TWI824103B - 關鍵圖案檢測方法及裝置 - Google Patents

Abstract

[課題]在短時間內檢測出被檢測物之關鍵圖案的位置。[解決手段]一種關鍵圖案檢測方法，檢測被檢測物所具有之關鍵圖案的位置，其具備：關鍵圖案粗略檢測步驟，一邊使保持有該被檢測物之保持單元與攝像單元相對地移動，一邊以該攝像單元拍攝該被檢測物並形成多個粗略攝像影像，且將所形成的各個該粗略攝像影像與顯現該關鍵圖案之參照用影像進行圖案匹配（pattern matching），並檢測出顯現該關鍵圖案的該粗略攝像影像；關鍵圖案精密檢測步驟，在所檢測出之該粗略攝像影像形成時的該攝像單元與該保持單元的相對位置，拍攝該被檢測物而形成精密攝像影像，並將該精密攝像影像與該參照用影像進行圖案匹配，而檢測出該精密攝像影像所包含的該關鍵圖案；及關鍵圖案位置檢測步驟，檢測所檢測出的該關鍵圖案之位置。

Description

關鍵圖案檢測方法及裝置

本發明關於一種從包含關鍵圖案之被檢測物檢測出該關鍵圖案的方法及可從該被檢測物檢測出關鍵圖案的裝置。

使用於電子設備之元件晶片的製造步驟中，首先，將互相交叉的多條被稱為切割道的分割預定線設定於半導體晶圓的正面，並在藉由該切割道所劃分的各區域上形成元件。之後，若沿著該切割道將該晶圓進行分割，則可形成各個元件晶片。

晶圓的分割，例如以具有切割單元的切割裝置來實施。切割單元具備作為旋轉軸的主軸及裝設於該主軸一端的切割刀片。藉由使該主軸旋轉而使切割刀片旋轉，若使旋轉之切割刀片沿著該晶圓的該切割道切入而將該晶圓進行切割，則會分割該晶圓。

又，晶圓的分割亦可利用具有雷射加工單元之雷射加工裝置來實施。例如，將對該晶圓具有穿透性之波長的雷射光束沿著切割道照射至晶圓上，而在該晶圓的內部聚光並形成改質層。然後，若使裂痕從該改質層在晶圓的正反面延伸，則晶圓會被分割。或者，亦可將對晶圓具有吸收性之波長的雷射光束沿著切割道照射至晶圓正面，並沿著切割道形成槽而將晶圓分割。

在切割裝置及雷射加工裝置等的加工裝置中，必須檢測晶圓的切割道位置及方向，並實施使切割單元及雷射加工單元等的加工單元配合切割道的對準（參照專利文獻1及專利文獻2）。此處，於加工裝置中，預先將拍攝晶圓所包含之特徵性圖案（關鍵圖案）而成的攝像影像作為參照用影像進行登錄的同時，記憶從關鍵圖案至切割道的距離。

然後，在加工晶圓時，拍攝進行加工之晶圓的正面而取得攝像影像，並實施該攝像影像與登錄於加工裝置之參照用影像的圖案匹配（pattern matching），而檢測進行加工之該晶圓的關鍵圖案。之後，以所檢測出的關鍵圖案之位置為基準而檢測該晶圓的切割道位置，並將加工單元對準切割道位置。

此外，無法從拍攝晶圓正面所取得之影像檢測出關鍵圖案時，使晶圓相對攝影機相對地移動，且拍攝該晶圓的其他區域並實施與該參照用影像的圖案匹配。

另外，一種被稱為自動測量（auto measure）的方法已為人所知，其利用圖案匹配的手法，對形成有多個元件之晶圓的分度尺寸進行量測（參照專利文獻3）。在該方法中，一邊使晶圓與攝影機相對地移動一邊反復拍攝，並使用所得到之各攝像影像來實施圖案匹配。

此處，分度尺寸是指，例如在沿著一切割道加工晶圓之後，沿著相鄰切割道加工晶圓時，將加工單元對該晶圓相對地進行分度進給的量所對應的長度。或者，分度尺寸亦可說是相鄰之一對切割道各自的中央線之間的距離。

在實施自動測量時，將形成於晶圓之元件所包含的特徵性結構設為關鍵圖案，並藉由圖案匹配自動地檢測相鄰於該關鍵圖案的其他關鍵圖案。然後，計算兩個關鍵圖案之間的距離作為分度尺寸。又，為了驗證所計算出之分度尺寸，有時亦進一步藉由圖案匹配來檢測相鄰之關鍵圖案。 [習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開昭60-244803號公報 [專利文獻2]日本特開2005-166991號公報 [專利文獻3]日本特開平7-321073號公報

[發明所欲解決的課題] 使用圖案匹配的方法精密地檢測出關鍵圖案的位置時，攝像影像沒有產生模糊是十分重要的。然而，為了取得沒有模糊的攝像影像，使晶圓及攝影機移動後，在晶圓及攝影機相對完全地停止之前，需要讓拍攝作業待機。因此，在一邊形成多個攝像影像並尋找關鍵圖案一邊檢測該關鍵圖案的位置時，因為必須在每次形成攝像影像時待機，故檢測關鍵圖案的位置特別費時。

