JPS62261907A

JPS62261907A - オ−トフオ−カスによる厚さ等の計測方法

Info

Publication number: JPS62261907A
Application number: JP10597286A
Authority: JP
Inventors: Masanori Uga; 宇賀　正徳
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 1986-05-09
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1987-11-14

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〕この発明は、支持テーブルに対して光学レンズ系を所定
ピッチで相対的に移動させ、所定ピッチての支持テーブ
ル、または、試料の映像信号の記憶手段内の画素をサン
プルポイント毎に微分して、微分値の総和を求め、微分
値の総和が最大の位置を合焦点とし、２個の合焦点から
、試料の厚さ、カーフの切込み深さ、プレートハイドを
自動的に計測する方法に関する。

〔従来の技術〕

顕１１＆Ｉを具備するアライメント装置による公知のオ
ートフォーカスは、オートフォーカス用の光学レンズ系
を利用してなされている。光学レンズ系は、センサーを
、通常、備え、たとえば、顕微鏡からの光を試料にあて
て反射させ、反射光を受光素子て受け、受光素子に生じ
た電流が最大になる位置を合焦点として、オートフォー
カスが行なわれる。また、試料を結像させ、結像面の抵
抗値が最大の位置を合焦点として、オートフォーカスを
行なう方法も知られている。

しかし、このような公知のオートフォーカス方法におい
ては、オートフォーカスの精度は、光学レンズ系の構成
、精度に大きく依存する。そのため、高い精度てオート
フォーカスを得るためには、オートフォーカス手段か構
成的に複雑化し、アライメント装置が高価になる傾向に
ある。

被加工物である試料を支持テーブルにのせ、この試料に
種々の機械加工を施すことが多い。このような機械加工
において、連続的に供給される試料は、所定の公差内の
厚さを持つとはいえ、その厚さは、試料毎に異なる。特
に、ロットが異なると、以前のロフトの試料に比較して
、厚さの微妙に異なる試料が、支持テーブルに供給され
る。他方、ブレード（切刃、砥石等）は、機械加工の継
続に伴なって、次第に庁耗し、ブレードハイトが変動す
る。そのため、連続的に供給される試料について、同一
の切込み深さを得ることは難しい。

通常の機械加工においては、ブレードの摩耗量を考慮し
て、予め求めたブレードハイトが補正され、それによっ
て、同一切込み深さが確保される上記のように、高精度
のオートフォーカスを行なうためには、オートフォーカ
ス手段は構成的に複雑化し、アライメント装置が高価に
なる。そのため、通常は、アライメント装置は、オート
フォーカス手段を具備せず、マニュアル（手！２１）に
よって、合焦点が求められる。そして、試料の厚さや切
込み深さは、２個の合焦点をマニュアルでそれぞれ求め
、各合焦点の値から、作業者が計算して求めている。

つまり、公知のアライメント装置による試料の厚さや切
込み深さは、以下のようにして求められる。試料の厚さ
を求めるために、まず、支持テーブルに対して光学レン
ズ系を相対的に移動させて、作業者が、支持テーブルの
合焦点および試料の合焦点をそれぞれ求める。そして、
各合焦点の値から１作業員が試料の厚さを計算する。他
方、切込み深さは、同様に、光学レンズ系が相対的に移
動されて、試料の合焦点およびカーフの合焦点が、作業
者によって測定され、その後、切込み深さが計算される
。

このような公知のアライメント装置による試料の厚さや
切込み深さの測定は、作業者の熟練の程度によって、精
度が異なる。また、かなりの作業時間を要し、迅速に行
なえない。

また、従来において、ブレードハイトは、ブレードが、
たとえば、既知の厚さのダミーに接触すると、ブレード
、ダミー間の絶縁抵抗が変動することを利用して、求め
られる。しかしながら、このような方法では、ブレード
が、ダミーに接触した瞬間での、ブレードの位置を正確
にとらえなければならない、そのため、試料の厚さ等の
測定と同様に、作業者の熟練の程度によって、精度が左
右され、迅速な作業が難しい、ダミーを使用せず、支持
テーブルにブレードを直接接触させ、ブレード、支持テ
ーブル間の絶縁抵抗の変動を利用して、ブレードハイド
を求めることも多い。

なお、試料の厚さ、切込み深さ、ブレードハイトの計測
は、個々に独立したものでなく、密接な関係を有してい
ることはいうまでもない、たとえば、ブレードのドレッ
、シングや交換の毎に、ブレードハイトが計測され、計
測値に応じて、切込み深さが補正される。また、ロフト
が変ることにより、試料の厚さが変動すれば、その変動
量に応じて、切込み深さが補正される。

