JP3399697B2 - Measurement point mapping apparatus and semiconductor wafer measurement apparatus using the same - Google Patents

Measurement point mapping apparatus and semiconductor wafer measurement apparatus using the same

Info

Publication number
JP3399697B2
JP3399697B2 JP10524595A JP10524595A JP3399697B2 JP 3399697 B2 JP3399697 B2 JP 3399697B2 JP 10524595 A JP10524595 A JP 10524595A JP 10524595 A JP10524595 A JP 10524595A JP 3399697 B2 JP3399697 B2 JP 3399697B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
measurement point
semiconductor wafer
coordinates
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP10524595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08304023A (en
Inventor
祐治 左近
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Screen Holdings Co Ltd
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Screen Holdings Co Ltd, Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Screen Holdings Co Ltd
Priority to JP10524595A priority Critical patent/JP3399697B2/en
Publication of JPH08304023A publication Critical patent/JPH08304023A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3399697B2 publication Critical patent/JP3399697B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば膜厚測定装置な
どに適用可能で半導体装置や液晶表示装置等の製造工程
中において被測定基板の位置決めを行う際に使用される
測定点マッピング装置、特に、半導体ウエハなどの基板
上に形成された所定パターンの像を光学顕微鏡で拡大
し、さらにその拡大像を入力画像として撮像するととも
に、その入力画像を予め登録しておいた基準画像とマッ
チングさせて位置決めを行う際に使用される測定点マッ
ピング装置およびこれを利用した半導体ウエハの測定装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applicable to, for example, a film thickness measuring device and the like, and is a measuring point mapping device used for positioning a substrate to be measured in a manufacturing process of a semiconductor device, a liquid crystal display device or the like, In particular, an image of a predetermined pattern formed on a substrate such as a semiconductor wafer is magnified with an optical microscope, the magnified image is captured as an input image, and the input image is matched with a reference image registered in advance. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measurement point mapping device used when performing positioning by using the method and a semiconductor wafer measuring device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】分析または測定等の技術分野において、
被測定基板の所望部位(以下「測定点」という)に狙い
を定めて測定を行う場合に、測定点を、測定装置が測定
を実行する位置(以下「測定実行位置」という)に位置
決めするため、パターンマッチング法を採用することが
一般に行われている。これは、測定点と所定の位置関係
にある被測定基板上の領域の画像(以下「基準画像」と
いう)を予め登録しておき、被測定基板を撮像して得ら
れた映像のなかから基準画像と一致する位置を検出し、
もって測定点の位置を特定するものである(特願平4−
341586号参照)。そして、従来例では、全ての測
定点についてパターンマッチングを行って位置決めして
いた。
2. Description of the Related Art In the technical field of analysis or measurement,
To position the measurement point at the position where the measuring device performs measurement (hereinafter referred to as "measurement execution position") when the measurement is aimed at a desired portion of the substrate under measurement (hereinafter referred to as "measurement point") Generally, the pattern matching method is adopted. This is because the image of the area on the substrate to be measured that has a predetermined positional relationship with the measurement point (hereinafter referred to as the "reference image") is registered in advance, and the image is taken from the image of the substrate to be measured. Find the position that matches the image,
Therefore, the position of the measurement point is specified (Japanese Patent Application No. 4-
341586). In the conventional example, pattern matching is performed for all measurement points for positioning.

【0003】図14(a)は従来例における被測定物であ
る半導体ウエハの一例を示す部分拡大図であり、図14
(b)はそのA−A断面図である。この半導体ウエハで
は、同図に示すように、半導体ウエハ1上に所定形状に
区分けしてパターニングされたシリコン窒化膜1aおよ
びシリコン酸化膜2が形成されている。例えば、図14
(a) の2点鎖線で示す部分の画像は、図15に示すよう
に、シリコン窒化膜1aの一部に対応する画像領域(領
域1)とシリコン酸化膜2の一部に対応する画像領域
(領域2)とを有する。ここで、両領域1,2へ光を照
射し、反射した光の強度を調べると、領域1の強度が領
域2のそれよりも大きくなっている。そこで、カメラな
どの撮像手段を介して画像を撮像し、両領域1,2から
の光の強度から例えば図15に示したパターンを認識す
ることで基準画像を特定していた。具体的には、次の手
順で登録処理および測定処理を行っていた(パターンマ
ッチング)。
FIG. 14A is a partially enlarged view showing an example of a semiconductor wafer which is an object to be measured in the conventional example.
(b) is the AA sectional view. In this semiconductor wafer, as shown in the same figure, a silicon nitride film 1a and a silicon oxide film 2 which are patterned in a predetermined shape are formed on a semiconductor wafer 1. For example, in FIG.
The image of the portion indicated by the two-dot chain line in (a) is, as shown in FIG. 15, an image region (region 1) corresponding to a part of the silicon nitride film 1a and an image region corresponding to a part of the silicon oxide film 2. (Region 2). When the areas 1 and 2 are irradiated with light and the intensity of the reflected light is examined, the intensity of the area 1 is higher than that of the area 2. Therefore, the reference image is specified by capturing an image through an image capturing unit such as a camera and recognizing the pattern shown in FIG. 15 from the intensities of the light from both regions 1 and 2. Specifically, the registration process and the measurement process were performed according to the following procedure (pattern matching).

【0004】1)登録処理 まず、基準となる半導体ウエハ1を、外部から一定の精
度で位置決めしながら座標読み取り機能を有するXYス
テージに搬送する。次に、パネルキーの操作によりXY
ステージを移動させ、視野のほぼ中心に測定点を合わせ
て座標を読み取る。かかるステージ移動操作および座標
の読み取り操作を所定の回数繰り返し、読み取った複数
個の座標(各測定点の座標)を記憶する。かかる座標
は、測定処理においてパターンマッチングの前段階の測
定点の機械的位置決めのための座標値として用いられ
る。
1) Registration Process First, a semiconductor wafer 1 serving as a reference is transferred from the outside to an XY stage having a coordinate reading function while positioning with a certain accuracy. Next, by operating the panel keys, XY
The stage is moved, the measurement point is aligned with the center of the visual field, and the coordinates are read. The stage moving operation and the coordinate reading operation are repeated a predetermined number of times to store a plurality of read coordinates (coordinates of each measurement point). Such coordinates are used as coordinate values for mechanical positioning of the measurement point before the pattern matching in the measurement process.

【0005】そして、測定点近傍の画像を基準パターン
として登録する。このパターン登録時には図16に示し
たような枠型標線5および十字型標線6を用いる。該枠
型標線5および十字型標線6は、パネルキーの操作によ
り個々に画面7内を移動させることができる。ここで、
枠型標線5で囲まれた画像がパターンマッチングに用い
られる画像であり、十字型標線6の交点が検出される座
標である。ここで、半導体ウエハ1の全てのチップにつ
いて、図17に示したパターン8が形成されているもの
とする。そして、パネルキーを押して枠型標線5で囲ん
だパターン8を記憶(図17参照)するとともに、パタ
ーン8と測定点(十字型標線6の交点)との相対位置デ
ータを記憶する。
Then, an image near the measurement point is registered as a reference pattern. At the time of registering this pattern, the frame-shaped marking lines 5 and the cross-shaped marking lines 6 as shown in FIG. 16 are used. The frame-shaped marking lines 5 and the cross-shaped marking lines 6 can be individually moved within the screen 7 by operating panel keys. here,
The image surrounded by the frame-shaped marking lines 5 is an image used for pattern matching, and is the coordinates at which the intersection of the cross-shaped marking lines 6 is detected. Here, it is assumed that the pattern 8 shown in FIG. 17 is formed on all the chips of the semiconductor wafer 1. Then, the panel key is pressed to store the pattern 8 surrounded by the frame-shaped marking 5 (see FIG. 17) and also the relative position data between the pattern 8 and the measurement point (the intersection of the cross-shaped marking 6).

