JPS5858740A - 半導体ウエハのそり測定装置 - Google Patents

半導体ウエハのそり測定装置

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JPS5858740A
JPS5858740A JP56157757A JP15775781A JPS5858740A JP S5858740 A JPS5858740 A JP S5858740A JP 56157757 A JP56157757 A JP 56157757A JP 15775781 A JP15775781 A JP 15775781A JP S5858740 A JPS5858740 A JP S5858740A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
objective lens
reference plate
warpage
measuring device
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JP56157757A
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JPS629217B2 (ja
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Sunao Nishioka
西岡 直
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P74/00Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路等のパターンを有する半導体ウェハに
用いられる顕微鏡焦点深度法によるそり測定装置に関す
る。近年の集積回路等の製造に於いては、歩留り向上の
ため大口径の半導体ウェハを用い、微細パターンによる
高集積化が図られている。しかしその反面、大口径化は
高温熱処理工程等によるそりの発生・増大、それに伴う
写真製版工程におけるパターン重ね合わせ精度の低下等
の問題が起る。従って歩留り向上を碇保するには製造工
程中の半導体ウェハのそりへの対策、そのためのそり測
定装置が必要となってくる。
こうしたそり測定装置として、現在、その計測方式から
いえば機械式(ダイアルゲージ等)、電気式(キャパシ
タンス・メータ等)、光学式(オプトマイクロメータ、
モワレ組法、各種干渉計、顕微鏡焦点深度法等)がある
。だが集積回路等の微細なパターン、製造工程の進行と
ともに種類が増加し濃密になってくるパターンを有する
半導体ウェハのそり測定方法としては光学顕微鏡焦点深
度法が優れている。すなわち顕微鏡焦点深度法は、計測
端が試料と非接触で、あること。拡大倍率を大きくすれ
ば2次元分解能が小さくなって微細複雑なパターンを有
する半導体ウェハの適用が容易となり、且つ焦点深度も
深くなって感度が向上する利点がある。
しかし従来の顕微鏡焦点深度法によるそり測定装置には
、測定の自動化が困難であるという欠点があった。この
欠点のひとつの原因は被測定試料面と対物レンズの焦点
位置の合致の自動化、すなわち焦点合わせの自動化が困
難であったことである。この困難は顕微鏡焦点深度法の
そり測定装置の計測モードが主として手動の一点計測型
という弱点となって現われている。焦点合わせの自動化
としてエア・マイクロメータを用いる方法もあるが、吹
きつける空気圧力によって被測定試料の半導体ウェハが
変形しそりを計測できない。測定自動化の困難性の他の
原因は、半導体ウェハを載置する試料台表面の確実な水
平面の設定、傾斜角による補正が繁雑なことであった。
すなわち被測定試料の半導体ウェハの裏面と接触する試
料台表面が平坦であっても、水平面より傾斜していると
、焦点位置をこの傾斜角で補正しなければそり値を知る
ことができない。この補正を不必要とするためには試料
台表面を確実な水平面としなければならないが、大口径
ウェハに対して満足できるそり測定を行おうとするには
こめ水平化の調整は極めて繁雑である。また傾斜角で補
正する場合には傾斜角の計測を要し、この計測に顕微鏡
焦点深度法を準用するならば前記弱点が現われ、他の計
測法を用いるならばこの計測のための傾斜角度測定装置
が更に必要となる。
本発明上記の点に鑑み、焦点合わせ自動化のための画像
処理部、傾斜角の補正を自動化するための基準板等を組
合せることにより、従来の装置より正確かつ容易に半導
体ウェハのそりを測定し得る装置を提供しようとするも
のである。
以下図面を参照しながら、本発明の半導体ウェハのそり
測定装置について説明する。
第1図(a)は本発明の半導体ウェハのそり測定装置の
構成概略図、同図(b) (c)は作用・動作の説明の
ための部分斜視図、(c)部分断面図である。
