JP2016076611A

JP2016076611A - 基板検査装置及びその制御方法

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Publication number: JP2016076611A
Application number: JP2014206359A
Authority: JP
Inventors: 健太齊木; Kenta Saiki; 伸二赤池; Shinji Akaike
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: US20160098837A1; US10074192B2; JP6423678B2; KR101759793B1; TWI673503B; KR20160041785A; TW201627680A

Abstract

【課題】正確なステージのアライメントを行う基板検査装置の制御方法を提供する。
【解決手段】プローバのアライメントブリッジカメラがステージのターゲット機構のターゲットマーク２６を撮影し、アライメントブリッジカメラの撮影画像２８の座標系の４象限のそれぞれにおける、ステージの移動に関するＸ方向に対する撮影画像２８のＸ軸の回転方向のずれやステージの移動に関するＹ方向に対する撮影画像２８のＹ軸の回転方向のずれ（回転補正角）を算出する。算出された回転補正角に基づいて撮影されたターゲットマーク２６の位置を修正し、修正されたターゲットマーク２６の位置に基づいてステージのアライメントを行うために必要な移動量を算出する。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板検査装置及びその制御方法に関し、特に、基板を載置して移動するステージを備える基板検査装置及びその制御方法に関する。

基板としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に形成された半導体デバイス、例えば、パワーデバイスやメモリの電気的特性を検査する基板検査装置としてプローバが知られている。

プローバは、多数のプローブ針を有する円板状のプローブカードと、ウエハを載置して上下左右に自在に移動するステージとを備え、ウエハを載置するステージがプローブカードへ向けて移動することにより、プローブカードの各プローブ針を半導体デバイスが有する電極パッドや半田バンプに接触させ、各プローブ針から電極パッドや半田バンプへ検査電流を流すことによって半導体デバイスの電気的特性を検査する（例えば、特許文献１参照。）。

また、プローバは、各プローブ針を電極パッドや半田バンプに正確に接触させるためにカメラを備え、該カメラはステージに対向するアライメントブリッジに取り付けられ、ステージの位置を正確に特定する。プローバでは、カメラがステージの位置を示すターゲットを撮影し、撮影されたカメラの画像の座標系におけるターゲットの位置に基づいてステージの位置を特定する。プローバではカメラの画像の座標系の中心へターゲットを移動させることによってステージの基準位置への位置合わせ（アライメント）を行うが、このとき、カメラの画像の座標系においてターゲットの位置から同座標系の中心までの距離を計算し、該計算された距離をステージの移動量に換算する。

カメラの画像の座標系は水平面において互いに直交するＸ軸及びＹ軸によって規定される一方、ステージも水平面に沿って互いに直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能に構成されるが、画像の座標系のＸ軸及びＹ軸のそれぞれがステージの２つの移動方向（Ｘ方向、Ｙ方向）のそれぞれと合致するようにカメラはアライメントブリッジに取り付けられる。

特開平７―２９７２４２号公報

しかしながら、カメラのステージに対する回転方向の相対的な誤差として現れるカメラのアライメントブリッジへの取り付け不良、カメラにおけるレンズの収差やステージの移動方向のずれ等の影響により、カメラの画像の座標系のＸ軸及びＹ軸のそれぞれがステージのＸ方向及びＹ方向のそれぞれと合致せず、例えば、Ｘ軸がＸ方向に対して微小回転角だけ回転方向にずれ、Ｙ軸がＹ方向に対して微小回転角だけ回転方向にずれることがある。

この場合、ステージのアライメントを行うために、カメラの画像の座標系においてターゲットの位置から座標中心までの距離を計算し、該計算された距離をステージの移動量に換算しても、ターゲットの位置には、Ｘ方向に対するＸ軸の回転方向ずれやＹ方向に対するＹ軸の回転方向ずれを含むため、換算されたステージの移動量は不正確となり、結果として正確なステージのアライメントを行うことができないという問題がある。

