JP3282786B2 - ウエハの形状認識装置 - Google Patents

ウエハの形状認識装置

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JP3282786B2 JP21613996A JP21613996A JP3282786B2 JP 3282786 B2 JP3282786 B2 JP 3282786B2 JP 21613996 A JP21613996 A JP 21613996A JP 21613996 A JP21613996 A JP 21613996A JP 3282786 B2 JP3282786 B2 JP 3282786B2
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明 小池
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一面側
外周全域が面取りされた半導体ウエハの外周の一部に設
けられたノッチ部分の形状を非接触で測定し、ノッチ
幅、深さ、面取り幅などをのデータを取得することがで
きるウエハの形状認識装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハにおける結晶方向の判別お
よび位置決めを容易にするために、半導体ウエハの外周
の一部にノッチが施されている。特に現状の8インチウ
エハにおいては、従来のいわゆるオリフラに代えてノッ
チを持たせるのが主流となっている。
【0003】このノッチ部分における各部の寸法は、S
EMI規格により定められており、その規格により定め
られている各寸法は、幅(1) 、深さ(2) 、角度(3) 、先
端R(4) 、面取り幅(5) などである。図6(a)は半導
体ウエハ11のノッチ11a部分を上面から見た拡大図
であり、また図6(b)はその側面図であり、前記規格
により定められている対象部分については、図中に (1)
乃至(5) の同一符号で示している。
【0004】このウエハノッチの形状測定は、非接触で
行う必要があり、従来においては投影手法などにより測
定するのが一般的であった。図7は従来のウエハノッチ
の形状認識装置の例を示したものである。この認識装置
は、ウエハステージ12上に、半導体ウエハ11を水平
状態に載置し、その上面方向より撮像手段としてのテレ
ビカメラ13によりウエハ11のノッチ11a部分を撮
像するものである。この場合、ビデオカメラ13の撮像
光路14上における、半導体ウエハ11の他面側からノ
ッチ11a部分に光を照射する照明灯15が配置されて
おり、ビデオカメラ13においては、ノッチ部分をシル
エットとして撮像するようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって、図7に示
した従来の装置においては、ノッチ部分における各部の
形状、すなわち幅(1) 、深さ(2) 、角度(3) 、先端R
(4) の測定は可能であるものの、面取り幅(5) の測定は
不可能である。このために面取り幅の測定は、半導体ウ
エハ11を別の測定装置に移して測定せざるを得ないも
のであり、よって測定に時間を要し、生産性を向上させ
ることができないという技術的課題を有していた。
【0006】本発明は、このような従来のものの技術的
課題を解決するためになされたものであり、能率的に面
取り幅を含むウエハノッチ部分の形状を測定することが
できるウエハの形状認識装置を提供することを目的とす
るものである。また本発明は、前記したノッチ形状の測
定と同時にノッチ部におけるキズの有無などの観察を行
うことも可能なウエハの形状認識装置を提供することを
目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に成された本発明にかかるウエハの形状認識装置は、少
なくとも一面側外周全域が面取りされた半導体ウエハの
外周の一部に設けられたノッチ部分の形状を光学的に測
定するウエハの形状認識装置であって、半導体ウエハが
載置されるウエハステージと、前記ウエハステージに載
置された半導体ウエハのノッチ部分の一面側をウエハ表
面に対して垂直方向から撮像する撮像手段と、前記撮像
手段とノッチ部分を結ぶ撮像光路上に配置され、半導体
ウエハの他面側からノッチ部分に光を照射する第1照明
