JPH03105489A - ウエハ上の文字検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパターン認識を応用したウェハＭ自動識別にお
けるホトリソグラフィ方式の印字文字を読み取るための
文字検出光学系構威にょるウェハ上の文字検出方法に関
する． 〔従来の技術〕 従来のウェハ上の文字検出方法は、ホトリソグラフィ方
式の印字文字を読み取るためのウェハ磁自動識別に関す
る文字検出光学系構成および文字と背景を分離するため
の検出手段が明らかにされていなかった．例えば特開昭
５７　−　１６７６１９号公報に記載のようにウェハ上
のホトリソグラフィ方式の文字表示方式に関する方法が
示されているが、表示文字の文字と背景を分離する検出
手段については示されていない．同様に特開昭６２　−
　２５２１４８号公報に記載のようにウェハ番号をテレ
ビカメラにより認識してウェハカセットに移載する装置
が示されているが、この場合にも表示文字の検出光学系
構威および検出方法については具体的に示されていない
．また特開昭６４　−　１０８９号公報に記載のように
ウェハ識別コードのテレビカメラによる読み取り方法と
して、文字コードの配列の順序付けをあらかじめ記憶し
て識別する方法が示されているが、この場合にも表示文
字の文字と背景を分離する検出手段については具体的に
示されていない．〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術はウェハ肖識別においてウェハ上の文字画
像のコントラストを得る手段について明らかにされてお
らずウェハ上のホトリソグラフィで印字された文字の識
別による応用装置としては具体的に示されていない問題
があった．本発明の目的はウェハ上のホトリソグラフィ
方式の印字文字を読み取るための文字検出光学系構成に
よる文字と背景を分離する検出手段を用いたウェハ上の
文字検出方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達戒するために、本発明によるウェハ上の文
字検出方法はホトリソグラフィによりウェハ上に印字さ
れた文字の状態がξクロン単位の細かなメッシュ状の凹
凸で一定段差を持ったパターンで形成されており、一方
の文字部以外の所が鏡面状の平らな表面をしている状態
であることに着目し、一般的に照明光に対して鏡面部で
は正反射して凹凸部では乱反射するという周知の事柄で
ある原理を利用してウェハ上の文字部への照明光に対す
る反射光の画像を捕らえるものであり、照明光には偏光
フィルタを通した直線偏光の同軸照明を用いてその反射
光にはさらに偏光フィルタを通してテレビカメラ等の光
センサに入力するようにしたものである． またさらに文字部と背景のコントラストを強調するため
にウェハの平面の鉛直軸と光学系の光軸を平行にしない
で文字部の段差とパターンのメッシ幅から限定される角
度を持った方向に設定して、文字部と背景の画像分離を
行わせるものである． 〔作用〕 上記ウェハ上の文字検出方法は、直線偏向させた同軸照
明光がウェハ表面の文字部で文字を形或する細かな凹凸
のメッシュパターンにより乱反射および回折現象などを
生じて拡散した反射光となり、一方の文字部以外では鏡
面状態のために正反射して単純に位相ずれの生じた直線
偏光の反射光となるため、テレビカメラ等の光センサに
反射光を入力させるときに文字部以外の鏡面で一定の位
相ずれの生じた反射光の位相に偏光フィルタの角度を合
わせると、その時の画像が文字部以外のところでは明る
くて文字部のところが暗くなり、つまりこれが偏光照明
光の正反対光のみを捕えたためであって、これにより周
辺の外乱光の悪影響をなくしている． またさらに上記の方法のみでは文字部を形威しているメ
ッシュパターンの状態によっては文字部のところでも正
反射或分が存在して文字と背景のコントラスト差がつか
ない場合があるため、上記作用をさせた光学系の光軸を
ウェハ平面の鉛直線方向に対してわずかに傾けた方向に
して画像を取り込むようにするとウェハの鏡面で正反射
する光は入射角と反射角が等しくなることから光学系の
光軸方向には反射光が入力されないため鏡面部が真っ暗
になり、一方の文字部では上記のように細かな凹凸のメ
ッシュパターンにより乱反射および回折現象などによっ
て拡散した反射光となり光学系の光軸方向にも反射光が
入力でき、この両方の関係が保存されるため照明光の光
量を増やしても鏡面部の反射光がテレビカメラ等のセン
サに入力されずに文字部のみの一定位相の反射光を入力
して文字部のみを明るくした画像として安定に検出する
ことができる。ただし上記の光学系光軸のウェハ鉛直方
向との傾け角度が文字部の凹凸の深さとメッシュ幅によ
り限定される。

