JPH05133726A - パターン読取方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パターンを常に適正に読み取ることができる
パターン読取技術を提供する。 【構成】 ウエハ１のペレット識別コード９を照明する
光の波長を適宜変更調整することにより、ペレット識別
コード９に対する照明光４９ａ、４９ｂの照明の状況を
波長毎に変調させる。 【効果】 照明光４９ａ、４９ｂの波長を適宜選択する
ことにより、最良の読み取り状況を作り出すことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パターン読取技術、特
に、パターンが凹凸により形成されている被読取物に光
を照射し、その被読取物からの反射光を受光することに
より、パターンを読み取る技術に関し、例えば、半導体
製造工程において、半導体ウエハ（以下、ウエハとい
う。）に表示された識別コードを読み取るのに利用して
有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において、生産管理やデ
ータ管理のためにウエハに各ウエハ固有の識別コード
（以下、単に、コードという。）を表示し、必要に応じ
てこのコードを読み取ることが行われている。このウエ
ハに表示されるコードは、リソグラフィー処理によって
ウエハの主面に形成された凹凸から成るパターンにより
構成されている。

【０００３】このように構成されているウエハのコード
を読み取るコード読取装置としては、ウエハを照明する
照明装置と、照明されたウエハのコードを撮映するテレ
ビカメラと、このテレビカメラの画像信号に基づいてウ
エハのコードを認識する画像処理装置とを備えている。

【０００４】なお、光学検査技術を述べてある例として
は、株式会社工業調査会発行「電子材料１９８７年１１
月号別冊」昭和６２年１１月２０日発行 Ｐ２３３〜Ｐ
２３９、がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
コード読取装置装置においては、照明装置から照射され
る光が一定の波長帯域の光であるため、画像のコントラ
ストが良好でコードが適正に読み取られる場合と、画像
のコントラストが悪くコードが適正に読み取られない場
合とが発生するという問題点があることが、本発明者に
よって明らかにされた。

【０００６】そして、この症状は、ウエハにより製造さ
れる半導体装置の品種や、製造プロセスの相違に影響を
受けたり、各プロセスでのばらつきや、ウエハ内の処理
状態（膜厚や膜質等）のばらつきに影響を受けたりして
いる。前記症状がこれらに影響を受ける理由は、コード
がウエハへの回路パターンと同じプロセス（リソグラフ
ィー処理）を経て形成されており、そのプロセスでの膜
厚の変動やエッチングのばらつきが発生するため、さら
には、コード形成プロセス以降のプロセス変動の影響を
大きく受けるため、と考えられる。

【０００７】本発明の目的は、パターンを常に適正に読
み取ることができるパターン読取技術を提供することに
ある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１０】すなわち、パターンが凹凸によって形成さ
れている被読取物に光を照射し、その被読取物からの反
射光を受けることによりパターンを読み取るパターン読
取方法において、前記照射光の波長を適宜選択すること
により、パターンの読み取り精度を高めることを特徴と
する。

【００１１】

【作用】前記した手段によれば、パターンについての読
み取り状態が悪い場合に、照射光の波長が変更される
と、変更後、照射光のパターンからの反射状態が変更前
に対して変調されるため、パターンについての読み取り
状態が変更調整されることになる。そこで、照射光の波
長を適宜変更することによって、最良の読み取り状況を
作り出すことができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるコード読取装
置を示す模式図、図２はその斜視図、図３はその主要部
を示す概略正面断面図、図４はそのフローチャート図、
図５はウエハを示す平面図、図６はウエハカセットを示
す斜視図、図７（ａ）、（ｂ）はコード読み取り作用を
説明するための各説明図である。

【００１３】本実施例において、本発明に係るパターン
読取装置は、ウエハに付された識別コードを読み取るコ
ード読取装置として構築されている。コード読み取りの
対象物品であるウエハ１は、原則として複数枚が１ロッ
トとしてまとめられ、カセット７に収容されて取り扱わ
れるようになっている。さらに、カセット７はカセット
ケース（図示せず）に収容されて各工程間を搬送されて
行くようになっている。なお、例外もあるが、便宜上、
１ロット１カセットとして説明を進める。

【００１４】図５に示されているように、ペレット識別
コード９はウエハ１の回路パターン（図示せず）が形成
された第１主面２におけるオリエンテーションフラット
３と反対側の位置に配されており、エッチング加工法や
レーザ刻印法等のような手段が用いられて数字および英
文字により描画されている。したがって、ペレット識別
コード９は実質的に凹凸によって形成されている。本実
施例において、ペレット識別コード９は、ウエハ１のロ
ット番号を表示する識別コード（以下、ロットコードと
いう。）５と、当該ロット中の個々のウエハ番号を表示
する識別コード（以下、ウエハコード）６とにより構成
されている。