本發明是鑒於所述問題而完成的發明，其目的在於提供一種可在短時間內檢測出關鍵圖案之位置的關鍵圖案檢測方法及一種可在短時間內檢測出關鍵圖案之位置的裝置。

[解決課題的技術手段] 根據本發明之一態樣，提供一種關鍵圖案檢測方法，其在具備下述構件的裝置中，檢測以保持單元保持之被檢測物所具有的關鍵圖案的位置，該裝置具備：保持單元，保持具有該關鍵圖案之該被檢測物；攝像單元，拍攝以該保持單元所保持之該被檢測物；移動單元，使該保持單元及該攝像單元相對地移動；及控制單元，控制該攝像單元及該移動單元；該關鍵圖案檢測方法的特徵為具備：保持步驟，以該保持單元保持該被檢測物；關鍵圖案粗略檢測步驟，一邊以該移動單元使保持有該被檢測物之該保持單元與該攝像單元相對地移動，一邊以該攝像單元拍攝該被檢測物並形成多個粗略攝像影像，且將所形成之各個該粗略攝像影像與預先登錄於該控制單元的顯現該關鍵圖案之參照用影像進行圖案匹配，並檢測出多個該粗略攝像影像中顯現該關鍵圖案的該粗略攝像影像；關鍵圖案精密檢測步驟，將該攝像單元與該保持單元定位於該關鍵圖案粗略檢測步驟中所檢測出之該粗略攝像影像形成時的該攝像單元與該保持單元的相對位置，且在已停止該保持單元與該攝像單元之相對移動的狀態下，以該攝像單元拍攝該被檢測物而形成精密攝像影像，並將該精密攝像影像與該參照用影像進行圖案匹配，而檢測出該精密攝像影像所包含的該關鍵圖案；及關鍵圖案位置檢測步驟，檢測在該關鍵圖案精密檢測步驟所檢測出的該關鍵圖案之位置。

又，根據本發明之另一態樣，可提供一種裝置，具備：保持單元，保持具有關鍵圖案之被檢測物；攝像單元，拍攝以該保持單元所保持之該被檢測物；移動單元，使該保持單元及該攝像單元相對地移動；及控制單元，控制該攝像單元及該移動單元，該裝置的特徵為，該控制單元具有：參照用影像記憶部，記憶顯現該關鍵圖案之參照用影像；攝像單元控制部，控制該攝像單元的拍攝時機；移動單元控制部，控制該移動單元所進行之該保持單元與該攝像單元的相對移動；粗略圖案匹配部，將多個粗略攝像影像與該參照用影像分別進行圖案匹配，而檢測出顯現該關鍵圖案的該粗略攝像影像，該多個粗略攝像影像是一邊以該移動單元使保持有該被檢測物之該保持單元與該攝像單元移動，一邊以該攝像單元拍攝該被檢測物所形成；精密圖案匹配部，將該攝像單元與該保持單元定位於以該粗略圖案匹配部所檢測出之該粗略攝像影像形成時的該攝像單元與該保持單元的相對位置，且在已停止該保持單元與該攝像單元之相對移動的狀態下，以該攝像單元拍攝該被檢測物而形成精密攝像影像，並將該精密攝像影像與該參照用影像進行圖案匹配，而檢測出該精密攝像影像所包含的關鍵圖案；及關鍵圖案位置檢測部，檢測以該精密圖案匹配部所檢測出的該關鍵圖案之位置。

[發明功效] 在本發明之一態樣所述的關鍵圖案檢測方法及裝置，是一邊使保持晶圓等被檢測物的保持單元與攝像單元相對地移動，一邊以該攝像單元拍攝該被加工物而形成多個粗略攝像影像。雖然是在短時間內取得不停止保持單元與攝像單元而拍攝的多個該粗略攝像影像，但由於伴隨著相對地移動的振動而成為產生模糊的影像。然後，在使用產生模糊之粗略攝像影像的圖案匹配，並無法正確地檢測出關鍵圖案的位置。

然而，若使用顯現關鍵圖案的參照用影像，則可藉由圖案匹配而從多個粗略攝像影像中識別顯現關鍵圖案之粗略攝像影像。於是，在識別出顯現關鍵圖案之該粗略攝像影像後，再次使保持單元與攝像單元相對地定位於該粗略攝像影像形成時的位置，在使其互相停止的狀態下拍攝被檢測物以形成精密攝像影像。

該精密攝像影像中清晰地顯現被檢測物所具有之關鍵圖案，因此藉由將該精密攝像影像與該參照用影像進行圖案匹配，可檢測出關鍵圖案的位置。本發明之一態樣所述的關鍵圖案檢測方法及裝置中，可在短時間內檢測出被檢測物所具有之關鍵圖案的大概位置後，精密地檢測出關鍵圖案的位置。

因此，藉由本發明，提供一種可在短時內檢測出關鍵圖案之位置的關鍵圖案檢測方法及一種可在短時間內檢測出關鍵圖案之位置的裝置。

參照隨附圖式，對本發明之一態樣所述的實施方式進行說明。根據本實施方式所述的關鍵圖案檢測方法及裝置，可拍攝被檢測物並在短時間內檢測出該被檢測物所具有之關鍵圖案的位置。首先，對具有關鍵圖案之被檢測物進行說明。

被檢測物例如是由Si（矽）、SiC（碳化矽）、GaN（氮化鎵）、GaAs（砷化鎵）或其他半導體等的材料所組成之大致呈圓板狀的晶圓。或者，被檢測物是由藍寶石、玻璃、石英等的材料所組成的基板等。又，被檢測物亦可為包含以封膜樹脂等密封之多個元件晶片的封裝基板等。

圖1為示意性地表示作為被檢測物之一例的晶圓1的立體圖。以下雖然以形成有多個元件5之晶圓1為被檢測物的情況作為例子來說明本實施方式，但被檢測物並不限定於此。

晶圓1的正面1a，例如由互相交叉的多條被稱為切割道3的分割預定線所劃分。在以晶圓1的正面1a上之切割道3所劃分的各區域形成有IC（Integrated Circuit，積體電路）、LSI（Large-Scale Integrated circuit，大型積體電路）等的元件5。若將晶圓1沿著切割道3進行分割，則可形成各個元件晶片。