手段と、前記半導体ウエハの一面側に配置され、ウエハ
の面取り面を照射しない角度でウエーハ表面に対して光
を照射する第2照明手段と、前記第1照明手段のみを点
灯し、前記撮像手段からの画像データに基づいてウエハ
のノッチ部分の形状を測定する第1測定モードと、前記
第1照明手段および第2照明手段を点灯し、前記撮像手
段からの画像データに基づいてウエハの面取り幅を測定
する第2測定モードとに切り替える制御手段とにより構
成される。
【0008】また、本発明にかかるウエハの形状認識装
置は、少なくとも一面側外周全域が面取りされた半導体
ウエハの外周の一部に設けられたノッチ部分の形状を光
学的に測定するウエハの形状認識装置であって、半導体
ウエハが載置されるウエハステージと、前記ウエハステ
ージに載置された半導体ウエハのノッチ部分の一面側を
ウエハ表面に対して垂直方向から撮像する撮像手段と、
前記撮像手段とノッチ部分を結ぶ撮像光路上に配置さ
れ、半導体ウエハの他面側からノッチ部分に光を照射す
る第1照明手段と、前記半導体ウエハの一面側に配置さ
れ、ウエハの面取り面を照射しない角度でウエーハ表面
に対して光を照射する第2照明手段と、前記半導体ウエ
ハの一面側に配置され、ウエハの面取り面とウエーハ表
面に対して光を照射する第3照明手段と、前記第1照明
手段のみを点灯し、前記撮像手段からの画像データに基
づいてウエハのノッチ部分の形状を測定する第1測定モ
ードと、前記第1照明手段および第2照明手段を点灯
し、前記撮像手段からの画像データに基づいてウエハの
面取り幅を測定する第2測定モードと、前記第3照明手
段のみを点灯し、前記撮像手段からの画像データに基づ
いてウエハのノッチ部分の観察を行うノッチ観察モード
とに切り替える制御手段とにより構成される。
【0009】この場合、前記撮像手段からの画像データ
に基づいて、半導体ウエハのノッチ部分の実画像を表示
する表示手段と、撮像手段からの画像データを演算処理
して数値データとして出力するプリント出力手段とをさ
らに具備することが望ましい。
【0010】また好ましくは、前記撮像手段には撮像素
子としてCCDが用いられ、前記照明手段には光源とし
てLEDが用いられる。
【0011】前記したウエハの形状認識装置によると、
ウエハステージに載置された半導体ウエハのノッチ部分
には、あらかじめ定められた位置に配置された複数の照
明手段からの光が投射される。この照明手段は、制御手
段により順次点灯制御がなされ、これによりウエハのノ
ッチ部分には投射角度の異なった照明光が順次必要数だ
け照射される。
【0012】したがってウエハ表面に対して垂直方向に
位置する撮像手段によって撮像された画像データより、
順次ノッチ部分の形状および面取り幅を演算することが
でき、さらにはノッチ部におけるキズの有無などの観察
を行うこともできる。よって半導体ウエハのノッチ部分
の検査時間を短縮させることができ、半導体の生産性を
向上させることが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるウエハの形
状認識装置について、図に示す実施の形態に基づいて詳
細に説明する。図1はその基本構成を示したものであ
り、外周の一部にノッチ11aが施された半導体ウエハ
11は、ウエハステージ12上に水平方向に載置される
ように構成されている。そして、ウエハ表面に対する垂
直方向の上部には撮像手段としてのテレビカメラ13が
配置されており、このテレビカメラ13により、ウエハ
ステージ12に載置された半導体ウエハ11のノッチ1
1a部分を含む一面側を、垂直方向から撮像できるよう
に構成されている。このテレビカメラ13は、撮像素子
としてCCDが用いられ、このCCDは例えば40万画
素程度のものが用意される。
【0014】一方、テレビカメラ13と半導体ウエハ1
1のノッチ11a部分を結ぶ撮像光路14上における半
導体ウエハの他面側には、ノッチ11a部分に平行光を
照射する第1照明手段(透過照明)としての照明灯15
が配置されている。
【0015】また、テレビカメラ13が配置された半導
体ウエハ11の一面側には、ウエハの面取り面を避けて
ウエーハ表面に対して平行光を照射する第2照明手段
(暗視野照明)としての照明灯16が配置されている。
即ち、この照明灯16は図6(b)において、ウエハ1
1の縁部にテーパー状に形成された面取り面11bの延