本発明の目的は、正確なステージのアライメントを行うことができる基板検査装置及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の基板検査装置の制御方法は、基板を載置するステージと、該ステージを撮影するカメラとを備え、前記ステージは水平面に沿う第１の移動方向及び該第１の移動方向と直交して前記水平面に沿う第２の移動方向に移動し、前記カメラは前記水平面に対向するように配置され、前記カメラの撮影画像の座標系は前記水平面において互いに直交するＸ軸及びＹ軸によって規定され、前記Ｘ軸は前記第１の移動方向に対応し、前記Ｙ軸は前記第２の移動方向に対応し、前記カメラは前記ステージの位置を示すターゲットを撮影し、前記カメラの撮影画像の座標系における前記撮影されたターゲットの位置に基づいて前記ステージのアライメントを行う基板検査装置の制御方法であって、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸によって区切られる４象限のそれぞれにおいて、前記第１の移動方向に対する前記Ｘ軸の回転方向のずれ又は前記第２の移動方向に対する前記Ｙ軸の回転方向のずれを算出し、前記算出された回転方向のずれに基づいて前記カメラの撮影画像の座標系における前記撮影されたターゲットの位置を修正し、該修正されたターゲットの位置に基づいてステージのアライメントを行うことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の基板検査装置は、基板を載置するステージと、該ステージを撮影するカメラとを備え、前記ステージは水平面に沿う第１の移動方向及び該第１の移動方向と直交して前記水平面に沿う第２の移動方向に移動し、前記カメラは前記水平面に対向するように配置され、前記カメラの撮影画像の座標系は前記水平面において互いに直交するＸ軸及びＹ軸によって規定され、前記Ｘ軸は前記第１の移動方向に対応し、前記Ｙ軸は前記第２の移動方向に対応し、前記カメラは前記ステージの位置を示すターゲットを撮影する基板検査装置であって、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸によって区切られる４象限のそれぞれにおいて、前記第１の移動方向に対する前記Ｘ軸の回転方向のずれ又は前記第２の移動方向に対する前記Ｙ軸の回転方向のずれを算出し、前記算出された回転方向のずれに基づいて前記カメラの撮影画像の座標系における前記撮影されたターゲットの位置を修正し、該修正されたターゲットの位置に基づいて前記ステージのアライメントを行う制御部をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、ステージの第１の移動方向に対するカメラの撮影画像の座標系のＸ軸の回転方向のずれ又はステージの第２の移動方向に対するカメラの撮影画像の座標系のＹ軸の回転方向のずれが算出され、算出された回転方向のずれに基づいてカメラの撮影画像の座標系における撮影されたターゲットの位置が修正される。また、カメラにおけるレンズの収差は方向によって異なるため、第１の移動方向に対するＸ軸の回転方向のずれや第２の移動方向に対するＹ軸の回転方向のずれはカメラの撮影画像の座標系の４象限のそれぞれにおいて異なるが、本発明では、カメラの撮影画像の座標系の４象限のそれぞれにおいて第１の移動方向に対するＸ軸の回転方向のずれ又は第２の移動方向に対するＹ軸の回転方向のずれが算出される。これにより、カメラの画像の座標系におけるターゲットの位置から第１の移動方向に対するＸ軸の回転方向ずれや第２の移動方向に対するＹ軸の回転方向ずれの影響を確実に排除することができる。その結果、修正されたターゲットの位置に基づいて正確なステージのアライメントを行うことができる。

本発明の実施の形態に係る基板検査装置としてのプローバの構成を概略的に示す斜視図である。図１のプローバの本体の内部構成を概略的に示す斜視図である。従来のステージのアライメント方法を説明するための図である。ＡＳＵカメラの撮影画像の座標系の各軸とステージの移動方向とのずれを説明するための図である。撮影画像の座標系の各軸とステージの移動方向とのずれによって生じるステージのアライメント方法における問題点を説明するための図である。ＡＳＵカメラの撮影画像の座標系の４象限のそれぞれにおける回転補正角を算出する方法を説明するための工程図である。ＡＳＵカメラの撮影画像の座標系の４象限のそれぞれにおける回転補正角を説明するための図である。ターゲットマークの位置をステージのＸ方向に関する移動量又はＹ方向に関する移動量へ換算するために用いられる変換係数の算出方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係る基板検査装置としてのプローバの構成を概略的に示す斜視図である。

図１において、プローバ１０は、ウエハＷを載置するステージ１１を内蔵する本体１２と、該本体１２に隣接して配置されるローダ１３と、本体１２を覆うように配置されるテストヘッド１４とを備え、大口径、例えば、直径が３００ｍｍや４５０ｍｍのウエハＷに形成された半導体デバイスの電気的特性の検査を行う。