晶圓1的分割，例如使用雷射加工裝置，其為沿著切割道3對晶圓1照射雷射光束而將晶圓1進行雷射加工。或者使用切割裝置，其可藉由圓環狀切割刀片沿著切割道3切割晶圓1。

在該等加工裝置中，為了沿著切割道3加工晶圓1，必須預先檢測出切割道3的位置及方向，並實施將晶圓1及加工單元定位於預定的相對位置之對準。又，在該等加工裝置中，沿著一切割道3加工晶圓1後，為了沿著其他的切割道3精密地加工該晶圓，必須使晶圓1及加工單元按照分度尺寸而相對地移動。

本實施方式所述之關鍵圖案檢測方法，例如是在以該加工裝置實施分度尺寸的檢測或對準時實施。然後，本實施方式所述之裝置，例如為該加工裝置。然後，藉由檢測被檢測物所具有之關鍵圖案的位置來檢測切割道3的位置。

此處，晶圓1等的被檢測物所具有之關鍵圖案，例如是指形成於該被檢測物上之特徵性形狀的結構體。關鍵圖案可適當設定為形成於被檢測物之結構體的一部分。可將為了在被檢測物中發揮某種功能而形成之結構體的全部或一部分設定作為關鍵圖案，例如，可從形成元件5之功能層選擇並設定。或者，可將僅作為關鍵圖案而發揮功能的專用結構體設置於被檢測物上。

在形成有多個元件5的晶圓1中，例如，將構成元件5之配線層、電極或端子等所使用之金屬層的一部分設定作為關鍵圖案。又，被檢測物為透明的情況下，關鍵圖案亦可藉由形成於被檢測物內部的結構體所構成。

此外，為了抑制錯誤檢測，被選擇作為關鍵圖案的結構體較佳為被檢測物上未形成其他相同或類似形狀之結構體的結構體。或者，在檢測關鍵圖案，並想從該關鍵圖案及切割道3的位置關係分別檢測出設定於被檢測物之多個切割道3的位置時，較佳為將多個元件5分別具有的各一個結構體設定作為關鍵圖案。

如圖1所示，在將晶圓1搬入切割裝置或雷射加工裝置等的加工裝置之前，晶圓1是與環狀框架9及以封閉該環狀框架9之開口的方式所貼附的黏著膠膜7一體化而形成框架單元11。在框架單元11的狀態下，將晶圓1搬入該加工裝置並進行加工。然後，藉由黏著膠膜7支撐分割晶圓1所形成的各個元件晶片。

以下，繼續說明以本實施方式所述之裝置為切割晶圓1的切割裝置之情況的例子。但是，本實施方式所述之裝置亦可為該切割裝置以外的加工裝置，再者，亦可為不加工晶圓1的檢査裝置。圖2為示意性地表示切割裝置2的立體圖。

切割裝置2具備支撐各構成要件的基台4。在基台4前方的角部形成有矩形的開口6，在該開口6上設置有可升降的卡匣支撐台。於卡匣支撐台的上表面載置有容納多個框架單元11的卡匣8。此外，圖1中為了方便說明，僅顯示卡匣8的輪廓。

在與基台4之上表面的開口6相鄰的位置形成有於X軸方向（加工進給方向）較長的矩形開口12。在開口12上設置有：保持單元14；X軸方向移動機構（未圖示），使該保持單元14在X軸方向上移動；及防塵防滴蓋12a，覆蓋該X軸方向移動機構。

在切割裝置2上設置有搬送機構（未圖示），將載置於該卡匣支撐台之卡匣8中所容納的框架單元11搬出與搬入。該搬送機構將容納於卡匣8之框架單元11抽出至設置成跨越開口12的一對搬送滑軌10上方。

該一對搬送滑軌10可往互相遠離的方向移動。若在該搬送機構將框架單元11抽出至搬送滑軌10上方後，使該搬送積構保持框架單元11，且擴大該一對搬送滑軌10的間隔並使該搬送機構下降，則可將框架單元11搬送至保持單元14上。

保持單元14例如為保持晶圓1（被檢測物）的卡盤台。在保持單元14（卡盤台）的上表面配設有多孔材質構件，該多孔質構件的上表面則成為保持框架單元11的保持面14a。該保持單元14於外周部具備夾具14b（參照圖3（A）等），其夾持載置於該保持面14a上之框架單元11。

該多孔材質構件透過形成於保持單元14內部的吸引通路（未圖示）而與吸引源（未圖示）連接。若將框架單元11載置於保持面14a上，並使吸引源運作且通過該吸引通路及該多孔材質構件而將負壓作用於該框架單元11，則框架單元11被吸引保持於保持單元14。

保持單元14與馬達等的旋轉驅動源（未圖示）連結，且為可繞著與保持面14a垂直的旋轉軸旋轉。又，以上述X軸方向移動機構使保持單元14在X軸方向上加工進給。

用以支撐切割單元38及攝像單元40的門型支撐結構16以跨越開口12的方式配置於基台4的上表面。在支撐結構16的前表面上部設置有：Y軸方向移動機構18，使切割單元38及攝像單元40在Y軸方向（分度進給方向）上移動；及Z軸方向移動機構28，在Z軸方向（高度方向）上移動。

在支撐結構16的前表面設置有與Y軸方向平行的一對Y軸導軌20。Y軸移動板22可滑動地安裝於該Y軸導軌20上。在Y軸移動板22的背面側（後面側）設置有螺帽部（未圖示），與Y軸導軌20平行的Y軸滾珠螺桿24螺合於該螺帽部。

