KR100287319B1 - Rotation direction detection method, measurement position determination method and apparatus therefor - Google Patents

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KR100287319B1
KR100287319B1 KR1019970031594A KR19970031594A KR100287319B1 KR 100287319 B1 KR100287319 B1 KR 100287319B1 KR 1019970031594 A KR1019970031594 A KR 1019970031594A KR 19970031594 A KR19970031594 A KR 19970031594A KR 100287319 B1 KR100287319 B1 KR 100287319B1
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히토시 아츠타
히로아키 가쿠마
아츠시 다마다
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이시다 아키라
다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
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Abstract

웨이퍼 스테이지의 회전기구를 사용하지 않고 웨이퍼의 회전방향을 검출하고, 또 웨이퍼의 회전방향이 불명확한 경우에도 웨이퍼 측정점의 위치를 결정할 수 있는 기술을 제공한다.The present invention provides a technique capable of detecting the rotational direction of a wafer without using the rotating mechanism of the wafer stage and determining the position of the wafer measurement point even when the rotational direction of the wafer is unclear.
피측정 웨이퍼 표면의 일부 촬상영역의 화상을 촬상하여 그 화상에 포함되는 직선부분을 분석함으로써, 피측정 웨이퍼가 취할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도를 결정하고, 화상에 대해서 모델패턴을 사용한 패턴 매칭을 행함으로써 매칭패턴을 검출하여, 매칭패턴의 방향에 의거하여 4개의 등가회전각도중에서 1개를 선택한다. 이 선택된 등가회전각도로부터 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정한다.By taking an image of a part of the imaging area on the surface of the wafer to be measured and analyzing the straight portion included in the image, four equivalent rotation angles different from each other by an integer multiple of 90 degrees are determined as the rotation angles that the wafer under measurement can take. The matching pattern is detected by performing pattern matching using a model pattern, and one of four equivalent rotation angles is selected based on the direction of the matching pattern. The rotation direction of the wafer under measurement is determined from the selected equivalent rotation angle.
웨이퍼의 측정점의 위치를 결정하기 위해서, 기준 웨이퍼를 사용하여 회전각도(θ1)와, 위치맞춤 기준점(RP)의 위치와, 복수의 측정점(PM1~PM15)의 위치를 미리 등록한다. 또한, 위치맞춤 기준점(RP)의 근방에서 제1 모델패턴을 취득하고, 측정점 근방에서 제2 모델패턴을 취득한다. 피측정 웨이퍼에 관해서는, 우선, 위치맞춤 기준점(RP) 근방의 영역에서 제1 모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 행함으로써, 피측정 웨이퍼의 회전방향(θ2)과 위치맞춤 기준점(RP)의 위치를 결정한다. 이들 정보에 의거하여 측정점의 예측위치를 결정하고, 측정점의 예측위치 근방의 영역에서 제2 모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 행함으로써 측정점의 실측위치를 결정한다.In order to determine the position of the measurement point of the wafer, the reference angle is used to register the rotation angle θ1, the position of the alignment reference point RP and the positions of the plurality of measurement points PM1 to PM15 in advance. Further, the first model pattern is acquired near the alignment reference point RP, and the second model pattern is acquired near the measurement point. Regarding the wafer to be measured, first, by performing a pattern matching process using the first model pattern in the region near the alignment reference point RP, the rotation direction θ2 and the position of the alignment reference point RP of the wafer under measurement are performed. Determine. Based on these information, the predicted position of the measuring point is determined, and the actual position of the measuring point is determined by performing a pattern matching process using the second model pattern in the region near the predicted position of the measuring point.

Description

피측정 웨이퍼의 회전방향 검출방법과 측정위치 결정방법 및 그 장치Rotation direction detection method, measurement position determination method and apparatus therefor
제1도는 본 발명의 실시예를 적용하여 반도체 웨이퍼의 위치맞춤처리(얼라인먼트 처리)를 행하는 기능을 가지는 측정장치의 구성을 나타내는 블록도,1 is a block diagram showing a configuration of a measuring apparatus having a function of performing alignment processing (alignment processing) of a semiconductor wafer by applying an embodiment of the present invention;
제2도는 화상처리유닛(50)의 내부 구성을 나타내는 블록도,2 is a block diagram showing an internal configuration of the image processing unit 50;
제3도는 기준 웨이퍼를 사용한 전(前)처리의 순서를 나타내는 플로우 차트,3 is a flow chart showing a procedure of preprocessing using a reference wafer;
제4도는 반도체 웨이퍼(WF)내에 형성된 복수의 칩의 배열 모양을 나타내는 개념도,4 is a conceptual diagram showing the arrangement of a plurality of chips formed in the semiconductor wafer WF;
제5도는 웨이퍼의 중심 부근을 확대해서 나타내는 개념도,5 is a conceptual diagram showing an enlarged vicinity of the center of the wafer;
제6도는 1차원 투영법에 의한 직선 에지정보의 검출처리를 나타내는 설명도.6 is an explanatory diagram showing a process of detecting linear edge information by a one-dimensional projection method.
제7도는 소벨 오퍼레이터에 의한 화상처리의 방법을 나타내는 설명도,7 is an explanatory diagram showing a method of image processing by a Sobel operator;
제8도는 소벨 오퍼레이터를 사용하여 얻어진 수평에지치와 수직에지치로부터 화상의 직선부분의 각도를 산출하는 방법을 나타내는 설명도,8 is an explanatory diagram showing a method of calculating the angle of the straight portion of the image from the horizontal and vertical edge values obtained using the Sobel operator;
제9도는 처리 대상이 되는 다계조 화상의 일예와, 이 다계조 화상에서 소벨 오퍼레이터법에 의해 검출된 각도의 막대그래프를 나타내는 설명도,9 is an explanatory diagram showing an example of a multi-gradation image to be processed, and a bar graph of angles detected by the Sobel operator method in the multi-gradation image;
제10도는 4개의 등가회전각도를 나타내는 설명도,10 is an explanatory diagram showing four equivalent rotation angles,
제11도는 스크라이브 라인(SL)의 교점위치로 시야의 중심을 이동시킨 상태를 나타내는 설명도,11 is an explanatory diagram showing a state in which the center of view is moved to the intersection position of the scribe line SL;
제12도는 모델패턴(MPa)의 등록 모양을 나타내는 설명도,12 is an explanatory diagram showing the registration form of the model pattern MPa;
제13도는 스텝(S10)의 처리 내용을 나타내는 설명도,13 is an explanatory diagram showing the contents of processing at step S10;
제14도는 피측정 웨이퍼의 회전각도를 결정하는 순서를 나타내는 플로우 차트,14 is a flowchart showing a procedure for determining a rotation angle of a wafer under measurement;
제15도는 피측정 웨이퍼에서 설정되는 시야의 일예를 나타내는 설명도,15 is an explanatory diagram showing an example of a field of view set on a wafer under measurement;
제16도는 피측정 웨이퍼에 관한 패턴 매칭의 방법을 나타내는 설명도,FIG. 16 is an explanatory diagram showing a method of pattern matching on a wafer under measurement;
제17도는 피측정 웨이퍼에서 웨이퍼의 예비 회전각도(
Figure kpo00001
2pr)와 조회전각도 (
Figure kpo00002
2)와의 관계를 나타내는 설명도,
17 is a preliminary rotational angle of the wafer in the wafer under measurement (
Figure kpo00001
2pr) and view full-angle (
Figure kpo00002
Explanatory drawing which shows the relationship with 2),
제18도는 피측정 웨이퍼에서 설정된 2개 시야의 관계를 나타내는 설명도,18 is an explanatory diagram showing a relationship between two fields of view set on a wafer under measurement;
제19도는 고정밀도인 상대회전각도를 구하는 방법을 나타내는 설명도,19 is an explanatory diagram showing a method of obtaining a high precision relative rotation angle;
제20도는 대략 상대회전각도를 구하는 방법을 나타내는 설명도,20 is an explanatory diagram showing a method of obtaining a relative rotation angle;
제21도는 실시예에 있어서 위치맞춤 처리의 개요를 나타내는 설명도,21 is an explanatory diagram showing an outline of alignment processing in the embodiment;
제22도는 실시예에 있어서 위치맞춤 처리의 전체 순서를 나타내는 플로우 차트,22 is a flowchart showing the overall procedure of alignment processing in the embodiment;
제23도는 기준 웨이퍼(WF1)를 사용한 프리(pre) 얼라인먼트 전처리의 순서를 나타내는 플로우 차트,23 is a flowchart showing a procedure of pre-alignment pretreatment using the reference wafer WF1;
제24도는 기준 웨이퍼(WF1)를 사용한 프리 얼라인먼트 전처리의 순서를 나타내는 플로우 차트,24 is a flowchart showing a procedure of pre-alignment preprocessing using the reference wafer WF1;
제25도는 모델패턴(MPa)의 등록 모양을 나타내는 설명도,25 is an explanatory diagram showing the registration form of the model pattern MPa;
제26도는 스텝(S10)의 처리 내용을 나타내는 설명도,FIG. 26 is an explanatory diagram showing the processing contents of step S10;
제27도는 기준 웨이퍼(WF1)를 사용한 파인(fine) 얼라인먼트 전처리의 순서를 나타내는 플로우 차트,FIG. 27 is a flowchart showing a procedure of fine alignment pretreatment using the reference wafer WF1;
제28도는 기준 웨이퍼(WFl)의 파인 얼라인먼트 전처리에서 i번째의 측정점 (PMi)을 포함하는 시야(W(i))를 나타내는 설명도,28 is an explanatory diagram showing a field of view W (i) including the i-th measurement point PMi in the fine alignment pretreatment of the reference wafer WFl;
제29도는 피측정 웨이퍼의 프리 얼라인먼트 처리의 순서를 나타내는 플로우 차트,29 is a flowchart showing a procedure of pre-alignment processing of a wafer under measurement;
제30도는 피측정 웨이퍼의 프리 얼라인먼트 처리의 순서를 나타내는 플로우 차트,30 is a flowchart showing a procedure of pre-alignment processing of a wafer under measurement;
제31도는 피측정 웨이퍼에 관한 패턴 매칭의 방법을 나타내는 설명도,31 is an explanatory diagram showing a method of pattern matching on a wafer under measurement;
제32도는 매칭패턴(MPc)의 기준점(Qc)과 제1 스크라이브 라인교점(Pc)와의 관계를 나타내는 설명도,32 is an explanatory diagram showing the relationship between the reference point Qc of the matching pattern MPc and the first scribe line intersection Pc;
제33도는 피측정 웨이퍼에서 설정된 2개 시야의 관계를 나타내는 설명도,33 is an explanatory diagram showing a relationship between two fields of view set on a wafer under measurement;
제34도는 피측정 웨이퍼를 사용한 파인 얼라인먼트 처리의 순서를 나타내는 플로우 차트,34 is a flowchart showing a procedure of fine alignment processing using a wafer under measurement;
제35도는 피측정 웨이퍼를 사용한 파인 얼라인먼트 처리에 있어서,측정점의 근방에서 얻어진 회전 후의 화상을 나타내는 설명도,35 is an explanatory diagram showing an image after rotation obtained in the vicinity of a measurement point in a fine alignment process using the wafer under measurement;
제36도는 제2실시예에서의 처리 방법을 나타내는 설명도,36 is an explanatory diagram showing a processing method in the second embodiment;
제37도는 제3실시예에서의 처리 방법을 나타내는 설명도이다.37 is an explanatory diagram showing a processing method in the third embodiment.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
30 : 제어조작유닛 31 : 표시부30: control operation unit 31: display unit
32 : 조작부 33 : 제어부32: operation unit 33: control unit
34 : 스테이지 구동부 35 : 스테이지 좌표판독부34: stage driving unit 35: stage coordinate reading unit
36 : XY 스테이지 36a, 36b : 웨이퍼 유지아암36: XY stage 36a, 36b: wafer holding arm
38 : 통신경로 40 : 광학유닛38: communication path 40: optical unit
41 : 카메라 42 : 광원41: camera 42: light source
43 : 하프미러 44 : 대물렌즈43: half mirror 44: objective lens
50 : 화상처리유닛 110 : CPU50: image processing unit 110: CPU
112 : 버스라인 114 : ROM112: bus line 114: ROM
116 : RAM 136 : 모니터116: RAM 136: monitor
138 : 자기디스크 139 : 얼라인먼트 정보파일138: magnetic disk 139: alignment information file
140 : 입출력 인터페이스 150 : 등가회전각도 결정수단140: input and output interface 150: equivalent rotation angle determination means
152 : 촬상위치 결정수단 154 : 패턴 매칭수단152: imaging position determining means 154: pattern matching means
156 : 각도 선택수단 158 : 회전방향 결정수단156: angle selection means 158: rotation direction determining means
160 : 기준위치 결정수단 162 : 측정위치 결정수단160: reference position determining means 162: measurement position determining means
DL1, DL2 : 기준점 연결방향 Dw1, Dw2 : 웨이퍼 좌표계의 기준방향DL1, DL2: Reference point connection direction Dw1, Dw2: Reference direction of the wafer coordinate system
Ds : 스테이지 좌표계의 기준방향Ds: reference direction of the stage coordinate system
α1,α2 : 조회전각도 θ1, θ2 : 고정밀도 회전각도α1, α2: Viewing angle θ1, θ2: High precision rotation angle
본 발명은, 반도체 웨이퍼의 회전방향 검출 방법, 측정점 위치 결정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a rotation direction of a semiconductor wafer, a method for determining a measurement point, and an apparatus thereof.
반도체 웨이퍼는, 그 제조공정에 있어서 여러가지 장치 및 측정장치에 의해서 처리되고 측정이 행해지는데, 장치에 따라서는, 웨이퍼의 회전방향(오리엔테이션)을 인식할 필요가 있다.Although a semiconductor wafer is processed and measured by various apparatuses and measuring apparatuses in the manufacturing process, it is necessary to recognize the rotation direction (orientation) of a wafer depending on an apparatus.
예컨대, 웨이퍼의 막두께 측정장치에서는, 측정시 웨이퍼상의 소정 측정 포인트로 광학헤드를 이동시킨다. 이 때문에, 우선, 웨이퍼의 회전방향을 검출하고, 이 회전방향에 따라서 위치맞춤처리(얼라인먼트 처리)가 행해진다.For example, in the film thickness measuring apparatus of the wafer, the optical head is moved to a predetermined measuring point on the wafer during the measurement. For this reason, first, the rotation direction of a wafer is detected and alignment processing (alignment process) is performed according to this rotation direction.
웨이퍼의 회전방향을 검출하기 위한 종래의 기술로서는, 예컨대 본 출원인에 의해 개시된 일본공개특허 평8-23023호 공보에 기재된 것이 있다. 이 기술에서는, 웨이퍼의 스테이지를 회전시키는 기구를 설치하고, 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼 외주에 있는 노치나 오리엔테이션 플랫의 위치를 센서로 검출하고 있다. 그리고, 검출한 위치가, 소정의 위치가 되도록 스테이지를 회전시킴으로서 웨이퍼의 회전방향을 보정한다.As a conventional technique for detecting the rotational direction of a wafer, there exist some which were described, for example in Unexamined-Japanese-Patent No. 8-23023 disclosed by this applicant. In this technique, the mechanism which rotates the stage of a wafer is provided, and the position of the notch and orientation flat in the outer periphery of a wafer is detected by a sensor, rotating a wafer. Then, the rotation direction of the wafer is corrected by rotating the stage so that the detected position is a predetermined position.
또한, 측정처리시에는, 웨이퍼상의 미리 정해진 측정점에 측정 프로브(광학소자나 전극등)를 정확히 위치 결정하는 「위치맞춤처리(얼라인먼트 처리)」가 행해진다.At the time of the measurement process, "alignment process (alignment process)" is performed to accurately position the measurement probe (optical element or electrode) at a predetermined measurement point on the wafer.
[발명이 해결하고자 하는 과제][Problem to Solve Invention]
전술한 종래 기술에 의해서도, 반도체 웨이퍼의 회전방향을 검출하는 것은 가능하다. 그러나, 이 기술에서는 웨이퍼를 회전시키는 동작이 필요하게 되기 때문에 시간이 걸리고, 또한 웨이퍼 스테이지의 회전기구를 가지는 장치밖에는 적용할 수 없다는 문제가 있었다.Even with the above-described prior art, it is possible to detect the rotational direction of the semiconductor wafer. However, this technique takes time because the operation of rotating the wafer is required, and there is a problem that it can be applied only to an apparatus having a rotating mechanism of the wafer stage.
또한, 측정장치에 따라서는, 웨이퍼를 측정장치의 지지대 상에 올려 놓을 때, 웨이퍼가 임의의 회전방향(오리엔테이션)을 취할 수 있는 경우가 있다. 이와 같은 측정장치에 있어서는 웨이퍼의 회전방향이 불명확하기 때문에, 웨이퍼상의 측정점을 위치 결정하는 것이 곤란하였다.Also, depending on the measuring device, the wafer may take any rotational direction (orientation) when the wafer is placed on the support of the measuring device. In such a measuring apparatus, since the rotation direction of the wafer is unclear, it was difficult to position the measuring point on the wafer.
본 발명은, 종래 기술에서 상술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 웨이퍼 스테이지의 회전기구를 사용하지 않고 웨이퍼의 회전방향을 검출하고, 또한 웨이퍼의 회전방향이 불명확한 경우에도 웨이퍼의 측정점 위치를 결정할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and detects the rotational direction of the wafer without using the rotating mechanism of the wafer stage, and determines the position of the measurement point of the wafer even when the rotational direction of the wafer is unclear. It is aimed at providing a technology that can be used.
[과제를 해결하기 위한 수단 및 그 작용·효과][Measures for solving the problem, its action and effect]
전술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위한 제1발명은, 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 회전방향을 검출하는 방법에 있어서,The first invention for solving at least part of the above-mentioned problem is a method for detecting the rotational direction of a wafer under measurement mounted on a table,
(a) 화상의 패턴 매칭에 사용하는 모델패턴을 준비하는 공정과,(a) preparing a model pattern for use in pattern matching of an image;
(b) 상기 피측정 웨이퍼 표면의 일부 촬상영역의 제1화상을 촬상하는 공정과,(b) imaging a first image of a part of the imaging area on the surface of the wafer under measurement;
(c) 상기 제1화상을 처리하여 상기 제1화상에 포함되는 제1직선부분을 검출하고, 상기 제1직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1셋트를 결정하는 공정과,(c) processing the first image to detect a first straight portion included in the first image, and 90 degrees from each other as a rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate from the direction of the first straight portion; Determining a first set consisting of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of the degree;
(d) 상기 제1화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(d) pattern matching is performed on the first image with the model pattern to detect a matching pattern in the first image, and the four equivalent rotation angles are used as first direction indicator angles based on the direction of the matching pattern. Selecting one from the first set, and
(e) 상기 제1방향지표 각도에 따라 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.(e) determining a rotation direction of the wafer under measurement on the table according to the first direction indicator angle.
제1발명에 있어서는, 상기 제1화상을 처리하여 상기 제1화상에 포함되는 제1직선부분을 검출하고, 상기 제1직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1셋트를 결정하는 처리와, 상기 제1화상에 대해서 상기 모델 패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1셋트중에서 1개를 선택하는 처리는, 어느 것이나 화상처리에 의해서 행할 수 있다. 따라서, 회전기구를 사용하지 않고 웨이퍼의 회전방향을 검출할 수 있다.In the first invention, the first image is processed to detect a first straight portion included in the first image, and the rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate from the direction of the first straight portion. And a process of determining a first set consisting of four equivalent rotation angles different from each other by an integral multiple of 90 degrees, and performing pattern matching with the model pattern on the first image to detect a matching pattern in the first image. Any process of selecting one of the first sets consisting of the four equivalent rotation angles as the first direction indicator angle based on the direction of the matching pattern can be performed by image processing. Therefore, the rotation direction of the wafer can be detected without using the rotating mechanism.
상기 제1발명에 있어서, 상기 공정(a)는,In the first invention, the step (a),
(1) 상기 피측정 웨이퍼 표면과 거의 같은 표면을 가지는 기준 웨이퍼를 상기 테이블상에 제공하는 공정과,(1) providing a reference wafer having a surface substantially the same as the surface of the wafer under measurement on the table;
(2) 상기 기준 웨이퍼 표면의 일부 촬상영역의 제2화상을 촬상하는 공정과,(2) imaging a second image of a part of the imaging area on the surface of the reference wafer;
(3) 상기 제2화상을 처리하여 상기 제2화상에 포함되는 제2직선부분을 검출하고, 상기 제2직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 기준 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제2셋트를 결정하는 공정과,(3) The second image is processed to detect a second straight portion included in the second image, and from the direction of the second straight portion, the reference wafer on the table is rotated 90 degrees from each other. Determining a second set of four equivalent rotation angles different by an integer multiple,
(4) 상기 제2화상의 일부로부터 모델패턴을 추출하는 공정과,(4) extracting a model pattern from a part of the second image;
(5) 상기 모델패턴의 방향에 의거하여, 제2방향지표 각도로서 상기 4개의 등가 회전각도로 이루어진 상기 제2셋트중에서 1개를 선택하는 공정을 구비하고,(5) a step of selecting one of said second sets consisting of said four equivalent rotation angles as a second direction indicator angle, based on the direction of said model pattern,
상기 공정(e)는, 상기 제1 및 제2 방향지표 각도의 차이를 계산하여 상기 기준 웨이퍼에 대한 상기 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.The step (e) preferably includes a step of determining a relative rotation angle of the wafer under measurement with respect to the reference wafer by calculating a difference between the first and second direction indicator angles.
이렇게 하면, 기준 웨이퍼와 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정할 수 있다.In this way, the relative rotation angles of the reference wafer and the wafer under measurement can be determined.
제2발명은, 피측정 웨이퍼의 회전방향을 검출하는 방법에 있어서,According to a second aspect of the present invention, in a method of detecting a rotational direction of a wafer under measurement,
(a) 화상의 패턴 매칭에 사용하는 모델패턴을 준비하는 공정과,(a) preparing a model pattern for use in pattern matching of an image;
(b) 상기 피측정 웨이퍼 표면의 일부인 제1촬상영역의 제1화상을 촬상하는 공정과,(b) picking up a first image of a first imaging area which is a part of the surface of the wafer under measurement;
(c) 상기 제1화상을 처리하여 상기 제1화상에 포함되는 제1직선부분을 검출하고, 상기 제1직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1셋트를 결정하는 공정과,(c) processing the first image to detect a first straight portion included in the first image, and 90 degrees from each other as a rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate from the direction of the first straight portion; Determining a first set consisting of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of the degree;
(d) 상기 제1화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1 셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(d) pattern matching is performed on the first image with the model pattern to detect a matching pattern in the first image, and the four equivalent rotation angles are used as first direction indicator angles based on the direction of the matching pattern. Selecting one from the first set, and
(e) 상기 제1방향지표 각도에 의거하여 상기 제1촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제1촬상영역으로부터 상기 검색방향으로 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 다른 하나의 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 공정과,(e) specifying a predetermined search direction in the first imaging area based on the first direction indicator angle and specifying at least one imaging area spaced a predetermined distance from the first imaging area in the search direction. And at the same time, picking up an image of each image pickup area specified in this manner;
(f) 상기 각 촬상영역의 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭패턴을 검출하는 공정과,(f) performing pattern matching on the model pattern on the images of the respective imaging areas to detect a matching pattern;
(g) 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제1촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소정의 기준위치를 서로 연결하는 제1 연결방향을 결정하고, 상기 제1 연결방향에 의거하여 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.(g) determining a first connection direction for connecting a predetermined reference position of a matching pattern detected in each of the plurality of imaging areas including the first imaging area arranged along the search direction, and connecting the first connection direction; And determining a rotational direction of the wafer under measurement based on the direction.
제2발명에서는 화상처리에 의해서 복수의 매칭패턴을 구하고, 복수의 매칭패턴의 기준위치를 연결하는 연결방향에 의거하여 웨이퍼의 회전방향이 결정된다. 따라서, 회전기구를 사용하지 않고 웨이퍼의 회전방향을 검출할 수 있다. 또한, 연결 방향은 복수의 매칭패턴의 기준위치로부터 정확히 결정되기 때문에, 웨이퍼의 회전방향을 비교적 고정밀도로 검출할 수 있다.In the second invention, a plurality of matching patterns are obtained by image processing, and the rotation direction of the wafer is determined based on the connection direction connecting the reference positions of the plurality of matching patterns. Therefore, the rotation direction of the wafer can be detected without using the rotating mechanism. In addition, since the connection direction is accurately determined from the reference positions of the plurality of matching patterns, the rotational direction of the wafer can be detected with relatively high accuracy.
상기 제2발명에 있어서, 상기 공정(a)는In the second invention, the step (a) is
(1) 상기 피측정 웨이퍼 표면과 거의 같은 표면을 가지는 기준 웨이퍼를 상기 테이블상에 제공하는 공정과,(1) providing a reference wafer having a surface substantially the same as the surface of the wafer under measurement on the table;
(2) 상기 기준 웨이퍼 표면의 일부인 제2촬상영역의 제2화상을 촬상하는 공정과,(2) imaging a second image of a second imaging area which is a part of the surface of the reference wafer;
(3) 상기 제2화상을 처리하여 상기 제2화상에 포함되는 제2직선부분을 검출하고, 상기 제2직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 기준 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제2셋트를 결정하는 공정과,(3) The second image is processed to detect a second straight portion included in the second image, and from the direction of the second straight portion, the reference wafer on the table is rotated 90 degrees from each other. Determining a second set of four equivalent rotation angles different by an integer multiple,
(4) 상기 제2화상의 일부로부터 상기 모델패턴을 추출하는 공정과,(4) extracting the model pattern from a part of the second image;
(5) 상기 모델패턴의 방향에 의거하여, 제2방향지표 각도로서 상기 4개의 등가 회전각도로 이루어진 상기 제2셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(5) selecting one of said second sets consisting of said four equivalent rotation angles as a second direction indicator angle, based on the direction of said model pattern;
(6) 상기 제2방향지표 각도에 의거하여 상기 제2촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제2촬상영역으로부터 상기 검색방향을 따라 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 다른 하나의 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 공정과,(6) A predetermined search direction is specified in the second imaging area based on the second direction indicator angle, and at least one imaging area spaced apart from the second imaging area by a predetermined distance along the search direction is specified. And at the same time, picking up an image of each image pickup area specified in this manner;
(7) 상기 기준 웨이퍼상의 상기 각 촬상영역의 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭패턴을 검출하는 공정과,(7) performing pattern matching with the model pattern on the images of the respective imaging areas on the reference wafer to detect a matching pattern;
(8) 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제2촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소정의 기준위치를 서로 연결하는 제2연결방향을 결정하는 공정을 구비하고, 상기 공정(g)는, 상기 제1 및 제2방향지표 각도의 각도 차이를 구하여 상기 기준 웨이퍼에 대한 상기 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.(8) determining a second connection direction for connecting the predetermined reference positions of the matching pattern detected in each of the plurality of imaging areas including the second imaging area arranged along the search direction to each other, Preferably, the step (g) includes a step of determining a relative rotation angle of the wafer under measurement with respect to the reference wafer by obtaining angle differences between the first and second direction indicator angles.
이렇게 하면, 기준 웨이퍼와 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 비교적 고정밀도로 결정할 수 있다.In this way, the relative rotation angles of the reference wafer and the wafer to be measured can be determined with relatively high accuracy.
상기 제2발명에 있어서, 또, 상기 기준 웨이퍼상에서의 상기 복수의 매칭패턴의 상기 기준위치의 좌표치와, 상기 피측정 웨이퍼상에서의 상기 복수의 매칭패턴의 상기 기준위치의 좌표치에 의거하여, 상기 기준 웨이퍼의 제1좌표계와 상기 피측정 웨이퍼의 제2좌표계와의 상대 관계를 결정하는 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다.In the second invention, the reference is based on coordinate values of the reference positions of the plurality of matching patterns on the reference wafer and coordinate values of the reference positions of the plurality of matching patterns on the wafer under measurement. It is preferable to further comprise the step of determining the relative relationship between the first coordinate system of the wafer and the second coordinate system of the wafer under measurement.
이렇게 하면, 웨이퍼의 상대적인 회전방향 뿐만 아니라, 상대적인 좌표를 결정 할 수 있다.In this way, not only the relative direction of rotation of the wafer but also the relative coordinates can be determined.
제3발명은, 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼상의 측정점의 위치를 결정하는 방법에 있어서,According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of determining a position of a measurement point on a measurement target wafer mounted on a table,
(a) 상기 피측정 웨이퍼 표면의 위치맞춤 기준점과 측정점과의 위치관계를 미리 등록함과 동시에, 상기 피측정 웨이퍼 표면의 상기 위치맞춤 기준점 근방의 화상에 대해서 패턴 매칭을 행할 때 사용되는 제1모델패턴과, 상기 측정점 근방의 화상에 대해서 패턴 매칭을 행할 때 사용되는 제2모델패턴을 준비하는 공정과,(a) A first model used when pattern matching is performed on an image near the alignment reference point on the surface of the wafer to be measured while pre-registering the positional relationship between the alignment reference point on the wafer surface to be measured and the measurement point; Preparing a pattern and a second model pattern used for pattern matching on an image near the measurement point;
(b) 상기 위치맞춤 기준점 근방의 제1촬상영역의 제1화상을 촬상하는 공정과,(b) picking up a first image of a first imaging area near the alignment reference point;
(c) 상기 제1모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 포함하는 제1처리를 상기 제1화상에 대해 실행하여 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향과 상기 위치맞춤 기준점의 위치를 결정하는 공정과,(c) performing a first process including a pattern matching process using the first model pattern on the first image to determine the rotational direction of the wafer under measurement and the position of the alignment reference point;
(d) 상기 공정(c)에서 결정된 상기 회전방향 및 상기 위치맞춤 기준점의 위치와, 상기 위치맞춤 기준점과 상기 측정점과의 상기 위치관계에 의거하여, 상기 측정점의 위치를 예측하는 공정과,(d) estimating the position of the measurement point based on the rotation direction determined in the step (c) and the position of the alignment reference point and the positional relationship between the alignment reference point and the measurement point;
(e) 상기 예측위치 근방의 제2촬상영역의 제2화상을 촬상하는 공정과,(e) imaging a second image in a second imaging area near the predicted position;
(f) 상기 제2모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 포함하는 제2처리를 상기 제2 화상에 대해 실행하여 상기 측정점의 실측위치를 결정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.and (f) performing a second process including a pattern matching process using the second model pattern on the second image to determine the measured position of the measurement point.
패턴 매칭처리로는 모델패턴과 거의 같은 화상부분의 위치와 그 화상부분의 방향을 결정할 수 있다. 패턴 매칭처리를 포함하는 제1처리로는 피측정 웨이퍼의 회전방향과 위치맞춤 기준점의 위치를 결정할 수 있다. 이 회전방향과 위치맞춤 기준점의 위치로부터는, 측정장치에 고정된 좌표계와 웨이퍼에 고정된 좌표계와의 대응 관계를 결정할 수 있다. 위치맞춤 기준점과 측정점과의 위치관계는 미리 등록되어 있기 때문에, 상기 2개 좌표계의 대응관계로부터 측정점의 위치를 예측할 수 있다. 이 예측위치의 근방에서 패턴 매칭처리를 포함하는 제2처리를 행하면, 측정점의 위치를 정확히 결정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 회전방향이 불명확한 경우에도 웨이퍼의 측정점의 위치를 정확히 결정할 수 있다.In the pattern matching process, the position of the image portion and the direction of the image portion which are almost the same as the model pattern can be determined. The first process including the pattern matching process may determine the rotation direction and the position of the alignment reference point of the wafer under measurement. From the rotational direction and the position of the alignment reference point, the correspondence between the coordinate system fixed to the measuring device and the coordinate system fixed to the wafer can be determined. Since the positional relationship between the alignment reference point and the measurement point is registered in advance, the position of the measurement point can be predicted from the correspondence of the two coordinate systems. When the second process including the pattern matching process is performed in the vicinity of the predicted position, the position of the measurement point can be accurately determined. Therefore, even when the rotation direction of the wafer is unclear, the position of the measuring point of the wafer can be accurately determined.