なお上記光学系において偏光フィルタ２枚を用いて位相
を限定した反射光を得るようにしているが、一ｇに偏光
フィルタの使い方として２枚の偏光フィルタの位相を直
交させて光を全く通さないようにすることが直交ニコル
といってよく知られた現象であり、ここではこの逆の現
象を利用したものである。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図ないし第４図により説
明する． 第１図は本発明によるウェハ上の文字検出方法′の一実
施例を示す装置全体構成図である。第１図においてウェ
ハ上の文字を読み取るための光学系１は照明装置２と、
偏光フィルタ（偏光板〉３ａ，３ｂと、照明光７と反射
光８を合成かつ分離するハーフξラー６と、反射光８を
テレビカメラ等の光センサ５に結像する対物レンズｌＯ
と、波長板１１とから威り、この光学系１によりウェハ
１２に直線偏光の同軸照明光を照射して、その反射光８
からテレビカメラ５で捕えたウェハ１２上の文字９の画
像を認識装置ｌ４に入力し、この文字画像９を認識処理
してウェハｒＤナンバーを識別する構威である。

第２図（ａ）．　（ｂ）は第１図のウェハｌ２上にホト
リソグラフィ方式により印字された文字部９の工程毎の
縦断面図である。第２図（ａｔ，　（ｂ）においてウェ
ハｌ２面上の文字部９の構造をウェハ製造プロセスの経
緯に従って変化する文字部９のパターンの断面形状で示
す．第２図（ａ）のようにウェハ１２の表面へホトリソ
グラフィにより製造プロセスの初工程で書き込まれた文
字９のパターンの断面形状は第２図（ｂ）の拡大断面図
の■に示すように段差４を持った細かな凹凸のメッシュ
幅１３ａのパターンであり、この時の断差４ａはおよそ
１０００　Ａ程度である。

この文字部９のパターンの断面形状は製造プロセスが進
むにつれて第２図山）の■，■に示すように段差４ｂ，
４ｃに関しては成膜によって大きな変化はないが、メッ
シュ幅１３　ｂ　，　１３　ｃに関しては狭くなってい
くことがわかる。従ってメッシュ幅１３が狭くなるほど
凹凸によって起る乱反射および段差４によって起る回折
現象の割合が少なくなり、文字部９と文字部以外のコン
トラストが悪くなる。

第３図は第１図のウェハ上の文字検出方法を示す作用原
理図である。第１図のウェハ１２上の文字部９と文字部
以外の部分で偏光照明光７に対して各部がどのように作
用して文字画像９を得るかを第３図により次に説明する
。第１図の光学系ｌの照明装置２から照射された光は偏
光フィルタ３ａを通って位相が一定の偏光照明光７とな
り、ハーフミラー６および対物レンズｌＯを経てウェハ
１２の面に鉛直線方向より同軸照明する。このようにし
て照射された光は第３図のように偏光した照明光７ａ，
７ｂ，７ｃがウェハｌ２上の文字部以外の反射部１６ａ
，１６ｂでは鏡面による正反射をし、文字部９の段差４
のある反射部１７では乱反射および回折が起って拡散光
となる。従ってその正反射光１５ａ．１５ｂは同一位相
の光となり、拡散光ｌ８は様々の位相を持った光となる
ために、テレビカメラ５へ入力する光に対して偏光フィ
ルタ３ｂを通し、かつこの偏向フィルタ３ｂを回転させ
て通過する光の位相角度を正反射光３ａ，３ｂの位相に
合わせて入力させるようにすれば、第３図に示すように
文字部９が暗くなった画像２５を得ることができる。ま
たこの時に偏光フィルタ３ｂの位相角を回転して合わせ
てもよいがウェハ１２と対物レンズ１０の間に波長板１
ｌを設定して位相合わせをしてもよい。またさらに上記
の方法だけでは第２図で示したようにウェハｌ２の製造
プロセスが進行した場合とかウェハ１２の最上部の膜質
がアルミ質等の場合には、特にコントラストが悪くなっ
て文字９の読み取りが困難になりうる。そこでさらにこ
れらの問題を解決するようにした方法を次の第４図によ
り説明する。

第４図は第１図のウェハ上の文字検出方法を示す他の作
用原理図である。第４図は第３図の光学系１の構成およ
び照明光と反射光の作用方法が同じものであるが、光学
系１の光軸とウェハ１２平面の鉛直線方向の関係が異な
るものであり、第３図では光学系１の光軸はウェハｌ２
の鉛直線方向と合わせて正反射成分のみをテレビカメラ
５に入力させるようにしているが、第４図の方法ではウ
ェハ１２の鉛直線方向に対してわずかに傾けた方向から
同軸照明して、文字部９で乱反射および回折現象などを
起した反射光のみを入力して文字９の画像を得る例であ
る。第４図のウェハｌ２の鉛直線方向２３に対して光学
系１の光軸２４は角度θだけ傾けた方向に配置しておく
。このようにすると偏光照明光？ａ，７ｂ，７ｃはウェ
ハＩ２の文字部以外の鏡面の反射部２２ａ．２２ｂで起
る反射光が正反射光となり、光学系１の光軸２４に対し
て角度２θずれた方向の反射光１９ａ，１９ｂとなって
光学系１の光軸２４方向には反射されないため、従って
このような部分の画像は偏光とか照明光量には全く関係
なしに常に真っ暗な画像２６となる。一方の文字部９の
段差４のある反射部２１等では乱反射および回折等によ
る拡散光となり、光学系１の光軸２４方向に特定位相の
反射光２０ａ．２０ｂのみを偏光フィルタ３ｂを通して
反射光８ａ，８ｂとしてテレビカメラ５により検出する
ことができる。またこのさい傾きを持った偏光照明光？
ａ，７ｂ，７ｃであるため、文字部９の反射部２ｌ等の
メッシュパターンの指向性を反映して更に光軸２４方向
に反射される反射光２０ａ，２０ｂの光量が増加する。

