(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主平面を有する半導体ウエハの上のレリーフマークを観察するための装置であって、
ターゲット領域の一部分を形成している上記レリーフマークは、
（ａ）主平面に平行な反射平坦表面と、
（ｂ）レリーフマークを形成しかつ主平面に対して傾斜している反射レリーフ表面であって、上記レリーフ表面の境界線がマーキング領域を画成している反射レリーフ表面と、を含んでおり
上記装置は、
（１）上記ウエハが、観察位置内にターゲット領域が位置するようにして、支持されることができるウエハ配置場所と、
（２）上記ウエハのターゲット領域を照明するための分割光光源と、
（３）上記ウエハのターゲット領域を観察するために、観察位置内にターゲット領域が位置するように観察装置を配置することができる装置配置場所と、を含み、
上記装置は、
（ｉ）分割光光源がオンであり、
（ii）上記ウエハが、観察位置内にターゲット領域が位置するようにして、ウエハ配置場所内で支持され、
（iii）観察装置が、装置配置場所内に配置され、かつ観察軸に沿ってターゲット領域を観察しており、かつ
（iv）装置又はウエハのすべての部分は、明部分が観察装置方向に完全に反射されるように変更され、かつ観察装置がターゲット領域の隣接領域から反射された光をすべて観察しないように形づくられているときに、
上記観察装置が、
（ａ）観察軸に沿って分割光光源とターゲット領域とを観察し、かつ該分割光光源を、マークを覆う比較的暗い暗部分（ａ）及び隣接する明部分（ｂ）として認識し、
（ｂ）マークを暗い背景の上の明るい画像として観察するようになっていて、該画像はマークのレリーフ表面から反射された光によって形成されるようなっており、
上記装置は、
（Ａ１）明部分の面積が、暗部分の面積の少なくとも０．７倍である、
（Ａ２）暗部分の周縁の少なくとも３０％のまわりでは、明部分の幅が、暗部分の幅の少なくとも０．８倍である、
（Ａ３）観察軸を含む少なくとも１つの平面内では、明部分の放射方向の寸法が、暗部分の放射方向の寸法よりも大きい、
（Ｂ）明部分からの光が、最大強度及び最小強度を有しており、かつ上記最大強度は上記最小強度の２倍を超えない、
（Ｃ）マーキング領域の周縁の少なくとも３０％が、該マーキング領域の最小寸法の２倍を超えない距離でもって、暗部分の周縁から離間されている、
（Ｄ）マーキング領域にあたる明部分からの光の少なくとも３０％が、ウエハの主平面の垂線に対してｅ°〜ｆ°の角度をもつ光であって、ｅは０．８〜３°の範囲内にあり、ｆは３°〜９°の範囲内にありかつ少なくとも（ｅ＋１）°である、
といった各特徴のうちの少なくとも１つを有している装置。
【請求項２】
特徴（Ａ１）、(Ａ２）及び（Ａ３）のうちの少なくとも１つを有している、請求項１にかかる装置であって、
（Ａa）レリーフマークが、距離ｐを隔てた２つの長辺と、距離ｑを隔てた２つの短辺とを有している実質的に長方形のマーキング領域を画成する境界を有しており、かつ暗部分が、１．５ｐ〜３．０ｐの距離を隔てた２つの長辺と、少なくともｑ＋０．５ｐの距離を隔てた２つの短辺とを有する実質的に長方形の形状を有している、
（Ａb）(i）暗部分が、距離ｄを隔てた２つの長辺を有する実質的に長方形の形状を有し、(ii）明部分が、暗部分の１つの長辺に隣り合う第１の部分と、暗部分のもう１つの長辺に隣り合う第２の部分とを含み、(iii）暗部分の長辺に対して直角である観察軸を含んでいる平面内において、第１の部分の幅がａであり、第２の部分の幅がｂであり、かつ明部分の幅ａ＋ｂが少なくとも１．５ｄである、
（Ａc）暗部分が実質的に長方形であって、明部分が実質的に円形の周縁を有し、かつ長方形の暗部分と明部分とが共通の中心を有する、
（Ａd）少なくとも９０°の角度にわたって観察軸を含む平面内で、暗部分の半径方向の寸法が、明部分の半径方向の寸法よりも小さい、
（Ａe）明部分が、暗部分のまわりと、該暗部分の周縁の少なくとも８０％のまわりとで完全に伸び、明部分の幅が暗部分の幅の少なくとも１．１倍である、
（Ａf）明部分の面積が、暗部分の面積の少なくとも１．５倍である、
（Ａg）明部分における光の最大強度が、該明部分における光の最小強度の２倍を超えない、