상기 제3발명에 있어서, 상기 피측정 웨이퍼에는 상기 표면상에 복수의 상기 측정점이 제공되고, 상기 복수의 측정점중 상기 위치맞춤 기준점에서 소정의 범위내에 있는 특정 측정점에 대해서는 상기 공정(e) 및 상기 공정(f)의 처리를 생략하고, 상기 공정(d)에서 얻어진 상기 특정 측정점에 대한 상기 예측위치를 상기 특정 측정점의 실측위치로서 사용하는 것이 바람직하다.In the third invention, the wafer to be measured is provided with a plurality of the measuring points on the surface, and for the specific measuring points within the predetermined range from the alignment reference point among the plurality of measuring points, the process (e) and the It is preferable to omit the process of process (f), and to use the said predicted position with respect to the said specific measurement point obtained by the said process (d) as a measured position of the said specific measurement point.
이렇게 하면, 위치맞춤 기준점에서 소정의 범위내에 있는 측정점은, 예측위치와 실측위치의 어긋난 양은 비교적 작다. 따라서, 이 범위내에 있는 측정점에 대해서 공정(e) 및 (f)를 생략함으로써, 어느 정도의 위치맞춤 정밀도를 확보하면서, 전체 위치맞춤처리의 처리시간을 단축할 수 있다.In this way, the amount of deviation between the predicted position and the measured position is relatively small for the measurement point within the predetermined range from the alignment reference point. Therefore, by eliminating steps (e) and (f) for the measurement points within this range, the processing time of the entire alignment process can be shortened while securing a certain degree of alignment accuracy.
또한, 상기 제3발명에 있어서, 상기 피측정 웨이퍼에는 상기 표면상에 복수의 상기 측정점이 제공되고, 상기 복수의 상기 측정점중 상기 공정(e) 및 공정(f)의 처리가 행해진 제1측정점에서 소정의 범위내에 있는 제2측정점에 대해서는 상기 공정(e) 및 상기 공정(f)의 처리를 생략하고, 상기 제1측정점에서의 예측위치와 실측위치와의 어긋난 양에 의거하여 상기 제2측정점의 예측위치를 보정함으로써 상기 제2측정점의 실측위치를 결정하여도 된다.Further, in the third invention, the plurality of measurement points are provided on the surface of the wafer under measurement, and among the plurality of measurement points, at the first measurement point where the process (e) and the process (f) have been performed For the second measuring point within a predetermined range, the processing of the step (e) and the step (f) is omitted, and the second measuring point is based on the amount of deviation between the predicted position and the measured position at the first measuring point. The measured position of the second measurement point may be determined by correcting the predicted position.
이렇게 하면, 상기와 같은 이유에 의해, 어느 정도의 위치맞춤 정밀도를 확보하면서 전체 위치맞춤처리의 처리시간을 단축할 수 있다.By doing so, the processing time of the entire alignment process can be shortened while securing a certain degree of alignment accuracy for the above reason.
상기 방법에 있어서, 상기 공정(c)는, 상기 위치맞춤 기준점 근방의 복수의 영역에 대해서 복수의 상기 제1화상을 촬상하는 공정을 포함하고, 상기 공정(d)는, 상기 복수의 제1화상에 대해서 제1처리를 각각 실행함으로써, 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향과 상기 위치맞춤 기준점의 위치를 결정하는 것이 바람직하다.In the above method, the step (c) includes a step of imaging a plurality of the first images for a plurality of regions near the alignment reference point, and the step (d) includes the plurality of first images. It is preferable to determine the rotational direction of the wafer under measurement and the position of the alignment reference point by executing the first processing for each.
복수의 화상에 대한 패턴 매칭처리를 행하면, 피측정 웨이퍼의 회전방향과 위치맞춤 기준점의 위치를 보다 정확히 결정할 수 있다.By performing a pattern matching process on a plurality of images, it is possible to more accurately determine the rotation direction of the wafer under measurement and the position of the alignment reference point.
[발명의 다른 양태][Other Aspects of the Invention]
본 발명은, 이하와 같은 다른 양태도 포함하고 있다. 제1양태에서는, 상기 방법의 공정(c)에 있어서 회전방향을 결정하는 처리가,This invention also includes the following other aspects. In a 1st aspect, the process of determining the rotation direction in the process (c) of the said method,
(i) 상기 제1화상을 처리하여 상기 제1화상에 포함되는 제1직선부분을 검출하고, 상기 제1직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1셋트를 결정하는 공정과,(i) The first image is processed to detect a first straight portion included in the first image, and from the direction of the first straight portion, 90 degrees to each other as a rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate. Determining a first set consisting of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of the degree;
(ⅱ) 상기 제1화상에 대해서 상기 제1모텔패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(Ii) pattern matching is performed on the first image with the first motel pattern to detect a matching pattern in the first image, and the four equivalent rotations are used as first direction indicator angles based on the direction of the matching pattern. Selecting one of said first sets of angles;
(ⅲ) 상기 제1방향지표 각도에 따라 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정하는 공정을 구비한다.(Iii) determining a rotation direction of the wafer under measurement on the table in accordance with the first direction indicator angle.
또한, 제2양태에서는, 상기 제1양태에 있어서, 상기 공정(a)가Further, in the second aspect, in the first aspect, the step (a) is
(1) 상기 피측정 웨이퍼 표면과 거의 같은 표면을 가지는 기준 웨이퍼를 상기 테이블상에 제공하는 공정과,(1) providing a reference wafer having a surface substantially the same as the surface of the wafer under measurement on the table;
(2) 상기 기준 웨이퍼 표면의 일부 촬상영역의 제3화상을 촬상하는 공정과,(2) imaging a third image of a part of the imaging area on the surface of the reference wafer;
(3) 상기 제3화상을 처리하여 상기 제2화상에 포함되는 제2직선부분을 검출하고, 상기 제2직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 기준 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제2셋트를 결정하는 공정과,(3) The third image is processed to detect a second straight portion included in the second image, and from the direction of the second straight portion, the reference wafer on the table is rotated 90 degrees from each other. Determining a second set of four equivalent rotation angles different by an integer multiple,
(4) 상기 제3화상의 일부로부터 상기 제1모델패턴을 추출하는 공정과,(4) extracting the first model pattern from a portion of the third image;
(5) 상기 제1모델패턴의 방향에 의거하여, 제2방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제2셋트중에서 1개를 선택하는 공정을 구비하고,(5) a step of selecting one of said second sets of said four equivalent rotation angles as a second direction indicator angle, based on the direction of said first model pattern,
상기 공정(c)는, 상기 제1 및 제2방향지표 각도의 차이를 계산하여 상기 기준 웨이퍼에 대한 상기 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정하는 공정을 포함한다.The step (c) includes a step of determining a relative rotation angle of the wafer under measurement with respect to the reference wafer by calculating a difference between the first and second direction indicator angles.
제3양태에서는, 상기 방법의 공정(c)에서 회전방향을 결정하는 처리가,In a third aspect, the treatment for determining the rotation direction in step (c) of the method,
(ⅰ) 상기 제1화상을 처리하여 상기 제1화상에 포함되는 제1직선부분을 검출하고, 상기 제1직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1셋트를 결정하는 공정과,(Iii) process the first image to detect a first straight portion included in the first image, and as a rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate from the direction of the first straight portion; Determining a first set consisting of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of 90 degrees,
(ⅱ) 상기 제1화상에 대해서 상기 제1모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1 셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(Ii) pattern matching is performed on the first image with the first model pattern to detect a matching pattern within the first image, and the four equivalent rotations are used as first direction indicator angles based on the direction of the matching pattern. Selecting one of said first sets of angles,
(ⅲ) 상기 제1방향지표 각도에 의거하여 상기 제1촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제1 촬상영역으로부터 상기 검색방향을 따라 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 하나의 다른 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 공정과,(Iii) specify a predetermined search direction in the first imaging area based on the first direction indicator angle, and specify at least one other imaging area spaced apart from the first imaging area by a predetermined distance along the search direction. And at the same time, picking up an image of each image pickup area specified in this manner;
(ⅳ) 상기 각 촬상영역의 상기 화상에 대해서 상기 제1모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭패턴을 검출하는 공정과,(Iii) detecting a matching pattern by performing pattern matching on the image of each image capturing region with the first model pattern;
(ⅴ) 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제1촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소정의 기준위치를 서로 연결하는 제1 연결방향을 결정하고, 상기 제1연결방향에 의거하여 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정하는 공정을 구비한다.(Iii) determine a first connection direction for connecting the predetermined reference positions of the matching pattern detected in each of the plurality of imaging areas including the first imaging area arranged along the search direction to each other; And determining a rotational direction of the wafer under measurement based on the direction.
제4 양태에서는, 제3 양태에 있어서,In a fourth aspect, in the third aspect,
상기 공정(a)가,The step (a),
(1) 상기 피측정 웨이퍼 표면과 거의 같은 표면을 가지는 기준 웨이퍼를 상기 테이블상에 제공하는 공정과,(1) providing a reference wafer having a surface substantially the same as the surface of the wafer under measurement on the table;
(2) 상기 기준 웨이퍼 표면의 일부인 제3촬상영역의 제3화상을 촬상하는 공정과,(2) picking up a third image of a third imaging area which is a part of the surface of the reference wafer;
(3) 상기 제3화상을 처리하여 상기 제3화상에 포함되는 제2직선부분을 검출하기 위해, 상기 제2직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 상기 기준 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제2셋트를 결정하는 공정과,(3) In order to process the third image to detect the second straight portion included in the third image, from the direction of the second straight portion, the reference wafer on the table can be rotated as the rotation angles. Determining a second set of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of 90 degrees,
(4) 상기 제3화상의 일부로부터 상기 제1모델패턴을 추출하는 공정과,(4) extracting the first model pattern from a portion of the third image;
(5) 상기 제1모델패턴의 방향에 의거하여, 제2 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제2셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(5) selecting one of said second sets consisting of said four equivalent rotation angles as a second direction indicator angle based on the direction of said first model pattern;
(6) 상기 제2방향지표 각도에 의거하여 상기 제3촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제3촬상영역으로부터 상기 검색방향을 따라 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 하나의 다른 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 공정과,(6) Specify a predetermined search direction in the third imaging area based on the second direction indicator angle, and specify at least one other imaging area spaced apart from the third imaging area by a predetermined distance along the search direction. And at the same time, picking up an image of each image pickup area specified in this manner;
(7) 상기 기준 웨이퍼상의 상기 각 촬상영역의 상기 화상에 대해서 상기 제1모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭패턴을 검출하는 공정과,(7) performing pattern matching on the image of each image capturing region on the reference wafer with the first model pattern to detect a matching pattern;
(8) 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제3촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소정의 기준위치를 서로 연결하는 제2연결방향을 결정하는 공정을 구비하고,(8) determining a second connection direction for connecting the predetermined reference positions of the matching pattern detected in each of the plurality of imaging areas including the third imaging area arranged along the search direction to each other,
상기 공정(c)는, 상기 제1 및 제2연결방향의 각도 차이를 구하여 상기 기준 웨이퍼에 대한 상기 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정하는 공정을 포함한다.The step (c) includes determining a relative rotation angle of the wafer under measurement with respect to the reference wafer by obtaining an angle difference between the first and second connection directions.
제5의 양태에서는, 제4양태에 있어서, 상기 공정(a)가 상기 기준 웨이퍼상에서의 상기 복수의 매칭패턴의 상기 기준위치의 좌표치와, 상기 피측정 웨이퍼상에서의 상기 복수의 매칭패턴의 상기 기준위치의 좌표치에 의거하여, 상기 기준 웨이퍼의 제1좌표계와 상기 피측정 웨이퍼의 제2좌표계와의 상대관계를 결정하는 공정을 구비한다.In a fifth aspect, in the fourth aspect, the step (a) includes the coordinate values of the reference positions of the plurality of matching patterns on the reference wafer and the reference of the plurality of matching patterns on the wafer under measurement. And determining the relative relationship between the first coordinate system of the reference wafer and the second coordinate system of the wafer under measurement based on the coordinate value of the position.
제6양태는, 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 회전방향을 검출하기 위해 상기 각 발명의 각 공정을 각각 대응하는 수단으로서 실현한 장치이다.A sixth aspect is an apparatus that realizes each of the above steps of the invention as corresponding means, respectively, in order to detect the rotational direction of the wafer under measurement mounted on the table.
제7양태는, 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정점의 위치를 결정하기 위해 상기 각 발명의 각 공정을 각각 대응하는 수단으로서 실현한 장치이다.7th aspect is the apparatus which implemented each process of said each invention as corresponding means, respectively, in order to determine the position of the measurement point of the to-be-measured wafer mounted on the table.
제8양태는, 컴퓨터로 상기 발명의 각 공정 또는 각 수단의 기능을 실행시키는 컴퓨터 프로그램을 기록 또는 저장한 기록 또는 기억매체이다. 기록매체로서는, 플렉시블 디스크나 CD-ROM 등 컴퓨터가 읽어 들이기 가능한 휴대형의 기억매체나, 컴퓨터 시스템의 내부기억장치(RAM이나 ROM 등의 메모리) 및 외부기억장치, 혹은 이것 이외의 컴퓨터 프로그램이 기록된 매체로서 컴퓨터 시스템이 읽어 들이기 가능한 여러가지 매체를 이용할 수 있다.An eighth aspect is a recording or storage medium which records or stores a computer program for executing a function of each process or each means of the invention by a computer. As a recording medium, a portable storage medium that can be read by a computer such as a flexible disk or a CD-ROM, an internal storage device (memory such as RAM or ROM) and an external storage device of a computer system, or a computer program other than this is recorded. As a medium, various media that can be read by a computer system can be used.
제9양태는, 컴퓨터로 상기 발명의 각 공정 또는 각 수단의 기능을 실행시키는 컴퓨터 프로그램을 통신경로를 통해 공급하는 프로그램 공급장치이다.A ninth aspect is a program supply apparatus for supplying a computer program for executing a function of each process or each means of the invention to a computer via a communication path.
[발명의 실시 형태][Embodiment of the Invention]
A. 장치의 구성 :A. Composition of the device:
다음에, 본 발명의 실시 형태를 실시예에 의거하여 설명한다. 제1도는, 본 발명의 실시예를 적용하여 반도체 웨이퍼의 위치맞춤처리(얼라인먼트 처리)를 행하는 기능을 가지는 측정장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 측정장치는, 제어조작유닛(30)과, 광학유닛(40)과, 화상처리유닛(50)을 구비하고 있다.Next, embodiment of this invention is described based on an Example. 1 is a block diagram showing a configuration of a measuring apparatus having a function of performing alignment processing (alignment processing) of a semiconductor wafer by applying an embodiment of the present invention. This measuring apparatus is provided with the control operation unit 30, the optical unit 40, and the image processing unit 50. As shown in FIG.
제어조작유닛(30)은, 표시부(31)와, 조작부(32)와, 제어부(33)와, 스테이지 구동부(34)와, 스테이지 좌표판독부(35)와, XY 스테이지(36)를 구비하고 있다. 표시부(31)로서는, 예컨대 모니터나 액정디스플레이 등이 사용된다. 또한, 조작부(32)로서는, 예컨대 키보드나 마우스 등이 사용된다. XY 스테이지(36)의 위에는 반도체 웨이퍼(WF)가 올려져 있다. 반도체 웨이퍼(WF)의 표면에는 타일 모양으로 배열된 직사각형의 복수의 반도체 칩이 형성되어 있다. 또, 이 장치는 XY 스테이지(36)를 회전시키는 기구는 가지고 있지 않다.The control operation unit 30 includes a display unit 31, an operation unit 32, a control unit 33, a stage drive unit 34, a stage coordinate reading unit 35, and an XY stage 36. have. As the display part 31, a monitor, a liquid crystal display, etc. are used, for example. In addition, as the operation part 32, a keyboard, a mouse, etc. are used, for example. The semiconductor wafer WF is mounted on the XY stage 36. On the surface of the semiconductor wafer WF, a plurality of rectangular semiconductor chips arranged in a tile shape are formed. In addition, this apparatus does not have a mechanism for rotating the XY stage 36.
광학유닛(40)은 카메라(41)와, 광원(42)과, 하프미러(43)와, 대물렌즈(44)를 구비하고 있다. 하프미러(43)는 광원(42)에서 사출(射出)된 빛을 대물렌즈(44)로 향해서 반사하고, XY 스테이지(36)상의 반도체 웨이퍼(WF)로 빛을 조사한다. 반도체 웨이퍼(WF)의 표면에서 반사된 빛은 대물렌즈(44)와 하프미러(43)를 통과하여 카메라(41)로 입사된다. 즉, 카메라(41)는 반도체 웨이퍼(WF) 표면의 화상을 촬상한다. 화상으로서는 다계조(多階調) 화상(그레이화상)을 읽어 들이는 것이 바람직하다. 또, 이 실시예에서는, 카메라(41)의 시야(視野) 사이즈는 반도체 웨이퍼의 표면에 형성된 반도체 칩 1개분의 사이즈보다도 작다. 후에 상술하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(WF)의 다계조 화상은 화상처리유닛(50)에 의해 처리되며, 이것에 의해서 반도체 웨이퍼(WF)의 회전방향이 검출된다. 화상처리유닛(50)의 모니터(136)에는 반도체 웨이퍼(WF)의 일부 촬상영역의 다계조 화상이 표시된다.The optical unit 40 includes a camera 41, a light source 42, a half mirror 43, and an objective lens 44. The half mirror 43 reflects light emitted from the light source 42 toward the objective lens 44 and irradiates light onto the semiconductor wafer WF on the XY stage 36. Light reflected from the surface of the semiconductor wafer WF passes through the objective lens 44 and the half mirror 43 and enters the camera 41. That is, the camera 41 picks up an image of the surface of the semiconductor wafer WF. As the image, it is preferable to read a multi-gradation image (gray image). In this embodiment, the size of the field of view of the camera 41 is smaller than the size of one semiconductor chip formed on the surface of the semiconductor wafer. As described later, the multi-gradation image of the semiconductor wafer WF is processed by the image processing unit 50, whereby the rotational direction of the semiconductor wafer WF is detected. The monitor 136 of the image processing unit 50 displays a multi-gradation image of a part of the imaging area of the semiconductor wafer WF.
사용자가 조작부(32)를 조작하여 XY 스테이지(36)에 대한 이동지령을 입력하면, 그 지령에 따라서 제어부(33)가 스테이지 구동부(34)를 제어하여 XY 스테이지(36)를 X 방향과 Y 방향으로 이동시킨다. 또한, 조작부(32)에서 스테이지의 좌표 판독지령이 입력되면, 그 시점의 스테이지 좌표정보가 스테이지 좌표판독부(35)에 의해서 판독되어 제어부(33)로 공급된다. 스테이지 좌표정보는 필요에 따라 표시부(31)에 표시된다. 스테이지 좌표정보는, 또, 쌍방향의 통신경로(38)을 통해 제어부(33)로부터 화상처리유닛(50)으로도 공급된다. 후술하는 바와 같이, 화상처리유닛(50)은 화상처리에 의해서 인식된 웨이퍼의 회전방향과 이 스테이지 좌표정보를 이용함으로써, 웨이퍼의 정확한 회전방향이나 측정위치를 결정한다.When the user operates the operation unit 32 and inputs a movement command to the XY stage 36, the control unit 33 controls the stage driving unit 34 according to the command to move the XY stage 36 in the X and Y directions. Move to. When the stage coordinate reading command is input by the operation unit 32, the stage coordinate information at that time is read by the stage coordinate reading unit 35 and supplied to the control unit 33. Stage coordinate information is displayed on the display part 31 as needed. The stage coordinate information is also supplied from the control unit 33 to the image processing unit 50 via the bidirectional communication path 38. As will be described later, the image processing unit 50 determines the correct rotational direction and measurement position of the wafer by using the rotational direction of the wafer recognized by the image processing and this stage coordinate information.
제2도는, 화상처리유닛(50)의 내부구성을 나타내는 블록도이다. 이 화상처리 유닛(50)은 CPU(110)와, ROM(114)과, RAM(116)과, 입출력 인터페이스(140)가 버스라인(112)에 접속된 컴퓨터 시스템으로 구성되어 있다. 입출력 인터페이스(140)에는, 모니터(136)와, 자기디스크(138)와, 통신경로(38)가 접속되어 있다.2 is a block diagram showing the internal structure of the image processing unit 50. As shown in FIG. The image processing unit 50 is composed of a computer system in which a CPU 110, a ROM 114, a RAM 116, and an input / output interface 140 are connected to a bus line 112. The monitor 136, the magnetic disk 138, and the communication path 38 are connected to the input / output interface 140.
RAM(116)에는, 등가회전방향 결정수단(150)과, 촬상위치 결정수단(152)과, 패턴매칭수단(154)과, 각도선택수단(156)과, 회전방향 결정수단(158)과, 기준위치 결정수단(160)과, 측정위치 결정수단(162)을 실현하는 응용 프로그램이 저장되어 있다. 회전방향만을 결정하는 경우에는 기준위치결정수단(160)과 측정위치결정수단(162)을 생략할 수도 있으며, 이들 각 수단의 기능에 관해서는 후술한다.The RAM 116 includes an equivalent rotation direction determining means 150, an imaging position determining means 152, a pattern matching means 154, an angle selecting means 156, a rotation direction determining means 158, An application program for realizing the reference positioning means 160 and the measurement positioning means 162 is stored. When determining only the rotation direction, the reference positioning means 160 and the measurement positioning means 162 may be omitted, and the function of each of these means will be described later.
또, 이들 각 수단의 기능을 실현하는 컴퓨터 프로그램(응용 프로그램)은 플로피 디스크나 CD-ROM 등의 휴대형의 기록매체(운반가능한 형태의 기록매체)에 기록된 형태로 제공되고, 이 기록매체로부터 컴퓨터 시스템의 주 기억장치 또는 외부 기억 장치로 전송된다. 그리고, 실행시에는 RAM(116)에 기억된다. 혹은, 통신경로를 통해 프로그램 공급장치로부터 컴퓨터 시스템으로 컴퓨터 프로그램을 공급하도록 하여도 된다. 본 명세서에 있어서, 컴퓨터 시스템이란 하드웨어와 오퍼레이션 시스템을 포함하고, 오퍼레이션 시스템의 제어하에서 동작하는 장치를 의미하고 있다. 응용 프로그램은 이와 같은 컴퓨터 시스템에, 상술한 각부의 기능을 실현시킨다. 또, 상술한 기능의 일부는 응용 프로그램이 아니라 오퍼레이션 시스템에 의해서 실현되고 있어도 된다.In addition, a computer program (application program) for realizing the functions of each of these means is provided in a form recorded on a portable recording medium (transportable form) such as a floppy disk or CD-ROM. Transferred to the main or external storage of the system. Then, it is stored in the RAM 116 at the time of execution. Alternatively, the computer program may be supplied from the program supply apparatus to the computer system through a communication path. In the present specification, a computer system means a device that includes hardware and an operation system and operates under the control of the operation system. The application program implements the functions of the above-described parts in such a computer system. In addition, some of the functions described above may be implemented by the operation system rather than the application program.
B. 웨이퍼 회전방향의 결정B. Determination of Wafer Rotation Direction
웨이퍼 회전방향의 결정은 기준 웨이퍼를 사용한 전(前)처리공정과 피,측정 웨이퍼에 대한 처리공정으로 대별된다. 이하에서는 이들의 각 공정에 대해서 각각 설명한다.Determination of the direction of wafer rotation is roughly divided into a pretreatment process using a reference wafer and a process process on a target wafer. Below, each of these processes is demonstrated, respectively.
B-1. 기준 웨이퍼를 사용한 전(前)처리:B-1. Pretreatment with reference wafers:
제3도는 기준 웨이퍼를 사용한 전 처리의 순서를 나타내는 플로우 챠트이다. 기준 웨이퍼란 회전방향 검출의 처리 대상이 되는 피측정 웨이퍼와 같은 패턴이 형성된 웨이퍼이다. 일반적으로는, 동일 로트(lot)에서 처리된 복수의 웨이퍼중의 1장을 기준 웨이퍼로서 사용하고 다른 웨이퍼가 피측정 웨이퍼가 된다.3 is a flowchart showing a procedure of preprocessing using the reference wafer. The reference wafer is a wafer in which a pattern similar to the wafer under measurement to be processed for rotation direction detection is formed. In general, one of a plurality of wafers processed in the same lot is used as a reference wafer, and another wafer becomes a wafer under measurement.
제3도의 스텝(S1)에서는, 웨이퍼의 칩 치수와, X축방향 및 Y축방향의 칩 개수를 사용자가 입력한다.In step S1 of Fig. 3, the user inputs the chip dimensions of the wafer and the number of chips in the X-axis direction and the Y-axis direction.
제4도는 반도체 웨이퍼의 표면에 형성된 칩의 배열을 나타내는 개념도이다. 반도체 웨이퍼(WF)의 표면상에는 동일 사이즈의 직사각형의 복수의 칩(CP)이 타일 모양으로 배치된다. X축방향과 Y축방향에 따른 칩 개수의 짝수와 홀수의 조합은 짝수-짝수, 홀수-짝수, 짝수-홀수, 홀수-홀수의 4 가지가 있다. 제3(a)도는 짝수-짝수의 예이고, 제3(b)도는 짝수-홀수의 예이다. 이와 같은 4 가지 조합중의 어느 것인가의 정보와 칩 종횡의 피치(LX, LY)로부터, 웨이퍼의 중심(0)을 기준으로 하여 중심 부근의 칩 위치를 산출할 수 있다. 따라서, 스텝 S1에서는, 적어도 칩 개수의 4 가지 조합중의 어느 것인가를 나타내는 정보와, 칩의 피치(LX, LY)를 나타내는 정보가 입력된다.4 is a conceptual diagram showing the arrangement of chips formed on the surface of a semiconductor wafer. On the surface of the semiconductor wafer WF, a plurality of rectangular chips CP of the same size are arranged in a tile shape. There are four combinations of even and odd numbers of chips in the X and Y axis directions: even-even, odd-even, even-odd and odd-odd. FIG. 3 (a) is an example of even-odd, and FIG. 3 (b) is an example of even-odd. From the information of any of these four combinations and the pitches LX and LY of the chip length and width, the chip position near the center can be calculated on the basis of the center 0 of the wafer. Therefore, at step S1, information indicating at least one of the four combinations of the number of chips and information indicating the pitches LX and LY of the chips are input.
제3도의 스텝 S2에서는, 웨이퍼의 중심위치에서 다계조 화상(그레이 화상)이 카메라(41)에 의해서 촬상된다. 웨이퍼가 최초에 XY 스테이지(36)상에 올려질 때에는 제4도에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼의 외주가 XY 스테이지(36)의 웨이퍼 유지아암(36a, 36b)으로 유지되고, XY 스테이지(36)의 거의 중앙에 위치 결정된다. 이 상태에 있어서, 카메라(41)로 촬상하면 웨이퍼의 중심 부근의 화상을 얻을 수 있다.In step S2 of FIG. 3, the multi-gradation image (gray image) is image | photographed by the camera 41 in the center position of a wafer. When the wafer is initially placed on the XY stage 36, as shown in FIG. 4, the outer circumference of the wafer is held by the wafer holding arms 36a and 36b of the XY stage 36, and the XY stage 36 Is located almost in the center. In this state, when imaging is performed with the camera 41, an image near the center of the wafer can be obtained.
제5도는 웨이퍼의 중심 부근을 확대해서 나타내는 개념도이다. 이 실시예에서는, 각 칩(CP)의 오른쪽 상단 귀퉁이에 다른 3개의 귀퉁이에는 없는 특징적인 패턴(PT)이 형성되어 있는 것으로 한다. 이 패턴(PT)을 포함하는 화상부분은 후술하는 패턴 매칭에 있어서 모델패턴으로 이용된다. 칩(CP)은 직교하는 스크라이브 라인(SL)에 의해서 구분되어 있다. 웨이퍼 표면을 촬상하여 얻어진 다계조화상에서는, 스크라이브 라인(SL)은 어두운(暗) 영역으로서 식별되는 경우도 있고, 혹은 밝은(明) 영역으로서 식별되는 경우도 있다. 어느 경우에 있어서도, 스크라이브 라인(SL)은 칩(CP)과는 명도(明度)가 다른 영역으로서 식별 가능하다.5 is a conceptual diagram showing an enlarged vicinity of the center of the wafer. In this embodiment, it is assumed that the characteristic pattern PT which is not present at the other three corners is formed at the upper right corner of each chip CP. An image portion including this pattern PT is used as a model pattern in pattern matching described later. Chip CP is divided by orthogonal scribe lines SL. In the multi-tone image obtained by imaging the wafer surface, the scribe line SL may be identified as a dark region or may be identified as a bright region. In either case, the scribe line SL can be identified as an area different in brightness from the chip CP.
제5도에는 칩 개수의 4종류의 조합에 따른 카메라(41)의 시야(W1~W4)의 위치가 예시되어 있다. 상술한 바와 같이, 카메라(41)의 시야 사이즈는 칩 1개분의 사이즈보다도 작기 때문에, 시야내에 1개의 칩이 전부 포함되는 것은 아니다. 제1 시야(W1)는 칩 개수가 짝수-짝수의 경우에 있어서 웨이퍼 중앙에서의 촬상영역에 상당한다. 이 시야(W1)는 스크라이브 라인(SL)의 교점의 거의 중심에 위치하고 있다. 제2 시야(W2)는 칩 개수가 짝수-홀수의 경우에 있어서의 웨이퍼 중앙에서의 촬상영역에 상당한다. 이 시야(W2)는 2개의 칩에 끼워진 위치에 있다. 제3 시야(W3)는 칩 개수가 홀수-짝수의 경우에 있어서의 웨이퍼 중앙에서의 촬상영역에 상당한다. 이 시야(W3)도 칩에 끼워진 위치에 있다. 제4 시야(W4)는 칩 개수가 홀수-홀수의 경우에 있어서의 웨이퍼 중앙에서의 촬상영역에 상당한다. 이 시야(W4)는 칩의 거의 중앙 위치에 있다. 또, 실제로는, 기준 웨이퍼는 제5도의 위치에서 회전하고 있기 때문에, 시야(W1~W4)는 스크라이브 라인(SL)에서 나타내는 정규 방위로부터 기울어진 상태가 된다.5 illustrates the positions of the views W1 to W4 of the camera 41 according to four types of combinations of the number of chips. As described above, since the field of view of the camera 41 is smaller than the size of one chip, not all of the chips are included in the field of view. The first field of view W1 corresponds to the imaging area at the center of the wafer when the number of chips is even-even. This visual field W1 is located in the substantially center of the intersection of the scribe line SL. The second field of view W2 corresponds to the imaging area at the center of the wafer in the case where the number of chips is even-odd. This field of view W2 is in the position fitted to two chips. The third field of view W3 corresponds to the imaging area at the center of the wafer in the case where the number of chips is odd-even. This visual field W3 is also in the position fitted to the chip | tip. The fourth field of view W4 corresponds to the imaging area at the center of the wafer in the case where the number of chips is odd-odd. This field of view W4 is at the nearly center position of the chip. In addition, since the reference wafer is actually rotating at the position of FIG. 5, the visual fields W1 to W4 are inclined from the normal orientation indicated by the scribe line SL.
