JP3621222B2 - Pattern arrangement recognition method for semiconductor substrate - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に形成されたパターンの配列を認識する半導体基板のパターン配列認識方法に関し、特に、自動的なパターン配列の認識を短時間でかつ簡便に行い得る半導体基板のパターン配列認識方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ICの製造においては、各種のパターンが半導体基板上に形成されるが、これらのパターンは相互間の位置が正確である必要があるため、パターン形成毎にパターン間の位置ずれ量を計測して検査するようになっている(特開平6−258026号公報,特開平8−115874号公報参照)。
【0003】
ここで、前記位置ずれ量の計測には、ウェハ等の半導体基板上にパターン(チップ部分)がどのような配列で形成されているかを示すパターン配列情報が必要であり、従来では、作業者が実際の半導体基板上のパターン配列に基づいて、パターン配列の情報を手作業で入力するのが一般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように作業者の手作業でパターン配列の情報を入力させる方法では作業能率が悪いという問題があり、パターン配列を自動認識させる方法として、広範囲の視野をもつ撮像光学系を用い、半導体基板の全面を走査して、パターンの有無を検査する方法があった。
【0005】
しかし、上記のように半導体基板の全面を走査させる構成では、全面走査を完了するまでに時間がかかり、結果的に、パターン配列を認識するのに時間を要するという問題があり、また、広範囲の視野からパターン領域の境界を認識する必要があるため処理が複雑化し、更に、全面走査を行うことで走査結果を記録するためのメモリ容量を多く必要とするという問題があった。
【0006】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、自動的なパターン配列の認識を短時間でかつ簡便に行い得る半導体基板のパターン配列認識方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による半導体基板のパターン配列認識方法は、チップのピッチサイズから半導体基板上のパターン配列を仮想的に設定し、該パターン配列から前記半導体基板の外側となるパターン及び境界部に重なるパターンを前記半導体基板のサイズに基づいて削除した後、該パターン配列の最外部でパターンの有無を光学的に検出する注目ポイントを設定し、前記半導体基板の前記注目ポイントに相当する部分を光学的に検出した結果に基づき、前記パターン配列の最外部でのパターンの有無を修正して最終的なパターン配列の認識結果を出力する構成とした。
【0008】
ここで、前記注目ポイントを軸対称なパターン配列の一方側においてのみ設定してパターンの有無を光学的に検出させ、該一方側におけるパターン有無の検出結果を、他方側に軸対称に適用してパターンの有無を修正させる構成とすると良い。
また、前記注目ポイントを、隣接するチップ部分におけるパターンの有無の組み合わせに基づいて設定することが好ましい。
【0009】
更に、前記注目ポイントをチップ境界の格子点に設定することが好ましい。
また、前記注目ポイントとしての格子点を中心とし、かつ、該格子点周囲のチップ部分の隅部を含む視野範囲内で、半導体基板に照射した光の反射光を検出し、該検出された反射光に基づいて前記格子点周囲のパターンの有無を検出する構成とすることができる。
【0010】
また、前記視野範囲をパターン配列に沿って4領域に分割し、該4領域毎に反射光レベルのヒストグラム情報を求め、該ヒストグラム情報に基づいて前記格子点周囲の4領域におけるパターンの有無を検出する構成とすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明にかかる半導体基板のパターン配列認識方法を実施するための光学装置の概略を示す図である。
【0012】
図1において、半導体基板としてのウェハ11はXYテーブル12上に載置される。そして、光源13から照明光が、ハーフミラー14で偏向され、顕微鏡対物レンズ15を介してウェハ11に照射され、ウェハ11からの反射光が前記顕微鏡対物レンズ15,ハーフミラー14を介してCCD等の撮像素子16に結像する。撮像素子16からの画像信号は、画像処理ユニット17に出力され、該画像処理ユニット17における画像処理でパターンの有無が判別される構成となっている。
【0013】
図2は、前記図1に示した光学装置を用いて行われるパターン配列認識方法の手順を概略的に示したものであり、この図に示す手順に従い前記画像処理ユニット17においてウェハ11上にどのような配列で各チップに対応するパターンが形成されているかが自動認識される。
【0014】
図2において、まず、(a)では、チップのピッチサイズに基づいてウェハサイズを内包する縦横がそれぞれ所定数のパターンからなるパターン配列を仮想的に設定する。ここで、ウェハの中心にパターン配列の中心の格子点が一致するようにパターンが形成されるようにしておき、これに対応して、前記仮想設定されるパターン配列もウェハの中心と格子点とが一致するように設定させるようにする。また、前記ピッチサイズ,ウェハサイズ等の情報は、外部装置との通信又はマンマシンインターフェースを介して前記画像処理ユニット17に入力されるものとする。
【0015】