（Ａh）明部分における光の最大強度が、該明部分における光の最小強度の１．５倍を超えない、
といった付加的な各特徴のうちの少なくとも１つが存在する装置。
【請求項３】
特徴（Ａ１）、（Ａ２）及び（Ａ３）のうちの少なくとも１つを有し、光の強度が明部分の上で実質的に均一であるような光ディフューザーを含んでいる、請求項１にかかる装置。
【請求項４】
上記分割光光源が、
（１）少なくとも１つの光源と、
（２）上記光源を拡大するレンズシステムと、
（３）上記光のための光ディフューザーと、
（４）上記ディフューザー上、又はディフューザーとウエハ支持領域の間に位置し、暗部分をつくるシールドと、
を含んでいる、請求項３にかかる装置。
【請求項５】
上記観察軸が、観察位置内にターゲット領域が位置するようにして、ウエハ配置場所内で支持されているウエハに到達したときに、該ウエハの主平面に対して直交するようになっていて、
さらに、(i）シールドとウエハの間に配置され、かつ（ii）ターゲット領域から反射された明部分からの光を観察装置に向かって反射させるように角度づけられた鏡を含んでいる、請求項４にかかる装置。
【請求項６】
特徴（Ｂ）を有し、かつ明部分からの光が実質的に均一な強度を有している、請求項１にかかる装置。
【請求項７】
特徴（Ｃ）を有している、請求項１にかかる装置であって、
（ａ）上記マーキング領域が、実質的に長方形であって、距離ｐを隔てた２つの長いエッジと、距離ｑを隔てた２つの短いエッジとを有し、
（ｂ）上記暗部分が、実質的に長方形であって、１．２５ｐ〜３．０ｐの距離を隔てた２つの長辺と、少なくともｑ＋０．５ｐの距離を隔てた２つの短辺とを有している装置。
【請求項８】
特徴（Ｄ）を有している、請求項１にかかる装置であって、
上記マーキング領域にあたる明部分からの光の少なくとも５０％がｅ°〜ｆ°の角度であたり、ｅは１〜２．１°の範囲内にあり、ｆは３．５°〜６°の範囲内にある装置。
【請求項９】
主平面を有する半導体ウエハの上のレリーフマーク、とくにソフトマークを観察するための方法であって、
ターゲット領域の上記レリーフマークを形成している部分は、
（ａ）上記主平面に平行な反射平坦表面と、
（ｂ）上記レリーフマークを形成しかつ上記主平面に対して傾斜している反射レリーフ表面と、を含んでいて、
上記方法は、
（Ａ）上記ターゲット領域を、分割光光源により照明する工程と、
（Ｂ）上記マークが、暗い背景に対して、該マークのレリーフ表面によって反射された分割光光源からの光から形成された明るい画像として観察されるような仕様で、観察軸に沿ってターゲット領域を観察する工程とを含んでいて、
上記分割光光源は、ターゲット領域が、マークを覆う比較的暗い暗部分（ａ）及び隣接する明部分（ｂ）として、観察軸に沿って観察されているときに、上記明部分の全部が観察装置内に反射されるのを防止することがないようにして、該分割光光源があらわれるといった仕様になっており、
上記方法は、
（Ａ１）明部分の面積が、暗部分の面積の少なくとも０．７倍である、
（Ａ２）暗部分の周縁の少なくとも３０％のまわりでは、明部分の幅が、暗部分の幅の少なくとも０．８倍である、
（Ａ３）観察軸を含む少なくとも１つの平面内では、明部分の放射方向の寸法が、暗部分の放射方向の寸法よりも大きい、
（Ｂ）明部分からの光が、最大強度及び最小強度を有しており、かつ上記最大強度は上記最小強度の２倍を超えない、
（Ｃ）上記マーキング領域の周縁の少なくとも３０％が、該マーキング領域の最小寸法の２倍を超えない距離でもって、暗部分の周縁から離間される、
（Ｄ）マーキング領域にあたる明部分からの光の少なくとも３０％が、ウエハの主平面の垂線に対してｅ°〜ｆ°の角度をもつ光であって、ｅは０．８〜３°の範囲内にあり、ｆは３°〜９°の範囲内にありかつ少なくとも（ｅ＋１）°である、
といった各特徴のうちの少なくとも１つを有している方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、特別な（例えば反射）層上のレリーフ領域を観察する為の方法及び装置に関するものであり、特に半導体ウエハ上の確認マークの読み取りの為のものである。
