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JPH0610696B2 - Auto focus method - Google Patents
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JPH0610696B2 - Auto focus method - Google Patents

Auto focus method

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JPH0610696B2
JPH0610696B2 JP22353785A JP22353785A JPH0610696B2 JP H0610696 B2 JPH0610696 B2 JP H0610696B2 JP 22353785 A JP22353785 A JP 22353785A JP 22353785 A JP22353785 A JP 22353785A JP H0610696 B2 JPH0610696 B2 JP H0610696B2
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stripe
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俊二 前田
坦 牧平
仁志 窪田
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、LSIウェハなどの半導体素子回路パタンの
外観を検査するための自動焦点合わせ方法に関するもの
である。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic focusing method for inspecting the appearance of a semiconductor device circuit pattern such as an LSI wafer.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

LSIなどの集積回路は、高集積化と小形化の傾向にあ
り、したがってこれらにおける微細なパタンの形成は、
その形成工程の中で細心の注意をはらってもパタンに欠
陥を発生することが多く、綿密な検査が必要である。初
期の検査においては、多数の検査員によって顕微鏡を用
いた目視により行われていたが、目が疲れやすく、欠陥
の見逃しが多く、品質管理の点で問題があった。このた
め製造工程における検査の自動化が望まれているが、検
査工程を自動化するには、まず焦点合わせが重要であ
る。自動焦点合わせに関する技術は、主としてカメラの
ピント合わせに多数提案されており、例えば特開昭58−
91409号公報に示されている。第10図に上記技術を用い
た自動焦点合わせ方法を示す。すなわち第10図におい
て、光源15によって照明したウェハ1上の回路パタン
を、対物レンズ4で高倍に拡大して光電変換器5上に結
像させ、光学像を電気信号に変換して欠陥判定を行う。
同時に上記光電変換器5と共役な平面の前後等しい位置
に配置した光電変換器17a,17bに同一位置の回路パタン
像が投影され、光電変換器出力を所定の評価関数に基い
て像のぼけ量を位置検出器25a,25bで求め、これらの評
価値に基いて、前ピン、合焦点、後ピンの各状態を判定
している。上記技術を転用すれば、LSIウェハなどの
パタン検査にも用いることが可能であるように思える
が、実際には、検査対象と被写体との相異に起因して種
々の課題が生じる。
Integrated circuits such as LSIs tend to be highly integrated and miniaturized. Therefore, formation of fine patterns in these circuits is
Even with the utmost care during the formation process, defects often occur in the pattern, and careful inspection is required. The initial inspection was performed by a large number of inspectors by visual inspection using a microscope, but eyes were easily tired, defects were often overlooked, and there was a problem in quality control. For this reason, automation of the inspection in the manufacturing process is desired, but focusing is important in order to automate the inspection process. A number of techniques relating to automatic focusing have been proposed mainly for focusing a camera.
No. 91409 is disclosed. FIG. 10 shows an automatic focusing method using the above technique. That is, in FIG. 10, the circuit pattern on the wafer 1 illuminated by the light source 15 is magnified by the objective lens 4 at a high magnification to form an image on the photoelectric converter 5, and the optical image is converted into an electric signal for defect determination. To do.
At the same time, the circuit pattern images at the same position are projected on the photoelectric converters 17a and 17b arranged at the same position before and after the plane conjugate with the photoelectric converter 5, and the output of the photoelectric converter is based on a predetermined evaluation function and the amount of image blurring. Are determined by the position detectors 25a and 25b, and the respective states of the front focus, the in-focus point, and the rear focus are determined based on these evaluation values. It seems that if the above technique is diverted, it can be used for pattern inspection of LSI wafers, etc., but in reality, various problems arise due to the difference between the inspection target and the subject.