【0006】2)測定処理 登録処理と同様に被測定基板である半導体ウエハは、ま
ず、所定の精度で位置決めされつつ外部からXYステー
ジ上に搬送されてくる。次に、XYステージは第1の測
定ポイントの座標へ自動的に移動する。このとき、ウエ
ハ外径のばらつきや搬送装置の位置決め精度等により視
野内での測定点の位置が登録時とは異なっている。そこ
で、パターンマッチングを実行し、パターンの位置を検
出するとともに、記憶されていたそのパターンと、その
パターンに関しての十字型標線6の交点との相対位置デ
ータから測定点の座標が算出される。ここで算出した測
定点の座標と、光学系がもっている測定位置の画像上で
の位置とを計算し、かかる計算結果に基づいてステージ
を移動させ、膜厚等の測定処理を行っていた。
2) Measurement Processing Similar to the registration processing, the semiconductor wafer, which is the substrate to be measured, is first transferred from the outside onto the XY stage while being positioned with a predetermined accuracy. Then, the XY stage automatically moves to the coordinates of the first measurement point. At this time, the position of the measurement point in the field of view differs from that at the time of registration due to variations in the outer diameter of the wafer, positioning accuracy of the transfer device, and the like. Therefore, the pattern matching is executed to detect the position of the pattern, and the coordinates of the measurement point are calculated from the relative position data of the stored pattern and the intersection of the cross-shaped marking 6 with respect to the pattern. The coordinates of the measurement point calculated here and the position on the image of the measurement position of the optical system are calculated, and the stage is moved based on the calculation result to measure the film thickness and the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来例で
は、登録処理において所望する測定点の数だけ上記のよ
うな座標の読み取り操作を繰り返さなければならない。
このため半導体ウエハ1の表面内の多くの測定点につい
て絶縁膜の厚み等を繰り返し測定するような場合、上記
のような登録作業に多大な時間を要し、作業効率を悪化
させる原因となっていた。
As described above, in the conventional example, the above-described coordinate reading operation must be repeated for the desired number of measurement points in the registration process.
Therefore, when the thickness of the insulating film or the like is repeatedly measured at many measurement points on the surface of the semiconductor wafer 1, it takes a lot of time for the registration work as described above, which causes the work efficiency to deteriorate. It was

【0008】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、登録処理における作業時間を短縮する
ことで作業効率を高め得る測定点マッピング装置および
これを利用した半導体ウエハの測定装置を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a measuring point mapping apparatus and a semiconductor wafer measuring apparatus using the measuring point mapping apparatus which can improve the working efficiency by shortening the working time in the registration process. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
課題解決手段は、複数のチップが切り出されるべき被測
定基板について、複数の測定点を前記複数のチップの全
部または一部の夫々に付随させて配分し、前記複数の測
定点の夫々の座標を決定してマッピングする装置であっ
て、前記被測定基板に対する前記複数のチップの設計上
の相対位置関係を規定するための相対位置データを記憶
する相対位置データ記憶手段と、前記被測定基板の撮像
結果に基づいて、前記複数の測定点のうちから抽出され
た代表の測定点の座標を記憶する代表測定点座標記憶手
段と、前記代表の測定点の座標と前記相対位置データと
に基づいて、前記複数の測定点の夫々の座標を演算して
求め、それによって前記複数の測定点の座標マップを得
る測定点座標マッピング手段とを備える。
According to a first aspect of the present invention, a plurality of measuring points are provided on a substrate to be measured from which a plurality of chips are to be cut out. Is a device for allocating and allocating the plurality of chips, determining the coordinates of each of the plurality of measurement points, and mapping the plurality of chips relative to the substrate to be measured. Relative position data storage means for storing data, and representative measurement point coordinate storage means for storing the coordinates of a representative measurement point extracted from the plurality of measurement points based on the imaging result of the measured substrate, Based on the coordinates of the representative measurement points and the relative position data, the coordinates of each of the plurality of measurement points are calculated and obtained, thereby obtaining a coordinate map of the plurality of measurement points. And a ring means.

【0010】本発明の請求項2に係る課題解決手段は、
請求項1記載の測定点マッピング装置であって、前記測
定点座標マッピング手段が、前記複数のチップの全部に
付随して設定された測定点候補のすべての座標を、前記
代表の測定点の二次元的座標と前記相対位置データとに
基づいて演算するとともに、求めた測定点候補のうちか
ら、選択指定手段から指定を受けることにより、前記複
数のチップのうちの一部のチップに対応する測定点のみ
を選択する選択測定点座標演算手段と、前記選択測定点
座標演算手段で選択された測定点の各々の座標を記憶す
る選択測定点座標記憶手段とを備える。
The problem solving means according to claim 2 of the present invention is
The measurement point mapping device according to claim 1, wherein the measurement point coordinate mapping means sets all the coordinates of the measurement point candidates that are set in association with all of the plurality of chips.
A part of the plurality of chips is calculated by receiving a designation from the selection designating means from among the obtained measurement point candidates while performing calculation based on the two-dimensional coordinates of a representative measurement point and the relative position data. The selected measuring point coordinate calculating means for selecting only the measuring points corresponding to the chip, and the selected measuring point coordinate storing means for storing the coordinates of each of the measuring points selected by the selecting measuring point coordinate calculating means.

【0011】本発明の請求項3に係る課題解決手段は、
被測定基板としての半導体ウエハに測定処理を施すため
の測定装置であって、前記半導体ウエハを保持する保持
手段と、前記半導体ウエハについて前記測定処理を行う
測定手段と、請求項2の測定点マッピング装置と、前記
マッピングの際とは異なる位置に保持された状態での前
記半導体ウエハを撮像した結果に基づいて、前記選択測
定点座標演算手段で選択された測定点に対応する部位の
座標を抽出する選択測定点対応部位座標抽出手段と、抽
出された測定点に対応する部位と測定手段の測定実行位
置との距離を算出する距離算出手段と、距離算出手段に
よる算出結果に基づいて、前記測定手段の測定実行位置
と前記保持手段との相対的位置を変化させ、それによっ
て前記選択された測定点に対応する部位を順次に前記測
定実行位置に移動させる移動手段とを備える。
The problem solving means according to claim 3 of the present invention is
A measuring device for performing measurement processing to the semiconductor wafer as a substrate to be measured, and a holding means for holding a pre-Symbol semiconductor wafer, and measuring means for performing the measurement process for the semiconductor wafer, the measurement point according to claim 2 Based on the result of imaging the semiconductor wafer in a state of being held at a position different from the mapping device and the mapping, the coordinates of the part corresponding to the measurement point selected by the selected measurement point coordinate calculation means are calculated. Based on the calculation result by the distance calculation means for calculating the distance between the selected measurement point corresponding site coordinate extraction means for extracting, the site corresponding to the extracted measurement point and the measurement execution position of the measurement means, By changing the relative position between the measurement execution position of the measurement means and the holding means, the portion corresponding to the selected measurement point is sequentially moved to the measurement execution position. And a moving means for.

【0012】[0012]

【作用】本発明請求項1に係る測定点マッピング装置で
は、まず、データ入力手段にて複数のチップの被測定基
板に対する相対位置データを入力し、相対位置データ記
憶手段にて記憶する。次に、複数の測定点のうちから抽
出された代表の測定点の座標を代表測定点座標記憶手段
に記憶させる。そして、測定点座標マッピング手段にて
複数の測定点の座標マップを得る。
In the measuring point mapping device according to the first aspect of the present invention, first, the relative position data of the plurality of chips with respect to the substrate to be measured is input by the data input means and stored by the relative position data storage means. Next, the coordinates of the representative measurement point extracted from the plurality of measurement points are stored in the representative measurement point coordinate storage means. Then, the measurement point coordinate mapping means obtains a coordinate map of a plurality of measurement points.

【0013】請求項2では、測定点座標マッピング手段
にて複数の測定点の座標マップを得る場合、代表測定点
座標記憶手段に記憶した代表の測定点の座標と相対位置
データ記憶手段にて記憶された相対位置データとから、
選択測定点座標演算手段は測定の候補となる全測定点の
座標を演算し、求めた測定点候補のうちから、選択指定
手段から指定を受けた、複数のチップのうちの一部のチ
ップに対応する測定点の座標のみを選択する。そして、
選択測定点座標演算手段で測定点の座標のみを、選択測
定点座標記憶手段にて記憶する。そうすると、測定時に
一部の測定点のみをサンプルとして抽出し測定すること
が可能となる。
In the second aspect, when the coordinate map of the plurality of measurement points is obtained by the measurement point coordinate mapping means, the coordinates of the representative measurement points stored in the representative measurement point coordinate storage means and the relative position data storage means are stored. From the relative position data
The selected measuring point coordinate calculating means calculates the coordinates of all measuring points that are candidates for measurement, and selects from among the obtained measuring point candidates, a part of a plurality of chips designated by the selecting and designating means. Select only the coordinates of the corresponding measuring points. And
Only the coordinates of the measurement points are stored in the selected measurement point coordinate storage means by the selected measurement point coordinate calculation means. Then, it becomes possible to extract and measure only a part of the measurement points as a sample at the time of measurement.