たとえば、高精度を要する機械加工として、回路パター
ンの施されたシリコンウェーハ（以下。

ウェーハという）の切断が挙げられる。

ウェーハでは、Ｘ軸、Ｙ軸方向にのびた幅数中ルーのい
わゆるストリートで分離された矩形部分に、ＩＣ，ＬＳ
Ｉ等の回路パターンが形成されている、そして、ウェー
ハは１通常、ダイシングソーによって、ストリートに沿
って、切断され、矩形のチップに分断される。その後、
不良品を除去した後、チップマウント等の工程が、チッ
プに施され、最終製品化される。なお、ダイシングソー
による切断加工は、ダイシングと通常呼ばれる。

ダイシングの際、ディスクカッターのようなブレードに
よって、ストリートを完全に切断し、チップ化すると、
切断の後工程における処理が、煩雑化する。そのため、
チップ化することなく、ウェーハとして、一括処理する
ように、通常、ウェーハのストリートは、完全に切断さ
れず、［さ方向に、　数＋ａｍ残存される。そして、ウ
ェーハは、個々のチップに分割化されることなく、未切
断部分、つまり、ストリートの切溝（カーフ）の、厚さ
ａ士ｐｍの、切削残り代によって連結される、それによ
って、ウェーハの搬送、カセットへのウェーハの収納が
、容易に行なえる。そして、搬送等の終了後、切削残り
代を破断して、ウェーハが、チップ化される。

また、粘着剤の塗布されたテープの粘着面が、回路パタ
ーンの形成されたウェー八表面（パターン面）の反対面
に、ダイシング前に、貼着されることもある。このよう
な場合、ダイシングにおいては、ウェーハは、パターン
面方向からテープの一部に至るまで、切断される。その
ため、ウェーハのストリートが完全に切断されるにも拘
らず、ウェーハは、テープの未切！ｌＦｒ部（切削残り
代）によって一体重に連結され１分割化されない。そし
て、ウェーハは、テープ、正確には、その粘着面、から
離反することによって、容易に分割され、チップ化され
る。

上記のように、ウェーハのダイシングにおいては、粘着
剤付テープを使用しようとしまいと、以後のチップ化を
容易に行なうように、ブレードの切込み深さを正確に制
御することが要求される。

それにも拘らず、公知のアライメント装置では、ウェー
ハ（試料）の切込み深さの高精度、かつ、迅速な測定が
てきず、オートフォーカスによる測定の要望か強い。

（発明の目的）この発明は、試料の厚さ、切込み深さ、または、プレー
ドハイドが、オートフォーカスによって、自動的に求め
られる計測方法の提供を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明によれば、所定ピッ
チでの要求される合焦深度に応じて予め設定されたサン
プルポイントでの微分値の総和を求め、微分値の総和が
最大の位置を合焦点としてオートフォーカスを行なって
いる。

つまり、たとえば、試料の厚さ測定においては、試料を
８Ｉ載する支持テーブルの映像信号の画素は、フレーム
メモリーのような記憶手段に収納され、記憶手段の画素
はサンプルポイント毎に微分処理される。そして、その
微分値が、記憶手段のサンプルポイント毎に演算ｊ累算
されて、サンプルポイントの微分値の総和が、求められ
る。アライメント装置の光学レンズ系は、支持テーブル
に対して相対的に所定ピッチでステップ移動され。

そのステップ毎に、微分処理がなされて、サンプルポイ
ントの微分値の総和が、求められる。そして、サンプル
ポイントの微分値の総和の最大となる位置が、支持テー
ブルの合焦点Ｆ１として記憶される。また、支持テーブ
ル上の試料についても、同様にして、試料の合焦点Ｆ２
が、求められ、｜Ｆ１＝Ｔより試料の厚さＴが、自動的
に計測される。

れる。

（作用）このような方法では、オートフォーカスのための光学レ
ンズ系が不要となり、アライメント装置自体が、オート
フォーカス機能を備え、オートフォーカス手段を別個に
設ける必要がない、そして、アライメント装置の光学レ
ンズ系が、所定ピッチでステップ移動されることにより
、支持テーブル等の合焦点か自動的に求められ、試料の
厚さ等が自動的に計測される。更に、オートフォーカス
の精度か、アライメント装置の光学レンズ系の。

ステップ送りでの、ピッチの大きさおよびサンプルポイ
ントの総数に依存するため、高い精度のオートフォーカ
スか容易に得られる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、この発明の実施例について
詳細に説明する。

第１図に、この発明の計測方法を実施するアライメント
装２１１Ｏのブロック線図を示す、このアライメント装
ｒｌｌＯによるシリコンウェーハ１２の厚さ測定は、以
下のようにしてなされる。

まず、支持テーブル１６を顕微鏡の光学レンズ系！４の
下方に位置させ、光学レンズ系１４の視野内に、支持テ
ーブルをとらえる。なお、支持テーブルＩＧ＋＋曹乱斬
１１叩トーイＶ昌　Ｖ−士面セシ１にハ＋向（円周方向
）に移動回旋に構成されているか、オートフォーカスに
おいては、支持テーブルを移動させる必要は、特にない
。支持テーブル１６は、オートフォーカスの次工程であ
る。アライメント工程、切削工程においては、駆動源１
８のパルスモータＰＭｘ　、　Ｐｌｙ　、　ＰＭｅによ
って、Ｘ軸、Ｙ軸方向および０方向に適宜移動される。