長線11cの線上か、または延長線11cとウエハ11
の一面との成す角度(面取り角度)αの範囲内に配置さ
れており、これにより照明灯16からの照射光は、ウエ
ハ11の表面のみに投射され、ウエハ11の面取り面1
1bには照射されないように構成されている。
【0016】さらにまた、テレビカメラ13が配置され
た半導体ウエハ11の一面側には、ウエハ11の面取り
面11bとウエーハ表面に対して平行光を照射する第3
照明手段(明視野照明)としての照明灯17が配置され
ている。この照明灯17は、図6(b)において、例え
ば面取り面11bに対して直交する線11d上に配置さ
れ、これにより照明灯17からの照射光は、ウエハ11
の面取り面11bとウエーハ表面の双方に対して投射さ
れる。
【0017】尚、前記第1乃至第3の各照明灯15,1
6,17には、光源として寿命も長く、照度も安定して
いるLEDが用いられている。
【0018】また前記したウエハステージ12、テレビ
カメラ13、第1乃至第3の各照明灯15,16,17
は、暗室18内に配置されている。前記テレビカメラ1
3により得られた画像データは、中央演算装置(CP
U)を含む画像処理装置19に供給されるように構成さ
れており、この画像処理装置19において画像処理が成
され、また画像データより、ウエハ11のノッチ部分の
形状および面取り幅などを演算するように構成されてい
る。
【0019】また画像処理装置19には制御手段として
の照明制御装置20が接続されており、この照明制御装
置20は画像処理装置19からの指令により、それぞれ
電源回路21,22,23を起動して前記第1乃至第3
の各照明灯15,16,17に対して適宜駆動電流が供
給されるように構成されている。そして、画像処理装置
19は照明制御装置20に与える指令出力のタイミング
に応じてテレビカメラ13により得られた画像データを
処理し、ウエハ11のノッチ部分の形状および面取り幅
などを演算するように動作する。前記画像処理装置19
には、さらに表示手段としてのCRTなどの表示装置2
4が接続されている。この表示装置24はテレビカメラ
13からの画像データを画像処理装置19により2値化
し、ウエハ11のノッチ部分の形状などを実画像として
表示するものである。
【0020】また画像処理装置19には、プリント出力
手段としてのプリンタ25が接続されており、プリンタ
25によりウエハ11のノッチ部分の形状データなどを
数値データとしてプリントアウトできるように構成され
ている。さらに画像処理装置19には、タッチパネル形
式の入力装置26が接続されており、この入力装置26
により、装置に対して測定指示や各種のパラメータの設
定が成されるように構成されている。
【0021】以上の構成において、ウエハステージ12
の所定位置に被測定ウエハ11を載置し、前記入力装置
26により測定のスタート指示を入力すると、まず画像
処理装置19は、照明制御装置20に指令信号を送出
し、第1照明灯15のみを点灯させて、テレビカメラ1
3からの画像データに基づいてウエハのノッチ部分の形
状を測定する第1測定モードに移行する。
【0022】図2(a)は、第1測定モードにおける照
明灯の点灯状態を示したものであり、第1照明灯15の
みが点灯される。したがってこのときに得られる画像デ
ータに基づく映像は、図2(b)に示すようにウエハ1
1がシャドウ部分となり、他がハイライト部分となる。
即ち、ノッチ形状がシルエットとして現れ、これが表示
装置24に実画像として表示されると共に、画像処理装
置19においては、ノッチ形状における幅(1) 、深さ
(2)、角度(3) 、先端R(4) を演算し、画像処理装置1
9内のバッファメモリ(図示せず)に格納する。
【0023】続いて、画像処理装置19は照明制御装置
20に指令信号を送出し、第1照明灯15および第2照
明灯16を点灯し、このときのテレビカメラ13からの
画像データに基づいてウエハの面取り幅を測定する第2
測定モードに移行する。図3(a)は、第2測定モード
における照明灯の点灯状態を示したものであり、第1照
明灯15および第2照明灯16の両者が点灯される。
【0024】したがって、このときに得られる画像デー
タに基づく映像は、図3(b)に示すように面取り面1
1bがシャドウ部分となり、他がハイライト部分とな
る。これは、表示装置24に実画像として表示されると
共に、画像処理装置19においては、ノッチ形状におけ