検査対象であるLSIパタンは通常1μm前後と非常に
微細であり、高倍率で検査する必要がある。しかも微細
化は年々進んでおり、高倍率の対物レンズ4を使用する
傾向にある。例えば対物レンズの倍率は5×から20×
へ、あるいは20×から40×へと高倍率になりつつあり、
特に最近では60×や100×の対物レンズを使うことも考
えられはじめており、それによって焦点深度が浅くなる
ために、焦点合わせ技術の改良が望まれている。従来5
×や20×の対物レンズでは焦点深度が深く、対象とする
ウェハを全面にわたって鮮明にとらえることができた。
しかし60×や100×の対物レンズでは焦点深度が浅いた
め、第3図(a)に示すような段差を有するウェハでは、
領域Aと領域Bとの両方に焦点が合ったような焦点合わ
せを行うことはできず、従来技術が使用できない。高倍
率の対物レンズを使う上で必要な性能は、精度、安定性
だけでなく、見たいところに合わせるという選択的な焦
点合わせができることが望まれる。上記第10図に示した
自動焦点合わせ方法以外では、エアマイクロによる方法
が良く使われる。しかし、この方法も精度、安定性はよ
いが、選択的な焦点合わせをすることはできない。
The LSI pattern to be inspected is usually very fine, around 1 μm, and it is necessary to inspect at a high magnification. Moreover, miniaturization is progressing year by year, and there is a tendency to use the objective lens 4 having a high magnification. For example, the magnification of the objective lens is 5 × to 20 ×
, Or from 20 × to 40 ×, the magnification is getting higher,
In particular, recently, the use of 60 × and 100 × objective lenses has begun to be considered, and the depth of focus is thereby reduced, so improvement in focusing technology is desired. Conventional 5
With the × and 20 × objective lenses, the depth of focus was deep and the target wafer could be clearly captured over the entire surface.
However, the depth of focus is shallow for 60 × and 100 × objective lenses, so for wafers with steps as shown in FIG. 3 (a),
Focusing cannot be performed so that both the area A and the area B are in focus, and the conventional technique cannot be used. The performance required for using a high-magnification objective lens is desired not only in accuracy and stability, but also in selective focusing to match the desired position. Other than the automatic focusing method shown in FIG. 10, the air micro method is often used. However, this method also has good accuracy and stability, but cannot perform selective focusing.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、LSIウェハ等の微細パタンに対し、自動的
に焦点合わせを行うことができる自動焦点合わせ方法を
得ることを目的とする。
An object of the present invention is to provide an automatic focusing method capable of automatically focusing on a fine pattern such as an LSI wafer.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明では、検査対象の特定点に縞パタンを投影し、上
記縞パタンのコントラストを用いて焦点合わせを行う。
上記コントラストは特定点から光学系に取込んだのち、
2つの検出器で同時に撮像して、上記両検出器から得ら
れるコントラストが等しくなる位置を合焦点位置と定め
る。そして上記位置に結像する別の検出器によって多層
パタンの像を検出し検査に用いる。投影する縞パタンは
複数組用意するか、あるいは1つの縞パタンを複数組に
分割することとし、1組の縞パタンに対応する検出受光
部をひとまとめにし、複数組の縞パタンに対応する複数
の受光部出力を独立して取扱い、得られる複数のコント
ラストを組合わせて焦点合わせを行う。例えば得られる
複数のコントラストから少くとも1つでもステージを下
方へ移動せよという結果が得られたならば、その結果に
従って焦点合わせを行う。すなわち分割した複数組の平
面パタンに対応する光電変換器の受光部出力の差が、少
なくとも1つは零で、かつ残りが同一方向の被写体移動
を指示する場合は、上記指示に従い被写体を移動させる
ことによって焦点合わせを行う。これにより、常に多層
パタンに焦点合わせができ、特に最上層に焦点を合わせ
ることが可能である。さらにまた他の手段として、分割
した複数組の縞パタンのウェハ上に投影される座標を算
出し、被検査視野では対応する縞パタンを禁止し、検査
視野に投影された縞パタンだけを用いる。これにより常
に多層パタン上に焦点合わせができる。
In the present invention, a fringe pattern is projected on a specific point of the inspection target, and focusing is performed using the contrast of the fringe pattern.
The above contrast is taken into the optical system from a specific point,
Images are simultaneously picked up by the two detectors, and a position where the contrasts obtained from the two detectors are equal to each other is determined as a focus position. An image of the multilayer pattern is detected by another detector which forms an image at the above position and used for inspection. A plurality of sets of stripe patterns to be projected are prepared, or one stripe pattern is divided into a plurality of sets, and the detection light receiving units corresponding to one set of stripe patterns are grouped together to form a plurality of stripe patterns corresponding to a plurality of sets of stripe patterns. The output of the light receiving unit is handled independently, and the obtained multiple contrasts are combined for focusing. For example, if at least one of the obtained contrasts results in moving the stage downward, focusing is performed according to the result. That is, when the difference between the outputs of the light receiving parts of the photoelectric converters corresponding to the plurality of divided plane patterns is at least one and the rest are instructed to move the object in the same direction, the object is moved according to the above instruction. Focus by doing so. As a result, it is possible to always focus on the multilayer pattern, and particularly to focus on the uppermost layer. As still another means, the coordinates of a plurality of sets of divided stripe patterns projected on the wafer are calculated, the corresponding stripe pattern is prohibited in the inspection visual field, and only the stripe pattern projected in the inspection visual field is used. This ensures that the focus is always on the multilayer pattern.

