JP4320802B2

JP4320802B2 - 電動ステージ付き顕微鏡

Info

Publication number: JP4320802B2
Application number: JP24211298A
Authority: JP
Inventors: 青峰山下
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: JP2000075215A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハなどの被検査物を観察するための電動ステージ付きの顕微鏡に関し、特に、複数種類の形状、大きさを有する被検査物に対して最適なステージ可動範囲を設定可能にした顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハ検査装置は、ウエハキャリアから取り出したウエハを例えば上下反転するなどして全体を観察するマクロ検査部と、ウエハを光学的に拡大して検査するミクロ検査用の顕微鏡部分とで構成される。従来のウエハ検査装置での顕微鏡部分は、被検査物であるウエハをステージ上に載置し、電動で或いは手動でステージを移動させ、被検査物の観察希望部位を顕微鏡の視野内に移動させることが必要である。
【０００３】
その場合、電動で駆動されるステージは、一般に、予め仕様で決められた可動範囲を有し、その可動範囲は固定であり、多くの場合最大被検査物の全範囲をカバーする程度の四角形の範囲に設定される。そして、オペレータがジョイスティックなどのステージ操作手段を操作することに応答して、ステージが上記の可動範囲内でＸ方向とＹ方向に移動する。また、手動の場合も、可動範囲内でのステージの移動は自由に行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ステージの可動範囲に比べて被検査物のサイズが小さい場合は、ジョイスティックによりステージを移動させると、視野範囲が被検査物の外になってしまうことがあるので、オペレータは注意深くステージを移動させる必要がある。特に、高倍率で被検査物を観察したい場合、顕微鏡の視野範囲が被検査物の外にはみ出てしまうと、再度被検査物上の所望の部位に位置するようにステージを移動することは、高倍率の光学系を介して観察する限り困難である。また、高倍率のままジョイスティックを操作する場合は、ステージの移動速度を低速に設定しておかなければ観察希望部位の位置にスムーズに操作することは困難であり、ステージ移動速度を低速に設定すると移動時間が長くなる。そのため、一旦低倍率で観察しながらジョイスティックを操作してステージを移動し、観察希望部位近傍に移動したことを確認してから、高倍率に切り換えて、微小範囲の移動を行って調整する必要があり、操作が煩雑になる。
【０００５】
更に、シリコンウエハを観察する場合、ステージの可動範囲は例えば最大形状である８インチのウエハ用に設定される。かかる顕微鏡で、６インチや４インチのウエハを観察する場合、視野範囲がウエハ形状の外にはみ出るまでステージが駆動可能となり、上記と同様の課題が残る。
【０００６】
更に、ウエハの観察の中に、ウエハの周囲に沿って観察を行う要求や、ウエハ内のパターンが焼き付けられたチップの端部に沿って観察を行う要求などが存在する。かかる場合も、その観察すべき端部や周囲の形状よりもステージの可動範囲が広いと、観察すべき端部や周囲に沿って観察を行う為には、高倍率で観察しながら低速でステージを移動するか、低倍率で移動しては高倍率に切り換える操作を繰り返すかを行う必要がある。
【０００７】
パーソナルコンピュータなどを利用して、モニタ画面上に被検査物を表示し、観察すべき範囲、部位を指定することで、その観察範囲または部位への移動を自動で行うシステムが開発されているが、そのようなシステムは大がかりであり、検査装置の価格を上げてしまうことになる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、コストアップを伴わずに、被検査物のサイズ、形状あるいは所定の検査範囲に応じてステージの可動範囲を可変設定することができ、オペレータによる操作性を向上させた電動ステージつき顕微鏡を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ＸＹ方向に駆動可能なステージと、前記ステージ上に載置された被検査物を拡大する光学系とを有する顕微鏡において、
