JPS61143820A - 自動精密位置合せシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、表面に所定パターンを有する被処理物体、殊
に表面には格子状に配列された複数個の直線状領域が存
在し且つかかる直線状領域によって区画された複数個の
矩形領域の各々には同一の回路パターンが施されている
半導体ウェーハを、所要位置に位置付ける自動精密位置
合せシステムに関する。

〈従来技術〉 周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、略円
板状の半導体ウェーへの表面が格子状に配列された所定
幅の直線状領域（かかる直線状領域は一般にストリート
と称されている）によって複数個の矩形領域に区画され
、かかる矩形領域の各々には通常は同一の回路パターン
が施される。

しか右後に、上記直線状領域において半導体ウェーハが
切断され、かくして回路パターンが施されている複数個
の矩形領域が個々に分離される（個々に分離された矩形
領域は一般にチップと称されている）。半導体ウェーハ
の切断は充分精密に上記直線状領域において遂行するこ
とが重要であシ、上記直線状領域自体の幅は、極めて狭
く、一般に、数十μｍ程度である。それ故に、ダイヤモ
ンドブレードの如き切断手段によって半導体ウェーハを
切断する際には、切断手段に関して著しく精密に半導体
ウェーハを位置合せすることが必要である。

而して、上記切断等のために半導体ウェーハを所要位置
に充分精密に位置付けるための、種々の形態の自動精密
位置合せシステムが、既に提案され実用に供されている
。かような自動精密位置合せシステムは、一般に、保持
手段に保持された半導体ウェーハの表面に存在する上記
直線状領域の相対的位置を充分精密に検出し、かかる検
出に基いて保持手段を移動せしめて半導体ウェーハを所
要位置に位置合せしている。かような自動精密位置合せ
システムにおける上記直線状領域の相対的位置の検出は
、一般に、パターンマツチング方式を利用している。そ
の典型例においては、半導体クエーへが所定位置に位置
付けられた時のその表面上の特徴的な特定領域のパター
ン即ち第１のキーパターン、及びかかる第１のキーパタ
ーンの位置と共に、半導体ウェーハが上記所定位置から
９０度回転せしめられた時のその表面上の特徴的な特定
領域のパターン即ち第２のキーパターン、及びかかる第
２のキーパターンの位置を予め記憶して置く。そして、
位置合せにおいては、最初に、位置合せすべき半導体ウ
ェーハの表面上で上記第１のキーパターンと同一のパタ
ーンを検出し、かかる検出に基いて半導体ウェーハの位
置付けを遂行する。更に、位置合せの精密化及び確認の
ために、半導体ウェーハを時計方向又は半時針方向に９
０度回転せしめ、しかる後に、半導体ウェーハの表面上
で上記第２のキーパターンと同一のパターンを検出し、
かかる検出に基いて半導体ウェーハの位置付けを遂行す
る。

然るに、上述した通フの自動精密位置合せシステムには
、キーパターンの記憶及びパターンマツチング（即ちキ
ーパターンと同一パターンの検出）に比較的長時間を要
し、それ故に、上記切断等の半導体ウェーハ処理工程に
おける高速化を阻害する、という解決すべき問題乃至欠
点が存在する。

〈発明の目的〉 本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主
目的は、位置合せ精度を低下せしめることなく充分な高
速で半導体ウェーハの如き被処理物体を所要位置に位置
付けることができる、改良された自動精密位置合せシス
テムを提供することである。

〈発明の要約〉 本発明者は、鋭意検討の結果、次の事実を見出した。即
ち、従来は、キーパターンの記憶において、被処理物体
を９０度何回転しめる前の第１のキーパターンの選定及
び記憶と被処理物体を９０度何回転しめた後の第２のキ
ーパターンの選定及び記憶とを別個独立に遂行し、そし
てまた被処理物体を９０度何回転しめる前のパターンマ
ツチング（即ち第１の午−パターンと同一のパターンの
検出）と被処理物体を９０度何回転しめた後のパターン
マツチング（即ち第２のキーパターンと同一のパターン
の検出）とを特に関連付けることなく別イβ１独立に遂
行しておシ、それ故にキーパターンの記憶及びパターン
マツチングに比較的長時間を要していた。然るに、被処
理物体を９０度何回転しめる前の第１ＣＩ’−パターン
と被処理物体を９０度何回転しめた後の第２のキーパタ
ーンとを共通化せしめて特定の領域を選定すれば、キー
パターンの記憶に関しては、第１のキーパターンの記憶
においては、上記特定の領域のパターン及びその位置を
実際に検知することが必要であるが、上記第２のキーパ
ターンの記憶においては、被処理物体が９０度何回転し
められた後の上記特定の領域のパターン及びその位置を
、上記第１のキーパターンに関する既に記憶されたデー
タに基いて算出（所謂座標変換算出）することができ、
かくしてキーパターンの記憶に要する時間を大幅に短縮
できる。また、パターンマツチングに関しては、被処理
物体を９０度何回転る前において第１のキーパターンと
同一のパターンの位置を検出すれば、かかるパターンの
位置に基いて被処理物体を９０度何回転た後における第
２のキーパターンと同一のパターンの位置を算出（所謂
座標変換算出）することができ、かくしてパターンマツ
チングに要する時間を大幅に短縮できる。

本発明は、本発明者が見出した上記事実を基にしたもの
であυ、本発明によれば、表面に所定パターンを有する
被処理物体を所要位置に位置付ける自動精密位置合せシ
ステムにして； 被処理物体を保持するための保持手段と、該保持手段を
Ｘ方向、ｙ方向及びθ方向に移動せしめるための移動手
段と、 該保持手段に保持された該被処理物体の該表面の少なく
とも一部の画像を撮像して、：１Ｃ−３’マトリックス
配列画素の濃度を示すアナログ信号を出力するための撮
像手段と、 該撮像手段が出力する該アナログ信号に対応した信号を
記憶するための画像フレームメモリと、該保持手段に保
持された該被処理物体が所定位置に位置付けられた時に
該撮像手段に撮像される画像における少なくとも１個の
特定領域に存在する＋　　／＜ターンを示す第１のキー
パターン信号を該画像フレームメモリに記憶された信号
に基りで記憶すると共に、該キーパターンの位置を示す
第１のキーパターン位置信号を記憶し、更に、該第１の
ｄｆ−ハターン信号及び該第１のキーパターン位置信号
からの算出に基いて、該被処理物体が該所定位置からθ
方向に９０度何回転しめられた場合における該キーパタ
ーンを示す第２のキーパターン信号及び該キーパターン
の位置を示す第２のキーパターン位置信号を記憶するた
めのキーパターンメモリと、 ′数置像フレームメモリに記憶されている信号と該キー
パターンメモリに記憶されている該第１のキーパターン
信号とに基く第１のパターンマッチング作用、及び該画
像フレームメモリに記憶されている信号と該キーパター
ンメモリに記憶されている該第２のキーパターン信号と
に基く第２のパターンマツチング作用を遂行するための
パターンマツチング手段と、 該第１のパターンマツチング作用に基いて該移動手段を
作動せしめ、かくして該保持手段に保持された該被処理
物体の第１の位置付けを遂行し、次いで、該保持手段を
θ方向に９０度回転せしめると共に、１方向及びＸ方向
に所要座標変換移動せしめ、しかる後に、該第２のパタ
ーンマツチング作用に基いて該移動手段を作動せしめ、
かくして該保持手段に保持された該被処理物体の第２の
位置付けを遂行するだめの移動制御手段と、を具備する
ことを特徴とする自動精密位置合せシステムが提供され
る。

〈発明の好適具体例〉 以下、添付印面を参照して、本発明に従って構成された
自動精密位置合せシステムの一具体例について詳細に説
明する＠ 第１図は、本発明に従って構成された自動精密位置合せ
システムの一具体例が装備された半導体ウェーハ切断装
置の一部を図式的に示している。

