JP2009168634A - Shape measuring method, and shape measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,円盤状の測定対象物(主として半導体ウェーハ,その他,ハードディスク用のアルミサブトレート,ガラスサブストレートなど)の面取り加工された端部の形状をその投影像に基づいて測定する形状測定方法及び形状測定装置に関するものである。 The present invention relates to a shape measuring method for measuring the shape of a chamfered end of a disk-shaped measuring object (mainly a semiconductor wafer, other hard disk aluminum substrate, glass substrate, etc.) based on the projected image. And a shape measuring apparatus.
半導体ウェーハ(以下,ウェーハという)の製造時や,ウェーハを用いたデバイス製造時において,ウェーハの端部(縁部)が,他の部品やウェーハ保持部材と接触することによって傷ついたり,欠けたりする場合がある。さらに,その傷や欠けが原因で,ウェーハが割れることもある。このウェーハの端部における傷や欠けの生じやすさは,ウェーハの端面(いわゆるエッジプロファイル部)の形状と関係があると考えられている。このため,ウェーハに代表される円盤状の測定対象物のエッジプロファイルを正しく測定することは重要である。なお,ここでいう端面の形状は,ウェーハの厚み方向(一次元方向)のプロファイル,即ち,厚み方向断面の形状であり,以下,エッジプロファイルという。
エッジプロファイルの測定方法の代表例は,半導体製造装置/材料に関する業界団体(Semiconductor Equipment and Materials International:以下,SEMI)が定める標準規格であるSemi Standardにおいて規定された非破壊検査法(SEMI-MF-928-0305規格 Method B)である。この非破壊検査法は,円盤状のウェーハの面取り加工された端部に対し,そのウェーハの表裏各面にほぼ平行な方向から光を投光するとともに,その投光方向に対向する方向からカメラによってウェーハの端面の投影像を撮像し,その投影像に基づいてウェーハの端面の形状を測定する方法(以下,光投影測定法と称する)である。この光投影測定法により得られる投影像の輪郭は,ウェーハの端面の断面形状(厚み方向に切断した断面の形状)を表す。
前記光投影測定法は,例えば,特許文献1においてウェーハの断面形状を検出する形状検出器による形状検出法として示されている。また,特許文献2には,前記光投影測定法において,投影像における輪郭のボケや回析縞の発生を防止するための光学系が提案されている。
図3(a)は,前記光投影測定法によりウェーハ1の端面を撮像して得られる投影像(黒い影の部分)の一例を表す図である。
When manufacturing a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) or manufacturing a device using a wafer, the edge (edge) of the wafer may be damaged or chipped due to contact with other components or a wafer holding member. There is a case. In addition, the wafer may break due to the scratches and chips. It is considered that the ease of occurrence of scratches and chips at the edge of the wafer is related to the shape of the wafer end face (so-called edge profile portion). For this reason, it is important to correctly measure the edge profile of a disk-shaped measuring object represented by a wafer. The shape of the end face here is a profile in the thickness direction (one-dimensional direction) of the wafer, that is, the shape of the cross section in the thickness direction, and is hereinafter referred to as an edge profile.
A typical example of the edge profile measurement method is the nondestructive inspection method (SEMI-MF-) specified in the Semi Standard, which is a standard established by the Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI). 928-0305 Standard Method B). In this non-destructive inspection method, light is projected from the direction almost parallel to the front and back surfaces of the wafer on the chamfered edge of the disk-shaped wafer, and the camera is viewed from the direction opposite to the projection direction. In this method, a projected image of the end face of the wafer is picked up and the shape of the end face of the wafer is measured based on the projected image (hereinafter referred to as an optical projection measurement method). The contour of the projected image obtained by this optical projection measurement method represents the cross-sectional shape of the end face of the wafer (the cross-sectional shape cut in the thickness direction).