제3도의 스텝 S2에서는 웨이퍼의 중심위치에서 화상을 촬상하기 때문에, 제5도 시야(W1~W4)의 어느 위치에선가의 화상이 얻어진다. 이 화상은, 다음 스텝(S3)에서, 화상내에 포함되는 직선부분(스크라이브 라인(SL) 등)을 인식하기 위해 사용된다. 칩의 개수가 홀수-홀수의 경우에는, 제5도의 제4 시야(W4)와 같이 직선부분이 포함되지 않을 가능성이 높다. 그래서, 이 경우에는 칩의 피치(LX 또는 LY)의 1/2만 웨이퍼의 중심에서 비켜놓은 위치에서 촬상하도록 하여도 된다.In step S2 of FIG. 3, since the image is picked up at the center position of the wafer, an image is obtained at any position in the fifth view visual field W1 to W4. This image is used to recognize the linear part (scribe line SL etc.) contained in an image in next step S3. When the number of chips is odd-odd, there is a high possibility that the straight portion is not included as in the fourth view W4 of FIG. 5. In this case, therefore, only half of the pitch (LX or LY) of the chip may be picked up at a position away from the center of the wafer.
제3도의 스텝 S3에서는, 등가회전방향 결정수단(150)(제2도)이 화상에 포함되는 직선 에지정보를 검출함과 동시에, 그 직선 에지정보에서 기준 웨이퍼의 조(粗) 회전각도를 결정한다. 「조회전각도」란, 직선 에지정보에서 얻어지는 비교적 저정밀도의 회전각도를 의미한다. 직선 에지정보의 추출방법으로서는, 이하에 설명하는 1차원 투영법이나 소벨 오퍼레이터(Sobel Operator)법 등을 이용할 수 있다.In step S3 of FIG. 3, the equivalent rotation direction determining means 150 (FIG. 2) detects the linear edge information included in the image, and determines the coarse rotation angle of the reference wafer from the linear edge information. do. The term &quot; coarse rotation angle &quot; means a relatively low precision rotation angle obtained from linear edge information. As the extraction method of the linear edge information, the one-dimensional projection method, the Sobel Operator method, or the like described below can be used.
제6도는 1차원 투영법에 의한 직선 에지정보의 검출처리를 나타내는 설명도이다. 제6도에는 수평방향으로만 직선부분이 존재하는 2차원 다계조 화상이 도시되어 있다. 1차원 투영법에서는 이 2차원 다계조 화상을 여러 방향으로 1차원 투영하고 화소치를 가산한다. 직선부분에 평행한 방향으로 투영한 경우에는 직선부분이 존재하는 좌표에서의 화소치가큰 피크치를 가진다. 한편, 직선부분과 평행하지 않은 방향으로 투영한 경우에는, 가산된 화소치의 피크치는 이것보다도 작게 된다. 이와 같이, 2차원 화상을 여러 방향으로 1차원 투영하여, 화소치의 누산치의 피크치가 최대가 되는 투영방향을 직선부분의 방향으로서 결정할 수 있다. 투영방향은 180도의 범위에 걸친 복수의 투영방향을 선택하도록 하면 된다. 이 직선부분의 방향으로부터 조회전각도가 결정된다. 예컨대, 스테이지 좌표계(XY 스테이지(36)에 고정된 좌표계)의 소정 방향(예컨대 시계의 3시 방향)을 기준 방향으로 하고, 이 기준방향에서 반시계방향으로 직선부분의 방향까지 측정한 각도를 조회전각도로 할 수 있다.6 is an explanatory diagram showing a process of detecting linear edge information by a one-dimensional projection method. 6 shows a two-dimensional multi-gradation image in which straight portions exist only in the horizontal direction. In the one-dimensional projection method, this two-dimensional multi-gradation image is projected one-dimensionally in various directions, and pixel values are added. When projecting in a direction parallel to the straight portion, the pixel value at the coordinate where the straight portion is present has a large peak value. On the other hand, when projecting in a direction not parallel to the straight portion, the peak value of the added pixel value becomes smaller than this. In this way, the two-dimensional image is projected one-dimensionally in various directions, and the projection direction in which the peak value of the accumulated value of the pixel values is maximum can be determined as the direction of the straight portion. The projection direction may be selected from a plurality of projection directions over a range of 180 degrees. The inquiry full angle is determined from the direction of the straight line portion. For example, a predetermined direction (e.g., three o'clock of the clockwise direction) of the stage coordinate system (coordinate system fixed to the XY stage 36) is referred to as the reference direction, and the angle measured from the reference direction to the direction of the linear portion in the counterclockwise direction is inquired. You can do it in full size.
제7도 내지 제9도는 소벨 오퍼레이터법에 의한 직선 에지정보의 검출처리를 나타내는 설명도이다. 제7도는 소벨 오퍼레이터에 의한 화상처리의 방법을 나타내고 있다. 소벨 오퍼레이터법에서는, 우선, 제7도의 (A-1) 또는 (A-2)에 나타낸 것과 같은, 에지화소를 포함하는 소정 사이즈의 화소블록(제7도의 예에서는 3×3블록)을 다계조 화상중에서 선택한다. 여기서, 「에지화소」는 「8 근방의 화소중에서 적어도 1개 화소의 화소치가 자기 자신(제7도 (A-1),(A-2)의 중심화소)의 화소치와 다르며, 또한 화상의 경계상에 없는 화소」로 정의된다. 제7도의 (A-1)에서는 화상의 귀퉁이 부분의 화소가 에지화소로서 인식되는 상태를 나타내고 있으며, 제7도의 (A-2)에서는 직선부분의 화소가 에지화소로서 인식되는 상태를 나타내고 있다. 에지화소의 식별은 3×3블록을 다계조 화상내에서 주사하고, 블록의 중앙화소가 상기 정의에 합치하는가 아닌가를 판단함으로써 행하여진다.7 to 9 are explanatory views showing the detection processing of the linear edge information by the Sobel operator method. 7 shows a method of image processing by the Sobel operator. In the Sobel operator method, first, a multi-gradation pixel block (3x3 block in the example of FIG. 7) having a predetermined size including an edge pixel as shown in FIG. 7A or 7A is shown in FIG. Choose from images. Here, in the "edge pixel", the pixel value of at least one pixel among the pixels in the vicinity of 8 is different from the pixel value of the self (the center pixel in Figs. 7A-1 and A-2) Pixel not on a boundary ”. In Fig. 7A, a pixel in the corner portion of the image is recognized as an edge pixel. In Fig. 7A-2, a pixel in the straight portion is recognized as an edge pixel. The identification of the edge pixel is performed by scanning a 3x3 block in a multi-gradation image and determining whether the center pixel of the block matches the above definition.
제7도의 (B-1), (B-2)는 수평방향과 수직방향의 소벨 오퍼레이터를 각각 나타내고 있다. 에지화소를 포함하는 3×3블록에 대해서 이들의 수평방향 오퍼레이터와 수직방향 오퍼레이터를 각각 작용시킴으로써, 수평에지치와 수직에지치가 각각 구해진다. 제7도의 (c)는 수평방향 오퍼레이터를 작용시킨 경우 연산의 예를 나타내고 있다. 수평방향 오퍼레이터를 3×3블록의 화소치에 작용시키면 수평에지치가 얻어지며, 마찬가지로 수직방향 오퍼레이터를 3×3블록의 화소치에 작용시키면 수직에지치가 얻어진다.(B-1) and (B-2) of FIG. 7 show the Sobel operators in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. By operating these horizontal operators and vertical operators for 3x3 blocks including edge pixels, the horizontal and vertical edge values are obtained, respectively. FIG. 7C shows an example of calculation when the horizontal operator is operated. When the horizontal operator acts on the pixel value of the 3x3 block, the horizontal edge value is obtained. Similarly, when the vertical operator acts on the pixel value of the 3x3 block, the vertical edge value is obtained.
제8도는 소벨 오퍼레이터를 사용해서 얻어진 수평에지치(x)와 수직에지치(y)로 부터 화상의 직선부분의 각도를 산출하는 방법을 나타내는 설명도이다. 제8(a)도에 도시한 바와 같이, 화상의 직선부분의 각도 a는 tan-1(y/x)로 주어진다. 여기에서 각도 a는 수평 오른쪽 방향(시계의 3시 방향)에서 반시계방향으로 측정한 각도이다. 예컨대, 제8(b)도의 예에서는, 수직에지치가 0이고 수평에지치가 4이기 때문에, 각도 a는 0도라고 판정할 수 있다. 또한, 제8(c)도의 예에서는, 수직에지치와 수평에지치가 어느 것이나 1이기 때문에, 각도 a는 45도라고 판정할 수 있다. 또, 각도 a는 0도~180도 범위의 값을 가지는 것으로 한다. 180도~360도 범위는 0도~180도의 범위와 등가이다.8 is an explanatory diagram showing a method of calculating the angle of the straight portion of the image from the horizontal edge value x and the vertical edge value y obtained by using the Sobel operator. As shown in FIG. 8 (a), the angle a of the straight portion of the image is given by tan −1 (y / x). Here, the angle a is the angle measured counterclockwise from the horizontal right direction (clockwise 3 o'clock). For example, in the example of FIG. 8 (b), since the vertical edge value is 0 and the horizontal edge value is 4, it can be determined that the angle a is 0 degrees. In addition, in the example of FIG. 8 (c), since either the vertical edge value and the horizontal edge value are 1, it can be determined that the angle a is 45 degrees. In addition, the angle a shall have the value of the range of 0 degree-180 degree. The range of 180 degrees to 360 degrees is equivalent to the range of 0 degrees to 180 degrees.
제9도는 처리 대상이 되는 다계조 화상의 일예와, 이 다계조 화상으로부터 소벨 오퍼레이터법에 의해서 검출된 각도 a의 막대그래프를 나타내는 설명도이다. 제9(a)도에 도시하는 다계조 화상내에 있어서, 제7(A-1)도 또는 제7(A-2)도와 같은 에지화소를 중심화소로 하는 3×3블록을 검출하고, 에지화소를 포함하는 각 3×3블록에 대해서 제8도에 나타내는 방법으로 각도 a를 결정한다. 제9(b)도는 이렇게 해서 다수의 3×3블록에 대해서 얻어진 각도 a의 빈도를 나타내는 막대그래프이다. 이 예에서는, 40도와 130도의 위치에 피크가 존재하고, 40도의 위치의 피크가 최대이다. 이 때, 최대 피크위치의 각도 a1을 다계조 화상내의 직선부분의 회전방향을 나타내는 조회전각도롤 채용한다.9 is an explanatory diagram showing an example of a multi-gradation image to be processed and a bar graph of angle a detected from the multi-gradation image by the Sobel operator method. In the multi-gradation image shown in FIG. 9 (a), a 3x3 block whose edge pixel is the same as the seventh (A-1) or seventh (A-2) is detected, and the edge pixel is detected. An angle a is determined by the method shown in FIG. 8 for each 3x3 block containing. Fig. 9 (b) is a bar graph showing the frequency of the angle a obtained for a plurality of 3x3 blocks in this way. In this example, a peak exists at the position of 40 degrees and 130 degrees, and the peak at the position of 40 degrees is maximum. At this time, the angle full a1 at the maximum peak position is employed as an inquiry full-angle roll indicating the direction of rotation of the straight portion in the multi-gradation image.
또, 상술한 1차원 투영법이나 소벨 오퍼레이터법을 사용해서 검출된 조회전각도(a1)에는, 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가인 각도가 존재한다. 바꾸어 말하면, 조회전각도(a1)는 1/4의 불확정함을 가지고 있다. 제10도는 4개의 등가회전각도를 나타내는 설명도이다. 제10(a)도에 나타낸 바와 같이, 카메라(41)의 시야(W)내에 스크라이브 라인(SL)의 교점 부근의 화상이 보이고 있는 경우를 생각한다. 이 실시예에서는 카메라(41)의 시야 사이즈가 칩 사이즈에 비해 작기 때문에, 칩의 회전방향이 제10(b)~(e)도의 4종류의 어느 것인가를 화상테이터에서 특정할 수 없다. 따라서, 웨이퍼의 바른 회전각도는 90도 간격의 4개의 등가인 회전각도중 1개이다. 제3도의 스텝 S3에 있어서는, 이 4개의 등가인 회전각도중의 적어도 1개를 조회전각도로서 검출한다. 등가인 회전각도중의 1개를 검출할 수 있으면, 다른 등가인 회전각도도 검출할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.In addition, four equivalent angles different by an integral multiple of 90 degrees exist in the inquiry full-angle angle a1 detected using the one-dimensional projection method or the Sobel operator method described above. In other words, the inquiry full-angle a1 has an uncertainty of 1/4. 10 is an explanatory diagram showing four equivalent rotation angles. As shown in FIG. 10 (a), the case where the image of the intersection of the scribe line SL is seen in the visual field W of the camera 41 is considered. In this embodiment, since the field of view of the camera 41 is smaller than the size of the chip, the image data cannot specify any of the four types of the rotational direction of the chip in the tenth (b) to (e) degrees. Thus, the correct rotation angle of the wafer is one of four equivalent rotation angles at intervals of 90 degrees. In step S3 of FIG. 3, at least one of these four equivalent rotation angles is detected as an inquiry full angle. If one of the equivalent rotation angles can be detected, it can be considered that other equivalent rotation angles can also be detected.
또, 스텝 S3에서 얻어지는 직선 에지정보와 그 조회전각도는 대개의 경우에는 스크라이브 라인(SL)의 것이다. 다만, 스크라이브 라인(SL)에 한정하지 않고, 웨이퍼의 다계조 화상내에 존재하는 직선적인 화상부분에 관한 직선 에지정보나 그 조회전각도를 검출하여도 된다. 칩내의 회로가 가지는 직선적인 부분은 스크라이브 라인(SL)에 평행한 것이 대부분이다. 따라서, 스크라이브 라인(SL) 이외의 직선적 화상 부분을 검출하더라도 웨이퍼의 조회전각도를 구할 수 있다.In addition, the linear edge information obtained at step S3 and the inquiry full-angle are those of the scribe line SL in most cases. However, not only the scribe line SL but also the linear edge information or the inquiry full angle of the linear image portion existing in the multi-gradation image of the wafer may be detected. The linear portion of the circuit in the chip is mostly parallel to the scribe line SL. Therefore, even if a linear image portion other than the scribe line SL is detected, the inquiry full angle of the wafer can be obtained.
스텝 S4에서는, 스텝 S3에서 검출된 직선 에지정보가 신뢰할 수 있는가 아닌가가 판정된다. 이 판정은, 예컨대, 제6도에 나타내는 1차원 투영법을 사용한 경우에는 누산 화소치의 피크치가 소정의 임계치 이상인가 아닌가에 따라 행할 수 있다. 또한, 제7도~제9도에 나타내는 소벨 오퍼레이터법을 사용한 경우에는, 제9(b)도의 막대그래프의 피크치가 소정의 임게치 이상인가 아닌가에 따라 판정할 수 있다. 또는, 모니터(136)에 웨이퍼의 화상을 표시해 두면, 확실한 직선 에지가 화상내에 포함되는가 아닌가를 사용자가 눈으로 보아 판정할 수 있다. 직선 에지정보가 신뢰할 수 없는 것인 경우에는, 스텝 S5에서, XY 스테이지(36)를 소정량(예컨대 1시야분)만큼 이동시키고, 웨이퍼 중심 부근의 다른 위치에서 다계조화상을 촬상한다. 그리고, 스텝 S3을 다시 실행함으로써 직선 에지정보를 검출하고 조회전각도(a1)를 구한다.In step S4, it is determined whether the linear edge information detected in step S3 is reliable. For example, when the one-dimensional projection method shown in FIG. 6 is used, this determination can be performed depending on whether or not the peak value of the accumulated pixel value is equal to or greater than a predetermined threshold value. In addition, when using the Sobel operator method shown to FIG. 7-FIG. 9, it can determine based on whether the peak value of the bar graph of FIG. 9 (b) is more than predetermined threshold value. Alternatively, if the image of the wafer is displayed on the monitor 136, the user can visually determine whether or not a certain straight edge is included in the image. If the straight edge information is unreliable, in step S5, the XY stage 36 is moved by a predetermined amount (e.g., 1 o'clock), and the multi-gradation image is captured at another position near the wafer center. Then, by executing step S3 again, the linear edge information is detected and the inquiry full-angle angle a1 is obtained.
이렇게 해서, 조회전각도(a1)가 구해지면, 스텝 S6에서, 촬상위치 결정수단(152)이 웨이퍼의 중심 부근에서 스크라이브 라인(SL)의 교점위치를 시야에 포함하도록 XY 스테이지(36)의 목표위치 좌표를 산출하여 이동시킨다. 전술한 바와 같이, X축방향과 Y축방향에 따른 칩 개수의 4종류의 조합(짝수-짝수, 짝수-홀수, 홀수-짝수, 홀수-홀수)에 따라, 웨이퍼의 중심에서 초기의 시야 위치는 제5도에 나타내는 4개의 시야(W1~W4)의 위치로 거의 정해져 있다. 촬상위치 결정수단(152)(제2도)은, 스텝 S3에서 얻어진 조회전각도 a와 칩의 치수(피치LX, LY)와 칩의 개수정보로부터, X 방향과 Y 방향으로 각각 어느 정도 이동시키면 스크라이브 라인(SL)의 교점 위치를 시야내에 포함하는 위치로 이동할 수 있는가를 산출한다. 화상처리유닛(50)은 이 이동량을 제어부(33)(제1도)에 통지하고 XY 스테이지(36)을 이동시킨다. 그 후, 카메라(41)에 의하여 다계조 화상을 다시 촬상한다. 또, 조회전각도(a1)에는 1/4의 불확정함이 있기 때문에, 1회의 이동에 의하여 시야의 중심이 스크라이브 라인(SL)의 교점위치에 도달할 수 있다고는 할 수 없다. 이 경우에는, 예컨대 웨이퍼의 중앙위치를 중심으로 해서 90도 회전한 방향으로 이동방향을 변경하여 같은 거리만큼 이동하면, 스크라이브 라인(SL)의 교점위치로 시야(즉 촬상영역)의 중심을 이동시킬 수 있다. 제11도는 스크라이브 라인(SL)의 교점위치로 시야의 중심을 이동시킨 상태를 나타내고 잇다. 제11도에 나타낸 바와같이, 웨이퍼의 직선부분(스크라이브 라인SL)의 방향은 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 조회전각도(a1)만큼 회전되어 있다.In this way, when the inquiry full-angle a1 is obtained, in step S6, the target of the XY stage 36 is included so that the imaging positioning means 152 includes the intersection position of the scribe line SL in the vicinity of the center of the wafer. Calculate and move the position coordinates. As described above, according to four types of combinations of the number of chips in the X-axis direction and the Y-axis direction (even-even, even-odd, odd-even, odd-odd), the initial viewing position at the center of the wafer is It is almost decided by the position of four visual fields W1-W4 shown in FIG. The imaging position determining means 152 (FIG. 2) moves to some extent in the X and Y directions from the inquiry full-angle a obtained in step S3, the dimensions of the chips (pitch LX, LY) and the number of chips, respectively. It is calculated whether the intersection position of the scribe line SL can be moved to the position included in the visual field. The image processing unit 50 notifies this control amount to the control part 33 (FIG. 1), and moves the XY stage 36. FIG. After that, the multi-gradation image is captured again by the camera 41. In addition, since there is an uncertainty of 1/4 in the inquiry full-angle angle a1, it cannot be said that the center of view can reach the intersection position of the scribe line SL by one movement. In this case, for example, if the movement direction is changed in the direction rotated 90 degrees about the center position of the wafer and moved by the same distance, the center of the field of view (ie, the imaging area) is moved to the intersection position of the scribe line SL. Can be. FIG. 11 shows a state in which the center of view is moved to the intersection position of the scribe line SL. As shown in FIG. 11, the direction of the linear part of the wafer (scribe line SL) is rotated by the inquiry full angle a1 in the reference direction Ds of the stage coordinate system.
스텝 S6에 있어서 카메라(41)로 촬상한 화상은 모니터(136)에 표시된다. 스텝 S6에서는, 또 촬상위치 결정수단(152)이 스크라이브 라인(SL)의 교점의 정확한 위치(좌표치)의 실측치를 구한다. 스크라이브 라인(SL)의 교점위치의 좌표는 후에 피측정 웨이퍼에서 대응하는 교점위치에서 촬상할 때 사용된다. 기준 웨이퍼의 스크라이브 라인(SL)의 교점위치는, 예컨대 제11도에 나타내는, 카메라(41)의 시야(Wa)의 중심점(Pa)의 좌표로 대표된다. 이 점(Pa)의 위치는, 사용자가 모니터(136)에 표시된 화상상에서 마우스 등의 포인팅 디바이스를 사용하여 커서를 이동시켜 지정할 수 있다. 혹은, 카메라(41)로 촬상한 다계조 화상을 처리함으로써 스크라이브 라인(SL)의 교점의 중심위치의 좌표를 자동적으로 결정하는 것도 가능하다. 화상처리에서 교점의 중심위치를 구하는 경우에는, 우선, 전술한 스텝 S3과 같은 방법에 따라서 직선 에지를 검출한다. 그리고, 스크라이브 라인(SL)의 에지를 근사화한 직선을 구한다. 또한, 이들의 근사직선으로 구성되는 4개의 귀퉁이부(角部)의 중심위치를 스크라이브 라인(SL)의 교점위치로 결정한다. 또, 시야(Wa)의 중심위치의 좌표는 스테이지 좌표판독부(35)(제1도)에서 촬상된 스테이지 좌표계의 좌표(스테이지에 고정된 좌표)이다. 시야(Wa)(즉, 촬상된 화상)내의 임의 위치의 스테이지 좌표계의 좌표는 이 좌표치로부터 용이하게 산출할 수 있다.The image picked up by the camera 41 in step S6 is displayed on the monitor 136. In step S6, the imaging position determining means 152 further calculates the actual value of the correct position (coordinate value) of the intersection point of the scribe line SL. The coordinates of the intersection positions of the scribe lines SL are used later when imaging at the corresponding intersection positions on the wafer under measurement. The intersection position of the scribe line SL of a reference wafer is represented by the coordinate of the center point Pa of the visual field Wa of the camera 41 shown, for example in FIG. The position of this point Pa can be designated by the user moving a cursor using a pointing device, such as a mouse, on the image displayed on the monitor 136. FIG. Or it is also possible to automatically determine the coordinate of the center position of the intersection of the scribe line SL by processing the multi-gradation image image | photographed with the camera 41. FIG. In the case of obtaining the center position of the intersection point in the image processing, first, the straight edge is detected in the same manner as in the above-described step S3. And the straight line which approximated the edge of the scribe line SL is calculated | required. Further, the center positions of the four corner portions formed by these approximation straight lines are determined as the intersection positions of the scribe lines SL. In addition, the coordinate of the center position of the visual field Wa is the coordinate (coordinate fixed to the stage) of the stage coordinate system picked up by the stage coordinate reading part 35 (FIG. 1). The coordinates of the stage coordinate system at any position in the visual field Wa (that is, the picked-up image) can be easily calculated from this coordinate value.
제3도의 스텝 S7에서는 스텝 S6에서 촬상된 화상을 시계방향으로 조회전각도(a1)만큼 회전시키는 화상처리를 행하고, 회전 후의 화상중에서 패턴 매칭용 모델 패턴(「템플릿 화상」이라고도 부른다)을 잘라내어 등록한다. 제12도는 모델패턴(MPa)의 등록 모양을 나타내는 설명도이다. 스텝 S7에서는 우선, 스크라이브 라인(SL)의 교점위치에서 다계조 화상(제12(a)도)을 제12(b)도에 나타낸 바와 같이 조회전각도(a1)만큼 시계방향으로 회전시키고, 회전 후의 화상을 모니터(136)에 표시한다. 화상의 회전은 아핀변환(Affine Transformation)에 의해서 실행된다. 사용자는 표시된 화상을 관찰하여 모델패턴(MPa)으로서 사용할 수 있는 패턴이 존재하는가 아닌가를 판단한다. 모델패턴(MPa)으로서 사용할 수 있는 패턴이란 그 패턴의 방향에서 조회전각도(a1)로서 등가인 4개의 등가회전각도중 1개를 선택할 수 있는 패턴을 의미한다. 모델패턴(MPa)으로서는 90도의 정수배의 회전 대칭성이 없는 패턴이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 90도의 정수배의 회전 대칭성(90도, 180도, 270도의 회전 대칭성)중의 어느 것인가를 가지는 패턴은 모델패턴(MPa)으로서는 부적절하다. 스크라이브 라인(SL)의 교점 부근의 시야(Wa)에는 인접하는 4개 칩의 각각의 귀퉁이부(角部)가 포함되어 있기 때문에, 이들 4개의 귀퉁이부 내의 1개에만 포함되는 특유의 패턴을 모델패턴(MPa)으로서 등록할 수 있다.In step S7 of FIG. 3, image processing for rotating the image picked up in step S6 by the inquiry full-angle angle a1 is performed, and the pattern matching model pattern (also called a "template image") is cut out from the rotated image and registered. do. 12 is an explanatory diagram showing the registration form of the model pattern MPa. In step S7, first, the multi-gradation image (Fig. 12 (a)) is rotated clockwise by the inquiry angle a1 as shown in Fig. 12 (b) at the intersection position of the scribe line SL, and then rotated. The subsequent image is displayed on the monitor 136. Rotation of the image is performed by Affine Transformation. The user observes the displayed image to determine whether or not there is a pattern that can be used as the model pattern MPa. The pattern that can be used as the model pattern MPa means a pattern in which one of four equivalent rotation angles equivalent to the inquiry full-angle a1 can be selected in the direction of the pattern. As the model pattern MPa, a pattern having no rotational symmetry of an integral multiple of 90 degrees is preferable. In other words, a pattern having any one of 90 degrees rotational symmetry (90 degrees, 180 degrees, 270 degrees rotational symmetry) is inappropriate for the model pattern MPa. Since the corners of the four adjacent chips are included in the field of view Wa near the intersection of the scribe lines SL, a unique pattern included only in one of these four corners is modeled. It can register as a pattern MPa.
현재의 시야(Wa)내에 모델패턴(MPa)으로 사용할 수 있는 패턴이 존재하지 않는 경우에는, 카메라(41)로 촬상한 화상을 모니터(136)에 표시하여 관찰하면서 XY스테이지(36)를 조금씩 이동시킨다. 그리고, 모델패턴(MPa)으로서 사용할 수 있는 패턴이 시야내에 들어오는 상태로 설정한다.If there is no pattern that can be used as the model pattern MPa in the current field of view Wa, the XY stage 36 is moved little by little while displaying and observing the image captured by the camera 41 on the monitor 136. Let's do it. And the pattern which can be used as model pattern MPa is set to the state which enters into a visual field.
현재의 시야(Wa)내에 모델패턴(MPa)으로서 사용할 수 있는 패턴이 존재하는 경우에는, 제12도 (b), (c)에 나타낸 바와 같이, 회전 후의 화상내에서 모텔패턴을 잘라낸다. 모델패턴(MPa)의 범위는 사용자가 마우스 등의 포인팅 디바이스를 사용하여 지정한다. 모델패턴(MPa)은 스크라이브 라인(SL)의 교점 부근에 존재하면 바람직하지만, 반드시 교점 부근에 존재하지 않아도 된다.If a pattern that can be used as the model pattern MPa exists in the current visual field Wa, as shown in Figs. 12B and 12C, the motel pattern is cut out in the image after the rotation. The range of the model pattern MPa is specified by the user using a pointing device such as a mouse. The model pattern MPa is preferably present in the vicinity of the intersection of the scribe line SL, but may not necessarily be present in the vicinity of the intersection.
제3도의 스텝 S8에서는, 사용자가, 회전하여 잘라낸 모델패턴(MPa)의 소정의 방향(예컨대 시계의 3시 방향)을 웨이퍼 좌표계의 기준방향(0도 방향)(Dw1)이라 정함으로서, 조회전각도(a1)의 불확정성을 제거한다. 예컨대, 제12(b)도에 나타낸 바와 같이, 조회전각도(a1)만큼 시계방향으로 회전한 화상에 있어서, 시계의 3시 방향이 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw1)으로 설정된다. 또, 사용자가 지정하지 않고, 자동적으로 시계의 3시 방향이 기준방향(Dw1)으로서 설정되도록 하여도 된다. 웨이퍼의 회전각도는 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw1)까지의 각도이다. 따라서, 제12(b)도의 경우에는, 기준 웨이퍼의 회전각도는 조회전각도(a1)와 같다. 또, 웨이퍼 좌표계의 기준방향을 시계의 3시 방향 이외의 방향으로 선택한 경우에는, 기준 웨이퍼의 회전각도는 a1과는 다른 값이 된다. 그러나 이 경우에도, 조회전각도(a1)에 소정의 값을 가산 또는 감산한 값이 기준 웨이퍼의 회전각도가 된다. 예컨대, 제12(b)도의 상태에 있어서 시계의 12시 방향이 웨이퍼 좌표계의 기준방향으로서 선택된 경우에는, 기준 웨이퍼의 회전각도는(a1+90도)가 된다.In step S8 of FIG. 3, the user sets the predetermined direction (e.g., the 3 o'clock direction of the clock) of the model pattern MPa rotated and cut out as the reference direction (0 degree direction) Dw1 of the wafer coordinate system, thereby making the inquiry full width The uncertainty in Fig. A1 is removed. For example, as shown in Fig. 12B, in the image rotated clockwise by the inquiry full-angle angle a1, the three o'clock direction of the clock is set as the reference direction Dw1 of the wafer coordinate system. In addition, the 3 o'clock direction of the clock may be automatically set as the reference direction Dw1 without user designation. The rotation angle of the wafer is an angle from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the reference direction Dw1 of the wafer coordinate system. Therefore, in the case of FIG. 12 (b), the rotation angle of the reference wafer is equal to the inquiry full angle a1. In addition, when the reference direction of the wafer coordinate system is selected in a direction other than the three o'clock direction of the clock, the rotation angle of the reference wafer is different from a1. However, even in this case, the rotation angle of the reference wafer is the value obtained by adding or subtracting a predetermined value to the inquiry total angle a1. For example, when the 12 o'clock direction of the clock is selected as the reference direction of the wafer coordinate system in the state of FIG. 12 (b), the rotation angle of the reference wafer is (a1 + 90 degrees).
제3도의 스텝 S9에서는, 잘라 내어진 모델패턴(MPa)을 조회전각도(a1)와 함께 등록한다. 이 때, 모델패턴(MPa)의 소정 위치에 있는 기준점(예컨대 왼쪽 위의 점Qa)의 좌표도 등록된다(제12도(c). 또, 기준점(Qa)의 좌표는, 예컨대 웨이퍼의 중심을 원점으로 한 좌표치로 표시된다.In step S9 of Fig. 3, the cut model pattern MPa is registered together with the inquiry full-angle a1. At this time, the coordinates of the reference point (for example, the point Qa at the upper left) at the predetermined position of the model pattern MPa are also registered (Fig. 12 (c). The coordinates of the reference point Qa are, for example, the center of the wafer. It is represented by the coordinate value of the origin.
스텝 S10에서는, 인접하는 칩의 스크라이브 라인 교점위치에 촬상영역이 오도록 XY 스테이지(36)를 이동시켜 화상을 촬상한다. 그리고, 이 화상에 대해서 패턴 매칭을 행함으로써, 모델패턴(MPa)과 같은 패턴(매칭패턴)을 검출한다. 제13도는 스텝 S10의 처리내용을 나타내는 설명도이다. 이 예에서는, 모델패턴(MPa)의 등록을 행한 교점위치에서 비스듬히 오른쪽 아래에 인접하는 교점위치로 시야(Wb)를 이동시키고 있다. 인접하는 칩의 스크라이브 라인 교점위치는, 세로, 가로, 경사의 어느 방향으로 인접하고 있어도 된다. 이 시야(촬상영역)(Wb)에서의 화상중에서 모델패턴(MPa)에 매칭하는 매칭패턴(MPb)을 검출한다.In step S10, the XY stage 36 is moved so that an imaging area may be located at the scribe line intersection position of an adjacent chip, and an image is imaged. Pattern matching is then performed on this image to detect a pattern (matching pattern) similar to the model pattern MPa. 13 is an explanatory diagram showing the contents of the process in step S10. In this example, the visual field Wb is moved from the intersection position where the model pattern MPa is registered to the intersection position adjacent to the lower right side at an angle. The scribe line intersection positions of the adjacent chips may be adjacent in any of vertical, horizontal and inclined directions. The matching pattern MPb matching the model pattern MPa is detected in the image in this field of view (imaging area) Wb.