この場合では第３図の場合の鏡面の正反射光１５ａ．１
５ｂとの光量差は比較にならない程少ないものであるが
、第４図の方法では照明装置２の照明光量を上げること
によって文字部９の反射光２０ａ．２０ｂの反射光量が
増加でき、文字部以外の鏡面部では上記のように光軸２
４方向には照明光量に無関係であるため、第４図に示す
ように文字部９のみを明るく強調した画像２６がテレビ
カメラ５により検出できる。

上記の第４図の光学系１の光軸２４とウェハｌ２の鉛直
方向２３との傾き角度θは同図に示すようなある１つの
断面からの角度θのみではなくウェハ１２の鉛直線２３
を軸として立体角度θの方向ならどの方向に設定しても
よく、また角度θは光学系１の開口角およびウェハ１２
の文字部９の段差４により限定される特定範囲のみであ
る。従って第４図の方法の特徴は偏光した一定位相の同
軸照明光７とその照明光の特定位相の反射光を入力でき
る光学系１を用いてウェハ１２面の鉛直軸２３を基準に
して特定立体角θ方向から同軸照明することにより、文
字部９を明るくし文字部以外を暗い画像として検出でき
ることである。

上記の第１図による第３図および第４図の実施例によれ
ばウェハ上の文字部内に細かなパターンがあり、かつそ
のパターン段差がある限りウェハの製造プロセスに影響
されない安定な文字検出が可能となりウェハＩＤナンバ
ーの自動識別の高信頼化と認識アルゴリズムの簡素化に
よる識別速度の高速化の効果がある。またウェハ上の文
字に限らず文字以外のウェハ１０等の細かなメッシュ状
のパターンとそのパターンに段差があり、それ以外の部
分で鏡面反射と同様な反射面もしくは照明光と同一方向
に反射されない反射面を持つ対象物であっても同様の検
出が可能となる効果が得られることはもちろんである． 〔発明の効果〕 本発明によればウェハ面上にホトリソグラフィ方式で印
字された文字に対して、パターン認識を応用したウェハ
隘自動識別のための文字検出の高信頼化と識別装置の小
型簡素化を可能とする効果カアる．またウェハ製造プロ
セスのどの工程でも文字部内に細かなパターンがあり、
かつそのパターンに段差があるかぎり、ある一定の同一
条件で文字検出が可能なためウェハ製造プロセスの何れ
の工程にも適用してウェハＭ自動識別に基づいた生産管
理および実績収集等の情報系がウェハのロフトおよびナ
ンバーに対応してオンライン化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるウェハ上の文字検出方法の一実施
例を示す装置全体構成図、第２図（ａ），　（ｂ）はウ
ェハ上にホトリングラフィ方式で印字された文字部の工
程毎の縦断面図、第３図は第１図のウェハ上の文字検出
方法の作用原理図、第４図は第ｌ図のウェハ上の文字検
出方法の他の作用原理図である。 １・・・光学系、２・・・照明装置、３ａ，３ｂ・・・
偏光フィルタ、５・・・テレビカメラ、６・・・ハーフ
旦ラー、７・・・偏光照明光、８・・・反射光、９・・
・文字、】０・・・対物レンズ、ｌ１・・・波長板、１
２・・・ウェハ、１４・・・認識装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ホトリソグラフィ方式でウェハ上に印字された文字
   を光学系とテレビカメラによって画像入力し、その文字
   を自動認識してウェハＩＤナンバーを自動識別する装置
   の文字検出系において、偏光フィルタを通して偏光させ
   た照明光を同軸照明させる照明装置と、該照明装置によ
   ってウェハ表面に照射された照明光の反射光をテレビカ
   メラに結像させるためのレンズ系と、該反射光に対して
   特定位相の反射光を選択してテレビカメラに入力させる
   ための偏光フィルタを用いた位相合わせ機構とを備えた
   構成により、周りの外乱光を排除して上記偏向同軸照明
   光の反射光のみをテレビカメラに入力させるようにして
   ウェハ面の文字部の細かなメッシュパターンによって起
   る拡散光と文字部以外の鏡面反射による正反射光との入
   力光量差を付けて画像を得ることを特徴とするウェハ上
   の文字検出方法。 ２、上記照明および結像光軸をウェハ面の鉛直軸に対し
   て角度を持たせ、ウェハ面の文字部の細かなメッシュパ
   ターンによって起る拡散光の角度指向性を強調して結像
   軸に文字部の反射光が得られるようにし、文字部以外の
   鏡面での全反射によって結像軸に反射光が得られない特
   性を利用して、文字部の特定位相のみの反射光を入力し
   て画像を得ることを特徴とする請求項１記載のウェハ上
   の文字検出方法。