JP2006032521A

JP2006032521A - マーク識別装置

Info

Publication number: JP2006032521A
Application number: JP2004206888A
Authority: JP
Inventors: Toru Yokota; 亨横田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】マークを有する基板を用いることなく取得した画像から測定すべきマークを識別することができるマーク識別装置を提供する。
【解決手段】ウエハ１１上のマークの形状及び設計サイズをレシピに予め登録しておき、測定の始めに測定対象のウエハ上のマークを撮像し、取得した画像から、レシピに登録された形状及び設計サイズのマークと一致するマークを測定対象であるとして検出する。
【選択図】図１

Description

この発明はマーク識別装置に関する。

半導体測定装置でウエハ等の基板上のマーク（アライメントマークや重ね合わせマーク等）から測定すべきマークを識別するには、まず識別の基準となるマークを予め撮影し、その画像をレシピに登録しておく。その後、測定すべきマークとレシピに登録されたマークとを比較することによってマークの識別が行われる。
特開平９−８９５２８号公報

上述したように、従来の方法ではレシピにマークの画像を予め登録するため、マークを有する基板が必要である。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はマークを有する基板を用いることなく取得した画像から測定すべきマークを識別することができるマーク識別装置を提供することである。

前述の課題を解決するため請求項１記載の発明は、マークの形状及び設計サイズをレシピに登録する登録手段と、測定すべき基板を撮像し、取得した画像から、前記レシピに登録された形状及び設計サイズと一致するマークを検出する検出手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のマーク識別装置において、前記レシピに登録されたデータにサイズ許容範囲が含まれることを特徴とする。

この発明によれば、マークを有する基板を用いることなく取得した画像から測定すべきマークを識別することができる。

以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の一実施形態に係るマーク識別装置を備えた半導体測定装置の構成を説明するブロック図である。

このマーク識別装置は、ウエハ（基板）１１を支持するステージ１２と、ウエハ１１に照明光Ｌ１を照射する照明系ＬＭと、ウエハ１１の光学像を形成する結像系ＩＯと、撮像素子１８と、観察用のＴＶモニタ１９と、信号処理部ＳＰと、制御部ＣＵとで構成されている。

ステージ１２は、ウエハ１１を水平状態に支持するホルダ１２ａと、このホルダ１２ａを水平方向（ＸＹ方向）に移動させる駆動部（図示せず）とで構成される。ステージ１２のホルダ１２ａをＸＹ方向へ移動させることで、ウエハ１１の一部分を結像系１６，１７の視野領域内に位置決めすることができる。

照明系ＬＭは光源１３と照明レンズ１４とハーフミラー１５と対物レンズ１６とで構成される。光源１３の光は、照明レンズ１４、ハーフミラー１５及び対物レンズ１６を介してステージ１２上のウエハ１１に照明光Ｌ１として入射する。

このとき、視野領域内に位置決めされた部分に照明光Ｌ１がほぼ垂直に照射される。反射光Ｌ２は結像系ＩＯに導かれる。

結像系ＩＯは対物レンズ１６と結像レンズ１７とで構成されている。結像レンズ１７は第２対物レンズとして機能する。ウエハ１１からの反射光Ｌ２は、対物レンズ１６とハーフミラー１５と結像レンズ１７とを経由し、撮像素子１８の撮像面に入射する。

このとき、撮像素子１８の撮像面上には、反射光Ｌ２に基づく拡大像が形成される。

撮像素子１８は、複数の画素が２次元配列されたエリアセンサ（例えばＣＣＤカメラ）であり、撮像面上のマークの光学像を撮像して、画像信号をＴＶモニタ１９と信号処理部ＳＰとに出力する。また、レシピ作製時には、撮像素子１８からの画像信号が制御部ＣＵのモニタ２４に出力される。

撮像素子１８から出力される画像信号は複数のサンプル点からなり、撮像面における各画素毎の輝度値に関する分布を表す。輝度値は反射光Ｌ２の強弱に比例する。マークの画像の輝度値はマークのエッジ部分で変化する。

信号処理部ＳＰはフレームメモリ２０と波形信号演算用のＣＰＵ２１とで構成される。ウエハ１１のレジストパターン（図示せず）の重ね合わせ検査時、フレームメモリ２０は撮像素子１８からの画像信号を記憶する。ＣＰＵ２１はフレームメモリ２０内の画像信号に対して所定の信号処理を行う。

