JP3273049B2 - ウエハのアライメント方法 - Google Patents

ウエハのアライメント方法

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JP3273049B2
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孝広 神宮
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ウエハのアライメン
ト方法に関し、詳しくはウエハ面上の隣接した2個のI
Cチップを比較する方式の異物検査装置において、ウエ
ハの角度を正しい方向にアライメントする方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】半導体ICの製造においてはシリコンな
どの素材のウエハに対して、同一のパターンを有する多
数のICチップ(以下単にチップという)が形成され、
この段階で異物検査が行われる。異物検査はレーザビー
ムをウエハ面に投射し、その反射または光を受光してな
されるが、異物とともにパターンからも散乱光が散乱さ
れるので、これらを区別して異物のみを検出することが
必要、かつ重要である。これに適応するものとして、互
いに隣接した2個のチップを相互に比較する検査方法が
ある。
【0003】図2(a),(b) は上記の隣接チップの比較方
法による異物検査装置の概略構成を示す。(a) におい
て、被検査のウエハ1の表面には、オリエンティション
・フラット(OF)を基準線(X方向とする)として多
数のチップ11がマトリックス状に形成されている。ウエ
ハは移動/回転ステージ5に載置され、これに対して検
査光学系2が設けられ、光源2a よりのレーザビームL
を投光レンズ2b を通してウエハの表面に照射する。ウ
エハは移動/回転ステージによりX方向に移動され、レ
ーザビームが(b) に示すX方向のチップ列11Xを走査す
る。ウエハ表面の散乱光は対物レンズ2c により受光さ
れ、ハーフミラー2d,2e を経てCCDセンサ2f に入
力する。ここで、(b) に示す任意の隣接した2個のチッ
プを11r,11s とし、まずチップ11r の散乱光を受光し、
CCDセンサの各画素の検出信号は逐次に検出処理部3
に入力する。各検出信号はA/D変換器3a によりデジ
タル化され、メモリ(MEM)3b に記憶され、ついで
チップ11s の散乱光より同様にえられるデジタルの検出
データが差分回路3c に入力し、MEMに記憶されてい
るチップ11r の検出データとの差分データが出力され
る。この場合、各チップには図2の(b) に示すように同
一のパターンPT (点線で略記)が形成されており、各
パターンの散乱光は強度がほぼ等しいので、差分データ
にはこれが消去されて異物データのみが出力され、これ
がコンピュータ(CPU)3d に取り込まれて表示部3
e にマップ表示される。
【0004】以上の隣接チップの比較方法においては、
パターンの検出データを消去するために、両チップのパ
ターンの形状が同一であることは勿論、レーザビームが
両者の同一位置を走査することが必要条件である。この
ために、ステージ5に載置されたウエハ1は、基準線の
OFがX軸方向となるように一応アライメントされてい
るが、しかしなお十分正確ではない。そこでさらに、ウ
エハの中心に関して対称的な2個のチップをとり、両チ
ップの対応したパターンのXY座標値をそれぞれ求め、
座標値よりえられる角度ズレに従ってウエハを移動/回
転ステージにより回転し、レーザビームの走査方向をチ
ップ列11Xの方向(X軸)に精度よくアライメントされ
ている。なお、隣接チップの各パターンがX方向に位置
ズレしているときは、各チップごとに別途の検出機構に
よりこれを検出し、ウエハをX方向に移動して補正され
て検査される。図3(a) 〜(c) は上記した各パターンの
X,Y座標とウエハの角度ズレを求める方法を図解した
もので、図2を併用してその方法を説明する。図3(a)
において、ウエハ1の中心に関して対称的な位置にある
2個のチップ11a,11b をとる。これらに対して、図2
(a) に示すアライメント制御系4を設け、その光源部4
aにより白色光を各チップの対応したパターンPTa,P
Tbの同一部分を照明し、それぞれの反射光をハーフミラ
ー2e で分岐してTVカメラ4b に受像する。受像デー
タはアライメント信号処理部4c において処理され、図
3(b) に示す両同一部分の直交点pa,pb のX,Y座標
値pa(xa,ya),pb(xb,yb)が求められる。これらの
X,Y座標値はCPU3e に取り込まれ、(c)に示すX
軸に対する線分pa −pb の角度ズレ量δθが算出さ
れ、移動/回転ステージによりウエハをδθ回転してウ
エハがアライメントされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】さて、最近においては
ICの集積度を増加するために、パターン幅はますます