アライメント装ｆｆ１ｌＯの操作パネル３８に設けられ
た各種のスイッチのうち、まず、フォーカススイッチを
オンとする。その後、厚さ計測、切込み深さ計測、ブレ
ードバイト計測のモードのうち、厚さ計測モードを選択
し、対応するモードスイ・ンチを押す。

支持テーブル１６の画像（当然、支持テーブル表面の画
像）は、光学レンズ系１４によって、適当な倍率、たと
えば数倍から数十倍に拡大され、撮像手段２０に送られ
る。実施例では、光学レンズ系１４は、倍率が切換え可
使に構成され、倍率に応じて、撮像手段２０の対応する
撮像センサー２１．または、２２に、支持テーブル１６
の画像か送られる−撮像手段２０の撮像センサー２１．
２２は、Ｉｉ像した画像に応じて、Ｘ−Ｙマトリックス
配列画素の濃度を示すアナログ信号を出力する。撮像セ
ンサー２１．２２として、たとえば、固体撮像素子を用
いたエリアセンサーや撮像管が利用される。実施例では
、撮像手段２０は、　２５６ｘ　　２５６個のマトリッ
クス配列された画素の得られるＣＣＯ＜電荷結合素子）
を持つ、たとえば有効画素９３８４（Ｈ）　Ｘ　　４９
１（Ｖ）の固体撮像カメラの形慝をとっているが、これ
に限定されない、撮像手段２０の映像信号は、撮像切換
回路２４を経て、ビデオ信号増幅手段２６に送られて、
増幅され、Ａ／Ｄ変換手段２８に送られる。

Ａ／Ｄ変換手段２８において、入力されたアナログ信号
は、たとえば８ビツトのデジタル信号に変換され、映像
信号の画素、一般的には全ての画素が、フレームメモリ
ー３０のような記録手段の２５６ｘ　　２５６Ｘ８の原
画メモリーに逐次格納される。そして、フレームメモリ
ー３０内の画素は、ＣＰＵコ２（中央処理装置）によっ
て、後述するように微分処理される。また、ＣＰＵ　３
２で処理されたディジタル信号は、　Ｄ／Ａ変換手段３
４によって、アナログ信号に変換されて、モニター３６
に送られ、モニターに支持テーブル１６の映像がうつし
出される。Ａ／Ｄ変換手段２８．　Ｄ／Ａ変換手段］４
を個々に設けることなく、Ａ／Ｄ　、　Ｄ／Ａ変換手段
を利用して、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換を選択的に行なっ
てもよい。

フレームメモリー３０内の画素は、ＣＰＵ　３２の微分
回路で微分処理される。そして、その量分値は、フレー
ムメモリーのサンプルポイント毎に演算、累算されて、
サンプルポイントの微分値の総和が求められる。サンプ
ルポイントの総数は、要求される合焦精度に応じて予め
決定され、操作パネルコ８に所定のサンプルポイントが
設定される。サンプルポイントを細かくすれば、高い合
焦精度が得られる。しかし、その反面、サンプリングタ
イムが長くなる。

なお、参照符合４０は、　Ｉ／Ｅ入出カポ−１−を示し
、図示のように、ビデオ信号増幅手段２５ないし１／Ｅ
入出力ボート４０からフォーカスコントロールユニット
４１が構成される。また、参照符合４５．４７は、支持
テーブル１６のための、パルスモータコントローラー、
パルスモータドライバーをそれぞれ示す。

微分処理は、適当な方法、たとえばＸ軸、Ｙ軸での濃度
の変化を強調する微分処理方法によってなされる。そし
て、適当な一次微分演算子か、選らばれる。実施例ては
、　　２Ｓ６ｘ　　２５６のフレームメモリーの画素の
うち、　ｌｘｌの画素の枠を一単位として取り出し、Ｘ
軸、Ｙ軸での濃度の変化を求める。実施例ては、−次微
分演算子として、以下の演算子か使用されている。

微分処理は以下のようになされる。

３×３の画素の枠での微分値をΔＤとすれば、ΔＤｉ＝
Δｘ１＋Δｙ；　（ｉ＝　１〜６４）実施例では、　２
５６ｘ　　２５６のフレームメモリーの画素から、　３
Ｘ３の画素の枠について、たとえば、６４のサンプルポ
イントが選ばれ、　３×３の画よの枠に対して、６４ポ
イント（８ｘ８）で、Ｘ軸、Ｙ軸の微分処理がなされる
。ここて、各サンプルポイントのアドレスＡ・（ｉ＝１
〜５４）は以下のようになる。