チップにダイシングされる前に、半導体ウエハ及び同種類のものが受ける異なる処理の間、半導体ウエハ及び同種類のもの（例えばシリコン又はガリウムヒ素といった別の半導体材料からなるウエハ）を確認できることは重要である。この目的に関して、ウエハの方向を容易に決定できる様に、ウエハの主表面上の一つの標準場所、通常はウエハの周辺に、フラット、ノッチ又は確認可能な切れ目に形成された確認マーク（例えばアルファベット順の番号）を携えることが伝統的である。確認マークがマークされた後、ウエハが受けさせられる処理の多くは、該マーク上に金属又は化学物の堆積を伴う。上記マークは、故に、該ウエハのなめらかな表面を変形するような方法、例えばレーザー又はダイヤモンド針によって、作らなければならず、それにより上記マークはそのような堆積層を通して現れるだろう。従って上記マークを含む該領域は、該ウエハの主平面に平行である反射平坦表面、及び上記ウエハの主平面に傾けられたレリーフマークの反射レリーフ表面を含んでいる。上記レリーフ表面は平面、凹面又は凸面になることが可能で、粗く又はなめらかになることが可能で、主平面に対して非常に小さい角度から相対的に急な90°まで変化する角度に傾けることが可能である。
近年、半導体ウエハ上の確認マークを、該ウエハの変形及び該ウエハから取り除かれる材料の量を減少させる方法によって作ることが、望ましいことであると理解されている。マーキング工程において除去されたウエハ材料は、除去すべき破片を形成し、もし破片が除去されなければ、後の工程又は該ウエハの利用（ウエハから形成されたチップを含む）において、問題を起こすかもしれない。破片の形成は、ウエハ製造者から受け取ったウエハに自分たち自身のマークを入れるチップ製造者に対して、特に深刻な問題である。破片によって惹起される上記問題とは全く別として、上記マークによる該チップ表面の変形が大きい程、後の工程又は該ウエハの利用中に、該マークが汚染される危険性又は応力を上げるようにふるまう危険は大きくなる。こうした理由によって、現在いわゆるソフトマークと呼ばれるものでもってマークされるウエハの数は増加し、それは極度に浅くエッジがはっきり規定されないくぼみであり、該ウエハから全く材料を除去することなりにつくられてもよい。上記レリーフ表面は、例えば、円形の輪郭で、５ミクロン以下又はいっそう小さく１ミクロン以下の深さを有する浅いへこみ又はくぼみであるかもしれない。上記ウエハの平面に対して傾けられるレリーフ表面における最大角度は非常に小さく、通常10°以下、しばしば5°以下、例えば1°から3°である。さらに、伝統的ハードマークと比べると、レリーフ表面は通常とてもなめらかである。かかるソフトマークは典型的にレーザーによって作られる。
一般的には、テレビのスクリーンに接続されたビデオカメラを利用して、上記装置のいわゆる「機械読み取り」によって、ウエハを確認することが大いに望まれている。米国特許No.5,265,170（ハインとクロック(Hine and Krolak)、1990年1月11日に提出された出願のＣＩＰとして、1990年10月15日出願）は、特に有用な機械読みとり方法及び装置を開示しており、特に、明背景上で上記マークが暗画像として観察される第一モードと、暗背景上で上記マークが明画像として観察される第二モードとを変換できる装置の有効性を開示する。（この明細書中で、上記画像はポジティブに観察されると仮定される。しかし、上記記述、特に請求項においては、該画像がネガティブに観察されるときも含み、ここでネガティブとは、もしポジティブに観察されるのなら、暗背景上の明画像である該画像が、反対に明背景上の暗画像となる、と理解されるべきである。）他の方法は米国特許No.5,231,536に記載される。これら２つの特許は全ての目的の為に個々に編入される。
ハードマークについては、ウエハ上の確認マークを読みとる為の既知の方法は適切な結果を与えるが、全く満足できるものでなく、さらに、それらはソフトマークの読み取りには著しく不十分である。
本発明に従い、私は、ウエハ上の確認マークが読みとれる方法において、幾つかの改良点を発見した。これらの発見は、個々に又はそれらの中の２つ以上を組み合わせて利用することができ、又は他の装置とそれらの中の一つ以上とを組み合わせて利用されることができる。例えば以下のように詳細に開示される。