切断すべき半導体ウェーハ２は、それ自体は公知の形態
でよい適宜の供給手段（図示していない）によって供給
されて保持手段４上に載置される。

この際には、例えばウェーハ２に存在するオリエンテー
ションフラット６を利用することによって、充分精密で
はないが所要誤差範囲内で保持手段４上に載置される。

この点について更に詳述すると、第２図に図示する如く
、ウェーハ２の表面には格子状に配列された複数個の直
線状領域８ａ及び８ｂが存在する。かかる直線状領域８
ａ及び８ｂは、一般に、ストリートと称されている。第
２図において左右方向に延びる直線状領域８ａは、所定
幅ｗｘを有し且つ所定間隔ｄｉを置いて配置されておプ
、第２図において上下方向に延びる直線状領域８ｂは、
所定幅ｗｙを有し単り所定間隔ｄ７を置いて配置されて
いる（上記所定幅ＷＸと上記所定幅ｗｙとは、必ずしも
実質上同一ではなく相互に異なっていることも少なくな
く、同様に上記所定間隔ｄｘと上記所定間隔ａｙとも、
必ずしも実質上同一ではなく相互に異なっていることも
少なくない）。かくして、ウェーハ２の表面上には、直
線状領域８ａ及び８ｂによって、第２図において左右方
向にピッチｐｘ＝ｗｘ＋ｄｘで第２図において上下方向
にピッチｐｙ＝ｗｙ＋ｄｙで配列された複数個の矩形領
域ｉｏが区画されている。そして、かかる矩形領域１０
の各々には、夫々同一の回路パターンが施されている。

かようなウェーハ２は、上記オリエンテーションフラッ
ト６を利用することによって、上記直線状領域８＆又８
ｂのいずれか一方、図示の場合は直線状領域８ａが所定
基準方向即ちＸ方向（第１図）に対して例えば±１．５
度乃至３．０度程度以下である傾斜角度範囲内になるよ
うに、上記保持手段４上に載置される。

第１図を参照して説明を続けると、それ自体は公知の形
態でよい保持手段４は、その表面上に載置されたウェー
ハ２を真空吸着等によって充分確実に保持する。この保
持手段４は、適宜の支持機構（図示していない）によっ
て、Ｘ方向、Ｘ方向及びθ方向に移動自在に装着されて
いる。保持手段４には、これを充分精密に所要通シに移
動せしめる移動手段１２が駆動連結されている。図示の
具体例においては、移動手段１２は、Ｘ方向移動源１４
．７方向移動源１６及びθ方向移動源１８から構成され
ている。パルスモータから構成すれているのが好都合で
あるＸ方向移動源１４は、作動せしめられると保持手段
４をＸ方向に、例えば１μｍ程度の精度で所要距離移動
せしめる。パルスモータから構成されているのが好都合
であるＸ方向移動源１６は、作動せしめられると保持手
段４をＸ方向、即ち上記Ｘ方向に垂直な方向に、例えば
１μｍ程度の精度で所要距離移動せしめる。

同様にパルスモータから構成されているのが好都・合で
あるθ方向移動源１８は、作動せしめられると保持手段
４を例えばｏ、ｏ　ｏ　ｉ　ｓ度程度の精度でθ方向に
所要角度移動、即ち保持手段４の中心軸線２０を中心と
して回転せしめる。

図示の半導体ウェーハ切断装置には、固定ダイヤモンド
砥粒から形成されているのが好ましい回転ブレード２２
が設けられている。ウェーハ切断手段を構成するこの回
転ブレード２２は、上記Ｘ方向に実質上平行な中心軸線
２４を中心として回転自在に且つ上記Ｘ方向に移動自在
に装着されておシ、ＡＣモータの如き適宜の駆動源（図
示していない）によって所要速度で回転駆動されると共
に、ＤＣモータの如き適宜の駆動源（図示していない）
によって所要速度でＸ方向に往復動せしめられる。

図示の半導体ウェーハ切断装置においては、保持手段４
が第１図に実線で示す位置乃至その近傍である供給及び
排出域に存在している間に、上記供給手段（図示してい
ない）によって保持手段４上にウェーハ２が載置される
０次いで、後に詳述する如くして、保持手段４の位置を
微細に調整することによって、保持手段４上に保持され
たウェーハ２が回転ブレード２２に関して所定位置に充
分精密に位置合せされる。しかる後に、保持手段４がＸ
方向に所定距離前進せしめられて、第１図に２点鎖線で
図示する如く、保持手段４及びその上面に保持されたウ
ェーハ２が回転ブレード２２に隣接する切断開始域に位
置付けられる。次いで、回転ブレード２２を回転せしめ
ると共にＸ方向に移動せしめてウェーハ２が回転駆動さ
れている回転ブレード２２の作用を受けるようにする切
断移動と、ウェーハ２の表面に存在する矩形領域１０の
ピッチｐｘ（又はｐｙ）だけ保持手段４をＸ方向に移動
する所謂インデックス移動とを交互に遂行し、かくして
ウェーハ２をその表面に存在する直線状領域８ｂ（又は
ｇａ）に沿って切断する。次に、保持手段４をその中心
軸線２０を中心としてθ方向に９０度移動せしめ、次い
で上記切断移動と上記インデックス移動を交互に遂行し
、かくしてウェーハ２をその表面に存在する直線状領域
８ａ（又は８ｂ）に沿って切断する。しかる後に、保持
手段４がＸ方向に所定距離後進せしめられて、保持手段
４が上記供給及び排出域に戻される。次いで、保持手段
４から切断されたウェーハ２が、それ自体は公知の形態
でよい適宜の排出手段（図示していない）によって保持
手段４から排出され、そして上記供給手段（図示してい
ない）によって保持手段４上に次のウェーハ２が載置さ
れる。回転ブレード２２によるウェーハ２の切断は、当
業者には周知の如く、ウェーハ２の厚さ全体に渡ってで
はなくて僅かだけ非切断厚さを残留せしめて遂行し、か
くして上記矩形領域１０（第２図）が完全には分離され
ないようになすことができる（この場合には、後に若干
の力を加えて切断残留部を破断せしめることによって上
記矩形領域ｌＯが完全に分離され、かくしてチップが生
成される）。

或いは、ウェーハ２の裏面に予め粘着テープを貼着して
おいて、ウェーハ２を厚さ全体に渡って切断しても上記
矩形領域１０が個々に分離されないようにせしめてもよ
い（この場合には、後に粘着テープを剥がすことによっ
て上記矩形領域ｌＯが完全に分離され、かくしてチップ
が生成される）。

第１図と共に第３図を参照して説明すると、上記供給及
び排出域に存在する時の保持手段４及びその表面に保持
されたウェーハ２に関連せしめて、全体を番号２６で示
す光学手段が配設されている。

図示の光学手段２６は、顕微鏡２８、光路分岐手段３０
．第１の光学径路３２及び第２の光学径路３４を含んで
いる。例えば３乃至５倍程度でよい比較的低倍率の顕微
鏡２８は、Ｘ方向に例えば４０、　　乃至５５−程度で
よい適宜の間隔を置いて位置する２個の入光開口３６＆
及び３６ｂを有する双眼顕微鏡から構成されている。従
って、保持手段４上に保持されたウェーハ２の表面の、
Ｘ方向に所定間隔を置いた２個の部分の画像が、上記入
光開口３６＆及び３６ｂを通して顕微鏡２８に入光され
、そしてスプリット画像として顕微鏡２８から出光され
る。顕微鏡２８から出光される光は、／Ｓ−フミラー等
の適宜の手段から構成することができる光路分岐手段３
０によって、２つの光に分岐され、そしてその一方の光
は第１の光学径路３２を通して、その他方の光は第２の
光学径路３４を通して、撮像手段３８（この撮像手段３
８については後に更に言及する）に投射される。第１の
光学径路３２は、顕微鏡２８から出光される画像を、更
に拡大することなくそのまま撮像手段３８に投射して、
従って第１の光学径路３２を通して撮像手段３８に投射
されるところのウェーハ２の表面の画像は、３乃至５倍
程度でよい比較的低倍率の拡大画像である。所望ならば
、第１の光学径路３２を通して撮像手段３８に投射され
るところのウェーハ２の表面の画像を等倍乃至若干の縮
少画像にすることもできる。従って、本明細書において
使用する語句「比較的低倍率」は、低倍率の拡大のみな
らず等倍乃至若干の縮少も含む。一方、第２の光学径路
３４は、例えば５乃至１００倍程でよい拡大率を有する
拡大レンズ系を含んでおプ、顕微鏡２８から出光される
画像を更に拡大して撮像手段３８に投射し、従って第２
の光学径路３４を通して撮像手段３８に投射されるとこ
ろのウェーハ２の表面の画像は、２０乃至３００倍程で
よい比較的高倍率の拡大画像である。

