(57)【要約】【課題】  表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されたワークについて、カメラをワークの表裏両側に固定する大型の筐体を用いたり、面倒な光軸合せを行うことなく、簡単且つ正確に加工位置を計測できるようにする。【解決手段】  ワーク（Ｗ）を透過する赤外線により得られる画像を撮像可能な赤外線カメラ（２）と、該赤外線カメラ（２）により撮像された画像に基づいて所定の演算処理を実行する画像処理装置（４）とを備え、その画像処理装置（４）は、前記赤外線カメラ（２）により一枚の画像上に撮像された表裏の基準マーク（ＭＡ、ＭＢ）に基づき夫々の基準点（ＰＡ、ＰＢ）の座標データを算出する座標データ算出手段（９）を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されると共に、表裏の対応する位置に基準点を有する基準マークが付されたワークについてその加工位置を確認する両面加工位置計測装置であって、
ワークを透過する赤外線により得られる画像を撮像可能な赤外線カメラと、該赤外線カメラにより撮像された画像に基づいて所定の演算処理を実行する画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、前記赤外線カメラにより一枚の画像上に撮像された表裏の基準マークに基づき夫々の基準点の座標データを算出する座標データ算出手段を備えたことを特徴とする両面加工位置計測装置。
【請求項２】
前記画像処理装置が、座標データ算出手段により算出された各基準点の座標データに基づいて、基準点間の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段を備えた請求項１記載の両面加工位置計測装置。
【請求項３】
ワークを透過して赤外線カメラに向かう赤外線透過照明光を照射すると共に、必要に応じてワークに落射照明光を照射する照明装置を備えた請求項１記載の両面加工位置計測装置。
【請求項４】
前記赤外線カメラの感光特性が可視光域から赤外域まである場合に、前記落射照明光として可視光を照射する照明装置を備えた請求項３記載の両面加工位置計測装置。
【請求項５】
表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されると共に、表裏の対応する位置に基準点を有する基準マークが付されたワークについてその加工位置を確認する両面加工位置計測方法であって、
ワークの片面側に配された１台の赤外線カメラで、ワークを透過してくる赤外線を利用してワークの表裏の基準マークを一枚の画像上に重ねて撮像し、その画像に映し出された表裏の基準マークに基づき夫々の基準点の座標データを算出することを特徴とする両面加工位置計測方法。
【請求項６】
前記各基準点の座標データに基づき、基準点間の位置ずれ量を算出するように成された請求項５記載の両面加工位置計測方法。
【請求項７】
表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されると共に、表裏の対応する位置に基準マークが付されたワークについてその加工位置を確認する両面加工位置計測装置であって、
ワークの片面側を表とし、表の基準マークを撮像するカメラ及びワークを透過する赤外線により裏の基準マークを撮像する赤外線カメラが、夫々の撮像光軸をワークに対してその表から同軸的に配向する光学系に取り付けられると共に、前記各カメラにより撮像された画像に基づいて所定の演算処理を実行する画像処理装置を備え、
前記画像処理装置は、各カメラで個別に撮像された表裏の各基準マークに基づき夫々の基準点の座標データを算出する座標データ算出手段を備えたことを特徴とする両面加工位置計測装置。
【請求項８】
表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されると共に、表裏の対応する位置に基準マークが付されたワークについてその加工位置を確認する両面加工位置計測方法であって、
ワークの片面側を表とし、表の基準マークを撮像するカメラ及びワークを透過する赤外線により裏の基準マークを撮像する赤外線カメラの夫々の撮像光軸をワークに対してその表から同軸的に配向し、
