のための装置であって、
視野を画定し、前記ウェハの平面に垂直に配置されるカメラであって、前記視野が、前記ウェハの表面全体が捕捉されるように設計される、カメラと、
中心ビーム軸の回りに集中する光の束を提供する1台のラインプロジェクタであって、前記ラインプロジェクタが、前記中心ビーム軸が前記ウェハの前記平面に関して鋭角に配置されるように配置され、前記ラインプロジェクタが光源からの光を提供され、前記ウェハの表面の上に第1の配向で複数の線のパターンを投射し、それによって前記ウェハの前記完全な表面をカバーするように適応される、1台のラインプロジェクタと、
少なくとも1台のラインシフタ12が、前記ラインプロジェクタと前記ウェハの前記表面との間の前記光の束の中に位置決めされており、
前記ウェハと前記ラインプロジェクタとの間に相対的な回転を提供し、それによって前記ウェハの前記表面の上に第2の配向で複数の線の第2のパターンを投射するために、前記ウェハの前記平面に関して前記ラインプロジェクタの前記鋭角を維持するための移動手段と、
フレームグラバおよび画像プロセッサであって、前記ウェハの前記表面上に投射される線の前記第1のパターンおよび線の前記第2のパターンの画像捕捉が、前記光の束の中の前記ラインシフタの前記位置、および前記ウェハおよび前記ラインプロジェクタの前記相対的な回転位置と協調して前記フレームグラバによって同期される、フレームグラバおよび画像プロセッサと、
を備える装置。 - ウェハの表面上のソーマークの三次元検査のための装置であって、
それぞれが視野を画定し、それぞれが前記ウェハの前記オモテ面、および前記ウェハの前記裏面の平面に垂直に配置される2台のカメラであって、前記2台のカメラの前記視野が、前記ウェハのオモテ面全体および前記裏面全体が捕捉されるように設計される、2台のカメラと、
中心ビーム軸の回りで集中する光の束を提供する少なくとも1台の第1のラインプロジェクタであって、前記第1のラインプロジェクタが、前記中心ビーム軸がそれぞれ前記ウェハの前記平面および前記オモテ面に関して鋭角となるように配置され、中心ビーム軸の回りで集中する光の束を提供する少なくとも1台の第2のラインプロジェクタであって、前記第2のラインプロジェクタが前記中心ビーム軸が、それぞれ前記ウェハの前記平面および前記裏面に関して鋭角となるように配置され、前記少なくとも第1のラインプロジェクタおよび第2のラインプロジェクタが、少なくとも1つの光源からの光を提供され、前記ウェハのオモテ面および/または裏面の上に複数の線のパターンを投射し、それによって前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の前記完全な表面をカバーするように適応される、少なくとも1台の第1のラインプロジェクタ、および少なくとも1台の第2のラインプロジェクタと、
少なくとも1台のラインシフタが、前記ラインプロジェクタと前記ウェハの前記表面との間の前記光の束の中に位置決めされており、
フレームグラバおよび画像プロセッサであって、前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の画像捕捉が、前記ウェハの前記オモテ面および/または前記裏面の線の前記パターンの前記位置と協調して前記フレームグラバによって同期される、フレームグラバおよび画像プロセッサと、
を備える装置。 - 移動平均が、前記ウェハと前記ラインプロジェクタとの間の相対的な回転を可能にし、それによって前記ウェハの前記表面の上に第2の配向で複数の線の第2のパターンを投射するために、前記ウェハの前記平面に関して前記ラインプロジェクタの前記鋭角を維持し、前記フレームグラバおよび前記画像プロセッサが、前記ウェハの前記表面の上に投射される線の前記第1のパターンおよび線の前記第2のパターンの前記画像捕捉と、前記光の束での前記ラインシフタの前記位置と、前記ラインウェハおよび前記ラインプロジェクタの互いに関する相対的な回転位置とを同期させる、請求項24に記載の装置。
- ウェハの少なくとも1つの表面上のソーマークの三次元検査のための装置であって、
視野を画定し、前記ウェハの平面を撮像するように配置される少なくとも1台のカメラであって、前記視野が、前記ウェハの表面の少なくとも一部が捕捉されるように設計される、少なくとも1台のカメラと、
前記ソーマークが、前記カメラの前記視野内で画定された配向にあるように、前記ウェハを装填するための手段と、
中心ビーム軸の回りに集中する光の束を提供する少なくとも1台のラインプロジェクタであって、前記少なくとも1台のラインプロジェクタが、前記中心ビーム軸が前記ウェハの前記平面に関して鋭角に配置されるように配置され、前記少なくとも1台のラインプロジェクタが少なくとも1つの光源からの光を提供され、前記ウェハのオモテ面および/または裏面に複数の線のパターンを投射し、それによって前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の前記表面の少なくとも一部をカバーするように適応される、少なくとも1台のラインプロジェクタと、
前記ラインプロジェクタと前記ウェハの前記表面との間の前記光の束の中に位置決めされる少なくとも1台のラインシフタと、
フレームグラバおよび画像プロセッサであって、前記ウェハの前記オモテ面または前記裏面の画像捕捉が、前記ウェハの前記オモテ面および/または前記裏面の線の前記パターンの前記位置と協調して前記フレームグラバによって同期される、フレームグラバおよび画像プロセッサと、
を備える装置。 - ウェハの少なくとも1つの表面でソーマークを決定するための方法であって、
前記ウェハ上の前記ソーマークの配向を決定するステップと、
少なくとも1台のラインプロジェクタを提供するステップと、
前記ウェハの前記少なくとも1つの表面の上に第1の配向の線の第1のパターンを投射するステップであって、線の前記第1のパターンが、前記ソーマークに関して斜めに配向される、投射するステップと、
前記ウェハの前記表面の第1の画像の第1のセットを捕捉するステップであって、線の前記第1のパターンの画像ごとに、前記線が、線の前記第1のパターンの前記配向に垂直に、明確な距離シフトされる、捕捉するステップと、
第1の画像の前記セットからの結合された第1の画像を生成し、それによって前記結合された第1の画像から第1の画像の改善されたセットを計算するステップと、
第1の画像の前記改善されたセットの少なくとも1つで溝を検出するステップと、
第1の画像の前記改善されたセットの各画像で検出された溝の深さを測定するステップと、
第1の画像の前記改善されたセットの前記画像を横切る各溝の前記深さを平均するステップと、
前記ウェハの前記表面上の前記検出された溝の前記深さおよび前記場所および前記配向を文書化するステップと、
を含む、方法。 - 前記ウェハ上の前記ソーマークの前記配向が、前記ウェハの前記表面上に投射される線の前記第1のパターンに対して平行にならないように、移動平均が、前記ウェハと前記少なくとも1台のラインプロジェクタとの間の相対的な回転を可能にするために提供される、請求項27に記載の方法。
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