Ａ・（３１，０）　　、　Ａ−（６：］、０）　−−−
−−−Ａｓ　（２５５，０）Ａ？　　　（コ１，３１）
　　−−−−−一−−−−−−−−−−−−Ａ、、（２
５５，３１）■ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−Ａ、−（２５５，２５５）なお、ダイシング
ソーによるウェーハの切断では、±１０．０ｇ−の合焦
深度内で合焦点を求めるには、６４ポイントあれば足り
る。

そして、６枠の９個（３ｘ３）の画素に、上記−次微分
演算子の対応する値がそれぞれ乗ぜられて微分処理がな
される。つまり、Ｘ軸について、 ΔＸｌ　　＝（ａ、＋　ａｓｓ　＋　ａ−ｈ　）　−（
ａｓｓ　”　ａ１＋　”　””Ｙ軸について。

Δｙ＋　　＝　（ａｓｓ　＋　ａ、ａ　＋　ａｓｓ　）
　−（ａａｘ　＋　ａ＋ｌ　＋　ａａａ　　）そして、 ΔＤ、＝ΔＸ、＋Δｙ、　　から ΔＤ＋　＝（２ａ−＋　８−＋　＋　ａｇｅ　）　−（
ａｓｓ　＋　ａ＋３＋　２８ａｍ　）求められたΔＤが
微分メモリーのアドレスＡに格納され、以下、指定され
たフレームメモリー３０のサンプルポイントのアドレス
をアクセスし、そのアドレスの３×３の画素の６枠の微
分値ΔＤ、の総和ΣΔＤが、求められる。

ΣΔＤ、＝ΔＤ１＋ΔＤ、＋−−−−−−−−−−−−
＋ΔＤｋｈこのような微分処理および累算は、比較的容
易にかつ高速で行なえる利点がある。求められた微分値
の総和は、　３×３の画素の枠の微分代表値として、フ
レームメモリー３０に逐次格納される。このような微分
処理は、パルスモータ４２を駆動し。

光学レンズ系１４を予め設定した範囲内て所定のピッチ
で相対的にステップ送りすることによって、各ステップ
て繰り返される。

参照番号４４．４６はパルスモータコントローラー、パ
ルスモータドライバーをそれぞれ示す。

ここで、顕微鏡の光学レンズ系１４は、試料に対して、
実施例では、支持テーブル１６に対して、相対的に移動
されれば足り、光学レンズ系１４を可動にして試料を固
定していても、逆に、試料を可動にして光学レンズ系１
４を固定してもよい、また、顕微鏡の光学レンズ系を可
動とするとき、顕微鏡のスライド軸を移動させて顕微鏡
を全体的に移動させても、顕微鏡本体を固定し、光学レ
ンズ系のみ、または、光学レンズ系の対物レンズのみを
移動させてもよい。

実施例では、支持テーブル１６をＺ軸方向に固定し、Ｊ
ｉｉ微鏡のスライド軸をＺ軸方向に移動することとし、
移動範囲を上２゜５　ｍ朧に設定し、その範囲内の限定
された狭い範囲で、所定ピッチ、たとえば１０．０．−
で顕微鏡のスライド軸をステップ移動させている。そし
て、ステ・ンブ毎に、上記のようなサンプルポイントの
微分値の総和をとれば、第２図に示す図表が得られる。

なお、第２図において、横軸に光軸上の位置りが、縦軸
にサンプルポイントの微分サミング値＜ｍ和）Ｓがとら
れている０合焦点では、画像のコントラストが高く、サ
ンプルポイントの微分サミング値Ｓが最大をとる。その
ため、Ｓｍａｘでの光軸上の位置りが、支持テーブル１
６の合焦点Ｆ１として求められ、ＣＰＵ　３２に送られ
、登録される。

支持テーブル１６は、Ｚ軸方向に固定されており、その
合焦点を一度求めれば足り、繰り返し求める必要はない
。

次に、光学レンズ系１４の視野に入るように、対象とな
る試料であるシリコンウェ−ハ１２が、支持テーブル１
６上にのせられる。そして、シリコンウェーハ１２の画
像（当然、シリコンウェー八表面の画像）が、光学レン
ズ系１４によって、適当な倍率、たとえば数倍から数十
倍に拡大され、撮像手段２０に送られる。

その後、支持テーブル弓６の合焦点Ｆｌを求めたと同様
にして、シリコンウェーハ１２の合焦点Ｆ２が、求めら
れる。求められた合焦点Ｆ２は、ＣＰＩｊ　３２に登録
され、合焦点Ｆ１と比較することによって、シリコンウ
ェーハ１２の厚さｔが、計測される。つまり、　ＣＰＵ
　３２ニおイテ、｜Ｆ１＝ｔから、自動的に計算され、
モニターコロに、または、適当なＬＥＤ（発光ダイオー
ド）に表示される。