各カメラで個別に撮像された表裏の各基準マークに基づき夫々の基準点の座標データを算出することを特徴とする両面加工位置計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェハなど表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されたワークについて、その加工位置を確認する両面加工位置計測装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップは、シリコンウェハの表裏両面に微細な回路パターンを形成してその機能を向上させている。
この場合に、回路パターンは、表面側に、酸化膜生成工程−レジスト塗布工程−フォト・エッチング工程−拡散工程を繰り返してシリコンウェハの片面に回路パターンを積層した後、裏面側にも同様にして回路パターンを形成しているが、この場合に、表裏両面を貫通するスルーホールを利用して表裏の回路を接続する関係上、表裏の回路パターンは正確に位置決めされる必要があり、これが位置ずれしている場合はレジスト材をはがし再度回路パターンを形成しなおす。
このため、シリコンウェハの表裏両面に回路パターンを形成した段階で、夫々の回路パターンを撮像してその位置ずれの有無を測定する計測装置が提案されている。
【特許文献１】特開平８−２０１０３５号公報
【特許文献２】実公平７−３３２０号公報
【特許文献３】特公平７−８１８３１号公報
【０００３】
図５はこのような従来の計測装置４１を示し、シリコンウェハＷを載置するステージ４２にウェハＷを裏面から観察する観察孔４３が形成されると共に、シリコンウェハＷの上から表面側に形成された回路パターンを撮像する撮像カメラ４４と、前記観察孔４３を通してウェハＷの裏面の回路パターンを撮像する撮像カメラ４５が、夫々の撮像光軸４４ｘ及び４５ｘが同軸に位置するように配されている。
【０００４】
これによれば、シリコンウェハＷに回路パターンを形成するときに、その表裏両面の対応する位置に基準マークを付しておき、各撮像カメラ４４及び４５で表裏の基準マークを撮像して、画像上の座標データを読み取れば、撮像カメラ４４及び４５の撮像光軸４４ｘ及び４５ｘは共通であるから、その座標データから位置ずれの有無を判別できる。
【０００５】
しかしながら、シリコンウェハＷを挟んでその両側に離れて配置される各撮像カメラ４４及び４５の撮像光軸４４ｘ及び４５ｘを完全に一致させるためには、一方の撮像光軸４４ｘを固定した状態で、他方の撮像光軸４５ｘについてまずＸＹ座標を一致させ、さらにＸθ，Ｙθの傾きを一致させなければならず、正確に光軸を合わせる作業が非常に面倒であった。
【０００６】
特に、二台のカメラ４４及び４５を複数の部品を組み合わせたフレームなどで支持させようとすると、夫々の部品同士に振動を生じるだけでなく、精度良く位置決めするのに十分な剛性が得られないので、二つの撮像光軸４４ｘ及び４５ｘを一致させることは実質的に不可能であった。
【０００７】
また、大型の一体型鋳造筐体などでカメラ４４及び４５を支持させれば、ガタもなく十分な剛性が得られるため、かなり精度良く位置決めすることができる。
しかしながら、この場合は、その鋳造筐体だけで製造コストが極めて高価であるため、装置全体の製造コストが嵩み、このタイプの計測装置の市販価格は数千万円にも達してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されたワークについて、大型の筐体を用いることなく簡単且つ正確に加工位置を計測できるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されると共に、表裏の対応する位置に基準点を有する基準マークが付されたワークについてその加工位置を確認する両面加工位置計測装置であって、ワークを透過する赤外線により得られる画像を撮像可能な赤外線カメラと、該赤外線カメラにより撮像された画像に基づいて所定の演算処理を実行する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記赤外線カメラにより一枚の画像上に撮像された表裏の基準マークに基づき夫々の基準点の座標データを算出する座標データ算出手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る両面加工位置計測装置は、画像処理装置が、座標データ算出手段により算出された各基準点の座標データに基づいて、基準点間の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段を備えている。
