JP2873410B2 - 被試料体の記号・文字識別装置 - Google Patents

被試料体の記号・文字識別装置

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JP2873410B2
JP2873410B2 JP3202299A JP20229991A JP2873410B2 JP 2873410 B2 JP2873410 B2 JP 2873410B2 JP 3202299 A JP3202299 A JP 3202299A JP 20229991 A JP20229991 A JP 20229991A JP 2873410 B2 JP2873410 B2 JP 2873410B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は被試料体の記号・文字
識別装置に関するもので、更に詳細には、例えば半導体
ウエハ等の被試料体面に刻設された識別記号・文字等を
正確に識別できるようにした被試料体の記号・文字識別
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体ウエハ（以下にウエハと
いう）の製造工程においては、ウエハの品種や製造工程
等の識別管理を行うためにウエハの所定位置に刻設され
た英数字あるいはバーコード等のパターンを用いてい
る。このパターンに測定光を照射して、その反射光をＣ
ＣＤカメラ等の画像検出手段に入射させ、この画像認識
されたパターンを予め記憶されたパターンと比較してパ
ターンを認識し、ウエハの品質や工程管理を確認しなが
ら製造を行っている。
【０００３】上記パターンの種類には、レーザ光で連続
的に刻設したイングレービング文字、散点状に刻設した
ドット文字あるいは４５度に傾斜された微細帯状体を組
合わせたタイトラ文字等があり、また、刻設深さも目的
に応じて数μｍ〜十数μｍのような深いものから１〜２
μｍのように浅いものまで用いられている。この場合、
数μｍ〜十数μｍのように刻設が深いものはウエハに対
して光源の光をほぼ直角に照射（明視野照射）すること
により、明るい画面に溝の部分だけ暗く浮き出て認識さ
れる明視野測定を行っている。これは溝の底面が凹凸状
であるため反射光は散乱し、溝以外の面は鏡面状である
ため正反射して溝部分に比較して反射光量が多いためで
ある。ところが、刻設された溝が１〜２μｍのように浅
い場合には、溝の底面からの散乱光量とウエハの鏡面状
の表面からの反射光量の差が少ないため、溝部分と鏡面
部分とを明確に識別することができない。
【０００４】そこで、従来では、図１１に示すように、
光源ａからの光をウエハｂに対して所定の入射角θをも
って斜め照射させ、光源ａの正反対光軸ｃよりθ１だけ
僅かに外れた位置の反射光を受光して、周囲の正反射光
を受光しないようにして周囲に比較して溝ｄ部分を明る
くして溝ｄを認識する暗視野測定を行っていた。この場
合、正反射光を更に受光しないようにするため、光源ａ
と受光側との間に遮蔽板ｅを配設するなどの配慮がなさ
れていた。
【０００５】また、被試料体の溝の深さに適応した明視
野測定、暗視野測定を選択的に行える被試料の記号・文
字識別装置として、発明者が先に開発したものが知られ
ている（特開平２−５７６１号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の識別装置においては、光源ａが単体であるた
め、暗視野測定では被試料体面に均一に光を照射するこ
とができず、溝ｄ部分と溝以外の鏡面部分とを明確に識
別することは困難であった。また、光源ａと画像検出手
段との間に配設されるレンズやミラー等の光学系が複雑
であるため、装置が複雑となるばかりか、大型となり、
スペースの有効利用が図れないという問題があるため、
この種の識別装置をプローブ装置等のウエハ検査装置に
組込んで使用することが困難となっている。
【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、暗視野測定において被試料体面に均一に光を照射し
て、記号・文字を明確に識別でき、かつ、スペースの有
効利用が図れるようにした被試料体の記号・文字識別装