【００１５】また、図１および図５に示されているよう
に、ウエハ１にはペレット形成部８毎に各ペレット形成
部８を識別するためのペレット識別コード９が付されて
おり、このペレット識別コード９についての読み取りも
必要になる。本実施例においては、このペレット識別コ
ード９について代表的に説明する。

【００１６】そして、ペレット識別コード９はウエハ１
の第１主面２に形成されているため、ウエハ１に処理が
施される毎に、ペレット識別コード９の上に処理膜が積
層されて行くことになる。したがって、この膜の状況や
ばらつき等によって、後述するようにペレット識別コー
ド９が光が照射されて読み取られる際、照射光の反射状
況が異なるため、読み取り精度が変動する。

【００１７】ちなみに、図６に示されているように、ウ
エハ１を収容するためのカセット７には多数条の保持溝
（スロット）Ｓ１〜Ｓ２５が、多数段（本実施例におい
ては、２５段）列設されており、この保持溝Ｓ１〜Ｓ２
５内にウエハがそれぞれ挿入されることにより、複数枚
（本実施例においては、１ロット分）のウエハが規則的
に整列された状態で収納されるようになっている。そし
て、このカセット７は密閉可能なカセットケース（図示
せず）に収納されて搬送・保管されるようになってい
る。

【００１８】本実施例において、コード読取装置１１は
１台または複数台が各工程のモジュール（図示せず）内
に設備されており、コード読取装置１１はウエハ１に付
されたペレット識別コード９を光学的手段により読み取
るように構成されている。

【００１９】本実施例に係るコード読取装置１１は箱形
状に形成されている機枠１２を備えており、この機枠１
２上にはローダおよびアンローダ機能を持つローダ・ア
ンローダと、プリアライメント装置と、搬送装置として
の多関節ロボット（以下、ロボットという。）と、人工
視覚装置とがそれぞれ設備されている。ローダ・アンロ
ーダ１３は機枠１２上の片側位置に配設されている。ロ
ーダ・アンローダ１３はコントローラ１５により制御さ
れるエレベータ１４を備えており、ウエハ１が複数枚収
納されている実カセット７からエレベータ１４の制御に
より、ウエハ１を１枚宛払い出し、かつ、払い出したウ
エハ１をカセット７の元の位置に戻し得るように構成さ
れている。

【００２０】プリアライメント装置１７は機枠１２上の
ローダ・アンローダ１３の対向位置に配設されており、
位置合わせステージ１８およびこれを制御するコントロ
ーラ２０を備えている。位置合わせステージ１８はコン
トローラ２０の指令によって、ウエハ１のオリエンテー
ションフラット３を直線部１９に当接することにより、
ウエハ１の姿勢を一定に合わせるように構成されてい
る。

【００２１】搬送装置としてのロボット２１は機枠１２
上の略中央位置に配設されている。ロボット２１はコン
トローラ２２によって制御されるアーム２３を備えてお
り、アーム２３の先端部にはウエハ１を保持するための
グリップ２４が装置されている。ロボット２１はコント
ローラ２２によって制御されるアーム２３の操作によ
り、グリップ２４においてローダ・アンローダ１３にお
ける実カセット７からウエハ１を１枚宛取り出してプリ
アライメント装置１７に搬送し、プリアライメントした
後、人工視覚装置３０に搬送し、さらに、当該ウエハ１
を人工視覚装置３０からローダ・アンローダ１３へ搬送
して、カセット７の元のスロットに収納するように構成
されている。

【００２２】人工視覚装置３０は機枠１２上の後側部分
における片側位置に配設されており、当該箇所に読み取
りステージ３１が設備されている。読み取りステージ３
１はコントローラ３１Ａにより水平面に対してヨーイン
グ補正されるように構成されている。

【００２３】この読み取りステージ３１の片脇にはスタ
ンド３２が機枠１２上に立設されており、スタンド３２
には照明装置３３、光学装置３４および反射光を受ける
受光装置としてのテレビカメラ３５が支持されている。
照明装置３３は後述するように構成されており、この照
明装置３３により、所定の波長の光が光学装置３４を介
してステージ３１に向けて調光されて照射されるように
なっている。テレビカメラ３５はステージ３１上におい
て照明されたウエハ１のペレット識別コード９を光学装
置３４を介して撮映するように構成されている。