次に、図2(b)では、前記仮想的に設定したパターン配列上で、ウェハサイズの外側となるパターン及び境界部に重なるパターン(図2(b)の斜線で示されるパターン)を削除する。この状態では、確実に存在しないパターンのみを削除しただけであり、ウェハサイズ内でありながら実際にはパターンが形成されていない部分(図2(c)の斜線で示されるパターン)が配列として残されている可能性がある。
【0016】
そこで、図2(c)では、前記(b)でウェハサイズ内に絞り込まれたパターン配列上で、実際のウェハにおけるパターンの光学的な検出によってパターンの有無を検出させる注目ポイントを、パターン配列の最外部に設定する。そして、この注目ポイントに相当する座標位置を中心とした視野範囲での光学的な検出結果から、ウェハサイズ内でありながら実際にはパターンが形成されていない部分(図2(c)の斜線で示されるパターン)を実際のウェハ上から判別し、これをパターン配列から削除する。上記の手順によって図2(d)に示されるような最終的なパターン配列の認識結果が得られる。
【0017】
ここで、ウェハ上のパターン配列は、通常は軸対称(図2では左右対称)に設定されるのが一般的であるから、軸対称の片側でのみパターンの光学的な検出を行わせれば、その結果をそのまま軸対称に他方側に適用できるので、図2に示す手順では左側半分についてのみ注目ポイントの設定及び光学的な検出を行わせ、その結果を右側のパターン配列にも軸対称にそのまま反映させるようにしてある。これにより、光学的な検出が必要なポイント数を半分にでき、パターン配列の自動認識に要する時間を短縮できる。
【0018】
また、予めパターン配列を仮想設定することで、パターン(チップ部分)境界が予測されるから、ウェハ11上を走査してパターンの有無を検出させる必要はなく、パターンが形成されていない可能性のある部分を注目ポイントとして、光学的な検出を分散的に実行すれば良く、本実施の形態では、パターン配列の格子点を注目ポイントとして、格子点周りの4領域におけるパターンの有無を検出できるようにしてある。具体的には、図2(c)では、ウェハサイズの境界に重なるとして削除されたパターンによって階段状となっている最外部において、前記削除されたパターンのウェハ中心側の隅部に相当する格子点を注目ポイント1〜3として設定してあり、該注目ポイント1〜3を視野範囲の中心とする光学的な検出によって注目ポイント周りの4領域におけるパターンの有無を、同一視野範囲の情報から検出できるようにしてある。
【0019】
前記視野範囲は、図2(e),(f)に示すように、注目ポイント(格子点)を介して隣接する4領域の隅部を含むものであれば良く、該視野範囲内でウェハからの反射光を検出し、パターンの有無による反射光レベルの違いに基づいて前記4領域それぞれでのパターンの有無を検出する。
【0020】
注目ポイント1,2(図2(e))における光学的な検出結果からは、ウェハサイズの境界に重なるとして予め削除されているパターンを除く注目ポイント1,2周りの3つのパターンが実際に存在していることが判別されるので、パターンの削除は行われないが、注目ポイント3(図2(f))では、ウェハサイズの境界に重なるとして削除されたパターンの右隣及び上のパターン(図2(f)に斜線で示すパターン)が実際には存在しないことが検出される結果、前記両パターンの削除が行われる。
【0021】
かかる構成のパターン配列認識方法によると、パターンの光学的な検出を、限られた複数の注目ポイントで然も比較的狭い視野範囲内で行えば良いから、ウェハ全面を光学走査してパターンの有無を検出させる場合に比べて光学的な検出のための処理時間が短く、また、仮想設定したパターン配列上での格子点を中心とする視野範囲で光学的な検出を行わせることで、境界認識等の複雑な処理を必要とせず、また、光学的な検出結果を記録するためのメモリ容量も少なくて良い。
【0022】
次に上記に概略的に説明したパターン配列認識方法の詳細な内容を、図3〜図5のフローチャートに従って説明する。
まず、S1では、ウェハサイズの座標をウェハ中心からの座標に変換し、次のS2では、ピッチサイズに基づきウェハ中心からの座標系からなるチップマトリクス(パターン配列)を作成する。前記チップマトリクス(チップ有無テーブル)は、図6(a),(b)に示すように、ウェハサイズを内包する縦横がそれぞれ所定数からなるマトリクスであり、該マトリクスの各値は、チップ(パターン)有りを示す「1」に初期設定される。
【0023】
S3では、ウェハサイズの境界の外側及び境界に重なるチップ(パターン)を削除する処理を行う。尚、チップ(パターン)の削除とは、前記チップマトリクスの該当位置の値をチップ(パターン)無しを示す「0」に書き換えることを意味する。
【0024】
前記S3の具体的な処理内容は、図5のS31〜S35に示してある。
S31では、前記チップマトリクス(チップ有無テーブル)上で、ウェハサイズ内のチップ(パターン)のみを残して他を削除する処理が全て終了したか否かを判別する。そして、処理が終了していないときには、S32へ進み、チップ(パターン)有無のデータを順次読み込み、次のS33では、読み込んだチップ(パターン)有無のデータに対応するチップ部分の4隅の座標(ウェハ中心からの座標)を算出する。
【0025】
S34では、チップの4隅の座標が、近傍のウェハ円周(境界)座標よりも大きいか否かを判別する。ここで、4隅の座標のうちの1つでもウェハ円周座標よりも大きい場合には、S35へ進んで、ウェハサイズを越えるチップに相当するものとして該当するチップ(パターン)を削除する。該S35では、S35’に示すように、チップマトリクス(チップ有無テーブル)上の該当するチップ位置に「チップ無し」コード(本実施の形態では「0」)をセットすることで、ウェハサイズを越えるチップの削除を行った後、残るチップ(パターン)がウェハサイズ内であるか否かを判別させるためにS31へ戻る。一方、4隅の座標の全てがウェハ円周座標よりも小さい場合には、チップマトリクス(チップ有無テーブル)の更新が必要ないので、そのままS31へ戻る。