The optical projection measurement method is shown, for example, in
FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a projection image (black shadow portion) obtained by imaging the end face of the
また,エッジプロファイルの測定は,端面形状が予め定められた設計形状に対して許容範囲に収まっているか否か(適否)を評価することが主たる目的である。このため,エッジプロファイルの測定においては,通常,ウェーハ端面の投影像について,予め定められた画像処理を実行することによって端面形状の指標値を算出し,算出した指標値が許容範囲に収まっているか否かによってその適否が判別される。前記指標値は,例えば,ウェーハの端面の面取り幅k,面取り角度θ及び面取り半径rm(先端Rなどとも呼ばれる)等である。
図4は,ウェーハのエッジプロファイルの指標値の一例を説明するための図である。図4に示すように,前記面取り幅kは,投影像における,ウェーハの表裏の面(相互にほぼ平行な面)と端部の面取り部E(端面)との境界位置Q1(又はQ2)から,面取り部分(端面)の頂点までの幅(表裏の面に平行な方向(ウェーハ1の半径方向)の長さ)である。また,前記面取り角度θは,投影像における,ウェーハ1の表裏の面の延長線と,前記境界位置Q1(又はQ2)付近の面取り部E(端面)の表面に対する接線とがなす角度である。また,前記面取り半径rmは,面取り部E(端面)を円弧で近似したときのその円弧の半径である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the index value of the edge profile of the wafer. As shown in FIG. 4, the chamfer width k is determined from the boundary position Q1 (or Q2) between the front and back surfaces of the wafer (surfaces substantially parallel to each other) and the chamfered portion E (end surface) at the end in the projected image. , The width to the apex of the chamfered portion (end surface) (the length in the direction parallel to the front and back surfaces (radial direction of the wafer 1)). Further, the chamfering angle θ is an angle formed by an extension line of the front and back surfaces of the
ところで,ウェーハ(半導体ウェーハ)等の精密部品である測定対象物の測定現場は,通常,クリーンな環境が維持されるが,まれに,測定対象物に埃等の異物が付着する状態が生じる。そして,前記光投影測定法においてウェーハ(測定対象物)の測定部位(端面)に埃などの異物が付着していると,その付着物の位置によっては,ウェーハ端部の投影像に,その付着物の投影像が突出部として映る場合がある。図3(b)は,前記光投影測定法によりウェーハ1の端面を撮像して得られる投影像(黒い影の部分)に付着物(異物)の投影像が映っている様子を模式的に表した図である。なお,図3(b)における付着物の投影像の大きさは,必ずしも実際のウェーハ1における付着物の大きさを表すものではない。
図3(b)に示すように,前記光投影測定法により得られた投影像に埃等の付着物の像が映っていると,測定対象物の端面形状(その指標値)が正確に測定されず,本来は適合品であると判別されるべきウェーハが不適合品であると誤判別されるという問題点があった。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,半導体ウェーハなどの円盤状の測定対象物の端面の形状をその投影像に基づいて測定する場合に,その端面に付着した異物の影響を除去して正しい形状測定を行うことができる形状測定方法及び形状測定装置を提供することにある。
By the way, a measurement environment of a measurement object that is a precision part such as a wafer (semiconductor wafer) is usually maintained in a clean environment, but rarely foreign matter such as dust is attached to the measurement object. If foreign matter such as dust adheres to the measurement site (end surface) of the wafer (measurement object) in the optical projection measurement method, depending on the position of the adhering material, the attached image may be added to the projected image of the wafer edge. The projected image of the kimono may appear as a protrusion. FIG. 3B schematically shows a state in which a projection image of an adhering substance (foreign matter) is reflected in a projection image (black shaded portion) obtained by imaging the end face of the
As shown in FIG. 3B, when an image of an adhering substance such as dust is reflected in the projection image obtained by the optical projection measurement method, the end surface shape (the index value) of the measurement object is accurately measured. However, there is a problem that a wafer that should be identified as a conforming product is erroneously identified as a nonconforming product.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to measure the shape of the end face of a disk-shaped measuring object such as a semiconductor wafer based on the projected image. An object of the present invention is to provide a shape measuring method and a shape measuring device capable of removing the influence of a foreign substance adhering to an end face and performing correct shape measurement.
上記目的を達成するために本発明に係る形状測定方法は,例えば半導体ウェーハ等の円盤状の測定対象物における面取り加工された端部を含む測定部に対し,その測定対象物の表裏各面に平行な方向から投光手段によって光を投光するとともに,その投光方向に対向する方向から撮像手段によって前記測定対象物の端面の投影像を撮像し,その投影像に基づいて前記測定対象物の端面の形状を測定する方法であり,所定のプロセッサにより,次の(1−1)〜(1−3)に示す各手順を実行する方法である。
(1−1)前記撮像手段による撮像画像に対する画像処理によって前記測定部の輪郭位置の分布情報を導出する画像処理手順。
(1−2)前記画像処理手順により得られた前記輪郭位置の分布情報に対する近似曲線を算出する近似曲線算出手順。
(1−3)前記画像処理手順により得られた前記輪郭位置の分布情報の中から前記近似曲線算出手順により算出された近似曲線に対する残差が予め定められた許容範囲内であるものを前記測定部の真の輪郭位置の分布情報として抽出する真の輪郭情報抽出手順。
例えば,前記近似曲線算出手順が,2以上の整数をNとした場合のN次式,円弧もしくは楕円弧の式,前記N次式と円弧もしくは楕円弧の式との組合せ,前記N次式と1次式との組合せ,円弧もしくは楕円弧の式と1次式との組合せ,又は前記N次式と円弧もしくは楕円弧の式と1次式との組合せ,のいずれかによって表される曲線の式による最小自乗近似によって近似曲線を算出する手順であることが考えられる。
なお,前記真の輪郭情報抽出手順は,前記画像処理手順により得られた前記輪郭位置の分布情報の中から,前記近似曲線算出手順により算出された近似曲線に対する残差が予め定められた許容範囲を超えるものを除去する手順であるともいえる。
In order to achieve the above object, the shape measuring method according to the present invention is applied to a measuring portion including a chamfered end portion of a disk-shaped measuring object such as a semiconductor wafer on each side of the measuring object. Light is projected by the light projecting means from a parallel direction, and a projected image of the end surface of the measurement object is captured by the image capturing means from a direction opposite to the light projecting direction, and the measurement object is based on the projected image. This is a method of measuring the shape of the end face of the above, and is a method of executing the following steps (1-1) to (1-3) by a predetermined processor.