上記改良の多くは、暗背景上で明画像としての確認マークの観察を含んでおり、該マークは分離された光源によって照明されて、観察装置によって、明部分及び近接した相対的な暗部分として見られる。暗部分は、該マーキング領域（例えば該領域は該マークの境界線によって定義される）と覆っている。
（Ａ）  上記明部分の寸法は、少なくとも暗部分の寸法に実質的に比例する。本種類の望ましい一つめの改良点において、（Ａ１）、該明部分の領域は、暗部分の該領域の、最低0.7倍、望ましくは最低0.9倍、特別には最低1.5倍であり、及び暗部分の該領域の数倍、例えば3から10倍であってもよい。場所が許されている時は、例えばライトボックスの光源としての利用により、上記明部分はさらに大きく、例えば暗部分の該領域の70倍まで拡大されてもよい。本種類の二つ目の改良点において、（Ａ２）、上記暗部分の周縁部の最低３０％、望ましくは最低５０％、特別には最低７０％の周辺で、該明部分の幅は該暗部分の幅の最低0.8倍、望ましくは最低1.1倍、例えば5又は10倍、である。本種類の三つめの改良点におて、（Ａ３）、観察軸を含む最低一つの平面において、上記明部分の半径方向の寸法は該暗部分の半径方向の寸法よりも大きく、望ましくは暗部分の半径方向の寸法の最低1.5倍である。（「半径方向の寸法」の用語は観察軸を含む平面で測定された寸法を示すものとして用いられる）。通常明部分の半径方向の寸法は、最低角度が60°、望ましくは最低90°以上の、観察軸を含んでいる平面（180°以上の平面は、全て利用可能な平面である）の暗部分の半径方向の寸法よりも大きい。
（Ｂ）  明部分からの光は、強度においては、大きく変化しない、例えば、２倍を越えず、望ましくは1.5倍を越えない最大強度を有し、最も好ましい最小強度は本質的に均一強度の光である。
（Ｃ）  上記マーキング領域の周縁の最低一部分、望ましくは最低３０％が、相対的に小さい距離によって該暗部分の周縁と分離され、例えば該マーキング領域の最小寸法の2倍を越えず、望ましくは1.5倍を越えず、特別には0.9倍を越えない距離によって分離される。望ましくは、本条件は上記マーキング領域の周縁部の最低５０％以上、特別には最低７５％以上で観察されるのが望ましい。
（Ｄ）  上記マーキング領域を照らす明部分からの光が、少なくとも十分な割合で、例えば上記光の最低３０％、望ましくは７５％、特別には１００％、の割合で、光と観察軸間がｅ°とｆ°間の角度になるようにマーキング領域を照らす。ここでは、ｅは0.8°から3°内であり、ｆは3°から15°、望ましくは3°から9°で、かつ最低(ｅ+1)°である。上記角度ｅは望ましくは1°から2.1°である。上記角度ｆは、望ましくは3.5°から8°、例えば3.5°から6°である
私は、改良点（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）が、個々で、又はそれらの２つ以上の組み合わせにより、上記光が観察装置に反射する角度に傾けられた上記マークのレリーフ表面を照らす該光の量が増加して、改良された結果を提供すると信じている。これの結果の一つは、より結果を得る為に要求される照明の強度を、高いレベルの照明に関する輝き（グレア）及び熱のような問題を除去できる程度に十分に低くできることである。
本発明の上記方法及び装置は、任意に、上記明部分の一部分又は全部に、上記暗部分の外側の該ウエハの平坦表面によって反射されて観察装置に入ることのないようにバッフルを利用することが可能であり、及び／又は、上記明部分の一部分又は全部に、上記平坦表面によって反射されて観察装置に入ることのないように、制限された観察域を有する観察装置を利用することが可能であり、及び／又は、上記ウエハから上記観察装置に反射された光の一部分をカットする鏡又はレンズの利用が可能であり、全ての光源を観測装置に反射させないように該ウエハを位置付けさせることが可能である。これらの条件の一つ又はそれ以上があるとき、上記バッフルはマーキング領域と明部分との間の光路内に位置しないでよいので、本質的に上記マークの反射された画像の輝度を変更しない。しかし（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）の上記条件が存在するかどうかの決定の為に、上記明部分が該観察装置へ全て反射させられるように、該装置及び／又は上記ウエハを変更すべきである。この目的の為に、例えば、上記ウエハは大きな平面鏡で再配置されてもよい。
