WO1997043785A1 - Wafer aligning method - Google Patents

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WO1997043785A1
WO1997043785A1 PCT/JP1997/001590 JP9701590W WO9743785A1 WO 1997043785 A1 WO1997043785 A1 WO 1997043785A1 JP 9701590 W JP9701590 W JP 9701590W WO 9743785 A1 WO9743785 A1 WO 9743785A1
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wafer
alignment
camera
stage
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PCT/JP1997/001590
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Kiyonori Matsuno
Takeshi Okamoto
Shigeyuki Tada
Tomikazu Tanuki
Masaya Tanaka
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Komatsu Ltd.
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70733Handling masks and workpieces, e.g. exchange of workpiece or mask, transport of workpiece or mask
    • G03F7/7075Handling workpieces outside exposure position, e.g. SMIF box
    • HELECTRICITY
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    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means

Definitions

  • This alignment is performed by coarse alignment called pre-alignment, in which the orientation is roughly adjusted with reference to the position of the wafer's orientation flat (hereinafter, abbreviated as the orientation flat). It is divided into precise alignment called fine alignment based on the pattern drawn on the wafer, which can be achieved by roughly aligning the orientation flat. This is because the alignment becomes easier.
  • this alignment and the fine alignment were performed by separate devices. In general, a technique was used in which a dedicated device was used to perform alignment, and then the wafer was transferred to a stage where fine alignment was performed.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and a method of positioning a wafer in a wafer inspection apparatus or the like according to the present invention uses the same alignment step as the brial alignment step and the fine alignment step. Perform with a camera.
  • the characteristic pattern on the wafer and the design coordinates of the characteristic pattern are formed in at least two places.
  • a bridge alignment and a fine alignment can be performed by the same apparatus, and the structure of the whole apparatus is simplified.
  • positioning can be performed using a two-dimensional inspection device, which makes it possible to use a wafer positioning device for a linear alignment and a fine alignment. There is no need to provide a separate application.
  • 5 is an XY stage and 6 is a 0 stage.
  • the XY stage 5 is a stage that can move in the X direction and the Y direction.
  • 5 a, 5 b and mosquitoes ⁇ lines cover Te Contact Ri, c 7 where upper stages 5 a on the ⁇ stage 6 of this is mounted in a pivoting Ri CCD turtle Radea for photographing the surface of the wafer
  • the CCD camera also serves as a positioning device, and is mounted on each of the devices 1, 2, and 3 one by one.
  • step 13 when an edge is detected at the upper end G, the camera field of view is moved to the right end F of the wafer 11 (step 15), and the edge at the right end F is detected (step 15).
  • step 16 if there is no edge, wafer 11 is rotated counterclockwise as shown in FIG. 6B due to the force at which there is an orifice 24 on the right side. It rotates around the orientation flat rotation angle of 270 ° (step 17). As a result, the orifice 24 becomes the above-described briar alignment position located on the lower side.

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Abstract

A wafer aligning method for wafer inspection devices, etc., a pre-alignment and a fine alignment are performed by using the same camera, so that pre-alignment and fine alignment can be performed by using the same device.

Description

ウェハの位置決め方法  Wafer positioning method
技術分野 Technical field
本発明は、 半導体素子の製造工程に用いられるウェハの 露光装置、 ボンディ ング装置、 検査装置およびダイ シング 装置などウェハの精密位置決めを必要とする装置における ウェハの位置決め方法に関するものである。  The present invention relates to a wafer positioning method in a device that requires precise positioning of a wafer, such as a wafer exposure device, a bonding device, an inspection device, and a dicing device used in a semiconductor device manufacturing process.
背景技術 Background art
半導体素子の製造工程においては、 検査、 露光、 ダイ シ ングなど、 それぞれウェハの精密な位置決めを行う必要が ある。 例えば検査においては、 ウェハの中のどのチッ プを 処理しているのかを知る必要があ り 、 ダイ シングにおいて は、 あ らかじめ定め られたパターンに沿って切断しなけれ ばチップを傷つけてしまう。  In the process of manufacturing semiconductor devices, it is necessary to perform precise positioning of the wafer, such as inspection, exposure, and dicing. For example, in inspection, it is necessary to know which chip in a wafer is being processed, and in dicing, chips are damaged if they are not cut along a predetermined pattern .
この位置合わせは、 ウェハのオリ エンテーショ ンフラ ッ ト (以下、 オリ フ ラ と略称する。 〉 の位置を基準と して向 きを概略合わせてやるプリ ァライ メ ン ト と呼ばれる粗い位 置合わせと、 ウェハ上に描かれたパターンを基準と した フ ァイ ンァライ メ ン 卜 と呼ばれる精密な位置合わせとにわ かれている。 これは、 オリ フラに対して概略の位置合わせ を行っておけば、 フ ァイ ンァライ メ ン トが簡単になるから である。 と ころ力 従来の技術においてはこのブリ アライ メ ン ト と フ ァイ ンァライ メ ン 卜 を別の装置で行っていた。 まず専 用の装置でブリ アライ メ ン ト を行った後、 ウェハをステー ジに搬送してそこでフ ァイ ンァライ メ ン ト を行う という技 術が一般的であった。 This alignment is performed by coarse alignment called pre-alignment, in which the orientation is roughly adjusted with reference to the position of the wafer's orientation flat (hereinafter, abbreviated as the orientation flat). It is divided into precise alignment called fine alignment based on the pattern drawn on the wafer, which can be achieved by roughly aligning the orientation flat. This is because the alignment becomes easier. In the conventional technology, this alignment and the fine alignment were performed by separate devices. In general, a technique was used in which a dedicated device was used to perform alignment, and then the wafer was transferred to a stage where fine alignment was performed.
以下に、 ウェハの検査装置を例に、 従来の技術を説明す る。  The conventional technology will be described below using a wafer inspection apparatus as an example.
• ブリ アライ メ ン ト を専用の装置で行う従来例  • Conventional example of briar alignment using a dedicated device
ウェハの検査装置には、 特開平 6 — 3 4 2 8 3 7 号公報に 示すよ うなものがある。 この発明は、 中央の回転搬送手段 と、 それを放射状に取り囲む各種の検査部と、 不良チッ プ に対してはそれを修正する リ ペア部を備えている。 このと き、 搬送する前に専用装置によってブリ アライ メ ン 卜を行 い、 搬送手段がウェハを各種検査部に搬送した後にフ アイ ンァライ メ ン ト を行い、 その結果に基づいて各種の検査を 行っている。 2. Description of the Related Art As a wafer inspection apparatus, there is one as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 6-324 837. The present invention includes a central rotating conveyance unit, various inspection units radially surrounding the center, and a repair unit for correcting a defective chip. At this time, prior to the transfer, the dedicated equipment performs brial alignment, the transfer means conveys the wafer to the various inspection units, and then performs fine alignment.Based on the results, various inspections are performed. Is going.
この従来例には、 ブリ アライ メ ン ト及びフ ァイ ンァライ メ ン 卜の装置の具体例は示されていないが、 例えばブリ ア ライ メ ン 卜装置の具体例と しては、 特開昭 5 8 — 2 0 4 5 5 1 号公報に記載された も のがある。 こ の公報において、 従来例と して回転ローラ を使ってオリ フラの位置検出を行 う ウェハのブリ アライ メ ン ト装置の例が示されている。 ま た、 この公報の発明においては、 光学手段を使ってオリ フ ラの位置を検出し、 ブリ アライ メ ン ト を行っている。  This prior art does not show a specific example of a device for briar alignment and fine alignment. 5 8 — There is the one described in 2045451. This publication discloses, as a conventional example, an example of a wafer alignment apparatus that detects the position of an orientation flat using a rotating roller. Further, in the invention of this publication, the position of the orificer is detected using optical means, and the alignment is performed.
これらのよ う に、 こ の従来の検査装置においてはブリ ア ライ メ ン ト用に専用の装置を設け、 これを検査ステージに 搬送してそこでフ ァイ ンァライ メ ン ト を行っている。 これ は、 検査装置全体の制御を複雑化させ、 工程を冗長化させ る結果につながる。 また、 ブリ アライ メ ン トのための場所 を設ける こ とによ り 、 検査装置が大型 · 複雑化する という 問題がある。 As described above, in this conventional inspection device, the bridge A dedicated device is provided for the license, which is transported to the inspection stage where the fine alignment is performed. This complicates the control of the entire inspection device and results in a redundant process. In addition, there is a problem that the provision of a place for briar alignment increases the size and complexity of the inspection device.