本体１２は内部が空洞の筐体形状を呈し、天井部１２ａにはステージ１１に載置されたウエハＷの上方において開口する開口部１２ｂが設けられ、該開口部１２ｂには、略円板状のプローブカードホルダ（図示しない）が係合し、プローブカードホルダは円板状のプローブカード１６を保持する（後述の図２参照）。これにより、プローブカード１６はステージ１１に載置されたウエハＷと対向する。

テストヘッド１４は方体形状を呈し、本体１２上に設けられたヒンジ機構１５によって上方向へ回動可能に構成される。テストヘッド１４が本体１２を覆う際、該テストヘッド１４はコンタクトリング（図示しない）を介してプローブカード１６と電気的に接続される。また、テストヘッド１４はプローブカード１６から伝送される半導体デバイスの電気的特性を示す電気信号を測定データとして記憶するデータ記憶部や該測定データに基づいて検査対象のウエハＷの半導体デバイスの電気的な欠陥の有無を判定する判定部（いずれも図示しない）を有する。

ローダ１３は、搬送容器であるＦＯＵＰ（図示しない）に収容される、半導体デバイスが形成されたウエハＷを取り出して本体１２のステージ１１へ載置し、また、半導体デバイスの電気的特性の検査が終了したウエハＷをステージ１１から除去してＦＯＵＰへ収容する。

プローブカード１６におけるステージ１１の対向面には多数のプローブ針（図示しない）が集中的に配置される。プローバ１０では、ステージ１１が移動してプローブカード１６及びウエハＷの相対位置を調整し、半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針へ当接させる。

半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針へ当接する際、テストヘッド１４はプローブカード１６の各プローブ針を介して半導体デバイスへ検査電流を流し、その後、プローブカード１６は半導体デバイスの電気的特性を示す電気信号をテストヘッド１４のデータ記憶部に伝送し、該データ記憶部は伝送された電気信号を測定データとして記憶し、判定部は記憶された測定データに基づいて検査対象の半導体デバイスの電気的な欠陥の有無を判定する。

図２は、図１のプローバの本体の内部構成を概略的に示す斜視図である。

図２において、ステージ１１は、図中に示すＹ方向３２（第２の移動方向）に沿って移動するＹ方向移動ユニット１８と、図中に示すＸ方向３１（第１の移動方向）に沿って移動するＸ方向移動ユニット１９と、図中に示すＺ方向に沿って移動してステージ１１をプローブカード１６へ向けて移動させるＺ方向移動ユニット２０とによって支持される。

Ｙ方向移動ユニット１８はＹ方向３２に沿って配置されたボールねじ（図示しない）の回動によってＹ方向３２に高精度に駆動され、ボールねじはサーボモータであるＹ方向移動ユニット用モータ（図示しない）によって回動される。Ｘ方向移動ユニット１９はＸ方向３１に沿って配置されたボールねじ１９ａの回動によってＸ方向３１に高精度に駆動される。ボールねじ１９ａもサーボモータであるＸ方向移動ユニット用モータ（図示しない）によって回動される。また、ステージ１１は、Ｚ方向移動ユニット２０の上において、図中に示すθ方向に回転自在に配置され、該ステージ１１上にウエハＷが載置される。

すなわち、Ｙ方向移動ユニット１８及びＸ方向移動ユニット１９はステージ１１をＸ方向３１及びＹ方向３２に移動可能であり、Ｘ方向３１及びＹ方向３２は水平面に沿い且つ互いに直交するため、ステージ１１は水平面に沿って互いに直交する２方向に移動する。また、Ｚ方向移動ユニット２０はステージ１１をＺ方向に沿ってプローブカード１６へ向けて移動させ、ウエハＷにおける半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針へ当接させる。

本体１２の内部では、ステージ１１に隣接してプローブカードホルダガイド２１が配置される。プローブカードホルダガイド２１は、プローブカード１６を保持するプローブカードホルダを担持可能な二股状のフォーク２２を有し、Ｙ方向３２及びＺ方向に関して移動可能に構成され、プローブカード１６の交換を行う。

また、本体１２の内部には、ステージ１１及びプローブカードホルダガイド２１の間において、ＡＳＵカメラ２３及び針先研磨ユニット２４が配置され、さらに、ステージ１１の上方には、アライメントブリッジ２５が配置される。