【0026】
上記のような処理において、全ての値がチップ有りを示す「1」に初期設定されたチップマトリクス(チップ有無テーブル)上において、ウェハサイズを越えるチップ部分が全てチップ無しを示す「0」に書き換えられる(図7(a),(b)参照)。
【0027】
次にS4へ進み、実際のウェハ上で光学的な検出を行わせる注目ポイントの抽出を行わせる。前記注目ポイントは、横方向のチップ有無データを図8で左側から右側に向けて探索したときに、最初に「1」(チップ有り)となるチップ部分を基準とし、該チップ部分の下(チップサイズ中心よりも下側では上)のデータが「1」でかつその左側も「1」でかつ次の左が「0」であるときに、前記「1」であるチップマトリクスで囲まれる格子点に設定される(図8参照)。即ち、上記の注目ポイント抽出は、チップ有無の境界(最外部)が斜めになっている部分を抽出する結果となり、縦横2×2チップの組み合わせにおいて、0,0,0,1の組み合わせになる部分又は1,1,1,0の組み合わせとなる部分を抽出することになる。
【0028】
尚、上記のようにしてチップ有無の境界が斜めになっている部分に注目ポイントを全て設定した場合に、後述する光学的なパターンの読み取りで同じチップ部分が重複して読み取られる場合があるので、重複する読み取りを極力回避できるように、設定された注目ポイントの中から読み取りが重複しないような注目ポイントの組み合わせを選択するようにしても良い。即ち、注目ポイントを格子点毎に連続的に設定すると、1つのチップ部分の2つの隅部が異なる注目ポイントにおける光学的検出によって個別に検出されることになり、1つのチップ部分に対して2つの同じ検出結果を得ることになってしまうので、1つのチップ部分についてはなるべく1つの隅部のみが光学的に検出されるように注目ポイントを設定することが好ましい。
【0029】
注目ポイントを抽出すると、S5では、前記ハーフミラー14,顕微鏡対物レンズ15,撮像素子16等からなる光学系の視野範囲の中心が前記注目ポイントに一致するように、XYテーブル12を駆動し、該XYテーブル12に載置されているウェハ11を移動させる(図9参照)。尚、前記光学系の視野範囲は、図9に示すように、注目ポイント周囲の4つのチップ部分の隅部が含まれれば良く、前記4つのチップの全域を視野範囲とする必要はない。
【0030】
前記視野範囲の中心を注目ポイントに一致させると、S6では、そのときに得られた画像データを画像処理ユニット17に取り込む。画像処理ユニット17では、前記撮像素子16で得られた2次元画像データを、注目ポイントを中心としてパターン配列に沿って縦横に4分割し(S7:図10参照)し、該分割した4領域毎に画像データの分布(ヒストグラム)を算出する(S8:図11参照)。
【0031】
前記光学系においては、パターンが存在すると反射光のレベルが低下し画像データとして低い値が出力される構成となっており、パターンの有無によってヒストグラムの特徴が図11に示すように異なることになる。即ち、前記4領域において、パターンが存在している領域では、パターンの存在によってヒストグラムが暗い方に偏り(図11(a)参照)、逆に、パターンが存在していない領域ではヒストグラムが明るい方に偏ることになり(図11(b)参照)、かかるヒストグラムの特性に基づいて4領域それぞれにおいてパターンの有無を判別できる。
【0032】
そこで、S9では、前記ヒストグラムの特徴から、注目ポイント周囲の4チップ(パターン)の有無をそれぞれに判別し、該判別結果を各注目ポイント毎にチップ(パターン)の有無を示す「1」,「0」の組み合わせで示し(図4S9中のCASE1〜CASE3参照)、前記S3での設定されたチップマトリクス(チップ有無テーブル)上で「1」となっているのに、前記注目ポイント毎の光学的な検出結果からチップ無し「0」とされたチップ部分については、チップマトリクス(チップ有無テーブル)の該当部分を「0」に書き換える。これにより、ウェハサイズ内であるためチップ(パターン)有りとされた中から実際には存在していないチップ部分を除外することができる(図12参照)。
【0033】
上記の注目ポイントの抽出及び注目ポイントにおけるパターンの光学的な検出は、前述のように左右対称であるチップ(パターン)配列の左側においてのみ行わせるから、S10では、左半分での光学的検出結果を横方向(X方向)に反転して(軸対称にそのまま適用させて)、右半分のマトリクスデータを修正し、該修正したマトリクスデータ(パターン配列)を最終的な認識結果として出力する。
【0034】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、ピッチサイズに基づき設定したパターン配列から半導体基板サイズから外れるパターンを削除した後、該パターン配列の最外部での光学的な検出結果からパターン配列を修正して最終的な認識結果を得ることにより、光学的なパターン検出を分散された複数箇所に限定して行わせることができ、以て、自動的なパターン配列の認識を短時間でかつ簡便に行える。
【0035】
また、軸対称のパターン配列の一方側においてのみ光学的なパターン検出を行わせることにより、光学的な検出を行わせるポイント数を減少させ、パターン配列の認識に要する時間をより一層短縮できる。
更に、光学的なパターン検出を行わせるポイントを、隣接するチップ部分におけるパターン有無の組み合わせに基づいて設定することにより、光学的な検出が必要なポイントを的確に設定することができる。