る面取り幅(5) を演算し、画像処理装置19内のバッフ
ァメモリ(図示せず)に格納する。
【0025】続いて、画像処理装置19は照明制御装置
20に指令信号を送出し、第3照明灯17のみを点灯
し、テレビカメラ13からの画像データに基づいてウエ
ハのノッチ部分の観察を行うノッチ観察モードに移行す
る、図4(a)は、ノッチ観察モードにおける照明灯の
点灯状態を示したものであり、第3照明灯17のみが点
灯される。
【0026】したがって、このときに得られる画像デー
タに基づく映像は、図4(b)に示すようにノッチ部分
における面取り面11bおよびウエハ11の上面がハイ
ライトとなり、表示装置24に表示される実画像を例え
ば目視することにより、ウエハのノッチ部分にキズがあ
るか否かの検証を行うことができる。
【0027】このようにしてバッファメモリに格納され
たノッチ形状における幅(1) 、深さ(2) 、角度(3) 、先
端R(4) および面取り幅(5) に関するデータは、入力装
置26を操作することにより数値データとして編集し、
プリンタ25よりプリントアウトすることができる。
【0028】次に図5は、本発明にかかるウエハの形状
認識装置の他の実施の形態を示したブロック図であり、
図1に示す形態と同一機能部分はそれぞれ同一符号で示
している。この図5に示す例においては、プリズム27
が用いられ、このプリズム27によりビデオカメラ13
の撮像光路14を直角に折り曲げて、ビデオカメラ13
を水平方向に配置するように構成されている。
【0029】そして、ノッチ11a部分に平行光を照射
する第1照明手段(透過照明)としての照明灯15がウ
エハ11の上部に配置され、またウエハの面取り面を避
けてウエーハ表面に対して平行光を照射する第2照明手
段(暗視野照明)としての照明灯16がウエハ11の下
部に配置され、さらにウエハ11の面取り面11bとウ
エーハ表面に対して平行光を照射する第3照明手段(明
視野照明)としての照明灯17がウエハ11の下部に配
置された構成となっている。このような構成を採用する
ことにより、装置全体の高さを低く押さえることが可能
となる。
【0030】
【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、本発明に
かかるウエハの形状認識装置によれば、ウエハステージ
に載置された半導体ウエハのノッチ部分を一面側から撮
像する撮像手段と、半導体ウエハの他面側からノッチ部
分に光を照射する第1照明手段と、ウエハの面取り面を
照射しない角度でウエハ表面に対して光を照射する第2
照明手段とが具備され、制御手段により第1照明手段
と、第2照明手段との点灯の組み合わせを変えつつ撮像
手段によりノッチ部分を撮像するように構成したので、
撮像手段によって撮像された画像データより、順次ノッ
チ部分の形状および面取り幅を演算することができる。
【0031】また、これに加えてウエハの面取り面とウ
エーハ表面に対して光を照射する第3照明手段が具備さ
れ、制御手段により第1照明手段、第2照明手段および
第3照明手段の点灯の組み合わせが変えられるように構
成したので、ノッチ部分の形状測定、面取り幅の測定に
加え、ノッチ部分のキズの有無の観察を可能にすること
ができる。したがって半導体ウエハのノッチ部分の検査
時間を短縮させることができ、半導体の生産性を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるウエハの形状認識装置の全体構
成を示したブロック図である。
【図2】図1に示す装置における第1測定モードの状態
を示した構成図および表示画像の模式図である。
【図3】図1に示す装置における第2測定モードの状態
を示した構成図および表示画像の模式図である。
【図4】図1に示す装置におけるノッチ観察モードの状
態を示した構成図および表示画像の模式図である。
【図5】本発明にかかるウエハの形状認識装置の他の例
を示したブロック図である。
【図6】半導体ウエハのノッチ部分を現した拡大図であ
る。
【図7】従来の形状測定装置の例を示したブロック図で
ある。