駆動操作入力に応答して前記ステージの駆動を指示すると共に、前記ステージの位置情報を受け、前記被検査物の検査範囲に関する入力情報に応じてステージ可動範囲を決定し、当該ステージ可動範囲外への移動を指示する前記駆動操作入力に対して前記ステージの駆動を禁止するステージ駆動制御部を有することを特徴とする。
【００１０】
上記発明によれば、被検査物の検査範囲に応じて、ステージの可動範囲が設定され、その範囲外への移動が禁止されるので、高倍率で観察しながら操作しても、顕微鏡の視野範囲が被検査物の検査範囲外に移動することが防止され、操作性を向上させることができる。また、検査範囲の周辺部に沿って検査を行う必要がある場合は、更に操作性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
図１は、本発明の電動ステージ付き顕微鏡を有するウエハ検査装置の全体構成図である。ウエハ検査装置１００は、ウエハキャリア２１を載置するキャリア載置機構部２０と、ウエハ６０の表面や裏面を目視検査するマクロ検査機構部３０と、ウエハ６０の表面を拡大してミクロ検査する顕微鏡１０とで構成される。図１に示されたウエハ検査装置１００は、通常作業机の上に置かれ、オペレータが顕微鏡の前に座って、操作部５０のボタンやジョイスティック５２を操作する。
【００１３】
ウエハキャリア２１内に収納された複数のウエハは、第１の搬送機構３４により取り出され、吸着部を有するバッファ部３２上に載置される。バッファ部３２は、必要に応じてウエハ６０の表面或いは裏面をオペレータ側に向ける。その状態が、照明装置６２により照らされ、オペレータは顕微鏡の位置に座ったままマクロ検査を行うことができる。その後、第２の搬送機構３６がバッファ部３２からウエハ６０を受け取り、顕微鏡１０のステージ１２の図示しないシリンジ上に載置する。ウエハは、シリンジによって吸着、固定され、ステージ１２の移動により、ウエハの所望の観察位置が顕微鏡の視野範囲内に移動する。
【００１４】
顕微鏡１０に設けられたステージは、図示しない電動駆動手段によりＸ方向とＹ方向に移動可能である。オペレータがジョイスティック５２を所望の方向に操作することで、図示しないステージ駆動制御部がステージ１２をその方向に移動させる。
【００１５】
図２は、本実施の形態例におけるステージとステージ駆動制御部を示す図である。ステージ１２には、Ｘ方向の駆動を行う駆動モータとその移動距離を検出するロータリーエンコーダを有するＸ駆動手段１３Ｘ、Ｙ方向の駆動を行う駆動モータとその移動距離を検出するロータリーエンコーダを有するＹ駆動手段１３Ｙ、ステージのＸ方向の原点を検出するセンサ１４Ｘ、ステージのＹ方向の原点を検出するセンサ１４Ｙ、及びシリンジ１５に載置される被検査物であるウエハ６０のサイズを検出する反射型センサ１６とが設けられる。
【００１６】
図１に示した第２の搬送機構３６に載せられたウエハ６０が、ステージ１２のシリンジ１５上に、ウエハ中心がほぼシリンジの中心に位置するように載置される。
【００１７】
ステージ駆動制御部７０は、例えばマイクロコンピュータを利用した制御部である。即ち、ステージ駆動制御プログラムが記録されたメモリ部７３とそのプログラムを実行するＣＰＵ７２とが、共通のバス７１を介して接続される。また、ステージのセンサ１４Ｘ、１４Ｙ、１６と駆動手段１３Ｘ、１３Ｙに接続されるインターフェース７４と、操作部のジョイスティック５２や操作ボタン５３などと接続されるインターフェース７６も、バス７１を介して接続される。
【００１８】
ステージ駆動制御プログラムに従い、ステージ駆動制御部７０は、後述する通り、センサ１４Ｘ、１４Ｙからのステージ原点の位置情報及び駆動手段１３Ｘ、１３Ｙからの移動量情報を受信し、常にステージ１２の現在位置を認識し、メモリ部７３内に記録する。また、センサ１６からの検出信号に従ってウエハ６０の直径を検出し、操作ボタン５３からのステージの可動範囲の形状を指定する検査範囲指定情報に従って、ステージの可動範囲を決定し、必要な情報をメモリ部７３に記録する。そして、ジョイスティック５２からの所定方向の操作信号に応答して、上記決定したステージ可動範囲内でステージの駆動を駆動手段１３Ｘ、１３Ｙに指示する。
【００１９】
ウエハ６０の直径の情報は、図１に示したマクロ検査機構部３０内のウエハ搬送機構３４，３６によりウエハが搬送される途中で検出されてもよい。その場合は、マクロ検査機構３０からのウエハサイズ情報が、通信回線及びインターフェース７５を介して供給される。