【００２４】テレビカメラ３５には識別コード認識装置
３６が電気的に接続されており、この識別コード認識装
置３６は画像処理装置等から構成され、テレビカメラ３
５からの撮像信号に基づいてウエハ１に付されたペレッ
ト識別コード９を認識し得るように構成されている。識
別コード認識装置３６にはモニタ３７が接続されてお
り、このモニタ３７によりテレビカメラ３５の撮映状況
がモニタリングされるようになっている。

【００２５】さらに、識別コード認識装置３６には識別
コードを逐次記録するための記録手段としてのメモリー
３８が接続されており、このメモリー３８は識別コード
認識装置３６により認識されたペレット識別コード９を
逐次記録するように構成されている。このメモリー３８
はコンピュータ等から構築されているデータ処理装置３
９に接続されており、データ処理装置３９によりメモリ
ー３８に記録されたデータが随時読み出されるようにな
っている。なお、メモリー３８はデータ処理装置３９側
に装備してもよい。

【００２６】データ処理装置３９はローダ・アンローダ
１３のコントローラ１５、プリアライメント装置１７の
コントローラ２０、ロボット２１のコントローラ２２お
よび読み取りステージ３１のコントローラ３１Ａにそれ
ぞれ接続されている。

【００２７】本実施例において、図３に詳示されている
ように、照明装置３３は広い波長帯域の光を含む白色光
の光源４１を備えており、光源４１には光フアイバ束等
からなる光導波路４２が対向されている。光導波路４２
の他端は光学装置３４に接続されており、光導波路４２
の途中には波長切換装置４３が介設されている。

【００２８】波長切換装置４３は暗箱４４を備えてお
り、暗箱４４内にはモータ４５が設備されている。モー
タ４５はコントローラ４６に回転を制御されるように構
成されており、このコントローラ４６は前記識別コード
認識装置３６に接続されている。モータ４５の出力軸に
は回転板４７が支持されており、この回転板４７には複
数枚の光学フィルタ４８ａ〜４８ｎが同心円上において
周方向に等間隔にそれぞれ配設されている。回転板４７
は、光学フィルタ４８ａ〜４８ｎ群の光学中心が光導波
路４２の光軸と略一致するように配設されている。ま
た、各光学フィルタ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ・・・は透
過する光の波長が互いにかつ規則的に異なるようにそれ
ぞれ設定されている。

【００２９】本実施例において、光学装置３４は暗箱５
１を備えており、暗箱５１には前記光導波路４２が光学
的に接続されている。暗箱５１内にはハーフミラー５２
が、光導波路４２の光軸と前記テレビカメラ３５の光軸
とが交差する位置において、略４５度に傾斜するように
配設されている。また、ハーフミラー５２の光軸の読み
取りステージ３１側には対物レンズ５３が配設されてお
り、このレンズ５３はステージ３１上のウエハ１に焦点
を結び得るように構成されている。

【００３０】次に、前記構成に係るコード読取装置１１
の作用を説明する。

【００３１】ローダ・アンローダ１３から払い出された
ウエハ１はロボット２１によりプリアライメント装置１
７に搬送される。プリアライメント装置１７において、
ウエハ１はオリエンテーションフラット３を直線部１９
に当接されることにより、所定の姿勢に合わせられる。

【００３２】位置合わせされたウエハ１はロボット２１
により人工視覚装置３０の読み取りステージ３１に搬送
され、予め位置合わせされた姿勢をもって読み取りステ
ージ３１上に移載される。読み取りステージ３１におい
て、ウエハ１は読み取りステージ３１により水平に支持
されるとともに、人工視覚装置３０の照明装置３３およ
びテレビカメラ３５に光学装置３４を介して光学的に正
対される。

【００３３】ウエハ１が照明装置３３およびテレビカメ
ラ３５に正対されると、図４に示されているようなフロ
ーチャートにより、人工視覚装置３０においてペレット
識別コード９の読み取り作業が実行される。

【００３４】ここで、識別コード認識装置３６における
認識が不能であった場合、まず、ヨーイング補正信号が
データ処理装置３９からステージ３１のコントローラ３
１Ａに送られる。ステージ３１のコントローラ３１Ａは
この補正信号に基づいて、ステージ３１を操作すること
により、ウエハ１のテレビカメラ３５に対する傾斜角や
高さ、位置等を適宜変更調整する。