本発明による自動焦点合わせ方法は、光を透過する部分
と遮光する部分とからなる複数組の平面パタンを被写体
に投影して、光学系により予定焦点面に形成される投影
パタンを、予定焦点面またはそれと共役な面の前後に配
置した複数個の光電変換器で撮像し、上記光電交換器上
の複数組の投影パタンを検出し、該パタンに対応する受
光部のそれぞれの受光部出力の差が、少なくとも1つは
零で、かつ残りが同一方向への被写体移動を示すよう
に、上記被写体を移動させることによって焦点合わせを
行うようにしたものである。
In the automatic focusing method according to the present invention, a plurality of sets of flat patterns each including a light transmitting portion and a light shielding portion are projected onto a subject, and the projection pattern formed by the optical system on the predetermined focal plane is changed to the predetermined focal plane. Alternatively, a plurality of photoelectric converters arranged before and after the plane conjugate with it are used to detect an image, and a plurality of sets of projection patterns on the photoelectric exchanger are detected. However, the focusing is performed by moving the subject so that at least one is zero and the rest indicate subject movement in the same direction.

〔発明の実施例〕Example of Invention

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。第1図
は本発明による自動焦点合わせ方法の一実施例を示す構
成図、第2図は縞パタンの例を示す図、第3図はウェハ
および縞パタン投影位置の例を示す受で、(a)はウェハ
断面図、(b)および(c)は縞パタンの投影位置例、第4図
は縞パタンから得られるコントラストによるZステージ
移動方向の例を示す図、第5図は縞パタンのコントラス
トの一例を示す図で、(a)は縞パタン断面図、(b)はおよ
び(c)はイメージセンサの出力を示す図、第6図は正規
化したコントラストカーブの一例を示す図、第7図は焦
点合わせ方法の一例を示す図、第8図は上記第4図と第
7図とを組合わせた焦点合わせ方法を示す図、第9図は
上記方法を具体化した構成図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an automatic focusing method according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a stripe pattern, and FIG. 3 is a receiver showing an example of a wafer and a stripe pattern projection position. (a) is a wafer cross-sectional view, (b) and (c) are examples of projected positions of stripe patterns, FIG. 4 is a view showing an example of the Z stage moving direction by the contrast obtained from the stripe patterns, and FIG. 5 is a stripe pattern. FIG. 6 is a diagram showing an example of contrast, (a) is a stripe pattern cross-sectional view, (b) and (c) are diagrams showing an output of an image sensor, FIG. 6 is a diagram showing an example of a normalized contrast curve, FIG. 7 is a diagram showing an example of a focusing method, FIG. 8 is a diagram showing a focusing method in which FIG. 4 and FIG. 7 are combined, and FIG. 9 is a configuration diagram embodying the above method. .