ＡＳＵカメラ２３や針先研磨ユニット２４はステージ１１へ固定的に取り付けられ、Ｙ方向３２、Ｘ方向３１、Ｚ方向に関してステージ１１とともに一体的に移動可能に構成される。アライメントブリッジ２５はステージ１１やＡＳＵカメラ２３と対向する水平面に沿う下面を有し、該下面にはアライメントブリッジカメラ（図示しない）がステージ１１に対向するように設けられる。ＡＳＵカメラ２３はアライメントブリッジ２５の下面に対向するように配置される。また、ステージ１１において、ＡＳＵカメラ２３の近傍にはステージ１１と一体的に移動し、ＡＳＵカメラ２３やアライメントブリッジカメラの合焦面に突出自在のターゲットマーク２６を有するターゲット機構（図示しない）が設けられる。アライメントブリッジカメラ及びＡＳＵカメラ２３はターゲット機構から突出するターゲットマーク２６を撮影する。

なお、プローバ１０は制御部２７をさらに備え、該制御部２７はプローバ１０の各構成要素の動作を制御する。

ところで、プローバ１０では、プローブカード１６の各プローブ針をウエハＷ上の電極パッド等に正確に接触させるために、ウエハＷを載置するステージ１１の基準位置への位置合わせ（アライメント）を行い、ステージ１１の基準位置からプローブ針を接触させる電極パッドまでの位置までの距離を算出し、該算出された距離に基づいてステージ１１を移動させる。すなわち、プローバ１０において半導体デバイスの電気的特性を検査するためには、電気的特性の検査の前にステージ１１のアライメントを行う必要がある。

これに対応して、プローバ１０では、ターゲット機構から突出したターゲットマーク２６をアライメントブリッジカメラによって撮影し、認識したターゲットマーク２６の位置に基づいてステージ１１のアライメントを行う。

図３は、従来のステージのアライメント方法を説明するための図である。

図３において、アライメントブリッジカメラが撮影したターゲットの画像（以下、単に「撮影画像」という。）２８は、水平面において互いに直交するＸ軸２９及びＹ軸３０によって規定される座標系を有する。なお、プローバ１０において、アライメントブリッジカメラは、Ｘ軸２９がＸ方向３１に沿い且つＹ軸３０がＹ方向３２に沿うようにアライメントブリッジ２５へ取り付けられる。すなわち、本実施の形態では、Ｘ軸２９がＸ方向３１に対応し、Ｙ軸３０がＹ方向３２に対応する。

ここで、撮影画像２８の座標系のＸ軸２９及びＹ軸３０のそれぞれがＸ方向３１及びＹ方向３２のそれぞれに合致する場合、撮影画像２８においてターゲットマーク２６から座標系の中心（以下、「座標中心」という。）までの移動量、具体的には、Ｘ軸２９に沿う移動量（以下、「Ｘ軸移動量」という。）３３及びＹ軸３０に沿う移動量（以下、「Ｙ軸移動量」という。）３４を算出し、Ｘ軸移動量３３及びＹ軸移動量３４をそれぞれステージ１１のＸ方向３１に関する移動量（以下、「Ｘ方向移動量」という。）及びＹ方向３２に関する移動量（以下、「Ｙ方向移動量」という。）に換算することにより、ステージ１１のアライメントを行うことができる。具体的には、ステージ１１を換算されたＸ方向移動量及びＹ方向移動量に従ってＸ方向３１及びＹ方向３２に移動させることにより、ステージ１１のアライメントを行うことができる。

ところで、上述したように、アライメントブリッジカメラのアライメントブリッジ２５に対する取り付け不良、アライメントブリッジカメラにおけるレンズの収差やステージ１１の移動方向のずれ（具体的には、Ｘ方向３１とＹ方向３２が正確に直交しない状態）等の影響により、Ｘ軸２９及びＹ軸３０のそれぞれがＸ方向３１及びＹ方向３２のそれぞれと合致せず、例えば、図４に示すように、Ｘ軸２９がＸ方向３１に対して微小回転角だけ回転方向にずれるとともに、Ｙ軸３０がＹ方向３２に対して微小回転角だけ回転方向にずれることがある。特に、レンズの収差は方向によって異なるため、Ｘ方向３１に対するＸ軸２９の回転方向のずれやＹ方向３２に対するＹ軸３０の回転方向のずれは撮影画像２８の座標系の４象限のそれぞれにおいて異なる。