【００３５】第１段階としての認識が確保されない場合
には、光の波長切換信号が識別コード認識装置３６から
波長切換装置４３のコントローラ４６に送られる。この
コントローラ４６はこの補正信号に基づいてモータ４５
を操作することにより、例えば、光導波路４２の光軸上
に位置する第１光学フィルタ４８ａから第２光学フィル
タ４８ｂに置き換える。

【００３６】例えば、第１光学フィルタ４８ａを透過し
た波長の光（以下、第１波長光という。）４９ａがウエ
ハ１のペレット識別コード９に照射された場合における
反射の状況が図７（ａ）の示された通りであると、ペレ
ット識別コード９についての識別コード認識装置３６に
おける認識は不適正になる。

【００３７】すなわち、第１波長光４９ａはペレット識
別コード９上の処理膜１０において反射されてしまうた
め、テレビカメラ３５はその反射光５０ａを受光しても
ペレット識別コード９をコントラストが良好な状態で撮
映することはできない。したがって、コード認識装置３
６はそのテレビカメラ３５の映像信号からペレット識別
コード９を充分明瞭に認識することができない。このコ
ード認識装置３６の認識できない状態、すなわち、コン
トラストが悪い状況に基づいて、波長切換装置４３のコ
ントローラ４６の切換作動が自動的に実行される。

【００３８】そして、例えば、第１光学フィルタ４８ａ
が第２光学フィルタ４８ｂに切り換えられる。第２光学
フィルタ４８ｂに切り換えられた後、第２光学フィルタ
４８ｂを透過した光（以下、第２波長光という。）４９
ｂがウエハ１のペレット識別コード９に照射された場合
における反射の状況が図７（ｂ）に示された通りである
と、ペレット識別コード９についての識別コード認識装
置３６における認識は適正になる。

【００３９】すなわち、この場合、第２波長光４９ｂは
ペレット識別コード９上の処理膜１０を透過してペレッ
ト識別コード９において反射されているため、テレビカ
メラ３５はこの反射光５０ａを受光することにより、ペ
レット識別コード９をコントラストが良好な状態をもっ
て撮映することになる。したがって、コード認識装置３
６はそのテレビカメラ３５の映像信号に基づいてペレッ
ト識別コード９を充分に認識することができる。

【００４０】このようにして光学フィルタについての切
換作動がコード認識装置３６のペレット識別コード９の
認識が実行されるまで繰り返されることにより、第２段
階としてペレット識別コード９についての適正な認識が
確保される。

【００４１】以上のようにして読み取られたペレット識
別コード９は、識別コード認識装置３６に接続されてい
るメモリー３８に一時的に記録される。そして、この記
録データが適宜利用されることにより、ウエハのデータ
管理や物流管理等が実質的にリアルタイムに実行される
ことになる。なお、テレビカメラ３５による映像はモニ
タ３７に映し出され、作業者によって必要に応じて監視
される。

【００４２】そして、ペレット識別コード９が全て読み
取られると、ウエハ１はロボット２１により読み取りス
テージ３１から下ろされてローダ・アンローダ１３に搬
送され、図６に示されているように、ローダ・アンロー
ダ１３のエレベータ１４のカセット７における元のスロ
ットＳｎに挿入される。

【００４３】前記実施例によれば次の効果が得られる。 ウエハの識別コードを照明する光の波長を適宜変更
調整することにより、識別コードに対する照明光の照明
の状況を波長毎に変調させることができるため、照明光
の波長を適宜選択することにより、最良のコード読み取
り状況を作り出すことができる。

【００４４】 コード読取装置において最良の読み取
り状況を自動的に作り出すことにより、コード読取装置
を完全自動化することができるため、ウエハのデータ管
理および物流管理等の自動化を促進することができる。

【００４５】 照明光の波長の変更調整を光学フィル
タの切換操作によって実行するように構成することによ
り、構造を簡単化することができる。

【００４６】 波長の変更作動が映像のコントラスト
の良不良に基づいて自動的に実行されるように構成する
ことにより、簡単な構造によって波長の変更作動を自動
化することができる。

【００４７】図８は本発明の他の実施例である識別コー
ド読取装置の主要部を示す模式図である。

【００４８】本実施例２が前記実施例１と異なる点は、
複数の光導波路４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃが切換可能に光
学装置３４に接続されているとともに、各光導波路４３
Ａ、４３Ｂ、４３Ｃに互いに波長の異なる複数枚の光学
フィルタ４８ａ、４８ｂ、４８ｃがそれぞれ介設されて
いる点にある。