在Y軸滾珠螺桿24的一端部連結有Y軸脈衝馬達26。若以Y軸脈衝馬達26使Y軸滾珠螺桿24旋轉，則Y軸移動板22沿著Y軸導軌20而在Y軸方向上移動。亦即，Y軸導軌20、Y軸移動板22、Y軸滾珠螺桿24及Y軸脈衝馬達26構成Y軸方向移動機構18。

在Y軸移動板22的正面（前表面）設有與Z軸方向平行的一對Z軸導軌30。Z軸移動板32可滑動地安裝於Z軸導軌30上。在Z軸移動板32的背面側（後面側）設置有螺帽部（未圖示），與Z軸導軌30平行的Z軸滾珠螺桿34螺合於該螺帽部。

在Z軸滾珠螺桿34的一端部連結有Z軸脈衝馬達36。若以Z軸脈衝馬達36使Z軸滾珠螺桿34旋轉，則Z軸移動板32沿著Z軸導軌30而在Z軸方向上移動。亦即，Z軸導軌30、Z軸移動板32、Z軸滾珠螺桿34及Z軸脈衝馬達36構成Z軸方向移動機構28。

在Z軸移動板32的下部固定有切割單元38。切割單元38具備作為旋轉軸的主軸及裝設於該主軸之一端側的圓環狀切割刀片。該切割刀片至少於外周部具備磨石，若使該主軸旋轉而使該切割刀片旋轉，並使該磨石與以保持單元14所保持之晶圓1接觸，則會將晶圓1切割。

又，在與切割單元38相鄰的位置設置有攝像單元（攝影機單元）40，其拍攝以保持單元14所保持之晶圓1（被檢測物）。攝像單元40例如為CCD攝影機。若使用攝像單元40拍攝以保持單元14所保持之晶圓1，則可形成攝像影像，其顯現形成於晶圓1之正面1a的結構體。此外，攝像單元40亦可為接收可見光以外之光線的紅外線攝影機等。

若以Y軸方向移動機構18使Y軸移動板22在Y軸方向上移動，則切割單元38及攝像單元40在Y軸方向上分度進給。又，若以Z軸方向移動機構28使Z軸移動板32在Z軸方向上移動，則切割單元38及攝像單元40進行升降。再者，若在已使晶圓1保持於保持單元14的狀態下使X軸方向移動機構（未圖示）運作，則晶圓1沿著X軸方向加工進給。

亦即，該X軸方向移動機構、Y軸方向移動機構18及Z軸方向移動機構28發揮作為移動單元的功能，使切割單元38及攝像單元40與保持單元14及晶圓1相對地移動。

若一邊使切割單元38的切割刀片旋轉，一邊藉由該移動單元而使切割單元38與保持單元14相對地移動，並使該切割刀片切入晶圓1，則會將晶圓1切割。又，若藉由移動單元使攝像單元40與保持單元14相對地移動，並使攝像單元40在預定的位置運作，則可拍攝以保持單元14所保持之晶圓1而形成攝像影像。

此外，將所形成之攝像影像從攝像單元40傳送至下述控制單元46。然後，在該控制單元46中，記錄各攝像影像的同時，也記錄拍攝各攝像影像時之攝像單元40與保持單元14的相對位置。

在相對於基台4之上表面的開口12與開口6相反側的位置形成有圓形的開口42。在開口42內設置有清洗單元44，用以在切割晶圓1後將框架單元11進行清洗。設置於開口42內部的清洗單元44具備：清洗台44a，保持框架單元11；及清洗噴嘴（未圖示），從保持於該清洗台44a之框架單元11的上方對該框架單元11吐出清洗液。此外，該清洗液例如為純水。

切割裝置2具備控制該切割裝置2之各構成的控制單元46。控制單元46控制上述的卡匣支撐台、搬送機構、搬送滑軌10、移動單元、切割單元38、攝像單元40、清洗單元44及其他機構。控制單元46例如為具備中央處理器（CPU）或記憶媒體等的電腦。該控制單元46的功能例如可藉由軟體來實現。

為了將以保持單元14所保持之晶圓1沿著切割道3進行切割（加工），必須檢測晶圓1之切割道3的位置及方向並實施對準等作業。首先，使保持單元14旋轉，以使晶圓1的切割道3沿著X軸方向（加工進給方向）。接著，以使切割單元38之切割刀片的磨石定位於切割道3之延長線上的方式，使保持單元14與切割單元38相對移動。之後，以切割刀片將晶圓1進行切割。

若實施對準等作業時無法精密地檢測出晶圓1之切割道3的位置，之後則無法沿著切割道3精密地切割晶圓1，而導致加工精確度降低。於是，為了精密地檢測出切割道3的位置，而於晶圓1上設定如上述的關鍵圖案，並使用圖案匹配的方法精密地檢測出關鍵圖案的位置。

在實施圖案匹配時，使保持單元14與攝像單元40反復移動，並以攝像單元40陸續拍攝晶圓1的正面1a。然後，將所得之多個攝像影像與預先登錄於控制單元46的顯現關鍵圖案之參照用影像分別進行比較，而檢測出顯現關鍵圖案之攝像影像。

然後，從該攝像影像形成時的保持單元14與攝像單元40的相對位置關係檢測出晶圓1之關鍵圖案的位置。在控制單元46中預先記憶有該關鍵圖案與切割道3的位置關係，根據該位置關係而從所導出之關鍵圖案的位置檢測出切割道3的位置。