第1図において、水銀灯などの光源15により照射された
ウェハ1上の回路パタンを対物レンズ4で高倍に拡大し
て光電変換器5上に結像させ、光学像を電気信号に変換
してパタンの欠陥判定に用いる。上記照明光路中の一部
に、光を透過する部分と遮光する部分とからなる平面パ
タン14を挿入し、光源15で照明することによってウェハ
1上に明暗のパタンを投影する。上記明暗パタンは照明
光が照射している部分と照射していない部分とに対応し
て、ウェハ1上の回路パタンよりも鮮明なパタン像にな
る。回路パタン上の上記投影パタンを光電変換器17a,1
7bによって検出する。上記光電変換器17a,17bは回路パ
タンを検出する光電変換器5の光軸上前後に等しい距離
に配置してあり、同期して作動させる。
In FIG. 1, a circuit pattern on the wafer 1 irradiated by a light source 15 such as a mercury lamp is magnified by an objective lens 4 to a high magnification and formed on a photoelectric converter 5, and an optical image is converted into an electric signal. It is used to judge defects. A flat pattern 14 consisting of a light-transmitting portion and a light-shielding portion is inserted into a part of the illumination optical path, and a light source 15 is illuminated to project a bright and dark pattern on the wafer 1. The bright and dark pattern becomes a clearer pattern image than the circuit pattern on the wafer 1 corresponding to the portion irradiated with the illumination light and the portion not irradiated with the illumination light. The projection pattern on the circuit pattern is converted into photoelectric converters 17a, 1
Detected by 7b. The photoelectric converters 17a and 17b are arranged at equal distances in the front and rear on the optical axis of the photoelectric converter 5 for detecting a circuit pattern, and operate in synchronization.

投影した明暗パタンとウェハ1の回路パタンを検出する
光電変換器5としてリニアイメージセンサを用い、投影
パタン14として白黒の縞パタンを用いた場合の例を第2
図に示す。検査対象上を互いに直交して配線される回路
パタンが縞パタンと平行になり、コントラスト変化を招
くなどの妨害作用を避けるため、回路パタン検出視野と
異る位置に平行縞パタンを45゜傾けて投影し、これを縞
パタン検出用リニアイメージセンサで検出する。縞パタ
ンは回路パタン検出視野に重ならないように、中央部を
光が透過するように構成する。なお縞パタンの傾きは任
意でよく、投影パタン14が回路パタンによって最も影響
を受けにくい位置に配置する。投影パタン14はパタンP1
とP2とによって構成する。第1図において投影された縞
パタンP1,P2をリニアイメージセンサ17a,17bを用いハ
ーフミラー16を介して撮像すると、ウェハ1が合焦点位
置、すなわち回路パタンがリニアイメージセンサ17a,1
7bの光軸上中点に結像するときは、イメージセンサ17
a,17bの出力が一致する。何故ならば2つのリニアイメ
ージセンサ17a,17bはウェハ1上の同一位置を同一タイ
ミングで撮像しているため、完全に同じ回路パタンおよ
び縞パタンを撮像することになり、また光源15にちらつ
きなどが存在しても上記2つのイメージセンサ17a,17b
に共通に寄与するからである。したがってリニアイメー
ジセンサ17a,17bの出力を増幅器18a,18bを介して引算
器19によって差を計算し、この差が零になるようにウェ
ハ1のZ移動機構23のドライバ22を制御すれば焦点合わ
せが可能になり、回路パタン検出用リニアイメージセン
サ5は常時明瞭な画像で検出できる。
A second example in which a linear image sensor is used as the photoelectric converter 5 that detects the projected light-dark pattern and the circuit pattern of the wafer 1 and a black and white striped pattern is used as the projected pattern 14
Shown in the figure. To avoid interfering effects such as the circuit patterns that are wired orthogonally to each other on the object to be inspected and become parallel to the stripe pattern, which causes contrast changes, tilt the parallel stripe pattern at a position different from the circuit pattern detection field of view by 45 °. The image is projected and detected by the linear image sensor for detecting the stripe pattern. The stripe pattern is configured such that light passes through the central portion so as not to overlap the visual field for detecting the circuit pattern. The inclination of the stripe pattern may be arbitrary, and the projection pattern 14 is arranged at a position that is least affected by the circuit pattern. Projection pattern 14 is pattern P 1
And P 2 . When the fringe patterns P 1 and P 2 projected in FIG. 1 are imaged through the half mirror 16 using the linear image sensors 17a and 17b, the wafer 1 is at the focus position, that is, the circuit pattern is the linear image sensors 17a and 1b.
When the image is formed at the midpoint on the optical axis of 7b, the image sensor 17
The outputs of a and 17b match. Because the two linear image sensors 17a and 17b image the same position on the wafer 1 at the same timing, the same circuit pattern and stripe pattern are imaged, and the light source 15 does not flicker. The above two image sensors 17a and 17b even if they exist
This is because they commonly contribute to Therefore, if the subtracter 19 calculates the difference between the outputs of the linear image sensors 17a and 17b via the amplifiers 18a and 18b, and the driver 22 of the Z moving mechanism 23 of the wafer 1 is controlled so that this difference becomes zero, the focus is focused. The alignment is possible, and the circuit pattern detecting linear image sensor 5 can always detect a clear image.