好ましくは、上記明部分は該暗部分周囲に完全に拡張される。しかしこれは必須ではない。例えば、上記暗部分は、上記観察装置によって観察される該領域のエッジに広がる帯の形態であることができ、明部分は、該暗部分の各々のサイドに２つの帯の形態にあることができる。ここで、該暗部分の周縁部について述べると、これは上記観察装置のアパーチャによって定義される上記暗部分の別のエッジを含む。（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）の各々の改良点において、上記明部分は該暗部分の周辺のおよそｐ％拡張されるのが好ましく（連続的に又は不連続に）、ここでは、ｐは最低５０、望ましくは最低７０以上、例えば８０であり、特定には最低９０、さらに特定には最低９５、特別には実質的に１００であるのが好ましい。ここで上記明部分の上記領域について、明部分が二つ又はそれ以上の部分に分かれている場合には、問題の上記領域は、該明部分の全部分の合計である。同様に、上記明部分の幅及び半径方向の寸法は、該幅の合計及び半径方向の寸法の合計である。上記部分の上記広さは該暗部分の主体寸法に対して垂直のラインに沿って測定される。
上記明部分と上記暗部分との境界線は鮮明であるのが望ましく、例えば上記光の強度は、該光領域の全体に対する平均値から、その0.1倍の平均値まで、該マーキング領域の短寸法の最大で0.3倍、望ましくは最大0.2倍、特別には最大0.05倍、の距離の領域で変化する。該明領域の外側境界線は、その反面、不鮮明であることができる。
本明細書において上記光領域の広さは、該マークから観察されたとき、照明の強度が該明領域の最大強度の最低0.5倍である、該領域の広さとみなす。
上記相対的に暗い暗部分は完全に暗いのが望ましく、例えば上記観察装置に入る光は実質的に上記暗部分から生じる部分はない。しかし該マークを暗背景上の明画像として十分に読み取れるような低いレベルの光強度を有する相対的暗部分を排除するものではない。上記暗部分は、光源の一部分であるシールド、又は光源と該ウエハのターゲット領域との間に位置するシールドによって、提供されるのが望ましく、これにより、記載された上記種類の分割光源を提供する。上記分割光源は個々の一つ以上の光源から構成できるかもしれない。上記分割光源は、上記光をより均一にさせるディフューザーを備えているのが望ましい。特に望ましいものは、
（１）最低−光源
（２）光源を拡大するレンズシステム
（３）上記光の為のライトディフューザー、及び
（４）上記ディフューザー上又は該ディフューザー及び上記ウエハ保持との間に位置するシールド
を備えた分割光源である。
私が発見した別の改良点は、確認マークを明背景上の暗画像として観察することを伴う。この改良点（Ｅ）は、その焦点がターゲット領域の後ろにある集束されたビーム形態の光で、上記マークを照明することである。この種類の集束されたビームが、先に用いられているように発散ビーム又は平行ビームに比べて、実質的な改良点である。特に、上記光源の明らかな寸法は該カメラレンズ上のアパーチャストップから独立している。上記ビームの焦点の位置は、該光源と該ビームの集束に用いる該レンズとの距離を調整することによって制御されるのが可能である。このことは、該カメラ上のアパーチャストップを交換せずに、最大寸法の画像を提供するための該装置の調整を、より容易にする。
これらの改良点の利用において、上記マークは、該ウエハの主体平面に対して垂直な軸に沿って、又は別の適切な角度の軸に沿って、観察することができる。垂直角での観察は、該装置をより小型化できる利点があり、また、マーキング領域から該カメラの距離が変化した場合に、カメラと光源の再編成する必要性を除去できる。しかしこの配置は、改良点（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）では鏡を利用し、及び改良点（Ｅ）ではビーム分裂装置、例えば半銀化鏡又はプリズム、の利用を必要とするので、結果として画像の強度を損失する。米国特許No.5,265,170で開示されている様に、該ウエハがカセットの底で観察される場合、該観察軸はウエハに対して斜めにされなければならない。当然、レンズ、半銀化鏡及びビーム分裂機を介して、上記観察軸は方向の変更を一度又はそれ以上受けるだろう。上記光源の強度は制御されること、例えば、輝き（グレア）を除去する、又は別な方法で画像の品質を改良することが望ましい。