【００１１】
請求項３に係る両面加工位置計測装置は、ワークを透過して赤外線カメラに向かう赤外線透過照明光を照射すると共に、必要に応じてワークに落射照明光を照射する照明装置を備えている。
【００１２】
請求項４に係る両面加工位置計測装置は、赤外線カメラの感光特性が可視光域から赤外域まである場合に、前記落射照明光として可視光を照射する照明装置を備えている。
【００１３】
請求項５に係る発明は、表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されると共に、表裏の対応する位置に基準点を有する基準マークが付されたワークについてその加工位置を確認する両面加工位置計測方法であって、ワークの片面側に配された１台の赤外線カメラで、ワークを透過してくる赤外線を利用してワークの表裏の基準マークを一枚の画像上に重ねて撮像し、その画像に映し出された表裏の基準マークに基づき夫々の基準点の座標データを算出することを特徴としている。
【００１４】
請求項６に係る両面加工位置計測方法は、各基準点の座標データに基づき、基準点間の位置ずれ量を算出することとしている。
【００１５】
請求項７に係る発明は、表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されると共に、表裏の対応する位置に基準マークが付されたワークについてその加工位置を確認する両面加工位置計測装置であって、ワークの片面側を表とし、表の基準マークを撮像するカメラ及びワークを透過する赤外線により裏の基準マークを撮像する赤外線カメラが、夫々の撮像光軸をワークに対してその表から同軸的に配向する光学系に取り付けられると共に、前記各カメラにより撮像された画像に基づいて所定の演算処理を実行する画像処理装置を備え、
前記画像処理装置は、各カメラで個別に撮像された表裏の各基準マークに基づき夫々の基準点の座標データを算出する座標データ算出手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
請求項８に係る発明は、表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されると共に、表裏の対応する位置に基準マークが付されたワークについてその加工位置を確認する両面加工位置計測方法であって、ワークの片面側を表とし、表の基準マークを撮像するカメラ及びワークを透過する赤外線により裏の基準マークを撮像する赤外線カメラの夫々の撮像光軸をワークに対してその表から同軸的に配向し、各カメラで個別に撮像された表裏の各基準マークに基づき夫々の基準点の座標データを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１及び請求項５によれば、赤外線が透過されるワークを１台の赤外線カメラで撮像するだけで、一枚の画像上に表裏両面の基準マークが撮像され、表裏の基準マークに基づいて夫々の基準点の座標データが算出されるので、その座標データの値を比較することにより加工位置のずれを確認することができ、面倒な光軸合せを行う必要は一切ないというメリットがある。
また、光軸合せが不要なことから、光軸のずれに起因する測定誤差がなく、離れた位置に二台のカメラを精度良く支持する必要もないので大型の一体型鋳造筐体を用いる必要もなく、装置全体が小型軽量で、精度よく、低コストで製造することができるという効果がある。
【００１８】
請求項２及び請求項６によれば、各基準点の座標データに基づいて基準点間の位置ずれ量が算出されるので、位置ずれ量の数値を知ることができる。
【００１９】
請求項３によれば、ワークを透過して赤外線カメラに向かう赤外線透過照明光により、裏の基準マークを確実に撮像でき、また、必要に応じてワークに落射照明光を照射することにより表の基準マークを確実に撮像できる。
ここで、請求項４に記載されたように赤外線カメラの感光特性が可視光域から赤外域まである場合は、落射照明として可視光を用いることもできる。
【００２０】