第3図(a)に示すように対象とするLSIウェハは一般
に多層パタンが形成されているが、パタンが形成されて
いるところと形成されていないところの段差は大きく数
μm近くある。第3図(b)に示すように、縞パタンP1とP
2が両方とも領域A内に投影されたときは回路パタンに
焦点合わせができるが、第3図(c)に示すように、縞パ
タンP1とP2が領域Aと領域Bとにまたがって投影された
ときは、領域Aと領域Bとに平均的に焦点合わせが行わ
れ、焦点位置はAとBとの中間に位置する。従って領域
Aの周辺では焦点外れが起きてしまい、完全な検査がで
きない。特に領域Aに形成されたパタンは綿密に検査す
る必要があり、領域Bに影響を受けることなく、領域A
に焦点合わせを行うことが不可欠である。そこで縞パタ
ンP1とP2から得られるコントラストを独立に計算し、こ
れらの結果が異るときは、第4図に示す動きに従ってス
テージをZ移動機構23により上下に移動させる。これに
より領域Bの存在にかかわらず領域Aに焦点合わせがで
きる。第4図は複数の縞パタンに対応して得られるコン
トラストの差が少なくとも1つは零で、かつ残りは同一
方向に被写体移動を示すように被写体を移動させること
を示している。第1図において、平均値回路24と演算器
20は、焦点合わせ精度を均一に保つための正規化を行う
回路である。一般に反射率が高い材質と低い材質とを撮
像した場合では、リニアイメージセンサ17の出力が第5
図に示すようになる。第5図(a)は投影パタンを示し、
(b)は反射率が高い材質の出力、(c)は反射率が低い材質
の出力を示したものである。反射率が高い材質の方がコ
ントラストCAが大きく、また明るさの平均μAも大きい
という現象がみられる。これはCA/CB=μA/μBと表現
できる。したがって平均値回路24によって一方のリニア
イメージセンサの出力の平均値μを求め、割算器20によ
り引算器19の出力を割ることによって正規化すると、第
6図に示すように反射率の違いによる影響を受けないコ
ントラストカーブが得られ、ウェハの種類、材質に影響
を受けない高精度の自動焦点合わせができる。第1図に
示すようにコントラスト計算は実際には最後に一度だけ
行い、コントラスト算出回路21により割算器20の出力の
振幅および位相を求め、これによってウェハのZ移動機
構を制御する。
As shown in FIG. 3 (a), the target LSI wafer is generally formed with a multilayer pattern, but the step difference between the area where the pattern is formed and the area where the pattern is not formed is large and is close to several μm. As shown in FIG. 3 (b), stripe patterns P 1 and P
When both 2 are projected in the area A, the circuit pattern can be focused, but as shown in FIG. 3 (c), the stripe patterns P 1 and P 2 are spread over the areas A and B. When projected, the areas A and B are focused on average, and the focus position is located between A and B. Therefore, defocus occurs around the area A, and complete inspection cannot be performed. In particular, the pattern formed in the area A needs to be inspected carefully, and the area B is not affected by the pattern.
Focusing on is essential. Therefore, the contrasts obtained from the stripe patterns P 1 and P 2 are calculated independently, and when the results differ, the stage is moved up and down by the Z moving mechanism 23 according to the movement shown in FIG. As a result, it is possible to focus on the area A regardless of the existence of the area B. FIG. 4 shows that at least one of the contrast differences obtained corresponding to a plurality of stripe patterns is zero, and the rest are moved such that the subject moves in the same direction. In FIG. 1, the average value circuit 24 and the arithmetic unit
Reference numeral 20 is a circuit for performing normalization for keeping the focusing accuracy uniform. In general, when an image of a material having a high reflectance and an image of a material having a low reflectance is taken, the output of the linear image sensor 17 is
As shown in the figure. FIG. 5 (a) shows the projection pattern,
(b) shows the output of the material with high reflectance, and (c) shows the output of the material with low reflectance. It can be seen that the material with higher reflectance has a larger contrast C A and a larger average brightness μ A. This can be expressed as C A / C B = μ A / μ B. Therefore, when the average value μ of the outputs of one of the linear image sensors is obtained by the average value circuit 24 and normalized by dividing the output of the subtractor 19 by the divider 20, as shown in FIG. It is possible to obtain a contrast curve that is not affected by the, and high-precision automatic focusing that is not affected by the type and material of the wafer. As shown in FIG. 1, the contrast calculation is actually performed only once at the end, the amplitude and phase of the output of the divider 20 are obtained by the contrast calculation circuit 21, and the Z movement mechanism of the wafer is controlled by this.

