JPS62150112A - スクライブラインのパターン検出方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ウェハＩユのスクライブラインのような、
−・定幅で特定方向に延在するラインパターンを認識す
る方式に関する。

［従来の技術］ ウェハ１−のパターンの・１゛法測定や合わせ精度測定
を行う微小・ｊ゛法測測定装置おいては、それらの測定
に先１ｙち、ウェハがセントされたＸ−Ｙステージの座
標系に対する、同ウェハの座標系の傾きを測定している
。この測定において、スクライブラインの認識処理を行
っている。

従来は、ｘ−ｙステージによってウェハのノ、（準焦に
位置付けした状態で、パターン検出光学系の視野内に存
在するパターンの幅をチェックし、スクライブラインの
幅のパターンか存で１すれば、それをスクライブライン
として認識している。

［解決しようとする問題点］ このようなパターン幅のみに注目シたスクライブライン
認識方式では、視野内にスクライブラインと同′：１幅
のバター／かイｒイ１すると、そのパターンをスクライ
ブラインと、コ（認してしまうという問題があった。

［発明の目的］ この発明の目的は、前述のようなスクライブラインの認
識などに好適で％　ｌｉ！ｌ認の虞の少ないラインパタ
ーン認識方式を提供すことにある。

［問題点を解決するための丁２段コ この１１的を達成するために、この発明によるラインパ
ターン認識方式は、対象物の表面をイメージセンサで撮
像し、前記イメージセンサの出力データに基づき特定幅
のパターンを検出すると乏もに、そのパターンの前記対
象物の表面の特定方向への連続性を調へることにより、
前記対象物の表面の１）；ｊ記特定力向に延在する前記
↑、５定幅の２１１１ラインパターンを認識するように
構成されるものである。

「作用」 このように、パターン幅たけでなく、特定パターン幅の
パターンを検出し、さらに、そのパターンのｌｌライン
パターンの良さ方向についての連続性も調へるため、［
１ラインパターンの近傍に同゛５・幅のパターンが存７
１シても、そのパターンと２１］１ラインパターンとの
１コ（認は防市され、？１１＋ラインパターンを確実に
認識できる。

［実施例コ 以ド、図面を参！１（（１，、この発明の・実施例につ
いて説明する。

第１図に、この発明のラインパターン認識方式が適用さ
れた微小寸法測定装置の一例を示す。この微／ＪいＪ’
　１．！、／Ｉｔｌｌ　定’装置は、ウェハ、マスクな
とのパターンの１１法、前後−１−程で形成されたパタ
ー／の合わせｆｌｆｆ度などを精密測定するものである
。

第１図において、１０はＸ−Ｙステージ機構である。図
小しないローダ／アンローダによりＸ−Ｙステージ機構
ＩＯのチャック部に搬入されたウェハ１２は、そのオリ
フラ（オリエンテーシｆＩンフラット）１３を基準とし
て位置決めされて保持されるようになっている。このよ
うにしてウェハ１２の座標系と、Ｘ−Ｙステージ機構と
の座標系とを一致させるようにしているが、多少のオフ
セ、トは避けられない。このウェハのオフセットの中で
、傾きの影響が大きいため、その傾きを検出しているが
、その処理にこの発明によるラインパターン認識方式が
適用されている。

ウェハ１２の１１面は、ハロゲンランプ１６によりミラ
ー１８．アクロマチックレンズ２０およびハーフミラ−
２２を介して照明される。このようにして！ｊ（１明さ
れたウェハ１２の上面の局所的明暗像は、パターン検出
光学系２４によって観測される。