【0014】また、請求項3に係る半導体ウエハの測定
装置のように、半導体ウエハ1の複数の箇所について繰
り返し測定処理するような場合に、測定点をマッピング
するための時間が短くなる。
Further, in the case of the semiconductor wafer measuring apparatus according to the third aspect, when the measurement processing is repeatedly performed at a plurality of points on the semiconductor wafer 1, the time for mapping the measurement points becomes short.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

<半導体ウエハの説明>まず、本発明の一実施例におい
て処理対象となる被測定基板となる半導体ウエハ1につ
いて説明する。該半導体ウエハ1は、例えば図1の如
く、シリコン窒化膜1aとシリコン酸化膜2の各薄膜が
パターニングされて成り、後工程においてシリコン酸化
膜2中の格子状のスクライブラインSCに沿って切断
(ダイシング)されることで複数個のチップに分断され
るものである。そして、本実施例の半導体ウエハ1の所
定の複数位置には、例えば図2の如く、膜厚測定点とし
ての複数の測定点P1が設定される。かかる測定点P1
は図2のように全てのチップに付随して1個ずつ設定し
てもよいし、あるいは、いくつかのチップをサンプルと
して選択し当該チップに対応する数の測定点P1uのみ
を限定(選択)して設定してもよい。ここで、該複数個
の測定点P1は、図1の如く、膜厚測定の対象となる各
チップのパターン(シリコン窒化膜1aとシリコン酸化
膜2の各薄膜)の配置に対して予め決められた所定の位
置に設定される。
<Description of Semiconductor Wafer> First, a semiconductor wafer 1 which is a substrate to be measured which is a processing target in one embodiment of the present invention will be described. The semiconductor wafer 1 is formed by patterning each thin film of a silicon nitride film 1a and a silicon oxide film 2 as shown in FIG. 1, and is cut along a lattice-shaped scribe line SC in the silicon oxide film 2 in a later process ( By dicing), it is divided into a plurality of chips. Then, at a plurality of predetermined positions on the semiconductor wafer 1 of this embodiment, a plurality of measurement points P1 as film thickness measurement points are set as shown in FIG. 2, for example. Such measurement point P1
May be set one by one in association with all chips as shown in FIG. 2, or some chips may be selected as samples and only the measurement points P1u corresponding to the chips are limited (selected). You may set it. Here, as shown in FIG. 1, the plurality of measurement points P1 are predetermined with respect to the arrangement of the patterns (thin films of the silicon nitride film 1a and the silicon oxide film 2) of each chip that are the targets of film thickness measurement. It is set to a predetermined position.

【0016】<膜厚測定装置の構成>次に、本実施例の
膜厚測定装置の構成について説明する。図3は本実施例
の測定点マッピング装置が適用された膜厚測定装置を示
す図であり、図4はその膜厚測定装置のブロック図であ
る。以下の説明では、半導体ウエハの説明、および膜厚
測定装置の構成および動作を説明することにより、本実
施例の測定点マッピング装置の構成および動作を明らか
にする。
<Structure of Film Thickness Measuring Device> Next, the structure of the film thickness measuring device of this embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram showing a film thickness measuring device to which the measuring point mapping device of this embodiment is applied, and FIG. 4 is a block diagram of the film thickness measuring device. In the following description, the structure and operation of the measurement point mapping device of the present embodiment will be clarified by describing the semiconductor wafer and the structure and operation of the film thickness measuring device.

【0017】本実施例の膜厚測定装置は、基準となる半
導体ウエハ1で作成したマッピング座標と実際にステー
ジ上に置かれた半導体ウエハ1との位置ずれをパターン
マッチングを用いて補正してから膜厚を測定するもので
ある。該膜厚測定装置は、図3、図5の如く、同一パタ
ーンの複数のチップが形成された半導体ウエハ1につい
て複数の測定点座標を決定および記憶する測定点マッピ
ング装置9と、該測定点マッピング装置の前記ステージ
上に搭載された前記半導体ウエハ1に照明光を照射する
照明光学系10と、前記半導体ウエハ1での反射光を所
定位置に集光させて結像する結像光学系20と、撮像手
段に基づいて前記ステージの位置を制御する制御部60
a(図5)とを備える。
The film thickness measuring apparatus of this embodiment corrects the positional deviation between the mapping coordinates created on the reference semiconductor wafer 1 and the semiconductor wafer 1 actually placed on the stage after using pattern matching. The film thickness is measured. As shown in FIGS. 3 and 5, the film thickness measuring device includes a measurement point mapping device 9 for determining and storing a plurality of measurement point coordinates for a semiconductor wafer 1 on which a plurality of chips having the same pattern are formed, and the measurement point mapping device. An illumination optical system 10 for irradiating the semiconductor wafer 1 mounted on the stage of the apparatus with illumination light, and an imaging optical system 20 for focusing reflected light from the semiconductor wafer 1 at a predetermined position to form an image. , A control unit 60 for controlling the position of the stage based on the imaging means
a (FIG. 5).

【0018】前記測定点マッピング装置9は、図4に示
した後述の制御ユニット60のメモリ62に記憶された
プログラムにしたがってCPU61が実現する各機能ブ
ロックに相当し、図5の如く、次の(a)〜(c)を備
えている。
The measuring point mapping device 9 corresponds to each functional block realized by the CPU 61 according to a program stored in a memory 62 of a control unit 60 described later shown in FIG. 4, and as shown in FIG. a) to (c).

【0019】(a) 半導体ウエハ1に対する複数のチ
ップの設計上の相対位置関係を規定するための相対位置
データを記憶する相対位置データ記憶手段9a、(b)
半導体ウエハ1の撮像結果から抽出してXYステージ
に付設したXYステージエンコーダ32より読み取っ
た、代表となる測定点P1s(以下「代表測定点」とい
う)のXYステージ上の座標を記憶する代表測定点座標
記憶手段9b、(c) 前記代表測定点P1sのXYス
テージ上の二次元的座標と前記相対位置データとに基づ
いて、前記複数の測定点P1の夫々の座標を演算して求
め、それによって前記複数の測定点P1の座標マップを
得る測定点座標マッピング手段9c。
(A) Relative position data storage means 9a, (b) for storing relative position data for defining a design relative positional relationship of a plurality of chips with respect to the semiconductor wafer 1.
A representative measurement point that stores the coordinates on the XY stage of a representative measurement point P1s (hereinafter referred to as “representative measurement point”) extracted from the imaging result of the semiconductor wafer 1 and read by the XY stage encoder 32 attached to the XY stage. Coordinate storage means 9b, (c) The coordinates of each of the plurality of measurement points P1 are calculated based on the two-dimensional coordinates of the representative measurement point P1s on the XY stage and the relative position data. Measurement point coordinate mapping means 9c for obtaining a coordinate map of the plurality of measurement points P1.

【0020】そして、該測定点座標マッピング手段9c
は、次の(j),(k)を備えている。
The measuring point coordinate mapping means 9c
Has the following (j) and (k).

【0021】(j) 前記複数のチップの全部に付随し
て設定された測定点(P1)候補のすべての座標を、前
記代表測定点P1sの座標と前記相対位置データとに基
づいて演算するとともに、測定点(P1)候補のうちか
ら、選択指定手段としてのパネルキー65からの操作に
基づいて、前記一部のチップに対応する測定点P1uの
みを選択し、(以下、「選択測定点」と称す;本実施例
では、図2の如く、前記代表測定点P1sを選択測定点
P1uに含めるため、該選択測定点P1uは合計9個設
定している)チップの選択情報を第2のCRT75に表
示させる選択測定点座標演算手段9j、(k) 前記選
択測定点座標演算手段9jで選択された選択測定点P1
uの座標を記憶する選択測定点座標記憶手段9k。
(J) All the coordinates of the measurement point (P1) candidates set in association with all of the plurality of chips are calculated based on the coordinates of the representative measurement point P1s and the relative position data. From the measurement point (P1) candidates, only the measurement point P1u corresponding to the part of the chips is selected based on the operation of the panel key 65 as the selection designating means (hereinafter, “selection measurement point”). In the present embodiment, as shown in FIG. 2, since the representative measurement point P1s is included in the selected measurement points P1u, a total of nine selected measurement points P1u are set.) Chip selection information is stored in the second CRT 75. Selected measurement point coordinate calculation means 9j to be displayed on (k) Selected measurement point P1 selected by the selected measurement point coordinate calculation means 9j
Selected measurement point coordinate storage means 9k for storing the coordinates of u.

【0022】また、前記照明光学系10には、白色光を
出射する光源11が設けられており、該光源11からの
光はコンデンサーレンズ12、開口絞り13、視野絞り
14およびコンデンサーレンズ15を介して結像光学系
20に入射される。
Further, the illumination optical system 10 is provided with a light source 11 for emitting white light, and the light from the light source 11 is passed through a condenser lens 12, an aperture stop 13, a field stop 14 and a condenser lens 15. And enters the imaging optical system 20.