また上記の手段とは異る解決手段を第1図を用いて説明
する。第1図において位置検出器25はウェハ1の座標を
検出するが、上記位置検出器25により検出した座標にも
とづいて、第3図(b)に示すように縞パタンP1,P2が投
影されるときはP1およびP2から得られるコントラストは
ともに有効とし、第7図に示す動きに従ってステージを
上下に移動させる。一方、第3図(c)に示すように縞パ
タンが投影されるときは、P2から得られるコントラスト
は有効とするがP1から得られるコントラストは無効と
し、P1だけを焦点合わせに用いる。これにより領域Bに
かかわらず領域Aに焦点合わせをすることができる。
Further, a solving means different from the above means will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the position detector 25 detects the coordinates of the wafer 1. Based on the coordinates detected by the position detector 25, stripe patterns P 1 and P 2 are projected as shown in FIG. 3 (b). In this case, the contrasts obtained from P 1 and P 2 are both valid, and the stage is moved up and down according to the movement shown in FIG. On the other hand, when the stripe pattern is projected as shown in FIG. 3 (c), the contrast obtained from P 2 is valid, but the contrast obtained from P 1 is invalid, and only P 1 is used for focusing. . As a result, it is possible to focus on the area A regardless of the area B.

第3図ではチップ内のパタンについて説明したが、これ
はチップの内部とチップの外部(スクライブエリア)の
境界領域についても成立する。チップの内部はチップ外
部より数μm程度高くなっており、本発明によればチッ
プ外部に影響を受けることなくチップ内部を正確に検出
することができる。
Although the pattern inside the chip has been described with reference to FIG. 3, this also holds true for the boundary area between the inside of the chip and the outside (scribe area) of the chip. The inside of the chip is about several μm higher than the outside of the chip, and according to the present invention, the inside of the chip can be accurately detected without being affected by the outside of the chip.