請求項７および請求項８によれば、表の基準マークを撮像するカメラと、裏の基準マークを撮像する赤外線カメラの二台のカメラを使用するので、光軸合せを行なう作業は必要となるが、夫々のカメラをワークの表となる片面側に配することによりカメラ同士を近接させて設けることができるので、二台のカメラを取付支持する部材も小型のもので足り、装置全体が大型化することもなく、低コストで製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本例では、表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されたワークについて、大型の筐体を用いることなく簡単且つ正確に加工位置を計測できるようにするという課題を、ワークの表となる片面側に一台又は二台のカメラを配することで実現した。
【実施例１】
【００２２】
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る両面加工位置計測装置を示す説明図、図２は画像処理手順を示すフローチャートである。
【００２３】
図１に示す両面加工位置計測装置１は、表裏両面に回路パターンの微細加工が施されたシリコンウェハ（ワーク）Ｗの加工位置のずれを検出するものである。
この種のシリコンウェハＷには、表裏の回路パターンが位置ずれなく形成されたときにお互いに重なる表裏の基準点ＰＡ、ＰＢを中心点とする基準マークＭＡ、ＭＢがウェハＷの表裏に形成されている。
そして、表裏の基準マークＭＡ、ＭＢは、例えば、表がひし形、裏が正方形というように、その中心点が特定し易く、且つ、表裏両面で形状又は大きさが異なるマークであることが好ましい。
基準マークＭＡ、ＭＢはその形状又は大きさが異なるので、表裏の回路パターンが位置ずれなく理想的に形成されても、各マークＭＡ、ＭＢが完全に重なることがなく、一方のマークが撮像されなかったときは、異常と判断することができる。
【００２４】
また、両面加工位置計測装置１は、ウェハＷの裏から透過してくる赤外線により得られる画像を撮像可能な赤外線カメラ２がウェハＷの表側に配され、ウェハＷの裏面側からウェハＷを透過して赤外線カメラに向かう赤外線透過照明光を照射すると共に、必要に応じてウェハＷに落射照明光を照射する照明装置３と、赤外線カメラ２により撮像された画像に基づいて所定の演算処理を実行する画像処理装置４とを備えている。
【００２５】
本例の照明装置３は、同じ赤外光源５から照射された赤外光を分岐させて、ウェハＷの裏側に導く光路６と、カメラ２のレンズ鏡筒内に導く光路７が形成され、透過照明及び落射照明の双方とも赤外光を使用している。
なお、図示は省略するが、赤外線カメラ２の感光特性が可視光域から赤外域まである場合は、赤外光源と可視光源とを用いて、落射照明を可視光としても良い。
これにより、裏の基準マークＭＢは赤外線透過光により撮像され、表の基準マークＭＡは赤外線透過光及び反射光の双方で撮像されることになる。
【００２６】
画像処理装置４は、赤外線カメラ２により一枚の画像上に撮像された表裏の基準マークＭＡ、ＭＢに基づきその中心点である夫々の基準点ＰＡ，ＰＢの座標データを算出する座標データ算出手段８と、その座標データ算出手段８により算出された各基準点ＰＡ，ＰＢの座標データに基づいて、基準点ＰＡ，ＰＢ間の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段９を備えている。
【００２７】
図２は、画像処理装置４における処理手順を示すフローチャートで、まず、ステップＳＴＰ１で、予め登録された基準マークの形状（例えばひし形と正方形）に基づいてパターン認識により画像に映しだされた表裏の基準マークＭＡ、ＭＢを識別する。
次いで、図３に示すように、ステップＳＴＰ２で、ひし形の表の基準マークＭＡから読み取られる四つの頂点Ａ１〜Ａ４の座標に基づいてその対角線の交点を基準点ＰＡの座標データとして算出する。
そして、ステップＳＴＰ３で、正方形の裏の基準マークＭＢから読み取られる四つの頂点Ｂ１〜Ｂ４の座標に基づいて対角線の交点を基準点ＰＢの座標データとして算出する。
次いで、ステップＳＴＰ４に移行して、各基準点ＰＡ、ＰＢの座標データに基づき、基準点ＰＡ、ＰＢ間の位置ずれ量を算出すれば、表裏の回路パターンがどの程度ずれているかを正確に測定することができる。