【0036】
また、光学的なパターン検出を行わせるポイントをチップ境界の格子点に設定することにより、光学的なパターン検出を効率良く行える。
また、反射率の違いに基づいてパターンの有無を検出させることにより、パターンの有無を確実に検出できる。
更に、視野範囲を分割した領域毎にヒストグラム情報を求めてパターンの有無を検出することにより、反射率の違いを高精度に判別でき、以て、パターンの有無を精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるパターン配列認識方法を実施するための光学装置の概略を示す図である。
【図2】本発明にかかるパターン配列認識方法の実施の形態を概略的に示す図である。
【図3】上記実施の形態におけるパターン認識の手順を詳細に示すフローチャートである。
【図4】上記実施の形態におけるパターン認識の手順を詳細に示すフローチャートである。
【図5】上記実施の形態におけるウェハサイズに基づくパターン削除の様子を示すフローチャートである。
【図6】上記実施の形態におけるチップマトリクス(パターン配列)の初期状態を示す図である。
【図7】上記実施の形態におけるウェハサイズに基づくパターン削除後のチップマトリクス(パターン配列)を示す図である。
【図8】上記実施の形態におけるパターンの光学的な検出を行わせる注目ポイントを示す図である。
【図9】上記実施の形態におけるパターン配列と光学的な検出を行う視野範囲との相関を示す図である。
【図10】上記実施の形態における視野範囲の分割の様子を示す図である。
【図11】上記実施の形態におけるパターンの有無とヒストグラム特性との相関を示す図である。
【図12】上記実施の形態における注目ポイントにおける光学的な検出結果に基づくチップマトリクスの修正の様子を示す図である。
【符号の説明】
11…ウェハ(半導体基板)
12…XYテーブル
13…光源
14…ハーフミラー
15…顕微鏡対物レンズ
16…撮像素子
17…画像処理ユニット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for recognizing a pattern arrangement of a semiconductor substrate for recognizing the arrangement of patterns formed on the semiconductor substrate, and more particularly, to a pattern arrangement recognition for a semiconductor substrate capable of performing automatic pattern arrangement recognition in a short time and simply. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of semiconductor ICs, various patterns are formed on a semiconductor substrate. Since the positions of these patterns need to be accurate with respect to each other, the amount of positional deviation between patterns is measured every time the pattern is formed. (See JP-A-6-258826 and JP-A-8-115874).
[0003]
Here, the measurement of the amount of positional deviation requires pattern arrangement information indicating the arrangement in which the pattern (chip portion) is formed on a semiconductor substrate such as a wafer. In general, information on the pattern arrangement is manually input based on the actual pattern arrangement on the semiconductor substrate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, there is a problem that the work efficiency is poor in the method of manually inputting the pattern arrangement information as described above, and as a method of automatically recognizing the pattern arrangement, an imaging optical system having a wide field of view is used. There has been a method of inspecting the presence or absence of a pattern by scanning the entire surface of a semiconductor substrate.