(1-1) An image processing procedure for deriving distribution information of the contour position of the measurement unit by image processing on a captured image by the imaging unit.
(1-2) An approximate curve calculation procedure for calculating an approximate curve for the distribution information of the contour position obtained by the image processing procedure.
(1-3) The measurement in which the residual with respect to the approximate curve calculated by the approximate curve calculation procedure is within a predetermined allowable range from the distribution information of the contour position obtained by the image processing procedure True contour information extraction procedure for extracting as distribution information of the true contour position of the part.
For example, the approximate curve calculation procedure includes an Nth order expression where N is an integer equal to or greater than 2, an arc or elliptic arc expression, a combination of the Nth order expression and an arc or elliptic arc expression, the Nth order expression and a first order Least squares of a curve expression represented by one of a combination of an expression, a combination of an arc or elliptical arc expression and a linear expression, or a combination of the Nth order expression and an arc or elliptical arc expression and a primary expression It is conceivable that this is a procedure for calculating an approximate curve by approximation.
Note that the true contour information extraction procedure is a tolerance in which a residual for the approximate curve calculated by the approximate curve calculation procedure is determined in advance from the distribution information of the contour position obtained by the image processing procedure. It can also be said that it is a procedure for removing the thing exceeding.
一般に,ウェーハ等の測定対象物の端部は,N次式(2≦N)や円弧の式等の曲線の式によって近似できる比較的滑らかな曲線形状を目標形状として面取り加工されている。そのため,測定対象物の端部に異物が付着していなければ,前記撮像手段による撮像画像に対する画像処理により得られる前記測定部の輪郭位置の分布情報(輪郭位置を表す座標の集合)は,前記目標形状に応じた曲線の式によって高い精度で(小さな残差で)近似できる。
また,ウェーハ(半導体ウェーハ)等の精密部品である測定対象物の測定現場は,通常,クリーンな環境が維持されるため,万一,その測定対象物の端部に異物が付着しても,その付着箇所は測定対象物の端部のごく一部である。
従って,前記測定部の投影像の画像に対する画像処理によって得られる輪郭位置の分布情報(輪郭形状の情報)について,前記目標形状に応じた曲線の式による近似曲線を算出すれば,異物の投影像の部分の輪郭位置の情報のみが,前記近似曲線に対する残差が大きくなる。そのため,前記真の輪郭情報抽出手順により,異物の付着部分の輪郭位置の情報が除去された前記測定部の真の輪郭位置の分布情報を抽出することができる。
In general, the end of a measurement object such as a wafer is chamfered with a relatively smooth curve shape that can be approximated by a curve equation such as an Nth order equation (2 ≦ N) or an arc equation as a target shape. Therefore, if no foreign matter is attached to the end of the measurement object, the distribution information (the set of coordinates representing the contour position) of the contour position of the measurement unit obtained by image processing on the captured image by the imaging unit is It can be approximated with high accuracy (with a small residual) by the equation of the curve according to the target shape.
In addition, the measurement site of measurement objects that are precision parts such as wafers (semiconductor wafers) is usually maintained in a clean environment, so even if foreign matter adheres to the edges of the measurement object, The adhesion location is a small part of the end of the measurement object.
Therefore, by calculating an approximate curve by a curve formula corresponding to the target shape for the distribution information (contour shape information) of the contour position obtained by image processing on the image of the projection image of the measurement unit, the projected image of the foreign object Only the information on the contour position of the part of FIG. Therefore, it is possible to extract the distribution information of the true contour position of the measurement unit from which the information of the contour position of the adhered part of the foreign substance has been removed by the true contour information extraction procedure.
また,本発明は,以上に示した本発明に係る形状測定方法を実行する形状測定装置として捉えることもできる。
即ち,本発明に係る形状測定装置は,次の(2−1)〜(2−5)に示す各構成要素を備えることを特徴とする。
(2−1)円盤状の測定対象物における面取り加工された端部を含む測定部に対し前記測定対象物の表裏各面に平行な方向から光を投光する投光手段。
(2−2)前記投光手段による投光方向に対向する方向から前記測定部の投影像を撮像する撮像手段。
(2−3)前記撮像手段による撮像画像に対する画像処理によって前記測定部の輪郭位置の分布情報を導出する画像処理手段。
(2−4)前記画像処理手段により得られた前記輪郭位置の分布情報に対する近似曲線を算出する近似曲線算出手段。
(2−5)前記画像処理手段により得られた前記輪郭位置の分布情報の中から前記近似曲線算出手段により算出された近似曲線に対する残差が予め定められた許容範囲内であるものを前記測定部の真の輪郭位置の分布情報として抽出する真の輪郭情報抽出手段。
本発明に係る形状測定装置も,前述した本発明に係る形状測定方法と同様の作用効果を奏する。
Moreover, this invention can also be grasped | ascertained as a shape measuring apparatus which performs the shape measuring method which concerns on this invention shown above.
That is, the shape measuring apparatus according to the present invention is characterized by including each of the components shown in the following (2-1) to (2-5).
(2-1) A light projecting means for projecting light from a direction parallel to the front and back surfaces of the measurement object to a measurement part including a chamfered end portion of the disk-shaped measurement object.
(2-2) Imaging means for capturing a projection image of the measuring unit from a direction opposite to the light projecting direction by the light projecting means.
