JP4902342B2

JP4902342B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP4902342B2
Application number: JP2006350814A
Authority: JP
Inventors: 秀行岡本; 裕之山下
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: JP2008166320A

Description

本発明はパターンウェハを検査する検査装置において、特に可動ステージ上に置かれたパターンウェハの位置ずれを自動的に整列を行う検査装置に関する。

パターンウェハは正確，精密に整列されたチップが並べられている。パターンウェハの検査ではウェハがステージのＸ，Ｙ方向に対して整列した状態で置かれている必要がある。しかし、ウェハがステージに搬送された直後ではＸ，Ｙ方向に対して整列された状態になっておらず、ステージを回転させてＸ，Ｙ方向に整列させる位置合せが必要である。

パターンウェハの位置合せにおいて、複数の補正用マークを用い、それらの位置をCCDカメラ等で撮像し、パターンマッチング処理により位置を計測し、複数点数から補正するためのステージの回転角度を求める。

一般的に位置合せにおいて２種類の倍率カメラを用いて撮像する。算出する補正角の精度を上げるには補正用マークの位置を高い精度で検出する必要がある。このためには高倍率のカメラで撮像する必要がある。しかし、高倍率カメラの撮像視野は狭く、補正用マークを一度の撮像で捉える確率は低くなる。このため低倍率カメラで大枠の位置を検出し、高倍率カメラに切替えて精度を高める方式を行っている。

ただし、この方式では位置合せに時間がかかってしまう課題がある。このため、検査スループットを向上させるために位置合せ精度と搬送時のステージの位置ズレから最適な倍率を導き出し、単倍率で位置合せを行うことが考えられる。関連する文献として、下記特許文献１がある。

特開平１１−２２０００６号公報

しかしながら、単倍率では他の模様を補正用マークと誤認識してしまったことを検知するために補正角を算出するための補正用マークと位置合せの精度を確認するための確認用マークの３点以上が必要になる。確認用の補正用マークの座標位置が正しい位置に配置されたことで位置合せの精度を確認するが、ウェハをステージに搬送したときにウェハの中心とステージの中心がずれてしまい、確認用の補正用マークの座標位置もずれており、補正前に確認用マークの座標位置を検出しておく必要があるが、ステージの移動とパターンマッチングの処理が必要となり、時間が掛かってしまう。このために検出した補正用マークの座標から確認用マークの座標を算出しておく必要がある。

本発明の一つの目的は、検査装置の検査スループットを向上することにある。

上記目的を達成するための本発明の一つの特徴は、補正用の２点のマークの座標を検出する手段と、該補正用の２点のマークの座標からウェハの補正角を計算する手段と、ウェハの補正角と補正用マークの座標と予め登録されている確認用マークの座標からウェハがステージに搬送されたときの確認用マークの座標を算出する手段と、ステージを補正角回転させたときの確認用マークの座標を算出する手段と、確認用マークの座標を検出する手段と、検出した確認用マークの座標とステージが回転したときの算出した確認用マークの座標を比較する手段を具備することにある。本発明の前記特徴その他の特徴は、以下の記載により更に説明される。

本発明によれば、検査装置の検査スループットを向上できる。例えば、位置合せを行う場合、２点の座標からウェハの傾きを計算するが、補正を行った後に補正精度を確認する必要があり、確認のために２点の座標を検出するには時間がかかるため、他の１点の座標を検出することで確認を行うと時間が短くて済むが、ウェハの搬送後にステージとウェハの中心がずれてしまい、確認用のマークの位置もずれているため確認用のマークの座標を検出することが必要になるが、ステージとウェハの中心のずれを加味して確認用のマークの位置を算出することで補正前に確認用のマークを検出する必要がなく、位置合せを行うことができる。

位置合せの処理を高速にし、マークの誤認識を検出することを、２点の補正用マークと１点の確認用マークによる位置合せにより実現した本発明の実施形態を以下説明する。

本発明に係る対象物の検査装置の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例に係る検査装置の構成を示す。同図において１０はウェハ１９を移動及び回転させるステージ、１１はウェハ１９の表面を照射するための光学装置、１２は光学装置１１で照らしたウェハ１９の表面を撮影するためのカメラ、１３はカメラ１２で撮像したウェハ１９の表面の画像を取り込むためのキャプチャーボード、１４はキャプチャーボード１３で取り込んだ画像データ、１５は画像データ１４を処理するために置いておく主記憶、１６は画像データ１４を処理するための画像処理演算器、１７はステージ１０を制御するステージ制御ソフトを有するステージ制御演算器、１８はステージ１０を制御するステージ制御器、
１９はウェハを構成している。

図２は本発明の一実施例に係るウェハ３上に形成される補正用マークの配置を示す。
１０１は補正用マーク１、１０２は補正用マーク２、１０３は確認用マーク３である。確認用マーク３は補正用マーク２と近傍にあれば、どの位置にあっても構わない。