[0005]
However, in the configuration in which the entire surface of the semiconductor substrate is scanned as described above, there is a problem that it takes time to complete the entire surface scanning, and as a result, it takes time to recognize the pattern arrangement. Since it is necessary to recognize the boundary of the pattern area from the field of view, the processing is complicated, and further, there is a problem that a large memory capacity is required for recording the scanning result by performing the entire scanning.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for recognizing a pattern arrangement of a semiconductor substrate that can cope with such problems and can perform automatic pattern arrangement recognition in a short time and simply.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a semiconductor substrate pattern arrangement recognition method according to the present invention virtually sets a pattern arrangement on a semiconductor substrate based on a chip pitch size, and a pattern that is outside the semiconductor substrate from the pattern arrangement. And a pattern overlapping the boundary is deleted based on the size of the semiconductor substrate, and then an attention point for optically detecting the presence or absence of the pattern is set at the outermost part of the pattern array, which corresponds to the attention point of the semiconductor substrate. Based on the result of optically detecting the portion to be corrected, the presence or absence of the pattern at the outermost part of the pattern array is corrected and the final pattern array recognition result is output.
[0008]
Here, the point of interest is set only on one side of the axially symmetric pattern arrangement, the presence or absence of a pattern is optically detected, and the detection result of the presence or absence of the pattern on one side is applied to the other side in an axisymmetric manner. A configuration that corrects the presence or absence of a pattern is preferable.
Moreover, it is preferable to set the said attention point based on the combination of the presence or absence of the pattern in an adjacent chip | tip part.
[0009]
Furthermore, it is preferable to set the attention point as a lattice point at the chip boundary.
Further, the reflected light of the light irradiated to the semiconductor substrate is detected within a visual field range centering on the lattice point as the attention point and including the corner of the chip portion around the lattice point, and the detected reflection It can be configured to detect the presence or absence of a pattern around the lattice point based on light.
[0010]
Further, the visual field range is divided into four regions along the pattern arrangement, and the histogram information of the reflected light level is obtained for each of the four regions, and the presence / absence of the pattern in the four regions around the lattice points is detected based on the histogram information. It can be set as the structure to do.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an optical apparatus for carrying out a pattern arrangement recognition method for a semiconductor substrate according to the present invention.
[0012]
In FIG. 1, a wafer 11 as a semiconductor substrate is placed on an XY table 12. Illumination light from the light source 13 is deflected by the half mirror 14 and irradiated to the wafer 11 via the microscope objective lens 15, and reflected light from the wafer 11 is CCD or the like via the microscope objective lens 15 and the half mirror 14. The image is formed on the image sensor 16. An image signal from the image sensor 16 is output to the image processing unit 17, and the presence or absence of a pattern is determined by image processing in the image processing unit 17.
[0013]
FIG. 2 schematically shows a procedure of a pattern arrangement recognition method performed using the optical apparatus shown in FIG. 1. According to the procedure shown in FIG. Whether a pattern corresponding to each chip is formed in such an arrangement is automatically recognized.
[0014]
In FIG. 2, first, in (a), based on the pitch size of the chip, a pattern arrangement having a predetermined number of vertical and horizontal patterns that include the wafer size is virtually set. Here, the pattern is formed so that the lattice point at the center of the pattern array coincides with the center of the wafer. Correspondingly, the pattern array to be virtually set also includes the center of the wafer and the lattice point. Are set to match. Information such as the pitch size and wafer size is input to the image processing unit 17 via communication with an external device or a man-machine interface.
[0015]
Next, in FIG. 2B, on the virtually set pattern arrangement, the pattern outside the wafer size and the pattern overlapping the boundary (the pattern indicated by the diagonal lines in FIG. 2B) are deleted. . In this state, only the non-existent pattern is deleted, and the portion where the pattern is not actually formed (the pattern indicated by the diagonal lines in FIG. 2C) remains in the array. May have been.
[0016]
Therefore, in FIG. 2C, the point of interest for detecting the presence or absence of the pattern by optical detection of the pattern on the actual wafer on the pattern arrangement narrowed down to the wafer size in the above (b) is shown in the pattern arrangement. Set to the outermost. Then, from the optical detection result in the visual field range centering on the coordinate position corresponding to this point of interest, the portion where the pattern is not actually formed although it is within the wafer size (indicated by the oblique lines in FIG. 2C) The pattern shown) is discriminated from the actual wafer, and this is deleted from the pattern array. By the above procedure, a final pattern arrangement recognition result as shown in FIG. 2D is obtained.