細線化され、またパターン構成が複雑化して類似の形状
をした部分が多数存在している。このような細線化によ
りパターンの映像データはコントラストが低下して不明
瞭となり、さらに類似形状のために、各チップの対応し
たパターンPTaとPTbの同一部分を選択すること自体が
非常に困難となっている。これに対して、類似形状の多
いパターンの中から、対応した同一パターンを確実に選
択し、さらに不明瞭な映像データより正確なXY座標値
を求める方法が是非とも必要とされている。この発明は
以上に鑑みてなされたもので、選択された両パターンの
同一性を確認し、さらに、不明瞭な映像データより高精
度のX,Y座標値を求め、これによりウエハを高精度で
アライメントする方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は以上の目的を
達成するウエハのアライメント方法であって、上記のI
Cチップに対する異物検査装置において、上記の2個の
チップのパターンより選択された同一部分の映像データ
を、パターンマッチングユニットにより比較してその同
一性を確認する。確認された両同一部分における直交部
分の映像データを、フィルタリングユニットにより処理
して直交部分のX方向およびY方向に直角な断面のそれ
ぞれの輪郭を抽出し、抽出された輪郭より両直交部分の
直交点のX,Y座標値をそれぞれ求めてウエハの角度ズ
レを算出する。算出された角度ズレ分だけウエハを回転
し、X方向のICチップ列をX軸方向にアライメントす
るものである。
【0007】
【作用】上記のアライメント方法においては、2個のチ
ップのパターンより選択された両同一部分が、パターン
マッチングユニットにより比較されてその同一性が確認
される。ついで、これらの同一部分における直交部分の
映像データが、フィルタリングユニットにより処理され
てそれぞれの輪郭が抽出される。この輪郭より両直交部
分の直交点のX,Y座標値が求められ、これらによりウ
エハの角度ズレが算出され、ウエハを角度ズレ分回転し
てX方向のICチップ列がX軸方向にアライメントされ
る。以上において、パターンマッチングユニットは2組
の映像データを比較して、両者の形状の同一性を判定す
るもので、これにより、両パターンの同一部分の同一性
が確認されるので、類似形状の他の部分と間違うことが
ない。また、フィルタリングユニットはパターンの輪郭
を抽出するもので、これにより、両直交部分の映像デー
タが処理されて明確な輪郭が抽出されて、直交点のX,
Y座標値が高精度で求められる。
【0008】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示し、(a) は要
部の概略構成図、(b) はフィルタリングユニットによる
処理方法の説明図である。図1(a) は、前記した図2
(a) の異物検査装置におけるアライメント信号処理部4
c をこの発明によるアライメント制御部6としたもの
で、同図と同一構成部分は同一番号で示す。被検査のウ
エハ1は移動/回転ステージ5に載置され、前記した図
3(a),(b) に示した対称的な位置にある2個のチップ11
a,11b の、互いに対応したパターンの同一部分(と思わ
れる)がTVカメラ4b によりそれぞれ撮像される。撮
像された両同一部分の映像データはアライメント制御部
6に入力し、各画素ごとにA/D変換器6a によりデジ
タル化され、CPU3e の制御により、切り替えスイッ
チ6b,6c を経てフレームメモリ6d に一旦記憶され
る。記憶された各画素データはD/A変換器6e により
アナログ化され、パターンマッチングユニット6f によ
り比較され、両者が同一形状であると判定されたとき
は、マッチング信号がCPUに与えられて同一性が確認
される。もし、マッチングしないときは、改めて別の部
分を選択して同様な処理により同一性を確認する。以上
の確認がなされた後、再びTVカメラが出力する両同一
部分の映像データが、切り替えスイッチ6a,6b の切り
替えにより、フィルタリングユニット6gに入力し、両
同一部分の直交点が処理されてその輪郭が抽出され、フ
レームメモリ6d に輪郭データが記憶される。図1(b)
によりフィルタリングユニット6g の処理方法を説明す
る。(イ) において、ユニット6g は逐次に入力したパタ
ーンPT の各画素データに対して、ソフト的なウインド
Wにより、その最低値または最高値を抽出し、抽出した
値を続く2個の最低値間、または最高値間で保持するも
ので、すなわちパターンPT のXまたはY方向の直角断
面における輪郭が抽出される。上記により同一性が確認
されたパターンPTaとPTbの同一部分の画素データを、
フィルタリングユニット6g に逐次に入力する。各パタ
ーンの両側のエッジの散乱光が(ロ) のように低下してい
るときは、2個の最低値が抽出されてパターンの輪郭を
示す曲線S1 がえられる。この輪郭曲線S1 よりパター
ン幅lX またはlY を算出し、それぞれの中心点、すな
わち図3(b) に示した直交点pa,pb に対する座標(x