【００２０】
図３は、ステージ可動範囲の例を示す図である。例えば８インチのウエハがステージ上に載せられると、センサ１６によりウエハサイズが検出される。センサ１６からの情報に従って、ステージ駆動制御部７０では、ステージ可動範囲を８インチの円形の領域６４と設定する。ここでは、操作ボタンなどから特に指示がない場合は、ステージ可動範囲は円形の領域になるものとする。そして、常に監視している現在のステージの位置とジョイスティック５２からの操作信号とから、移動後の位置がステージ可動範囲６４を超えるか否かが判断され、超える場合は、ステージ１２の駆動が禁止される。即ち、オペレータがジョイスティック５２を操作しても、視野範囲がステージ可動範囲６４を超える方向にステージが駆動されない。
【００２１】
次に、６インチのウエハ６１がステージに載せられると、反射型のセンサ１６がそのサイズを検出する。センサ１６からの情報に従って、ステージ駆動制御部７０では、ステージ可動範囲を６インチの円形の領域６２と設定する。そして、上記と同様に、ステージの駆動が、設定されたステージ可動範囲６２内に限定される。
【００２２】
図４は、ステージ可動範囲の形状が異なる別の例を示す図である。図３ではウエハの外周に沿った円形の領域をステージ可動範囲に設定したのに対して、図４の例では、ウエハ内の露光パターンが焼き付けられたダイパターン６５の周囲を囲む矩形形状６６に、ステージ可動範囲が設定される。そのために、オペレータが顕微鏡の視野内に４つの点ａ，ｂ，ｃ，ｄを移動させ、それぞれの点の座標をステージ駆動制御部７０に供給する。そして、操作ボタン５３などにより、ステージ可動範囲を矩形にすることが指定されると、４つの点の座標から、図４に示されるステージ可動範囲６６が設定される。
【００２３】
あるいは、ウエハの形状に対して、焼き付けられるダイパターンの位置が予め分かっている場合は、検出されるウエハの直径サイズに応じて、自動的に上記矩形領域を設定することができる。
【００２４】
この様に、オペレータのステージ駆動により、検査範囲を画定する所定の点の座標が供給される場合は、被検査物であるウエハ内の所定の領域を検査領域と指定して、顕微鏡の視野がその検査領域から外れないようにステージ可動範囲を設定することが可能になる。図４の例では、ダイパターン６５が形成されている領域にステージ可動範囲が設定される。従って、ダイパターン６５の周辺のパターンを中心に検査したい場合などに、操作性を向上させることができる。
【００２５】
図５は、ステージ駆動制御プログラムのフローチャート図である。このフローチャートに従って、ステージの駆動がステージ可動範囲内に限られる点を説明する。電源投入後に、電動ステージ１２はＸ、Ｙ駆動手段１３により可動範囲の所定の一端に駆動され、ステージ駆動制御部７０は、センサ１４からの信号によってステージ１２の基準点（原点）を検出し、メモリ部７３に記録する（Ｓ１０）。また、ステージ駆動制御部７０は、センサ１６からの信号によりステージ１２に載置されたウエハ６０の直径を検出する（Ｓ１２）。ウエハ６０の直径の種類は、例えば８インチ、６インチ、５インチ及び４インチなどと決められているので、図２に示される通り、各サイズのウエハの外周縁をはさむ位置に反射型のセンサ１６を配置することで、いずれの直径のウエハかを検出することができる。
【００２６】
図５の例では、ウエハが６インチの場合は、工程Ｓ１４以下が、ウエハが８インチの場合は、工程Ｓ１６以下がそれぞれ実行されるが、いずれのサイズでもない場合は、終了する。今仮に、ウエハサイズが６インチの場合とすると、ステージ駆動制御部７０は、例えば、ステージの可動範囲を図３の６２の円形に設定する。即ち、半径Ｒ＝３インチというステージ可動範囲設定データが、メモリ部７３に記録される。或いは、前述した通り、オペレータの操作により、ウエハ内における所定の４点の位置が供給され矩形範囲に設定する旨の操作信号が供給された場合は、ステージの可動範囲は、図４の６６の如き矩形領域に設定される。即ち、Ｘ座標はＡからＢまで、Ｙ座標はＣからＤまでというステージ可動範囲設定データが、メモリ部７３に記録される（Ｓ１８）。図５のパターン１は、上記の可動領域６２或いは可動領域６６を意味する。
【００２７】