【0023】前記結像光学系20は対物レンズ21、ビ
ームスプリッタ22および結像レンズ23からなり、照
明光学系10からの照明光はビームスプリッタ22によ
って反射させ、対物レンズ21を介して所定の照明位置
ILに照射される。なお、図3中の24は瞳位置を示し
ている。
The image forming optical system 20 comprises an objective lens 21, a beam splitter 22 and an image forming lens 23. Illumination light from the illumination optical system 10 is reflected by the beam splitter 22 and a predetermined illumination is carried out via the objective lens 21. The position IL is irradiated. In addition, 24 in FIG. 3 has shown the pupil position.

【0024】前記照明位置ILの近傍には、前記XYス
テージ30(保持手段)が配置されている。該XYステ
ージ30は、前記半導体ウエハ1を被測定基板として搭
載しながら、XYステージ駆動回路31からの制御信号
に応じてX,Y方向に移動し、半導体ウエハ1表面の任
意の領域(撮像を所望する領域)を照明位置ILに位置
させる。該XYステージ30には、その位置(X,Y座
標)を検出して、その位置情報を装置全体を制御する前
記制御ユニット60の制御部60a(図5)に与えるX
Yステージエンコーダ32が付設されている。
The XY stage 30 (holding means) is arranged near the illumination position IL. The XY stage 30 moves in the X and Y directions in accordance with a control signal from the XY stage drive circuit 31 while mounting the semiconductor wafer 1 as a substrate to be measured, and an arbitrary region (imaging is performed on the surface of the semiconductor wafer 1 The desired area) is located at the illumination position IL. The XY stage 30 detects the position (X, Y coordinates) and gives the position information to the control unit 60a (FIG. 5) of the control unit 60 that controls the entire apparatus.
A Y stage encoder 32 is attached.

【0025】前記照明位置ILに位置する半導体ウエハ
1の撮像領域で反射された光は、図3の如く、対物レン
ズ21、ビームスプリッタ22および結像レンズ23を
介して所定の結像位置に集光され、撮像領域の像が拡大
投影される。該結像位置の近傍には、中心部にピンホー
ル41を有する反射鏡40が配置されている。そのた
め、反射光のうちピンホール41を通過した反射光LS
が測定手段としての分光ユニット50に入射される。
The light reflected by the image pickup area of the semiconductor wafer 1 located at the illumination position IL is focused on a predetermined image forming position via the objective lens 21, the beam splitter 22 and the image forming lens 23 as shown in FIG. It is illuminated and the image of the imaging area is enlarged and projected. A reflecting mirror 40 having a pinhole 41 at its center is arranged near the image forming position. Therefore, the reflected light LS that has passed through the pinhole 41 among the reflected light
Is incident on the spectroscopic unit 50 as a measuring means.

【0026】前記分光ユニット50は、反射光LS を分
光する回折格子51と、回折格子51により回折された
回折光の分光スペクトルを検出する光検出器52とで構
成されている。回折格子51としては、例えば分光スペ
クトルを平面上に結像するフラットフィールド型回折格
子や掃引機構付の回折格子などを用いることができる。
一方、光検出器52は、例えばフォトダイオードアレイ
やCCDなどにより構成されており、ピンホール41と
共役な関係に配置されている。このため、分光ユニット
50に取り込まれた光LS は回折格子51によって分光
され、その光LS の分光スペクトルに対応した信号が光
検出器52から演算回路53(図4)に与えられる。該
演算回路53では、その信号に基づき従来より周知の手
法(ここでは、その説明は省略する)を用いて半導体ウ
エハ1に形成された薄膜の膜厚を求め、その結果を制御
ユニット60に出力する。
The spectroscopic unit 50 is composed of a diffraction grating 51 that disperses the reflected light LS, and a photodetector 52 that detects the spectroscopic spectrum of the diffracted light diffracted by the diffraction grating 51. As the diffraction grating 51, for example, a flat field type diffraction grating that forms a spectrum on a plane or a diffraction grating with a sweep mechanism can be used.
On the other hand, the photodetector 52 is composed of, for example, a photodiode array or CCD, and is arranged in a conjugate relationship with the pinhole 41. Therefore, the light LS taken into the spectroscopic unit 50 is dispersed by the diffraction grating 51, and a signal corresponding to the spectrum of the light LS is given from the photodetector 52 to the arithmetic circuit 53 (FIG. 4). The arithmetic circuit 53 obtains the film thickness of the thin film formed on the semiconductor wafer 1 based on the signal using a conventionally known method (the description thereof is omitted here), and outputs the result to the control unit 60. To do.

【0027】一方、前記半導体ウエハ1からの光のうち
反射鏡40により反射された反射光は、前記撮像ユニッ
ト70に入射される。すなわち、該撮像ユニット70で
は、反射鏡40からの反射光がリレーレンズ71を介し
て2次元撮像カメラ72の撮像面72a上に集光され
る。これによって、半導体ウエハ1の撮像領域の像が結
像される。なお、2次元撮像カメラ72によって撮像さ
れた画像(入力画像)に関連する画像信号は、図4の如
く、画像処理ユニット73にて所定の処理が施された
後、CRT74上に表示されるとともに、制御ユニット
60の制御部60aに出力される。
On the other hand, of the light from the semiconductor wafer 1, the reflected light reflected by the reflecting mirror 40 is incident on the image pickup unit 70. That is, in the image pickup unit 70, the reflected light from the reflecting mirror 40 is condensed on the image pickup surface 72 a of the two-dimensional image pickup camera 72 via the relay lens 71. As a result, an image of the image pickup area of the semiconductor wafer 1 is formed. The image signal related to the image (input image) captured by the two-dimensional image capturing camera 72 is displayed on the CRT 74 after being subjected to predetermined processing by the image processing unit 73 as shown in FIG. , To the control unit 60a of the control unit 60.

【0028】また、前記制御ユニット60は、図4に示
すように、論理演算を実行する周知のCPU61と、そ
のCPU61を制御する種々のプログラム等を予め記憶
するとともに、装置動作中に種々のデータを一時的に記
憶するメモリ62とを備えている。これらCPU61、
メモリ62は夫々コモンバス63によって相互に接続さ
れる一方、そのコモンバス63を介して入出力ポート6
4とも接続されている。そして、その入出力ポート64
により制御ユニット60は外部との入出力、例えば前記
パネルキー65や、前記XYステージ駆動回路31、前
記演算回路53、XYステージエンコーダ32、第2の
CRT75および前記画像処理ユニット73との間で信
号の授受を行う。
Further, as shown in FIG. 4, the control unit 60 stores in advance a well-known CPU 61 that executes a logical operation, various programs that control the CPU 61, and various data during operation of the apparatus. And a memory 62 for temporarily storing These CPU 61,
The memories 62 are connected to each other by a common bus 63, and the input / output port 6 is connected via the common bus 63.
4 is also connected. Then, the input / output port 64
Thus, the control unit 60 inputs and outputs signals to and from the outside, for example, the panel key 65, the XY stage drive circuit 31, the arithmetic circuit 53, the XY stage encoder 32, the second CRT 75, and the image processing unit 73. Give and receive.

【0029】そして、該制御ユニット60内の制御部6
0aは、図5の如く、測定時において選択測定点座標記
憶手段9kに記憶されている各座標に基づいてXYステ
ージ30を移動させる選択測定点移動指令手段81と、
各選択測定点P1uに対応する選択測定点に対応する部
位P1u’(以下「選択測定点対応部位」という)を測
定時に抽出するためのパターンマッチング用の基準画像
を予め記憶する基準画像記憶手段84と、測定時に前記
画像処理ユニット73からの画像情報と、基準画像記憶
手段84に記憶されている基準画像情報とでパターンマ
ッチングを行い、選択測定点座標記憶手段9kに記憶さ
れた各選択測定点P1uに対応する選択測定点対応部位
P1u’の画像上の座標を抽出する選択測定点対応部位
座標抽出手段87と、測定実行位置、すなわちピンホー
ル41に対応して光学的に予め設定されている位置P3
(以下この位置を「測定目標点」と称す)の画像上の座
標を予め記憶する測定目標点記憶手段85と、測定目標
点記憶手段85に記憶された測定目標点P3の画像上の
座標と、選択測定点対応部位座標抽出手段87により抽
出された各選択測定点対応部位P1u’の画像上の座標
との距離と方向を算出し、XYステージ30上の距離と
方向に変換する距離算出手段86と、前記距離算出手段
86により算出結果に基づいて各選択測定点対応部位P
1u’が測定目標点P3に一致するようにXYステージ
駆動回路31に移動指令信号を出す選択測定点対応部位
移動指令手段94とを備えている。
Then, the control unit 6 in the control unit 60
As shown in FIG. 5, reference numeral 0a denotes a selected measurement point movement command means 81 for moving the XY stage 30 based on each coordinate stored in the selected measurement point coordinate storage means 9k during measurement,
Reference image storage means 84 that stores in advance a reference matching image for pattern matching for extracting a site P1u ′ corresponding to the selected measurement point corresponding to each selected measurement point P1u (hereinafter referred to as “selected measurement point corresponding site”). Then, pattern matching is performed between the image information from the image processing unit 73 at the time of measurement and the reference image information stored in the reference image storage means 84, and each selected measurement point stored in the selected measurement point coordinate storage means 9k. The selected measurement point corresponding part coordinate extracting means 87 for extracting the coordinates on the image of the selected measurement point corresponding part P1u ′ corresponding to P1u and the measurement execution position, that is, the pinhole 41, are optically preset. Position P3
A measurement target point storage unit 85 that stores in advance the coordinates on the image (hereinafter, this position is referred to as a “measurement target point”), and the coordinates on the image of the measurement target point P3 stored in the measurement target point storage unit 85. A distance calculation means for calculating the distance and direction with respect to the coordinates on the image of each selected measurement point corresponding part P1u ′ extracted by the selected measurement point corresponding part coordinate extraction means 87, and converting the calculated distance and direction on the XY stage 30. 86 and the site P corresponding to each selected measurement point based on the calculation result by the distance calculating means 86.
It is provided with a selected measurement point corresponding part movement instruction means 94 which issues a movement instruction signal to the XY stage drive circuit 31 so that 1u ′ coincides with the measurement target point P3.