[0017]
Here, since the pattern arrangement on the wafer is generally set to be axially symmetrical (right and left symmetrical in FIG. 2), if optical detection of the pattern is performed only on one side of the axial symmetry, Since the result can be directly applied to the other side in an axially symmetrical manner, in the procedure shown in FIG. 2, the point of interest is set and optically detected only for the left half, and the result is also applied to the right pattern arrangement in the axially symmetrical manner. It is made to reflect. As a result, the number of points that require optical detection can be halved, and the time required for automatic recognition of the pattern arrangement can be reduced.
[0018]
Also, since the pattern (chip portion) boundary is predicted by virtually setting the pattern arrangement in advance, it is not necessary to scan the wafer 11 to detect the presence or absence of the pattern, and the pattern may not be formed. Optical detection may be performed in a distributed manner with a certain portion as a point of interest, and in this embodiment, the presence or absence of a pattern in four regions around the lattice point can be detected with a lattice point of the pattern array as a point of interest. It is. Specifically, in FIG. 2C, a lattice corresponding to a corner on the wafer center side of the deleted pattern at the outermost portion that is stepped by the deleted pattern that overlaps the wafer size boundary. The points are set as the attention points 1 to 3, and the presence or absence of the pattern in the four regions around the attention point is detected from the information in the same visual field range by optical detection with the attention points 1 to 3 being the center of the visual field range. I can do it.
[0019]
As shown in FIGS. 2E and 2F, the visual field range only needs to include corners of four regions adjacent to each other through a point of interest (lattice point). And the presence or absence of a pattern in each of the four regions is detected based on the difference in the reflected light level depending on the presence or absence of the pattern.
[0020]
From the optical detection results at the points of interest 1 and 2 (FIG. 2E), there are actually three patterns around the points of interest 1 and 2 except for the patterns that have been deleted in advance as overlapping the wafer size boundary. Since it is determined that the pattern is deleted, the pattern is not deleted. However, at the point of interest 3 (FIG. 2 (f)), the pattern adjacent to the right and above the pattern deleted as overlapping the wafer size boundary ( As a result of detecting that the pattern (indicated by diagonal lines in FIG. 2 (f)) does not actually exist, both the patterns are deleted.
[0021]
According to the pattern arrangement recognition method having such a configuration, since the optical detection of the pattern may be performed within a relatively narrow field of view at a limited number of points of interest, the entire surface of the wafer is optically scanned to check for the presence or absence of the pattern. The processing time for optical detection is shorter compared to the case of detecting the boundary, and boundary detection is performed by performing optical detection in the visual field range centering on the lattice point on the virtually set pattern array. Such a complicated process is not required, and the memory capacity for recording the optical detection result may be small.
[0022]
Next, the detailed contents of the pattern arrangement recognition method schematically described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
First, in S1, the coordinates of the wafer size are converted into coordinates from the wafer center, and in the next S2, a chip matrix (pattern arrangement) composed of a coordinate system from the wafer center is created based on the pitch size. As shown in FIGS. 6A and 6B, the chip matrix (chip presence / absence table) is a matrix having a predetermined number of vertical and horizontal dimensions including the wafer size, and each value of the matrix is a chip (pattern). ) Initially set to “1” indicating presence.
[0023]
In S3, a process of deleting a chip (pattern) that overlaps the outside and the boundary of the wafer size is performed. The deletion of the chip (pattern) means that the value at the corresponding position in the chip matrix is rewritten to “0” indicating no chip (pattern).
[0024]
The specific processing contents of S3 are shown in S31 to S35 of FIG.
In S31, it is determined whether or not all the processes for deleting other than the chips (patterns) within the wafer size are completed on the chip matrix (chip presence / absence table). If the processing has not been completed, the process proceeds to S32, in which the data on the presence / absence of the chip (pattern) is sequentially read, and in the next S33, the coordinates of the four corners of the chip portion corresponding to the data on the presence / absence of the chip (pattern) ( The coordinates from the wafer center are calculated.
[0025]
In S34, it is determined whether or not the coordinates of the four corners of the chip are larger than the neighboring wafer circumference (boundary) coordinates. If at least one of the four corner coordinates is larger than the wafer circumferential coordinate, the process proceeds to S35, and the corresponding chip (pattern) is deleted as corresponding to a chip exceeding the wafer size. In S35, as shown in S35 ′, the “chipless” code (“0” in the present embodiment) is set at the corresponding chip position on the chip matrix (chip presence / absence table), thereby exceeding the wafer size. After the chip is deleted, the process returns to S31 to determine whether or not the remaining chip (pattern) is within the wafer size. On the other hand, if all the coordinates of the four corners are smaller than the wafer circumferential coordinates, the chip matrix (chip presence / absence table) need not be updated, and the process directly returns to S31.