使用圖案匹配的手法來比較2個影像以檢測出關鍵圖案的位置時，作為比較對象之攝像影像沒有產生模糊是十分重要的。因此，為了取得沒有模糊的攝像影像，在使保持單元14及攝像單元40相對地移動後，至其完全停止之間的時間內，必須讓拍攝作業長時間待機。然後，在一邊尋找關鍵圖案一邊陸續反復拍攝時，每次形成攝像影像都需要待機，因此以往檢測關鍵圖案的位置特別費時。

於是，在本實施方式所述之關鍵圖案檢測方法及裝置中，使保持單元14與攝像單元40相對地移動後，不用等待其完全停止，而使攝像單元40運作來形成攝像影像。

如圖2所示，控制單元46具備移動單元控制部48、攝像單元控制部50、參照用影像記憶部52、粗略圖案匹配部54、精密圖案匹配部56及關鍵圖案位置檢測部58。移動單元控制部48控制移動單元所進行之保持單元14與攝像單元40的相對移動。攝像單元控制部50控制攝像單元40的拍攝時機。

參照用影像記憶部52記憶顯現關鍵圖案之參照用影像。在藉由圖案匹配手法來檢測晶圓1所具有之關鍵圖案的位置時使用該參照用影像。該參照用影像是藉由切割裝置2的操作員之操作而預先登錄於參照用影像記憶部52。

例如，將框架單元11搬入至保持單元14上，並在透過黏著膠膜7使晶圓1保持於保持單元14後，以攝像單元40拍攝晶圓1的正面1a。然後，該操作員從形成於晶圓1的特徵性圖案選擇作為關鍵圖案而設定的部分，從而形成參照用影像並登錄於參照用影像記憶部52。此處，在形成參照用影像時，將晶圓1中的關鍵圖案與切割道3的位置關係一併登錄。

此外，以切割裝置2將相同種類的多個晶圓1陸續地進行切割（加工）時，可使用在切割最初的晶圓1之前所形成的參照用影像，並將其與顯現其後之晶圓1的攝像影像進行比較而實施圖案匹配。

粗略圖案匹配部54對移動單元控制部48發送指令，而以移動單元使保持有晶圓1之保持單元14與攝像單元40相對地移動。然後，對攝像單元控制部50發送指令，而陸續拍攝晶圓1的正面1a。此時，不停止保持單元14與攝像單元40的相對移動。因此，所形成之多個攝像影像為產生模糊的粗略影像。將該粗略影像稱為粗略攝像影像。

此處，由於在形成多個粗略攝像影像期間，不停止保持單元14與攝像單元40，因此相較於每次都要停止保持單元14與攝像單元40的情況，形成多個該粗略攝像影像所需的時間變得極短。但是，粗略攝像影像為粗略影像，因此即使將該粗略攝像影像與該參照用影像進行比較來實施圖案匹配，亦無法精密地檢測出關鍵圖案的位置。然而，可從多個該粗略攝像影像檢測出顯現關鍵圖案的粗略攝像影像。

於是，粗略圖案匹配部54將以攝像單元40拍攝晶圓1所形成的多個粗略攝像影像與登錄於參照用影像記憶部52的該參照用影像分別進行圖案匹配，而檢測出顯現該關鍵圖案的該粗略攝像影像。然後，粗略圖案匹配部54在檢測出該粗略攝像影像時，將關於該粗略攝像影像形成時的保持單元14與攝像單元40的相對位置的資訊傳送至精密圖案匹配部56。

精密圖案匹配部56從粗略圖案匹配部54接收該資訊後，對移動單元控制部48發送指令，根據該資訊而將保持單元14與攝像單元40定位於該資訊所述的相對位置。然後，在停止保持單元14與攝像單元40之相對移動的狀態下，對攝像單元控制部50發出指令而以攝像單元40拍攝保持於保持單元14之晶圓1。

如此，可形成沒有產生模糊的清晰攝像影像。此處，將沒有產生模糊的清晰攝像影像稱為精密攝像影像。之後，精密圖案匹配部56將該精密攝像影像與登錄於參照用影像記憶部52的該參照用影像進行圖案匹配，而檢測出該精密攝像影像所包含的關鍵圖案。

關鍵圖案位置檢測部58檢測晶圓1中之關鍵圖案的位置。關鍵圖案位置檢測部58從該精密攝像影像形成時的保持單元14及攝像單元40的相對位置以及該精密攝像影像中之關鍵圖案的位置而精密地檢測出關鍵圖案的位置。

該精密攝像影像是在停止保持單元14與攝像單元40的狀態下形成，故成為沒有產生模糊的清晰影像。因此，若實施圖案匹配，將該精密攝像影像與登錄於參照用影像記憶部52的該參照用影像進行比較，則可精密地檢測出關鍵圖案的位置。

將該參照用影像登錄於參照用影像記憶部52時，將該關鍵圖案與切割道3的位置關係一併登錄。因此，若可精密地檢測出關鍵圖案的位置，則可精密地檢測出切割道3的位置。在切割裝置2中，精密地檢測出切割道3的位置，而沿著切割道3將晶圓1精密地進行切割（加工）。

接著，詳細敘述本實施方式所述之關鍵圖案檢測方法。圖8表示本實施方式所述之關鍵圖案檢測方法的各步驟之流程的流程圖。以下，針對該檢測方法，以將上述晶圓1作為被檢測物，並使用圖2所示之切割裝置2來檢測形成於晶圓1之關鍵圖案的位置的情況作為例子來進行說明。但是，本實施方式所述之檢測方法並不限定於此，亦可使用切割裝置2以外的裝置等來檢測晶圓1以外的被檢測物之關鍵圖案的位置。

該檢測方法中，首先，實施保持步驟S1，以保持單元14保持作為被檢測物的晶圓1。圖3（A）為示意性地表示保持步驟S1的剖面圖。在保持步驟S1中，將框架單元11搬入至保持單元14上，且以保持單元14所具備之夾具14b握持框架9，並使保持單元14的吸引源運作而透過黏著膠膜7使保持單元14保持晶圓1。