第8図には、上記第4図と第7図とに示した方法を組合
せて焦点合わせを行う方法を示す。位置検出器25により
検出した座標にもとづき、第3図(b)に示すように縞パ
タンP1,P2が投影されるときは、P1およびP2から得られ
るコントラストはともに有効とし、第8図に示す動きに
したがってステージをZ移動機構23により上下に移動さ
せる。一方、第3図(c)に示すように縞パターンが投影
されるときは、P2から得られるコントラストは有効とす
るがP1から得られるコントラストは無効とし、P1だけを
焦点合わせに用いる。第8図に示した焦点合わせ方法を
具体化したものを第9図に示す。コントラスト算出回路
21により得られる縞パタンP1のコントラストと縞パタン
P2のコントラスト、および縞パタンP1,P2の有効/無効
と座標管理のON/OFFを入力として与えると、第8
図に示すとおりの判定出力が得られる。ただし縞パタン
のコントラストは+のときにHigh、一のときにLowとし
て与えるものとする。第9図に示した構成は極めて簡単
な構成であり、容易に実現することができる。また上記
構成はコントラスト算出回路21内に含めることができ
る。縞パタンP1,P2が有効であるか無効であるかは、位
置検出器25によってステージ座標を管理することにより
行うことができる。第9図の判定出力はZ移動機構23の
ドライバ22に与えられ、焦点合わせが行われる。
FIG. 8 shows a method of focusing by combining the methods shown in FIGS. 4 and 7 above. Based on the coordinates detected by the position detector 25, when the stripe patterns P 1 and P 2 are projected as shown in FIG. 3 (b), the contrasts obtained from P 1 and P 2 are both valid and The stage is moved up and down by the Z moving mechanism 23 according to the movement shown in FIG. On the other hand, when the stripe pattern is projected as shown in FIG. 3 (c), the contrast obtained from P 2 is valid, but the contrast obtained from P 1 is invalid, and only P 1 is used for focusing. . A concrete implementation of the focusing method shown in FIG. 8 is shown in FIG. Contrast calculation circuit
The stripe pattern P 1 contrast and the stripe pattern obtained by
Given P 2 of contrast, and the fringe pattern P 1, P 2 ON / OFF of the enable / disable and coordinate management as an input, 8
The judgment output as shown in the figure is obtained. However, the contrast of the stripe pattern is given as High when it is + and Low when it is 1. The structure shown in FIG. 9 is an extremely simple structure and can be easily realized. Further, the above configuration can be included in the contrast calculation circuit 21. Whether the stripe patterns P 1 and P 2 are valid or invalid can be determined by managing the stage coordinates by the position detector 25. The determination output shown in FIG. 9 is given to the driver 22 of the Z moving mechanism 23, and focusing is performed.