스텝 S10에서는 매칭패턴(MPb)을 검출한 후에 그 기준점(Qb)의 좌표도 산출한다. 그리고, 패턴(MPa, MPb)의 기준점(Qa, Qb)끼리를 연결하는 직선(L1)의 방향으로서, 제2 기준점(Qb)에서 제1 기준점(Qa)으로 향하는 방향(기준점의 연결방향)(DL1)을 특정한다. 이 연결방향(DL1)의 회전각도(스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 반시계방향으로 측정한 각도)(θ1)를 산출한다. 또, 기준점(Qa, Qb)의 좌표는 스테이지 좌표계의 좌표로서 구해지고 있기 때문에, 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)는 이들 좌표에서 간단한 계산으로 구할 수 있다.In step S10, after detecting the matching pattern MPb, the coordinate of the reference point Qb is also calculated. Then, as a direction of the straight line L1 connecting the reference points Qa and Qb of the patterns MPa and MPb, the direction (connection direction of the reference point) from the second reference point Qb to the first reference point Qa ( DL1) is specified. The rotation angle (angle measured in the counterclockwise direction from the reference direction Ds of the stage coordinate system) θ1 of the connection direction DL1 is calculated. In addition, since the coordinates of the reference points Qa and Qb are obtained as the coordinates of the stage coordinate system, the rotation angle θ1 of the connection direction DL1 can be obtained from these coordinates by simple calculation.
제12(b)도에 나타내는 조회전각도(α1) 대신에, 기준점의 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)를 기준 웨이퍼의 회전각도로서 사용하는 것도 가능하다. 2개의 회전각도의 차이는 웨이퍼 좌표계의 기준방향으로서 어느 방향을 선택하는가에 기인하는 것이고, 어느 것을 회전각도로서 정의하여도 된다. 다만, 매칭패턴의 기준점의 연결방향의 회전각도(θ1)의 쪽이 조회전각도(α1)보다도 고정밀도로 결정할 수 있다고 하는 이점이 있다.It is also possible to use the rotation angle θ1 of the connection direction DL1 of the reference point as the rotation angle of the reference wafer instead of the inquiry full angle α1 shown in FIG. 12 (b). The difference between the two rotation angles is due to which direction is selected as the reference direction of the wafer coordinate system, and which may be defined as the rotation angle. However, there is an advantage that the rotation angle θ1 in the connection direction of the reference point of the matching pattern can be determined with higher precision than the inquiry full angle α1.
스텝 S10에서는 또 2개의 매칭패턴의 기준점(Qa, Qb)의 중심점(Qab)의 좌표도 산출된다.In step S10, the coordinates of the center point Qab of the reference points Qa and Qb of the two matching patterns are also calculated.
이상 기준 웨이퍼에 관하는 전 처리에 의해, 이하의 데이터가 등록된다.By the preprocessing concerning the abnormal reference wafer, the following data is registered.
(a) 기준 웨이퍼의 회전각도 α1;(a) rotation angle α1 of the reference wafer;
(b) 모델패턴(MPa)의 화상데이터(템플릿 데이터);(b) image data (template data) of the model pattern MPa;
(c) 2개 촬상영역의 소정점(Pa, Pb)의 좌표치;(c) coordinate values of predetermined points Pa and Pb of the two imaging areas;
(d) 2개 매칭패턴의 기준점(Qa, Qb)의 좌표치;(d) coordinate values of the reference points Qa and Qb of the two matching patterns;
(e) 2개 패턴의 기준점(Qa, Qb)의 중심점(Qab)의 좌표치;(e) coordinate values of the center point Qab of the reference points Qa and Qb of the two patterns;
(f) 2개 패턴의 기준점(Qa, Qb)을 연결하는 연결방향의 회전각도(θ1).(f) Rotation angle (θ1) in the connecting direction connecting the two reference points (Qa, Qb).
이들 데이터는, 이하에 설명하는 피측정 웨이퍼의 처리시에 사용된다.These data are used at the time of processing the wafer to be described below.
또, 기준 웨이퍼에 관해서는, 제1도에 나타내는 장치를 사용하여 여러가지 측정 등의 소정의 처리가 행해진다. 예컨대, 제1도에 나타내는 장치가 막두께계(膜厚計)인 경우에는, 기준 웨이퍼내의 복수의 측정위치에서 웨이퍼 표면의 막두께가 측정된다. 이 때, 각 측정위치의 좌표는, 웨이퍼 좌표계의 좌표로서 등록된다.In addition, regarding the reference wafer, predetermined processing such as various measurements is performed using the apparatus shown in FIG. For example, when the apparatus shown in FIG. 1 is a film thickness meter, the film thickness of the wafer surface is measured at a plurality of measurement positions in the reference wafer. At this time, the coordinates of the respective measurement positions are registered as the coordinates of the wafer coordinate system.
B-2. 피측정 웨이퍼의 처리:B-2. Processing of the wafer under test:
피측정 웨이퍼는 기준 웨이퍼와 같은 위치에서 같은 처리(예컨대, 막두께 측정)가 실행된다. 그러나, 피측정 웨이퍼가 XY 스테이지(36)에 올려진 때에는 피측정 웨이퍼의 회전각도가 불명확하기 때문에, 기준 웨이퍼와 같은 측정위치가 되도록 XY 스테이지(36)의 위치를 이동시킬 수 없다. 그래서, 각 피측정 웨이퍼에 대해서 측정처리를 실행하기 전에, 이하의 순서에 따라서 그 피측정 웨이퍼의 회전각도를 결정한다. 이 회전각도를 사용하여 측정위치의 좌표를 보정(좌표변환)하면, 피측정 웨이퍼에 대해서도 기준 웨이퍼와 같은 측정위치에서 측정을 행할 수 있다.The same wafer (measurement of film thickness) is performed at the same position as the reference wafer. However, since the rotation angle of the wafer under measurement is unclear when the wafer under measurement is placed on the XY stage 36, the position of the XY stage 36 cannot be moved to be at the same measurement position as the reference wafer. Therefore, before performing the measurement process for each wafer to be measured, the rotation angle of the wafer to be measured is determined according to the following procedure. If the coordinates of the measurement position are corrected (coordinate transformation) using this rotation angle, the measurement can also be performed at the same measurement position as the reference wafer.
제14도는, 피측정 웨이퍼의 회전각도를 결정하는 순서를 나타내는 설명도이다. 스텝 S1~S6까지의 처리는, 제3도에 나타낸 기준 웨이퍼에 관한 처리와 같다. 이것에 의해 웨이퍼 중심 근처의 스크라이브 라인 교점의 화상이 촬상된다. 제15도는 피측정 웨이퍼에 설정된 시야의 일예를 나타내고 있다. 여기에서는 시야(Wc)를 촬상영역으로 한 화상이 촬상된다. 스텝 S3에서는 조회전각도(α2pr)가 검출되고 있다. 또, 이 조회전각도(α2pr)는 90도 정수배의 불확정함을 가지고 있다. 피측정 웨이퍼에 있어서는 불확정함을 제거하기 전의 조회전각도를 「예비회전각도」라고도 부른다. 이 명칭은 불확정함을 포함하는 예비적인 회전각도인 것을 의미하고 있다.14 is an explanatory diagram showing a procedure for determining the rotation angle of a wafer under measurement. The processing from steps S1 to S6 is the same as the processing relating to the reference wafer shown in FIG. 3. As a result, an image of the scribe line intersection near the wafer center is imaged. 15 shows an example of the field of view set on the wafer under measurement. Here, the image which made the visual field Wc the imaging area is imaged. In step S3, the inquiry full angle? 2pr is detected. In addition, this inquiry full angle? 2pr has an uncertainty of 90 degree integer multiples. In the wafer under measurement, the inquiry full angle before removing the uncertainty is also referred to as a "preliminary rotation angle". This name implies a preliminary angle of rotation that includes uncertainty.
스텝 S21에서는, 패턴 매칭수단(154)(제2도)이 이 시야(Wc)내의 화상에 관해서 기준 웨이퍼의 전 처리에서 미리 등록한 모델패턴(MPa)을 사용한 패턴 매칭처리를 하여 예비 회전각도(α2pr)의 불확정함을 해소한다.In step S21, the pattern matching means 154 (FIG. 2) performs the pattern matching process using the model pattern MPa registered previously by the preprocess of the reference wafer with respect to the image in this visual field Wc, and preliminary rotation angle (alpha) 2pr. Resolve uncertainty of).
제16도는 피측정 웨이퍼에 관한 패턴 매칭방법을 나타내는 설명도이다. 우선, 제16(a)도에 나타내는 판독된 화상을 아핀변환에 의해 예비 회전각도(α2pr)만큼 시계방향으로 회전하여 제1b(b)도에 나타내는 것과 같은 화상을 작성한다. 그리고, 회전 후의 화상내에서 모델패턴(MPa)과 매칭하는 패턴을 패턴 매칭처리에 의해 검출한다. 이 때, 제16(c)도에 나타낸 바와 같이, 90도씩 회전한 4개의 모델패턴을 모델패턴으로서 미리 작성해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 이들의 4개의 모델패턴중에서 매칭도가 가장 높게 되는 모델패턴을 결정하고, 이것에 매칭한 패턴(매칭패턴)의 위치좌표를 검출한다. 제16(b)도의 예에서는 180도 회전의 모델패턴의 매칭도가 가장 높다. 따라서, 이 피측정 웨이퍼의 조회전각도(α2)는 (α2pr +180도)인 것이 결정된다. 즉, 템플릿 매칭에 의해서 예비 회전각도(α2pr)의 불확정함을 해소하여, 조회전각도(α2)의 값을 결정할 수 있다.16 is an explanatory diagram showing a pattern matching method for a wafer under measurement. First, the read image shown in FIG. 16 (a) is rotated clockwise by the preliminary rotation angle α2pr by an affine transformation to create an image as shown in FIG. 1b (b). Then, the pattern matching with the model pattern MPa in the image after rotation is detected by the pattern matching process. At this time, as shown in FIG. 16 (c), it is preferable to create four model patterns rotated by 90 degrees in advance as model patterns. Then, among these four model patterns, a model pattern having the highest matching degree is determined, and the position coordinates of the pattern (matching pattern) matched with this are detected. In the example of FIG. 16 (b), the matching degree of the model pattern of 180 degree rotation is the highest. Therefore, it is determined that the inquiry full-angle angle α2 of the measurement target wafer is (α2pr +180 degrees). In other words, the uncertainty of the preliminary rotation angle α2pr can be eliminated by template matching, and the value of the inquiry full angle α2 can be determined.
제17도는 피측정 웨이퍼에서 웨이퍼의 예비 회전각도(α2pr)와 조회전각도(α2)와의 관계를 나타내는 설명도이다. 예비 회전각도(α2pr)는, 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 웨이퍼의 직선부분(스크라이브 라인(SL))의 방향까지의 각도이다. 조회전각도(α2)는, 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw2)까지 반시계방향으로 측정한 각도이다. 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw2)은, 매칭패턴(MPc)이 정립(제16(c)도)의 최초의 템플릿의 방향으로)한 때에 시계의 3시 방향을 향하는 방향인 것으로 정의되어 있다. 예비 회전각도(α2pr)는 웨이퍼의 직선부분에서 결정되어있었을 뿐이므로, 이 예에서는, 예비 회전각도(α2pr)와 조회전각도(α2)는 180도의 차이가 있다. 물론, 이들 각도(α2pr, α2)가 같은 경우도 있다.FIG. 17 is an explanatory diagram showing the relationship between the preliminary rotation angle α2pr of the wafer and the inquiry full angle α2 in the wafer under measurement. The preliminary rotation angle α2pr is an angle from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the direction of the straight portion of the wafer (scribe line SL). The inquiry full angle α2 is an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the reference direction Dw2 of the wafer coordinate system. The reference direction Dw2 of the wafer coordinate system is defined to be a direction toward the 3 o'clock direction of the clock when the matching pattern MPc is established (in the direction of the first template of FIG. 16 (c)). Since the preliminary rotation angle α2pr has been determined only at the straight portion of the wafer, in this example, the preliminary rotation angle α2pr and the inquiry full angle α2 have a difference of 180 degrees. Of course, these angles alpha 2pr and alpha 2 may be the same.
피측정 웨이퍼내의 측정위치는 조회전각도(α2)와 웨이퍼의 중심위치에서 결정할 수 있다. 그러나, 기준 웨이퍼와의 상대적인 회전각도를 보다 정확하게 구함으로써 측정위치를 보다 정확히 결정할 수 있다. 이 때문에, 스텝 S21에서는, 검출된 매칭패턴(MPc)의 기준점(Qc)(제17도)의 좌표를 산출하여 등록한다.The measurement position in the wafer under measurement can be determined from the inquiry full angle α2 and the center position of the wafer. However, it is possible to determine the measurement position more accurately by more accurately obtaining the rotation angle relative to the reference wafer. For this reason, in step S21, the coordinate of the reference point Qc (FIG. 17) of the detected matching pattern MPc is calculated and registered.
스텝 S22에서는, 기준 웨이퍼에서 구한 기준점의 연결방향(각도 θ1의 방향)에 인접하는 스크라이브 라인의 교점위치를 시야내애 포함하도록 XY 스테이지(36)를 이동하여 화상을 촬상한다. 이때, 기준 웨이퍼의 조회전각도(α1)와 피측정 웨이퍼의 조회전각도(α2)와의 차이로부터, 피측정 웨이퍼에서 기준점의 연결방향이 구해진다. 또한, 두번째 스크라이브 라인의 교점위치를 시야로 하기 위한 스테이지 좌표는, 첫번째 교점위치(Pc)의 좌표와 기준 웨이퍼에 있어서 2개 교점위치(Pa, Pb)의 좌표로 부터 산출된다.In step S22, the XY stage 36 is moved so that the intersection position of the scribe line adjacent to the connection direction (direction of angle (theta) 1) of the reference point calculated | required from the reference wafer is included in the visual field, and an image is imaged. At this time, the connection direction of the reference point in the wafer under measurement is obtained from the difference between the inquiry full-angle α1 of the reference wafer and the inquiry full-angle α2 of the wafer under measurement. The stage coordinates for making the intersection position of the second scribe line a visual field are calculated from the coordinates of the first intersection position Pc and the coordinates of the two intersection positions Pa and Pb in the reference wafer.
제18도는 피측정 웨이퍼에서 설정된 2개의 시야 관계를 나타내는 설명도이다. 피측정 웨이퍼의 2개의 스크라이브 라인의 교점위치(Pc,Pd)의 위치관계는, 웨이퍼 좌표계에서 기준 웨이퍼의 2개의 스크라이브 라인의 교점위치(Pa, Pb)의 위치관계와 같다. 따라서, 두번째의 교점위치(Pd)는, 최초의 교점위치(Pc)에서 기준 웨이퍼의 직선(L1)에 상당하는 직선(L2)의 방향에 따른 방향에 존재한다. 두번째의 교점위치(Rd)로 XY 스테이지(36)를 이동시키는 이동량은 기준 웨이퍼의 2개 기준점(Qa, Qb)의 좌표치의 차분과 같다. 이렇게 해서, 제18도의 두번째 시야(Wd)가 설정되어, 그 화상이 판독된다.18 is an explanatory diagram showing two viewing relationships established in the wafer under measurement. The positional relationship between the intersection positions Pc and Pd of the two scribe lines of the wafer under measurement is the same as the positional relationship of the intersection positions Pa and Pb of the two scribe lines of the reference wafer in the wafer coordinate system. Therefore, the second intersection position Pd exists in the direction along the direction of the straight line L2 corresponding to the straight line L1 of the reference wafer at the first intersection position Pc. The movement amount for moving the XY stage 36 to the second intersection position Rd is equal to the difference between the coordinate values of the two reference points Qa and Qb of the reference wafer. In this way, the second field of view Wd in FIG. 18 is set, and the image is read.
제14도의 스텝 S23에서는, 이 시야(Wd)내의 화상에 대해서 모델패턴(MPa)과의 패턴 매칭을 행하고, 템플릿 화상(MPa)과 가장 일치한 매칭패턴(MPd)의 기준점(Qd)의 좌표를 구한다. 또한, 2개 기준점(Qc, Qd)의 중심점(Qcd)의 좌표도 산출한다.In step S23 of FIG. 14, pattern matching with the model pattern MPa is performed with respect to the image in this visual field Wd, and the coordinate of the reference point Qd of the matching pattern MPd which matches the template image MPa is matched most. Obtain The coordinates of the center point Qcd of the two reference points Qc and Qd are also calculated.
스텝 S24에서는, 회전방향 결정수단(158)(제2도)이, 2개 기준점(Qc, Qd)의 연결방향(DL2)의 회전각도(θ2)를 구한다. 이 회전각도(θ2)는, 스테이지 좌표계의 기준 방향(Ds)에서 기준점의 연결방향(DL2)까지 반시계방향으로 측정한 각도이다. 피측정 웨이퍼에서의 기준점의 연결방향(DL2)의 회전각도(θ2)와 기준 웨이퍼에서의 기준점의 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)를 사용하여, 양자의 상대적인 회전각도를 고정밀도로 결정할 수 있다.In step S24, the rotation direction determination means 158 (FIG. 2) calculates the rotation angle (theta) 2 of the connection direction DL2 of two reference points Qc and Qd. The rotation angle θ2 is an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the connection direction DL2 of the reference point. Using the rotation angle θ2 of the connection direction DL2 of the reference point on the wafer under measurement and the rotation angle θ1 of the connection direction DL1 of the reference point on the reference wafer, the relative rotation angles of both can be determined with high precision. have.
제19도는 고정밀도인 상대회전각도를 구하는 방법은 나타내는 설명도이다. 제19(a)도는 기준 웨이퍼에 관해서 얻어진 2개 기준점(Qa, Qb)을 연결하는 직선(L1)을 나타내고 있다. 이들 기준점(Qa, Qb)을 연결하는 연결방향(DL1)은 제2 기준점(Qb)에서 제1 기준점(Qa)으로 향하는 방향으로 취해져 있다. 이 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)는, 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 연결방향(DL1) 까지 반시계 방향으로 측정한 각도이다. 제19(b)도는 피측정 웨이퍼에 관해서 얻어진 2개 기준점(Qc, Qd)을 연결하는 직선(L2)을 나타내고 있다. 이들 기준점(Qc, Qd)을 연결하는 연결방향(DL2)도 제2 기준점(Qd)에서 제1 기준점(Qc)으로 향하는 방향으로 취해져 있다. 이 연결방향(DL2)의 회전각도(θ2)도, 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 연결방향(DL2)까지 반시계방향으로 측정한 각도이다. 이와 같이, 기준 웨이퍼에서의 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)도, 피측정 웨이퍼에서의 연결방향(DL2)의 회전각도 (θ2)도, 어느 것이나 같은 정의에 따라 결정되어 있다. 따라서, 이들의 차분△θ=θ2-θ1을 구함으로써, 이것을 기준 웨이퍼와 피측정 웨이퍼와의 상대적인 회전각도로서 채용할 수 있다.19 is an explanatory diagram showing how to obtain a high precision relative rotation angle. FIG. 19 (a) shows a straight line L1 connecting two reference points Qa and Qb obtained with respect to the reference wafer. The connection direction DL1 which connects these reference points Qa and Qb is taken in the direction toward the 1st reference point Qa from the 2nd reference point Qb. The rotation angle θ1 of the connection direction DL1 is an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the connection direction DL1. 19 (b) shows a straight line L2 connecting two reference points Qc and Qd obtained for the wafer under measurement. The connecting direction DL2 connecting these reference points Qc and Qd is also taken in the direction from the second reference point Qd to the first reference point Qc. The rotation angle θ2 of the connecting direction DL2 is also an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the connecting direction DL2. In this manner, the rotation angle θ1 of the connection direction DL1 in the reference wafer and the rotation angle θ2 of the connection direction DL2 in the wafer under measurement are also determined according to the same definition. Therefore, by calculating these differences Δθ = θ2-θ1, this can be employed as the relative rotation angle between the reference wafer and the wafer under measurement.
그런데, 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)를 정하는 방법으로서는, 다른 방법도 생각할 수 있다. 제20도는 조회전각도(α1, α2)를 사용한 대략적인 상대회전각도의 결정방법을 나타내는 설명도이다. 조회전각도(α1, α2)는, 스테이지좌표계의 기준방향(Ds)에서 웨이퍼 좌표계의 기준방향(DW1, DW2)까지 반시계방향으로 측정한 각도이다. 따라서, 조회전각도의 차분△α=a2 -α1을 기준 웨이퍼와 피측정 웨이퍼와의 상대적인 회전각도로 할 수 있다. 다만, 전술한 회전각도(θ1, θ2)의 쪽이, 조회전각도(α1, α2)보다도 정밀도가 높기 때문에, 그 상대회전각도(△θ)도 조회전각도에서 결정된 상대회전각도(△α)보다도 정밀도가 높다.By the way, another method can be considered as a method of determining the rotation angle (rotation direction) of the to-be-measured wafer. 20 is an explanatory diagram showing a method of determining an approximate relative rotation angle using the inquiry full angles α1 and α2. The inquiry full angles α1 and α2 are angles measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the reference directions DW1 and DW2 of the wafer coordinate system. Therefore, the difference Δα = a2−α1 of the inquiry full angle can be set as the relative rotation angle between the reference wafer and the wafer under measurement. However, since the rotation angles θ1 and θ2 described above are higher in accuracy than the inquiry angles α1 and α2, the relative rotation angle Δθ is also determined by the relative rotation angle Δα determined from the inquiry full angle. Higher precision than
회전방향 결정수단(158)이 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)를 결정하는 방법으로서는, 전술한 방법도 포함하여, 이하와 같은 여러가지 방법을 생각할 수 있다.As the method for determining the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement by the rotation direction determining means 158, various methods as follows can be considered.
방법1 : 기준 웨이퍼의 고정밀도 회전각도(θ1)와 피측정 웨이퍼의 고정밀도회전각도(θ2)와의 차분(△θ)으로부터 양쪽의 상대적인 회전각도(회전방향)를 결정한다. 이 방법1은 제19도에 나타낸 것이다. 이 방법에 의하면, 상대적인 회전각도(회전방향)를 고정밀도로 결정할 수 있다는 이점이 있다.Method 1: The relative rotation angle (rotation direction) of both sides is determined from the difference Δθ between the high precision rotation angle θ1 of the reference wafer and the high accuracy rotation angle θ2 of the wafer under measurement. This method 1 is shown in FIG. According to this method, there is an advantage that the relative rotation angle (rotation direction) can be determined with high accuracy.
방법2 : 기준 웨이퍼의 조회전각도(α1)와, 피측정 웨이퍼의 조회전각도(α2)와의 차분(△α)으로부터 양자의 상대적인 회전각도(회전방향)를 결정한다. 이 방법2는 제20도에 나타낸 것이다. 이 방법을 사용하는 경우에는, 기준 웨이퍼나 피측정 웨이퍼에서 적어도 1개소의 화상으로 패턴 매칭을 행하면 된다. 따라서, 처리를 고속화할 수 있다는 이점이 있다.Method 2: The relative rotation angle (rotation direction) of the reference wafer is determined from the difference [Delta] [alpha] between the inquiry full angle [alpha] 1 of the reference wafer and the inquiry full angle [alpha] 2 of the wafer under measurement. This method 2 is shown in FIG. When this method is used, pattern matching may be performed on at least one image on the reference wafer or the wafer under measurement. Therefore, there is an advantage that the processing can be speeded up.
방법3 : 피측정 웨이퍼의 고정밀도 회전각도(θ2) 자체를 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)로서 이용한다. 제19(b)도에서 알 수 있는 바와 같이, 고정밀도 회전각도(θ2)는 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 웨이퍼 좌표계의 연결방향(DL2)까지의 회전각도이다. 따라서, 피측정 웨이퍼는 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 θ2만큼 회전하고 있는 것으로 생각하는 것이 가능하다. 또, 방법3의 변형으로서, 고정밀도 회전각도(θ2)에 일정치를 가산 또는 감산한 값을 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)로 하여도 된다. 이 방법3에 의하면, 기준 웨이퍼에서의 상대적인 회전각도 뿐만 아니라, 스테이지 좌표계의 소정 기준방향 (Ds)를 기준으로 한 회전각도(회전방향)를 고정밀도로 결정할 수 있다는 이점이 있다.Method 3: The high precision rotation angle θ2 itself of the wafer under measurement is used as the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement. As can be seen from FIG. 19 (b), the high precision rotation angle θ2 is the rotation angle from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the connection direction DL2 of the wafer coordinate system. Therefore, it is possible to think that the wafer under measurement is rotating by θ2 in the reference direction Ds of the stage coordinate system. In addition, as a modification of the method 3, a value obtained by adding or subtracting a fixed value to the high precision rotation angle θ2 may be used as the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement. According to this method 3, not only the relative rotation angle in the reference wafer but also the rotation angle (rotation direction) based on the predetermined reference direction Ds of the stage coordinate system can be determined with high accuracy.
방법4 : 피측정 웨이퍼의 조회전각도(α2) 자체를 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)로 한다. 이 경우에도, 방법3과 같이, 회전각도(α2)에 일정치를 가산 또는 감산한 값을 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)로 하여도 된다. 이 방법4에 의하면, 기준 웨이퍼에서의 상대적인 회전각도 뿐만 아니라 스테이지 좌표계의 소정 기준방향(Ds)을 기준으로 한 회전각도(회전방향)를 고속으로 결정할 수 있다는 이점이 있다.Method 4: The inquiry full angle α2 of the wafer under measurement is itself the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement. Also in this case, as in Method 3, a value obtained by adding or subtracting a fixed value to the rotation angle α2 may be used as the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement. According to this method 4, there is an advantage that the rotation angle (rotation direction) based on the predetermined reference direction Ds of the stage coordinate system as well as the relative rotation angle on the reference wafer can be determined at high speed.
또, 본 발명은 상기 실시예나 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않은 범위에서 여러가지 양태로 실시하는 것이 가능하고, 예컨대 다음과 같은 변형도 가능하다.In addition, this invention is not limited to the said Example and embodiment, It can implement in various aspects in the range which does not deviate from the summary, For example, the following modification is also possible.
(1) 상기 실시예에서는, 고정밀도인 회전각도(θ1, θ2)를 구할 때, 2개의 촬상영역에서 패턴 매칭을 행함으로써 2개의 매칭패턴을 검출하고 있었다. 그러나, 패턴 매칭을 행하는 촬상영역은 2개로 한정하지 않고, 같은 방향(검색방향)으로 늘어선 3개 이상의 촬상영역에서 매칭패턴을 각각 검출하도록 하여도 된다. 이 경우에는, 3개 이상의 매칭패턴의 각 기준점을 연결하는 직선(L2)을 최소 자승법으로 구하도록 하면 된다. 이렇게 하면, 회전각도(θ1, θ2)를 보다 고정밀도로 결정할 수 있다.(1) In the above embodiment, when obtaining highly accurate rotation angles θ1 and θ2, two matching patterns were detected by performing pattern matching in two imaging areas. However, the imaging pattern for pattern matching is not limited to two, but the matching pattern may be detected in three or more imaging regions lined up in the same direction (search direction). In this case, the straight line L2 connecting each reference point of three or more matching patterns may be obtained by the least square method. In this way, the rotation angles θ1 and θ2 can be determined with higher accuracy.
(2) 기준 웨이퍼의 매칭패턴(MPa, MPb)의 2개 기준점(Qa, Qb)을 연결하는 직선(L1)상의 소정의 점(예컨대 제19(a)도에 나타내는 기준점의 중심점 Qab)의 좌표와, 피측정 웨이퍼에서 대응하는 점(제19(b)도에 나타내는 중심점Qcd)의 좌표로부터, 기준 웨이퍼와 피측정 웨이퍼의 상대적인 위치좌표를 구하도록 하여도 된다. 이렇게 하면, 양자의 상대적인 회전각도 뿐만 아니라 상대적인 위치좌표도 구할 수 있다.(2) Coordinates of a predetermined point (for example, center point Qab of the reference point shown in FIG. 19 (a)) on a straight line L1 connecting two reference points Qa and Qb of the matching patterns MPa and MPb of the reference wafer. The relative positional coordinates of the reference wafer and the wafer to be measured may be obtained from the coordinates of the corresponding point (center point Qcd shown in FIG. 19 (b)) on the wafer to be measured. In this way, not only the relative rotation angle but also the relative position coordinates can be obtained.
(3) 상기 실시예에서는, 장치에 웨이퍼의 회전기구가 구비되어 있지 않은 경우에 대해서 설명하였지만, 회전기구를 가지는 장치에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 본 발명에 의하면, 회전기능을 가지는 장치에서도, 웨이퍼의 회전방향(회전각도)을 화상처리에 의해 검출하는 것이 가능하기 때문에, 회전방향의 검출처리가 간단하고, 또한 고속으로 처리할 수 있다는 이점이 있다.(3) In the above embodiment, the case where the rotation mechanism of the wafer is not provided in the apparatus is described, but the present invention can be applied to the apparatus having the rotation mechanism. According to the present invention, since the rotation direction (rotation angle) of the wafer can be detected by image processing even in an apparatus having a rotation function, the advantage of the simple and high speed processing of the rotation direction can be obtained. have.
C. 위치맞춤처리C. Alignment
C-1. 위치맞춤처리의 개요:C-1. Overview of justification:
제21도는 위치맞춤처리 실시예에 있어서의 위치맞춤처리의 개요를 나타내는 설명도이다. 기준 웨이퍼(제21(a)도)란, 위치맞춤처리의 대상이 되는 피측정 웨이퍼(제21(b)도)와 같은 패턴이 형성된 웨이퍼이다. 일반적으로는, 동일 로트(lot)에서 처리된 복수의 웨이퍼의 1장을 기준 웨이퍼(WF1)로서 사용하고, 다른 웨이퍼가 피측정 웨이퍼(WF2)가 된다. 1장의 웨이퍼에는 위치맞춤 기준점(RP)과 복수의 측정점(PM1~PM15)(흰 동그라미로 나타낸다)이 설정된다. 제21(a), (b)도에도 나타낸 바와 같이, 웨이퍼가 XY 스테이지(36)상에 올려진 경우에는 임의의 회전방향을 취할 수 있다. 제1도에 나타내는 측정장치는 XY 스테이지(36)상에 올려진 웨이퍼를 회전하기 위한 회전기구를 구비하고 있지 않기 때문에, 웨이퍼의 회전방향은 화상처리에 의해 인식되고 보정된다.21 is an explanatory diagram showing an outline of alignment processing in the alignment processing embodiment. The reference wafer (Fig. 21 (a)) is a wafer on which a pattern similar to the wafer under measurement (Fig. 21 (b)) to be subjected to the alignment process is formed. In general, one sheet of a plurality of wafers processed in the same lot is used as the reference wafer WF1, and another wafer becomes the wafer to be measured WF2. The alignment reference point RP and the plurality of measurement points PM1 to PM15 (indicated by white circles) are set on one wafer. As also shown in Figs. 21A and 21B, when the wafer is placed on the XY stage 36, any direction of rotation can be taken. Since the measuring apparatus shown in FIG. 1 does not have a rotating mechanism for rotating the wafer mounted on the XY stage 36, the rotation direction of the wafer is recognized and corrected by image processing.