置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の被試料体の記号・文字識別装置は、被試
料体面に所定の入射角を有して照射する光源と、上記被
試料体面からの反射光を検出する画像検出手段とを有す
る被試料体の記号・文字識別装置を前提とし、上記光源
を光軸に対してリング状の発光体にて形成し、上記被試
料体側の照明用集光レンズと上記画像検出手段側の検出
用対物レンズを同一光軸上に配設して成るものである。
【０００９】この発明において、上記発光体は光軸に対
してリング状のものであれば、単一の発光体の照射側に
中心部が遮光された光透過部材を配設した構造のもので
あってもよいが、好ましくは同一円周上に配列される複
数の発光体にて形成する方がよい。この場合、複数の発
光体を同一円周上に９０度の間隔をおいて配置される第
１の発光体群と、この第１の発光体群に対して４５度の
間隔をおいて配置される第２の発光体群とで構成し、第
１及び第２の発光体群を選択的に発光可能に形成する方
が更に好ましい。
【００１０】また、上記発光体は少なくとも光軸に対し
てリング状であればよいが、好ましくは発光体の中心部
に、被試料体面に対してほぼ直角に光を照射する明視野
用発光体を配置すると共に、明視野用発光体とリング状
発光体とを選択的に発光可能に形成する方がよい。
【００１１】加えて、この発明の識別装置は単独で使用
することも可能であるが、例えばプローブ装置等の被試
料体の検査装置に組込んで使用することもできる。この
場合、光源、照明用集光レンズ及び検出用対物レンズの
配列は任意であるが、プローブ装置に組込んで使用する
場合、照明用集光レンズと検出用対物レンズを結ぶ光軸
を水平に形成し、上記光軸における上記照明用集光レン
ズと検出用対物レンズの間に、光源からの光を光軸上に
案内すると共に、被試料体面からの反射光を透過させる
半透過性反射鏡を配設し、上記光軸上に、この光軸上の
光を上記被試料体面に案内すると共に、被試料体面から
の反射光を光軸上に案内する反射鏡を配設する方が好ま
しい。
【００１２】
【作用】上記のように構成されるこの発明の被試料の記
号・文字識別装置によれば、光軸に対してリング状の発
光体から被試料体面に照射することにより、被試料体面
に均一に光を照射することができ、被試料体面に刻設さ
れた記号・文字の溝と溝以外の鏡面とを明確なコントラ
ストにて識別することができる。また、被試料体側の照
明用集光レンズと画像検出手段側の検出用対物レンズを
同一光軸上に配設することにより、構造を簡単にするこ
とができると共に、装置の小型化が図れ、スペースの有
効利用が図れる。
【００１３】また、発光体を、同一円周上に９０度の間
隔をおいて配置される第１の発光体群と、この第１の発
光体群に対して４５度の間隔をおいて配置される第２の
発光体群とで構成すると共に、第１及び第２の発光体群
を選択的に発光可能に形成することにより、識別対象物
の形態に応じた最適な照射を行うことができる。
【００１４】更に、リング状の発光体の中心部に、被試
料体面に対してほぼ直角に光を照射する明視野用発光体
を配置すると共に、明視野用発光体とリング状発光体と
を選択的に発光可能に形成することにより、識別対象物
の形態に応じて明視野測定と暗視野測定とを選択的に行
うことができ、１台の装置を更に多目的に使用すること
ができる。
【００１５】更にまた、プローブ装置等の被試料体の検
査装置に組込むことにより、被試料体の検査工程と共
に、被試料体の記号や文字等を識別することができ、検
査工程の信頼性を高めることができる。
【００１６】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。
【００１７】図１はこの発明の記号・文字識別装置の概
略斜視図、図２はその概略構成図が示されている。
【００１８】この発明の記号・文字識別装置は、光源１
と、この光源１からの光を被試料体であるウエハ２上に
刻設された識別領域２ａに案内すると共にウエハ２から
の反射光を透過する半透過性反射鏡であるハーフミラー
３と、このハーフミラー３とウエハ２との間に配設され
る照明用の集光レンズ４と、この集光レンズ４と同一の
光軸上におけるハーフミラー３の上方に配設される検出
用の対物レンズ５と、この対物レンズ５の焦点位置に配