そこで、オペレータによるジョイスティック５２によるステージ駆動操作が行われると（Ｓ２０）、ステージ駆動制御部７０は、現在のステージの座標からステージ駆動操作信号の方向に移動した場合に、ステージ座標（Ｘ、Ｙ）がパターン１のステージ可動範囲を超えるか否かの判断を行う（Ｓ２２）。例えば、ステージ可動範囲が半径Ｒの円形に設定されているとすると、Ｘ²＋Ｙ²＜Ｒ²か否かが判断される。また、ステージ可動範囲が上記の矩形範囲に設定されているとすると、Ａ＜Ｘ＜Ｂ、Ｃ＜Ｙ＜Ｄか否かが判断される。可動範囲を超えない場合は、供給されたステージ駆動操作信号に応答して、指示された方向にステージ１２を駆動するよう駆動信号を駆動手段１３に与える（Ｓ２４）。また、可動範囲を超える場合は、供給されたステージ駆動操作信号にかかわらず、ステージ駆動が停止される（Ｓ２６）。
【００２８】
上記の工程Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６は、所定のサンプリング期間毎に繰り返される。従って、駆動操作信号に応答して一旦ステージが駆動され始めても、途中からそれ以上駆動するとステージ可動範囲（パターン１）を超えることになると、それ以上のステージの駆動は停止される。即ち、オペレータはジョイスティックを所望の方向に操作し続けると、ステージをステージ可動範囲の終端位置まで移動させて自動的に停止させることができる。そして、それ以上の駆動は、駆動操作にかかわらず禁止される。
【００２９】
ウエハのサイズが８インチの場合も、上記６インチの場合の駆動制御と同じである。ウエハサイズが８インチの場合に対応するウエハ可動範囲であるパターン２に設定され、現在の位置から移動した場合のステージの座標（Ｘ、Ｙ）がステージ可動範囲（パターン２）を超えるか否かがチェックされ（Ｓ３２）、超える場合は、それ以上のステージの駆動動作が停止される（Ｓ２６）。
【００３０】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、被検査物のサイズに応じた検査範囲あるいは所望の検査範囲にステージ可動範囲を設定することができ、その設定した可動範囲を超える操作が与えられた場合は、ステージの駆動が停止されるので、オペレータはジョイスティックを利用した操作を行っても、顕微鏡の視野範囲が被検査物の外にあるいは所望の検査範囲の外にはずれてしまうことがなく、操作性を向上することができる。また、被検査物の周辺を観察したい場合や、特定の検査範囲の周囲を観察したい場合は、顕微鏡の視野範囲がその周囲の位置で停止するので、操作性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動ステージ付き顕微鏡を有するウエハ検査装置の全体構成図である。
【図２】本実施の形態例におけるステージとステージ駆動制御部を示す図である。
【図３】ステージ可動範囲の例を示す図である。
【図４】ステージ可動範囲の別の例を示す図である。
【図５】ステージ駆動制御プログラムのフローチャート図である。
【符号の説明】
１０顕微鏡
１２ステージ
１３ステージ駆動手段
１４、１６センサ
５２ステージ駆動操作用ジョイスティック
７０ステージ駆動制御部

Claims

ＸＹ方向に駆動可能なステージと、前記ステージ上に載置され露光パターンを有する半導体ウエハを拡大する光学系とを有する顕微鏡において、
前記半導体ウエハのサイズを検出する手段と、
駆動操作入力に応答して前記ステージの駆動を指示すると共に、前記半導体ウエハの形状に対する前記露光パターンの位置情報を有し、前記ステージの位置情報と前記検出されたウエハサイズ情報と前記半導体ウエハの形状に対する前記露光パターンの位置情報とに基づき、前記半導体ウエハ上の前記露光パターンに対応する領域が前記顕微鏡の視野範囲となるようにステージ可動範囲を決定し、当該ステージ可動範囲外への移動を指示する前記駆動操作入力に対して前記ステージの駆動を禁止するステージ駆動制御部を有することを特徴とする電動ステージ付き顕微鏡。
請求項１において、
前記半導体ウエハを前記ステージ上に搬送する搬送機構を有し、
前記半導体ウエハのサイズを検出する手段は、前記半導体ウエハが前記ステージ上に載置されるまでの間に前記半導体ウエハのサイズを検出することを特徴とする電動ステージ付き顕微鏡。
請求項１または２において、
前記半導体ウエハは略円形であり、
前記ステージ可動範囲は、前記半導体ウエハ内の矩形形状からなる前記露光パターンを囲む範囲であることを特徴とする電動ステージ付き顕微鏡。