このパターン検出光学系２４は、対物レンズ２６、前記
ハーフミラ−２２、ハーフミラ−２８、スリット３０Ｘ
、３０Ｙ、　　リレーレンズ３２Ｘ。

３２Ｙ１　ミラー３４、シリンドリ力ルレンス３６Ｘ　
＋　　３６　Ｙ　、１　次元のイメージセンサであるＣ
ＣＩ）リニアイメージセンサ３８Ｘ、３８Ｙから構成さ
れている。対物レンズ２６で決まるウエノＸ面」−の視
野内の明暗像は、スリット３０Ｘ、３０Ｙを介して視野
をさらに絞られてＣＣｌ）　ＩＪニアイメージセンサ３
８Ｘ、３８Ｙに撮像される。スリフト３０Ｘのアパーチ
ャはＸ−Ｙステージ機構１０の座標系のＸ軸と串杆にさ
れており、対物レンズ２６の視野内の中心を通る細長い
Ｘ方向の視野の像７り（ＣＣＩ）リニアイメージセンサ
３８Ｘに結像する。

同様に、他方のＣＣｌ）リニアイメージセンサ３８Ｘの
視野は、スリット３０Ｙによって対物レンズ２６の視野
の中心を通るＹ方向の細長い領域に絞られ、その視野内
のウェハ像がＣＣＩ）リニアイメージセンサ３８Ｘに結
像される。前記ＣＣＩ）リニアイメージセンサ３８Ｘ、
３８Ｙは、それぞれに結像した明暗パターンを画素分解
して読み取り、アナログ画イ、１号゛をシリアルに出力
する。

４０は処理制御系である。この処理制御系４０は、ゲイ
ン・オフセント最適化回路４２、アナログ／デジタル変
換器４４、画像メモリ４６、マイクロプロセ、す４８、
ＲＡＭ５０、キーボード５２とそのインターフェイス回
路５４、Ｘ−Ｙステージ駆動回路Ｓ６とそのインターフ
ェイス回路５８からなる。ＣＣＤリニアイメージセンサ
３８Ｘ。

３８Ｙやアナログ／デジタル変換器４４の駆動制御に関
係する回路も存在するが、それは図示されていない。

Ｘ−Ｙステージ駆動回路５６は、マイクロプロセンサ４
８からインターフェイス回路５８を介して′ｊえられる
制御情報に従い、ｘ−ｙステージ機横１０の図示しない
Ｘ、Ｙ方向駆動用モータを駆動するものである。Ｘ−Ｙ
ステージ機構１０には、Ｘ、Ｙ方向の位置を検出するた
めの位置エンコーダ（図示せず）が設けられており、そ
の位置エンコーダの出力信ジノ・はインターフェイス回
路５８を介してマイクロプロセッサ４８側に入力される
ようになっている。

ＣＣＩ）リニアイメージセンサ３８Ｘ、３８Ｙカ）ら出
力されるアナログ自信−ｊは、ゲイン・オフセット最適
化回路４２を経！１１シてアナログ／デジタル変換器４
４に入力され、そこでデジタル画信号・（画像データと
称す）に変換されて画像メモリ４６に入力される。マイ
クロプロセッサ４８は、この両像メモリ４６をアクセス
１丁能であり、また画像メモリ４６への画像データのＩ
Ｔ込みを制御できる。

ここでウェハ而には、第２図に示すように２つのノλ学
点Ａ、Ｂがｒめ設定されている。基環１点Ａの近傍のウ
ェハ而を拡大して第３図に示す。この図に示されるよう
に、ウェハ而にはチップ領域６０がＸ、Ｙ方向（ウェハ
の座標系のＸ、Ｙ方向）に整然と配列形成され、各チッ
プ領域６０はＸ。

Ｙ方向の直線的溝、つまりスクライブライン６２により
区画されている。一般に特定のチップ領域６０の右１−
コーナが、基を点として設定される。

同様に、基望点Ｂも、他の特定のチップ領域６０の右１
−コーナとして設定される。

次に、ウェハの傾き検出動作について、第４図に小すフ
ローチャートを参！Ｉ（Ｉ　Ｌながら説明する。

Ｘ−Ｙステージ機構１０のチャック部にウェハ１２が位
置決め保持されると、マイクロプロセッサ４８はＲＡＭ
５０に格納されている傾き検出プログラム５０Ａの実行
を開始する。