(2-3) Image processing means for deriving distribution information of the contour position of the measurement unit by image processing on a captured image by the imaging means.
(2-4) Approximate curve calculating means for calculating an approximate curve for the distribution information of the contour position obtained by the image processing means.
(2-5) The measurement in which the residual with respect to the approximate curve calculated by the approximate curve calculation unit is within a predetermined allowable range from the distribution information of the contour position obtained by the image processing unit True contour information extracting means for extracting as distribution information of the true contour position of the part.
The shape measuring apparatus according to the present invention also has the same effects as the shape measuring method according to the present invention described above.
本発明によれば,半導体ウェーハなどの円盤状の測定対象物の端面の輪郭形状をその投影像に基づいて測定する場合に,異物の付着部分の輪郭位置の情報が除去された真の輪郭位置の分布情報を抽出することができる。その結果,端面に付着した異物の影響を除去して正しい形状測定を行うことができる。 According to the present invention, when measuring the contour shape of the end face of a disk-shaped measurement object such as a semiconductor wafer based on the projected image, the true contour position from which the information on the contour position of the adhered part of the foreign matter has been removed. Distribution information can be extracted. As a result, the correct shape measurement can be performed by removing the influence of the foreign matter adhering to the end face.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施形態に係る形状測定装置Wの概略平面図,図2は形状測定装置Wの概略側面図,図3は半導体ウェーハの端面の投影像の一例を表す図,図4は半導体ウェーハのエッジプロファイル(端面形状)の指標値の一例を説明するための図,図5は形状測定装置Wにより実行される形状測定処理の手順を表すフローチャート,図6は形状測定装置Wにより得られた輪郭位置の分布情報及びその近似曲線の一例を表す図,図7は半導体ウェーハの端部形状が複数の式の組合せによって表される曲線の式により近似される場合の近似曲線を模式的に表した図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
1 is a schematic plan view of a shape measuring apparatus W according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic side view of the shape measuring apparatus W, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a projected image of an end face of a semiconductor wafer, 4 is a diagram for explaining an example of an index value of an edge profile (end surface shape) of a semiconductor wafer, FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a shape measurement process executed by the shape measuring apparatus W, and FIG. 6 is a shape measuring apparatus. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of distribution information of an outline position obtained by W and an approximate curve thereof, and FIG. 7 is an approximate curve when an end shape of a semiconductor wafer is approximated by a curve equation represented by a combination of a plurality of equations FIG.
本発明に係る形状測定装置Wは,円盤状の測定対象物であるウェーハ1(半導体ウェーハ)の面取り加工された端部に対し,そのウェーハ1の表裏各面に平行な方向から投光部によって光を投光するとともに,その投光方向に対向する方向からカメラ7aによってウェーハ1の端部(面取り加工された部分)を含む所定の範囲(以下,測定部という)の投影像を撮像し,その投影像に基づいてウェーハ1の端部の形状(輪郭位置の分布)や厚みを測定する装置である。
ウェーハ1は,例えば,半径150[mm]程度,厚み0.8[mm]程度の半導体からなり,その外周端(周面)部分が面取り加工されている。
以下,図1に示す平面図及び図2に示す側面図を参照しつつ,形状測定装置Wの構成について説明する。なお,図2において,図1に示す構成要素のうちの一部が省略されている。
図1及び図2に示すように,形状測定装置Wは,投光用の光学系(投光手段の一例)である投光部として点光源2と,その点光源2の光を平行光とするコリメータレンズ3と,マスク部8とを備えている。
前記点光源2は,例えば白色LEDの光を300μm〜400μm程度の直径のピンホールを通じて出射する光源等である。この点光源2の光の出射部(ピンホール)は,コリメータレンズ3の焦点位置に配置されている。
前記コリメータレンズ3は,前記点光源2の出射光を通過させつつ,ウェーハ1の前記測定部に向かう方向であって,その測定部おける表裏両面に平行な方向(投光方向)においてコリメート(平行光化)するレンズである。
前記マスク部8は,開口部8oが形成された板状の部材であり,その開口部8oの外側の範囲の光束の通過を制限することにより,前記コリメータレンズ3からウェーハ1側へ向かう光束のうち,前記投光方向R1から見た前記カメラ7aの撮像範囲の外側の範囲の光の通過を遮断する。このマスク部8により,前記コリメータレンズ3からウェーハ1に至る過程において,ウェーハ1の投影像の範囲から比較的大きく外れた位置での光の通過が遮断されるので,ウェーハ1に投光される光束に非平行光成分が極力含まれないようにできる。なお,図1及び図2には,2つのマスク部8が設けられた例を示しているが,前記マスク部8が1つ或いは3つ以上設けられた実施例や,前記マスク部8が設けられない実施例も考えられる。
前記マスク部8(ウェーハ1に最も近いもの)と前記第1のレンズ4との間隔(距離)は,例えば200[mm]程度に設定され,ウェーハ1の縁部は,それらの間の光束(平行光)の光路中に配置されている。
そして,前記マスク部8を通過後の平行光の光束Lpは,ウェーハ1の表裏各面に平行な方向R1からウェーハ1の端部を含む測定部(縁部)に対して投光される。
The shape measuring apparatus W according to the present invention uses a light projecting unit from a direction parallel to the front and back surfaces of a
The
The configuration of the shape measuring apparatus W will be described below with reference to the plan view shown in FIG. 1 and the side view shown in FIG. In FIG. 2, some of the components shown in FIG. 1 are omitted.