• ブリ アライ メ ン ト と フ ァイ ンァライ メ ン 卜 を一つの装 置で行う従来例  • Conventional example of briar and fine alignment in one device
これらの問題を解決する手段の一つに、 特開平 4 — 3 5 8 4 6 号公報に示すよ うな、 ブリ アライ メ ン ト とフ ァイ ン ァ ライ メ ン ト を一つの装置で行う よ う に した発明がある。 低倍率レンズと高倍率レンズをつけたカメ ラを用意し、 低 倍率のレンズのカ メ ラがブリ アライ メ ン ト を、 高倍率レン ズのカメ ラがフ ァイ ンァライ メ ン ト を行う ものである。 一 つのステージ上でァライ メ ン 卜 を行う ことができ、 スぺー ス節減になる。 しかしながら、 ブリ アライ メ ン ト とフ アイ ンァライ メ ン トではカメ ラを切 り替えなければならず、 ェ 程が煩雑になる。 また、 ビームスプリ ッ 夕を介して像を 2 台のカ メ ラに分けているため、 精密な光軸合わせが必要で あ り 、 しか もカ メ ラ を 2 台持つ こ とで装置が大型化する。  One of the means to solve these problems is to perform briar alignment and fine alignment with one apparatus as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-35864. There is such an invention. A camera equipped with a low-magnification lens and a high-magnification lens is prepared, and a camera with a low-magnification lens performs brim alignment and a camera with a high-magnification lens performs fine alignment. It is. Alignment can be performed on one stage, saving space. However, the camera has to be switched between the brim and fine rim, which makes the process complicated. In addition, since the image is divided into two cameras via a beam splitter, precise optical axis alignment is required, and having two cameras also increases the size of the device. I do.
加えて、 この従来例ではウェハのステージに対する平行 度を合わせているだけで、 オリ フ ラの検出を行ってお らず、 ウェハの向きがわからない。 すなわち、 これは平行度さえ あっておればよいダイ シングのためのァライ メ ン ト技術で あって、 どのチッ プが不良であるかを検出 して、 その情報 をフィ ー ドバッ ク した り 、 必要に応じて リ ペアを行った り しなければならない検査装置や、 チッ プに精密なワイヤを 取 り付けなければな らないボンディ ング装置など、 ウェハ 上の絶対位置決めを しなけ らばならない装置には不向きと いえる。 実際、 この公報にもオリ フ ラゃァライ メ ン トマ一 ク のないウエノヽのためのァライ メ ン ト方法である と明記さ れている。 In addition, in this conventional example, only the parallelism of the wafer with the stage is adjusted, and the orientation of the wafer cannot be determined without detecting the orifice. In other words, this is an alignment technique for dicing that only requires parallelism, and it detects which chip is defective and provides the information. Inspection equipment that needs to feed back and repair as necessary, and bonding equipment that requires precise wires to be attached to chips, etc. It is not suitable for devices that must be positioned. In fact, this gazette also states that this is an alignment method for roofs that do not have an orthogonal alignment mark.
また、 上記各従来例のほかに、 特公平 7 — 3 7 8 9 6 号 公報に示された発明もある。 この発明は、 1 台のカメ ラで ウェハに刻まれたパターンの角度を検出し、 プリ アライ メ ン ト と フ ァ イ ンァ ライ メ ン ト を行っ ている ものであ るが、 これもウェハの向きを検出する こ とはできないという、 上 述の問題を解決していない。  In addition to the above conventional examples, there is also an invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-37889. In the present invention, a single camera detects the angle of a pattern engraved on a wafer, and performs pre-alignment and fine alignment. It does not solve the above-mentioned problem that the orientation cannot be detected.
さ らに、 特開平 7 — 3 1 1 0 2 5 号公報に開示された発 明は、 撮像装置を使った 2 次元検査装置と共焦点光学系を 使った 3 次元検査装置を組み合わせて、 ウェハ上のバンプ を検査する装置の例があるが、 これにもフ ァイ ンァライ メ ン 卜の手法が記されているのみで、 プリ アライ メ ン ト をど のような手段で行っているかの開示はない。  Further, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-311025 discloses a wafer combining a two-dimensional inspection apparatus using an imaging device and a three-dimensional inspection apparatus using a confocal optical system. There is an example of an apparatus for inspecting the bumps above, but this also only describes the method of fine alignment, and discloses the means by which pre-alignment is performed. There is no.
上記のよ う に、 これまでのウェハのァライ メ ン トは、 プ リ ァライ メ ン 卜 に専用の装置を必要とする ものが通常であ り 、 一つの装置でブリ アライ メ ン 卜 とフ ァイ ンァライ メ ン ト を行う ものがなかった。 一つの装置で両方のァライ メ ン ト を行う ものは、 ウェハとステージの平行度を合わせるだ けのものであって、 絶対的なウェハの位置を検知するもの ではなかった。 その理由 と しては、 フ ァイ ンァ ライ メ ン ト を行う技術と しては、 特公平 7 — 3 7 8 9 6号公報に示す よう に、 C C Dカ メ ラでウェハのパターンやマーク を検出 する ものが一般的であるが、 フ ァイ ンァライ メ ン トは非常 に精度を必要とするため、 この C C Dカメ ラの視野は、 非 常に狭いものにな ら ざるを得ない。 従来の手段では、 こ の 狭い視野のみを使って、 ブリ アライ メ ン ト を行う こ とがで きなかったという こ とである。 発明の開示 As described above, the wafer alignment up to now usually requires a dedicated device for the pre-alignment, and a single device is used for the alignment of the bridge and the wafer. Nothing to do the alignment. A device that performs both alignments with a single device only detects the parallelism between the wafer and the stage and detects the absolute wafer position. Was not. The reason for this is that as a technology for performing fine alignment, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-37889, the pattern and marks on a wafer are captured using a CCD camera. Detectors are common, but fine alignment requires extremely high precision, so the field of view of this CCD camera must be very narrow. This means that conventional methods could not perform brial alignment using only this narrow field of view. Disclosure of the invention
本発明は上記従来の技術における課題を解決するために なされたもので、 本発明に係るウェハ検査装置等における ウェハの位置決め方法は、 ブリ アライ メ ン ト工程とフ アイ ンァライ メ ン ト工程を同一のカメ ラで行う。  SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and a method of positioning a wafer in a wafer inspection apparatus or the like according to the present invention uses the same alignment step as the brial alignment step and the fine alignment step. Perform with a camera.
また上記ブリ アライ メ ン ト工程は、 カメ ラで取り込んだ 画像から画像処理によってウェハの傾き角度を算出 し、 こ の傾き角度だけウェハを搭載している 0 ステージを回転さ せる工程と、 カメ ラをウェハの複数個所の縁に移動して画 像処理と計算によ っ てウェハの中心座標を求める工程と、 カ メ ラをウェハの中心位置から四方へ移動して画像処理に よってウェハのオリ フ ラを検出する工程と、 このオ リ フ ラ が所定の位置にく るよう に Θ ステージを回転させる工程を 含む。  Further, the above-mentioned brial alignment process includes a process of calculating the tilt angle of the wafer by image processing from an image captured by the camera, rotating the 0 stage on which the wafer is mounted by the tilt angle, and a process of rotating the camera. Moving the camera to the edges of the wafer at multiple locations to determine the center coordinates of the wafer by image processing and calculation; and moving the camera from the center of the wafer to four directions and processing the image to align the wafer. The method includes a step of detecting a flare and a step of rotating the stage so that the orifice is at a predetermined position.
また上記フ ァイ ンァライ メ ン ト工程は、 ウェハ上の特徴 的なパターンと これの設計上の座標を少なく と も 2個所あ らか じめ登録 してお く 工程 と、 その登録 した特徴的なパ ターンの近傍にカ メ ラを移動する工程と、 パターンマッチ ングな どの手段でその点の実際の座標を検出する工程と、 その座標からウェハの傾き、 及び X Y方向のずれを算出す る工程とを含む。 ― In the above-mentioned fine alignment process, the characteristic pattern on the wafer and the design coordinates of the characteristic pattern are formed in at least two places. A step of pre-registering, a step of moving the camera near the registered characteristic pattern, and a step of detecting the actual coordinates of the point by means such as pattern matching. Calculating the inclination of the wafer and the shift in the XY direction from the coordinates. ―
本発明によれば、 ブリ アライ メ ン ト とフ ァ イ ンァライ メ ン 卜 とを同じ装置で行う こ とができ、 装置全体の構成が単 純化される。 特にウェハ検査装置においては、 2 次元検査 装置を使って位置決めを行う こ とができ、 これによ り 、 ゥ ェハの位置決め装置をブリ アライ メ ン ト用と、 フ ァイ ンァ ライ メ ン ト用に別個に設ける必要がなく なる。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a bridge alignment and a fine alignment can be performed by the same apparatus, and the structure of the whole apparatus is simplified. Particularly in the case of a wafer inspection device, positioning can be performed using a two-dimensional inspection device, which makes it possible to use a wafer positioning device for a linear alignment and a fine alignment. There is no need to provide a separate application.