図示の具体例における上記撮像手段３８は、上記第１の
光学径路３２に光学的に接続された第１の撮像手段４０
と、上記第２の光学径路３４に光学的に接続された第２
の撮像手段４２とを含んでいる。第１及び第２の撮像手
段４０及び４２の各々は、投射される画像に応じて、Ｘ
−’ｉマトリックス配列画素の濃度を示すアナログ信号
を出力することができるものであれば任意の形態のもの
でよいが、固体カメラ、特にＸ−ｙマトリックス配列さ
れた複数個の撮像素子、例えばＣＣＤ　、　ＣＰＤ又は
ＭＯＳ、を有する固体カメラ、から構成されているのが
好ましい。図示の具体例においては、第１及び第２の撮
像手段４０及び４２の各々は、２５６Ｘ２５６個のマト
リックス配列されたＣＣＤを有する固体カメラから構成
されている。２５６Ｘ２５６個のＣＣＤのうちの左半部
に位置する１２８Ｘ２５６個のＣＯＤには、顕微鏡２８
の左側入光開口３０ａに入光された画像が入力され、右
半部に位置する残りの１２８Ｘ２５６個のＣＯＤには、
顕微鏡２８の左側入光開口３０ｂに入光された画像が入
力される。２５６Ｘ２５６個のＣＯＤの各々は、それに
入力された画像の濃度（ｇｒａｙ　１ｅｖｅｌ）に応じ
た電圧を有するアナログ信号を出力する。２５６Ｘ２５
６個のＣＯＤを有する固体カメラには、撮像した画像の
実際の濃度に応じて出力アナログ信号の利得を自動的に
調整するそれ自体は公知の自動ゲイン調整手段（図示し
ていない）が付設乃至内蔵されているのが好都合である
。

第３図を参照して説明を続けると、上記第１及び第２の
撮像手段４０及び４２は、倍率変換手段４４を介してＡ
ｌｏ　（アナログ・デジタル）変換手段４６に接続され
、そしてＡ／Ｄ変換手段４６は、画像フレームメモリ４
８に接続されている。倍率変換手段４４は、複数個のＲ
ＡＭを内蔵したマイクロプロセッサでよい中央処理ユニ
ツ）　（ＣＰＵ）５０によって制御され、上記第１及び
第２の撮像手段４０及び４２のいずれか一方を選択的に
、上記Ａ／Ｄ変換手段４６に電気的に接続する。Ａ／Ｄ
変換手段４６は、入力されたアナログ信号を、例えば８
ピツト（従って２８＝２５６段階）でよい多値デジタル
信号に変換する。そして、かかる多値デジタル信号は、
画像フレームメモリ４８に送給されてそこに一時的に記
憶される。図示の具体例における画像フレームメモリ４
８は、少なくとも２５６Ｘ２５６Ｘ８ピツトの記憶容量
を有し、従って、上記第１及び第２の撮像手段４０及び
４２の各々を構成する固体カメラにおける２５６Ｘ２５
６個のＣＯＤに入力された２５６Ｘ２５６個の画素の濃
度に夫々対応する２５６Ｘ２５６個の８ビット多値デジ
タル信号を記憶することができるＲＡＭから構成されて
いる。かくして、保持手段４上に保持されたウェーハ２
の表面の比較的低倍率の画像と比較的高倍率の画像とに
夫々対応した多値デジタル信号が選択的に画像フレーム
メモリ４８に記憶される。所望ならば、比較的低倍率と
比較的高倍率とに変換可能な顕微鏡から光学手段２６を
構成しくこの場合は、撮像手段３８は１個のみでよく、
倍率変換手段４４は省略することができる）、光学手段
２６を構成する顕微鏡の倍率を選択的に変換することに
より、保持手段４上に保持されたウェーハ２０表面の比
較的低倍率の画像と比較的高倍率の画像とに夫々対応し
た多値デジタル信号が選択的に画像フレームメモリ４８
に記憶されるようになすこともできる。

図示の具体例においては、陰極線管（ＣＲＴ）から構成
されているのが好都合である表示手段５２も設けられて
いる。この表示手段５２は、切換手段（図示していない
）の手動操作に応じて、上記Ａ／Ｄ変換手段４６が出力
する多値デジタル信号、上記中央処理ユニット５０に内
蔵されているＲＡＭに記憶されている信号、或いは後述
するキーパターンメモリに記憶されている信号等に対応
する画像を選択的に可視表示する。図示の表示手段５２
においては、その左手部には上記顕微鏡２８左側人光開
口３６ａから入光し第１又は第２の撮像手段４０又は４
２に投射される画像に関連した画像が、その右半部には
上記顕微鏡２８の右側入光開口３６ｂから入光し第１又
は第２の撮像手段４０又は４２に投射される画像に関連
した画像が、夫々、例えば総倍率として２６０倍程度に
拡大して表示される。

上記中央処理ユニツ）５０には、更に、キーパターンメ
モリ５４及びパターンマツチング手段５６が接続されて
いる・ ＲＡＭ等から構成することができるキーバター７メモリ
５４には、保持手段４上に保持されたウェーハ２が所定
位置に位置付けられた時に比較的高倍率で上記第２の撮
像手段４２に投射されるところのウェーハ２の表面の画
像における少なくとも１個の４Ｉ定領域のパターン即ち
キーパターンを示す第１のキーパターン信号及びかかる
キーパターンの位置を示す第１のキーパターン位置信号
が記憶される。また、キーパターンメモリ５４には、保
持手段４上に保持されたウェー／’％２が上記所定位置
から９０度何回転しめられる場合における上記キーパタ
ーンを示す第２のキーパターン信号及び上記キーパター
ンの位置を示す第２のキーパターン位置信号が記憶され
る。かかる第２のキーパターン信号及び第２のキーパタ
ーン位置信号は、後に更に詳述する如く、上記第１のキ
ーパターン信号及び第１のキーパターン位置信号からの
算出されて記憶されることが重要である。更にまた、キ
ーパターンメそり５４には、保持手段４上に保持された
ウェーハ２が上記所定位置に位置付けられた時に比較的
低倍率で上記第１の撮像手段４０゛に投射されるところ
のウェーハ２の表面の画像における少なくとも１個の特
定領域のパターン即ち低倍率キーパターンを示す低倍率
キーパターン信号及びかかる低倍率キーパターンの位置
を示す低倍率キーパターン位置信号も記憶される。