私の発明は大いに、ソフトマークが読み取る時の容易性及び効率性を進歩させ、ソフトマークを確かに読み取ることを初めて可能にした。しばしばそれは、ハードマークが読み取られる容易性及び効率性もまた進歩させる。しかし、例えば、マークが該ウエハの主体平面に対して急な角度にレリーフ表面を含んでいる場合、又は暗背景上の明画像として観察されるといった場合には、そうであるとは限らない。
私の発見は、別のレリーフ表面の観察や、通常可視光である光を、別の発光形態によって再配置したレリーフ表面（ウエハ上の確認マークを含む）の観察方法にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
本発明は、付随する図面で図解され、その中では、
図１は、本発明の方法の概略等大図であり、その中では上記マークは暗背景上の明画面として観察され、かつ観察軸は該ウエハの主体平面に傾斜されている。
図２は、本発明の方法の概略等大図であり、その中では上記マークは暗背景上の明画像として観察され、かつ観察軸は該ウエハの平面に対して垂直である。
図３及び図４は、明画像を上記マークとして観察する本発明の装置の側面図及び正面図である。
図５−９は暗及び明部分の可能な配置を示すものである。
図１０は、改良点（Ｄ）において、角度ｅ及びｆがどのように測定されたかを示すものである。
図１１及び１２は暗画像を上記マークとして観察する本発明の装置の側面図及び正面図である。
図１３及び１４は図３−４及び１１−１２の装置を全体にまとめた装置の側面図及び正面図である。
発明の詳細な説明
上記装置を利用するとき、該装置は観察装置、テレビスクリーンに接続された典型的なビデオカメラが含んでいるから、オペレーターはマークの画像を読むことができる。しかし本発明は、観察装置を含むのではなく、観察装置が位置できる場所を有する装置を含む発明であり、例えばカメラ支持であり、それは可調整であってもよい。もし上記装置がカメラや又はたの観察装置を含むならば、上記装置は該マークを表示するテレビスクリーン又は他の表示手段を含んでも、含まなくてもよい。
上記装置を利用するとき、該ウエハはウエハ支持によって支持される。上記ウエハ支持は該装置と一体化された部分となることができる。しかし通常上記装置は上記ウエハ支持以外の必要なパーツによって前もって組み立てられ、そしてその後ウエハ位置からウエハの出し入れの動きができるウエハ支持を備えた分離した装置の近接に位置される。例えば上記ウエハ支持は重合体表面を有する真空チャック又はプラットホームを備えることができ、例えば米国特許No.4,749,330（ハイン(Hine)）に記載され、その開示をここに参照として編入している様な、間接アーム（又はいわゆる端実行機）上に位置することができる。
本発明の該方法又は装置が上記マークを暗背景上の明画像として観察する上記発明の改良点の一つを利用する際、それらは、該マークを明背景に対する暗画像として読みとることができる装置、特に本発明の改良点（Ｅ）を利用するものとの結合によって用いられることができる望ましい装置は、ウエハを移動させることなしに明画像又は暗画像として上記マークを観察する事ができる。望ましい上記装置は単なるスイッチ操作で一つのモード又は他のモードにおいて操作ができる。上記スイッチはオペレーターによって操作され、又画像が所定の信頼性で読みとれないとき、あるモードから別のモードへ変換するスイッチを操作する光特性読みとり機（ＯＣＲ）に接続されることができる。
類似して、本発明の方法及び装置が本発明の改良点（Ｅ）を利用する際、該方法及び装置は上記マークを暗背景に対する明画像として読み取らせる装置、特に本発明の改良点（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の一つ又はそれ以上利用する装置の結合によって用いられることができる。