As shown in FIGS. 1 and 2, the shape measuring device W includes a point light source 2 as a light projecting unit that is a light projecting optical system (an example of a light projecting unit), and the light from the point light source 2 is converted into parallel light. A collimator lens 3 and a
The point light source 2 is, for example, a light source that emits white LED light through a pinhole having a diameter of about 300 μm to 400 μm. The light emitting portion (pinhole) of the point light source 2 is disposed at the focal position of the collimator lens 3.
The collimator lens 3 is collimated (parallel) in a direction (light projecting direction) parallel to both the front and back surfaces of the measurement unit while passing the light emitted from the point light source 2 and traveling toward the measurement unit. It is a lens to be lightened.
The
The interval (distance) between the mask portion 8 (closest to the wafer 1) and the first lens 4 is set to about 200 [mm], for example, and the edge portion of the
Then, the parallel light beam Lp after passing through the
さらに,形状測定装置Wは,ウェーハ1に対する投光方向R1に対向する方向R2からウェーハ1の端面を含む測定部(縁部)の投影像を撮像するカメラ7a(撮像手段に相当)として,第1のレンズ4と,絞り5と,第2のレンズ6と,イメージセンサ7(CCD等)とを備えている。
前記第1のレンズ4,前記絞り5及び前記第2のレンズ6は,テレセントリックレンズを構成し,それを通過した光がイメージセンサ7に入力されることにより,イメージセンサ7によってウェーハ1の測定部(端部)の投影像が撮像される。
このように,形状測定装置Wは,平行光をウェーハ1に投光することにより,ウェーハ1が,その平行光の光軸方向(投光方向R1)の奥行き長さが長いものであっても,イメージセンサ7において,輪郭のボケの程度が比較的小さい投影像を得ることができる。また,干渉性の強い単波長光ではなく,多波長成分を有する白色LEDを用いた点光源2を採用することにより,ウェーハ1が,投光方向R1の奥行き長さが長いものであっても,イメージセンサ7において投影像の輪郭の近傍に発生する回折縞が少ない良好な撮像画像を得ることができる。
Further, the shape measuring apparatus W is a
The first lens 4, the
As described above, the shape measuring apparatus W projects parallel light onto the
形状測定装置Wは,さらに,中央吸着支持機構9と,画像処理装置10と,制御装置11とを備えている。
前記画像処理装置10は,イメージセンサ7による撮像画像(ウェーハ1の投影像を含む画像)に基づく画像処理を実行する演算装置であり,例えば,予めその記憶部に記憶された所定のプログラムを実行するプロセッサを備えたDSP(Digital Signal Processor)やパーソナルコンピュータ等である。この画像処理装置10は,イメージセンサ7による撮像画像(投影像)について予め定められた画像処理を実行することにより,ウェーハ1の端面形状の指標値を算出する。なお,前記画像処理装置10は,制御装置11からの制御指令に従って,イメージセンサ7による撮像画像(画像データ)の入力,及びその撮像画像に基づく画像処理を実行する。
また,前記中央吸着支持機構9は,円盤状のウェーハ1をその一方の面(例えば,下面)の中央部を真空吸着することにより支持する。さらに,前記中央吸着支持機構9は,ウェーハ1をその中央部(中心点Ow)を回転軸としてその周方向に回転駆動及び停止させることにより,ウェーハ1の周方向におけるいずれの位置の端部を前記測定部として光束の光路中に位置させるかを調節する装置でもある。前記中央吸着支持機構9は,ウェーハ1の支持角度(回転角度)を検出する角度検出センサとして不図示の回転エンコーダを備え,その検出角度に基づいてウェーハ1の支持位置(支持角度)の位置決めを行う。なお,前記中央吸着支持機構9は,制御装置11からの制御指令に従って,ウェーハ1の支持位置の位置決めを行う。
制御装置11は,CPU及びその周辺装置を備えた計算機であり,そのCPUが,予めその記憶部に記憶された制御プログラムを実行することにより,前記画像処理装置10及び前記中央吸着支持機構9を制御する(制御指令を出力する)装置である。
The shape measuring device W further includes a central
The
The central
The control device 11 is a computer including a CPU and its peripheral devices, and the CPU executes the control program stored in advance in the storage unit, whereby the
次に,図5に示すフローチャートを参照しつつ,形状測定装置Wによる形状測定処理(形状測定方法)の手順について説明する。
以下に示す形状測定処理では,ウェーハ1の端部(縁部)であって,前記中心点Owを中心とした中心角が45度ずつずれた8箇所の位置のうちのノッチ等が測定位置となる場合を除く7箇所の測定部(1番目〜7番目の測定部)について形状測定が行われる例について説明する。また,i番目の測定部(i=1〜7)が投影像の撮像位置に位置するときの前記中央吸着支持機構9の回転軸の角度を,i番目の支持角ψ(i)と称する。なお,以下に示すS1,S2,…は,処理手順(ステップ)の識別符号を表す。また,以下に示す前記画像処理装置10の処理や前記中央吸着支持機構9の動作は,前記制御装置11の制御指令に従って実行される。また,前記画像処理装置10や前記制御装置11が実行する処理は,それらが備えるプロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現される。