この場合、撮影画像２８におけるターゲットマーク２６の位置からＸ軸移動量３３及びＹ軸移動量３４を算出しても、算出されたＸ軸移動量３３やＹ軸移動量３４はＸ方向３１に対するＸ軸２９の回転方向のずれやＹ方向３２に対するＹ軸３０の回転方向のずれを含むため、Ｘ軸移動量３３やＹ軸移動量３４をＸ方向移動量やＹ方向移動量に換算し、換算されたＸ方向移動量やＹ方向移動量に従ってステージ１１をＸ方向３１及びＹ方向３２に移動に移動させても、正確なステージ１１のアライメントを行うことができない。

例えば、ステージ１１のアライメントを行う場合、まず、図５（Ａ）に示すように、撮影画像２８においてターゲットマーク２６を座標中心と一致させるためのＸ軸移動量３３及びＹ軸移動量３４を算出する。次いで、Ｘ軸移動量３３をＸ方向移動量３５に換算し、Ｙ軸移動量３４をＹ方向移動量３６に換算する。

このとき、Ｘ軸２９及びＹ軸３０のそれぞれがＸ方向３１及びＹ方向３２のそれぞれに合致すると仮定すると、Ｘ軸２９に沿うＸ軸移動量３３から換算されたＸ方向移動量３５はＸ方向３１に沿うと考えられ、且つＹ軸３０に沿うＹ軸移動量３４から換算されたＹ方向移動量３６はＹ方向３２に沿うと考えられるため、ステージ１１のアライメントを行うために、ステージ１１をＸ方向３１に沿ってＸ方向移動量３５だけ移動し、Ｙ方向３２に沿ってＹ方向移動量３６だけ移動させればよいと考えられる。

しかしながら、ステージ１１の位置を示すターゲットマーク２６の位置は、撮影画像２８の座標系において計測されているため、ターゲットマーク２６をステージ１１の中心（座標中心）に合致させるためには、図５（Ｂ）に示すように、ステージ１１を、Ｘ軸移動量３３から換算されたＸ方向移動量３７だけＸ軸２９に沿って移動させ、且つＹ軸移動量３４から換算されたＹ方向移動量３８だけＹ軸３０に沿って移動させる必要がある。ここで、Ｘ軸２９がＸ方向３１に対して回転方向にずれるとともに、Ｙ軸３０がＹ方向３２に対して回転方向にずれる場合、上述したように、ステージ１１をＸ方向３１に沿ってＸ方向移動量３５だけ移動し、Ｙ方向３２に沿ってＹ方向移動量３６だけ移動させても、ターゲットマーク２６は座標中心とは別の点Ａに移動するのみであり、座標中心に合致しない。

本実施の形態では、これに対応して、撮影画像２８の座標系の４象限のそれぞれにおけるＸ方向３１に対するＸ軸２９の回転方向のずれやＹ方向３２に対するＹ軸３０の回転方向のずれ（以下、これらのずれを総称して「回転補正角」という。）を算出する。

図６は、ＡＳＵカメラの撮影画像の座標系の４象限のそれぞれにおける回転補正角を算出する方法を説明するための工程図である。

まず、アライメントブリッジカメラによってステージ１１のターゲット機構を撮影し、撮影画像２８におけるターゲットマーク２６の位置を登録位置Ｐとして登録する（図６（Ａ））。

次いで、ステージ１１をＸ方向３１に沿ってα（所定量）だけ移動させ、その後、アライメントブリッジカメラによってステージ１１のターゲット機構を撮影し、撮影画像２８における登録位置Ｐから移動したターゲットマーク２６の位置までの移動量（以下、「マーク移動量」という。）を当該画像のピクセル単位で計測する（図６（Ｂ））。このとき、マーク移動量は、例えば、Ｘ軸２９に沿ってｘ_１であり、Ｙ軸３０に沿ってｙ_１である。

次いで、ターゲットマーク２６が登録位置Ｐに合致するようにステージ１１を移動させた後、さらに、ステージ１１をＸ方向３１に沿って−α（所定量）だけ移動させ、その後、アライメントブリッジカメラによってステージ１１のターゲット機構を撮影し、マーク移動量を上記ピクセル単位で計測する（図６（Ｃ））。このとき、マーク移動量は、例えば、Ｘ軸２９に沿ってｘ_２であり、Ｙ軸３０に沿ってｙ_２である。