まず、マイクロプロセッサ４８は、ＲＡＭ５０１−のレ
ジスタ５０Ｂにセットされている基準点Ａの庫標（Ｘ、
、Ｙ、）に所定の値を加算した位置決め情報をインター
フェイス回路５８を介してＸ−Ｙステージ駆動回路５６
に５える。Ｘ−Ｙステージ駆動回路５６は、その位置決
め制御情報に従ってＸ−Ｙステージ機構１０の駆動用モ
ータを駆動する。これにより、Ｘ−Ｙステージ機構１０
のＸ軸に対するウェハ１２の傾き（第２図に示す０）が
ゼロならば、対物レンズ２６の視野６４（第３図）のほ
ぼ中心が、基を点Ａの最も近いスクライブライン６２の
交点とほぼ一致するように、ウェハ１２が位置決めされ
る（ステップ１０５）。

ウェハ１２の傾きθが所定のに限値より大きく、視野６
４の中心とＪ、（／１／’点Ａとの位置ずれが過大であ
ると、傾きを正常に検出できない。そこで、その位置ず
れが許容範囲内であることを確認するために、スクライ
ブライン６２の認、：龍処理か行われる。

まず、現在の位置でのＣＣＩ）リニアイメージセンサ３
８Ｘによって得られた画像データを１走査線分だけ画像
メモリ４６に格納させる（ステップ１１０）。例えば、
第３図に示すように位置決めされたとすれば、ＣＣＤリ
ニアイメージセンサ３８Ｘにより、その視野６６内が電
子的に走査され、その視野内の明暗像が画素分解されて
読み取られて電気化−シ・に変換され、画素順にシリア
ルに出力される。この自信弓・をアナログデジタル変換
した画像データが画像メモリ４６に格納される。この格
納の後、マイクロプロセッサ４８はＲＡＭ５０１−のＩ
カウンタ５０Ｃ（ステップ１００においてｐめクリアさ
れている）に１を加え（ステップ１１５）、Ｉカウンタ
の値が所定値ＩＭ以１−であるか比較判定する（ステッ
プ１２０）。このＩＭは、チップ領域６０のＹノＪ向の
・１法に相当する値である。

Ｉカウンタ値が１Ｍ未満ならば、マイクロプロセンサ４
８は、ウェハ１２を１ステップ分たけＹ方向（第３図の
ド側）へ移動させるように、換言゛すれば、ＣＣＤリニ
アイメージセンサ３８Ｘの視野６６を第３図において１
−側に１ステツプ移動させるように、Ｘ−Ｙステップ駆
動回路５６に指ｔＪくしくステップ１２５）、ステップ
１１０に戻る。

このようにして、視野６６が実線の位置から想像線６６
Ａの位置まで、チップ領域６０のＹ方向・ｒ測置だけス
テップ移動され、各位置でのデジタル画信号が画像メモ
リ４６に蓄積される。

この操作を終了すると、マイクロプロセッサ４８は、画
像メモリ４６に蓄積された走査線ＩＭ本分の画像データ
を１走査線分読み込み、スクライブライン６２に相当す
る幅のパターンの検出を好う（・ステップ１３０）。

より詳細に説明すれば、例えば、第３図において視野６
６の斜線部に相当する画像データだけがマイクロプロセ
ッサ４８に読み込まれ、所定の閾値と比較される。」−
記斜線部の範囲にスクライブライン６２が存在するとす
る。その場合、スクライブライン６２の両側はチップ領
域６０のエツジ部分であり％　！！（１明光が散乱され
るため、その部分でアナログ自信シノーのレベルが急激
に低ドする。画像データは所定の閾値と比較され、その
ようなレベル低ド点、つまりアナログ画４＋ｊ−Ｊ波形
の谷点が抽１１１される。そして、隣り合う谷点の間隔
とスクライブライン幅相当の間隔とが比較される。スク
ライブラインが存在するならば、その両端の谷点の間隔
がほぼスクライブライン幅と等しいはずである。そのよ
うな谷点の対が検出された場合、ＲＡＭ５０上のテーブ
ル５０１）の走査線対応のビットに“１”がセットされ
る（ステップ１００において各ビットはｐめクリアされ
ている）。なお、ここで説明したパターン検出の方法は
、飽くまで一例である。