上記実施例には縞パタンを2つに分割した場合について
説明したが、上記縞パタンはより多くに分割することが
可能であり、この場合も上記の概念がそのまま成立す
る。
In the above embodiment, the case where the striped pattern is divided into two has been described, but the striped pattern can be divided into a larger number, and in this case, the above concept is maintained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上記のように本発明による自動焦点合わせ方法は、光を
透過する部分と遮光する部分とからなる複数組の平面パ
タンを被写体に投影して、光学系により予定焦点面に形
成される投影パタンを、予定焦点面またはそれと共役な
面の前後に配置した複数個の光電変換器で撮像し、上記
光電変換器上の複数組の投影パタンを検出し、該パタン
に対応する受光部のそれぞれの受光部出力の差が、少な
くとも1つは零で、かつ残りが同一方向への被写体移動
を示すように、上記被写体を移動させることによって、
LSIウェハなどを対象に高精度なパタン検出が可能で
あり、パタン段差にかかわらず多種類の材質からなるウ
ェハに高精度に自動焦点合わせができるので、LSIウ
ェハの多層パタンを精度よく検出しその外観検査を自動
化することが可能である。
As described above, the automatic focusing method according to the present invention projects a plurality of sets of flat patterns composed of a light-transmitting portion and a light-shielding portion onto a subject to form a projection pattern formed on the planned focal plane by the optical system. , A plurality of photoelectric converters arranged before and after the planned focal plane or a plane conjugate therewith, to detect a plurality of sets of projection patterns on the photoelectric converter, and to receive light from each of the light receiving units corresponding to the patterns. By moving the subject such that at least one of the partial outputs has a difference of zero and the rest indicate subject movement in the same direction,
Highly accurate pattern detection is possible for LSI wafers and the like, and since wafers made of various materials can be automatically focused with high accuracy regardless of the pattern step, it is possible to accurately detect the multilayer pattern of the LSI wafer. It is possible to automate the visual inspection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による自動焦点合わせ方法の一実施例を
示す構成図、第2図は縞パタンの例を示す図、第3図は
ウェハおよび縞パタン投影位置の例を示す図で、(a)は
ウェハ断面図、(b)および(c)は縞パタンの投影位置を示
す例、第4図は縞パタンから得られるコントラストによ
るZステージ移動方向の例を示す図、第5図は縞パタン
のコントラストの一例を示す図で、(a)は縞パタン断面
図、(b)および(c)はイメージセンサの出力を示す図、第
6図は正規化したコントラストカーブの一例を示す図、
第7図は焦点合わせ方法の一例を示す図、第8図は上記
第4図と第7図とを組合わせた焦点合わせ方法を示す
図、第9図は上記方法を具体化した構成図、第10図は従
来の自動焦点合わせ方法を示す構成図である。 1……被写体(LSIウェハ) 4……対物レンズ 5……光電変換器(予定焦点面) 14……平面パタン 17a,17b……光電変換器 19……引算器 21……コントラスト算出回路 23……Z移動機構 25……位置検出器
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an automatic focusing method according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a stripe pattern, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a wafer and a stripe pattern projection position. (a) is a wafer cross-sectional view, (b) and (c) are examples showing projected positions of stripe patterns, FIG. 4 is a diagram showing an example of Z stage movement direction by contrast obtained from the stripe patterns, and FIG. 5 is stripes. FIG. 6 is a diagram showing an example of a pattern contrast, (a) is a cross-sectional view of a striped pattern, (b) and (c) are diagrams showing an output of an image sensor, and FIG. 6 is a diagram showing an example of a normalized contrast curve,
FIG. 7 is a diagram showing an example of a focusing method, FIG. 8 is a diagram showing a focusing method in which FIGS. 4 and 7 are combined, and FIG. 9 is a configuration diagram embodying the above method, FIG. 10 is a block diagram showing a conventional automatic focusing method. 1 ... Subject (LSI wafer) 4 ... Objective lens 5 ... Photoelectric converter (planned focal plane) 14 ... Plane pattern 17a, 17b ... Photoelectric converter 19 ... Subtractor 21 ... Contrast calculation circuit 23 ...... Z movement mechanism 25 …… Position detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 7352−4M H01L 21/30 311 N ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 21/027 7352-4M H01L 21/30 311 N

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光を透過する部分と遮光する部分とからな
る複数組の平面パタンを被写体に投影して、光学系によ
り予定焦点面に形成される投影パタンを、予定焦点面ま
たは予定焦点面と共役な面の前後に配置した複数個の光
電変換器で撮像し、上記光電変換器上の複数組の投影パ
タンを検出し、該パタンに対応する受光部のそれぞれの
受光部出力の差が、少なくとも1つは零で、かつ残りが
同一方向への被写体移動を示すように、上記被写体を移
動させることにより焦点合わせを行う自動焦点合わせ方
法。
1. A planned focal plane or a planned focal plane is defined as a projected pattern formed by projecting a plurality of sets of flat patterns consisting of a light-transmitting portion and a light-blocking portion onto a subject and forming a projected pattern on the subject by the optical system. Imaged with a plurality of photoelectric converters arranged before and after the surface conjugate with, and detecting a plurality of sets of projection patterns on the photoelectric converter, the difference in the light-receiving unit output of each light-receiving unit corresponding to the pattern An automatic focusing method in which focusing is performed by moving the subject so that at least one is zero and the rest indicate subject movement in the same direction.
【請求項2】上記受光部出力の差は、被写体の座標によ
り、複数組の平面パタンに対応する光電変換器の受光部
出力を有効あるいは無効に切換えた、有効な光電変換器
受光部の出力の差であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の自動焦点合わせ方法。
2. The output of the effective photoelectric converter light receiving unit is obtained by switching the light receiving unit output of the photoelectric converter corresponding to a plurality of sets of plane patterns to valid or invalid according to the coordinates of the object. The automatic focusing method according to claim 1, characterized in that
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