このような試料の厚さ計測方法によれば、作業者は単に
スイッチ操作を行なうにすぎない、そのため、作業者の
熟練度に左右されず、試料の厚さが、一定の高い精度で
求められる。自動的に画像処理しているため、従来のマ
ニアルによる測定に比較して、計測処理が迅速に行なえ
、計測時間が大幅に短縮される。また、画像処理してい
るため、種々の計測解析が容易に行なえ、応用範囲が極
めて広い、更に、非接触式計測であるため、試料を破損
する虞れがない。

なお、はぼ同一厚さの多数のシリコンウェーハ（試料）
について連続して合焦点、厚さを求める場合は、−のシ
リコンウェーハについて求められた合焦点を利用して、
後続のシリコンウェーへのオートフォーカス時間が短縮
できる。つまり、後続のシリコンウェーハについての合
焦点は、既知の合焦点に隣接して位置することが予想さ
れる。

そのため、顕微鏡のスライド軸の移動範囲は、以前の移
動距離よりはるかに小さな値で足り、オートフォーカス
時間が短縮される。たとえば、シリコンウェーへの合焦
点については、既知の合焦点を中心として、移ａｍ囲を
±５０．０　ｐ、　ｍ程度に、顕微鏡のスライド軸の移
動範囲を設定すれば十分である。

第１図を参照しながら、第３図に示すフローチャートに
従って、上記オートフォーカスの手順を詳細に説明する
。

まず、支持テーブル１６の合焦点を求めるために、スラ
イド軸の移動範囲、ピッチが、それぞれイニシアルセッ
トされる。それから、パルスモータ４２を駆動してスラ
イド軸を光軸原点、たとえば上限まて移動させる。

それから、ｌピッチが１０．０ｐｍのステップ送りをス
タートさせる。光軸上の位置は、パルスモータコントロ
ーラ４４によって制御され、レジスターＡに登録される
。そして、撮像手段２０によって、支持テーブル１６の
原画が取り込まれ、ビデオ信号増幅手段２６、Ａ／Ｄ変
換手段２８を経て、フレームメモリー３０のサンプルポ
イントでの微分値が得られる。サンプルポイントの微分
値がサミングされ、総和がレジスターＣに登録される。

最初のサミング値Ｓは、最大値Ｓ■ａｘとして、レジス
ターＤに登録される。また、光軸上の最初の位置も、レ
ジスターＢに登録される。

次のステップでの、サンプルポイントでの微分値が同様
にしてサミングされ、レジスターＣに登録される。また
、光軸上の位置は、レジスターＡに登録される。そして
、レジスターＣの値か、レジスターＤの値と比較され、
ＣＯＤならば、レジスターＣの値が、Ｓ　ｗａｘとして
レジスターＤに登録される。また、Ｃ＞Ｄならば、その
光軸上の位置がレジスターＢにも登録される。しかし、
ＣくＤならば、レジスターＡ、Ｃの値は、レジスターＢ
、Ｄに登録されない、つまり、以前の値がレジスターＢ
、Ｄに残される。１０．０ｐｍピッチのステップを、所
定回数、たとえば５００回繰り返せば、５■■の範囲で
サーチされる。そして、レジスターＢ、Ｄに最終的に登
録されている値が、合焦点での、光軸上の位置Ｆｌ（第
２図参照）および微分値の総和の最大値Ｓｌ■ａｘ　　
（第２図参照）として求められる。レジスターＢに登録
された位置が、支持テーブル１６の合焦点Ｆ１として求
められ、オートフォーカスか終了する０合焦点Ｆ１の値
は、ＣＰＵ　３２に送られ、記憶される。

合焦点の位置を一層正確に求めるには、１０．０終１の
ピッチで合焦点を求めた後、たとえば１０．０４ｍだけ
光軸上で光学レンズ系を上昇させ、１．０鉢醜のピッチ
で光軸上で２０回ステップ送りして合焦点の上下で２０
．０ＪＬｓの範囲をサーチすれば、１．０μ■の精度で
合焦点が求められる。

その後、同様にして、微分値の総和の最大値８２ＳａＸ
から支持テーブル上のシリコンウェーハ１２の合焦点Ｆ
２が求められ、ＣＰＵ　３２に送られる。

なお、支持テーブル１６の合焦点Ｆｌを求めた後、シリ
コンウェーハ１２の合焦点Ｆ２を求める際、スライド軸
を移動範囲全体にわたってステップ送りすることなく、
シリコンウェーハ１２の厚さを考慮して、限定された狭
い範囲でステップ送りすることが好ましい、つまり、シ
リコンウェーハ１２の大体の厚さは既知であるため、支
持テーブル１６の合焦点Ｆｌを考慮して、合焦点Ｆ２の
位置か予想される。