次にマイクロプロセッサ４８は、Ｉカウンタの値を１だ
けデクリメントしくステップ１３５）、Ｉカウンタのゼ
ロ判定を行う（ステップ１４０）。

■カウンタの値がゼロでなければ、ステップ１３０に戻
り、次の走査線について同様のパターン検出を好う。

このようにして走査線ＩＭ本分のパターン検出が完了す
ると、マイクロプロセッサ４８はテーブル５０Ｄを参照
し、“１”ビットの連続性、つまり検出されたスクライ
ブライン幅相゛１のパターンのＹ方向への連続性を調べ
る（ステップ１４５）。

もし、視野６６の斜線部の移動軌跡範囲にスクライブラ
インが存在するならば、スクライブライン幅相当の幅の
パターンがチップ領域６０の視野に隣接する最長内部パ
ターンの長さ以！−に嵯って連続して検出されているは
ずである。

マイクロプロセンサ４８は、ステップ１４５によって求
められたパターン連続区間の長さを１を記最長内部パタ
ーンの長さと比較しくステップ１５０）、前者が後者未
満ならば（スクライブラインが存在しない）、以後の処
理のダ当性を保証できないため、この段階で処理を異常
終−ｒさせる。前者が後者以１・、ならば、連続して検
出されたパターンをスクライブラインと認識し、ステッ
プ１５５以降の位置ずれ検出処理に進む。

このように、パターンの幅だけでなく、パターンの連続
性を調べてスクライブラインを認識するから、スクライ
ブラインの近傍のパターンの誤認を防＋Ｉ−シ、スクラ
イブラインを確実に認識できる。

なお、ここでＹ方向のスクライブラインだけを認識して
いたが、同様にしてＸ方向のスクライブラインだけ、ま
たはＸ、７両方向のスクライブラインを認識してもよい
。

さて、位置ずれ検出処理では、まずマイクロプロセッサ
４８は、Ｘ−Ｙステージ駆動回路５６を介してＸ−Ｙス
テージ機構１０を制御することにより、ステップ１０５
で位置決めされた時の視野６６の近傍について、視野６
６を移動させながら、ＣＣｌ）リニアイメージセンサ３
８Ｘ、３８Ｙよって得られる１１１ｑ像データを画像メ
モリ４６を介して順次読込み、基を点Ａのパターンを探
索する。例えば、基を点Ａの設定されたチップ領域６０
の１・。

側エツジと下側エツジのパターンを捜し、その交点をノ
、（を点Ａとして認識する。たたし、これは飽（まで一
例であり、他の方法によってもよい。基環″点Ａを見つ
けると、マイクロプロセッサ４８は、視野６２の中心と
基準点Ａとを・致させるようにＸ−Ｙステージ機構１０
を制御する（ステージ１５５）。

視野６２の中心とＪ！準準焦とを一致させた後、マイク
ロプロセ、ノサ４８はその時のＸ−Ｙステーン機構１０
の位置エンコーダの出力４ｊｊ”’夕から、Ｘ−Ｙステ
ージ機構１０の座標を認識する（ステップ１６０）。こ
の座標は、基準点Ａの実際の座標である。マイクロプロ
センサ４８は、この座標とレジスタ５０Ｂにセ、トされ
ている基を点座標（Ｘ／　、Ｙ２　）とを用いて、両者
のずれＭΔＸＩ。

ΔＹ２を算出し、その結果をＲＡＭ５０にのレジスタ５
０Ｅに格納する（ステップ１６５）。

次に、他方の基準点Ｂに関してステップ１００からステ
ップ１６５までの処理と同様の処理を行う（ステップ１
７０）。ただし、基準点Ｂの座標（Ｘ２．Ｙ２）はＲＡ
Ｍ５０１−のレジスタ５０Ｆにセットされており、基を
点Ｂの位置ずれｌｉｔΔＸ２、ΔＹ２はＲＡＭ５０にの
レジスタ５０Ｇに格納される。ステップ１７０において
も、スクライブラインが検出されなければ、異常終ｒと
なる。