図において、半導体ウェハ1は基準板2の上に載置され
、基準板2はスキャンニング・ステージ機構8に載置ま
たは固定されている。半導体ウェハ1の上部には光学顕
微鏡4があり、その接眼部1Bにはテレビ・カメラ5が
取付けられている。テレビ・カメラ6の映像信号は画像
処理部9へ送られる。画像処理部9における画像処理は
、コントロール部10で決められた種類・条件で行われ
、画像処理されたデータはコントロール部1ト、取り込
まれる。またコントロール部10は、光学顕微鏡4の1
部である対物レンズ6の位置を上下移動させる対物レン
ズ駆動機構7、半導体ウェハ1及び基準板2をX−Y移
動させるスキャンニング・ステージ機構8を駆動・制御
する。スキャンニング・ステージ機tR8及び対物レン
ズ駆動機構7には、いずれも図示していないが、ステッ
ピング・モータがあす、歯車、ビニオン、ラック等の機
械的伝達によって、半導体ウェハl及び基準板2をX−
Y方向に、対物レンズ6を上下の2方向へ段階的に微小
距離の繰り返して移動できるようになっている。対物レ
ンズ駆動機構7は、対物レンズ6が最上端まで移動した
ときその移動を停止させるストッパ8を有している。コ
ントロール部10からスキャンニング・ステージ機構8
及び対物レンズ駆動機構7のステッピング・モータへ送
った駆動パルス数は、それぞれ半導体ウェハ1のX−Y
移動距離及び対物レンズ6の上下移動距離の情報に対応
する。この情報はコントロール部10からデータ処理部
11へ送られ、ここで上下移動間する情報はそり値に、
またX−Y移動に関する情報はそり値を測定した箇所の
半導体ウェハ1面上の位置座標に変換される。
焦点合わせの自動化は次のようにして行われる。
光学顕微鏡4による半導体ウェハ1のパターン1aの拡
大光学像をテレビ・カメラ5で光電変換して得られた電
気的画像を画像処理部9で2値化画像とする。この2値
化は、半導体ウェハ1面に対物レンズ6の焦点12を結
ばせたとき、半導体ウェハlのパターン1aのエツジの
みが“l”レベルもしくは“θ″レベルなるような明暗
レベル範囲を決める上限、下限の2つのしきい値で行わ
れる。このしきい値は一度設定するだけでよい。そして
同じ画像処理部9で2値化画像面積中にl”レベルもし
くは0”レベルの占める相対面積(面積率)を計測でき
るようにしである。相対面積は、焦点′12が半導体ウ
ェハ1面に結ばれたとき最大となる。焦点12が半導体
ウェハ1面の上方または下方へはずれているときは、パ
ターン・エツジの明暗レベルがより明るい方へ移るので
前記2つのしきい値の間の明暗レベル範囲の1”レベル
もしくは“0”レベルの占める相対面積が小さくなる。
したがってコントロール部10により、画像処理部9に
よる相対面積の計測と、対物レンズ駆動部7を通じて対
物レンズ6の上方より下方への移動を同時に動作させ、
相対面積が最大となるときの対物レンズ6の位置で対物
レンズ6の移動を停止してやれば焦点12は自動的に半
導体ウェハ1面に結ばれる。なおこの焦点合わせの自動
化法については特願昭55−177800号明細書に詳
述されている。対物レンズ6が最上端に移動したとき動
作するストッパ8は、この最上端を対物レンズ6の位置
Zfの原点に設定するものである。従って対物レンズ6
を最上端へ移動させてから焦点12が半導体ウェハ1面
に合致するまでに、対物レンズ6を下方へ移動させるに
要した対物レンズ駆動部7のステッピングモータへのパ
ルス数を計数すれば、焦点合わせ終了時の対物レンズ6
の位置(Zsi)を定散的に知ることができる。
半導体ウェハ1面上の1箇所で焦点合わせが行われて得
られた対物レンズ6の位置(Zsi)の位置情報はデー
タ処理部11へ送られる。そして、コントロール部10
からスキャンニング・ステージ機構8へX−Y移動のパ
ルス信号を送り、基準板2とともに半導体ウェハ1を移
動させ、半導体ウェハ1面の他の箇所で同様な操作を行
う。X−Y移動は2次元平面上での移動であって、そり
の測定箇所すなわち焦点合わせ箇所への移動は、コント
ロール部1Gで設定されているその箇所の位置座標(X
i。
Yi)に対応するパルス数をスキャンニング・ステージ
機構8のX用及びY用のステッピング・モータへ送るこ
とで行われる。そりの測定箇所は、半導体ウェハ1上の
任意箇所でよく、その位置座標値は予めコントロール部
10で設定しておくとともに、この位置情報をデータ処
理部11へ送っておく。
次に半導体ウェハ1を取り除いて、基準板2に対し同様
な操作′を行う。
第2図は基準板2の一例を示めす部分斜視図である。基
準板2の主面2aは平坦であり、この主面2aの上に半
導体ウェハ1が載置される。主面2aには凹の格子状の
パターン2bが形成されており、凹の段差dは、第1図
における対物レンズ駆動機構7による対物レンズ6の一
定の微小移動距離、(いいかえれば対物レンズ駆動機構
7のステッピング・モータを1パルスで駆動したときの