Next, the procedure of the shape measurement process (shape measurement method) by the shape measurement apparatus W will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In the shape measurement process described below, notches and the like among the eight positions which are the end portions (edge portions) of the
まず,前記制御装置11が,所定のカウンタ変数iの初期化(i=1)等の初期設定処理を実行する(S1)。このとき,前記点光源2が点灯され,ウェーハ1に対する投光が開始される。
さらに,前記中央吸着支持機構9が,ウェーハ1を,i番目支持角度ψ(i)となる支持位置で支持する(S2)。これにより,i番目の測定部が撮像位置に位置決めされる。
続いて,ウェーハ1がi番目の基準支持角度ψ(i)の位置で支持された状態において,ウェーハ1におけるi番目の測定部の投影像が,イメージセンサ7により撮像される(S3)。さらに,前記画像処理装置10が,その撮像画像(画像データ)を取り込んで所定の記憶部(前記画像処理装置10が備えるメモリ等)に記憶させる(S3)。なお,このステップS7において得られる撮像画像の一例を模式的に表した図が図3である。
First, the control device 11 executes an initial setting process such as initialization of a predetermined counter variable i (i = 1) (S1). At this time, the point light source 2 is turned on and light projection to the
Further, the central
Subsequently, in a state where the
続いて,前記画像処理装置10が,ステップS3で取り込んだ撮像画像(ウェーハ1端部の投影像の画像)に基づいて予め定められた画像処理を実行することにより,i番目の測定部の輪郭位置の分布情報,即ち,ウェーハ1の投影像の部分である暗部(影部)とそれ以外の明部との境界位置の情報(以下,元の輪郭形状情報という)を導出(算出)する(S4)。さらに,前記画像処理装置10は,導出した前記元の輪郭形状情報を所定の記憶部(前記制御装置11が備えるメモリ等)に記憶させる(S4)。
例えば,前記画像処理装置10は,投影像の画像のX軸方向(ウェーハ1の厚み方向に直交する方向)の各位置について,Y軸方向(ウェーハ1の厚み方向)の輝度変化率が正の最大値及び負の最小値となる位置(座標)を検出し,その検出位置(座標)の集合を前記元の輪郭形状情報とする。
さらに,前記画像処理装置10は,ステップS4の処理により得られた前記元の輪郭形状情報に対する近似曲線を算出し,算出結果を所定の記憶部(前記画像処理装置10が備えるメモリ等)に記憶させる(S5)。
例えば,前記画像処理装置10は,N次式(Nは2以上の整数)等によって表される曲線の式による最小自乗近似によって近似曲線を算出する。
Subsequently, the
For example, the
Further, the
For example, the
図6(a),(b)は,ステップS4において得られた前記元の輪郭形状情報(輪郭位置の分布情報)とステップS5において得られた近似曲線との一例がX−Y座標系において表された図である。なお,図6において,前記元の輪郭形状情報は菱形の描画点により表記されている。また,図6に示される近似曲線は,前記元の輪郭形状情報が4次式による最小自乗近似によって算出された近似曲線である。
一般に,ウェーハ等の測定対象物の端部は,N次式(2≦N)や円弧の式等の曲線の式によって近似できる比較的滑らかな曲線形状を目標形状として面取り加工されている。そのため,前記カメラ7aによる撮像画像に対する画像処理により得られる前記元の輪郭形状情報において,前記測定部における異物が付着していない部分については,曲線の式によって高い精度で(小さな残差で)近似できる。
一方,前記元の輪郭形状情報において,前記測定部における異物が付着している部分については,図6において波線の円で囲まれた部分のように,ステップS5の処理により得られた前記近似曲線に対する残差が大きくなる。
6A and 6B show an example of the original contour shape information (contour position distribution information) obtained in step S4 and the approximate curve obtained in step S5 in the XY coordinate system. FIG. In FIG. 6, the original contour shape information is represented by diamond-shaped drawing points. The approximate curve shown in FIG. 6 is an approximate curve in which the original contour shape information is calculated by least square approximation using a quartic equation.
In general, the end of a measurement object such as a wafer is chamfered with a relatively smooth curve shape that can be approximated by a curve equation such as an Nth order equation (2 ≦ N) or an arc equation as a target shape. Therefore, in the original contour shape information obtained by image processing on the captured image by the
On the other hand, in the original contour shape information, the approximate curve obtained by the process of step S5 is applied to the portion where the foreign matter adheres in the measurement unit, as in the portion surrounded by a wavy circle in FIG. The residual for becomes larger.