上記第１のキーパターン信号及び第１のキーパターン位
置信号は、次の通シにして記憶される。

最初に、保持手段４上にサンプルウェーハ・２を載置し
、次いでＸ方向駆動源１４、ｙ方向駆動源１６及びθ方
向駆動源１８を手動によって適宜に作動せしめて保持手
段４を移動せしめ、保持手段４上のサンプルウェーハ２
を上記光学手段２６に関して所要位置に手動位置付けす
る。かかる手動位置付けの際には、上記倍率変換手段４
４を制御して第２の撮像手段４２をＡ／Ｄ変換手段４６
に接続し、そしてＡ／Ｄ変換手段４６が出力する多値デ
ジタル信号が上記表示手段５２に可視表示される状態、
従ってサンプルウェーハ２の表面の比較的高倍率の拡大
画像が上記表示手段５２に可視表示される状態にせしめ
、上記表示手段５２に表示されている画像を観測し、か
くして、例えば、第４図に図式的に示す如く、サンプル
ウェーハ２の表面における直線状領域８ａの中心線が、
上記表示手段５２の表示画面における横方向中心線、即
ちｄｘ−ｄｘ線に実質上合致するようにサンプルウェー
ハ２を位置付ける。次いで、上記表示手段５２の表示画
面における左半部と右半部との各々において、夫々、カ
ーソル５８を特定領域６０Ｌ及び６０Ｈに手動位置付け
する。カーソル５８、従ってカーソル５８によって指定
される特定領域６０Ｌ及び６０Ｒは、例えば、３２Ｘ３
２個の画素に対応（従って第２の撮像手段４２における
３２Ｘ３２個のＣＯＤに対応）した寸法を有する正方形
でよい。カーソル５８によって指定される特定領域６０
Ｌ及び６０Ｒは、顕著な特徴を有する領域、例えば直線
状領域８ａと直線状領域８ｂとの交差部における領域で
あるのが好ましい。特定領域６０Ｌと特定領域６０Ｒは
、相互に異なったパターンを有するものでもよいし、同
一のパターンを有するものでもよい。しかる後に、上記
画像フレームメモリ４８に記憶されている多値デジタル
信号のうちの、上記特定領域６０Ｌ及び６０Ｒ内に存在
する３２Ｘ３２＝１０２４個の画素に対応する信号を、
キーパターンメモリ５４へ送給して記憶する。同時に、
上記特定領域６０Ｌ及び６０Ｒの位置、更に詳しくは、
保持手段４の回転中心を原点（０，０）としたｘ−ｙ座
標系における位置ＣＬｘ１ｅＬｙｘ）及び（Ｒ”１ｙＲ
７ｘ）　　を示す信号も、キーパターンメモリ５４へ送
給して記憶する。特定領域６０Ｌ及び６０Ｈの位置（Ｌ
ｘ　１　＊　Ｌｙ　□）及び（ＲｘｌｔＲｙｔ）として
は、例えば特定領域６０Ｌ及び６０ＲのＸ方向及びｙ方
向における中心点の位置を選定することができる。かく
して、キーパターンメモリ５４には、上記特定領域６０
Ｌに関する第１の左側キーパターン信号及び第１の左側
キーパターン位置信号、並びに上記特定領域６０Ｒに関
する第１の右側キーパターン信号及び第１の右側キーパ
ターン位置信号が記憶される。

次に、上記第２のキーパターン信号及び第２のキーパタ
ーン位置信号の記憶について説明する。

従来においては、第２のキーパターン信号及び第２のキ
ーパターン位置信号の記憶は、保持手段４に保持された
サンプルウェーハ２を時計方向（又は反時計方向）に９
０度実際に回転せしめ、しかる後に、上記特定領域６０
Ｌ及び６０Ｒとは別個に特定領域を選定し、かかる特定
領域について、上記第１の左側キーパターン信号及び第
１の左側キーパターン位置信号並びに第１の右側キーパ
ターン信号及び第１の右側キーパターン位置信号の記憶
方式と同様の記憶方式を遂行していた。然るに、本発明
においては、保持手段４に保持されたサンプルウェーハ
２を時計方向（又は反時計方向）に９０度回転せしめた
後における特定領域としても、上記特定領域６０Ｌ及び
６０Ｒが選定される。

そして、保持手段４に保持されたサンプルウェーハ２を
時計方向（又は反時計方向）に９０度回転せしめた後に
おける、上記特定領域６０Ｌのパターンを示す第２の左
側キーパターン信号及び上記特定領域６０Ｈの位置を示
す第２の左側キーパターン位置信号並びに上記特定領域
６０Ｒのパターンを示す第２の右側キーパターン信号及
び上記特定領域６０Ｈの位置を示す第２の右側キーパタ
ーン信号は、保持手段４に保持されたウェーハ２を時計
方向（又は反時計方向）に９０度実際に回転せしめるこ
となく、既に記憶された上記第１の左側キーパターン信
号及び第１の左側キーパターン位置信号並びに上記第１
の右側キーパターン信号及び第１の右側キーパターン位
置信号に基いて所謂座標変換算出を遂行して直ちに記憶
される。かかる座標変換算出について第５図を参照して
説明すると、例えば、上記特定領域６０Ｌ中の任意の画
素の、保持手段４の回転中心を原点（０，０）としたｘ
−ｙ座標系における位置を（ｘ１＋ｙ１）とすると、保
持手段４及びその上に固着されたサンプルウェーハ２が
時計方向に回転された場合、上記任意の画素の上記ｘ−
”ｙ座標系における位置は、座標変換されて（ｙｌ、−
ｘｌ）となる。そして、上記任意の画素の濃度自体は、
当然のこととして変化しない。かような次第であるので
座標変換算出を遂行しさえすれば、保持手段４上に保持
されたサンプルウェーハ２を実際に時計方向（又は反時
計方向）に９０度回転せしめ上記特定領域６０Ｒ及び６
０Ｌのパターンを実際に検知する必要なくして、上記第
２の左側キーパターン信号及び第２の左側キーパターン
位置信号並びに上記第２の右側キーパターン信号及び第
２の右側キーパターン位置信号を記憶することができ、
かくしてキーパターンに関する信号の記憶に要する時間
を大幅に短縮することができることが容易に理解されよ
う。

上記低倍率キーパターン信号及び低倍率キーパターン位
置信号は、次の通りにして記憶される。

上記倍率変換手段４４を制御して第１の撮像手段４０を
Ａ／Ｄ変換手段４６に接続し、かくして、第６図に図式
的に示す如く、サンプルウェー／％　２の表面の比較的
低倍率の画像が上記表示手段５２に可視表示される状態
にせしめる。そして、上記表示手段５２の表示画面にお
ける左半部と右半部との各々において、夫々、カーソル
５８を特定領域６２Ｌ及び６２Ｒに手動位置付けする。

かかる特定領域６２Ｌ及び６２Ｒは、上記特定領域６０
Ｌ及び６０Ｒ（第４図）と中心を同一にする（従って、
上記特定領域６０Ｌ及び６０Ｒの縮小画像）ものでもよ
いし、中心を異にするものでもよい。

しかる後に、上記画像フレームメモリ４８に記憶されて
いる多値デジタル信号のうちの、上記特定領域６２Ｌ及
び６２Ｒ内に存在する３２Ｘ３２＝１０２４個の画素（
かかる画像は第１の撮像手段４０における３２Ｘ３２＝
１０２４個のＣＯＤに対応する）に対応する信号を、キ
ーパターンメモリ５４に送給して記憶する。同時に、上
記特定領域６２Ｌ及び６２Ｒの位置、更に詳しくは、保
持手段４の回転中心を原点（０，０）としたｘ−ｙ座標
系における位置（ＬＳｃ１＊Ｌ’ｙｘ）及び（Ｒ／Ｘｌ
　、　Ｒ’７１）を示す信号も記憶する。かくして、キ
ーパターンメモリ５４には、上記特定領域６２Ｌに関す
る低倍率左側キーパターン信号及び低倍率左側キーパタ
ーン位置信号、並びに上記特定領域６２Ｈに関する低倍
率右側キーパターン信号及び低倍率右側キーパターン位
置信号が記憶される。

上記パターンマツチング手段５６は、保持手段４上に保
持されている自動的に所要位置に位置付けるべきウェー
ハ２の表面における、第１の撮像手段４０に投射される
比較的低倍率の画像中で、上記低倍率左側及び右側キー
パターンと同一のパターンを検出しく低倍率パターンマ
ツチング作用）、そしてまた、第２の撮像手段４２に投
射される比較的高倍率の画像中で、上記第１の左側及び
右側キーパターンと同一のパターンを検出する（第１の
パターンマツチング作用）と共に、上記第２の左側及び
右側キーパターンと同一のパターンを検出しく第２のパ
ターンマツチング作用）、かくして上記直線状領域８ａ
及び８ｂの相対的位置を検出する。パターンマツチング
手段５６の作用の一例について説明すると、次の通シで
ある。光学手段２６における顕微鏡２８の左側入光開口
３６＆から入光され第１の光学径路３２を通して第１の
撮像手段４０に投射される比較的低倍率の画像、従って
上記表示手段５２の表示画面における左半部に表示され
る比較的低倍率の画像中で、上記特定領域６２Ｌのパタ
ーン即ち低倍率キーパターンと同一のパターンを検出す
る場合を例として、第７図に示すフローチャートを参照
して説明すると、最初にステップｎ−１において、カー
ソル５８が所定位置、例えば表示手段５２の表示画面中
の左上角部、に位置付けられ、かくしてキーパターンと
照合すべき照合領域が規定される。次いで、ステップｎ
−２に進行し、上記照合領域と低倍率キーパターンとの
マツチング度Ｐが算出される。かかるマツチング度の算
出Ｐは、キーパターンメモリ５４に記憶されているとこ
ろの、低倍率キーパターンを示す多値デジタル信号、即
ち上記特定領域６２Ｌ中の３２Ｘ３２個の画素の濃度を
示す３２×３２個の多値デジタル信号と、上記照合領域
における３２Ｘ３２個の画素の濃度を示すところの、第
１の撮像手段４０からＡ１０変換手段４６を介して画像
フレームメモリ４８に入力された多値デジタル信号中の
３２Ｘ３２個の多値デジタル信号とに基いて算出するこ
とができる。マッチング度Ｐ自体は、例えば、下記式Ａ ここで、ｆは照合領域中の３２Ｘ３２個の画素の各々の
濃度に対応した値であり、ｆはｆの平均値であり、ｇは
キーパターン中の３２×３２個の画素の各々の濃度に対
応した値であシ、ｇはｇの平均値であり、（１１Ｊ）は
各画素の行及び列を示し、従って（１＝１乃至３２、ｊ
＝１乃至３２）である、 に基いて算出することができる。上記式Ａに基くマツチ
ング度Ｐの算出においては、照合領域中の画素の各々の
濃度の偏差値（即ち、実際の濃度値から平均濃度値を引
いた値）と低倍率キーパターン中の画素の各々の濃度の
偏差値との差異が加算され、それ故に、照合領域に対す
る照度の変動等に起因する所謂濃度ゲインの変動が排除
され、充分に信頼し得るマツチング度Ｐが求められる。