제22도는 위치맞춤처리 실시예에 있어서 위치맞춤처리의 전체 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 웨이퍼 측정점의 위치맞춤처리는, 기준 웨이퍼를 사용한 프리얼라인먼트 전(前)처리(스텝 T1)와, 기준 웨이퍼를 사용한 파인 얼라인먼트 전처리(스텝 T2)와, 피측정 웨이퍼를 사용한 프리얼라인먼트 처리(스텝 T3)와, 피측정 웨이퍼를 사용한 파인 얼라인먼트 처리(스텝 T4)로 대별된다. 스텝 T1, T3에서의 프리얼라인먼트 처리는, 기준위치 결정수단(160)(제2도)의 제어하에 측정위치 결정수단(162) 이외의 다른 수단(150, 152, 154, 156, 158)이 협력해서 실행한다. 스텝(T2, T4)에서의 파인 얼라인먼트 처리는, 측정위치 결정수단(162)의 제어하에, 촬상위치 결정수단(152)과 패턴 매칭수단(154)이 협력해서 실행한다.22 is a flowchart showing the entire procedure of alignment processing in the alignment processing embodiment. The alignment process of the wafer measurement points includes prealignment preprocessing using the reference wafer (step T1), fine alignment preprocessing using the reference wafer (step T2), and prealignment processing using the wafer to be measured (step T3). And fine alignment processing (step T4) using the wafer to be measured. Pre-alignment processing in steps T1 and T3 is performed by means other than the measurement positioning means 162 (150, 152, 154, 156, 158) under the control of the reference positioning means 160 (FIG. 2). Run it. The fine alignment processing at steps T2 and T4 is executed by the imaging positioning means 152 and the pattern matching means 154 in cooperation under the control of the measurement positioning means 162.
제22도의 스텝 T1에 있어서 기준 웨이퍼(WF1)를 사용한 프리 얼라인먼트 전처리에서는, 기준 웨이퍼(WF1)의 회전각도(θ1)와 위치맞춤 기준점(RP)의 위치를 포함하는 프리 얼라인먼트 정보가 등록된다. 여기에서, 기준 웨이퍼(WF1)의 회전각도(θ1)는 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Ds)과 기준 웨이퍼(WF1)의 소정방향(DL1)으로 이루어지는 각도이다. 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Ds)은 XY 스테이지(36)에 대해서 고정된 방향이고, 예컨대 XY 스테이지(36)상의 X 방향으로 설정된다. 기준 웨이퍼(WF1)의 소정 방향(DL1)은 기준 웨이퍼(WF1)에 대해서 고정된 방향이다. 이 방향(DL1)의 결정방법에 대해서는 후술한다. 또, 이들 방향(Ds, DL1)의 설정 방법은 임의이고, 이것 이외의 정의도 가능하다.In the pre-alignment preprocessing using the reference wafer WF1 in step T1 of FIG. 22, prealignment information including the rotation angle θ1 of the reference wafer WF1 and the position of the alignment reference point RP is registered. Here, the rotation angle θ1 of the reference wafer WF1 is an angle formed of the reference direction Ds of the wafer coordinate system and the predetermined direction DL1 of the reference wafer WF1. The reference direction Ds of the wafer coordinate system is a direction fixed with respect to the XY stage 36, and is set to, for example, the X direction on the XY stage 36. The predetermined direction DL1 of the reference wafer WF1 is a fixed direction with respect to the reference wafer WF1. The determination method of this direction DL1 is mentioned later. In addition, the setting method of these directions Ds and DL1 is arbitrary, and definition other than this is also possible.
제22도의 스텝 T1에서는, 우선, 위치맞춤 기준점(RP)의 근방에서 패턴 매칭용의 제1 모델패턴을 취득한다. 또, 위치맞춤 기준점(RP)의 근방의 다른 영역에서 패턴 매칭을 행하여 제1 모델패턴에 거의 일치하는 매칭패턴의 위치를 결정한다. 그리고 제1 모델패턴의 위치와 그 매칭패턴의 위치에 의거하여, 기준 웨이퍼의 회전각도(θ1)와, 위치맞춤 기준점(RP)의 위치를 결정한다.In step T1 of FIG. 22, first, the first model pattern for pattern matching is acquired near the alignment reference point RP. In addition, pattern matching is performed in another region near the alignment reference point RP to determine the position of the matching pattern that almost matches the first model pattern. Then, based on the position of the first model pattern and the position of the matching pattern, the rotation angle θ1 of the reference wafer and the position of the alignment reference point RP are determined.
스텝 T2에 있어서의 기준 웨이퍼(WF1)를 사용한 파인 얼라인먼트 전처리에서는, 기준 웨이퍼(WF1)상의 복수의 측정점(PM1~PM15)의 위치를 등록한다. 이때, 우선, 복수의 측정점 근방에서 화상의 패터매칭에 사용하는 제2 모델패턴을 취득한다. 그리고, 제2 모델패턴과 각 측정점과의 위치관계를 등록한다. 이때, 위치맞춤 기준점(RP)의 취치와 각 측정점과의 위치관계도 등록된다.In the fine alignment preprocessing using the reference wafer WF1 in step T2, the positions of the plurality of measurement points PM1 to PM15 on the reference wafer WF1 are registered. At this time, first, a second model pattern used for pattern matching of an image is obtained near a plurality of measurement points. Then, the positional relationship between the second model pattern and each measurement point is registered. At this time, the positional relationship between the alignment of the alignment reference point RP and each measurement point is also registered.
제22도의 스텝 T3에 있어서의 피측정 웨이퍼(WF2)를 사용한 프리 얼라인먼트 처리에서는, 피측정 웨이퍼(WF2)의 회전각도(θ2)와 위치맞춤 기준점(RP)의 위치가 결정된다. 이때, 위치맞춤 기준점(RP) 근방의 2개 영역에서 제1 모델패턴을 사용하여 패턴 매칭처리를 각각 행함으로서 2개 매칭패턴의 위치를 결정한다. 그리고, 이들 매칭패턴의 위치로부터 피측정 웨이퍼의 회전각도(θ2)와 위치맞춤 기준점(RP)의 위치가 결정된다.In the pre-alignment process using the wafer WF2 under step T3 in FIG. 22, the rotation angle θ2 and the position of the alignment reference point RP of the wafer WF2 are determined. At this time, the pattern matching process is performed using the first model pattern in two regions near the alignment reference point RP, thereby determining the positions of the two matching patterns. Then, the rotation angle θ2 and the position of the alignment reference point RP of the wafer under measurement are determined from the positions of these matching patterns.
제22도의 스텝 T4에 있어서의 피측정 웨이퍼(WF2)를 사용한 파인 얼라인먼트 처리에서는, 복수의 측정점 근방에서 제2 모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 행함으로써 각 측정점의 실측위치가 결정된다.In the fine alignment process using the wafer WF2 to be measured in step T4 of FIG. 22, the actual measurement position of each measurement point is determined by performing a pattern matching process using the second model pattern near the plurality of measurement points.
C-2. 기준 웨이퍼를 사용한 프리 얼라인먼트 전처리:C-2. Prealignment pretreatment with reference wafers:
제23도 및 제24도는 기준 웨이퍼(WF1)를 사용한 프리 얼라인먼트 전처리의 순서를 나타내는 플로우차트이다. 제23도의 스텝 S1에서는 웨이퍼의 칩 치수와 X축방향 및 Y축방향의 칩 개수를 사용자가 입력한다.23 and 24 are flowcharts showing the procedure of pre-alignment preprocessing using the reference wafer WF1. In step S1 of FIG. 23, the user inputs the chip dimensions of the wafer and the number of chips in the X-axis direction and the Y-axis direction.
제23도의 스텝 S2는 제3도의 스텝 S2와 거의 유사하며, 다만 제23도의 스텝 S2에서는 웨이퍼 대신 기준 웨이퍼(WF1)가 사용되고, 제5도의 다른 3개의 귀퉁이에는 없는 특징적인 패턴(PT)을 포함하는 화상부분이 후술하는 패턴 매칭에 있어서 모델 패턴 대신 제1 모델패턴으로서 이용된다는 점만이 제3도와 다르다.Step S2 of FIG. 23 is almost similar to Step S2 of FIG. 3 except that the reference wafer WF1 is used instead of the wafer in Step S2 of FIG. 23 and includes the characteristic pattern PT not found in the other three corners of FIG. The only difference in FIG. 3 is that the image portion to be used is used as the first model pattern instead of the model pattern in pattern matching described later.
제23도의 스텝 S3 내지 스텝 S6는 제3도의 스텝 S3 내지 스텝 S6와 각각 동일하므로, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.Steps S3 to S6 of FIG. 23 are the same as those of steps S3 to S6 of FIG. 3, respectively, and thus detailed description thereof is omitted here.
제23도의 스텝 S7에서는, 스텝 S6에서 촬상한 화상을 시계방향으로 조회전각도(α1)만큼 회전시키는 화상처리를 행한다. 스텝 S8에서는, 촬상위치 결정수단(152)이 스크라이브 라인(SL)의 교점(Pa)의 정확한 위치(좌표치)의 실측치를 구하여 이를 보존한다. 스크라이브 라인(SL)의 교점위치의 좌표는, 후에, 기준 웨이퍼(WF1)의 위치 맞춤 기준점을 결정할 때 사용된다. 기준 웨이퍼의 스크라이브 라인(SL)의 교점위치는, 예컨대 제11도에 나타내는, 카메라(41)의 시야(Wa)의 중심점(Pa)의 좌표로 대표된다. 이 점(Pa)의 위치는, 사용자가 모니터(136)에 표시된 화상상에서 마우스 등의 포인팅 디바이스를 사용하여 커서를 이동시켜 지정할 수 있다. 혹은, 카메라(41)로 촬상한 다계조 화상을 처리함으로써 스크라이브 라인(SL) 교점의 중심위치의 좌표를 자동적으로 결정하는 것도 가능하다. 화상처리로 교점의 중심위치를 구하는 경우에는, 우선, 상술한 스텝 S3과 같은 방법에 따라서 직선에지를 검출한다. 그리고, 스크라이브 라인(SL)의 에지를 근사한 직선을 구한다. 또한, 이들 근사직선으로 구성되는 4개의 귀퉁이부의 중심위치를 스크라이브 라인(SL)의 교점위치로서 결정한다. 또, 시야(Wa)의 중심위치의 좌표는 스테이지좌표판독부(35)(제1도)에서 촬상된 웨이퍼 좌표계의 좌표(스테이지에 고정된 좌표)이다. 시야(Wa)(즉 촬상된 화상)내의 임의의 위치의 웨이퍼 좌표계의 좌표는 이 좌표치로부터 용이하게 산출할 수 있다.In step S7 of FIG. 23, the image processing which rotates the image picked up in step S6 by the inquiry full-angle angle (alpha) 1 clockwise is performed. In step S8, the imaging positioning means 152 obtains the measured value of the exact position (coordinate value) of the intersection Pa of the scribe line SL, and saves it. The coordinates of the intersection position of the scribe line SL are used later in determining the alignment reference point of the reference wafer WF1. The intersection position of the scribe line SL of a reference wafer is represented by the coordinate of the center point Pa of the visual field Wa of the camera 41 shown, for example in FIG. The position of this point Pa can be designated by the user moving a cursor using a pointing device, such as a mouse, on the image displayed on the monitor 136. FIG. Alternatively, it is also possible to automatically determine the coordinates of the center position of the scribe line SL intersection by processing the multi-gradation image captured by the camera 41. In the case where the center position of the intersection is obtained by image processing, first, a straight edge is detected in the same manner as in step S3 described above. Then, a straight line approximating the edge of the scribe line SL is obtained. In addition, the center positions of the four corner portions constituted by these approximate straight lines are determined as the intersection positions of the scribe lines SL. In addition, the coordinate of the center position of the visual field Wa is the coordinate (coordinate fixed to the stage) of the wafer coordinate system picked up by the stage coordinate reading part 35 (FIG. 1). The coordinates of the wafer coordinate system at any position in the visual field Wa (that is, the image picked up) can be easily calculated from this coordinate value.
제1 모델패턴(MPa)의 기준점(Qa)과 스크라이브 라인교점(Pa)과의 좌표치의 오프셋(θx, θy)은 얼라인먼트 정보파일(139)에 보존된다.The offsets? X and? Y of the coordinate values between the reference point Qa of the first model pattern MPa and the scribe line intersection Pa are stored in the alignment information file 139.
스텝 S9에서는, 스텝 S7에서 회전시킨 화상중에서 패턴 매칭용의 제1 모델패턴(모델패턴이라고 부름)을 잘라내어 등록한다. 제25도는 제1 모델패턴(MPa)의 등록 모양을 나타내는 설명도이다. 스텝 S7에서는, 우선, 스크라이브 라인(SL) 교점위치에서 다계조 화상(제25(a)도)을 제25(b)도에 나타낸 바와 같이 조회전각도(α1)만큼 시계방향으로 회전시키고, 회전 후의 화상을 모니터(136)에 표시한다. 화상의 회전은 아핀변환에 의해 실행된다. 사용자는 표시된 화상을 관찰하여, 모델패턴(MPa)으로서 사용할 수 있는 화상패턴이 존재하는가 아닌가를 판단한다. 모델패턴(MPa)으로서 사용할 수 있는 화상패턴이란, 그 화상패턴의 방향으로부터 조회전각도(α1)로서 등가인 4개의 등가회전각도 중 1개를 선택할 수 있는 화상패턴을 의미한다. 모델패턴(MPa)으로서는 90도의 정수배의 회전대칭성이 없는 화상패턴이 바람직하다. 환언하면, 90도의 정수배의 회전대칭성(90도, 180도, 270도의 회전대칭성)중의 어느것인가를 가지는 화상패턴은 모델패턴(MPa)으로서는 부적절하다. 스크라이브 라인(SL) 교점 부근의 시야(Wa)에는 인접하는 4개의 칩 각각의 귀퉁이부가 포함되어 있기 때문에, 이들 4개의 귀퉁이부내의 1개에만 포함되는 특유의 화상패턴을 제1 모델패턴(MPa)으로서 등록할 수 있다.In step S9, the first model pattern for pattern matching (called a model pattern) is cut out from the image rotated in step S7 and registered. 25 is an explanatory diagram showing a registration form of the first model pattern MPa. In step S7, first, the multi-gradation image (figure 25 (a)) is rotated clockwise by the inquiry full-angle angle α1 at the intersection of the scribe line SL, and rotated clockwise as shown in FIG. 25 (b). The subsequent image is displayed on the monitor 136. Rotation of the image is performed by affine transformation. The user observes the displayed image to determine whether there is an image pattern that can be used as the model pattern MPa. The image pattern which can be used as the model pattern MPa means an image pattern which can select one of four equivalent rotation angles which are equivalent as inquiry full-angle angle (alpha) 1 from the direction of the image pattern. As the model pattern MPa, an image pattern without rotation symmetry of an integral multiple of 90 degrees is preferable. In other words, an image pattern having any of rotation symmetry of 90 degrees (rotation symmetry of 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees) is inappropriate as the model pattern MPa. Since the corners of each of the four adjacent chips are included in the field of view Wa near the intersection of the scribe line SL, the unique image pattern included in only one of these four corners is used as the first model pattern MPa. You can register as.
현재의 시야(Wa)내에 모델패턴(MPa)으로 사용할 수 있는 화상패턴이 존재하지 않는 경우에는, 카메라(41)로 촬상한 화상을 모니터(136)에 표시하여 관찰하면서 XY 스테이지(36)를 조금씩 이동시킨다. 그리고, 모델패턴(MPa)으로서 사용할 수 있는 화상패턴이 시야내에 들어오는 상태로 설정한다.If there is no image pattern that can be used as the model pattern MPa in the current visual field Wa, the XY stage 36 is little by little while displaying and observing the image captured by the camera 41 on the monitor 136. Move it. Then, the image pattern which can be used as the model pattern MPa is set in a state in which it enters the visual field.
현재의 시야(Wa)내에 모델패턴(MPa)으로서 사용할 수 있는 화상패턴이 존재하는 경우에는, 제25(b), (c)도에 나타낸 바와 같이, 회전 후의 화상으로부터 모델패턴(MPa)으로서 등록하는 영역을 잘라낸다. 모델패턴(MPa)의 범위는 사용자가 마우스등의 포인팅 디바이스를 사용하여 지정한다. 모델패턴(MPa)은 스크라이브 라인(SL)의 교점 부근에 존재하면 바람직하지만, 반드시 교점 부근에 존재하지 않아도 된다.If there is an image pattern that can be used as the model pattern MPa in the current visual field Wa, as shown in Figs. 25 (b) and (c), it is registered as the model pattern MPa from the image after rotation. Cut out the area. The range of the model pattern MPa is specified by the user using a pointing device such as a mouse. The model pattern MPa is preferably present in the vicinity of the intersection of the scribe line SL, but may not necessarily be present in the vicinity of the intersection.
제23도의 스텝 S10에서는, 제1 모델패턴(MPa)의 화상과 모델패턴(MPa)의 소정 위치에 있는 기준점(예컨대 제25(c)도에 나타내는 왼쪽 위의 점 Qa)의 좌표가 자기 디스크(138)내의 얼라인먼트 정보파일(139)(제2도)에 등록된다. 또, 기준점(Qa)의 좌표는, 예를 들면 웨이퍼 좌표계의 좌표치로 표시된다.In step S10 of FIG. 23, the coordinates of the image of the first model pattern MPa and the reference point (for example, the upper left point Qa shown in FIG. 25 (c)) at a predetermined position of the model pattern MPa are the magnetic disk ( 138 is registered in the alignment information file 139 (FIG. 2). In addition, the coordinate of the reference point Qa is represented by the coordinate value of a wafer coordinate system, for example.
제24도의 스텝 S11에서는, 사용자가, 회전하여 잘라낸 모델패턴(MPa)의 소정 방향(예컨대 시계의 3시 방향)을 웨이퍼 좌표계의 기준방향(0도 방향)(Dw1)으로 정함으로써, 조회전각도(α1)의 불확정성을 제거한다. 예컨대, 제25(b)도에 나타낸 바와 같이, 조회전각도(α1)만큼 시계방향으로 회전한 화상에서, 시계의 3시 방향이 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw1)으로서 설정된다. 또, 사용자가 지정하지 않고 자동적으로 시계의 3시 방향이 기준방향(Dw1)으로 설정되도록 하여도 된다. 웨이퍼의 회전각도는, 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Ds)에서 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw1)까지의 각도이다. 따라서 제25(b)도의 경우에는, 기준 웨이퍼의 회전각도는 조회전각도(α1)와 같다. 또, 웨이퍼 좌표계의 기준방향을 시계의 3시 방향 이외의 방향으로 선택한 경우에는, 기준 웨이퍼의 회전각도는 α1과는 다른 값이 된다. 그러나 이 경우에도, 조회전각도(α1)에 소정의 값을 가산 또는 감산한 값이 기준 웨이퍼의 회전각도가 된다. 예컨대 제25(b)도의 상태에서, 시계의 12시 방향이 웨이퍼 좌표계의 기준방향으로 선택된 경우에는, 기준 웨이퍼의 회전각도는 (α1 + 90도)로 된다. 제24도의 스텝 S12에서는, 이 회전각도 α1의 값이 얼라인먼트 정보파일(139)에 보존된다.In step S11 of FIG. 24, the user sets the predetermined direction (e.g., the 3 o'clock direction of the clock) of the model pattern MPa rotated and cut out as the reference direction (0 degree direction) Dw1 of the wafer coordinate system, whereby Remove the uncertainty of (α1). For example, as shown in FIG. 25 (b), in the image rotated clockwise by the inquiry full-angle angle? 1, the three o'clock direction of the clock is set as the reference direction Dw1 of the wafer coordinate system. It is also possible to automatically set the three o'clock direction of the clock to the reference direction Dw1 without the user designating it. The rotation angle of the wafer is an angle from the reference direction Ds of the wafer coordinate system to the reference direction Dw1 of the wafer coordinate system. Therefore, in the case of FIG. 25 (b), the rotation angle of the reference wafer is equal to the inquiry full angle? 1. In addition, when the reference direction of the wafer coordinate system is selected in a direction other than the three o'clock direction of the clock, the rotation angle of the reference wafer is different from α1. However, even in this case, the rotation angle of the reference wafer is a value obtained by adding or subtracting a predetermined value to the inquiry full-angle angle? 1. For example, in the state of FIG. 25 (b), when the 12 o'clock direction of the clock is selected as the reference direction of the wafer coordinate system, the rotation angle of the reference wafer is (α1 + 90 degrees). In step S12 of FIG. 24, the value of the rotation angle α1 is stored in the alignment information file 139.
스텝 S13에서는, 인접하는 칩의 스크라이브 라인교점위치에 촬상영역이 오도록 XY 스테이지(36)를 이동시켜 화상을 촬상한다. 스텝 S14에서는, 이 화상에 관해서 패턴 매칭을 행함으로써 제1 모델패턴(MPa)과 같은 화상 패턴(매칭패턴)을 검출한다. 제26도는 스텝 S13, S14의 처리내용을 나타내는 설명도이다. 이 예에서는, 제1 모델패턴(MPa)의 등록을 행한 교점위치에서 비스듬히 오른쪽 아래에 인접하는 교점위치로 시야(Wb)를 이동시키고 있다. 인접하는 칩의 스크라이브 라인교점위치는 세로, 가로, 경사의 어느 방향으로 인접하고 있어도 된다. 이 시야(촬상영역)(Wb)의 화상중에서, 제1 모델패턴(MPa)에 매칭되는 매칭패턴(MPb)을 검출한다.In step S13, the XY stage 36 is moved so that an imaging area may be located at the scribe line intersection position of the adjacent chip, and an image is imaged. In step S14, an image pattern (matching pattern) similar to the first model pattern MPa is detected by performing pattern matching on this image. 26 is an explanatory diagram showing the process contents of steps S13 and S14. In this example, the visual field Wb is shifted from the intersection position where the first model pattern MPa is registered to the intersection position adjacent to the lower right side at an angle. The scribe line intersection positions of adjacent chips may be adjacent to each other in the vertical, horizontal and inclined directions. The matching pattern MPb matching the first model pattern MPa is detected in the image of this field of view (imaging region) Wb.
스텝 S14에서는, 매칭패턴(MPb)을 검출한 후에 그 기준점(Qb)의 좌표도 산출한다. 그리고, 2개 화상패턴(MPa, MPb)의 기준점(Qa, Qb)끼리를 연결하는 직선(L1)의 방향으로서, 제2 기준점(Qb)에서 제1 기준점(Qa)으로 향하는 방향(기준점의 연결방향)(DL1)을 특정한다. 또한, 이 연결방향(DL1)의 회전각도(웨이퍼 좌표계의 기준방향(Ds)에서 반시계방향으로 측정한 각도)(θ1)를 산출한다. 또, 기준점(Qa, Qb)의 좌표는 웨이퍼 좌표계의 좌표로서 구해지고 있기 때문에, 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)는 이들 좌표에서 간단한 계산으로 구할 수 있다.In step S14, after detecting the matching pattern MPb, the coordinate of the reference point Qb is also calculated. Then, as a direction of a straight line L1 connecting the reference points Qa and Qb of the two image patterns MPa and MPb, the direction from the second reference point Qb to the first reference point Qa (connection of reference points) Direction) DL1 is specified. Further, the rotation angle (angle measured in the counterclockwise direction in the reference direction Ds of the wafer coordinate system) θ1 of the connection direction DL1 is calculated. In addition, since the coordinates of the reference points Qa and Qb are obtained as the coordinates of the wafer coordinate system, the rotation angle θ1 of the connection direction DL1 can be obtained from these coordinates by simple calculation.
이 실시예에서는, 제25(b)도에 나타내는 조회전각도(α1) 대신에, 기준점 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)를 기준 웨이퍼의 회전각도로 사용한다. 2개의 회전각도(α1, θ1)의 차이는 웨이퍼 좌표계의 기준방향으로서 어떤 방향을 선택하는가에 기인하는 것이고, 어느 것을 회전각도로 정의하여도 된다. 다만, 화상패턴의 기준점 연결 방향의 회전각도(θ1)의 쪽이 조회전각도(α1)보다도 고정밀도로 결정할 수 있다는 이점이 있다. 상술한 제21(a)도에 나타나 있는 회전각도(θ1)는 이 기준점의 연결방향(DL1)으로 정의되는 회전각도이다.In this embodiment, the rotation angle θ1 in the reference point connection direction DL1 is used as the rotation angle of the reference wafer instead of the inquiry full angle α1 shown in FIG. 25 (b). The difference between the two rotation angles α1 and θ1 is due to which direction is selected as the reference direction of the wafer coordinate system, and which may be defined as the rotation angle. However, there is an advantage that the angle of rotation θ1 in the direction of connecting the reference point of the image pattern can be determined with higher precision than the reference angle α1. The rotation angle θ1 shown in FIG. 21 (a) described above is a rotation angle defined by the connection direction DL1 of this reference point.
제24도의 스텝 S16에서는, 제2 스크라이브 라인교점(Pb)(제13도)의 위치가 결정되어, 얼라인먼트 정보파일(139)에 보존된다. 예컨대, 제2 스크라이브 라인교점(Pb)과 매칭패턴(MPb)과의 위치관계는, 제1 스크라이브 라인교점(Pa)과 모델패턴(MPa)과의 위치관계가 같은 것이라 가정된다. 따라서, 제2 스크라이브 라인교점(Pb)의 위치는, 매칭패턴(MPb)의 기준점(Qb)의 위치와 제1 스크라이브 라인교점(Pa)과 모델패턴(MPa)의 기준점(Qa)의 상대위치에 의거하여 산출된다.In step S16 of FIG. 24, the position of the 2nd scribe line intersection point Pb (FIG. 13) is determined, and is stored in the alignment information file 139. FIG. For example, it is assumed that the positional relationship between the second scribe line intersection Pb and the matching pattern MPb is the same as the positional relationship between the first scribe line intersection Pa and the model pattern MPa. Therefore, the position of the second scribe line intersection Pb is located at the position of the reference point Qb of the matching pattern MPb and the relative position of the reference point Qa of the first scribe line intersection Pa and the model pattern MPa. Calculated based on
혹은, 제1 스크라이브 라인교점(Pa)의 결정방법과 같은 방법에 의해서, 제2 스크라이브 라인교점(Pb)의 위치를 결정하도록 하여도 된다. 즉, 제2 스크라이브 라인교점(Pb)의 위치를 사용자가 지정하여도 되고, 또 제2 시야(Wb)내의 화상을 해석함으로써 제2 스크라이브 라인교점(Pb)의 위치를 자동적으로 결정하도록 하여도 된다.Alternatively, the position of the second scribe line intersection Pb may be determined by the same method as the method for determining the first scribe line intersection Pa. That is, the user may designate the position of the second scribe line intersection Pb, or may automatically determine the position of the second scribe line intersection Pb by analyzing the image in the second field of view Wb. .
제24도의 스텝 S17에서는, 2개의 스크라이브 라인교점(Pa, Pb)의 중심점(Pab)의 좌표가 산출되어, 위치맞춤 기준점(제21(a)도의 점RP)으로서 얼라인먼트 정보파일(139)에 보존된다. 이 위치맞춤 기준점(Pab)은 각 측정점 위치를 결정할 때 원점(즉 웨이퍼 좌표계의 좌표원점)으로서 사용된다. 이 실시예에서는, 위치맞춤 기준점(Pab)의 좌표가 스크라이브 라인으로 규정되는 격자의 서로 대각방향에 있는 2개의 스크라이브 라인교점(Pa, Pb)의 좌표로부터 결정되어 있기 때문에, 그 위치를 고정밀도로 설정할 수 있다.In step S17 of FIG. 24, the coordinates of the center point Pab of the two scribe line intersections Pa and Pb are calculated and stored in the alignment information file 139 as the alignment reference point (point RP in FIG. 21 (a)). do. This alignment reference point Fab is used as the origin (i.e., the coordinate origin of the wafer coordinate system) when determining the position of each measurement point. In this embodiment, since the coordinates of the alignment reference point Pab are determined from the coordinates of two scribe line intersections Pa and Pb in the diagonal directions of the lattice defined by the scribe lines, the position is set with high precision. Can be.
또, 위치맞춤 기준점으로서는 그외에도 여러가지 설정방법이 있다. 예컨대, 2개의 화상패턴(MPa, MPb)의 기준점(Qa, Qb)의 중심점(Qab)을 위치맞춤 기준점으로 사용할 수도 있다. 또, 스크라이브 라인교점(Pa, Pb)과 기준점(Qa, Qb) 중 1개의 점을 위치맞춤 기준점으로서 선택하는 것도 가능하다.As the alignment reference point, there are other various setting methods. For example, the center point Qab of the reference points Qa and Qb of the two image patterns MPa and MPb may be used as the alignment reference point. It is also possible to select one point among the scribe line intersections Pa and Pb and the reference points Qa and Qb as the alignment reference point.
이상 기준 웨이퍼에 관한 전처리에 의해, 얼라인먼트 정보파일(139)내에 이하의 정보가 등록된다.By the preprocessing on the abnormal reference wafer, the following information is registered in the alignment information file 139.
(a) 기준 웨이퍼의 조회전각도(α1)와, 고정밀도의 회전각도(θ1);(a) inquiry total angle α1 of the reference wafer and high-precision rotation angle θ1;
(b) 제1 모델패턴(MPa)의 화상데이터;(b) image data of the first model pattern MPa;
(c) 모델패턴의 기준점(Qa, Qb)의 좌표치;(c) coordinate values of reference points Qa and Qb of the model pattern;
(d) 모델패턴의 기준점(Qa, Qb)에서 각각의 스크라이브 라인교점(Pa, Pb)까지의 좌표의 오프셋(δx, δy);(d) offsets δx and δy of coordinates from reference points Qa and Qb of the model pattern to respective scribe line intersections Pa and Pb;
(e) 위치맞춤 기준점(Pab)의 좌표치.(e) Coordinate value of alignment reference point (Pab).
이들 정보는, 스테이지 좌표계와 웨이퍼 좌표계와의 대응관계를 결정하기 위해 사용되는 정보(「좌표계 대응관계 결정정보」라 부른다)이다. 이 좌표계 대응관계 결정정보를 사용함으로써, 스테이지 좌표계와 기준 웨이퍼(WF1)의 웨이퍼 좌표계를 아핀변환에 의해 서로 좌표변환할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 이 좌표계 대응관계 결정정보를 사용하여 스테이지 좌표계와 피측정 웨이퍼의 웨이퍼 좌표계와의 대응관계를 구할 수 있다.These pieces of information are information used to determine the correspondence between the stage coordinate system and the wafer coordinate system (called "coordinate system correspondence determination information"). By using this coordinate system correspondence determination information, the stage coordinate system and the wafer coordinate system of the reference wafer WF1 can be coordinated with each other by an affine transformation. Further, as will be described later, the correspondence between the stage coordinate system and the wafer coordinate system of the wafer under measurement can be determined using this coordinate system correspondence determination information.
또, 스테이지 좌표계와 웨이퍼 좌표계는, 아핀변환에 의해 용이하게 서로 변환할 수 있기 때문에, 상기 좌표계 대응관계 결정정보중 몇 개의 좌표치는, 스테이지 좌표계의 좌표치로서 등록하여도 되고, 또 웨이퍼 좌표계의 좌표로서 등록하여도 된다. 어느 경우에도, 아핀변환의 변환계수를 등록해 놓으면, 아핀변환을 용이하게 실행할 수 있다.In addition, since the stage coordinate system and the wafer coordinate system can be easily converted to each other by an affine transformation, some coordinate values in the coordinate system correspondence determination information may be registered as coordinate values of the stage coordinate system, and also as coordinates of the wafer coordinate system. You may register. In either case, if the conversion coefficient of the affine transformation is registered, the affine transformation can be easily performed.