次いで、ターゲットマーク２６が登録位置Ｐに合致するようにステージ１１を移動させた後、さらに、ステージ１１をＹ方向３２に沿ってα（所定量）だけ移動させ、その後、アライメントブリッジカメラによってステージ１１のターゲット機構を撮影し、マーク移動量を上記ピクセル単位で計測する（図６（Ｄ））。このとき、マーク移動量は、例えば、Ｘ軸２９に沿ってｘ_３であり、Ｙ軸３０に沿ってｙ_３である。

次いで、ターゲットマーク２６が登録位置Ｐに合致するようにステージ１１を移動させた後、さらに、ステージ１１をＹ方向３２に沿って−α（所定量）だけ移動させ、その後、アライメントブリッジカメラによってステージ１１のターゲット機構を撮影し、マーク移動量を上記ピクセル単位で計測する（図６（Ｅ））。このとき、マーク移動量は、例えば、Ｘ軸２９に沿ってｘ_４であり、Ｙ軸３０に沿ってｙ_４である。

その後、撮影画像２８の座標系における各象限について回転補正角を算出する。具体的には、図７に示すように、登録位置Ｐを撮影画像２８の座標系における座標中心と仮定した場合において、ステージ１１をＸ方向３１に沿ってαだけ移動させたときのターゲットマーク２６（図中に「●」で示す。）のマーク移動量（ｘ_１，ｙ_１）から下記式（１）によって第１象限の回転補正角θ_１を算出する。
θ_１＝ arctan（−ｙ_１／ｘ_１） … （１）

ステージ１１をＹ方向３２に沿ってαだけ移動させたときのターゲットマーク２６（図中に「●」で示す。）のマーク移動量（ｘ_３，ｙ_３）から下記式（２）によって第２象限の回転補正角θ_３を算出する。
θ_３＝ arctan（−ｙ_３／ｘ_３） … （２）

ステージ１１をＸ方向３１に沿って−αだけ移動させたときのターゲットマーク２６（図中に「●」で示す。）のマーク移動量（ｘ_２，ｙ_２）から下記式（３）によって第３象限の回転補正角θ_２を算出する。
θ_２＝ arctan（−ｙ_２／ｘ_２） … （３）

また、ステージ１１をＹ方向３２に沿って−αだけ移動させたときのターゲットマーク２６（図中に「●」で示す。）のマーク移動量（ｘ_４，ｙ_４）から下記式（４）によって第４象限の回転補正角θ_４を算出する。
θ_４＝ arctan（−ｙ_４／ｘ_４） … （４）

次に、本実施の形態における基板検査装置の制御方法としてのステージのアライメント方法について説明する。

まず、撮影画像２８においてターゲットマーク２６の位置をピクセル単位で測定し、ターゲットマーク２６の位置に応じて各回転補正角θ_１〜θ_４を用い、ターゲットマーク２６の位置を修正する。

具体的には、ターゲットマーク２６が撮影画像２８の第１象限に存在する場合、ターゲットマーク２６の位置（ｘ、ｙ）を下記式（５），（６）によって修正して回転補正角の影響が除去されたターゲットマーク２６の位置（以下、「ターゲットマーク２６の修正後位置」という。）（ｘ’、ｙ’）を算出する。
ｘ’＝ｘ×cosθ_１ −ｙ×sinθ_３ … （５）
ｙ’＝ｘ×sinθ_１＋ｙ×cosθ_３ … （６）

ターゲットマーク２６が撮影画像２８の第２象限に存在する場合、ターゲットマーク２６の位置（ｘ、ｙ）を下記式（７），（８）によって補正してターゲットマーク２６の修正後位置（ｘ’、ｙ’）を算出する。
ｘ’＝ｘ×cosθ_３ −ｙ×sinθ_２ … （７）
ｙ’＝ｘ×sinθ_３＋ｙ×cosθ_２ … （８）

ターゲットマーク２６が撮影画像２８の第３象限に存在する場合、ターゲットマーク２６の位置（ｘ、ｙ）を下記式（９），（１０）によって補正してターゲットマーク２６の修正後位置（ｘ’、ｙ’）を算出する。
ｘ’＝ｘ×cosθ_２−ｙ×sinθ_４ … （９）
ｙ’＝ｘ×sinθ_２＋ｙ×cosθ_４ … （１０）