また、 直交パターンを利用 してァライ メ ン 卜が行えるの で、 ァライ メ ン トマークを設ける必要がない。 勿論、 ァラ ィ メ ン トマークがあるウェハに関しては、 それを利用 して もよい。 また、 半径の違う ウェハに対しても、 数値をコ ン ピュー夕へ入力するだけで、 カメ ラあるいはステージを動 かす距離が変わるだけだか ら、 ウェハの位置決め装置の段 ど り変更が不要である。  Also, since alignment can be performed using an orthogonal pattern, there is no need to provide alignment marks. Of course, for a wafer having an alignment mark, it may be used. Also, for wafers with different radii, simply entering a numerical value into the computer changes the distance to move the camera or stage, so there is no need to change the stage of the wafer positioning device. .
Θ ステージの分解能は、 通常 0 . 1 ° 程度であ り 、 これ 以上の精密な位置決めを行う ためには非常に高価な精密ス テージを必要と したが、 画像か らデータ を求める こ とで、 り ステージの分解能以上の精密位置決めが可能である。 さ らに検査ステージが複数存在する場合、 同一のハー ド · ソ フ ト を各ステージに搭載しておけばよく 、 メ ンテナンスが 容易である。 図面の簡単な説明 分解 能 The resolution of the stage is usually about 0.1 °, which required a very expensive precision stage to perform more precise positioning.However, by obtaining data from the image, The precision positioning that is higher than the resolution of the stage is possible. Furthermore, when there are a plurality of inspection stages, the same hard software may be mounted on each stage, and maintenance is easy. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
本発明は、 以下の詳細な説明及び本発明の実施例を示す 添付図面によ り 、 よ り 良く 理解される ものとなろ う。 なお、 添付図面に示す実施例は、 発明を特定する こ とを意図する ものではなく 、 単に説明及び理解を容易とする ものである。 図 1 .本発明を利用 したウェハ検査装置を示す概略的な構 成説明図である。  The invention will be better understood from the following detailed description and the accompanying drawings, which show embodiments of the invention. The embodiments shown in the accompanying drawings are not intended to specify the invention, but merely to facilitate explanation and understanding. FIG. 1 is a schematic structural explanatory view showing a wafer inspection apparatus utilizing the present invention.
図 2 . X, Y , 0 ステージを示す斜視図である。  Figure 2. Perspective view showing the X, Y, 0 stage.
図 3. ステージと搬送ロボッ トのウェハの受け渡し状態 を示す斜視図である。  Fig. 3. Fig. 3 is a perspective view showing a state in which a wafer is transferred between the stage and the transfer robot.
図 4. Θ ステージ上に搭載されたウェハを示す平面図であ る。  Figure 4. Plan view showing the wafer mounted on the stage.
図 5 .カメ ラ視野がみたウェハ上のパターンである。  Figure 5. The pattern on the wafer viewed from the camera.
図 6 A.図 6 B .図 6 C .図 6 D .は角度を合わせた場合の異 なるオリ フラ位置を示す説明図である。  FIG. 6A, FIG. 6B, FIG. 6C, and FIG. 6D are explanatory views showing different orientation flat positions when the angles are adjusted.
図 7 .ウェハの中心位置を求めるためのカメ ラの移動手順 を示す説明図である。  Fig. 7 is an explanatory diagram showing the procedure for moving the camera to determine the center position of the wafer.
図 8 .ウェハのオリ フラの位置を検出するためのカメラの 移動手順を示す説明図である。  Figure 8 is an explanatory diagram showing the procedure for moving the camera to detect the position of the wafer flat.
図 9.プリ アライ メン 卜が終了した時点での 0 ステージと ウェハの位置関係を示す説明図である。  Figure 9 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the 0 stage and the wafer at the time when pre-alignment is completed.
図 1 0 .データ登録モ一 ドにおけるウェハ上でのパターン を示す説明図である。 Figure 10: Pattern on wafer in data registration mode FIG.
図 1 1 八.図 1 1 B .パターン設定時の視野の拡大図である。 図 1 2 A.図 1 2 B .フ ァイ ンァライ メン ト時の視野の拡大 図である。  Fig. 11-8. Fig. 11 B. Enlarged view of the field of view when setting a pattern. Fig. 12A. Fig. 12B. It is an enlarged view of the visual field at the time of the fine alignment.
図 1 3.複数のウェハ検査装置を一直線上に並べた場合の ウェハ搬送の様子を示す説明図である。  Figure 1 3. This is an explanatory diagram showing the state of wafer transfer when multiple wafer inspection devices are aligned on a straight line.
図 1 4.本発明に係るブリ アライ メ ン ト工程の一部を示す フ ローチヤ一 トである。  Fig. 14 is a flow chart showing a part of the brial alignment process according to the present invention.
図 1 5.本発明に係るブリ アライ メ ン ト工程の他の一部を 示すフ ロ一チャ ー ト で、 図中 b は図 1 4 の a につながる。  FIG. 5 is a flowchart showing another part of the bridge alignment process according to the present invention, in which b is connected to a in FIG.
図 1 6 .本発明に係るフ ァイ ンァライ メ ン ト工程を示すフ ローチャー トである。 発明を実施するための最良の形態  Fig. 16 is a flowchart showing a fine alignment step according to the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 図 1 は 本発明に係るウェハの位置決め方法を実施するための装置 の概略的な構成を示すもので、 図において 1 は平面検査装 置であ り、 これは C C Dカメ ラ等でウェハの上面を撮影し、 画像処理によって各バンプの位置や面積を算出して異常を 検出するよ う になっている。 2 は 3 次元検査装置であ り、 これは共焦点顕微鏡の原理を利用 して各バンプの高さを計 測し、 異常を検出するよう になっている。 3 はイ ンカ一装 置であ り 、 これによ り異常が検出されたバンプを含むゥェ ハに対して レーザゃィ ンクの印をつける。 4 は検査用のゥ ェハを置く台である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an apparatus for carrying out a wafer positioning method according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a plane inspection apparatus, which uses a CCD camera or the like to cover the upper surface of the wafer. Images are taken and the position and area of each bump are calculated by image processing to detect abnormalities. Reference numeral 2 denotes a three-dimensional inspection device, which measures the height of each bump using the principle of a confocal microscope and detects abnormalities. Numeral 3 denotes an anchor device, which marks a laser including a bump in which an abnormality is detected by a laser link. 4 is for inspection This is the platform where the eha is placed.
上記各装置において、 5は X Yステージ、 6は 0ステージ であ り 、 これらの構成は図 2 に示すよう になつていて、 X Yステージ 5 は X方向と Y方向に移動可能になっている各 ステージ 5 a , 5 b とカゝ らなっ てお り 、 これの上側のス テージ 5 a上に Θ ステージ 6 が旋回可能に搭載されている c 7 はウェハの表面を撮影する C C Dカメ ラであ り 、 この実 施の形態では、 この C C Dカメ ラは位置決め装置を兼ねて お り 、 上記各装置 1 , 2 , 3 に 1 台ずつ搭載されている。 8 はウェハの表面に設けたバンプ等の高さを計測する高さ 計測用の共焦点光学系であ り 、 これには例えば特開平 4 一 2 6 5 9 1 8 号公報に開示された技術が使われる。 9 は不 良チッ プにイ ンク を吹きつけるイ ンカ一、 1 0 はウェハを 保管するホルダであ り 、 ウェハ 1 1 が例えば 2 5枚一組に なって検査面を上に して置かれている。 図からわかるよう に、 このときのオリフラ 24の向きはランダムである。 In each of the above apparatuses, 5 is an XY stage and 6 is a 0 stage. These components are configured as shown in FIG. 2, and the XY stage 5 is a stage that can move in the X direction and the Y direction. 5 a, 5 b and mosquitoesゝlines cover Te Contact Ri, c 7 where upper stages 5 a on the Θ stage 6 of this is mounted in a pivoting Ri CCD turtle Radea for photographing the surface of the wafer In this embodiment, the CCD camera also serves as a positioning device, and is mounted on each of the devices 1, 2, and 3 one by one. Reference numeral 8 denotes a height measuring confocal optical system for measuring the height of bumps and the like provided on the surface of the wafer, and includes, for example, a technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-26959. Is used. Numeral 9 denotes an ink jet that blows ink to a defective chip, and 10 denotes a holder for storing wafers, and the wafers 11 are placed, for example, as a set of 25 wafers with the inspection surface facing upward. ing. As can be seen from the figure, the orientation of the orientation flat 24 at this time is random.