演算処理の簡略化のために、上記式ＡにおけるＣ　ｆ　
（１，ｊ）−ｆ　］　、及び（ｇ（１，ｊ）−ｇ〕の各
々に２値化処理を加えた下記式 ２式％ ここで、Ｕは２値化演算を意味し、ｘ＞Ｏの場合Ｕ　（
ｘ）＝　ｌ　、　ｘ≦Ｏの場合Ｕ（Ｘ）＝Ｏである、に
基いてマツチング度Ｐを求めることもできる。

求められるマツチング度Ｐの信頼性を一層高めるために
は、所謂正規化相関に基いて、即ち、下記式 ここで、’　＊　’　＊　ｇ　＊　ｇ及び（ｌ、ｊ）は
、上記式Ａの場合と同一である、 に基いてマツチング度Ｐを求めることもできる。

而して、上記式Ａ、Ｂ又はＣに基いてマツチング度Ｐを
算出する際、照合領域における全ての画素（３２Ｘ３２
＝１０２４）について相関処理を遂行する１ことに代え
て、演算速度を高速化するために、照合領域における画
素中の複数個の特定−素、例えば各行各列１個づつ選定
された３２個の特定画素のみについて相関処理を遂行す
ることもできる。特に、上記式Ｃに基いてマツチング度
Ｐを算出する場合には、照合領域における画素中の複数
個の特定画素のみについて相関処理を遂行しても、はと
んどの半導体ウェーハに対して充分に良好な結果を得る
ことができることが確認されている。

上記マツチング度Ｐの算出に続いて、ステップｎ−３に
おいて、算出されたマツチング度Ｐが所定閾値以上か否
かが判断される。所定閾値は、操作者が適宜に（例えば
試行錯誤法によって）設定して、キーパターンメモリ５
４又は中央処理ユニット５０中のＲＡＭに記憶せしめる
ことができる。

算出されたマツチング度Ｐが所定閾値以上でない場合、
即ちマツチング度合が比較的低い場合には、ステップｎ
−４に進み、顕微鏡２８の左側入光開口３６ａから第１
の光学径路３２を通して第１の撮像手段４０に投射され
る比較的低倍率の画像、従って表示手段５２の表示画面
における左半部に表示される比較的低倍率の画像の全領
域に渡ってカーソル５８が移動されたか否かが判断され
る。

そして、全領域に渡るカーソル５８の移動が完了してい
ない場合には、ステップｎ−５に進み、カーソル５８が
Ｘ方向及び／又はｙ方向に１画素分移動されて次の照合
領域に移され、しかる後に上述したステップｎ−２にお
けるマツチング度Ｐの算出、及びステップｎ−３におけ
る算出されたマッチング度Ｐが所定閾値以上か否かの判
断が遂行される。算出されたマツチング度Ｐが所定閾値
以上の場合、即ちマツチング度合が比較的高い場合には
、ステップｎ−３からステップｎ−５に進み、照合領域
の位置とマツチング度Ｐがパターンマツチング手段５６
に内蔵されているＲＡＭ又は中央処理ユニット５０に内
蔵されているＲＡＭに記憶せしめられてリストアツブさ
れる。次いで、上記ステップｎ−４に進む。かようにし
て、顕微鏡２８の左側入党開口３６ｍから第１の光学径
路３２を通して第１の撮像手段４０に投射される比較的
低倍率の画像、従って表示手段５２の表示画面における
左半部の表示される比較的低倍率の画像の全領域に渡っ
て、マツチング度Ｐの算出及び算出されたマツチング度
Ｐが所定閾値以上か否かの判断が完了すると、上記ステ
ップｎ−４からステップｎ−７に進み、上記ステップｎ
−５においてリストアツブされたマツチング度Ｐのうち
の最大のものが選択され、かかる最大マツチング度ｐｍ
ａｘを有する照合領域が低倍率キーパターン即ち上記特
定領域６４Ｌと同一であると判定される。他の場合のパ
ターン検出も、第７図に示すフローチャートを参照して
説明した上記手順と同様の手順でよい。

本発明に従って構成された自動精密位置合せシステムに
おいては、更に、上記移動手段１２、更に詳しくはＸ方
向移動源１４、Ｆ方向移動源１６及びθ方向移動源１８
の作動を制御して、保持手段４上に保持されたウェー／
％２を所要位置に位置付けるための移動制御手段７２が
設けられている。

かかる移動制御手段７２は、比較的低倍率の画像に対す
る上記パターンマツチング手段５６の低倍率パターンマ
ツチング作用に基いて移動手段１２を作動せしめ、かく
してウエーノ・２の前位置付けを遂行し、しかる後に、
比較的高倍率の画像に対する上記パターンマツチング手
段５６の第１のパターンマツチング作用に基いて移動手
段１２を作動せしめ、かくしてウエーノ・２ρ第１の位
置付けを遂行し、そして更に、比較的高倍率の画像に対
する上記パターンマツチング手段５６の第２のパターン
マツチング作用に基いて移動手段１２を作動せしめ、か
くしてウェーハ２の第２の位置付けを遂行する。