そのため、予想される合焦点Ｆ２から初期位置を設定し
、その初期位置にスライド軸を下降させて。

光軸原点をオフセットする。シリコンウェーハ１２に対
しては、予想される合焦点Ｆ２の上方的１ａｍの位置に
光軸原点をオフセットすれば十分である。

ＣＰＵ　３２ニおイテ、第２図ニ示すようニ、　Ｆｌ、
　Ｆ２か比較され、シリコンウェーハの厚さＴが自動的
に求められ、表示される。

なお、実施例ては、支持テーブル１６の合焦点Ｆｌを求
めた後、シリコンウェーハ１２の合焦点Ｆ２を求めてい
るか、シリコンウェーハ１２の合焦点Ｆ２を先に求めて
もよいことはいうまでもない。

また、シリコンウェーハ１２に形成された切溝（カーフ
）の深さく切込み深さ）ｔは、以下のようにして求めら
れる。

シリコンウェーハ１２のパターン面のストリート１コに
は、第４図、第５図かられかるように、ディスクカッタ
ーのようなブレード５０によって、カーフ１５がクロス
に形成されている。光学レンズ系１４の倍率を低倍率と
し、シリコンウェーハ１２の表面のセクション１２ａ　
　（第６図参照）を光学レンズ系１４でとらえる。シリ
コンウェーハ１２の画像は、撮像手段２０の低倍率用撮
像センサー２１に送られ、撮像センサー２１において、
２値化処理し、カーフ１５を除くように、ウィンドマス
クがかけられる。そして、上記と同様にして、セクショ
ン１２ａについて、微分処理され、シリコンウェーハ１
２の表面ノ合焦点か求められ、：ＰＵ　３２に登録され
る。

ここで、シリコンウェーハ１２の合焦点を求める前に、
シリコンウェーハにカーフが、既に形成されている必要
はなく、シリコンウェーへの合焦点を求めた後、カーフ
を形成してもよい、シリコンウェーへの合焦点を求めた
後、カーフを形成する場合には、シリコンウェーへの合
焦点の計測時、カーフは、当然に、存在せず、従って、
カーフを除くための２値化処理は、省略される。

その後、光学系レンズ１４の視野内にあるセクション１
２ａのカーフ１５の合焦点が、以下のようにして求めら
れる。

まず、必要なら、光学系レンズ１４の倍率を高倍率に切
変え、カーフ１５の画像をとらえる。カーフ１５の画像
は、カーフ以外の、シリコンウェーハ１２の表面の画像
に比較して、濃度が濃い、そのため、濃度チェックによ
って、カーフ１５の画像が、カーフ以外の部分から識別
される。光学レンズ系１４でとらえたカーフ１５の画像
を高倍率用撮像センサー２２に送る。撮像センサー２２
において、２値化処理して、ウィンドマスクをかけ、カ
ーフ１５の画像だけを取出す。そして、まず、カーフ１
５の溝幅を求め、カーフのセンター、たとえば、Ｙｌ（
第５図参照）を求める。そして、ウィンドマスクされた
カーフ内をセンターＹｌにそって、サンプリングし、カ
ーフの合焦点が求められる。

つまり、カーフ１５の合焦点の計測においては、サンプ
リングの対象は、ウィンドマスクされたカーフ内に限定
される。

シリコンウェーハのセクション１２　ａの表面の合焦点
をＦｌ、カーフの合焦点なＦ２とすれば、上記と同様に
、カーフ１５の切込み深さｔは、第２図から解るように
、Ｆ２−　Ｆｌ＝　ｔより、ＣＰＵ　３２によって、自
動的に計測され、表示される。

カーフの切込み深さ計測におけるサンプルポイントの数
は、１６．３２．６４，１２８個のうちいずれかが予め
選択される。なお、実験によれば、サンプルポイント数
を２５６個としても、実施例でのサンプルポイント数６
４個の場合と比較して、精度的に大差なかった。

なお、上記、カーフ１５の切込み深さ測定では、試料で
あるシリコンウェーハ１２の合焦点Ｆ１とカーフ１５の
合焦点Ｆ２とを求め、ＩＦＩ　−Ｆ２１　＝ｔより、切
込み深さＬを求めている。しかし、シリコンウェーハ１
２を支持する支持テーブル１６の合焦点を求め、この合
焦点をＦｌとして認識すれば、ＩＦＩ　−Ｆ２１＝ΔＬ
より、カーフ１５の切削残り代Δｔが、計測されること
は、容易に理解される。

シリコンウェーハ１２の厚さ計測、切込み深さ計測、切
削残り代計測を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に離反した複数の
地点、たとえば、第６図において。

セクション１２ａたけてなく、セクション１２ｂ、１２
Ｃにおいても行なうとよい。このような複数の計測によ
って、ウェーハ１２の位置による、厚さ、切込み深さ、
切削残り代の差をそれぞれ計測し、求めた差を考慮して
、ブレードハイトを補正すれば、一層正確な切込み深さ
、切削残り代の機械加工か可濠となる。