1 3 は尺 (直進) 、 φ (回転) 及び図示されない Z (上 下) 方向に動く 搬送口ポッ トで、 これのアーム 1 2 の先端 にウェハ 1 1 を真空チャ ッ ク等で吸着して、 これで上記各 装置 1 〜 4 間を搬送するよ う になっている。  13 is a transfer port that moves in the scale (straight), φ (rotation), and Z (up and down) directions (not shown). The wafer 11 is attracted to the tip of the arm 12 by a vacuum chuck or the like. Thus, the apparatus is transported between the above-described apparatuses 1 to 4.
1 4 はメモ リ 一を備えた C P Uであ り 、 ノ、°ソコ ンでもよ く 、 これによ り ステージの管理及び各装置の検査を制御す る。 そして複数の C P U 1 4力^ 同じ く メモリ一を備えた 主 C P U 1 5 にイーサネッ ト等の通信手段で接続されてお り 、 C P U 1 5 が検査装置全体を管理するよう になってい る。 Reference numeral 14 denotes a CPU provided with a memory, which may be a CPU or a microcomputer, which controls stage management and inspection of each device. A plurality of CPUs 14 are connected to a main CPU 15 having the same memory by communication means such as Ethernet, and the CPU 15 manages the entire inspection apparatus. You.
上記各装置 1 〜 4 における ウェハの位置決めは、 ( 1 ) ウェハの搬送 ' 設置、 ( 2 ) ブリ ア ライ メ ン 卜 、 ( 3 ) フ ァ イ ンァライ メ ン 卜、 ( 4 ) 搬出 ' 搬送の工程から成る。 本発明における要部は ( 2 ) ブリ ア ライ メ ン 卜の部分であ るが、 実施例と して全体を説明する。  The wafer positioning in each of the above apparatuses 1 to 4 is performed by the steps of (1) wafer transfer and installation, (2) bridge alignment, (3) file alignment, and (4) unloading and transfer processes. Consists of The main part in the present invention is (2) the part of the bridge, but the whole will be described as an example.
( 1 ) ウェハの搬送 · 設置  (1) Transfer and installation of wafers
図 1 において、 まず搬送ロボッ ト 1 3 がウェハホルダ 1 0 からウェハ 1 1 を取 り上げ、 平面検査装置 1 の Θ ステ一 ジ 6 に搬送する。 ウェハ 1 1 はウェハホルダ 1 0 にラ ンダ ムな姿勢で搭載されている。  In FIG. 1, the transfer robot 13 first picks up the wafer 11 from the wafer holder 10 and transfers it to the stage 6 of the plane inspection apparatus 1. The wafer 11 is mounted on the wafer holder 10 in a random posture.
図 2 からわかるよう に、 ステージ 6 は X Y方向に平行移 動する と と もに、 Θ 方向に回転移動するよう になっている。  As can be seen from FIG. 2, the stage 6 translates in the X and Y directions and rotates in the Θ direction.
図 2 、 図 3 に示すよ う に 0 ステージ 6 には窪み 1 6 がつ いており 、 この窪みを搬送ロボッ ト 1 3 に向けている。 ゥ ェハ 1 1 を乗せた搬送ロボッ ト 1 3 のアーム 1 2 がこ こ に 入り込み、 吸着を止めて下方にわずかに降りてウェハ 1 1 を 0 ステージに乗せ後方へ下がる と、 Θ ステージがウェハ 1 1 を吸着して固定する。  As shown in FIGS. 2 and 3, the 0 stage 6 has a depression 16, and this depression is directed to the transport robot 13. When the arm 12 of the transport robot 13 with the wafer 11 enters into it, stops the suction, and moves down slightly, puts the wafer 11 on the 0 stage and lowers it. 1 Adsorb 1 and fix.
図 4 に 0 ステージ 6 上に置かれたウェハ 1 1 の平面図を 示す (窪み 1 6 は図示しない) 。 X, Yは、 Θ ステージ 6 の移動方向を基準と した X Y座標軸であ り 、 Oはその原点 である。 2 0 はカメ ラの視野 (バンプ等の細かいものを検 査する場合には数ミ リ 四方程度) であ り 、 この 0 ステージ 6 の X Y座標に沿って動く 。 2 1 は 0 ステージの回転中心 である。 なお、 実際の装置では、 ステージが X , Υ , Θ 各方向に動く 場合もあれば、 カ メ ラが X Y軸に沿って動き、 ステージは e 方向の回転を受け持つ場合もある。 この実施 の形態においては、 どのよ うな場合でも 「カメ ラの視野を 移動させる」 と表現する。 FIG. 4 shows a plan view of the wafer 11 placed on the stage 0 (the depression 16 is not shown). X and Y are XY coordinate axes based on the movement direction of the stage 6, and O is its origin. Reference numeral 20 denotes the camera's field of view (about a few millimeters square when inspecting fine objects such as bumps), and moves along the XY coordinates of the stage 6. 2 1 is the rotation center of the 0 stage It is. In actual equipment, the stage may move in each of the X, Υ, and あ れ ば directions, or the camera may move along the XY axis, and the stage may be responsible for rotation in the e direction. In this embodiment, in any case, it is expressed as “moving the camera's field of view”.
2 3 はチッ プを切 り 出すためにウェハ 1 1 上に描かれた 直交パターン、 あるいは I C上に描かれた直交パターンで あ り 、 どのよ うな形状を しているかは、 C A Dデータから 既知である。 図 4 において、 X ' , Y ' はウェハ 1 1 のパ ターンに基づいた座標系 (ウェハ座標系) における X Y座 標軸であ り 、 〇 ' はその原点である。 ウェハ 1 1 のオリ フ ラ 2 4 は、 ウェハ座標系の X ' 軸とほぼ平行になってお り、 オリ フ ラ 2 4が下方にきたときの左上がウェハ座標系の原 点となる。 2 2 はウエノヽ 1 1 の中心であ り 、 このウエノ、 1 1 の中心と上記 Θ ステー ジ 6 の回転中心 2 1 との距離は、 搬送ロボッ ト 1 3 の位置決め誤差やウェハホルダ 1 0 のク リ アラ ンスなどから生まれる力 数ミ リ程度に抑えるのは さ ほど難し い ものではない。 図 4 に示したパター ン 2 3、 ウェハ座標系 X ' , Y ' , O ' 、 オリ フ ラ 2 4及びウェハ 1 1 の中心 2 2 がステージ座標系 X Yに対してどのような 相対位置にあるかを検出するのがウェハ 1 1 の位置決めで ある。 今後、 単に座標という場合には、 ステージ座標系を 指すこ とにする。  Reference numeral 23 denotes an orthogonal pattern drawn on the wafer 11 for cutting a chip or an orthogonal pattern drawn on an IC, and the shape is known from CAD data. is there. In FIG. 4, X ′ and Y ′ are XY coordinate axes in a coordinate system (wafer coordinate system) based on the pattern of wafer 11, and 〇 ′ is its origin. The orifice 24 of the wafer 11 is substantially parallel to the X'-axis of the wafer coordinate system, and the upper left when the orifice 24 comes down is the origin of the wafer coordinate system. Reference numeral 22 denotes the center of the wafer 11, and the distance between the center of the wafer 11 and the rotation center 21 of the stage 6 is determined by the positioning error of the transfer robot 13 and the position of the wafer holder 10. It is not so difficult to reduce the power generated by rearrangement to a few millimeters. What is the relative position of the pattern 23, the wafer coordinate system X ', Y', O ', the orifice 24, and the center 22 of the wafer 11 shown in Fig. 4 with respect to the stage coordinate system XY? It is the positioning of the wafer 11 that detects this. In the future, simply referring to coordinates will refer to the stage coordinate system.
( 2 ) ブリ アライ メ ン ト  (2) Briar alignment
図 1 4 にプリ アライ メ ン トのフ ローを示す。 このフ ロ一 及び図 5 から図 9 に従って、 ブリ アライ メ ン トの手順を説 明する。 Figure 14 shows the pre-alignment flow. This flow The procedure of the brial alignment will be described with reference to FIGS. 5 to 9.
1 ) オ リ フラをステージ座標系の Xまたは Y軸に平行に 合わせる。  1) Adjust the orientation parallel to the X or Y axis of the stage coordinate system.
