JPH07208969A - ウェーハエッジの接触式形状測定方法 - Google Patents

ウェーハエッジの接触式形状測定方法

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JPH07208969A
JPH07208969A JP1213094A JP1213094A JPH07208969A JP H07208969 A JPH07208969 A JP H07208969A JP 1213094 A JP1213094 A JP 1213094A JP 1213094 A JP1213094 A JP 1213094A JP H07208969 A JPH07208969 A JP H07208969A
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JP
Japan
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wafer
edge
contour
measured
shape
Prior art date
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Pending
Application number
JP1213094A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Misaka
仁 三阪
Morifumi Matsumoto
守文 松本
Tatsuo Otani
辰夫 大谷
Yasuyoshi Kuroda
泰嘉 黒田
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェーハを破断することなく任意の部分のウ
ェーハエッジの輪郭形状や粗さを高精度に測定出来、か
つ測定も容易で安価に実施出来るウェーハエッジの接触
式形状測定方法を提供する。 【構成】 ウェーハ1をエッジ先端が回転中心になるよ
う傾斜して配置し、そのウェーハエッジ2に形状測定機
14の触針15を当て表側エッジの輪郭を測定する。次
に、ウェーハ1を回動角θだけ回動し、裏側エッジの輪
郭を測定する。この裏側エッジの測定データを演算手段
16により座標変換し表側エッジ測定時における裏側エ
ッジの輪郭形状を求め、両者を連結合成してウェーハエ
ッジ2の全輪郭を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハエッジの形状
測定方法に係り、特にウェーハを破壊することなく、そ
の形状と粗さを高精度に測定し得るウェーハエッジの接
触式形状測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ウェーハはその外周縁のエッジ破損によ
る不良品の発生を防止するため、エッジは面取りされ
る。通常、この面取形状は円弧状をなすが、ウェーハエ
ッジの面取形状が所定の輪郭形状を有するものから形成
されていないと、ウェーハの次工程の諸作業である高精
度な電気回路製作時における位置決め等に支障をきた
す。そこで、輪郭を測定する装置として従来より光学式
のエッジ輪郭を測定するエッジプロファイラーなるもの
があった。しかし、最近になって、パーティクルを低減
させる目的から新たに面取部を鏡面状態に磨く方法が用
いられるようになり、加工及び検査上、より精度の高
い、かつウェーハを非破壊でどの部分でも測定できるよ
うな測定器の開発が求められているが、実情はウエーハ
の破壊によるレーザ式の刃先端形状測定装置の利用位し
かなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記の光学式のエッジ
プロファイラーは投影式のため、オリエンテーションフ
ラットと呼ばれる平らな部分の中央部やノッチと呼ばれ
る凹んだ部分の測定は不可能のため測定範囲が限定され
るという問題点があった。また、前述の通りレーザ式の
刃先端形状測定装置は、ウェーハの測定部を破断しなけ
ればその輪郭形状を測定することができないという問題
があった。従って、ウェーハの全外周のどの部分でも非
破壊的に比較的簡単に計れる装置が求められていた。
【0004】本発明は、以上の課題を解決するもので、
ウェーハを破断することなくどの部分のウェーハエッジ
の輪郭形状をも測定及び計算により高精度に求めること
が出来、当該エッジの粗さも測定可能なウェーハエッジ
の接触式形状測定方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、表側から裏側にかけて面取輪郭を形成
してなるウェーハエッジの当該輪郭形状を計測および演
算により求める測定方法であって、エッジ先端が回転中
心になるよう傾斜配置されたウエーハのエッジの表側の
輪郭を、形状測定機の触針により面側から先端側に測定
し、該測定データをコンピュータに取込み画像データを
作成した後、ウェーハを触針点を中心に裏側の測定が可
能な位置まで逆方向に傾斜すべく回動させ、裏側の輪郭
を測定し、該測定データをコンピュータに取込み画像デ
ータを作成し、当該裏側の画像データを基にして前記ウ
ェーハエッジの表側の輪郭測定時における裏側の輪郭形
状を座標変換すべく計算で求め、この算出データと表側
輪郭の測定データを連結合成してウェーハエッジの全体
輪郭を求めることを特徴とするものである。なお、前記
内容において表裏を入れ替えて連続的な測定を行うこと
も出来る。
【0006】
【作用】所定角度だけ回動可能な回動装置にウェーハを
位置決め固定し、ウェーハエッジに形状測定機の触針を
当接する。まず、ウェーハエッジの表側の輪郭を形状測
定機の触針により面側から先端側に沿って測定し、コン