そこで,前記画像処理装置10は,ステップS4の処理により得られた前記元の輪郭形状情報の中から,ステップS5の処理により算出された近似曲線に対する残差が予め定められた許容範囲内であるもののみを,異物の付着部分の輪郭位置の情報が除去された前記測定部の真の輪郭形状情報(真の輪郭位置の分布情報)として抽出し,抽出した情報を所定の記憶部に記憶させる(S6)。
例えば,前記画像処理装置10は,前記元の輪郭形状情報の中から,前記近似曲線に対する残差(距離)が3[μm]以内であるものを前記真の輪郭形状情報として抽出する。
なお,このステップS6の処理は,ステップS4の処理により得られた前記元の輪郭形状情報の中から,ステップS5の処理により算出された近似曲線に対する残差が予め定められた許容範囲を超えるもの(図6において波線の円で囲まれたデータ)を除去する処理であるともいえる。
次に,前記制御装置11は,ステップS7の処理により得られた前記真の輪郭形状情報に基づいて,ウェーハ1の端面形状の指標値を算出し,算出結果を所定の記憶部に記憶させる(S7)。このようにして得られる端面形状の指標値は,その端面に付着した異物の影響のない測定値となる。
ここで,前記指標値としては,ウェーハ1の端面の面取り幅k及び面取り半径rmのうちのいずれかが考えられる。これら各指標値の内容は,図4に基づいて既に説明した通りである。
Therefore, the
For example, the
The process of step S6 is performed when the residual for the approximate curve calculated by the process of step S5 exceeds the predetermined allowable range from the original contour shape information obtained by the process of step S4. It can also be said to be processing for removing (data surrounded by a wavy circle in FIG. 6).
Next, the control device 11 calculates an index value of the end face shape of the
Here, as the index value, any one of the chamfering width k and the chamfering radius rm of the end surface of the
次に,前記制御装置11は,前記カウンタ変数iをカウントアップ(i=i+1)し(S8),その数値が設定値M(ここでは,M=7)を超えているか否かを判別することによって全ての前記測定部についての測定(S2〜S7)が完了したか否かを判別する(S9)。
そして,形状測定装置Wは,全ての前記測定部についてステップS2〜S7の処理を実行した後,形状測定処理を終了させる。
以上に示したように,形状測定装置Wによれば,ウェーハ1の端面に付着した異物の影響を除去して正しい形状測定を行うことができる。
Next, the control device 11 counts up the counter variable i (i = i + 1) (S8), and determines whether the numerical value exceeds a set value M (here, M = 7). To determine whether or not the measurement (S2 to S7) for all the measurement units has been completed (S9).
And the shape measuring apparatus W complete | finishes a shape measurement process, after performing the process of step S2-S7 about all the said measurement parts.
As described above, according to the shape measuring apparatus W, it is possible to remove the influence of the foreign matter adhering to the end face of the
以上に示した実施形態では,前記画像処理装置10が,N次式(N≧2:例えば,N=4)によって表される曲線の式による最小自乗近似によって近似曲線を算出する例について示した。
その他,前記画像処理装置10が,ステップS5(近似曲線算出手順)において,円弧もしくは楕円弧の式,N次式と円弧もしくは楕円弧の式との組合せ,N次式と1次式との組合せ,円弧もしくは楕円弧の式と1次式との組合せ,又はN次式と円弧もしくは楕円弧の式と1次式との組合せ,のいずれかによって表される曲線の式による最小自乗近似によって近似曲線を算出することも考えられる。
図7は,ウェーハ1の端部形状が複数の式(4次式,1次式及び円弧の式)の組合せ(繋ぎ合わせ)によって表される曲線の式により近似される場合の近似曲線Lwを模式的に表した図である。即ち,図7に示す近似曲線Lwは,ウェーハ1の厚み方向に直交する方向における最端部の位置x0からウェーハ1の中心方向へ所定距離離れた位置x1までの範囲については4次式により近似され,位置x1からウェーハ1の中心方向へさらに所定距離離れた位置x2までの範囲については1次式(直線)により近似され,位置x2からウェーハ1の中心方向へさらに所定距離離れた位置x3までの範囲については円弧の式により近似され,位置x3からウェーハ1の中心方向へさらに所定距離離れた位置x4までの範囲については1次式(直線)により近似される。なお,近似曲線Lwをどのような曲線の式によって近似するかは,測定対象物の端部の面取り加工の際の目標形状に応じて予め設定される。
In the embodiment described above, an example in which the
In addition, in step S5 (approximate curve calculation procedure), the
FIG. 7 shows an approximate curve Lw when the edge shape of the
本発明は,主として半導体ウェーハ,その他,ハードディスク用のアルミサブストレートやガラスサブストレート等の円盤状の測定対象物の端面の形状測定への利用が可能である。 The present invention can be used mainly for measuring the shape of an end face of a disk-shaped measuring object such as an aluminum substrate or a glass substrate for a semiconductor wafer or other hard disk.