まず、 図 5 に示すよ う に、 ステージの回転中心 2 1 が収 まるよう にカメ ラの視野 2 0 を移動して、 ノ ター ン 2 3 の 画像を取り込む (確実にパターンのある場所であれば、 必 ずしも中心 2 1 の近傍である必要はない) (ステッ プ 1 ) 。 その画像からノ°ターンとステージ Y軸とのなす角 0 1 を求 める (ステッ プ 2 ) 。 0 1 を求める手法と しては、 例えば パターンマ ッチングなどが考え られる。 あるいは、 ノ、。夕一 ンの代わり にバンプ等の配列から求めてもよい。  First, as shown in Fig. 5, the camera's field of view 20 is moved so that the center of rotation 21 of the stage fits in, and the image of the return 23 is captured. (It is not necessary to be near the center 21) (Step 1). From the image, the angle 0 1 between the no-turn and the stage Y axis is determined (step 2). As a method of obtaining 01, for example, pattern matching can be considered. Or, no. It may be obtained from the arrangement of bumps or the like instead of evening.
Θ ステージ 6 を、 0 1 力 0 となるよう に反時計回り に回 転させる (ステッ プ 3 ) と、 オリ フ ラ 2 4 はステージ座標 系の Xまたは Y軸にほぼ平行にな り 、 図 6 A, 図 6 B, 図 6 C , 図 6 D に示すよう に 4通 り の可能性がある。 このと き、 0 ステージ 6 を実際には回転させずにその値だけを記 憶しておき、 最後に回転角度を計算によって求める こ と も できる。  と When stage 6 is rotated counterclockwise so that the force becomes 0 and 0 (step 3), the orifice 24 becomes almost parallel to the X or Y axis of the stage coordinate system. As shown in A, Fig. 6B, Fig. 6C, and Fig. 6D, there are four possibilities. At this time, it is also possible to memorize only the value of stage 0 without actually rotating stage 6, and finally obtain the rotation angle by calculation.
2 ) ウェハの中心 2 2 の座標を求める。  2) Find the coordinates of the center 22 of the wafer.
実際のオリ フ ラが図 6 B の状態にある場合を例にとって 説明する。  An example in which the actual orificer is in the state shown in Fig. 6B will be described.
図 7 に示すよう に、 カ メ ラの視野を 4 5 ° 右下方向へ移 動して、 ステージ座標のある X座標 ( x l ) まで到達させ る (ステッ プ 4 ) 。 こ こから視野を Y軸に沿って Yマイ ナ ス方向へ移動し、 ウェハ 1 1 の右下エッ ジを検出する (ス テツ プ 5 ) と、 この点 Aの座標 ( x l , y 1 ) が求められ る。 点 Aか ら視野を Y軸プラ ス方向へ移動 し (ステッ プ 6 ) 、 ウェハ 1 1 の右上のエッ ジを検出する と、 この点 B の座標 ( x l , y 2 ) が求め られる (ステッ プ 7 ) 。 この 両点 A , Bから ( y l + y 2 ) 2 を演算してウェハ 1 1 の y方向の中心を算出する (ステッ プ 8 ) 。 ついで点 Bか ら視野を X軸マイナス方向へ移動 (ステッ プ 9 ) して、 ゥ ェハ 1 1 の左上エッ ジを検出する と、 この点 Cの座標 ( X 2 , y 1 ) が求め られる (ステ ッ プ 1 0 ) 。 ついで点 B, Cから ( x l + x 2 ) Z 2 を演算してウェハ 1 1 の X方向 の中心を算出する (ステッ プ 1 1 ) 。 ステッ プ 8 , 1 1 の 両ステッ プによ り ウェハ 1 1 の中心 2 2 の座標 ( x l + x 2 ) / 2 , ( y 1 + y 2 ) 2 が得られる。 これはウェハ 1 1 に内接する直角二等辺三角形の各頂点 A , B , か ら 上記ウェハ 1 1 の中心 2 2 を求める こ と と同じである。 As shown in Fig. 7, the field of view of the camera is moved to the lower right by 45 ° to reach the X coordinate (xl) where the stage coordinates are (step 4). From here, the field of view is changed along the Y-axis. In step S5, the lower right edge of the wafer 11 is detected (step 5), and the coordinates (xl, y1) of the point A are obtained. The field of view is moved from the point A in the Y-axis plus direction (step 6), and when the upper right edge of the wafer 11 is detected, the coordinates (xl, y2) of the point B are obtained (step 6). 7). From the two points A and B, (yl + y2) 2 is calculated to calculate the center of the wafer 11 in the y direction (step 8). Next, the field of view is moved in the negative X-axis direction from point B (step 9), and the upper left edge of the wafer 11 is detected, and the coordinates (X 2, y 1) of the point C are obtained. (Step 10). Then, (xl + x2) Z2 is calculated from the points B and C to calculate the center of the wafer 11 in the X direction (step 11). The coordinates (xl + x2) / 2, (y1 + y2) 2 of the center 22 of the wafer 11 are obtained by both the steps 8 and 11. This is the same as obtaining the center 22 of the wafer 11 from the vertices A and B of the right-angled isosceles triangle inscribed in the wafer 11.
こ こで、 移動中にカ メ ラの画像を取 り込むのではな く、 まず x l までカメ ラを移動し (ステッ プ 4 ) 、 決まった距 離だけ Y軸に沿って Yマイナス方向へ移動し、 その場所で カメ ラの画像を取り込んでもよい。 このほうが作業時間が 短縮されるためである。 このとき、 カメ ラにエッジが検出 されなかった場合は、 行き過ぎと未達の 2通りが考え られ る。 そのどち らかであるかは、 カメ ラの画像が明るいか暗 いかで判断する こ とができる。 行き過ぎの場合にはカメ ラ を一 Y方向に戻し、 未達の場合には Y方向に進めればよい。 こ の地点で再び画像の取 り 込みを行う 。 これを繰 り 返 し, ウェハのエッ ジを検出する。 この動作は、 図 1 4 に示すフ ローにおける点 B 、 点 C の座標を求めるステ ッ プ ( 7 ) 、 ステップ (1 0 ) でも同様に実施することができる。 Here, instead of capturing the image of the camera during the movement, first move the camera to xl (step 4), and move it along the Y axis in the Y minus direction by a fixed distance. Then, the camera image may be captured at that location. This is because the work time is shortened. At this time, if no edge is detected in the camera, there are two possible cases: overshoot and undershoot. Either one can be determined by whether the camera image is bright or dark. If it is too far, return the camera to the Y direction. If it is not reached, proceed in the Y direction. At this point, the image is captured again. This is repeated to detect the edge of the wafer. This operation can be similarly performed in the steps (7) and (10) for obtaining the coordinates of the points B and C in the flow shown in FIG.
こ こで、 X 1 は適当に定めてもかまわない力 、 点 A, B , Cが作る三角形が直角二等辺三角形に近く なるよう に定め れば、 X , Yと もに同程度の精度でエッジ検出と座標計算 を行う こ とができる。 例えば、 ウェハ中心 2 2 とステージ の回転中心 2 1 は数ミ リ 程度 しか離れていないこ とか ら、 ウェハ 1 1 に内接する正方形を考え、 その一辺の長さの半 分だけ回転中心か ら X方向に移動するよ う にすればょ レ もちろん、 斜めに移動せず最初に X軸プラス方向に移動 し、 次に Y軸マイナス方向に移動してもかまわないが、 先 に記した斜めに移動するやり方のほうが、 移動時間が少な く なるのは明らかである。  Here, X 1 is a force that can be appropriately determined. If the triangle formed by points A, B, and C is determined to be close to a right-angled isosceles triangle, X 1 and Y 2 have the same accuracy. Edge detection and coordinate calculation can be performed. For example, since the center of the wafer 22 and the center of rotation 21 of the stage are separated only by a few millimeters, consider a square inscribed in the wafer 11 and take X from the center of rotation by half the length of one side. Of course, you can move first in the plus direction of the X axis and then in the minus direction of the Y axis without moving diagonally, but move diagonally as described above. Obviously, the less time you do, the less travel time will be required.
このとき注意すべきは、 三角形の各頂点 A, B , Cがォ リ フ ラ 2 4部にかからないよう にしなければならない。 そ れゆえに、 カメ ラの出発点 (この場合は回転中心 2 1 ) か ら A点への X方向の移動量 d 1 は、 回転中心からオリ フ ラ 2 4 までの距離 d 2 を越えてはならない。 またオリ フラ 2 4 が上下にあった場合を考えれば、 d 1 はオリ フラ部の直 線長さ d 3 の半分を越えるよう にしなければならない。 ォ リ フ ラ 2 4やウェハ 1 1 の寸法は、 C A Dデータよ り あ ら かじめ入力 してあるから、 このような失敗を避ける こ とが できる。 3 ) オ リ フ ラ 2 4 の向きが、 図 6 A、 図 6 B 、 図 6 C、 図 6 Dで示す 4通 り のう ち どこ にあるかを求める。 At this time, care must be taken that the vertices A, B, and C of the triangle do not overlap the orthogonal part 24. Therefore, the amount of movement d 1 in the X direction from the starting point of the camera (in this case, the rotation center 21) to the point A is greater than the distance d 2 from the rotation center to the orifice 24. No. Considering the case where the orientation flats 24 are located up and down, d1 must be made to exceed half of the linear length d3 of the orientation flats. Since the dimensions of the reflector 24 and the wafer 11 are input in advance from the CAD data, such failures can be avoided. 3) Find out which of the four orientations shown in Figure 6A, Figure 6B, Figure 6C, and Figure 6D the orientation of the orifice 24 is.