ピュータに画像データとして取込む。次に、エッジ先端
部の触針点を中心に所定角度だけ回動し裏側の輪郭を触
針で先端部から面側に沿って測定し、同じくコンピュー
タに画像データとして取込む。次に、裏側の画像データ
を座標変換し、表側の画像データと裏側の座標変換した
算出データとを連結合成する。これにより、ウェーハエ
ッジの全輪郭を求めることが出来る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図1は本発明方法を実施するための測定手段の一
例を示す正面図、図2は図1のA矢視の側面図、図3は
本実施例の測定方法の概要を説明するための部分断面
図、図4は本実施例における輪郭の座標変換を説明する
ための説明図、図5は同じく座標変換を説明するための
別の説明図、図6は本実施例の作用を説明するためのフ
ローチャートである。
【0008】図1および図3に示すようにウェーハ1の
周縁にはウェーハエッジ2(以下、エッジ2という)が
形成される。エッジ2の形状は原則として対称形でない
ものとし、図3に示すように表側測定領域に相当する表
側エッジ2aと裏側測定領域の裏側エッジ2bとからな
る。
【0009】次に、図1,図2により回動装置3の概要
構造を説明する。ベース台4のほぼ中央には柱5が立設
する。回動アーム6はその上端側をピン7を介し柱5に
回動可能に連結される。回動アーム6にはウェーハ支持
板8の基端側が連結する。ウェーハ支持板8は回動アー
ム6の回動平面に対して垂直方向に伸延する平板からな
り、ウェーハ1を保持し得る適当な面積のものからな
る。
【0010】ウェーハ支持板8には、ウェーハ1の下端
側を支持する支持ブロック9とウェーハ1の左右を保持
する保持ブロック10,10が設けられている。ベース
台4には位置決め手段のボール11およびボール11を
回動アーム6側に押圧するスプリング12が設けられて
いる。一方、回動アーム6側にはボール11が嵌まり込
む凹溝13が設けられている。なお、前記位置決め手段
は回動アーム6の回動角θに相当する位置に少なくとも
2セット形成される。
【0011】以上の構造により、ウェーハ1を保持した
回動アーム6はウェーハ1の表側エッジ2a(図3)の
測定可能な図1の実線の位置に傾斜して位置決め固定さ
れると共に回動アーム6を回動角θだけ回動することに
より、図1の2点鎖線で示す裏側エッジ2b(図3)の
測定可能な位置まで回動して位置決め固定される。
【0012】形状測定機14は触針15を有するもの
で、公知のものが採用される。すなわち、触針15を被
測定物に当接させ、触針15を移動させることにより触
針15の支持部が被測定物の形状に沿って移動し自動的
にその輪郭形状を求めるように構成されるものである。
形状測定機14には後に説明する座標変換を行う演算手
段16が連結する。形状測定機14で測定され演算手段
16により座標変換された後、連結合成されたウェーハ
エッジ2の輪郭形状は、形状寸法を計算した後、ディス
プレイ17に表示される。
【0013】次に、図3ないし図5により座標変換のや
り方について説明する。図3に示すように触針15は図
示のx方向およびy方向にのみ移動可能なためエッジ2
の全輪郭領域を一度に測定することは出来ない。そのた
め、図3に示すように表側測定領域の表側エッジ2aを
測定し、次に、回動角θだけ回動して裏側測定領域の裏
側エッジ2bを測定することになる。そこで、例えば裏
側エッジ2bの測定値を座標変換して表側エッジ2aの
測定時における裏側エッジ2bの形状とすることにより
ウェーハエッジ2の全輪郭形状を求めることが出来る。
【0014】図4は回動角θ=90°として、裏側エッ
ジ2bの測定ポイントPのx,y座標値のX,YがX≧
0,Y≧0の場合を示す。座標変換はP(X,Y)の測
定値X,YをQのX′,Y′に変換するものである。Q
はX,Yを通る円Mと傾斜角θ2 の直線Nの交点として
求められる。なお、θ2 =θ−θ1 でありθ1 は中心O
とPとを結ぶ直線のx軸との傾斜角である。円Mは y=±[(X2 +Y2 )−x2 1/2 で求められ、直線Nは y=−tanθ2 ・x で求められる。従って、その交点QのX′,Y′の値は
次式により求められる。 X′=[(X2 +Y2 )/(1+(tanθ2 2 )]
1/2 Y′=−tanθ2 ・X′
【0015】図5は回動角θ=90°として、裏側エッ
ジ2bの測定ポイントPのx,y座標値のX,YがX≧
0,Y≦0の場合を示す。前記と同様の計算によりQの
X′,Y′は次式により求められる。 X′=−[(X2 +Y2 )/(1+[tan(90−θ
2 )]2 )]1/2 Y′=tan(90−θ2 )・X′ 以上により、図4,図5に示した点線の輪郭を求めるこ
とが出来る。計算で求めた点線の輪郭と表側エッジ2a
の測定による輪郭とを連結合成することによりウェーハ
エッジ2の全輪郭形状を求めることが出来る。
【0016】次に、本実施例の作用を説明する。図1に
示すように、回動アーム6を図の実線の位置に回動位置
決めし、被測定物のウェーハ1をウェーハ支持板8上に
エッジの先端部が回転中心になるように位置決め固定す
る。形状測定機14の触針15をウェーハエッジ2の表
側エッジ2aの面側に当接し、それを先端部に移動させ
ることにより、図6のフローチャートに示すように測定
を開始する。
【0017】まず、表側エッジ2aの領域を測定し表側
測定データを形状測定機14側に取込む(ステップ10
0)。形状測定機14は画像データを作成する(ステッ
プ101)。次に、エッジ先端部の回転中心まで触針が
進んだ所で図1に示すように回動アーム6を実線の位置
から2点鎖線の位置まで回動角θだけ回動し裏側エッジ
2bの全領域を測定可能な位置に回動アーム6を位置決