第８図は、移動制御手段７２による位置合せフローチャ
ートの一例を示している。第８図を参照して説明すると
、ステップｍ−１においては、上記倍率変換手段４４が
第１の撮像手段４０をへｔ変換手段４６に接続し、従っ
てウエーノ・２の表面の比較的低倍率の画像が表示手段
５２に可視表示される状態に設定される。次いで、ステ
ップｍ−２において、第１の撮像手段４０に投射される
２個の比較的低倍率の画像、即ち顕微鏡２８の左側入光
開口３６＆から第１の光学径路３２を通して第１の撮像
手段４０に投射される比較的低倍率の画像と顕微鏡２８
の右側入光開口３６ｂから第１の光学径路３２を通して
第１の撮像手段４０に投射される比較的低倍率の画像と
のいずれか一方、例えば前者において、パターンマツチ
ング手段５６が低倍率左側キーパターン、即ち上記特定
領域６２Ｌ（第５図）と同一のノくターンを検出するか
否かが判断される。図示の具体例においては、ウェーハ
２におけるオリエンテーションフラット６を利用したウ
エーノ・２の保持手段４上への所要誤差範囲内の載置操
作（及び必要に応じてこれに引続いて遂行される移動手
段１２の作動による保持手段４の補正移動）によって、
正常状態においては上記比較的低倍率の２個の画像の上
記一方には必ず上記特定領域６２Ｌ（第６図）が存在し
、従ってパターンマツチング手段５６は、低倍率左側キ
ーパターンと同一のパターンを検出する。次いで、ステ
ップｍ−３に進行し、上記ステップｍ　−２で検出した
低倍率左側キーパターンと同一のパターンの中心が表示
手段５２の表示画面における左半部内の特定位置例えば
横方向中心線（ｄｘ−ｄＸ線）方向及び縦方向中心線（
ｄｙ−ｄｙ線）方向の双方における中心、になるように
移動手段１２のＸ方向移動源１４及びｙ方向移動源１６
が作動されて保持手段４及びこれに保持されたウェーハ
２が移動される。かくして、第２の撮像手段４２に投射
される２個の比較的高倍率の画像のうちの一方、即ち顕
微鏡２８の左側入光開口３６ａから第２の光学径路３４
を通して第２の撮像手段４２に投射される比較的高倍率
の画像中に上記特定領域６０Ｌ（第４図）、換言すれば
第１の左側キーパターンと同一のパターンが確実に存在
するようにせしめられる。かくして前位置付けが終了し
、第１の位置付けに移行する。即ち、ステップｍ−４に
進行し、上記倍率変換手段４４が第２の撮像手段４２を
Ａ／Ｄ変換手段４６に接続し、従ってウェー７１２の表
面の比較的高倍率の画像が表示手段５２に可視表示され
る状態に設定される。次いで、ステップｍ−５において
、第２の撮像手段４２に投射される２個の比較的高倍率
の画像のうちの上記一方、即ち顕微鏡２８の左側入光開
口３６ｍから第２の光学径路３４を通して第２の撮像手
段４２に投射される比較的高倍率の画像においてパター
ンマツチング手段５６が第１の左側キーパターン、即ち
上記特定領域６０Ｌ（第４図）のパターンと同一のパタ
ーンを検出するか否かが判断される。この第１のパター
ンマツチング作用においては、上記ステップｍ−３が既
に遂行されている故に、パターンマツチング手段５６は
充分迅速に第１の左側キーパターンと同一のパターンを
検出することができる。次いで、ステップｍ−５に進行
し、上記ステップｍ−５で検出した第１の左側キーパタ
ーンと同一のパターンの中心が表示手段５２の表示画面
の左半部内の特定位置、例えば横方向中心線（ｄｘ−ｄ
Ｘ線）方向及び縦方向中心線（ｄｙ−ｄｙ線）方向の双
方における中心、になるように、移動手段１２のＸ方向
移動源１４及びｙ方向移動源１６が作動されて保持手段
４及びこれに保持されたウェーハ２が移動される。しか
る後に、ステップｍ−７に進行し、第２の撮像手段４２
に投射される２個の比較的高倍率の画像のうちの他方、
即ち顕微鏡２８の右側入光開口３６ｂから第２の光学径
路３４を通して第２の撮像手段４２に投射される比較的
高倍率の画像において、パターンマツチング手段５６が
第１の右側キーパターン、即ち上記特定領域６０Ｒ（第
４図）のパターンと同一パターンを検出するか否かが判
断される。そして、パターンマツチング手段５６が第１
の右側キーパターンと同一のパターンを検出すると、ス
テップｍ−ｇに進行し、このステップｍ−８においては
、上記ステップｍ；７で検出した第１の右側キーパター
ンと同一のパターンの中心が表示手段５２の表示画面の
右半部内の特定位置、例えば横方向中心線（ｄｘ−ｄＸ
線）方向及び縦方向中心線（ｄｙ−ｄｙ線）方向の双方
における中心、になるように、移動手段１２のＸ方向駆
動源１４及びｙ方向駆動源１６が作動されて保持手段４
及びこれに保持されたウェーハ２が移動される。次いで
、ステップｍ−９に進行し、このステップｍ−９におい
ては、第２の撮像手段４２に投射される２個の比較的高
倍率の画像の双方においてパターンマツチング手段５６
が夫々第１の左側及び右側キーパターン、即ち上記特定
領域６０Ｌ及び６０Ｒ（第４図）と同一のパターンを検
出し、そして両画像における第１の左側及び右側キーパ
ターンと同一のパターンのｙ方向（従つてｄ７−ｄ７線
方向）の位置に基いて表示手段５２の表示画面における
横方向中心線（ｄｘ−ｄＸ線）に対する直線状領域８ａ
の傾斜角度を算出し、これに応じて移動手段１２のθ方
向駆動源１８を作動せしめて上記傾斜を補正する（θ方
向粗整合）。

しかる後に、ステップｍ−１０に進行し、第２の撮像手
段４２に投射される２個の比較的高倍率の双方において
パターンマツチング手段５６が夫々第１の左側及び右側
キーパターン、即ち上記特定領＃６０Ｌ及び６０Ｒ（第
４図）と同一のパターンを検出するか否かが確認される
。次いで、ステップｍ−１１に進行し、両画像における
第１の左側及び右側キーパターンと同一のパターンのｙ
方向（従ってａｙ−ａｙ線方向）の位置に基いて表示手
段５２の表示画面における横方向中心線（ｄｘ−ｄＸ線
）に対する直線状領域８ａの傾斜角度を算出し、これに
応じて移動手段１２のθ方向駆動源１８を、作動せしめ
て上記傾斜を補正する（θ方向精密整合）。しかる後に
、ステップｍ−１２に進行し、上記ステップｍ−１０と
同様の確認、即ち第２の撮像手段４２に投射される２個
の比較的高倍率の画像の双方においてパターンマツチン
グ手段５６が夫々第１の左側及び右側キーパターンと同
一のパターンを検出するか否かが確認される。次いで、
ステップｍ−１３に進行し、第１の左側及び右側キーパ
ターンと同一のパターンのＸ方向（従ってｄ７−ｔｉｙ
線方向）位置に基いて表示手段５２の表示画面における
横方向中心線（ｄｘ−ｄｘ線）に対する直線状領域８ａ
のＸ方向のずれを算出し、これに応じて移動手段１２の
Ｘ方向駆動源１６を作動せしめて上記ずれを補正、即ち
直線状領域８ａの中心を表示手段５２の表示画面におけ
る横方向中心線（ｄｘ−ｄｘ線）に合致せしめる（Ｘ方
向整合）。しかる後に、ステップｍ−１４に進行し、第
２の撮像手段４２に投射される２個の比較的高倍率の画
像の双方においてパターン１ツチング手段５６が夫々第
１の左側及び右側キーパターンと同一のパターンを検出
するか否かが確認される。次いで、ステップｍ−１５に
進行し、移動手段１２のＸ方向駆動源１６を作動せしめ
て保持手段４及びこれに保持されたウェーハ２を直線状
領域８ａのピッチｐｙ（第２図）だけ移動せしめる（ピ
ッチｐｙは中央処理ユニット５０に内蔵されているＲＡ
Ｍに予め記憶せしめておくことができる）。次いでステ
ップｍ−１６に進行し、第２の撮像手段４２に投射され
る２個の比較的高倍率の画像の双方（又は一方）におい
てパターンマツ・チング手段５６が検出するところの第
１の左側又は右側キーパターンと同一のパターンの１方
向（従ってａｙ−ａｙ線方向）位置に基いて、表示手段
５２の表示画面における横方向中心線（ｄｘ−ｄｘ線）
に対する直線状領域８ａのＸ方向の位置ずれが許容値以
内であるか否かが確認される。しかる後に、ステップｍ
−１７に進行し、上記ステップｍ−１６において検出さ
れたずれが補正、即ち移動手段１２のｙ方向駆動源工６
が作動され、直線状領域８ａの中心が表示手段５２の表
示画面における横方向中心線（ｄｘ−ｄｘ線）に合致せ
しめられる（Ｘ方向整合）。かくして第１の位置付けが
終了し、第２の位置付けに移行する。