図 8 において、 ウェハ 1 1 の中心 2 2 か ら上下左右の 4 方向へ、 ほぼウェハ 1 1 の半径だけカメ ラ視野を移動させ る。 E, F , G, Hの視野のう ち、 E , G , Hの視野では ウェハのエッ ジが検出されるが、 Fではカメ ラがはみ出し ているためエッ ジが検出されない。 すなわち、 これがオリ フ ラ 2 4部であると判定できる。  In FIG. 8, the camera field of view is moved from the center 22 of the wafer 11 in four directions, up, down, left and right, almost by the radius of the wafer 11. Of the E, F, G, and H fields of view, the wafer edge is detected in the E, G, and H fields, but no edge is detected in F because the camera protrudes. That is, it can be determined that this is Orificer 24 part.
このとき、 エッジ検出の代わ り に画像の明暗の比を求め てもよい。 E, G, Hでは照明の光がウェハ 1 1 に反射す るのに対し、 Fでは反射しないか ら最も明るい部分の少な い、 あるレ はまったく ない Fがオリ フラ 2 4部だとわかる。 また、 ウェハ 1 1 の中心か ら上下左右の 4方向へカメ ラの 視野を移動し、 エッ ジ検出を行って、 最も短い距離にエツ ジがある方向をオリ フ ラ 2 4 と判定する こ ともできる。  At this time, the brightness ratio of the image may be obtained instead of the edge detection. In E, G, and H, the illumination light is reflected off the wafer 11, whereas in F it is not reflected, so the brightest part is small and there is no certainty. In addition, the camera's field of view is moved from the center of the wafer 11 in four directions, up, down, left, and right, and edge detection is performed. it can.
4 ) オリ フラ 2 4 を正しい位置に回転させて、 プリ ァラ ィ メ ン ト を実施する。  4) Rotate the orientation flat 24 to the correct position and execute the pre-priming.
図 1 4 におけるステッ プ 1 1 でウェハ 1 1 の中心 2 2 を 検出した状態で、 このウェハ 1 1 のオリ フラ 2 4が図 6 A 〜図 6 Dの位置のいずれにあるかわからない場合について 図 1 5 に示すフ ローに基づいて説明する。  In the state where the center 22 of the wafer 11 is detected in step 11 in FIG. 14, it is not known whether the orientation flat 24 of this wafer 11 is located at any of the positions of FIGS. 6A to 6D. The explanation is based on the flow shown in 15.
カメ ラ視野をウェハ 1 1 の上端 Gに移動して (ステップ 1 2 ) 、 この上端 Gでのエッジを検出し (ステップ 1 3 ) 、 エ ッ ジがない場合にはウェハ 1 1 は図 6 C に示すよ う に、 この上端にオリ フ ラ 2 4 がある こ とになるから、 Θ ステー ジ 6 を反時計回り に 1 8 0 ° のオリ フラ回転角 だけ回転 する (ステッ プ 1 4 ) 。 これによ り オリ フ ラ 2 4が例えば 下側に位置するブリ アライ メ ン 卜位置となる。 The camera field of view is moved to the upper end G of the wafer 11 (step 12), and the edge at the upper end G is detected (step 13). If there is no edge, the wafer 11 is moved to the position shown in FIG. As shown in the figure, there will be an orifice 24 at this upper end. Rotate the edge 6 counterclockwise by an orientation flat rotation angle of 180 ° (step 14). As a result, the orificer 24 becomes, for example, a lower alignment position located on the lower side.
上記ステップ 1 3 において、 上端 Gでエッ ジを検出する と、 カ メ ラ視野をウェハ 1 1 の右端 F に移動して (ステツ プ 1 5 ) 、 この右端 F でのエ ッ ジを検出 し (ステッ プ 1 6 ) 、 エッ ジがない場合にはウェハ 1 1 は図 6 B に示すよ う に、 右側にオ リ フ ラ 2 4 がある こ と になる力 ら 、 Θ ス テージ 6 を反時計回り に 2 7 0 ° のオリ フラ回転角 だけ 回転する (ステッ プ 1 7 ) 。 これによ りオリ フ ラ 2 4 が下 側に位置する上記ブリ アライ メ ン ト位置となる。  In step 13 above, when an edge is detected at the upper end G, the camera field of view is moved to the right end F of the wafer 11 (step 15), and the edge at the right end F is detected (step 15). In step 16), if there is no edge, wafer 11 is rotated counterclockwise as shown in FIG. 6B due to the force at which there is an orifice 24 on the right side. It rotates around the orientation flat rotation angle of 270 ° (step 17). As a result, the orifice 24 becomes the above-described briar alignment position located on the lower side.
ついで、 上記ステッ プ 1 6 において、 右端 Fでエッ ジを 検出する と、 カメ ラ視野をウェハ 1 1 の下端 E に移動して (ステ ッ プ 1 8 ) 、 こ の下端 E でのエッ ジを検出 し (ス テ ツ プ 1 9 ) 、 エ ツ ジがな い場合はウェハ 1 1 は図 6 ( a ) に示すよ う に、 下側にオリ フラ 2 4 がある こ とにな り 、 従ってこれがブリ アライ メ ン ト位置である こ とがわか り、 このときのオリ フラ回転角 0 2はゼロである (ステップ 2 0 )  Next, when an edge is detected at the right end F in step 16 described above, the camera field of view is moved to the lower end E of the wafer 11 (step 18), and the edge at this lower end E is detected. When the wafer is detected (step 19) and there is no edge, the wafer 11 has the orientation flat 24 on the lower side as shown in FIG. 6 (a). It can be seen that this is the alignment position, and the orientation flat rotation angle 0 2 at this time is zero (step 20).
上記ステッ プ 1 9 において、 下端 Eでエッ ジを検出する と、 カ メ ラ視野をウェハ 1 1 の左端 Hに移動して (ステツ プ 2 1 ) 、 この左端 Hでのエ ッ ジを検出 し (ステッ プ 2 2 ) 、 エッ ジがない場合にはウェハ 1 1 は図 6 ( d ) に示 すよ う に、 左側にオリ フラ 2 4 がある こ とになるから、 Θ ステージ 6 を反時計回り に 9 0 ° のオリ フラ回転角 0 2だけ 回転する (ステッ プ 2 3 ) 。 In step 19, when an edge is detected at the lower end E, the camera field of view is moved to the left end H of the wafer 11 (step 21), and the edge at the left end H is detected. (Step 22) If there is no edge, wafer 11 will have orientation flat 24 on the left side as shown in Fig. 6 (d). Orifice rotation angle of 90 ° around 0 2 only Rotate (step 23).
上記操作でウェハ 1 1 は、 これのオリ フラ 2 4が下側に 位置するブリ アライ メ ン 卜状態となる。 なお上記操作時に おいて、 4方向の端部検出装置でエッ ジを検出しない回数 はオリ フラ 2 4 の位置の 1 回だけのはずであるが、 これが 2 〜 4 回検出され、 あるいは 1 回も検出されないとなる と、 明 らかに、 カメ ラ視野のウェハ中心 2 2 よ り の移動量が小 さすぎたこ と、 あるいは大きすぎたこ とを示してお り、 こ の場合正しいプリアライメン卜操作ができない。  By the above operation, the wafer 11 is brought into a briar alignment state in which the orientation flat 24 is located on the lower side. In the above operation, the number of times that the edge detector in four directions does not detect the edge should be only once at the position of the orientation flat 24, but this is detected two to four times, or even once. If not detected, it clearly indicates that the amount of movement of the camera's field of view from the wafer center 22 is too small or too large, in which case the correct pre-alignment operation is performed. Can not.