図３はウェハ３がステージ１０に搬送されてから位置合せを行うまでの動きを示している。２０９はウェハ１９がステージ１０に搬送された直後のウェハの位置、２００はステージ１０の回転中心、２０１はウェハ１９が２０９の位置にあるときのウェハ中心、203，２０４及び２０５はウェハ１９が２０９の位置にあるときの補正用マーク１、補正用マーク２及び補正用マーク３のそれぞれの座標位置、２１０は位置合せを行った後のウェハ１９の位置、２０６，２０７及び２０８はウェハ１９が２１０の位置にあるときの補正用マーク１，補正用マーク２及び補正用マーク３の座標位置である。

図４は該検査装置での位置合せ処理のフローを示す。

ステップ３００では予め登録されている補正用マーク１０１の座標位置Ｐ１（ｘ１，
ｙ１）にステージ１０を移動する。ステップ３０１ではカメラ１２により補正用マーク１の撮像を行う。ステップ３０２では撮像した画像に対してパターンマッチングを行い、補正用マーク２０３の座標位置を検出する。このとき、ウェハ１９はステージ１０に搬送された状態で２０９の位置にあり、補正用マーク１は２０３の座標位置にある。ステップ
３０２では検出した２０３の座標位置を取得後、ステップ３０３によって予め登録している補正用マーク２の座標位置にステージ１０を移動する。このとき、ウェハ１９はステージ１０に搬送された状態で２０９の位置にあり、補正用マーク２は２０４の座標位置にある。ステップ３０４によってカメラ１２により補正用マーク２の撮像を行う。ステップ
３０５では撮像した画像に対してパターンマッチングを行い、補正用マーク２の座標位置を検出する。ステップ３０６ではステップ３０２，３０５から検出した補正用マーク１及び補正用マーク２の座標２０３及び２０４から補正角を計算する。ステップ３０７ではステップ３０６で計算した補正角とステップ３０２で算出した１番目の補正用マークの座標と予め登録した３番目の確認用マークの座標から位置補正を行う前の３番目の座標を求める。３０８ではステップ３０７で算出した３番目の確認用マークの座標に対してステージ１０を補正角回転させたときの座標位置を計算する。ステップ３０９では該ステージ１０をステップ３０６から算出した補正角回転させ、ステップ３０９で算出した座標位置にステージ１０を移動させる。ステップ３１０ではカメラ１２により確認用マーク３の撮像を行う。ステップ３１１ではパターンマッチングにより確認用マーク３の座標２０８を検出する。ステップ３１２ではステップ３０８で計算した補正用マーク３の座標位置２０８とステップ３１１で計測した補正用マーク３の座標位置２０８の差分を行う。差分値が予め登録された閾値以内であれば位置補正は終了する。もし、閾値よりも大きい場合、ステップ３０３から処理を繰返す。本発明の実施形態は、上記に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で変形可能である。

この発明の一実施例に係る検査装置の構成図である。位置合せに用いるウェハ上の補正用マークである。位置合せによるウェハ及び補正用マークの移動の様子である。位置合せの実施方法を示した処理フロー図である。

符号の説明

１０ステージ
１１光学装置
１２カメラ
１３キャプチャーボード
１４画像データ
１５主記憶
１６画像処理演算器
１７ステージ制御演算器
１８ステージ制御器
１９ウェハ

Claims

ウェハを保持してＸ，Ｙ方向の移動ならびに回転可能なステージと、ウェハ上に整列されたチップを、ステージのＸ，Ｙ方向に対して整列させるための位置合わせを行う検査装置であって、
第１のマークはウェハ端の近傍に位置し、該ステージにより第１のマークの位置に移動し、該マークの位置を検出する手段と、
第２のマークは第１のマークとＸまたはＹ方向に相対的な位置に位置し、該ステージにより第２のマークに移動して該マークの位置を検出する手段と、
第１及び第２のマークの位置からウェハの補正角を算出する手段と、
確認用の第３のマークは第１及び第２のマークと同一線上にあって、さらに前記第３のマークは、前記第１のマークよりも前記第２のマークに近い位置にあり、検出した第１または第２のマークの位置と前記補正角と予め登録した第３のマークの位置から前記補正角を用いた補正前の第３のマークの位置を算出する手段と、
ステージを前記補正角を用いて回転したときの第３のマークの位置を算出する手段と、
前記補正角に対して該ステージを回転して補正することで位置合わせを行う手段と、
該ウェハを補正後、該ステージにより第３のマークに移動して該マークの位置を検出する手段と、
前記補正角を用いて回転したときの第３のマークの位置を算出する手段により算出した位置と、該ウェハを補正後、該ステージにより第３のマークに移動して該マークの位置を検出する手段により検出した位置との差分を取得し、前記差分と閾値とを比較する手段と、を備え、
さらに、前記予め登録した第３のマークの位置は、前記ウェハの座標系における、前記第１または第２のマークの位置に対する相対的な位置であり、
前記差分が前記閾値より大きい場合には、前記第２のマークの位置の検出、新たな補正角の算出、前記新たな補正角を用いた補正前の第３のマークの位置の算出、前記新たな補正角を用いて回転したときの第３のマークの位置の算出、前記新たな補正角に対して該ステージを回転して補正することで行われる位置合わせ、及び前記新たな補正角による補正後の第３のマークの位置の検出を行い、
前記差分が前記閾値以内であれば、前記補正を終了することを特徴とする検査装置。