設される画像検出手段であるＣＣＤカメラ６とで主要部
が構成されている。なお、ハーフミラー３と対物レンズ
５との間には絞り７が配設されており、この絞り７によ
って識別領域２ａ以外で反射された光を遮断している。
【００１９】光源１は、図１及び図３に示すように、光
軸Ａに対して同心円上に９０度の間隔をおいて配設され
る４つの発光ダイオード８ａ〜８ｄにて構成される第１
の発光体群８と、この第１の発光体群８の発光ダイオー
ド８ａ〜８ｄに対して４５度の間隔をおいて配設される
４つの発光ダイオード９ａ〜９ｄにて構成される第２の
発光体群９とで構成されており、かつ、これら第１及び
第２の発光体群９はそれぞれ選択的に点灯可能に形成さ
れている。したがって、識別領域２ａの形態に応じて第
１の発光体群８あるいは第２の発光体群９を点灯する
か、第１及び第２の発光体群８，９の双方を点灯するこ
とにより、光源１からの光が光軸Ａに対してリング状に
照射される。この場合、第１及び第２の発光体群８，９
を構成する発光ダイオード８ａ〜８ｄ，９ａ〜９ｄの各
々の照射形態は、第１の発光体群８を代表して図５及び
図６に示すように、発光ダイオード８ａ〜８ｄから照射
された光が集光レンズ４にて識別領域２ａの中心部側に
向って平行に屈折されてスポット状に照射Ｂされ、それ
ぞれの発光ダイオード８ａ〜８ｄのスポット照射部Ｂの
一部が重なった状態で識別領域２ａの全体に均一に照射
される。
【００２０】ＣＣＤカメラ６は図示しない画像処理装置
に接続されており、ＣＣＤカメラ６にて撮像された画像
データは画像処理装置により画像処理されて識別領域２
ａの読取りが行われるようになっいる。
【００２１】なお、光源１は必ずしも上記のような構造
とする必要はなく、例えば図４に示すように、単一の発
光体１０の照射側に中央部に遮蔽部１１を設けた光透過
板１２を配設した構造であってもよい。
【００２２】また、上記実施例では光源１をリング状の
発光体のみにて形成した場合について説明したが、図１
ないし図３に想像線で示すように、リング状発光体の中
心部すなわち光軸Ａ上に、識別領域２ａに対してほぼ直
角に光を照射する明視野用の光源すなわち発光ダイオー
ド１３を配設し、この明視野用発光ダイオード１３と暗
視野用のリング状発光体１（具体的には第１の発光体群
８及び第２の発光体群９）とを選択的に点灯可能にして
もよい。したがって、識別領域２ａの形態に応じて明視
野測定と暗視野測定とを選択的に行うことができる。
【００２３】上記のよう構成されるこの発明の記号・文
字識別装置は、具体的には図７及び図８に示すように、
プローブ装置のウエハ搬送部に組込まれて使用される。
すなわち、ウエハカセット２１内に収容されたウエハ２
を１枚ずつ保持して搬送するウエハ搬送機構２２を有す
るローダ部２３と、ウエハ２を載置保持する水平及び垂
直方向に移動可能なウエハ保持手段２４を配設する検査
部２５との間に形成されるウエハ搬送部すなわちプリア
ライメント部２６の上方にブラケット２０ａによってこ
の発明の識別装置２０を配設して使用することができ
る。したがって、ウエハ２の検査工程の前後において、
ウエハ２に施された記号・文字を識別することができる
ので、各ウエハ２に対応させて電極パッドの良否を測定
することができ、検査の信頼性を高めることができる。
【００２４】この場合、ウエハ保持手段２４は、Ｙ方向
案内レール２７上に摺動自在に搭載されるＹステージ２
８と、このＹステージ２８上に設けられたＹ方向と直角
に配設されるＸ方向案内レール２９上に摺動自在に搭載
されるＸステージ３０と、Ｘステージ３０の上部に昇降
及び水平回転可能に搭載されるチャック３１とで構成さ
れている。なお、チャック３１の側面には検査の際に触
針に付着した微細塵（例えば電極パッドの表面のアルミ
ニウム製酸化膜の削り屑等）を除去する針研磨器３７が
取付られている。また、プリアライメント部２６にはロ
ーダ部２３のウエハ搬送機構２２との間と、ウエハ保持
手段２４のチャック３１との間でウエハ２の授受を司る
プリアライメントステージ３２が配設されている。
【００２５】なお、検査部２５の上部には、テストヘッ
ドローディング機構３３によってテストヘッド３４が起
倒可能に配設されるようになっており、テストヘッド３