【００４９】本実施例２において、照明光の波長の切換
は光導波路４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃの切換作動によって
実施される。本実施例２による作用および効果は、前記
１と実質的に同一である。

【００５０】図９は本発明の実施例３である識別コード
読取装置の主要部を示す模式図である。

【００５１】本実施例３が前記実施例１と異なる点は、
光学フィルタの代わりに分光器４８Ｄが使用されている
点にある。

【００５２】本実施例３において、照明光の波長の切換
作動は分光器４８Ｄの光導波路４２に対する傾斜角を変
更することにより実行される。本実施例３による作用お
よび効果は、前記実施例１と実質的に同一である。

【００５３】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５４】例えば、コード読取装置の具体的構成、並
びに、照明光の波長切換装置の具体的構成は、前記実施
例１、２および３に限らず、使用条件や環境等に対応し
て適宜選定することができる。

【００５５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるウエハ
のコード読取技術に適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、ウエハに付されたアラ
イメント用ターゲットマークやウエハの回路パターン等
のパターン読取技術全般に適用することができる。ま
た、ウエハのパターンに限らず、液晶パネルやフロッピ
ディスク、コンパクトディスク等、非読取物にパターン
が付された後、非読取パターン上に処理が施されること
等により読取条件が異なる場合のパターン読取方法およ
び装置全般に適用することができる。

【００５６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。被読取物の被読取パターンを照明する光
の波長を適宜変更調整することにより、読取パターンに
対する照明光の照明の状況を波長毎に変調させることが
できるため、照明光の波長を適宜選択することにより、
最良の読み取り状況を作り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるコード読取装置を示す
模式図である。

【図２】その斜視図である。

【図３】その主要部を示す模式図である。

【図４】コード読み取り作用を示すフローチャート図で
ある。

【図５】ウエハを示す平面図である。

【図６】ウエハカセットを示す斜視図である。

【図７】コード読み取り作用を説明するための各説明図
である。

【図８】本発明の実施例２であるコード読取装置の主要
部を示す模式図である。

【図９】本発明の実施例３であるコード読取装置の主要
部を示す模式図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…第１主面、３…オリエンテーションフ
ラット、４…識別コード、５…ロットコード、６…ウエ
ハコード、７…カセット、８…ペレット形成部、９…ペ
レット識別コード、１０…処理膜、１１…コード読取装
置、１２…機枠、１３…ローダ・アンローダ、１４…エ
レベータ、１５…コントローラ、１７…プリアライメン
ト装置、１８…アライメントステージ、１９…直線部、
２０…コントローラ、２１…ロボット、２２…コントロ
ーラ、２３…アーム、２４…グリップ、３０…人工視覚
装置、３１…読み取りステージ、３１Ａ…コントロー
ラ、３２…スタンド、３３…照明装置、３４…光学装
置、３５…テレビカメラ、３６…識別コード認識装置、
３７…モニタ、３８…メモリー、３９…データ処理装
置、４１…光源、４２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ…光導
波路、４３…波長切換装置、４４…暗箱、４５…モー
タ、４６…コントローラ、４７…回転板、４８ａ〜４８
ｎ…光学フィルタ、４８Ｄ…分光器、４９ａ、４９ｂ…
照明光、５０ａ、５０ｂ…反射光、５１…暗箱、５２…
ハーフミラー、５３…対物レンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢嶋 実 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内 (72)発明者 長井 晴夫 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内 (72)発明者 赤岩 正康 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターンが凹凸によって形成されている
   被読取物に光を照射し、その被読取物からの反射光を受
   けることによりパターンを読み取るパターン読取方法に
   おいて、 前記照射光の波長を適宜選択することにより、パターン
   の読み取り精度を高めることを特徴とするパターン読取
   方法。
2. 【請求項２】 パターンが凹凸によって形成されている
   被読取物に光を照射する照明装置と、その被読取物から
   の反射光を受ける受光装置とを備えているパターン読取
   装置において、 前記照明装置が照射光の波長を変更調整可能に構成され
   ていることを特徴とするパターン読取装置。
3. 【請求項３】 前記照明装置は、光学的フイルタの選択
   により照射光の波長を変更調整するように構成されてい
   ることを特徴とする請求項２に記載のパターン読取装
   置。
4. 【請求項４】 前記照明装置は、分光器により照射光の
   波長を変更調整するように構成されていることを特徴と
   する請求項２に記載のパターン読取装置。
5. 【請求項５】 前記照明装置は、受光装置におけるコン
   トラストの程度に応じて照射光の波長を変更調整するよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項２に記載の
   パターン読取装置。