そして最後に、ステップＳＴＰ５では、ステップＳＴＰ４で算出された位置ずれ量を予め設定された許容位置ずれ量と比較して、これが許容範囲であれば処理を終了し、許容範囲より大きければステップＳＴＰ６に移行して、ステップＳＴＰ４で算出された位置ずれ量を出力する。
【００２８】
なお、ステップＳＴＰ１〜４の処理が座標データ算出手段８の具体例であり、ステップＳＴＰ５が位置ずれ量算出手段９の具体例である。
【実施例２】
【００２９】
図４は本発明の第二実施例を示し、本例の両面加工位置計測装置１１は、ウェハ（ワーク）Ｗの片面側を表とし、表の基準マークＭＡを撮像するカメラ１２Ａ及びウェハＷを透過する赤外線により裏の基準マークＭＢを撮像する赤外線カメラ１２Ｂが、夫々の撮像光軸ＸＡ及びＸＢをウェハＷに対してその表から同軸的に配向する光学系１３に取り付けられている。
【００３０】
そして、各カメラ１２Ａ、１２Ｂで撮像された画像に基づいて所定の演算処理を実行する画像処理装置１４を備えており、各カメラ１２Ａ、１２Ｂで個別に撮像された表裏の各基準マークＭＡ、ＭＢに基づき夫々の基準点ＰＡ、ＰＢの座標データを算出する座標データ算出手段１５を備えている。
【００３１】
なお、各カメラ１２Ａ、１２Ｂは撮像倍率が等しく設定されている。
これにより、各カメラ１２Ａ、１２Ｂで撮像された個別の画像に基づいて夫々の基準点ＰＡ、ＰＢの座標を算出しても同一座標によるデータとして扱うことができる。
しかも、表を撮像するカメラ１２Ａは表の基準マークＭＡしか撮像できないように、また、裏を撮像するカメラ１２Ｂは裏の基準マークＭＢしか撮像できないように、その被写界深度が設定されている。
これにより、二つの基準マークＭＡ及びＭＢが同時に撮像されることはないので、基準マークＭＡ、ＭＢとして同一形状同大のマークを使用しても差し支えない。
【００３２】
そして、実施例１と同様にして、カメラ１２Ａで撮像された表の画像に基づき、画像処理装置１４により表の基準マークＭＡの中心点である基準点ＰＡの座標データが算出され、赤外線カメラ１２Ｂで撮像された裏の画像に基づいて、裏の基準マークＭＢの中心点である基準点ＰＢの座標データが算出される。
次いで、各基準点ＰＡ、ＰＢの座標データに基づいて、基準点ＰＡ、ＰＢ間の位置ずれ量を算出すれば、表裏の回路パターンがどの程度ずれているかを正確に測定することができる。
【００３３】
なお、ワークとしてはシリコンウェハに限るものではなく赤外線透過材料で形成された任意ワークについて適用し得る。
また、基準点としては中心点を用いる場合に限らず、基準マークから特定し得る任意の点を用いることができる。
【００３４】
以上述べたように本発明によれば、ワークの片面側に配された一台の赤外線カメラで、ワークの表裏両面側の基準マークを１枚の画像に同時に撮像することができるので、何らの光軸あわせをする必要がなく、極めて簡単且つ正確に、表裏両面の加工位置を計測することができる。
また、ワークの表面撮像用と裏面撮像用の二台のカメラを使用する場合は、光軸合せを行なう作業は必要となるが、二台のカメラともワークの表となる片面側に配されており、カメラ同士を近接させて設けることができるので、二台のカメラを取付支持する部材も小型のもので足り、装置全体が大型化することもなく、低コストで製造できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上述べたように、本発明は、シリコンウェハなど表裏両面に回路パターン等の微細加工が施されたワークについて、その加工位置を確認する製品検査の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る両面加工位置計測装置を示す説明図。
【図２】画像処理装置の処理手順を示すフローチャート。
【図３】撮像された画像を示す説明図。
【図４】他の実施例を示す説明図。
【図５】従来装置を示す説明図。
【符号の説明】
【００３７】
１，１１  両面加工位置計測装置
Ｗ        シリコンウェハ（ワーク）
ＰＡ、ＰＢ  基準点
ＭＡ、ＭＢ  基準マーク
２        赤外線カメラ
３        照明装置
４、１４  画像処理装置
１２Ａ    カメラ
１２Ｂ    赤外線カメラ
【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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