接著，在實施關鍵圖案粗略檢測步驟S2之前，實施參照用影像登錄步驟。例如，在將具有相同圖案的多個晶圓1（被檢測物）連續地進行加工的情況下，在對最初的晶圓1（被檢測物）實施保持步驟後的階段中，有時會有尚未將顯現關鍵圖案之參照用影像登錄於控制單元46的參照用影像記憶部52的情況。此情況下，於實施保持步驟S1後，且在實施關鍵圖案粗略檢測步驟S2之前實施參照用影像登錄步驟。

然後，對最初的晶圓1實施參照用影像登錄步驟，並在將顯現關鍵圖案之參照用影像登錄於參照用影像記憶部52後，實施關鍵圖案粗略檢測步驟S2。此情況下，在對第2片以後的晶圓1實施圖案匹配時，利用已登錄於參照用影像記憶部52的該參照用影像。

在參照用影像登錄步驟中，以攝像單元40拍攝保持於保持單元14之晶圓1的正面1a，而形成顯現晶圓1所具有之結構體的攝像影像。然後，從顯現各種結構體的該攝像影像選擇適合作為關鍵圖案的區域，將該攝像影像的該區域作為參照用影像而登錄於參照用影像記憶部52。

此外，在將參照用影像登錄於參照用影像記憶部52時，將關於該參照用影像形成時的保持單元14與攝像單元40的相對位置的資訊與該參照用影像一併登錄。又，為了更新該參照用影像，即使是在參照用影像已預先登錄於控制單元46之參照用影像記憶部52的情況下，亦可實施該參照用影像形成步驟。

在關鍵圖案粗略檢測步驟S2中，一邊以移動單元使保持有晶圓1（被檢測物）之保持單元14與該攝像單元40相對地移動，一邊以該攝像單元40拍攝晶圓1而形成多個粗略攝像影像。之後，將所形成的各該粗略攝像影像與預先登錄於控制單元46之參照用影像記憶部52的顯現關鍵圖案之參照用影像進行圖案匹配，而檢測出多個該粗略攝像影像中顯現該關鍵圖案的該粗略攝像影像。

圖3（B）示意性地表示藉由攝像單元40拍攝被檢測物之晶圓1的正面1a側之態樣的剖面圖。又，圖4說明在關鍵圖案粗略檢測步驟S2中所形成之多個粗略攝像影像的攝像視野的俯視圖。在圖4中，放大且示意性地表示晶圓1的正面1a。例如，形成於晶圓1之元件5具有電晶體等的元件（未圖示），並且同時具有作為對各元件供給電子信號之路徑的端子（電極）13或配線15等的結構體。

當一邊使保持單元14與攝像單元40以預定的速度相對地移動一邊使攝像單元40每間隔固定時間進行運作時，例如，則如圖4所示，可陸續形成顯現攝像視野17a、攝像視野17b、攝像視野17c之範圍的攝像影像。

此處，所形成之攝像影像為產生模糊的粗略攝像影像。圖5（C）中示意性地表示在攝像視野17a中所拍攝的粗略攝像影像19a。圖5（B）中示意性地表示在攝像視野17b中所拍攝的粗略攝像影像19b。圖5（A）中示意性地表示在攝像視野17c中所拍攝的粗略攝像影像19c。

在關鍵圖案粗略檢測步驟S2中，將該等粗略攝像影像19a、19b、19c分別與參照用影像進行比較並進行圖案匹配，而檢測出顯現關鍵圖案之粗略攝像影像。作為一例，圖7（A）中示意性地表示已登錄於控制單元46之參照用影像記憶部52的參照用影像25。在圖7（A）所示之例中，將包含配線15之一部分及端子（電極）13的區域設定為關鍵圖案21。

首先，因為在粗略攝像影像19a中不包含關鍵圖案21，所以若實施粗略攝像影像19a與參照用影像25的圖案匹配，則會判定粗略攝像影像19a中未顯現關鍵圖案21。接著，因為在在粗略攝像影像19b中未顯現整個關鍵圖案21，所以若實施粗略攝像影像19b與參照用影像25的圖案匹配，則會判定在粗略攝像影像19b中未顯現關鍵圖案21。

然後，實施粗略攝像影像19c與參照用影像25的圖案匹配，因為在粗略攝像影像19c中顯現整個關鍵圖案21，所以判定在粗略攝像影像19c中顯現關鍵圖案21。此情況下，檢測出粗略攝像影像19c作為顯現關鍵圖案之粗略攝像影像。然後，停止保持單元14與攝像單元40的相對移動，結束關鍵圖案粗略檢測步驟。

此外，在關鍵圖案粗略檢測步驟S2中，使一連串攝像視野互相以參照用影像25的尺寸以上之大小進行重複，以使在各攝像視野實施拍攝所形成的多個粗略攝像影像的任一個顯現整個關鍵圖案21。

本實施方式所述之關鍵圖案檢測方法中，接著實施關鍵圖案精密檢測步驟S3。在關鍵圖案精密檢測步驟S3中，將該保持單元14與該攝像單元40定位於該關鍵圖案粗略檢測步驟S2中所檢測之粗略攝像影像19c形成時的保持單元14與攝像單元40的相對位置。

然後，在已停止保持單元14與攝像單元40之相對移動的狀態下，以該攝像單元40拍攝作為被檢測物的晶圓1而形成精密攝像影像。在圖6中顯示了晶圓1之正面1a的俯視圖以及該精密攝像影像23的例子，該晶圓1之正面1a的俯視圖顯示形成精密攝像影像23時的攝像視野17c。如圖6所示，在形成精密攝像影像23時，因為保持單元14與攝像單元40正處於停止，故精密攝像影像23成為沒有產生模糊的清晰攝影影像。