本発明の改良点（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）を利用するには、通常暗部分をウエハのマーキング領域として一般的に同じ形にするのが好都合である。従って上記マークが方形マーキング領域を定義する場合、暗部分もまた通常方形である。しかし該マークの一部分のみが観察された場合（例えば、該マークがカメラの観察視野を横切っているのに、該マークの特性が連続して読み取られた場合）、その後読み取られた該マークの該部分、例えば正方形又は円、にのみ一致する暗領域を利用して、よりよい結果をしばしば得ることができる。上記暗領域が実質的に観察すべき該マークの該領域のみをカバーしているとき、上記マークの最良の画像が得られる。しかし特に上記ウエハが、光源と統合されていないウエハ支持によりウエハ位置に支持されるとき、及び／又はウエハ上の該マークの正確な位置が変化するかもしれないとき誤りに対する縁を認めるのが望ましく、及びこのように、ウエハ及び観察装置、及び／又は光源の相対位置を調整する必要性を除去又は最小限化する。本発明の改良点（Ｃ）は、最適画像と一定の調整を必要としない装置の実用上の要求と妥協して処理した範囲の望ましい定義を供給する。一つの寸法及び形のパッチが異なったパッチによって迅速に再配置させることを可能とするように、該装置は配置されているのが望ましい。この方法によって、該オペレーターは異なったウエハに最良の結果を与えるためにパッチを変化されることができる。従って上記装置は、パッチが迅速に位置することが可能で又はパッチが迅速に取り除かれることが可能な場所に位置する接近可能なパッチを含むのが望ましい。
短く上記される様に、ウエハ上の上記マーキング領域は通常方形である。もし上記マーキング領域の２つの長サイドは距離ｐによって分離され、及び短サイドは距離ｑによるとすると、該暗領域もまた実質的に、1.5ｐから3.0ｐ、望ましくは1.8ｐから2.5ｐである距離ｄによって分離される２つの長サイド、及び少なくともｑ＋0.5ｐである距離ｂによって分離される２つの短サイドを保持する。
上記明部分は、角度の範囲上のマーキング領域を打ち当てる光で該マークを照明し、該暗領域の周縁部によって決定された該範囲の下限及び観察軸に対してわずかな角度傾斜されている、及び明領域の外周縁部によって決定される該範囲の上限である。類似の量によって上記ウエハの主平面と異なる角度で一致した範囲内に位置する該マークのレリーフ表面からの光の反射によって、該マークの該画像は形成される。上記範囲内の光が均一であればあるほど、及び上記範囲の少なくとも一部分と該マークのレリーフ表面の傾きとの一致がよければよいほど、該画像は容易に読み取られる。暗背景上の明画像としてマークを読み取る初期の方法は、ソフトマークの特徴であるとても浅く及びなめらかである表面からの反射の結果としての角度で、該ウエハを打ち当てる光を利用しない。改良点（Ａ），（Ｂ）及び（Ｄ）は、ソフトマークのよい画像を供給するような、上記光源を定義する、異なっているが関連ある方法を提供する。（及び、よく知られているハードマークの多くの場合において、それが適切な角度の表面を含むことが提供される）。改良点（Ｄ）の定義において、上記明領域上のどこかのポイントからの光の角度はここで、(a)観察軸と、(b)該マーキング領域と観察軸との交点と該ポイントとを結ぶライン、との間の角度として定義される。しかし上記明部分の各ポイントからの光が該マーキング領域上の各ポイントを打ち当てるだろうこと、このことで最良の結果は、望ましくディフューザーの援助で製造された、実質的に均一な明部分をもって得られる。
図１及び２は、ウエハ上のマークを暗背景上の明画像として観察する為の本発明の該装置の概略等大図である。明快の為に、図２は鏡からの光を反射させる慣習的な利用を、上記鏡を介して通過するように示したものである。図２において、該図面は相当に遠近法で描かれている為、観察角度に対する該角度が現実の実際よりも非常に大きい（それは後の図で見られるだろう）。図１及び２において、観察装置４は、領域１、２及び３を含んでいる半導体ウエハの表面を観察する。上記観察軸４１は、図１においては該ウエハの平面の垂線となす角度αiであり、及び図２においては、それに対する垂線である。上記装置は、明部分１によって囲まれた暗部分２を含む分割光源を見る。上記明部分１は光源１１と調和し、及び該暗部分は該光源と該ウエハ間の暗パッチ１２に調和する。図１に示されている様に、上記光源１１、ＬＥＤ１１１、ディフューザー１１２及びバッチが位置されている拡大レンズ１１４を含む。