そこで、 ステッ プ 2 3 の後にステップ 2 4 を設け、 エツ ジの非検出回数が 1 回のみかチェ ッ クする。 こ こで 1 回以 上であ る場合には、 こ のエ ッ ジ非検出回数を検出 し (ス テツ プ 2 5 ) 、 2 〜 4 回の場合にはカメ ラ視野の移動距離 を大き く する (ステッ プ 2 6 ) 。 また 1 回も検出されない 場合にはカメ ラ視野の移動距離を小さ く する (ステップ 2 7) 。  Therefore, Step 24 is provided after Step 23, and it is checked whether the number of times of non-detection of the edge is only once. If the number is one or more, the number of times this edge is not detected is detected (step 25). If the number is two to four, the moving distance of the camera field is increased. (Step 26). If it is not detected even once, the moving distance of the camera field is reduced (step 27).
上記ステッ プ 2 4 においてエッ ジ非検出回数が 1 回のみ である こ とを検出した状態でウェハ 1 1 はそれぞれオリ フ ラ回転角 0 2だけ回転されてオリ フラ 2 4が下側に位置する 姿勢となる。 そ して この状態でのブリ アライ メ ン ト角度 0 P は、 ステップ 3ですでに θ 1 だけ 0 ステージ 6 を回転させ ている力、ら、 0 p = 0 i + 0 2 となり、 この 0 pがウェハ 1 1 の 0 方向のブリ アライ メ ン トのずれ量となる。 このとき、 力 s 1 8 0 ° よ り も大きい場合は、 1 8 0 ° 力 ら 0 p を 引いた値だけ時計回 り に回せばよい。 これで、 ステージ 6 とウェハ 1 1 との座標系の角度が 図 9 に示すよ う に、 略一致し、 ブリ アライ メ ン 卜が完了す る。 ウェハ座標系からみたウェハ中心 2 2 の座標は既知で あ り、 先に求めたステージ座標系におけるウェハ中心の座 標と このブリ アライ メ ン ト角度 か ら、 2 つの座標系の 原点のオフセッ ト量 ( X P , y p ) が求め られる (ステツ プ 2 9 ) 。 このオフセッ ト量 ( x p , y p ) 及びプリ ァラ ィ メ ン ト角度 0 p がウェハ固有のブリ ア ライ メ ン トノ \°ラ メータ と して c p u 1 4 から全体を管理する主 C P U 1 5 に渡され、 他のステージにウェハ 1 1 が搬送された場合に 利用される。 In the state where it is detected in Step 24 that the number of times of edge non-detection is only one, the wafer 11 is rotated by the orifice rotation angle 0 2 and the orifice 24 is positioned on the lower side. Posture. Then, the briar alignment angle 0 P in this state becomes 0 p = 0 i + 0 2, the force that has already rotated stage 6 by θ 1 in step 3, and this 0 p Is the amount of deviation of the wafer 11 in the zero direction. At this time, if the force is larger than s180 °, it should be turned clockwise by the value obtained by subtracting 0p from the 180 ° force. As a result, the angles of the coordinate system between the stage 6 and the wafer 11 substantially match, as shown in FIG. 9, and the brial alignment is completed. The coordinates of the wafer center 22 from the wafer coordinate system are known, and the offset of the origin of the two coordinate systems is determined from the coordinates of the wafer center in the stage coordinate system obtained earlier and this briar alignment angle. The quantities (XP, yp) are determined (step 29). The offset amount (xp, yp) and the primary angle 0p are transferred from the CPU 14 to the main CPU 15 which manages the whole from the CPU 14 as a wafer-specific briar alignment parameter. This is used when the wafer 11 is transferred to another stage.
この方向によって、 狭い視野を映すフ ァイ ンァライ メ ン ト用の C C Dを使って、 ブリ アライ メ ン ト を行う こ とがで さる。  Depending on this direction, it is possible to perform alignment using a CCD for fine alignment that shows a narrow field of view.
( 3 ) フ ァイ ンァライ メ ン 卜  (3) Fine alignment
以下に、 フ ァイ ンァライ メ ン トの一例を示す。 このとき ステージには、 ブリ アライ メ ン トが行われているものとす る。  The following is an example of a fine alignment. At this time, it is assumed that the stage has been aligned.
図 1 6 にフ ァイ ンァライ メ ン トのフ ローを示す。 このフ ロー及び図 1 0 から図 1 2 に従って、 フ ァイ ンァライ メ ン トの方法を説明する。  Figure 16 shows the flow of the fine alignment. With reference to this flow and FIGS. 10 to 12, the method of fine alignment will be described.
1 ) パターン登録  1) Pattern registration
このパターン登録は、 ウェハ 1 1 のパターンが同じであ ればウェハ 1 1 ごとに行う必要はない。 手順と しては、 ま ず 1 枚のウェハ 1 1 に関してパターン登録のみを検査の前 段階と して行う方法が考え られる。 This pattern registration need not be performed for each wafer 11 as long as the pattern of wafer 11 is the same. As a procedure, first, only pattern registration for one wafer 11 is performed before inspection. It can be done as a step.
まず、 ウェハ 1 1 か ら特徴的なパターンを 2個所選択し てこれを画像と して登録する。 例えば、 図 1 0 に示すゥェ ハ 1 1 における I , J の部分などがそれに相当する。 図 1 1 ( a ) , ( b ) に登録された I , J の画像を示す。  First, two characteristic patterns are selected from the wafer 11 and registered as images. For example, the parts I and J in the wafer 11 shown in FIG. 10 correspond thereto. Figure 11 shows the images of I and J registered in (a) and (b).
なお、 このときウェハ 1 1 にァライ メ ン トマークがあれ ば、 これを登録してもよい。  At this time, if there is an alignment mark on the wafer 11, this may be registered.
次に、 この両画像の中で、 最も特徴的な点 I 1 , J 1 のゥ ェハ座標 ( x 3 ' , y 3 ' ) 、 ( x 4 ' , y 4 ' ) を登録 する。 こ の I , J の画像及び I 1 , J 1 の ウェハ座標が、 フ アイ ンァライ メ ン ト を行う上での基準点となる。  Next, the wafer coordinates (x 3 ′, y 3 ′) and (x 4 ′, y 4 ′) of the most characteristic points I 1 and J 1 in these images are registered. The images of I and J and the wafer coordinates of I 1 and J 1 are reference points for performing fine alignment.
2 ) カメ ラ移動  2) Move the camera
先のブリ アライ メ ン トに基づいて、 座標系のオフセッ ト 量 ( x p, y p ) 及び I I , J I のウェハ座標 ( χ 3 ' , y 3 ' ) 、 ( x 4 ' , y 4 ' ) からステージ座標系 I し J l の座標 ( x 3 , y 3 ) 、 ( x 4 , y 4 ) を算出 してカメ ラ をそこへ移動する (ステップ 1 ) 。 先述したよう に、 搬送 系の精度は数ミ リ程度の狂い しかなく 、 ウェハ 1 1 の搬送 が行われた場合でもパターンを視野に入れられる。 も し も パターンが視野に入らない場合は、 カ メ ラ を上下左右に動 かしてパターンを探せばよい。  Based on the previous alignment, the stage is calculated from the offset amount (xp, yp) of the coordinate system and the wafer coordinates (χ3 ', y3') and (x4 ', y4') of II and JI. The coordinates (x3, y3) and (x4, y4) of the coordinate system I and Jl are calculated, and the camera is moved there (step 1). As described above, the accuracy of the transfer system is only a few millimeters, and the pattern can be viewed even when the wafer 11 is transferred. If the pattern is not in the field of view, you can move the camera up, down, left and right to search for the pattern.
3 ) パターンマッチング  3) Pattern matching
図 1 2 に、 新たに撮影した視野 K, L の画像を示す。 こ れと上記 I 1 , J 1 の登録画像とのパターンマッチングを行 レゝ (ステ ッ プ 2 ) 、 こ の登録画像 I , J を発見する (ス テツ プ 3 ) 。 このときう ま く 発見できなければカメ ラを上 下左おに移動する (ステッ プ 4 ) 。 これによ り 、 登録した 画像 I , J の特徴的な点 I 1 , J 1 に相当する特徴的な点 K 1 , L 1 の座標 ( x 5 , y 5 ) 、 ( x 6 , y 6 ) を求めるこ と ができる。 Figure 12 shows newly captured images of the fields of view K and L. This is followed by pattern matching with the registered images I 1 and J 1 (step 2), and the registered images I and J are found (step 2). Step 3). If the camera cannot be found at this time, move the camera up, down, left, and right (Step 4). Thus, the coordinates (x5, y5), (x6, y6) of the characteristic points K1, L1 corresponding to the characteristic points I1, J1 of the registered images I, J are obtained. Can be requested.