C-3. 기준 웨이퍼를 사용한 파인 얼라인먼트 전처리:C-3. Fine alignment pretreatment using reference wafers:
제27도는 기준 웨이퍼(WF1)를 사용한 파인 얼라인먼트 전처리의 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 파인 얼라인먼트 전처리에서는, 기준 웨이퍼(WF1)상의 복수의 측정점(PM1~PM15)(제21(a)도에서 흰 동그라미로 나타낸다)의 위치(위치맞춤 기준점RP과의 상대적인 위치관계)가, 이하와 같이 하여 등록된다.FIG. 27 is a flowchart showing a procedure of fine alignment pretreatment using the reference wafer WF1. In the fine alignment preprocess, the position (relative positional relationship with the alignment reference point RP) of the plurality of measurement points PM1 to PM15 (indicated by the white circles in FIG. 21 (a)) on the reference wafer WF1 is as follows. Are registered.
스텝 S21에서는, 측정점(예컨대 제21(a)도의 PM1)을 시야내에 포함하는 위치를 사용자가 지정하고, XY 스테이지(36)를 이동시킨다. 제28도는, i번째의 측정점(PMi)을 포함하는 시야(W(i))를 나타내는 설명도이다. 이 시야(W(i))는, 아핀변환에 의해 기준 웨이퍼(WF1)의 조회전각도(α1)만큼 회전한 후의 화상을 나타내고 있다.In step S21, a user specifies the position which includes a measuring point (for example, PM1 of FIG. 21 (a)) in a visual field, and moves the XY stage 36. FIG. FIG. 28: is explanatory drawing which shows the visual field W (i) containing the i-th measuring point PMi. This visual field W (i) shows the image after rotating by the inquiry full-angle angle (alpha) 1 of the reference wafer WF1 by an affine transformation.
제27도의 스텝 S22에서는, 사용자가 제28도에 나타내는 화면상에서 i번째의 측정점(PMi)의 위치를, 마우스 등의 포인팅 디바이스를 사용하여 지시한다. 측정점(PMi)의 좌표치(Xi, Yi)는 얼라인먼트 정보파일(139)에 보존된다. 스텝 S23에서는, 측정점(PMi)의 근방에서 제2 모델패턴(MRa)(제2 모델패턴)으로 적절한 화상패턴을 사용자가 찾는다. 제2 모델패턴(MRa)으로 적절한 화상패턴은, 90도의 정수배의 회전대칭성이 없는 화상패턴인 것이 바람직하다.In step S22 of FIG. 27, the user instructs the position of the i-th measurement point PMi on the screen shown in FIG. 28 using a pointing device such as a mouse. The coordinate values Xi and Yi of the measuring point PMi are stored in the alignment information file 139. In step S23, the user searches for an appropriate image pattern with the second model pattern MRa (second model pattern) in the vicinity of the measurement point PMi. It is preferable that the image pattern suitable for the second model pattern MRa is an image pattern without rotation symmetry of an integral multiple of 90 degrees.
적절한 화상패턴이 발견되면, 스텝 S24에서, 그 화상패턴이 화면의 중앙이 되도록 XY 스테이지(36)의 위치를 사용자가 조정한다. 그리고, 스텝 S25에서 시야내의 화상을 촬상하고, 조회전각도(α1)만큼 화상을 회전한다.If an appropriate image pattern is found, in step S24, the user adjusts the position of the XY stage 36 so that the image pattern is the center of the screen. In step S25, the image in the field of view is picked up, and the image is rotated by the inquiry full-angle α1.
스텝 S26에서는, 사용자가 제2 모델패턴(MPa)의 영역을 지정함으로써, 제2 모델패턴(MRa)의 화상테이터를 잘라내어, 그 기준점(Ra)의 좌표(x,y)와 함께 보존한다.In step S26, by specifying the area of the second model pattern MPa, the user cuts out the image data of the second model pattern MRa and stores it together with the coordinates (x, y) of the reference point Ra.
또, 제2 모델패턴(MRa)은 프리 얼라인먼트 전처리에 사용된 제1 모델패턴(MPa)(제25(c)도)과 같은 것이더라도 된다. 예를 들면, 각 측정점 근방에 제1 모델패턴(MPa)이 존재하는 경우에는, 스텝 S26 대신에 패턴 매칭수단(154)(제2도)이 제1 모델패턴(MPa)을 사용한 패턴 매칭처리를 행하여 기준점(Ra)의 위치를 결정한다.The second model pattern MRa may be the same as the first model pattern MPa (Fig. 25 (c)) used for prealignment preprocessing. For example, when the first model pattern MPa exists near each measurement point, instead of step S26, the pattern matching means 154 (FIG. 2) performs a pattern matching process using the first model pattern MPa. To determine the position of the reference point Ra.
스텝 S27에서는, 제2 모델패턴(MRa)의 기준점(Ra)으로부터 i번째의 측정점(PMi)까지의 X 좌표와 Y 좌표의 오프셋(△X, △Y)을 구하여 얼라인먼트 정보파일(139)에 보존한다. 측정점(PMi)의 위치는 사용자에 의해 지정된다. 이 좌표의 오프셋(△X, △Y)은, i번째의 측정점(PMi)의 근방에 존재하는 제2 모델패턴(MRa)과, i번째의 측정점(PMi)과의 위치관계를 나타내는 정보이다.In step S27, the offsets (ΔX, ΔY) of the X and Y coordinates from the reference point Ra of the second model pattern MRa to the i-th measurement point PMi are obtained and stored in the alignment information file 139. do. The position of the measuring point PMi is specified by the user. The offsets ΔX and ΔY of the coordinates are information indicating a positional relationship between the second model pattern MRa existing near the i-th measurement point PMi and the i-th measurement point PMi.
스텝 S28에서는 다른 측정점이 있는가 없는가가 판단되며, 다른 측정점이 있는 경우에는 스텝 S21로 되돌아가서, 전술한 스텝(S21~S27)의 처리가 반복된다. 한편, 모든 측정점에 관해서 스텝(S21~S27)의 처리가 종료하면, 기준 웨이퍼(WF1)에서의 파인 얼라인먼트 전처리가 종료한다.In step S28, it is determined whether there are other measuring points. If there are other measuring points, the process returns to step S21, and the above-described processes of steps S21 to S27 are repeated. On the other hand, when the process of steps S21-S27 is complete about all the measurement points, the fine alignment preprocessing in the reference wafer WF1 is complete | finished.
또, 제2 모델패턴(MRa)으로서는, 모든 측정점에 대해서 공통인 하나의 화상패턴을 사용하여도 되고, 혹은 각 측정점에 대해서 각각 다른 화상패턴을 등록하여도 된다.In addition, as the second model pattern MRa, one image pattern common to all measurement points may be used, or different image patterns may be registered for each measurement point.
상술한 기준 웨이퍼(WF1)의 파인 얼라인먼트 전처리에서는, 복수의 측정점에 관해서 각각 이하의 정보가 얼라인먼트 정보파일(139)에 등록된다.In the fine alignment preprocessing of the reference wafer WF1 described above, the following information is registered in the alignment information file 139 with respect to the plurality of measurement points, respectively.
(a) 제2 모델패턴(MRa)의 화상데이터;(a) image data of the second model pattern MRa;
(b) 제2 모델패턴(MRa)의 기준점(Ra)의 위치(즉 기준점Ra과 위치맞춤 기준점(RP)과의 위치관계);(b) the position of the reference point Ra of the second model pattern MRa (that is, the positional relationship between the reference point Ra and the alignment reference point RP);
(c) 제2 모델패턴(MRa)의 기준점(Ra)과 측정점(PMi)과의 좌표의 오프셋(△X, △Y).(c) Offsets (ΔX, ΔY) of the coordinates between the reference point Ra and the measurement point PMi of the second model pattern MRa.
상기 정보는, 웨이퍼 좌표계에서 각 측정점(PMi)의 위치를 결정하기 위해 사용되는 정보이고, 이하에서는 「측정위치 결정정보」라 부른다. 이 측정위치 결정정보를 사용함으로써 피측정 웨이퍼에서의 각 측정점 위치를 구할 수 있다.The above information is information used for determining the position of each measurement point PMi in the wafer coordinate system, hereinafter referred to as "measurement positioning information". By using this measurement positioning information, the position of each measurement point on the wafer under measurement can be obtained.
또, 스테이지 좌표계와 웨이퍼 좌표계와는 서로 좌표변환할 수 있기 때문에, 측정위치 결정정보에 포함되는 좌표치는 스테이지 좌표계의 좌표치로서 등록하여도 되고 또한 웨이퍼 좌표계의 좌표로서 등록하여도 된다.Since the stage coordinate system and the wafer coordinate system can be coordinated with each other, the coordinate values included in the measurement positioning information may be registered as coordinate values of the stage coordinate system or may be registered as coordinates of the wafer coordinate system.
또, 기준 웨이퍼(WF1)에 관해서는 제1도에 나타내는 장치를 사용하여 여러가지 측정 등의 소정의 처리가 행해진다. 예컨대, 제1도에 나타내는 장치가 막두께계기인 경우에는, 기준 웨이퍼(WF1)내의 복수의 측정점(PM1~PM15)에서 웨이퍼 표면의 두께가 측정된다.In addition, the reference wafer WF1 is subjected to predetermined processing such as various measurements using the apparatus shown in FIG. For example, when the apparatus shown in FIG. 1 is a film thickness meter, the thickness of the wafer surface is measured at the plurality of measuring points PM1 to PM15 in the reference wafer WF1.
C-4. 피측정 웨이퍼를 사용한 프리 얼라인먼트 처리:C-4. Pre-alignment with wafers to be measured:
피측정 웨이퍼(WF2)에 대해서도, 기준 웨이퍼(WF1)와 같은 측정점에서 같은 측정처리(예컨대 막두께측정)가 실행된다. 그러나, 피측정 웨이퍼(WF2)가 XY 스테이지(36)에 올려진 경우에는 피측정 웨이퍼(WF2)의 회전각도가 불명확하기 때문에, 기준 웨이퍼(WF1)과 같은 측정점에 프로브를 위치 결정할 수 있도록 XY 스테이지(36)의 위치를 이동시킬 수 없다. 그래서, 피측정 웨이퍼(WF2)에 대해서 측정처리를 실행하기 전에, 우선 이하에 설명하는 프리 얼라인먼트 처리에 의해 그 피측정 웨이퍼(WF2)의 회전각도와 위치맞춤 기준점의 위치를 결정한다. 피측정 웨이퍼(WF2)의 회전각도와 위치맞춤 기준점의 위치와는 피측정 웨이퍼의 웨이퍼 좌표계와 스테이지 좌표계와의 대응관계를 나타내는 정보라고 생각할 수도 있다. 그리고, 후술하는 파인 얼라인먼트 처리에 의해 각 측정점의 좌표를 정확히 결정한다.Also for the wafer WF2 to be measured, the same measurement processing (for example, film thickness measurement) is performed at the same measurement point as the reference wafer WF1. However, when the wafer to be measured WF2 is placed on the XY stage 36, the rotation angle of the wafer to be measured WF2 is unclear, so that the XY stage can be positioned at the same measurement point as the reference wafer WF1. The position of 36 cannot be moved. Therefore, before performing the measurement process on the wafer WF2 to be measured, the rotation angle and the position of the alignment reference point of the wafer WF2 are first determined by the pre-alignment process described below. The rotation angle of the wafer WF2 and the position of the alignment reference point may be regarded as information indicating a correspondence relationship between the wafer coordinate system of the wafer under measurement and the stage coordinate system. And the coordinate of each measuring point is correctly determined by the fine alignment process mentioned later.
제29도 및 제30도는 피측정 웨이퍼의 프리 얼라인먼트 처리의 순서를 나타내는 설명도이다. 스텝 S1~S6까지의 처리는 제23도에 나타낸 기준 웨이퍼에 관한 프리 얼라인먼트 전처리와 같다. 이것에 의해, 웨이퍼의 중심 부근의 스크라이브 라인교점의 화상이 촬상된다. 제15도는 피측정 웨이퍼에 설정된 시야의 일예를 나타내고 있다. 여기서는, 시야(Wc)를 촬상영역으로 한 화상이 촬상된다. 제29도의 스텝 S3에서는 제15도에 나타내는 조회전각도(
Figure kpo00003
2pr)가 검출되어 있다. 또, 이 조회전각도(
Figure kpo00004
2pr)는 90도의 정수배의 불확정함을 가지고 있다. 피측정 웨이퍼에서는 불확정함을 제거하기 전의 조회전각도를 「예비회전각도」라고도 부른다. 이 명칭은 불확정함을 포함하는 예비적인 회전각도인 것을 의미하고 있다.
29 and 30 are explanatory diagrams showing the procedure of pre-alignment processing of the wafer under measurement. The processing from steps S1 to S6 is the same as the prealignment preprocessing for the reference wafer shown in FIG. As a result, an image of the scribe line intersection near the center of the wafer is imaged. 15 shows an example of the field of view set on the wafer under measurement. Here, the image which made the visual field Wc the imaging area is imaged. In step S3 of FIG. 29, the inquiry full-angle shown in FIG.
Figure kpo00003
2pr) is detected. In addition, this inquiry full-angle (
Figure kpo00004
2pr) has an integer multiple of 90 degrees. In the wafer under measurement, the inquiry full angle before removing the uncertainty is also called the "preliminary rotation angle". This name implies a preliminary angle of rotation that includes uncertainty.
스텝 S31에서는, 이 시야(Wc)내의 화상에 관해서 패턴 매칭수단(154)(제2도)이 기준 웨이퍼의 전처리에서 등록된 제1 모델패턴(MPa)을 사용한 패턴 매칭처리를 행한다.In step S31, the pattern matching means 154 (FIG. 2) performs the pattern matching process using the 1st model pattern MPa registered by the preprocess of a reference wafer with respect to the image in this visual field Wc.
제31도는 피측정 웨이퍼에 관한 패턴 매칭의 방법을 나타내는 설명도이다. 우선, 제31(a)도에 나타내는 판독된 화상을 아핀변환에 의해 예비회전각도(
Figure kpo00005
2pr)만큼 시계방향으로 회전하여, 제31(b)도에 나타내는 것과 같은 화상을 작성한다. 그리고, 회전 후의 화상내에서 제1 모델패턴(MPa)과 매칭하는 화상패턴을 패턴 매칭처리에 의해 검출한다. 이때, 제31(c)도에 나타낸 바와 같이, 90도씩 회전한 4개의 모델패턴을 미리 작성해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 이들 4개의 모델패턴중에서 매칭도가 가장 높게 되는 모델패턴을 결정하여, 이것에 매칭된 화상패턴(매칭패턴)의 기준점 좌표를 결정한다. 제31(b)도의 예에서는, 180도 회전의 모델패턴의 매칭도가 가장 높다. 따라서, 이 피측정 웨이퍼의 조회전각도(
Figure kpo00006
2)는, (
Figure kpo00007
2pr + 180도)인 것이 결정된다. 즉, 모델패턴을 사용한 패턴 매칭에 의해 예비회전각도 (
Figure kpo00008
2pr)의 불확정함을 해소하여, 조회전각도(
Figure kpo00009
2)의 값을 결정할 수 있다. 또, 회전대칭인 4개의 모델패턴에 관련된 각도(0도, 90도, 180도, 270도)중, 패턴 매칭에 의해 선택된 각도를 이하에서는「매칭각도 」라고 부른다.
31 is an explanatory diagram showing a method of pattern matching for a wafer under measurement. First, a preliminary rotational angle is obtained by affine transformation of the read image shown in FIG.
Figure kpo00005
It rotates clockwise by 2pr), and produces the image shown in FIG. 31 (b). Then, the image pattern matching with the first model pattern MPa in the rotated image is detected by the pattern matching process. At this time, as shown in FIG. 31 (c), it is preferable to prepare four model patterns rotated by 90 degrees in advance. The model pattern with the highest matching degree is determined among these four model patterns, and the reference point coordinates of the image pattern (matching pattern) matched with this are determined. In the example of FIG. 31 (b), the matching degree of the model pattern of 180 degree rotation is the highest. Therefore, the inquiry full-angle of this wafer to be measured (
Figure kpo00006
2), (
Figure kpo00007
2pr + 180 degrees). That is, the preliminary rotation angle (
Figure kpo00008
2pr) to resolve the uncertainty, the query full-angle (
Figure kpo00009
The value of 2) can be determined. In addition, the angle selected by pattern matching among the angles (0 degree, 90 degree, 180 degree, 270 degree) related to four model patterns which are rotationally symmetric is called "matching angle" below.
제17도는, 피측정 웨이퍼의 예비회전각도(
Figure kpo00010
2pr)와 조회전각도(
Figure kpo00011
2)와의 관계를 나타내는 설명도이다. 예비회전각도(
Figure kpo00012
2pr)는, 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)으로 부터 피측정 웨이퍼의 직선부분(스크라이브 라인SL)의 방향까지반시계방향으로 측정한 각도이다. 조회전각도(
Figure kpo00013
2)는, 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)으로부터 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw2)까지 반시계방향으로 측정한 각도이다. 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw2)은, 매칭패턴(MPc)이 정립(제30(c)도의 최초의 모델패턴의 방향으로)한때에, 시계의 3시 방향을 향하는 방향이라고 정의되어 있다. 예비회전각도(
Figure kpo00014
2pr)는 웨이퍼의 직선부분으로부터 결정되어 있을 뿐만 아니라, 이 예에서는 예비회전각도(
Figure kpo00015
2pr)와 조회전각도(
Figure kpo00016
2)는 180도의 차이가 있다. 물론, 이들 각도 (
Figure kpo00017
2pr,
Figure kpo00018
2)가 같은 경우도 있다.
17 is a preliminary rotation angle of the wafer under measurement (
Figure kpo00010
2pr) and view angle (
Figure kpo00011
It is explanatory drawing which shows the relationship with 2). Preliminary Rotation Angle
Figure kpo00012
2pr) is an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the direction of the straight portion (scribe line SL) of the wafer under measurement. View full-angle (
Figure kpo00013
2) is an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the reference direction Dw2 of the wafer coordinate system. The reference direction Dw2 of the wafer coordinate system is defined as the direction toward the 3 o'clock direction of the clock when the matching pattern MPc is established (in the direction of the first model pattern in FIG. 30 (c)). Preliminary Rotation Angle
Figure kpo00014
2pr) is determined from the straight portion of the wafer, and in this example, the preliminary rotation angle (
Figure kpo00015
2pr) and view angle (
Figure kpo00016
2) has a 180 degree difference. Of course, these angles (
Figure kpo00017
2pr,
Figure kpo00018
2) may be the same.
제29도의 스텝 S32에서는, 매칭패턴(MPc)의 기준점(Qc)의 좌표가 얼라인먼트 정보파일(139)에 보존된다. 제30도의 스텝 S33에서는, 피측정 웨이퍼의 회전각도의 불확정함을 해소하여 그 상대회전각도(△
Figure kpo00019
)를 구한다. 여기에서, 피측정 웨이퍼의 상대회전각도(△
Figure kpo00020
)는 비측정 웨이퍼와 조회전각도(
Figure kpo00021
2)와 기준 웨이퍼의 조회전각도 (
Figure kpo00022
1)와의 차분(
Figure kpo00023
2-
Figure kpo00024
1)으로서 정의된다.
In step S32 of FIG. 29, the coordinates of the reference point Qc of the matching pattern MPc are stored in the alignment information file 139. In step S33 of FIG. 30, the uncertainty of the rotation angle of the wafer under measurement is eliminated and the relative rotation angle (Δ
Figure kpo00019
) Here, the relative rotation angle of the wafer under measurement (△
Figure kpo00020
) Is the non-measured wafer and the viewing angle (
Figure kpo00021
2) and inquiry full-angle of reference wafer (
Figure kpo00022
Difference with 1)
Figure kpo00023
2-
Figure kpo00024
It is defined as 1).
피측정 웨이퍼내의 각 측정점의 위치는, 이 상대적인 회전각도(△
Figure kpo00025
)를 사용하여 결정할 수도 있다. 그러나, 이 실시예에서는, 이하의 순서에 의해 기준 웨이퍼와의 상대적인 회전각도를 보다 정확히 구함으로써, 각 측정점의 위치를 보다 정확히 결정하고 있다.
The position of each measuring point in the wafer under measurement is determined by the relative rotation angle (Δ
Figure kpo00025
You can also use). In this embodiment, however, the position of each measurement point is determined more accurately by more accurately calculating the relative rotation angle with the reference wafer in the following procedure.
스텝 S34에서는, 패턴 매칭의 결과로부터 매칭패턴(MPc)의 근방에 있는 제1 스크라이브 라인교점(Pc)(제17도)의 위치를 산출한다. 제32도는 매칭패턴(MPc)의 기준점(Qc)과 제1 스크라이브 라인교점(Pc)과의 관계를 나타내는 설명도이다. 전술한 바와 같이, 패턴 매칭처리에서는 제32도 (a)~(d)에 나타내는 4개의 매칭각도의 어느 하나에서 화상패턴이 매칭되는 것이 확인된다. 스크라이브 라인교점(Pc)의 좌표(Xc, Yc)는 매칭각도에 따라 각각 이하와 같이 산출된다.In step S34, the position of the 1st scribe line intersection Pc (FIG. 17) in the vicinity of the matching pattern MPc is calculated from the result of pattern matching. 32 is an explanatory diagram showing a relationship between the reference point Qc of the matching pattern MPc and the first scribe line intersection Pc. As described above, in the pattern matching processing, it is confirmed that the image pattern is matched with any one of the four matching angles shown in Figs. 32 (a) to (d). Coordinates Xc and Yc of the scribe line intersection point Pc are respectively calculated as follows according to the matching angle.
(a) 매칭각도가 0도인 경우 :(a) If the matching angle is 0 degrees:
Xc = Xs + δx, Yc = Ys + δyXc = Xs + δx, Yc = Ys + δy
(b) 매칭각도가 90도인 경우 :(b) If the matching angle is 90 degrees:
Xc = Xs + δy, Yc = Ys - δxXc = Xs + δy, Yc = Ys-δx
(c) 매칭각도가 180도인 경우 :(c) If the matching angle is 180 degrees:
Xc = Xs - δx, Yc = Ys - δyXc = Xs-δx, Yc = Ys-δy
(d) 매칭각도가 270도인 경우 :(d) If the matching angle is 270 degrees:
Xc = Xs - δy, Yc = Ys + δxXc = Xs-δy, Yc = Ys + δx
여기에서, δx, δy는 상술한 기준 웨이퍼의 프리 얼라인먼트 전처리에서 구해져 있었던, 모델패턴(MPa)의 기준점(Qa)(제13도)과 그 근방의 스크라이브 라인교점(Pa)과의 좌표의 오프셋이다. 이 좌표의 오프셋(δx, δy)을 사용함으로써, 매칭패턴(MPc)의 기준점(Qc)에서 스크라이브 라인교점(Pc)의 좌표를 상기와 같이 산출할 수 있다. 또 제32도에 나타내는 관계는, 피측정 웨이퍼(WF2)를 예비회전각도 (
Figure kpo00026
2pr)만큼 회전시킨 상태의 것이기 때문에, 상기 4개 식의 각 좌표치로서는 예비회전각도(
Figure kpo00027
2pr)만큼 회전하도록 아핀변환을 행한 값이 사용된다.
Here, δx and δy are offsets of the coordinates between the reference point Qa (Fig. 13) of the model pattern MPa and the scribe line intersection Pa in the vicinity thereof, which were obtained in the pre-alignment preprocessing of the reference wafer described above. to be. By using the offsets δx and δy of the coordinates, the coordinates of the scribe line intersection Pc can be calculated as described above at the reference point Qc of the matching pattern MPc. 32 shows that the wafer WF2 to be measured is
Figure kpo00026
Since it is in the state rotated by 2pr), the preliminary rotation angle (
Figure kpo00027
The affine transformed value is used to rotate by 2pr).
제30도의 스텝 S35에서는, 2번째 스크라이브 라인교점을 시야내에 포함하는 위치로 피측정 웨이퍼(WF2)를 이동시킨다. 제18도는 피측정 웨이퍼에서 설정된 2개의 시야 관계를 나타내는 설명도이다. 피측정 웨이퍼의 2개 스크라이브 라인교점(Pc, Pd)의 위치관계는, 웨이퍼 좌표계에서 기준 웨이퍼의 2개 스크라이브 라인교점 위치(Pa, Pb)의 위치관계와 같다. 따라서, 2번째 스크라이브 라인교점(Pd)은, 최초의 스크라이브 라인교점(Pc)에서 기준 웨이퍼의 직선(L1)에 상당하는 직선(L2)의 방향에 따른 방향에 존재한다. 2번째 스크라이브 라인교점(Pd)으로 XY 스테이지(36)를 이동시키는 이동량은 기준 웨이퍼의 2개의 기준점(Qa, Qb)의 좌표치의 차분과 같다. 이렇게 해서, 제25도의 2번째의 시야(Wd)가 설정된다.In step S35 of FIG. 30, the wafer to be measured WF2 is moved to a position including the second scribe line intersection in the field of view. 18 is an explanatory diagram showing two viewing relationships established in the wafer under measurement. The positional relationship between the two scribe line intersections Pc and Pd of the wafer under measurement is the same as the positional relationship between the two scribe line intersection positions Pa and Pb of the reference wafer in the wafer coordinate system. Therefore, the second scribe line intersection Pd is present in the direction along the direction of the straight line L2 corresponding to the straight line L1 of the reference wafer at the first scribe line intersection Pc. The movement amount for moving the XY stage 36 to the second scribe line intersection Pd is equal to the difference between the coordinate values of the two reference points Qa and Qb of the reference wafer. In this way, the 2nd visual field Wd of FIG. 25 is set.
제30도의 스텝 S36에서는, 2번째 시야(Wd)의 화상이 판독되고 조회전각도(
Figure kpo00028
2)만큼 화상을 아핀변환으로 회전함과 동시에, 회전 후의 화상에 관해서 패턴 매칭을 실행한다. 이 패턴 매칭에서는 제1 모델패턴(MPa)과 가장 일치한 매칭패턴(MPd)의 기준점(Qd)(제18도)의 좌표가 얻어진다.
In step S36 of FIG. 30, the image of the second field of view Wd is read and the inquiry full-angle (
Figure kpo00028
The image is rotated by affine transformation by 2), and pattern matching is performed on the image after the rotation. In this pattern matching, the coordinates of the reference point Qd (Fig. 18) of the matching pattern MPd that most closely matches the first model pattern MPa are obtained.
스텝 S37에서는, 회전방향 결정수단(158)(제2도)이 2개의 기준점(Qc, Qd)의 연결방향(DL2)의 회전각도(θ2)를 구한다. 이 회전각도(θ2)는 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 기준점 연결방향(DL2)까지 반시계방향으로 측정한 각도이다.In step S37, the rotation direction determination means 158 (FIG. 2) calculates the rotation angle (theta) 2 of the connection direction DL2 of two reference points Qc and Qd. The rotation angle θ2 is an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the reference point connection direction DL2.
스텝 S38에서는, 2번째 매칭패턴(MPd)의 기준점(Qd)의 좌표에서 2점째 스크라이브 라인교점(Pd)의 좌표가 산출된다. 이 연산은 전술한 제32도에 나타내는 것과 같다. 스텝 S39에서는, 1점때와 2점째의 스크라이브 라인교점(Pc, Pd)의 중심점(Pcd)(제18도)의 좌표를 구한다. 이 중심점(Pcd)은 웨이퍼 좌표계에서의 원점이 된다. 또한, 이하에 설명하는 파인 얼라인먼트 처리에서의 위치맞춤 기준점(RP)(제21(b)도)으로서 사용된다.In step S38, the coordinate of the 2nd scribe line intersection Pd is calculated from the coordinate of the reference point Qd of the 2nd matching pattern MPd. This operation is as shown in FIG. In step S39, the coordinate of the center point Pcd (FIG. 18) of the scribe line intersection Pc and Pd at the 1st time and the 2nd point is calculated | required. This center point Pcd becomes the origin in the wafer coordinate system. In addition, it is used as alignment reference point RP (FIG. 21 (b)) in the fine alignment process demonstrated below.
기준 웨이퍼(WF1)와 피측정 웨이퍼(WF2)와의 상대적인 회전각도는, 피측정 웨이퍼에서 기준점의 연결방향(DL2)의 회전각도(θ2)와 기준 웨이퍼에서 기준점의 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)를 사용하여 고정밀도로 결정할 수 있다.The relative rotation angle between the reference wafer WF1 and the wafer to be measured WF2 is the rotation angle θ2 of the connecting direction DL2 of the reference point in the wafer under measurement and the rotation angle of the connecting direction DL1 of the reference point in the reference wafer ( can be determined with high accuracy using [theta] 1).
제19도는 고정밀도의 상대회전각도를 구하는 방법을 나타내는 설명도이다. 제19(a)도는 기준 웨이퍼에 관해서 얻어진 2개의 기준점(Qa, Qb)을 연결하는 직선(L1)을 나타내고 있다. 이들 기준점(Qa, Qb)을 연결하는 연결방향(DL1)은 제2기준점(Qb)에서 제1 기준점(Qa)으로 향하는 방향으로 취해져 있다. 이 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)는 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 연결방향(DL1)까지 반시계 방향으로 측정한 각도이다. 제19(b)도는 피측정 웨이퍼에 관해서 얻어진 2개의 기준점(Qc, Qd)을 연결하는 직선(L2)을 나타내고 있다. 이들 기준점(Qc, Qd)을 연결하는 연결방향(DL2)도 제2 기준점(Qd)에서 제1 기준점(Qc)으로 향하는 방향으로 취해져 있다. 이 연결방향(DL2)의 회전각도(θ2)도 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 연결방향(DL2)까지 반시계방향으로 측정한 각도이다. 이와 같이, 기준 웨이퍼에서 연결방향(DL1)의 회전각도(θ1)도, 피측정 웨이퍼에서의 연결방향(DL2)의 회전각도(θ2)도, 어느 것이나 같은 정의에 따라 결정되어 있다. 따라서, 이들의 차분 △θ = (θ2) - (θ1)을 구함으로써, 이것을 기준 웨이퍼와 피측정 웨이퍼와의 상대적인 회전각도로서 채용할 수 있다.19 is an explanatory diagram showing a method of obtaining a high precision relative rotation angle. FIG. 19A shows a straight line L1 connecting two reference points Qa and Qb obtained with respect to the reference wafer. The connection direction DL1 which connects these reference points Qa and Qb is taken in the direction toward the 1st reference point Qa from the 2nd reference point Qb. The rotation angle θ1 of the connection direction DL1 is an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the connection direction DL1. 19 (b) shows a straight line L2 connecting two reference points Qc and Qd obtained for the wafer under measurement. The connecting direction DL2 connecting these reference points Qc and Qd is also taken in the direction from the second reference point Qd to the first reference point Qc. The rotation angle θ2 of the connection direction DL2 is also an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the connection direction DL2. In this manner, the rotation angle θ1 of the connection direction DL1 in the reference wafer and the rotation angle θ2 of the connection direction DL2 in the wafer under measurement are also determined according to the same definition. Therefore, by calculating these differences DELTA θ = (θ 2)-(θ 1), this can be employed as the relative rotation angle between the reference wafer and the wafer under measurement.
그런데, 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)을 정하는 방법으로는 다른 방법도 생각할 수 있다. 제20도는, 조회전각도(
Figure kpo00029
1,
Figure kpo00030
2)를 사용한 대략적인 상대회전각도의 결정방법을 나타내는 설명도이다. 조회전각도(
Figure kpo00031
1,
Figure kpo00032
2)는 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 웨이퍼 좌표계의 기준방향(Dw1, Dw2)까지 반시계방향으로 측정한 각도이다. 따라서, 조회전각도의 차분 △
Figure kpo00033
=
Figure kpo00034
2-
Figure kpo00035
1을 기준 웨이퍼와 피측정 웨이퍼와의 상대적인 회전각도로 할 수 있다. 다만, 전술한 회전각도(θ1,θ2)의 쪽이 조회전각도(
Figure kpo00036
1,
Figure kpo00037
2)보다도 정밀도가 높기 때문에, 그 상대회전각도(△θ)도 조회전 각도에서 결정된 상대회전각도(△
Figure kpo00038
)보다도 정밀도가 높다.