４に接続するプローブカード（図示せず）の下方に移動
したチャック３１上のウエハ２の電極パッドにプローブ
カードの触針が接触してウエハ２の電気特性が測定され
るようになっている。なお、図７において、符号３５は
マイクロスコープ、３６はプローブ装置動作表示灯であ
る。
【００２６】上記のようにプローブ装置に組込まれるこ
の発明の識別装置２０は、図９に示すように、横長に配
置されたケーシング１６の中央部にハーフミラー３を配
設し、このハーフミラー３の左側に集光レンズ４を配設
すると共に、集光レンズ４を透過した光を下方のウエハ
２上の識別領域２ａに照射案内する反射鏡１４（以下に
反射ミラーという）を配設し、また、ハーフミラー３の
右側には絞り７及び対物レンズ５を介してＣＣＤカメラ
６を配設した構造となっている。また、ハーフミラー３
の下部に設けられた光源室１７内に光源１を配設するこ
とができるので、装置全体を小型にすることができると
共に、光源１からの光のウエハ面への照射及びウエハ面
からの反射光のＣＣＤカメラ６への案内を小スペース内
で効率よく行うことができるので、プローブ装置のウエ
ハ搬送部に容易に組込むことができる。なお、このよう
に構成される記号・文字識別装置においてはＣＣＤカメ
ラ６にて撮像される画像データは反転像として認識され
るが、画像反転機構（図示せず）を設けることによって
正転像に変換することができる。
【００２７】一方、図１０に示す装置はＣＣＤカメラ６
で正転像を認識できるようにしたもので、図９に示す装
置において対物レンズ５とＣＣＤカメラ６との間に第２
の反射ミラー１５を配設するもので、その他は図９の装
置と同様である。
【００２８】次に、この発明の記号・文字識別装置の作
動態様について説明する。
【００２９】識別領域２ａに刻設される溝２ｂの深さが
１〜２μｍの場合には、光源１の第１の発光体群８が点
灯される。すると、第１の発光体群８からの光はハーフ
ミラー３にて反射されて集光レンズ４に案内されて集光
レンズ４を透過した光は識別領域２ａに照射され、識別
領域２ａの溝２ｂに照射された光は乱反射し、溝２ｂ以
外の鏡面２ｃに照射された光は正反射する。反射した光
は集光レンズ４及びハーフミラー３を透過した後、ＣＣ
Ｄカメラ６側に直進する。この際、正反射した光は絞り
７によって遮断され識別に必要な光のみが対物レンズ５
を透過し、対物レンズ５によって結像されてＣＣＤカメ
ラ６にて撮像（暗視野測定）される（図２参照）。そし
て、ＣＣＤカメラ６にて撮像された画像データは画像処
理機構により画像処理され、識別領域２ａの識別パター
ンが識別される。
【００３０】また、識別領域に刻設される記号・文字が
溝２ｂ（凹部）の深さが１〜２μｍのタイトラ文字の場
合には、凹部２ｂが４５度傾斜しているので、第２の発
光体群９を点灯して、上記と同様に識別領域２ａの識別
を行えば、記号・文字部分とそれ以外の部分とが明確に
識別できる暗視野測定を行うことができる。
【００３１】また、識別領域２ａに刻設される記号・文
字の溝２ｂが数μｍ〜十数μｍのような深い場合には、
明視野用の光源１を点灯すれば、この光源１からの光が
ウエハ２にほぼ直角に照射され、明るい画面に溝２ｂの
部分だけが暗く浮き出て認識される明視野測定を行うこ
とができる。
【００３２】なお、上記の測定形態に限られるものでは
なく、識別形態に応じて第１の発光体群８と第２の発光
体群９とを同時に点灯してもよく、あるいは、更に明視
野用光源１も同時に点灯して測定してもよい。
【００３３】なお、上記実施例ではプローブ装置におい
て、ウエハ２に刻設された記号・文字の識別について説
明したが、この構造のものに限定されるものではなく、
単独の記号・文字識別装置として使用できる他、例えば
ＣＶＤ装置、スパッタ装置の位置合せ機構等、光学的な
情報読取機構であればいずれにも適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明の記号
・文字識別装置によれば、上記のように構成されている
ので、以下のような効果が得られる。
【００３５】１）請求項１記載の記号・文字識別装置に
よれば、識別領域に均一に光を照射するため、記号・文
字等を明確に識別することができ、かつ、集光レンズ、
対物レンズ等の光学系を同一光軸上に配設するため、簡