更に、加工前、および加工中のブレードの交換毎に、ブ
レードハイトが求められるか、上記のカーフの切込み深
さｔの測定結果を応用して、極めて、容易に求められる
。

まず、ダミー１１２の厚さＴが、ＣＰＵ　３２に予め登
録される。そして、第４図において、セットされたブレ
ード５０を所定距離、たとえば、Ｚｌ、下降させ、その
後、回転させながら、ブレードをＸ軸方向に移動させて
、ダミー１１２に深さｔのカーフ１５を形成したとする
。なお、支持テーブル１６からブレード５０の最下点ま
での距離（仮のブレードハイトに該当する）をＺｌ’　
とする。

カーフ１５の切込み深さｔを、上記のようなオートフォ
ーカスによって求めれば、カーフの切削残り代Δｔは、
第４図から明らかなように、Δｔ＝Ｔ−ｔより求められ
る。そのため、ブレード５０のブレードハイドＢＨは、
ＢＨ＝　Ｚｌ’　＋Δｔから求められる。無論、ブレー
ド５０の動きは、　ＣＰＵ　３２によって制御され、Ｚ
ｌ’は、ＣＰＵに記憶されているため、ブレードハイト
ＢＨは、ＣＰＵで計算され、瞬時に表示される。

また、厚さＴが既知のダミーを使用せず、厚さＴか未知
の試料、たとえば、ウェーハ１１２をブレード５０て切
断し、カーフの切削残り代Δｔから。

ブレード５０のブレードハイトＢ１１を求めてもよい。

つまり、上記の計測方法を利用して、支持テーブル１６
の合焦点Ｆ１と、カーフの合焦点Ｆ２を求めれば、第４
図から容易に理解されるように、切削残り代Δｔ　＝　
ｌ　Ｆｌ−Ｆ２１より求められる。そして、ブレードハ
イトＢＨは、ＢＨ＝　Ｚｌ’　＋Δｔから求められる。

この計測方法では、試料の厚さと無関係に、ブレードハ
イトａｌｌが求められる。

また、ブレード５０のブレードハイトを随時計測するこ
とによって、ブレードの摩耗状態が、容易に認識される
。従って、摩耗量に応じて、ブレード５０のブレードハ
イドを補正することによって、正確な切込み深さ、切削
残り代の機械加工が、容易に行なえる。

上述した実施例は、この発明を説明するためのものであ
り、この発明を同等限定するものてなく、この発明の技
術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明
に包含されることはいうまでもない、たとえば、実施例
では、記憶手段としてフレームメモリーを利用している
か、フレームメモリー以外の記憶手段を利用できること
はいうまてもない。

（発明の効果）上記のように、この発明によれば、試料の映像信号の画
素を記憶手段に収納して、記憶手段の画素をサンプルポ
イント毎に微分処理している。それから、その微分値を
記憶手段のサンプルポイント毎に演算、累算してサンプ
ルポイントの微分値の総和を求めている。また、光学レ
ンズ系を試料に対して相対的に所定ピッチでステップ移
動させてステップ毎にサンプルポイントの微分値の総和
を求めている。そして、サンプルポイントの微分値の総
和が最大となる位置を合焦点としている。

上記のようにして、支持テーブルの合焦点、および、支
持テーブル上の試料の合焦点か、連続的に求められ、そ
れらの値を比較して、試料の厚さか、自動的に計測され
る。また、カーフの切込み深さは、求められた試料の合
焦点、カーフの合焦占／ｓ　Ａ　　白ａ　ｅｈ　Ｌ”　
＋　ＩＩＩ　”Ｋ　ｈ　Ｘ　　■Ｌ”　　イｌ／　−Ｋ
　１７よって、厚さの既知、または、未知、の試料にカ
ーフを形成し、カーフの切削残り代を計測し、その時の
ブレードの位置と比較することによって、ブレードハイ
トか自動的に求められる。また、ブレードハイトを繰り
返し計測することによって、ブレードの摩耗量が常時把
握てき、ブレードハイドを容易に補正できる。

このような方法では、オートフォーカスのための光学レ
ンズ系が不要となる。つまり、アライメント装置かフォ
ーカス機能を備え、オートフォーカス手段を別個に設け
る必要がない。そして、光学レンズ系が所定ピッチで相
対的に移動されることにより、合焦点か自動的かつ容易
に求められる。更に、オートフォーカスの精度か、光学
レンズ系の、ステップ送りでの、ピッチの大きさおよび
サンプルポイントの総数に依存するため、高い精度のオ
ートフォーカスが容易に得られる。