在關鍵圖案精密檢測步驟S3中，進一步將精密攝像影像23與登錄於參照用影像記憶部52之參照用影像25進行圖案匹配，檢測出該精密攝像影像23所包含之關鍵圖案21。

接著，實施關鍵圖案位置檢測步驟S4。在關鍵圖案位置檢測步驟S4中，檢測該關鍵圖案精密檢測步驟S3所檢測出的關鍵圖案21的位置。關鍵圖案位置檢測步驟S4中，從精密攝像影像23形成時的保持單元14及攝像單元40的相對位置以及顯現於該精密攝像影像23之關鍵圖案21的位置精密地檢測出關鍵圖案21的位置。

再者，本實施方式所述之關鍵圖案檢測方法中，被檢測物為於正面1a設定有切割道3的晶圓1時，在該關鍵圖案位置檢測步驟S4之後，亦可進一步實施切割道位置檢測步驟。在該切割道位置檢測步驟中，以該關鍵圖案位置檢測步驟所檢測出的關鍵圖案21的位置作為基準來檢測切割道3的位置。此情況下，參照預先登錄於切割裝置2之控制單元46的關鍵圖案21與切割道3的相對位置關係。

再者，本實施方式所述之關鍵圖案檢測方法中，被檢測物為預定沿著切割道3加工的被加工物（工件）時，在該切割道位置檢測步驟之後，亦可實施沿著切割道3將被檢測物進行加工的加工步驟。

根據本實施方式所述之關鍵圖案檢測方法及裝置，可在短時間內從具有關鍵圖案之被檢測物檢測出關鍵圖案的位置。這是因為使用可在短時間內形成的多個粗略攝像影像檢測出關鍵圖案的大致位置，且在之後形成精密攝像影像而精密地檢測出關鍵圖案的位置。

此外，本發明並不限定於上述實施方式的記載，其可進行各種變更而實施。例如，在上述實施方式中，以保持單元為吸引保持晶圓1（被檢測物）之卡盤台的情況作為例子進行說明，但本發明之一態樣並不限定於此。

亦即，保持單元亦可為將晶圓1（被檢測物）從卡匣8搬出及搬入的搬送單元（未圖示）或暫時放置晶圓1的搬送滑軌10。此情況下，攝像單元40配置在可拍攝保持於該保持單元之晶圓1的位置。

又，上述實施方式中，在實施對準作業時，雖然主要說明了檢測出關鍵圖案21的位置，再從該關鍵圖案21與切割道3的位置關係檢測出切割道3的位置的情況，但本發明之一態樣並不限定於此。本發明之一態樣亦能以下述說明為目的而實施，在等間隔地設定有多條切割道3的被檢測物中，實施量測分度尺寸的自動測量。

在實施自動測量時，首先，一邊沿著第1方向（例如，Y軸方向）使攝像單元40及保持單元14相對地移動，一邊拍攝晶圓1的正面1a側，而形成粗略攝像影像。然後，與上述相同地，實施關鍵圖案粗略檢測步驟與關鍵圖案精密檢測步驟，而精密地檢測出第1關鍵圖案21的位置。同樣地，精密地檢測出相鄰之第2關鍵圖案21的位置。然後，檢測出兩個關鍵圖案21的距離作為第1方向的分度尺寸。

接著，沿著第2方向（例如，X軸方向）使攝像單元40及保持單元14相對地移動，同樣地實施關鍵圖案粗略檢測步驟與關鍵圖案精密檢測步驟，而檢測出第2方向的分度尺寸。

又，檢測第2方向（X軸方向）的分度尺寸亦可藉由其他方法來實施。此情況下，在檢測出第1方向（Y軸方向）的分度尺寸後，使保持單元14繞著與保持面14a垂直的軸旋轉90度。然後，與檢測第1方向的分度尺寸時相同地使攝像單元40與保持單元14相對地移動，且實施相同的步驟而檢測出第2方向的分度尺寸。

又，於參照用影像記憶部52中，除了登錄在圖7（A）中示意性地表示的參照用影像25，亦可登錄在圖7（B）中示意性地表示的顯現更廣視野之參照用影像27。此情況下，例如，參照用影像27是在使被檢測物朝向適合加工等的方向時，亦即將切割道3的方向對準加工進給方向等時所使用。

例如，在參照用影像27顯現元件5的角部。攝像單元40拍攝保持於保持單元14之晶圓1（被測量物），並以顯現與參照用影像27相同的視野的方式，使保持單元14移動。接著，使保持單元14與攝像單元40在X軸方向等之預定的方向上相對地移動，並以攝像單元40捕捉其他的元件5之角部。

只要使切割道3的方向對準該預定的方向，此時可形成顯現與參照用影像27相同攝像視野的攝像影像。另一方面，切割道3的方向無法對準該預定方向時，則形成相較於該參照用影像27在與該預定方向垂直的方向（Y軸方向）上錯位的攝像影像。此情況下，為了避免產生這種錯位，使保持單元14繞著與保持面14a垂直的軸旋轉，將切割道3的方向對準該預定方向。

此外，在要得到與參照用影像27比較的攝像影像時，可不停止保持單元14與攝像單元40而形成粗略攝像影像，並將產生模糊的該粗略攝像影像與該參照用影像27進行比較而實施圖案匹配。此情況下，形成精密攝像影像而與該參照用影像27進行比較，並進一步實施圖案匹配。