[0026]
In the above processing, on the chip matrix (chip presence / absence table) initially set to “1” indicating that all values are present, all chip portions exceeding the wafer size are rewritten to “0” indicating that there is no chip. (See FIGS. 7A and 7B).
[0027]
Next, the process proceeds to S4, and the point of interest for performing optical detection on the actual wafer is extracted. The point of interest is based on the chip portion that first becomes “1” (with a chip) when the horizontal chip presence / absence data is searched from the left side to the right side in FIG. Lattice points surrounded by the chip matrix of “1” when the data on the lower side of the size center is “1”, the left side is also “1”, and the next left is “0” (See FIG. 8). That is, the above-described attention point extraction results in the extraction of a portion where the boundary of chip presence / absence (outermost part) is slanted and becomes a combination of 0, 0, 0, 1 in the combination of vertical and horizontal 2 × 2 chips. A part or a part that is a combination of 1,1,1,0 is extracted.
[0028]
In addition, when all the points of interest are set in the part where the boundary of presence / absence of the chip is slanted as described above, the same chip part may be read redundantly by reading an optical pattern described later. In order to avoid overlapping readings as much as possible, combinations of attention points that do not overlap readings may be selected from the set attention points. That is, when the attention point is continuously set for each lattice point, two corners of one chip portion are individually detected by optical detection at different attention points, and 2 for one chip portion. Therefore, it is preferable to set the attention point so that only one corner is optically detected as much as possible for one chip portion.
[0029]
When the attention point is extracted, in S5, the XY table 12 is driven so that the center of the visual field range of the optical system including the half mirror 14, the microscope objective lens 15, the imaging element 16, and the like coincides with the attention point. The wafer 11 placed on the XY table 12 is moved (see FIG. 9). As shown in FIG. 9, the visual field range of the optical system only needs to include the corners of the four chip portions around the point of interest, and the entire area of the four chips need not be the visual field range.
[0030]
When the center of the visual field range coincides with the point of interest, the image data obtained at that time is taken into the image processing unit 17 in S6. In the image processing unit 17, the two-dimensional image data obtained by the image sensor 16 is divided into four vertically and horizontally along the pattern arrangement with the point of interest as the center (S 7: see FIG. 10), and the divided four regions are divided. The distribution (histogram) of the image data is calculated (S8: see FIG. 11).
[0031]
In the optical system, when a pattern is present, the level of reflected light is reduced and a low value is output as image data. The characteristics of the histogram differ depending on the presence or absence of the pattern as shown in FIG. . That is, in the above four areas, in the area where the pattern exists, the histogram tends to be darker due to the presence of the pattern (see FIG. 11A), and conversely, in the area where the pattern does not exist, the histogram is brighter. (See FIG. 11B), the presence or absence of a pattern can be determined in each of the four regions based on the characteristics of the histogram.
[0032]
Therefore, in S9, the presence or absence of four chips (patterns) around the point of interest is determined based on the characteristics of the histogram, and the determination result is “1” or “1” indicating the presence or absence of a chip (pattern) for each point of interest. “0” (see CASE 1 to CASE 3 in FIG. 4 S9), and “1” on the chip matrix (chip presence / absence table) set in S3, the optical for each point of interest. As for a chip portion in which no chip is “0” from the detection result, the corresponding portion of the chip matrix (chip presence / absence table) is rewritten to “0”. As a result, it is possible to exclude a chip portion that does not actually exist from among the chips (patterns) that are within the wafer size (see FIG. 12).
[0033]
Since the extraction of the point of interest and the optical detection of the pattern at the point of interest are performed only on the left side of the symmetrical chip (pattern) array as described above, in S10, the optical detection result in the left half Is inverted in the horizontal direction (X direction) (applied as it is in axial symmetry), the right half matrix data is corrected, and the corrected matrix data (pattern arrangement) is output as the final recognition result.
[0034]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, after removing a pattern deviating from the semiconductor substrate size from the pattern arrangement set based on the pitch size, the pattern arrangement is corrected from the optical detection result at the outermost part of the pattern arrangement. By obtaining the final recognition result, optical pattern detection can be limited to a plurality of dispersed locations, and automatic pattern recognition can be performed in a short time and easily. Yes.
[0035]
Further, by performing optical pattern detection only on one side of the axially symmetric pattern array, the number of points for optical detection can be reduced, and the time required for pattern pattern recognition can be further shortened.
Furthermore, by setting the point for performing optical pattern detection based on the combination of the presence / absence of patterns in adjacent chip portions, it is possible to accurately set the point that requires optical detection.
[0036]
In addition, by setting the point for performing optical pattern detection to the lattice point at the chip boundary, optical pattern detection can be performed efficiently.