基環”点Ａ、Ｂの位置ずれニルが求められると、マイク
ロプロセッサ４８は、次式に従って傾きＯを３９出し、
その結果をＲＡＭ５０１−のレジスタ５０Ｈに格納して
処理＝終ｒする（ステップ１７５）。

ａｎ−１０ ＝［（Ｙ２＋八Ｙ２　）−（Ｙ／＋ΔＹ／）］／［（Ｘ
２＋ΔＸ２）　　　（Ｘｔ十ΔＸ、）コ・・・・・・・
・・（１） このようにして求められた傾き０は、パターンの寸法１
ｊｌｌ＋定、パターンの合わせ精度測定などにおいて、
ウェハの座標補正に利用される。なお、パターンの寸法
測定や合わせ精度測定の説明は省略する。

以ｍ、一実施例について説明したが、この発明はそれだ
けに限定されるものではない。

例えば、■次元イメージセンサはＣＣＩ）リニアイメー
ジセンサ以外のものでもよい。

前記実施例においては、対象物であるウェハを移動した
が、ウェハを固定し、１次元イメージセンサを移動させ
てもよいし、両方を移動させてもよい。

さらに、２次元イメージセンサを用いて対象物の表面を
撮像してもよい。

また、特定幅のパターンの検出方法、そのパターンの連
続性の判定方法も適宜変更してよい。

さらに、この発明は、スクライブライン以外のラインパ
ターンの認識にも同様に適用できる。

［発明の効果］ 塩１−説明したように、この発明によれば、特定パター
ン幅のパターンを検出し、さらに、そのパターンのｔＨ
１ラインパターンの長さ方向についての連続性も調べる
ため、ｌ目−１ラインパターンの近傍に同等幅のパター
ンが存在しても、そのパターンと注ＩＩラインパターン
との１具認は防市され、ハ三ｒ＋ラインパターンを確実
に認識できるという効果を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるラインパターン認識方式が適用
された＠／ｊｂＪ法測定装置の構成＃！！四図、第２図
はウェハの傾きと基を点を説明するための・１４而図、
第３図は基準点近傍のスクライブラインの認識を説明す
るための部分拡大−１４而図、第４図はウェハの傾き検
出処理の概略フローチャートである。 ｌＯ・・・Ｘ−Ｙステージ機構、１２・・・ウェハ（対
象物）、１６・・・ハロゲンランプ、２４・・・パター
ン検出光学系、２６・・・対物レンズ、３０Ｘ、３０Ｙ
・・・スリット、３８Ｘ、３８Ｙ・・・ＣＣＩ）リニア
イメージセンサ（１次元イメージセンサ）、処理制御系
、４４・・・アナログ／デジタル変換器、４６・・・画
像メモリ、４８・・・マイクロプロセッサ、５０・・・
ＲＡＭ１５Ｂ・・・Ｘ−Ｙステップ駆動回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象物の表面をイメージセンサで撮像し、前記イ
   メージセンサの出力データに基づき特定幅のパターンを
   検出するとともに、そのパターンの前記対象物の表面の
   特定方向への連続性を調べることにより、前記対象物の
   表面の前記特定方向に延在する前記特定幅の注目ライン
   パターンを認識することを特徴とするラインパターン認
   識方式。
2. （２）イメージセンサは１次元イメージセンサであり、
   対象物の表面の撮像は前記対象物と前記１次元イメージ
   センサを特定方向に相対的に移動させながら行われるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のラインパタ
   ーン認識方式。
3. （３）注目ラインパターンはウェハ上のスクライブライ
   ンのパターンであり、連続性は前記ウェハ上の前記注目
   ラインパターンの周辺でかつ同等幅を持つ他のパターン
   の最大長以上の長さ区間について調べられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載のライ
   ンパターン認識方式。