又，本發明之一態樣所述之裝置亦可為使晶圓1、黏著膠膜7及框架9一體化時所使用的貼合機（mounter），或在加工晶圓1後將框架單元11的黏著膠膜7擴張的擴膜機（expander）。本發明之一態樣所述之裝置為該等裝置的情況下，在使晶圓1的切割道3之方向對準預定方向時，形成粗略攝像影像並用於圖案匹配。

此外，上述實施方式所述之結構、方法等，只要在不脫離本發明之目的範圍內，可進行適當變更而實施。

1:晶圓 1a:正面 1b:背面 3:切割道 5:元件 7:黏著膠膜 9:框架 11:框架單元 13:端子（電極） 15:配線 17a,17b,17c:攝像視野 19a,19b,19c:粗略攝像影像 21:關鍵圖案 23:精密攝像影像 25,27:參照用影像 2:切割裝置 4:基台 6,12,42:開口 8:卡匣 10:搬送滑軌 12a: 防塵防滴蓋 14:卡盤台 14a:保持面 14b:夾具 16:支撐部 18,28:移動機構 20,30:導軌 22,32:移動板 24,34:滾珠螺桿 26,36:脈衝馬達 38:切割單元 40:攝像單元 44:清洗單元 46:控制單元 48:移動單元控制部 50:攝像單元控制部 52:參照用影像記憶部 54:粗略圖案匹配部 56:精密圖案匹配部 58:關鍵圖案位置檢測部

圖1為示意性地表示被檢測物之一例的晶圓的立體圖。 圖2為示意性地表示裝置之一例的切割裝置的立體圖。 圖3（A）為示意性地表示保持步驟的剖面圖；圖3（B）為示意性地表示藉由攝像單元拍攝被檢測物正面之態樣的剖面圖。 圖4為說明在關鍵圖案粗略檢測步驟中所形成之多個粗略攝像影像的攝像視野的俯視圖。 圖5（A）為示意性地表示顯現關鍵圖案之粗略攝像影像之例的俯視圖，圖5（B）為示意性地表示粗略攝像影像之另一例的俯視圖，圖5（C）為示意性地表示粗略攝像影像之再一例的俯視圖。 圖6示意性地表示精密攝像影像之例及該精密攝像影像之攝像視野的俯視圖。 圖7（A）為示意性地表示參照用影像之例的俯視圖；圖7（B）為示意性地表示參照用影像之另一例的俯視圖。 圖8為表示關鍵圖案檢測方法之流程的流程圖。

19a,19b,19c:粗略攝像影像

21:關鍵圖案

Claims (2)

1. 一種關鍵圖案檢測方法，其在具備下述構件的裝置中，檢測以保持單元保持之被檢測物所具有的關鍵圖案的位置，該裝置具備：保持單元，保持具有該關鍵圖案之該被檢測物；攝像單元，拍攝以該保持單元所保持之該被檢測物；移動單元，使該保持單元及該攝像單元相對地移動；及控制單元，控制該攝像單元及該移動單元；該關鍵圖案檢測方法的特徵為具備： 保持步驟，以該保持單元保持該被檢測物； 關鍵圖案粗略檢測步驟，一邊以該移動單元使保持有該被檢測物之該保持單元與該攝像單元相對地移動，一邊以該攝像單元拍攝該被檢測物並形成多個粗略攝像影像，且將所形成之各個該粗略攝像影像與預先登錄於該控制單元的顯現該關鍵圖案之參照用影像進行圖案匹配，並檢測出多個該粗略攝像影像中顯現該關鍵圖案的該粗略攝像影像； 關鍵圖案精密檢測步驟，將該攝像單元與該保持單元定位於該關鍵圖案粗略檢測步驟中所檢測出之該粗略攝像影像形成時的該攝像單元與該保持單元的相對位置，且在已停止該保持單元與該攝像單元之相對移動的狀態下，以該攝像單元拍攝該被檢測物而形成精密攝像影像，並將該精密攝像影像與該參照用影像進行圖案匹配，而檢測出該精密攝像影像所包含的該關鍵圖案；及 關鍵圖案位置檢測步驟，檢測在該關鍵圖案精密檢測步驟所檢測出的該關鍵圖案之位置。
2. 一種關鍵圖案檢測裝置，具備：保持單元，保持具有關鍵圖案之被檢測物；攝像單元，拍攝以該保持單元所保持之該被檢測物；移動單元，使該保持單元及該攝像單元相對地移動；及控制單元，控制該攝像單元及該移動單元，該裝置的特徵為， 該控制單元具有： 參照用影像記憶部，記憶顯現該關鍵圖案之參照用影像； 攝像單元控制部，控制該攝像單元的拍攝時機； 移動單元控制部，控制該移動單元所進行之該保持單元與該攝像單元的相對移動； 粗略圖案匹配部，將多個粗略攝像影像與該參照用影像分別進行圖案匹配，而檢測出顯現該關鍵圖案的該粗略攝像影像，該多個粗略攝像影像是一邊以該移動單元使保持有該被檢測物之該保持單元與該攝像單元移動，一邊以該攝像單元拍攝該被檢測物所形成； 精密圖案匹配部，將該攝像單元與該保持單元定位於以該粗略圖案匹配部所檢測出之該粗略攝像影像形成時的該攝像單元與該保持單元的相對位置，且在已停止該保持單元與該攝像單元之相對移動的狀態下，以該攝像單元拍攝該被檢測物而形成精密攝像影像，並將該精密攝像影像與該參照用影像進行圖案匹配，而檢測出該精密攝像影像所包含的關鍵圖案；及 關鍵圖案位置檢測部，檢測以該精密圖案匹配部所檢測出的該關鍵圖案之位置。