【0030】なお、選択測定点移動指令手段81、選択
測定点対応部位座標抽出手段87、測定目標点記憶手段
85、距離算出手段86および選択測定点対応部位移動
指令手段94は、前記メモリ62に記憶されたプログラ
ムにしたがって前記CPU61が実現する各機能ブロッ
クに相当する。
The selected measurement point movement command means 81, the selected measurement point corresponding part coordinate extraction means 87, the measurement target point storage means 85, the distance calculation means 86 and the selected measurement point corresponding part movement command means 94 are stored in the memory 62. It corresponds to each functional block realized by the CPU 61 according to the stored program.

【0031】<動作>次に、上記の膜厚測定装置の動作
の概略について図6のフローチャートを参照しつつ説明
する(詳細は後述)。まず、実際の膜厚測定に先立っ
て、登録用の半導体ウエハ1を使用することにより、膜
厚測定を行う複数の測定点座標を決定および記憶(測定
点マッピング)や画像位置検出を行うための基準画像の
登録を行う(ステップS1)。しかる後、実際の測定対
象となる半導体ウエハ1を搬送し(ステップS2)、選
択測定点対応部位P1u’が画像中心の測定目標点P3
の近傍となるようにXYステージ30の駆動によって半
導体ウエハ1を移動させる(ステップS3)。この時点
で位置検出を行い(ステップS4)、選択測定点対応部
位P1u’を測定実行位置である測定目標点P3に移動
させる(ステップS5)。この測定目標点P3は、ピン
ホール41に対応して光学的に予め設定されている不動
の位置である。そして、選択測定点対応部位P1u’に
ついて膜厚測定を実行する(ステップS6)。そして、
全選択測定点対応部位P1u’について測定が完了した
か否かを判断し(ステップS7)、まだ完了していない
場合は再びステップS3からの処理を繰り返す。一方、
全選択測定点対応部位P1u’について測定が完了した
と判断した場合は、半導体ウエハ1を搬出する(ステッ
プS8)。以上の動作を、複数個の半導体ウエハ1につ
いて実行し(ステップS9)、全ての半導体ウエハ1に
ついて測定が完了したら、動作を終了する。ここで、ス
テップS1の登録処理と、ステップS4からステップS
6までの位置検出、移動および膜厚測定処理について夫
々詳述する。
<Operation> Next, an outline of the operation of the above film thickness measuring apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. 6 (details will be described later). First, prior to actual film thickness measurement, the semiconductor wafer 1 for registration is used to determine and store a plurality of measurement point coordinates for film thickness measurement (measurement point mapping) and image position detection. The reference image is registered (step S1). Thereafter, the semiconductor wafer 1 to be actually measured is transported (step S2), and the selected measurement point corresponding portion P1u ′ is the measurement target point P3 with the image center.
The semiconductor wafer 1 is moved by driving the XY stage 30 so as to be in the vicinity of (step S3). At this point, position detection is performed (step S4), and the selected measurement point corresponding site P1u ′ is moved to the measurement target point P3 that is the measurement execution position (step S5). The measurement target point P3 is an immovable position that is optically preset corresponding to the pinhole 41. Then, the film thickness measurement is performed on the selected measurement point corresponding site P1u '(step S6). And
It is determined whether or not the measurement has been completed for all selected measurement point corresponding parts P1u '(step S7), and if not completed, the processing from step S3 is repeated. on the other hand,
When it is determined that the measurement is completed for all selected measurement point corresponding parts P1u ', the semiconductor wafer 1 is unloaded (step S8). The above operation is executed for the plurality of semiconductor wafers 1 (step S9), and when the measurement is completed for all the semiconductor wafers 1, the operation is ended. Here, the registration processing of step S1 and steps S4 to S
The position detection, movement, and film thickness measurement processing up to 6 will be described in detail.

【0032】1)登録処理 図7は、本実施例の登録処理の手順を示すフローチャー
トである。登録処理を行うにあたっては、まず、パネル
キー65にて、複数のチップの半導体ウエハ1に対する
設計上の相対位置データを入力する。ここで、該相対位
置データとは次の4種類のデータを言う。
1) Registration Process FIG. 7 is a flow chart showing the procedure of the registration process of this embodiment. In performing the registration process, first, the panel key 65 is used to input design relative position data of a plurality of chips with respect to the semiconductor wafer 1. Here, the relative position data refers to the following four types of data.

【0033】半導体ウエハ1のサイズデータ(オリエ
ンテーションフラット:オリフラの位置データを含
む)、 半導体ウエハ1内のチップの配列間隔データ、 半導体ウエハ1の中心点の位置データ、 半導体ウエハ1内で中心に位置するチップの前記中心
点からのずれ量(オフセット)のデータ。
The size data of the semiconductor wafer 1 (orientation flat: including the position data of the orientation flat), the data of the arrangement of the chips in the semiconductor wafer 1, the position data of the center point of the semiconductor wafer 1, the center position of the semiconductor wafer 1. Data of the amount of offset (offset) of the chip to be moved from the center point.

【0034】なお、上記のオフセットに関するデータ
を設定するのは、半導体ウエハ1内でのチップの取れ量
を最大にしたい場合に、中心点に位置するチップを半導
体ウエハ1の中心からXY方向に若干寸法(例えば10
mm×10mm)だけ意図的にずらして設定することが
あるからである。ここで、入力された相対位置データ
は、メモリ62の相対位置データ記憶手段9a内に記憶
される。
It should be noted that the above-mentioned offset data is set in such a manner that the chip located at the center point is slightly moved in the XY directions from the center of the semiconductor wafer 1 when it is desired to maximize the amount of chips taken in the semiconductor wafer 1. Dimensions (eg 10
(mm × 10 mm) may be intentionally shifted and set. Here, the input relative position data is stored in the relative position data storage means 9a of the memory 62.

【0035】次に、図示を省略するハンドリング・マシ
ンによって登録用の半導体ウエハ1を一定精度で位置決
めしながらXYステージ30上に搬送する(ステップS
11)。そして、オペレータがパネルキー65を操作し
て、いずれか1のチップについて、CRT74に映し出
される入力画像のほぼ中心に代表測定点P1sが位置す
るようXYステージ30を移動させる。この際、反射鏡
40にピンホール41が形成されているために常に入力
画像のほぼ中心に現れる黒点状の影のような像(ピンホ
ール像)を測定目標点P3とし、図8の如く、該測定目
標点P3と代表測定点P1sとが互いに一致するように
XYステージ30を移動させる。そして、オペレータが
パネルキー65に設けられた登録用のキー(図示省略)
を押すと、XYステージエンコーダ32から代表測定点
P1sのXYステージ30上の座標値が読み取られ、こ
の座標値が入出力ポート64を介してメモリ62の代表
測定点座標記憶手段9bに記憶される(ステップ1
2)。そして、選択測定点座標演算手段9jが、ステッ
プS10で入力された相対位置データと代表測定点座標
記憶手段9bに記憶された代表測定点P1sの座標値と
から、全ての測定点P1の座標値を測定点候補座標とし
て演算するとともに、測定点候補座標のうちから、パネ
ルキー65からのチップの選択指令に基づいて、選択さ
れたチップに対応する測定点P1uのみを選択する。
Next, the semiconductor wafer 1 for registration is conveyed to the XY stage 30 while positioning the semiconductor wafer 1 for registration with a constant accuracy by a handling machine (not shown) (step S).
11). Then, the operator operates the panel key 65 to move the XY stage 30 so that the representative measurement point P1s is located substantially at the center of the input image projected on the CRT 74 for any one of the chips. At this time, since a pinhole 41 is formed in the reflecting mirror 40, a black dot-like image (pinhole image) that always appears at the center of the input image is set as the measurement target point P3, and as shown in FIG. The XY stage 30 is moved so that the measurement target point P3 and the representative measurement point P1s coincide with each other. Then, the operator uses a key for registration (not shown) provided on the panel key 65.
When is pressed, the coordinate value of the representative measurement point P1s on the XY stage 30 is read from the XY stage encoder 32, and this coordinate value is stored in the representative measurement point coordinate storage means 9b of the memory 62 via the input / output port 64. (Step 1
2). Then, the selected measurement point coordinate calculation means 9j calculates the coordinate values of all the measurement points P1 from the relative position data input in step S10 and the coordinate values of the representative measurement point P1s stored in the representative measurement point coordinate storage means 9b. Is calculated as the measurement point candidate coordinates, and only the measurement point P1u corresponding to the selected chip is selected from the measurement point candidate coordinates based on the chip selection command from the panel key 65.