Moreover, the presence or absence of a pattern can be reliably detected by detecting the presence or absence of a pattern based on the difference in reflectance.
Furthermore, by obtaining histogram information for each region into which the visual field range is divided and detecting the presence / absence of a pattern, the difference in reflectance can be determined with high accuracy, and thus the presence / absence of a pattern can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an optical apparatus for carrying out a pattern arrangement recognition method according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of a pattern arrangement recognition method according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing in detail a pattern recognition procedure in the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing in detail a pattern recognition procedure in the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing how patterns are deleted based on the wafer size in the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an initial state of a chip matrix (pattern array) in the embodiment.
7 is a diagram showing a chip matrix (pattern arrangement) after pattern deletion based on the wafer size in the embodiment. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a point of interest for performing optical detection of a pattern in the embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a correlation between the pattern arrangement and the field of view in which optical detection is performed in the embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing how the visual field range is divided in the embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a correlation between the presence / absence of a pattern and histogram characteristics in the embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing how a chip matrix is corrected based on an optical detection result at a point of interest in the embodiment.
[Explanation of symbols]
11 ... Wafer (semiconductor substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... XY table 13 ... Light source 14 ... Half mirror 15 ... Microscope objective lens 16 ... Image sensor 17 ... Image processing unit

Claims (6)

チップのピッチサイズから半導体基板上のパターン配列を仮想的に設定し、該パターン配列から前記半導体基板の外側となるパターン及び境界部に重なるパターンを前記半導体基板のサイズに基づいて削除した後、該パターン配列の最外部でパターンの有無を光学的に検出する注目ポイントを設定し、前記半導体基板の前記注目ポイントに相当する部分を光学的に検出した結果に基づき、前記パターン配列の最外部でのパターンの有無を修正して最終的なパターン配列の認識結果を出力することを特徴とする半導体基板のパターン配列認識方法。After virtually setting the pattern arrangement on the semiconductor substrate from the pitch size of the chip, after deleting the pattern outside the semiconductor substrate and the pattern overlapping the boundary from the pattern arrangement based on the size of the semiconductor substrate, A point of interest for optically detecting the presence or absence of a pattern is set at the outermost part of the pattern array, and based on the result of optically detecting a portion corresponding to the point of interest of the semiconductor substrate, A method for recognizing a pattern arrangement on a semiconductor substrate, comprising correcting a pattern presence / absence and outputting a final pattern arrangement recognition result. 前記注目ポイントを軸対称なパターン配列の一方側においてのみ設定してパターンの有無を光学的に検出させ、該一方側におけるパターン有無の検出結果を、他方側に軸対称に適用してパターンの有無を修正させることを特徴とする請求項1記載の半導体基板のパターン配列認識方法。The point of interest is set only on one side of the axisymmetric pattern arrangement to detect the presence / absence of the pattern, and the presence / absence of the pattern is detected by applying the detection result of the pattern presence / absence on the one side to the other side The method for recognizing a pattern arrangement of a semiconductor substrate according to claim 1, wherein: 前記注目ポイントを、隣接するチップ部分におけるパターンの有無の組み合わせに基づいて設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体基板のパターン配列認識方法。3. The method of recognizing a pattern on a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the point of interest is set based on a combination of presence / absence of patterns in adjacent chip portions. 前記注目ポイントをチップ境界の格子点に設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体基板のパターン配列認識方法。4. The method of recognizing a pattern arrangement on a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the point of interest is set to a lattice point at a chip boundary. 前記注目ポイントとしての格子点を中心とし、かつ、該格子点周囲のチップ部分の隅部を含む視野範囲内で、半導体基板に照射した光の反射光を検出し、該検出された反射光に基づいて前記格子点周囲のパターンの有無を検出することを特徴とする請求項4記載の半導体基板のパターン配列認識方法。The reflected light of the light irradiated to the semiconductor substrate is detected within the field of view including the corner of the chip portion around the lattice point as the center of interest, and the detected reflected light is converted into the detected reflected light. 5. The method for recognizing a pattern arrangement on a semiconductor substrate according to claim 4, wherein the presence or absence of a pattern around the lattice point is detected based on the pattern. 前記視野範囲をパターン配列に沿って4領域に分割し、該4領域毎に反射光レベルのヒストグラム情報を求め、該ヒストグラム情報に基づいて前記格子点周囲の4領域におけるパターンの有無を検出することを特徴とする請求項5記載の半導体基板のパターン配列認識方法。Dividing the visual field range into four regions along the pattern arrangement, obtaining the histogram information of the reflected light level for each of the four regions, and detecting the presence or absence of a pattern in the four regions around the lattice points based on the histogram information 6. The method for recognizing a pattern arrangement of a semiconductor substrate according to claim 5, wherein:
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