4 ) 0 方向フ ァイ ンァライ メ ン ト  4) 0-direction fine alignment
K 1 と L 1 を結ぶ直線の傾き ( y 6 — y 5 ) / ( x 6 - x 5 ) と、 I I , J 1 を結ぶ直線の傾き ( y 4 ' — y 3 ' ) / ( X 4 ' - X 3 ' ) を比較してやれば、 ウェハの 方向 の傾き 0 t が求め られ (ステッ プ 6 ) 、 0 ステージを回転 して補正する。 この撮影一パターンマッチング一 S ステー ジ回転のループを、 傾きが 0 ステージの分解能以下になる まで繰り返す (ステッ プ 7 ) 。  The slope of the straight line connecting K 1 and L 1 (y 6 — y 5) / (x 6-x 5) and the slope of the straight line connecting II and J 1 (y 4 '— y 3') / (X 4 ' -X3 ') is compared, a tilt 0t in the direction of the wafer is obtained (step 6), and the 0-stage is rotated for correction. This loop of photographing, pattern matching, and S-stage rotation is repeated until the tilt becomes equal to or less than the resolution of stage 0 (step 7).
しかしながら、 S ステージの分解能は通常 0 . 1 ° 程度 であ り 、 例えば角度が 0 . 1 ° 狂った場合には、 直径 1 5 O mmのステージの周辺部では 1 0 0 m以上の位置ずれ が起き、 検査や計測にも影響する。 そのため、 0 ステージ を最終的に合わせた状態でパターンを再計測して、 点 K 1 , L 1 のステージ座標 ( x f l , y f l ) , ( f 2 , y f 2 ) を求める (ステッ プ 8 ) 。 この直線の傾き ( y f 2 — y f 1 ) / ( x f 2 - x f 1 ) と先に求めた ( y 4 ' — y 3 ' ) / ( x 4 ' - x 3 ' ) との比較から、 実際の傾き量 Θ f を求め、 検査時に補正する。  However, the resolution of the S stage is usually about 0.1 °. For example, if the angle deviates by 0.1 °, a displacement of 100 m or more will occur around the 150 mm diameter stage. Wake up and affect inspection and measurement. For this reason, the pattern is re-measured with the 0 stage finally adjusted, and the stage coordinates (xfl, yfl) and (f2, yf2) of the points K1 and L1 are obtained (step 8). From the comparison between the slope of this line (yf 2 — yf 1) / (xf 2-xf 1) and (y 4 '— y 3') / (x 4 '-x 3'), Obtain the amount of inclination Θ f and correct at the time of inspection.
5 ) X Y方向フ ァイ ンァライ メ ン ト  5) X-Y fine alignment
マーク位置 K l , L 1 のステージ座標 ( x i l , y f 1 ) , ( f 2 , y f 2 ) 力 ら、 ウェハ 1 1 とパターンが X Yス テ一ジに対してどのような関係にあるかを特定できる。 こ のデータに基づいて、 実際に X Υステージを動かしてもよ い し、 フ ァイ ンァライ メ ン トパラメ一夕と して、 検査時に ハー ドウェアやソフ トウェア上で補正してもよい。 Stage coordinates (xil, yf 1) of mark position K l, L 1, From the (f 2, yf 2) force, the relation between the wafer 11 and the pattern with respect to the XY stage can be specified. Based on this data, the XIII stage may be actually moved, or as a final parameter, it may be corrected on hardware or software at the time of inspection.
( 4 ) 搬出、 搬送、 次工程  (4) Unloading, transporting, next process
平面検査を行った後に、 ステージ 6 はプリ アライ メ ン ト と反対方向に 0 ρ だけ回転して、 窪み 1 6 を搬送ロボッ ト 1 3 に向ける。 ロボ ッ ト 1 3 はウェハ 1 1 を平面検査装置 1 から搬出し、 3 次元検査装置 2 に搬入する。 イ ンカ一で も同じ手順で行えばよい。 各装置には平面検査装置と同じ 撮像素子及び画像処理装置 (ハー ド、 ソフ ト) を備えてお り、 上記手順に従って位置決めを行える。  After performing the plane inspection, the stage 6 rotates by 0 ρ in the opposite direction to the pre-alignment, and directs the depression 16 to the transfer robot 13. The robot 13 unloads the wafer 11 from the plane inspection device 1 and loads it into the three-dimensional inspection device 2. The same procedure can be used for the anchor. Each device has the same image sensor and image processing device (hardware and software) as the flat surface inspection device, and can perform positioning according to the above procedure.
このとき、 c p u 1 4 は先のブリ アライ メ ン 卜データ 0 p を受け取つてお り 、 0 ステージを 0 p だけ回転させれば、 ブリ アライ メ ン トは終了である。 こ こから、 「 ( 3 ) フ ァ イ ンァライ メ ン ト」 の手順に従ってフ ァイ ンァライ メ ン ト を行い、 次の検査や処理を始める。 パターン登録を再度行 う必要はない。  At this time, cpu14 has received the prior alignment data 0p, and the rotation is completed by rotating stage 0 by 0p. From here, perform the file alignment according to the procedure of “(3) File alignment” and start the next inspection and processing. There is no need to register the pattern again.
ただし、 図 1 の実施例では装置の中央にロボッ トが位 ¾ して、 周囲を円形に検査装置が取り 囲んでいるため、 平面 検査装置 1 と 3 次元検査装置 2 、 イ ンカ一 3 ではロボッ ト がウェハを搬入する角度が異なる こ と もある。 この角度を オフセッ ト量 と してあ らか じめ設定しておき、 6 ρ に 加算してステージ 6 を回転させ、 プリ アライ メ ン トを行う„ 図 1 3 に示すよう に、 装置に対して常に一定の角度でゥェ ノ、を搬入するよ う に搬送ロボッ ト 1 3 a を配置すれば、 こ のオフセッ卜の必要はない。 However, in the embodiment shown in FIG. 1, the robot is located at the center of the apparatus, and the inspection apparatus surrounds the periphery in a circular shape. Therefore, the robots are used in the plane inspection apparatus 1, the three-dimensional inspection apparatus 2, and the inker 13. The angle at which the wafer enters the wafer may be different. This angle is preset as an offset amount, added to 6ρ, and the stage 6 is rotated to perform pre-alignment. As shown in FIG. 13, if the transfer robot 13a is arranged so as to always carry the fuel at a fixed angle with respect to the apparatus, this offset is not necessary.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . カメラでブリ アライ メ ン ト工程を行い、 次に、 同一 のカ メ ラでフ ァイ ンァライ メ ン ト工程を行う ことを特徴と する ウェハの検査装置等における ウェハの位置決め方法。  1. A method of positioning a wafer in a wafer inspection device or the like, which performs a brial alignment process with a camera and then performs a fine alignment process with the same camera.
2 . プリ アライ メ ン ト工程は、 カメラで取り込んだ画像 から画像処理によってウェハの傾き角度を算出し、 この傾 き角度だけウェハを搭載している 0 ステージを回転させる 工程と、 カ メ ラをウェハの複数個所の縁に移動して画像処 理と計算によってウェハの中心座標を求める工程と、 カメ ラをウェハの中心位置から四方へ移動して画像処理によつ てウェハのオリ フ ラを検出する工程と、 このオリ フ ラが所 定の位置にく るよ う に 0 ステージを回転させる工程を含む こ とを特徴とする請求項 1 記載のウェハの検査装置等にお けるウェハの位置決め方法。  2. The pre-alignment process calculates the tilt angle of the wafer by image processing from the image captured by the camera, rotates the stage 0 on which the wafer is mounted by this tilt angle, and sets the camera Moving to the edges of the wafer at multiple locations to determine the center coordinates of the wafer by image processing and calculation; and moving the camera from the center of the wafer to four directions to shift the wafer's orifice by image processing. 2. The wafer positioning in a wafer inspection apparatus according to claim 1, further comprising a step of detecting and a step of rotating a zero stage so that the orificer is at a predetermined position. Method.
3 . フ ァイ ンァライ メン ト工程は、 ウェハ上の特徴的な パターンと これの設計上の座標を少なく とも 2個所あ らか じめ登録しておく 工程と、 その登録した特徴的なパターン の近傍にカメ ラを移動する工程と、 パターンマッチングな どの手段でその点の実際の座標を検出する工程と、 その座 標からウェハの傾き、 及び X Y方向のずれを算出する工程 とを含むことを特徴とする請求項 1 記載のウェハの検査装 置等におけるウェハの位置決め方法。  3. In the final alignment process, the characteristic pattern on the wafer and its design coordinates are registered in at least two places in advance, and the registered characteristic pattern is registered. Moving the camera to the vicinity, detecting the actual coordinates of the point by means such as pattern matching, and calculating the tilt of the wafer and the displacement in the XY direction from the coordinates. The method for positioning a wafer in a wafer inspection apparatus or the like according to claim 1.
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