め固定する。再び触針15をウエーハの裏面側に向かっ
てすべらせ裏側エッジ2b領域を測定し、裏側測定デー
タを形状測定機14側に取込む(ステップ102)。
【0018】そこで、形状測定機14は裏側エッジ輪郭
の画像データを作成し(ステップ103)、この画像デ
ータは演算手段16に入力される。演算手段16は前記
した座標変換を行い(ステップ104)、X′,Y′の
値を求める。次に、表側エッジの画像データと座標変換
された裏側の画像データを連結合成する(ステップ10
5)。これにより、ウェーハエッジ2の全輪郭形状が求
められ、その結果値を用いての形状寸法計算や測定形状
のデスプレイ17等への出力表示が行われ(ステップ1
06)、測定が終了する。
【0019】以上の説明において図示のような回動装置
を使用したが、ウェーハ1を所定角度だけ回動位置決め
するものであればよく、前記のものに限定するものでは
ない。また、前記実施例は裏側エッジ2bの画像データ
を座標変換したが、表側エッジ2aの画像データを座標
変換し、裏側エッジ2bの画像データと連結合成してウ
ェーハエッジの全輪郭形状を求めてもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)シャープな触針をウェーハエッジに当接して測定す
る接触式測定方法を採用するため、ウェーハエッジの形
状の如何に係らず高精度な輪郭測定が可能である。ま
た、ウェーハエッジの粗さについても測定可能である。 2)一方側の画像データを座標変換して全輪郭形状を求
める方法を採用するため、非対称のウェーハエッジの輪
郭が高精度に求められる。 3)従来のレーザ式のもののようにウェーハを破断する
必要がなく、かつ測定時間も短い。 4)光学式やレーザ式のものに較べ、安価である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の測定方法を実施するための装置構造を
示す正面図。
【図2】図1の矢視Aの側面図。
【図3】本実施例の測定方法の概要を説明するための部
分断面図。
【図4】本実施例における輪郭データの座標変換を説明
するための説明図。
【図5】本実施例における輪郭データの座標変換を説明
するための別の説明図。
【図6】本実施例の作用を説明するためのフローチャー
トである。
【符号の説明】
1 ウェーハ 2 ウェーハエッジ 2a 表側エッジ 2b 裏側エッジ 3 回動装置 4 ベース台 5 柱 6 回動アーム 7 ピン 8 ウェーハ支持板 9 支持ブロック 10 支持ブロック 11 ボール 12 スプリング 13 凹溝 14 形状測定機 15 触針 16 演算手段 17 ディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 辰夫 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内 (72)発明者 黒田 泰嘉 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表側から裏側にかけて面取輪郭を形成し
    てなるウェーハエッジの当該輪郭形状を計測および演算
    により求める測定方法であって、エッジ先端が回転中心
    になるよう傾斜配置されたウエーハのエッジの表側の輪
    郭を、形状測定機の触針により面側から先端側に測定
    し、該測定データをコンピュータに取込み画像データを
    作成した後、ウェーハを触針点を中心に裏側の測定が可
    能な位置まで逆方向に傾斜すべく回動させ、裏側の輪郭
    を測定し、該測定データをコンピュータに取込み画像デ
    ータを作成し、当該裏側の画像データを基にして前記ウ
    ェーハエッジの表側の輪郭測定時における裏側の輪郭形
    状を座標変換すべく計算で求め、この算出データと表側
    輪郭の測定データを連結合成してウェーハエッジの全体
    輪郭を求めることを特徴とするウェーハエッジの接触式
    形状測定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の表側と裏側とを入れ替えて連
    続的に測定しウェーハエッジの全体輪郭を求めることを
    特徴とする請求項1のウェーハエッジの接触式形状測定
    方法。
JP1213094A 1994-01-07 1994-01-07 ウェーハエッジの接触式形状測定方法 Pending JPH07208969A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003037138A (ja) * 2001-07-24 2003-02-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd ノッチ検査方法およびノッチ検査装置
US8339594B2 (en) 2009-11-24 2012-12-25 Sumco Corporation Method for measuring semiconductor wafer profile and device for measuring the same used therefor

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JP2003037138A (ja) * 2001-07-24 2003-02-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd ノッチ検査方法およびノッチ検査装置
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