a,ya)および(xb,yb)を求める。(ハ)は、両側のエッ
ジの散乱光が上方に突出した場合で、上記と反対の輪郭
曲線S2 がえられ、上記と同様に直交点pa,pb の座標
値が求められる。以上により、微細で不明確なパターン
でも、エッジの散乱光が変化するのでその輪郭が抽出さ
れ、パターンの座標値が精度よく求められる。再び図1
(a) において、上記によりえられた各直交点pa,pb
座標(xa,ya),(xb,yb)はCPU3e に取り込ま
れ、前記した図3(c) の方法により、X軸に対する線分
a −pb の角度ズレδθが算出され、ステージ制御回
路6h により移動/回転ステージ5を制御してウエハを
δθ回転することにより、X方向のチップ列11X(図2
(b) 参照)がX方向にアライメントされる。なお、上記
のパターンマッチングユニット6f 、およびフィルタリ
ングユニット6g は画像処理技術に広く使用され、市販
されているのでこれを使用することがよい。また、各座
標値より角度ズレδθを算出する方法は周知であるから
説明は省略する。
【0009】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明によるア
ライメント方法においては、選択された両パターンの同
一部分の同一性がパターンマッチングユニットにより確
認されるので、類似形状の他の部分と間違うことがな
く、さらに直交部分の映像データはフィルタリングユニ
ットの処理により明確な輪郭が抽出され、これにより直
交点のX,Y座標値が高精度でえられてウエハが正確に
アライメントされるもので、隣接チップの比較方法によ
るICチップの異物検査に寄与するところには大きいも
のがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例を示し、(a) は要部の概
略構成図、(b) はフィルタリング処理方法の説明図であ
る。
【図2】 (a) は隣接ICチップの比較方法による異物
検査装置の概略構成図、(b) はチップ列に対するレーザ
ビームLの走査を示す図である。
【図3】 図2におけるウエハのアライメント方法を説
明するもので、(a)は対称的な2個のICチップを示す
図、(b) は両ICチップの同一パターンの直交点を示す
図、(c) は両直交点の座標値とウエハの角度ズレを示す
図である。
【符号の説明】
1…ウエハ、11,11a,11b …ICチップ、チップ、11r,
11s …隣接チップ、11X…X方向のチップ列、2…検査
光学系、2a …光源、2b …投光レンズ、2c …対物レ
ンズ、2d,2e …ハーフミラー、2f …CCDセンサ、
3…検出処理部、3a …A/D変換器、3b …メモリ
(MEM)、3c …差分回路、3d …異物検出部、3e
…コンピュータ(CPU)、3f …表示部、4…アライ
メント制御系、4a …光源部、4b …TVカメラ、4c
…アライメント信号処理部、5…移動/回転ステージ、
6…アライメント制御部、6a …A/D変換器、6b,6
c …切り替えスイッチ 6d …フレームメモリ、6e …D/A変換器、6f …パ
ターンマッチングユニット、6g …フィルタリングユニ
ット、6h …ステージ制御回路、L…レーザビーム、P
T …パターン、pa,pb …パターンの直交点、W…ウイ
ンド、S1,S2 …パターン断面の輪郭曲線。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/68 G01B 11/00 G05D 3/12 H01L 21/66

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハの表面に形成された同一パターン
    を有する複数のICチップを検査対象とし、該ウエハの
    中心に関して対称的な位置にある2個の前記ICチップ
    をとり、それぞれのパターンの対応した同一部分を選択
    し、該両同一部分の映像データよりそれぞれのXY座標
    値を求め、該XY座標値により前記ウエハをアライメン
    トした後、X方向のICチップ列に対するレーザビーム
    の走査をなし、互いに隣接した2個の前記ICチップの
    反射光に対する差分データにより、前記各ICチップに
    付着した異物を検出する異物検査装置において、前記選
    択された両同一部分の映像データをパターンマッチング
    ユニットにより比較してその同一性を確認し、該確認さ
    れた前記両同一部分における直交部分の映像データを、
    フィルタリングユニットにより前記直交部分のX方向お
    よびY方向に直角な断面のそれぞれの輪郭を抽出し、該
    輪郭より該両直交部分の直交点のX,Y座標値を求めて
    前記ウエハの角度ズレを算出し、前記ウエハを該角度ズ
    レ分回転して前記ICチップ列をX軸方向にアライメン
    トすることを特徴とする、ウエハのアライメント方法。
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