【符号の説明】 11 半導体ウエハ 11a ノッチ 11b 面取り面 12 ウエハステージ 13 テレビカメラ(撮像手段) 14 撮像光路 15 照明灯(第1照明手段) 16 照明灯(第2照明手段) 17 照明灯(第3照明手段) 18 暗室 19 画像処理装置 20 照明制御装置(制御手段) 21 電源回路 22 電源回路 23 電源回路 24 表示装置(表示手段) 25 プリンタ(プリント出力手段) 26 入力装置 27 プリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金森 康紀 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社 開発研究所内 (56)参考文献 特開 平7−260432(JP,A) 特開 平3−233306(JP,A) 特開 平5−223532(JP,A) 実開 昭62−95849(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 H01L 21/66

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一面側外周全域が面取りされ
    た半導体ウエハの外周の一部に設けられたノッチ部分の
    形状を光学的に測定するウエハの形状認識装置であっ
    て、 半導体ウエハが載置されるウエハステージと、 前記ウエハステージに載置された半導体ウエハのノッチ
    部分の一面側をウエハ表面に対して垂直方向から撮像す
    る撮像手段と、 前記撮像手段とノッチ部分を結ぶ撮像光路上に配置さ
    れ、半導体ウエハの他面側からノッチ部分に光を照射す
    る第1照明手段と、 前記半導体ウエハの一面側に配置され、ウエハの面取り
    面を照射しない角度でウエーハ表面に対して光を照射す
    る第2照明手段と、 前記第1照明手段のみを点灯し、前記撮像手段からの画
    像データに基づいてウエハのノッチ部分の形状を測定す
    る第1測定モードと、前記第1照明手段および第2照明
    手段を点灯し、前記撮像手段からの画像データに基づい
    てウエハの面取り幅を測定する第2測定モードとに切り
    替える制御手段とを具備したことを特徴とするウエハの
    形状認識装置。
  2. 【請求項2】 少なくとも一面側外周全域が面取りされ
    た半導体ウエハの外周の一部に設けられたノッチ部分の
    形状を光学的に測定するウエハの形状認識装置であっ
    て、 半導体ウエハが載置されるウエハステージと、 前記ウエハステージに載置された半導体ウエハのノッチ
    部分の一面側をウエハ表面に対して垂直方向から撮像す
    る撮像手段と、 前記撮像手段とノッチ部分を結ぶ撮像光路上に配置さ
    れ、半導体ウエハの他面側からノッチ部分に光を照射す
    る第1照明手段と、 前記半導体ウエハの一面側に配置され、ウエハの面取り
    面を照射しない角度でウエーハ表面に対して光を照射す
    る第2照明手段と、 前記半導体ウエハの一面側に配置され、ウエハの面取り
    面とウエーハ表面に対して光を照射する第3照明手段
    と、 前記第1照明手段のみを点灯し、前記撮像手段からの画
    像データに基づいてウエハのノッチ部分の形状を測定す
    る第1測定モードと、前記第1照明手段および第2照明
    手段を点灯し、前記撮像手段からの画像データに基づい
    てウエハの面取り幅を測定する第2測定モードと、前記
    第3照明手段のみを点灯し、前記撮像手段からの画像デ
    ータに基づいてウエハのノッチ部分の観察を行うノッチ
    観察モードとに切り替える制御手段とを具備したことを
    特徴とするウエハの形状認識装置。
  3. 【請求項3】 前記撮像手段からの画像データに基づい
    て、半導体ウエハのノッチ部分の実画像を表示する表示
    手段と、撮像手段からの画像データを演算処理して数値
    データとして出力するプリント出力手段とをさらに具備
    したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載さ
    れたウエハの形状認識装置。
  4. 【請求項4】 前記撮像手段には撮像素子としてCCD
    が用いられ、前記照明手段には光源としてLEDが用い
    られていることを特徴とする請求項1または請求項2に
    記載されたウエハの形状認識装置。
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