レリーフ表面を含むマーキング領域３は、上記暗領域にあり、その中のいくらかは該マークの画像を形成するために該装置へ光を反射させる（図示せず）。光源からの光は該表面１、２及び３の全ポイントを打ち当てる。光線４１１、４１３及び４１５は標本光線である。光線４１１は、上記平面表面に対して、光線４１２が観察装置に反射されるような角度に傾けられたポイント３１上のレリーフ表面を打ち当てる。光線４１５は、反射光線４１６が観察装置に入光しないような角度に傾けられた平面表面３２のレリーフ表面を打ち当てる。光線４１３は同一平面を打ち、かつ観察装置に入光しないような光線４１４の様に反射される。
図３及び４は、図１及び２に関連する原理の説明に利用する装置の正面図及び側面図を示すものである。領域１、２及び３からの反射光を二次鏡１３に通して、かつ該観察装置４内に反射させる鏡１６は、不透明なパッチ１２及び該ウエハの間にある。上記光源は、ＬＥＤ１１１（例えば１５カンデラＬＥＤ）、ディフューザー１１２、縮小レンズ１１３、拡大フレネルレンズ１１４及び不透明パッチ１２から成る。透明プラスチック１２２で支持されるパッチ形態であり、例えばシルクスクリーンである。上記プラスチックの部品は、異なるパッチをそこに保持する別のパッチによって、容易に再配置される。
図５、６、７及び８は、一部分（図５及び７）又は二部分（図６及び８）中に位置できる明部分１によって、部分的に又は全部を囲まれている暗部分２の可能な配置を示すものである。図５−８において、上記角度θは、観察軸を含む平面上の暗部分の光線範囲より広い明部分の光線範囲、図６−８では、Ａ−Ａ及びＢ−Ｂで設計された制限平面、図５においては全ての平面が本条件に合致している為、制限されていない平面、の角度である。図５−８の各々において、明部分の領域は、少なくとも該暗部分の領域の２倍であり、及び上記光は、該暗部分の周縁部の少なくとも８０％の周辺に、連続的に（図５）又は不連続に（図６、７、及び８）広がる。図５−８の各々において、上記暗部分は、距離ｄで分離される二つの長サイドを伴う本質的な方形形態を保持し、観察軸を含み、かつ上記暗部分の長サイドに垂直である該平面では、２つの部に存在し、各々の部分は幅ａを保持し、かつ上記明部分（２ａ）の幅は最低1.5ｄである。
図９は図８に類似するものであるが、該部分の二つの部分の一方に別の一方よりも接近しているマーキング領域３もまた、示すものである。上記マーキング領域の長いエッジに沿って、該暗部分の外辺から距離ｄ1によって分離され、及び該マーキング領域の別の長いエッジに沿って、距離ｄ2によって該暗部分の外辺から分離され、及びｄ1とｄ2は各々該マーキング領域の最小寸法(t)の0.9倍を越えない。
図１０は改良点（Ｄ）の上記角度ｅ及びｆがどのように測定されたか示すものである。このようにして、最小角度ｅは上記明部分上の該ポイントが観察軸に最接近により定義され、一方最大角度ｆは該明部分上の該ポイントが該観察軸から最も離れたことにより定義される。
図１１及び１２は、本発明の改良点Ｅを利用する装置の側面及び正面図を示すものである。上記観察装置４は、よってウエハの後ろの位置にビームが焦点される形態の光によって照明される該ウエハの該マーキング領域を観察する。上記光は、ＬＥＤ２１１、ディフューザー２１２上のピンホールアパチャー及びレンズ２１４の組み合わせによって供給され、半銀色化鏡１５によって観察軸４１に沿って導かれる。上記反射された光は上記半銀色化鏡を介し、該光をカメラ４に反射させる鏡１６、及び１３を通る。
図１３及び１４は図３の該装置及び図１１、１２の装置を組み合わせた装置を示すものであり、ウエハの為にプラットホーム１８１から成るウエハ支持１８及び間接アーム１８２、カメラの為の位置スライド５０及び光源と該装置の別の部品の為の別の調整手段を含む、幾つかの付加特徴を示す。上記装置はウィンドウ６１、それを介してウエハを観察できる、ハウジングを含んでいる。上記ウィンドウは、輝きを除去又は減少させる為に望ましい角度をとるのが望ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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