即ち、ステップｍ−１８に進行し、保持手段４及びこれ
に保持されたウェーハ２の９０度可回転既に遂行された
か否か（換言すれば、第２の位置付けに既に移行したか
否か）が判断される。上記９０度可回転未だ遂行されて
いない場合には、ステップｍ−１９に進行し、移動手段
１２のθ方向駆動源１８を作動せしめて、保持手段４及
びこれに保持されたウェーハ２を時計方向（又は反時計
方向）に９０度可回転しめる。次いで、ステップｍ−２
０に進行し、かかるステップｍ−２０においては、移動
手段１２のＸ方向駆動源１４及びＸ方向駆動源１６を作
動せしめて、Ｘ方向所定量及びＸ方向所定量だけ保持手
段４及びこれに保持されたウェーハ２を移動せしめ（座
標変換移動）、かくして、上記ステップｍ−１９におい
て９０度可回転しめられた後において、第２の左側及び
右側キーパターン即ち上記特定領域６０Ｌ及び６０Ｒと
同一のパターンが第２の撮像手段４２に投射される２個
の比較的高倍率の画像の夫々の所要位置に存在すること
が確保される。上記Ｘ方向所定量及びＸ方向所定量は、
上記ステップｍ−１７においてＸ方向整合を遂行した後
の状態での、保持手段４の回転中心を原点とするｘ−ｙ
座標系における光学手段２６て算出される。この点につ
いて、第９図を参照して更に詳述すると、上記ステップ
ｍ−１７においてｙ方向整合を遂行した後の状態での、
保持手段４の回転中心を原点とするｘ−ｙ座標系におけ
る、光学手段２６の入光開口３６＆の中心３６ａ−Ｃの
位置を（ｘ、ｙ）とし、上記特定領域６０Ｌの位置を（
ｘｌｓｙｘ）とする。そうすると、上記ステップｍ−１
７においては上述した通りのｙ方向整合が遂行されてい
る故にｙ＝ｙ１である。一方、Ｘニーｘ　＝　Ｘとする
。上記ステップｍ−１９において保持手段４及びこれに
保持されたウエーノ・２を時計方向に回転せしめると、
上記特定領域６０Ｌの位置は、（ｙｔｅ　　ｘｘ）即ち
（ｙ、−ｘ−ｘ）となる。従って、保持手段４及びこれ
に保持されたウェーハ２を、Ｘ方向に所定量ｈ　＝　ｘ
　−ｙ移動せしめ、ｙ方向に所定量ｖ　＝　−Ｘ　！＋
７移動せしめれば、上記特定領域６０Ｌは、入光開口３
６ａの中心３６ａ−Ｃ１即ち表示手段５２の表示画面の
左半部内の、横方向中心線（ａｘ−ａｘ線）方向及び縦
方向中心線（ｄｙ−ｄｙ線）方向の双方における中心に
位置付けられる。而して、上記Ｘ方向所定量として上記
ｈ＝ｘ−ｙ　を採用してもよいが、第２図に図示する如
く直線状領域８ｂはピッチｐｙで存在し、従って上記特
定領域６０Ｌは９０度回転後においてＸ方向にピッチｐ
ｙで存在する故に、ｈ＝ｘ−ｙ　　をｐｙで除した余り
αＸだけウエーノ・２をＸ方向に移動しても、Ｘ方向に
おいて入光開口３６ｍの中心３６ａ−Ｃと整合して、上
記特定領域６０Ｌと同一の領域が位置付けられ、それ故
に上記Ｘ方向所定量として上記余シαＸを採用し、かく
してＸ方向必要移動量を低減しＱ！方向移動に要する時
間を低減するのが好ましい。同様に、上記ｙ方向所定量
として上記マ＝　−ｘ　−ｘ　＋　ｙを採用してもよい
が、第２図に図示する如く直線状領域８＆はピッチｐＸ
で存在し、従って上記特定領域６０Ｌは９０度回転後に
おいてｙ方向にピッチｐＸで存在する故に、ｖ＝−ｘ−
７＋ｙｔｐｘで除した余りαｙだけウェーハ２をｙ方向
に移動しても、ｙ方向において入光開口３６ａの中心３
５ａ−Ｃと整合して上記特定領域６０Ｌと同一の領域が
位置付けられ、それ故に上記ｙ方向所定量として上記余
シαｙを採用し、かくしてｙ方向必要移動量を低減し、
ｙ方向移動に要する時間を低減するのが好ましい。

しかる後に、上記ステップｍ−１０に戻る。上記ステッ
プｍ−１９及びｍ−２０を介して上記ステップｍ−１０
に戻った後においては、上記ステップｍ−１０゜ｒｎ−
１１，ｍ−１２，ｍ−１３，ｍ−１４，ｍ−１６及びｍ
−２０において、第２の撮像手段４２に投射される２個
の比較的高倍率の画像の双方（或いはいずれか一方）に
おいてパターンマツチング手段５６が第１のキーパター
ン（即ち９０度回転前における上記特定領域６０Ｌ及び
６０Ｒ）ではなくて第２のキーパターン（即ち９０度回
転後における上記特定領域６０Ｌ及び６０Ｒ）と同一の
パターンを検出するか否かが判断される。また、上記ス
テップｍ−１１，ｍ−１３及びｍ−１７においては、直
線状領域８ａではなくて直線状領域８ｂの、表示手段５
２の表示画面における横方向中心線（ｄｘ−ｄｉ（２）
に対する傾斜或いはｙ方向ずれが補正され、上記ステッ
プｍ−１５においては、直線状領域８＆のピッチｐｙで
はなくて直線状領域８ｂのピッチｐｘだけ保持手段４及
びこれに保持されたウェーハ２が移動せしめられる。か
くして、第２の位置付けが遂行され、ウェーハ２が所要
位置に充分迅速且つ充分精密に位置付けられる。

而して、上述した具体例においては、光学手段２６にお
ける顕微鏡２８として、Ｘ方向に適宜の間隔を置いて位
置する２個の入光開口３６＆及び３６ｂを有する双眼顕
微鏡を使用し、従って第１及び第２の撮像手段４０及び
４２には夫々２個の画像が投射される。しかしながら、
所望ならば、光学手段２６における顕微鏡として、単一
の入光開口を有する単眼顕微鏡を使用し、従って第１及
び第２の撮像手段４０及び４２には、夫々、１個の画像
が投射されるようになすこともできる。この場合には、
例えば、上記ステップｍ−７においては、移動手段１２
のＸ方向駆動源１４を作動せしめて保持手段４及びこれ
に保持されたクエーノ１２をＸ方向に所定量移動せしめ
た後に、第２の撮像手段４２に投射される画像において
パターンマツチング手段５６が第１のキーパターンと同
一のパターンを検出するか否かを判断すればよい。また
、例えば、上記ステップｍ−９及びｍ−１１においては
、移動手段１２のＸ方向駆動源１４を作動せしめて保持
手段４及びこれに保持されたウェーハ２をＸ方向に所定
量移動せしめる前と後における、第２の撮像手段４２に
投射される画像での第１又は第２のキーパターンと同一
のパターンのｙ方向位置に基いて、θ方向粗整合及びθ
方向精密整合を遂行することができる。