By the way, another method can also be considered as a method of determining the rotation angle (rotation direction) of the to-be-measured wafer. 20 is an inquiry full-angle (
Figure kpo00029
One,
Figure kpo00030
It is explanatory drawing which shows the determination method of the approximate relative rotation angle using 2). View full-angle (
Figure kpo00031
One,
Figure kpo00032
2) is an angle measured counterclockwise from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the reference directions Dw1 and Dw2 of the wafer coordinate system. Therefore, difference of inquiry full angle △
Figure kpo00033
=
Figure kpo00034
2-
Figure kpo00035
1 can be defined as the relative rotation angle between the reference wafer and the wafer to be measured. However, the rotation angles θ1 and θ2 described above are referred to as full view angles (
Figure kpo00036
One,
Figure kpo00037
Since the accuracy is higher than that of 2), the relative rotation angle? Is also determined by the relative rotation angle
Figure kpo00038
Higher precision than
회전방향 결정수단(158)이 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)를 결정하는 방법으로서는, 전술한 방법도 포함하여 이하와 같은 여러가지 방법이 생각된다.As the method for determining the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement by the rotation direction determining means 158, various methods as follows can be considered, including the above-described method.
방법1 : 기준 웨이퍼의 고정밀도 회전각도(θ1)와 피측정 웨이퍼의 고정밀도 회전각도(θ2)와의 차분(△θ)으로부터, 양자의 상대적인 회전각도(회전방향)를 결정한다. 이 방법1은 제19도에 나타낸 것이다. 이 방법에 의하면, 상대적인 회전각도(회전방향)를 고정밀도로 결정할 수 있다는 이점이 있다.Method 1: From the difference [Delta] [theta] between the high precision rotation angle [theta] 1 of the reference wafer and the high precision rotation angle [theta] 2 of the wafer under measurement, the relative rotation angle (rotation direction) of both is determined. This method 1 is shown in FIG. According to this method, there is an advantage that the relative rotation angle (rotation direction) can be determined with high accuracy.
방법2 : 기준 웨이퍼의 조회전각도(
Figure kpo00039
1)와 피측정 웨이퍼의 조회전각도 (
Figure kpo00040
2)와의 차분(△
Figure kpo00041
)으로부터 양자의 상대적인 회전각도(회전방향)를 결정한다. 이 방법2는 제20도에 나타낸 것이다. 이 방법을 사용하는 경우에는, 기준 웨이퍼나 피측정 웨이퍼에서 적어도 1개소의 화상으로 패턴 매칭을 행하면 된다. 따라서, 처리를 고속화할 수 있다는 이점이 있다.
Method 2: inquiry full angle of reference wafer
Figure kpo00039
1) and full-angle view of the wafer under test (
Figure kpo00040
Difference with 2) (△
Figure kpo00041
The relative rotation angle (rotation direction) of both is determined from. This method 2 is shown in FIG. When this method is used, pattern matching may be performed on at least one image on the reference wafer or the wafer under measurement. Therefore, there is an advantage that the processing can be speeded up.
방법3 : 피측정 웨이퍼의 고정밀도 회전각도 (θ2) 그 자체를 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)로서 이용한다. 제19(b)도에서 알 수 있는 바와 같이, 고정밀도 회전각도(θ2)는, 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 웨이퍼 좌표계의 연결방향(DL2)까지의 회전각도이다. 따라서, 피측정 웨이퍼는 스테이지 좌표계의 기준방향(Ds)에서 θ2만큼 회전하고 있는 것이라 생각하는 것이 가능하다. 또, 방법3의 변형으로서, 고정밀도 회전각도(θ2)에 일정치를 가산 또는 감산한 값을 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)로 하여도 된다. 이 방법3에 의하면, 기준 웨이퍼에서의 상대적인 회전각도 뿐만 아니라, 스테이지 좌표계의 소정의 기준방향(Ds)을 기준으로 한 회전각도(회전방향)를 고정밀도로 결정할 수 있다는 이점이 있다. 특히, 기준 웨이퍼의 위치맞춤 기준점이나 복수의 측정점의 좌표를 미리 스테이지 좌표계의 좌표로 변환하고 있는 경우에는, 이 회전각도(θ2)를 피측정 웨이퍼의 회전각도로서 그대로 이용할 수 있다.Method 3: The high precision rotation angle θ2 of the wafer under measurement is itself used as the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement. As can be seen from FIG. 19 (b), the high precision rotation angle θ2 is the rotation angle from the reference direction Ds of the stage coordinate system to the connection direction DL2 of the wafer coordinate system. Therefore, it is possible to think that the wafer under measurement is rotating by θ2 in the reference direction Ds of the stage coordinate system. In addition, as a modification of the method 3, a value obtained by adding or subtracting a fixed value to the high precision rotation angle θ2 may be used as the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement. According to this method 3, not only the relative rotation angle in the reference wafer but also the rotation angle (rotation direction) based on the predetermined reference direction Ds of the stage coordinate system can be determined with high accuracy. In particular, when the coordinates of the alignment reference point and the plurality of measurement points of the reference wafer are previously converted to the coordinates of the stage coordinate system, the rotation angle θ2 can be used as it is as the rotation angle of the wafer under measurement.
방법4 : 피측정 웨이퍼의 조회전각도(
Figure kpo00042
2) 그 자체를 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)로 한다. 이 경우에도 방법3과 같이, 회전각도(
Figure kpo00043
2)에 일정치를 가산 또는 감산한 값을 피측정 웨이퍼의 회전각도(회전방향)로 하여도 된다. 이 방법4에 의하면, 기준 웨이퍼에서의 상대적인 회전각도 뿐만 아니라, 스테이지 좌표계의 소정의 기준방향(Ds)을 기준으로 한 회전각도(회전방향)를 고속으로 결정할 수 있다는 이점이 있다.
Method 4: inquiry full-angle of the wafer under measurement
Figure kpo00042
2) Let itself be the rotation angle (rotation direction) of the wafer under test. In this case, as in Method 3, the rotation angle (
Figure kpo00043
The value obtained by adding or subtracting a constant value to 2) may be used as the rotation angle (rotation direction) of the wafer under measurement. According to this method 4, the rotation angle (rotation direction) based on the predetermined reference direction Ds of the stage coordinate system as well as the relative rotation angle on the reference wafer can be determined at high speed.
그런데, 피측정 웨이퍼의 프리 얼라인먼트 처리에 의해 위치맞춤 기준점(RP)(제21도)의 위치와 회전각도(θ2)가 결정되었기 때문에, 이들을 사용하여 스테이지 좌표계의 좌표와 피측정 웨이퍼의 웨이퍼 좌표계와의 좌표변환을 행할 수 있다. 이와같은 좌표변환을 행하면, 피측정 웨이퍼의 각 측정점 좌표를 예측할 수 있다. 그러나, 프리 얼라인먼트 처리로 얻어진 결과로부터 각 측정점의 좌표를 결정할 때에는, 이하와 같은 문제가 있다.However, since the position and rotation angle θ2 of the alignment reference point RP (FIG. 21) were determined by the pre-alignment process of the wafer under measurement, the coordinates of the stage coordinate system, the wafer coordinate system of the wafer under measurement, Coordinate transformation can be performed. By performing such coordinate transformation, the coordinates of each measuring point of the wafer under measurement can be predicted. However, when determining the coordinate of each measurement point from the result obtained by the pre-alignment process, there exist the following problems.
제1 문제는 피측정 웨이퍼의 회전각도(θ2)의 오차이다. 전술한 바와 같이, 회전각도(θ2)는 2회의 패턴 매칭으로 얻어진 기준점(Qc, Qd)의 위치에서 결정된다. 따라서, 패턴 매칭에서의 위치맞춤 오차에 의해 회전각도(θ2)의 값에 오차가 생긴다. 이 오차 때문에, 위치맞춤 기준점(RP)에서 먼 위치에 존재하는 측정점에서는 좌표변환으로 예측되는 측정점의 예측위치와 실제의 위치(실측위치)와의 엇갈린이 크게 되어, 위치맞춤 정밀도가 나쁘게 된다는 문제가 있다. 회전각도(θ2)의 오차에 기인하는 위치맞춤 오차는 위치맞춤 기준점(RP)에서 먼 측정점만큼 크다.The first problem is an error in the rotation angle θ2 of the wafer under measurement. As described above, the rotation angle θ2 is determined at the positions of the reference points Qc and Qd obtained by two pattern matching. Therefore, an error occurs in the value of the rotation angle θ2 due to the alignment error in pattern matching. Because of this error, there is a problem that the measurement point existing at a position far from the alignment reference point RP is largely offset between the predicted position of the measurement point predicted by the coordinate transformation and the actual position (actual position), resulting in poor alignment accuracy. . The alignment error due to the error of the rotation angle θ2 is as large as the measurement point far from the alignment reference point RP.
제2 문제는 XY 스테이지(36)의 기계적 정밀도의 영향이다. XY 스테이지(36)의 기계적 정밀도에 기인하여, 스테이지 좌표계의 직교도의 오차나 비선형 왜곡(휘어짐)의 오차가 생긴다. 이들의 오차에 의해 각 측정점 위치맞춤 정밀도가 나쁘게 된다. 이 기계적 정밀도에 기인하는 오차도 위치맞춤 기준점(RP)에서 먼 측정점만큼 크다.The second problem is the influence of the mechanical precision of the XY stage 36. Due to the mechanical precision of the XY stage 36, an error of orthogonality of the stage coordinate system and an error of nonlinear distortion (bending) occur. Due to these errors, the accuracy of positioning each measurement point is poor. The error due to this mechanical precision is also as large as the measuring point distant from the alignment reference point RP.
제3 문제는 웨이퍼 자신의 휘어짐의 영향이다. 기준 웨이퍼와 피측정 웨이퍼에서는 휘어지는 모양이 다르기 때문에, 이 차이에 의해 위치맞춤 오차가 발생한다.The third problem is the effect of the warping of the wafer itself. Since the curved shape is different in the reference wafer and the wafer under measurement, a misalignment occurs due to this difference.
이와 같이, 여러가지 원인에 의해 측정점의 위치맞춤 오차가 발생하기 때문에, 이 실시예에서는 이하에 나타내는 파인 얼라인먼트 처리에 의해 각 측정점 위치를 정확히 결정하고 있다.As described above, since the alignment error of the measurement point occurs due to various causes, in this embodiment, the position of each measurement point is accurately determined by the fine alignment process described below.
C-5. 피측정 웨이퍼를 사용한 파인 얼라인먼트 처리 :C-5. Fine alignment using wafers to be measured:
제34도는 피측정 웨이퍼를 사용한 파인 얼라인먼트 처리의 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 스텝 S41에서는, 프리 얼라인먼트 처리로 얻어진 정보(프리 얼라인먼트정보)를 사용하여 최초의 측정점의 좌표를 예측하여, 측정점 근방에 있는 모델패턴(매칭화상)의 위치로 XY 스테이지(36)를 이동시킨다. 또, 스테이지 좌표계에서 측정점의 좌표는, 피측정 웨이퍼의 회전각도(
Figure kpo00044
2, θ2)와, 위치맞춤 기준점(RP)의 스테이지 좌표와, 기준 웨이퍼에서의 위치맞춤 기준점(RP)과 각 측정점과의 상대적인 위치관계에 의거하여 예측할 수 있다.
34 is a flowchart showing a procedure of fine alignment processing using the wafer under measurement. In step S41, the coordinates of the first measurement point are predicted using the information (pre-alignment information) obtained by the pre-alignment process, and the XY stage 36 is moved to the position of the model pattern (matching image) in the vicinity of the measurement point. The coordinates of the measuring points in the stage coordinate system are the rotation angles of the wafer under measurement (
Figure kpo00044
2, θ2), the stage coordinates of the alignment reference point RP, and the relative positional relationship between the alignment reference point RP and each measurement point on the reference wafer can be predicted.
이와 같은 측정점 좌표의 예측치를 이하에서는 「예측위치」또는「예측치」라고 부른다. 또한, 이하에서 설명하는 파인 얼라인먼트 처리에 의해 결정되는 측정점 좌표의 값을 「실측위치」또는「실측치」라고 부른다.The predicted value of such a measurement point coordinate is called "prediction position" or "prediction value" below. In addition, the value of the measurement point coordinate determined by the fine alignment process demonstrated below is called "measured position" or "measured value".
스텝 S42에서는, 측정점 근방의 화상을 촬상하고, 프리 얼라인먼트 처리로 구한 조회전각도(
Figure kpo00045
2)만큼 화상을 회전한다. 제35도는 회전후의 화상을 나타내는 설명도이다. 이 화상은 상술한 기준 웨이퍼의 프리 얼라인먼트 처리에서의 제28도의 화상과 거의 같은 것이다.
In step S42, the inquiry full-angle angle which image | photographed the image of the vicinity of a measuring point, and calculated | required by the pre-alignment process (
Figure kpo00045
2) rotate the image by. 35 is an explanatory diagram showing an image after rotation. This image is almost the same as the image of FIG. 28 in the pre-alignment process of the reference wafer mentioned above.
제34도의 스텝 S43에서는, 제2 모델패턴(MPa)(제18도)를 사용한 패턴 매칭을 행하여 매칭패턴(MRb)(제35도)이 결정된다. 스텝 S44에서는, 매칭패턴(MRb)의 기준점(Rb)의 좌표를 결정한다. 스텝 S45에서는, 기준점(Rb)의 좌표를 기준 웨이퍼에서 구하고 있는 측정점(PMi)과 기준점(Ra)의 좌표의 오프셋(△X, △Y)으로서 보정함으로써, 측정점(PMi)의 실측위치를 결정한다. 이 측정점(PMi)의 실측위치는 스테이지 좌표계의 좌표로 변환된다. 따라서, 이 측정점(PMi)의 실측위치에 따라서 측정프로브를 측정점(PMi)에 정확히 위치 결정할 수 있다.In step S43 of FIG. 34, pattern matching using the second model pattern MPa (FIG. 18) is performed to determine the matching pattern MRb (FIG. 35). In step S44, the coordinates of the reference point Rb of the matching pattern MRb are determined. In step S45, the actual position of the measurement point PMi is determined by correcting the coordinates of the reference point Rb as the offsets ΔX and ΔY of the coordinates of the measurement point PMi and the reference point Ra obtained from the reference wafer. . The actual position of this measuring point PMi is converted into the coordinate of a stage coordinate system. Therefore, the measuring probe can be accurately positioned at the measuring point PMi in accordance with the measured position of the measuring point PMi.
제34도의 스텝 S46에서는, 다른 측정점이 있는가 없는가가 판단되고, 다른 측정점이 있는 경우에는 스텝 S41으로 되돌아가서 스텝 S41~S45의 처리가 반복된다. 이렇게 해서, 피측정 웨이퍼상의 복수의 측정점(PM1~PM15)(제21도)에 대해서 스텝 S41~S45를 반복하여 실행함으로써, 각 측정점 실측위치를 정확히 결정할 수 있다. 각 측정점에서의 측정처리(예컨대 막두께측정)는 스텝 S45와 스텝 S46 사이에 행 할 수 있다. 혹은, 모든 측정점에 관해서 스텝 S41~S45를 반복하여 실행한 후, 각 측정점에서의 측정처리를 순차 실행하도록 하여도 된다.In step S46 of FIG. 34, it is determined whether there are other measuring points. If there are other measuring points, the process returns to step S41 and the processes of steps S41 to S45 are repeated. In this way, by repeatedly performing steps S41-S45 with respect to the some measurement point PM1-PM15 (FIG. 21) on the to-be-measured wafer, each measurement point actual position can be determined correctly. Measurement processing (e.g., film thickness measurement) at each measurement point can be performed between steps S45 and S46. Alternatively, after repeating steps S41 to S45 for all the measuring points, the measurement processing at each measuring point may be performed sequentially.
이와 같이 상기 실시예에서는, 프리 얼라인먼트 처리에 의해 피측정 웨이퍼의 위치맞춤 기준점(RP)(=Pcd)의 좌표를 결정함과 동시에, 그 회전각도(
Figure kpo00046
2, θ2)를 결정하였다. 그리고, 이들 프리 얼라인먼트정보와 기준 웨이퍼에서 등록되어 있던 위치맞춤 기준점(RP)과 각 측정점과의 위치관계에 따라서 피측정 웨이퍼의 복수의 측정점의 위치를 예측하였다. 또한, 이 예측위치에서 파인 얼라인먼트 처리를 행함으로써 각 측정점의 실측위치를 정확히 결정하였다. 따라서, 전술한 것과 같은여러가지 위치맞춤 오차를 저감하고, 고정밀도로 측정점을 위치 결정하는 것이 가능하다.
As described above, in the above embodiment, the coordinate of the alignment reference point RP (= Pcd) of the wafer under measurement is determined by the pre-alignment process, and the rotation angle (
Figure kpo00046
2, θ2) was determined. Then, the positions of the plurality of measurement points of the wafer under measurement were predicted according to the positional relationship between the prealignment information, the alignment reference point RP registered on the reference wafer, and each measurement point. Further, by performing fine alignment at this predicted position, the actual measurement position of each measurement point was accurately determined. Accordingly, it is possible to reduce various alignment errors as described above and to position the measurement point with high accuracy.
C-6. 제2실시예 :C-6. Second Embodiment
전술한 제1실시예에서는, 각 측정점마다 파인 얼라인먼트 처리를 실행하고 있었기 때문에 모든 측정점에서 고정밀도의 위치맞춤이 가능하게 되지만, 상당한 처리시간을 필요로 한다. 그러나, 프리 얼라인먼트정보에서 산출되는 피측정 웨이퍼의 측정점의 예측위치가 필요한 위치맞춤 정밀도를 가지고 있다면, 파인 얼라인먼트 처리를 생략하는 것이 가능하게 된다.In the first embodiment described above, fine alignment processing is performed for each measuring point, so that high-precision positioning can be performed at all measuring points, but it requires considerable processing time. However, if the predicted position of the measurement point of the measurement target wafer calculated from the pre-alignment information has the necessary alignment accuracy, it is possible to omit the fine alignment process.
그런데, 제1 실시예에서 기술한 바와 같이, 프리 얼라인먼트 처리에서는 웨이퍼 중심 부근의 2개의 스크라이브 라인교점(Pc, Pd)의 근방에서 각각 패턴 매칭을 행하여 2개소의 매칭기준점(Qc, Qd)을 구하여 회전각도를 결정하고 있었다. 또한, 2점의 스크라이브 라인교점(Pc, Pd)의 위치에서 위치맞춤 기준점(RP)(=Pcd)의 위치를 구하고 있었다. 이 때, 매칭패턴의 기준점(Qc, Qd)의 위치에는 다소의 오차가 있다. 따라서, 측정점이 이들 매칭패턴에서 멀어지게 되는 만큼 이 매칭 오차에 의한 위치맞춤시 엇갈린 량(위치맞춤 오차)이 커지게 된다고 생각된다.However, as described in the first embodiment, in the pre-alignment process, pattern matching is performed in the vicinity of two scribe line intersections Pc and Pd near the wafer center to obtain two matching reference points Qc and Qd. The angle of rotation was determined. Moreover, the position of alignment reference point RP (= Pcd) was calculated | required from the position of two scribe line intersection points Pc and Pd. At this time, there are some errors in the positions of the reference points Qc and Qd of the matching pattern. Therefore, it is considered that the amount of misalignment (alignment error) at the time of alignment due to this matching error increases as the measurement point moves away from these matching patterns.
제36도는 위치맞춤 기준점(RP)에서 측정점(PMi)까지의 거리와 위치맞춤 오차와의 관계를 나타내는 설명도이다. 여기서는 설명을 단순화하기 위해 패턴 매칭이외의 오차는 무시할 수 있다고 한다. 이때, 예를 들면 제36(b)도에 나타낸 바와 같이, 위치맞춤 기준점(RP)에서 측정점(PM5)까지의 거리가 약 30mm이고, 측정점 (PM5) 근방에서의 위치맞춤 오차(예측위치와 실측위치와의 차이)가 ±5㎛인 것으로 가정한다. 이 위치맞춤 오차는 주로 회전각도(θ2)의 오차(δθ)에 기인하고 있다. 따라서, 각 측정점에서의 위치맞춤 오차는 위치맞춤 기준점(RP)에서의 거리에 비례한다. 예컨대, 위치맞춤 기준점(RP)에서 약 100mm 떨어진 측정점(PM1)에서는, 위치맞춤 오차는 ±16.7㎛로 된다. 가령, 허용되는 위치맞춤 정밀도가 ±10㎛이라고 가정하면, 100mm 떨어진 위치에서는 요구되는 위치맞춤 정밀도를 만족하지 않지만, 약 60mm 떨어진 위치까지는 요구 정밀도를 만족할 수 있는 것으로 된다.36 is an explanatory diagram showing a relationship between the distance from the alignment reference point RP to the measurement point PMi and the alignment error. For simplicity, we can ignore errors other than pattern matching here. At this time, for example, as shown in FIG. 36 (b), the distance from the alignment reference point RP to the measurement point PM5 is about 30 mm, and the alignment error (predicted position and actual measurement in the vicinity of the measurement point PM5). The difference from the position) is assumed to be ± 5 m. This alignment error is mainly caused by the error (delta) of rotation angle (theta) 2. Therefore, the alignment error at each measurement point is proportional to the distance at the alignment reference point RP. For example, at the measurement point PM1 about 100 mm away from the alignment reference point RP, the alignment error is ± 16.7 mu m. For example, assuming that the allowable positioning accuracy is ± 10 占 퐉, the required positioning accuracy is not satisfied at a position 100 mm apart, but the required accuracy can be satisfied up to a position about 60 mm apart.
그래서 제2실시예에서는, 위치맞춤 기준점(RP)에서 측정점(PMi)까지의 거리가 소정치(Lmax) 이하인 경우에는, 파인 얼라인먼트 처리를 생략하고 프리 얼라인먼트 정보(위치맞춤 기준점RP의 위치와 회전각도
Figure kpo00047
2, θ2)를 사용하여 산출되는 예측위치를 그 측정점(PMi)의 실측위치로서 채용한다. 한편, 위치맞춤 기준점(RP)에서 측정점(PMi)까지의 거리가 소정치(Lmax)보다 큰 경우에는, 그 측정점(PMi)에 대해서 파인 얼라인먼트 처리를 행하여 실측위치를 결정한다.
Therefore, in the second embodiment, when the distance from the alignment reference point RP to the measurement point PMi is equal to or less than the predetermined value Lmax, fine alignment processing is omitted and the prealignment information (position and rotation angle of the alignment reference point RP) is omitted.
Figure kpo00047
The predicted position calculated using 2, θ2) is adopted as the measured position of the measuring point PMi. On the other hand, when the distance from the alignment reference point RP to the measurement point PMi is larger than the predetermined value Lmax, fine alignment process is performed with respect to the measurement point PMi, and an actual measurement position is determined.
예컨대, 제36(a)도에 나타낸 바와 같이 웨이퍼상에 PM1~PM15의 15개소의 측정점 중, 위치맞춤 기준점(RP)에서 반경 60mm의 범위내(도면에서 파선으로 그려진 원의 안쪽)에 있는 4개의 측정점(PM5, PM8, PM11, PM13)에 대해서는 파인 얼라인먼트 처리를 생략하고, 프리 얼라인먼트정보만을 사용한 연산에 의해 측정점 실측위치를 결정한다. 한편, 그 밖의 측정점에 대해서는 파인 얼라인먼트 처리를 실행하여 실측위치를 결정한다.For example, as shown in Fig. 36 (a), four of the fifteen measurement points of PM1 to PM15 on the wafer, which are within the range of 60 mm radius (inside the circle drawn with broken lines in the drawing) from the alignment reference point RP. Fine alignment processing is omitted for the two measuring points PM5, PM8, PM11, and PM13, and the measurement point actual position is determined by calculation using only pre-alignment information. On the other hand, for other measurement points, fine alignment processing is performed to determine the actual measurement position.
이 제2실시예에서는, 위치맞춤 기준점(RP)에서 소정의 범위내에 있는 측정점에 관해서는 파인 얼라인먼트 처리를 생략하기 때문에, 각 측정점에서 위치맞춤 정밀도를 만족하면서 위치맞춤 처리 전체의 처리시간을 단축할 수 있다.In this second embodiment, since fine alignment processing is omitted for the measuring points within the predetermined range from the positioning reference point RP, the processing time of the whole alignment processing can be shortened while satisfying the alignment accuracy at each measuring point. Can be.
C-7. 제3실시예 :C-7. Third Embodiment
제3실시예에 있어서도, 제2실시예와 같이 측정점의 위치에 따라 파인 얼라인먼트 처리를 실행하는가 아닌가를 결정한다. 다만, 제2실시예와 다른 것은, 파인 얼라인먼트 처리를 행한 측정점에서 소정의 범위내에 있는 다른 측정점에 대해서 파인 얼라인먼트 처리를 생략하도록 한 점이다.Also in the third embodiment, as in the second embodiment, it is determined whether or not fine alignment processing is performed in accordance with the position of the measurement point. However, the difference from the second embodiment is that the fine alignment processing is omitted for the other measuring points within the predetermined range from the measuring points on which the fine alignment processing has been performed.
제37도는, 제3실시예에서의 처리 방법을 나타내는 설명도이다. 측정점 위치는 제36(a)도와 같다. 제3실시예에서는, 프리 얼라인먼트 처리를 행한 후, PM1~PM15의 15개소의 측정점을 이 순서로 위치맞춤하면서 측정을 실행하는 것으로 가정한다. 또한 i번째의 측정점(PMi)과, 그 이전에 파인 얼라인먼트 처리를 행한 측정점과의 거리가 소정치(Lmax)(60mm) 이하인 경우에는, 그 측정점(PMi)의 파인 얼라인먼트 처리를 생략하여도 요구되는 위치맞춤 정밀도가 얻어진다고 가정한다.37 is an explanatory diagram showing a processing method in the third embodiment. The measuring point position is the same as the 36th (a). In the third embodiment, it is assumed that after performing the pre-alignment process, the measurement is performed while aligning 15 measurement points of PM1 to PM15 in this order. In addition, when the distance between the i-th measuring point PMi and the measuring point which performed fine alignment processing before it is less than predetermined value Lmax (60 mm), even if the fine alignment process of the measuring point PMi is abbreviate | omitted, it is requested | required. Assume that alignment accuracy is obtained.
제37도에서, 위치맞춤 기준점(RP)에서 최초의 측정점(PM1)까지의 거리는 소정치(Lmax)(60mm)보다도 크기 때문에, 이 측정점(PM1)에 대해서는 파인 얼라인먼트 처리를 행하여 실측위치를 결정한다. 이 측정점(PM1)에서 거리 Lmax의 범위는 도면중에서 파선으로 나타내고 있다. 첫번째의 측정점(PM1)에서 두번째의 측정점(PM2)까지의 거리는 Lmax 이하이다. 그래서, 두번째의 측정점(PM2)에 대해서는 파인 얼라인먼트 처리를 생략한다. 이하 동일하게, 각 측정점마다 파인 얼라인먼트 처리를 생략하는지 어떤지를 결정한다. 따라서, 파인 얼라인먼트 처리가 실행되는 측정점은 도면중속에서 검은 동그라미로 나타내는 측정점(PM1, PM4, PM6, PM8, PM10, PM12, PM13)의 7개소만으로 되고, 다른 측정점에서는 파인 얼라인먼트 처리를 생략할 수 있다.In Fig. 37, since the distance from the alignment reference point RP to the first measurement point PM1 is larger than the predetermined value Lmax (60 mm), fine alignment processing is performed on this measurement point PM1 to determine the actual position. . The range of distance Lmax at this measuring point PM1 is shown with the broken line in a figure. The distance from the first measuring point PM1 to the second measuring point PM2 is equal to or less than Lmax. Thus, the fine alignment process is omitted for the second measurement point PM2. In the same manner below, it is determined whether or not fine alignment processing is omitted for each measurement point. Therefore, the measurement point at which the fine alignment process is performed is made into only seven points of measurement points PM1, PM4, PM6, PM8, PM10, PM12, and PM13 indicated by black circles in the middle of the figure, and the fine alignment process can be omitted at other measurement points. .
이하에서는, 파인 얼라인먼트 처리를 생략한 측정점을 「파인 얼라인먼트 생략측정점」이라고 부르고, 파인 얼라인먼트 처리가 행해진 측정점을 「파인 얼라인먼트된 측정점」이라고 부른다.Hereinafter, the measuring point which skipped fine alignment process is called "fine alignment omission measuring point", and the measuring point which fine alignment process was performed is called "fine aligned measuring point."
파인 얼라인먼트 생략측정점의 실측위치는, 그 근방에 있는 파인 얼라인먼트된 측정점의 예측위치와 실측위치와의 엇갈린 량에 의거하여 파인 얼라인먼트 생략측정점의 예측위치를 보정함으로써 결정된다. 파인 얼라인먼트된 측정점의 예측위치는 프리 얼라인먼트정보를 사용한 좌표변환으로 얻어진다. 좌표치의 보정방법으로서는, 예컨대, 파인 얼라인먼트된 측정점의 예측위치와 실측위치와의 대응관계를 나타내는 아핀 변환계수를 구하고, 이 아핀 변환계수를 사용하여 파인 얼라인먼트 생략측정점의 예측위치를 아핀 변환하는 방법이 있다. 혹은, 파인 얼라인먼트된 측정점의 예측위치와 실측위치와의 엇갈린 량에서, 위치맞춤 기준점 위치와 웨이퍼의 회전각도를 보정하고, 이들에 의거하여 파인 얼라인먼트 생략측정점의 실측위치를 산출하도록 할 수도 있다.The actual position of the fine alignment omitted measurement point is determined by correcting the predicted position of the fine alignment omitted measurement point based on the amount of the misalignment between the predicted position of the fine aligned measurement point and the actual position. The predicted position of the fine aligned measurement point is obtained by coordinate transformation using prealignment information. As a method of correcting a coordinate value, for example, a method of obtaining an affine transformation coefficient indicating a correspondence relationship between a predicted position and a measured position of a fine aligned measurement point and affine transforming the predicted position of a fine alignment omitted measurement point using the affine transformation coefficient is used. have. Alternatively, the offset angle between the alignment reference point position and the wafer can be corrected from the amount of the misalignment between the predicted position of the fine aligned measurement point and the actual measurement position, and the measured position of the fine alignment omitted measurement point can be calculated based on these.
또, 제3실시예에 있어서도, 제2실시예와 같이, 위치맞춤 기준점(RP)에서의 거리가 Lmax 이하인 측정점에 대해서는 파인 얼라인먼트 처리를 행하지 않는 것으로 하여도 된다.Also in the third embodiment, fine alignment processing may not be performed on the measurement point where the distance from the alignment reference point RP is equal to or less than Lmax, as in the second embodiment.
이상 설명한 바와 같이, 제3실시예에서는, 파인 얼라인먼트된 측정점에서 일정 범위내의 측정점에 대해서는 파인 얼라인먼트 처리를 생략하고, 파인 얼라인먼트된 측정점의 예측위치와 실측위치와의 엇갈린 양에 의거하여 그 측정점의 예측위치를 보정하도록 하였다. 따라서, 파인 얼라인먼트 처리를 행하는 측정점의 수를 저감할 수 있다. 이 결과, 각 측정점에서의 위치맞춤 정밀도를 만족하면서 위치맞춤 처리전체의 처리시간을 단축할 수 있다.As described above, in the third embodiment, the fine alignment processing is omitted for the measuring points within a predetermined range from the fine aligned measuring points, and the prediction of the measuring points is based on the staggered amount between the predicted position and the actual measuring position of the fine aligned measuring points. The position was corrected. Therefore, the number of measuring points which perform fine alignment processing can be reduced. As a result, it is possible to shorten the processing time of the entire alignment process while satisfying the alignment accuracy at each measurement point.