対物レンズ6の移動単位)よりも小さくしである。パタ
ーン2bの寸法a、b、cは、光学顕微鏡4のとり得る
最大の拡大倍率のときでもパターン2bの一部がテレビ
・カメラ5の視野内に常に入るような値としておく。基
準板2の材質は光学的に不透明であり、大きい硬さのも
のが望ましい。こうした基準板2のパターン2bの段差
部、すなわちパターン・エツジは、半導体ウェハ1のパ
ターン・エツジと光学的に同等で・あるから、基準板2
に対しても第1図でもって説明したような焦点合わせの
自動化が可能であり、この基準板2に対する焦点合わせ
終了時の対物レンズ6の位置(Zei)を半導体ウニハ
トの測定箇所と同じ位置座標(Xi 、Yi )で知る
ことができる。そしてこの基準板2の場合の対物レンズ
6の位置(Zoi)のデータ群は、半導体ウェハlの裏
面と接触する主面2aが平坦であるから、主面2aの水
平面よりの傾斜角(θ)に関する情報を含んでいること
となる。したがって、基準板2に対する対物レンズ6の
位置(Zoi)情報をデータ処理部11へ送り、これと
すでに送り済みの半導体ウェハ1に対する対物レンズ6
の位置(Zsi)情報を各測定箇所の位置(Xi 、Y
i )で比較すれば、傾斜角θを考慮した半導体ウェハ
lのそり値を各測定箇所で求めることができる。すなわ
ち、データ処理部分11において、各ステッピング・モ
ータへのパルス数ヲ、対物レンズ6の位置の絶対値(Z
si、Zoi)、測定箇所の位置座標の絶対値(Xi 
、Yi )へ変換し各位置座標(Xi 、Yi )にお
ける対物レンズ6の位置の差δ1(lZsi−Zo i
 1 )を求め、差δiの最小値δ馴を調べたのち(Δ
1=ai −Jm)  を算出すればこのΔiが半導体
ウェハ1面上の位置(Xi 、Yi )の測定箇所のそ
り値となる。なおデータ処理部11におけるデータ処理
のとき、少なくとも8点の測定箇所の位置座標(Xi 
、Yi )における基準板2の主面2aに対する対物レ
ンズ6の位置(Zoi)から、立体幾何学的に主1fi
2aの傾斜角θが求められるので、これでそり値Δiを
より正確に求めることができる。また(Xi 、Yi 
、Δi)の値で8次元曲面を描かせば半導体ウェハのそ
り状態がよくわかるようになる。
こうしたデータ処理、焦点合わせ、x−y移動は、画像
処理部9、コントロール部10、データ処理部11の電
算機機能により自動的に迅速に行える。
対物レンズ6の微小移動距離は、対物レンズ駆動機構7
の歯車の組合わせで、極めて小さい単位とすることがで
き、基準板2のパターンの段差dは光学的にパターンを
識別できればよいから小さくできる。また最近の研磨技
術によれば半導体ウェハ1の素材ウェハの厚みのバラツ
キは小さく、そりの問題となる高温熱処理工程、成膜工
程で発生するそりが厚みのバラツキより大きい。また半
導体ウェハlに形成されている多数の集積回路等のパタ
ーン1aのうち、集積回路等は違っていても同じパター
ン部分のみを測定箇所とするようにコントロール部10
6、その位置座標情報を設定しておけば、半導体ウェハ
1表面の凹凸段差によるそり値への影響を無くすことが
できる。したがって本装置によれば、集積回路等の製造
歩留りの向上の対策を溝じるに十分な精度のそり値を知
ることができる。
第8図は基準板2の他の例を示す部分斜視図である。こ
の基準板21は金属製であって平坦な主面21aに対し
、腐蝕処理を施し結晶粒界21bを露呈させである。結
晶粒界21bは寸法が小さく、周知の如く通常の金属顕
微鏡で容易に観察できるものであるから、第2図で説明
した水準板2と同等の効果を有する。
第4図もまた基準板2の他の例を示す部分斜視図である
。この基準板22は、半導体ウエノ11を製造するため
に用いたマスクまたは同種のマスクである。製造に多種
類のマスクを要していた場合には、そのうちの1柚類の
マスクでよい。この基準板22の主面22aは勿論、平
坦であり、半導体ウェハ1の集積回路等のパターン1a
のうちのどれか1種類に対応するパターン22bが例え
ばクロム簿膜等で形成されているので第2図で説明した
基準板2と同等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) (b) (c)はそれぞれ本発明のそり
測定装置を説明するための概略構成図、部分斜視図、部
分断面図であり、第2図、第8図および第4図はそれぞ
れ本発明に用いる基準板の例を示す部分斜視図である。 1は半導体ウェハ、2は基準板、8・はスキャンニング
・ステージ機構、4は光学顕微鏡、6はテレビ・カメラ
、6は対物レンズ、7は対物レンズ駆動機構、8はスト
ッパ、9は画像処理部、10はコントロール部、11は
データ処理部である。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 葛野信− 第1図 (α) 第2図 第1図 第3図 第4図 手続補正書(自発) 特許f’l長官殿 1、事(’Iの表示    特願昭56−157757