【0036】この際には、図9に示すようにCRT75
中に相対位置データ記憶手段9aに記憶された上記チッ
プの相対位置データに基づいた半導体ウエハ1のチップ
配列図が描かれ、チップ選択用十字型標線93が表示さ
れる。該チップ選択用十字型標線93はパネルキー65
により上下左右に移動させることができ、かつその動き
は最初に求めた代表測定点P1sについてのチップに対
する相対座標に基づいているため、どのチップに移動し
たときもその相対的な位置が常に一定になっている。そ
こで、オペレータはパネルキー65の操作でチップ選択
用十字型標線93を移動させ、所望のチップ上で別のキ
ーを押すことで、全測定点のうち実際に測定する場所と
数をコントローラに対し指示・選択することができる。
この方法により、選択測定点座標演算手段9jで、測定
対象としてのいくつかのチップの測定点P1u(「選択
測定点」)を選択し、そして、選択されたチップに対応
する選択測定点P1uの座標のみを、選択測定点座標記
憶手段9kにて記憶する(ステップS13)。かかる選
択測定点P1uの選択および記憶を測定回数(本実施例
では9回)だけ繰り返す(ステップS14)。本実施例
の場合、図2中の9個の測定点について登録を行って選
択測定点とするが、半導体ウエハ1中の測定点(P1)
候補の全てを選択測定点P1uとして選択してもよい。
こうして、複数の選択測定点P1uの座標値が選択測定
点座標記憶手段9kに記憶される。
At this time, as shown in FIG.
A chip arrangement diagram of the semiconductor wafer 1 based on the relative position data of the chips stored in the relative position data storage means 9a is drawn therein, and a cross mark for selecting chips 93 is displayed. The cross-shaped mark 93 for chip selection is a panel key 65.
Can be moved up and down, left and right, and the movement is based on the relative coordinates of the representative measurement point P1s obtained first with respect to the tip, so that the relative position is always constant when moving to any tip. Has become. Therefore, the operator operates the panel key 65 to move the cross mark for selecting chips 93, and presses another key on the desired chip so that the controller can determine the actual measurement locations and number of all the measurement points. It is possible to instruct and select.
By this method, the selected measurement point coordinate calculation means 9j selects the measurement points P1u (“selection measurement points”) of several chips as measurement targets, and the selected measurement points P1u corresponding to the selected chips are selected. Only the coordinates are stored in the selected measuring point coordinate storage means 9k (step S13). The selection and storage of the selected measurement point P1u are repeated the number of times of measurement (9 times in this embodiment) (step S14). In the case of the present embodiment, the nine measurement points in FIG. 2 are registered and used as the selected measurement points, but the measurement points (P1) in the semiconductor wafer 1
All the candidates may be selected as the selected measurement point P1u.
In this way, the coordinate values of the plurality of selected measurement points P1u are stored in the selected measurement point coordinate storage means 9k.

【0037】しかる後、図10の如く、第1のCRT上
に描かれている画像中に表された枠型標線92をパネル
キー65により上下左右に移動させ、パターンマッチン
グに用いたい基本パターンとする画像を囲むとともに、
パネルキー65の操作により十字型標線91を測定点P
1に合わせ、パネルキー65内の所定のキーを押し、基
本パターン形状と、基本パターンとする画像と測定点P
1(十字型標線91の交点)との相対位置データとを基
準画像記憶手段84に登録する(ステップS15)。そ
の後、半導体ウエハ1を搬出し(ステップS16)、登
録処理が完了する。
After that, as shown in FIG. 10, the frame-shaped reference line 92 shown in the image drawn on the first CRT is moved up and down and left and right by the panel key 65, and the basic pattern desired to be used for pattern matching. While surrounding the image to be
By operating the panel key 65, the cross mark 91 is measured at the measuring point P.
1 and press a predetermined key in the panel key 65 to display the basic pattern shape, the basic pattern image and the measurement point P.
The relative position data with respect to 1 (the intersection of the cross-shaped gage 91) is registered in the reference image storage means 84 (step S15). Then, the semiconductor wafer 1 is unloaded (step S16), and the registration process is completed.

【0038】2)位置検出、移動および膜厚測定処理 次に図11にしたがって位置検出、移動および膜厚測定
動作の説明を続ける。上記した登録処理が完了すると、
ハンドリング・マシンによって膜厚測定の対象となる半
導体ウエハ1を一定精度で位置決めしながらXYステー
ジ30上に搬送する(図11中のステップS31)。そ
して、選択測定点移動指令手段81は、選択測定点座標
記憶手段9kに記憶されていた1ポイント目の選択測定
点P1uaの座標を読み出し、それに基づいてXYステ
ージ駆動回路31を駆動し、XYステージ30を移動さ
せる(図11中のステップS32)。この際の位置決め
精度は、ある程度の誤差を有している。そして、画像処
理ユニット73からの画像と基準画像記憶手段84に記
憶されていた基準画像情報に基づいて選択測定点対応部
位座標抽出手段87にてパターンマッチングを行ない実
際に膜厚測定を行いたい1ポイント目の選択測定点対応
部位P1ua’の画像上の座標を抽出する。(図11中
のステップS33)。得られた1ポイント目の選択測定
点対応部位P1ua’の画像上の座標と、測定目標点記
憶手段85に記憶されていた測定目標点P3(ピンホー
ル像)の画像上での座標とから、距離算出手段86は、
1ポイント目の選択測定点対応部位P1ua’から測定
目標点P3までの画像上のXY距離を計算するととも
に、その距離をXYステージ30上の距離に変換する。
そして距離算出手段86による算出結果に基づいて選択
測定点対応部位移動指令手段94は、XYステージ駆動
回路31に移動信号を送信し、XYステージ30を移動
させ、図12の如く測定目標点P3の位置に選択測定点
対応部位P1ua’を自動的に合致させる(図11中の
ステップS34)。
2) Position Detection, Movement and Film Thickness Measurement Processing Next, the position detection, movement and film thickness measurement operation will be described with reference to FIG. When the above registration process is completed,
The semiconductor wafer 1 to be the target of film thickness measurement is positioned with a constant accuracy by the handling machine and conveyed onto the XY stage 30 (step S31 in FIG. 11). Then, the selected measurement point movement command means 81 reads out the coordinates of the first selected measurement point P1ua stored in the selected measurement point coordinate storage means 9k, and drives the XY stage drive circuit 31 based on the read coordinates. 30 is moved (step S32 in FIG. 11). The positioning accuracy at this time has some error. Then, on the basis of the image from the image processing unit 73 and the reference image information stored in the reference image storage means 84, pattern matching is performed by the selected measurement point corresponding part coordinate extraction means 87 and the film thickness is actually measured 1 The coordinates on the image of the selected measurement point corresponding portion P1ua ′ of the point eye are extracted. (Step S33 in FIG. 11). From the obtained coordinates of the selected point corresponding site P1ua ′ on the image on the image and the coordinates of the measurement target point P3 (pinhole image) stored on the measurement target point storage means 85 on the image, The distance calculation means 86
The XY distance on the image from the selected measurement point corresponding portion P1ua ′ of the first point to the measurement target point P3 is calculated, and the distance is converted into the distance on the XY stage 30.
Then, based on the calculation result by the distance calculation means 86, the selected measurement point corresponding part movement command means 94 sends a movement signal to the XY stage drive circuit 31 to move the XY stage 30, and as shown in FIG. The selected measurement point corresponding part P1ua ′ is automatically matched with the position (step S34 in FIG. 11).