単な構造でコンパクトにすることができ、スペースの有
効利用が図れる。
【００３６】２）請求項２記載の記号・文字識別装置に
よれば、識別対象物の形態に応じて光源の発光形態を選
択することができるので、最適な状態で識別することが
できると共に、エネルギの省力化を図ることができる。
【００３７】３）請求項３記載の記号・文字識別装置に
よれば、明視野測定と暗視野測定とを選択的に行うこと
ができるので、更に使用範囲を広範囲にして、多目的に
使用することができる。
【００３８】４）請求項４記載の記号・文字識別装置に
よれば、集光レンズ、対物レンズ等の光学系を被試料体
の上方の水平光軸上に配設することができると共に、光
源からの光の被試料体面への照射及び被試料体面の反射
光の画像検出手段への案内を小スペース内で効率よく行
うことができるので、例えば被試料体の検査装置等の他
の装置に容易に組込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の記号・文字識別装置の概略斜視図で
ある。
【図２】この発明の記号・文字識別装置の概略構成図で
ある。
【図３】この発明における光源を示す正面図である。
【図４】光源の別の形態を示す斜視図である。
【図５】この発明における光源の照射態様を示す概略平
面図である。
【図６】光源の照射態様を示す概略側面図である。
【図７】この発明の記号・文字識別装置を具備するプロ
ーブ装置を示す概略斜視図である。
【図８】図７の要部拡大斜視図である。
【図９】記号・文字識別装置の具体的構造を示す断面図
である。
【図１０】記号・文字識別装置の別の構造を示す断面図
である。
【図１１】従来の記号・文字識別態様を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
１ 光源 ２ ウエハ（被試料体） ３ ハーフミラー（半透過性反射鏡） ４ 照明用集光レンズ ５ 検出用対物レンズ ６ ＣＣＤカメラ（画像検出手段） ８ 第１の発光体群 ９ 第２の発光体群 １０ 発光体 １１ 遮蔽部 １２ 光透過板 １３ 明視野用光源 １４ 反射ミラー（反射鏡）

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被試料体面に所定の入射角を有して照射
    する光源と、上記被試料体面からの反射光を検出する画
    像検出手段とを有する被試料体の記号・文字識別装置に
    おいて、上記光源を光軸に対してリング状の発光体にて
    形成し、上記被試料体側の照明用集光レンズと上記画像
    検出手段側の検出用対物レンズを同一光軸上に配設して
    成ることを特徴とする被試料体の記号・文字識別装置。
  2. 【請求項２】 発光体を、同一円周上に９０度の間隔を
    おいて配置される第１の発光体群と、この第１の発光体
    群に対して４５度の間隔をおいて配置される第２の発光
    体群とで構成し、上記第１及び第２の発光体群を選択的
    に発光可能に形成して成ることを特徴とする請求項１記
    載の被試料体の記号・文字識別装置。
  3. 【請求項３】 リング状の発光体の中心部に、被試料体
    面に対してほぼ直角に光を照射する明視野用発光体を配
    置し、 上記明視野用発光体と上記リング状発光体とを選択的に
    発光可能に形成して成ることを特徴とする請求項１又は
    ２記載の被試料体の記号・文字識別装置。
  4. 【請求項４】 照明用集光レンズと検出用対物レンズを
    結ぶ光軸を水平に形成し、上記光軸における上記照明用
    集光レンズと検出用対物レンズの間に、光源からの光を
    光軸上に案内すると共に、被試料体面からの反射光を透
    過させる半透過性反射鏡を配設し、上記光軸上に、この
    光軸上の光を上記被試料体面に案内すると共に、被試料
    体面からの反射光を光軸上に案内する反射鏡を配設して
    成ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
    載の被試料体の記号・文字識別装置。
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