ターゲットマーク２６が撮影画像２８の第４象限に存在する場合、ターゲットマーク２６の位置（ｘ、ｙ）を下記式（１１），（１２）によって補正してターゲットマーク２６の修正後位置（ｘ’、ｙ’）を算出する。
ｘ’＝ｘ×cosθ_４−ｙ×sinθ_１ … （１１）
ｙ’＝ｘ×sinθ_４＋ｙ×cosθ_１ … （１２）

その後、ターゲットマーク２６の修正後位置（ｘ’、ｙ’）に基づいてＸ軸移動量３３及びＹ軸移動量３４を算出し、Ｘ軸移動量３３及びＹ軸移動量３４をそれぞれステージ１１のＸ方向３１に関する移動量Ｘ’及びＹ方向３２に関する移動量Ｙ’に換算することにより、ステージ１１のアライメントを行う。Ｘ方向３１に関する移動量Ｘ’やＹ方向３２に関する移動量Ｙ’への換算に用いられる変換係数は以下のように算出する。なお、変換係数の算出はステージ１１のアライメントを行う前に行われる。

例えば、図８に示すように、２つの点Ｂ、Ｃについて撮影画像２８の座標系（以下、「画像座標系」という。）における位置と、Ｘ方向３１及びＹ方向３２によって構成される座標系（以下、「ステージ座標系」という。）における位置とを計測する。なお、画像座標系では位置がピクセル単位で計測される。ここで、点Ｂの画像座標系における位置を（ｘ_ａ１、ｙ_ａ１）とし、ステージ座標系における位置を（ｘ_ｂ１、ｙ_ｂ１）とする一方、点Ｃの画像座標系における位置を（ｘ_ａ２、ｙ_ａ２）とし、ステージ座標系における位置を（ｘ_ｂ２、ｙ_ｂ２）とした場合、変換係数ａ〜ｄは下記式（１３）〜（１６）によって算出される。
ａ＝（ｙ_ａ２×ｘ_ｂ１−ｙ_ａ１×ｘ_ｂ２）／（ｘ_ａ１×ｙ_ａ２−ｘ_ａ２×ｙ_ａ１）…（１３）
ｂ＝（ｘ_ａ１×ｘ_ｂ２−ｘ_ａ２×ｘ_ｂ１）／（ｘ_ａ１×ｙ_ａ２−ｘ_ａ２×ｙ_ａ１）…（１４）
ｃ＝（ｙ_ａ２×ｙ_ｂ１−ｙ_ａ１×ｙ_ｂ２）／（ｘ_ａ１×ｙ_ａ２−ｘ_ａ２×ｙ_ａ１）…（１５）
ｄ＝（ｘ_ａ１×ｙ_ｂ２−ｘ_ａ２×ｙ_ｂ１）／（ｘ_ａ１×ｙ_ａ２−ｘ_ａ２×ｙ_ａ１）…（１６）

また、算出された変換係数ａ〜ｄ及びターゲットマーク２６の修正後位置（ｘ’、ｙ’）を用いてステージ１１のＸ方向３１に関する移動量Ｘ’及びＹ方向３２に関する移動量Ｙ’は下記（１７）、（１８）によって算出される。
Ｘ’ ＝ａ×ｘ’＋ｂ×ｙ’ … （１７）
Ｙ’ ＝ｃ×ｘ’＋ｄ×ｙ’ … （１８）

本実施の形態におけるステージのアライメント方法によれば、画像座標系の４象限のそれぞれにおける、ステージ１１の移動に関するＸ方向３１に対するＸ軸２９の回転方向のずれやステージ１１の移動に関するＹ方向３２に対するＹ軸３０の回転方向のずれ（回転補正角）が算出され、算出された回転補正角に基づいて撮影されたターゲットマーク２６の位置が修正される。これにより、撮影画像２８におけるターゲットマーク２６の位置からＸ方向３１に対するＸ軸２９の回転方向ずれやＹ方向３２に対するＹ軸３０の回転方向ずれの影響を確実に排除することができる。その結果、修正されたターゲットマーク２６の位置に基づいて正確なステージ１１のアライメントを行うことができる。