【0039】この時点で、図12のように測定実行位置
(すなわち測定目標点P3)が実際に膜厚測定を行いた
い1ポイント目の選択測定点対応部位P1ua’に合致
しているので、図3の如く、分光ユニット50に入射さ
れた反射光LSを分光し、この分光スペクトルを求め、
さらにその分光スペクトルから1ポイント目の選択測定
点対応部位P1ua’での膜厚を求める(図11中のス
テップS35)。
At this point in time, as shown in FIG. 12, the measurement execution position (that is, the measurement target point P3) coincides with the selected measurement point corresponding portion P1ua 'of the first point where the film thickness measurement is to be actually performed. As shown in 3, the reflected light LS that is incident on the spectroscopic unit 50 is dispersed, and this spectral spectrum is obtained.
Further, the film thickness at the selected point corresponding to the selected measurement point P1ua 'is obtained from the spectrum (step S35 in FIG. 11).

【0040】その後、同様にして、他の選択測定点P1
uに対し、ステップS32からステップS35の処理を
繰り返し、選択測定点対応部位の総数まで膜厚測定を繰
り返した後(ステップS36)、半導体ウエハ1を搬出
する(ステップS37)。
Thereafter, similarly, another selected measurement point P1
For u, the processes from step S32 to step S35 are repeated, the film thickness measurement is repeated up to the total number of selected measurement point corresponding parts (step S36), and then the semiconductor wafer 1 is unloaded (step S37).

【0041】<変形例> (1)上記実施例において、半導体ウエハ1はシリコン
窒化膜1aとシリコン酸化膜2の各薄膜がパターニング
されて成るものとして説明したが、このことは、半導体
ウエハ1の材料を限定するものではなく、明暗等により
両パターンの境界(特に角点)を光学的に特定できるも
のであれば、その他のいかなる半導体材料であってもよ
く、また、半導体ウエハ1としては、半導体の製造工程
中のいかなる積層工程のものであってもよい。
<Modification> (1) In the above embodiment, the semiconductor wafer 1 has been described as being formed by patterning each thin film of the silicon nitride film 1a and the silicon oxide film 2. The material is not limited, and any other semiconductor material may be used as long as it can optically identify the boundary between the patterns (particularly, the corner points) by the brightness and the like. It may be of any stacking step in the semiconductor manufacturing process.

【0042】(2)上記実施例では、全測定点(測定点
候補のすべて)を選択測定点として指定する場合にも、
作業者によって十字型標線93にて全測定点を選択して
いたが、図13の如く、全測定点を選択するか否かをキ
ー選択し(ステップS17)、全測定点を選択する場合
は相対位置データ記憶手段9aに記憶された相対位置デ
ータに基づいて自動的に演算(ステップS18)しても
よい。
(2) In the above embodiment, even when all the measurement points (all of the measurement point candidates) are designated as the selected measurement points,
When all the measurement points are selected by the operator on the cross-shaped gaze mark 93, as shown in FIG. 13, a key selection is made as to whether or not all the measurement points are to be selected (step S17), and all the measurement points are selected. May be automatically calculated based on the relative position data stored in the relative position data storage means 9a (step S18).

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明の請求項1によると、データ入力
手段にて複数のチップの被測定基板に対する相対位置デ
ータを入力し、相対位置データ記憶手段にて記憶すると
ともに、複数の測定点のうちから抽出した代表の測定点
の座標を代表測定点座標記憶手段に記憶するだけで、測
定点座標マッピング手段にて複数の測定点の座標マップ
を得ることができるので、測定点の座標を極めて効率的
にマッピングでき、作業時間を短縮できるという効果が
ある。
According to the first aspect of the present invention, relative position data of a plurality of chips with respect to the substrate to be measured is input by the data input means and stored by the relative position data storage means, and at the same time, a plurality of measurement points are stored. Only by storing the coordinates of the representative measurement points extracted from among them in the representative measurement point coordinate storage means, it is possible to obtain the coordinate map of the plurality of measurement points by the measurement point coordinate mapping means, so that the coordinates of the measurement points are extremely large. The effect is that mapping can be done efficiently and work time can be shortened.

【0044】本発明の請求項2によると、測定の候補と
なる全測定点のうち、測定対象としてのいくつかのチッ
プにおける測定点のみを選択測定点座標演算手段にて選
択しその座標のみを選択測定点座標記憶手段にて記憶す
ることができ、測定時に一部の測定点のみをサンプルと
して抽出し測定することが可能となる。したがって、全
てのチップについて測定を行う場合に比べて、測定作業
時間を大幅に短縮できるという効果がある。
According to claim 2 of the present invention, among all the measurement points that are candidates for measurement, only the measurement points on some chips as the measurement object are selected by the selection measurement point coordinate calculating means, and only the coordinates are selected. It can be stored in the selected measuring point coordinate storage means, and only a part of the measuring points can be sampled and measured at the time of measurement. Therefore, there is an effect that the measurement work time can be significantly shortened as compared with the case where the measurement is performed for all the chips.

【0045】本発明の請求項3によると、半導体ウエハ
1の複数の箇所について繰り返し測定処理するような場
合に、測定点をマッピングするための時間が短くなり、
測定処理効率を高めることができる。
According to the third aspect of the present invention, when the measurement processing is repeatedly performed at a plurality of points on the semiconductor wafer 1, the time for mapping the measurement points becomes short,
The measurement processing efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例における画像上での半導体ウ
エハの表面を示す拡大図である。
FIG. 1 is an enlarged view showing a surface of a semiconductor wafer on an image in an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例で取り扱う半導体ウエハおよ
びその測定点を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor wafer handled in one embodiment of the present invention and its measurement points.

【図3】本発明の一実施例の測定点マッピング装置が適
用された膜厚測定装置を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a film thickness measuring device to which a measuring point mapping device according to an embodiment of the present invention is applied.

【図4】本発明の一実施例の測定点マッピング装置が適
用された膜厚測定装置のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a film thickness measuring device to which a measuring point mapping device according to an embodiment of the present invention is applied.

【図5】本発明の一実施例の制御ユニットの内部構成を
示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of a control unit according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例の測定点マッピング装置が適
用された膜厚測定装置の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the film thickness measuring apparatus to which the measuring point mapping apparatus according to the embodiment of the present invention is applied.

【図7】本発明の一実施例の測定点マッピング装置の登
録処理の手順を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of registration processing of the measurement point mapping device according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例における画像上での半導体ウ
エハの表面を示す拡大図である。
FIG. 8 is an enlarged view showing the surface of the semiconductor wafer on the image in the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例の測定点マッピング装置にお
いてチップを選択する際に表示される半導体ウエハのチ
ップ配列の様子を示す拡大図である。
FIG. 9 is an enlarged view showing a state of a chip arrangement of a semiconductor wafer displayed when a chip is selected in the measurement point mapping device according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例の登録処理における画像上
での半導体ウエハの様子を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a state of a semiconductor wafer on an image in the registration processing according to the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施例の測定点マッピング装置に
おける位置検出、移動および膜厚測定処理の手順を示す
フローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of position detection, movement, and film thickness measurement processing in the measurement point mapping device according to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の一実施例の膜厚測定処理における画
像上での半導体ウエハの様子を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a state of a semiconductor wafer on an image in a film thickness measurement process of an example of the present invention.

【図13】本発明のさらに他の実施例の測定点マッピン
グ装置の登録処理の手順を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a procedure of registration processing of a measurement point mapping device according to still another embodiment of the present invention.

【図14】従来例の測定点マッピング装置における半導
体ウエハを示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a semiconductor wafer in a conventional measurement point mapping device.

【図15】従来例の測定点マッピング装置において撮像
された画像のうちの枠型標線内の部分を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a portion within a frame-type marked line in an image captured by a conventional measurement point mapping device.

【図16】従来例における画像中の枠型標線および十字
型標線を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a frame-shaped marking line and a cross-shaped marking line in an image in a conventional example.