号2、発明の名称    半導体ウェハのそ)動電装置
3、補正をする者 事件との関係   特11′「出願人 δ、NI正の対象 明細物の発明の詳細な説明の鞠 6、補正の内容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1ン同一の集積回路等のパターンが繰り返し配置・形
    成されている半導体ウェハのそり測定装置において、半
    導体ウェハの載置される基準板、上記半導体ウェハ及び
    基準板を二次元移動させるスキャンニング・ステージ機
    構、上記パターンの光学像の一部を拡大する光学顕微鏡
    、上記拡大光学像を光電変換するテレビ・カメラ、テレ
    ビ・カメラの映像信号の2値化及び2値化画像面内の“
    1″又は“0″レベル領域の相対的な全面積の計測が可
    能な画像処理部、上記光学顕微鏡の対物レンズ位置を段
    階的に一定の微小移動距離の繰り返しで上方又は下方へ
    移動でき、かつ対物レンズ位置の最上端を設定するスト
    ッパを有する対物レンズ駆動機構、上記スキャンニング
    ・ステージ機構、画像処理部及び対物レンズ駆動機構を
    作動・制御するコントロール部、上記半導体ウェハ面上
    の位置座標、そ秒置等を算出し表示するデータ処理部よ
    り構成されていることを特徴とする半導体ウェハのそり
    測定装置。 (2)基準板は、平坦なその主面に格子状等のパターン
    が付与されていることを特徴とする特許請求の範囲第(
    1)項記載の半導体ウェハのそり測定装置。 (3)基準板が、金属性であってその平坦な主面は腐蝕
    等により結晶粒界を露呈していることを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項記載の半導体ウェハのそり測定装
    置。 (4)基準板が、被測定試料の半導体ウェハを製造する
    ために用いたマスクまたは同種のマスクであることを特
    徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導体ウェハ
    のそり測定装置。
JP56157757A 1981-10-02 1981-10-02 半導体ウエハのそり測定装置 Granted JPS5858740A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6131911A (ja) * 1984-07-25 1986-02-14 Toshiba Corp 表面検査装置
JPS61124809A (ja) * 1984-11-22 1986-06-12 Hitachi Ltd 検査方法および検査装置
JPS6227606A (ja) * 1985-07-29 1987-02-05 Hitachi Electronics Eng Co Ltd フオ−カススキヤンによるパタ−ン検査方法
JPS62156507A (ja) * 1985-12-04 1987-07-11 ケイエルエイ・インストラメンツ・コ−ポレ−シヨン 三次元物体の表面を検査する光学的検査装置
CN113555292A (zh) * 2020-04-23 2021-10-26 海太半导体(无锡)有限公司 一种监控基板弯曲的系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142511A (ja) * 1987-11-27 1989-06-05 Mitsubishi Cable Ind Ltd 多心光ファイバ心線用コネクタ組立方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6131911A (ja) * 1984-07-25 1986-02-14 Toshiba Corp 表面検査装置
JPS61124809A (ja) * 1984-11-22 1986-06-12 Hitachi Ltd 検査方法および検査装置
JPS6227606A (ja) * 1985-07-29 1987-02-05 Hitachi Electronics Eng Co Ltd フオ−カススキヤンによるパタ−ン検査方法
JPS62156507A (ja) * 1985-12-04 1987-07-11 ケイエルエイ・インストラメンツ・コ−ポレ−シヨン 三次元物体の表面を検査する光学的検査装置
CN113555292A (zh) * 2020-04-23 2021-10-26 海太半导体(无锡)有限公司 一种监控基板弯曲的系统

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