従って、このような測定方法によれば、測定は、全自動
て行なわれ、作業者の熟練度に左右されず、試料の厚さ
等か、一定の高い精度で求められる。また、自動的に画
像処理しているため、計測処理が迅速に行なえ、計測時
間が大幅に短縮される。また、種々の計測解析も容易に
行なえ、応用範囲が極めて広い、更に、非接触式測定で
あるため、試料を破損する虞れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のオートフォーカスによる計測方法
を実施するアライメント装置のブロック！ａ図。第２図は、フレームメモリーのサンプルポイントての微
分値の総和と光軸上の位置との関係を示す図表、第３図は、この発明の一実施例に係るオートフォーカス
による計測方法のフローチャート、第４図は、シリコン
ウェーハにカーフを形成する場合での、支持テーブルの
部分拡大正面図、第５図は、カーフの形成されたシリコ
ンウェーへの部分拡大平面図、第６図は、シリコンウェーへの正面図である。１０、アライメント装置、１２：シリコンウェーハ（試
料）、１３：シリコンウェーハのストリート、１４：顕
微鏡の光学レンズ系、１５：シリコンウェーハのカーフ
、１６：支持テーブル、１８：支持テーブルの駆動源、
２０：撮像手段、２１．２２：撮像センサー、２４：撮
像切換手段、２６：ビデオ信号増幅手段、２８：Ａ／Ｄ
変換手段、３０：フレームメモリー（記録手段’）　、
　３２：　ｃｐｕ　　（中央処理装置）　、　３４：　
Ｄ／Ａ変換手段、３６ニモニター、３８：操作パネル、
４０：Ｉ／Ｅ入出入出力トート１：フォーカスコントロ
ールユニット、４２：光軸パルスモータ、４４．４５：
パルスモータコントローラー、４６．４７：パルスモー
タドライバー、５０ニブレード、Ｔ：シリコンウェーへ
の厚さ、ｔ：切込み深さ、Δｔ：切削切削代。第４図第６図第５凹

Claims

【特許請求の範囲】

（１）支持テーブルの表面の映像信号の画素を記憶手段
に収納し、記憶手段内の画素をサンプルポイント毎に微
分処理し、その微分値を記憶手段のサンプルポイント毎
に演算、累算してサンプルポイントの微分値の総和を求
め、光学レンズ系を支持テーブルに対して相対的に所定
ピッチでステップ移動させてステップ毎にサンプルポイ
ントの微分値の総和を求め、各ステップでのサンプルポ
イントの微分値の総和が最大となる位置を支持テーブル
の合焦点Ｆ１とし、支持テーブルに支持された試料の表
面についても、同様にして、試料の合焦点Ｆ２を求め、
｜Ｆ１−Ｆ２｜＝Ｔより、試料の厚さＴを自動的に計測
するオートフォーカスによる厚さ計測方法。
（２）支持テーブルに支持された試料の表面の映像信号
の画素を記憶手段に収納し、記憶手段内の画素をサンプ
ルポイント毎に微分処理し、その微分値を記憶手段のサ
ンプルポイント毎に演算、累算してサンプルポイントの
微分値の総和を求め、光学レンズ系を支持テーブルに対
して相対的に所定ピッチでステップ移動させてステップ
毎にサンプルポイントの微分値の総和を求め、各ステッ
プでのサンプルポイントの微分値の総和が最大となる位
置を合焦点Ｆ１とし、試料に形成されたカーフに対して
も、同様にして、合焦点Ｆ２を求め、｜Ｆ１−Ｆ２｜＝
ｔより、試料のカーフの深さｔを自動的に計測するオー
トフォーカスによる切込み深さ計測方法。
（３）支持テーブルの表面の映像信号の画素を記憶手段
に収納し、記憶手段内の画素をサンプルポイント毎に微
分処理し、その微分値を記憶手段のサンプルポイント毎
に演算、累算してサンプルポイントの微分値の総和を求
め、光学レンズ系を支持テーブルに対して相対的に所定
ピッチでステップ移動させてステップ毎にサンプルポイ
ントの微分値の総和を求め、各ステップでのサンプルポ
イントの微分値の総和が最大となる位置を合焦点Ｆ１と
し、支持テーブル上の試料に形成されたカーフに対して
も、同様にして、合焦点Ｆ２を求め、｜Ｆ１−Ｆ２｜＝
Δｔより、試料のカーフの切削残り代Δｔを自動的に計
測するオートフォーカスによる切込み深さ計測方法。
（４）支持テーブル上の試料をブレードで切削して、試
料表面にカーフを形成し、支持テーブルの表面の映像信
号の画素を記憶手段に収納し、記憶手段内の画素をサン
プルポイント毎に微分処理し、その微分値を記憶手段の
サンプルポイント毎に演算、累算してサンプルポイント
の微分値の総和を求め、光学レンズ系を支持テーブルに
対して相対的に所定ピッチでステップ移動させてステッ
プ毎にサンプルポイントの微分値の総和を求め、各ステ
ップでのサンプルポイントの微分値の総和が最大となる
位置を合焦点Ｆ１とし、試料のカーフに対しても、同様
にして、合焦点Ｆ２を求め、｜Ｆ１−Ｆ２｜＝Δｔより
試料のカーフの切削残り代Δｔを求め、ブレードの位置
とカーフの切削残り代Δｔとからブレードハイトを自動
的に計測するオートフォーカスによるブレードハイト計
測方法。