W :形状測定装置
1 :ウェーハ
2 :点光源
3 :コリメータレンズ
4 :第1のレンズ
5 :絞り
6 :第2のレンズ
7 :イメージセンサ
7a:カメラ
8 :マスク部
9 :中央吸着支持機構
10:画像処理装置
11:制御装置
S1,S2,…:処理手順(ステップ)
W: Shape measuring apparatus 1: Wafer 2: Point light source 3: Collimator lens 4: First lens 5: Aperture 6: Second lens 7:
Claims (4)
所定のプロセッサにより,
前記撮像手段による撮像画像に対する画像処理によって前記測定部の輪郭位置の分布情報を導出する画像処理手順と,
前記画像処理手順により得られた前記輪郭位置の分布情報に対する近似曲線を算出する近似曲線算出手順と,
前記画像処理手順により得られた前記輪郭位置の分布情報の中から前記近似曲線算出手順により算出された近似曲線に対する残差が予め定められた許容範囲内であるものを前記測定部の真の輪郭位置の分布情報として抽出する真の輪郭情報抽出手順と,
を実行してなることを特徴とする形状測定方法。 A direction opposite to the light projecting direction when light is projected from a direction parallel to the front and back surfaces of the measuring object to the measuring part including the chamfered end of the disk-shaped measuring object. A shape measuring method for deriving information on the contour shape of the measurement unit based on a projection image of the measurement unit obtained by the imaging,
With a given processor
An image processing procedure for deriving distribution information of the contour position of the measurement unit by image processing on a captured image by the imaging means;
An approximate curve calculation procedure for calculating an approximate curve for the distribution information of the contour position obtained by the image processing procedure;
The true contour of the measurement unit is determined so that the residual with respect to the approximate curve calculated by the approximate curve calculation procedure from the distribution information of the contour position obtained by the image processing procedure is within a predetermined allowable range. True contour information extraction procedure to extract as position distribution information,
The shape measuring method characterized by performing.
前記投光手段による投光方向に対向する方向から前記測定部の投影像を撮像する撮像手段と,
前記撮像手段による撮像画像に対する画像処理によって前記測定部の輪郭位置の分布情報を導出する画像処理手段と,
前記画像処理手段により得られた前記輪郭位置の分布情報に対する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と,
前記画像処理手段により得られた前記輪郭位置の分布情報の中から前記近似曲線算出手段により算出された近似曲線に対する残差が予め定められた許容範囲内であるものを前記測定部の真の輪郭位置の分布情報として抽出する真の輪郭情報抽出手段と,
を具備してなることを特徴とする形状測定装置。 A light projecting means for projecting light from a direction parallel to the front and back surfaces of the measurement object to a measurement part including a chamfered end in the disk-shaped measurement object;
An imaging unit that captures a projection image of the measurement unit from a direction opposite to a light projecting direction by the light projecting unit;
Image processing means for deriving distribution information of the contour position of the measurement unit by image processing on a captured image by the imaging means;
An approximate curve calculating means for calculating an approximate curve for the distribution information of the contour position obtained by the image processing means;
The true contour of the measurement unit is determined so that the residual with respect to the approximate curve calculated by the approximate curve calculation unit from the distribution information of the contour position obtained by the image processing unit is within a predetermined allowable range. True contour information extraction means for extracting as position distribution information;
A shape measuring apparatus comprising:
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019035336A1 (en) | 2017-08-15 | 2019-02-21 | 信越半導体株式会社 | Evaluation method and evaluation device of edge shape of silicon wafer, silicon wafer, and selection method and manufacturing method thereof |
WO2019073687A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 株式会社Sumco | Semiconductor wafer evaluation method and semiconductor wafer production method |
KR20200035407A (en) | 2017-08-15 | 2020-04-03 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | Evaluation method and evaluation device of edge shape of silicon wafer, silicon wafer, and selection method and manufacturing method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07282110A (en) * | 1994-04-15 | 1995-10-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Shape display processing method |
JP2004163313A (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Nikon Corp | Method and device for detecting contour, method and device for detecting position, and aligner |
JP2006145487A (en) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Kobe Steel Ltd | Optical system for shape measuring device |
-
2008
- 2008-01-16 JP JP2008007299A patent/JP2009168634A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07282110A (en) * | 1994-04-15 | 1995-10-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Shape display processing method |
JP2004163313A (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Nikon Corp | Method and device for detecting contour, method and device for detecting position, and aligner |
JP2006145487A (en) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Kobe Steel Ltd | Optical system for shape measuring device |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019035336A1 (en) | 2017-08-15 | 2019-02-21 | 信越半導体株式会社 | Evaluation method and evaluation device of edge shape of silicon wafer, silicon wafer, and selection method and manufacturing method thereof |
KR20200035407A (en) | 2017-08-15 | 2020-04-03 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | Evaluation method and evaluation device of edge shape of silicon wafer, silicon wafer, and selection method and manufacturing method thereof |
US11486833B2 (en) | 2017-08-15 | 2022-11-01 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for evaluating edge shape of silicon wafer, apparatus for evaluating thereof, silicon wafer, method for selecting and method for manufacturing thereof |
WO2019073687A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 株式会社Sumco | Semiconductor wafer evaluation method and semiconductor wafer production method |
JP2019071375A (en) * | 2017-10-11 | 2019-05-09 | 株式会社Sumco | Method of evaluating semiconductor wafer, and method of manufacturing semiconductor wafer |
KR20200051734A (en) * | 2017-10-11 | 2020-05-13 | 가부시키가이샤 사무코 | Evaluation method of semiconductor wafer and manufacturing method of semiconductor wafer |
KR102350245B1 (en) * | 2017-10-11 | 2022-01-11 | 가부시키가이샤 사무코 | Evaluation method of semiconductor wafer and manufacturing method of semiconductor wafer |
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