制御部ＣＵは、装置全体を制御するコンピュータ２２と、モニタ２４と、入力部２５とで構成されている。コンピュータ２２は請求項１の登録手段及び検出手段に対応する。

図２は予め登録されるマークを説明する図である。

ウエハ１１のマークの測定（例えば重ね合わせ測定）に先立ち、モニタ２４と入力部２５とを利用して、マークの形状（矩形）、設計サイズ（マークの内側のＸ方向の寸法Ｘ１、マークの外側のＸ方向の寸法Ｘ２、マークの内側のＹ方向の寸法Ｙ１、マークの外側のＹ方向の寸法Ｙ２）及びサイズ許容誤差に関わるレシピを作製する。レシピはコンピュータ２２のメモリに登録される前記形状等のデータをいう。

次に、ウエハ上のマークを識別する方法を説明する。

図３はウエハの平面図である。

図３においてＡはウエハ１１上に存在するマークの設計座標を示す。なお、図３ではウエハ１１の中心部の１箇所だけがマークの存在する設計座標として示されているが、実際には図示しない複数の設計座標にマークが存在する。

まず、測定に先立ち、ウエハ１１に存在するマークの設計座標をモニタ２４と入力部２５とを利用してレシピに登録する。

次に、設計座標にあるマークの近傍を撮影する。

コンピュータ２２は取得したマークの画像からレシピに登録された形状及び設計サイズと一致するマークを検出する。

図４、図５はそれぞれ撮影されたマークの一例を示す図である。

図４のマークの内側のＸ方向の寸法、外側のＸ方向の寸法、内側のＹ方向の寸法及び外側のＹ方向の寸法はそれぞれＸ１１，Ｘ１２，Ｙ１１，Ｙ１２である。Ｘ１１はＸ１の許容範囲内にあり、Ｘ１２はＸ２の許容範囲内にあり、Ｙ１１はＹ１の許容範囲内にあり、Ｙ１２はＹ２の許容範囲内にある。

また、図５のマークの内側のＸ方向の寸法、外側のＸ方向の寸法、内側のＹ方向の寸法及び外側のＹ方向の寸法はそれぞれＸ２１，Ｘ２２，Ｙ２１，Ｙ２２である。Ｘ２１はＸ１の許容範囲内にあり、Ｘ２２はＸ２の許容範囲内にある。

図５のマークのサイズと登録されたマークのサイズとを比較した場合、マークの外側のＸ方向の寸法Ｘ２２と外側のＹ方向の寸法Ｙ２２とは許容範囲内にあるが、マークの内側のＸ方向の寸法Ｘ２１と内側のＹ方向の寸法Ｙ２１とは許容範囲内にない。図５のマークは登録されたマークのサイズと一致しないマークであると判断される。

図４のマークのサイズと登録されたマークのサイズを比較した場合、マークの内側のＸ方向の寸法Ｘ１１、外側のＸ方向の寸法Ｘ１２、内側のＹ方向の寸法Ｙ１１及び外側のＹ方向の寸法Ｙ１２はそれぞれ登録されたマークの内側のＸ方向の寸法Ｘ１、マークの外側のＸ方向の寸法Ｘ２、マークの内側のＹ方向の寸法Ｙ１、マークの外側のＹ方向の寸法Ｙ２の許容範囲内にある。図４のマークは登録されたマークのサイズと一致するマークであると判断される。

以上のように識別作業が終わった後、レシピのデータと一致すると判断されたマークを用いてレジストパターン（図示せず）の重ね合わせ測定等が行われる。

この実施形態によれば、ウエハ１１のマークの測定に先立ち、マークの形状、設計サイズ等をレシピに登録したので、マークを有する基板を用いることなくマークの識別を行うことができる。

また、測定すべきマークと同じマークを撮影し、その画像をレシピに登録しないので、識別の前にマークを撮影する従来例に比べ、半導体測定装置の稼動率を向上させることができる。

図１はこの発明の一実施形態に係るマーク識別装置を備えた半導体測定装置の構成を説明するブロック図である。図２は予め登録されるマークを説明する図である。図３はウエハの平面図である。図４は撮影されたマークの一例を示す図である。図５は撮影されたマークの一例を示す図である。

符号の説明

１１ウエハ（基板）
１８撮像素子
２２コンピュータ
ＩＯ結像系
ＳＰ信号処理部

Claims

マークの形状及び設計サイズをレシピに登録する登録手段と、
測定すべき基板を撮像し、取得した画像から、前記レシピに登録された形状及び設計サイズと一致するマークを検出する検出手段と
を備えていることを特徴とするマーク識別装置。
前記レシピに登録されたデータにサイズ許容範囲が含まれることを特徴とする請求項１記載のマーク識別装置。