또, 본 발명은 상기 실시예나 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않은 범위에서 여러가지 양태로 실시하는 것이 가능하고, 예를 들면 다음과 같은 변형도 가능하다.In addition, this invention is not limited to the said Example and embodiment, It is possible to implement in various aspects in the range which does not deviate from the summary, For example, the following modification is also possible.
(1) 상기 실시예에 있어서, 하드웨어에 의해 실현되고 있었던 구성의 일부를 소프트웨어로 치환하도록 하여도 되고, 반대로 소프트웨어에 의해 실현되고 있었던 구성의 일부를 하드웨어로 치환하도록 하여도 된다.(1) In the above embodiment, a part of the configuration realized by hardware may be replaced by software, or conversely, a part of the configuration realized by software may be replaced by hardware.
(2) 위치맞춤 기준점(RP)의 좌표를 결정하기 위한 제1 패턴 매칭은 위치맞춤 기준점(RP) 근방의 영역의 화상에 관해서 행하면 되고, 위치맞춤 기준점을 포함하는 영역의 화상에 대해서 패턴 매칭을 행할 필요는 없다. 마찬가지로, 각 측정점의 좌표를 결정하기 위한 제2 패턴 매칭도 각 측정점을 포함하는 영역의 화상에 대해서 패턴 매칭을 행할 필요는 없고, 각 측정점 근방의 영역의 화상에 대해서 행하면 된다.(2) The first pattern matching for determining the coordinates of the alignment reference point RP may be performed with respect to the image of the region near the alignment reference point RP, and pattern matching is performed on the image of the region including the alignment reference point RP. There is no need to do it. Similarly, pattern matching for the second pattern matching for determining the coordinates of each measurement point need not be performed for the image of the area including each measurement point, but may be performed for the image in the area near each measurement point.
(3) 상기 실시예에서는, 위치맞춤 기준점(RP)의 위치와 회전각도(θ2)를 결정할 때 2개의 영역에서 패턴 매칭을 행하도록 하였으나, 1개소의 영역에서 패턴 매칭에 의해 위치맞춤 기준점(RP)의 위치와 회전각도(θ2)를 결정하도록 하여도 된다. 혹은, 3개소 이상의 영역에 대해서 패턴 매칭을 행함으로써, 위치맞춤 기준점(RP)의 위치와 회전각도(θ2)를 결정하도록 하여도 된다. 또한, 각 측정점의 위치를 결정할 때 복수의 영역에 관하여 패턴 매칭을 행하도록 하여도 된다. 일반적으로, 패턴 매칭을 행하는 영역의 수가 증가할수록, 그것에 의해 결정되는 좌표나 회전각도의 정밀도가 향상된다.(3) In the above embodiment, pattern matching is performed in two areas when determining the position of the alignment reference point RP and the rotation angle θ2. However, the alignment reference point RP is performed by pattern matching in one area. The position and rotation angle θ2 may be determined. Alternatively, by performing pattern matching on three or more regions, the position of the alignment reference point RP and the rotation angle θ2 may be determined. In addition, when determining the position of each measurement point, you may make it perform pattern matching with respect to several area | region. In general, as the number of regions for pattern matching increases, the accuracy of coordinates and rotation angles determined thereby increases.
(4) 상기 실시예에서는, 장치에 웨이퍼의 회전기구가 구비되어 있지 않은 경우에 대해서 설명하였지만, 회전기구를 가지는 장치에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 본 발명에 의하면, 회전기능을 가지는 장치에서도, 웨이퍼의 회전방향(회전각도)을 화상처리에 의해 검출하는 것이 가능하기 때문에, 측정점 위치 결정처리가 간단하고, 또 고속으로 처리할 수 있다는 이점이 있다.(4) In the above embodiment, the case where the rotation mechanism of the wafer is not provided in the apparatus is described, but the present invention can be applied to the apparatus having the rotation mechanism. According to the present invention, since the rotation direction (rotation angle) of the wafer can be detected by image processing even in an apparatus having a rotation function, there is an advantage that the measurement point positioning process is simple and can be processed at high speed. .

Claims (17)

  1. 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 회전방향을 검출하는 방법에 있어서,In the method of detecting the rotation direction of the wafer under measurement mounted on the table,
    (a) 화상의 패턴 매칭에 사용하는 모델패턴을 준비하는 공정과,(a) preparing a model pattern for use in pattern matching of an image;
    (b) 상기 피측정 웨이퍼 표면의 일부 촬상영역의 제1 화상을 촬상하는 공정과,(b) imaging a first image of a part of the imaging area on the surface of the wafer under measurement;
    (c) 상기 제1 화상을 처리하여 상기 제1 화상에 포함되는 제1 직선부분을 검출하고, 상기 제1 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1 셋트를 결정하는 공정과,(c) processing the first image to detect a first straight line portion included in the first image, and 90 degrees from each other as a rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate from the direction of the first straight line portion; Determining a first set of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of the degree;
    (d) 상기 제1 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1 화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1 방향지표각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1 셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(d) pattern matching is performed on the first image with the model pattern to detect a matching pattern in the first image, and the four equivalent rotation angles are used as first direction indicator angles based on the direction of the matching pattern. Selecting one from the first set, and
    (e) 상기 제1 방향지표 각도에 따라 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 회전방향 검출방법.and (e) determining the rotational direction of the wafer under measurement on the table in accordance with the first direction indicator angle.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공정(a)는,According to claim 1, wherein the step (a),
    (1) 상기 피측정 웨이퍼 표면과 거의 같은 표면을 가지는 기준 웨이퍼를 상기 테이블상에 제공하는 공정과,(1) providing a reference wafer having a surface substantially the same as the surface of the wafer under measurement on the table;
    (2) 상기 기준 웨이퍼 표면의 일부 촬상영역의 제2 화상을 촬상하는 공정과,(2) imaging a second image of a part of the imaging area on the surface of the reference wafer;
    (3) 상기 제2 화상을 처리하여 상기 제2 화상에 포함되는 제2 직선부분을 검출하고, 상기 제2 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 기준 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제2 셋트를 결정하는 공정과,(3) The second image is processed to detect a second straight portion included in the second image, and from the direction of the second straight portion, the reference wafer on the table is rotated at a 90 degree angle to each other. Determining a second set of four equivalent rotation angles that differ by an integer multiple,
    (4) 상기 제2 화상의 일부로부터 모델패턴을 추출하는 공정과,(4) extracting a model pattern from a part of the second image;
    (5) 상기 모델패턴의 방향에 의거하여, 제2 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제2 셋트중에서 1개를 선택하는 공정을 구비하고,(5) a step of selecting one of said second sets of said four equivalent rotation angles as a second direction indicator angle, based on the direction of said model pattern,
    상기 공정(e)는, 상기 제1 및 제2 방향지표 각도의 차이를 계산하여 상기 기준 웨이퍼에 대한 상기 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 회전방향 검출방법.The step (e) includes a step of determining a relative rotation angle of the measured wafer relative to the reference wafer by calculating a difference between the first and second direction indicator angles. Method for detecting the rotational direction of the wafer under measurement.
  3. 피측정 웨이퍼의 회전방향을 검출하는 방법에 있어서,In the method of detecting the rotational direction of the wafer under measurement,
    (a) 화상의 패턴 매칭에 사용하는 모델패턴을 준비하는 공정과,(a) preparing a model pattern for use in pattern matching of an image;
    (b) 상기 피측정 웨이퍼 표면의 일부인 제1 촬상영역의 제1 화상을 촬상하는 공정과,(b) imaging a first image of a first imaging area that is a part of the surface of the wafer under measurement;
    (c) 상기 제1 화상을 처리하여 상기 제1 화상에 포함되는 제1 직선부분을 검출하고, 상기 제1 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1 셋트를 결정하는 공정과,(c) processing the first image to detect a first straight line portion included in the first image, and 90 degrees from each other as a rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate from the direction of the first straight line portion; Determining a first set of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of the degree;
    (d) 상기 제1 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1 화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도를 이루어진 상기 제1 셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(d) pattern matching is performed on the first image with the model pattern to detect a matching pattern in the first image, and the four equivalent rotation angles are defined as first direction indicator angles based on the direction of the matching pattern. Selecting one from the first set, and
    (e) 상기 제1 방향지표 각도에 의거하여 상기 제1 촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제1 촬상영역으로부터 상기 검색방향으로 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 다른 하나의 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 공정과,(e) specifying a predetermined search direction in the first imaging area based on the first direction indicator angle, and specifying at least another imaging area spaced apart from the first imaging area by a predetermined distance from the first imaging area. And at the same time, picking up an image of each image pickup area specified in this manner;
    (f) 상기 각 촬상영역의 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭패턴을 검출하는 공정과,(f) performing pattern matching on the model pattern on the images of the respective imaging areas to detect a matching pattern;
    (g) 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제1 촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소정의 기준위치를 서로 연결하는 제1 연결방향을 결정하고, 상기 제1 연결방향에 의거하여 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 피측정 웨이퍼의 회전방향 검출방법.(g) determine a first connection direction for connecting the predetermined reference positions of the matching pattern detected in each of the plurality of imaging areas including the first imaging area arranged along the search direction, and connecting the first connection direction; And a step of determining the rotational direction of the wafer under measurement based on a direction.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공정(a)는,The process of claim 3, wherein the step (a)
    (1) 상기 피측정 웨이퍼 표면과 거의 같은 표면을 가지는 기준 웨이퍼 상기 테이블상에 제공하는 공정과,(1) providing a reference wafer on the table having a surface substantially the same as that of the wafer under measurement;
    (2) 상기 기준 웨이퍼 표면의 일부인 제2 촬상영역의 제2 화상을 촬상하는 공정과,(2) imaging a second image of a second imaging area which is a part of the surface of the reference wafer;
    (3) 상기 제2 화상을 처리하여 상기 제2 화상에 포함되는 제2 직선부분을 검출하고, 상기 제2 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 기준 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제2 셋트를 결정하는 공정과,(3) The second image is processed to detect a second straight portion included in the second image, and from the direction of the second straight portion, the reference wafer on the table is rotated at a 90 degree angle to each other. Determining a second set of four equivalent rotation angles that differ by an integer multiple,
    (4) 상기 제2 화상의 일부로부터 상기 모델패턴을 추출하는 공정과,(4) extracting the model pattern from a part of the second image;
    (5) 상기 모델패턴의 방향에 의거하여, 제2 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가 회전각도로 이루어진 상기 제2 셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(5) selecting one of said second sets consisting of said four equivalent rotation angles as a second direction indicator angle, based on the direction of said model pattern;
    (6) 상기 제2 방향지표 각도에 의거하여 상기 제2 촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제2 촬상영역으로부터 상기 검색방향을 따라 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 다른 하나의 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 공정과,(6) Specify a predetermined search direction in the second imaging area based on the second direction indicator angle, and specify at least another imaging area spaced apart from the second imaging area by a predetermined distance along the search direction. And at the same time, picking up an image of each image pickup area specified in this manner;
    (7) 상기 기준 웨이퍼상의 상기 각 촬상영역의 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭패턴을 검출하는 공정과,(7) performing pattern matching with the model pattern on the images of the respective imaging areas on the reference wafer to detect a matching pattern;
    (8) 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제2 촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소정의 기준위치를 서로 연결하는 제2 연결방향을 결정하는 공정을 구비하고,(8) determining a second connection direction for connecting the predetermined reference positions of the matching pattern detected in each of the plurality of imaging areas including the second imaging area arranged along the search direction to each other,
    상기 공정(g)는, 상기 제1 및 제2 방향지표 각도의 각도 차이를 구하여 상기 기준 웨이퍼에 대한 상기 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피측정 웨이퍼의 회전방향 검출방법.The step (g) includes a step of determining a relative rotation angle of the wafer under measurement with respect to the reference wafer by obtaining an angle difference between the first and second direction indicator angles. Direction detection method.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기준 웨이퍼상에서의 상기 복수의 매칭패턴의 상기 기준위치의 좌표치와, 상기 피측정 웨이퍼상에서의 상기 복수의 매칭패턴의 상기 기준위치의 좌표치에 의거하여, 상기 기준 웨이퍼의 제1 좌표계와 상기 피측정 웨이퍼의 제2 좌표계와의 상대 관계를 결정하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 피측정 웨이퍼의 회전 방향 검출방법.5. The method according to claim 4, wherein the reference wafer is based on coordinate values of the reference positions of the plurality of matching patterns on the reference wafer and coordinate values of the reference positions of the plurality of matching patterns on the measurement target wafer. And a step of determining a relative relationship between the first coordinate system and the second coordinate system of the wafer under measurement.
  6. 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼상의 측정점의 위치를 결정하는 방법에 있어서,In the method of determining the position of the measuring point on the measurement target wafer mounted on the table,
    (a) 상기 피측정 웨이퍼 표면의 위치맞춤 기준점과 측정점과의 위치관계를 미리 등록함과 동시에, 상기 피측정 웨이퍼 표면의 상기 위치맞춤 기준점 근방의 화상에 대해서 패턴 매칭을 행할 때 사용되는 제1 모델패턴과, 상기 측정점 근방의 화상에 대해서 패턴 매칭을 행할 때 사용되는 제2 모델패턴을 준바하는 공정과,(a) A first model used when pattern matching is performed on an image near the alignment reference point on the surface of the wafer to be measured while pre-registering the positional relationship between the alignment reference point on the wafer surface to be measured and the measurement point; Providing a pattern and a second model pattern used for pattern matching on an image near the measurement point;
    (b) 상기 위치맞춤 기준점 근방의 제1 촬상영역의 제1 화상을 촬상하는 공정과,(b) imaging the first image of the first imaging area in the vicinity of the alignment reference point;
    (c) 상기 제1 모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 포함하는 제1 처리를 상기 제1 화상에 대해 실행하여 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향과 상기 위치맞춤 기준점의 위치를 결정하는 공정과,(c) performing a first process including a pattern matching process using the first model pattern on the first image to determine the rotation direction of the wafer under measurement and the position of the alignment reference point;
    (d) 상기 공정(c)에서 결정된 상기 회전방향 및 상기 위치맞춤 기준점의 위치와, 상기 위치맞춤 기준점과 상기 측정점과의 상기 위치관계에 의거하여, 상기 측정점의 위치를 예측하는 공정과,(d) estimating the position of the measurement point based on the rotation direction determined in the step (c) and the position of the alignment reference point and the positional relationship between the alignment reference point and the measurement point;
    (e) 상기 예측위치 근방의 제2 촬상영역의 제2 화상을 촬상하는 공정과,(e) imaging a second image in a second imaging area near the predicted position;
    (f) 상기 제2 모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 포함하는 제2 처리를 상기 제2 화상에 대해 실행하여 상기 측정점의 실측위치를 결정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정방법.and (f) performing a second process including a pattern matching process using the second model pattern on the second image to determine the measured position of the measurement point. Method for determining the position of a measurement wafer.
  7. 제6항에 있어서, 상기 피측정 웨이퍼에는 상기 표면상에 복수의 측정점이 제공되고, 상기 복수의 측정점중 상기 위치맞춤 기준점에서 소정의 범위내에 있는 특정 측정점에 대해서는 상기 공정(e) 및 상기 공정(f)의 처리를 생략하고, 상기 공정(d)에서 얻어진 상기 특정 측정점에 대한 상기 예측위치를 상기 특정 측정점의 실측위치로서 사용하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정방법.The process (e) and the process (10) according to claim 6, wherein the wafer to be measured is provided with a plurality of measuring points on the surface, and for a specific measuring point within the predetermined range from the alignment reference point among the plurality of measuring points, omitting the process of f), and further including the step of using the predicted position with respect to the specific measuring point obtained in the step (d) as the measured position of the specific measuring point. How to determine the measurement position of.
  8. 제6항에 있어서, 상기 피측정 웨이퍼에는 상기 표면상에 복수의 측정점이 제공되고, 상기 복수의 측정점중 상기 공정(e) 및 상기 공정(f)의 처리가 행해진 제1 측정점에서 소정의 범위내에 있는 제2 측정점에 대해서는 상기 공정(e) 및 상기 공정(f)의 처리를 생략하고, 상기 제1 측정점에서의 예측위치와 실측위치와의 어긋난 양에 의거하여 상기 제2 측정점의 예측위치를 보정함으로써 상기 제2 측정점의 실측위치를 결정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정방법.7. The wafer to be measured is provided with a plurality of measuring points on the surface, and among the plurality of measuring points within a predetermined range at a first measuring point where the process (e) and the process (f) have been performed. With respect to the second measuring point, the processing of the steps (e) and (f) is omitted, and the predicted position of the second measuring point is corrected based on the amount of deviation between the predicted position and the measured position at the first measuring point. And determining the actual measurement position of the second measurement point by measuring the measurement position of the wafer under measurement mounted on the table.
  9. 제6항에 있어서, 상기 공정(c)는, 상기 위치맞춤 기준점 근방의 복수의 영역에 대해서 복수의 상기 제1 화상을 촬상하는 공정을 포함하고, 상기 공정(d)는, 상기 복수의 제1 화상에 대해서 제1 처리를 각각 실행함으로써, 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향과 상기 위치맞춤 기준점의 위치를 결정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정방법.The said process (c) includes the process of imaging the several said 1st image with respect to the several area | region near the said alignment reference point, The said process (d) is a said 1st some And a step of determining the rotational direction of the wafer under measurement and the position of the alignment reference point by performing the first processing on the image, respectively.
  10. 제6항에 있어서, 상기 공정(c)는,According to claim 6, The step (c) is,
    (ⅰ) 상기 제1 화상을 처리하여 상기 제1 화상에 포함되는 제1 직선부분을 검출하고, 상기 제1 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1 셋트를 결정하는 공정과,(Iii) process the first image to detect a first straight line portion included in the first image, and as a rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate from the direction of the first straight portion 90; Determining a first set of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of the degree;
    (ⅱ) 상기 제1 화상에 대해서 상기 제1 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1 화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1 셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(Ii) pattern matching is performed on the first image with the first model pattern to detect a matching pattern in the first image, and the four equivalent rotations are used as first direction indicator angles based on the direction of the matching pattern. Selecting one of said first sets of angles,
    (ⅲ) 상기 제1 방향지표 각도에 따라 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정방법.(Iii) determining the rotational direction of the wafer under measurement on the table in accordance with the first direction indicator angle.
  11. 제10항에 있어서, 상기 공정(a)는,The method of claim 10, wherein the step (a),
    (1) 상기 피측정 웨이퍼 표면과 거의 같은 표면을 가지는 기준 웨이퍼를 상기 테이블상에 제공하는 공정과,(1) providing a reference wafer having a surface substantially the same as the surface of the wafer under measurement on the table;
    (2) 상기 기준 웨이퍼 표면의 일부 촬상영역의 제3 화상을 촬상하는 공정과,(2) imaging a third image of a part of the imaging area on the surface of the reference wafer;
    (3) 상기 제3 화상을 처리하여 상기 제2 화상에 포함되는 제2 직선부분을 검출하고, 상기 제2 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 기준 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제2 셋트를 결정하는 공정과,(3) The third image is processed to detect a second straight portion included in the second image, and from the direction of the second straight portion, the reference wafer on the table is rotated 90 degrees from each other. Determining a second set of four equivalent rotation angles that differ by an integer multiple,
    (4) 상기 제3 화상의 일부로부터 상기 제1 모델패턴을 추출하는 공정과,(4) extracting the first model pattern from a part of the third image;
    (5) 상기 제1 모델패턴의 방향에 의거하여, 제2 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제2 셋트중에서 1개를 선택하는 공정을 구비하고, 상기 공정(c)는, 상기 제1 및 제2 방향지표 각도의 차이를 계산하여 상기 기준 웨이퍼에 대한 상기 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 회전방향 검출방법.(5) a step of selecting one of said second sets of said four equivalent rotation angles as a second direction indicator angle, based on the direction of said first model pattern, and said step (c) And determining a relative rotation angle of the wafer under measurement with respect to the reference wafer by calculating a difference between the first and second direction indicator angles. Way.
  12. 제6항에 있어서, 상기 공정(c)는The process of claim 6, wherein step (c)
    (ⅰ) 상기 제1 화상을 처리하여 상기 제1 화상에 포함되는 제1 직선부분을 검출하고, 상기 제1 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1 셋트를 결정하는 공정과,(Iii) process the first image to detect a first straight line portion included in the first image, and as a rotation angle at which the wafer under measurement on the table can rotate from the direction of the first straight portion 90; Determining a first set of four equivalent rotation angles different by an integer multiple of the degree;
    (ⅱ) 상기 제1 화상에 대해서 상기 제1 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1 화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1 셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(Ii) pattern matching is performed on the first image with the first model pattern to detect a matching pattern in the first image, and the four equivalent rotations are used as first direction indicator angles based on the direction of the matching pattern. Selecting one of said first sets of angles,
    (ⅲ) 상기 제1 방향지표 각도에 의거하여 상기 제1 촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제1 촬상영역으로부터 상기 검색방향을 따라 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 하나의 다른 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 공정과,(Iii) specify a predetermined search direction in the first imaging area based on the first direction indicator angle, and specify at least one other imaging area spaced apart from the first imaging area by a predetermined distance along the search direction. And at the same time, picking up an image of each image pickup area specified in this manner;
    (ⅳ) 상기 각 촬상영역의 상기 화상에 대해서 상기 제1 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭패턴을 검출하는 공정과,(Iii) detecting a matching pattern by performing pattern matching on the first model pattern with respect to the image of each imaging area;
    (ⅴ) 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제1 촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소정의 기준위치를 서로 연결하는 제1 연결방향을 결정하고, 상기 제1 연결방향에 의거하여 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향을 결정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정방법.(Iii) determining a first connection direction for connecting the predetermined reference positions of the matching pattern detected in each of the plurality of imaging areas including the first imaging area arranged along the search direction to each other; And a step of determining the rotational direction of the wafer under measurement based on a direction.
  13. 제12항에 있어서, 상기 공정(a)는,The method of claim 12, wherein the step (a)
    (1) 상기 피측정 웨이퍼 표면과 거의 같은 표면을 가지는 기준 웨이퍼를 상기 테이블상에 제공하는 공정과,(1) providing a reference wafer having a surface substantially the same as the surface of the wafer under measurement on the table;
    (2) 상기 기준 웨이퍼 표면의 일부인 제3 촬상영역의 제3 화상을 촬상하는 공정과,(2) imaging a third image of a third imaging area that is part of the surface of the reference wafer;
    (3) 상기 제3 화상을 처리하여 상기 제3 화상에 포함되는 제2 직선부분을 검출하기 위해, 상기 제2 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 상기 기준 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제2 셋트를 결정하는 공정과,(3) In order to process the third image to detect the second straight portion included in the third image, from the direction of the second straight portion, the reference wafer on the table can be rotated as the rotation angles. Determining a second set of four equivalent rotation angles that are different by an integer multiple of 90 degrees;
    (4) 상기 제3 화상의 일부로부터 상기 제1 모델패턴을 추출하는 공정과,(4) extracting the first model pattern from a part of the third image;
    (5) 상기 제1 모델패턴의 방향에 의거하여, 제2 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제2 셋트중에서 1개를 선택하는 공정과,(5) selecting one of said second sets of said four equivalent rotation angles as a second direction indicator angle based on the direction of said first model pattern;
    (6) 상기 제2 방향지표 각도에 의거하여 상기 제3 촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제3 촬상영역으로부터 상기 검색방향을 따라 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 하나의 다른 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 공정과,(6) Specify a predetermined search direction in the third imaging area based on the second direction indicator angle, and specify at least one other imaging area spaced apart from the third imaging area by a predetermined distance along the search direction. And at the same time, picking up an image of each image pickup area specified in this manner;
    (7) 상기 기준 웨이퍼상의 상기 각 촬상영역의 상기 화상에 대해서 상기 제1 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭 패턴을 검출하는 공정과,(7) performing pattern matching on the image of each imaging area on the reference wafer with the first model pattern to detect a matching pattern;
    (8) 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제3 촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소저의 기준위치를 서로 연결하는 제2 연결방향을 결정하는 공정을 구비하고, 상기 공정(c)는, 상기 제1 및 제2 연결방향의 각도 차이를 구하여 상기 기준 웨이퍼에 대한 상기 피측정 웨이퍼의 상대적인 회전각도를 결정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정방법.(8) determining a second connection direction for connecting the reference positions of the bases of the matching pattern detected in each of the plurality of imaging areas including the third imaging area arranged along the search direction to each other; The step (c) includes the step of determining the relative rotation angle of the wafer under measurement with respect to the reference wafer by obtaining an angle difference between the first and second connection directions. Method for determining the position of a measurement wafer.
  14. 제13항에 있어서, 상기 공정(a)는, 상기 기준 웨이퍼상에서의 상기 복수의 매칭패턴의 상기 기준위치의 좌표치와, 상기 피측정 웨이퍼상에서의 상기 복수의 매칭패턴의 상기 기준위치의 좌표치에 의거하여, 상기 기준 웨이퍼의 제1 좌표계와 상기 피측정 웨이퍼의 제2 좌표계와의 상대관계를 결정하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정방법.The said process (a) is based on the coordinate value of the said reference position of the said some matching pattern on the said reference wafer, and the coordinate value of the said reference position of the said some matching pattern on the said to-be-measured wafer. And determining a relative relationship between the first coordinate system of the reference wafer and the second coordinate system of the wafer to be measured.
  15. 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 회전방향을 검출하는 장치에 있어서, 패턴 매칭에 사용되는 모델패턴을 준비하는 수단과, 상기 피측정 웨이퍼 표면의 일부 촬상영역의 제1 화상을 촬상하는 수단과, 상기 제1 화상을 처리하여 상기 제1 화상에 포함되는 제1 직선부분을 검출하고, 상기 제1 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회로전각도로 이루어진 제1 셋트를 결정하는 수단과, 상기 제1 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1 화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1 셋트중에서 1개를 선택하는 수단과, 상기 제1 방향지표 각도에 따라 상기 테이블상의 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향으로 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 회전방향 검출장치.An apparatus for detecting a rotational direction of a wafer under measurement mounted on a table, comprising: means for preparing a model pattern used for pattern matching, means for imaging a first image of a part of an imaging area on the surface of the wafer under measurement; The first image is processed to detect a first straight portion included in the first image, and an integer multiple of 90 degrees from each other as a rotation angle at which the wafer under measurement can rotate from the direction of the first straight portion. Means for determining a first set of four other equivalent circuit angles, pattern matching is performed on the first image with the model pattern to detect a matching pattern in the first image, and based on a direction of the matching pattern Means for selecting one of said first sets of said four equivalent rotation angles as a first direction angle, and according to said first direction angle Rotation direction detection apparatus of the wafer to be measured mounted on a table, it characterized in that it comprises means for determining a rotational direction of said object to be measured on the wafer table.
  16. 피측정 웨이퍼의 회전방향을 검출하는 장치에 있어서, 패턴 매칭에 사용하는 모델패턴을 준비하는 수단과, 상기 피측정 웨이퍼 표면의 일부인 제1 촬상영역의 제1 화상을 촬상하는 수단과, 상기 제1 화상을 처리하여 상기 제1 화상에 포함되는 제1 직선부분을 검출하고, 상기 제1 직선부분의 방향으로부터, 상기 테이블상의 피측정 웨이퍼가 회전할 수 있는 회전각도로서 서로 90도의 정수배만큼 다른 4개의 등가회전각도로 이루어진 제1 셋트를 결정하는 수단과, 상기 제1 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 상기 제1 화상내의 매칭패턴을 검출하고, 상기 매칭패턴의 방향에 의거하여 제1 방향지표 각도로서 상기 4개의 등가회전각도로 이루어진 상기 제1 셋트중에서 1개를 선택하는 수단과, 상기 제1 방향지표 각도에 의거하여 상기 제1 촬상영역에서 소정의 검색방향을 특정하고, 상기 제1 촬상영역으로부터 상기 검색방향으로 소정의 거리만큼 떨어진 적어도 하나의 다른 촬상영역을 특정함과 동시에, 이렇게 특정된 각 촬상영역의 화상을 촬상하는 수단과, 상기 각 촬상영역의 상기 화상에 대해서 상기 모델패턴으로 패턴 매칭을 실행하여 매칭패턴을 검출하는 수단과, 상기 검색방향을 따라 배열된 상기 제1 촬상영역을 포함하는 복수의 촬상영역의 각각에서 검출된 매칭패턴의 소정의 기준위치를 서로 연결하는 제1 연결방향을 결정하고, 상기 제1 연결방향에 의거하여 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향으로 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 피측정 웨이퍼의 회전방향 검출장치.An apparatus for detecting a rotational direction of a wafer under measurement, comprising: means for preparing a model pattern for pattern matching, means for imaging a first image of a first imaging area that is part of the surface of the wafer under measurement, and the first An image is processed to detect a first linear portion included in the first image, and four different integers of 90 degrees from each other in the direction of rotation of the wafer under measurement from the direction of the first linear portion. Means for determining a first set of equivalent rotation angles, and performing pattern matching on the first image with the model pattern to detect a matching pattern in the first image, and based on a direction of the matching pattern, Means for selecting one of said first sets of said four equivalent rotation angles as a direction indicator angle and said first based on said first direction angle; Means for specifying a predetermined search direction in the imaging area, specifying at least one other imaging area away from the first imaging area by a predetermined distance from the first imaging area, and at the same time, for imaging an image of each specified imaging area. And means for performing pattern matching with the model pattern on the images of the respective imaging areas to detect a matching pattern, and each of the plurality of imaging areas including the first imaging area arranged along the search direction. Means for determining a first connection direction for connecting the predetermined reference positions of the detected matching pattern to each other, and for determining in the rotational direction of the wafer under measurement based on the first connection direction. Rotation direction detection device.
  17. 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼상의 측정점의 위치를 결정하는 장치에 있어서, 상기 피측정 웨이퍼 표면의 위치맞춤 기준점과 측정점과의 위치관계를 미리등록함과 동시에, 상기 위치맞춤 기준점 근방의 화상에 대해서 패턴 매칭을 행할 때 사용되는 제1 모델패턴과, 상기 측정점 근방의 화상에 대해서 패턴 매칭을 행할 때 사용되는 제2 모델패턴을 준비하는 수단과, 상기 위치맞춤 기준점 근방의 제1 촬상영역의 제1 화상을 촬상하는 수단과, 상기 제1 모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 포함하는 제1 처리를 상기 제1 화상에 대해 실행하여 상기 피측정 웨이퍼의 회전방향과 상기 위치맞춤 기준점의 위치를 결정하는 수단과, 상기 제1 처리를 실행하는 상기 수단에 의해 결정된 상기 회전방향 및 상기 위치맞춤 기준점의 위치와, 상기 위치맞춤 기준점과 상기 측정점과의 위치관계에 의거하여, 상기 측정점의 위치를 예측하는 수단과, 상기 예측위치 근방의 제2 촬상영역의 제2 화상을 촬상하는 수단과, 상기 제2 모델패턴을 사용한 패턴 매칭처리를 포함하는 제2 처리를 상기 제2 화상에 대해 실행하여 상기 측정점의 실측위치를 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 테이블상에 실장된 피측정 웨이퍼의 측정위치 결정장치.An apparatus for determining the position of a measurement point on a measurement target wafer mounted on a table, wherein the positional relationship between the alignment reference point and the measurement point on the surface of the measurement target surface is registered in advance, and an image near the alignment reference point is obtained. Means for preparing a first model pattern used for pattern matching, a second model pattern used for pattern matching on an image near the measurement point, and a first imaging area near the alignment reference point Means for determining the rotational direction of the wafer to be measured and the position of the alignment reference point by performing a first process on the first image including means for photographing an image and pattern matching processing using the first model pattern. And the position of the rotation direction and the alignment reference point determined by the means for executing the first processing, and the alignment reference point. Means for predicting the position of the measurement point based on the positional relationship between the measurement point and the measurement point, means for imaging a second image in the second imaging area near the predicted position, and pattern matching processing using the second model pattern. And means for determining a measured position of the measuring point by performing a second process including the second image on the second image.
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