また、撮影画像２８における距離はアライメントブリッジカメラにおけるレンズの収差の影響を受けるために不正確であるが、本実施の形態におけるステージのアライメント方法では、回転補正角を算出する際、撮影画像２８におけるターゲットマーク２６の登録位置Ｐからターゲットマーク２６の位置までの移動量（マーク移動量）が撮影画像２８のピクセル単位で計測される。撮影画像２８のピクセルの数はレンズの収差の影響を受けないので、マーク移動量を正確に計測することができることができ、もって、各象限における回転補正角からレンズの収差の影響を除去することができる。

以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、本発明はプローバ１０に適用されたが、本発明の適用先はプローバ１０に限られず、例えば、基板を載置して該基板の水平面に沿う位置を正確に制御するステージを備える装置であれば、好適に本発明を用いることができる。

本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ、例えば、制御部２７に供給し、制御部２７のＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより制御部２７に供給されてもよい。

また、制御部２７が読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、制御部２７に挿入された機能拡張ボードや制御部２７に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

Ｗウエハ
１０プローバ
１１ステージ
２６ターゲットマーク
２７制御部
２８撮影画像
２９Ｘ軸
３０Ｙ軸
３１Ｘ方向
３２Ｙ方向

Claims

基板を載置するステージと、該ステージを撮影するカメラとを備え、前記ステージは水平面に沿う第１の移動方向及び該第１の移動方向と直交して前記水平面に沿う第２の移動方向に移動し、前記カメラは前記水平面に対向するように配置され、前記カメラの撮影画像の座標系は前記水平面において互いに直交するＸ軸及びＹ軸によって規定され、前記Ｘ軸は前記第１の移動方向に対応し、前記Ｙ軸は前記第２の移動方向に対応し、前記カメラは前記ステージの位置を示すターゲットを撮影し、前記カメラの撮影画像の座標系における前記撮影されたターゲットの位置に基づいて前記ステージのアライメントを行う基板検査装置の制御方法であって、
前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸によって区切られる４象限のそれぞれにおいて、前記第１の移動方向に対する前記Ｘ軸の回転方向のずれ又は前記第２の移動方向に対する前記Ｙ軸の回転方向のずれを算出し、
前記算出された回転方向のずれに基づいて前記カメラの撮影画像の座標系における前記撮影されたターゲットの位置を修正し、
該修正されたターゲットの位置に基づいてステージのアライメントを行うことを特徴とする基板検査装置の制御方法。
前記修正されたターゲットの位置に基づいて前記ステージのアライメントを行う際、前記修正されたターゲットの位置に基づいて前記ステージのアライメントを行うための移動量を算出することを特徴とする請求項１記載の基板検査装置の制御方法。
前記撮影されたターゲットの位置を登録し、前記ステージを前記第１の移動方向又は前記第２の移動方向に所定量だけ移動させたときの前記カメラの撮影画像の座標系における前記ターゲットの登録された位置からの前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸に関する移動量に基づいて前記４象限のそれぞれにおける前記回転方向のずれを算出することを特徴とする請求項１又は２記載の基板検査装置の制御方法。
前記ターゲットの前記登録された位置からの前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸に関する移動量は、前記カメラの撮影画像のピクセル単位で計測されることを特徴とする請求項３記載の基板検査装置の制御方法。
基板を載置するステージと、該ステージを撮影するカメラとを備え、前記ステージは水平面に沿う第１の移動方向及び該第１の移動方向と直交して前記水平面に沿う第２の移動方向に移動し、前記カメラは前記水平面に対向するように配置され、前記カメラの撮影画像の座標系は前記水平面において互いに直交するＸ軸及びＹ軸によって規定され、前記Ｘ軸は前記第１の移動方向に対応し、前記Ｙ軸は前記第２の移動方向に対応し、前記カメラは前記ステージの位置を示すターゲットを撮影する基板検査装置であって、
前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸によって区切られる４象限のそれぞれにおいて、前記第１の移動方向に対する前記Ｘ軸の回転方向のずれ又は前記第２の移動方向に対する前記Ｙ軸の回転方向のずれを算出し、前記算出された回転方向のずれに基づいて前記カメラの撮影画像の座標系における前記撮影されたターゲットの位置を修正し、該修正されたターゲットの位置に基づいて前記ステージのアライメントを行う制御部をさらに備えることを特徴とする基板検査装置。