以上、本発明に従って構成された自動精密位置合せシス
テムの好適具体例について添付図面を参照して詳細に説
明したが、本発明はかかる具体例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至
修正が可能であることは多言を要しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成された自動精密位置合せ
システムの一具体例が装備された半導体ウェーハ切断装
置の一部を図式的に示す簡略斜面図。 第２図は、典型的なウェーハの表面の一部を示す部分平
面図。 第３図は、本発明に従って構成された自動精密位置合せ
システムの一具体例を示すブロック線図。 第４図は、サンプルウェーノーの比較的高倍率の画像に
おける特定領域の指示位置を表示手段の表示画面上で例
示する簡略図。 第５図は、サンプルウェーノ）を９０度回転せしめる前
と後における特定領域の関係を説明するための簡路線図
。 第６図は、サンプルウェーハの比較的低倍率の画像にお
ける特定領域の指示位置を表示手段の表示画面上で例示
する簡略図。 第７図は、パターンマツチング手段によるパターンマツ
チング手順の一例を示すフローチャート。 第８図は、位置合せ手順の一例を示すフローチャート。 第９図は、ウエーノ・を９０度回転せしめる前と後にお
ける顕微鏡の入党開口と特定領域との関係を説明するた
めの簡路線図。 ２・・・半導体ウェーハ ４・・・保持手段 ８（８ａ及びｓｂ）・・・直線状領域 １２・・・移動手段 ２６・・・光学手段 ２８・・・顕微鏡 ３０・・・光路分岐手段 ３２・・・第１の光学径路 ３４・・・第２の光学径路 ３８・・・撮像手段 ４０・・・第１の撮像手段 ４２・・・第２の撮像手段 ４４・・・倍率変換手段 ４６・・・Ａ／Ｄ変換手段 ４８・・・画像フレームメモリ ５０・・・中央処理ユニット ５２・・・表示手段 ５４・・・キーパターンメモリ ５６・・・パターンマツチング手段 ７２・・・移動制御手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面に所定パターンを有する被処理物体を所要位置
   に位置付ける自動精密位置合せシステムにして； 被処理物体を保持するための保持手段と、該保持手段を
   ｘ方向、ｙ方向及びθ方向に移動せしめるための移動手
   段と、該保持手段に保持された該被処理物体の該表面の
   少なくとも一部の画像を撮像して、ｘ−ｙマトリックス
   配列画素の濃度を示すアナログ信号を出力するための撮
   像手段と、該撮像手段が出力する該アナログ信号に対応
   した信号を記憶するための画像フレームメモリと、該保
   持手段に保持された該被処理物体が所定位置に位置付け
   られた時に該撮像手段に撮像される画像における少なく
   とも１個の特定領域に存在するキーパターンを示す第１
   のキーパターン信号を該画像フレームメモリに記憶され
   た信号に基いて記憶すると共に、該キーパターンの位置
   を示す第１のキーパターン位置信号を記憶し、更に、該
   第１のキーパターン信号及び該第１のキーパターン位置
   信号からの算出に基いて、該被処理物体が該所定位置か
   らθ方向に９０度回転せしめられた場合における該キー
   パターンを示す第２のキーパターン信号及び該キーパタ
   ーンの位置を示す第２のキーパターン位置信号を記憶す
   るためのキーパターンメモリと、 該画像フレームメモリに記憶されている信号と該キーパ
   ターンメモリに記憶されている該第１のキーパターン信
   号とに基く第１のパターンマッチング作用、及び該画像
   フレームメモリに記憶されている信号と該キーパターン
   メモリに記憶されている該第２のキーパターン信号とに
   基く第２のパターンマッチング作用を遂行するためのパ
   ターンマッチング手段と、該第１のパターンマッチング
   作用に基いて該移動手段を作動せしめ、かくして該保持
   手段に保持された該被処理物体の第１の位置付けを遂行
   し、次いで、該保持手段をθ方向に９０度回転せしめる
   と共に、ｘ方向及びｙ方向に所要座標変換移動せしめ、
   しかる後に、該第２のパターンマッチング作用に基いて
   該移動手段を作動せしめ、かくして該保持手段に保持さ
   れた該被処理物体の第２の位置付けを遂行するための移
   動制御手段と、を具備することを特徴とする自動精密位
   置合せシステム。 ２、該被処理物体は、該表面には格子状に配列された複
   数個の直線状領域が存在し、該直線状領域によつて区画
   された複数個の矩形領域の各々には同一の回路パターン
   が施されている半導体ウェーハである、特許請求の範囲
   第１項記載の自動精密位置合せシステム。 ３、該所要座標変換移動におけるｘ方向移動量は、該第
   １のパターンマッチング作用において検出した該第１の
   キーパターンと同一のパターン自体を該保持手段の９０
   度回転後に該撮像手段が撮像する画像内の特定位置に位
   置付けるために必要なｘ方向移動距離を、該保持手段の
   ９０度回転前における該回路パターンのｙ方向ピッチｐ
   ｙで除した余りα＿ｘに対応した値であり、該所要座標
   変換移動におけるｙ方向移動量は、該第１のパターンマ
   ッチング作用において検出した該第１のキーパターンと
   同一のパターン自体を該保持手段の９０度回転後に該撮
   像手段が撮像する画像内の特定位置に位置付けるために
   必要なｙ方向移動距離を、該保持手段の９０度回転前に
   おける該回路パターンのｘ方向ピッチｘｙで除した余り
   α＿ｙに対応した値である、特許請求の範囲第２項記載
   の自動精密位置合せシステム。 ４、該保持手段に保持された該被処理物体の該表面の少
   なくとも一部の画像を、比較的低倍率と比較的高倍率と
   の２つの倍率で該撮像手段に投射することができる光学
   手段を具備し、該第１のキーパターンの記憶、該第１の
   パターンマツチング作用及び該第２のパターンマッチン
   グ作用は、該比較的高倍率で該撮像手段に投射される画
   像に基いて遂行され、該キーパターンメモリは更に、該
   保持手段に保持された該被処理物体が該所定位置に位置
   付けられた時に該比較的低倍率で該撮像手段に撮像され
   る画像における少なくとも１個の特定領域に存在する低
   倍率キーパターンを示す低倍率キーパターンを示す低倍
   率キーパターン信号及び該低倍率キーパターンの位置を
   示す低倍率キーパターン位置信号を記憶し、該パターン
   マッチング手段は、更に、該比較的低倍率で該撮像手段
   に投射されている画像に対応するところの該画像フレー
   ムメモリに記憶されている信号と該低倍率キーパターン
   信号とに基く低倍率パターンマッチング作用を遂行し、
   該移動制御手段は、更に、該第１の位置付けに先立つて
   、該低倍率パターンマッチングに基いて該移動手段を作
   動せしめ、かくして該保持手段に保持された該被処理物
   体の前位置付けを遂行する、特許請求の範囲第１項乃至
   第３項のいずれかに記載の自動精密位置合せシステム。 ５、該光学手段は、該比較的低倍率の第１の光学径路と
   、該比較的高倍率の第２の光学径路とを有し、該撮像手
   段は、該第１の光学径路に光学的に接続された第１の撮
   像手段と、該第２の光学径路に光学的に接続された第２
   の撮像手段とを有し、該第１の撮像手段及び該第２の撮
   像手段を選択的に該画像フレームメモリに電気的に接続
   する倍率変換手段を具備する、特許請求の範囲第４項記
   載の自動精密位置合せシステム。 ６、該撮像手段が生成する該アナログ信号を多値デジタ
   ル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換手段を具備し、該画
   像フレームメモリは、該Ａ／Ｄ変換手段が生成する多値
   デジタル信号を記憶する、特許請求の範囲第１項乃至第
   ５項記載の自動精密位置合せシステム。 ７、該キーパターンメモリに記憶される該第１のキーパ
   ターン信号及び該第２のキーパターン信号は、該キーパ
   ターン中の複数個の画素の濃度に対応した多値デジタル
   信号である、特許請求の範囲第６項記載の自動精密位置
   合せシステム。 ８、該パターンマッチング手段は、該第１のパターンマ
   ッチング作用及び該第２のパターンマッチング作用にお
   いて、マッチング度Ｐを、下記式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、ｆは該保持手段に保持された該半導体ウェーハ
   の該表面の照合領域中の複数個の画素の各々の濃度に対
   応した値であり、＠ｆ＠はｆの平均値であり、ｇはキー
   パターン中の複数個の画素の濃度に対応した値であり、
   ＠ｇ＠はｇの平均値である、に基いて算出する、特許請
   求の範囲第７項記載の自動精密位置合せシステム。 ９、該パターンマッチング手段は、該第１のパターンマ
   ッチング作用及び該第２のパターンマッチング作用にお
   いて、マッチング度Ｐを、下記式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、ｆは該保持手段に保持された該半導体ウェーハ
   の該表面の照合領域中の複数個の画素の各々の濃度に対
   応した値であり、＠ｆ＠はｆの平均値であり、ｇはキー
   パターン中の複数個の画素の濃度に対応した値であり、
   ＠ｇ＠はｇの平均値であり、Ｕは２値化演算を意味する
   、に基いて算出する、特許請求の範囲第７項記載の自動
   精密位置合せシステム。 １０、該パターンマッチング手段は、該第１のパターン
   マッチング作用及び該第２のパターンマッチング作用に
   おいて、マッチング度Ｐを、下記式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、ｆは該保持手段に保持された該半導体ウェーハ
   の該表面の照合領域中の複数個の画素の各々の濃度に対
   応した値であり、＠ｆ＠はｆの平均値であり、ｇはキー
   パターン中の複数個の画素の濃度に対応した値であり、
   ＠ｇ＠はｇの平均値である、に基いて算出する、特許請
   求の範囲第７項記載の自動精密位置合せシステム。 １１、該撮像手段は、ｘ−ｙマトリックス配列された複
   数個の撮像素子を有する固体カメラから構成されている
   、特許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかに記載
   の自動精密位置合せシステム。