【図17】従来例における画像中の枠型標線および十字
型標線を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a frame-shaped marking line and a cross-shaped marking line in an image in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体ウエハ 1a シリコン窒化膜 2 シリコン酸化膜 P1 測定点 P1s 代表測定点 P1u 選択測定点 P3 測定目標点 9 測定点マッピング装置 9a 相対位置データ記憶手段 9b 代表測定点座標記憶手段 9c 測定点座標マッピング手段 9j 選択測定点座標演算手段 9k 選択測定点座標記憶手段 10 照明光学系 20 結像光学系 30 XYステージ 31 XYステージ駆動回路 32 Xステージエンコーダ 40 反射鏡 41 ピンホール 50 分光ユニット 60 制御ユニット 60a 制御部 70 撮像ユニット 81 選択測定点移動指令手段 84 基準画像記憶手段 87 選択測定点対応部位座標抽出手段 85 測定目標点記憶手段 86 距離算出手段 94 選択測定点対応部位移動指令手段 91 十字型標線 92 枠型標線 93 チップ選択用十字型標線 1 Semiconductor wafer 1a Silicon nitride film 2 Silicon oxide film P1 measurement point P1s representative measurement point P1u selection measurement point P3 measurement target point 9 Measuring point mapping device 9a Relative position data storage means 9b Representative measuring point coordinate storage means 9c Measuring point coordinate mapping means 9j Selected measurement point coordinate calculation means 9k selection measurement point coordinate storage means 10 Illumination optical system 20 Imaging optical system 30 XY stage 31 XY stage drive circuit 32 X stage encoder 40 Reflector 41 pinhole 50 spectroscopic unit 60 control unit 60a control unit 70 Imaging unit 81 Selection measurement point movement command means 84 reference image storage means 87 Selection Measurement Point Corresponding Part Coordinate Extraction Means 85 measurement target point storage means 86 Distance calculation means 94 Selective measurement point corresponding part movement command means 91 Cross Mark 92 Frame type marking 93 Cross mark for chip selection

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 G01B 21/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00 G01B 21/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数のチップが切り出されるべき被測定
基板について、複数の測定点を前記複数のチップの全部
または一部の夫々に付随させて配分し、前記複数の測定
点の夫々の座標を決定してマッピングする装置であっ
て、 前記被測定基板に対する前記複数のチップの設計上の相
対位置関係を規定するための相対位置データを記憶する
相対位置データ記憶手段と、 前記被測定基板の撮像結果に基づいて、前記複数の測定
点のうちから抽出された代表の測定点の座標を記憶する
代表測定点座標記憶手段と、 前記代表の測定点の座標と前記相対位置データとに基づ
いて、前記複数の測定点の夫々の座標を演算して求め、
それによって前記複数の測定点の座標マップを得る測定
点座標マッピング手段とを備える測定点マッピング装
置。
1. On a substrate to be measured from which a plurality of chips are to be cut out, a plurality of measurement points are allocated to all or a part of the plurality of chips, and the coordinates of each of the plurality of measurement points are allocated. An apparatus for determining and mapping, wherein relative position data storage means for storing relative position data for defining a design relative positional relationship of the plurality of chips with respect to the measured substrate, and imaging of the measured substrate. Based on the result, a representative measurement point coordinate storage means for storing the coordinates of the representative measurement point extracted from the plurality of measurement points, based on the coordinates of the representative measurement point and the relative position data, Calculate the coordinates of each of the plurality of measurement points,
A measurement point mapping device comprising: a measurement point coordinate mapping means for obtaining a coordinate map of the plurality of measurement points.
【請求項2】 請求項1記載の測定点マッピング装置で
あって、 前記測定点座標マッピング手段が、 前記複数のチップの全部に付随して設定された測定点候
補のすべての座標を、前記代表の測定点の二次元的座標
と前記相対位置データとに基づいて演算するとともに、
求めた測定点候補のうちから、選択指定手段から指定を
受けることにより、前記複数のチップのうちの一部のチ
ップに対応する測定点のみを選択する選択測定点座標演
算手段と、 前記選択測定点座標演算手段で選択された測定点の各々
の座標を記憶する選択測定点座標記憶手段とを備える測
定点マッピング装置。
2. The measurement point mapping device according to claim 1, wherein the measurement point coordinate mapping means sets all the coordinates of the measurement point candidates set in association with all of the plurality of chips to the representative. While calculating based on the two-dimensional coordinates of the measurement point and the relative position data,
Selected measurement point coordinate calculation means for selecting only measurement points corresponding to some of the plurality of chips by receiving designation from the selection designation means from the obtained measurement point candidates, and the selected measurement A measuring point mapping device comprising: selected measuring point coordinate storing means for storing the coordinates of each measuring point selected by the point coordinate calculating means.
【請求項3】 被測定基板としての半導体ウエハに測定
処理を施すための測定装置であって、 記半導体ウエハを保持する保持手段と、 前記半導体ウエハについて前記測定処理を行う測定手段
と、 請求項2記載の測定点マッピング装置と、 前記マッピングの際とは異なる位置に保持された状態で
の前記半導体ウエハを撮像した結果に基づいて、前記選
択測定点座標演算手段で選択された測定点に対応する部
位の座標を抽出する選択測定点対応部位座標抽出手段
と、 抽出された測定点に対応する部位と測定手段の測定実行
位置との距離を算出する距離算出手段と、 距離算出手段による算出結果に基づいて、前記測定手段
の測定実行位置と前記保持手段との相対的位置を変化さ
せ、それによって前記選択された測定点に対応する部位
を順次に前記測定実行位置に移動させる移動手段とを備
える半導体ウエハの測定装置。
3. A measuring apparatus for the measurement process performed on the semiconductor wafer as a substrate to be measured, and a holding means for holding a pre-Symbol semiconductor wafer, and measuring means for performing the measurement process for the semiconductor wafer, wherein Item 2. The measurement point mapping device according to item 2, and based on the result of imaging the semiconductor wafer in a state where the semiconductor wafer is held at a position different from that at the time of mapping, the measurement point selected by the selected measurement point coordinate calculation unit is set. Selected measurement point corresponding part coordinate extraction means for extracting the coordinates of the corresponding part, distance calculation means for calculating the distance between the part corresponding to the extracted measurement point and the measurement execution position of the measurement means, and calculation by the distance calculation means Based on the result, the relative position between the measurement execution position of the measuring means and the holding means is changed, whereby the regions corresponding to the selected measurement points are sequentially moved forward. A semiconductor wafer measuring apparatus, comprising: a moving unit that moves the measurement wafer to a measurement execution position.
JP10524595A 1995-04-28 1995-04-28 Measurement point mapping apparatus and semiconductor wafer measurement apparatus using the same Expired - Fee Related JP3399697B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10524595A JP3399697B2 (en) 1995-04-28 1995-04-28 Measurement point mapping apparatus and semiconductor wafer measurement apparatus using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10524595A JP3399697B2 (en) 1995-04-28 1995-04-28 Measurement point mapping apparatus and semiconductor wafer measurement apparatus using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08304023A JPH08304023A (en) 1996-11-22
JP3399697B2 true JP3399697B2 (en) 2003-04-21

Family

ID=14402269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10524595A Expired - Fee Related JP3399697B2 (en) 1995-04-28 1995-04-28 Measurement point mapping apparatus and semiconductor wafer measurement apparatus using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3399697B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7160739B2 (en) 2001-06-19 2007-01-09 Applied Materials, Inc. Feedback control of a chemical mechanical polishing device providing manipulation of removal rate profiles
JP3903901B2 (en) * 2002-10-24 2007-04-11 株式会社日立製作所 Thin film device thickness inspection method
IT1400054B1 (en) * 2010-05-31 2013-05-17 Nuova Pignone S R L DEVICE AND METHOD FOR DISTANCE ANALYZER

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08304023A (en) 1996-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2622573B2 (en) Mark detection apparatus and method
US7289233B2 (en) Optical film measuring device
US20080144922A1 (en) Pattern alignment method, pattern inspection apparatus, and pattern inspection system
TW202024564A (en) Thickness measuring apparatus
JP3399697B2 (en) Measurement point mapping apparatus and semiconductor wafer measurement apparatus using the same
US7991219B2 (en) Method and apparatus for detecting positions of electrode pads
JP6694248B2 (en) Three-dimensional image inspection apparatus, three-dimensional image inspection method, three-dimensional image inspection program, and computer-readable recording medium
JPH09178564A (en) Spectrometric system
JP3375775B2 (en) Positioning apparatus and semiconductor wafer measuring apparatus using the same
JP2003156311A (en) Method and apparatus for detection and registration of alignment mark
JP3223483B2 (en) Defect inspection method and device
JPH10173029A (en) Method of determining measuring positions of wafer
JP3273049B2 (en) Wafer alignment method
US20090116726A1 (en) Method and system for inspecting a diced wafer
US7480404B2 (en) Method and system for positioning articles with respect to a processing tool
JP2643744B2 (en) Image position detection device
JP3219094B2 (en) Chip size detection method, chip pitch detection method, chip array data automatic creation method, and semiconductor substrate inspection method and apparatus using the same
US7545497B2 (en) Alignment routine for optically based tools
JP3679460B2 (en) Mobile device and control method thereof
JPH0537476Y2 (en)
JP3017839B2 (en) Defect inspection method and inspection device
JP2002039721A (en) Instrument and method for film thickness measurement and recording medium stored with program for film thickness measurement
JPH1097983A (en) Position detecting method
JPH0922866A (en) Method and device for alignment
JPH07335722A (en) Alignment method of substrate

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080221

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090221

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100221

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100221

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100221

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110221

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110221

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120221

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120221

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130221

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130221

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140221

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees